JP5365776B2 - 画像形成用トナーとその一成分現像剤または二成分現像剤、並びにトナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
画像形成用トナーとその一成分現像剤または二成分現像剤、並びにトナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジInfo
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例えば、先に本出願人は、トナーの吸熱ピークに着目し、トナーの熱処理前、後(40℃×72時間)における最大吸熱ピークの差を規定すること(例えば、特許文献1参照)、あるいは、原料として結晶性ポリエステル樹脂を含有するトナーの恒温保管前、後(45℃×12時間)における前記結晶性ポリエステル樹脂のFTIRスペクトル比を規定すること(例えば、特許文献2参照)により、トナーの低温定着性と耐熱保存性、耐オフセット性を向上させる手法を提案した。
また、着色剤の分散径と離型剤の分散径をそれぞれ規定すると共に、トナーの帯電量(帯電立ち上がり比率)を規定することにより、トナーの高画像濃度で色再現性、耐オフセット性および帯電立ち上がり特性を向上させる手法を提案した(例えば、特許文献3参照)。
前記離型剤は、ジグリセリルテトラステアレートあり、前記結着樹脂100重量部に対して3乃至8重量部の範囲で配合され、かつ下記評価方法により算出される離型剤の浸透量が15mm以上30mm以下であることを特徴とする画像形成用トナーにより解決される。
〔離型剤の浸透量評価方法〕
直径略35mmで容量50mlのガラス容器に、前記画像形成用トナーを6g投入し、離型剤が十分溶融する温度に昇温して1時間加熱する。溶融したトナーに、リコー社製コピー紙T6000(A4ヨコ目)を1cm×10cmにカットした短冊状の紙(短冊状の長手方向がヨコ目方向)の一端を浸し、2時間維持した後に目視によって観察される、短冊状の紙の一端(底辺)から離型剤の染み込んだ高さL0(mm)と、短冊状の紙の一端(底辺)からトナーが染み込んだ高さLt(mm)をそれぞれ測定し、次式から離型剤の浸透量L(mm)を算出する。L(mm)=L0(mm)−Lt(mm)
前記可視像を形成するのに用いられる画像形成用トナーが、〔1〕乃至〔3〕のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成方法により解決される。
前記可視像を形成するのに用いられる画像形成用トナーが、〔1〕乃至〔3〕のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成装置により解決される。
前記像担持体の表面を帯電する帯電手段、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段、形成された静電潜像に画像形成用トナーを用いて現像する現像手段、現像されたトナー像を記録媒体に転写させる転写手段、転写後に像担持体表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段から選択される少なくとも一つの手段と、
が一体化した画像形成装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジであって、
前記使用される画像形成用トナーが、〔1〕乃至〔3〕のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジにより解決される。
本発明の画像形成方法によれば、上記低温定着性と耐熱保存性を両立し、光沢性と耐オフセット性が優れた画像形成用トナーを用いるため、出力の速い電子写真方式の画像形成装置で画像形成しても、ゴーストなどの発生がなく高品質の画像を安定して出力することができる。
本発明の画像形成装置によれば、上記低温定着性と耐熱保存性を両立し、光沢性と耐オフセット性が優れた画像形成用トナーを用いるため、プロセス線速が高速でも異常画像の発生がなく安定した画像を出力することができる。
本発明の画像形成方法および画像形成装置を用いれば、電子写真法を用いた電子写真応用分野(例えば、静電式複写機やレーザービームプリンタ等)に広く適用することができる。
本発明のプロセスカートリッジでは、現像手段から本発明の画像形成用トナーが供給されるため、定着手段において未定着画像によるオフセット現象が発生せずに記録媒体の所望の位置のみに安定して定着され、品質の高い画像を出力することができる。また、保守管理や取扱性が容易である。
前記離型剤は、前記結着樹脂100重量部に対して3乃至8重量部の範囲で配合され、かつ下記評価方法により算出される離型剤の浸透量が15mm以上30mm以下であることを特徴とするものである。
〔離型剤の浸透量評価方法〕
直径略35mmで容量50mlのガラス容器に、前記画像形成用トナーを6g投入し、離型剤が十分溶融する温度に昇温して1時間加熱する。溶融したトナーに、リコー社製コピー紙T6000(A4ヨコ目)を1cm×10cmにカットした短冊状の紙(短冊状の長手方向がヨコ目方向)の一端を浸し、2時間維持した後に目視によって観察される、短冊状の紙の一端(底辺)から離型剤の染み込んだ高さL0(mm)と、短冊状の紙の一端(底辺)からトナーが染み込んだ高さLt(mm)をそれぞれ測定し(例えば、ノギスを用いて測定)、次式から離型剤の浸透量L(mm)を算出する。
L(mm)=L0(mm)−Lt(mm)
ただし、一般的な複写機の定着温度に近いと思われる160℃においても溶融しない離型剤は、加熱定着時においても十分に溶解しないため、トナーの離型効果を発揮することができない。また、160℃においても盛んに気化する離型剤は、現像剤へのスペントによる帯電の低下等、現像性にも悪影響を及ぼすおそれがある。従って、種々の問題を引き起こす恐れが少ない離型剤の評価温度として、本発明においては160℃程度が好ましい。
