JP4079109B2 - トナーの評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式に用いられるトナーの、定着特性を評価するためのトナーの評価方法に関する。

従来より、電子写真方式の画像形成装置では、記録紙等の被記録媒体に転写したトナーを定着する方法として、いわゆる圧着加熱方式が採用されている。圧着加熱方式とは、例えば、トナー転写後の記録紙を定着ユニットに設けられた加熱ローラと押圧ローラとで挟持し、トナーを紙面に圧接しながら加熱することによってそのトナーを溶融させ、記録紙に融着固化させる方法である。

ところが、このような圧着加熱方式の定着ユニットは極めて消費電力が大きく、近年の画像形成装置では総消費電力の７０％が定着に費やされる場合もある。そこで、低温で定着可能で、しかも耐オフセット性に優れたトナーの開発が種々検討されている。

例えば、特定の性質を有する２種類のワックスを使用してトナーを製造する方法（例えば、特許文献１参照）や、トナーを構成する非晶質ポリエステルと結晶性ポリエステルとを所定の比率で混合する方法（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
特開平８−２７８６５７号公報 特開２００１−２２２１３８号公報

しかしながら、同じ製造方法で製造されたトナーであっても定着特性に差異が生じる場合があり、どのような製造条件によってこうした差異が生じるのかについては未解明の部分も多い。従って、上記各特許文献に開示された方法で製造されたトナーであっても、十分な低温定着性や耐オフセット性が得られない場合がある。このため、製造されたトナーを検査（評価）して、所望の定着特性が期待通りに得られるかどうかを予め調べておく必要がある。

そこで、本発明は、低温定着性，耐オフセット性などのトナーの定着特性を、的確に評価することのできるトナーの評価方法の提供を目的としてなされた。

上記目的を達するためになされた本発明は、トナーの定着特性を評価するトナーの評価方法であって、０．１０ｇのトナーをサンプリングするサンプリング工程と、該サンプリングされた０．１０ｇのトナーを全部使用して直径７ｍｍ厚さ２ｍｍの円盤状のペレットを成形するペレット成形工程と、該成形されたペレットを８０℃の雰囲気温度に保持する保持工程と、上記雰囲気温度に保持された上記ペレットを５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで１ｍｍ圧縮し、その圧縮時の最大荷重を測定する圧縮工程と、を備え、上記最大荷重が８０００ｇ以下であるか否かによって上記トナーの定着特性を評価することを特徴としている。

本願出願人は、トナーで成形したペレットを所定の雰囲気温度に保持した後、一定速度で圧縮する場合、その圧縮時の最大荷重とトナーの低温定着性との間には極めて密接な対応関係があり、その最大荷重が小さいほど最低定着温度が低くなることを発見した。そこで、本発明では、サンプリング工程でトナーをサンプリングし、続くペレット成形工程ではそのトナーでペレットを成形する。続いて、保持工程により該成形されたペレットを所定の雰囲気温度に保持し、上記雰囲気温度に保持された上記ペレットを、圧縮工程にて一定速度で所定量圧縮し、その圧縮時の最大荷重を測定する。そして、上記最大荷重が所定値以下であるか否かによって上記トナーの定着特性を評価する。このため、上記評価によって肯定の評価を受けたトナーの最低定着温度は、上記所定値に対応する最低定着温度よりも低いことが分かる。

従って、この評価によって肯定の評価を受けたトナーを画像形成装置に使用すれば、加熱ローラの温度を低減して画像形成装置の消費電力を低減することができる。

本願出願人は、０．１０ｇのトナーで直径７ｍｍ厚さ２ｍｍの円盤状のペレットを成形し、そのペレットを８０℃の雰囲気温度に保持した後、５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで１ｍｍ圧縮し、そのとき測定された最大荷重が８０００ｇ以下である場合、上記トナーの最低定着温度は１３０℃と極めて低いことを発見した。このため、上記サンプリング工程では、０．１０ｇのトナーをサンプリングし、上記ペレット成形工程では、その０．１０ｇのトナーを全部使用して直径７ｍｍ厚さ２ｍｍの円盤状のペレットを成形し、上記保持工程では、上記ペレットを８０℃の雰囲気温度に保持し、上記圧縮工程では、上記ペレットを５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで１ｍｍ圧縮し、その圧縮工程で測定された最大荷重が上記所定値としての８０００ｇ以下であるか否かによって上記トナーの定着特性を評価する場合、トナーの最低定着温度が１３０℃以下であるか否かを良好に評価することができる。従って、この方法によって肯定の評価を受けたトナーは、加熱ローラを高温にするのが困難な小型のレーザプリンタ等にも良好に使用することができる。

