JP2008261953A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動両面作像機構を具備した画像形成装置を利用して、装置の大型化やコストアップを招くことなく、高光沢トナー画像を定着させることが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置20において、光沢トナー画像作成モードに設定されたときには、作像装置21Cでの作像処理が行われずに、定着装置1に搬送され、定着ローラ4及び加圧ローラ5によって1回目の加熱、加圧処理(予熱処理)が施された状態で、両面反転ユニット31に搬送される。両面反転ユニット31に搬送されたシート状記録媒体Pは、作像装置21Cに送給されて各色のトナー像が塗工層(第1の面)上に形成され、定着装置1に搬送され、2回目の加熱、加圧処理を受け、塗工層上に形成されたトナー像は、定着されてトナー画像が形成される。
【選択図】図1
【解決手段】画像形成装置20において、光沢トナー画像作成モードに設定されたときには、作像装置21Cでの作像処理が行われずに、定着装置1に搬送され、定着ローラ4及び加圧ローラ5によって1回目の加熱、加圧処理(予熱処理)が施された状態で、両面反転ユニット31に搬送される。両面反転ユニット31に搬送されたシート状記録媒体Pは、作像装置21Cに送給されて各色のトナー像が塗工層(第1の面)上に形成され、定着装置1に搬送され、2回目の加熱、加圧処理を受け、塗工層上に形成されたトナー像は、定着されてトナー画像が形成される。
【選択図】図1
Description
本発明は、画像形成装置に係り、特に、高光沢トナー画像を記録媒体上に定着させることの可能な定着装置を備えた画像形成装置に関する。
複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機等の画像形成装置には、紙などの記録媒体上に転写されて担持されている未定着画像を定着して複写物や印刷出力とすることがある。 定着に用いられる装置には一対のローラを対峙させて配置し、一方のローラを加熱ローラとして用い、他方のローラを記録媒体の加圧ローラとして用いる構成がある。この構成では加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ部に記録媒体を挟持させて搬送しながら加熱ローラからの熱により、未定着画像を融着させて定着する。
近年、プリンタやコピア等の画像形成装置からの出力はカラー画像の割合が増加している。カラー画像の評価尺度のひとつとして定着されたトナー部の光沢度が挙げられる。一般的なビジネス文書の場合には光沢を低めにした画像(一般的には15%以下)が好まれるのに対し、カタログやパンフレットなど印刷物には高光沢(20%以上)が好まれる傾向もあり、出力画像の使用目的によって画像形成装置の使い分けが必要となる場合があった。ここで、高光沢画像を得るためには通常の作像時に比べ、定着時の温度と圧力を高くする必要があるが、この場合には記録媒体中の水分が気化、膨張することによりトナー画像中に斑点となって顕在化する画像欠陥(いわゆるブリスター現象)が発生することがあった。
ブリスター画像防止のため、予備加熱を行う定着装置が提案されている。
例えば特許文献1には記録媒体が塗工紙であることを検知すると記録媒体を予め60℃以上に予備加熱する方法が提示されている。また特許文献2には記録媒体の搬送方向に沿った第一の定着装置と第二の定着装置とを備え、上流側の定着装置の加熱温度を下流側の定着装置の加熱温度より低く設定し、記録媒体の表面に形成された未定着画像を一括して定着可能とする方法が提示されている。さらに特許文献3には定着ベルトに対して複数のニップ部を設け、ベルトの速度変動を防ぐことにより均一な光沢を得ることを提示している。
特許第3346168号
特開2001−265158公報
特開2006−243465公報
近年、プリンタやコピア等の画像形成装置からの出力はカラー画像の割合が増加している。カラー画像の評価尺度のひとつとして定着されたトナー部の光沢度が挙げられる。一般的なビジネス文書の場合には光沢を低めにした画像(一般的には15%以下)が好まれるのに対し、カタログやパンフレットなど印刷物には高光沢(20%以上)が好まれる傾向もあり、出力画像の使用目的によって画像形成装置の使い分けが必要となる場合があった。ここで、高光沢画像を得るためには通常の作像時に比べ、定着時の温度と圧力を高くする必要があるが、この場合には記録媒体中の水分が気化、膨張することによりトナー画像中に斑点となって顕在化する画像欠陥(いわゆるブリスター現象)が発生することがあった。
ブリスター画像防止のため、予備加熱を行う定着装置が提案されている。
例えば特許文献1には記録媒体が塗工紙であることを検知すると記録媒体を予め60℃以上に予備加熱する方法が提示されている。また特許文献2には記録媒体の搬送方向に沿った第一の定着装置と第二の定着装置とを備え、上流側の定着装置の加熱温度を下流側の定着装置の加熱温度より低く設定し、記録媒体の表面に形成された未定着画像を一括して定着可能とする方法が提示されている。さらに特許文献3には定着ベルトに対して複数のニップ部を設け、ベルトの速度変動を防ぐことにより均一な光沢を得ることを提示している。
しかしながら、上述の特許文献1乃至3で示す先行技術においては、複数の加熱装置や複数の定着ニップを具備する定着装置を使用しなくてはならず、定着装置もしくは画像形成装置の大型化やコストアップを招く原因となっていた。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、自動両面作像機構を具備した画像形成装置を利用して、装置の大型化やコストアップを招くことなく、高光沢トナー画像を定着させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、自動両面作像機構を具備した画像形成装置を利用して、装置の大型化やコストアップを招くことなく、高光沢トナー画像を定着させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、当該画像形成手段で形成された記録媒体上のトナー像を加熱部材と加圧部材によって当該記録媒体のトナー像を加熱、加圧して定着しながら当該記録媒体を挟持、搬送する定着装置と、当該定着装置から搬送された記録媒体を反転させて前記画像形成手段に搬送する反転搬送手段とを備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、光沢画像作成モードが選択され、前記画像形成手段に搬送された記録媒体に定着されたトナー画像を検知しないとき、当該記録媒体にトナー像を形成せず、前記定着装置により1回目の加熱、加圧処理を施して当該記録媒体を前記反転搬送手段に搬送し、当該反転搬送手段によって、再度、前記画像形成手段に搬送されたときに、当該記録媒体にトナー像を形成し、前記定着装置によって2回目の加熱、加圧処理を施して当該トナー画像を定着するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項2の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記定着装置による1回目の加熱、加圧処理時の加熱温度を、前記定着装置による2回目の加熱、加圧処理時の加熱温度よりも高く設定するように制御することを特徴とする。
また、請求項3の発明は、請求項1または2記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記定着装置による1回目の加熱、加圧処理時の定着線速を、前記定着装置による2回目の加熱、加圧処理時の定着線速よりも遅く設定するように制御することを特徴とする。
また、請求項2の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記定着装置による1回目の加熱、加圧処理時の加熱温度を、前記定着装置による2回目の加熱、加圧処理時の加熱温度よりも高く設定するように制御することを特徴とする。
また、請求項3の発明は、請求項1または2記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記定着装置による1回目の加熱、加圧処理時の定着線速を、前記定着装置による2回目の加熱、加圧処理時の定着線速よりも遅く設定するように制御することを特徴とする。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れか1項記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、当該画像形成装置内の湿度を検出する湿度センサを有し、前記定着装置は、前記加熱部材及び加圧部材の表面温度を検出する温度センサをそれぞれ有し、前記湿度センサで検出された湿度をX(g/m3)、加熱部材の温度センサで検出された表面温度をY(℃)、加圧部材の温度センサで検出された表面温度をZ(℃)としたときに、Y−Z≦(−6.7*X)−150を満たすように、前記加熱部材及び加圧部材の加熱温度が設定されることを特徴とする。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至3の何れか1項記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、当該画像形成装置内の湿度を検出する湿度センサを有し、前記定着装置は、前記加熱部材及び加圧部材の表面温度を検出する温度センサをそれぞれ有し、前記湿度センサで検出された湿度をX(g/m3)、加熱部材の温度センサで検出された表面温度をY(℃)、加圧部材の温度センサで検出された表面温度をZ(℃)とし、前記記録媒体として坪量が80(g/m2)以下の記録媒体を使用するときに、Y−Z≦{(−6.7*X)−150}*0.9を満たすように、前記加熱部材及び加圧部材の加熱温度が設定されることを特徴とする。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5の何れか1項記載の画像形成装置において、前記定着装置の加熱部材もしくは加圧部材の少なくても一方が、複数のローラに張架された無端状ベルトであることを特徴とする。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至5の何れか1項記載の画像形成装置において、前記定着装置の加熱部材もしくは加圧部材の少なくても一方が、フリーニップベルトであることを特徴とする。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至7の何れか1項記載の画像形成装置において、前記定着装置の加熱部材もしくは加圧部材の少なくても一方は、電磁誘導により加熱することを特徴とする。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至3の何れか1項記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、当該画像形成装置内の湿度を検出する湿度センサを有し、前記定着装置は、前記加熱部材及び加圧部材の表面温度を検出する温度センサをそれぞれ有し、前記湿度センサで検出された湿度をX(g/m3)、加熱部材の温度センサで検出された表面温度をY(℃)、加圧部材の温度センサで検出された表面温度をZ(℃)とし、前記記録媒体として坪量が80(g/m2)以下の記録媒体を使用するときに、Y−Z≦{(−6.7*X)−150}*0.9を満たすように、前記加熱部材及び加圧部材の加熱温度が設定されることを特徴とする。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5の何れか1項記載の画像形成装置において、前記定着装置の加熱部材もしくは加圧部材の少なくても一方が、複数のローラに張架された無端状ベルトであることを特徴とする。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至5の何れか1項記載の画像形成装置において、前記定着装置の加熱部材もしくは加圧部材の少なくても一方が、フリーニップベルトであることを特徴とする。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至7の何れか1項記載の画像形成装置において、前記定着装置の加熱部材もしくは加圧部材の少なくても一方は、電磁誘導により加熱することを特徴とする。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至8の何れか1項記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、記録媒体の第1の面と第2の面の両面にする両面印刷モードを選択したときに、前記記録媒体の第1の面に形成されたトナー像を前記定着装置で定着後、当該記録媒体を前記反転搬送手段によって反転させて再度前記画像形成手段に搬送し手当該記録媒体の第2の面にトナー画像を形成するように制御された制御装置を備えたことを特徴とする。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至9の何れか1項記載の画像形成装置において、前記トナー像を形成するトナーが、有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマーと、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物と、顔料系着色剤を含むトナー組成分と、を溶解または分散させて油性分散液とし、前記溶解または分散させた分散物を水系媒体中で架橋反応および/または伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたトナーであって、該トナーの粒子中に分散された前記顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径で0.5μm以下であり、その個数平均径が0.7μm以上の個数割合が5個数%以下である電子写真用トナーであることを特徴とする。
また、請求項11の発明は、請求項10記載の画像形成装置において、前記トナーは、前記顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径で0.3μm以下であり、その個数平均径が0.5μm以上の個数割合が10個数%以下であることを特徴とする。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至9の何れか1項記載の画像形成装置において、前記トナー像を形成するトナーが、有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマーと、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物と、顔料系着色剤を含むトナー組成分と、を溶解または分散させて油性分散液とし、前記溶解または分散させた分散物を水系媒体中で架橋反応および/または伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたトナーであって、該トナーの粒子中に分散された前記顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径で0.5μm以下であり、その個数平均径が0.7μm以上の個数割合が5個数%以下である電子写真用トナーであることを特徴とする。
また、請求項11の発明は、請求項10記載の画像形成装置において、前記トナーは、前記顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径で0.3μm以下であり、その個数平均径が0.5μm以上の個数割合が10個数%以下であることを特徴とする。
また、請求項12の発明は、請求項10又は11に記載の画像形成装置において、前記トナーは、トナー粒子の重量平均粒径をDv、個数平均粒径をDnとしたとき、Dvが3.0〜7.0μmであり、粒径分布をDv/Dnとするとき、1.00≦Dv/Dn≦1.20であることを特徴とする。
また、請求項13の発明は、請求項10乃至12の何れか1項記載の画像形成装置において、前記トナーは、円形度が0.900〜0.960であることを特徴とする。
また、請求項14の発明は、請求項10乃至13の何れか1項記載の画像形成装置において、前記トナーは、トナー中に含まれるポリエステル系樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、その分子量2500〜10000の領域にメインピークが存在し、その数平均分子量が2500〜50000の範囲にあることを特徴とする。
また、請求項15の発明は、請求項10乃至14の何れか1項に記載の画像形成装置において、前記トナーは、該トナー中に含まれるポリエステル系樹脂のガラス転移点が40〜65℃であり、その酸価が1〜30mgKOH/gであることを特徴とする。
また、請求項16の発明は、請求項10乃至15の何れか1項記載の画像形成装置において、前記トナーは、その製造過程において前記油性分散液が、アミンと非反応性のポリエステル系樹脂を溶解していることを特徴とする。
また、請求項17の発明は、請求項10乃至16の何れか1項に記載の画像形成装置において、キャリアに前記トナーを混合させて現像剤として用いることを特徴とする。
また、請求項13の発明は、請求項10乃至12の何れか1項記載の画像形成装置において、前記トナーは、円形度が0.900〜0.960であることを特徴とする。
また、請求項14の発明は、請求項10乃至13の何れか1項記載の画像形成装置において、前記トナーは、トナー中に含まれるポリエステル系樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、その分子量2500〜10000の領域にメインピークが存在し、その数平均分子量が2500〜50000の範囲にあることを特徴とする。
また、請求項15の発明は、請求項10乃至14の何れか1項に記載の画像形成装置において、前記トナーは、該トナー中に含まれるポリエステル系樹脂のガラス転移点が40〜65℃であり、その酸価が1〜30mgKOH/gであることを特徴とする。
また、請求項16の発明は、請求項10乃至15の何れか1項記載の画像形成装置において、前記トナーは、その製造過程において前記油性分散液が、アミンと非反応性のポリエステル系樹脂を溶解していることを特徴とする。
また、請求項17の発明は、請求項10乃至16の何れか1項に記載の画像形成装置において、キャリアに前記トナーを混合させて現像剤として用いることを特徴とする。
本発明によれば、上記構成を採用することによって、自動両面作像機構を具備した画像形成装置を利用して、装置の大型化やコストアップを招くことなく、高光沢トナー画像を定着させることが可能な画像形成装置を提供することが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す図である。同図に示す画像形成装置は、フルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタが用いられる。画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置も勿論含まれる。
図1において、本実施形態の画像形成装置20は、原稿画像に応じた各色毎のトナー像を形成する作像装置21C、21Y、21M、21BKと、各作像装置21C、21Y、21M、21BKに対向して配置された転写装置22とを備えて転写紙等のシート状記録媒体Pにトナー像を形成する画像形成手段とを備えている。さらに画像形成装置20は、各作像装置21C、21Y、21M、21BKと転写装置22とが対向する転写領域に各種シート状記録媒体を供給するシート状記録媒体供給手段としての手差しトレイ23、給紙カセット24a、24bと、手差しトレイ23、給紙カセット24a、24bから搬送されてきたシート状記録媒体Pを作像装置21C、21Y、21M、21BKによる作像のタイミングに合わせて供給するレジストローラ30と、転写領域において転写後のシート状記録媒体を定着する定着装置1を備えている。
画像形成装置20は、一般にコピー等に用いられる普通紙(以下単に普通紙という)と、OHPシートや、カード、ハガキといった90K紙、坪量約100g/m2相当以上の厚紙や、封筒等の、用紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シート(以下単に特殊シートという)との何れをもシート状記録媒体Pとして用いることが可能である。
図1は、本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す図である。同図に示す画像形成装置は、フルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタが用いられる。画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置も勿論含まれる。
図1において、本実施形態の画像形成装置20は、原稿画像に応じた各色毎のトナー像を形成する作像装置21C、21Y、21M、21BKと、各作像装置21C、21Y、21M、21BKに対向して配置された転写装置22とを備えて転写紙等のシート状記録媒体Pにトナー像を形成する画像形成手段とを備えている。さらに画像形成装置20は、各作像装置21C、21Y、21M、21BKと転写装置22とが対向する転写領域に各種シート状記録媒体を供給するシート状記録媒体供給手段としての手差しトレイ23、給紙カセット24a、24bと、手差しトレイ23、給紙カセット24a、24bから搬送されてきたシート状記録媒体Pを作像装置21C、21Y、21M、21BKによる作像のタイミングに合わせて供給するレジストローラ30と、転写領域において転写後のシート状記録媒体を定着する定着装置1を備えている。
