JP2010197594A - 現像剤、画像形成ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

現像剤、画像形成ユニット及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】長期間にわたって現像剤の性能を維持することができ、定着性を向上させることができるようにする。
【解決手段】テトラヒドロフラン可溶分のゲル浸透クロマトグラフィーで測定したときの分子量分布において、重量分子量Mwが2×103 以上、かつ、3×104 以下の範囲にメインピークを、重量分子量Mwが200以上、かつ、500以下の範囲にショルダーピークを有する。メインピークにおける半値幅が50000以下である。ガラス転移点Tgが55〔℃〕以上、かつ、80〔℃〕以下である。前記現像剤を使用して印刷を行うと、定着温度が低くても定着率を高くすることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、現像剤、画像形成ユニット及び画像形成装置に関するものである。
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタにおいては、帯電ローラによって一様に帯電させられた感光体ドラムの表面が、LEDヘッドによって露光されて静電潜像が形成され、現像器によって静電潜像が現像され、トナー像が形成される。そのために、現像器は、現像ローラ、トナー供給ローラ、現像ブレード等を備え、現像剤としてのトナーが、トナ供給ローラを介して現像ローラに供給され、現像ブレードによって現像ローラ上にトナーの薄層が形成される。そして、現像ローラ上のトナーが感光体ドラムに付着させられ、前記トナー像が形成される。
続いて、感光体ドラム上のトナー像は、転写ローラによって用紙に転写され、定着器において前記用紙上のトナー像が定着させられる。
ところで、前記従来のプリンタにおいては、前記感光体ドラム、帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、現像ブレード等によって画像形成ユニットが構成され、感光体ドラム、帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、現像ブレード等のうちのいずれか一つでも寿命になると、画像形成ユニットが寿命になったと判断され、画像形成ユニットの全体が新しい画像形成ユニットと交換されるようになっている。
ところが、トナーは、プリンタを長期間にわたって使用するのに伴って、現像ローラ、トナー供給ローラ、現像ブレード等によって擦られ、圧力を受けて劣化するので、プリンタの使用条件によっては、トナーの性能を画像形成ユニットの寿命まで維持するのが困難になってしまう。
そこで、ガラス転移点が75〔℃〕以上のトナーを使用し、トナーの性能を維持することができるようにしたプリンタが提供されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11−242355号公報
しかしながら、前記従来のトナーにおいては、長期間にわたって性能を維持することができるが、ガラス転移点が高い分だけ定着性が低下してしまう。
本発明は、前記従来のトナーの問題点を解決して、長期間にわたって性能を維持することができ、定着性を向上させることができる現像剤、画像形成ユニット及び画像形成装置を提供することを目的とする。
そのために、本発明の現像剤においては、テトラヒドロフラン可溶分のゲル浸透クロマトグラフィーで測定したときの分子量分布において、重量分子量Mwが2×103 以上、かつ、3×104 以下の範囲にメインピークを、重量分子量Mwが200以上、かつ、500以下の範囲にショルダーピークを有する。
そして、前記メインピークにおける半値幅が50000以下である。
また、示差熱量分析計DSCによって測定されるガラス転移点Tgが55〔℃〕以上、かつ、80〔℃〕以下である。
本発明によれば、現像剤においては、テトラヒドロフラン可溶分のゲル浸透クロマトグラフィーで測定したときの分子量分布において、重量分子量Mwが2×103 以上、かつ、3×104 以下の範囲にメインピークを、重量分子量Mwが200以上、かつ、500以下の範囲にショルダーピークを有する。
そして、前記メインピークにおける半値幅が50000以下である。
また、示差熱量分析計DSCによって測定されるガラス転移点Tgが55〔℃〕以上、かつ、80〔℃〕以下である。
この場合、前記現像剤を使用して印刷を行うと、定着温度が低くても定着率を高くすることができる。したがって、定着性を向上させることができる。
また、長期間にわたり現像剤の性能を維持することができる。
本発明の第1の実施の形態におけるプリンタの概念図である。 本発明の第1の実施の形態における分子量分布を示す図である。 本発明の第1の実施の形態におけるトナーの特性を示す図である。 本発明の第2の実施の形態におけるフローテスタ測定結果を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのプリンタについて説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態におけるプリンタの概念図である。
図に示されるように、プリンタは画像形成部としての画像形成ユニット10を備え、該画像形成ユニット10は、像担持体としての感光体ドラム11、該感光体ドラム11に接触させて配設され、感光体ドラム11の表面を一様に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ12、前記感光体ドラム11に接触させて配設され、感光体ドラム11の表面に形成された潜像としての静電潜像を現像し、現像剤像としてのトナー像を形成する現像剤担持体としての現像ローラ13、該現像ローラ13に接触させて配設され、現像ローラ13に現像剤としてのトナーを供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ14、先端を現像ローラ13に圧接させて配設され、現像ローラ13の表面にトナーの薄層を形成する現像剤層規制部材としての現像ブレード15、トナーを収容する現像剤収容部としての、かつ、現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ16、及び転写されずに感光体ドラム11上に残留したトナーを掻き取ることによって除去するクリーニング部材としてのクリーニングローラ17を備え、プリンタの本体、すなわち、装置本体に対して着脱自在に配設される。なお、前記現像ローラ13、トナー供給ローラ14、現像ブレード15等によって現像装置としての現像器が構成される。