また、本発明は、トナーの定着特性を評価するトナーの評価方法であって、０．１０ｇのトナーをサンプリングするサンプリング工程と、該サンプリングされた０．１０ｇのトナーを全部使用して直径７ｍｍ厚さ２ｍｍの円盤状のペレットを成形するペレット成形工程と、該成形されたペレットを７０℃の雰囲気温度に保持する保持工程と、上記雰囲気温度に保持された上記ペレットを５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで１ｍｍ圧縮し、その圧縮時の最大荷重を測定する圧縮工程と、を備え、上記最大荷重が１７０００ｇ以下であるか否かによって上記トナーの定着特性を評価することを特徴とするものであってもよい。
本願出願人は、０．１０ｇのトナーで直径７ｍｍ厚さ２ｍｍの円盤状のペレットを成形し、そのペレットを７０℃の雰囲気温度に保持した後、５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで１ｍｍ圧縮し、そのとき測定された最大荷重が１７０００ｇ以下である場合、上記トナーの最低定着温度は１２０℃と極めて低いことを発見した。このため、上記サンプリング工程では、０．１０ｇのトナーをサンプリングし、上記ペレット成形工程では、その０．１０ｇのトナーを全部使用して直径７ｍｍ厚さ２ｍｍの円盤状のペレットを成形し、上記保持工程では、上記ペレットを７０℃の雰囲気温度に保持し、上記圧縮工程では、上記ペレットを５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで１ｍｍ圧縮し、その圧縮工程で測定された最大荷重が上記所定値としての１７０００ｇ以下であるか否かによって上記トナーの定着特性を評価する場合、トナーの最低定着温度が１２０℃以下であるか否かを良好に評価することができる。従って、この方法によって肯定の評価を受けたトナーは、加熱ローラを高温にするのが困難な小型のレーザプリンタ等にも一層良好に使用することができる。

なお、本発明のトナーの評価方法には、上記最大荷重の測定に加えて、それ以外のパラメータの測定を組み合わせて評価を行ってもよい。例えば、本発明は、トナーの定着特性を評価するトナーの評価方法であって、トナーをサンプリングするサンプリング工程と、該サンプリングされたトナーでペレットを成形するペレット成形工程と、該成形されたペレットを所定の雰囲気温度に保持する保持工程と、上記雰囲気温度に保持された上記ペレットを一定速度で所定量圧縮し、その圧縮時の最大荷重を測定する圧縮工程と、温度を変えながら上記トナーの粘弾性測定を行う粘弾性測定工程と、を備え、該粘弾性測定で測定される貯蔵弾性率Ｇ’と損失弾性率Ｇ”との比としての損失正接ｔａｎδが１００℃以上１２５℃未満の範囲に極大値を持たず、かつ、上記圧縮工程で測定された最大荷重が所定値以下であるか否かに応じて上記トナーの定着特性を評価することを特徴とするものであってもよい。

本願出願人は、上記損失正接ｔａｎδが１００℃未満の領域に極大値を持つ場合、トナーを構成する樹脂が非常に硬く、トナーの定着温度幅は６０℃以上であって耐オフセット性には問題がないことを発見した。但し、このようなトナーは低温定着性が不十分である場合が多い。また、本願出願人は、上記損失正接ｔａｎδが１２５℃以上の領域に極大値を持つ場合も、定着温度幅が６０℃以上と広く、トナーは良好な耐オフセット性を有することを発見した。このため、上記評価によって肯定の評価を受けたトナーは、低温定着性において優れているばかりでなく、耐オフセット性においても優れており、熱容量の小さい小型の定着ユニットでも、シリコンオイルなどの離型材料を使用することなく良好に定着を行うことができる。

また、本発明は、トナーの定着特性を評価するトナーの評価方法であって、トナーをサンプリングするサンプリング工程と、該サンプリングされたトナーでペレットを成形するペレット成形工程と、該成形されたペレットを所定の雰囲気温度に保持する保持工程と、上記雰囲気温度に保持された上記ペレットを一定速度で所定量圧縮し、その圧縮時の最大荷重を測定する圧縮工程と、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィによって重量平均分子量Ｍｗおよび数平均分子量Ｍｎを測定する分子量測定工程と、を備え、該測定された重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比Ｍｗ／Ｍｎが３０以上であり、かつ、上記圧縮工程で測定された最大荷重が所定値以下であるか否かに応じて上記トナーの定着特性を評価することを特徴とするものであってもよい。

