JP2013221950A - 光定着用トナーおよびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも結着樹脂、離型剤、着色剤および帯電制御剤を含み、前記結着樹脂の溶融状態における表面張力STRと前記離型剤の溶融状態における表面張力STWとがSTR>STWの関係を満たし、かつ前記離型剤を5〜20重量%含むことを特徴とする光定着用トナーにより、上記の課題を解決する。
【選択図】図1
Description
一方、光定着装置に代表される非接触方式の場合には、トナーを非接触状態で加熱し記録紙に定着できることから、トナーのオフセットやローラ部材の耐久性の確保は問題にならない。光定着装置の中でも、光としてレーザ光を用いるレーザ定着装置では、画像部の必要なトナーのみをレーザ光により選択的に加熱溶融でき、定着エネルギーを大幅に削減できるという利点がある。ここで、光源としてキセノンなどのフラッシュランプを用いる装置をフラッシュ定着装置ともいう。
例えば、特開2006−39358号公報(特許文献1)には、特定の低分子量ポリオレフィンワックス(離型剤)を含む、耐擦過性を改善した電子写真用フラッシュ定着トナーが開示されている。
そこで、少なくともトナーの溶融粘度を低く設定することが重要になり、通常、その調整のためにワックス(離型剤)を添加することが知られている。
しかしながら、本発明者は、トナーとしての溶融粘度が同じであっても、その定着性に差異が生じる場合があることを見出した。
上記の特許文献1には、フラッシュ定着におけるワックスに関する記載があるが、トナーの溶融粘度と定着性の関係に関する記載はない。
すなわち、離型剤の表面張力が結着樹脂の表面張力より小さいことにより、離型剤が溶融する際に結着樹脂の表面をより濡らし易くなり、その結果、定着性が向上するものと考えられる。
本発明の光定着用トナーは、そのトナーからなる一成分現像剤およびそのトナーとキャリアとを含む二成分現像剤に適用可能である。また、一成分現像剤または二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置およびレーザ定着装置を備えた各種画像形成装置に適用可能である。
また、本発明の光定着用トナーは、離型剤が平均粒子径1〜2μmの針状粒子状態でトナー中に分散する場合に、より一層定着性を向上させることができる。
また、本発明の光定着用トナーは、離型剤が極性基を有するエステル系ワックスである場合に、転写材である紙との親和性がより向上し、より一層定着性を向上させることができる。
本発明の光定着用トナーは、少なくとも結着樹脂、離型剤、着色剤および帯電制御剤を含み、前記結着樹脂の溶融状態における表面張力STRと前記離型剤の溶融状態における表面張力STWとがSTR>STWの関係を満たし、かつ前記離型剤を5〜20重量%含むことを特徴とする。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、離型剤、着色剤および帯電制御剤を含み、本発明の効果を阻害しない範囲で必要に応じて公知の添加剤を含んでいてもよく、ブラックトナーであっても、イエロートナー、マゼンタトナーおよびシアントナーなどのカラートナーであってもよい。
本発明のトナーの結着樹脂としては、当該技術分野で常用されるブラックトナー用結着樹脂またはカラートナー用結着樹脂を用いることができる。
例えば、ポリスチレン樹脂、スチレンの置換体の単独重合体からなる樹脂、スチレン系共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、環状オレフィン樹脂などが挙げられる。
縮重合反応における条件は、モノマー成分の反応性により適宜設定すればよく、また重合体が好適な物性になった時点で反応を終了させればよい。例えば、反応温度は170〜250℃程度、反応圧力は5mmHg〜常圧程度である。
ポリエステル樹脂の好ましい重量平均分子量(Mw)は44000〜50000程度であり、好ましい数平均分子量(Mn)は4500〜5500程度であり、好ましいそれらの比Mw/Mnは8〜10程度である。しかし、光定着用トナーの場合、定着ローラへのオフセットを考慮する必要がないことから、より低分子量化して溶融性を向上させてもよい。
