JP2005049488A - トナー及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】定着時の様々な作動条件下においてオフセットの防止、巻付防止が実現できるトナー、画像形成装置を提供する。
【解決手段】静電潜像担持体に形成した静電潜像を現像して画像を形成するために使用するトナーにおいて、トナーの軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下であるトナー。
【選択図】 なし
【解決手段】静電潜像担持体に形成した静電潜像を現像して画像を形成するために使用するトナーにおいて、トナーの軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下であるトナー。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電潜像担持体等に形成した画像を現像して画像を形成する電子写真方式による画像形成に用いるトナー及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トナーは、結着樹脂と顔料を主成分とする組成物であって、形成される画像の品質を向上し、また記録部材の特性、環境条件等によって変動する様々な定着条件にも対応可能なように各種の添加剤が加えられている。
例えば、定着時に生じる高温オフセットを防止する手段の一つとして、トナー中にワックスを添加する方法が知られている。特に、シリコーンオイル等を塗布する機能を有さない定着装置においては、トナーに添加するワックス量を増加することが行われている。しかしながら、多量のワックスの添加によって、定着時の熱によってワックスがトナー中から画像表面への滲みだし現象が起こり、そのために画像の透明性を阻害するという問題点があった。
【0003】
また、定着装置においては、供給される用紙等の記録部材に対して回転式の定着部材から熱と圧力が加えられて固定される。トナーの固定の後に、記録部材は回転式の定着部材の出口側から取り出されるが、その際に定着部材と速やかな剥離が行われないと記録部材が定着部材に巻き付いたり、あるいはトナー像の一部が定着ロール表面に転移し、次の記録部材に再転移し記録部材を汚すオフセット現象という問題があった。
【0004】
また、画像形成装置の高速化によって定着に要する時間の短縮化、あるいは電源投入から装置の動作開始までの時間の短縮化が求められており、比較的低い温度から高温度までの広い温度領域において安定した定着が可能なトナーおよび画像形成装置が求められている。
そこで、トナーの粘弾性特性に着目して低速から高速度の画像形成装置に適用することができ、寒冷地においても電源投入直後から良好な定着特性が得られるトナーとして、トナーの粘弾性特性を特定することが行なわれている。例えば、貯蔵弾性率の降下開始温度等を特定することが提案されている(特許文献1)。
また、100℃での貯蔵弾性率を特定の値とすることによって、低温オフセット、高温オフセットが生じることがなく、画像品質が優れたトナーを提供することが提案されている(特許文献2)。
しかしながら、これらの貯蔵弾性率の特定は、定着時のトナーの挙動と合致したものとは言えず、定着速度や画像形成装置の始動時からの温度の如何にかかわらず、低温オフセット、高温オフセット、定着装置への巻付等の問題を解消し、高品質の画像を提供するものではなかった。
【特許文献1】
特開平4−353866号公報
【特許文献2】
特開平8−234480号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低温度における定着が可能で電源投入時から短時間で作動し、低速から高速までの様々な条件での定着が可能で、定着されたトナーが記録部材から剥がれたり、形成された画像が不鮮明なものとなることがなく、また定着ロールからの記録部材の剥離特性が良好で、定着ロールへの巻きつき現象が生じず品質の優れた画像が形成可能なトナー及びそれを用いた画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、静電潜像担持体に形成した静電潜像を現像して画像を形成するために使用するトナーにおいて、トナーの軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下であるトナーによって解決することができる。
すなわち、本発明は、トナーの定着挙動を検討し、トナーが定着装置において軟化点近傍の温度に加熱された際に速やかに記録部材の表面を濡らすことが必要であるものの、軟化点以降の高温度領域において貯蔵弾性率G’の値が大きく変化すると、低温オフセットや高温オフセット、巻付きなどといった定着特性の不具合を引き起しやすくなる。
したがって、軟化点以降の高温度領域では貯蔵弾性率G’は、その温度領域の最小値に対して最大値は10倍以下の範囲で推移するものとしたものである。
これによって、低温オフセット、高温オフセット、あるいはロールへの巻付を防止することができ、定着強度が充分であるとともに定着画像の品質の優れたトナーの提供を可能としたものである。
【0007】
また、トナー中の離型剤を0から3質量%含有する前記のトナーである。
本発明のトナーは粘弾性特性が良好であるので、離型剤量が少量でも、あるいは離型剤が含まれていない場合であっても、定着ロールへのオフセット、定着ロールへの巻付等もなく円滑な排出が可能なトナーが提供できる。
なお、本発明において離型剤含有量が0から3質量%は、0質量%すなわち離型剤を含有しない場合を含む。
【0008】
また、トナーの結着樹脂が結晶性高分子材料と非晶質高分子材料からなる前記のトナーである。
このように、本発明のトナーは、結着樹脂として結晶性高分子材料と非晶質高分子材料という物性の異なる材料を用いて構成したので、低温での定着特性とともに、帯電特性、トナーの保存特性、高温での定着特性等も優れたトナーを得ることができる。
【0009】
また、静電潜像担持体に形成した静電潜像を現像して画像を形成する画像形成装置において、記録部材上に転写するトナーは、軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下であり、記録部材上のトナー画像を定着する加熱定着手段、もしくは記録部材を加熱定着手段に押圧する押圧手段の少なくともいずれか一方は、ベルトによって構成されている画像形成装置である。
このように、本発明の画像形成装置においては、記録部材上のトナー画像を定着する加熱定着手段、もしくは記録部材を加熱定着手段に押圧する押圧手段の少なくともいずれか一方は、ベルトとしたことによって、定着時における定着ニップを充分なものとすることができるので、高速定着時にも確実な定着が実現できる画像形成装置を得ることができる。
【0010】
また、加熱定着手段の表面層がフッ素樹脂、シリコーン樹脂によって形成されている前記の画像形成装置である。
このように、本発明の画像形成装置においては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の表面層が形成された加熱定着手段が用いられているので離型性が良好であり、トナーの特性と相まって定着特性が良好な画像が形成される。
【0011】
押圧手段がベルトによって構成されているとともに、記録部材の排出される側の押圧力が大きな前記の画像形成装置である。
また、定着装置の押圧手段をベルトとするとともに、ニップ初期位置での押圧力に比べて記録部材が排出される側の押圧力を大きくしたので、定着装置から記録部材の剥離特性が良好となり、記録部材の種類、特性にかかわらず、定着ロールへの巻付等の現象を防止することが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明は、トナーの定着時の挙動を鋭意検討してなされたものであり、トナーの軟化点から最高定着温度である200℃までの温度範囲の貯蔵弾性率G’の変化量を小さなものとすることによって、定着特性及び画像の品質を良好としたものである。
すなわち、図1に、本発明のトナーについての粘弾性特性の一例を説明する図を示すように、本発明のトナーAは、トナーの軟化点Tfaから200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下と変化量が小さいので、定着時に軟化した後にも貯蔵弾性率G’が大きく変化せず、低温オフセットが発生せず、また、定着装置において更に加熱された場合でも溶融状態が過多とならず、高温オフセット、あるいは巻付現象の発生を防止することができる。
一方、トナーの軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比は10よりも大きい場合には、様々な定着状態の変化によって低温域での低温オフセット、高温域での高温オフセットの両者を防止することが困難となる場合も生じる。
【0013】
以下に、本発明のトナーについて説明する。
本発明のトナーは、結着樹脂と、着色剤、ワックス等の離型剤、帯電制御剤等から構成されており、特に結着樹脂として結晶性高分子材料と非晶性高分子材料からなるものが好ましい。
具体的には、結着樹脂は、ポリエステル系樹脂で主として構成されたものが好ましい。ポリエステル系樹脂は、比較的低温度の軟化点を有するとともに耐環境性等の特性においても優れたものである。結着樹脂中におけるポリエステル系樹脂の含有量は、50質量%以上であるのが好ましく、80質量%以上であるのがより好ましい。
特に、ポリエステル系樹脂は、少なくとも、以下で説明するようなブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとを含むものであることが好ましく、これらを含有することによって、低温度での定着、比較的広い温度範囲における良好な定着特性を有するトナーとすることができる。
【0014】
本発明のブロックポリエステルは、ジオール成分とジカルボン酸成分とを縮合してなる結晶性ブロックと、該結晶性ブロックより結晶性の低い非晶性ブロックとを有するブロック共重合体で構成されたものである。
結晶性ブロックは、非晶性ブロックや非晶性ポリエステルに比べて、高い結晶性を有している。すなわち、分子配列構造が、非晶性ブロックや非晶性ポリエステルに比べて強固で安定したものである。このため、結晶性ブロックは、トナー全体としての強度を向上させるのに寄与する。その結果、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに強く、耐久性、保存性に優れたものとなる。
【0015】
また、一般に、結晶性の高い樹脂は、結晶性の低い樹脂に比べて、耐高温オフセット性を有している。すなわち、結晶性の高い樹脂は、示差走査熱量分析(DSC)による融点の吸熱ピークの測定を行ったとき、吸熱ピークがシャープな形状として現れる性質を有している。この性質を利用して、結晶成分の融解ピークの融解熱△Qが3J/g以上であるものを結晶性であるという。
【0016】
本発明のトナーにおけるブロックポリエステルを構成する結晶性ブロックは、ブロックポリエステルに耐高温オフセット性を付与する機能を有する。このため、本発明のトナーは、非晶性ポリエステルが十分に軟化するような、ブロックポリエステルの融点付近の比較的高い温度においても、優れた形状の安定性を保持することができる。
したがって、本発明のトナーは、幅広い温度領域で十分な定着強度をはじめとする定着性を発揮することができる。
【0017】
以下、結晶性ブロックを構成する成分について説明する。
結晶性ブロックを構成するジオール成分としては、芳香族ジオール、脂肪族ジオール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0018】
このように、結晶性ブロックを構成するジオール成分は、少なくともその一部が脂肪族ジオールであるのが好ましく、ジオール成分の80mol%以上が脂肪族ジオールであることがより好ましく、90mol%以上が脂肪族ジオールであるのが更に好ましい。これにより、ブロックポリエステルの結晶性ブロックの結晶性を特に高いものとすることができ、上述した効果がさらに顕著なものとなる。
【0019】
また、結晶性ブロックを構成するジオール成分は、炭素数が3〜7の直鎖状の分子構造を有し、その両端に水酸基を有するもの(一般式:HO−(CH2)n−OHで表されるジオール(ただし、n=3〜7))を含むのが好ましい。このようなジオール成分が含まれることにより、結晶性が向上し、摩擦係数が低下するため、機械的ストレスに強く、耐久性や保存性に特に優れたものとなる。このようなジオールとしては、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられるが、この中でも1,4−ブタンジオールが好ましい。1,4−ブタンジオールを含むことにより、前述した効果は特に顕著なものとなる。
【0020】
結晶性ブロックを構成するジオール成分として1,4−ブタンジオールを含む場合、結晶性ブロックを構成するジオールの50mol%以上が1,4−ブタンジオールであるのがより好ましく、その80mol%以上が1,4−ブタンジオールであるのが更に好ましい。これにより、前述した効果はさらに顕著なものとなる。
【0021】
結晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分としては、2価のカルボン酸またはその誘導体、例えば、酸無水物、低級アルキルエステル等を用いることができる。具体的には、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸およびこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体が挙げられる。
【0022】
また、結晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分は、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものであるのが好ましく、ジカルボン酸成分の50mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがより好ましく、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものが更に好ましい。
これにより、最終的に得られるトナーは、トナーとして求められる各種特性が特に優れたものとなる。なお、「ジカルボン酸成分」は、ブロックポリエステルとしたときにジカルボン酸成分として作用するものを意味し、ブロックポリエステルを調製して結晶性ブロックを形成する際に、当該ジカルボン酸成分、そのもの、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いても良い。
【0023】
ブロックポリエステル中における結晶性ブロックの含有率は、5〜60mol%であることが好ましく、10〜40mol%であることがより好ましい。結晶性ブロックの含有率が5mol%未満であると、結晶性ブロックを有することによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、結晶性ブロックの含有率が60mol%を超えると、相対的に非晶性ブロックの含有率が低下するため、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとの相溶性が低下する可能性がある。
また、結晶性ブロックは、上記したジオール成分、ジカルボン酸成分以外にも、3価以上のアルコール成分、3価以上のカルボン酸成分等を含むものであってもよい。
【0024】