上記Ｍｗ／Ｍｎの値が３０以上であると、上記損失正接ｔａｎδの値に関わらず定着温度幅が６０℃以上と広く、トナーは良好な耐オフセット性を有する。このため、上記評価によって肯定の評価を受けたトナーは、低温定着性において優れているばかりでなく、耐オフセット性においても優れており、熱容量の小さい小型の定着ユニットでも、シリコンオイルなどの離型材料を使用することなく良好に定着を行うことができる。

次に、本発明の実施の形態を、図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された画像形成装置としてのレーザプリンタの主要構成部品の斜視図、図２は、そのレーザプリンタの概略側断面図である。

本レーザプリンタにおける合成樹脂製の本体ケース１は、図１に示すように、メインフレーム１ａと、このメインフレーム１ａの四周（前後及び左右両側）外面を覆うメインカバー体１ｂとからなり、メインフレーム１ａとメインカバー体１ｂとを一体的に射出成形等により形成したものである。

また、メインフレーム１ａには、上面から露光手段としてのスキャナユニット２と画像形成手段としてのプロセスカートリッジ３と、定着手段としての定着ユニット４と、給紙ユニット５とが装着される。

そして、駆動モータとギヤ列とを含む駆動系ユニット６は、メインカバー体１ｂの図１の左側内面とそれに近接するメインフレーム１ａの左側との間の収納凹所１ｄ内に本体ケース１の下方から挿入して装着固定される。更に、メインフレーム１ａ及びメインカバー体１ｂの上面を覆うための合成樹脂製のトップカバー７には、メインフレーム１ａの右側に上向きに突出する操作パネル部１ｃを貫通させる孔７ａと、給紙ユニット５の基部を貫通させるための孔７ｂとが穿設されている。排紙トレイ８の基部はトップカバー７の前端の左右両側に突設したブラケット９（図１で一方のみ示す）に上下揺動可能に装着されており、不使用の場合には、排紙トレイ８をトップカバー７の上面側に折り畳んで覆うことができる。

給紙ユニット５におけるフィダー部ケース５ａ内には、積層された状態で被記録媒体としての記録紙Ｐがセットされる。図２に示すように、記録紙Ｐの先端側は、フィダー部ケース５ａ内のばね１０ａで付勢された支持板１０にて給紙ローラ１１に向かって押圧されている。このため、駆動系ユニット６から動力を伝達されて回転する給紙ローラ１１と分離パッド１２とによって、記録紙Ｐを１枚ずつ分離して上下一対のレジストローラ１３，１４に送ることが可能である。

プロセスカートリッジ３は、レジストローラ１３，１４にて給送されてくる上記分離された記録紙Ｐの表面にトナーＴ（図３）により画像を形成する。更に、定着ユニット４は、トナーＴの画像が形成された記録紙Ｐを、加熱ローラ１５と押圧ローラ１６とにて挟持することで加熱して、記録紙Ｐ上のトナー画像を定着する。定着ユニット４のケース内における下流側に配置された排紙ローラ１７とピンチローラ１８とからなる排紙部は、トナー画像が定着された記録紙Ｐを排紙トレイ８に排出する。給紙ローラ１１から排紙部までが、被記録媒体搬送ルートである。なお、給紙ユニット５には斜め上方向に開口する手挿口５ｂが設けられ、フィダー部ケース５ａ内の記録紙Ｐとは別の記録紙を、上記被記録媒体搬送ルートへ挿入して印刷できるようにされている。

本体ケース１における上面開放箱体状のメインフレーム１ａの平面視ほぼ中央部に配置するプロセスカートリッジ３の下方の部位には、スキャナユニット２の上支持板２ａが、メインフレーム１ａの底板部の上面側に一体的に形成したステー部にビス等にて固定される。そして、スキャナユニット２には、合成樹脂製の上支持板２ａの下面側に、レーザ発光部（図示せず）、ポリゴンミラー２０、レンズ２１、反射鏡２２等が配置されている。上記上支持板２ａには、静電潜像坦持体としての感光ドラム２３の軸線に沿って延びるように穿設された横長スキャナ孔を覆う硝子板２４が設けられている。レーザ発光部から出射されたレーザービームＬは、ポリゴンミラー２０、反射鏡２２、レンズ２１、硝子板２４等を介してプロセスカートリッジ３における感光ドラム２３の外周面に照射される。