本発明のトナーの離型剤としては、当該技術分野で常用される離型剤を用いることができ、例えば、パラフィンワックスおよびマイクロクリスタリンワックスならびにそれらの誘導体などの石油系ワックス;フィッシャートロプシュワックス、ポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど)、低分子量ポリプロピリンワックスおよびポリオレフィン系重合体ワックス(低分子量ポリエチレンワックスなど)ならびにそれらの誘導体などの炭化水素系合成ワックス;カルナバワックス、ライスワックスおよびキャンデリラワックスならびにそれらの誘導体、木蝋などの植物系ワックス;蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス;脂肪酸アミドおよびフェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス;長鎖カルボン酸およびその誘導体;長鎖アルコールおよびその誘導体;シリコーン系重合体;高級脂肪酸などが挙げられる。
上記の誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、ビニル系モノマーとワックスとのグラフト変性物などが含まれる。
本発明においては、上記の離型剤の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記の離型剤の中でも、脂肪酸などの極性基を有するエステル系ワックスが特に好ましい。
離型剤の平均粒径および形状は特に限定されないが、平均粒子径1〜2μmの針状粒子であり、これがトナー中に分散されてなるのが好ましい。
離型剤は、トナー中に5〜20重量%含まれる。すなわち、離型剤は、トナー100重量部に5〜20重量部含まれる。
離型剤の含有量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。離型剤の含有量が5重量%未満では、十分な定着性が確保できないことがある。一方、離型剤の含有量が20重量%を超えると、トナーの保存性等が低下することがある。
離型剤の含有量の好ましい範囲は、10〜20重量%である。
本発明のトナーは、結着樹脂の溶融状態における表面張力STRと離型剤の溶融状態における表面張力STWとがSTR>STWの関係を満たす。
ここで、溶融状態とは、結着樹脂および離型剤がそれぞれ加熱されて溶融した状態を意味し、それらの加熱温度は結着樹脂および離型剤の熱特性により適宜設定すればよいが、光定着トナーの場合、光照射によりトナーの表面温度が200℃程度まで瞬時に上昇することから、少なくとも200℃近傍での値とする。
溶融状態における表面張力は、公知の装置を用いて測定することができ、具体的には実施例において説明する。
表面張力がSTR>STWの関係を満たす場合には、本発明の効果を得ることができるが、表面張力がSTR≦STWの関係となる場合には、定着性に劣ることがある。
結着樹脂の溶融状態における表面張力STRは、その材料の種類により異なるが、通常、10〜35mN/m程度である。
離型剤の溶融状態における表面張力STWは、その材料の種類により異なるが、通常、15〜35mN/m程度である。
本発明のトナーの着色剤としては、当該技術分野で常用される有機系および無機系の様々な種類および色の顔料および染料を用いることができ、例えば、黒色、白色、黄色、橙色、赤色、紫色、青色および緑色の着色剤が挙げられる。
白色の着色剤としては、例えば、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛などが挙げられる。
また2種以上の着色剤を複合粒子化して用いてもよい。
複合粒子は、例えば、2種以上の着色剤に適量の水、低級アルコールなどを添加し、ハイスピードミルなどの一般的な造粒機で造粒し、乾燥させることによって製造できる。
さらに、結着樹脂中に着色剤を均一に分散させるために、マスターバッチ化して用いてもよい。
複合粒子およびマスターバッチは、乾式混合の際にトナー組成物に混入される。
着色剤の含有量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。
本発明のトナーの帯電制御剤としては、当該技術分野で常用される正電荷制御用および負電荷制御用の電荷制御剤を用いることができる。
