JP2010204141A - 画像形成用トナー、一成分現像剤、二成分現像剤、画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも着色剤および結着樹脂を含む粉砕トナー(画像形成用トナー)であって、該結着樹脂は不飽和結合を有し、フローテスター軟化点の差が30℃以上100℃未満の2種類以上の樹脂の併用であり、かつ架橋開始剤が溶解または分散された顔料分散剤を加えて溶融混練することにより該不飽和結合が架橋点を形成するものであることを特徴とする。
【選択図】図6
Description
また、定着の際にトナーの溶融不良は、コールドオフセット現象が起こらない場合であっても、光沢度が著しく低下するなどの出力画像の画質が低下する原因となるため問題であった。
例えば、先に本発明者らは、トナーの吸熱ピークに着目し、トナーの熱処理前と、40℃で72時間保存後とにおける前記トナーの吸熱ピークの差を規定すること(例えば、特許文献1参照)、あるいは、原料として結晶性ポリエステル樹脂を含有するトナーの恒温保管前と、45℃で12時間保存後とにおける前記結晶性ポリエステル樹脂のFTIRスペクトル比を規定すること(例えば、特許文献2参照)により、トナーの低温定着性と耐熱保存性、耐オフセット性を向上させる手法を提案した。
また、結着樹脂中の着色剤の分散径と離型剤の分散径をそれぞれ規定すると共に、トナーの帯電量(帯電立ち上がり比率:常温常湿下、トナー濃度5%の条件下でキャリアと10分間攪拌混合した時に得られる帯電量Q600に対して、同じ条件下で20秒間攪拌混合した時に得られる帯電量をQ20とすると、Z(%)=(Q20/Q600)×100で計算される)を規定することにより、トナーの高画像濃度で色再現性、耐オフセット性および帯電立ち上がり特性を向上させる手法を提案した(例えば、特許文献3参照)。
これは、特に単位時間あたりに付与できる熱エネルギーがより少なくなり、さらに高画質を要望する声の大きな高速機においては、彩度の低下はより顕著な画像不良として現れ、粉砕工法トナーを使用する場合には解決の急がれる重要な課題となっていた。
(2)前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂を主成分とすることを特徴とする上記(1)に記載の画像形成用トナー。
(3)前記結着樹脂は、フローテスター軟化点が90〜200℃の範囲にあることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の画像形成用トナー。
(4)前記結着樹脂は、ガラス転移温度が40〜70℃の範囲にあることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(5)前記結着樹脂は、重量平均分子量が1000〜500000の範囲にあることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(6)前記トナーの重量平均粒径が、3.5〜10μmであることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(8)上記(1)〜(6)のいずれかに記載の画像形成用トナーとキャリアとからなることを特徴とする二成分現像剤。
(10)前記定着工程における記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であることを特徴とする上記(9)に記載の画像形成方法。
(12)前記定着手段による定着時の記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であることを特徴とする上記(11)に記載の画像形成装置。
本発明の画像形成装置によれば、上記低温定着性と耐熱保存性を両立し、光沢性と耐オフセット性が優れた画像形成用トナーを用いるため、プロセス線速が高速でも異常画像の発生がなく、高画質で安定した画像を出力することができる。
本発明の画像形成方法および画像形成装置を用いれば、電子写真法を用いた電子写真応用分野(例えば、静電式複写機やレーザービームプリンタ等)に広く適用することができる。
即ち、本発明のトナーにおいては、着色剤粒子/結着樹脂間の界面張力を下げる(着色剤粒子表面の濡れ・湿潤を促進する)ために顔料分散剤が用いられ、また、前記不飽和結合同士の架橋反応を効果的に行うために架橋開始剤が用いられる。そして、均一な樹脂組成を持ったトナーを製造するために、前記架橋開始剤は前記顔料分散剤に溶解または分散させた状態で用いられる。
フローテスター軟化点の大きく異なる樹脂を2種以上使用した場合、マスターバッチに使用する樹脂と軟化点の近い樹脂(特に低粘性)に顔料が偏在するため、トナーの中で顔料の存在する部分と、存在しない部分ができる。また、溶融混練による粉砕トナー工法では、物性差があまりに大きい場合、それら樹脂を混練させることができないこともある。
このような場合、均一な樹脂組成を持ったトナーを製造することが出来ないばかりか、仮に見かけ上混練ができたようなものでも、トナー中に均一に顔料が分散している場合と比較し、可視光の吸収強度が低下するため、彩度も低下し、画像の鮮やかさが失われる結果、画質が悪くなる原因となる。
一般的な顔料分散剤は、顔料および樹脂との親和性が高く、樹脂中に均一に分散する。架橋開始剤が溶解または分散された顔料分散剤によって、単独では分散し難い材料であっても、この顔料分散剤の効果により均一に架橋開始剤は分散される。
一方で、架橋反応を起こしうる不飽和結合を持つ分子は樹脂中に均一に存在しているため、均一に分散された架橋開始剤によって架橋点も均一に生成されると考えられる。この効果により、架橋点によって高分子量の部分と、低分子量の部分に結合が生まれ、レオロジーの異なる樹脂でも均一な組成を形成することができる。
