JP4731538B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、本発明によれば(6)「記録材上に形成されたトナー像を加熱した定着部材と接触させて定着する画像形成装置において、使用するトナーが、GPCによる重量平均分子量が15000〜45000であり、重量平均分子量/数平均分子量が5〜15であり、分子量が1×105以上の成分が3〜15重量%、好ましくは3〜5.8重量%存在し、定着画像の光沢を切替える手段を有することを特徴とする画像形成装置」、(7)「無端のベルトとローラとの間で記録材を挟持し、熱及び圧力によって該記録材上に形成されたトナー像を定着する画像形成装置において、GPCによる重量平均分子量が15000〜45000であり、重量平均分子量/数平均分子量が5〜15であり、分子量が1×105以上の成分が3〜15重量%、好ましくは3〜5.8重量%存在するトナーを用いて記録紙上にトナー像を形成し、定着画像の光沢を切替える手段によって定着画像の光沢を切替えることを特徴とする画像形成画像形成装置」、(8)「前記トナーが離型剤としてワックス類を含有していることを特徴とする前記第(6)項または前記(7)項に記載の画像形成装置」、(9)「前記定着画像の光沢を切替える手段が、トナーに与える熱量を変化させていることを特徴とする前記第(6)項または前記(7)項に記載の画像形成装置」、(10)「前記定着画像の光沢を切替える手段が、トナーに与える圧力を変化させていることを特徴とする前記第(6)項または前記(7)項に記載の画像形成装置」、(11)「前記定着画像の光沢を切替える手段が、トナーに与える熱量及び圧力を変化させていることを特徴とする前記第(6)項または前記(7)項に記載の画像形成装置」が提供される。
さらに、(12)「前記第(7)項乃至前記(11)項のいずれかに記載の画像形成装置に用いるトナーであって、該トナーは、トナー中の樹脂が、GPCによる重量平均分子量が15000〜45000であり、重量平均分子量/数平均分子量が5〜15であり、分子量が1×105以上の成分が3〜15重量%、好ましくは3〜5.8重量%存在することを特徴とするトナー」が提供される。
さらにトナーに離型剤としてワックス類を含有させることにより、オフセット現象に対する余裕度が向上しより広い範囲の光沢度が安定して得られる。
本発明の画像形成方法に用いられる画像形成装置は、表面が平滑な加熱定着部材を具備した接触加熱定着システムであり、具体的には、熱ロール定着やベルト定着である。加熱定着部材表面はトナーとの離型性を高めるため、シリコンゴム、フッ素ゴム、テフロン(登録商標)、PFA等の表面エネルギーの低い材料を用いることが好ましく、さらに離型性を高めるためにシリコンオイル等の離型オイルを必要に応じて塗布することが可能である。
即ち、図1は、本発明の定着装置の1例を示す。この定着装置において、定着ローラ(R1)と表面が平滑な加熱ローラ(R3)の間に懸架され、張力を調節することができるような状態で両ローラ間を回動する無端の定着ベルト(B)に、オイル塗布ローラ(R4)から離型用のオイルが所要の時期に供給され、本発明による未定着トナー画像を有する被定着媒体は、ガイド(G)により、加圧バネ(P)で定着ローラ(R1)方向への付勢状態を変化させることができる加圧ローラ(R2)と定着ローラ(R1)との間に搬送されて定着される。
着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な公知の顔料や染料が使用できる。
例えば、黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGKが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBCが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ等がある。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
これらは、1種または2種以上を使用することができる。
トナーを二成分現像剤用として用いる場合にはキャリア粉と混合して用いられる。この場合のキャリアとしては、公知のものがすべて使用可能であり、例えば鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、ニッケル粉、ガラスビーズ等及びこれらの表面を樹脂などで被覆処理した物などが挙げられる。
トナー及び現像剤の調整
「シアン色カラートナーA及び現像剤A」
・結着樹脂(重量平均分子量が52000のポリエステル樹脂) 50重量部
・結着樹脂(重量平均分子量が16000のポリエステル樹脂) 50重量部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2重量部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 2.5重量部
