JP2018163227A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】像保持体11と、帯電手段12と、静電荷像形成手段13と、トナーを収容する現像手段14と、転写手段と、定着ベルト、定着ベルトの外周表面を加圧してニップを形成する加圧回転体、及び定着ベルトを加圧回転体方向に向かって押圧する押圧部材を有し、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段60を備え、トナーは、結晶性樹脂と融解温度60℃以上80℃以下のパラフィン系ワックスを含有し、結晶性樹脂とパラフィン系ワックスの融解温度の差が10℃以下、体積平均粒径が6μm以上9μm以下、形状係数SF1が140以上、トルエン不溶分が25質量%以上45質量%以下である画像形成装置。
【選択図】図4
Description
これに対して本発明は、定着手段が、2つのロールが対向して接触することでニップを形成する定着部材のみを備える場合に比べ、トナー画像の高い定着性が得られる画像形成装置を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
定着ベルト、前記定着ベルトの外周表面を加圧してニップを形成する加圧回転体、及び前記定着ベルトを前記加圧回転体方向に向かって押圧する押圧部材、を有し、未定着のトナー画像が表面に形成された記録媒体を前記ニップに挟み込んで前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記静電荷像現像用トナーが、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含む結着樹脂と、融解温度が60℃以上80℃以下のパラフィン系ワックスと、を含有するトナー粒子を有し、前記結晶性樹脂の融解温度と前記パラフィン系ワックスの融解温度との差の絶対値が10℃以下であり、前記トナー粒子の体積平均粒径が6μm以上9μm以下であり、前記トナー粒子の形状係数SF1が140以上であり、前記静電荷像現像用トナーのトルエン不溶分が25質量%以上45質量%以下である画像形成装置。
前記パラフィン系ワックスの融解温度が65℃以上78℃以下の範囲である請求項1に記載の画像形成装置。
前記パラフィン系ワックスの融解温度が65℃以上75℃以下の範囲である請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
前記静電荷像現像用トナーのトルエン不溶分が28質量%以上38質量%以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
前記静電荷像現像用トナーのトルエン不溶分が30質量%以上35質量%以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
前記結晶性樹脂の融解温度と前記パラフィン系ワックスの融解温度との差の絶対値が5℃以下である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
前記結晶性樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
前記結晶性樹脂の含有量が、前記静電荷像現像用トナーの全量に対し3質量%以上20質量%以下である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
前記結晶性樹脂の含有量が、前記静電荷像現像用トナーの全量に対し5質量%以上15質量%以下である請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
前記記録媒体の搬送速度が90mm/sec以上380mm/sec以下である請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
請求項3に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーに含まれるパラフィン系ワックスの融解温度が75℃を超える場合に比べ、画像の低温定着性に優れた画像形成装置が提供される。
請求項4に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーのトルエン不溶分が28質量%未満又は38質量%を超える場合に比べ、画像の低温定着性に優れた画像形成装置が提供される。
請求項5に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーのトルエン不溶分が30質量%未満又は35質量%を超える場合に比べ、画像の低温定着性に優れた画像形成装置が提供される。
請求項6に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーに含まれる結晶性樹脂の融解温度とパラフィン系ワックスの融解温度との差の絶対値が5℃を超える場合に比べ、画像の定着性に優れた画像形成装置が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」とも称する)を含む静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。
そして、定着手段は、定着ベルト、前記定着ベルトの外周表面を加圧してニップを形成する加圧回転体、及び前記定着ベルトを前記加圧回転体方向に向かって押圧する押圧部材、を有し、未定着のトナー画像が表面に形成された記録媒体を前記ニップに挟み込んで前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する。
さらに、トナーは、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含む結着樹脂と、融解温度が60℃以上80℃以下のパラフィン系ワックスと、を含有するトナー粒子を有し、前記結晶性樹脂の融解温度と前記パラフィン系ワックスの融解温度との差の絶対値が10℃以下であり、前記トナー粒子の体積平均粒径が6μm以上9μm以下であり、前記トナー粒子の形状係数SF1が140以上であり、前記トナーのトルエン不溶分が25質量%以上45質量%以下である。