なお、離型剤の融点は、理学電機社製TG−DSCシステム(TAS−100)を使用して測定することができる。
すなわち、少なくとも着色剤、結着樹脂および離型剤を含む配合物が溶融・混練工程を経た後に粉砕、分級されてなる画像形成用トナーにおいて、離型剤の結着樹脂に対する配合比と、前記評価方法により算出される離型剤の浸透量を規定すれば、画像形成用トナーに使用する樹脂および離型剤の材料種に特に限定されずに本発明を満足することができる。
これは、トナー中に微小分散された離型剤が、基材の紙へ浸透する速度がトナーの定着性に大きく影響するためである。従って、15mmよりも少ないと、トナー中から溶出した離型剤が紙基材に対して浸透量が少なくなるため、低温における定着では基材との結着力が不十分となり、コールドオフセットの発生の原因となる。
また、30mmを超えると、その機構は明確ではないが、トナーから染み出た離型剤が溶融したトナーと紙との間に介在しやすくなり(定着ローラーとトナーの間に離型剤が存在するような状態となって)、トナーと紙との結着力が不十分となり、コールドオフセットの発生原因となると推測される。
すなわち、3部よりも少ない場合、トナー中から溶出できる離型剤量が少なくなるため、高温における定着では基材との離型効果が十分現れず、ホットオフセット発生の原因となる。また、8部よりも多く添加させた場合は、その機構は明確ではないが、トナーから染み出た離型剤は溶融したトナーと紙との間に介在しやすくなり(定着ローラーとトナーの間に離型剤が存在するような状態となって)、トナーと紙との結着力が不十分となり、コールドオフセットの発生原因となる。
更に、本発明の画像形成用トナーとされる前記着色剤、結着樹脂および離型剤を含む配合物の溶融・混練時において、粘度の低い離型剤の添加量が多い場合には結着樹脂との混合状態が悪くなり、離型剤が樹脂中に粗大粒子で分散し、特に二成分現像ではキャリアへ付着するスペントなどの悪影響を及ぼす原因となるため、カブリやチリなどの画像不良の一因となる恐れもあるため、好ましくない。
離型剤成分としては、ロウ類およびワックス類(天然ワックス、合成ワックス等)などが使用できる。天然ワックスとしては、例えば、植物系ワックス、鉱物系ワックス、石油ワックス等が挙げられる。
また、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミドおよび、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
特に好ましいものの例としては、ケトンワックスおよび、ジグリセリルテトラステアレートが挙げられる。
本発明に用いられる結着樹脂としては、従来から画像形成用トナーに使用されているものを全てが使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/アクリロニトリル/インデン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、これらは単独であるいは2種以上を混合して使用される。
また、画像に光沢が必要であるため、結着樹脂の分子量が比較的小さなものとなり、ポリエステル樹脂の場合は分子量を小さくしても、樹脂強度が得られやすく、トナー攪拌中にトナーが細かく粉砕されたり、凝集することが少なく、一般的なトナー用ビニル重合体樹脂よりも有利である。
重量平均分子量(Mw)あるいは数平均分子量(Mn)は、以下のようにして測定することができる。
[重量平均分子量(Mw)の測定〕
結着樹脂の質量平均分子量はGPC(gel permeation chromatography)によって以下の条件で測定する。
・装置:GPC−150C(ウォーターズ社製)
・カラム:KF801〜807(ショウデックス社製)
・温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・流速:1.0mL/分
・試料:濃度0.05〜0.6%の試料を0.1mL注入
以上の条件で測定した結着樹脂の分子量分布から、単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して結着樹脂の質量平均分子量を算出する。
[数平均分子量(Mn)の測定〕
結着樹脂の数平均分子量はGPCによって以下の条件で測定する。
・装置:GPC−150C(ウォーターズ社製)
・カラム:KF801〜807(ショウデックス社製)
・温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・流速:1.0mL/分
・試料:濃度0.05〜0.6%の試料を0.1mL注入する。
また、THF100mlに試料(結着樹脂)1gを添加した時の不溶分が75重量%以上である場合は、溶媒として、DMF(ジメチルホルムアミド)を用いる。なお、数平均分子量は、単分散ポリスチレン標準試料を用いて作成した分子量校正曲線から算出する。
2価のアルコール成分として、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、又は、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオール、などが挙げられる。
また、3価以上の多価カルボン酸成分として、トリメット酸、ピロメット酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシ−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシ)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンポール三量体酸、又はこれらの無水物、部分低級アルキルエステル、などが挙げられる。