上記の材料をブレンダーで充分混合したのち2軸押出し機にて混練し、冷却後粉砕、分級し体積平均粒径約8μmのシアン色の母体トナーAを得た。母体トナーA100重量部に対して、外添剤として、疎水性シリカ(ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品)0.2重量部をヘンシェルミキサーにて混合を行ない、シアン色のトナーAを得た。
このトナーA中樹脂のTHF不溶分は0%であり、重量平均分子量は24000、重量平均分子量/数平均分子量の値は9.1であり、分子量が1×105以上の成分は5.7重量%であった。このトナー5重量部とシリコン樹脂コートキャリア95重量部を混合攪拌し二成分現像剤Aを作成した。
・結着樹脂(重量平均分子量が52000のポリエステル樹脂) 50重量部
・結着樹脂(重量平均分子量が16000のポリエステル樹脂) 50重量部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2重量部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 2.5重量部
・離型剤(融点106℃のポリエチレンワックス) 3重量部
上記のようにトナーAの材料に離型剤を加えた材料をブレンダーで充分混合したのち2軸押出し機にて混練し、冷却後粉砕、分級し体積平均粒径約8μmのシアン色の母体トナーBを得た。母体トナーB100重量部に対して、外添剤として、疎水性シリカ(ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品)0.4重量部をヘンシェルミキサーにて混合を行ない、シアン色のトナーBを得た。
このトナーB中樹脂のTHF不溶分は0%であり、重量平均分子量は25000、重量平均分子量/数平均分子量の値は9.3であり、分子量が1×105以上の成分は5.8重量%であった。このトナー5重量部とシリコン樹脂コートキャリア95重量部を混合攪拌し二成分現像剤Bを作成した。
・結着樹脂(重量平均分子量が19000のポリエステル樹脂) 100重量部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2重量部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 2.5重量部
・離型剤(融点83℃のカルナウバワックス) 3重量部
上記の材料をブレンダーで充分混合したのち2軸押出し機にて混練し、冷却後粉砕、分級し体積平均粒径約8μmのシアン色の母体トナーCを得た。母体トナーC100重量部に対して、外添剤として、疎水性シリカ(ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品)0.4重量部をヘンシェルミキサーにて混合を行ない、シアン色のトナーCを得た。
このトナーC中樹脂のTHF不溶分は0%であり、重量平均分子量は18000、重量平均分子量/数平均分子量の値は5.8であり、分子量が1×105以上の成分は3.2重量%であった。このトナー5重量部とシリコン樹脂コートキャリア95重量部を混合攪拌し二成分現像剤Cを作成した。
・結着樹脂(重量平均分子量が46000のポリエステル樹脂) 100重量部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2重量部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 2.5重量部
・離型剤(融点83℃のカルナウバワックス) 3重量部
上記の材料をブレンダーで充分混合したのち2軸押出し機にて混練し、冷却後粉砕、分級し体積平均粒径約8μmのシアン色の母体トナーDを得た。母体トナーD100重量部に対して、外添剤として、疎水性シリカ(ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品)0.4重量部をヘンシェルミキサーにて混合を行ない、シアン色のトナーDを得た。
このトナーD中樹脂のTHF不溶分は0%であり、重量平均分子量は43000、重量平均分子量/数平均分子量の値は13.4であり、分子量が1×105以上の成分は13.3重量%であった。このトナー5重量部とシリコン樹脂コートキャリア95重量部を混合攪拌し二成分現像剤Dを作成した。
・結着樹脂(重量平均分子量が151000の架橋ポリエステル樹脂) 20重量部
・結着樹脂(重量平均分子量が16000のポリエステル樹脂) 80重量部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2重量部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 2.5重量部
・離型剤(融点83℃のカルナウバワックス) 3重量部
上記の材料をブレンダーで充分混合したのち2軸押出し機にて混練し、冷却後粉砕、分級し体積平均粒径約8μmのシアン色の母体トナーEを得た。母体トナーE100重量部に対して、外添剤として、疎水性シリカ(ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品)0.4重量部をヘンシェルミキサーにて混合を行ない、シアン色のトナーEを得た。