前記感光体ドラム11の上方及び下方には、それぞれ前記感光体ドラム11と対向させて露光装置としてのLEDヘッド21及び転写部材としての転写ローラ22が配設され、前記LEDヘッド21は、感光体ドラム11の表面に前記静電潜像を形成し、転写ローラ22は導電性を有するゴム等によって形成され、感光体ドラム11上のトナー像を媒体としての用紙Pに転写する。
また、プリンタの下部には、用紙Pを堆積した状態で収容する媒体収容部としての用紙カセット41が配設され、該用紙カセット41の前端の上方には用紙Pを1枚ずつ分離させて繰り出すホッピングローラ42が配設される。
さらに、用紙Pの搬送方向におけるホッピングローラ42より下流側には、ピンチローラ43及び搬送ローラ45が互いに接触させて配設され、前記ピンチローラ43及び搬送ローラ45より更に下流側には、ピンチローラ44及びレジストローラ46が互いに接触させて配設される。前記ピンチローラ43及び搬送ローラ45は、第1のローラ対を構成し、用紙Pを挟持して搬送し、ピンチローラ44及びレジストローラ46は、第2のローラ対を構成し、用紙Pの斜行を矯正した後、用紙Pを感光体ドラム11と転写ローラ22とが当接する部分、すなわち、転写部に送る。
そして、用紙Pの搬送方向における前記転写部より下流側には、定着装置としての定着器30が配設され、該定着器30は、用紙P上に転写されたトナー像を加圧し、加熱することによって用紙Pに定着させる。そのために、前記定着器30は、アルミ素管の表面をPFA、PTFE等のフッ素樹脂で被覆して形成された第1のローラとしての円管状のヒートローラ32、及び該ヒートローラ32に対して圧接させて配設された第2のローラとしての、かつ、弾性体ローラとしてのバックアップローラ33を備え、前記ヒートローラ32は、内部に熱源としてのハロゲンランプ31を備える。なお、前記ヒートローラ32とバックアップローラ33とのニップ幅は4.5〔mm〕にされる。また、ヒートローラ32の周速度によって、定着器30における線速が表される。
さらに、用紙Pの搬送方向における定着器30より下流側には、ピンチローラ47及び搬送ローラ49が互いに当接させて配設され、前記ピンチローラ47及び搬送ローラ49より更に下流側には、ピンチローラ48及び排出ローラ50が互いに当接させて配設される。前記ピンチローラ47及び搬送ローラ49は、第3のローラ対を構成し、用紙Pを挟持して搬送し、ピンチローラ48及び排出ローラ50は、第4のローラ対を構成し、用紙Pを装置本体外に形成されたスタッカ部51に排出する。
前記感光体ドラム11、帯電ローラ12、現像ローラ13、トナー供給ローラ14、クリーニングローラ17、転写ローラ22及びヒートローラ32(バックアップローラ33を除く。)の各ローラの一端には、駆動源としての図示されない駆動モータからの回転を伝達するための図示されない各ギヤ、すなわち、ドラムギヤ、チャージギヤ、現像ギヤ、トナー供給ギヤ、転写ギヤ、クリーニングギヤ及びヒートローラギヤが、圧入又はその他の方法で固定される。そして、前記現像ギヤとトナー供給ギヤとの間には、現像ローラ13及びトナー供給ローラ14を同じ方向に回転させるためのギヤ、すなわち、アイドルギヤが配設される。
また、前記ホッピングローラ42、搬送ローラ45、49、レジストローラ46及び排出ローラ50の各ローラも、図示されない各ギヤを介して前記駆動モータと連結され、駆動モータから伝達された回転を受けて回転させられる。
次に、前記構成のプリンタの動作について説明する。
まず、図示されない制御部に印字指示が送られると、前記駆動モータが駆動され、駆動モータの回転が、図示されない数個のギヤを介してドラムギヤに伝達され、感光体ドラム11が回転させられる。そして、前記ドラムギヤから現像ギヤに回転が伝達されることによって、現像ローラ13が回転させられる。また、前記現像ギヤからアイドルギヤを介してトナー供給ギヤに回転が伝達されることによってトナー供給ローラ14が回転させられる。
一方、ドラムギヤからチャージギヤに回転が伝達されることによって帯電ローラ12が、ドラムギヤからクリーニングギヤに回転が伝達されることによってクリーニングローラ17が、ドラムギヤから転写ギヤに回転が伝達されることによって転写ローラ22がそれぞれ回転させられる。
また、前記駆動モータの回転が、装置本体の別系統の図示されない数個のギヤを介してヒートローラギヤに伝達されることによってヒートローラ32が回転させられ、該ヒートローラ32の回転に伴い、バックアップローラ33が連れ回りで回転させられる。なお、感光体ドラム11、帯電ローラ12、現像ローラ13、トナー供給ローラ14、クリーニングローラ17、転写ローラ22、ヒートローラ32及びバックアップローラ33は、それぞれ矢印方向に回転させられる。
また、前記感光体ドラム11、帯電ローラ12、現像ローラ13、トナー供給ローラ14、転写ローラ22等には、前記駆動モータが駆動されると、前記制御部によって制御された各電圧が印加される。
そして、帯電ローラ12に電圧が印加されると、感光体ドラム11の表面は一様に帯電させられ、続いて、該感光体ドラム11における帯電させられた部分がLEDヘッド21と対向する箇所に到達すると、LEDヘッド21が前記制御部から送られた画像データに基づいて駆動され、発光し、感光体ドラム11上に静電潜像を形成する。そして、前記現像ローラ13に電圧が印加され、感光体ドラム11上における静電潜像が形成された部分が現像ローラ13と対向する箇所に到達すると、感光体ドラム11上における静電潜像が形成された部分と現像ローラ13との電位差によって、現像ブレード15によって薄層化された現像ローラ13上のトナーが感光体ドラム11に付着し、トナー像が形成される。
一方、用紙カセット41内の用紙Pはホッピングローラ42によって繰り出され、ピンチローラ43及び搬送ローラ45によって搬送され、ピンチローラ44及びレジストローラ46によって斜行が矯正された後、転写部に送られる。
