JP2014186322A - 画像形成装置、トナーセット、現像剤、画像形成方法及びプロセスカートリッジ - Google Patents

画像形成装置、トナーセット、現像剤、画像形成方法及びプロセスカートリッジ Download PDF

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Abstract

【課題】定着の際に発生する色特性均一性低下、トナー光沢ムラを抑制できる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】有色トナーを用いてカラー画像を形成するカラー画像形成手段と、該カラー画像上に透明トナーを用いて透明画像を形成する透明画像形成手段と、定着手段とを備え、前記透明トナー及び有色トナーはそれぞれ、離型剤と、結着樹脂とを含有し、前記結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性樹脂とを含み、フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法によって得られた前記結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをW、前記非結晶性樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをRとし、W/Rを有色トナーがX1、透明トナーがX2とした場合、下記式1および2をいずれも満足することを特徴とする。
0≦X2−X1≦0.75 …式1
0.05≦X2≦0.80 …式2
【選択図】図1

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、これを用いた画像形成方法、かかる画像形成装置に用いられるトナーセット、現像剤、プロセスカートリッジに関する。
近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、プロダクトプリンタ分野では、利用者が様々な紙種を用い、高光沢画像品質を求めるニーズに伴い、透明トナーを用いて高光沢画像品質を作像できる画像形成システムへの要求が年々高まってきている。
しかしながら、着色剤を含有しない透明トナーと着色剤を含有する有色トナーとを同時に作像する際には、画像色特性の均一性に低下や、光沢ムラが悪化するという問題が生じる。特に、カラー画像上に透明画像を重ねて設ける画像形成システムでは、画像色特性の均一性に低下や、光沢ムラの問題がより発生しやすい傾向が見られる。
これらの問題は、有色トナーの上にさらに透明トナーが重ねられた状態で定着機構を通ること、及び、有色トナーと透明トナーとでは着色剤の有無や含有することができる樹脂が異なることから、有色トナーと透明トナーとで定着時の溶融状態が相違することが原因である。
画像上層の透明トナーが下層の有色トナーより溶けすぎる場合は、画像が定着ベルトから剥がれる際に画像最表層にある透明トナーが糸引きとなり、画像表面に光沢ムラが発生する。また、画像上層の透明トナーが下層の有色トナーより溶けない場合は、透明トナーの延展性が足りなく、場所によって部分的に特定波長(400〜600nmに吸収ピーク)の光の吸収が発生し、画像全体の色特性の均一性低下を招く。
そのため、利用者の高光沢透明トナーへのニーズと、透明トナーを用いることによる有色トナー色特性均一性低下、光沢ムラによる画像品質低下の防止ないし抑制とを両立させる必要がある。これを充足するには、定着時にいかに有色トナーと透明トナーの溶融具合を同じ状態にできるかが重要である。
従来の手段としては、トナーの溶融具合を制御するために、定着温度を変更して熱エネルギーを調節することが行われてきた。しかしながら、定着温度を変更することのみでは、透明トナーの溶融具合と有色トナーの溶融具合との差異を充分に減らすことはできず、さらなる改善が求められてきた。
一方、従来、定着ベルトから画像が剥がれる際のトナーの離型性を向上させるために、離型剤がトナー表面に染み出しやすくする様々な手法の検討が為されている。
しかしながら、離型性を向上させるだけでは、透明トナーと有色トナーの溶融具合を同じにすることは達成できず、利用者の要求を満たすには至っていない。
また、低温定着性の改善を目的に従来多用されてきたスチレン−アクリル系樹脂に代えて、低温定着性に優れ、耐熱保存性も比較的良いポリエステル樹脂の使用が試みられている(例えば、特許文献1〜6参照。)。その他、結着樹脂中にガラス転移温度でシャープメルト性を有する特定の非オレフィン系結晶性重合体を添加する試み(例えば、特許文献7参照。)があり、低温定着性の改善効果が認められる。
しかしながら、上記特許文献1〜7のいずれにおいても透明トナーと有色トナーの溶融具合を同じにするには至っていない。
さらに、特許文献8に記載の技術では、非相溶である結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂とが為す海島状の相分離構造や、樹脂の示差走査熱量測定による熱特性を規定することによって、低温定着性と耐熱保存性の両立を図っている。しかしながら、低温定着性の改善効果が認められるものの、透明トナーと有色トナーの溶融具合を同じにするには至っていない。
またさらに、特許文献9に記載の技術では、結晶性ポリエステル樹脂を多く含有するトナーを高速機に用いた場合、トナーフィルミングが発生してしまい、画像品質の信頼性が充分ではなく、画像品質上の問題が生じる。
また、従来より、複写機やプリンタなどの画像形成装置においては、トナー像を紙に定着させる手段として、内部にヒータを持つ定着ローラと加圧ローラを用いた定着装置が広く用いられている。
このヒータにより定着ローラと加圧ローラとが接するニップ部を加熱し、ニップ部を通過する用紙上に付着したトナーを、加熱定着することで定着画像を得る。
定着ローラまたはベルトの構成としては、基材層の上には、蓄熱層が形成され、蓄熱層としては、熱容量が大きくしかも熱輸送量の高い材料が適している。更に上に離型層を設ける構成が知られているが、透明トナーと有色トナーの溶融具合を同じにするには至っていない。
以上のとおり、定着温度上げや、単なるトナーに結晶性ポリエステル樹脂を含有させることは、低温定着性を向上させることができる。しかしながら、透明トナーを用いる高光沢画像形成システムにおいて、有色トナー層と透明トナー層が定着時での溶融具合が異なることにより発生する色特性均一性低下、光沢ムラ問題を防ぐには至っていない。
また近年、産業、広告分野でのプロダクトプリンタ等において、厚紙、凹凸紙の使用のニーズが高まっているが、厚紙、凹凸紙で画像形成する際、既存の画像形成装置では薄紙以上に色特性均一性低下やトナー光沢ムラが発生しやすいという問題があった。
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、定着の際に発生する色特性均一性低下、トナー光沢ムラを抑制でき、厚紙、凹凸紙における定着の場合でも、定着の際に発生する色特性均一性低下、トナー光沢ムラを抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明に係る画像形成装置は、1色以上の有色トナーを用いてカラー画像を記録媒体上に形成するカラー画像形成手段と、該カラー画像形成手段により形成されたカラー画像上に、透明トナーを用いて透明画像を形成する透明画像形成手段と、前記記録媒体上に担持された前記カラー画像及び前記透明画像を当該記録媒体に定着させる定着手段と、を備え、前記透明トナー及び有色トナーはそれぞれ、離型剤と、結着樹脂と、を含有し、前記結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性樹脂と、を含み、フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法(KBr全透過法)によって得られた前記結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをW、前記非結晶性樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをRとし、これらの比率W/Rを有色トナーがX1、透明トナーがX2とした場合、下記式1および2をいずれも満足することを特徴とする。
0≦X2−X1≦0.75 ・・・式1
0.05≦X2≦0.80 ・・・式2
本発明によれば、定着の際に発生する色特性均一性低下、トナー光沢ムラを抑制でき、厚紙、凹凸紙における定着の場合でも、定着の際に発生する色特性均一性低下、トナー光沢ムラを抑制できる画像形成装置を提供することができる。
本発明に用いられる透明トナーの成分である結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルの一例を示したグラフである。 本発明に用いられる透明トナーの成分である非結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルの一例を示したグラフである。 本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。 図3に示した画像形成装置に備えられた定着装置に用いられている定着ベルトの概略正断面図である。
本発明に係る画像形成装置は、画像形成装置は、1色以上の有色トナーを用いてカラー画像を記録媒体上に形成するカラー画像形成手段と、該カラー画像形成手段により形成されたカラー画像上に、透明トナーを用いて透明画像を形成する透明画像形成手段と、前記記録媒体上に担持された前記カラー画像及び前記透明画像を当該記録媒体に定着させる定着手段と、を備え、前記透明トナー及び有色トナーはそれぞれ、離型剤と、結着樹脂と、を含有し、前記結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性樹脂と、を含み、フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法(KBr全透過法)によって得られた前記結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをW、前記非結晶性樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをRとし、これらの比率W/Rを有色トナーがX1、透明トナーがX2とした場合、下記式1および2をいずれも満足することを特徴とする。
0≦X2−X1≦0.75 ・・・式1
0.05≦X2≦0.80 ・・・式2
次に、本発明に係る画像形成装置についてさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
上述の条件を満たすことにより、融点しか有しない(Tgを有しない)結晶性ポリエステル樹脂を用いることで、有色トナーの上に透明トナー層を有する画像形成装置においても、色特性の均一性の低下、及び光沢ムラ問題が発生しない画像形成装置を提供することができる。
効果のメカニズムは明らかではないものの、定着機構で上下トナー層とも結晶性ポリエステルが均等にトナーの表面に染み出しやすく、有色トナーと透明トナー層同士の溶融具合が近い状態にしたことが要因ではないかと推定される。これは、融点しか有しない(Tgを有しない)結晶性ポリエステル樹脂を、有色トナー、透明トナーに本発明の規定範囲、規定式を満足させることによって生じるものである。
また、本発明における規定範囲、規定式を満たす有色トナー、透明トナーを用いることにより、厚紙、凹凸紙の場合であっても、記録媒体上のトナー層を定着機構で定着させる際に、熱エネルギーをトナー層全体に行き渡らせることができると推測される。このため、厚紙、凹凸紙の場合であっても、定着の際に発生する色特性均一性低下、トナー光沢ムラを抑制できる。
以下、本発明に係る画像形成装置100において、画像形成に用いられる本発明を適用したトナー(透明トナー、有色トナー)の実施の形態について説明する。
まず、かかるトナー(透明トナー、有色トナー)の基本的な構成について説明する。
本発明に用いられる透明トナー及び有色トナーはそれぞれ、離型剤と、結着樹脂と、を含有し、前記結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性樹脂と、を含む。
また、フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法(KBr全透過法)によって得られた前記結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをW、前記非結晶性樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをRとし、これらの比率W/Rを有色トナーがX1、透明トナーがX2とした場合、下記式1および2をいずれも満足する。
0≦X2−X1≦0.75 ・・・式1
0.05≦X2≦0.80 ・・・式2
前記透明トナーおよび有色トナーの結晶性ポリエステル樹脂はFT−IR(フーリエ変換赤外分光分析測定装置)で「Avatar370/ThermoElectron社製」、KBr法(全透過法)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W、非結晶性樹脂の特徴的なスペクトルのピーク高さをRとし、W/Rで示される結晶性ポリエステル樹脂ピーク比が得られ、この比率W/Rの有色トナーの場合をX1、透明トナーの場合をX2とする。X2は0.05〜0.80であることが好ましく、0.09〜0.40がより好ましい。