なお、ガラス転移温度(Tg)は、後述のトナーのTgと同様に理学電機社製TG−DSCシステム(TAS−100)を使用して測定した。
例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボンおよびこれらの混合物が挙げられる。
着色剤の含有量は、画像形成用トナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
本発明に用いられる帯電制御剤には、従来から使用されている公知のものが全て使用できる。例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩および、サリチル酸誘導体の金属塩等である。
具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、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、4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が挙げられる。
帯電制御剤の含有量は、所望の帯電特性に応じて適宜決められる。
本発明に用いられる外添剤としては、流動性付与、帯電性や現像性付与の目的から、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、特に5×10−3〜0.5μm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。この無機微粒子の添加量は、画像形成用トナーの0.01〜5wt%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、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
コールターカウンター法によ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)が挙げられる。本発明においては、コールターマルチサイザーIIを使用して測定した。以下に測定方法について述べる。
先ず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはポリオキシエチレンアルキルエーテルを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約1%NaCl水溶液を調製したもので、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、トナー粒子またはトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。
画像形成用トナーのTg(DSC最大吸熱ピーク)は、理学電機社製TG−DSCシステム(TAS−100)を使用し、TAS−100システム中の解析システムを用いて、融点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。
すなわち、トナー試料約10mgをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせ、電気炉中にセットする。室温から昇温速度10℃/minで180℃まで加熱し、得られた吸熱カーブをもとに算出した。
〔一成分現像剤〕
一成分現像剤では、非磁性の一成分トナーあるいは磁性の一成分トナー(磁性トナー)として使用することができる。
磁性トナーとして使用する場合には、公知の磁性材料が使用できる。すなわち、磁性トナー中に含有される磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属、あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などが挙げられる。これらの強磁性体は平均粒径が0.1〜2μm程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては結着樹脂100重量部に対し20〜200重量部、特に好ましくは樹脂成分100重量部に対し40〜150重量部である。
本発明の二成分現像剤に使用されるキャリアとしては、従来より公知の二成分現像剤用のものを使用することができる。
例えば、鉄やフェライト等の磁性体粒子からなるキャリア、このような磁性体粒子を樹脂で被覆してなる樹脂コートキャリア、あるいは磁性体微粉末を結着樹脂中に分散して成るバインダ型キャリア等を使用することができる。
磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などを使用できる。
上記ビニル系単量体としてはイソシアネートと反応性を有する水酸基等の置換基を有する単量体を使用する必要がある。また、磁性キャリアの体積平均粒径は20〜100μm、好ましくは20〜60μmのものを使用することが高画質の確保とキャリアかぶり防止の観点から好ましい。
本発明に係る画像形成用トナーを作製する方法としては、まず、前述した結着樹脂、着色剤としての顔料または染料、離型剤、必要に応じて更に、荷電制御剤、その他の添加剤を含む配合物をヘンシェルミキサーの如き混合機により充分に混合する。混合された配合物を、連続式の2軸押出し機(例えば、神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機)や、連続式の1軸混練機(例えば、ブッス社製コ・ニーダ、KCK社混練機)等の熱混練機を用いて構成材料をよく混練する。このとき、比エネルギーを増加する方法として、混練処理量を低下する方法や、混練機設定温度を低くし、混練物を高粘度状態で混練する方法を用いる。