続いて、感光体ドラム11上のトナー像は、転写ローラ22によって用紙Pに転写される。そして、トナー像が転写された用紙Pは、定着器30に送られ、該定着器30において、ハロゲンランプ31によって加熱され、バックアップローラ33によって加圧されて、トナー像が用紙Pに定着させられる。なお、転写されずに感光体ドラム11上に残留したトナーはクリーニングローラ17によって掻き取られた後、トナーカートリッジ16内の図示されない廃トナー収容部に回収される。
このようにして、画像が形成された後の用紙Pは、ピンチローラ47及び搬送ローラ49によって搬送され、ピンチローラ48及び排出ローラ50によって装置本体外の前記スタッカ部51に排出され、積載される。
ところで、前記感光体ドラム11、帯電ローラ12、現像ローラ13、トナー供給ローラ14、現像ブレード15等によって画像形成ユニット10が構成され、感光体ドラム11、帯電ローラ12、現像ローラ13、トナー供給ローラ14、現像ブレード15等のうちのいずれか一つでも寿命になると、画像形成ユニット10が寿命になったと判断され、画像形成ユニット10の全体が新しい画像形成ユニット10と交換されるようになっている。
ところが、トナーは、プリンタを長期間にわたって使用するのに伴って、現像ローラ13、トナー供給ローラ14、現像ブレード15等によって擦られ、圧力を受けて劣化するので、プリンタの使用条件によっては、トナーの性能を画像形成ユニット10の寿命まで維持するのが困難になってしまう。
そこで、ガラス転移点が高いトナーを使用することが考えられるが、その場合、トナーのガラス転移点が高い分だけトナーの定着性が低下してしまう。
そこで、本実施の形態においては、長期間にわたって性能を維持することができ、定着性が低下するのを防止することができるように、トナーとして懸濁重合トナーが使用される。
まず、スチレン65.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部に低分子量ポリエチレン2重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ヶ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(PrintexLデグサ社製)6重量部、及び2,2’−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライダー「MA−01SC」(三井三池化工機社製)に投入し、15〔℃〕で10時間分散させ、重合性組成物を得た。また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解させたエタノール180重量部を用意し、これに蒸留水600重量部を加え、重合のための分散媒を得た。
続いて、該分散媒に前記重合性組成物を添加し、TKホモミキサー「M型」(特殊機化工業社製)で15〔℃〕、8000回転の条件下で10分間分散させ、分散溶液を得た。次に、得られた分散溶液を1〔リットル〕のセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100〔r.p.m.〕で攪拌しながら85〔℃〕で12時間反応させた。
そして、ここまでの段階で重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子αとする。
また、スチレン67.5重量部、低分子量ポリエチレン4重量部であること以外は前記中間粒子αと同じ生成方法によって得られた分散質を中間粒子βとし、スチレン67.5重量部、低分子量ポリプロピレン4重量部であること以外は前記中間粒子αと同じ生成方法によって得られた分散質を中間粒子γとし、スチレン77.5重量部、低分子量ポリエチレン4重量部であること以外は前記中間粒子αと同じ生成方法によって得られた分散質を中間粒子δとし、スチレン77.5重量部、低分子量ポリプロピレン4重量部であること以外は前記中間粒子αと同じ生成方法によって得られた分散質を中間粒子εとし、スチレン80重量部、低分子量ポリエチレン4重量部であること以外は前記中間粒子αと同じ生成方法によって得られた分散質を中間粒子ζとし、スチレン85重量部、低分子量ポリプロピレン4重量部であること以外は前記中間粒子αと同じ生成方法によって得られた分散質を中間粒子ηとする。
このようにして、各中間粒子α〜ηにおいて、スチレンの量を異ならせることによって、スチレン/アクリル比を異ならせた。
次に、超音波発振器「US−150」((株)日本精機製作所製)によって、メタクリル酸メチル9.25重量部、アクリル酸−n−ブチル0.75重量部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、水80重量部から成る水乳濁液を調製し、該水乳濁液を前記各中間粒子α〜ηの水系懸濁液中に9重量部滴下して、前記中間粒子α〜ηを膨潤させた。なお、前記水乳濁液を滴下した後、直ちに光学顕微鏡で観察を行ったところ、水乳濁液滴は全く見られず、膨潤が極めて短時間のうちに完了していることを確認することができた。
続いて、窒素下において攪拌を続けながら2段目の重合において、各中間粒子α〜ηの合成(加熱)時間を異ならせ、各中間粒子α〜ηを85〔℃〕で9時間反応させたもの、各中間粒子α〜ηを85〔℃〕で10時間反応させたもの、及び各中間粒子α〜ηを85〔℃〕で11時間反応させたものを作製した。
そして、反応後の各粒子を冷却した後、0.5N塩酸水溶液によって分散媒を溶かし、濾過し、水洗いして風乾させた後、10〔mmHg〕、40〔℃〕で10時間減圧乾燥させ、風力分級機で分級することによって、体積平均粒径7.0〔μm〕の各未外添トナーを母粒子として得た。
なお、該各母粒子の体積平均粒径については、細胞計数分析装置「コールターマルチライザー3」(ベックマンコールター社製)を使用し、アパチャー径100〔μm〕で30000カウントの測定を行うことによって測定した。
続いて、各母粒子100重量部に、「アエロジルRX50」(日本アエロジル社製)1.8重量部、酸化チタン「TTO−51(A)」(石原産業社製)(粒径10〔nm〕)0.1重量部を加え、25分間混合することによって、トナーA〜Uを得た。
なお、各トナーA〜Uの製法は、なんら限定されるものではなく、乳化重合法、粉砕法等によって前記中間粒子α〜ηに基づいて作製することができる。
