JP2009086642A - 画像形成方法、画像形成装置、トナー、現像剤、容器及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】システム速度が500〜1700mm/secであり、トナーは、トナー母体と、外添剤と、が配合され、トナー母体は、結晶性ポリエステル樹脂と、非晶質樹脂と、ワックスと、を含有し、外添剤の配合量X(重量部)は、トナー母体100重量部に対して0.30乃至0.55重量部であり、トナーのFT−IR(フーリエ変換赤外分光分析測定装置)を使用しATR法(全反射法)で測定した結晶性ポリエステル樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをC、ワックスをW、非晶質樹脂をRとしたとき、ピーク比C/R、W/Rは、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする。
0.36≦(2.77×C/R+1.97×W/R)/X≦1.85 …式(1)
【選択図】図1
Description
しかしながら、作像速度、所謂画像形成装置におけるシステム速度が高速になるにつれて画質は悪化し、特に画質に大きな影響を与える要素の一つであるトナーの定着性が悪化するため、高速化とトナーの定着性を両立させる技術が必要とされている。
例えば、トナー自体の定着性能を向上させるため、樹脂そのものの熱特性をコントロールすることなどの方法が知られている。しかしながら、樹脂の低Tg(ガラス転移温度)化は耐熱保存性や定着強度を悪化させる原因となり、また樹脂の低分子量化によるF1/2温度の低下では、ホットオフセットの発生と光沢が高すぎる(光沢制御性)などの問題が生じる。このため、樹脂そのものの熱特性をコントロールすることにより低温定着性に優れ、かつ、耐熱保存性、耐オフセット性が良好なトナーを得るには至っていない。
ワックスの存在によって、トナーの低温定着性は向上する。一方、詳細は定かではないが、ワックスはトナーにおける結晶性ポリエステル樹脂の染み出しを助長するように作用するため、単純にワックスの配合量を増加させるとトナーの像担持体表面上へのフィルミングが発生するため問題となる。
また、外添剤は像担持体上のトナーフィルミングを掻き落とす作用があり、外添剤の配合量を増加させることでトナーの像担持体表面上へのフィルミングの発生が抑制される。一方、外添剤の配合量を増加させることで、定着時における記録媒体上のトナー(未定着)の空隙率が増大することで熱伝導が悪化すること、及び定着に寄与しない阻害要因となる外添剤の割合がトナー中において増加することから、低温定着性が悪化するため問題となる。
《画像形成装置、画像形成方法》
図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態における一部の構成を示す概略図である。
本発明に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体1と、該像担持体表面を帯電させる帯電装置2と、前記像担持体1表面に静電潜像を書き込む露光装置8と、前記静電潜像を、トナー9を含む現像剤13を用いて可視化して可視像を形成するする現像装置3と、前記可視像を、直接又は被転写体を介して記録媒体4上に転写して未定着画像を形成する転写装置5と、像担持体1表面に残った転写残留トナーをクリーニングするクリーニング装置7と、前記未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置6と、を備え、システム速度が500〜1700mm/secであり、前記トナー9は、トナー母体と、外添剤と、が配合され、前記トナー母体は、結晶性ポリエステル樹脂と、非晶質樹脂と、ワックスと、を含有し、前記外添剤の配合量X(重量部)は、前記トナー母体100重量部に対して0.30乃至0.55重量部であり、前記トナー9のFT−IR(フーリエ変換赤外分光分析測定装置)を使用しATR法(全反射法)で測定した結晶性ポリエステル樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをC、ワックスの特徴的なスペクトルのピーク高さをW、非晶質樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをRとしたとき、結晶性ポリエステル樹脂ピーク比C/R、ワックスピーク比W/Rは、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする。
さらに本発明は、前記C/Rが、0.03乃至0.15であることが好ましい。
C/Rとは、トナー9表面への結晶性ポリエステル樹脂の染み出し易さを表している。C/Rが0.15より大きいと、低温定着性が向上するが、染み出しすぎると像担持体1にトナー9が固着するフィルミングが発生する。一方、C/Rが0.03より小さいと、トナー9表面に染み出し難くなり、フィルミングの発生は抑制されるが、低温定着性は劣ることになる。
W/Rとは、トナー9表面への結晶性ポリエステル樹脂の染み出し易さを表している。W/Rが大きいと、低温定着性は向上するが、染み出しすぎると像担持体1にトナー9が固着するフィルミングが発生する。一方、W/Rが小さいと、トナー9表面に染み出し難くなり、フィルミングの発生は抑制されるが、低温定着性は劣ることになる。