さらに、架橋点が生成された部分には顔料分散剤も存在する為、顔料を軟化点の差によらず均一に存在させることが可能である。
以上から、軟化点の異なる樹脂を混練しても均一な組成を持つトナー用樹脂を存在させることが可能であり、さらに顔料の分散性も高めることができるのである。
前記樹脂の併用が3種類またはそれ以上の場合は、フローテスター軟化点が最も近いもの同士の樹脂は、フローテスター軟化点が30℃以上100℃未満であると同時に、フローテスター軟化点が最も低い樹脂と最も高い樹脂とのフローテスター軟化点の差は100℃未満である。
顔料分散剤中に含まれる架橋開始剤の濃度および、樹脂に対するこれらの濃度は、所望する樹脂の物性によって様々な条件に設計することができる。以下に最良の形態の一例を記述するが、これら条件は本発明が何ら限定されるものではない。
本発明で用いられる架橋開始剤としては、既知のラジカル反応剤全てを使用することができ、例えば有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、α、α−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)へキサン、ジ−t−へキシルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−t−ブチルパーオキシへキシン−3、アセチルパーオキシド、イソブチリルパーオキシド、オクタニノルパーオキシド、デカノリルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、3,3,5−トリメチルヘキサノイルパーオキシド、m−トルイルパーオキシド、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンソエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシアセテート等が挙げられる。
本発明で用いられる顔料分散剤としては、顔料分散性の点で、結着樹脂との相溶性が高いことが好ましく、具体的な市販品としては、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」などのアジスパーシリーズ(以上、味の素ファインテクノ社製)、「Disperbyk−2001」をはじめとする、ビックケミー社製のBYK−PシリーズおよびDisperbykシリーズ、またEFKA社製の「EFKA−4010」などが挙げられる。また、結着樹脂の物性と近い一般的な樹脂、または既知の脂肪酸エステル、脂肪酸アマイドなどを使用しても良い。
顔料分散剤と架橋開始剤の混合には、既知の混練機全てを使用でき、例えば、連続式の2軸押出し機(例えば、神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機)や、連続式の1軸混練機(例えば、ブッス社製コ・ニーダ、KCK社混練機)、直接オープンロール型連続混練機ニーデックス(オープンロール連続混練造粒機、三井鉱山社製)等の熱混練機を使用することができる。
本発明に用いられる分子中に不飽和結合を有する樹脂としては、従来から画像形成用トナーに使用されているものを全てが使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/アクリロニトリル/インデン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、これらは単独であるいは2種以上を混合して使用される。
また、画像に光沢が必要であるため、結着樹脂の分子量が比較的小さなものとなり、ポリエステル樹脂の場合は分子量を小さくしても、樹脂強度が得られやすく、トナー攪拌中にトナーが細かく粉砕されたり、凝集することが少なく、一般的なトナー用ビニル重合体樹脂よりも有利である。
前記ポリエステル樹脂は、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合反応によって得ることができる。
具体的には、2価のアルコール成分として、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、又は、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオール、などが挙げられる。
本発明において好ましく用いられる結着樹脂、特にポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、トナーの耐熱保存性が悪化しない範囲で低いことが望ましいが、一般的には、そのTgは40〜70℃、好ましくは60〜65℃である。Tgが40℃より低いと定着時にトナーの一部が定着ローラーに付着し易くなり、Tgが70℃より高くなると、トナーの定着下限温度が高くなるため、トナーの低温定着性が悪化する。
なお、ガラス転移温度(Tg)は、後述のトナーのTgと同様に理学電機社製TG−DSCシステム(TAS−100)を使用して測定することができる。
本発明の画像形成用トナーでは、低温定着性と耐熱保存性の両立、適度な光沢性(光沢度)を得るため、トナー中の樹脂(例えば、ポリエステル樹脂)の重量平均分子量(Mw)が1000〜500000程度であることが望ましい。なお、重量平均分子量に替えて数平均分子量(Mn)で測定しても構わない。
重量平均分子量(Mw)あるいは数平均分子量(Mn)は、以下のようにして測定することができる。