図２及び図３に示すように、プロセスカートリッジ３は、感光ドラム２３とその上面に当接した転写ローラ２５、給紙方向において感光ドラム２３よりも上流側に配置された現像ローラ２７、及び、その更に上流側に配置された供給ローラ２８を有する現像装置、更にその上流側に配置されてプロセスカートリッジ３に対して着脱可能なトナーボックス２９、また感光ドラム２３よりも下流側に配置したクリーニングローラ３０等からなっている。プロセスカートリッジ３は、これらの構成要素が合成樹脂製のケース３４に組み込まれることよってカートリッジ化されており、このカートリッジ化したプロセスカートリッジ３は、メインフレーム１ａに着脱可能に装着される。ここで、感光ドラム２３，現像ローラ２７，及び供給ローラ２８は、いずれも図２における時計回りに回転する。なお、現像ローラ２７及び供給ローラ２８は、図２における反時計回りに回転するように構成してもよい。

プロセスカートリッジ３と定着ユニット４との間には、感光ドラム２３を除電するための除電ランプ３０ａが設けられている。また、感光ドラム２３の下方には帯電器２６が設けられている。帯電器２６は、タングステン等からなる放電用ワイヤ２６ａとグリッド電極２６ｂとを備える周知の正帯電用スコロトロン型帯電器であり、スキャナユニット２の上支持板２ａ上面に一体に設けられている。

感光ドラム２３の外周面において、帯電器２６にて帯電された感光層には、スキャナユニット２により画像情報に従って変調されたレーザービームＬが走査され、これによって静電潜像が形成される。図３の拡大図に示すように、トナーボックス２９内に収納された現像剤としてのトナーＴは、撹拌体３１にて撹拌されて放出された後、供給ローラ２８を介して現像ローラ２７の外周面に担持され、層厚規制ブレード３２によって現像ローラ２７外周面の層の厚さが規制される。感光ドラム２３の静電潜像は、現像ローラ２７からトナーＴが付着することによって顕像化（現像）される。

トナーＴによって感光ドラム２３に形成された像（トナー画像）は、感光ドラム２３の電位とは逆電位の転写バイアスが印加された転写ローラ２５と感光ドラム２３との間を通る記録紙Ｐに転写され、トナー画像が形成される。そして、感光ドラム２３上に残ったトナーＴはクリーニングローラ３０で一時的に回収された後、所定のタイミングで感光ドラム２３に戻され、現像ローラ２７によりプロセスカートリッジ３内に回収される。

なお、スキャナユニット２の上支持板２ａ（図２）には、上向きに突出するトナーセンサ３３を設け、発光部と受光部との対からなるトナーセンサ３３がプロセスカートリッジ３におけるトナーボックス２９の下面凹所内に臨んで、トナーボックス２９内のトナーＴの有無を検出できるようになっている。

図２に戻って、メインフレーム１ａの前部位とメインカバー体１ｂの前部位との連設部下面側には、冷却ファン３５を収納するための収納部３６と、記録紙Ｐの通過方向と直交する左右方向に延びる通風ダクト３７とが連通して形成される。そして、通風ダクト３７の上面板部３７ａを断面下向きＶ字状に形成し、この上面板部３７ａをプロセスカートリッジ３と定着ユニット４との間に位置させて、定着ユニット４における加熱ローラ１５から発生する熱がプロセスカートリッジ３側に直接伝達しないように遮断する。

また、冷却ファン３５で発生した冷却風は、通風ダクト３７内を通ってメインフレーム１ａの一側下面を伝い、電源部３９及び駆動系ユニット６の上記駆動モータを冷却する一方、上面板部３７ａの内、プロセスカートリッジ３側に開口した複数箇所のスリット孔から吹き出し、該冷却風は、プロセスカートリッジ３と定着ユニット４の間を通過して上昇し、トップカバー７に複数穿設した排気孔４０（図１）から装置外に排出される。

次に、上記トナー画像の現像機構について説明する。先ず、トナーボックス２９に収納されたトナーＴは、結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステルとを主成分とし、結着樹脂を含有してなるものであり、特開２００１−２２２１３８号公報，特開２００３−２４６９２０号公報等に開示されたのと同様の方法で製造された正帯電性の電子写真用トナーである。