また、トナーA、D、G、J、M、P、Sには、2段目の重合において、中間粒子α〜ηを85〔℃〕で9時間反応させたものが、トナーB、E、H、K、N、Q、Tには、2段目の重合において、中間粒子α〜ηを85〔℃〕で10時間反応させたものが、トナーC、F、I、L、O、R、Uには、2段目の重合において、中間粒子α〜ηを85〔℃〕で11時間反応させたものが、それぞれ使用される。
続いて、前記各トナーA〜Uの分子量分布を「島津GPCシステム」(株式会社島津製作所製)によって測定した。このとき、溶離液としてテトラヒドロフラン(THF)を使用し、各トナーA〜Uをテトラヒドロフランに溶解させ、フィルタを使用し、テトラヒドロフラン可溶分とテトラヒドロフラン不溶分とに分離させ、テトラヒドロフラン可溶分のゲル浸透クロマトグラフィーで分子量分布を測定した。
このとき、カラムとして「GPC KF−806L(内径8.0〔mm〕、長さ30〔cm〕)」(昭和電工製)を2本、「GPC KF−803L(内径8.0〔mm〕、長さ30〔cm〕)」(昭和電工製)を1本使用した。また、測定条件を、試料濃度1〔%〕、流速1.0〔ml/min〕、カラム温度40〔℃〕、試料注入量200〔μl〕とし、IR検出器を使用して分子量分布を測定した。
図2は本発明の第1の実施の形態における分子量分布を示す図である。なお、図においては、横軸に重量分子量を指数で、縦軸に母粒子の数を採ってある。前記重量分子量において、左側が低分子量側になり、右側が高分子量側になる。
この場合、中間粒子α〜ηにおけるスチレン/アクリル比、及び中間粒子α〜ηの合成時間を調整することによって、前記各トナーA〜Uの特性を調整することができる。すなわち、前記中間粒子α〜ηのスチレン/アクリル比を大きくすると、前記分子量分布において最も母粒子の数が多いメインピークの位置を低分子量側に移動させることができ、中間粒子α〜ηの合成時間を長くすると、トナーのガラス転移点Tgを高くすることができる。
なお、中間粒子α〜ηにおける他の原料の分子量を異ならせることによって前記各トナーA〜Uの特性を調整することもできる。
トナーAにおいて、分子量分布は、重量分子量Mwが1968の位置にメインピークを、重量分子量Mwが100の位置に小さなピーク、すなわち、ショルダーピークを有する。そして、メインピークの半値幅、すなわち、メインピーク半値幅は58692であった。なお、前記メインピークの位置をメインピーク位置とし、ショルダーピークの位置をショルダーピーク位置とする。
この場合、メインピーク及びショルダーピークは、いずれも、極大値を表す点(両側で傾きの正負が反転する点)であり、メインピークは各極大値のうちの最大の極大値を表す点である。
続いて、各トナーA〜Uのガラス転移点Tgを示差熱量分析計DSC(「UNIX−DSC7」、パーキンエルマージャパン製)によって測定した。この場合、昇温速度は10〔℃/min〕とし、20〔℃〕から200〔℃〕まで温度を高くしてガラス転移点Tgを測定した。なお、前記示差熱量分析計DSCにおいては、各トナーA〜Uを加熱するために必要となるエネルギー量を表す曲線を得ることができる。該曲線は、横軸に温度を、縦軸に熱容量を採ったときに、下に凸の形状を有し、最も熱容量が小さい点をピークとしたとき、左右に離れるほど熱容量が大きくなる。そして、前記曲線のピークにおける温度がガラス転移点Tgとなる。
次に、前記トナーの特性について説明する。
図3は本発明の第1の実施の形態におけるトナーの特性を示す図である。
図においては、比較例1−1〜1−9、及び実施例1−1〜1−12について、中間粒子α〜ηごとの、また、トナーA〜Uごとの、ショルダーピーク位置、メインピーク位置、メインピーク半値幅、ガラス転移点Tg、定着率が80〔%〕以上になる定着温度、及びトナーA〜Uを保存したときのブロッキングの発生状態が示される。
前記ショルダーピーク位置は、トナーA〜Uの低温側の特性に影響を与え、メインピーク位置、及びショルダーピーク位置が低分子量側になるほど、ガラス転移点Tgが低温側になるほど、定着温度を低くしても、定着性を向上させることができるが、高温下でトナーを保存するとブロッキングが発生しやすい。また、メインピーク半値幅が狭いと、狭い温度幅で定着性及び保存性が高くなる領域が形成されるのに対して、メインピーク半値幅が広いと、広い温度幅で定着性及び保存性が高くなる領域が形成される。
トナーAにおける分子量分布は、前述されたように、重量分子量Mwが1968の位置にメインピークを、重量分子量Mwが100の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が58692であり、ガラス転移点Tgは52.4〔℃〕であった(比較例1−1)。
トナーBにおける分子量分布は、重量分子量Mwが1894の位置にメインピークを、重量分子量Mwが185の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が56925であり、ガラス転移点Tgは62.5〔℃〕であった(比較例1−2)。
トナーCにおける分子量分布は、重量分子量Mwが1856の位置にメインピークを、重量分子量Mwが129の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50000であり、ガラス転移点Tgは82.3〔℃〕であった(比較例1−3)。
トナーDにおける分子量分布は、重量分子量Mwが2000の位置にメインピークを、重量分子量Mwが200の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50000であり、ガラス転移点Tgは55.0〔℃〕であった(実施例1−1)。
トナーEにおける分子量分布は、重量分子量Mwが2566の位置にメインピークを、重量分子量Mwが243の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50000であり、ガラス転移点Tgは65.2〔℃〕であった(実施例1−2)。
トナーFにおける分子量分布は、重量分子量Mwが2000の位置にメインピークを、重量分子量Mwが200の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50000であり、ガラス転移点Tgは80.0〔℃〕であった(実施例1−3)。