次にポリエステル系樹脂の非晶性ブロックについて説明する。
非晶性ブロックは、前記の結晶性ブロックに比べて結晶性が低い成分であり、非晶性ポリエステルと同様に、結晶性ブロックに比べて結晶性が低い成分である。
本発明の、ブロックポリエステル樹脂においては、結晶性の高いブロックと、非晶性ポリエステルと同様の非晶性ブロックを含有しているので、結晶性の大きなブロックポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂を混合した場合には、非晶性ブロックおよび非晶性ポリエステルの相互の相溶性、分散性等が高まるものとみられ、ブロックポリエステルの利点と非晶性ポリエステルの利点とを十分かつ安定的に発揮させることができる。
【0025】
次に、ブロックポリエステル中の非晶性ブロックついて説明する。
非晶性ブロックを構成するジオール成分としては、芳香環構造を有する芳香族ジオール、芳香環構造を有さない脂肪族ジオール等が挙げられる。
芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0026】
また、非晶性ブロックを構成するジオール成分は、少なくともその一部が脂肪族ジオールであるのが好ましく、その50mol%以上が脂肪族ジオールであるのがより好ましい。これにより、より靱性に優れ、耐折り曲げ性に優れた定着画像が得られるという効果が得られる。
【0027】
また、非晶性ブロックを構成するジオール成分は、少なくともその一部が分岐鎖を有するものが好ましく、その30mol%以上が分岐鎖を有するものがより好ましい。これにより、規則配列を抑制し、結晶性を低下させ、透明性も向上するという効果が得られる。
【0028】
非晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分としては、2価のカルボン酸または酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体、を用いることができ、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、およびこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体が挙げられる。
【0029】
また、非晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分としては、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものが好ましく、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものがより好ましい。これにより、トナー特性が良好なものとなる。
また、「ジカルボン酸成分」は、結晶性ブロックの場合と同様であり、ブロックポリエステルとしたときのジカルボン酸成分であり、ブロックポリエステルを調製して非晶性ブロックを形成する際には、該ジカルボン酸成分、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いることができる。
また、非晶性ブロックは、上記のようなジオール成分、ジカルボン酸成分以外の成分に加えて、3価以上のアルコール成分や3価以上のカルボン酸成分等を含むものであってもよい。
【0030】
本発明の、結晶性ブロック、非晶性ブロックを有するブロックポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、1×104〜3×105 であるのが好ましく、1.2×104〜1.5×105 であるのがより好ましい。重量平均分子量Mwが1×104 未満であると、トナーの機械的強度が低下し、十分な耐久性、保存性が得られなかったり、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下するので好ましくない。
一方、重量平均分子量Mw3×105 を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の記録部材に対する濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0031】
ブロックポリエステルのガラス転移点Tgは、50〜75℃であるのが好ましく、55〜70℃であるのがより好ましい。ガラス転移点が50℃未満であると、トナーの保存性、耐熱性が低下し、使用環境等によっては、トナー粒子間での融着が発生する場合がある。一方、ガラス転移点が75℃を超えると、低温定着性や透明性が低下する。また、ガラス転移点が高すぎると、トナーの熱球形化処理等の効果が十分に発揮されない可能性がある。また、ガラス転移点は、JISK 7121に準拠して測定することができる。
【0032】
ブロックポリエステルの軟化点Tfは、90〜170℃であるのが好ましく、100〜160℃であるのがより好ましい。軟化点が90℃未満であると、トナーとしての保存性が低下し、十分な耐久性が得られない可能性がある。また、軟化点が低すぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する。
一方、軟化点が170℃を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の記録部材に対する濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
なお、軟化点Tfは、フローテスタを用い、試料量:1g、ダイ孔径:1mm、ダイ長さ:1mm、押出圧力:1.96MPaを加えて、試料の1/2の量が流出した時点の温度を求める1/2法によって行ったものである。
【0033】
ブロックポリエステルの融点Tm、190℃以上であるのが好ましく、190〜230℃であるのがより好ましい。融点が190℃未満であると、耐オフセット性の向上等の効果が十分に得られない可能性がある。また、融点が高すぎると、混練工程等において、材料温度を比較的高い温度にしなければならなくなる。その結果、樹脂材料のエステル交換反応が進行しやすくなる。なお、融点は、示差走査熱量分析(DSC)による吸熱ピークの測定により求めることができる。
【0034】
また、ブロックポリエステルは、直線状ポリマーであるのが好ましい。直線状ポリマーは、架橋型のものに比べて、摩擦係数が小さい。これにより、特に優れた離型性が得られ、トナーの転写効率が向上する。
なお、ブロックポリエステルは、前述した結晶性ブロック、非晶性ブロック以外のブロックを有するものであってもよい。
【0035】
非晶性ポリエステルは、前述したブロックポリエステルより低い結晶性を有するものである。
非晶性ポリエステルは、主として、トナーを構成する着色剤、ワックス、帯電制御剤等の分散性や、トナー製造時における混練物の粉砕性、トナーの低温定着性等の定着性、透明性、弾性、機械的強度等の機械的特性、帯電性、耐湿性等の機能を向上させるのに寄与する成分である。
【0036】
以下、非晶性ポリエステルを構成する成分について説明する。
非晶性ポリエステルを構成するジオール成分としては、芳香環構造を有する芳香族ジオールや、芳香環構造を有さない脂肪族ジオール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、具体的には、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0037】
非晶性ポリエステルを構成するジカルボン酸成分としては、二価のカルボン酸、または酸無水物、低級アルキルエステル等の二価のカルボン酸の誘導体を用いることができ、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸およびこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体が挙げられる。
【0038】
このように、非晶性ポリエステルを構成するジカルボン酸成分は、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものであるのが好ましく、ジカルボン酸の80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがより好ましく、その90mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがさらに好ましい。
これにより、最終的に得られるトナーの特性が特に優れたものとなる。ただし、ここでの「ジカルボン酸成分」は、非晶性ポリエステルとしたときのジカルボン酸成分のことを指し、非晶性ポリエステルを調整する際には、当該ジカルボン酸成分そのものや、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いることができる。
【0039】
また、非晶性ポリエステルを構成するモノマー成分は、その50mol%以上、より好ましくは、80mol%以上が、前述した非晶性ブロックを構成するモノマー単位と同一であるのが好ましい。すなわち、非晶性ポリエステルは、非晶性ブロックと同様のモノマー単位で構成されたものであるのが好ましい。これにより、非晶性ポリエステルとブロックポリエステルとの相溶性が特に優れたものとなる。ここでの「モノマー単位」は、非晶性ポリエステル、ブロックポリエステルの製造に用いるモノマーそのものを指すものではなく、非晶性ポリエステル、ブロックポリエステル中に含まれるモノマー単位のことを指す。
また、非晶性ポリエステルは、上記のようなジオール成分、ジカルボン酸成分以外の成分、例えば、3価以上のアルコール成分や3価以上のカルボン酸成分等を含むものであってもよい。
【0040】
非晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、5×103〜4×104であるのが好ましく、8×103〜2.5×104であるのがより好ましい。重量平均分子量Mwが5×103未満であると、最終的に得られるトナーの機械的強度が低下し、十分な耐久性、保存性が得られない可能性がある。また、重量平均分子量Mwが小さすぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、平均分子量Mwが4×104 を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の記録部材への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0041】
非晶性ポリエステルのガラス転移点Tgは、50〜75℃であるのが好ましく、55〜70℃であるのがより好ましい。ガラス転移点が50℃未満であると、トナーの保存性、耐熱性が低下し、使用環境等によっては、トナー粒子間での融着が発生する場合がある。一方、ガラス転移点が75℃を超えると、低温定着性や透明性が低下する。また、ガラス転移点が高すぎると、なお、ガラス転移点は、JIS K 7121に準拠して測定することができる。
【0042】
非晶性ポリエステルの軟化点Tfは、90〜160℃であるのが好ましく、100〜150℃であるのがより好ましく、100〜130℃であるのがさらに好ましい。軟化点が90℃未満であると、トナーとしての保存性が低下し、十分な耐久性が得られない可能性がある。また、軟化点が低すぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、軟化点が160℃を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の記録部材への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0043】
また、非晶性ポリエステルもブロックポリエステルと同様に、直線状ポリマーであるのが好ましい。直線状ポリマーは、架橋型のものに比べて、摩擦係数が小さい。これにより、特に優れた離型性が得られ、トナーの転写効率がさらに向上する。
【0044】
以上説明したように、本発明のトナーは、結着樹脂として、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとを併用することによって所定の粘弾性特性を有するトナーを得ることができる。
ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとの配合比は、重量比で5:95〜45:55であるのが好ましく、10:90〜40:60であるのがより好ましい。ブロックポリエステルの配合比が低くなりすぎると、トナーの耐オフセット性を十分に向上させるのが困難になる可能性がある。一方、非晶性ポリエステルの配合比が低くなりすぎると、十分な低温定着性や透明性が得られない可能性がある。また、非晶性ポリエステルの配合比が低くなりすぎると、例えば、後述するようなトナーの製造方法の粉砕工程において、混練物を効率良く、均一な大きさに粉砕するのが困難となる。
【0045】
また、結着樹脂は、前記のブロックポリエステルおよび非晶性ポリエステル以外の成分第3の樹脂成分を含むものであってもよい。
ブロックポリエステルおよび非晶性ポリエステル以外の第3の樹脂成分としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−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−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、ポリエステル樹脂(前述したブロックポリエステル、非晶性ポリエステルとは異なるもの)、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0046】
本発明のトナー中において結着樹脂の含有量は、50〜98質量%であるのが好ましく、85〜97質量%であるのがより好ましい。結着樹脂の含有量が50質量%未満であると、最終的に得られるトナーにおいて、幅広い温度領域での良好な定着性等が十分に発揮されない可能性がある。一方、樹脂の含有量が98質量%を超えると、着色剤等の樹脂以外の成分の含有量が相対的に低下し、トナーの発色等の特性を十分に発揮するのが困難となる。
【0047】
着色剤としては、例えば、顔料、染料等を使用することができる。このような顔料、染料としては、例えば、カーボンブラック、スピリットブラック、ランプブラック(C.I.No.77266)、マグネタイト、チタンブラック、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、キノリンイエロー、タートラジンレーキ、赤口黄鉛、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、ベンジジンオレンジG、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファーストスカイブルーインダンスレンブルーBC、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、カルコオイルブルー、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、フタロシアニングリーン、ファイナルイエローグリーンG、ローダミン6G、キナクリドン、ローズベンガル(C.I.No.45432)、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー5:1、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー162、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、金属錯塩染料、シリカ、酸化アルミニウム、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0048】