画像形成装置20は、一般にコピー等に用いられる普通紙(以下単に普通紙という)と、OHPシートや、カード、ハガキといった90K紙、坪量約100g/m2相当以上の厚紙や、封筒等の、用紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シート(以下単に特殊シートという)との何れをもシート状記録媒体Pとして用いることが可能である。
本実施形態による画像形成装置20は、シート状記録媒体の第1面及び第2面の両面に作像(両面印刷)可能となっており、両面印刷モードが選択された場合には、第1面定着終了後に定着装置1から排出されたシート状記録媒体は両面反転ユニット31、両面搬送ユニット32を経由して再度レジストローラ30へと送られ、第2面の作像に供される。
各作像装置21C、21Y、21M、21BKは、それぞれシアン(C)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(BK)の各色の現像を行うものであり、用いるトナーの色が異なるが、その構成が同様であるから、作像装置21Cの構成を各作像装置21C、21Y、21M、21BKの代表例として説明する。
作像装置21Cは、静電潜像担持体としての感光体ドラム25C、感光体ドラム25Cの回転方向Aに沿って順に配置されている帯電装置27C、現像装置26C、クリーニング装置28Cを有し、帯電装置27Cと現像装置26Cとの間で光書き込み装置29からシアン像に対応する露光光29Cを受ける周知の構成が用いられる。静電潜像担持体としては、ドラム状の他に、ベルト状とする場合もある。図1に示す画像形成装置20は、転写装置22が斜めに延在させてあるので、水平方向での転写装置22の占有スペースを小さくすることができる。
各作像装置21C、21Y、21M、21BKは、それぞれシアン(C)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(BK)の各色の現像を行うものであり、用いるトナーの色が異なるが、その構成が同様であるから、作像装置21Cの構成を各作像装置21C、21Y、21M、21BKの代表例として説明する。
作像装置21Cは、静電潜像担持体としての感光体ドラム25C、感光体ドラム25Cの回転方向Aに沿って順に配置されている帯電装置27C、現像装置26C、クリーニング装置28Cを有し、帯電装置27Cと現像装置26Cとの間で光書き込み装置29からシアン像に対応する露光光29Cを受ける周知の構成が用いられる。静電潜像担持体としては、ドラム状の他に、ベルト状とする場合もある。図1に示す画像形成装置20は、転写装置22が斜めに延在させてあるので、水平方向での転写装置22の占有スペースを小さくすることができる。
図2は、本実施形態の画像形成装置20で使用される第1の実施形態のベルト方式の定着装置の一例を示している。この定着装置1は、トナーが定着されるシート状記録媒体をD方向に搬送するための無端状の定着ベルト2と、定着ベルト2を張架される加熱ローラ3及び定着ローラ4と、定着ベルト2を介して定着ローラ4に対向して配置される加圧ローラ5と、加熱ローラ3、加圧ローラ5の内部に備えられたヒータ6、7と定着ベルト2、加圧ローラ5に対向して配置されそれぞれの温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ8とを有している。
定着ベルト2は、バネなどの図示しない弾性体により定着ベルト2内側からテンションローラ13を付勢されることにより、定着ベルト2に適当な所定の張力を与えるようになっている。
定着ローラ4は、芯金9と、この芯金9を被覆する耐熱多孔質層の弾性体層10とを有する。定着ローラ4は、バネなどの図示しない弾性体により加圧ローラ5に圧接する向きに付勢されている。符号12は定着されるシート状記録媒体Pを第1の定着部に向けて案内されるガイドを示している。ここで、加熱ローラ3、加圧ローラ5の内部に備えられたヒータ6、7の容量は、(A)定着ベルト2の熱容量が加圧ローラ5に比べて低いこと、(B)コールドスタート時に加圧ローラ5はヒータ7だけでなく定着ベルト2表面から定着ローラ5表面を加熱することにより立ち上がり時間の短縮が図れること、等の理由から、ヒータ7に比べヒータ6の方が容量が大きく構成されている。本構成ではヒータ6は1100W、ヒータ7は200W(共に100V印加時)のものを用いている。
定着ベルト2は、バネなどの図示しない弾性体により定着ベルト2内側からテンションローラ13を付勢されることにより、定着ベルト2に適当な所定の張力を与えるようになっている。
定着ローラ4は、芯金9と、この芯金9を被覆する耐熱多孔質層の弾性体層10とを有する。定着ローラ4は、バネなどの図示しない弾性体により加圧ローラ5に圧接する向きに付勢されている。符号12は定着されるシート状記録媒体Pを第1の定着部に向けて案内されるガイドを示している。ここで、加熱ローラ3、加圧ローラ5の内部に備えられたヒータ6、7の容量は、(A)定着ベルト2の熱容量が加圧ローラ5に比べて低いこと、(B)コールドスタート時に加圧ローラ5はヒータ7だけでなく定着ベルト2表面から定着ローラ5表面を加熱することにより立ち上がり時間の短縮が図れること、等の理由から、ヒータ7に比べヒータ6の方が容量が大きく構成されている。本構成ではヒータ6は1100W、ヒータ7は200W(共に100V印加時)のものを用いている。
加熱温度一対のローラ3と5のうちで、加圧ローラ5と対峙する側のローラ4と協働して定着ベルト2を駆動する加熱ローラ3には定着ベルト2の裏面側から加熱するための熱源が設けられ、加圧ローラ5にも定着ベルト2の表面を加熱するための熱源が設けられている。定着ベルト2はローラに比べて体積が小さく、熱容量が小さいので短時間の温度上昇が可能であり、上述した加熱ローラ3および加圧ローラ5のみを用いた構成に比べて始動時での温度立ち上がりが早いという利点がある。しかも、加圧ローラ5で熱源を加えることにより定着ベルト2の表裏両面で温度立ち上がりが早められるという利点も併せ持つ。
定着分離爪11は定着ニップ部より下流側に位置付けられ、先端部を定着ベルト2の外周面に押し当てられている。そして、シート状記録媒体Pが定着ベルト2の外周面に貼り付いても、シート状記録媒体Pの搬送に伴い定着ベルト2の外周面とシート状記録媒体Pとの間に定着分離爪が入り込むことによりシート状記録媒体Pを定着ベルト2から分離させ、定着ベルト2へのシート状記録媒体Pの巻き付きが防止される。
定着分離爪11は定着ニップ部より下流側に位置付けられ、先端部を定着ベルト2の外周面に押し当てられている。そして、シート状記録媒体Pが定着ベルト2の外周面に貼り付いても、シート状記録媒体Pの搬送に伴い定着ベルト2の外周面とシート状記録媒体Pとの間に定着分離爪が入り込むことによりシート状記録媒体Pを定着ベルト2から分離させ、定着ベルト2へのシート状記録媒体Pの巻き付きが防止される。
定着ベルト2とトナーとの離型性向上を目的として、シリコンオイルを定着ベルト2表面に塗布する構成を用いた。微量にオイル塗布を行う媒体として微量塗布ローラ14を用いた。微量塗布ローラ14は芯金の周りにシリコンオイルを含浸させたスポンジ状の発泡体を具備し、その外周に微細な孔のある半透膜を一重、もしくは二重に巻いた構成となっており、発泡体のシリコンオイルが半透膜を通してしみ出し、対向する部材に微量のオイルを塗布する部材である。この際、上記微量オイル塗布ローラ14の表層膜は、ペーパージャム時などにトナーが付着した際に、微量オイル塗布ローラ14表面にトナーが固着しないように、離型性の良い材質を採用している。微量オイル塗布ローラ14表面にトナーが固着すると、オイルがしみ出す微孔が塞がれてしまい、オイル塗布が出来なくなるためである。ここでは表層膜に離型性優先した材料としてゴアテックス膜を用いた。なお、図2中、15は、微量オイル塗布ローラ14表面に付着したトナー等を除去するためのクリーニングローラ、16は、後述する画像形成装置内の湿度を検出する湿度センサである。
この定着装置1においては、矢印D方向から搬送された第1面P1にトナー像を有するシート状記録媒体Pは、ガイド12によって案内されて定着ローラ4と加圧ローラ5とで定着ベルト2を介して挟持され(定着ニップ部17)、加圧されると共に定着ベルト2から加熱されてトナー像を定着する。さらに、E方向に回転駆動する定着ローラ4の回転によって、D方向に搬送される。
本実施形態による画像形成装置20においては、シート状記録媒体の片面に印刷する片面印刷モード(M1)と両面印刷モード(M2)を選択可能になっており、さらに、シート状記録媒体Pとして、紙基材の表面に樹脂剤を含有させて塗工層を形成したコート紙等を使用して、塗工層上に光沢トナー画像(定着されたトナー像)を作成するモード(M3)と普通紙にトナー画像を作成するモード(M4)を選択可能となっている。
この定着装置1においては、矢印D方向から搬送された第1面P1にトナー像を有するシート状記録媒体Pは、ガイド12によって案内されて定着ローラ4と加圧ローラ5とで定着ベルト2を介して挟持され(定着ニップ部17)、加圧されると共に定着ベルト2から加熱されてトナー像を定着する。さらに、E方向に回転駆動する定着ローラ4の回転によって、D方向に搬送される。
本実施形態による画像形成装置20においては、シート状記録媒体の片面に印刷する片面印刷モード(M1)と両面印刷モード(M2)を選択可能になっており、さらに、シート状記録媒体Pとして、紙基材の表面に樹脂剤を含有させて塗工層を形成したコート紙等を使用して、塗工層上に光沢トナー画像(定着されたトナー像)を作成するモード(M3)と普通紙にトナー画像を作成するモード(M4)を選択可能となっている。
次に、本実施形態による画像形成装置20を用いて(1)普通紙に片面印刷モードで印刷する場合((M4)−(M1))、(2)普通紙に両面印刷モードで印刷する場合((M4)−(M2))、(3)コート紙に片面印刷で光沢トナー画像を作成する場合((M3)−(M1))、(4)コート紙に両面印刷で光沢トナー画像を作成する場合((M3)−(M2))について、以下説明する。
(1)普通紙に片面印刷モードで印刷する場合((M4)−(M1))
このモードでの印刷においては、光書込み装置29から各色に対応した露光光によって、感光体ドラム25C、25Y、25M、25BK上に静電潜像が形成され、これらの静電潜像を現像装置26C、26Y、26M、26BKによって各色のトナー像が形成される。続いて、給紙カセット24aから送給された普通紙からなるシート状記録媒体Pがレジストローラ30で搬送タイミングを調整されて転写装置22の搬送ベルト22aによって矢印B方向に搬送され、各感光体ドラム25C、25Y、25M、25BK上に形成されたトナー像がシート状記録媒体Pの表面に転写される。その後、トナー像が転写されたシート状記録媒体Pは、定着装置1に搬送され、定着ローラ4と加圧ローラ5によって加圧、加熱されてトナー像が定着され、排紙ローラ33によって排紙口34から排出される。
(1)普通紙に片面印刷モードで印刷する場合((M4)−(M1))
このモードでの印刷においては、光書込み装置29から各色に対応した露光光によって、感光体ドラム25C、25Y、25M、25BK上に静電潜像が形成され、これらの静電潜像を現像装置26C、26Y、26M、26BKによって各色のトナー像が形成される。続いて、給紙カセット24aから送給された普通紙からなるシート状記録媒体Pがレジストローラ30で搬送タイミングを調整されて転写装置22の搬送ベルト22aによって矢印B方向に搬送され、各感光体ドラム25C、25Y、25M、25BK上に形成されたトナー像がシート状記録媒体Pの表面に転写される。その後、トナー像が転写されたシート状記録媒体Pは、定着装置1に搬送され、定着ローラ4と加圧ローラ5によって加圧、加熱されてトナー像が定着され、排紙ローラ33によって排紙口34から排出される。
(2)普通紙に両面印刷モードで印刷する場合((M4)−(M2))
このモードにおいては、基本的に、上記(1)のモードと同一の工程を経過することになるが、定着装置1でトナー像が定着されたシート状記録媒体Pは、排紙口34から排紙されず、図示されない爪で搬送経路を変更して両面反転ユニット31に搬送される。両面反転ユニット31で反転されたシート状記録媒体Pは、トナー画像が形成された面を上面として両面搬送ユニット32に搬送され、矢印C方向に搬送されたシート状記録媒体Pは、搬送ローラ35で反転されてレジストローラ30に搬送される。このように、シート状記録媒体Pの裏面にトナー画像が形成されたシート状記録媒体Pは、再度レジストローラ30で搬送タイミングを調整しながら転写装置22に送給されてシート状記録媒体Pの表面にトナー像が転写され、定着装置1でトナー像が定着されて排紙口34から排出される。
このモードにおいては、基本的に、上記(1)のモードと同一の工程を経過することになるが、定着装置1でトナー像が定着されたシート状記録媒体Pは、排紙口34から排紙されず、図示されない爪で搬送経路を変更して両面反転ユニット31に搬送される。両面反転ユニット31で反転されたシート状記録媒体Pは、トナー画像が形成された面を上面として両面搬送ユニット32に搬送され、矢印C方向に搬送されたシート状記録媒体Pは、搬送ローラ35で反転されてレジストローラ30に搬送される。このように、シート状記録媒体Pの裏面にトナー画像が形成されたシート状記録媒体Pは、再度レジストローラ30で搬送タイミングを調整しながら転写装置22に送給されてシート状記録媒体Pの表面にトナー像が転写され、定着装置1でトナー像が定着されて排紙口34から排出される。
(3)コート紙に片面印刷で光沢トナー画像を作成する場合((M3)−(M1))
このモードにおいては、コート紙に光沢トナー画像を作成する場合には、上記普通紙の場合に比して、トナー像の定着時に大きな熱量を必要とする。そのため、定着装置によってトナー像を定着させてトナー画像を形成する場合には、トナー像有するシート状記録媒体Pを定着装置に搬送する前に、予熱処理が行われている。従来においては、前述のように、定着装置内に、トナー像を定着する定着ローラと加圧ローラの前に予熱用の加熱ローラと加圧ローラを通過させているが、このように、定着装置内に、定着用と予熱用の2対の加熱ローラと加圧ローラを備えることになるので、定着装置が大型化するだけでなくコストアップに繋がる。
本発明においては、上記予熱処理として、画像形成装置の両面印刷処理を利用することによって、新たな予熱処理装置を設けることなく、良好な光沢トナー画像を形成するようにしたものである。
このモードにおいては、コート紙に光沢トナー画像を作成する場合には、上記普通紙の場合に比して、トナー像の定着時に大きな熱量を必要とする。そのため、定着装置によってトナー像を定着させてトナー画像を形成する場合には、トナー像有するシート状記録媒体Pを定着装置に搬送する前に、予熱処理が行われている。従来においては、前述のように、定着装置内に、トナー像を定着する定着ローラと加圧ローラの前に予熱用の加熱ローラと加圧ローラを通過させているが、このように、定着装置内に、定着用と予熱用の2対の加熱ローラと加圧ローラを備えることになるので、定着装置が大型化するだけでなくコストアップに繋がる。
本発明においては、上記予熱処理として、画像形成装置の両面印刷処理を利用することによって、新たな予熱処理装置を設けることなく、良好な光沢トナー画像を形成するようにしたものである。
本実施形態においては、先ず、最初に、後述するように、光沢トナー画像のモードを選択し、画像形成装置20において、光沢トナー画像作成モードに設定される。次に、片面に塗工層が形成されたシート状記録媒体Pを収納した給紙カセット24bから塗工層を下面(第1の面)としてレジストローラ30に送給される。この場合に、搬送ローラ35とレジストローラ30との間に配設されたトナー画像検知センサ36によってシート状記録媒体の第1の面にトナー画像が形成されていないことを検知する(図1参照)。このように、トナー画像検知センサ36によって、シート状記録媒体の第1の面にトナー画像が検出されず、光沢トナー画像作成モードに設定されたときには、作像装置21C、21Y、21M、21BKでの作像処理が行われずに、レジストローラ30及び搬送ベルト22aによってシート状記録媒体Pは、定着装置1に搬送される。定着装置1では、シート状記録媒体Pは、定着ローラ4及び加圧ローラ5によって1回目の加熱、加圧処理(予熱処理)が施された状態で、図示しない切替爪によって、両面反転ユニット31に搬送される。
両面反転ユニット31に搬送されたシート状記録媒体Pは、搬送ローラ35で反転され、塗工層(第1の面)が上面となった状態でレジストローラ30に搬送され、作像装置21C、21Y、21M、21BKに送給するタイミング調整が行われる。作像装置21C、21Y、21M、21BKの作像条件が整った状態でシート状記録媒体Pは、作像装置21C、21Y、21M、21BK上を搬送されて各色のトナー像が塗工層(第1の面)上に形成され、定着装置1に搬送される。定着装置1によって、シート状記録媒体Pは、2回目の加熱、加圧処理を受け、塗工層上に形成されたトナー像は、定着されてトナー画像が形成され、排紙口34から排紙される。この場合、シート状記録媒体Pは、1回目の定着装置1による加熱、加圧処理によって予熱されており、その後、トナー像を形成して定着する2回目の加熱処理を受けることになるので、美麗な光沢トナー画像を形成することができる。
両面反転ユニット31に搬送されたシート状記録媒体Pは、搬送ローラ35で反転され、塗工層(第1の面)が上面となった状態でレジストローラ30に搬送され、作像装置21C、21Y、21M、21BKに送給するタイミング調整が行われる。作像装置21C、21Y、21M、21BKの作像条件が整った状態でシート状記録媒体Pは、作像装置21C、21Y、21M、21BK上を搬送されて各色のトナー像が塗工層(第1の面)上に形成され、定着装置1に搬送される。定着装置1によって、シート状記録媒体Pは、2回目の加熱、加圧処理を受け、塗工層上に形成されたトナー像は、定着されてトナー画像が形成され、排紙口34から排紙される。この場合、シート状記録媒体Pは、1回目の定着装置1による加熱、加圧処理によって予熱されており、その後、トナー像を形成して定着する2回目の加熱処理を受けることになるので、美麗な光沢トナー画像を形成することができる。
図3は、定着装置1の加熱制御温度とトナー画像の光沢度の関係を示したグラフである。シート状記録媒体P上のトナー付着量は0.8mg/cm2、作像線速は180mm/sec、シート状記録媒体Pは坪量が75g/m2のものを用いた。図中、曲線1は、前記(1)に従って予熱処理を行わず、第1面だけに作像、定着処理を行った場合(以下、片面通紙)、曲線2は、前記(2)に従い予熱処理を行わずに第1面に作像、定着処理を行った後、両面搬送経路を利用して引き続き第2面に対して定着処理を行った場合(第2面には作像処理は行わない。以下、両面通紙)、曲線3は前記(3)に従い第1面に定着処理のみを行った後(第1面では作像処理は行わない)、両面搬送経路を利用して引き続き反転させて第1面に対して作像、定着処理を行った場合(以下、予熱処理あり)について示している。
この図3から明らかなように、曲線1のものでは、トナー画像の光沢度は10%前後の値を示し、定着制御温度が190℃になるとトナー画像表面にホットオフセットが発生し、光沢度が低下した。また、曲線2のものでは、光沢度は片面通紙時に対して2%程度高くなった。しかしながら片面通紙同様、定着制御温度が190℃になるとトナー画像表面にホットオフセットが発生し、光沢度が低下した。これに対し、本実施形態に係る曲線3のものでは、光沢度が25%付近まで上昇し、定着制御温度が190℃に達してもホットオフセットによる光沢度低下は発生しなかった。これは予め第1面への最初の作像処理が行われない定着処理で定着ニップ部17を通過することによりシート状記録媒体Pが暖められ、第1面への作像、定着処理時にはトナー像が定着ローラ4からだけでなくシート状記録媒体P側からも暖められることによって、曲線1で示す第1面への作像時に比べてトナーがより均一に溶解し、トナー表面の平滑性が向上するからと考えられる。また、定着制御温度を高く制御してもホットオフセットが発生しないのは、片面通紙時には定着ローラ4に近い層とシート状記録媒体Pに近い層でトナーの溶け方に差が生じて、トナー像の表層がはぎ取られやすくなっているのに対し、曲線3で示す予熱処理あり時は、定着ローラ4と加圧ローラ5との定着ニップ部17を通過直後のトナー層中が均一な状態になっているためにトナー像の表層の乖離が発生しにくくなるためと考えられる。
このように両面処理を自動で行える機構を持った画像形成装置においては、第1面に作像することなく加熱、加圧する定着ニップ部17を通過させることにより、シート状記録媒体Pに予熱を付与することができ、引き続き第1面に作像処理を行うことで光沢度が高く、ホットオフセットが発生しにくい画像形成装置として使用することが可能となる。
前記定着装置1において、シート状記録媒体Pに対して前記1回目の加熱、加圧処理を施す際の加熱温度を2回目の加熱、加圧処理時の加熱温度より高温に設定した場合には、より光沢度の高いトナー画像を得ることができる。
この図3から明らかなように、曲線1のものでは、トナー画像の光沢度は10%前後の値を示し、定着制御温度が190℃になるとトナー画像表面にホットオフセットが発生し、光沢度が低下した。また、曲線2のものでは、光沢度は片面通紙時に対して2%程度高くなった。しかしながら片面通紙同様、定着制御温度が190℃になるとトナー画像表面にホットオフセットが発生し、光沢度が低下した。これに対し、本実施形態に係る曲線3のものでは、光沢度が25%付近まで上昇し、定着制御温度が190℃に達してもホットオフセットによる光沢度低下は発生しなかった。これは予め第1面への最初の作像処理が行われない定着処理で定着ニップ部17を通過することによりシート状記録媒体Pが暖められ、第1面への作像、定着処理時にはトナー像が定着ローラ4からだけでなくシート状記録媒体P側からも暖められることによって、曲線1で示す第1面への作像時に比べてトナーがより均一に溶解し、トナー表面の平滑性が向上するからと考えられる。また、定着制御温度を高く制御してもホットオフセットが発生しないのは、片面通紙時には定着ローラ4に近い層とシート状記録媒体Pに近い層でトナーの溶け方に差が生じて、トナー像の表層がはぎ取られやすくなっているのに対し、曲線3で示す予熱処理あり時は、定着ローラ4と加圧ローラ5との定着ニップ部17を通過直後のトナー層中が均一な状態になっているためにトナー像の表層の乖離が発生しにくくなるためと考えられる。