トナーGにおける分子量分布は、重量分子量Mwが2000の位置にメインピークを、重量分子量Mwが500の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50000であり、ガラス転移点Tgは55.0〔℃〕であった(実施例1−4)。
トナーHにおける分子量分布は、重量分子量Mwが2312の位置にメインピークを、重量分子量Mwが496の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が49856であり、ガラス転移点Tgは61.5〔℃〕であった(実施例1−5)。
トナーIにおける分子量分布は、重量分子量Mwが2000の位置にメインピークを、重量分子量Mwが500の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50000であり、ガラス転移点Tgは80.0〔℃〕であった(実施例1−6)。
トナーJにおける分子量分布は、重量分子量Mwが30000の位置にメインピークを、重量分子量Mwが200の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50000であり、ガラス転移点Tgは55.0〔℃〕であった(実施例1−7)。
トナーKにおける分子量分布は、重量分子量Mwが29856の位置にメインピークを、重量分子量Mwが213の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が48569であり、ガラス転移点Tgは65.5〔℃〕であった(実施例1−8)。
トナーLにおける分子量分布は、重量分子量Mwが30000の位置にメインピークを、重量分子量Mwが200の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50000であり、ガラス転移点Tgは80.0〔℃〕であった(実施例1−9)。
トナーMにおける分子量分布は、重量分子量Mwが30000の位置にメインピークを、重量分子量Mwが500の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50000であり、ガラス転移点Tgは55.0〔℃〕であった(実施例1−10)。
トナーNにおける分子量分布は、重量分子量Mwが29865の位置にメインピークを、重量分子量Mwが498の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が47568であり、ガラス転移点Tgは63.1〔℃〕であった(実施例1−11)。
トナーOにおける分子量分布は、重量分子量Mwが30000の位置にメインピークを、重量分子量Mwが500の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50000であり、ガラス転移点Tgは80.0〔℃〕であった(実施例1−12)。
トナーPにおける分子量分布は、重量分子量Mwが30000の位置にメインピークを、重量分子量Mwが200の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50124であり、ガラス転移点Tgは55.9〔℃〕であった(比較例1−4)。
トナーQにおける分子量分布は、重量分子量Mwが32142の位置にメインピークを、重量分子量Mwが232の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50698であり、ガラス転移点Tgは62.3〔℃〕であった(比較例1−5)。
トナーRにおける分子量分布は、重量分子量Mwが33562の位置にメインピークを、重量分子量Mwが200の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が50008であり、ガラス転移点Tgは82.3〔℃〕であった(比較例1−6)。
トナーSにおける分子量分布は、重量分子量Mwが44325の位置にメインピークを、重量分子量Mwが500の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が49856であり、ガラス転移点Tgは55.2〔℃〕であった(比較例1−7)。
トナーTにおける分子量分布は、重量分子量Mwが46355の位置にメインピークを、重量分子量Mwが521の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が56897であり、ガラス転移点Tgは63.5〔℃〕であった(比較例1−8)。
トナーUにおける分子量分布は、重量分子量Mwが43562の位置にメインピークを、重量分子量Mwが500の位置にショルダーピークを有し、メインピーク半値幅が52456であり、ガラス転移点Tgは83.6〔℃〕であった(比較例1−9)。
次に、前記各トナーA〜Uを使用し、印刷を行った場合の各トナーA〜Uの定着性及び保存性について説明する。
この場合、現像ローラ13の線速を189.2〔mm/s〕に設定し、用紙Pとしてレターサイズの標準紙(例えば、Xerox4200紙、白色度92、秤量20〔Lb〕紙)を縦方向(四辺のうち短い二辺が前端及び後端になる。)に搬送した。
また、用紙P上の左上位置(紙面左端部から3〔cm〕×紙面上端部から3〔cm〕の位置)、右上位置(紙面右端部から3〔cm〕×紙面上端部から3〔cm〕の位置)、中央位置、左下位置(紙面左端部から3〔cm〕×紙面下端部から3〔cm〕の位置)、及び右下位置(紙面右端部から3〔cm〕×紙面下端部から3〔cm〕の位置)の5点に、1〔cm〕×1〔cm〕の黒べた部分が形成されたものをテストパターンとし、定着温度を145〔℃〕から205〔℃〕まで10〔℃〕ずつ高くし、各定着温度で前記テストパターンを10枚ずつ印刷した。
続いて、各定着温度について、1枚目の印刷結果に基づいて定着率を算出した。すなわち、前記5点の黒べた部分の画像の濃度を測定した後、各画像にメンディングテープを貼り、500〔g〕の平坦な円柱状の錘を降下させて各メンディングテープを用紙Pに押し付け、続いて、錘を上昇させてメンディングテープを剥離させ、再び前記黒べた部分の画像の濃度を測定した。この場合、メンディングテープの剥離前の5点の画像の濃度の平均値をDbとし、メンディングテープの剥離後の5点の画像の濃度の平均値をDaとしたときの定着率ε〔%〕は、
ε=Da/Db