負電荷制御用の電荷制御剤としては、例えば、オイルブラック、スピロンブラックなどの油溶性染料、含金属アゾ化合物、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸およびその誘導体の金属錯体および金属塩(金属はクロム、亜鉛、ジルコニウムなど)、ホウ素化合物、脂肪酸石鹸、長鎖アルキルカルボン酸塩、樹脂酸石鹸などが挙げられる。
本発明においては、上記の電荷制御剤の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
電荷制御剤の含有量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。
本発明のトナーは、少なくとも、結着樹脂としてのポリエステル樹脂、着色剤、離型剤および帯電制御剤を機械的剪断力を付加して溶融混練することにより製造されるのが好ましい。すなわち、一般的なトナーの製造方法、例えば粉砕法などの乾式法、懸濁重合法、乳化凝集法、分散重合法、溶解懸濁法および溶融乳化法などの湿式法のような公知の方法により作製することができる。
懸濁重合法は、結着樹脂のモノマー、着色剤、離型剤などを均一に分散させた後、結着樹脂のモノマーを重合させることによってトナー粒子を製造する方法である。
乳化凝集法は、結着樹脂粒子、着色剤、離型剤などを凝集剤によって凝集させ、得られた凝集物の微粒子を加熱することによってトナー粒子を製造する方法である。
これらの中でも、粉砕法は、湿式などに比較して工程が少なく設備投資額も少なく済むなどの点で特に好ましい。
以下粉砕法によるトナー作製方法を説明する。
また、混練時の高負荷により、定着画像の光沢に悪影響を及ぼす結着樹脂の高分子成分は、分子鎖が切断され、定着に有効でかつホットオフセットに強い分子量の樹脂に変換される。一方、結着樹脂の低分子量成分は、混練時の高負荷に対して分子量分布を殆ど変えず、定着に有効な分子量成分が切断されて耐久性が悪化することはない。
トナー粒子の体積平均粒径が上記の範囲内であれば、高精細な画像を長期にわたって安定して形成することができる。トナー粒子の体積平均粒径が2μm未満では、トナー粒子の粒径が小さくなり過ぎ、高帯電化および低流動化が起こり、感光体にトナーを安定して供給することができなくなり、地肌かぶりおよび画像濃度の低下などが発生するおそれがある。一方、トナー粒子の平均粒径が7μmを超えると、トナー粒子の粒径が大きくなり過ぎ、高精細な画像が得られないことがある。
また、トナーの溶融粘度(複素粘度)は、1×10〜1×105Pa・s程度である(100℃)。
本発明のトナーは、その粉体流動性、摩擦帯電性および耐熱性の向上、長期保存性およびクリーニング特性の改善、ならびに感光体表面の磨耗特性制御などの機能の付与、さらにはトナーを二成分現像剤にする場合のキャリアとの撹拌性などの向上のために外添剤が用いられる。
外添剤としては、当該技術分野で常用される外添剤を用いることができ、例えば、シリカ、酸化チタンなどが挙げられ、シリコーン樹脂、シランカップリング剤などにより表面処理(疎水化処理)されているものが好ましい。
外添剤の配合量は、トナー100重量部に対して1〜10重量部が好ましく、2〜5重量部がより好ましい。
本発明のトナーは、1成分現像剤、2成分現像剤のいずれの形態でも使用することができる。
2成分現像剤として使用する場合、トナーにさらにキャリアを配合する。
キャリアとしては、当該技術分野で常用されるキャリアを用いることができ、例えば、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、クロムなどからなる単独または複合フェライトおよびキャリア芯粒子を被覆物質で表面被覆したものなどが挙げられる。
被覆物質としては、当該技術分野で常用される被覆物質を用いることができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデン、シリコーン樹脂、ポリエステル、ジターシャーリーブチルサリチル酸の金属化合物、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ニグロシン、アミノアクリレート樹脂、塩基性染料、塩基性染料のレーキ物、シリカ微粉末、アルミナ微粉末などが挙げられる。これらの被覆物質は、トナー成分に応じて選択し、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