W/Rで示される結晶性ポリエステル樹脂ピーク比X2が0.05〜0.80であることが重要である。X2が0.05より小さい場合、定着時において結晶性ポリエステル樹脂がトナー内部から染み出されにくく、透明トナーと有色トナーの溶融具合を整えるのは困難であり、糸引きによる画像表面光沢ムラや、溶け切れないことによる色特性の均一性低下が発生し易くなる。X2が0.80より大きい場合、定着工程に到着する前の作像機構で結晶性ポリエステル樹脂がトナー表面から染み出しすぎて、キャリア汚染や、機内紙搬送コロなどを汚染し、パーツ寿命を短くし、不具合を発生する。
また、前記W/Rにおいて、有色トナーがX1とし、透明トナーがX2とした場合は上記式1および式2を満足することが重要である。
ここで、X2−X1が0.00〜0.75であることが好ましく、X2−X1が0.04〜0.35であることがより好ましい。
X2−X1が0.75より大きい場合は、透明トナーが有色トナーより溶けすぎて、定着ベルト等の定着部材と剥がれる際にトナー糸引きによる画像表面光沢ムラが発生しやすくなる。
X2−X1が0より小さい(マイナスの値)場合は、透明トナーが有色トナーより溶け切らず、延展性が不足し、画像下の有色トナー層の色特性均一性低下が発生しやすくなる。
このようなW/Rで示される樹脂ピーク比の制御は結晶性ポリエステル樹脂の非結晶性樹脂との相溶状態によって決まると考えている。しかし、結晶化度の測定が難しいところがある。このため、本発明においては、品質工学上の手法により、透明トナー及び有色トナー処方原材料比率、乳化を含め、各製造工程などの製造条件を最適化して、前記W/Rの関係が上記式1および2を満足するような処方及び製造条件とすることで、意図的かつ確実に達成できる。換言すれば、本発明の技術的キーポイントは、品質問題のバランスを考慮して、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性樹脂との相溶状態をコントロールするように、処方と製造の最適条件が見出される点にもある。
<W/Rで示される結晶性ポリエステル樹脂ピーク比の測定法>
トナー表面の結晶性ポリエステル樹脂ピーク比は、FT−IR(フーリエ変換赤外分光分析測定装置)を使用しKBr法(全透過法)でのKBrスペクトルからわかるピーク強度比より求める。
本発明では、結晶性ポリエステル樹脂が結晶状態時の特徴的なスペクトル(1165cm-1)のピーク高さをW(図1、高さのベースラインは1158−1201cm-1)、非結晶性樹脂の特徴的なスペクトル(例えばポリエステル樹脂の場合、829cm-1(図2、高さのベースラインは784−889cm-1))のピーク高さをRとして、W/Rをピーク強度比として計算した。本発明におけるピーク強度比は、スペクトルを吸光度に直し、そのピーク高さを使用したものである。
図1は、結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルの一例を示したものである。
結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルは、図示のように、波数1130cm−1〜1220cm−1の間に、吸光度が1番目に小さくなる立ち下がりピーク点(以下「第1立ち下がりピーク点Fp1」という。)と、吸光度が2番目に小さくなる立ち下がりピーク点(以下「第2立ち下がりピーク点Fp2」という。)との間に、吸光度が最大となる最大立ち上がりピーク点Mp(Mpは1183cm-1である。)がある。
第1立ち下がりピーク点Fp1と第2立ち下がりピーク点Fp2とを結ぶ線分をベースラインとする。そして、最大立ち上がりピーク点Mpから横軸に向けて垂線を引き、ベースラインとの交点における吸光度と、最大立ち上がりピーク点Mpにおける吸光度との差分の絶対値を、最大立ち上がりピーク点Mpの高さWとする。
図2は、非結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルの一例を示したものである。
非結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルは、図示のように、波数780cm−1〜900cm−1の間に、最大立ち上がりピーク点Mp(Mpは699cm-1である。)と、吸光度が最小となる第1立ち下がりピーク点Fp1と、吸光度が2番目に小さくなる第2立ち下がりピーク点Fp2があり、最大立ち上がりピーク点Mpが第1立ち下がりピーク点Fp1と第2立ち下がりピーク点Fp2との間に位置している。第1立ち下がりピーク点Fp1と第2立ち下がりピーク点Fp2とを結ぶ線分をベースラインとする。そして、最大立ち上がりピーク点Mpから横軸に向けて垂線を引き、このベースラインとの交点における吸光度と、最大立ち上がりピーク点Mpにおける吸光度との差分の絶対値を、最大立ち上がりピーク点Mpの高さRとする。また、W/Rをピーク比(W/R値)とする。
[トナー(有色トナー、透明トナー)]
以下、本発明に用いられる、着色剤を含有する有色トナーと透明な(着色剤を含有しない)透明トナーに用いられる原材料(トナー材料)について順次説明する。
本発明に用いられる透明トナー及び有色トナーは、それぞれ、離型剤と結着樹脂を含有し、該結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性ポリエステル樹脂と、を含む。
(結着樹脂)
<非結晶性ポリエステル樹脂>
非結晶性ポリエステル樹脂としては周知慣用のものを用いることができるが、少なくとも、エステル結合と、エステル結合以外の結合単位を含む変性ポリエステルが用いられることが好ましい。結着樹脂前駆体は前記変性ポリエステルを生成可能な樹脂前駆体である。この結着樹脂前駆体として、活性水素基を有する化合物と、該化合物の活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステルを含有するものが好適である。例えば、活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステルとしてイソシアネート基を有するポリエステル〔ポリエステルプレポリマー(A)〕を使用する場合には、以下のような方法で製造することができる。
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280[℃]に加熱し、必要により減圧としながら生成する。水を溜去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで、40〜140[℃]にて、水酸基を有するポリエステルにポリイソシアネート(3)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)〔以下では「プレポリマー(A)」と略することがある〕を得る。さらに(A)に活性水素基を有する化合物であるアミン類(B)を0〜140[℃]にて反応させ、ウレア結合で変性されたポリエステルを得る。
ポリオール(1)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、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、1,6−ヘキサンジオール等);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、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エーテルグリコール等);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等);前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物;前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。なかでも、炭素数が2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(例えば、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物等)等を例示することができる。
3価以上のポリオールとしては、多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等);3価以上のフェノール類(フェノールノボラック、クレゾールノボラック等);3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等を例示することができる。これらを二種以上併用してもよい。ポリカルボン酸(2)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸等);芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)等が挙げられ、二種以上併用してもよい。なかでも、炭素数が4〜20のアルケニレンジカルボン酸及び炭素数が8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
また、3価以上のポリカルボン酸(2)としては、炭素数が9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸等)等を例示することができる。これらを二種以上併用してもよい。なお、ポリカルボン酸の代わりに、ポリカルボン酸の無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等)を用いてもよい。
ポリイソシアネート(3)としては、イソシアネート化剤が挙げられる。また、アミン類(B)としては前記アミン類で示したものが挙げられる。ポリイソシアネート(3)を反応させる際や、プレポリマー(A)とアミン類と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(3)に対して不活性なものが挙げられる。
<結晶性ポリエステル樹脂>
前述のように、本発明に用いられるトナーを構成する母体粒子の結着樹脂として、結晶性ポリエステル樹脂〔以下、結晶性ポリエステル(iii)とする〕が含有される。
結晶性ポリエステル(iii)は、アルコール成分と酸成分の反応により得られたものであり、少なくとも融点を有するポリエステルである。
結晶性ポリエステル(iii)のアルコール成分としては、炭素数2〜6のジオール化合物、特に1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールおよびこれらの誘導体を含有し、また、酸成分としては、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、およびこれら酸の誘導体の少なくとも1つを含有することが好ましい。すなわち、前記アルコール成分と酸成分から合成される下記一般式(1)で表される繰返し講造単位を有する結晶性ポリエステルが好ましい。
(上記一般式(1)中、R、Rは水素原子または炭素数が1〜20の炭化水素基であり、nは自然数である。)
また、結晶性ポリエステル(iii)の結晶性および軟化点を制御する方法としては、例えば、非線状ポリエステルなどを適宜分子設計して使用するなどの方法が挙げられる。このような、非線状ポリエステルは、ポリエステル合成時にアルコール成分にグリセリン等の3価以上の多価アルコールや、酸成分に無水トリメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸を追加して縮重合を行い、合成できる。
結晶性ポリエステル(iii)の分子構造は、固体NMRなどにより確認することができる。
結晶性ポリエステル(iii)の分子量については、分子量分布がシャープで低分子量のものが低温定着性に優れるため、o−ジクロロベンゼンに可溶分のGPCによる分子量分布で、横軸をlog(M)、縦軸を重量%で表した分子量分布図で以下の条件を満たすことが好ましい。該好ましい条件とは、ピーク位置が3.5〜4.0の範囲にあり、ピークの半値幅が1.5以下であり、重量平均分子量(Mw)で1000〜6500、数平均分子量(Mn)で500〜2000、Mw/Mnが2〜5であることである。
なお、GPCとはGel Permeation Chromatography(ゲル浸透クロマトグラフィ)の略称である。
本発明における有色トナーと透明トナー材料に用いる結晶性ポリエステル(iii)の母体粒子中における分散粒子径は、長軸径で0.2μm以上3.0μm以下(0.2〜3.0μm)であることが好ましい。
分散粒子径の長軸径を0.2〜3.0μmの範囲に制御することで、母体粒子中での特エステルワックスの微分散をより確実にし、定着ギャップで母体粒子表面にワックスが染み出し時におけるワックスの偏在を抑制することができる。
結晶性ポリエステル(iii)の酸価は、8mgKOH/g以上45mgKOH/g以下が好ましい。すなわち、紙と樹脂との親和性の観点から、目的とする低温定着性を達成するためにはその酸価が8mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上であることが好ましく、一方、ホットオフセット性を向上させるには45mgKOH/g以下のものであることが好ましい。