また、トナー原料中における着色剤の含有量は、1から10質量%であるのが好ましく、3から8質量%であるのがより好ましい。着色剤の含有量が前記下限値未満であると、着色剤の種類によっては、十分な濃度の可視像を形成するのが困難になる可能性がある。一方、着色剤の含有量が前記上限値を超えると、相対的に樹脂の含有量が低下し、必要な色濃度での、紙等の記録部材への定着性が低下する。
【0049】
また、本発明のトナーには、離型剤が含まれていてもよい。離型剤を加える場合には含有量は、トナー中に、0.5から3質量%であることが好ましく、3質量%よりも多くなると、画像の透明性を阻害することがあるので好ましくない。
【0050】
離型剤として、オゾケライト、セルシン、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー・トロプシュワックス等の炭化水素系ワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチル、キャンデリラワックス、綿ロウ、木ロウ、ミツロウ、ラノリン、モンタンワックス、脂肪酸エステル等のエステル系ワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等のオレフィン系ワックス、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等のアミド系ワックス、ラウロン、ステアロン等のケトン系ワックス、エーテル系ワックス等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0051】
前記材料の中でも、特にエステル系ワックス、例えばカルナウバワックスやライスワックス等を用いた場合には、下記のような効果が得られる。
すなわち、エステル系ワックスは、結着剤として用いるポリエステル系樹脂と同様に、分子内にエステル構造を有しており、ポリエステル系樹脂との相溶性に優れる。また、ポリエステル系樹脂は、主成分としての樹脂との相溶性にも優れている。このため、最終的に得られるトナー粒子中における遊離ワックスの発生、粗大化を防止することができ、トナー中でのワックスの微分散やミクロ相分離を達成できる。その結果、得られるトナーは、定着ロールとの離型性が特に優れたものとなる。
ワックスの融点Tmは、30〜160℃であるのが好ましく、50〜100℃であるのがより好ましい。
【0052】
また、ワックス以外にも、離型性を付与できる成分として低融点のポリエステル(以下、「低融点ポリエステル」とも称す)を用いることができる。低融点とは、例えば、融点Tmが70〜90℃程度のものが好ましい。また、低融点ポリエステルの重量平均分子量Mwは、3500〜6500程度であるのが好ましい。また、低融点ポリエステルは、脂肪族モノマーの重合体であるのが好ましい。低融点ポリエステルが、このような条件の少なくとも1つ、好ましくは2つ以上を満足するものであると、前述したポリエステル系樹脂との相溶性が特に優れたものになるとともに、トナーの耐久性を阻害せずにトナーの離型性を付与することができる。また、融点が比較的低いことにより、低温定着性を向上させることができる。
【0053】
また、トナーの製造原料中には、結着樹脂、着色剤、離型剤以外の成分が含まれていてもよい。このような成分としては、帯電制御剤、分散剤、磁性粉末等が挙げられる。
帯電制御剤としては、具体的には安息香酸の金属塩、サリチル酸の金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、カテコールの金属塩、含金属ビスアゾ染料、ニグロシン染料、テトラフェニルボレート誘導体、第四級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸等が挙げられる。
【0054】
また、分散剤としては、例えば、金属石鹸、無機金属塩、有機金属塩、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
金属石鹸としては、具体的には、トリステアリン酸金属塩、例えば、アルミニウム塩等、ジステアリン酸金属塩、例えば、アルミニウム塩、バリウム塩等、ステアリン酸金属塩、例えば、カルシウム塩、鉛塩、亜鉛塩等、リノレン酸金属塩、例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等、オクタン酸金属塩、例えば、アルミニウム塩、カルシウム塩、コバルト塩等、オレイン酸金属塩、例えば、カルシウム塩、コバルト塩等、パルミチン酸金属塩、例えば、亜鉛塩等、ナフテン酸金属塩、例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等、レジン酸金属塩、例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン鉛塩、亜鉛塩等が挙げられる。
前記無機金属塩、前記有機金属塩としては、例えば、カチオン性成分として、周期律表の第IA族、第IIA族、および第IIIA族の金属からなる群より選ばれる元素のカチオンを含み、アニオン性成分として、ハロゲン、カーボネート、アセテート、サルフェート、ボレート、ニトレート、およびホスフェートからなる群より選ばれるアニオンを含む塩等が挙げられる。
【0055】
前記磁性粉末としては、例えば、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料で構成されたもの等が挙げられる。
また、添加剤としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム等を用いてもよい。
【0056】
図2は、本発明のトナーに好適な定着装置の1実施形態を説明する図である。
図2(A)は断面図、図2(B)は図2(A)のY−Y線に沿って矢印方向に見た断面図であり、装置の右半分は省略している。図中、1は熱定着ロール、1aはハロゲンランプ、1bはロール基材、1cは弾性体、1dは表面層、2は加圧ロール、2aは回転軸、2bはロール基材、2cは弾性体、3は耐熱ベルト、4はベルト張架部材、4aは突壁、5は記録部材、5aは未定着トナー像、6はクリーニング部材、7はフレーム、8は記録部材案内部材、9はスプリング、Lは押圧部接線を示す。
【0057】
図2において、熱定着ロール1は、外径25mm程度、肉厚0.7mm程度の管材をロール基材1bとして、その外周に厚み0.4mm程度の弾性体1cを被覆し、更にその外周部にフッ素樹脂層、シリコーン樹脂の表面層1dを形成し、ロール基材1bの内部に加熱源として1050W、2本の柱状ハロゲンランプ1aを内蔵して回転可能にしたものである。加圧ロール2は、外径25mm程度、あるいは24.8mmと熱定着ロール1のロール基材1bより外径を小さくした、肉厚0.7mm程度の管材をロール基材2bとして、その外周に厚み0.2〜0.3mm程度の弾性体2cを被覆して形成し、熱定着ロール1の弾性層より硬質に構成する。この加圧ロール2は、熱定着ロール1に対向して配置され、熱定着ロール1と加圧ロール2の圧接力を98.1N以下、ニップ長を10mm程度で構成すると共に、図示矢印方向に回転可能にする。そして、加圧ロール2とベルト張架部材4との協動により耐熱ベルト3に張力を付与し、耐熱ベルト3を張架して熱定着ロール1に巻き付け定着ニップを形成して、この定着ニップに未定着トナー像5aを形成した記録部材5を通過させて定着する構造になっている。
【0058】
本実施形態においては、熱定着ロール1の内部に2本の加熱源1aを内蔵しており、このハロゲンランプの発熱エレメントを異なった配置に構成して選択的に点灯すると、後述する耐熱ベルト3が熱定着ロール1に巻き付いた定着ニップ部位とベルト張架部材4が熱定着ロール1に摺接する部位のような異なった条件や、幅の広い記録部材と幅の狭い記録部材とのように異なった条件下での温度コントロールを容易に行うことができる。
【0059】
耐熱ベルト3は、熱定着ロール1と加圧ロール2との間に挟持されて加圧ロール2とベルト張架部材4の外周に張架され移動可能になったエンドレスのベルトであり、0.03mm以上の厚みを有するステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管、ポリイミドやシリコーン等の耐熱樹脂等管で構成される。
【0060】
ベルト張架部材4は、熱定着ロール1と加圧ロール2のニップ部よりも記録部材5搬送方向上流側に配設されるとともに、加圧ロール2の回転軸2aを中心として矢印P方向に揺動可能に配設されている。ベルト張架部材4は、記録部材5が定着ニップを非通過の状態において耐熱ベルト3を熱定着ロール1の接線方向に張架する構成にしている。記録部材が定着ニップに進入する初期位置で定着圧力が大きいと進入が円滑に行われなくて、記録部材先端に折れた状態で定着される場合があるが、耐熱ベルト3を熱定着ロール1の接線方向に張架する構成にすると、記録部材の進入がスムーズに成される導入口部が形成でき、安定した記録部材の進入を可能にする。
【0061】
このベルト張架部材4は、耐熱ベルト3の内周に嵌挿して加圧ロール2と協働して耐熱ベルト3に張力fを付与すると共に、耐熱ベルト3を熱定着ロール1に巻き付けてニップを形成する位置に配置した、略半月状のベルト摺動部材(耐熱ベルト3はベルト張架部材4上を摺動する)である。ベルト張架部材4は、耐熱ベルト3が熱定着ロール1と加圧ロール2との押圧部接線Lより熱定着ロール1側に巻き付けてニップを形成する位置に配置される。突壁4aは、ベルト張架部材4の一端または両端に突設され、耐熱ベルト3が一方に寄った場合にこの突壁4aに当接して寄り規制を行うためのものである。ベルト張架部材4は、突壁4aの熱定着ロール1と反対側端部のフレームとの間にスプリング9が配設され、スプリング9により熱定着ロール1に軽押圧され、熱定着ロール1に摺接して位置決めされる。
【0062】
耐熱ベルト3を加圧ロール2とベルト張架部材4により張架して加圧ロール2で安定して駆動するには、加圧ロール2と耐熱ベルト3との摩擦係数をベルト張架部材4と耐熱ベルト3との摩擦係数より大きく設定するとよいが、摩擦係数に関しては異物の侵入や摩耗などによって不安定になる場合がある。これに対し、加圧ロール2と耐熱ベルト3の巻き付け角よりベルト張架部材4と耐熱ベルト3の巻き付け角が小さくなるように、また、加圧ロール2の径よりベルト張架部材4の径が小さくなるように設定すると、耐熱ベルト3がベルト張架部材4を摺動する長さが短くなり、経時変化や外乱などに対する不安定要因から回避でき耐熱ベルト3を加圧ロールで安定して駆動することができる。
【0063】
クリーニング部材6は、加圧ロール2とベルト張架部材4との間に配置して耐熱ベルト3の内周面に摺接して耐熱ベルト3の内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングするものであり、このような異物や摩耗粉等をクリーニングすることで耐熱ベルト3をリフレッシュして不安定要因を除去している。また、ベルト張架部材4に設けた凹部4fは、この除去した異物や摩耗粉等の収納に好適である。
【0064】
記録部材5は、ベルト張架部材4が熱定着ロール1に軽押圧される位置をニップ初期位置として耐熱ベルト3と熱定着ロール1との間を通過することで未定着トナー像5aが定着され、熱定着ロール1に加圧ロール2が押圧する位置をニップ終了位置として押圧部接線Lの方向に排出される。
【0065】
記録部材案内部材8は、定着ニップ出口側に熱定着ロール1及び耐熱ベルトとは空隙を有して近接配設され、記録部材5の排出を案内するものであり、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、PPS等の耐熱性を有する板状樹脂材8aからなる。
【0066】
図3は、本実施形態の特徴を説明するための図であり、図3(A)は断面図、図3(B)はニップ通過位置における定着圧力を示す図である。本実施形態においては、揺動付勢手段であるスプリング9をベルト張架部材4の揺動支点から離れた熱定着ロール1と加圧ロール2との押圧部より耐熱ベルト3の移動方向上流側に配置しているため、てこの作用により図3(B)に示すように、ニップ初期位置から熱定着ロール1と加圧ロール2との押圧部に向かって連続的に加圧力を高めることが可能であり、記録部材に変曲点のあるストレスを付与しないので、定着画像に定着ムラ等が発生せず、極めて安定した未定着トナー像の定着が可能になるばかりでなく、未定着トナー像の定着後に排出される記録部材に皺発生などの記録部材の変形を抑制することができる。
【0067】
このとき、ニップ初期位置での押圧力をP1、加圧ロール2が熱定着ロール1を押圧する押圧部位での押圧力をP3、ニップ初期位置と押圧部位との間での押圧力をP2としたとき、P1<P2<P3の関係となり、加圧ロール2が熱定着ロール1を押圧する押圧部位での押圧力P3が最高圧になる。例えば記録部材の表面に凹凸があったり、OHPシートなどのように表面が極めて平滑で気密性に富んだ材質で溶融したトナー像が浸透しにくい場合には、記録部材がニップを通過する最後の段階で溶融したトナーに対して溶融段階より高い圧力を付与するので、溶融したトナーの表面をより平滑にならしめるとともに、記録部材への浸透作用を促進して定着画像をさらに安定させることができる。
特に、本発明のトナーは、軟化点から200℃までの温度において、トナーの貯蔵弾性率が軟化点近傍の温度において最小値を有しているので、定着装置の通過時の温度上昇に伴って、最小点の温度以上に加熱されると、トナーの弾性は増大するので、このような押圧力の挙動を示す定着装置には好適である。
【0068】
【実施例】
以下に、実施例、比較例を示し本発明を説明する。
実施例1
1.ポリエステル樹脂A(非晶性ポリエステル樹脂)の調製
ネオペンチルアルコール40モル部、エチレングリコール30モル部、1,4−シクロヘキサンジオール30モル部、テレフタル酸ジメチル105モル部、無水フタル酸15モル部の混合物を用意した。
2リットル4つ口フラスコに、環流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計及び攪拌装置を設置し、前記混合物1000gとエステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド)1gを仕込み、180℃で生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながらエステル化反応させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外し、真空ポンプに接続した。系内圧力を666.6Pa以下に減圧した状態で、温度200℃、攪拌回転数150rpmで攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステル樹脂Aとした。
ポリエステル樹脂Aは、軟化点(Tf)110℃、ガラス転移点(Tg)63℃、重量平均分子量(Mw)11,000であった。
【0069】
2.ポリエステル樹脂B(ブロックポリエステル樹脂)の調製