このように両面処理を自動で行える機構を持った画像形成装置においては、第1面に作像することなく加熱、加圧する定着ニップ部17を通過させることにより、シート状記録媒体Pに予熱を付与することができ、引き続き第1面に作像処理を行うことで光沢度が高く、ホットオフセットが発生しにくい画像形成装置として使用することが可能となる。
前記定着装置1において、シート状記録媒体Pに対して前記1回目の加熱、加圧処理を施す際の加熱温度を2回目の加熱、加圧処理時の加熱温度より高温に設定した場合には、より光沢度の高いトナー画像を得ることができる。
図4は、定着装置の加熱制御温度とトナー画像の光沢度の関係を示す図で、曲線1、2は、図3における場合と同様の片面通紙及び両面通紙の場合を示し、曲線4は、1回目の加熱、加圧処理を施す際の加熱温度と2回目の加熱、加圧処理時の加熱温度を同一にして前述の曲線3と同様予熱処理を施した場合、曲線5は、1回目の加熱、加圧処理を施す際の加熱温度を2回目の加熱、加圧処理時の加熱温度より20℃高くした場合について示している。曲線4と5を比較すると明らかなように、1回目の加熱、加圧処理を施す際の加熱温度を2回目の加熱、加圧処理時の加熱温度を20℃高くした曲線5の方が2%程度光沢度が上昇している。このように第1面に予熱を付与する場合には、第1面にトナー像が存在しないためにホットオフセット等の異常画像の発生することもなくより大きな熱量を付与できるメリットがある。
また、本発明による定着装置においては、1回目の加熱、加圧処理を施す際の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速と2回目の加熱、加圧処理時の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速を変えることによっても前述の加熱温度の変更と同様に光沢度を向上させることが可能である。
また、本発明による定着装置においては、1回目の加熱、加圧処理を施す際の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速と2回目の加熱、加圧処理時の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速を変えることによっても前述の加熱温度の変更と同様に光沢度を向上させることが可能である。
図5は、1回目の加熱、加圧処理を施す際の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速を2回目の加熱、加圧処理時の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速を同一にした場合(曲線4)と1回目の加熱、加圧処理を施す際の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速を2回目の加熱、加圧処理時の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速の50%遅くをした場合(90mm/sec)(曲線6)の加熱制御温度と光沢度の関係を示したものである。なお、図中、曲線1と2として、参考のため、前述の図3の曲線1と2を示している。
図5の曲線4と曲線6を比較すれば、明らかなように、1回目の加熱、加圧処理を施す際の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速を2回目の加熱、加圧処理時の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速より遅くすることによって光沢度が向上する。なお、シート状記録媒体Pに対して線速を低くするのは定着ニップ部17を通過時だけで良く、ニップ通過後、両面搬送時にはシート状記録媒体Pの温度低下をできるだけ避けるために所定の線速で搬送を行った方が良い。なお、前述の図3〜図5における光沢度の測定には「ミノルタ社製 光沢度計 GM−60型(測定角=60°)」を使用した。
図5の曲線4と曲線6を比較すれば、明らかなように、1回目の加熱、加圧処理を施す際の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速を2回目の加熱、加圧処理時の定着ニップ部17を通過させる際の定着線速より遅くすることによって光沢度が向上する。なお、シート状記録媒体Pに対して線速を低くするのは定着ニップ部17を通過時だけで良く、ニップ通過後、両面搬送時にはシート状記録媒体Pの温度低下をできるだけ避けるために所定の線速で搬送を行った方が良い。なお、前述の図3〜図5における光沢度の測定には「ミノルタ社製 光沢度計 GM−60型(測定角=60°)」を使用した。
次に、1回目の加熱、加圧処理を施す際、特に高湿時、加熱部材と加圧部材からシート状記録媒体Pに熱量を付与するにあたり、加熱部材の表面温度に対して加圧部材の表面温度が低い場合にはシート状記録媒体Pにカールが発生しやすくなる。シート状記録媒体Pにカールが発生するとシート状記録媒体Pが定着装置1、両面反転ユニット31、両面搬送ユニット32を移動する際に、各ユニット入口でシート状記録媒体Pの先端が引っかかる等の搬送トラブル(シート状記録媒体Pジャム)が発生する場合がある。シート状記録媒体Pのカールを防止するためには画像形成装置内の絶対湿度を測定し、その値によって加熱部材と加圧部材の表面温度差を制御すればよい。発明者らの検討結果では測定された湿度センサで検出だれた絶対湿度をXg/m3、サーミスタ8aで検出された定着ベルト2の表面温度をY℃、サーミスタ8bで検出された加圧ローラ5の表面温度をZ℃とした場合に次式(1)の関係を満足すればシート状記録媒体Pカールは発生しないか、発生した場合でも搬送性に影響を与えないことがわかった。
Y−Z≦(−6.7*X)−150・・・(1)
上記式(1)の関係が満足できない状態である場合には、定着装置1を空回しすることにより定着ベルト、加圧ローラ5の表面温度を調整し、条件を満足するまでシート状記録媒体Pの給紙は停止する。なお、機内に相対湿度検知素子と温度検知素子がある場合にはその計算値から絶対湿度を算出し、上記式1のXとして用いても良い。
Y−Z≦(−6.7*X)−150・・・(1)
上記式(1)の関係が満足できない状態である場合には、定着装置1を空回しすることにより定着ベルト、加圧ローラ5の表面温度を調整し、条件を満足するまでシート状記録媒体Pの給紙は停止する。なお、機内に相対湿度検知素子と温度検知素子がある場合にはその計算値から絶対湿度を算出し、上記式1のXとして用いても良い。
また、シート状記録媒体Pとして、坪量が60g/m2以下の薄紙の場合、カールの発生が60g/m2より大きい普通紙に比べて顕著であることがわかっている。このため坪量が60g/m2以下の薄紙に対しては式1を係数で補正する次式(2)を使用することが有効である。
Y−Z≦{(−6.7*X)−150}*0.9・・・(2)
式(2)を用いることにより薄紙に対するカールも防止することが可能となり、搬送トラブルが未然に防止できる。なお、薄紙の検出手段については、機内に具備しても良いが、装置が大がかりになると共に製造コストの上昇が予測される。このため、ユーザーがオペレーションパネル等から薄紙であることを入力することにより、本制御を適用できるようなアナウンスをすることにより、本制御に切り替える方式を用いても良い。
Y−Z≦{(−6.7*X)−150}*0.9・・・(2)
式(2)を用いることにより薄紙に対するカールも防止することが可能となり、搬送トラブルが未然に防止できる。なお、薄紙の検出手段については、機内に具備しても良いが、装置が大がかりになると共に製造コストの上昇が予測される。このため、ユーザーがオペレーションパネル等から薄紙であることを入力することにより、本制御を適用できるようなアナウンスをすることにより、本制御に切り替える方式を用いても良い。
次に、(4)コート紙に両面印刷で光沢トナー画像を作成する場合((M3)−(M2))について説明する。
前述の(3)項で説明したように、光沢トナー画像のモードを選択し、画像形成装置20において、光沢トナー画像作成モードに設定し、また、両面印刷モードを選定して両面印刷モードに設定する。次に、給紙カセット24Bに収納された両面に塗工層が形成されたシート状記録媒体Pをトナー画像検知センサ36上を搬送させてシート状記録媒体の第1の面にトナー画像が形成されていないことを検知する(図1参照)。このように、トナー画像検知センサ36によって、シート状記録媒体の第1の面にトナー画像が検出されず、光沢トナー画像作成モードに設定されたときには、作像装置21C、21Y、21M、21BKでの作像処理が行われずに、レジストローラ30及び搬送ベルト22aによってシート状記録媒体Pは、定着装置1に搬送され、定着ローラ4及び加圧ローラ5によって1回目の加熱、加圧処理(予熱処理)が施された状態で、図示しない切替爪によって、両面反転ユニット31に搬送される。
両面反転ユニット31に搬送されたシート状記録媒体Pは、搬送ローラ35で反転され、作像装置21C、21Y、21M、21BKに送給されて各色のトナー像が塗工層(第1の面)上に形成され、定着装置1に搬送される。定着装置1によって、シート状記録媒体Pは、2回目の加熱、加圧処理を受け、塗工層上に形成されたトナー像は、定着されてトナー画像が形成される。その後、再び、両面反転ユニット31及び両面搬送ユニット32、搬送ローラ35を経由して、第1面が反転され、第2面が上面となって作像装置21C、21Y、21M、21BKに送給され、作像装置21C、21Y、21M、21BKによって第2面にトナー像が形成され、定着装置1で3回目の加熱、加圧処理を受けてトナー像を定着し、排紙口34から排紙される。この場合、シート状記録媒体Pは、1回目の定着装置1による加熱、加圧処理によって予熱されており、その後、トナー像を形成して定着する2回目の加熱処理を受けることになるので、美麗な光沢トナー画像を形成することができる。
前述の(3)項で説明したように、光沢トナー画像のモードを選択し、画像形成装置20において、光沢トナー画像作成モードに設定し、また、両面印刷モードを選定して両面印刷モードに設定する。次に、給紙カセット24Bに収納された両面に塗工層が形成されたシート状記録媒体Pをトナー画像検知センサ36上を搬送させてシート状記録媒体の第1の面にトナー画像が形成されていないことを検知する(図1参照)。このように、トナー画像検知センサ36によって、シート状記録媒体の第1の面にトナー画像が検出されず、光沢トナー画像作成モードに設定されたときには、作像装置21C、21Y、21M、21BKでの作像処理が行われずに、レジストローラ30及び搬送ベルト22aによってシート状記録媒体Pは、定着装置1に搬送され、定着ローラ4及び加圧ローラ5によって1回目の加熱、加圧処理(予熱処理)が施された状態で、図示しない切替爪によって、両面反転ユニット31に搬送される。
両面反転ユニット31に搬送されたシート状記録媒体Pは、搬送ローラ35で反転され、作像装置21C、21Y、21M、21BKに送給されて各色のトナー像が塗工層(第1の面)上に形成され、定着装置1に搬送される。定着装置1によって、シート状記録媒体Pは、2回目の加熱、加圧処理を受け、塗工層上に形成されたトナー像は、定着されてトナー画像が形成される。その後、再び、両面反転ユニット31及び両面搬送ユニット32、搬送ローラ35を経由して、第1面が反転され、第2面が上面となって作像装置21C、21Y、21M、21BKに送給され、作像装置21C、21Y、21M、21BKによって第2面にトナー像が形成され、定着装置1で3回目の加熱、加圧処理を受けてトナー像を定着し、排紙口34から排紙される。この場合、シート状記録媒体Pは、1回目の定着装置1による加熱、加圧処理によって予熱されており、その後、トナー像を形成して定着する2回目の加熱処理を受けることになるので、美麗な光沢トナー画像を形成することができる。
以上の機能を備える本実施形態の画像形成装置20は、図6に示す制御装置を備えている。即ち、画像形成装置20は、光沢画像モードと非光沢画像モードを選択する画像モード選択手段40及び片面印刷モードと両面印刷モードを選択する印刷モード選択手段41を備え、これらの選択手段40、41からの選択モードに応じて、前述の(1)〜(4)の手順に従って制御手段42によって作像装置駆動手段43を制御作動させて、シート状記録媒体P上へのトナー像の作成を停止したり、開始したりの制御を行っている。さらに、制御手段42は、選択手段40、41からの選択モードに応じて搬送路の切替爪駆動手段44を制御して、シート状記録媒体Pを両面反転ユニット31に搬送したり、排紙口34へ搬送したり切替動作を行うようになっている。なお、印刷モード選択手段41や画像モード選択手段40は、画像形成装置20に取り付けられた図示しないパネル上でユーザーが操作を行って所要モードが選択される。
また、制御装置の制御手段42は、坪量が60g/m2か否かによって選択するシート状記録媒体選択手段45、湿度センサ16、定着ベルト2の加熱温度を検出する温度センサ8a、加圧ローラ5の加熱温度を検出する温度センサ8bからの入力によって、前記(1)式に該当するのか、それとも(2)式に該当するのかを判定して定着装置1の加熱条件を設定する定着条件入力手段46からの入力に基づいて定着装置駆動手段47を制御している。さらに、定着条件入力手段46には、トナー画像モード選択手段40からの光沢画像モードの入力によって、前述の1回目の定着装置1による加熱、加圧処理時の加熱温度や定着線速を設定し、このような加熱温度や定着線速で定着駆動手段47が作動するように、制御手段42は制御を行っている。
また、制御装置の制御手段42は、坪量が60g/m2か否かによって選択するシート状記録媒体選択手段45、湿度センサ16、定着ベルト2の加熱温度を検出する温度センサ8a、加圧ローラ5の加熱温度を検出する温度センサ8bからの入力によって、前記(1)式に該当するのか、それとも(2)式に該当するのかを判定して定着装置1の加熱条件を設定する定着条件入力手段46からの入力に基づいて定着装置駆動手段47を制御している。さらに、定着条件入力手段46には、トナー画像モード選択手段40からの光沢画像モードの入力によって、前述の1回目の定着装置1による加熱、加圧処理時の加熱温度や定着線速を設定し、このような加熱温度や定着線速で定着駆動手段47が作動するように、制御手段42は制御を行っている。
本発明においては、定着装置として、前述の図2で示すベルト方式の定着装置に代えて他の方式の定着装置も使用可能である。図7は第2の実施形態の定着装置であるローラ方式の定着装置の一例を示している。加熱ローラ50と加圧ローラ51との間のニップ部52にシート状記録媒体Pを挟持させて搬送しながら加熱ローラ50からの熱により、トナー像を融着させて定着する定着装置である。加熱ローラ50に対向して配置され、ローラ表面の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ8cを有している。
加熱ローラ50はアルミ製の芯金を厚さ20μ程度の非導電PFA(テトラフルオロ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)で被覆し、トナーとの離型性を確保している。加圧ローラ51は、芯金9と、この芯金9を被覆する発泡シリコンゴムなどの耐熱多孔質層の弾性体層10と、弾性体層10を被覆する厚さ30〜50μの導電性PFAチューブを有する。加圧ローラ51は、バネなどの図示しない弾性体により加熱ローラ50に圧接する向きに付勢されている。ここで加熱ローラ50の内部に備えられたヒータ53の容量は1200W(100V印加時)のものを用いている。
定着分離爪11は定着ニップ部52より下流側に位置付けられ、先端部を加熱ローラ50の外周面に押し当てられており、シート状記録媒体Pが加熱ローラ50の外周面に貼り付いても、シート状記録媒体Pの搬送に伴い加熱ローラ50の外周面とシート状記録媒体Pとの間に定着分離爪が入り込むことによりシート状記録媒体Pを加熱ローラ50から分離させ、加熱ローラ50へのシート状記録媒体Pの巻き付きが防止される。このようなローラ方式の定着装置を使用する場合には、ベルト方式のものに比べより小型化を図ることが可能となる。
加熱ローラ50はアルミ製の芯金を厚さ20μ程度の非導電PFA(テトラフルオロ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)で被覆し、トナーとの離型性を確保している。加圧ローラ51は、芯金9と、この芯金9を被覆する発泡シリコンゴムなどの耐熱多孔質層の弾性体層10と、弾性体層10を被覆する厚さ30〜50μの導電性PFAチューブを有する。加圧ローラ51は、バネなどの図示しない弾性体により加熱ローラ50に圧接する向きに付勢されている。ここで加熱ローラ50の内部に備えられたヒータ53の容量は1200W(100V印加時)のものを用いている。
定着分離爪11は定着ニップ部52より下流側に位置付けられ、先端部を加熱ローラ50の外周面に押し当てられており、シート状記録媒体Pが加熱ローラ50の外周面に貼り付いても、シート状記録媒体Pの搬送に伴い加熱ローラ50の外周面とシート状記録媒体Pとの間に定着分離爪が入り込むことによりシート状記録媒体Pを加熱ローラ50から分離させ、加熱ローラ50へのシート状記録媒体Pの巻き付きが防止される。このようなローラ方式の定着装置を使用する場合には、ベルト方式のものに比べより小型化を図ることが可能となる。
図8には、第3の実施形態の定着装置として、フリーニップベルトを用いた電磁誘導加熱方式による定着装置を示す。励磁コイルユニット54と加熱部である磁性金属部材55とからなる加熱体56が装着されたフィルム内面ガイド57と、磁性金属部材55を内壁に当接した状態でフィルム内面ガイド57を包む耐熱性を備えた円筒状のフィルム58とを備えた定着ローラ59と、磁性金属部材55の位置でフィルム58に圧接して、このフィルム58との間に定着ニップ部Nを形成するとともに、当該フィルム58を回転させる加圧ローラ60と、から構成されている。
フィルム58としては、膜厚が100μm以下、理想的には50μm以下20μm以上の耐熱性を有するPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA、FEP(テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体)の等の単層フィルム、あるいはポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS等のフィルムの外周表面にPTFE、PFA、FEP等をコーティングした複合層フィルムが使用されている。
また、フィルム内面ガイド57は、PEEK、PPS等の樹脂より形成された剛性・耐熱性を有する部材からなり、加熱体56はこのようなフィルム内面ガイド57の長手方向の略中央部に嵌め込まれている。
フィルム58としては、膜厚が100μm以下、理想的には50μm以下20μm以上の耐熱性を有するPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA、FEP(テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体)の等の単層フィルム、あるいはポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS等のフィルムの外周表面にPTFE、PFA、FEP等をコーティングした複合層フィルムが使用されている。
また、フィルム内面ガイド57は、PEEK、PPS等の樹脂より形成された剛性・耐熱性を有する部材からなり、加熱体56はこのようなフィルム内面ガイド57の長手方向の略中央部に嵌め込まれている。
加圧ローラ60は、芯60aと、その周囲に設けられたシリコーンゴム等の離型性の良い耐熱ゴム層60bとからなり、所定の軸受や付勢手段(何れも図示せず)により所定の押圧力を持ってフィルム58を挟んで、加熱体56の磁性金属部材55に圧接するように配設されている。そして、加圧ローラ60は駆動手段(図示せず)により反時計回りに回転駆動される。この加圧ローラ60の回転駆動により、加圧ローラ60とフィルム58との間に摩擦力が発生してフィルム58に回転力が作用し、フィルム58は加熱体56の磁性金属部材55に密着しながら摺動回転する。加熱体56が所定の温度に達した状態において、定着ニップ部Nのフィルム58と加圧ローラ60との間に、プリンタエンジンで形成されたトナー像Tを有するシート状記録媒体Pを導入する。シート状記録媒体Pは加圧ローラ60とフィルム58とに挟まれて定着ニップ部Nを搬送されることにより、磁性金属部材55の熱がフィルム58を介してシート状記録媒体Pに付与され、未定着のトナー像Tがシート状記録媒体Pに溶融定着される。なお、定着ニップ部Nの出口においては、通過したシート状記録媒体Pはフィルム58の表面から分離されて排紙トレイ(図示せず)に搬送される。 このように、フリーニップベルト方式の定着装置は、制御温度を変更する場合のレスポンスが良いため、本発明のような画像形成装置に適している。
このように、電磁誘導加熱方式の定着装置では、渦電流の発生を利用することで、誘導加熱手段としての磁性金属部材55を、フィルム58を介してシート状記録媒体Pのトナー像Tに近くに配置することができ、フィルム加熱方式の定着装置よりもさらに加熱効率がアップする。そして、画像形成装置の中でも、フルカラー画像形成装置における定着装置では、4層以上に積層された厚みのあるトナー粒子層を十分に加熱溶融させる能力が要求される。そして、この要求を達成するためには、電磁誘導加熱方式の定着装置では、トナー像を十分包み込んで均一に加熱溶融するために、フィルム58の表面に200μm程度のゴム弾性層が必要となる。このように、誘導加熱方式を用いた定着装置はハロゲンヒータを用いた定着装置に比べて制御温度の切り替えに要する時間が短いため、本発明で用いた画像形成装置に適した方式である。