また、トナー粒子において、形状係数SF1が140以上であるとは、形状が不定形であることを示している。なお、形状係数SF1が140以上であるほど不定形なトナー粒子は、通常、粉砕法(例えば混練粉砕法)で製造された粉砕トナー粒子であることを示している。
また、トナー粒子において、体積平均粒径が6μm以上9μm以下であるとは、トナー粒子が比較的小径であることを示している。
以下、上記特性を有する本実施形態におけるトナーを「特定粉砕トナー」、又は単に「トナー」と称して説明することがある。
しかし、結晶性樹脂及び特定パラフィン系ワックスを含む粉砕トナー粒子を用いた場合、記録媒体へのトナー画像の定着性に劣ることがあった。
その理由は、以下のように推察される。
粉砕トナー粒子は、一般的に結着樹脂や着色剤、ワックス等を混合しこの混合物を粉砕することで製造される。そのため、この製法に由来して不定形となり易く、また粉砕された断面がそのままトナー粒子の表面となるため、トナー粒子表面に前述の結晶性樹脂や特定パラフィン系ワックスが露出し易くなる。ただし、粉砕して作製されるため、個々の粉砕トナー粒子ごとに結晶性樹脂及び特定パラフィン系ワックスの露出の度合い(粒子表面における露出面積の割合)がバラツキ易い。結晶性樹脂及びワックスは、粉砕トナー粒子中の他の成分に比べて比較的溶融し易い成分であるが、この溶融し易い結晶性樹脂及びワックスの露出の度合いが個々に異なるため、定着のために熱がかけられたとき個々の粉砕トナー粒子ごとに溶融の仕方に差が生じ易い。つまり、トナー間の溶融にバラツキが生じ易くなり、その結果、溶融され易く強固に定着し易いトナー粒子と、溶融され難く定着の強度も高まり難いトナー粒子とがトナー画像中に併存した状態となり、トナー画像全体としては定着性が低下し易くなるものと考えられる。
その理由は以下のように推察される。
定着ベルトを介して加圧回転体と押圧部材とが対向している構成により、例えば2つのロールが対向して接触しニップを形成している定着部材(いわゆる2ロール方式の定着部材)等に比べ、幅の長いニップを形成し得る。これにより、ニップを通過する記録媒体に対する加熱の時間が長くなり、未定着トナー画像に対して与えられる総熱量を高められるため、トナー画像中の結晶性樹脂及びワックスの露出の度合いが相対的に低い粉砕トナー粒子をも溶融し得る。つまり、溶融され難く定着の強度も高まり難いトナー粒子をも溶融し得る程度に熱が加えられ、トナー画像全体として定着性は高められる。
その理由は以下のように推察される。
トナー粒子中の成分は、一般的に、非晶質樹脂、結晶性樹脂、離型剤の順にSP値が小さくなる(疎水性が強くなる)。そのため、トナー粒子中で結晶性樹脂は離型剤ドメイン(離型剤の凝集体)の周辺に存在し易い。また、本実施形態では離型剤(特定パラフィン系ワックス)と結晶性樹脂との融解温度の差が前述の範囲であり、これによって定着手段にてトナー画像に熱が加えられた際に離型剤(特定パラフィン系ワックス)が融解するタイミングと結晶性樹脂が融解するタイミングとが近くなる。つまり、特定パラフィン系ワックスと、そのドメインの周辺に存在する結晶性樹脂とが近いタイミングで融解するため、結晶性樹脂と特定パラフィン系ワックスとの相溶性が向上し、トナー粒子から溶け出す特定パラフィン系ワックス影響で結晶性樹脂の拡散性も増進する。その結果、結晶性樹脂が良好に拡散することで、トナー画像の定着性も高められると考えられる。
本実施形態における定着手段では、定着ベルトと加圧回転体との接触領域によって形成されるニップは、幅(定着ベルトの周方向(つまり駆動方向)における接触領域の長さ)が6mm以上であることが好ましく、6.5mm以上であることがより好ましく、7mm以上であることがさらに好ましい。
ニップ幅が上記の範囲であることで、ニップを通過する記録媒体に対する加熱の時間が長くなり、定着性を高めやすくなる。
一方、ニップ幅の上限値としては、剥離不良による画像欠損の抑制との観点から、10mm以下が好ましく、9.5mm以下がより好ましく、9mm以下がさらに好ましい。
記録媒体の搬送速度(いわゆるプロセススピード)は、90mm/sec以上380mm/sec以下であることが好ましく、120mm/sec以上350mm/sec以下であることがより好ましく、140mm/sec以上330mm/sec以下であることがさらに好ましい。
搬送速度が380mm/sec以下であることで、ニップを通過する記録媒体の通過速度が緩やかになり、記録媒体に対する加熱の時間が長くなることで、定着性を高めやすくなる。一方、搬送速度が90mm/sec以上であることで、画像の形成速度が高められる。
そして、定着手段は、定着ベルト、加圧回転体、及び押圧部材を有する。また、静電荷像現像用トナーとして、特定粉砕トナーが用いられる。
本実施形態における定着手段は、定着ベルト、前記定着ベルトの外周表面を加圧してニップを形成する加圧回転体、及び前記定着ベルトを前記加圧回転体方向に向かって押圧する押圧部材、を有する。そして、未定着のトナー画像が表面に形成された記録媒体を前記ニップに挟み込んで前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する。
また、加圧回転体としては、例えばロール状、ベルト状等の回転体が挙げられる。
以下に、定着手段(定着装置)の一例として、加熱ロールと加圧定着ベルト(定着ベルト)とを備えた態様(第1の態様)、及び加熱定着ベルト(定着ベルト)と加圧ロールとを備えた態様(第2の態様)を説明する。
なお、定着手段は、第1及び第2の態様に限られず、加熱定着ベルトと加圧定着ベルトとを備えた定着装置であってよい。
また、定着手段は、第1及び第2の態様に限られず、電磁誘導加熱方式の定着装置であってもよい。
第1の態様に係る定着手段(定着装置)について説明する。図1は、第1の態様に係る定着装置の一例を示す概略図である。
なお、押圧パッド64は、例えば、加圧定着ベルト62と加熱ロール61とが相対的に加圧されていればよい。従って、加圧定着ベルト62側が加熱ロール61に加圧されてもよく、加熱ロール61側が加圧定着ベルト62に加圧されてもよい。
押圧パッド64は、例えば、幅の広いニップNを確保するための前挟込部材64aをニップNの入口側に配置し、加熱ロール61に歪みを与えるための剥離挟込部材64bをニップNの出口側に配置している。
なお、低摩擦部材68は、例えば、その摺動面が加圧定着ベルト62の内周面と接するように設けられており、加圧定着ベルト62との間に存在する潤滑性オイルの保持、供給に関与する。