供給ローラ２８は、連続気泡を有するウレタンフォームによって構成されたいわゆる発泡ローラである。また、現像ローラ２７は、シリコンゴムを基材として円柱状に構成され、更にカーボンの微粒子等を含んでいる。

このため、供給ローラ２８及び現像ローラ２７が互いに接触しながら回転し、両者の間でトナーＴが擦れると、トナーＴは正に摩擦帯電する。また、現像ローラ２７は表面が滑らかな円柱状であり、正に帯電したトナーＴは鏡像力によって現像ローラ２７の表面に付着する。従って、供給ローラ２８及び現像ローラ２７によって、トナーＴを正に帯電させて感光ドラム２３の表面まで搬送することができる。なお、現像ローラ２７は、必ずしも基材をシリコンゴムで構成しなくてもよく、ウレタンゴムで構成してもよい。

感光ドラム２３は、ポリカーボネイト等から構成されており、例えば、接地されたアルミニウム製の円筒スリーブ外周部に、ポリカーボネイトに光導電性樹脂を分散させた光導電層を形成して構成される。このため、現像ローラ２７と感光ドラム２３との対向部では、感光ドラム２３上に形成されたプラス極性（正帯電）の静電潜像に対して、正に帯電したトナーＴを反転現像方式で現像することができる。そして、このように現像されたトナー画像を、前述のように転写ローラ２５との対向位置で記録紙Ｐに転写することにより、記録紙Ｐに所望の画像を形成することができる。

画像が形成された記録紙Ｐは、前述のように定着ユニット４の加熱ローラ１５と押圧ローラ１６とによって挟持され、トナーＴが記録紙Ｐの紙面に圧接しながら加熱される。これによって、そのトナーＴが溶融し、記録紙Ｐに融着固化される。

本実施の形態では、次のような評価方法で定着特性の優れたトナーＴのみを選別してトナーボックス２９に充填しているので、加熱ローラ１５の温度を低減してレーザプリンタの消費電力を低減することができる。

図４は、本実施の形態のトナーボックス２９の製造方法をトナーＴの評価方法を中心に表した説明図である。図４に示すように、先ず、トナーＴを購入して用意、若しくは自ら製造し（Ｓ０）、その中から０．１０ｇ採取（サンプリング）する（Ｓ１）。次に、その採取したトナーＴを全部使用して、直径約７ｍｍ厚さ約２ｍｍの円盤状のペレットＰＴ（図５参照）を成形する（Ｓ２）。こうして成形したペレットＰＴを、図５に示すように恒温槽５１内に用意した試料台５２に載置し、予熱して所定の雰囲気温度（例えば８０℃）に保持する（Ｓ３）。こうして、予熱が完了すると、圧縮試験機６０（例えば、Ｓｔａｂｌｅ Ｍｉｃｒｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製テクスチャーアナライザー）の錘６１をペレットＰＴに乗せ、全面に圧力が加わるようにして５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで、荷重を測定しながら１ｍｍ圧縮する（Ｓ４）。そして、このとき測定された最大荷重が所定値（例えば８０００ｇ）以下である場合は、選別条件に合格したトナーＴとして、採取した残りのトナーＴをトナーボックス２９に充填して（Ｓ５）、出荷する（Ｓ６）。一方、最大荷重が上記所定値を超えた場合は、そのトナーＴは選別条件に不合格であったとして、採取した残りのトナーＴは使用しない。

ここで、上記雰囲気温度を８０℃とし、上記所定値を８０００ｇとした場合、選別条件に合格したトナーＴの最低定着温度は１３０℃と極めて低いことが、本願出願人の研究により発見された。また、上記雰囲気温度を７０℃とし、上記所定値を１７０００ｇとした場合、選別条件に合格したトナーＴの最低定着温度は１２０℃と更に低いことも、本願出願人の研究により発見された。本実施の形態のレーザプリンタは、このような選別条件に合格したトナーＴを用いて製造されたトナーボックス２９を使用しているので、加熱ローラ１５の温度を低減してレーザプリンタの消費電力を低減することができる。

また、上記選別条件としては、圧縮試験機６０による試験結果に加えて、更に雰囲気温度を変えながらトナーＴの粘弾性測定を行い、その粘弾性測定で測定される貯蔵弾性率Ｇ’と損失弾性率Ｇ”との比としての損失正接ｔａｎδが１００℃以上１２５℃未満の範囲に極大値を持たないことを条件としてもよい。この条件を満たすトナーＴは、定着温度幅が６０℃以上と広く、良好な耐オフセット性を有している。このため、このような条件をトナーＴの選別条件として加えた場合、定着ユニット４の熱容量が小さい場合でも、低温オフセット・高温オフセットの発生をシリコンオイルなどの離型材料を使用することなく良好に防止することができる。