このトナーE中樹脂のTHF不溶分は1%であり、重量平均分子量は48000、重量平均分子量/数平均分子量の値は14.4であり、分子量が1×105以上の成分は14.3重量%であった。このトナー5重量部とシリコン樹脂コートキャリア95重量部を混合攪拌し二成分現像剤Eを作成した。
・結着樹脂(重量平均分子量が15000のポリエステル樹脂) 100重量部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2重量部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 2.5重量部
・離型剤(融点83℃のカルナウバワックス) 3重量部
上記の材料をブレンダーで充分混合したのち2軸押出し機にて混練し、冷却後粉砕、分級し体積平均粒径約8μmのシアン色の母体トナーFを得た。母体トナーF100重量部に対して、外添剤として、疎水性シリカ(ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品)0.4重量部をヘンシェルミキサーにて混合を行ない、シアン色のトナーFを得た。
このトナーF中樹脂のTHF不溶分は0%であり、重量平均分子量は14000、重量平均分子量/数平均分子量の値は4.5であり、分子量が1×105以上の成分は2.0重量%であった。このトナー5重量部とシリコン樹脂コートキャリア95重量部を混合攪拌し二成分現像剤Fを作成した。
・結着樹脂(重量平均分子量が54000のポリエステル樹脂) 100重量部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2重量部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 2.5重量部
・離型剤(融点83℃のカルナウバワックス) 3重量部
上記の材料をブレンダーで充分混合したのち2軸押出し機にて混練し、冷却後粉砕、分級し体積平均粒径約8μmのシアン色の母体トナーGを得た。母体トナーG100重量部に対して、外添剤として、疎水性シリカ(ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品)0.4重量部をヘンシェルミキサーにて混合を行ない、シアン色のトナーGを得た。
このトナーG中樹脂のTHF不溶分は0%であり、重量平均分子量は50000、重量平均分子量/数平均分子量の値は16.4であり、分子量が1×105以上の成分は16.3重量%であった。このトナー5重量部とシリコン樹脂コートキャリア95重量部を混合攪拌し二成分現像剤Gを作成した。
定着装置を取り除いたリコー製カラー複写機プリテール650に現像剤A,B,C,D,E,F,Gを入れ1.0±0.1mg/cm2のトナーが現像されるように調整を行ない、リコーフルカラーPPC用紙タイプ6000<70W>A4サイズに20mm×100mmの面積で未定着の画像を作成し、未定着画像A,B,C,D,E,F,Gを得た。
下記構成及び条件の定着装置にて未定着画像A,B,C,Dを定着し光沢度を測定した。
定着ローラ:60mmφ長さ326mm、アルミ芯金に厚さ2mmのシリコンゴム被覆
加圧ローラ:60mmφ長さ326mm、アルミ芯金に厚さ8mmのシリコンゴム被覆
ヒーター出力:定着650W、加圧400W
定着圧(全圧):160Kg
ニップ幅:10mm
定着温度:160℃(定着ローラ温度)
線速:180mm/sec
離型オイル塗布量:シリコンオイル3mmg/A4
次に線速を90mm/sec(1/2線速)とし未定着画像A,B,C,Dを定着し光沢度を測定した。トナーDは画像光沢が低かったためさらに線速を下げ60mm/sec(1/3線速)でも定着した。各画像の光沢度測定結果を下表に示したが線速を低下させトナーに与える熱量を高めることにより光沢を高めることができた。ただし、トナーCのように高分子量成分が少ないと低光沢な画像が得づらく、逆にトナーDのように高分子量成分が多いと高光沢が得づらくなる。
なお、光沢度の測定は、日本電色工業株式会社製のグロスメーターにより、入射角度60°により計測した。
下記構成及び条件の定着装置にて未定着画像A,B,C,Dを定着し光沢度を測定した。
定着ローラ:60mmφ長さ326mm、アルミ芯金に厚さ2mmのシリコンゴムを被覆し、さらに30μmのテフロンチューブで被覆
加圧ローラ:50mmφ長さ326mm、アルミ芯金に厚さ1mmのシリコンゴムを被覆し、さらに30μmのテフロンチューブで被覆
ヒーター出力:定着650W、加圧400W
定着圧(全圧):80Kg
ニップ幅:6mm
定着温度:160℃(定着ローラ温度)
線速:150mm/sec
離型オイル塗布量:0(オイルレス)
次に加圧バネを交換し定着圧(全圧)180Kgに高め、未定着画像A,B,C,Dを定着し光沢度を測定した。さらに画像光沢を高めるため線速を100mm/sec(2/3線速)とし未定着画像A,B,C,Dを定着し光沢度を測定した。各画像の光沢度測定結果を下表に示したが定着圧を高めることにより光沢を高めることができた。また、さらに線速を低下させトナーに与える熱量を高めることによりさらにワックス含有トナーは光沢を高めることができたがワックスを含有しないトナーAはオフセットが発生し光沢が低下した。