次いで、第2の態様に係る定着手段(定着装置)について説明する。
図2は、第2の態様に係る定着装置の一例を示す概略図である。
また、図2に示す定着装置では、この押圧パッド164が加熱定着ベルト162の内周表面と摺動する摺動部材を構成するが、これに限られず、押圧部材である押圧パッド164と加熱定着ベルト162との間に低摩擦部材(摺動部材)を介した態様であってもよい。
なお、定着装置160では、加圧ロール161が、例えば図示しない駆動モータにより矢印S方向に回転し、この回転に従動して加熱定着ベルト162は、加圧ロール161の回転方向と反対の矢印R方向へ回転する。すなわち、例えば、加圧ロール161が図2における反時計方向へ回転するのに対して、加熱定着ベルト162は時計方向へ回転する。
本実施形態に用いられる定着ベルトの構成について、図を用いて詳細に説明する。
定着ベルトの態様としては、例えば、図3に示す定着ベルト110のように、基材110Aと、基材110A上に設けられた弾性層110Bと、弾性層110B上に設けられた表面層110Cと、を有する態様が挙げられる。
なお、図3には弾性層110Bを有する態様を示すが、本実施形態の定着ベルトは、弾性層110Bを備えず、基材110Aと、基材110A上に設けられた表面層110Cと、を有する態様であってもよい。
また、基材110Aと弾性層110Bとの間、弾性層110Bと表面層110Cとの間、及び基材110Aと表面層110Cとの間に、接着層を介する態様であってもよい。
基材としては、例えば樹脂材料や、金属材料を用いたものが挙げられる。なお、定着装置におけるベルト部材として用いる場合であれば、機械的強度、柔軟性等を有する材料が好ましく、この観点からも樹脂材料、金属材料が好ましい。
基材を構成するエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、フッ素樹脂、ポリイミド(PI、熱硬化性ポリイミド、熱可塑性ポリイミド)、フッ化ポリイミド、ポリアミドイミド(PAI)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリサルフォン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルイミド(PEI)、全芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)等が挙げられる。これらの中でも、ポリイミド、フッ化ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等は、機械的強度、耐熱性、耐摩耗性、耐薬品性等の点で好ましい。
なお、樹脂材料と金属材料とを積層して基材としてもよい。
本実施形態では、定着ベルトが弾性層を有していてもよい。
弾性層は、定着ベルトへの外周側からの加圧に対して弾性を付与する観点で設けられる層であり、例えば画像形成装置において加熱定着ベルトとして用いられる場合であれば、記録媒体上のトナー像の凹凸に追従して、加熱定着ベルトの表面がトナー像に密着する役割を担う層である。
本実施形態では、定着ベルトの外周表面に表面層を有している。
表面層には、例えば耐熱性や離型性が求められる。この観点から、表面層を構成する材料には耐熱性離型材料を用いることが好ましく、具体的にはフッ素ゴム、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、耐熱性離型材料としては、フッ素樹脂がよい。
このようなフッ素樹脂として、具体的には、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロ三フッ化エチレン(PCTFE)、フッ化ビニル(PVF)等が挙げられる。
また、表面層の材料には、フッ素樹脂以外にも、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ化ポリイミド等も挙げられる。
加熱回転体としては、例えばロール状、ベルト状等の回転体が挙げられる。
以下においては、図2に示すロール状の回転体(加圧ロール161)を例にして説明する。
また、上記に説明した加圧ロールは、図1における加熱ロール61としても用い得る。その場合、例えば加熱手段をコアの内部に備える態様が挙げられる。
押圧部材について、図2に示す押圧パッド164を例にして説明する。
なお、上記に説明した押圧パッド164は、図1における押圧パッド64としても用い得る。
摺動部材について、図1に示す低摩擦部材68を例にして説明する。
また、低摩擦部材には、潤滑性オイルの枯渇を抑制する潤滑性オイル透過防止層が配置されることが好ましい。潤滑性オイル透過防止層の材質としては、例えば、耐熱性があり、潤滑性オイルを透過させない耐熱性樹脂フィルムや金属フィルム等が挙げられる。
なお、低摩擦部材を設置しない場合には、押圧パッド64は、加圧定着ベルト62の内周面に接触する表面が導電性を有するよう、例えば導電性を付与し得る粒子を含有した樹脂や金属等で構成されることが好ましい。
定着ベルト(加圧定着ベルト62、加熱定着ベルト162)の内側には、低摩擦部材68や押圧パッド164等の定着ベルトの内周面に接する各部材との摩擦抵抗を低下させるため、潤滑性オイルが付与されていてもよい。
潤滑性オイルとしては、例えばシリコーンオイル(例えば未変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、シラノール変性シリコーンオイル、スルホン酸変性シリコーンオイル等)、フッ素オイル(例えばパーフルオロポリエーテルオイル、変性パーフルオロポリエーテルオイル等)、固形物質と液体とを混合させた合成潤滑油グリス(例えばシリコーングリス、フッ素グリス等)、及びこれらのオイルに有機金属塩、ヒンダードアミン等を添加したオイル、などが挙げられる。
図1に示す第1の態様では、加熱ロール61を加熱するための手段として、加熱ロール61の内部にハロゲンランプ66が設けられる。また、図2に示す第2の態様では、加熱定着ベルト162を加熱するための手段として、加熱定着ベルト162の内周面側に接触する発熱体169が設けられる。