或いは、上記選別条件としては、圧縮試験機６０による試験結果に加えて、更にゲルパーミュエーションクロマトグラフィによって重量平均分子量Ｍｗおよび数平均分子量Ｍｎを測定し、該測定された重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比Ｍｗ／Ｍｎが３０以上であることを条件としてもよい。この条件を満たすトナーＴも、定着温度幅が６０℃以上と広く、良好な耐オフセット性を有している。このため、このような条件をトナーＴの選別条件として加えた場合、定着ユニット４の熱容量が小さい場合でも、低温オフセット・高温オフセットの発生をシリコンオイルなどの離型材料を使用することなく良好に防止することができる。

なお、上記粘弾性測定に関する条件も分子量測定に関する条件も、いずれも必要条件ではなく十分条件であり、上記条件を満たしていないトナーＴであっても定着温度幅が６０℃以上ある場合もある。
（実験例）
次に、上記評価方法の実効性を検証するため、以下のような実験を行った。すなわち、表１に示す樹脂組成のトナーを各種製造し、それぞれに対して上記各種試験を行った。但し、トナーとしては、結晶質ポリエステルと非晶質ポリエステルとを主成分とするもののみならず、非晶質ポリエステルのみを主成分とするもの（試料１〜３）や、非晶質スチレンアクリル樹脂を主成分とするもの（試料０）も試料として採用し、実験を行った。また、圧縮試験機６０による試験は、上記７０℃，８０℃に加えて、９０℃の雰囲気温度でも同様の試験を行った。表１には、各試料の樹脂組成と各試料に対する試験結果、及び、各試料のトナーによる最低定着温度，定着温度幅の実測値を示した。

なお、各種データの測定条件は次の通りである。
定着性：市販のレーザプリンタ（ブラザー工業製ＨＬ−１０４０）に定着ユニットを外す改造を施した上で、トナーボックスにトナーを詰めて装着し、未定着の印字画像を印字して次のような定着実験機で定着性の確認を行った。

すなわち、定着実験機の仕様は次の通りである。加熱ローラは、アルミニウム管に含フッ素樹脂をコーティングしたもので、内部からハロゲンランプを通して加熱できるようにし、表面に熱電対を配設してハロゲンランプへの通電を制御することにより所望の表面温度に調整できるようにした。押圧ローラは、アルミニウム管にシリコンゴムを厚さ４ｍｍで巻いたものを使用し、加熱ローラへの押圧力を調整してニップ幅が４ｍｍになるようにした。また、紙送り速度は８０ｍｍ／ｓｅｃとした。

定着性の確認としては、オフセットの有無と定着強度が十分であるかを確認したが、このうち定着強度については、次のようにして判定した。染色布用の堅牢度試験機（大栄科学精器製ＲＴ−２００）に３００ｇの錘を設置し、摩擦する部分には綿ポリノ布を設置して、黒ベタ印字後の画像を定着してからその堅牢度試験機で５往復摩擦した。そして、摩擦前後の濃度変化が反射濃度計（マクベス社製ＲＤ−９１４）による測定で１０％以内である場合に定着強度が十分であるとした。このようにして、最低定着温度と定着温度幅を各試料に対して測定した。

圧縮荷重：トナーを０．１０ｇ精秤し、赤外線分光測定用のペレット製造機（ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＴＥＣＨ社製）で直径７．０ｍｍ厚さ２．０ｍｍ〜２．１ｍｍの円盤状ペレットを得た。なお、トナーがこぼれて厚さが２．０ｍｍに達しなかったペレットは除いた。前述のテクスチャーアナライザーによる試験において、ペレットに接する部分は幅１ｃｍ、長さ２ｃｍのステンレス板とし、ペレットがはみ出さないように設置して、ペレットの断面に均等に力がかかるようにして測定した。なお、試験を行う前に、上記雰囲気温度で５分以上予熱してから測定を行った。

粘弾性：レオメーターＤＡＲ−１００（Ｒｅｏｌｏｇｉｃａ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製）を用い、７０℃〜１９０℃の範囲で５℃毎に下記の測定条件で測定した。測定条件は、次の通りである。