更に、結晶性ポリエステルの水酸基価については、所定の低温定着性を達成し、かつ良好な帯電特性を達成するためには0mgKOH/g以上50mgKOH以下(0〜50mgKOH/g)、より好ましくは5〜50mgKOH/gのものが好ましい。
また、本発明では、結晶性ポリエステル樹脂の示差走査熱量測定(DSC)により測定される吸熱ピーク温度が、50℃以上150℃以下であることが好ましい。この範囲とすることにより、色特性の均一性の低下、及び光沢ムラ問題が発生を抑制することができる。
50℃未満の場合、有色トナーと透明トナーの熱保存性が悪くなり、保管過程で固まってしまい、流動性が劣る。
150℃を超える場合、定着時において離型剤が有色トナーと透明トナー内部から染み出されにくく、有色トナーと透明トナーの溶け方に違いが生じやすく、画像表面光沢ムラや、色特性再現が悪化されやすい。
(離型剤)
また、本発明における有色トナー及び透明トナーに用いる離型剤は周知慣用のものを用いることができるが、エステルワックスを用いることが好ましい。特に合成エステルワックスを用いることが好ましい。更に長鎖直鎖飽和脂肪酸と長鎖直鎖飽和アルコールから得られるモノエステルワックスであることが好ましい。
これらの離型剤を用いることにより、有色トナー及び透明トナーの定着機構での溶け方がより同じになるため、好ましい。また、これらの離型剤を用いることによりトナー、及びトナー中の合成エステルワックスが定着ベルトと画像が剥がれる際、画像最表層の透明トナー中の離型剤がトナー表面に染み出し、定着の際に発生する光沢ムラの回避が有利になることで良好な画像形成が可能である。
合成エステルワックスの例としては、長鎖直鎖飽和脂肪酸と長鎖直鎖飽和アルコールから合成されるモノエステルワックスが挙げられる。
長鎖直鎖飽和脂肪酸は一般式C2n+1COOHで表わされ、n=5〜28程度のものが好ましく用いられる。
また長鎖直鎖飽和アルコールはC2n+1OHで表わされ、n=5〜28程度のものが好ましく用いられる。
ここで長鎖直鎖飽和脂肪酸の具体例としては、カプリン酸,ウンデシル酸,ラウリン酸,トリデシル酸,ミリスチン酸,ペンタデシル酸,パルミチン酸,ヘプタデカン酸,テトラデカン酸,ステアリン酸,ノナデカン酸,アラモン酸,ベヘン酸,リグノセリン酸,セロチン酸,ヘプタコサン酸,モンタン酸およびメリシン酸等が挙げられる。
一方長鎖直鎖飽和アルコールの具体例としては、アミルアルコール,ヘキシールアルコール,ヘプチールアルコール,オクチルアルコール,カプリルアルコール,ノニルアルコール,デシルアルコール,ウンデシルアルコール,ラウリルアルコール,トリデシルアルコール,ミリスチルアルコール,ペンタデシルアルコール,セチルアルコール,ヘプタデシルアルコール,ステアリルアルコール,ノナデシルアルコール,エイコシルアルコール,セリルアルコールおよびヘプタデカン1オール等が挙げられる。
なお、かかる脂肪酸およびアルコールは、炭素数5以上の直鎖状の構造を有していれば、本発明における効果を損なわない範囲で、例えば低級アルキル基、アミノ基、ハロゲン等の置換基を有していてもよい。
上記の如きモノエステルワックスは、例えば長鎖直鎖飽和脂肪酸1モルに対し長鎖直鎖飽和アルコール2モルを攪拌機、コンデンサーを備えた丸底フラスコに投入し、少量の硫酸を加えて約130℃で4時間加熱還流させた後、過剰のアルコールを除去し、残査をメチルエーテルなどで精製して得られる。
また合成エステルワックスの別の例として、硼酸と長鎖直鎖飽和アルコールから合成されるトリエステルワックスが挙げられる。
該硼酸は無水硼酸または3塩化硼素が用いられる。
硼酸トリエステルの合成方法は例えば無水硼酸1モルに対して、長鎖直鎖飽和アルコール3モルを攪拌機を備えた丸底フラスコに投入し、通常約120℃以上で反応を行い製造する。
その後残査をアルコール、エーテルなどで精製して得られる。
さらにまた、合成エステルワックスの別の例としてネオペンチル型ポリオールとジカルボン酸と長鎖直鎖飽和脂肪酸から合成されるオリゴエステルワックスが挙げられる。
該ネオペンチル型ポリオールの例としてはネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
これらのネオペンチル型ポリオールの中ではペンタエリスリトールが最も保存性が良好となり好ましい。
また、ジカルボン酸の例としてはシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸などの脂肪族飽和ジカルボン酸類、マレイン酸、フマル酸などの脂肪族不飽和ジカルボン酸類、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸類などが挙げられる。
これらのジカルボン酸類の中ではシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸などの短鎖脂肪族ジカルボン酸が融点が低くなり、定着性が向上するために好ましい。
該オリゴエステルワックスの合成方法はネオペンチル型ポリオールとジカルボン酸と長鎖直鎖飽和脂肪酸とを攪拌機、コンデンサーを備えた丸底フラスコに投入し、少量の硫酸を加えて約130℃で4時間加熱還流させる。
残査をメチルエーテルなどで精製して得られる。
本発明においては、エステルワックスとしてその示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry;DSC)による吸収熱量のピーク温度は40〜90℃のものが好ましい。
この温度は低いほど低温定着性が良好となるが、40℃未満であると透明トナーの保存性が、また90℃を超えると低温での定着特性が悪化するおそれがあり好ましくない。
また、本発明の透明トナー及び有色トナーの離型剤の含有量(重量比)が、母体粒子の総量に対して1%以上20%以下であることが好ましい。この範囲とすることで、定着ベルト等の定着部材と画像が剥がれる際、画像最表層の透明トナー中の離型剤がトナー表面に染み出し、定着の際に発生する光沢ムラの回避が有利になることで良好な画像形成が可能となる。なお、母体粒子とは、結着樹脂および離型剤を含み、前記母体粒子と、該母体粒子表面に付着してなる外添剤とでトナー(透明トナー、有色トナー)を構成する。
1%未満の場合、定着時ワックスがトナー内部から染み出しが不足し、有色トナーと透明トナーの画像表面離型性が劣り、定着部材を剥がれる際の画像表面に糸引きが発生しやすく、光沢ムラが悪化されやすい。
20%を超える場合、定着時ワックスがトナー表面から染み出しすぎて、後工程で機内紙搬送コロなどを汚染し、パーツ寿命を阻害し、不具合を発生する。
離型剤の融点とは、示差走査熱量測定により得られる示差熱曲線において、吸熱量が極大になる吸熱ピークの温度(「極大吸熱ピーク温度」と呼称する)である。
(帯電制御剤)
なお、必要に応じて、トナーに帯電制御剤を含有させてもよい。このような帯電制御剤としては公知のものを使用することができる。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。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
帯電制御剤の使用量は、結着樹脂の種類や、必要に応じて使用される添加剤(外添剤)の有無、分散方法を含めたトナー製造方法などに応じて決定されるものである。一義的に限定することはできないが、概ね結着樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらの帯電制御剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後溶解分散させることもできるし、もちろんトナー材料液(油相)の調製工程で有機溶剤に溶解乃至分散する際に直接加えてもよいし、母体粒子形成後にその表面に固定化させてもよい。
(着色剤)
本発明に用いられるトナーのうち、有色トナーは着色剤を含有する。
本発明において用いることができる着色剤としては、特に制限はなく、一般的な染料、顔料を用いることができる。
より具体的には、例えば、イエロー系着色剤としては、C.I.Pigment Yellow 74、C.I.Pigment Yellow 1、2、3、5、6、49、65、73、75、97、98、111、116、130等のモノアゾ系顔料;C.I.Pigment Yellow 154、C.I.Pigment Yellow 120、151、175、180、181、194等のベンズイミダゾロン系顔料;C.I.Pigment Yellow 93、C.I.Pigment Yellow 94、95、128、166等のジスアゾ縮合系顔料;C.I.Pigment Yellow 110、C.I.Pigment Yellow 109等のイソインドリノン系顔料;C.I.Pigment Yellow 147、C.I.Pigment Yellow 24、108、193、199等のアントラキノン系顔料;C.I.Pigment Yellow 12、13、14、17、55、63、81、83、87、90、106、113、114、121、124、126、127、136、152、170、171、172、174、176、188等のジスアゾ系顔料;C.I.Pigment Yellow 61、62、133、168、169等のアゾレーキ顔料;C.I.Pigment Yellow 139等のイソインドリン系顔料;C.I.Pigment Yellow 138等のキノフタロン系顔料が挙げられる。
マゼンタ系着色剤としては、C.I.Pigment Red 146、C.I.Pigment Red 2、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、21、22、23、31、32、95、112、114、119、136、147、148、150、164、170、184、187、188、210、212、213、222、223、238、245、253、256、258、261、266、267、268、269等のβ−ナフトール系顔料;C.I.Pigment Red 57:1、他にはC.I.Pigment Red 18:1、48:2、48:3、48:4、48:5、50:1、51、52:1、52:2、53:1、53:2、53:3、58:2、58:4、64:1、68、200等のアゾレーキ系顔料;C.I.Pigment Red 209、C.I.Pigment Red 122、192、202、207、C.I.Pigment Violet 19等のキナクリドン系顔料;C.I.Pigment Red 37、38、41、111、C.I.Pigment Orange 13、15、16、34、44等のジスアゾ系顔料;C.I.Pigment Red 171、175、176、185、208、C.I.Pigment Violet 32、C.I.Pigment Orange 36、60、62、72等のベンズイミダゾロン系顔料;C.I.Pigment Red 144、166、214、220、221、242、248、262、C.I.Pigment Orange 31等のジスアゾ縮合系顔料;C.I.Pigment Violet 23、37等のジオキサジン系顔料;C.I.Pigment Red 254、255、264、272、C.I.Pigment Orange 71、73等のジケトピロロピロール系顔料が挙げられる。
青色顔料としては、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、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、ウルトラマリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の有機着色剤が例示できる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック等の有機着色剤を例示できる。
また、クロムグリーン、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンG等緑色顔料、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等の紫色顔料を用いることができ、また染料としては、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料、例えば、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー等を挙げることができる。
前記着色剤の種類を適宜選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、黒色トナー、緑色トナー等の各色トナーが得られる。
(外添剤)
トナーは、トナー材料の原液(油相)を、水系媒体(水相)中で乳化又は分散させた後、脱溶剤によって造粒された粒子(着色粒子)によって形成される母体粒子から構成されるものである。母体粒子を有するトナーの流動性や現像性、帯電性、クリーニング性を補助する目的で、母体粒子表面に外添剤を添加してもよい。母体粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、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[nm]〜2[μm]であることが好ましく、特に5[nm]〜500[nm]であることが好ましい。また、母体粒子を有するトナーのBET法による比表面積は、20〜500[m/g]であることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。この他、高分子系微粒子、例えば、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子などを用いてもよい。