本発明では、結晶性ポリエステル樹脂ピーク比C/R、ワックスピーク比W/Rは、FT−IR(フーリエ変換赤外分光分析測定装置;Avatar370/ThermoElectron社製)で、ATR法(全反射法)測定により得られる吸光度スペクトルから、結晶性ポリエステル樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをC、ワックスの特徴的なスペクトルのピーク高さをW、非晶質樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをRとして算出する。ATR法では平滑な面が必要となるため、トナーを加圧成型し平滑面を作る。この時の加圧成型は、トナー2.0gに1tを60sec間荷重し、直径20mmのペレットとした。
尚、結晶性ポリエステル樹脂、非晶質樹脂、ワックスについての詳細は後述する。
外添剤の配合量X(重量部)は、トナー母体100重量部に対する外添剤の配合量を表し、0.30乃至0.55重量部であることが好ましい。外添剤の配合量Xが0.30重量部より少ない場合は、像担持体1上のトナーのフィルミングを掻き落とす力が弱まり、像担持体1表面上へのトナーのフィルミングが発生するため好ましくない。外添剤の配合量Xが0.55重量部より多いと、トナー粒同士の空隙率が増え、導熱率が悪くなり、低温定着性が阻害されることになるため好ましくない。加えて、外添剤の配合量Xが0.55重量部より多いとシリカフィルミングと言う別の課題が発生する。外添剤の配合量Xは蛍光X線による測定で定量される値である。
尚、外添剤についての詳細は後述する。
本発明では、システム速度は500〜1700mm/secである。システム速度とは、画像形成におけるシステムの速度であって、記録媒体4の搬送速度と同義である。従ってシステム速度は、A4紙、縦方向通紙(通紙方向紙の長さ297mm)、連続100枚を画像形成装置で出力し、スタートから終了までの出力時間をA秒とし、システム速度をBとした場合、下記式にて求められる。
B(mm/sec)=100枚×297mm÷A秒
本発明に用いられるトナー9は、トナー母体と、外添剤と、が配合され、前記トナー母体は、結晶性ポリエステル樹脂と、非晶質樹脂と、ワックスと、を含有してなる。
本発明のトナーを構成する非晶質樹脂である重縮合ポリエステル樹脂としては、ポリオールとポリカルボン酸との重縮合物であるポリエステル樹脂(AX)、(AX)にさらにポリエポキシド(c)などを反応させて得られる変性ポリエステル樹脂(AY)などが挙げられる。(AX)、(AY)などは単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて混合物として使用してもよい。
ポリエステル樹脂(AX)および(AY)としては、以下のものなどが挙げられ、これらのものを併用することもできる。
(AX1):(g)および(i)を用いた線状のポリエステル樹脂
(AX2):(g)および(i)と共に(h)および/または(j)を用いた非線状のポリエステル樹脂
(AY1):(AX2)に(c)を反応させた変性ポリエステル樹脂
なお、上記および以下において水酸基価および酸価は、JIS K 0070に規定の方法で測定される。
これらのうち好ましいものは、3〜8価またはそれ以上の脂肪族多価アルコールおよびノボラック樹脂のアルキレンオキシド付加物(付加モル数2〜30)であり、とくに好ましいものはノボラック樹脂のアルキレンオキシド付加物である。
ヒドロキシカルボン酸(k)としては、ヒドロキシステアリン酸、硬化ヒマシ油脂肪酸などが挙げられる。ラクトン(l)としては、カプロラクトンなどが挙げられる。
ポリエポキシド(c)のエポキシ当量は、好ましくは50〜500である。下限は、さらに好ましく70、特に好ましくは80であり、上限は、さらに好ましく300、特に好ましくは200である。エポキシ基数とエポキシ当量が上記範囲内であると、現像性と定着性が共に良好である。上述の1分子当たりのエポキシ基数およびエポキシ当量の範囲を同時に満たせばさらに好ましい。
また、チタン含有触媒(a)の触媒効果を損なわない範囲で他のエステル化触媒を併用することもできる。他のエステル化触媒の例としては、スズ含有触媒(例えばジブチルスズオキシド)、三酸化アンチモン、チタン含有触媒(a)以外のチタン含有触媒(例えばハロゲン化チタン、チタンジケトンエノレート、カルボン酸チタニル、及びカルボン酸チタニル塩)、ジルコニウム含有触媒(例えば酢酸ジルコニル)、ゲルマニウム含有触媒、アルカリ(土類)金属触媒(例えばアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のカルボン酸塩:酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸カルシウム、安息香酸ナトリウム、および安息香酸カリウムなど)、および酢酸亜鉛等が挙げられる。これらの他の触蝶の添加量としては、得られる重合体の重量に対して、0〜0.6%が好ましい。0.6%以内とすることで、ポリエステル樹脂の着色が少なくなり、カラー用のトナーに用いるのに好ましい。添加された全触媒中のチタン含有触媒(a)の含有率は、50〜100重量%が好ましい。