このように、電磁誘導加熱方式の定着装置では、渦電流の発生を利用することで、誘導加熱手段としての磁性金属部材55を、フィルム58を介してシート状記録媒体Pのトナー像Tに近くに配置することができ、フィルム加熱方式の定着装置よりもさらに加熱効率がアップする。そして、画像形成装置の中でも、フルカラー画像形成装置における定着装置では、4層以上に積層された厚みのあるトナー粒子層を十分に加熱溶融させる能力が要求される。そして、この要求を達成するためには、電磁誘導加熱方式の定着装置では、トナー像を十分包み込んで均一に加熱溶融するために、フィルム58の表面に200μm程度のゴム弾性層が必要となる。このように、誘導加熱方式を用いた定着装置はハロゲンヒータを用いた定着装置に比べて制御温度の切り替えに要する時間が短いため、本発明で用いた画像形成装置に適した方式である。
次に、本発明においては、良好な光沢トナー画像を形成するために、使用されるトナーの材質を選定する必要がある。以下に本発明において好適に使用可能なトナーについて詳述する。
図9は、本発明に用いるのに適したトナーのデータを示す図で、トナーを加熱した際の応力変化を示し、トナーを加熱した際に所定温度(流出開始温度(Tfb))を越えた時にトナーが流出開始することを示している。本発明で使用されるトナーは、従来の粉砕トナーに対し、透明性および彩度(鮮やかさ、光沢)にすぐれた高品質の画像を与えるとともに、粉体流動性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、および転写性にすぐれたトナーである。しかしながら、熱に対する溶け始めがやや遅いという特徴を持っている。具体的には、溶け始めの代用特性である流出開始温度が従来の粉砕型トナーが86±2℃であるのに対し、92±1℃とやや高めになっている。このため第一面に予熱処理を行うことがトナー層全体をより均一に溶解し、トナー表面の平滑性を向上させ、光沢度を高く制御するために有効な手段となっている。
図9は、本発明に用いるのに適したトナーのデータを示す図で、トナーを加熱した際の応力変化を示し、トナーを加熱した際に所定温度(流出開始温度(Tfb))を越えた時にトナーが流出開始することを示している。本発明で使用されるトナーは、従来の粉砕トナーに対し、透明性および彩度(鮮やかさ、光沢)にすぐれた高品質の画像を与えるとともに、粉体流動性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、および転写性にすぐれたトナーである。しかしながら、熱に対する溶け始めがやや遅いという特徴を持っている。具体的には、溶け始めの代用特性である流出開始温度が従来の粉砕型トナーが86±2℃であるのに対し、92±1℃とやや高めになっている。このため第一面に予熱処理を行うことがトナー層全体をより均一に溶解し、トナー表面の平滑性を向上させ、光沢度を高く制御するために有効な手段となっている。
トナーの流出開始温度はフローテスターを用いて測定することができる。フローテスターとしては、例えば島津製作所製の高架式フローテスターCFT500D型がある。このフローテスターのフローカーブは、同図に示されるデータになり、そこから各々の温度を読み取ることができる。本発明における測定時の測定条件は以下の通りである。
・荷重:5kg/cm2
・昇温速度:3.0℃/min
・ダイ口径:1.00mm
・ダイ長さ:10.0mm
本実施形態においては、有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマー、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物、およびトナー組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたトナーを用いており、以下このトナーについて説明する。
本実施形態において使用されるトナーは、有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマー、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物、およびトナー組成分を溶解または分散させ、該溶解または分散物を水系媒体中で架橋反応および/または伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたトナーである。本発明において、「および/または」と言う表現は、「少なくとも何れか一方」の意味で用いている。
・荷重:5kg/cm2
・昇温速度:3.0℃/min
・ダイ口径:1.00mm
・ダイ長さ:10.0mm
本実施形態においては、有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマー、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物、およびトナー組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたトナーを用いており、以下このトナーについて説明する。
本実施形態において使用されるトナーは、有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマー、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物、およびトナー組成分を溶解または分散させ、該溶解または分散物を水系媒体中で架橋反応および/または伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたトナーである。本発明において、「および/または」と言う表現は、「少なくとも何れか一方」の意味で用いている。
従来から電子写真法や静電記録法を利用した画像形成装置を用いることにより、静電潜像を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。例えば、電子写真法においては、画像情報は、帯電工程に続く露光工程により感光体上に静電潜像とされた後、現像剤で顕像化され、次いで転写工程および定着工程を経て画像情報が再生される。この場合、現像剤としては、磁性トナーまたは非磁性トナーを単独で用いる一成分現像剤と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤とがある。
このような現像剤に用いられる電子写真用トナーは、通常、熱可塑性樹脂を、顔料、必要に応じてワックス等の離型剤や帯電制御剤と共に溶融混練した後、微粉砕し、更に分級する混練粉砕法により製造されている。このようにして得られるトナーには、必要ならば、流動性やクリーニング性を改善するために、無機または有機の微粒子をトナー粒子表面に添加することが行なわれている。
通常の混練粉砕法により得られるトナーは、一般的には、不定形で、その粒径分布はブロードで、流動性が低く、転写性が低く、定着エネルギーが高く、トナー粒子間で帯電量が不均一で、帯電安定性が低いと言う問題点があった。さらに、このようなトナーから得られる画像は、その画質が未だ不満足のものであった。
このような現像剤に用いられる電子写真用トナーは、通常、熱可塑性樹脂を、顔料、必要に応じてワックス等の離型剤や帯電制御剤と共に溶融混練した後、微粉砕し、更に分級する混練粉砕法により製造されている。このようにして得られるトナーには、必要ならば、流動性やクリーニング性を改善するために、無機または有機の微粒子をトナー粒子表面に添加することが行なわれている。
通常の混練粉砕法により得られるトナーは、一般的には、不定形で、その粒径分布はブロードで、流動性が低く、転写性が低く、定着エネルギーが高く、トナー粒子間で帯電量が不均一で、帯電安定性が低いと言う問題点があった。さらに、このようなトナーから得られる画像は、その画質が未だ不満足のものであった。
一方、混練粉砕法による前記トナーの問題点を克服するために、重合法によるトナーの製造方法が提案されている。この方法は、粉砕工程が含まれていないため、そのトナーの製造には練り工程および粉砕工程が必要でなく、エネルギーの節約、生産時間の短縮、製品収率の向上等のコスト削減の寄与が大きい。また、このような重合法により得られる重合トナー粒子における粒度分布も、粉砕法によるトナーの粒度分布に比べてシャープな分布の形成が容易である上、ワックスの内包化も容易で、トナーの流動性を大きく向上させることもできる。また、球形トナーを得ることも容易である。
しかし、重合法によるトナーには未だ解消されていない課題も多い。重合法で得られるトナーは、重合過程において表面張力が作用するため、混練粉砕法に比較すると、粒子の真球度が高いものではあるが、そのトナー物性は未だ十分ではない。また、この方法ではトナーの形状をコントロール(異型化)することは容易でない。しかし、この方法は、帯電安定性、転写性については有利である。
しかし、重合法によるトナーには未だ解消されていない課題も多い。重合法で得られるトナーは、重合過程において表面張力が作用するため、混練粉砕法に比較すると、粒子の真球度が高いものではあるが、そのトナー物性は未だ十分ではない。また、この方法ではトナーの形状をコントロール(異型化)することは容易でない。しかし、この方法は、帯電安定性、転写性については有利である。
重合法のうちで広く行われている懸濁重合法によるトナーの製造方法では、それに用いるバインダ(結着樹脂)用モノマーは人体に対して有害性のスチレンモノマーやアクリルモノマーに限られ、そして得られるトナーにはこれらの成分が含まれるため、環境上の問題がある。また、得られるトナーは、ワックスを内包化するため、トナーを実践に使用したときに、トナーの感光体への付着は低減されるものの、トナーの定着性については、ワックスが粒子界面状に存在する粉砕法に比べて、内包化されている分、ワックスがトナー表面に染み出にくく定着効率の悪いトナーとなる。したがって、重合トナーは、消費電力に対しては不利なトナーとなってしまう。さらに、重合トナーの場合、その定着性向上を図るためワックスを増量したり、ワックスの分散粒径を大きくすると、カラートナーとして用いる場合、そのカラー画像の透明性が悪化するため、OHPによるプレゼンテーション画像形成用トナーとして用いるには不適なものとなる。
重合トナーの製造法には、懸濁重合法の他、異型化が比較的可能な乳化重合法などもある。乳化重合法においても、そのモノマーはスチレンモノマーに限られる。この方法の場合も、その未反応モノマー分のトナー粒子からの完全除去や、乳化剤、分散剤のトナー粒子からの完全除去はむずかしく、トナーによる環境問題をも生じるようになってきている。
トナーの製造法として溶解懸濁法が知られている。この方法の場合、低温定着が可能なポリエステル樹脂を使用できるメリットはあるが、この方法の場合、低温定着性樹脂や着色剤を溶剤に溶解または分散する工程において高分子量成分を加えるため、液粘度が上がり生産性上の問題が発生するようになる。さらに、この溶解懸濁法においては、トナーの表面形状に関し、球形で且つ表面を凹凸形状にすることによりトナーのクリーニングの改善を図っているが、このようなトナーは規則性のない不定形トナーであるため、帯電安定性にかけ、さらに耐久性や離型性にも問題があり、満足すべきトナー品質は得られていない。
トナーの流動性改良、低温定着性改良、ホットオフセット性改良を目的に、トナーバインダとしてウレタン変性されたポリエステルの伸長反応物からなる実用球形度が0.90〜1.00の乾式トナーが提案されている。また、小粒径トナーとした場合の粉体流動性、転写性に優れるとともに、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れた乾式トナーが公開されている。これらのトナーの製造方法は、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーを水系媒体中でアミンと重付加反応させる高分子量化工程を含むものである。
トナーの製造法として溶解懸濁法が知られている。この方法の場合、低温定着が可能なポリエステル樹脂を使用できるメリットはあるが、この方法の場合、低温定着性樹脂や着色剤を溶剤に溶解または分散する工程において高分子量成分を加えるため、液粘度が上がり生産性上の問題が発生するようになる。さらに、この溶解懸濁法においては、トナーの表面形状に関し、球形で且つ表面を凹凸形状にすることによりトナーのクリーニングの改善を図っているが、このようなトナーは規則性のない不定形トナーであるため、帯電安定性にかけ、さらに耐久性や離型性にも問題があり、満足すべきトナー品質は得られていない。
トナーの流動性改良、低温定着性改良、ホットオフセット性改良を目的に、トナーバインダとしてウレタン変性されたポリエステルの伸長反応物からなる実用球形度が0.90〜1.00の乾式トナーが提案されている。また、小粒径トナーとした場合の粉体流動性、転写性に優れるとともに、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れた乾式トナーが公開されている。これらのトナーの製造方法は、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーを水系媒体中でアミンと重付加反応させる高分子量化工程を含むものである。
しかしながら、前記のような重合法により得られる重合トナーの場合、顔料の分散が悪く、顔料はトナー中に不均一に分散しているために、このトナーにより得られた画像は、透明性が低く、彩度(鮮やかさ)に劣るという問題点を有するものであった。特に、前記トナーを用いてOHPシート上にカラー画像を形成した場合、その画像は暗い画像となる問題点を生じた。
上記の課題を解決するため、ポリエステル系樹脂をバインダとする電子写真用トナーにおいて、顔料系着色剤が高分散して、透明性および彩度(鮮やかさ、光沢)にすぐれた高品質の画像を与えるとともに、粉体流動性、耐ホットオフセット性、帯電安定性および転写性にすぐれた電子写真用トナーが提案された。本発明による画像形成装置は、それらのトナーを用いることによってさらに、色再現、彩度、透明性に優れた画像を形成可能となる。
上記の課題を解決するため、ポリエステル系樹脂をバインダとする電子写真用トナーにおいて、顔料系着色剤が高分散して、透明性および彩度(鮮やかさ、光沢)にすぐれた高品質の画像を与えるとともに、粉体流動性、耐ホットオフセット性、帯電安定性および転写性にすぐれた電子写真用トナーが提案された。本発明による画像形成装置は、それらのトナーを用いることによってさらに、色再現、彩度、透明性に優れた画像を形成可能となる。
以下に上記トナーの構成およびその特徴部分を説明する。
(1)有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマー、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物、およびトナー組成分を溶解または分散させて油性分散液とし、前記溶解または分散された分散物を水系媒体中で架橋反応および/または伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたトナーが、該トナーの粒子中に分散された顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径で0.5μm以下であり、その個数平均径が0.7μm以上の個数割合が5個数%以下である。
以下の特徴部分は、(1)の構成に単独または複合で付加されるものである。
(2)前記着色剤の分散粒径が個数平均径で0.3μm以下であり、その個数平均径が0.5μm以上の個数割合が10個数%以下である。
(3)トナー粒子の重量平均粒径が3.0〜7.0μmであり、粒径分布が1.00≦Dv/Dn≦1.20(Dv:重量平均粒径、Dn:個数平均粒径)である。
(4)円形度が0.900〜0.960である。
(5)トナー中に含まれるポリエステル系樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、その分子量2500〜10000の領域にメインピークが存在し、その数平均分子量が2500〜50000の範囲にある。
(6)トナー中に含まれるポリエステル系樹脂のガラス転移点が40〜65℃であり、その酸価が1〜30mgKOH/gである。
(7)油性分散液が、アミンと非反応性のポリエステル系樹脂を溶解している。
(8)これらの構成、特徴を有するトナーをキャリアに混合させた現像剤。
なお、本件トナーは言うまでもなく、白黒用トナー、およびカラートナーとして応用可能なものである。
(1)有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマー、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物、およびトナー組成分を溶解または分散させて油性分散液とし、前記溶解または分散された分散物を水系媒体中で架橋反応および/または伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたトナーが、該トナーの粒子中に分散された顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径で0.5μm以下であり、その個数平均径が0.7μm以上の個数割合が5個数%以下である。
以下の特徴部分は、(1)の構成に単独または複合で付加されるものである。
(2)前記着色剤の分散粒径が個数平均径で0.3μm以下であり、その個数平均径が0.5μm以上の個数割合が10個数%以下である。
(3)トナー粒子の重量平均粒径が3.0〜7.0μmであり、粒径分布が1.00≦Dv/Dn≦1.20(Dv:重量平均粒径、Dn:個数平均粒径)である。
(4)円形度が0.900〜0.960である。
(5)トナー中に含まれるポリエステル系樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、その分子量2500〜10000の領域にメインピークが存在し、その数平均分子量が2500〜50000の範囲にある。
(6)トナー中に含まれるポリエステル系樹脂のガラス転移点が40〜65℃であり、その酸価が1〜30mgKOH/gである。
(7)油性分散液が、アミンと非反応性のポリエステル系樹脂を溶解している。
(8)これらの構成、特徴を有するトナーをキャリアに混合させた現像剤。
なお、本件トナーは言うまでもなく、白黒用トナー、およびカラートナーとして応用可能なものである。
有機溶媒中に少なくとも、イソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマーAが溶解し、顔料系着色剤が分散し、離型剤が溶解ないし分散している油性分散液を水系媒体中に無機微粒子および/またはポリマー微粒子の存在下で分散させるとともに、この分散液中で該プレポリマーAをポリアミンおよび/または活性水素含有基を有するモノアミンBと反応させてウレア基を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Cを形成させ、このウレア変性ポリエステル系樹脂Cを含む分散液からそれに含まれる液状媒体を除去することにより得られるものである。油性分散液に溶解または分散されている物を単に分散物と呼ぶ。
ウレア変性ポリエステル系樹脂Cにおいて、そのTgは40〜65℃、好ましくは45〜60℃である。その数平均分子量Mnは2500〜50000、好ましくは2500〜30000である。その重量平均分子量Mwは1万〜50万、好ましくは3万〜10万である。
このトナーは、該プレポリマーAと該アミンBとの反応によって高分子量化されたウレア結合を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Cをバインダ樹脂として含む。そして、そのバインダ樹脂中には着色剤が高分散している。
ウレア変性ポリエステル系樹脂Cにおいて、そのTgは40〜65℃、好ましくは45〜60℃である。その数平均分子量Mnは2500〜50000、好ましくは2500〜30000である。その重量平均分子量Mwは1万〜50万、好ましくは3万〜10万である。
このトナーは、該プレポリマーAと該アミンBとの反応によって高分子量化されたウレア結合を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Cをバインダ樹脂として含む。そして、そのバインダ樹脂中には着色剤が高分散している。
前記トナーについて鋭意検討を重ねた結果、トナー粒子中に含まれる顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径を0.5μm以下に規定するとともに、その個数平均径が0.7μm以上の個数割合を5%以下にコントロールすることにより、低温定着性、帯電安定性および流動性にすぐれるとともに、高品質の画像を与え、特に、透明性の良い光沢性にすぐれたカラー画像を与えるトナーが得られることを見出した。さらに検討した結果、該着色剤の分散粒径を個数平均径で0.3μm以下に規定するとともに、個数平均径が0.5μm以上の個数割合を10%以下にコントロールすることにより、さらに高品質のトナーが得られることを知見した。このようなトナーは、画像解像力にすぐれ、デジタル方式の現像装置用トナーとして好適なものとなる。特に、カラートナーの場合、解像力および透明性にすぐれ、色再現性の良い高品質のカラー画像を与える。
着色剤が均一に分散した前記トナーを得るには、トナーの製造条件に工夫を講ずることが必要であり、従来の製造条件では、前記した如き高品質のトナーを得ることはできない。前記高品質トナーを得るには、プレポリマーA、着色剤および離型剤を含む油性分散液を形成させるに際し、該着色剤を粉砕する工程(湿式粉砕工程)を採用することが必要である。この場合の湿式粉砕工程を実施するための湿式粉砕装置としては、液体中で着色剤に衝撃力を与えて微粉砕し得る装置であればよく、任意のものを用いることができる。このようなものとしては、従来公知の各種の湿式粉砕装置、例えば、ボールミルやビーズミル等が挙げられる。
前記湿式粉砕工程において、その温度は5〜20℃、好ましくは15〜20℃である。