以下の条件に設定した図1に示すベルト定着装置を用いて未定着画像A,B,C,Dを定着し光沢度を測定した。
定着ローラー:φ38mm、シリコン発泡体
加圧ローラー:φ50mm、シリコンゴム厚み1mm、PFAチューブ被覆
加熱ローラー:φ30mm、アルミ、肉厚2mm
定着ベルト:ベルト径:φ60、基体:約40μm厚のニッケル、離型層:約150μmのシリコンゴム、ベルト幅310mm
ベルト張力:1.5kg/片、
ベルト速度:200mm/sec、
定着ニップ幅:10mm、
ヒーター出力:定着650W、加圧400W
定着圧(全圧):40Kg
定着温度:150℃(定着ローラ温度)
離型オイル塗布量:1.0mg/A4
次に内蔵したカムにより加圧バネを圧縮し定着圧(全圧)を100Kgに高め未定着画像A,B,C,Dを定着し光沢度を測定した。トナーDは画像光沢が低かったためさらに線速を100mm/sec(1/2線速)とし、さらに定着温度を170℃に高めて定着し光沢度を測定した。各画像の光沢度測定結果を下表に示したが定着圧を高めることにより光沢を高めることができた。また、さらに線速を低下させるとともに定着温度も高めトナーに与える熱量を高めることによりトナーDのように高分子量成分が多いトナーでも光沢を高めることができた。
実施例3の定着条件で、未定着画像E,Gを定着し光沢度を測定した。光沢度測定結果を下表に示したがトナーE,Gは定着圧を高め、さらに線速を低下させるとともに定着温度も高めた条件でも高い光沢が得られず、十分な色再現性が得られない。
実施例2の定着条件で、未定着画像Fを定着し、光沢度を測定した。光沢度測定結果を下表に示したが、トナーFでは低光沢画像が得られず、定着圧を高めてさらに線速を低下させた条件ではオフセットを生じ光沢が低下した。さらに定着温度を150℃に低下させると光沢度は5.2と光沢は低下したが定着性が不十分であった。なお、定着性の試験は画像を綿布でこすり綿布が汚れなければ定着しているとした。
R2 加圧ローラー
R3 加熱ローラー
R4 オイル塗布ローラー
B 定着ベルト
P 加圧バネ
G ガイド
H 加熱源
Claims (10)
- 無端のベルトとローラとの間で記録材を挟持し、熱及び圧力によって該記録材上に形成されたトナー像を定着する画像形成方法において、結着樹脂としてポリエステルを含み、GPCによる重量平均分子量が15000〜45000であり、重量平均分子量/数平均分子量が5〜15であり、分子量が1×105以上の成分が3〜5.8重量%存在し、離型剤としてワックス類を含有するトナーを用いて記録材上にトナー像を形成し、定着画像の光沢をトナーに与える圧力を変化させて切り替えることを特徴とする画像形成方法。
- 前記トナーの重量平均分子量が、18000〜25000であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記トナーの重量平均分子量/数平均分子量が、5.8〜9.3であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成方法。
- 前記定着画像の光沢を、さらにトナーに与える熱量を変化させて切り替えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成方法。
- 定着線速を変化させて、前記トナーに与える熱量を変化させることを特徴とする請求項4に記載の画像形成方法。
- 無端のベルトとローラとの間で記録材を挟持し、熱及び圧力によって該記録材上に形成されたトナー像を定着する画像形成装置において、結着樹脂としてポリエステルを含み、GPCによる重量平均分子量が15000〜45000であり、重量平均分子量/数平均分子量が5〜15であり、分子量が1×105以上の成分が3〜5.8重量%存在し、離型剤としてワックス類を含有するトナーを用いて記録紙上にトナー像を形成し、定着画像の光沢を切替える手段によって定着画像の光沢が切替えられ、前記定着画像の光沢を切替える手段が、トナーに与える圧力を変化させる手段であることを特徴とする画像形成画像形成装置。
- 前記トナーの重量平均分子量が、18000〜25000であることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記トナーの重量平均分子量/数平均分子量が、5.8〜9.3であることを特徴とする請求項6または7に記載の画像形成装置。
- 前記定着画像の光沢を切替える手段が、さらにトナーに与える熱量を変化させる手段を有することを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記トナーに与える熱量を変化させる手段が、定着線速を変化させる手段であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
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