キャリアの平均粒径は、特に限定されるものではないが、高画質化を考慮すると、30〜100μmであるのが好ましい。
キャリアの含有量は、二成分現像剤全量100重量部に対して3〜20重量部であるのが好ましい。
本発明の画像形成装置は、上記のような本発明の光定着用トナーを備えたことを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、画像情報に応じて、記録紙上にフルカラーまたはモノクロの画像を形成する画像形成装置であり、本発明のトナーを備え、そのトナーを用いて転写材上にトナー像を形成する現像装置と、現像装置によって転写材上に形成された未定着のトナー像にレーザ光照射装置より光を照射し、その光のエネルギーを用いてトナー像を構成するトナーを溶融させ、転写材上に定着させる定着装置とを備える。
図3は、乾式電子写真方式カラー画像形成装置(以下、単に「画像形成装置」という)100の内部構造の概略図である。なお、図3において、黒丸はトナーを、符号なしの矢符は無端状の搬送ベルト33の回転方向を、矢符Zは記録紙Pの搬送方向を、矢符Fは感光体ドラム51の回転方向をそれぞれ示している。
画像形成装置100は、例えば、ネットワーク上の各端末装置から送信された画像データなどに基づいて、所定の転写材(記録紙)に対して多色または単色の画像を形成する装置である。
画像形成装置100は、現像装置としての可視像形成ユニット50(50Y・50M・50C・50B)、記録紙搬送装置30、定着装置40および給紙トレイ20を備えている。
このように、記録紙Pは、搬送ベルト33によって搬送されながら可視像形成ユニット50によってトナー像を転写された後に、駆動ローラ31の曲率により搬送ベルト33から剥離され、定着装置40に搬送される。
ここで、定着装置40について、図4に基づいて詳細に説明する。図4は、本発明の実施形態の定着装置40の構成の概略を示す図である。なお、図4中に示す黒色の丸は、本発明のトナーを表している。また、図4中に示す矢印は、記録紙Pの搬送方向を示している。
レーザ光照射装置104としては、例えば、半導体レーザを用いることができる。半導体レーザは、炭酸ガスレーザ等の他のレーザに比べ、安価で、小型である。また、半導体素子の配合や材料の組成を選択することによって、400〜800nmの領域で任意の波長のレーザ光を発生させることができる。
また、本実施形態では、光源としてのレーザ光照射装置104から直接、記録紙P上のトナーに対して照射しているが、レーザ光照射装置104と記録紙Pとの間にレンズを設け、光源から出射したレーザ光をレンズにより集光させ、集光した光を照射してもよい。
無端状搬送ベルト103の回転駆動に伴って、記録紙Pは、レーザ光が照射されるレーザ光照射装置60に向けて搬送される。レーザ光照射装置60において、記録紙P上の未定着トナー像は、各色トナーに対応する4つのレーザ光照射装置(レーザヘッド)104Y〜104Bによって画像情報に応じてレーザ照射されることにより溶融され、記録紙Pに定着される。
なお、4つのレーザ光照射装置104Y〜104Bでレーザ光を照射する例について説明したが、1つのレーザ光照射装置で一度にトナーを照射するような構成にしても問題ない。ブラックトナーは、近赤外光を吸収できることからmそれ以外のイエロー、マゼンタ、シアンの各カラートナーに対してのみ、例えば近赤外光(800nm近傍)を吸収する赤外線吸収剤を添加することで、一つのレーザ照射装置で一度に定着することも可能となる。
調製例において、物性測定および定着性の評価を次のようにして行った。
結着樹脂および離型剤の溶融状態における表面張力STRおよびSTWとを次のようにして測定した。
自動表面張力計(協和界面科学株式会社製、型式:DY−300)に、結着樹脂および離型剤の約20gの試料をそれぞれセットし、自動計測により各試料を180℃まで加熱溶融させて、その表面張力(mN/m)を得た。
トナー100重量部に、小粒径シリカ粒子(平均粒径12nm)1.3重量部、大粒径シリカ粒子(平均粒径100nm)0.5重量部および酸化チタン粒子(平均粒径50nm)0.2重量部を混合して外添トナーを得た。さらに得られた外添トナーと体積平均粒径45μmのフェライトキャリアとを、全量に対する外添トナーの濃度を調整・混合撹拌してトナー濃度8%の2成分現像剤を得た。