ポリエステル樹脂A 90モル部、1,4−ブタンジオール5モル部、テレフタル酸ジメチル5モル部の混合物を調製し、2リットル4つ口フラスコに、環流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計及び攪拌装置を設置し、前記混合物1000gとエステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド)1gを仕込み、200℃で生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながらエステル化反応させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外し、真空ポンプに接続した。系内圧力を666.6Pa以下に減圧した状態で、温度220℃、攪拌機回転数150rpmで攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステル樹脂Bとした。
ポリエステル樹脂Bは、軟化点(Tf)170℃、ガラス転移点(Tg)64℃、融解ピーク温度(Tm)220℃、融解熱(△Q)15.2J/g、重量平均分子量(Mw)21,000であった。
【0070】
(顔料マスターバッチの調製)
ポリエステル樹脂B 80質量%、顔料としてLI0NOL BLUE NOB TONR(東洋インキ製造製)20質量%の組成でフラッシング法を用いた調製した。これを直径2mm程度に粗粉砕し顔料マスターバッチAとした。
【0071】
(トナー1の調製)
非晶性ポリエステルであるポリエステル樹脂A:90重量部、ブロックポリエステルであるポリエステル樹脂B:10重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、結着樹脂製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、250℃で混練し、結着樹脂1を得た。
次に、結着樹脂1:100重量部、顔料マスターバッチA:10重量部、帯電制御剤としてサリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤(カルナウバワックス)2重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
【0072】
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部と、負帯電性大粒径シリカ(日本アエロジル社製 シリカRX50 平均粒径:40nm):0.5重量部とをヘキサメチルジシラザンの表面処理によって疎水化処理を施したものを混合してトナー1を調製した。
得られたトナー1の物性、および定着特性を以下の測定方法によって測定し、その結果を表1に示す。
【0073】
(トナー特性の評価)
1.トナー軟化点の測定方法
定負荷力押出型細管式レオメータ(島津製作所製 フローテスタCFD−500D)を使用して、測定試料:1gを圧縮成型し、ダイ孔径:1mm、ダイ長さ:1mm、押出圧力:1.96MPaを加えて、試料の1/2の量が流出した時点の温度を求める1/2法によって測定。
2.粘弾性測定方法
粘弾性測定装置(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製 ARES)を用いて、測定温度:100−200℃の範囲で、温度依存測定モードにより粘弾性測定を行った。
・歪印加量は、測定温度範囲内の各温度の線形領域における最大歪みのうち最小値を設定し、その後自動測定モードに設定した。
・ジオメトリー:パラレルプレート(25mm径)
・試料調製:トナー1gをパラレルプレートにはさみ、加熱溶融させ高さ1.0〜2.0mmに調製。
・歪印加量の決定:一定温度下、ひずみ依存(Strain Sweep)モードで、測定試料に徐々に大きな歪み(周波数1rad/sec,歪0.1〜200%)を与え、与えた歪みに対し貯蔵弾性率及び損失弾性率が線形領域における最大歪みを、測定歪みとした。
測定によって得られた温度に対する貯蔵弾性率G’の変化曲線から最小値を求めた。
【0074】
3.定着装置への巻付性評価
レーザープリンタ(セイコーエプソン製 LP3000C)より定着装置を外したもので、用紙(冨士ゼロックスオフィスサプライ製PPC用普通紙S)にトナー付着量0.4mg/cm2 のベタ画像を作製した。次いで、図2に示した定着装置にて170℃で通過させた。この時、用紙が定着装置のロールに巻付く場合を不良、巻付かない場合を良好とした。
【0075】
4.オフセット良好域評価
レーザープリンタ(セイコーエプソン製 LP3000C)より定着装置を外したもので、用紙(冨士ゼロックスオフィスサプライ製PPC用普通紙S)に2cm×2cmの未定着パッチ(トナー付着量0.4mg/cm2 )を作製する。
これを図2に示した定着装置に温度を変化させて通紙し、パッチ定着位置から定着ロール円周分下の紙上に低温または高温オフセット痕が生じない温度領域をオフセット良好域とする。
【0076】
実施例2
(トナー2の調製)
非晶性ポリエステルであるポリエステル樹脂A:60重量部、ブロックポリエステルであるポリエステル樹脂B:40重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、結着樹脂製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、250℃で混練し、結着樹脂2を得た。
【0077】
次に、結着樹脂2:100重量部、顔料マスターバッチA:10重量部、帯電制御剤:サリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤(カルナウバワックス)2重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
【0078】
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部と、負帯電性大粒径シリカ(日本アエロジル社製 シリカRX50 平均粒径:40nm):0.5重量部とをヘキサメチルジシラザンの表面処理によって疎水化処理を施したものを混合してトナー2を調製した。
(トナー特性の評価)
得られたトナー2の物性、および定着特性を実施例1に記載のトナー特性の評価方法と同様に測定し、その結果を表1に示すとともに、図4に、貯蔵弾性率G’の温度変化曲線を示した。
【0079】
実施例3
(トナー3の調製)
非晶性ポリエステルであるポリエステル樹脂A:70重量部、ブロックポリエステルであるポリエステル樹脂B:30重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、結着樹脂製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、250℃で混練し、結着樹脂3を得た。
【0080】
次に、結着樹脂3:100重量部、顔料マスターバッチA:10重量部、帯電制御剤:サリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤(カルナウバワックス)2重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
【0081】
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部と、負帯電性大粒径シリカ(日本アエロジル社製 シリカRX50 平均粒径:40nm):0.5重量部とをヘキサメチルジシラザンの表面処理によって疎水化処理を施したものを混合してトナー3を調製した。
【0082】
(トナー特性の評価)
得られたトナー3の物性、および定着特性を実施例1に記載のトナー特性の評価方法と同様に測定し、その結果を表1に示す。
【0083】
比較例1
(比較トナー1の調製)
架橋ポリエステル樹脂(三洋化成工業製 ガラス転移点(Tg):57℃、軟化点(Tf):145℃、重量平均分子量(Mw):32000、酸価:27、水酸基価:6)70重量部に、顔料としてLI0NOL BLUE NOB TONR(東洋インキ製造製)を30重量部を混合した後に、2本ロールにより混練した。これを直径2mm程度に粗粉砕しマスターバッチとした。
次に、マスターバッチ10重量部に、線状ポリエステル樹脂(三洋化成工業製ガラス転移点(Tg):68℃、軟化点(Tf):110℃、重量平均分子量(Mw):13000、酸価:25、水酸基価:22)100重量部、帯電制御剤としてのサリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤(カルナウバワックス):2重量部を、20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械社製、TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
【0084】
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部を混合して比較トナー1を調製した。
(トナー特性の評価)
得られた比較トナー1の物性、および定着特性を実施例1に記載のトナー特性の評価方法と同様に測定し、その結果を表1に示すとともに、図4に、貯蔵弾性率G’の温度変化曲線を示した。
【0085】
比較例2
(比較トナー2の調製)
架橋ポリエステル樹脂(三洋化成工業製 ガラス転移点(Tg):57℃、軟化点(Tf):145℃、重量平均分子量(Mw):32000、酸価:27、水酸基価:6)80重量部に顔料として TonerCyanBG (クラリアント社製)を20重量部を混合した後に、2本ロールにより混練した。これを直径2mm程度に粗粉砕しマスターバッチとした。
次に、マスターバッチ10重量部に、線状ポリエステル樹脂(三洋化成工業製ガラス転移点(Tg):68℃、軟化点(Tf):110℃、重量平均分子量(Mw):13000、酸価:25、水酸基価:22)100重量部、帯電制御剤としてのサリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤としてのカルナウバワックス:3重量部を、20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
【0086】
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械社製、TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
【0087】
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部を混合して比較トナー2を調製した。
(トナー特性の評価)
得られた比較トナー2の物性、および定着特性を実施例1に記載のトナー特性の評価方法と同様に測定し、その結果を表1に示すとともに、図4に、貯蔵弾性率G’の温度変化曲線を示した。
【0088】
比較例3
(比較トナー3の調製)
線状ポリエステル樹脂(三洋化成工業株式会社製 ガラス転移点(Tg):68℃、軟化点(Tf):110℃、重量平均分子量(Mw):13000、酸価:25、水酸基価:22)80重量部に顔料として TonerCyanBG (クラリアント社製)を20重量部を混合した後に、2本ロールにより混練した。これを直径2mm程度に粗粉砕しマスターバッチとした。
次に、マスターバッチ10重量部に、架橋ポリエステル樹脂(三洋化成工業製ガラス転移点(Tg):57℃、軟化点(Tf):145℃、重量平均分子量(Mw):32000、酸価:27、水酸基価:6)100重量部、帯電制御剤としてのサリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤としてのカルナウバワックス:2重量部を、20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
【0089】
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械社製、TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
【0090】
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部を混合して比較トナー2を調製した。
(トナー特性の評価)
得られた比較トナー3の物性、および定着特性を実施例1に記載のトナー特性の評価方法と同様に測定し、その結果を表1に示す。
【0091】
【0092】
【発明の効果】
本発明のトナーは、トナーの軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下であり、定着時に軟化点以上の温度に加熱された場合であっても、トナーの粘弾性挙動が大きく変化しないので、低温オフセット、高温オフセットの両者の防止とともに、定着ロールへの巻付等を防止した定着特性の良好なトナーおよび画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のトナーについての粘弾性特性の一例を説明する図である。
【図2】図2は、本発明のトナーに好適な定着装置の1実施形態を説明する図である。
【図3】図3は、本実施形態の定着装置の特徴を説明する図である。
【図4】図4は、実施例および比較例のトナーの貯蔵弾性率の温度変化を説明する図である。
【符号の説明】
1…熱定着ロール、1a…ハロゲンランプ、1b…ロール基材、1c…弾性体、1d…表面層、2…加圧ロール、2a…回転軸、2b…ロール基材、2c…弾性体、3…耐熱ベルト、4…ベルト張架部材、4a…突壁、5…記録部材、5a…未定着トナー像、6…クリーニング部材、7…フレーム、8…記録部材、9…スプリング、L…押圧部接線
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電潜像担持体等に形成した画像を現像して画像を形成する電子写真方式による画像形成に用いるトナー及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トナーは、結着樹脂と顔料を主成分とする組成物であって、形成される画像の品質を向上し、また記録部材の特性、環境条件等によって変動する様々な定着条件にも対応可能なように各種の添加剤が加えられている。
例えば、定着時に生じる高温オフセットを防止する手段の一つとして、トナー中にワックスを添加する方法が知られている。特に、シリコーンオイル等を塗布する機能を有さない定着装置においては、トナーに添加するワックス量を増加することが行われている。しかしながら、多量のワックスの添加によって、定着時の熱によってワックスがトナー中から画像表面への滲みだし現象が起こり、そのために画像の透明性を阻害するという問題点があった。
【0003】
また、定着装置においては、供給される用紙等の記録部材に対して回転式の定着部材から熱と圧力が加えられて固定される。トナーの固定の後に、記録部材は回転式の定着部材の出口側から取り出されるが、その際に定着部材と速やかな剥離が行われないと記録部材が定着部材に巻き付いたり、あるいはトナー像の一部が定着ロール表面に転移し、次の記録部材に再転移し記録部材を汚すオフセット現象という問題があった。
【0004】
また、画像形成装置の高速化によって定着に要する時間の短縮化、あるいは電源投入から装置の動作開始までの時間の短縮化が求められており、比較的低い温度から高温度までの広い温度領域において安定した定着が可能なトナーおよび画像形成装置が求められている。
そこで、トナーの粘弾性特性に着目して低速から高速度の画像形成装置に適用することができ、寒冷地においても電源投入直後から良好な定着特性が得られるトナーとして、トナーの粘弾性特性を特定することが行なわれている。例えば、貯蔵弾性率の降下開始温度等を特定することが提案されている(特許文献1)。