結着樹脂の重量平均分子量(Mw)はGPC(gel permeation chromatography)によって以下の条件で測定する。
・装置:GPC−150C(ウォーターズ社製)
・カラム:KF801〜807(ショウデックス社製)
・温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・流速:1.0mL/分
・試料:濃度0.05〜0.6%の試料を0.1mL注入
以上の条件で測定した結着樹脂の分子量分布から、単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して結着樹脂の質量平均分子量を算出する。
結着樹脂の数平均分子量はGPCによって以下の条件で測定する。
・装置:GPC−150C(ウォーターズ社製)
・カラム:KF801〜807(ショウデックス社製)
・温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・流速:1.0mL/分
・試料:濃度0.05〜0.6%の試料を0.1mL注入する。
また、THF100mlに試料(結着樹脂)1gを添加した時の不溶分が75重量%以上である場合は、溶媒として、DMF(ジメチルホルムアミド)を用いる。なお、数平均分子量は、単分散ポリスチレン標準試料を用いて作成した分子量校正曲線から算出する。
軟化温度は高化式フローテスター(島津製作所製)を用いてJIS K72101に記載された方法に準拠して行った。1cm3の試料を昇温速度3度/minで加熱しながら、プランジャーにより10Kg/cm2の荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルを押し出すようにし、これにより、プランジャー降下量−温度曲線を描き、そのS字曲線の高さをhとするとき、h/2に対応する温度(樹脂の半分が流出した温度)を軟化点とする。
本発明の画像形成用トナーに用いられる着色剤としては、公知の染料および顔料が全て使用できる。
例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボンおよびこれらの混合物が挙げられる。
着色剤の含有量は、画像形成用トナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
本発明の画像形成用トナーに使用される離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えばワックス類などが好適に挙げられる。離型剤としてのワックスの融点は70〜150℃であることが好ましい。70℃より低い場合はトナーの耐熱保存性が劣り、150℃より高い場合は離型性が十分果たせなく、トナー定着性が劣る。また、これらの離型剤の使用量は、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十分であり、15重量%を超えると転写性、耐久性が低下する。
本発明に用いられる帯電制御剤には、従来から使用されている公知のものが全て使用できる。例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩および、サリチル酸誘導体の金属塩等である。
トナーはその流動性や保存性、現像性、転写性を高めるために、以上のようにして製造されたトナー母体粒子に更に無機微粒子(外添剤)を添加混合してもよい。このような添加剤の混合は、一般の粉体の混合機が用いられるがジャケット等装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。なお、添加剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中又は漸次添加剤を加えていけばよい。この場合、混合機の回転数、転動速度、時間、温度などを変化させてもよい。又はじめに強い負荷を、次に、比較的弱い負荷を与えてもよいし、その逆でもよい。使用できる混合設備としては、例えば、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられる。次いで、250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去し、トナーが得られる。
本発明に用いられる外添剤としては、流動性付与、帯電性や現像性付与の目的から、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、特に5×10−3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の添加量は、画像形成用トナーの0.01〜5wt%であることが好ましい。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーIII(いずれもコールター社製)が挙げられる。本発明においては、コールターマルチサイザーIIIを使用し以下のようにして測定した。
画像形成用トナーのTg(DSC最大吸熱ピーク)は、理学電機社製TG−DSCシステム(TAS−100)を使用し、TAS−100システム中の解析システムを用いて、融点近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出した。
すなわち、トナー試料約10mgをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせ、電気炉中にセットする。室温から昇温速度10℃/minで180℃まで加熱し、得られた吸熱カーブをもとに算出した。
一成分現像剤では、非磁性の一成分トナーあるいは磁性の一成分トナー(磁性トナー)として使用することができる。