必要に応じて、流動化剤によってトナー粒子を表面処理してよい。これにより、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
(トナーの製造方法および製造において用いられるもの)
一実施形態に係るトナーは、少なくとも、離型剤と、結着樹脂及び/または結着樹脂前駆体と、を含む材料を有機溶媒に溶解又は分散させてトナー材料の原液(油相)を調製する工程と、この原液を水系媒体(水相)中で乳化又は分散させた後、脱溶剤して母体粒子を形成する工程とを経て製造されるものである。透明トナーをこの方法で製造することにより、定着時に結晶性ポリエステル樹脂がトナー表面に染み出し、定着の際に発生する色特性均一性低下及び光沢ムラの回避が十分になることで良好な画像形成が可能となる。
以下、製造方法の一例を説明するが、本発明はこの一例に限られるものではない。
上述した水系媒体(水相)としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。また、水系媒体(水相)には、後述のような界面活性剤や高分子系保護コロイドなどの分散剤を含有してもよい。
母体粒子を形成する際、結着樹脂前駆体として、イソシアネート基を有するポリエステル〔ポリエステルプレポリマー(A)〕と、アミン類(B)を用いる場合、水系媒体中でポリエステルプレポリマー(A)と、アミン類(B)を反応させて変性ポリエステル[ウレア変性ポリエステル:〔変性ポリエステル(i)〕]としてもよいし、あらかじめ(A)と(B)を反応させて製造した変性ポリエステル[ウレア変性ポリエステル:〔変性ポリエステル(i)〕]を用いてもよい。
水系媒体中でウレア変性ポリエステル〔変性ポリエステル(i)〕、もしくはポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中に、変性ポリエステル(i)、あるいはプレポリマー(A)とアミン類(B)、他の結着樹脂(結晶性ポリエステル等)、離型剤を含むトナー材料(原料)の組成物を加えて、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。
ポリエステルプレポリマー(A)と他のトナー組成物である(以下、「トナー原料」と呼称する)着色剤(あるいは着色剤マスターバッチ)、離型剤、結晶性ポリエステル、未変性ポリエステル、帯電制御剤などは、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめトナー原料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させた方がより好ましい。
一方、変性されていないポリエステル〔未変性ポリエステル(ii)〕を併用する場合は、上記水酸基を有するポリエステルと同様な方法で(ii)を製造し、これを前記(i)の反応完了後の溶液に溶解し、混合する。
帯電制御剤などのトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。例えば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。分散体の粒径を2〜20[μm]にするためには高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000[rpm]、好ましくは5000〜20000[rpm]である。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150[℃](加圧下)、好ましくは40〜98[℃]である。高温の方が、ウレア変性ポリエステル〔変性ポリエステル(i)〕やポリエステルプレポリマー(A)からなる分散体の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
変性ポリエステル(i)やポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)を含むトナー材料(トナー組成物)100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。水系媒体の使用量が50重量部未満では、トナー組成物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。一方、水系媒体の使用量が2000重量部を超えると、経済的でない。
また、前述のように必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いた方が、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。
ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)とからウレア変性ポリエステル〔変性ポリエステル(i)〕を合成する工程は、あらかじめ(A)を含むトナー材料液(油相)を水系媒体中で分散する前にアミン類(B)を加えて反応させてもよいし、(A)を含むトナー材料液(油相)を水系媒体中に分散した後にアミン類(B)を加えて反応させてもよい(粒子界面から反応)。この場合、形成される母体粒子表面に優先的にウレア変性ポリエステルが生成し、粒子内部で濃度勾配を設けることもできる。
トナー材料(トナー組成物)が分散されたトナー材料の原液(油相)を、水が含まれる液体(水系媒体:水相)に乳化、分散するための分散剤として界面活性剤を用いることができる。界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸およびその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ〕−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸および金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)およびその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸およびその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102、(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級もしくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
また水に難溶の無機化合物分散剤としてリン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなども用いることができる。また、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させてもよい。高分子系保護コロイドとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えば、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、あるいはビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、あるいはポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
なお、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、微粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、伸長および/または架橋反応後、洗浄除去する方がトナーの帯電面から好ましい。
さらに、トナー材料(トナー組成物)を溶解又は分散させたトナー材料の原液(油相)の粘度を低くするために、変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)が可溶の溶剤を使用することもできる。このような溶剤を用いた方が粒度分布がシャープになる点で好ましい。使用する溶剤の沸点は、100[℃]未満で揮発性を有するものであることが、溶剤除去が容易である点から好ましい。このような溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。ポリエステルプレポリマー(A)100重量部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。溶剤を使用した場合は、伸長および/または架橋反応後、常圧または減圧下にて加温し除去する。
伸長、架橋、あるいは伸縮架橋の架橋反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)の組み合わせによる反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150[℃]、好ましくは40〜98[℃]である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
トナー材料の原液(油相)を水系媒体(水相)中で乳化又は分散させて得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいは、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去して母体粒子となす微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
乳化分散時の粒度分布が広くなった場合に、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理を行っても、所望の粒度分布に分級することで、粒度分布を整えることができる。分級法としては、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、不要サイスの微粒子部分を取り除く方法を例示することができる。乾燥させて粉体とした後に分級を行ってもよいが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。分級によって取り除かれた不要サイズの微粒子、または粗粒子については、再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際、微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。分散剤については、分散液からできるだけ取り除くことが好ましく、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
乾燥後の粉体(母体粒子)を、必要に応じて、離型剤微粒子、帯電制御性微粒子、流動化剤微粒子、着色剤微粒子などの異種粒子とともに混合したり、混合粉体に機械的衝撃力を与えたりすることにより、母体粒子を有するトナーが得られる。機械的衝撃力を与えることによって、得られる母体粒子を有するトナー(複合体粒子)の表面からの異種粒子の脱離を防止することができる。
機械的衝撃力を与える具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などがある。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧力を下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などが挙げられる。
(現像剤)
本発明に係る現像剤は、前記トナーを含むものであり、好ましくはキャリアと前記トナーとを含む。
キャリアとトナーの含有比としては、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200[μm]程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものを用いることができる。
磁性キャリアの被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。また、ポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えば、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等を用いることができる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1[μm]以下のものが好ましい。平均粒子径が1[μm]よりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。また、本発明において、トナーはキャリアを使用しない一成分系現像剤(磁性トナーあるいは非磁性トナー)としても用いることができる。