ポリエポキシド(c)と反応させる非線状のポリエステル樹脂(AX2)の酸価は、好ましくは1〜60、さらに好ましくは5〜50である。酸価が1以上であると、ポリエポキシド(c)が未反応で残存して樹脂の性能に悪影響を及ぼす恐れがなく、60以下であると、樹脂の熱安定性が良好である。
また、変性ポリエステル樹脂(AY1)を得るのに用いるポリエポキシド(c)の量は、低温定着性および耐ホットオフセット性の観点から、(AX2)に対して、好ましくは0.01〜10重量%、さらに好ましくは0.05〜5重量%である。
他の樹脂としては、スチレン系樹脂[スチレンとアルキル(メタ)アクリレートの共重合体、スチレンとジエン系モノマーとの共重合体等]、エポキシ樹脂(ビスフェノールAジグリシジルエーテル開環重合物等)、ウレタン樹脂(ジオールおよび/または3価以上のポリオールとジイソシアネートの重付加物等)などが挙げられる。
非晶質樹脂における他の樹脂の含有量は、好ましくは0〜40重量%、さらに好ましくは0〜30重量%、特に好ましくは0〜20重量%である。
本発明で用いる結晶性ポリエステル樹脂は、その分子主鎖中に下記一般式(1)で表わされるエステル結合を少なくとも60モル%含有する結晶性脂肪族ポリエステル樹脂からなることを特徴とする。
前記一般式(1)の構造の存在は固体C13NMRにより確認することができる。
前記直鎖状不飽和脂肪族基の具体例としては、マレイン酸、フマル酸、1,3−n−プロペンジカルボン酸、1,4−n−ブテンジカルボン酸等の直鎖状不飽和2価カルボン酸由来の直鎖状不飽和脂肪族基を挙げることができる。
この場合、多価カルボン酸成分には、必要に応じ、少量の他の多価カルボン酸を添加することができる。この場合の多価カルボン酸には、(i)分岐鎖を有する不飽和脂肪族二価カルボン酸、(ii)飽和脂肪族2価カルボン酸や、飽和脂肪族3価カルボン酸等の飽和脂肪族多価カルボン酸の他、(iii)芳香族2価カルボン酸や芳香族3価カルボン酸等の芳香族多価カルボン酸等が包含される。これらの多価カルボン酸の添加量は、全カルボン酸に対して、通常、30モル%以下、好ましくは10モル%以下であり、得られるポリエステルが結晶性を有する範囲内で適宜添加される。
必要に応じて添加される多価アルコールを例示すると、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ポリエチレングリコール、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、グリセリン等が挙げられる。
ポリエステル樹脂についての前記分子量分布は、横軸をlog(M:分子量)とし、縦軸を重量%とする分子量分布図に基づくものである。本発明で用いる結晶性ポリエステル樹脂の場合、この分子量分布図において、3.5〜4.0(重量%)の範囲に分子量ピークを有することが好ましく、また、そのピークの半値幅が1.5以下であることが好ましい。
粉末X線回折測定は、理学電機RINT1100を用い、管球をCu、管電圧−電流を50kV−30mAの条件で広角ゴニオメーターを用いて測定した。(図5:結晶性ポリエステル樹脂のX線回折結果、図6:本発明に用いられるトナーのX線回折結果一例)
混合温度が低すぎると充分に混合できず、不均一となることがある。2種以上のポリエステル樹脂を混合する場合、混合温度が高すぎると、エステル交換反応による平均化などが起こるため、トナーバインダー(トナー母体中の樹脂成分)として必要な樹脂物性が維持できなくなる場合がある。
溶融混合する場合の混合装置としては、反応槽などのバッチ式混合装置、および連続式混合装置が挙げられる。適正な温度のもと短時間で均一に混合するためには、連続式混合装置が好ましい。連続混合装置としては、エクストルーダー、コンテイニアスニーダー、3本ロールなどが挙げられる。これらのうちエクストルーダーおよびコンテイニアスニーダーが好ましい。
粉体混合する場合の混合条件としては、混合温度は、好ましくは0〜80℃、さらに好ましくは10〜60℃である。混合時間は、好ましくは3分以上、さらに好ましくは5〜60分である。混合装置としては、へンシェルミキサー、ナウターミキサー、およびバンパリーミキサー等が挙げられる。好ましくはヘンシェルミキサーである。
ワックスとしては、従来公知のものが使用できる。例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等の低分子量ポリオレフィンワックスやフィッシャー・トロプシュワックス等の合成炭化水素系ワックスや蜜ロウ、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、モンタンワックス等の天然ワックス類、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油ワックス類、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸等の高級脂肪酸、及び高級脂肪酸の金属塩、高級脂肪酸アミド、合成エステルワックス等、及びこれらの各種変性ワックスが挙げられる。
これらワックスは、1種又は2種以上を併用して用いることができる