市販の複写機(シャープ株式会社製、型式: MX−2600FN)を用い、下記の条件で、得られた2成分現像剤によるべた画像(縦20mm、横30mmの長方形)の定着画像を、記録材としての記録紙(シャープ株式会社製、PPC用紙、型式:SF−4AM3)上に形成した。
未定着のトナーの付着量:0.45mg/cm2
光定着方式の光照射エネルギー:0.4J/cm2
<試験条件>
砂消しゴム:LION社製 型番261−11
消しゴムの荷重:9.8N
速度:10mm/s(3往復分)
なお、画像濃度は、マクベス反射濃度計(サカタインクス株式会社製、型式:Machbes RD918)を用いて、べた画像の反射濃度として測定した。
残存率(%)=(擦り後の画像濃度)/(擦り前の画像濃度)×100
得られた結果から定着性を次の基準で評価した。
○○○:残存率が95%以上(極めて良好)
○○:残存率が85%以上95%未満(より良好)
○:残存率が75%以上85%未満(良好)
△:残存率が70%以上75%未満(条件次第で使用可能なレベル)
×:残存率が70%未満(実使用不可)
結着樹脂
ポリエステル樹脂(STR:21.8mN/m)
環状オレフィン樹脂(エチレン・ノルボルネン共重合樹脂、STR:28.0mN/m、ポリプラスチック社製、商品名:TOPAS TM)
エステル系ワックスA(脂肪酸エステル、STW:25.0mN/m、融点:70℃)
エステル系ワックスB(脂肪酸エステル、STW:23.0mN/m、融点:80℃、日油株式会社製、商品名:Wep−8)
エステル系ワックスC(脂肪酸エステル、STW:21.5mN/m、融点:80℃)
エステル系ワックスD(脂肪酸エステル、STW:21.2mN/m、融点:60℃、日油株式会社製、商品名:Wep−2)
オレフィン系ワックスE(STW:23.1℃、融点:70℃、極性成分なし)
カーボンブラック(デグサジャパン製、商品名:Nipex−60)
帯電制御剤
ベンジル酸誘導体の金属酸化物(日本カーリット株式会社製、商品名:電荷調整剤LR−147)
トナーC-1の調製
結着樹脂としてのポリエステル樹脂86.6部、離型剤としてのエステル系ワックスC5部、着色剤としてのカーボンブラック7.5部および帯電制御剤としてのベンジル酸誘導体の金属酸化物0.9部をトナー材料として用いた。
上記のトナー材料を、ヘンシェルミキサ(三井鉱山株式会社(現 日本コークス工業株式会社)製、型式:FM20C)を用いて、3分間、前混合した後、二軸押出機(株式会社池貝製、型式:PCM−30)を用いて、シリンダ設定温度120℃、原料供給速度20kg/時間の条件で溶融混練して溶融混練物5kgを得た。
得られた溶融混練物を冷却ローラで冷却、φ2mmのスクリーンを有する粗砕機(THE ORIENT CO. LTD.製、型式:VM−16)を用いて粗粉砕し、次いで粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製、型式:200AGF)を用いて微粉砕、分級機(ホソカワミクロン製、型式:TTSP)を用いて分級して一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
トナー材料として、結着樹脂としてのポリエステル樹脂86.6部、離型剤としてのエステル系ワックスD5部、着色剤としてのカーボンブラック7.5部および帯電制御剤としてのベンジル酸誘導体の金属酸化物0.9部を用いたこと以外は、トナーC−1と同様にして、一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
トナー材料として、結着樹脂としてのポリエステル樹脂86.6部、離型剤としてのエステル系ワックスA5部、着色剤としてのカーボンブラック7.5部および帯電制御剤としてのベンジル酸誘導体の金属酸化物0.9部を用いたこと以外は、トナーC−1と同様にして、一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
トナー材料として、結着樹脂としてのポリエステル樹脂86.6部、離型剤としてのエステル系ワックスB5部、着色剤としてのカーボンブラック7.5部および帯電制御剤としてのベンジル酸誘導体の金属酸化物0.9部を用いたこと以外は、トナーC−1と同様にして、一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