なお、加熱手段の態様はこれに限定されず、例えば、電力を供給することでジュール発熱する抵抗発熱体を一対の支持板で挟み込んだ構成となっており、抵抗発熱体から発生する熱が支持板を介して対象物に伝達される態様であってもよい。支持板の材質は、伝熱性の観点等から、アルミニウム、ステンレス等の金属が望ましい。
次いで、本実施形態に係る画像形成装置の構成を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る画像形成装置100は、図4に示すように、例えば、いわゆるタンデム方式であり、電子写真感光体からなる4つの像保持体101a〜101dの周囲に、その回転方向に沿って順次、帯電装置102a〜102d、露光装置114a〜114d、現像装置103a〜103d、一次転写装置(一次転写ロール)105a〜105d、像保持体クリーニング装置104a〜104dが配置されている。尚、転写後の像保持体101a〜101dの表面に残留している残留電位を除去するために除電器を備えていてもよい。
像保持体101a〜101dとしては、公知の電子写真感光体が広く適用される。電子写真感光体としては、感光層が無機材料で構成される無機感光体や、感光層が有機材料で構成される有機感光体などが用いられる。有機感光体においては、露光により電荷を発生する電荷発生層と、電荷を輸送する電荷輸送層を積層する機能分離型有機感光体や、電荷を発生する機能と電荷を輸送する機能を果たす単層型有機感光体が好適に用いられる。また、無機感光体においては、感光層がアモルファスシリコンにより構成されているものが、好適に用いられる。
帯電装置102a〜102dとしては、特に制限はなく、例えば、導電性(ここで、帯電装置における「導電性」とは例えば体積抵抗率が107Ωcm未満を意味する。)または半導電性(ここで、帯電装置における「半導電性」とは例えば体積抵抗率が107Ωcm以上1013Ωcm以下を意味する。)のローラ、ブラシ、フィルム、またはゴムブレード等を用いた接触型帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器など、公知の帯電器が広く適用される。これらの中でも接触型帯電器が望ましい。
露光装置114a〜114dとしては、特に制限はなく、例えば、像保持体101a〜101dの表面に、半導体レーザ光、LED(Light Emitting Diode、発光ダイオード)光、または液晶シャッタ光等の光源、またはこれらの光源からポリゴンミラーを介して定められた像様に露光し得る光学系機器など、公知の露光装置が広く適用される。
現像装置103a〜103dとしては、目的に応じて選択され。例えば、一成分系現像剤または二成分系現像剤をブラシ、またはローラ等を用い接触または非接触で現像する公知の現像器などが挙げられる。
中間転写ベルト107は、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂をベース層としてカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の加圧ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は106Ωcm以上1014Ωcm以下となるように形成されており、その厚みは、例えば、0.1mm程度に構成されている。
一次転写ロール105a〜105dは単層または多層のいずれでもよい。例えば、単層構造の場合は、発泡または無発泡のシリコーンゴム、ウレタンゴム、またはEPDM等にカーボンブラック等の導電性粒子が適量配合されたロールで構成される。
像保持体クリーニング装置104a〜104dは、一次転写工程後の像保持体101a〜101dの表面に付着する残存トナーを除去するためのものであり、クリーニングブレードの他、ブラシクリーニング、またはロールクリーニング等が用いられる。これらの中でもクリーニングブレードを用いることが望ましい。また、クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、またはシリコーンゴム等が挙げられる。
二次転写ロール109の層構造は、特に限定されるものではないが、例えば、三層構造の場合、コア層と中間層とその表面を被覆する塗布層により構成される。コア層は導電性粒子を分散したシリコーンゴム、ウレタンゴム、またはEPDM等の発泡体で、中間層はこれらの無発泡体で構成される。塗布層の材料としては、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、またはパーフルオロアルコキシ樹脂などが挙げられる。二次転写ロール109の体積抵抗率は107Ωcm以下であることが望ましい。また、中間層を除いた2層構造としてもよい。
対向ロール108は、二次転写ロール109の対向電極を形成する。対向ロール108の層構造は、単層または多層のいずれでもよい。例えば単層構造の場合は、シリコーンゴム、ウレタンゴム、またはEPDM等にカーボンブラック等の導電性粒子が適量配合されたロールで構成される。二層構造の場合は、上記のゴム材料で構成される弾性層の外周面を高抵抗層で被覆したロールから構成される。
中間転写ベルトクリーニング装置112および113としては、クリーニングブレードの他、ブラシクリーニング、またはロールクリーニング等が用いられる、これらの中でもクリーニングブレードを用いることが望ましい。また、クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、またはシリコーンゴム等が挙げられる。
次いで、本実施形態に係る画像形成装置において、現像手段に収容される静電荷像現像剤中に含有される静電荷像現像用トナーについて、詳細に説明する。
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、少なくとも特定パラフィン系ワックスを含む離型剤と、必要に応じて、着色剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
結着樹脂としては、非晶性樹脂及び結晶性樹脂が併用される。結着樹脂において非晶性樹脂に加えて結晶性樹脂が併用されることで、優れた低温定着性が得られる。
ここで、非晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)を用いた熱分析測定において、明確な吸熱ピークではなく、階段状の吸熱変化のみを有するものであり、常温固体で、ガラス転移温度以上の温度において熱可塑化するものを指す。