また、100℃での貯蔵弾性率を特定の値とすることによって、低温オフセット、高温オフセットが生じることがなく、画像品質が優れたトナーを提供することが提案されている(特許文献2)。
しかしながら、これらの貯蔵弾性率の特定は、定着時のトナーの挙動と合致したものとは言えず、定着速度や画像形成装置の始動時からの温度の如何にかかわらず、低温オフセット、高温オフセット、定着装置への巻付等の問題を解消し、高品質の画像を提供するものではなかった。
【特許文献1】
特開平4−353866号公報
【特許文献2】
特開平8−234480号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低温度における定着が可能で電源投入時から短時間で作動し、低速から高速までの様々な条件での定着が可能で、定着されたトナーが記録部材から剥がれたり、形成された画像が不鮮明なものとなることがなく、また定着ロールからの記録部材の剥離特性が良好で、定着ロールへの巻きつき現象が生じず品質の優れた画像が形成可能なトナー及びそれを用いた画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、静電潜像担持体に形成した静電潜像を現像して画像を形成するために使用するトナーにおいて、トナーの軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下であるトナーによって解決することができる。
すなわち、本発明は、トナーの定着挙動を検討し、トナーが定着装置において軟化点近傍の温度に加熱された際に速やかに記録部材の表面を濡らすことが必要であるものの、軟化点以降の高温度領域において貯蔵弾性率G’の値が大きく変化すると、低温オフセットや高温オフセット、巻付きなどといった定着特性の不具合を引き起しやすくなる。
したがって、軟化点以降の高温度領域では貯蔵弾性率G’は、その温度領域の最小値に対して最大値は10倍以下の範囲で推移するものとしたものである。
これによって、低温オフセット、高温オフセット、あるいはロールへの巻付を防止することができ、定着強度が充分であるとともに定着画像の品質の優れたトナーの提供を可能としたものである。
【0007】
また、トナー中の離型剤を0から3質量%含有する前記のトナーである。
本発明のトナーは粘弾性特性が良好であるので、離型剤量が少量でも、あるいは離型剤が含まれていない場合であっても、定着ロールへのオフセット、定着ロールへの巻付等もなく円滑な排出が可能なトナーが提供できる。
なお、本発明において離型剤含有量が0から3質量%は、0質量%すなわち離型剤を含有しない場合を含む。
【0008】
また、トナーの結着樹脂が結晶性高分子材料と非晶質高分子材料からなる前記のトナーである。
このように、本発明のトナーは、結着樹脂として結晶性高分子材料と非晶質高分子材料という物性の異なる材料を用いて構成したので、低温での定着特性とともに、帯電特性、トナーの保存特性、高温での定着特性等も優れたトナーを得ることができる。
【0009】
また、静電潜像担持体に形成した静電潜像を現像して画像を形成する画像形成装置において、記録部材上に転写するトナーは、軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下であり、記録部材上のトナー画像を定着する加熱定着手段、もしくは記録部材を加熱定着手段に押圧する押圧手段の少なくともいずれか一方は、ベルトによって構成されている画像形成装置である。
このように、本発明の画像形成装置においては、記録部材上のトナー画像を定着する加熱定着手段、もしくは記録部材を加熱定着手段に押圧する押圧手段の少なくともいずれか一方は、ベルトとしたことによって、定着時における定着ニップを充分なものとすることができるので、高速定着時にも確実な定着が実現できる画像形成装置を得ることができる。
【0010】
また、加熱定着手段の表面層がフッ素樹脂、シリコーン樹脂によって形成されている前記の画像形成装置である。
このように、本発明の画像形成装置においては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の表面層が形成された加熱定着手段が用いられているので離型性が良好であり、トナーの特性と相まって定着特性が良好な画像が形成される。
【0011】
押圧手段がベルトによって構成されているとともに、記録部材の排出される側の押圧力が大きな前記の画像形成装置である。
また、定着装置の押圧手段をベルトとするとともに、ニップ初期位置での押圧力に比べて記録部材が排出される側の押圧力を大きくしたので、定着装置から記録部材の剥離特性が良好となり、記録部材の種類、特性にかかわらず、定着ロールへの巻付等の現象を防止することが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明は、トナーの定着時の挙動を鋭意検討してなされたものであり、トナーの軟化点から最高定着温度である200℃までの温度範囲の貯蔵弾性率G’の変化量を小さなものとすることによって、定着特性及び画像の品質を良好としたものである。
すなわち、図1に、本発明のトナーについての粘弾性特性の一例を説明する図を示すように、本発明のトナーAは、トナーの軟化点Tfaから200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下と変化量が小さいので、定着時に軟化した後にも貯蔵弾性率G’が大きく変化せず、低温オフセットが発生せず、また、定着装置において更に加熱された場合でも溶融状態が過多とならず、高温オフセット、あるいは巻付現象の発生を防止することができる。
一方、トナーの軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比は10よりも大きい場合には、様々な定着状態の変化によって低温域での低温オフセット、高温域での高温オフセットの両者を防止することが困難となる場合も生じる。
【0013】
以下に、本発明のトナーについて説明する。
本発明のトナーは、結着樹脂と、着色剤、ワックス等の離型剤、帯電制御剤等から構成されており、特に結着樹脂として結晶性高分子材料と非晶性高分子材料からなるものが好ましい。
具体的には、結着樹脂は、ポリエステル系樹脂で主として構成されたものが好ましい。ポリエステル系樹脂は、比較的低温度の軟化点を有するとともに耐環境性等の特性においても優れたものである。結着樹脂中におけるポリエステル系樹脂の含有量は、50質量%以上であるのが好ましく、80質量%以上であるのがより好ましい。
特に、ポリエステル系樹脂は、少なくとも、以下で説明するようなブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとを含むものであることが好ましく、これらを含有することによって、低温度での定着、比較的広い温度範囲における良好な定着特性を有するトナーとすることができる。
【0014】
本発明のブロックポリエステルは、ジオール成分とジカルボン酸成分とを縮合してなる結晶性ブロックと、該結晶性ブロックより結晶性の低い非晶性ブロックとを有するブロック共重合体で構成されたものである。
結晶性ブロックは、非晶性ブロックや非晶性ポリエステルに比べて、高い結晶性を有している。すなわち、分子配列構造が、非晶性ブロックや非晶性ポリエステルに比べて強固で安定したものである。このため、結晶性ブロックは、トナー全体としての強度を向上させるのに寄与する。その結果、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに強く、耐久性、保存性に優れたものとなる。
【0015】
また、一般に、結晶性の高い樹脂は、結晶性の低い樹脂に比べて、耐高温オフセット性を有している。すなわち、結晶性の高い樹脂は、示差走査熱量分析(DSC)による融点の吸熱ピークの測定を行ったとき、吸熱ピークがシャープな形状として現れる性質を有している。この性質を利用して、結晶成分の融解ピークの融解熱△Qが3J/g以上であるものを結晶性であるという。
【0016】
本発明のトナーにおけるブロックポリエステルを構成する結晶性ブロックは、ブロックポリエステルに耐高温オフセット性を付与する機能を有する。このため、本発明のトナーは、非晶性ポリエステルが十分に軟化するような、ブロックポリエステルの融点付近の比較的高い温度においても、優れた形状の安定性を保持することができる。
したがって、本発明のトナーは、幅広い温度領域で十分な定着強度をはじめとする定着性を発揮することができる。
【0017】
以下、結晶性ブロックを構成する成分について説明する。
結晶性ブロックを構成するジオール成分としては、芳香族ジオール、脂肪族ジオール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0018】
このように、結晶性ブロックを構成するジオール成分は、少なくともその一部が脂肪族ジオールであるのが好ましく、ジオール成分の80mol%以上が脂肪族ジオールであることがより好ましく、90mol%以上が脂肪族ジオールであるのが更に好ましい。これにより、ブロックポリエステルの結晶性ブロックの結晶性を特に高いものとすることができ、上述した効果がさらに顕著なものとなる。
【0019】
また、結晶性ブロックを構成するジオール成分は、炭素数が3〜7の直鎖状の分子構造を有し、その両端に水酸基を有するもの(一般式:HO−(CH2)n−OHで表されるジオール(ただし、n=3〜7))を含むのが好ましい。このようなジオール成分が含まれることにより、結晶性が向上し、摩擦係数が低下するため、機械的ストレスに強く、耐久性や保存性に特に優れたものとなる。このようなジオールとしては、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられるが、この中でも1,4−ブタンジオールが好ましい。1,4−ブタンジオールを含むことにより、前述した効果は特に顕著なものとなる。
【0020】
結晶性ブロックを構成するジオール成分として1,4−ブタンジオールを含む場合、結晶性ブロックを構成するジオールの50mol%以上が1,4−ブタンジオールであるのがより好ましく、その80mol%以上が1,4−ブタンジオールであるのが更に好ましい。これにより、前述した効果はさらに顕著なものとなる。
【0021】
結晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分としては、2価のカルボン酸またはその誘導体、例えば、酸無水物、低級アルキルエステル等を用いることができる。具体的には、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸およびこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体が挙げられる。
【0022】
また、結晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分は、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものであるのが好ましく、ジカルボン酸成分の50mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがより好ましく、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものが更に好ましい。
これにより、最終的に得られるトナーは、トナーとして求められる各種特性が特に優れたものとなる。なお、「ジカルボン酸成分」は、ブロックポリエステルとしたときにジカルボン酸成分として作用するものを意味し、ブロックポリエステルを調製して結晶性ブロックを形成する際に、当該ジカルボン酸成分、そのもの、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いても良い。
【0023】
ブロックポリエステル中における結晶性ブロックの含有率は、5〜60mol%であることが好ましく、10〜40mol%であることがより好ましい。結晶性ブロックの含有率が5mol%未満であると、結晶性ブロックを有することによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、結晶性ブロックの含有率が60mol%を超えると、相対的に非晶性ブロックの含有率が低下するため、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとの相溶性が低下する可能性がある。
また、結晶性ブロックは、上記したジオール成分、ジカルボン酸成分以外にも、3価以上のアルコール成分、3価以上のカルボン酸成分等を含むものであってもよい。
【0024】
次にポリエステル系樹脂の非晶性ブロックについて説明する。
非晶性ブロックは、前記の結晶性ブロックに比べて結晶性が低い成分であり、非晶性ポリエステルと同様に、結晶性ブロックに比べて結晶性が低い成分である。
本発明の、ブロックポリエステル樹脂においては、結晶性の高いブロックと、非晶性ポリエステルと同様の非晶性ブロックを含有しているので、結晶性の大きなブロックポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂を混合した場合には、非晶性ブロックおよび非晶性ポリエステルの相互の相溶性、分散性等が高まるものとみられ、ブロックポリエステルの利点と非晶性ポリエステルの利点とを十分かつ安定的に発揮させることができる。
【0025】
次に、ブロックポリエステル中の非晶性ブロックついて説明する。
非晶性ブロックを構成するジオール成分としては、芳香環構造を有する芳香族ジオール、芳香環構造を有さない脂肪族ジオール等が挙げられる。
芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0026】
また、非晶性ブロックを構成するジオール成分は、少なくともその一部が脂肪族ジオールであるのが好ましく、その50mol%以上が脂肪族ジオールであるのがより好ましい。これにより、より靱性に優れ、耐折り曲げ性に優れた定着画像が得られるという効果が得られる。
【0027】
また、非晶性ブロックを構成するジオール成分は、少なくともその一部が分岐鎖を有するものが好ましく、その30mol%以上が分岐鎖を有するものがより好ましい。これにより、規則配列を抑制し、結晶性を低下させ、透明性も向上するという効果が得られる。
【0028】
非晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分としては、2価のカルボン酸または酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体、を用いることができ、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、およびこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体が挙げられる。
【0029】
また、非晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分としては、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものが好ましく、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものがより好ましい。これにより、トナー特性が良好なものとなる。