[画像形成装置、プロセスカートリッジ、画像形成方法]
本発明に係る画像形成装置は、1色以上の有色トナーを用いてカラー画像を記録媒体上に形成するカラー画像形成手段と、該カラー画像形成手段により形成されたカラー画像上に、透明トナーを用いて透明画像を形成する透明画像形成手段と、前記記録媒体上に担持された前記カラー画像及び前記透明画像を当該記録媒体に定着させる定着手段と、を備えてなる。
また、本発明に係るプロセスカートリッジは、上記の画像形成装置に用いられ、画像形成装置本体に着脱自在であり、少なくとも像担持体と、1色以上の有色トナーを用いてカラー画像を記録媒体上に形成するカラー画像形成手段と、該カラー画像形成手段により形成されたカラー画像上に、透明トナーを用いて透明画像を形成する透明画像形成手段と、を一体に備えてなる。また、さらに帯電手段、クリーニング手段、その他の手段を一体に備えていてもよい。
図3に本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。
画像形成装置100は、カラーレーザプリンタであるが、他のタイプのプリンタ、ファクシミリ、複写機、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置100は、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。画像形成装置100は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、OHPシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体として画像形成を行なうことが可能である。
画像形成装置100は、元々BKトナー用ステーションに透明トナーを代替する。図面中でBKと記載している部分は説明文にW(無色透明)と代替して記載する。また、紙(記録媒体)上のカラー画像(有色トナー層)において有色トナーの上に透明トナー層(透明画像)を設けるように、本実施の形態では中間転写ベルトを2周回転して、1周目は透明トナーを現像し、2周目は有色トナーを現像する方法を採っている。
画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアン、無色透明(W)の各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての潜像担持体である感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wを平行配設したタンデム構造、言い換えるとタンデム方式を採用している。
感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wは、画像形成装置100の本体99の図示しないフレームに回転自在に支持され、中間転写体である転写ベルト11の移動方向であって図3において時計回り方向であるA1方向の上流側からこの順で並んでいる。各符号の数字の後に付されたY、M、C、Wは、イエロー、マゼンタ、シアン、無色透明用の部材であることを示している。
各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wはそれぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、無色透明(W)の画像を形成するための画像形成ユニット画像形成ユニット60Y、60M、60C、60Wに備えられている。
感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wは、本体99の内部のほぼ中央部に配設された無端のベルトとして構成された転写ベルト11の外周面側すなわち作像面側に位置している。
転写ベルト11は、各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wに対峙しながら矢印A1方向に移動可能となっている。各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印A1方向に移動する転写ベルト11に対しそれぞれ重畳転写され、その後、記録媒体である転写紙Sに一括転写されるようになっている。よって画像形成装置100は中間転写方式の画像形成装置となっている。
転写ベルト11は、その上側の部分が各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wに対向しており、この対向した部分が、各感光体ドラム20Y、20M、20C、20W上のトナー像を転写ベルト11に転写する1次転写部58を形成している。
転写ベルト11に対する重畳転写は、転写ベルト11がA1方向に移動する過程において、各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wに形成されたトナー像が、転写ベルト11の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wに対向する位置に配設された1次転写装置としての1次転写ローラ12Y、12M、12C、12Wによる電圧印加によって、A1方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
転写ベルト11は、ベース層を伸びの少ない材質で構成し、ベース層の表面を平滑性の良い材質によって覆ったコート層とし、ベース層にコート層を重ねて形成した多層構造となっている。ベース層の材質としては、たとえばフッ素樹脂、PVDシート、ポリイミド系樹脂が挙げられる。コート層の材質としては、たとえばフッ素系樹脂等が挙げられる。
画像形成装置100は、本体99内に、4つの画像形成ユニット60Y、60M、60C、60Wと、各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wの下方に対向して配設され、転写ベルト11を備えた中間転写装置である中間転写ユニットとしての転写ベルトユニット10と、図3における転写ベルト11の下側において転写ベルト11に対向して配設された2次転写装置5と、画像形成ユニット60Y、60M、60C、60Wの上方に対向して配設された潜像形成手段としての光書込みユニット光書き込み装置としての露光手段たる光走査装置8とを有している。
画像形成装置100はまた、本体99内に、転写ベルト11と2次転写装置5との間の2次転写部57に向けて搬送される転写紙Sを多数枚積載可能な給紙カセットとしてのシート給送装置61と、シート給送装置61から搬送されてきた記録紙Sを、画像形成ユニット60Y、60M、60C、60Wによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、2次転写部57に向けて繰り出すレジストローラ対4と、転写紙Sの先端がレジストローラ対4に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
画像形成装置100はまた、本体99内に、トナー像を転写された転写紙Sに同トナー像を定着させるためのベルト定着方式の定着ユニットとしての定着装置(定着手段)6と、2次転写部57を経た記録紙Sを定着装置6に搬送するベルト搬送装置87と、定着済みの転写紙Sを本体99の外部に排出する排出ローラである排紙ローラ対としての排紙ローラ7と、本排出ローラ7により本体99の外部に排出された転写紙Sを積載する排紙部としての排紙トレイ17と、本体99の上部に配設され、イエロー、シアン、マゼンタ、無色透明の各色の画像形成用トナーすなわちトナーを充填されたトナーボトル9Y、9M、9C、9Wとを有している。
画像形成装置100はまた、光走査装置8を締結固定した光走査装置支持フレーム97と、光走査装置支持フレーム97を位置決め固定した板状の側板98と、各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wのそれぞれに対応して設けられ各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wを回転駆動する図示しない駆動装置と、画像形成装置100の動作全般を制御する図示しないCPU、メモリ等を含む制御手段64とを有している。
転写ベルトユニット10は、転写ベルト11の他に、1次転写バイアスローラとしての1次転写ローラ12Y、12M、12C、12Wと、転写ベルト11を巻き掛けられた、駆動部材である駆動ローラ72と、張架ローラとしてのクリーニング対向ローラ74と、駆動ローラ72及びクリーニング対向ローラ74と共に転写ベルト11を張架する支持ローラとしての張架ローラ33、66、67、75と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11表面をクリーニングする中間転写体クリーニング装置であるベルトクリーニング装置としてのクリーニング装置13とを有している。
転写ベルトユニット10はまた、駆動ローラ72を回転駆動する図示しない駆動系と、1次転写ローラ12Y、12M、12C、12Wに1次転写バイアスを印加する図示しないバイアス印加手段としての電源及びバイアス制御手段とを有している。
クリーニング対向ローラ74、張架ローラ33、66、67、75は、駆動ローラ72によって回転駆動される転写ベルト11に連れ回りする従動ローラとなっている。1次転写ローラ12Y、12M、12C、12Wは、転写ベルト11をその裏面から感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wに向けて押圧してそれぞれ1次転写ニップを形成する。この1次転写ニップは、転写ベルト11の、張架ローラ75相互間に張り渡した部分において形成されている。張架ローラ75は、1次転写ニップを安定化する機能を有する。
各1次転写ニップには、1次転写バイアスの影響により、感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wと1次転写ローラ12Y、12M、12C、12Wとの間に1次転写電界が形成される。感光体ドラム20Y、20M、20C、20W上に形成された各色のトナー像は、この1次転写電界やニップ圧の影響によって転写ベルト11上に1次転写される。
張架ローラ33は、転写ベルト11を介して2次転写装置5を当接されており、2次転写部57を形成している。
張架ローラ66は、転写ベルト11に、転写に適した所定の張力を与える加圧部材としてのテンションローラたる機能を有している。
クリーニング装置13は、クリーニング対向ローラ74に対向する位置で転写ベルト11に当接するように配設されたクリーニングブレード76と、A1方向においてクリーニングブレード76より上流側においてクリーニング対向ローラ74に対向する転写ベルト11に対向して配設されたブラシローラ68と、クリーニングブレード76及びブラシローラ68をその内部に収容したケース77とを有している。
クリーニング装置13は、転写ベルト11上の残留トナー等の異物をブラシローラ68及びクリーニングブレード76で掻き取り、除去して、転写ベルト11をクリーニングする。
転写ベルト11は、駆動系の動作により、450mm/secの線速で回転するようになっている。ただし、この線速は、画像形成装置100のシステム速度に一致するように調整されるものである。かかるシステム線速は400mm/sec以上、1700mm/sec以下で設定されるものである。このように、画像形成装置100は高速機となっており、この高速機の中でもかかるシステム線速が超高速システム速度である超高速機となっている。これにより、画像形成装置100は、その搬送方向に縦長で搬送される転写紙SがA4サイズの場合において1分間に70枚以上画像形成可能となっている。
シート給送装置61は、転写紙Sを複数枚重ねた転写紙束の状態で収容するものであり、本体99の下部において光走査装置8の下方に多段で配設されている。多段のシート給送装置61により、本体99の底部にペーパーバンク31が形成されている。
シート給送装置61は、最上位の転写紙Sの上面に押圧される給紙ローラとしての給送ローラ3を有しており、給送ローラ3が所定のタイミングで反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の転写紙Sをレジストローラ対4に向けて給送するようになっている。
シート給送装置61から送り出された転写紙Sは、給紙路32を経てレジストローラ対4に至り、レジストローラ対4のローラ間に挟まれる。レジストローラ対4はその後、転写紙Sを2次転写部57に向けて給送する。
2次転写装置5は、張架ローラ33に対向して配置されている。2次転写装置5は、2次転写ローラ69を転写ベルト11に当接させることによって、2次転写部57であるニップ部を形成するようになっており、このニップ部である2次転写部57に転写紙Sを通して、転写ベルト11上のトナー像を転写紙Sに転写するようになっている。
定着装置6は、熱源としての加熱手段であるヒータランプ81と、ヒータランプ81を内部に有する加熱ローラ91と、加熱ローラ91に巻き掛けた無端状の定着ベルト92と、加熱ローラ91とともに定着ベルト92を巻き掛けられた定着ローラ93及びテンションローラである補助ローラ95と、定着ベルト92を介して定着ローラ93に対向する位置に設けられ定着ローラ93との間で定着ベルト92を圧接する加圧部材としての加圧ローラ94と、加圧ローラ94の内部に配設された熱源としての加熱手段であるヒータランプ82とを有している。