これらのワックスの使用量は、トナーに対して2〜15重量%が好適である。2重量%未満ではオフセット防止効果が不充分であり、15重量%を超えると転写性、耐久性が低下する。
本発明の対象になる、線速500〜1700mm/secのシステムがよく使われる業務環境、特にロール紙などのユーザーにとっては、定着直後の定着性向上が求められるため、脂肪酸アミド化合物をトナーに含有させることが好ましい。
好ましい化合物を例示すると、ビスステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、ステアリン酸メチルアミド、ステアリン酸ジエチルアミド、ステアリン酸ベンジルアミド、ステアリン酸フェニルアミド、ベヘン酸アミド、ベヘン酸ジメチルアミド、ミリスチン酸アミド、パルミチン酸アミド等が挙げられる。
本発明では、上記脂肪酸アミド化合物の中でも、アルキレンビス脂肪酸アミドが特に好適に用いられる。アルキレンビス脂肪酸アミドの中でも、下記の一般式(II)で示されるものがより好適に用いられる。
これら脂肪酸アミド化合物は、軟化点Tm(Tsp)が、定着部材の使用の際の表面温度THより低いことで、定着部材表面で、ワックスとしての効果を奏する。
本発明に用いられるトナーは、脂肪酸アミド化合物を単独又は2種以上含有することが好ましく、さらに脂肪酸アミド化合物以外のワックスを含有することがより好ましい。
本発明に用いられるトナーは、シリカや酸化チタン、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素等の無機微粒子や樹脂微粒子を母体トナーが外添されてなる。トナーが外添剤を有することで、転写性、耐久性をさらに向上すると共に、像担持体1上にフィルミングしたトナーを掻き落とす効果を奏する。
本発明に用いられるトナーは、着色剤を含有しても良い。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、ピグメントイエロー155、ベンズイミダゾロン、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等が挙げられる。
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等が挙げられる。
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、複合金属酸化物等が挙げられる。
これらは、1種または2種以上を使用することができる。
例えば、ニグロシン、炭素数2〜16のアルキル基を含むアジン系染料(特公昭42−1627号公報)、塩基性染料、例えばC.I.Basic Yello 2(C.I.41000)、C.I.Basic Yello 3、C.I.Basic Red 1(C.I.45160)、C.I.Basic Red 9(C.I.42500)、C.I.Basic Violet 1(C.I.42535)、C.I.Basic Violet 3(C.I.42555)、C.I.Basic Violet 10(C.I.45170)、C.I.Basic Violet 14(C.I.42510)、C.I.Basic Blue 1(C.I.42025)、C.I.Basic Blue 3(C.I.51005)、C.I.Basic Blue 5(C.I.42140)、C.I.Basic Blue 7(C.I.42595)、C.I.Basic Blue 9(C.I.52015)、C.I.Basic Blue 24(C.I.52030)、C.I.Basic Blue 25(C.I.52025)、C.I.Basic Blue 26(C.I.44045)、C.I.Basic Green 1(C.I.42040)、C.I.Basic Green 4(C.I.42000)など、これらの塩基性染料のレーキ顔料、C.I.Solvent Black 8(C.I.26150)、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の4級アンモニウム塩、或いはジブチル又はジオクチルなどのジアルキルスズ化合物、ジアルキルスズボレート化合物、グアニジン誘導体、アミノ基を含有するビニル系ポリマー、アミノ基を含有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂、特公昭41−20153号公報、特公昭43−27596号公報、特公昭44−6397号公報、特公昭45−26478号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩、特公昭55−42752号公報、特公昭59−7385号公報に記載されているサルチル酸、ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のZn、Al、Co、Cr、Fe等の金属錯体、スルホン化した銅フタロシアニン顔料、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。ブラック以外のカラートナーは、当然目的の色を損なう帯電制御剤の使用は避けるべきであり、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好適に使用される。