次に、混練物を冷却後、ハンマーミル等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機により微粉砕し、旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた分級機により所定の粒度に分級し、本発明の画像形成用トナーを得る。
更に、外添剤としての無機微粒子と、上記した分級後のトナーとをヘンシェルミキサーの如き混合機により充分混合し、250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去し、画像形成用トナーとしてもよい。
本発明の画像形成方法は、少なくとも像担持体表面を帯電させる帯電工程と、像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を、画像形成用トナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写工程と、前記未定着画像を、前記記録媒体に定着させる定着工程とを有する画像形成方法であって、前記可視像を形成するのに用いられる画像形成用トナーが、前述の画像形成用トナーであることを特徴とするものである。ここで、前記定着工程における記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であっても画像形成用トナーは良好に定着可能である。
また、本発明の画像形成装置は、少なくとも像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を、画像形成用トナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段と、前記現像されたトナー像を記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写手段と、前記未定着画像を、前記記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置であって、
前記可視像を形成するのに用いられる画像形成用トナーが、前述の画像形成用トナーであることを特徴とするものである。
本発明の画像形成方法および画像形成装置を用いれば、電子写真法を用いた電子写真応用分野(例えば、静電式複写機やレーザービームプリンタ等)に広く適用することができる。
下記に本発明の画像形成装置としてタンデム方式のフルカラー画像形成装置を例に挙げ、図を参照して説明する。
上記のタンデム方式による画像形成装置は、複数のトナー像を一度に転写できるため高速フルカラー印刷が実現される。
プロセスカートリッジとは、像担持体(感光体)を内蔵し、他に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段から選ばれた手段を含んだ1つの装置(部品)である。必要に応じてその他の手段、例えば、除電手段を含んでもよい。プロセスカートリッジの形状等は多く挙げられるが、一般的な例として、図2に示すものが挙げられる。
ここで、上記プロセスカートリッジは、感光体(101)を内蔵し、帯電手段(102)、露光手段(103)、現像手段(104)、クリーニング手段(107)を含み、更に、必要に応じてその他の手段を有してなる。図中、105は記録媒体(転写体)、106は転写手段である。
下記トナーの処方に用いるポリエステル樹脂1を以下のようにして合成した。
(ポリエステル樹脂1の合成)
温度計、攪拌機、冷却器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のPO付加物(ビスフェノールAにプロピレンオキシドが付加したもの:水酸基価320)443部、ジエチレングリコール135部、テレフタル酸422部およびジブチルチンオキサイド2.5部を入れて、230℃で酸価が7になるまで反応させて、ポリエステル樹脂1を得た。ポリエステル樹脂1のTgは65℃、ピーク分子量16000であった。なお、ポリエステル樹脂1のTgは理学電機社製TG−DSCシステム(TAS−100)を使用して測定した。
下記マスターバッチ1の処方に示した材料を、ヘンシェルミキサー(ヘンシェル20B;三井鉱山社製)を用いて1500rpmで3分間混合し、得られた混合物を、2本ロールを用いて120℃で45分間混練後、圧延冷却してパルペライザーで粉砕し、マスターバッチ1を得た。
水: 25部
カーボンブラック(三菱化学製 #C−44):50部
ポリエステル樹脂1: 50部
上記で得られたポリエステル樹脂1、マスターバッチ1と、ケトンワックスを用いて下記処方により画像形成用トナー1を製造した。
ポリエステル樹脂1: 95部
ケトンワックス: 5部
マスターバッチ1: 10部
設定温度:入口部90℃、出口部60℃、フィード量:10kg/Hr
なお、画像形成用トナー1の処方において用いたマスターバッチ1中のポリエステル樹脂1は50wt%であるので、前記処方におけるポリエステル樹脂1とケトンワックスの割合は、ポリエステル樹脂1の合計100重量部に対してケトンワックスが5重量部である。
その後、[トナー母体粒子1]100重量部、外添剤として一次粒径10nmの疎水性シリカ(外添剤A)1.0重量部、ゾルゲル法で製造した一次粒径110nm、ほぼ真球のヘキサメチルジシラザン疎水化処理シリカ(外添剤B)1.0重量部と、一次粒径15nmの疎水性酸化チタン(外添剤C)1.0部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)にて混合して[トナー1]を得た。
また、[トナー1]の浸透量は28.1mmであった。
トナー1の離型剤の紙浸量は前述した〔離型剤の浸透量評価方法〕によるが、具体的には以下のような条件で測定した。