着色剤が均一に分散した前記トナーを得るには、トナーの製造条件に工夫を講ずることが必要であり、従来の製造条件では、前記した如き高品質のトナーを得ることはできない。前記高品質トナーを得るには、プレポリマーA、着色剤および離型剤を含む油性分散液を形成させるに際し、該着色剤を粉砕する工程(湿式粉砕工程)を採用することが必要である。この場合の湿式粉砕工程を実施するための湿式粉砕装置としては、液体中で着色剤に衝撃力を与えて微粉砕し得る装置であればよく、任意のものを用いることができる。このようなものとしては、従来公知の各種の湿式粉砕装置、例えば、ボールミルやビーズミル等が挙げられる。
前記湿式粉砕工程において、その温度は5〜20℃、好ましくは15〜20℃である。
前記湿式粉砕条件を調節することにより、トナー粒子中に含まれる着色剤の分散粒径および粒度分布を前記範囲にコントールすることができる。前記湿式粉砕工程は、必要に応じ、反応後の分散液に対しても適用することができる。さらに、前記高品質トナーを得るには、樹脂中に着色剤を高濃度で分散させたマスターバッチ着色剤粒子を着色剤材料として有機溶媒中に添加し、攪拌分散させる方法を好ましく採用することができる。このマスターバッチ粒子を用いることにより、分散粒径の小さな着色剤が均一に分散した、透明性の良いカラー画像を与えるトナーを得ることができる。このようなマスターバッチ着色剤粒子を好ましく製造するには、熱溶融性の樹脂と着色剤との混合物をその樹脂の溶融温度で高せん断力で混練し、得られた混練物を冷却固化し、この固化物を粉砕する。
前記樹脂としては、前記プレポリマーA由来のウレア変性ポリエステル系樹脂Cと混和性の良い熱可塑性樹脂が用いられ、ポリエステル系樹脂が好ましく用いられる。前記熱可塑性樹脂において、その軟化点は100〜200℃、好ましくは120〜160℃であり、その数平均分子量Mnは、2500〜5000、好ましくは2500〜30000である。前記マスターバッチ着色剤粒子中の着色剤濃度は、10〜60重量%、好ましくは25〜55重量%である。
前記樹脂としては、前記プレポリマーA由来のウレア変性ポリエステル系樹脂Cと混和性の良い熱可塑性樹脂が用いられ、ポリエステル系樹脂が好ましく用いられる。前記熱可塑性樹脂において、その軟化点は100〜200℃、好ましくは120〜160℃であり、その数平均分子量Mnは、2500〜5000、好ましくは2500〜30000である。前記マスターバッチ着色剤粒子中の着色剤濃度は、10〜60重量%、好ましくは25〜55重量%である。
次に、トナー中の顔料系着色剤の分散粒径等のトナー物性の測定法について詳述する。トナー中の着色剤の分散粒径および粒度分布を測定するには、トナーをエポキシ樹脂に包埋し、ミクロトームMT6000−XL(盟和商事)にてトナーを約100nmに超薄切片化した測定サンプルを用意する。これを電子顕微鏡(日立製作所社製 H−9000NAR)を用いて加速電圧100kVにしてTEM写真を10000〜40000倍にて複数個撮影し、その画像情報をIMAGE ANALYZERの画像処理解析装置LUZEX IIIにて画像データに変換する。対象顔料系着色剤粒子は粒径にして0.1μm以上の粒径を有する粒子について無作為にサンプリングが300回を超えるまで測定を繰り返し、平均粒径と粒度(粒径)分布を求める。
本件トナーにおいて、その重量平均粒径(Dv)は3〜7μmであり、その個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)は1.00≦Dv/Dn≦1.20である。Dv/Dnをこのように規定することにより、高解像度、高画質のトナーを得ることが可能となる。また、より高品質の画像を得るには、トナーの重量平均粒径(Dv)を3〜7μmにし、個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)を1.00≦Dv/Dn≦1.20にし、且つ3μm以下の粒子を個数%で1〜10個数%にするのがよく、より好ましくは、重量平均粒径を3〜6μmにし、Dv/Dnを1.00≦Dv/Dn≦1.15にするのがよい。このようなトナーは、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に画像の光沢性に優れ、更に二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナーの粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
本件トナーにおいて、その重量平均粒径(Dv)は3〜7μmであり、その個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)は1.00≦Dv/Dn≦1.20である。Dv/Dnをこのように規定することにより、高解像度、高画質のトナーを得ることが可能となる。また、より高品質の画像を得るには、トナーの重量平均粒径(Dv)を3〜7μmにし、個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)を1.00≦Dv/Dn≦1.20にし、且つ3μm以下の粒子を個数%で1〜10個数%にするのがよく、より好ましくは、重量平均粒径を3〜6μmにし、Dv/Dnを1.00≦Dv/Dn≦1.15にするのがよい。このようなトナーは、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に画像の光沢性に優れ、更に二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナーの粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
一般的には、トナーの粒子径は小さければ小さい程、高解像で高画質の画像を得る為に有利であると言われているが、逆に、転写性やクリーニング性に対しては不利である。また、本発明で規定した範囲よりもトナーの重量平均粒子径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌においてキャリアの表面にトナーが融着して、キャリアの帯電能力を低下させる。一方、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着が発生しやすくなる。これらの現象は、トナー中の微粉の含有率が大きく関係し、特に3μm以下の粒子含有量が10%を超えると、トナーのキャリアへの付着が生じにくくなる上、高いレベルで帯電の安定性を図ることがむつかしくなる。逆に、トナーの粒子径が本発明で規定した範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。また、重量平均粒子径/個数平均粒子径が1.20よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。
トナーの平均粒径および粒度分布は、カーコールターカウンター法により測定される。トナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)があげられる。本発明においてはコールターカウンターTA−II型を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研社製)と、PC9801パーソナルコンピューター(NEC製)とを接続し測定した。
トナーの平均粒径および粒度分布は、カーコールターカウンター法により測定される。トナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)があげられる。本発明においてはコールターカウンターTA−II型を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研社製)と、PC9801パーソナルコンピューター(NEC製)とを接続し測定した。
次に、トナーの個数分布および体積分布の測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に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フォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて形成した約1%NaCl水溶液である。例えば、ISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子の体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。本件トナーに係わる体積分布から求めた体積基準の重量平均粒径(Dv)と、その個数分布から求めた個数平均粒径(Dn)により、その比Dv/Dnを求めた。
まず、電解水溶液100〜150ml中に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フォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて形成した約1%NaCl水溶液である。例えば、ISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子の体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。本件トナーに係わる体積分布から求めた体積基準の重量平均粒径(Dv)と、その個数分布から求めた個数平均粒径(Dn)により、その比Dv/Dnを求めた。
トナーの耐ホットオフセット性に関しては、これまでにもバインダ樹脂の分子量分布の制御を含む様々な検討が行われてきた。低温定着性と耐ホットオフセット性という相反する性質の両立を図るための方法としては、分子量分布の広いバインダ樹脂を用いる方法や、分子量が数十万〜数百万の高分子量成分と、分子量が数千から数万の低分子量成分を含む少なくとも2つの分子量ピークを有する混合樹脂を用いる方法等がある。高分子量成分が架橋構造を持っているかまたはゲルの状態であると、ホットオフセットにはより効果的である。しかし、光沢性や透明性なども求められているフルカラートナーにおいては、高分子量成分の多量の導入は好ましくない。本発明の場合、トナーはウレア結合を有する高分子量のウレア変性ポリエステル系樹脂を含むことから、透明性や光沢性を満足しながら、耐ホットオフセット性をも達成することが可能になった。
本件トナー中に含まれるバインダ樹脂成分の分子量分布は、GPCにより以下のようにして測定される。40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラム溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6重量%に調整した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定操作を行う。試料の分子量測定に当たっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.あるいは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いる。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
本件トナー中に含まれるバインダ樹脂成分の分子量分布は、GPCにより以下のようにして測定される。40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラム溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6重量%に調整した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定操作を行う。試料の分子量測定に当たっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.あるいは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いる。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
トナー中に含まれる前記バインダ成分の分子量分布におけるそのメインピーク分子量は、通常2500〜10000、好ましくは2500〜8000、さらに好ましくは2500〜6000である。分子量1000未満の成分の量が増えると耐熱保存性が悪化する傾向となる。一方、分子量30000以上の成分が増えると単純には低温定着性が低下傾向になるが、バランスコントロールでその低下を極力押さえることも可能である。分子量30000以上の成分の含有量は1%〜10%で、トナー材料により異なるが、好ましくは3〜6%である。1%未満では充分な耐ホットオフセット性が得られず、10%超では光沢性、透明性が悪化するようになる。トナー中に含まれるバインダ樹脂のMnは2500〜50000で、Mw/Mnの値は10以下である。10を超えると、シャープメルト性に欠け、光沢性が損なわれる。
本件トナーの円形度は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(シスメックス(株)製)により計測される。本件トナーにおいて、その平均円形度は0.900〜0.960であり、本件トナーは、特定の形状と形状の分布を有すことが重要である。平均円形度が0.900未満ではトナーは不定形の形状を示し、満足した転写性やチリのない高画質画像を与えない。不定形のトナー粒子は感光体等への平滑性媒体への接触点が多く、また突起先端部に電荷が集中することから、ファンデルワールス力や鏡像力が比較的球形な粒子よりも高い。そのため静電的な転写工程においては、不定形粒子と球形の粒子の混在したトナーでは球形の粒子が選択的に移動し、文字部やライン部画像抜けが起る。また、残されたトナーは次の現像工程のために除去しなければならず、クリーナ装置が必要であったり、トナーイールド(画像形成に使用されるトナーの割合)が低かったりする不具合点が生じる。粉砕トナーの円形度は本装置で計測した場合、通常0.910〜0.920である。
本件トナーの円形度は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(シスメックス(株)製)により計測される。本件トナーにおいて、その平均円形度は0.900〜0.960であり、本件トナーは、特定の形状と形状の分布を有すことが重要である。平均円形度が0.900未満ではトナーは不定形の形状を示し、満足した転写性やチリのない高画質画像を与えない。不定形のトナー粒子は感光体等への平滑性媒体への接触点が多く、また突起先端部に電荷が集中することから、ファンデルワールス力や鏡像力が比較的球形な粒子よりも高い。そのため静電的な転写工程においては、不定形粒子と球形の粒子の混在したトナーでは球形の粒子が選択的に移動し、文字部やライン部画像抜けが起る。また、残されたトナーは次の現像工程のために除去しなければならず、クリーナ装置が必要であったり、トナーイールド(画像形成に使用されるトナーの割合)が低かったりする不具合点が生じる。粉砕トナーの円形度は本装置で計測した場合、通常0.910〜0.920である。
トナー形状(円形度)の計測方法としては、粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法では粒子の投影面積が得られるが、円形度は、この投影面積と面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である。この値はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000により平均円形度として計測した値である。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に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フォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状およびトナーの形状分布を測定する。
本発明のトナーを製造する方法は、無機微粒子および/またはポリマー微粒子を含む水系媒体中に分散させたイソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマーAをアミンBと反応させる高分子量化工程を含む。この場合、イソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマー(A)は、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(PIC)と反応させることによって得ることができる。この場合、ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。 前記ポリオール(PO)としては、ジオール(DIO)および3価以上のポリオール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)の混合物が好ましい。
ジオール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコールなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上のポリオール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(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、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
ジオール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコールなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上のポリオール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(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、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
前記ポリカルボン酸(PC)としては、ジカルボン酸(DIC)および3価以上のポリカルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)の混合物が好ましい。ジカルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上のポリカルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、ポリカルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてポリオール(PO)と反応させてもよい。
ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
前記ポリイソシアネート(PIC)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
前記ポリイソシアネート(PIC)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
イソシアネート基を有するポリエステル系プレポリマーを得る場合、ポリイソシアネート(PIC)と活性水素を有するポリエステル系樹脂(PE)との比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]との当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。末端にイソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のポリイソシアネート(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.5重量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステル系プレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、得られるウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステル系プレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、得られるウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
前記アミン(B)としては、ポリアミンおよび/または活性水素含有基を有するモノアミンが用いられる。この場合の活性水素含有基には、水酸基やメルカプト基が包含される。このようなアミンには、2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど)などが挙げられる。3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。これらアミン(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
さらに、プレポリマーAとアミンBとを反応させる場合、必要により伸長停止剤を用いてポリエステルの分子量を調整することができる。伸長停止剤としては、活性水素含有基を有しないモノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。その添加量は、生成するウレア変性ポリエステルに所望する分子量との関係で適宜選定される。
アミン(B)とイソシアネート基を有するプレポリマー(A)との比率は、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン(B)中のアミノ基[NHx](xは1〜2の数を示す)の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