以上の得られたトナー粒子を評価し、それらの結果を、結着樹脂および離型剤の材料および物性と共に表1に示す。
トナーC-2の調製(比較例)
トナー材料として、結着樹脂としてのポリエステル樹脂91.6部、着色剤としてのカーボンブラック7.5部および帯電制御剤としてのベンジル酸誘導体の金属酸化物0.9部を用い、離型剤を用いなかったこと以外は、トナーC−1と同様にして、一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
トナー材料として、結着樹脂としてのポリエステル樹脂89.1部、離型剤としてのエステル系ワックスC2.5部、着色剤としてのカーボンブラック7.5部および帯電制御剤としてのベンジル酸誘導体の金属酸化物0.9部を用いたこと以外は、トナーC−1と同様にして、一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
トナー材料として、結着樹脂としてのポリエステル樹脂81.6部、離型剤としてのエステル系ワックスC10部、着色剤としてのカーボンブラック7.5部および帯電制御剤としてのベンジル酸誘導体の金属酸化物0.9部を用いたこと以外は、トナーC−1と同様にして、一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
以上の得られたトナー粒子を評価し、それらの結果を、結着樹脂および離型剤の材料および物性と共に表1に示す。
トナーC-6の調製
トナー材料として、結着樹脂としての環状オレフィン樹脂71.6部、離型剤としてのエステル系ワックスC20部、着色剤としてのカーボンブラック7.5部および帯電制御剤としてのベンジル酸誘導体の金属酸化物0.9部を用いたこと以外は、トナーC−1と同様にして、一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
トナー材料として、結着樹脂としての環状オレフィン樹脂71.6部、離型剤としてのエステル系ワックスD20部、着色剤としてのカーボンブラック7.5部および帯電制御剤としてのベンジル酸誘導体の金属酸化物0.9部を用いたこと以外は、トナーC−1と同様にして、一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
トナー材料として、結着樹脂としての環状オレフィン樹脂71.6部、離型剤としてのエステル系ワックスC20部、着色剤としてのカーボンブラック7.5部および帯電制御剤としてのベンジル酸誘導体の金属酸化物0.9部を用いたこと以外は、トナーC−1と同様にして、一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
トナー材料として、結着樹脂としての環状オレフィン樹脂71.6部、離型剤としてのオレフィン系ワックスE20部、着色剤としてのカーボンブラック7.5部および帯電制御剤としてのベンジル酸誘導体の金属酸化物0.9部を用いたこと以外は、トナーC−1と同様にして、一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
以上の得られたトナー粒子を評価し、それらの結果を、結着樹脂および離型剤の材料および物性と共に表1に示す。
(1)調製例1について
溶融状態での結着樹脂と離型剤の表面張力がSTR>STWの関係を満たすトナーC−1およびトナーD−1では、十分な定着性(定着強度)が得られた。
一方、表面張力がSTR>STWの関係を満たさないトナーA−1およびトナーB−1では、十分な定着性が得られなかった。
詳細な理由は不明であるが、用いた離型剤のワックスは、融点が何れも80℃以下であり、結着樹脂より低温で溶融して粘度が低下するタイプのものであり、レーザ光の照射により、結着樹脂より先に離型剤が溶融し、表面張力の小さい離型剤の方が、樹脂に対してより濡れ広がり易くなり、定着性能が向上したものと考えられる。
ワックスの熱物性としては、少なくともワックスの融点がトナーの軟化点よりも低いことが好ましい。これは、ワックスの融点がトナーの軟化点よりも高い場合、ワックスが溶け出す温度が高くなり、ワックス添加効果が得られ難くなるためである。
表面張力がSTR>STWの関係を満たし、離型剤の含有量が10重量%のトナーC−3では、十分な定着性が得られた。