一方、結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものをいう。
具体的には、例えば、結晶性樹脂とは、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを意味し、非晶性樹脂とは、半値幅が10℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂を意味する。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂として、少なくとも非晶性樹脂及び結晶性樹脂の2種類以上の樹脂が併用される。
本実施形態では、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用することが好ましい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果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算出する。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、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等が挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
なお、結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、非晶性ポリエステル樹脂におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による方法に準じて測定される。
結晶性樹脂の含有量が上記の範囲であることで、優れた低温定着性が得られる。
・特定パラフィン系ワックス
トナー粒子は、離型剤として、少なくとも融解温度が60℃以上80℃以下であるパラフィン系ワックス(特定パラフィン系ワックス)を含む。特定パラフィン系ワックスの融解温度としては、65℃以上78℃以下が好ましく、65℃以上75℃以下がより好ましい。
パラフィン系ワックスの融解温度が80℃以下であることで優れた低温定着性が得られ、一方融解温度が60℃以上であることでトナーの保管安定性が高められる。
その他の離型剤としては、例えば、融解温度が60℃未満又は80℃超えのパラフィン系ワックス、パラフィン系ワックス以外の炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。その他の離型剤は、これに限定されるものではない。
なお、トナー粒子がその他の離型剤を含有する場合、融解温度が60℃以上80℃以下の特定パラフィン系ワックスの含有量は、離型剤の全量に対して、50質量%を超えることが好ましく、より好ましくは60質量%以上である。
本実施形態におけるトナー粒子は、結晶性樹脂及び融解温度が60℃以上80℃以下の特定パラフィン系ワックスを含み、結晶性樹脂の融解温度と特定パラフィン系ワックスの融解温度との差の絶対値が10℃以下である。上記差の絶対値は、8℃以下が好ましく、5℃以下がより好ましく、差の絶対値が小さいほど好ましい。
結晶性樹脂と特定パラフィン系ワックスとの融解温度の差の絶対値が10℃以下であることで、優れた定着性が得られる。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
トナー粒子の体積平均粒径は6μm以上9μm以下であり、6.5μm以上8μm以下が好ましく、6.5μm以上7.5μm以下がより好ましい。
トナー粒子の体積平均粒径が6μm以上であることで、粉砕法によって製造する際の製造適性が得られる。一方、体積平均粒径が9μm以下であることで、高画質な画像が得易くなる。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積を小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vと定義する。
トナー粒子の形状係数SF1は、140以上であり、143以上が好ましく、145以上がより好ましい。トナー粒子の形状係数SF1が140以上であることで、粉砕法によって製造する際の製造適性が得られる。
一方、形状係数SF1の上限値は、比較的球形に近い形状となり高画質な画像が得易くなるとの観点から、155以下が好ましく、153以下がより好ましく、151以下がさらに好ましい。
式:SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(SEM)画像を、画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラによりルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
本実施形態では、トナー画像の転写性向上、トナー粒子のクリーニング性向上等の観点から、トナー粒子の表面に外添剤が添加されていてもよい。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
本実施形態におけるトナーは、トルエン不溶分の含有率が25質量%以上45質量%以下である。トルエン不溶分としては、28質量%以上38質量%以下であることが好ましく、30質量%以上35質量%以下であることがより好ましい。
トルエン不溶分が25質量%以上であることで、上記範囲を下回る場合に比べて、優れた低温定着性が得易くなり、かつ画像において光沢度(グロス)の上昇が抑制され易くなる。
一方、トルエン不溶分が45質量%以下であることで、上記範囲を上回る場合に比べて、優れた低温定着性が得易くなる。
秤量したガラス繊維製の円筒ろ紙に秤量したトナーを1g投入し、加熱式ソックスレー抽出装置の抽出管に装着する。そして、フラスコにトルエンを注入して、マントルヒーターを用いて110℃に加熱する。また、抽出管に装着した加熱ヒーターを用いて抽出管の周部を125℃に加熱する。抽出サイクルが4分以上5分以下の範囲で1回となるような還流速度で抽出を行う。10時間抽出した後、円筒ろ紙とトナー残渣を取り出して乾燥し、秤量する。