磁性トナーとして使用する場合には、公知の磁性材料が使用できる。すなわち、磁性トナー中に含有される磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属、あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などが挙げられる。これらの強磁性体は平均粒径が0.1〜2μm程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては結着樹脂100重量部に対し20〜200重量部、特に好ましくは樹脂成分100重量部に対し40〜150重量部である。
本発明の二成分現像剤に使用されるキャリアとしては、従来より公知の二成分現像剤用のものを使用することができる。
例えば、鉄やフェライト等の磁性体粒子からなるキャリア、このような磁性体粒子を樹脂で被覆してなる樹脂コートキャリア、あるいは磁性体微粉末を結着樹脂中に分散して成るバインダ型キャリア等を使用することができる。
磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などを使用できる。
本発明に係る画像形成用トナーを作製する方法としては、まず、前述した結着樹脂、着色剤としての顔料または染料、離型剤、必要に応じて更に、荷電制御剤、その他の添加剤を含む配合物をヘンシェルミキサーの如き混合機により充分に混合する。混合された配合物を、連続式の2軸押出し機(例えば、神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機)や、連続式の1軸混練機(例えば、ブッス社製コ・ニーダ、KCK社混練機)、直接オープンロール型連続混練機ニーデックス(オープンロール連続混練造粒機、三井鉱山社製)等の熱混練機を使用することができる。このとき、比エネルギーを増加する方法として、混練処理量を低下する方法や、混練機設定温度を低くし、混練物を高粘度状態で混練する方法を用いる。
次に、混練物を冷却後、ハンマーミル等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機により微粉砕し、旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた分級機により所定の粒度に分級し、本発明の画像形成用トナーを得る。
更に、外添剤としての無機微粒子と、上記した分級後のトナーとをヘンシェルミキサーの如き混合機により充分混合し、250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去し、画像形成用トナーとしてもよい。
本発明の画像形成方法は、少なくとも像担持体表面を帯電させる帯電工程と、像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を、画像形成用トナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写工程と、前記未定着画像を、前記記録媒体に定着させる定着工程とを有する画像形成方法であって、前記可視像を形成するのに用いられる画像形成用トナーが、前述の画像形成用トナーであることを特徴とするものである。ここで、前記定着工程における記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であっても画像形成用トナーは良好に定着可能である。
なお、被転写体95としては、転写紙が用いられている。
可視像は、支持ローラ51から印加された電圧により中間転写体50上に転写(一次転写)され、さらに被転写体95上に転写(二次転写)される。その結果、被転写体95上には、転写像が形成される。なお、感光体10上に残存したトナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体10の帯電は、除電ランプ70により除去される。
なお、図2においては、図1に示す画像形成装置と同一の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。また、後述する図3及び図4においても同様とする。
また、本発明の画像形成装置は、少なくとも像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を、画像形成用トナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段と、前記現像されたトナー像を記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写手段と、前記未定着画像を、前記記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置であって、前記可視像を形成するのに用いられる画像形成用トナーが、前述の画像形成用トナーであることを特徴とするものである。
また、上記のタンデム方式による画像形成装置は、複数のトナー像を一度に転写できるため高速フルカラー印刷が実現される。
プロセスカートリッジとは、像担持体(感光体)を内蔵し、他に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段から選ばれた手段を含んだ1つの装置(部品)である。必要に応じてその他の手段、例えば、除電手段を含んでもよい。プロセスカートリッジの形状等は多く挙げられるが、一般的な例として、図5に示すものが挙げられる。