本発明のトナーを製造する方法としては特に限定されるものではなく、従来公知の製造方法が使用できる。例えば、溶融混練粉砕法、重合法、イソシアネート基含有プレポリマーを用いた重付加反応法、溶剤溶解し脱溶剤して粉砕する方法のほか、溶融スプレー法によっても製造することができる。これらの製造方法のうち、溶融混練法、特定の結晶性高分子および重合性単量体を含有する単量体組成物を水相中で直接的に重合する重合法(懸濁重合法・乳化重合法)、特定の結晶性高分子およびイソシアネート基含有プレポリマーを含有する組成物を水相中でアミン類により直接的に伸長/架橋する重付加反応法、溶剤溶解し脱溶剤して粉砕する方法を採用することが好ましい。
本発明に用いられる現像剤は、トナーとキャリアとを含有する二成分現像剤であることが好ましい。トナーを二成分現像剤用に用いる場合には、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ものなどが挙げられ、粒径は体積平均粒径が25〜200μmであることが好ましい。
本発明に用いられる容器は、トナー又はトナーとキャリアとを含有した現像剤を当該容器中に収容してなる。
容器本体としては、その大きさ、形状、構造、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記形状としては、円筒状などが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより内容物であるトナーが排出口側に移行可能であり、かつ該スパイラル部の一部又は全部が蛇腹機能を有しているもの、などが特に好ましい。
容器本体の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、樹脂が好適に挙げられ、その中でも、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂、などが好適に挙げられる。
本発明に用いられる容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れ、後述する本発明のプロセスカートリッジ、上述した画像形成装置等に、着脱可能に取り付けてトナー又は現像剤の補給に好適に使用することができる。
本発明に係るプロセスカートリッジは、上記現像剤を保持する現像装置と、像担持体、帯電装置、クリーニング装置より選ばれる1以上と、を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とする。ここで、プロセスカートリッジには、上記したもののほかに、さらに除電装置など従来公知のものを一体に支持しても良い。
合成例1<結晶性ポリエステル樹脂No.1の合成>
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,4−ブタンジオール25モル、フマル酸23.75モル、無水トリメリット酸1.65モル、ハイドロキノン5.3gを入れ、160℃で5時間反応させた。次いで、200℃に昇温して1時間反応させ、さらに8.3KPaにて1時間反応させ結晶性ポリエステル樹脂No.1を得た。
[チタン含有触媒(A1)の合成]
冷却管、撹拝機及び液中バブリング可能な窒素導入管の付いた反応槽中に、チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)の80%水溶液を入れ、窒素にて液中バブリング下、90℃まで徐々に昇温し、90℃で4時間反応(加水分解)させることで、チタン含有触媒(A1)(テレフタル酸チタン)を得た。
以降の実施例においても同様の合成法によりチタン含有触媒(A1)を得ることができる。
冷却管、撹拝機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAのPO2モル付加物430部、ビスフェノールAのPO3モル付加物300部、テレフタル酸257部、イソフタル酸65部、無水マレイン酸10部及び縮合触媒としてチタン含有触媒(A1)2部を入れ、220℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら10時間反応させた。次いで、5〜20mmHgの減圧下に反応させ、酸価が5になった時点で取り出し、室温まで冷却後粉砕して線状ポリエステル樹脂(AX1−1)を得た。
線状ポリエステル樹脂(AX1−1)はTHF不溶分を含有しておらず、その酸価は7、水酸基価は12、Tgは60℃、Mnは6940、Mpは19100であった。分子量1500以下の成分の比率は1.2%であった。ここで、Mpとは分子量分布におけるメインピークを示す値であって、分子量を横軸、頻度を縦軸としたグラフにおけるメインピークのピーク位置の分子量である。
冷却管、撹拝機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAのEO2モル付加物350部、ビスフェノールAのPO3モル付加物326部、テレフタル酸278部、無水フタル酸40部及び縮合触媒としてチタン含有触媒(A1)2部を入れ、230℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら10時間反応させた。次いで、5〜20mmHgの減圧下に反応させ、酸価が2以下になった時点で180℃に冷却し、無水トリメリット酸62部を加え、常圧密閉下2時間反応後取り出し、室温まで冷却後、粉砕して非線状ポリエステル樹脂(AX2−1)を得た。非線状ポリエステル樹脂(AX2−1)はTHF不溶分を含有しておらず、その酸価は35、水酸基価は17、Tgは69℃、Mnは3920、Mpは11200であった。分子量1500以下の成分の比率は0.9%であった。