そして、式:トナー残渣量(質量%)=[(円筒ろ紙量+トナー残渣量)(g)−円筒ろ紙量(g)]÷トナー質量(g)×100に基づいて、トナー残渣量(質量%)を算出し、このトナー残渣量(質量%)をトルエン不溶分(質量%)とする。
なお、トナー残渣は、着色剤、外添剤等の無機物、及び結着樹脂の高分子量成分等からなる。また、トナー粒子に離型剤を含む場合、加熱による抽出を行うことから、離型剤はトルエン可溶分となっている。
次に、本実施形態におけるトナーの製造方法について説明する。
本実施形態におけるトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
混練粉砕法は、結着樹脂と、融解温度が前述の範囲である特定パラフィン系ワックスを少なくとも含む離型剤と、を溶融混練した後、粉砕、分級することでトナー粒子を製造する方法である。混練粉砕法では、例えば、結着樹脂及び離型剤を含む構成成分を溶融混練する混練工程と、溶融混練物を冷却する冷却工程と、冷却後の混練物を粉砕する粉砕工程と、粉砕物を分級する分級工程と、を経てトナー粒子が製造される。
以下、混練粉砕法の各工程の詳細について説明する。
混練工程は、結着樹脂及び離型剤を含む構成成分(樹脂粒子形成材料)を溶融混練し、混練物を得る工程である。
混練工程に用いられる混練機としては、例えば、三本ロール型、一軸スクリュー型、二軸スクリュー型、バンバリーミキサー型が挙げられる。
また、溶融温度としては、混練する結着樹脂及び離型剤の種類、配合比等に応じて決定されればよい。
冷却工程は、上記混練工程において形成された混練物を冷却する工程である。
冷却工程では、混練工程終了直後の分散状態を保つために、混練工程終了の際における混練物の温度から4℃/sec以上の平均降温速度で40℃以下まで冷却することが好ましい。
なお、平均降温速度とは、混練工程終了の際における混練物の温度から40℃まで降温させる速度の平均値をいう。
冷却工程により冷却された混練物を、粉砕工程で粉砕することで粒子が形成される。
粉砕工程では、例えば、機械式粉砕機、ジェット式粉砕機等が使用される。
粉砕工程で得られた粉砕物(粒子)は、必要に応じて、6μm以上9μm以下の体積平均粒径のトナー粒子を得るため、分級工程にて分級を行ってもよい。
分級工程においては、従来から使用されている遠心式分級機、慣性式分級機等が使用され、微粉(目的とする範囲の粒径よりも小さい粒子)及び粗粉(目的とする範囲の粒径よりも大きい粒子)が除去される。
本実施形態に用いられる静電荷像現像剤は、前述のトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態における静電荷像現像剤は、前述のトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
なお、磁性粉分散型キャリアおよび樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
<結晶性樹脂(A)の作製>
・セバシン酸ジメチル:100質量部
・ヘキサンジオール:67.8質量部
・ジブチルすずオキサイド:0.10質量部
上記組成の各成分を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、反応中に生成された水は系外へ除去しながら、185℃で5時間反応させた後、徐々に減圧しながら220℃まで温度をあげて、6時間反応させた後、冷却した。こうして、重量平均分子量が33,700の結晶性樹脂(A)を用意した。
・テレフタル酸ジメチル:61質量部
・フマル酸ジメチル:75質量部
・ドデセニルコハク酸無水物:34質量部
・トリメリット酸:16質量部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:137質量部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:191質量部
・ジブチルすずオキサイド:0.3質量部
上記組成の各成分を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、反応により生成された水は系外へ除去しながら、180℃で3時間反応させた後、徐々に減圧しながら240℃まで温度をあげて、2時間反応させた後、冷却した。こうして、重量平均分子量が17,100の非晶性樹脂(1)を用意した。
・テレフタル酸ジメチル:60質量部
・フマル酸ジメチル:74質量部
・ドデセニルコハク酸無水物:30質量部
・トリメリット酸:22質量部
成分組成を上記の物に変更した以外は、非晶性樹脂(1)の作製と同様にして非晶性樹脂(2)を作製した。非晶性樹脂(2)の重量平均分子量は17,500であった。
・テレフタル酸ジメチル:60質量部
・フマル酸ジメチル:70質量部
・ドデセニルコハク酸無水物:29質量部
・トリメリット酸:29質量部
成分組成を上記の物に変更した以外は、非晶性樹脂(1)の作製と同様にして非晶性樹脂(3)を作製した。非晶性樹脂(3)の重量平均分子量は16,600であった。
・テレフタル酸ジメチル:55質量部
・フマル酸ジメチル:64質量部
・ドデセニルコハク酸無水物:27質量部
・トリメリット酸:46質量部
成分組成を上記の物に変更した以外は、非晶性樹脂(1)の作製と同様にして非晶性樹脂(4)を作製した。非晶性樹脂(3)の重量平均分子量は15,100であった。
非晶性樹脂(1)79質量部と、着色剤(C.I.Pigment Blue 15:1)7質量部と、離型剤(パラフィンワックス、融解温度73℃、日本精鑞株式会社製)5質量部と、結晶性樹脂(A)(融解温度71℃)8質量部とを、ヘンシェルミキサ(日本コークス工業株式会社製)に投入し、周速15m/秒で5分間撹拌混合した後、得られた撹拌混合物をエクストルーダー型連続混練機で溶融混練した。
ここで、エクストルーダーの設定条件は、供給側温度が160℃、排出側温度が130℃、冷却ロールの供給側温度が40℃、排出側温度が25℃であった。なお冷却ベルトの温度を10℃に設定した。
得られた溶融混練物を冷却させた後、ハンマーミルを用いて粗粉砕し、次いでジェット式粉砕機(日本ニューマチック工業社製)を用いて6.5μmに微粉砕し、更にエルボージェット分級機(日鉄鉱業株式会社製、型式:EJ−LABO)を用いて分級して、トナー粒子(1)を得た。
