JP2021162712A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の画像形成装置は、記録媒体上に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着装置は、定着部材と、該定着部材と接触してニップ部を形成する加圧部材とを有し、前記ニップ部の出口から分離板先端近傍までの曲率半径の最小値が5mm以上8mm以下であり、前記分離板先端近傍の前記定着部材の接線方向と前記ニップ部の搬送方向との角度が50°以上70°以下であり、前記トナー像を形成するトナーは、樹脂、及びワックスを含み、前記ワックスの含有量が、DSC(示差走査熱量計)法によって求められる前記ワックスの吸熱量を質量換算した値で、トナーの全量に対して3質量%以上5質量%以下であり、更に必要に応じてその他の手段を有する。
定着装置は、定着部材と、該定着部材と接触してニップ部を形成する加圧部材とを有し、加熱部材を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の部材を有する。
定着部材としては、加圧部材と共にニップ部を形成し、前記ニップ部において、送入された記録媒体を加圧し、前記記録媒体の表面に付着したトナー画像を定着させることができれば、その形状、及び構造などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
定着部材の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記記録媒体を、前記ニップ部を形成しつつ送出する観点から、略円筒体形状が好ましい。
定着部材の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、定着部材の内部に加熱源を配置する。前記加熱源としては、例えば、ハロゲンヒータ等の輻射方式、誘導加熱方式、面状抵抗発熱方式、外面輻射加熱方式、外面接触加熱方式などが挙げられる。
定着部材としては、所定の方向に回転可能な定着回転体であることが好ましく、定着ベルト、定着ローラなどが挙げられる。
定着部材は両端のフランジと、ヒータホルダとによって支持され、ヒータホルダのニップ面を通過する回転方向の幅は、端部<中央、となるように設計されていることが好ましい。
加圧部材としては、定着部材と共にニップ部を形成し、前記ニップ部において、送入された記録媒体を加圧し、前記記録媒体の表面に付着したトナー画像を定着させることができれば、その形状、及び構造などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
加圧部材の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記記録媒体を、前記ニップ部を形成しつつ送出する観点から、略円筒体形状が好ましい。
加圧部材の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
加圧部材としては、所定の方向に回転可能な加圧回転体であることが好ましく、加圧ローラなどが挙げられる。
加熱部材としては、定着部材に接するように設けられ前記定着部材を加熱する部材であり、前記ニップ部に未定着のトナー像を載せた記録媒体を通して、熱と圧力で前記トナー像を前記記録媒体に定着させることができれば、その形状、及び構造などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
加熱部材としては、所定の方向に回転可能な加熱回転体であることが好ましく、加熱ローラなどが挙げられる。
加熱部材は、ヒータホルダによって支持されていることが好ましい。
定着装置は、ニップ部の下流側に記録媒体と定着部材を分離させる分離板を有しており、前記定着部材と前記分離板の先端とのギャップを、調整ネジにより調整可能である。
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加熱部材を支持するヒータホルダ、制御部材などが挙げられる。
ニップ部の出口位置から、分離板先端との距離が最小になる位置までの間において、曲率半径が最小となる値を、「最小分離曲率半径」とする。
最小分離曲率半径を小さくすると、紙先端と定着部材とのクリアランスが大きくなり、分離性は向上するが、定着部材への負荷が大きくなり、耐久性が悪化する。一方、最小分離曲率半径を大きくすると、分離性は悪化するが、定着部材への負荷は小さくなる。
定着装置における前記分離板先端近傍の前記定着回転体の接線方向と前記ニップ部の搬送方向との角度を「分離角度」とする。
分離角度が小さいと、紙先端と定着部材とのクリアランスが大きくならず、分離性が悪化する。分離角度を大きくすると、分離性は向上するが、ニップ出口位置から分離板先端までの距離が長くなり、画像への熱量が過多になり、ホットオフセットが発生しやすい。
なお、最小分離曲率半径は、定着部材を両端部で支持するフランジの形状、位置を調整することによって調整することができる。分離角度は、分離板先端の位置を調整することによって調整することができる。
ヒータホルダのニップ面を通過する回転方向の幅(図4Aおよび図4Bの矢印の幅)は、端部<中央、となるように設計されている(図4A〜図4C参照)。端部ほど定着部材への負荷が大きくなるが、端部での回転方向の幅を小さくすることによって、定着部材への負荷を低減させることが可能となる。また、通紙領域でのガイド幅は一定であり、通紙領域外でのみガイド幅を小さくするため、分離性には影響が無い。
本発明で用いられるトナーは、樹脂、及びワックスを含み、着色剤を含むことが好ましく、前記ワックスの少なくとも一部が、トナー粒子中に内包された複数の独立したワックス分散粒子として存在することが好ましい。
帯電性及び流動性向上のために無機微粒子等の外添剤が添加されていても、表面に存在するワックスによってこれら外添剤が埋没してしまい、帯電性及び流動性は得られない。
更に、長期の使用において、ワックスが磁性キャリアに表面に移行し、帯電性の低下や、現像剤寿命の低下を引き起こしたり、感光体上に移行してフィルミングを発生させたりする。
加えて、トナー保管時に、雰囲気温度によってトナー粒子表面にあるワックスが融けると、トナーブロッキングを起こすため、保存安定性が低下する。
トナー粒子中のワックス総量は、DSC(示差走査熱量計)法で得られる。
以下の測定装置及び条件により、トナー試料とワックス単体試料とをそれぞれ測定し、それぞれ得られるワックスの吸熱量の比から求める。
・測定装置:DSC装置(DSC60、株式会社島津製作所製)
・試料量:約5mg
・昇温温度:10℃/min
・測定範囲:室温〜150℃
・測定環境:窒素ガス雰囲気中
ワックス総量(質量%)=(トナー試料のワックスの吸熱量(J/g))×100)/(ワックス単体の吸熱量(J/g))・・・式1
このように、上記分析により、トナー製造工程中にワックスが流出して、仕込んだ全てワックスがトナーに含有されない場合においても、トナー粒子中のワックス総量を有効に規定することができる。
前記ワックスの含有量が3質量%未満であると、トナー粒子中に含有されるワックスの量が少なすぎ、定着時に十分な分離性を得ることができない。一方、前記ワックスの含有量が5質量%を超えると、耐ブロッキング性が低下したり、前述の課題が発生するため、好ましくない。
即ち、トナー粒子中に分散したワックスは、トナーが定着時に加熱及び加圧により変形することで、トナー表面にしみ出す。
このようなトナーの形態により、トナーの帯電性、流動性、耐ブロッキング性等は悪化させることなく、かつ、分離性を向上させることができる。
酸価の高いワックスは離型剤としての機能が低下するので、離型剤としての機能を確保するには、5KOHmg/g以下の酸価を有する脱遊離脂肪酸カルナウバワックス、ライスワックス、モンタン系エステルワックス、エステルワックスを用いることが特に好ましい。これらは、いずれかを単独又は混合して用いることができる。