定着装置6はまた、加熱ローラ91に一体のヒートパイプ83と、加熱ローラ91に巻き掛けられた位置の定着ベルト92に離型剤としてのオイルを塗布するオイル塗布機構84と、加熱ローラ91に巻き掛けられた位置の定着ベルト92に対向して配設されたサーモパイル85と、サーモパイル85に接続され定着ベルト92の表面温度を検出する温度検出手段86と、定着ローラ93を回転駆動し、これによって定着ベルト92、加熱ローラ91、補助ローラ95、加圧ローラ94を従動回転させる図示しない駆動手段とを有している。
加熱ローラ91は、ヒータランプ81によって加熱されるとともに、定着ベルト92を内側から加熱するためのローラとなっている。
補助ローラ95は、定着ベルト92の外周面に、定着ベルト92に対してオフセットする状態で当接するように配設されており、定着ベルト92を張架している。
加圧部材は、回転体であれば、加圧ローラ94のようなローラ状でなくベルト状であっても良い。
定着ローラ93、定着ベルト92はそれぞれ単独で、あるいはこれらの総称で、定着部材と言われるものである。
定着ベルト92は、回転時の蛇行防止のために、その両端部に図示しない蛇行寄り止めリブを有している。定着ベルト92は、駆動手段によって定着ローラ93を介して回転駆動されることにより、450mm/secの線速で回転するようになっている。ただし、この線速は、画像形成装置100のシステム速度に一致するように適宜調整されるものである。
このような構成の定着装置6においては、トナー像を担持した転写紙Sを定着ベルト92と加圧ローラ94との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像をシートの表面に永久定着するようになっている。
その際、温度検出手段86によって検出した温度に基づいて、ヒータランプ81の駆動が制御される。温度検出手段86は、サーモパイル85が定着ベルト92を介して加熱ローラ91に対向する位置に配設されていることから、実質的にこの位置に配設され、この位置において定着ベルト92の表面温度を検出するものとなっている。温度検出手段86がこの位置で温度を検出することにより、定着ベルト92の表面温度が良好に検出される。なお、温度検出手段は、少なくともこの位置に配設されていれば、他の位置にも配設可能である。
定着装置6のその余については後述する。
光走査装置8は、画像形成装置100の外部から入力される画像情報に従って光ビームであるレーザ光を偏向走査して感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wに同時に照射する。なお、画像形成装置100が複写機である場合には、光走査装置8は、その複写機に備えられた原稿読取装置におけるコンタクトガラス上にセット等された原稿が、コピースイッチの押下などをトリガーとして、光学的に読み取られ、これによって生成された画像情報に従って、レーザ光を感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wに照射し、露光することで、静電潜像を形成する。露光手段は、光走査装置8の方式に限らず、LEDを感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wの長手方向である図3の紙面に垂直な主走査方向に沿って並べたLEDアレイを用いたものであっても良い。
トナーボトル9Y、9M、9C、9W内のイエロー、シアン、マゼンタ、無色透明の各色のトナーは、重合トナーであって、図示しない搬送経路を経て、所定の補給量だけ、画像形成ユニット60Y、60M、60C、60Wに備えられた現像装置80Y、80M、80C、80Wに補給される。
画像形成ユニット60W(透明画像形成手段)、60Y、60M、60C(以上、カラー画像形成手段)について、そのうちの一つの、感光体ドラム20Yを備えた画像形成ユニット60Yの構成を代表して構成を説明する。なお、他の画像形成ユニットの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、画像形成ユニット60Yの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像形成ユニットの構成に付し、また詳細な説明については適宜省略することとし、符号の末尾にW、Y、M、Cが付されたものはそれぞれ、無色透明、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成を行うための構成であることを示すこととする。
画像形成ユニット60Yは、感光体ドラム20Yの周囲に、図3中反時計方向であるその回転方向B1に沿って、1次転写ローラ12Yと、クリーニング手段としてのクリーニング装置71Yと、除電手段としての図示しない除電装置と、AC帯電を行なう帯電手段としての帯電装置79Yと、画像形成用現像剤である2成分現像剤により現像を行う現像手段としての現像装置80Yとを有している。
感光体ドラム20Yは、駆動装置によって駆動されB1方向に所定の周速度で回転する。
クリーニング装置71Yは感光体ドラム20Yに対してカウンター方向で当接した図示しないクリーニングブレードである弾性ゴムブレードを備えており、1次転写ローラ12Yによる1次転写後に感光体ドラム20Y上に残留しているトナーをクリーニングブレードによって感光体ドラム20Yから掻き落として除去し感光体ドラム20Yをクリーニングする。
除電装置は、クリーニング装置71Yによりクリーニングされた感光体ドラム20Y表面に残留している電荷を除去して感光体ドラム20Yの表面電位を初期化する除電ランプを備えている。
帯電装置79Yは、感光体ドラム20Yに当接した図示しない帯電部材としての帯電ローラを有しており、除電装置によって除電された感光体ドラム20Y表面を一様に帯電させる。
クリーニング装置71Yがかかる弾性ゴムブレードを備えているとともに、帯電装置79Yがかかる帯電ローラを備えていることで、感光体ドラム20Yのクリーニング及び帯電が良好に行われる。
現像装置80Yは、感光体ドラム20Yに対向した図示しない現像ローラを有し、この現像ローラに担持された現像剤中に含まれるトナーを感光体ドラム20Yに供給する現像領域において、光走査装置8によって形成された静電潜像を構成する非画像部と画像形成部とのうち、画像形成部にのみトナーを付着させて静電潜像を現像して顕像化し、感光体ドラム20Y表面にトナー像を形成する。
現像装置80Yにおいて用いられるトナー、言い換えると画像形成装置100において用いられるトナーの詳細については後述する。
感光体ドラム20Yと、クリーニング装置71Yと、除電装置と、帯電装置79Yと、現像装置80Yとは、本体99に着脱自在のプロセスカートリッジ88Yを構成している。このようにプロセスカートリッジ化することは、交換部品として取り扱うことが可能であるため、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。なお、プロセスカートリッジは、感光体ドラム20Yと、クリーニング装置71Y、除電装置、帯電装置79Y、現像装置80Yのうちの少なくとも現像装置80Yとを有するように構成することが、2成分現像剤に含まれるキャリアを現像装置80Yの交換時に交換することとなる等のため、好ましい。
このような構成の画像形成装置100において、カラー画像を形成すべき旨の信号が入力されると、駆動ローラ72が駆動され、転写ベルト11、クリーニング対向ローラ74、張架ローラ33、66、67、75が従動回転するとともに、感光体ドラム20Y、20M、20C、20WがB1方向に回転駆動される。
感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wはそれぞれ、B1方向への回転に伴い、帯電装置79Y、79M、79C、79Wにより表面を一様に帯電され、光走査装置8からのレーザ光の露光走査によりイエロー、マゼンタ、シアン、無色透明の各色に対応した静電潜像を形成され、この静電潜像を現像装置80Y、80M、80C、80Wによりイエロー、マゼンタ、シアン、無色透明の各色のトナーにより現像される。
現像により得られたイエロー、マゼンタ、シアン、無色透明の各色のトナー像は、順次、1次転写ローラ12W、12Y、12M、12Cによって、A1方向に回転している転写ベルト11上の同じ位置に多重転写され、転写ベルト11上には合成カラー画像が形成される。
一方、カラー画像を形成すべき旨の信号の入力、あるいは画像形成装置100が複写機である場合にはコピースイッチの押下等に伴い、ペーパーバンク31に備えられたシート給送装置61のいずれかが選択され、選択されたシート給送装置61に備えられた給送ローラ3が回転して転写紙Sを繰り出すとともに1枚ずつ分離して給紙路32に送り込み、給紙路32に送り込まれた転写紙Sは図示しない搬送ローラでさらに搬送されレジストローラ対4に突き当てられた状態で停止する。
転写ベルト11上に重ね合わされた合成カラー画像が転写ベルト11のA1方向の回転に伴って2次転写部57まで移動するタイミングに合わせて、レジストローラ対4が回転し、2次転写部57では、合成カラー画像が、2次転写部57に送り込まれた転写紙Sに密着し、ニップ圧及び電源によって形成されたバイアスの作用によって転写紙Sに2次転写され、記録される。
転写紙Sはベルト搬送装置87によって定着装置6に送り込まれ、定着装置6において定着ベルト92と加圧ローラ94との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像すなわち合成カラー画像を定着される。この定着は、後述するように、良好に行われる。
定着装置6を通過した、合成カラー画像を定着済みの転写紙Sは、排紙ローラ7を経て本体99外に排出され、本体99の上部の排紙トレイ17上にスタックされる。
感光体ドラム20Y、20M、20C、20Wは、転写後に残留した転写残トナーをクリーニング装置71Y、71M、71C、71Wにより除去され、除電装置によって除電され、帯電装置79Y、79M、79C、79Wによる次の帯電に供される。
2次転写を終えた2次転写部57通過後の転写ベルト11は、クリーニング装置13に備えられたクリーニングブレード76によってその表面をクリーニングされ、次の転写に備える。
画像形成装置100における画像形成動作は以上のようにして行われる。画像形成装置100は、定着装置6において、定着ベルト92が、図4に示すように、少なくとも、基材層92aと、ゴム層92bとを有し、さらに離型層92cを有することが好ましい。ゴム層92bの厚さL1は、400μm以上、1200μm以下が好ましく、離型層92cの厚さL2は、1.5μm以上、20μm以下が好ましい。なお、定着手段は、無端状の定着ベルトを具備することが好ましいが、ローラ状のもの等、他の形態であっても構わない。また、前記画像形成動作においては、トナーが、前述した組成、特性を有するものとなっている。
基材層92aの材質としては、ポリイミド樹脂等の樹脂、ニッケル等の金属から、耐熱性に優れたものが選択される。
ゴム層92bの材質は、基材層92aの材質と異なる材質であって、熱容量が大きくしかも熱輸送量の高い材料から選択される、蓄熱層として機能するものとなっている。ゴム層92bの材質は、具体的には、ゴム系の材料が適しており、とくにシリコーンゴムが好ましい。
離型層92cは、定着ベルト92の最上面を為し、トナーと接する定着面として用いられるので、離型性が特に重要視される。そこで、離型層92cは離型性を担保するのに非常に有用なフッ素系の材料によって構成される。本形態では、離型層92cは、フッ素樹脂、具体的にはPFAによって構成されており、フッ素樹脂層となっている。
定着装置6では、離型性を高めるため、定着ベルト92表面に離型剤としてのオイルを塗布するオイル塗布機構84を備えている。この点、最上層である離型層92cをフッ素樹脂と異なる材質で形成するとオイルの馴染みが悪く、オイルの効果が充分発揮されないが、離型層92cはフッ素樹脂であるPFAによって形成されているため、オイルとの相性がよく、離型性が充分発揮される。
層厚L1、L2について説明する。
ゴム層92bは蓄熱機能を重視するため、その層厚L1は400μm以上、1200μm以下の範囲とすることが好ましい。これは、層厚L1が400μmより小さいと蓄熱効果が十分現われず、トナーへの熱量が不充分になりやすく、光沢ムラが発生しやすくなるとともに、逆に、1200μmより大きいと熱慣性が大きくなりすぎ、立ち上がり特性が悪くなることによるものである。
これに対し、離型層92cは離型性を重視して用いるので、その層厚L2は層厚L1に比べ小さくても充分その機能を果たすものであり、1.5μm以上、20μm以下の範囲とすることが好ましい。これは、層厚L2が1.5μmより小さいと、耐久性が不足するとともに、逆に、20μmより大きいと熱輸送量に問題が生じ、光沢ムラが発生しやすくなることによるものである。
なお図4に示した例では、基材層92aの上にゴム層92bを重ね、ゴム層92bの上に離型層92cを重ねているが、これら基材層92a、ゴム層92b、離型層92cの相互間に、これらの層の機能が充分に発揮されるのであれば、他の層を介在させることを排除するものではない。また、同図に示されている基材層92a、ゴム層92b、離型層92cそれぞれの厚さ、厚さの比は、実際のそれとは必ずしも一致しない。