さらに、プレポリマーAとアミンBとを反応させる場合、必要により伸長停止剤を用いてポリエステルの分子量を調整することができる。伸長停止剤としては、活性水素含有基を有しないモノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。その添加量は、生成するウレア変性ポリエステルに所望する分子量との関係で適宜選定される。
アミン(B)とイソシアネート基を有するプレポリマー(A)との比率は、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン(B)中のアミノ基[NHx](xは1〜2の数を示す)の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
本製造方法においては、水系媒体中でイソシアネート基含有プレポリマーAとアミンBとを反応させる際に、該水系媒体中には、必要に応じ、アミンと非反応性のポリエステル系樹脂Dを存在させることができる。このポリエステル系樹脂Dにおいて、そのTgは35〜65℃、好ましくは45〜60℃であり、そのMnは2000〜10000、好ましくは2500〜8000である。このポリエステル系樹脂Dとしては、ウレア変性ポリエステル(UMPE)を用いることができるが、このポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
ウレア変性ポリエステル(UMPE)は、ワンショット法などの公知の方法により製造される。ウレア変性ポリエステル(UMPE)の重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜50万、さらに好ましくは3万〜10万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。
ウレア変性ポリエステル(UMPE)は、ワンショット法などの公知の方法により製造される。ウレア変性ポリエステル(UMPE)の重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜50万、さらに好ましくは3万〜10万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。
本製造方法においては、必要に応じて用いる前記ウレア結合で変性されたポリエステル系樹脂(UMPE)は単独使用だけでなく、このものと共に、変性されていないポリエステル系樹脂(PE)をトナーバインダ成分として含有させることもできる。(PE)を併用することで、低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、(UMPE)の単独使用の場合よりも好ましい。(PE)としては、前記(UMPE)のポリエステル成分と同様なポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物などが挙げられ、好ましいPEの分子量は(UMPE)の場合と同様である。また、(PE)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(UMPE)と(PE)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。したがって、(UMPE)のポリエステル成分と(PE)は類似の組成が好ましい。(PE)を含有させる場合の(UMPE)と(PE)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(UMPE)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
(PE)の水酸基価は5以上であることが好ましい。(PE)の酸価(mgKOH/g)は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには紙への定着時、紙とトナーの親和性がよく、低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性特に環境変動に対し悪化傾向がある。プレポリマーAとアミンBとの重付加反応においては酸価がふれると造粒工程でのぶれにつながり乳化における制御がむずかしくなる。
本発明において、トナーバインダのガラス転移点(Tg)は通常45〜65℃、好ましくは45〜60℃である。45℃未満では耐熱性が悪化し65℃を超えると低温定着性が不十分となる。
(PE)の水酸基価は5以上であることが好ましい。(PE)の酸価(mgKOH/g)は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには紙への定着時、紙とトナーの親和性がよく、低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性特に環境変動に対し悪化傾向がある。プレポリマーAとアミンBとの重付加反応においては酸価がふれると造粒工程でのぶれにつながり乳化における制御がむずかしくなる。
本発明において、トナーバインダのガラス転移点(Tg)は通常45〜65℃、好ましくは45〜60℃である。45℃未満では耐熱性が悪化し65℃を超えると低温定着性が不十分となる。
本製造方法で用いる顔料系着色剤としては、従来公知の各種の顔料が使用できる。このようなものは、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン等、およびそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナー中、通常、1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
着色剤は前記したように、樹脂と複合化されたマスターバッチ着色剤粒子として用いることが好ましい。
マスターバッチの製造において着色剤とともに混練されるバインダ樹脂としては、先にあげた変性、未変性のポリエステル系樹脂の他に、ポリスチレン、テルペン樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は単独あるいは混合して使用される。
マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練して得る事ができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も、着色剤のウエットケーキをそのまま用いる事ができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
着色剤は前記したように、樹脂と複合化されたマスターバッチ着色剤粒子として用いることが好ましい。
マスターバッチの製造において着色剤とともに混練されるバインダ樹脂としては、先にあげた変性、未変性のポリエステル系樹脂の他に、ポリスチレン、テルペン樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は単独あるいは混合して使用される。
マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練して得る事ができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も、着色剤のウエットケーキをそのまま用いる事ができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
本件トナーには、トナーバインダ、着色剤とともに離型剤(ワックス)を含有させる。このワックスとしては従来公知の各種のものが使用できる。このようなものとしては、例えば、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素、カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、および、ジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。ワックスの融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点が40℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、さらに好ましくは10〜100cpsである。1000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。トナー中のワックスの含有量は、通常0〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%である。
本件トナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知の各種のものが使用できる。このようなものには、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物等が挙げられる。本製造方法において荷電制御剤の使用量は、バインダ樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダ樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらの帯電制御剤、離型剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練する事もできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
本製造方法で得られた着色剤含有トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmであることが好ましく、特に5mμ〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、窒化ケイ素などを挙げることができる。
この他、高分子系微粒子を用いることができる。このようなものとしては、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
このような外添剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においてもその流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルを好ましいものとして挙げることができる。
感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された、ポリマー微粒子などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
この他、高分子系微粒子を用いることができる。このようなものとしては、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
このような外添剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においてもその流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルを好ましいものとして挙げることができる。
感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された、ポリマー微粒子などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
次に、本件トナーの製造手順について詳述する。
先ず、油性分散液調製工程において、有機溶媒中に、イソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマーAが溶解し、着色剤が分散し、離型剤が溶解ないし分散している油性分散液を調製する。この油性分散液体は、それに含まれている着色剤を微粉砕し、均一分散させるために、これを、湿式粉砕工程において、湿式粉砕装置を用いて粉砕処理する。この場合、その粉砕処理時間は30〜120分程度である。
次に、前記のようにして得られた油性分散液は、これを、分散(乳化)工程において、水系媒体に無機微粒子および/またはポリマー微粒子の存在下で分散(乳化)させて水中油型の分散液(乳化液)を形成させるとともに、この分散液中でそれに含まれるイソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマーAを、反応工程において、アミンBと反応させてウレア結合を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Cを生成させる。
前記有機溶媒としては、ポリエステル系樹脂を溶解し、水に不溶であるか難溶もしくは微溶のものが用いられる。その沸点は、通常、60〜150℃、好ましくは70〜120℃である。このようなものとしては、例えば、酢酸エチルや、メチルエチルケトン等が挙げられる。
着色剤としては、前記したマスターバッチ着色剤粒子を用いることが好ましく、これによって、着色剤の均一分散を効率良く行うことができる。
先ず、油性分散液調製工程において、有機溶媒中に、イソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマーAが溶解し、着色剤が分散し、離型剤が溶解ないし分散している油性分散液を調製する。この油性分散液体は、それに含まれている着色剤を微粉砕し、均一分散させるために、これを、湿式粉砕工程において、湿式粉砕装置を用いて粉砕処理する。この場合、その粉砕処理時間は30〜120分程度である。
次に、前記のようにして得られた油性分散液は、これを、分散(乳化)工程において、水系媒体に無機微粒子および/またはポリマー微粒子の存在下で分散(乳化)させて水中油型の分散液(乳化液)を形成させるとともに、この分散液中でそれに含まれるイソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマーAを、反応工程において、アミンBと反応させてウレア結合を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Cを生成させる。
前記有機溶媒としては、ポリエステル系樹脂を溶解し、水に不溶であるか難溶もしくは微溶のものが用いられる。その沸点は、通常、60〜150℃、好ましくは70〜120℃である。このようなものとしては、例えば、酢酸エチルや、メチルエチルケトン等が挙げられる。
着色剤としては、前記したマスターバッチ着色剤粒子を用いることが好ましく、これによって、着色剤の均一分散を効率良く行うことができる。
本発明においては、有機溶媒には、補助成分として、アミンに対して非反応性のポリエステル系樹脂Dを溶解させるのが好ましい。また、このポリエステル系樹脂Dは、水系媒体に分散させることもできる。
油性分散液を水系媒体中に分散させる場合、その分散装置としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の分散機が適用できる。分散粒子の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。高温なほうが、分散液の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
油性分散液中に含まれるプレポリマーA、着色剤、離型剤およびポリエステル系樹脂D等のトナー固形物100部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー固形物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。2000重量部を超えると経済的でない。また、必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。湿式粉砕処理した油性液体をその処理後水系媒体中に分散させるまでの時間は、できるだけ短時間であることが好ましい。
油性分散液を水系媒体中に分散させる場合、その分散装置としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の分散機が適用できる。分散粒子の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。高温なほうが、分散液の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
油性分散液中に含まれるプレポリマーA、着色剤、離型剤およびポリエステル系樹脂D等のトナー固形物100部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー固形物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。2000重量部を超えると経済的でない。また、必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。湿式粉砕処理した油性液体をその処理後水系媒体中に分散させるまでの時間は、できるだけ短時間であることが好ましい。
水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
トナー固形物を含む油性相を水が含まれる液体(水系媒体)に乳化、分散するためには、分散剤として、各種の界面活性剤(乳化剤)を用いることができるが、このようなものとしては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
トナー固形物を含む油性相を水が含まれる液体(水系媒体)に乳化、分散するためには、分散剤として、各種の界面活性剤(乳化剤)を用いることができるが、このようなものとしては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸およびその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸および金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)およびその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸およびその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(タイキン工莱社製)、メガファックF−ll0、F−l20、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、l03、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(タイキン工莱社製)、メガファックF−ll0、F−l20、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、l03、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級もしくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩などが挙げられる。 商品名としてはサーフロンS−l21(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEFーl32(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
水系媒体中に存在させる無機微粒子としては、水に不溶ないし難溶の従来公知の各種の無機化合物が用いられる。このようなものとしては、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなどが挙げられる。
水系媒体中に存在させる無機微粒子としては、水に不溶ないし難溶の従来公知の各種の無機化合物が用いられる。このようなものとしては、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなどが挙げられる。
水系媒体中に存在させるポリマー微粒子としては、水に不溶ないし難溶性の従来公知の各種のものが用いられる。このようなものとしては、炭化水素系樹脂、含フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の疎水性高分子の微粒子が挙げられる。
前記微粒子の粒径は、通常、トナーの粒径よりも小さくなり、粒径均一性の観点から、粒径比[微粒子の体積平均粒径]/[トナーの体積平均粒径]の値が0.001〜0.3の範囲であるのが好ましい。かかる粒径比が、0.3より大きいと微粒子がトナーの表画に効率よく吸着しないため、得られるトナーの粒度分布が広くなる傾向がある。
微粒子の体積平均粒径は、所望の粒径のトナーを得るのに適した粒径になるように、上記粒径比の範囲で適宜調整することができる。例えば、体積平均粒子径5μmのトナーを得たい場合には、好ましくは0.0025〜1.5μm、特に好ましくは0.005〜1.0μmの範囲、10μmのトナーを得たい場合には、好ましくは0.005〜3μm、特に好ましくは0.05〜2μmである。
前記微粒子の粒径は、通常、トナーの粒径よりも小さくなり、粒径均一性の観点から、粒径比[微粒子の体積平均粒径]/[トナーの体積平均粒径]の値が0.001〜0.3の範囲であるのが好ましい。かかる粒径比が、0.3より大きいと微粒子がトナーの表画に効率よく吸着しないため、得られるトナーの粒度分布が広くなる傾向がある。
微粒子の体積平均粒径は、所望の粒径のトナーを得るのに適した粒径になるように、上記粒径比の範囲で適宜調整することができる。例えば、体積平均粒子径5μmのトナーを得たい場合には、好ましくは0.0025〜1.5μm、特に好ましくは0.005〜1.0μmの範囲、10μmのトナーを得たい場合には、好ましくは0.005〜3μm、特に好ましくは0.05〜2μmである。
水系媒体中には、分散安定剤として、水系媒体中で高分子系保護コロイドを形成する各種の親水性高分子物質を存在させることができる。このような高分子物質において、それを構成するモノマー成分を示すと、以下のものを示すことができる。