トナー粒子(1)の体積平均粒径及びSF1を既述の方法に従って測定したところ、体積平均粒径は6.9μmであり、形状係数SF1は145であった。
トナー粒子(1)100質量部と、外添剤として市販のヒュームドシリカRX50(日本アエロジル製)1.2質量部とを、ヘンシェルミキサー(三井三池製作所製)を使用して周速30m/s、5分の条件で混合し、トナー(1)を得た。
非晶性樹脂(1)の代わりに非晶性樹脂(2)を用いた以外はトナー粒子(1)と同様の方法でトナー粒子(2)を得た。
トナー粒子(2)の体積平均粒径は6.8μmであり、形状係数SF1は147であった。
そして、トナー粒子(2)を使用した以外は、トナー(1)と同様の方法で、トナー(2)を得た。
非晶性樹脂(1)の代わりに非晶性樹脂(3)を用いた以外はトナー粒子(1)と同様の方法でトナー粒子(3)を得た。
トナー粒子(3)の体積平均粒径は7.0μmであり、形状係数SF1は149であった。
そして、トナー粒子(3)を使用した以外は、トナー(1)と同様の方法で、トナー(3)を得た。
非晶性樹脂(1)の代わりに非晶性樹脂(4)を用いた以外はトナー粒子(1)と同様の方法でトナー粒子(4)を得た。
トナー粒子(4)の体積平均粒径は7.3μmであり、形状係数SF1は151であった。
そして、トナー粒子(4)を使用した以外は、トナー(1)と同様の方法で、トナー(4)を得た。
トナー粒子(1)で用いたパラフィンワックスの代わりに、パラフィンワックス(日本精鑞(株)製:HNP9、融解温度77℃)を用いた以外はトナー粒子(1)と同様の方法でトナー粒子(1C)を得た。
トナー粒子(1C)の体積平均粒径は7.0μmであり、形状係数SF1は146であった。
そして、トナー粒子(1C)を使用した以外は、トナー(1)と同様の方法で、トナー(1C)を得た。
各例で得られたトナーのトルエン不溶分について、既述の方法に従って測定した。結果を表1に示す。
各例で得られたトナー8質量部と、キャリア100質量部とを混合して、各例の二成分現像剤を作製した。
なお、キャリアは、フェライト粒子(体積平均粒径:50μm)100質量部と、トルエン14質量部と、スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比:スチレン/メチルメタクリレート=90/10、重量平均分子量Mw=80000)2質量部とを、まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダー(井上製作所製)に入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させ、その後105μmで篩分して得たものである。
<加圧定着ベルト(1)の形成>
・基材
φ30mmで厚み60μm、長さ400mmの円筒状のポリイミド製基材を用意し、表面を粗面化処理後に、ステンレス製の芯金に挿入した。
前記シリコーンプライマーを乾燥した後、液状シリコーンゴム(ビニル基を有するオルガノポリシロキサンと、ケイ素原子に結合する水素原子(SiH基)を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、を含んでなるシリコーンゴム原料、商品名:DY35−1310、東レ・ダウコーニング株式会社)のA剤とB剤を等量で混合し、更に酢酸ブチルを添加して粘度を調整し、弾性層形成用の塗布液を得た。ポリイミド製基材の表面にプライマーを塗布し、その上に弾性層形成用の塗布液をフローコーティングにより塗布した。次いで溶媒を乾燥した後に、150℃で一次加硫を行った。弾性層の厚さは200μmであった。
次に、表面層となるPFAチューブ(内面活性化処理済)を、内径が前記基材、及び弾性層を形成した芯金の外径より、わずかに大きい内径を有する中空金属管(外金型)の内面に沿って真空吸引により貼りつくよう拡張させた。
次に、前記PFAチューブを内面に貼りつけた外金型の内側に、前記基材及び弾性層を備えた芯金を挿入した。なお、弾性層の表面にはプライマーを塗布した。その後、外金型の真空吸引を解除して前記PFAチューブを弾性層の上に被覆した。さらに前記芯金を積層体とともに取り出し、200℃で4時間加熱して二次加硫を行った。
次いで、ベルトを金型から取り出したのち、両端部を切断して、加圧定着ベルトとした。
・画像形成装置(1)の準備
画像形成装置として、画像形成装置(富士ゼロックス社製、製品名DocuCentre Color 400CP)を準備した。なお、この画像形成装置は、定着手段として図1に示される構成の定着装置を備えている。
この画像形成装置の現像装置内に、下記表1に示すトナー(1)〜(4)、又は(1C)を有する現像剤を収容した。
また、画像形成装置の定着装置における加圧定着ベルトとして、前記加圧定着ベルト(1)を設置した。なお、加圧定着ベルトとその内周面側の摺動部材との界面には潤滑性オイルを付与した。
また、加圧定着ベルトに対向する加熱ロール(加圧回転体)には、アルミニウム製のコアと、コアの周囲にゴム性の弾性体層と、弾性体層の周囲にフッ素樹脂性の表面層と、を備える円筒状ロールを用いた。
なお、画像形成装置(1)の定着装置におけるニップ幅は8mmであった。
上記画像形成装置(1)において、定着装置においてニップを形成する定着部材を、2つのロールが対向して接触しニップを形成している定着部材(いわゆる2ロール方式の定着部材)に変更した。
具体的には、画像形成装置(1)における加圧定着ベルト、及びその内周側に設けられている部材(摺動部材、押圧部材等)を、アルミニウム製のコアと、コアの周囲にフッ素樹脂性の表面層と、を備える加圧ロールに置き換えた。これ以外は、画像形成装置(1)と同じ構成を有する比較用の画像形成装置(C1)を準備した。
なお、画像形成装置(C1)の定着装置におけるニップ幅は5.5mmであった。
画像形成の際の用紙搬送速度(プロセススピード)は200mm/secとし、定着温度は160℃とした。
A4用紙(富士ゼロックス社製 C2紙)を用いて、画像密度100%の画像(ベタ画像)を500枚出力した。
500枚目に出力された画像について、画像面を内側にして用紙を2つ折りにし、更に折り目に対して圧力10g/cm2の荷重を1分間かけ、その後2つ折りを開き、折れた部分をガーゼで軽くなぞるように拭いたときの画像の抜け具合を以下の基準により目視で評価した。許容範囲はG2以上である。結果を表2に示す。
−評価基準−
G1:全く画像欠陥なし