ただし、L(mm)=L0(mm)−Lt(mm)である。
図3に示すように、L0=短冊状の紙の底辺から離型剤の染み込んだ高さ(距離:mm)、Lt=短冊状の紙の底辺からトナーが染み込んだ高さ(距離:mm)とする。
上記[トナー1]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表1に示す。
〔定着性の評価〕
<コールドオフセット>
低温定着性の評価は、次のようにコールドオフセットの目視確認によって行った。
リコー製複写機imageo Neo C600を使用し、[トナー1]を当該複写機に使用されるキャリアと混合して次のような画像評価試験を行った。
A4サイズの用紙(T6000 70W T目、リコー社製)に3cm×5cmの長方形となるような画像を紙面の先端から5cmの位置に付着量0.85mg/cm2のトナーサンプルを作製し、続いて定着部材の温度を140℃に常に制御した上で線速300mm/secにて定着させた(トナー重量は画像出力前後の用紙の重量から計算した)。このとき、オフセット発生有無を試験者の目視によって評価した。このとき、140℃においてオフセットの発生が認められなかった場合に限って、そのトナーを合格の判定とした。この結果を下記表1に示す。
下記表1では、コールドオフセット発生の有無を次のように表示した。
・コールドオフセット無し:○
・コールドオフセット有り:×
<ホットオフセット>
180℃に定着部材の温度を常に制御した以外は、全てコールドオフセットの評価時と同様の条件でホットオフセット評価を行った。この結果を下記表1に示す。
下記表1では、ホットオフセット発生の有無を次のように表示した。
・ホットオフセット無し:○
・ホットオフセット有り:×
実施例1の画像形成用トナー1の処方において使用したケトンワックスの添加量を5部から3部に変更した以外は全て実施例1と同様にして、[トナー2]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー2]の重量平均粒径(Dw)は6.7μm、個数平均粒径(Dn)は6.1μmであった。また、[トナー2]の浸透量は27.5mmであった。
上記[トナー2]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表1に示す。
下記表1に示すとおり、本発明の実施例2の[トナー2]ではコールドオフセットおよびホットオフセットのいずれも発生せず、良好な結果が得られた。
実施例1の画像形成用トナー1の処方において使用したケトンワックスの添加量を5部から8部に変更した以外は全て実施例1と同様にして、[トナー3]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー3]の重量平均粒径(Dw)は6.8μm、個数平均粒径(Dn)は6.1μmであった。また、[トナー3]の浸透量は28.7mmであった。
上記[トナー3]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表1に示す。
下記表1に示すとおり、本発明の実施例3の[トナー3]ではコールドオフセットおよびホットオフセットのいずれも発生せず、良好な結果が得られた。
実施例1の画像形成用トナー1の処方において使用したケトンワックス(5部)に替えてジグリセリルテトラステアレート(5部)を使用した以外は全て実施例1と同様にして、[トナー4]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー4]の重量平均粒径(Dw)は6.8μm、個数平均粒径(Dn)は6.3μmであった。また、[トナー4]の浸透量は15.6mmであった。
上記[トナー4]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表1に示す。
下記表1に示すとおり、本発明の実施例4の[トナー4]ではコールドオフセットおよびホットオフセットのいずれも発生せず、良好な結果が得られた。
実施例2の画像形成用トナー2の処方において使用したケトンワックス(3部)に替えてジグリセリルテトラステアレート(3部)を使用した以外は全て実施例2と同様にして、[トナー5]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー5]の重量平均粒径(Dw)は7.0μm、個数平均粒径(Dn)は6.3μmであった。また、[トナー5]の浸透量は15.5mmであった。
上記[トナー5]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表1に示す。
下記表1に示すとおり、本発明の実施例5の[トナー5]ではコールドオフセットおよびホットオフセットのいずれも発生せず、良好な結果が得られた。
実施例3の画像形成用トナー3の処方において使用したケトンワックス(8部)に替えてジグリセリルテトラステアレート(8部)を使用した以外は全て実施例3と同様にして、[トナー6]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー6]の重量平均粒径(Dw)は7.1μm、個数平均粒径(Dn)は6.4μmであった。また、[トナー6]の浸透量は16.3mmであった。
上記[トナー6]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表1に示す。
下記表1に示すとおり、本発明の実施例6の[トナー6]ではコールドオフセットおよびホットオフセットのいずれも発生せず、良好な結果が得られた。