また、「ジカルボン酸成分」は、結晶性ブロックの場合と同様であり、ブロックポリエステルとしたときのジカルボン酸成分であり、ブロックポリエステルを調製して非晶性ブロックを形成する際には、該ジカルボン酸成分、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いることができる。
また、非晶性ブロックは、上記のようなジオール成分、ジカルボン酸成分以外の成分に加えて、3価以上のアルコール成分や3価以上のカルボン酸成分等を含むものであってもよい。
【0030】
本発明の、結晶性ブロック、非晶性ブロックを有するブロックポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、1×104〜3×105 であるのが好ましく、1.2×104〜1.5×105 であるのがより好ましい。重量平均分子量Mwが1×104 未満であると、トナーの機械的強度が低下し、十分な耐久性、保存性が得られなかったり、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下するので好ましくない。
一方、重量平均分子量Mw3×105 を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の記録部材に対する濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0031】
ブロックポリエステルのガラス転移点Tgは、50〜75℃であるのが好ましく、55〜70℃であるのがより好ましい。ガラス転移点が50℃未満であると、トナーの保存性、耐熱性が低下し、使用環境等によっては、トナー粒子間での融着が発生する場合がある。一方、ガラス転移点が75℃を超えると、低温定着性や透明性が低下する。また、ガラス転移点が高すぎると、トナーの熱球形化処理等の効果が十分に発揮されない可能性がある。また、ガラス転移点は、JISK 7121に準拠して測定することができる。
【0032】
ブロックポリエステルの軟化点Tfは、90〜170℃であるのが好ましく、100〜160℃であるのがより好ましい。軟化点が90℃未満であると、トナーとしての保存性が低下し、十分な耐久性が得られない可能性がある。また、軟化点が低すぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する。
一方、軟化点が170℃を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の記録部材に対する濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
なお、軟化点Tfは、フローテスタを用い、試料量:1g、ダイ孔径:1mm、ダイ長さ:1mm、押出圧力:1.96MPaを加えて、試料の1/2の量が流出した時点の温度を求める1/2法によって行ったものである。
【0033】
ブロックポリエステルの融点Tm、190℃以上であるのが好ましく、190〜230℃であるのがより好ましい。融点が190℃未満であると、耐オフセット性の向上等の効果が十分に得られない可能性がある。また、融点が高すぎると、混練工程等において、材料温度を比較的高い温度にしなければならなくなる。その結果、樹脂材料のエステル交換反応が進行しやすくなる。なお、融点は、示差走査熱量分析(DSC)による吸熱ピークの測定により求めることができる。
【0034】
また、ブロックポリエステルは、直線状ポリマーであるのが好ましい。直線状ポリマーは、架橋型のものに比べて、摩擦係数が小さい。これにより、特に優れた離型性が得られ、トナーの転写効率が向上する。
なお、ブロックポリエステルは、前述した結晶性ブロック、非晶性ブロック以外のブロックを有するものであってもよい。
【0035】
非晶性ポリエステルは、前述したブロックポリエステルより低い結晶性を有するものである。
非晶性ポリエステルは、主として、トナーを構成する着色剤、ワックス、帯電制御剤等の分散性や、トナー製造時における混練物の粉砕性、トナーの低温定着性等の定着性、透明性、弾性、機械的強度等の機械的特性、帯電性、耐湿性等の機能を向上させるのに寄与する成分である。
【0036】
以下、非晶性ポリエステルを構成する成分について説明する。
非晶性ポリエステルを構成するジオール成分としては、芳香環構造を有する芳香族ジオールや、芳香環構造を有さない脂肪族ジオール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、具体的には、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0037】
非晶性ポリエステルを構成するジカルボン酸成分としては、二価のカルボン酸、または酸無水物、低級アルキルエステル等の二価のカルボン酸の誘導体を用いることができ、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸およびこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体が挙げられる。
【0038】
このように、非晶性ポリエステルを構成するジカルボン酸成分は、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものであるのが好ましく、ジカルボン酸の80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがより好ましく、その90mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがさらに好ましい。
これにより、最終的に得られるトナーの特性が特に優れたものとなる。ただし、ここでの「ジカルボン酸成分」は、非晶性ポリエステルとしたときのジカルボン酸成分のことを指し、非晶性ポリエステルを調整する際には、当該ジカルボン酸成分そのものや、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いることができる。
【0039】
また、非晶性ポリエステルを構成するモノマー成分は、その50mol%以上、より好ましくは、80mol%以上が、前述した非晶性ブロックを構成するモノマー単位と同一であるのが好ましい。すなわち、非晶性ポリエステルは、非晶性ブロックと同様のモノマー単位で構成されたものであるのが好ましい。これにより、非晶性ポリエステルとブロックポリエステルとの相溶性が特に優れたものとなる。ここでの「モノマー単位」は、非晶性ポリエステル、ブロックポリエステルの製造に用いるモノマーそのものを指すものではなく、非晶性ポリエステル、ブロックポリエステル中に含まれるモノマー単位のことを指す。
また、非晶性ポリエステルは、上記のようなジオール成分、ジカルボン酸成分以外の成分、例えば、3価以上のアルコール成分や3価以上のカルボン酸成分等を含むものであってもよい。
【0040】
非晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、5×103〜4×104であるのが好ましく、8×103〜2.5×104であるのがより好ましい。重量平均分子量Mwが5×103未満であると、最終的に得られるトナーの機械的強度が低下し、十分な耐久性、保存性が得られない可能性がある。また、重量平均分子量Mwが小さすぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、平均分子量Mwが4×104 を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の記録部材への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0041】
非晶性ポリエステルのガラス転移点Tgは、50〜75℃であるのが好ましく、55〜70℃であるのがより好ましい。ガラス転移点が50℃未満であると、トナーの保存性、耐熱性が低下し、使用環境等によっては、トナー粒子間での融着が発生する場合がある。一方、ガラス転移点が75℃を超えると、低温定着性や透明性が低下する。また、ガラス転移点が高すぎると、なお、ガラス転移点は、JIS K 7121に準拠して測定することができる。
【0042】
非晶性ポリエステルの軟化点Tfは、90〜160℃であるのが好ましく、100〜150℃であるのがより好ましく、100〜130℃であるのがさらに好ましい。軟化点が90℃未満であると、トナーとしての保存性が低下し、十分な耐久性が得られない可能性がある。また、軟化点が低すぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、軟化点が160℃を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の記録部材への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0043】
また、非晶性ポリエステルもブロックポリエステルと同様に、直線状ポリマーであるのが好ましい。直線状ポリマーは、架橋型のものに比べて、摩擦係数が小さい。これにより、特に優れた離型性が得られ、トナーの転写効率がさらに向上する。
【0044】
以上説明したように、本発明のトナーは、結着樹脂として、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとを併用することによって所定の粘弾性特性を有するトナーを得ることができる。
ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとの配合比は、重量比で5:95〜45:55であるのが好ましく、10:90〜40:60であるのがより好ましい。ブロックポリエステルの配合比が低くなりすぎると、トナーの耐オフセット性を十分に向上させるのが困難になる可能性がある。一方、非晶性ポリエステルの配合比が低くなりすぎると、十分な低温定着性や透明性が得られない可能性がある。また、非晶性ポリエステルの配合比が低くなりすぎると、例えば、後述するようなトナーの製造方法の粉砕工程において、混練物を効率良く、均一な大きさに粉砕するのが困難となる。
【0045】
また、結着樹脂は、前記のブロックポリエステルおよび非晶性ポリエステル以外の成分第3の樹脂成分を含むものであってもよい。
ブロックポリエステルおよび非晶性ポリエステル以外の第3の樹脂成分としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−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−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、ポリエステル樹脂(前述したブロックポリエステル、非晶性ポリエステルとは異なるもの)、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0046】
本発明のトナー中において結着樹脂の含有量は、50〜98質量%であるのが好ましく、85〜97質量%であるのがより好ましい。結着樹脂の含有量が50質量%未満であると、最終的に得られるトナーにおいて、幅広い温度領域での良好な定着性等が十分に発揮されない可能性がある。一方、樹脂の含有量が98質量%を超えると、着色剤等の樹脂以外の成分の含有量が相対的に低下し、トナーの発色等の特性を十分に発揮するのが困難となる。
【0047】
着色剤としては、例えば、顔料、染料等を使用することができる。このような顔料、染料としては、例えば、カーボンブラック、スピリットブラック、ランプブラック(C.I.No.77266)、マグネタイト、チタンブラック、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、キノリンイエロー、タートラジンレーキ、赤口黄鉛、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、ベンジジンオレンジG、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファーストスカイブルーインダンスレンブルーBC、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、カルコオイルブルー、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、フタロシアニングリーン、ファイナルイエローグリーンG、ローダミン6G、キナクリドン、ローズベンガル(C.I.No.45432)、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー5:1、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー162、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、金属錯塩染料、シリカ、酸化アルミニウム、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0048】
また、トナー原料中における着色剤の含有量は、1から10質量%であるのが好ましく、3から8質量%であるのがより好ましい。着色剤の含有量が前記下限値未満であると、着色剤の種類によっては、十分な濃度の可視像を形成するのが困難になる可能性がある。一方、着色剤の含有量が前記上限値を超えると、相対的に樹脂の含有量が低下し、必要な色濃度での、紙等の記録部材への定着性が低下する。
【0049】
また、本発明のトナーには、離型剤が含まれていてもよい。離型剤を加える場合には含有量は、トナー中に、0.5から3質量%であることが好ましく、3質量%よりも多くなると、画像の透明性を阻害することがあるので好ましくない。
【0050】
離型剤として、オゾケライト、セルシン、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー・トロプシュワックス等の炭化水素系ワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチル、キャンデリラワックス、綿ロウ、木ロウ、ミツロウ、ラノリン、モンタンワックス、脂肪酸エステル等のエステル系ワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等のオレフィン系ワックス、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等のアミド系ワックス、ラウロン、ステアロン等のケトン系ワックス、エーテル系ワックス等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0051】
前記材料の中でも、特にエステル系ワックス、例えばカルナウバワックスやライスワックス等を用いた場合には、下記のような効果が得られる。
すなわち、エステル系ワックスは、結着剤として用いるポリエステル系樹脂と同様に、分子内にエステル構造を有しており、ポリエステル系樹脂との相溶性に優れる。また、ポリエステル系樹脂は、主成分としての樹脂との相溶性にも優れている。このため、最終的に得られるトナー粒子中における遊離ワックスの発生、粗大化を防止することができ、トナー中でのワックスの微分散やミクロ相分離を達成できる。その結果、得られるトナーは、定着ロールとの離型性が特に優れたものとなる。
ワックスの融点Tmは、30〜160℃であるのが好ましく、50〜100℃であるのがより好ましい。
【0052】