G2:筋が軽くみられる(幅100μm以下)
G3:画像欠落がある(幅100μm超え500μm以下)
G4:画像欠陥が激しい(幅500μmを超えるもの)
前記定着性の評価試験において、前記A4用紙に対し、用紙送り方向の前方側の余白部分を徐々に狭めていきながら、ベタ画像を出力した。具体的には、まず初めに用紙送り方向の前方側の余白部分の幅(用紙送り方向長さ)が5mmとなるようベタ画像を出力した。その後、余白部分を1mmずつ狭めていきながらベタ画像を順に出力した。
なお、用紙送り方向の前方側の余白部分が狭くなるほど定着ベルトへの巻き付きが発せし易くなるため、剥離性の評価は、ベタ画像を定着したときの定着ベルトへの巻きつきが確認されたときの余白部分の幅(mm)に基づき、以下の基準により評価した。許容範囲はG2以上である。結果を表2に示す。
−評価基準−
G1:余白部分の幅2mm以下
G2:余白部分の幅2mm超え3mm以下
G3:余白部分の幅3mm超え
上記画像形成装置を用い、以下の方法により低温定着性を評価した。
上記画像形成装置において、定着器を、定着温度が変更できるように設定したものを使用した。この画像形成装置で、定着温度の設定を100℃から200℃の範囲内において5℃間隔で変更して画像の定着を行い、得られた各定着画像面を内側にして用紙を2つ折りにし、更に折り目に対して圧力10g/cm2の荷重を1分間かけ、その後2つ折りを開き、折れた部分をガーゼで軽くなぞるように拭いたときの画像の抜け具合を観察し、画像剥がれがなくなる温度を、最低定着温度と定めた。
以下の評価基準により評価した。なお、許容範囲は150℃以下である。結果を表2に示す。
(評価基準)
G1:最低定着温度が120℃より高く140℃以下である場合
G2:最低定着温度が140℃より高く150℃以下である場合
G3:最低定着温度が150℃より高く160℃以下である場合
G4:最低定着温度が160℃より高い場合
60 定着装置
61 加熱ロール
62 加圧定着ベルト
63 ベルト走行ガイド
64 押圧パッド
64a 前挟込部材
64b 剥離挟込部材
65 保持部材
66 ハロゲンランプ
68 低摩擦部材
69 感温素子
70 剥離部材
71 剥離爪
72 保持部材
100 画像形成装置
101a、101b、101c、101d 像保持体
102a、102b、102c、102d 帯電装置
103a、103b、103c、103d 現像装置
104a、104b、104c、104d 像保持体クリーニング装置
105a、105b、105c、105d 一次転写ロール
106a、106b、106c、106d 支持ロール
107 中間転写ベルト
107b 無端ベルトユニット
108 対向ロール
109 二次転写ロール
110 定着装置
110A 基材
110B 弾性層
110C 表面層
111 駆動ロール
112 中間転写ベルトクリーニング装置
114a、114b、114c、114d 露光装置
115 記録媒体
116 二次転写ベルト
156A 定着入口ガイド
156B 定着出口ガイド
160 定着装置
161 加圧ロール
161A コア
161B 耐熱性弾性体層
161C 表面層
162 加熱定着ベルト
163 ベルト走行ガイド
164 押圧パッド
165 ホルダ
166 ベルト走行補助ガイド
169 発熱体
K 用紙
N 挟込領域(ニップ)
Claims (10)
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
定着ベルト、前記定着ベルトの外周表面を加圧してニップを形成する加圧回転体、及び前記定着ベルトを前記加圧回転体方向に向かって押圧する押圧部材、を有し、未定着のトナー画像が表面に形成された記録媒体を前記ニップに挟み込んで前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記静電荷像現像用トナーが、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含む結着樹脂と、融解温度が60℃以上80℃以下のパラフィン系ワックスと、を含有するトナー粒子を有し、前記結晶性樹脂の融解温度と前記パラフィン系ワックスの融解温度との差の絶対値が10℃以下であり、前記トナー粒子の体積平均粒径が6μm以上9μm以下であり、前記トナー粒子の形状係数SF1が140以上であり、前記静電荷像現像用トナーのトルエン不溶分が25質量%以上45質量%以下である画像形成装置。 - 前記パラフィン系ワックスの融解温度が65℃以上78℃以下の範囲である請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記パラフィン系ワックスの融解温度が65℃以上75℃以下の範囲である請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記静電荷像現像用トナーのトルエン不溶分が28質量%以上38質量%以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記静電荷像現像用トナーのトルエン不溶分が30質量%以上35質量%以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記結晶性樹脂の融解温度と前記パラフィン系ワックスの融解温度との差の絶対値が5℃以下である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記結晶性樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記結晶性樹脂の含有量が、前記静電荷像現像用トナーの全量に対し3質量%以上20質量%以下である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記結晶性樹脂の含有量が、前記静電荷像現像用トナーの全量に対し5質量%以上15質量%以下である請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記記録媒体の搬送速度が90mm/sec以上380mm/sec以下である請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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