一方、表面張力がSTR>STWの関係を満たしても、離型剤の含有量が2.5重量%のトナーC−3および離型剤を含まないトナーC−2では、十分な定着性が得られなかった。
上記(1)のトナーC−1の結果と合わせると、離型剤の含有量は少なくとも5重量%必要であることがわかる。
結着樹脂として環状オレフィンを用いたトナーC−6およびトナーD-2では、非常に良好な定着性が得られた。
これは、環状オレフィン樹脂は非晶質構造であることから、トナー中に多量の離型剤を含有することができ、定着性が向上したものと考えられる。
図1に離型剤の含有量を変化させたときの温度とトナーの溶融粘度との関係を示す。
図1から、離型剤の含有量の増加により、トナーの溶融粘度が大きく低下することがわかるが、これによりトナーがシャープメルト化した結果、定着性が向上したものと考えられる。
一方、結晶成分の多いポリエステル系樹脂を用いたトナーC−5では、同様の離型剤を10重量%用いた調製例2のトナーC−4と比較して定着性に大きな変化がない。
これは、結晶成分の多いポリエステル系樹脂は離型剤の取り込みに限度があり、全ての離型剤を樹脂中に取り込むことができなかったために、定着性に大きな変化がなかったものと考えられる。電子顕微鏡による観察によれば、トナー中に含有されなかった離型剤成分がワックス粒子として確認され、これら粒子により、保存性、帯電性、耐熱性などが低下したものと考えられる。
離型剤としてエステル系ワックスを用いたトナーは、オレフィン系ワックスを用いたトナーよりも定着性が良好であった。
これは、極性基を有するエステル系ワックスの方が、トナー溶融の際に記録紙との親和性が良好で、より定着性が向上したためと考えられる。
離型剤が平均粒子径1〜2μmの針状粒子で分散している状態ある場合に、良好な定着性を得ることができた。
詳細な理由は不明であるが、離型剤の粒子が細かく分散する状態の場合では、トナー中に十分に取り込めていないことも考えられる。
二軸押出機を用いて得られた溶融混練物を自然冷却する以外は、調製例3のトナーC−6の調製と同様にして、一次粒子の体積平均粒子径(一次粒子径)が6μmのトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)により観察した。図2は、トナー粒子の断面TEM写真による離型剤の分散状態を示す図である。
図2の左側のトナーは、右側のトナーよりも定着性に優れている。これは、左側のトナーが右側のトナーに比べて、離型剤は1〜2μm程度の針状形状の大きな状態でより多く取り込まれていることによるものと考えられる。
30 記録紙搬送装置
31 駆動ローラ
32 アイドリングローラ
33 無端状の搬送ベルト
40 定着装置
50 可視像形成ユニット50
50Y イエロー可視像形成ユニット
50M マゼンタ可視像形成ユニット
50C シアン可視像形成ユニット
50B ブラック可視像形成ユニット
51 感光体ドラム
52 帯電器
53 レーザ光照射装置
54 現像器
55 転写ローラ
56 ドラムクリーナユニット
60 レーザ光照射装置
100 画像形成装置
101、102 テンションローラ
103 無端状搬送ベルト
104 レーザ光照射装置
104Y レーザ光照射装置(イエロー)
104M レーザ光照射装置(マゼンタ)
104C レーザ光照射装置(シアン)
104B レーザ光照射装置(ブラック)
108 記録紙搬送装置
P 記録紙(記録材)
Z 記録紙Pの搬送方向
Claims (5)
- 少なくとも結着樹脂、離型剤、着色剤および帯電制御剤を含み、前記結着樹脂の溶融状態における表面張力STRと前記離型剤の溶融状態における表面張力STWとがSTR>STWの関係を満たし、かつ前記離型剤を5〜20重量%含むことを特徴とする光定着用トナー。
- 前記結着樹脂が、ポリエステル樹脂または環状オレフィン樹脂である請求項1に記載の光定着用トナー。
- 前記離型剤が、平均粒子径1〜2μmの針状粒子でトナー中に分散する請求項1または2に記載の光定着用トナー。
- 前記離型剤が、極性基を有するエステル系ワックスである請求項1〜3のいずれか1つに記載の光定着用トナー。
- 請求項1〜5のいずれか1つに記載の光定着用トナーを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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