で表され、定着率εが高いほど定着性が高い。
また、保存性については、トナーA〜Uを150〔g〕収容したトナーカートリッジ16を縦置きにして、高温高湿の環境条件下(温度が50〔℃〕、湿度が55〔%〕の環境)に、所定の期間、本実施の形態においては、1箇月間放置し、トナーにブロッキング(凝集)が発生したかどうかを確認した。
なお、この場合、外径が20〔mm〕であり、周速度が115〔mm/s〕のヒートローラ32を使用したプリンタをプリンタ1とし、外径が20〔mm〕であり、周速度が162〔mm/s〕のヒートローラ32を使用したプリンタをプリンタ2とし、外径が20〔mm〕であり、周速度が189〔mm/s〕のヒートローラ32を使用したプリンタをプリンタ3とし、外径が20〔mm〕であり、周速度が210〔mm/s〕のヒートローラ32を使用したプリンタをプリンタ4とする。
トナーAにおいては、プリンタ1を使用した場合、ホットオフセット(溶融したトナーAがヒートローラ32に付着する現象)が発生し、プリンタ2を使用した場合、145〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングが発生した(比較例1−1)。これは、トナーAのガラス転移点Tgが低いこと、及びショルダーピーク位置の重量分子量が小さいことが原因であると考えられる。
トナーBにおいては、プリンタ1を使用した場合、ホットオフセットが発生し、プリンタ2を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、175〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングが発生した(比較例1−2)。
トナーCにおいては、プリンタ1を使用した場合、ホットオフセットが発生し、プリンタ2を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、175〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングが発生した(比較例1−3)。
トナーDにおいては、プリンタ1を使用した場合、ホットオフセットが発生し、プリンタ2を使用した場合、145〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−1)。
トナーEにおいては、プリンタ1を使用した場合、ホットオフセットが発生し、プリンタ2を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−2)。
トナーFにおいては、プリンタ1を使用した場合、145〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、175〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、195〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−3)。
トナーGにおいては、プリンタ1を使用した場合、ホットオフセットが発生し、プリンタ2を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−4)。
トナーHにおいては、プリンタ1を使用した場合、145〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、175〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、195〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−5)。
トナーIにおいては、プリンタ1を使用した場合、145〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、175〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、195〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−6)。
トナーJにおいては、プリンタ1を使用した場合、ホットオフセットが発生し、プリンタ2を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−7)。
トナーKにおいては、プリンタ1を使用した場合、145〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、175〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、195〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−8)。
トナーLにおいては、プリンタ1を使用した場合、145〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、175〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、195〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−9)。
トナーMにおいては、プリンタ1を使用した場合、ホットオフセットが発生し、プリンタ2を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−10)。
トナーNにおいては、プリンタ1を使用した場合、ホットオフセットが発生し、プリンタ2を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−11)。
トナーOにおいては、プリンタ1を使用した場合、145〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、175〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、195〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(実施例1−12)。