プレート＝Ｐ２０ＥＴＣ
周波数＝１Ｈｚ
歪＝０．００３
分子量測定：日本分光社製紫外線検出器８７０−ＵＶを用い、計算ソフトとしてはシステムインスツルメンツ社製４８０データステーションを用いて、次のような条件で分子量測定を行った。

サンプル濃度＝０．０１ｇ／１０ｍｌ
サンプルろ過＝ＰＴＦＥ製の孔径０．５μｍのフィルタを通した。
溶媒＝テトラヒドロフラン（関東化学製 高速液体クロマトグラフィ用）
流速＝１ｍｌ／分（日本分光社製ポンプ８８０−ＰＵにて送液）
カラム＝昭和電工製ＫＦ−８０５Ｌ×２本とＫＦ−８０２×１本とを連結して使用
図６は、上記各雰囲気温度で測定された最大荷重（以下、圧縮抵抗力ともいう）とそのトナーの最低定着温度との対応関係を表す説明図である。図６に示すように、８０℃の雰囲気温度で測定された圧縮抵抗力が８０００ｇ以下であるか否かによって、最低定着温度が１３０℃以下のトナーと１４０℃以上のトナーとを峻別することができる。従って、８０℃の雰囲気温度で測定された圧縮抵抗力が８０００ｇ以下のトナー（例えば、表１に示す試料３，５，６，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５）は、加熱ローラを１４０℃以上の高温に加熱するのが困難な小型のレーザプリンタ等にも良好に使用することができる。

同様に、７０℃の雰囲気温度で測定された圧縮抵抗力が１７０００ｇ以下であるか否かによって、最低定着温度が１２０℃以下のトナーと１３０℃以上のトナーとを峻別することができる。従って、７０℃の雰囲気温度で測定された圧縮抵抗力が１７０００ｇ以下のトナー（例えば試料５，６，８，９，１０，１１，１３，１４，１５）は、加熱ローラを１３０℃以上の高温に加熱するのが困難な更に小型のレーザプリンタ等にも良好に使用することができる。

これに対して、９０℃の雰囲気温度で測定された圧縮抵抗力には、最低定着温度との間に上記のような明確な対応関係は見られなかった。なお、図７には、最低定着温度が１３０℃である２つの試料（試料３，１２）対して、雰囲気温度による圧縮抵抗力の変化を示した。図面が煩雑になるため省略したが、他の試料も同様に、雰囲気温度が上がるに従って圧縮抵抗力が小さくなる。

また、図８は、上記のように測定されたｔａｎδが極大になる温度と定着温度幅との対応関係を表す説明図である。すなわち、例えば図９に示す試料６の例のように、ｔａｎδは温度の上昇に伴って上に凸の円弧状に変化する。そこで、ｔａｎδが極大になる温度を横軸に、その試料の定着温度幅を縦軸にとったのが図８の説明図である。

図８に示すように、ｔａｎδが極大になる温度が１２５℃以上であるトナー（例えば、表１に示す試料１，２，４，６，７，８，９，１０，１１，１２）は、いずれも定着温度幅が６０℃以上ある。また、表１に示すように、試料１３はｔａｎδが極大になる温度が１１０℃であるにも拘らず定着温度幅が６０℃以上あったが、これは、Ｍｗ／Ｍｎが３０以上であるためと考えられる。従って、試料６，８，９，１０，１１，１２，１３は、低温定着性及び耐オフセット性のいずれにおいても優れ、中でも試料６，８，９，１０，１１，１３は、低温定着性が一層優れているといった評価ができる。なお、ｔａｎδが１００℃未満の領域で極大になる試料０は、樹脂が非常に硬く、定着温度幅は７０℃であったものの最低定着温度は１６０℃と高かった。

このように、本実施の形態では、トナーの低温定着性及び耐オフセット性を評価して、オフセットの発生を防止しつつ画像形成装置の低消費電力化を図ることができる。なお、上記実施の形態において、Ｓ１がサンプリング工程に、Ｓ２がペレット成形工程に、Ｓ３が保持工程に、Ｓ４が圧縮工程に、それぞれ相当する。また、上記実施の形態のトナーボックス２９のように、トナーボックスがカートリッジ化されている場合はそのトナーボックスが本発明のトナーカートリッジに、トナーボックスがプロセスカートリッジと一体化されている場合はそのプロセスカートリッジが本発明のトナーカートリッジに、それぞれ相当する。