(AX1−1)400部と(AX2−1)600部をコンテイニアスニーダーにて、ジャケット温度150℃、滞留時間3分で溶融混合して、溶融樹脂を得た。得られた溶融樹脂を、スチールベルト冷却機を使用して4分間で30℃まで冷却後粉砕して、非晶質ポリエステル樹脂Aを得た。
<トナーの製造例>
(混練粉砕法によるトナーの製造)
製造方法:
下記のトナー組成物をブレンダーで充分混合したのち、2軸押出し機にて溶融混練(混練温度:140℃、押し出す速度:10kg/時間、圧延ギャップ:2mm、粉砕までの放置時間:72時間)した後、これを粉砕、分級し、体積平均粒径約7.6μmの母体トナーを得た。母体トナー100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、1次粒子の平均粒径が0.02μm)0.4部をヘンシェルミキサーにて混合を行ない、シアン色のトナーを得た。混合条件は1500rpm、8サイクルで行い、1サイクルにおいて、60秒間攪拌後、60秒停止させた。
・結晶性ポリエステル樹脂No.1 4部
・非晶質ポリエステル樹脂A 96部
・ポリプロピレンワックス(融点:151℃) 5部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 6部
・エチレンビスステアリン酸アミド(融点:115℃) 5部
(1)C/Rで示される結晶性ポリエステル樹脂ピーク比、及びW/Rで示されるワックスピーク比の測定
本発明では、結晶性ポリエステル樹脂ピーク比C/R、ワックスピーク比W/Rは、FT−IR(フーリエ変換赤外分光分析測定装置;Avatar370/ThermoElectron社製)で、ATR法(全反射法)測定により得られる吸光度スペクトルから、結晶性ポリエステル樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをC、ワックスの特徴的なスペクトルのピーク高さをW、非晶質樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをRとして算出する。ATR法では平滑な面が必要となるため、トナーを加圧成型し平滑面を作る。この時の加圧成型は、トナー2.0gに1tを60sec間荷重し、直径20mmのペレットとした。
樹脂の酸価及び水酸基価の測定方法は、JIS K 0070に規定の方法による。但しサンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサンまたはTHF、o−ジクロロベンゼン等の溶媒を用いた。
理学電機社製TG−DSCシステムTAS−100を使用した。まず試料約10mgをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせ、電気炉中にセットする。25℃から昇温速度10℃/minで180℃まで加熱する。融点は、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。
A4紙、縦方向通紙(通紙方向紙の長さ297mm)、連続100枚、後述の画像形成装置で出力し、スタートから終了までの出力時間をA秒とし、システム速度をBとした場合、下記式にて、システム速度を求めた。
B(mm/sec)=100枚×297mm÷A秒
(1)フィルミング評価
(キャリアの製造)
処方:
・シリコーン樹脂溶液 132.2 部
[固形分23重量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・アミノシラン 0.66 部
[固形分100重量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・導電性粒子1 31 部
[基体:アルミナ、表面処理;下層=二酸化スズ/上層=二酸化スズを含む酸化インジウム、粒径:0.35μm,粒子粉体比抵抗:3.5Ω・cm]
・トルエン 300 部
上記処方に記載の原材料をホモミキサーで10分間分散し、シリコーン樹脂被覆膜形成溶液を得た。芯材として体積平均粒径;70μm焼成フェライト粉を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚0.15μmになるように、スピラコーター(岡田精工社製)によりコーター内温度40℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて300℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き125μmの篩を用いて解砕し、[キャリア1]を得た。