ここで、上記プロセスカートリッジは、感光体(101)を内蔵し、帯電手段(102)、露光手段(103)、現像手段(104)、クリーニング手段(107)を含み、更に、必要に応じてその他の手段を有してなる。図中、105は記録媒体(転写体)、106は転写手段である。
温度計、攪拌機、冷却器および窒素導入管の付いた反応槽中にビスフェノールAのPO付加物(ビスフェノールAにプロピレンオキシドが付加したもの:水酸基価320)443部、ジエチレングリコール135部、テレフタル酸211部、フマル酸211部およびジブチルチンオキサイド2.5部を入れて、150℃〜230℃で反応させて、ポリエステル樹脂1〜5を得た。ポリエステル樹脂1〜5の合成温度、Tg、重量平均分子量、軟化点は表1に示す。なお、以下に示すポリエステル樹脂およびトナーの重量平均分子量はウォーターズ社製のGPC、Tgは理学電機社製TG−DSCシステム(TAS−100)、軟化点は高化式フローテスター(島津製作所製)を用いてJIS K72101に記載された方法に準拠して行った(以下、同じ)。
温度計、攪拌機、冷却器および窒素導入管の付いた反応槽中にビスフェノールAのPO付加物(ビスフェノールAにプロピレンオキシドが付加したもの:水酸基価320)443部、ジエチレングリコール135部、テレフタル酸422部、およびジブチルチンオキサイド2.5部を入れて、150および180℃で酸価が7になるまで反応させて、ポリエステル樹脂6、7を得た。ポリエステル樹脂6、7の合成温度、Tg、重量平均分子量、軟化温度は表1に示した。
トナーの処方に用いるマスターバッチ1(予め一部のポリエステル樹脂1中に着色剤を均一に分散したもの)を以下のようにして調製した。
下記マスターバッチ1の処方に示した材料を、ヘンシェルミキサー(ヘンシェル20B;三井鉱山社製)を用いて1500rpmで3分間混合し、得られた混合物を、2本ロールを用いて120℃で45分間混練後、圧延冷却してパルペライザーで粉砕し、マスターバッチ1を得た。
〔マスターバッチ1の処方〕
水 25部
銅フタロシアニン(東洋インキ社製) 50部
ポリエステル樹脂1 50部
顔料分散剤としてジグリセリルモノステアレート(阪本薬品工業社製)75部、および架橋開始剤としてベンゾイルパーオキシド(メルク社製)25部を、ヘンシェルミキサー(ヘンシェル20B、三井鉱山社製)を用いて1000rpmで3分間混合し、一軸混練機(小型ブス・コ・ニーダー、Buss社製)にて、設定温度:入口部60℃、出口部40℃、フィード量:10kg/Hrの条件で混練を行い[架橋剤1]を得た。
設定温度:入口部60℃、出口部40℃、フィード量:10kg/Hr
(画像形成用トナー1の製造)
上記で得られたポリエステル樹脂1、ポリエステル樹脂2、マスターバッチ1、架橋剤1と、パラフィンワックス(HNP−11、日本精鑞社製)を用いて下記処方により画像形成用トナー1を製造した。
ポリエステル樹脂1 51部
ポリエステル樹脂2 45部
パラフィンワックス 5部
マスターバッチ1 8部
架橋剤1 2部
上記混合条件は、周速30m/secで、30秒回転、60秒回転停止、のセットを5回繰り返して混合した。ここで得られたトナーを[トナー1]とする。
(画像形成用トナー2の製造)
実施例1における[トナー1]に使用した[ポリエステル樹脂2]の代わりに[ポリエステル樹脂3]を使用した他は実施例1と同様の手法にて、[トナー2]を製造した。[トナー2]の重量平均分子量は37000であった。
図6は[トナー2]の顕微鏡写真であり、白い線のように見えるところは離型剤であるが、結着樹脂の界面がなく顔料はトナーの全ての部分によく分散されているので殆ど写っていないことを示している。
(画像形成用トナー3の製造)
実施例1における[トナー1]に使用した[ポリエステル樹脂2]の代わりに[ポリエステル樹脂4]を使用した他は実施例1と同様の手法にて、[トナー3]を製造した。[トナー3]の重量平均分子量は43000であった。
(画像形成用トナー4の製造)
実施例1における[トナー1]に使用した[ポリエステル樹脂1]および[ポリエステル樹脂2]の代わりに[ポリエステル樹脂3]および[ポリエステル樹脂4]を使用した他は実施例1と同様の手法にて、[トナー4]を製造した。[トナー4]の重量平均分子量は79000であった。
(画像形成用トナー5の製造)
実施例1における[トナー1]に使用した[ポリエステル樹脂2]の代わりに[ポリエステル樹脂5]を使用した他は実施例1と同様の手法にて、[トナー5]を製造した。[トナー5]の重量平均分子量は76000であった。
(画像形成用トナー6の製造)
実施例1における[トナー1]に使用した[ポリエステル樹脂1]および[ポリエステル樹脂2]の代わりに[ポリエステル樹脂6]および[ポリエステル樹脂7]を使用した他は実施例1と同様の手法にて、[トナー6]を製造した。[トナー6]の重量平均分子量は41000であった。
(画像形成用トナー7の製造)
実施例2における[トナー2]に使用した[架橋剤1]を添加しなかった他は実施例2と全て同様の手法にて、[トナー7]を作製・評価を行った。[トナー7]の重量平均分子量は36000であった。
図7は[トナー7]の顕微鏡写真で、白く見えるところは離型剤である。結着樹脂層の界面があり、黒く写っている部分は顔料で顔料がトナー中によく分散されていないことを示している。
定着画像の評価は、リコー社製複写機imageo Neo C600を使用し、[トナー1]〜[トナー7]のそれぞれを当該複写機に使用されるキャリアと混合して次のような画像評価試験を行った。
上記で得た[トナー1]〜[トナー7]を用いて定着性の評価(コールドオフセットおよびホットオフセットの評価)を下記評価法(定着離型温度幅の評価)に則って行った。