また、ワックス以外にも、離型性を付与できる成分として低融点のポリエステル(以下、「低融点ポリエステル」とも称す)を用いることができる。低融点とは、例えば、融点Tmが70〜90℃程度のものが好ましい。また、低融点ポリエステルの重量平均分子量Mwは、3500〜6500程度であるのが好ましい。また、低融点ポリエステルは、脂肪族モノマーの重合体であるのが好ましい。低融点ポリエステルが、このような条件の少なくとも1つ、好ましくは2つ以上を満足するものであると、前述したポリエステル系樹脂との相溶性が特に優れたものになるとともに、トナーの耐久性を阻害せずにトナーの離型性を付与することができる。また、融点が比較的低いことにより、低温定着性を向上させることができる。
【0053】
また、トナーの製造原料中には、結着樹脂、着色剤、離型剤以外の成分が含まれていてもよい。このような成分としては、帯電制御剤、分散剤、磁性粉末等が挙げられる。
帯電制御剤としては、具体的には安息香酸の金属塩、サリチル酸の金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、カテコールの金属塩、含金属ビスアゾ染料、ニグロシン染料、テトラフェニルボレート誘導体、第四級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸等が挙げられる。
【0054】
また、分散剤としては、例えば、金属石鹸、無機金属塩、有機金属塩、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
金属石鹸としては、具体的には、トリステアリン酸金属塩、例えば、アルミニウム塩等、ジステアリン酸金属塩、例えば、アルミニウム塩、バリウム塩等、ステアリン酸金属塩、例えば、カルシウム塩、鉛塩、亜鉛塩等、リノレン酸金属塩、例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等、オクタン酸金属塩、例えば、アルミニウム塩、カルシウム塩、コバルト塩等、オレイン酸金属塩、例えば、カルシウム塩、コバルト塩等、パルミチン酸金属塩、例えば、亜鉛塩等、ナフテン酸金属塩、例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等、レジン酸金属塩、例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン鉛塩、亜鉛塩等が挙げられる。
前記無機金属塩、前記有機金属塩としては、例えば、カチオン性成分として、周期律表の第IA族、第IIA族、および第IIIA族の金属からなる群より選ばれる元素のカチオンを含み、アニオン性成分として、ハロゲン、カーボネート、アセテート、サルフェート、ボレート、ニトレート、およびホスフェートからなる群より選ばれるアニオンを含む塩等が挙げられる。
【0055】
前記磁性粉末としては、例えば、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料で構成されたもの等が挙げられる。
また、添加剤としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム等を用いてもよい。
【0056】
図2は、本発明のトナーに好適な定着装置の1実施形態を説明する図である。
図2(A)は断面図、図2(B)は図2(A)のY−Y線に沿って矢印方向に見た断面図であり、装置の右半分は省略している。図中、1は熱定着ロール、1aはハロゲンランプ、1bはロール基材、1cは弾性体、1dは表面層、2は加圧ロール、2aは回転軸、2bはロール基材、2cは弾性体、3は耐熱ベルト、4はベルト張架部材、4aは突壁、5は記録部材、5aは未定着トナー像、6はクリーニング部材、7はフレーム、8は記録部材案内部材、9はスプリング、Lは押圧部接線を示す。
【0057】
図2において、熱定着ロール1は、外径25mm程度、肉厚0.7mm程度の管材をロール基材1bとして、その外周に厚み0.4mm程度の弾性体1cを被覆し、更にその外周部にフッ素樹脂層、シリコーン樹脂の表面層1dを形成し、ロール基材1bの内部に加熱源として1050W、2本の柱状ハロゲンランプ1aを内蔵して回転可能にしたものである。加圧ロール2は、外径25mm程度、あるいは24.8mmと熱定着ロール1のロール基材1bより外径を小さくした、肉厚0.7mm程度の管材をロール基材2bとして、その外周に厚み0.2〜0.3mm程度の弾性体2cを被覆して形成し、熱定着ロール1の弾性層より硬質に構成する。この加圧ロール2は、熱定着ロール1に対向して配置され、熱定着ロール1と加圧ロール2の圧接力を98.1N以下、ニップ長を10mm程度で構成すると共に、図示矢印方向に回転可能にする。そして、加圧ロール2とベルト張架部材4との協動により耐熱ベルト3に張力を付与し、耐熱ベルト3を張架して熱定着ロール1に巻き付け定着ニップを形成して、この定着ニップに未定着トナー像5aを形成した記録部材5を通過させて定着する構造になっている。
【0058】
本実施形態においては、熱定着ロール1の内部に2本の加熱源1aを内蔵しており、このハロゲンランプの発熱エレメントを異なった配置に構成して選択的に点灯すると、後述する耐熱ベルト3が熱定着ロール1に巻き付いた定着ニップ部位とベルト張架部材4が熱定着ロール1に摺接する部位のような異なった条件や、幅の広い記録部材と幅の狭い記録部材とのように異なった条件下での温度コントロールを容易に行うことができる。
【0059】
耐熱ベルト3は、熱定着ロール1と加圧ロール2との間に挟持されて加圧ロール2とベルト張架部材4の外周に張架され移動可能になったエンドレスのベルトであり、0.03mm以上の厚みを有するステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管、ポリイミドやシリコーン等の耐熱樹脂等管で構成される。
【0060】
ベルト張架部材4は、熱定着ロール1と加圧ロール2のニップ部よりも記録部材5搬送方向上流側に配設されるとともに、加圧ロール2の回転軸2aを中心として矢印P方向に揺動可能に配設されている。ベルト張架部材4は、記録部材5が定着ニップを非通過の状態において耐熱ベルト3を熱定着ロール1の接線方向に張架する構成にしている。記録部材が定着ニップに進入する初期位置で定着圧力が大きいと進入が円滑に行われなくて、記録部材先端に折れた状態で定着される場合があるが、耐熱ベルト3を熱定着ロール1の接線方向に張架する構成にすると、記録部材の進入がスムーズに成される導入口部が形成でき、安定した記録部材の進入を可能にする。
【0061】
このベルト張架部材4は、耐熱ベルト3の内周に嵌挿して加圧ロール2と協働して耐熱ベルト3に張力fを付与すると共に、耐熱ベルト3を熱定着ロール1に巻き付けてニップを形成する位置に配置した、略半月状のベルト摺動部材(耐熱ベルト3はベルト張架部材4上を摺動する)である。ベルト張架部材4は、耐熱ベルト3が熱定着ロール1と加圧ロール2との押圧部接線Lより熱定着ロール1側に巻き付けてニップを形成する位置に配置される。突壁4aは、ベルト張架部材4の一端または両端に突設され、耐熱ベルト3が一方に寄った場合にこの突壁4aに当接して寄り規制を行うためのものである。ベルト張架部材4は、突壁4aの熱定着ロール1と反対側端部のフレームとの間にスプリング9が配設され、スプリング9により熱定着ロール1に軽押圧され、熱定着ロール1に摺接して位置決めされる。
【0062】
耐熱ベルト3を加圧ロール2とベルト張架部材4により張架して加圧ロール2で安定して駆動するには、加圧ロール2と耐熱ベルト3との摩擦係数をベルト張架部材4と耐熱ベルト3との摩擦係数より大きく設定するとよいが、摩擦係数に関しては異物の侵入や摩耗などによって不安定になる場合がある。これに対し、加圧ロール2と耐熱ベルト3の巻き付け角よりベルト張架部材4と耐熱ベルト3の巻き付け角が小さくなるように、また、加圧ロール2の径よりベルト張架部材4の径が小さくなるように設定すると、耐熱ベルト3がベルト張架部材4を摺動する長さが短くなり、経時変化や外乱などに対する不安定要因から回避でき耐熱ベルト3を加圧ロールで安定して駆動することができる。
【0063】
クリーニング部材6は、加圧ロール2とベルト張架部材4との間に配置して耐熱ベルト3の内周面に摺接して耐熱ベルト3の内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングするものであり、このような異物や摩耗粉等をクリーニングすることで耐熱ベルト3をリフレッシュして不安定要因を除去している。また、ベルト張架部材4に設けた凹部4fは、この除去した異物や摩耗粉等の収納に好適である。
【0064】
記録部材5は、ベルト張架部材4が熱定着ロール1に軽押圧される位置をニップ初期位置として耐熱ベルト3と熱定着ロール1との間を通過することで未定着トナー像5aが定着され、熱定着ロール1に加圧ロール2が押圧する位置をニップ終了位置として押圧部接線Lの方向に排出される。
【0065】
記録部材案内部材8は、定着ニップ出口側に熱定着ロール1及び耐熱ベルトとは空隙を有して近接配設され、記録部材5の排出を案内するものであり、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、PPS等の耐熱性を有する板状樹脂材8aからなる。
【0066】
図3は、本実施形態の特徴を説明するための図であり、図3(A)は断面図、図3(B)はニップ通過位置における定着圧力を示す図である。本実施形態においては、揺動付勢手段であるスプリング9をベルト張架部材4の揺動支点から離れた熱定着ロール1と加圧ロール2との押圧部より耐熱ベルト3の移動方向上流側に配置しているため、てこの作用により図3(B)に示すように、ニップ初期位置から熱定着ロール1と加圧ロール2との押圧部に向かって連続的に加圧力を高めることが可能であり、記録部材に変曲点のあるストレスを付与しないので、定着画像に定着ムラ等が発生せず、極めて安定した未定着トナー像の定着が可能になるばかりでなく、未定着トナー像の定着後に排出される記録部材に皺発生などの記録部材の変形を抑制することができる。
【0067】
このとき、ニップ初期位置での押圧力をP1、加圧ロール2が熱定着ロール1を押圧する押圧部位での押圧力をP3、ニップ初期位置と押圧部位との間での押圧力をP2としたとき、P1<P2<P3の関係となり、加圧ロール2が熱定着ロール1を押圧する押圧部位での押圧力P3が最高圧になる。例えば記録部材の表面に凹凸があったり、OHPシートなどのように表面が極めて平滑で気密性に富んだ材質で溶融したトナー像が浸透しにくい場合には、記録部材がニップを通過する最後の段階で溶融したトナーに対して溶融段階より高い圧力を付与するので、溶融したトナーの表面をより平滑にならしめるとともに、記録部材への浸透作用を促進して定着画像をさらに安定させることができる。
特に、本発明のトナーは、軟化点から200℃までの温度において、トナーの貯蔵弾性率が軟化点近傍の温度において最小値を有しているので、定着装置の通過時の温度上昇に伴って、最小点の温度以上に加熱されると、トナーの弾性は増大するので、このような押圧力の挙動を示す定着装置には好適である。
【0068】
【実施例】
以下に、実施例、比較例を示し本発明を説明する。
実施例1
1.ポリエステル樹脂A(非晶性ポリエステル樹脂)の調製
ネオペンチルアルコール40モル部、エチレングリコール30モル部、1,4−シクロヘキサンジオール30モル部、テレフタル酸ジメチル105モル部、無水フタル酸15モル部の混合物を用意した。
2リットル4つ口フラスコに、環流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計及び攪拌装置を設置し、前記混合物1000gとエステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド)1gを仕込み、180℃で生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながらエステル化反応させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外し、真空ポンプに接続した。系内圧力を666.6Pa以下に減圧した状態で、温度200℃、攪拌回転数150rpmで攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステル樹脂Aとした。
ポリエステル樹脂Aは、軟化点(Tf)110℃、ガラス転移点(Tg)63℃、重量平均分子量(Mw)11,000であった。
【0069】
2.ポリエステル樹脂B(ブロックポリエステル樹脂)の調製
ポリエステル樹脂A 90モル部、1,4−ブタンジオール5モル部、テレフタル酸ジメチル5モル部の混合物を調製し、2リットル4つ口フラスコに、環流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計及び攪拌装置を設置し、前記混合物1000gとエステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド)1gを仕込み、200℃で生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながらエステル化反応させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外し、真空ポンプに接続した。系内圧力を666.6Pa以下に減圧した状態で、温度220℃、攪拌機回転数150rpmで攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステル樹脂Bとした。
ポリエステル樹脂Bは、軟化点(Tf)170℃、ガラス転移点(Tg)64℃、融解ピーク温度(Tm)220℃、融解熱(△Q)15.2J/g、重量平均分子量(Mw)21,000であった。
【0070】
(顔料マスターバッチの調製)
ポリエステル樹脂B 80質量%、顔料としてLI0NOL BLUE NOB TONR(東洋インキ製造製)20質量%の組成でフラッシング法を用いた調製した。これを直径2mm程度に粗粉砕し顔料マスターバッチAとした。
【0071】
(トナー1の調製)
非晶性ポリエステルであるポリエステル樹脂A:90重量部、ブロックポリエステルであるポリエステル樹脂B:10重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、結着樹脂製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、250℃で混練し、結着樹脂1を得た。
次に、結着樹脂1:100重量部、顔料マスターバッチA:10重量部、帯電制御剤としてサリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤(カルナウバワックス)2重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
【0072】
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部と、負帯電性大粒径シリカ(日本アエロジル社製 シリカRX50 平均粒径:40nm):0.5重量部とをヘキサメチルジシラザンの表面処理によって疎水化処理を施したものを混合してトナー1を調製した。
得られたトナー1の物性、および定着特性を以下の測定方法によって測定し、その結果を表1に示す。
【0073】
(トナー特性の評価)
1.トナー軟化点の測定方法
定負荷力押出型細管式レオメータ(島津製作所製 フローテスタCFD−500D)を使用して、測定試料:1gを圧縮成型し、ダイ孔径:1mm、ダイ長さ:1mm、押出圧力:1.96MPaを加えて、試料の1/2の量が流出した時点の温度を求める1/2法によって測定。