上記のようにして作製したトナーの4重量%と、上記試作したキャリアの96重量%とを混合し、得られた二成分現像剤を用いて図1で示す画像形成装置の改造試作機(評価用試作改造機)にて現像を行い、50,000枚/日で、初期及び100,000枚でそれぞれ評価画像を出力する。黒ベタ(A3)3枚を出力し、白抜け画像部分(像担持体1上のフィルミング部分に相当する)の程度を目視で評価した。
◎:白抜け画像部分が少なくかなり優れる
○:白抜け画像部分が少なく比較的に優れる
△:白抜け画像部分が普通
×:白抜け画像部分がとても多い
上記のようにして作製した二成分現像剤を用いて、線速が1700mm/secとなるように改造し、オイル塗布装置を除去したリコー社製複写機imagio NEO C600改造機を用い、定着ローラの温度を5℃ずつ変化させ、低温定着性の評価として定着可能な定着下限温度を測定した。なお、定着ローラには、オイルを塗布しない条件で評価を行ない、転写紙はリコーフルカラーPPC用紙タイプ6200を用いた。
定着単体機(上記改造機における定着装置)の定着温度を変え、マクベス濃度計による画像濃度が1.2となるようなコピー画像を得た。各温度のコピー画像を、砂消しゴムを装着したクロックメーターにより10回擦り、その前後の画像濃度を測定し、下記式にて定着率を求めた。
◎:非常に低温で定着可能で定着下限温度が低く、非常に低温定着性に優れる
○:低温定着性にかなり優れる
△:低温定着性が従来のトナーより優れる
×:従来のトナーより、定着下限性が劣る
実施例1において、混練温度:120℃、押し出し速度:5kg/時間、圧延ギャップ:1.5mmに変更し、ポリプロピレンワックスを下記カルナバワックスに変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを得た。
・カルナバワックス(融点:80℃) 5部
実施例1において、混練温度:160℃、押し出し速度:15kg/時間、圧延ギャップ:2.5mmに変更し、ポリプロピレンワックスを下記カルナバワックスに変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを得た。
・カルナバワックス(融点:80℃) 5部
実施例2において、疎水性シリカの量を、0.40部から0.30部に変更した以外は、実施例2と同様にしてトナーを得た。
実施例3において、疎水性シリカの量を、0.40部から0.55部に変更した以外は、実施例3と同様にしてトナーを得た。
実施例3において、混練温度:170℃、押し出し速度:20kg/時間、圧延ギャップ:3.0mmに変更し、カルナバワックス(融点:80℃)の量を、5部から8部に変更した以外は、実施例3と同様にしてトナーを得た。
実施例1において、混練圧延後、粉砕までの放置時間の72時間を、48時間に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを得た。
実施例6において、混練圧延後、粉砕までの放置時間の72時間を、84時間に変更した以外は、実施例6と同様にしてトナーを得た。
比較例1において、疎水性シリカの量を、0.40部から0.27部に変更した以外は、比較例1と同様にしてトナーを得た。
比較例2において、疎水性シリカの量を、0.40部から0.60部に変更した以外は、比較例2と同様にしてトナーを得た。
2 帯電装置
3 現像装置
4 記録媒体(紙)
5 転写装置
6 定着装置
7 クリーニング装置
8 露光装置
9 トナー
10 キャリア
11 逆方向現像ロール
12 順方向現像ロール
13 現像剤
14a、14b オーガ状攪拌部材
15 規制部材
16 トナー濃度センサ
17 用紙搬送ガイド板
18 温度センサ
19 制御部
20 トナー貯蔵部位
21 トナー補給手段
Claims (12)
- 像担持体表面を帯電させる帯電工程と、
該帯電工程後の像担持体表面に静電潜像を書き込む露光工程と、
前記静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて可視化して可視像を形成する現像工程と、
前記可視像を、直接又は被転写体を介して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、
該転写工程後の像担持体表面に残存する転写残留トナーをクリーニングするクリーニング工程と、
前記未定着画像を記録媒体に定着させる定着工程と、を有し、
システム速度が500〜1700mm/secであり、
前記トナーは、トナー母体と、外添剤と、が配合され、
前記トナー母体は、結晶性ポリエステル樹脂と、非晶質樹脂と、ワックスと、を含有し、
前記外添剤の配合量X(重量部)は、前記トナー母体100重量部に対して0.30乃至0.55重量部であり、
前記トナーのFT−IR(フーリエ変換赤外分光分析測定装置)を使用しATR法(全反射法)で測定した結晶性ポリエステル樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをC、ワックスの特徴的なスペクトルのピーク高さをW、非晶質樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをRとしたとき、結晶性ポリエステル樹脂ピーク比C/R、ワックスピーク比W/Rは、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする画像形成方法。