低温定着性の評価は、次のようにコールドオフセットの目視確認によって行った。
リコー社製複写機imageo Neo C600を使用し、[トナー1]〜[トナー7]のそれぞれを当該複写機に使用されるキャリアと混合して次のような評価試験を行った。
A4サイズの用紙(T6000 70W T目、リコー社製)に3cm×5cmの長方形となるような画像を紙面の先端から5cmの位置に付着量0.85mg/cm2のトナーサンプルを作製し、続いて定着部材の温度を140℃に常に制御した上で線速300mm/secにて定着させた(トナー重量は画像出力前後の用紙の重量から計算した)。このとき、オフセット発生有無を試験者の目視によって評価した。このとき、140℃においてにおいてオフセットの発生が認められなかった場合に限って、そのトナーを合格(○)とし、オフセットの発生が認められた場合を不合格(×)の判定とした。この結果を下記表2に示す。
180℃に定着部材の温度を常に制御した以外は、全てコールドオフセットの評価時と同様の条件でホットオフセット評価を行った。ここでは、ホットオフセット発生の有無を、ホットオフセット無し:○、ホットオフセット有り:×、のように表示し、この結果を表2に示す。
10K ブラック用感光体
10Y イエロー用感光体
10M マゼンタ用感光体
10C シアン用感光体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
101 感光体
102 帯電手段
103 露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (13)
- 少なくとも着色剤および結着樹脂を含む粉砕トナーであって、
該結着樹脂は不飽和結合を有し、フローテスター軟化点の差が30℃以上100℃未満の2種類以上の樹脂の併用であり、かつ架橋開始剤が溶解または分散された顔料分散剤を加えて溶融混練することにより該不飽和結合が架橋点を形成するものである、
ことを特徴とする画像形成用トナー。 - 前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項1に記載の画像形成用トナー。
- 前記結着樹脂は、フローテスター軟化点が90〜200℃の範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成用トナー。
- 前記結着樹脂は、ガラス転移温度が40〜70℃の範囲にあることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 前記結着樹脂は、重量平均分子量が1000〜500000の範囲にあることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 前記トナーの重量平均粒径が、3.5〜10μmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成用トナーからなることを特徴とする一成分現像剤。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成用トナーとキャリアとからなることを特徴とする二成分現像剤。
- 少なくとも像担持体表面を帯電させる帯電工程と、像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写工程と、前記未定着画像を前記記録媒体に定着させる定着工程とを有する画像形成方法であって、
前記可視像を形成するのに用いられるトナーが、請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成方法。 - 前記定着工程における記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成方法。
- 少なくとも像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段と、前記現像されたトナー像を記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写手段と、前記未定着画像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置であって、
前記可視像を形成するのに用いられるトナーが、請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成装置。 - 前記定着手段による定着時の記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であることを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
- 像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段、形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段、現像されたトナー像を記録媒体に転写させる転写手段、転写後に前記像担持体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段から選択される少なくとも一つの手段と
が一体化し、画像形成装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジであって、
前記使用されるトナーが、請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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