実施例1の画像形成用トナー1の処方において使用したケトンワックス(5部)に替えてカルナウバワックス(5部)を使用した以外は全て実施例1と同様にして、[トナー7]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー7]の重量平均粒径(Dw)は6.8μm、個数平均粒径(Dn)は6.0μmであった。また、[トナー7]の浸透量は12.0mmであった。
上記[トナー7]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表2に示す。
下記表2に示すとおり、比較例1の[トナー7]ではコールドオフセットが確認され、問題のある結果が得られた。
実施例2の画像形成用トナー2の処方において使用したケトンワックス(3部)に替えてカルナウバワックス(3部)を使用した以外は全て実施例2と同様にして、[トナー8]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー8]の重量平均粒径(Dw)は6.8μm、個数平均粒径(Dn)は6.1μmであった。また、[トナー8]の浸透量は11.7mmであった。
上記[トナー8]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表2に示す。
下記表2に示すとおり、比較例2の[トナー8]ではコールドオフセットおよびホットオフセットのいずれも発生し、問題のある結果が得られた。
実施例3の画像形成用トナー3の処方において使用したケトンワックス(8部)に替えてカルナウバワックス(8部)を使用した以外は全て実施例3と同様にして、[トナー9]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー9]の重量平均粒径(Dw)は6.7μm、個数平均粒径(Dn)は6.1μmであった。また、[トナー9]の浸透量は11.9mmであった。
上記[トナー9]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表2に示す。
下記表2に示すとおり、[トナー9]ではコールドオフセットが確認され、問題のある結果が得られた。
実施例1の画像形成用トナー1の処方において使用したケトンワックス(5部)に替えてパラフィンワックス(5部)を使用した以外は全て実施例1と同様にして、[トナー10]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー7]の重量平均粒径(Dw)は6.8μm、個数平均粒径(Dn)は6.0μmであった。また、[トナー10]の浸透量は41.6mmであった。
上記[トナー10]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表2に示す。
下記表2に示すとおり、比較例4の[トナー10]ではコールドオフセットが確認され、問題のある結果が得られた。
実施例2の画像形成用トナー2の処方において使用したケトンワックス(3部)に替えてパラフィンワックス(3部)を使用した以外は全て実施例2と同様にして、[トナー11]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー11]の重量平均粒径(Dw)は6.8μm、個数平均粒径(Dn)は6.1μmであった。また、[トナー8]の浸透量は44.4mmであった。
上記[トナー11]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表2に示す。
下記表2に示すとおり、比較例5の[トナー11]ではコールドオフセットが確認され、問題のある結果が得られた。
実施例3の画像形成用トナー3の処方において使用したケトンワックス(8部)に替えてパラフィンワックス(8部)を使用した以外は全て実施例3と同様にして、[トナー12]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー12]の重量平均粒径(Dw)は6.7μm、個数平均粒径(Dn)は6.1μmであった。また、[トナー12]の浸透量は43.5mmであった。
上記[トナー12]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表2に示す。
下記表2に示すとおり、[トナー12]ではコールドオフセットが確認され、問題のある結果が得られた。
実施例1の画像形成用トナー1の処方において使用したケトンワックスの添加量を5部から2部に変更した以外は全て実施例1と同様にして、[トナー13] を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー13]の重量平均粒径(Dw)は6.7μm、個数平均粒径(Dn)は6.1μmであった。また、[トナー13]の浸透量は27.4mmであった。
上記[トナー13]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表2に示す。
下記表2に示すとおり、[トナー13]ではホットオフセットが確認され、問題のある結果が得られた。
実施例1の画像形成用トナー1の処方において使用したケトンワックスの添加量を5部から10部に変更した以外は全て実施例1と同様にして、[トナー14] を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー14]の重量平均粒径(Dw)は6.6μm、個数平均粒径(Dn)は6.1μmであった。また、[トナー14]の浸透量は29.0mmであった。
上記[トナー14]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表2に示す。
下記表2に示すとおり、[トナー14]ではコールドオフセットが確認され、問題のある結果が得られた。
実施例1の画像形成用トナー1の処方において使用したケトンワックス(5部)に替えてジグリセリルモノステアレート(5部)を使用した以外は全て実施例1と同様にして、[トナー15]を得た。