0.36≦(2.77×C/R+1.97×W/R)/X≦1.85 …式(1) - 下記式(2)の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
0.36≦(2.77×C/R+1.97×W/R)/X≦0.75 …式(2) - 前記C/Rが、0.03乃至0.15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。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂の特徴的なスペクトルは、1165cm−1であり、
前記Cのベースラインは、1137−1199cm−1であり、
前記非晶質樹脂の特徴的なスペクトルは、699cm−1又は829cm−1であり、
前記Rのベースラインは、
前記非晶質樹脂の特徴的なスペクトルが699cm−1である場合は670−714cm−1であり、
前記非晶質樹脂の特徴的なスペクトルが829cm−1である場合は784−889cm−1であり、
前記ワックスの特徴的なスペクトルは、2850cm−1であり、
前記Wのベースラインは、2834−2862cm−1であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成方法。 - 静電潜像を担持する像担持体と、
該像担持体表面を帯電させる帯電装置と、
前記像担持体表面に静電潜像を書き込む露光装置と、
前記静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて可視化して可視像を形成するする現像装置
と、
前記可視像を、直接又は被転写体を介して記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写装置と、
像担持体表面に残った転写残留トナーをクリーニングするクリーニング装置と、
前記未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置と、を備え、
システム速度が500〜1700mm/secであり、
前記トナーは、トナー母体と、外添剤と、が配合され、
前記トナー母体は、結晶性ポリエステル樹脂と、非晶質樹脂と、ワックスと、を含有し、
前記外添剤の配合量X(重量部)は、前記トナー母体100重量部に対して0.30乃至0.55重量部であり、
前記トナーのFT−IR(フーリエ変換赤外分光分析測定装置)を使用しATR法(全反射法)で測定した結晶性ポリエステル樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをC、ワックスの特徴的なスペクトルのピーク高さをW、非晶質樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをRとしたとき、結晶性ポリエステル樹脂ピーク比C/R、ワックスピーク比W/Rは、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
0.36≦(2.77×C/R+1.97×W/R)/X≦1.85 …式(1) - 下記式(2)の関係を満たすことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
0.36≦(2.77×C/R+1.97×W/R)/X≦0.75 …式(2) - 前記C/Rが、0.03乃至0.15であることを特徴とする請求項5または6に記載の画像形成装置。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂の特徴的なスペクトルは、1165cm−1であり、
前記Cのベースラインは、1137−1199cm−1であり、
前記非晶質樹脂の特徴的なスペクトルは、699cm−1又は829cm−1であり、
前記Rのベースラインは、
前記非晶質樹脂の特徴的なスペクトルが699cm−1である場合は670−714cm−1であり、
前記非晶質樹脂の特徴的なスペクトルが829cm−1である場合は784−889cm−1であり、
前記ワックスの特徴的なスペクトルは、2850cm−1であり、
前記Wのベースラインは、2834−2862cm−1であることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 請求項5乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置に用いられることを特徴とするトナー。
- 請求項5乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置に用いられ、
前記トナーとキャリアとを含有することを特徴とする現像剤。 - 請求項9に記載のトナー又は請求項10に記載の現像剤が充填されたことを特徴とする容器。
- 請求項10に記載の現像剤を保持する現像装置と、
像担持体、帯電装置、クリーニング装置より選ばれる1以上と、を一体に支持し、
画像形成装置本体に着脱自在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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