2.粘弾性測定方法
粘弾性測定装置(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製 ARES)を用いて、測定温度:100−200℃の範囲で、温度依存測定モードにより粘弾性測定を行った。
・歪印加量は、測定温度範囲内の各温度の線形領域における最大歪みのうち最小値を設定し、その後自動測定モードに設定した。
・ジオメトリー:パラレルプレート(25mm径)
・試料調製:トナー1gをパラレルプレートにはさみ、加熱溶融させ高さ1.0〜2.0mmに調製。
・歪印加量の決定:一定温度下、ひずみ依存(Strain Sweep)モードで、測定試料に徐々に大きな歪み(周波数1rad/sec,歪0.1〜200%)を与え、与えた歪みに対し貯蔵弾性率及び損失弾性率が線形領域における最大歪みを、測定歪みとした。
測定によって得られた温度に対する貯蔵弾性率G’の変化曲線から最小値を求めた。
【0074】
3.定着装置への巻付性評価
レーザープリンタ(セイコーエプソン製 LP3000C)より定着装置を外したもので、用紙(冨士ゼロックスオフィスサプライ製PPC用普通紙S)にトナー付着量0.4mg/cm2 のベタ画像を作製した。次いで、図2に示した定着装置にて170℃で通過させた。この時、用紙が定着装置のロールに巻付く場合を不良、巻付かない場合を良好とした。
【0075】
4.オフセット良好域評価
レーザープリンタ(セイコーエプソン製 LP3000C)より定着装置を外したもので、用紙(冨士ゼロックスオフィスサプライ製PPC用普通紙S)に2cm×2cmの未定着パッチ(トナー付着量0.4mg/cm2 )を作製する。
これを図2に示した定着装置に温度を変化させて通紙し、パッチ定着位置から定着ロール円周分下の紙上に低温または高温オフセット痕が生じない温度領域をオフセット良好域とする。
【0076】
実施例2
(トナー2の調製)
非晶性ポリエステルであるポリエステル樹脂A:60重量部、ブロックポリエステルであるポリエステル樹脂B:40重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、結着樹脂製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、250℃で混練し、結着樹脂2を得た。
【0077】
次に、結着樹脂2:100重量部、顔料マスターバッチA:10重量部、帯電制御剤:サリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤(カルナウバワックス)2重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
【0078】
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部と、負帯電性大粒径シリカ(日本アエロジル社製 シリカRX50 平均粒径:40nm):0.5重量部とをヘキサメチルジシラザンの表面処理によって疎水化処理を施したものを混合してトナー2を調製した。
(トナー特性の評価)
得られたトナー2の物性、および定着特性を実施例1に記載のトナー特性の評価方法と同様に測定し、その結果を表1に示すとともに、図4に、貯蔵弾性率G’の温度変化曲線を示した。
【0079】
実施例3
(トナー3の調製)
非晶性ポリエステルであるポリエステル樹脂A:70重量部、ブロックポリエステルであるポリエステル樹脂B:30重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、結着樹脂製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、250℃で混練し、結着樹脂3を得た。
【0080】
次に、結着樹脂3:100重量部、顔料マスターバッチA:10重量部、帯電制御剤:サリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤(カルナウバワックス)2重量部を20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械製 TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
【0081】
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部と、負帯電性大粒径シリカ(日本アエロジル社製 シリカRX50 平均粒径:40nm):0.5重量部とをヘキサメチルジシラザンの表面処理によって疎水化処理を施したものを混合してトナー3を調製した。
【0082】
(トナー特性の評価)
得られたトナー3の物性、および定着特性を実施例1に記載のトナー特性の評価方法と同様に測定し、その結果を表1に示す。
【0083】
比較例1
(比較トナー1の調製)
架橋ポリエステル樹脂(三洋化成工業製 ガラス転移点(Tg):57℃、軟化点(Tf):145℃、重量平均分子量(Mw):32000、酸価:27、水酸基価:6)70重量部に、顔料としてLI0NOL BLUE NOB TONR(東洋インキ製造製)を30重量部を混合した後に、2本ロールにより混練した。これを直径2mm程度に粗粉砕しマスターバッチとした。
次に、マスターバッチ10重量部に、線状ポリエステル樹脂(三洋化成工業製ガラス転移点(Tg):68℃、軟化点(Tf):110℃、重量平均分子量(Mw):13000、酸価:25、水酸基価:22)100重量部、帯電制御剤としてのサリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤(カルナウバワックス):2重量部を、20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械社製、TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
【0084】
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部を混合して比較トナー1を調製した。
(トナー特性の評価)
得られた比較トナー1の物性、および定着特性を実施例1に記載のトナー特性の評価方法と同様に測定し、その結果を表1に示すとともに、図4に、貯蔵弾性率G’の温度変化曲線を示した。
【0085】
比較例2
(比較トナー2の調製)
架橋ポリエステル樹脂(三洋化成工業製 ガラス転移点(Tg):57℃、軟化点(Tf):145℃、重量平均分子量(Mw):32000、酸価:27、水酸基価:6)80重量部に顔料として TonerCyanBG (クラリアント社製)を20重量部を混合した後に、2本ロールにより混練した。これを直径2mm程度に粗粉砕しマスターバッチとした。
次に、マスターバッチ10重量部に、線状ポリエステル樹脂(三洋化成工業製ガラス転移点(Tg):68℃、軟化点(Tf):110℃、重量平均分子量(Mw):13000、酸価:25、水酸基価:22)100重量部、帯電制御剤としてのサリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤としてのカルナウバワックス:3重量部を、20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
【0086】
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械社製、TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
【0087】
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部を混合して比較トナー2を調製した。
(トナー特性の評価)
得られた比較トナー2の物性、および定着特性を実施例1に記載のトナー特性の評価方法と同様に測定し、その結果を表1に示すとともに、図4に、貯蔵弾性率G’の温度変化曲線を示した。
【0088】
比較例3
(比較トナー3の調製)
線状ポリエステル樹脂(三洋化成工業株式会社製 ガラス転移点(Tg):68℃、軟化点(Tf):110℃、重量平均分子量(Mw):13000、酸価:25、水酸基価:22)80重量部に顔料として TonerCyanBG (クラリアント社製)を20重量部を混合した後に、2本ロールにより混練した。これを直径2mm程度に粗粉砕しマスターバッチとした。
次に、マスターバッチ10重量部に、架橋ポリエステル樹脂(三洋化成工業製ガラス転移点(Tg):57℃、軟化点(Tf):145℃、重量平均分子量(Mw):32000、酸価:27、水酸基価:6)100重量部、帯電制御剤としてのサリチル酸クロム錯体(オリエント化学工業製 ボントロンE−81):1重量部、離型剤としてのカルナウバワックス:2重量部を、20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて混合し、トナー製造用の混合物を得た。
【0089】
次に、この混合物を、2軸混練押出機(東芝機械社製、TEM−41型)を用いて、110℃で混練した。
次いで、混練物を平均粒径:1〜2mmに粗粉砕し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製 200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕空気圧:500kPa、ロータ回転数:7000rpmで行った。
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
【0090】
次いで、得られた粉体に20L型ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、外添剤として、負帯電性小粒径シリカ(日本アエロジル社製 RX200平均粒径12nm):1重量部を混合して比較トナー2を調製した。
(トナー特性の評価)
得られた比較トナー3の物性、および定着特性を実施例1に記載のトナー特性の評価方法と同様に測定し、その結果を表1に示す。
【0091】
【0092】
【発明の効果】
本発明のトナーは、トナーの軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下であり、定着時に軟化点以上の温度に加熱された場合であっても、トナーの粘弾性挙動が大きく変化しないので、低温オフセット、高温オフセットの両者の防止とともに、定着ロールへの巻付等を防止した定着特性の良好なトナーおよび画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のトナーについての粘弾性特性の一例を説明する図である。
【図2】図2は、本発明のトナーに好適な定着装置の1実施形態を説明する図である。
【図3】図3は、本実施形態の定着装置の特徴を説明する図である。
【図4】図4は、実施例および比較例のトナーの貯蔵弾性率の温度変化を説明する図である。
【符号の説明】
1…熱定着ロール、1a…ハロゲンランプ、1b…ロール基材、1c…弾性体、1d…表面層、2…加圧ロール、2a…回転軸、2b…ロール基材、2c…弾性体、3…耐熱ベルト、4…ベルト張架部材、4a…突壁、5…記録部材、5a…未定着トナー像、6…クリーニング部材、7…フレーム、8…記録部材、9…スプリング、L…押圧部接線
Claims (6)
- 静電潜像担持体に形成した静電潜像を現像して画像を形成するために使用するトナーにおいて、トナーの軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下であることを特徴とするトナー。
- トナーは離型剤を0から3質量%含有することを特徴とする請求項1記載のトナー。
- トナーの結着樹脂が結晶性高分子材料と非晶質高分子材料からなることを特徴とする請求項1ないし2記載のトナー。
- 静電潜像担持体に形成した静電潜像を現像して画像を形成する画像形成装置において、記録部材上に転写するトナーは軟化点から200℃までの温度範囲における貯蔵弾性率G’の最大値と最小値の比が10以下であり、記録部材上のトナー画像を定着する加熱定着手段、もしくは記録部材を加熱定着手段に押圧する押圧手段の少なくともいずれか一方は、ベルトによって構成されていることを特徴とする画像形成装置。
- 加熱定着手段の表面層がフッ素樹脂、シリコーン樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
- 押圧手段がベルトによって構成されているとともに、記録部材の排出される側の押圧力が大きなことを特徴とする請求項4または5のいずれかに記載の画像形成装置。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011164333A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Fuji Xerox Co Ltd | 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 |
JP2012032639A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Sanyo Chem Ind Ltd | トナーバインダーおよびトナー組成物 |
JP2012233953A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 箔接着用トナーおよびその製造方法並びに画像形成方法 |
JP2012247473A (ja) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成方法、画像形成装置 |
US9494898B2 (en) | 2014-03-04 | 2016-11-15 | Konica Minolta, Inc. | Image formation method and image formation apparatus |
-
2003
- 2003-07-31 JP JP2003204309A patent/JP2005049488A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011164333A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Fuji Xerox Co Ltd | 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 |
JP2012032639A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Sanyo Chem Ind Ltd | トナーバインダーおよびトナー組成物 |
JP2012233953A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 箔接着用トナーおよびその製造方法並びに画像形成方法 |
JP2012247473A (ja) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成方法、画像形成装置 |
US9494898B2 (en) | 2014-03-04 | 2016-11-15 | Konica Minolta, Inc. | Image formation method and image formation apparatus |
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