実施例1と同様に測定した結果、[トナー15]の重量平均粒径(Dw)は6.9μm、個数平均粒径(Dn)は6.1μmであった。また、[トナー7]の浸透量は1.5mmであった。
上記[トナー15]に含まれる離型剤のポリエステル樹脂1(100重量部)に対する配合量(離型剤量:重量部)、離型剤の浸透量L(mm)をまとめて下記表2に示す。
下記表2に示すとおり、比較例9の[トナー15]ではコールドオフセットおよびホットオフセットのいずれも発生し、問題のある結果が得られた。
2C、2M、2Y、2K 帯電部材
3C、3M、3Y、3K レーザー光
4C、4M、4Y、4K 現像部材
5C、5M、5Y、5K クリーニング部材
6C、6M、6Y、6K 画像形成要素
7 転写紙
8 給紙コロ
9 レジストラー
10 転写搬送ベルト
11C、11M、11Y、11K 転写ブラシ
12 定着装置
101 感光体
102 接触帯電装置
103 像露光
104 現像装置
105 転写体
106 接触転写装置
107 クリーニングユニット
Claims (10)
- 少なくとも着色剤、結着樹脂および離型剤を含む配合物が溶融・混練工程を経た後に粉砕、分級されてなる画像形成用トナーにおいて、
前記離型剤は、ジグリセリルテトラステアレートあり、前記結着樹脂100重量部に対して3乃至8重量部の範囲で配合され、かつ下記評価方法により算出される離型剤の浸透量が15mm以上30mm以下であることを特徴とする画像形成用トナー。
〔離型剤の浸透量評価方法〕
直径略35mmで容量50mlのガラス容器に、前記画像形成用トナーを6g投入し、離型剤が十分溶融する温度に昇温して1時間加熱する。溶融したトナーに、リコー社製コピー紙T6000(A4ヨコ目)を1cm×10cmにカットした短冊状の紙(短冊状の長手方向がヨコ目方向)の一端を浸し、2時間維持した後に目視によって観察される、短冊状の紙の一端(底辺)から離型剤の染み込んだ高さL0(mm)と、短冊状の紙の一端(底辺)からトナーが染み込んだ高さLt(mm)をそれぞれ測定し、次式から離型剤の浸透量L(mm)を算出する。L(mm)=L0(mm)−Lt(mm) - 前記結着樹脂が、ポリエステル樹脂を主成分とするものであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成用トナー。
- 前記トナーの重量平均粒径が、3.5μm乃至10μmであることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成用トナー。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成用トナーからなることを特徴とする一成分現像剤。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成用トナーとキャリアからなることを特徴とする二成分現像剤。
- 少なくとも像担持体表面を帯電させる帯電工程と、像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を、画像形成用トナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写工程と、前記未定着画像を、前記記録媒体に定着させる定着工程とを有する画像形成方法であって、
前記可視像を形成するのに用いられる画像形成用トナーが、請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成方法。 - 前記定着工程における記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であることを特徴とする請求項6に記載の画像形成方法。
- 少なくとも像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を、画像形成用トナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段と、前記現像されたトナー像を記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写手段と、前記未定着画像を、前記記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置であって、
前記可視像を形成するのに用いられる画像形成用トナーが、請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成装置。 - 前記定着手段による定着時の記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
- 像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電する帯電手段、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段、形成された静電潜像に画像形成用トナーを用いて現像する現像手段、現像されたトナー像を記録媒体に転写させる転写手段、転写後に像担持体表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段から選択される少なくとも一つの手段と、
が一体化した画像形成装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジであって、
前記使用される画像形成用トナーが、請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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