アクリル酸、メタクリル酸などの酸類、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するビニルモノマー等。本発明において好ましく用いることのできる他の高分子物質としては、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類が挙げられる。
アクリル酸、メタクリル酸などの酸類、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するビニルモノマー等。本発明において好ましく用いることのできる他の高分子物質としては、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類が挙げられる。
本発明において、プレポリマーAとアミンBとの重付加反応後に得られた乳化分散液から、それに含まれる液状媒体を除去するためには、液状媒体除去工程において、系全体を徐々に昇温し、有機溶媒を蒸発除去する工程を含む方法を採用することができる。この有機溶媒の除去前の液攪拌の強さと有機溶媒の除去時間によりトナー円形度の制御が可能となる。ゆっくり脱溶媒することにより形状はより真球(円形度で表わすと0.980以上)になり攪拌を強く短時間に脱溶媒を行うことにより、凹凸状や不定形になり円形度で表わすと0.900〜0.950になる。水系媒体中に乳化分散させ、さらに反応させた後の乳化液を、脱液媒中に攪拌槽にて温度30〜50℃の強い攪拌力で攪拌しながら脱液媒を行うことにより、円形度の制御が可能で0.850〜0.990の範囲の形状制御が可能となる。これは造粒中に含有される酢酸エチル等の有機溶媒が急激に除去されることにより体積収縮が起ったものと考えられる。
前記液状媒体の除去は、乳化分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して、有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成するとともに、水系分散剤を蒸発除去する方法を採用することも可能である。乳化分散液が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、好ましくは使用される最高沸点の液状媒体のその沸点以上の温度に加熱された各種気流が用いられる。スプレイドライア、ベルトドライア、ロータリーキルンなどの短時間の処理で高品質トナーが得られる。反応後の分散液を、その反応後脱溶媒するまでの時間は、短時間であることが好ましいが、通常、25時間以内である。
なお、無機微粒子としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、そのリン酸カルシウム塩等の無機微粒子を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー粒子から無機微粒子を除去することができる。その他、酵素による分解操作によっても除去できる。分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、プレポリマーAとアミンBとの反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
前記液状媒体の除去は、乳化分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して、有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成するとともに、水系分散剤を蒸発除去する方法を採用することも可能である。乳化分散液が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、好ましくは使用される最高沸点の液状媒体のその沸点以上の温度に加熱された各種気流が用いられる。スプレイドライア、ベルトドライア、ロータリーキルンなどの短時間の処理で高品質トナーが得られる。反応後の分散液を、その反応後脱溶媒するまでの時間は、短時間であることが好ましいが、通常、25時間以内である。
なお、無機微粒子としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、そのリン酸カルシウム塩等の無機微粒子を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー粒子から無機微粒子を除去することができる。その他、酵素による分解操作によっても除去できる。分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、プレポリマーAとアミンBとの反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
さらに、反応後の分散液の粘度を低くするために、水系媒体中には、プレポリマーやウレア変性ポリエステルが可溶の溶剤を添加することもできる。溶剤を用いたほうが粒度分布がシャープになる点で好ましい。該溶剤は沸点が100℃未満の揮発性であることがその除去が容易である点から好ましい。該溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、などを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。プレポリマー(A)100部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300部、好ましくは0〜100部、さらに好ましくは25〜70部である。溶剤を使用した場合は、プレポリマーAとアミンBとの反応後、常圧または減圧下にて加温してその溶剤を除去する。
プレポリマーAとアミンBとの反応時間は、プレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン(B)の組み合わせによる反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
プレポリマーAとアミンBとの反応後の乳化分散液中のトナー粒子の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行うときには、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整えることができる。この場合の分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
プレポリマーAとアミンBとの反応後の乳化分散液中のトナー粒子の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行うときには、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整えることができる。この場合の分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
乾燥後のトナー粒子を、必要に応じての離型剤微粒子、帯電制御性微粒子、流動化剤微粒子などの異種粒子と混合して使用する場合、その混合粉体に機械的衝撃力を与えることによって、トナー粒子表面でその異種粒子を固定化、融合化させ、得られる複合体粒子の表面からの異種粒子の脱離を防止することができる。具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などがある。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などがあげられる。
本件トナーを2成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良い。この現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、シリコーン樹脂、含フッ素樹脂等が使用できる。また、必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。また、本件トナーは、キャリアを使用しない1成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
本件トナーを2成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良い。この現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、シリコーン樹脂、含フッ素樹脂等が使用できる。また、必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。また、本件トナーは、キャリアを使用しない1成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
以下実施例により本トナーを更に説明する。以下、「部」は重量部を示す。なお、各実施例で用いたトナーの特性を図10に示す。
[実施例1]
(添加用ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物690部、テレフタル酸230部を常圧下、210℃で10時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応させた後160℃まで冷却し、これに18部の無水フタル酸を加えて2時間反応させ、変性されていないポリエステル(a)(重量平均分子量Mw:85000)を得た。
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物800部、イソフタル酸160部、テレフタル酸60部、およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応させ、さらに10〜15mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応させた後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応させた。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(1)(Mw:35000)を得た。
(ケチミン化合物の製造例)
攪拌棒および温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行いケチミン化合物(1)を得た。
[実施例1]
(添加用ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物690部、テレフタル酸230部を常圧下、210℃で10時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応させた後160℃まで冷却し、これに18部の無水フタル酸を加えて2時間反応させ、変性されていないポリエステル(a)(重量平均分子量Mw:85000)を得た。
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物800部、イソフタル酸160部、テレフタル酸60部、およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応させ、さらに10〜15mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応させた後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応させた。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(1)(Mw:35000)を得た。
(ケチミン化合物の製造例)
攪拌棒および温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行いケチミン化合物(1)を得た。
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)14.3部、ポリエステル(a)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、離型剤であるライスWAX(融点83℃)10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、40℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで5分攪拌した後、ビーズミルで30分間20℃において粉砕処理した。これをトナー材料油性分散液(1)とする。
ビーカー内にイオン交換水306部、リン酸三カルシウム10%懸濁液265部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、この水分散液(1)に上記トナー材料油性分散液(1)およびケチミン化合物(1)2.7部を加え、攪拌を続けながらウレア反応させた。
反応後の分散液(粘度:3500mP・s)を減圧下1.0時間以内に50℃以下の温度で有機溶剤を除去した後、濾別、洗浄、乾燥し、次いで風力分級し、球形状のトナー母体粒子(1)を得た。
次に、得られたトナー母体粒子(1)100部、帯電制御剤(オリエント化学社製 ボントロン E−84) 0.25部をQ型ミキサー(三井鉱山社製)に仕込み、タービン型羽根の周速を50m/secに設定して混合処理した。この場合、その混合操作は、2分間運転、1分間休止を5サイクル行い、合計の処理時間を10分間とした。さらに、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、混合処理した。この場合、その混合操作は、周速を15m/secとして30秒混合1分間休止を5サイクル行った。以上のようにして、シアントナー(1)を得た。この顔料系着色材平均分散粒径は0.4μmで、0.7μm以上の個数%は3.5%であった。
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)14.3部、ポリエステル(a)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、離型剤であるライスWAX(融点83℃)10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、40℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで5分攪拌した後、ビーズミルで30分間20℃において粉砕処理した。これをトナー材料油性分散液(1)とする。
ビーカー内にイオン交換水306部、リン酸三カルシウム10%懸濁液265部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、この水分散液(1)に上記トナー材料油性分散液(1)およびケチミン化合物(1)2.7部を加え、攪拌を続けながらウレア反応させた。
反応後の分散液(粘度:3500mP・s)を減圧下1.0時間以内に50℃以下の温度で有機溶剤を除去した後、濾別、洗浄、乾燥し、次いで風力分級し、球形状のトナー母体粒子(1)を得た。
次に、得られたトナー母体粒子(1)100部、帯電制御剤(オリエント化学社製 ボントロン E−84) 0.25部をQ型ミキサー(三井鉱山社製)に仕込み、タービン型羽根の周速を50m/secに設定して混合処理した。この場合、その混合操作は、2分間運転、1分間休止を5サイクル行い、合計の処理時間を10分間とした。さらに、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、混合処理した。この場合、その混合操作は、周速を15m/secとして30秒混合1分間休止を5サイクル行った。以上のようにして、シアントナー(1)を得た。この顔料系着色材平均分散粒径は0.4μmで、0.7μm以上の個数%は3.5%であった。
[実施例2]
(マゼンタマスターバッチ粒子の作製)
水 600部
Pigment Red 57 含水ケーキ(固形分50%) 200部
をフラッシャーでよく撹拌する。ここに、ポリエステル樹脂(酸価;3、水酸基価;25、Mn;3500、Mw/Mn;4.0、Tg;60℃)1200部を加え、150℃で30分混練後、キシレン1000部を加えさらに1時間混練した後、水とキシレンを除去後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、さらに3本ロールミルで2パスしマゼンタ色のマスターバッチ顔料(MB1−M)(平均粒径約0.2μm)を得た。
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物856部、イソフタル酸200部、テレフタル酸20部、およびジブチルチンオキサイド4部を入れ、常圧で250℃で6時間反応させ、さらに50〜100mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応させた後、160℃まで冷却して、これに18部の無水フタル酸を加えて2時間反応させた。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(2)(Mw:25000)を得た。
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(2)15.4部、ポリエステル(a)50部、酢酸エチル95.2部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、カルナバワックス(分子量1800、酸価2.5、針進入度1.5mm/40℃)を10部、上記マゼンタ色のマスターバッチ粒子10部を入れ、85℃にてTK式ホモミキサーで10000rpmで攪拌した後、実施例1同様にビーズミルにより湿式粉砕処理して、トナー材料油性分散液(2)を得た。次いで、実施例1と同様にして得た水分散液(2)を用いた以外は実施例1と同様にして球形状の母体トナー粒子(2)を得た。次いで、帯電制御材としてオリエント製、ボントロン E−84をE−89に変更する以外は実施例1と同様にしてトナー(2)を得た。このトナー中の顔料系着色剤の平均分散粒径は0.25μmで、0.5μm以上の個数%は1.0%であった。
(マゼンタマスターバッチ粒子の作製)
水 600部
Pigment Red 57 含水ケーキ(固形分50%) 200部
をフラッシャーでよく撹拌する。ここに、ポリエステル樹脂(酸価;3、水酸基価;25、Mn;3500、Mw/Mn;4.0、Tg;60℃)1200部を加え、150℃で30分混練後、キシレン1000部を加えさらに1時間混練した後、水とキシレンを除去後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、さらに3本ロールミルで2パスしマゼンタ色のマスターバッチ顔料(MB1−M)(平均粒径約0.2μm)を得た。
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物856部、イソフタル酸200部、テレフタル酸20部、およびジブチルチンオキサイド4部を入れ、常圧で250℃で6時間反応させ、さらに50〜100mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応させた後、160℃まで冷却して、これに18部の無水フタル酸を加えて2時間反応させた。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(2)(Mw:25000)を得た。
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(2)15.4部、ポリエステル(a)50部、酢酸エチル95.2部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、カルナバワックス(分子量1800、酸価2.5、針進入度1.5mm/40℃)を10部、上記マゼンタ色のマスターバッチ粒子10部を入れ、85℃にてTK式ホモミキサーで10000rpmで攪拌した後、実施例1同様にビーズミルにより湿式粉砕処理して、トナー材料油性分散液(2)を得た。次いで、実施例1と同様にして得た水分散液(2)を用いた以外は実施例1と同様にして球形状の母体トナー粒子(2)を得た。次いで、帯電制御材としてオリエント製、ボントロン E−84をE−89に変更する以外は実施例1と同様にしてトナー(2)を得た。このトナー中の顔料系着色剤の平均分散粒径は0.25μmで、0.5μm以上の個数%は1.0%であった。
[実施例3]
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物755部、イソフタル酸195部、テレフタル酸15部、およびジブチルチンオキサイド4部を入れ、常圧で220℃で8時間反応させ、さらに50〜100mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応させた後、160℃まで冷却して、これに10部の無水フタル酸を加えて2時間反応させた。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(3)(Mw:25000)を得た。
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(3)15.4部、ポリエステル(a)50部、酢酸エチル95.2部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、カルナバワックス(分子量1800、酸価2.5、針進入度1.5mm/40℃)を10部、実施例2のマスターバッチ粒子15部を入れ、85℃にてTK式ホモミキサーで14000rpmで攪拌し、均一に分散させた後、ビーズミルにて15℃にて60分湿式粉砕処理した。これをトナー材料油性分散液(3)とする。ビーカー内にイオン交換水465部、炭酸ナトリウム10%懸濁液245部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4部を入れ、攪拌して水分散液(3)を得た。次いでこの分散液(3)を40℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料油性分散液(4)を投入し10分間攪拌した後、化合物(1)2.7部を加え反応させた。その後40℃1時間以内で溶剤を除去し、次いで実施例2と同様にして、濾別、洗浄、乾燥した後、球形状の母体トナー粒子を(3)を得た。