以上述べた定着装置6は、それ自体及び画像形成装置100を大型化、複雑化することなく、且つ、安価で、安定した定着画質を出力する画像形成装置の提供に寄与するものとなっている。
次に、本発明者が行った実験について説明する。
本発明者は、様々な性状のトナーを得るために、まず、トナーの材料を以下のようにして作製した。
<有機微粒子エマルションの合成>
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水700重量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業製)12重量部、スチレン140重量部、メタクリル酸140重量部、及び過硫酸アンモニウム1.5重要部を仕込んだ。そして、450回転/分で20分間撹拌して得られた白色の乳濁液を系内温度78[℃]まで昇温し、6時間反応させた。その乳濁液に、1%過硫酸アンモニウム水溶液を35重量部加え、82[℃]で8時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。この[微粒子分散液1]の体積平均粒径をLA−920で測定したところ(詳細は後述する)、0.30[μm]であった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。その樹脂分のTgは151[℃]であった。
<水相の調製>
水1000重量部、[微粒子分散液1]95重量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50[%]水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)50重量部、及び酢酸エチル95重量部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とした。
<低分子ポリエステル〈水酸基を有するポリエステル〉の合成>
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物240重量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物540重量部、テレフタル酸220重量部、アジピン酸55重量部、及びジブチルチンオキサイド4重量部を入れた。そして、常圧下、250[℃]で8時間反応した後、10〜20[mmHg]の減圧で5時聞反応させた。その後、反応容器に無水トリメリット酸50部を入れ、190[℃]、常圧で5時間反応させて[低分子ポリエステル1]を得た。この[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2600、重量平均分子量7000、Tg44[℃]、酸価23[mgKOH/g]であった。
<ポリエステルプレポリマー〈イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー〉の合成>
冷却管、撹拌機及び窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物680重量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物82重量部、テレフタル酸280重量部、無水トリメリット酸23重量部、及びジブチルチンオキサイド2重量部を入れた。そして、常圧且つ250[℃]で8時間反応させてから、10〜20[mmHg]の減圧環境下で5時間反応させて[中間体ポリエステル1]を得た。この[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2300、重量平均分子量10000、Tg59[℃]、酸価0.5[mgKOH/g]、水酸基価52[mgKOH/g]であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]420重量部、イソホロンジイソシアネート85重量部、酢酸エチル500部を入れた。そして、120[℃]で6時間反応させて[プレポリマー1]を得た。この[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.60[%]であった。
<結晶性ポリエステル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27モル、フマル酸23モル、無水トリメリット酸1.70モル、及びハイドロキノン6.5[g]を入れた。そして、170[℃]で10時間反応させた後、220[℃]に昇温して3時間反応させ、さらに、8.3KPaにて3時間反応させて[結晶性ポリエステル1]を得た。この[結晶性ポリエステル1]は、融点(DSCの吸熱ピーク温度)150[℃]、Mn1000、Mw5000であった。
<結晶性ポリエステル2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27モル、フマル酸23モル、無水トリメリット酸1.70モル、及びハイドロキノン6.5[g]を入れた。そして、140[℃]で3時間反応させた後、190[℃]に昇温して0.5時間反応させ、さらに、8.3KPaにて0.5時間反応させて[結晶性ポリエステル2]を得た。この[結晶性ポリエステル2]は、融点(DSCの吸熱ピーク温度)50[℃]、Mn600、Mw2500であった。
<ケチミンの合成>
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン180重量部とメチルエチルケトン80重量部とを仕込み、50℃で6時間反応させて[ケチミン化合物1]を得た。この[ケチミン化合物1]のアミン価は420[mgKOH/g]であった。
<油相〈WAX分散液1〉の作製>
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]420重量部、エステルWAX(酸化:0.1KOHmg/g 融点:65℃):110部(120℃における溶融粘度が1.1mPa・秒)、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22重量部、及び酢酸エチル1000重量部を仕込んだ。そして、撹拌しながら80[℃]に昇温し、80[℃]のまま10時間保持した後、1時間で24[℃]に冷却した。次いで、この容器に酢酸エチル550部を仕込み、1時間混合して[原料溶解液1]を得た。この[原料溶解液1]を別の容器において、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1[kg/hr]、ディスク周速度6[m/秒]、直径0.5[mm]のジルコニアビーズを80体積%充填した。そして、3パスの条件で分散させた。その後、[低分子ポリエステル1]の63[%]酢酸エチル溶液1000重量部を加え、前述の条件のビーズミルで1パスして[WAX分散液1]を得た。この[WAX分散液1]の固形分濃度(120℃、60分)は54重量%であった。
<油相〈WAX分散液2〉の作製>
[WAX分散液1]の作製で用いたエステルWAX110部を、マイクロクリスタリンワックス(酸価:0.2KOHmg/g、融点:150℃)100重量部に変更した点の他は、[WAX分散液1]と同様にして、[WAX分散液2]を得た。
<結晶性ポリエステルの分散液作製>
金属製の2L容器に[結晶性ポリエステル1]100[g]、及び酢酸エチル430[g]を投入し、80[℃]で加熱溶解もしくは加熱分散させた後、氷水浴中で急冷した。これにガラスビーズ(3mmφ)500[ml]を加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で8時間攪拌を行い、体積平均粒径が0.4[μm]の[結晶性ポリエステル分散液1]を得た。
また、[結晶性ポリエステル1]115[g]を[結晶性ポリエステル2]115[g]に変更した以外、上記同様で[結晶性ポリエステル分散液2]を得た。
次に、これらの材料を用いて、トナーを製造した。
〔実施例1〕
まず、次の乳化工程を行った。即ち、[WAX分散液1]620重量部、[プレポリマー1]110重量部、[結晶性ポリエステル分散液1]8重量部、及び[ケチミン化合物1]4.5重量部を容器に入れた。そして、TKホモミキサー(特殊機化製)にて8,000[rpm]で2分間混合した後、容器に[水相1]1400重量部を加え、TKホモミキサーで、回転数14,000[rpm]で30分間混合して[乳化スラリー1]を得た。
次いで、次の脱溶剤工程を行った。即ち、撹拌機及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30[℃]で15時間脱溶剤した後、45[℃]で8時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
その後、[乳化スラリー1]100重量部を減圧濾過した。そして、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100重量部を加え、TKホモミキサーにて12,000[rpm]、の回転数で混合した後、濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100重量部を加え、TKホモミキサーにて12,000[rpm]の回転数で混合した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100重量部を加え、TKホモミキサーにて12,000[rpm]の回転数で10分間混合した後、濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300重量部を加え、TKホモミキサーにて12,000[rpm]の回転数にて10分間で混合した後、濾過する操作を2回行って[濾過ケーキ1]を得た。この[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45[℃]で48時間乾燥した後、目開き75[μm]メッシュで篩いにかけて[母体粒子1]を得た。
このようにして得られた[母体粒子1]100重量部に対し、疎水性シリカ0.45重量部(平均個数粒径:15nm)と、疎水化酸化チタン0.30重量(平均個数粒径:15nm)部とをヘンシェルミキサーで混合し、母体粒子を有する透明トナーとした。透明トナー体積平均粒径は5.5μm、トナー粒径比は1.25であった。
また有色トナーとしては、WAX分散液作成時、酢酸エチルを添加時に下記[マスターバッチ]480重量部を添加する以外、上記透明トナーと同じように、有色トナーのMトナー、Yトナー、Cトナーを試作した。
<マスターバッチの合成>
水1200部、顔料50部、ポリエステル樹脂(三洋化成製、RS801)60部を、さらには水30部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、各有色トナー用[マスターバッチ]を得た。
また、M色トナーの場合はPR269マゼンタ顔料50部を用いて[マスターバッチM]を得た。
同様に、Y色トナーの場合はPY155イエロー顔料を50部を用いて[マスターバッチY]を得た。
同様に、C色トナーの場合はPB15:3シアン顔料を50部を用いて[マスターバッチC]を得た。
<キャリアの製造>
下記組成をホモミキサーで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の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、キャリアを作製した。
・シリコーン樹脂溶液・・・132.2部
[固形分23%、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%、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
<現像剤の調製>
上記作製したトナー8質量%と、上記キャリア92質量%とを混合し、二成分現像剤を調製した。
次に、以上のようにして得られた各トナー及び各現像剤を用いて、株式会社リコー製Pro901の改造機にて、プリントテストを行った。ここでは、下記2銘柄の紙を用いた。
銘柄1:リコー PPC用紙タイプ6000<70W>、坪量:80gsm
銘柄2:レザック66、坪量:260gsm
また、プリントテストで用いた画像形成装置における定着ベルトについては、ゴム層92bの厚さL1は、400μmであり、離型層92cの厚さL2は、20μmであった。
プリントテストにおいては、印字率6[%]のテスト画像を連続で5万枚のA3サイズ紙に出力した。この後、サンプル画像として、透明トナーが画像最上層にあるように、それぞれベタ画像としてR色、G色、B色を3枚ずつ、A3サイズ紙にて評価用画像サンプルを出力した。
透明トナーを用いないでシアン、マゼンタ、イエロートナーを用いて、それぞれベタ画像としてR色、G色、B色を3枚ずつ、A3サイズ紙にて評価用画像サンプルを出力した。
それぞれの画像における画像表面光沢ムラ性を目視で評価した。
更に透明トナーを用いない画像サンプルと比較して、透明トナーを用いる画像サンプルの色特性再現性の官能評価を行った。
官能評価結果が非常に良い場合を◎、良い場合を○、少し悪い場合を△、悪い場合を×として評価した。
〔実施例2〕
実施例1の透明トナーにおいて用いた[結晶性ポリエステル分散液1]8重量部を65重量部に変更した点の他は、実施例1と同様にして実施した。
〔実施例3〕