更に、本発明は、上記実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、本発明は、レーザプリンタに限らず、コピー装置、ファクシミリ装置等、種々の画像形成装置に適用することができる。

本発明が適用されたレーザプリンタの主要構成部品の斜視図である。 そのレーザプリンタの概略側断面図である。 そのレーザプリンタのプロセスカートリッジの構成を表す拡大図である。 本実施の形態のトナーボックスの製造方法を表す説明図である。 その製造方法における圧縮荷重測定の装置を表す説明図である。 圧縮抵抗力とトナーの最低定着温度との対応関係を表す説明図である。 雰囲気温度による圧縮抵抗力の変化を表す説明図である。 ｔａｎδが極大になる温度と定着温度幅との対応関係を表す説明図である。 温度によるｔａｎδの変化を表す説明図である。

符号の説明

３…プロセスカートリッジ ４…定着ユニット １５…加熱ローラ
１６…押圧ローラ ２３…感光ドラム ２５…転写ローラ
２７…現像ローラ ２８…供給ローラ ２９…トナーボックス
３１…撹拌体 ３２…層厚規制ブレード ５１…恒温槽
５２…試料台 ６０…圧縮試験機 ６１…錘
Ｐ…記録紙 ＰＴ…ペレット Ｔ…トナー

Claims (4)

1. トナーの定着特性を評価するトナーの評価方法であって、
   ０．１０ｇのトナーをサンプリングするサンプリング工程と、
   該サンプリングされた０．１０ｇのトナーを全部使用して直径７ｍｍ厚さ２ｍｍの円盤状のペレットを成形するペレット成形工程と、
   該成形されたペレットを８０℃の雰囲気温度に保持する保持工程と、
   上記雰囲気温度に保持された上記ペレットを５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで１ｍｍ圧縮し、その圧縮時の最大荷重を測定する圧縮工程と、
   を備え、上記最大荷重が８０００ｇ以下であるか否かによって上記トナーの定着特性を評価することを特徴とするトナーの評価方法。
2. トナーの定着特性を評価するトナーの評価方法であって、
   ０．１０ｇのトナーをサンプリングするサンプリング工程と、
   該サンプリングされた０．１０ｇのトナーを全部使用して直径７ｍｍ厚さ２ｍｍの円盤状のペレットを成形するペレット成形工程と、
   該成形されたペレットを７０℃の雰囲気温度に保持する保持工程と、
   上記雰囲気温度に保持された上記ペレットを５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで１ｍｍ圧縮し、その圧縮時の最大荷重を測定する圧縮工程と、
   を備え、上記最大荷重が１７０００ｇ以下であるか否かによって上記トナーの定着特性を評価することを特徴とするトナーの評価方法。
3. トナーの定着特性を評価するトナーの評価方法であって、
   トナーをサンプリングするサンプリング工程と、
   該サンプリングされたトナーでペレットを成形するペレット成形工程と、
   該成形されたペレットを所定の雰囲気温度に保持する保持工程と、
   上記雰囲気温度に保持された上記ペレットを一定速度で所定量圧縮し、その圧縮時の最大荷重を測定する圧縮工程と、
   温度を変えながら上記トナーの粘弾性測定を行う粘弾性測定工程と、
   を備え、
   該粘弾性測定で測定される貯蔵弾性率Ｇ’と損失弾性率Ｇ”との比としての損失正接ｔａｎδが１００℃以上１２５℃未満の範囲に極大値を持たず、かつ、上記圧縮工程で測定された最大荷重が所定値以下であるか否かに応じて上記トナーの定着特性を評価することを特徴とするトナーの評価方法。
4. トナーの定着特性を評価するトナーの評価方法であって、
   トナーをサンプリングするサンプリング工程と、
   該サンプリングされたトナーでペレットを成形するペレット成形工程と、
   該成形されたペレットを所定の雰囲気温度に保持する保持工程と、
   上記雰囲気温度に保持された上記ペレットを一定速度で所定量圧縮し、その圧縮時の最大荷重を測定する圧縮工程と、
   ゲルパーミュエーションクロマトグラフィによって重量平均分子量Ｍｗおよび数平均分子量Ｍｎを測定する分子量測定工程と、
   を備え、
   該測定された重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比Ｍｗ／Ｍｎが３０以上であり、かつ、上記圧縮工程で測定された最大荷重が所定値以下であるか否かに応じて上記トナーの定着特性を評価することを特徴とするトナーの評価方法。

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