トナーPにおいては、プリンタ1を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、175〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、205〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(比較例1−4)。
トナーQにおいては、プリンタ1を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、175〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、195〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(比較例1−5)。
トナーRにおいては、プリンタ1を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、195〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、205〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(比較例1−6)。
トナーSにおいては、プリンタ1を使用した場合、155〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、175〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、195〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(比較例1−7)。
トナーTにおいては、プリンタ1を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、195〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、205〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(比較例1−8)。
トナーUにおいては、プリンタ1を使用した場合、165〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ2を使用した場合、185〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ3を使用した場合、195〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、プリンタ4を使用した場合、205〔℃〕で定着率が80〔%〕になり、保存に伴ってブロッキングは発生しなかった(比較例1−9)。
このように、本実施の形態においては、ヒートローラ32の周速度が162〔mm/s〕以上、かつ、189〔mm/s〕以下のプリンタを使用するとともに、テトラヒドロフラン可溶分のゲル浸透クロマトグラフィーで測定したときの分子量分布において、重量分子量Mwが2×103 以上、かつ、3×104 以下の範囲にメインピークを有し、メインピークにおける半値幅が50000以下であり、重量分子量Mwが200以上、かつ、500以下の範囲にショルダーピークを有し、かつ、示差熱量分析計DSCによって測定されるガラス転移点Tgが55〔℃〕以上、かつ、80〔℃〕以下のトナーを使用し、印刷を行うと、定着温度が175〔℃〕以下で定着率を80〔%〕にすることができ、定着性を向上させることができる。
また、前記トナーにおいては、トナーカートリッジ16に収容し、高温高湿の環境条件下に1箇月間放置してもブロッキングが発生するのを防止することができ、保存性を向上させることができる。しかも、前記トナーにおいては、長期間にわたり性能を維持することができる。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態におけるプリンタの構成については、前記第1の実施の形態におけるプリンタの構成と同様であるので、図1を援用して説明する。
この場合、前記第1の実施の形態において定着装置としての定着器30の線速を表す、第1のローラとしてのヒートローラ32の周速度が162〔mm/s〕以上、かつ、189〔mm/s〕以下であるプリンタ3を使用し、定着温度が175〔℃〕で定着率が80〔%〕以上になり、ブロッキングが発生しなかった現像剤としてのトナーD〜Oについて、フローテスタ「CFT−500d」(島津製作所製)を使用し、フローテスタ測定を行った。
また、フローテスタ用のペレットは1〔g〕であり、昇温速度は3〔℃/min〕であり、サンプル負荷は10〔kg〕であり、ダイス径は1〔mm〕である。なお、フローテスタによる融点、すなわち、フローテスタ融点Tmは、溶解流出したときの流出開始温度と流出終了温度との中間温度として定義される。
図4は本発明の第2の実施の形態におけるフローテスタ測定結果を示す図である。
フローテスタ融点Tmは、トナーDにおいて110〔℃〕であり(実施例2−1)、トナーEにおいて123〔℃〕であり(実施例2−2)、トナーFにおいて140〔℃〕であり(実施例2−3)、トナーGにおいて143〔℃〕であり(比較例2−1)、トナーHにおいて146〔℃〕であり(比較例2−2)、トナーIにおいて148〔℃〕であり(比較例2−3)、トナーJにおいて136〔℃〕であり(実施例2−4)、トナーKにおいて143〔℃〕であり(比較例2−4)、トナーLにおいて138〔℃〕であり(実施例2−5)、トナーMにおいて140〔℃〕であり(実施例2−6)、トナーNにおいて146〔℃〕であり(比較例2−5)、トナーOにおいて145〔℃〕であった(比較例2−6)。
図に示されるように、ヒートローラ32の周速度が162〔mm/s〕以上、かつ、189〔mm/s〕以下であるプリンタ3を使用したとき、定着温度が165〔℃〕以下で定着率が80〔%〕になるトナーのフローテスタ融点Tmは110〔℃〕以上、かつ、140〔℃〕以下である。