実施例1の透明トナーにおいて用いた[結晶性ポリエステル分散液1]8重量部を38重量部に変更した点の他は、実施例1と同様にして実施した。
〔実施例4〕
実施例1の透明トナーにおいて用いた[結晶性ポリエステル分散液1]8重量部を15重量部に変更した点の他は、実施例1と同様にして実施した。
〔比較例1〕
実施例1の透明トナー及び有色トナーにおいて用いた[結晶性ポリエステル分散液1]8重量部を5重量部に変更した点の他は、実施例1と同様にして実施した。
〔比較例2〕
実施例1の透明トナーにおいて用いた[結晶性ポリエステル分散液1]8重量部を69重量部に変更し、有色トナーにおいて用いた[結晶性ポリエステル分散液1]8重量部を65重量部に変更した点の他は、実施例1と同様にして実施した。
〔比較例3〕
実施例2の有色トナーにおいて用いた[結晶性ポリエステル分散液1]8重量部を5重量部に変更した点の他は、実施例2と同様にして実施した。
〔比較例4〕
実施例1の有色トナーにおいて用いた[結晶性ポリエステル分散液1]8重量部を65重量部に変更した点の他は、実施例1と同様にして実施した。
〔実施例5〕
実施例1の透明トナーにおいて用いた[WAX分散液1]620重量部を590重量部に変更した点の他は、実施例1と同様にして実施した。
〔実施例6〕
実施例1の透明トナーにおいて用いた[WAX分散液1]620重量部を48重量部に変更した点の他は、実施例1と同様にして実施した。
〔実施例7〕
実施例5の透明トナーにおいて用いた[結晶性ポリエステル分散液1]を、[結晶性ポリエステル分散液2]に変更した点の他は、実施例5と同様にして実施した。
〔実施例8〕
実施例5において、画像形成装置における定着ベルトのゴム層92bの厚さL1を1200μmに、離型層92cの厚さL2を20μmに変更した点の他は、実施例5と同様にして実施した。
〔実施例9〕
実施例5において、画像形成装置における定着ベルトのゴム層92bの厚さL1を1200μmに、離型層92cの厚さL2を1.5μmに変更した点の他は、実施例5と同様にして実施した。
離型剤の融点は、示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry;DSC)により得られる示差熱曲線において、吸熱量が極大になる吸熱ピークの温度である。結晶性ポリエステル樹脂の吸熱ピーク温度についても、示差走査熱量測定によって測定した。
次に、本発明者は、透明トナー及び有色トナーについてそれぞれ、結着樹脂の結晶性ポリエステル樹脂や非結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルを分析した。赤外分光分析については、Avatar370/ThermoElectron社製のFT−IR(フーリエ変換赤外分光分析測定装置)を用いて、KBr法(全透過法)によって行った。赤外吸収スペクトルは、照射した赤外線の波数(Wavenumbers)を2次元座量の横軸にとり、且つ吸光度(Absorbance)を縦軸にとったグラフである。これにより、分析対象となった物質がどのような構造になっているのかを知ることができる。
図1は、結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルの一例を示したものである。
結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルは、図示のように、波数1130cm−1〜1220cm−1の間に、吸光度が1番目に小さくなる立ち下がりピーク点(以下「第1立ち下がりピーク点Fp1」という。)と、吸光度が2番目に小さくなる立ち下がりピーク点(以下「第2立ち下がりピーク点Fp2」という。)との間に、吸光度が最大となる最大立ち上がりピーク点Mpがある。
第1立ち下がりピーク点Fp1と第2立ち下がりピーク点Fp2とを結ぶ線分をベースラインとする。そして、最大立ち上がりピーク点Mpから横軸に向けて垂線を引き、ベースラインとの交点における吸光度と、最大立ち上がりピーク点Mpにおける吸光度との差分の絶対値を、最大立ち上がりピーク点Mpの高さWとする。
図2は、非結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルの一例を示したものである。
非結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルは、図示のように、波数780cm−1〜900cm−1の間に、最大立ち上がりピーク点Mpと、吸光度が最小となる第1立ち下がりピーク点Fp1と、吸光度が2番目に小さくなる第2立ち下がりピーク点Fp2があり、最大立ち上がりピーク点Mpが第1立ち下がりピーク点Fp1と第2立ち下がりピーク点Fp2との間に位置している。第1立ち下がりピーク点Fp1と第2立ち下がりピーク点Fp2とを結ぶ線分をベースラインとする。そして、最大立ち上がりピーク点Mpから横軸に向けて垂線を引き、このベースラインとの交点における吸光度と、最大立ち上がりピーク点Mpにおける吸光度との差分の絶対値を、最大立ち上がりピーク点Mpの高さRとする。また、W/Rをピーク比(W/R値)とする。
結果を、次の表1に示す。
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
たとえば、本発明は、以上述べた構成例を適用可能な範囲で、画像形成装置100のようないわゆるタンデム方式の画像形成装置ではなく、1つの感光体ドラム等の像担持体上に順次各色のトナー像を形成して各有色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる1ドラム方式の画像形成装置にも同様に適用することができ、また、カラー画像形成装置でなく、モノクロ画像形成装置にも適用することができる。いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いず、各色のトナー像を転写紙等の記録媒体に直接転写する直接転写方式を採用しても良い。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
6 定着装置
20Y、20M、20C、20BK 像担持体
72Y、72M、72C、72BK クリーニング手段
79Y、79M、79C、79BK 帯電手段
81 加熱手段
86 温度検出手段
88Y、88M、88C、88BK プロセスカートリッジ
91 加熱ローラ
92 定着ベルト
92a 基材層
92b ゴム層
92c 離型層
93 定着ローラ
94 加圧ローラ
99 画像形成装置本体
100 画像形成装置
L1 ゴム層の厚さ
L2 離型層の厚さ
S 記録媒体
特開昭60−90344号公報 特開昭64−15755号公報 特開平2−82267号公報 特開平3−229264号公報 特開平3−41470号公報 特開平11−305486号公報 特開昭62−63940号公報 特開2002−214833号公報 特開2005−338814号公報

Claims (12)

  1. 1色以上の有色トナーを用いてカラー画像を記録媒体上に形成するカラー画像形成手段と、
    該カラー画像形成手段により形成されたカラー画像上に、透明トナーを用いて透明画像を形成する透明画像形成手段と、
    前記記録媒体上に担持された前記カラー画像及び前記透明画像を当該記録媒体に定着させる定着手段と、を備え、
    前記透明トナー及び有色トナーはそれぞれ、離型剤と、結着樹脂と、を含有し、
    前記結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性樹脂と、を含み、
    フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法(KBr全透過法)によって得られた前記結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをW、前記非結晶性樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをRとし、これらの比率W/Rを有色トナーがX1、透明トナーがX2とした場合、下記式1および2をいずれも満足することを特徴とする画像形成装置。
    0≦X2−X1≦0.75 ・・・式1
    0.05≦X2≦0.80 ・・・式2
  2. 前記定着手段は、無端状の定着ベルトを具備することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記定着手段は、少なくとも基材層と、該基材層上のゴム層とを有し、
    前記ゴム層の厚さは、400μm以上1200μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記定着手段は、前記ゴム層上にフッ素樹脂を含む離型層を有し、
    前記離型層の厚さは、1.5μm以上20μm以下であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記離型剤は、長鎖直鎖飽和脂肪酸と長鎖直鎖飽和アルコールとから得られるモノエステルワックスであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 前記透明トナーは、前記離型剤および前記結着樹脂を含有する母体粒子と、外添剤と、を有し、
    前記母体粒子の離型剤含有率は、1重量%以上、20重量%以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 前記透明トナーは、示差走査熱量測定による前記結晶性ポリエステル樹脂の吸熱ピーク温度が、50[℃]以上、150[℃]以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 前記有色トナーおよび前記透明トナーは、結着樹脂及び/または結着樹脂前駆体と、離型剤と、を有機溶媒中に投入して原液とする工程と、前記原液を水系媒体中に投入して乳化液又は分散液を得る工程と、前記乳化液又は分散液から溶剤を除去しながら母体粒子を形成する工程と、を具備する製造法によって製造されたものであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成装置。
  9. 1色以上の有色トナーと、透明トナーと、含むトナーセットであって、
    前記透明トナー及び有色トナーはそれぞれ、離型剤と、結着樹脂と、を含有し、
    前記結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性樹脂と、を含み、
    フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法(KBr全透過法)によって得られた前記結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをW、前記非結晶性樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをRとし、これらの比率W/Rを有色トナーがX1、透明トナーがX2とした場合、下記式1および2をいずれも満足することを特徴とするトナーセット。
    0≦X2−X1≦0.75 ・・・式1
    0.05≦X2≦0.80 ・・・式2
  10. 請求項1乃至8のいずれかに記載の画像形成装置に用いられる前記トナーを含む現像剤であることを特徴とする現像剤。
  11. 1色以上の有色トナーを用いてカラー画像を記録媒体上に形成するカラー画像形成工程と、
    該カラー画像形成手段により形成されたカラー画像上に、透明トナーを用いて透明画像を形成する透明画像形成工程と、
    前記記録媒体上に担持された前記カラー画像及び前記透明画像を当該記録媒体に定着させる定着工程と、を備え、
    前記透明トナー及び有色トナーはそれぞれ、離型剤と、結着樹脂と、を含有し、
    前記結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性樹脂と、を含み、
    フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法(KBr全透過法)によって得られた前記結晶性ポリエステル樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをW、前記非結晶性樹脂の赤外吸収スペクトルにおける最大立ち上がりピーク点の高さをRとし、これらの比率W/Rを有色トナーがX1、透明トナーがX2とした場合、下記式1および2をいずれも満足することを特徴とする画像形成方法。
    0≦X2−X1≦0.75 ・・・式1
    0.05≦X2≦0.80 ・・・式2
  12. 請求項1乃至8のいずれかに記載の画像形成装置に用いられ、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジであって、
    少なくとも像担持体と、1色以上の有色トナーを用いてカラー画像を記録媒体上に形成するカラー画像形成手段と、該カラー画像形成手段により形成されたカラー画像上に、透明トナーを用いて透明画像を形成する透明画像形成手段と、を一体に備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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