次に、この母体トナー粒子を用いた以外は実施例1同様にして、トナー(3)を得た。このトナー中の顔料系着色剤の平均分散粒径は0.15μmで0.5μm以上の個数%は3.0%であった。
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物755部、イソフタル酸195部、テレフタル酸15部、およびジブチルチンオキサイド4部を入れ、常圧で220℃で8時間反応させ、さらに50〜100mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応させた後、160℃まで冷却して、これに10部の無水フタル酸を加えて2時間反応させた。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(3)(Mw:25000)を得た。
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(3)15.4部、ポリエステル(a)50部、酢酸エチル95.2部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、カルナバワックス(分子量1800、酸価2.5、針進入度1.5mm/40℃)を10部、実施例2のマスターバッチ粒子15部を入れ、85℃にてTK式ホモミキサーで14000rpmで攪拌し、均一に分散させた後、ビーズミルにて15℃にて60分湿式粉砕処理した。これをトナー材料油性分散液(3)とする。ビーカー内にイオン交換水465部、炭酸ナトリウム10%懸濁液245部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4部を入れ、攪拌して水分散液(3)を得た。次いでこの分散液(3)を40℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料油性分散液(4)を投入し10分間攪拌した後、化合物(1)2.7部を加え反応させた。その後40℃1時間以内で溶剤を除去し、次いで実施例2と同様にして、濾別、洗浄、乾燥した後、球形状の母体トナー粒子を(3)を得た。
次に、この母体トナー粒子を用いた以外は実施例1同様にして、トナー(3)を得た。このトナー中の顔料系着色剤の平均分散粒径は0.15μmで0.5μm以上の個数%は3.0%であった。
[比較例1]
(トナーバインダの合成)
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物354部、およびイソフタル酸166部をジブチルチンオキサイド2部を触媒として重縮合し、比較トナーバインダ(11)を得た。この比較トナーバインダ(11)のTgは57℃であった。
(トナーの作成)
ビーカー内に前記の比較トナーバインダ(11)100部、酢酸エチル溶液200部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、実施例1で使用したライスワックス5部を入れ、50℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、比較分散液(11)を得た。この分散液(11)を用いた以外は、実施例1と同様にトナー化し、体積平均粒径6μmの比較トナー(11)を得た。このトナー中の顔料系着色剤の平均分散粒径は0.70μmで0.7μm以上の個数%は35%であった。
(トナーバインダの合成)
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物354部、およびイソフタル酸166部をジブチルチンオキサイド2部を触媒として重縮合し、比較トナーバインダ(11)を得た。この比較トナーバインダ(11)のTgは57℃であった。
(トナーの作成)
ビーカー内に前記の比較トナーバインダ(11)100部、酢酸エチル溶液200部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、実施例1で使用したライスワックス5部を入れ、50℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、比較分散液(11)を得た。この分散液(11)を用いた以外は、実施例1と同様にトナー化し、体積平均粒径6μmの比較トナー(11)を得た。このトナー中の顔料系着色剤の平均分散粒径は0.70μmで0.7μm以上の個数%は35%であった。
[比較例2]
(トナーバインダの合成)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物343部、イソフタル酸166部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応させ、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応させた後、80℃まで冷却し、トルエン中にてトルエンジイソシアネート14部を入れ110℃で5時間反応を行い、次いで脱溶剤し、ピークトップ分子量7000のウレタン変性ポリエステルを得た。ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物363部、イソフタル酸166部を実施例1と同様に重縮合し、ピーク分子量3800、酸価7の変性されていないポリエステルを得た。上記ウレタン変性ポリエステル350部と変性されていないポリエステル650部をトルエンに溶解、混合後、脱溶剤し、比較トナーバインダ母体粒子(12)を得た。この比較トナーバインダ(12)のTgは58℃であった。(トナーの作成)
比較トナーバインダ(12)100部、実施例2に使用したマスターバッチ粒子とカルナバワックズをそれぞれ10部を加え下記の方法でトナー化した。
まず、ヘンシェルミキサーを用いて予備混合した後、連続式混練機で混練した。ついでジェット粉砕機で微粉砕した後、気流分級機で分級し、体積平均粒径6μmのトナー粒子を得た。ついで、トナー粒子100部に疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して比較トナー(12)を得た。このトナー中の顔料系着色剤の平均分散粒径は0.7μmで、0.5μm以上の個数%は15.0%であった。以上で得られた各トナーの評価結果を図11に示す。
(トナーバインダの合成)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物343部、イソフタル酸166部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応させ、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応させた後、80℃まで冷却し、トルエン中にてトルエンジイソシアネート14部を入れ110℃で5時間反応を行い、次いで脱溶剤し、ピークトップ分子量7000のウレタン変性ポリエステルを得た。ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物363部、イソフタル酸166部を実施例1と同様に重縮合し、ピーク分子量3800、酸価7の変性されていないポリエステルを得た。上記ウレタン変性ポリエステル350部と変性されていないポリエステル650部をトルエンに溶解、混合後、脱溶剤し、比較トナーバインダ母体粒子(12)を得た。この比較トナーバインダ(12)のTgは58℃であった。(トナーの作成)
比較トナーバインダ(12)100部、実施例2に使用したマスターバッチ粒子とカルナバワックズをそれぞれ10部を加え下記の方法でトナー化した。
まず、ヘンシェルミキサーを用いて予備混合した後、連続式混練機で混練した。ついでジェット粉砕機で微粉砕した後、気流分級機で分級し、体積平均粒径6μmのトナー粒子を得た。ついで、トナー粒子100部に疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して比較トナー(12)を得た。このトナー中の顔料系着色剤の平均分散粒径は0.7μmで、0.5μm以上の個数%は15.0%であった。以上で得られた各トナーの評価結果を図11に示す。
<評価方法>
(1)Tg測定法
Tgの測定方法について概説する。Tgを測定する装置として、理学電機社製TG−DSCシステムTAS−100を使用した。まず、試料約10mgをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットに載せ、電気炉中にセットする。まず、室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置、室温まで試料を冷却して10min放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱してDSC測定を行った。Tgは、TAS−100システム中の解析システムを用いて、Tg近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出した。
(2)酸価測定方法
JISK0070に規定の方法による。但し、サンプルが溶解しない場合は溶媒にジオキサンまたはテトラヒドロフラン等を用いる。
(3)粉体流動性
ホソカワミクロン製パウダーテスタを用いてかさ密度(g/ml)を測定した。流動性の良好なトナーほど、かさ密度は大きい。以下の4段階で評価した。
×:0.25未満
△:0.25〜0.30
○:0.30〜0.35
◎:0.35以上
(1)Tg測定法
Tgの測定方法について概説する。Tgを測定する装置として、理学電機社製TG−DSCシステムTAS−100を使用した。まず、試料約10mgをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットに載せ、電気炉中にセットする。まず、室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置、室温まで試料を冷却して10min放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱してDSC測定を行った。Tgは、TAS−100システム中の解析システムを用いて、Tg近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出した。
(2)酸価測定方法
JISK0070に規定の方法による。但し、サンプルが溶解しない場合は溶媒にジオキサンまたはテトラヒドロフラン等を用いる。
(3)粉体流動性
ホソカワミクロン製パウダーテスタを用いてかさ密度(g/ml)を測定した。流動性の良好なトナーほど、かさ密度は大きい。以下の4段階で評価した。
×:0.25未満
△:0.25〜0.30
○:0.30〜0.35
◎:0.35以上
(4)定着下限温度
定着ローラとしてテフロン(登録商標)ローラを使用した複写機[(株)リコー製複写機 MF−200]の定着部を改造した装置を用いて、これにリコー製のタイプ6200紙をセットし複写テストを行った。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。
(5)ホットオフセット発生温度(HOT)
上記定着下限温度と同様にして定着評価し、定着画像へのホットオフセットの有無を目視評価した。ホットオフセットが発生した定着ロール温度をもってホットオフセット発生温度とした。
(6)光沢発現温度(GLOSS)
市販カラー複写機(PRETER550;リコー製)の定着装置を用いて定着評価した。定着画像の60゜光沢が10%以上となる定着ロール温度をもって光沢発現温度とした
(7)ヘイズ度:
直読ヘイズコンピューター(HGM−2DP型)による。
図11の結果から明らかなように、各実施例によるトナーは、高画質、高精細の画像と低温定着性とホットオフセット性を両立したトナーであり、該トナーを用いた請求項1〜9記載の画像形成装置にて形成される画像は透明性及び彩度にすぐれ、光沢のコントロールが可能である。また、本発明のトナーは、帯電安定性及び色再現性に優れたトナーである。
定着ローラとしてテフロン(登録商標)ローラを使用した複写機[(株)リコー製複写機 MF−200]の定着部を改造した装置を用いて、これにリコー製のタイプ6200紙をセットし複写テストを行った。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。
(5)ホットオフセット発生温度(HOT)
上記定着下限温度と同様にして定着評価し、定着画像へのホットオフセットの有無を目視評価した。ホットオフセットが発生した定着ロール温度をもってホットオフセット発生温度とした。
(6)光沢発現温度(GLOSS)
市販カラー複写機(PRETER550;リコー製)の定着装置を用いて定着評価した。定着画像の60゜光沢が10%以上となる定着ロール温度をもって光沢発現温度とした
(7)ヘイズ度:
直読ヘイズコンピューター(HGM−2DP型)による。
図11の結果から明らかなように、各実施例によるトナーは、高画質、高精細の画像と低温定着性とホットオフセット性を両立したトナーであり、該トナーを用いた請求項1〜9記載の画像形成装置にて形成される画像は透明性及び彩度にすぐれ、光沢のコントロールが可能である。また、本発明のトナーは、帯電安定性及び色再現性に優れたトナーである。
1 定着装置、2 定着ベルト、3 加熱ローラ、4 定着ローラ、5、51、60 加圧ローラ、6、7、53 ヒータ、8a、8b、8c サーミスタ、16 湿度センサ、17、52 定着ニップ部、20 画像形成装置、21C、21Y、21M、21BK 作像装置、22 転写装置、22a 搬送ベルト、25C 感光体ドラム 、26C 現像装置、27C 帯電装置、28C クリーニング装置、29 光書込み装置、30 レジストローラ、31 両面反転ユニット、32 両面搬送ユニット、33 排紙ローラ、34 排紙口、35 搬送ローラ、36 トナー画像検知センサ、50 加熱ローラ、54 励磁コイルユニット、55 磁性金属部材、56 加熱体、57 フィルム内面ガイド、58 フィルム、59 定着ローラ
Claims (17)
- 記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、該画像形成手段で形成された記録媒体上のトナー像を加熱部材と加圧部材によって該記録媒体のトナー像を加熱、加圧して定着しながら該記録媒体を挟持、搬送する定着装置と、該定着装置から搬送された記録媒体を反転させて前記画像形成手段に搬送する反転搬送手段とを備える画像形成装置において、
光沢画像作成モードが選択され、前記画像形成手段に搬送された記録媒体に定着されたトナー画像を検知しないとき、当該記録媒体にトナー像を形成せず、前記定着装置により1回目の加熱、加圧処理を施して当該記録媒体を前記反転搬送手段に搬送し、当該反転搬送手段によって、再度、前記画像形成手段に搬送されたときに、当該記録媒体にトナー像を形成し、前記定着装置によって2回目の加熱、加圧処理を施して当該トナー画像を定着するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記定着装置による1回目の加熱、加圧処理時の加熱温度を、前記定着装置による2回目の加熱、加圧処理時の加熱温度よりも高く設定するように制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1または2記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記定着装置による1回目の加熱、加圧処理時の定着線速を、前記定着装置による2回目の加熱、加圧処理時の定着線速よりも遅く設定するように制御することを特徴とする画像形成装置 - 請求項1乃至3の何れか1項記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、当該画像形成装置内の湿度を検出する湿度センサを有し、前記定着装置は、前記加熱部材及び加圧部材の表面温度を検出する温度センサをそれぞれ有し、前記湿度センサで検出された湿度をX(g/m3)、加熱部材の温度センサで検出された表面温度をY(℃)、加圧部材の温度センサで検出された表面温度をZ(℃)としたときに、Y−Z≦(−6.7*X)−150を満たすように、前記加熱部材及び加圧部材の加熱温度が設定されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3の何れか1項記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、当該画像形成装置内の湿度を検出する湿度センサを有し、前記定着装置は、前記加熱部材及び加圧部材の表面温度を検出する温度センサをそれぞれ有し、前記湿度センサで検出された湿度をX(g/m3)、加熱部材の温度センサで検出された表面温度をY(℃)、加圧部材の温度センサで検出された表面温度をZ(℃)とし、前記記録媒体として坪量が80(g/m2)以下の記録媒体を使用するときに、Y−Z≦{(−6.7*X)−150}*0.9を満たすように、前記加熱部材及び加圧部材の加熱温度が設定されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至5の何れか1項記載の画像形成装置において、
前記定着装置の加熱部材もしくは加圧部材の少なくても一方が、複数のローラに張架された無端状ベルトであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至5の何れか1項記載の画像形成装置において、
前記定着装置の加熱部材もしくは加圧部材の少なくても一方が、フリーニップベルトであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至7の何れか1項記載の画像形成装置において、
前記定着装置の加熱部材もしくは加圧部材の少なくても一方は、電磁誘導により加熱することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至8の何れか1項記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、記録媒体の第1の面と第2の面の両面にする両面印刷モードを選択したときに、前記記録媒体の第1の面に形成されたトナー像を前記定着装置で定着後、当該記録媒体を前記反転搬送手段によって反転させて再度前記画像形成手段に搬送し手当該記録媒体の第2の面にトナー画像を形成するように制御された制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至9の何れか1項記載の画像形成装置において、
前記トナー像を形成するトナーが、有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマーと、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物と、顔料系着色剤を含むトナー組成分と、を溶解または分散させて油性分散液とし、前記溶解または分散させた分散物を水系媒体中で架橋反応および/または伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたトナーであって、該トナーの粒子中に分散された前記顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径で0.5μm以下であり、その個数平均径が0.7μm以上の個数割合が5個数%以下である電子写真用トナーであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10記載の画像形成装置において、
前記トナーは、前記顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径で0.3μm以下であり、その個数平均径が0.5μm以上の個数割合が10個数%以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10又は11に記載の画像形成装置において、
前記トナーは、トナー粒子の重量平均粒径をDv、個数平均粒径をDnとしたとき、Dvが3.0〜7.0μmであり、粒径分布をDv/Dnとするとき、1.00≦Dv/Dn≦1.20であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10乃至12の何れか1項記載の画像形成装置において、
前記トナーは、円形度が0.900〜0.960であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10乃至13の何れか1項記載の画像形成装置において、
前記トナーは、トナー中に含まれるポリエステル系樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、その分子量2500〜10000の領域にメインピークが存在し、その数平均分子量が2500〜50000の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10乃至14の何れか1項に記載の画像形成装置において、
前記トナーは、該トナー中に含まれるポリエステル系樹脂のガラス転移点が40〜65℃であり、その酸価が1〜30mgKOH/gであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10乃至15の何れか1項記載の画像形成装置において、
前記トナーは、その製造過程において前記油性分散液が、アミンと非反応性のポリエステル系樹脂を溶解していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10乃至16の何れか1項に記載の画像形成装置において、
キャリアに前記トナーを混合させて現像剤として用いることを特徴とする画像形成装置。
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