このように、本実施の形態においては、ヒートローラ32の周速度が162〔mm/s〕以上、かつ、189〔mm/s〕以下であるプリンタを使用するとともに、テトラヒドロフラン可溶分のゲル浸透クロマトグラフィーで測定したときの分子量分布において、重量分子量Mwが2×103 以上、かつ、3×104 以下の範囲にメインピークを有し、メインピーク半値幅が50000以下であり、重量分子量Mwが200以上、かつ、500以下の範囲にショルダーピークを有し、示差熱量分析計DSCによって測定されるガラス転移点Tgが55〔℃〕以上、かつ、80〔℃〕以下であり、フローテスタ融点Tmが110〔℃〕以上、かつ、140〔℃〕以下のトナーを使用して印刷を行うと、定着温度が165〔℃〕以下で定着率を80〔%〕にすることができ、定着性を向上させることができる。
また、前記トナーにおいては、トナーを収容する現像剤収容部としての、かつ、現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ16に収容し、高温高湿の環境条件下に1箇月間放置してもブロッキングが発生するのを防止することができ、保存性を向上させることができる。
なお、本実施の形態のトナーに使用される樹脂としては、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。該熱可塑性樹脂のうち、ビニル樹脂を構成する単量体としては、例えば、スチレン、2,4ジメチルスチレン、α−メチルスチレン、p−エチルスチレン、O−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン、ビニルナフタレン等のスチレン又はスチレン誘導体、又はアクリル酸2−エチルヒキシル、メタクリル酸メチル、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸デジル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸フェニル、α−クロロアクリル酸メチル、メタクリル酸、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸イソオクチル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のエチレン性モノカルボン酸及びそのエステル、又はエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のようなエチレン系不飽和モノオレフィン類、又は塩化ビニル、臭酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ギ酸ビニル、カプロン酸ビニル等のビニルエステル類、又はアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のエチレン性モノカルボン酸置換体、又はマレイン酸エステル等のエチレン性ジカルボン酸及びその置換体、例えば、ビニルメチルケトン等のビニルケトン類、又はビニルメチルエーテル等のビニルエーテル等が挙げられる。
また、架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ポリエチレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−メタクリロキシジエトキジフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−アクリロキシジエトキジフェニル)プロパン、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキシレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート等を使用することができる。また、必要に応じてこれらの架橋剤を2種類以上組み合わせて使用することもできる。
また、無機粉体としては、例えば、亜鉛、アルミニウム、セリウム、コバルト、鉄、ジルコニウム、クロム、マンガン、ストロンチウム、錫、アンチモン等の金属酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の複合金属酸化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム等の金属塩、カオリン等の粘土鉱物、アパタイト等のリン酸化合物、シリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のケイ素化合物、又はカーボンブラックやグラファイト等の炭素粉末が挙げられる。
前記各実施の形態においては、画像形成装置としてのプリンタに適用した例について説明しているが、本発明を、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に適用することもできる。
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
32 ヒートローラ

Claims (7)

  1. (a)テトラヒドロフラン可溶分のゲル浸透クロマトグラフィーで測定したときの分子量分布において、重量分子量Mwが2×103 以上、かつ、3×104 以下の範囲にメインピークを、重量分子量Mwが200以上、かつ、500以下の範囲にショルダーピークを有し、
    (b)前記メインピークの半値幅が50000以下であり、
    (c)示差熱量分析計DSCによって測定されるガラス転移点Tgが55〔℃〕以上、かつ、80〔℃〕以下であることを特徴とする現像剤。
  2. フローテスタ融点Tmが110〔℃〕以上、かつ、140〔℃〕以下である請求項1に記載の現像剤。
  3. 中間粒子のスチレン/アクリル比が所定の値にされる請求項1又は2に記載の現像剤。
  4. 中間粒子の合成時間が所定の値にされる請求項1又は2に記載の現像剤。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像剤が使用される画像形成ユニット。
  6. (a)現像剤像を媒体に転写する転写部と、
    (b)転写された前記現像剤像を媒体に定着させる定着装置とを有するとともに、
    (c)該定着装置における線速が、162〔mm/s〕以上、かつ、189〔mm/s〕以下にされる請求項6に記載の画像形成ユニットが搭載された画像形成装置。
  7. 前記定着装置における線速はヒートローラの線速である請求項6に記載の画像形成装置。
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