一方、トナーの熱特性も重要で、熱特性の中でもガラス転移点(Tg)を制御することで、特に微量ホットオフセットに起因する定着部材(定着ローラ、定着ベルト)汚れ(紙汚れとなる)を防止する点において更に好ましい。
トナーのガラス転移点(Tg)は、35℃〜60℃が好ましく、45℃〜55℃が、耐熱保存性の点からより好ましい。
ガラス転移点(Tg)が、35℃未満であると、トナーの耐熱保存性が悪化し、60℃を超えると、低温定着性が不十分となる。
これらトナーのガラス転移点(Tg)は、用いる樹脂のガラス転移点(Tg)とは異なる値となり得るのもで、トナーを架橋反応等で製造する場合、特にトナーとしてのTgを制御する必要性がでてくる。
また、架橋反応等を用いない場合でも、トナー中に含有する各種材料(着色剤、荷電制御剤、活性剤、反応助剤、着色剤分散剤、粉砕助剤、ワックス分散剤、添加剤等)が少量含有するだけで、可塑効果他で、トナーとしてのガラス転移点(Tg)が含有量比以上に低下する場合もあり、その制御が必要である。
−変性ポリエステル−
本発明のトナーは樹脂として変性ポリエステル(i)を含む。
変性ポリエステル(i)としては、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。
具体的には、ポリエステル末端に、カルボン酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し、更に活性水素含有化合物と反応させ、ポリエステル末端を変性したものを指す。
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)としては、多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合物で、かつ活性水素基を有するポリエステルを、更に多価イソシアネート化合物(PIC)と反応させたものなどが挙げられる。
上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)及び3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、又は(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。
2価アルコール(DIO)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−ヘキサンジオールなど);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など);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など);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など);上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など)付加物;上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など)付加物などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコール及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、及びこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。
3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価又はそれ以上の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、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記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などが挙げられる。
2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸及び炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。
3価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。
なお、多価カルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物又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など)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
[NCO]/[OH]が5を超えると、低温定着性が悪化する。
[NCO]のモル比が1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、分離性が悪化する。
前記含有量が0.5質量%未満であると、分離性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
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)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、1個以上が好ましく、平均1.5個〜3個がより好ましく、平均1.8個〜2.5個が更に好ましい。
1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、分離性が悪化する。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。
3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
アミノアルコール(B3)としては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
アミノメルカプタン(B4)としては、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
アミノ酸(B5)としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(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)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。
これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1及びB1と少量のB2の混合物である。
[NCO]/[NHx]が2を超えたり、1/2未満であると、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、分離性が悪化する。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。
ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、100/0〜10/90が好ましく、80/20〜20/80がより好ましく、60/40〜30/70が更に好ましい。ウレア結合のモル比が10%未満であると、分離性が悪化する。
変性ポリエステル(i)の重量平均分子量は、10,000以上が好ましく、20,000〜10,000,000がより好ましく、30,000〜1,000,000が更に好ましい。
この時のピーク分子量は1,000〜10,000が好ましい。ピーク分子量が1,000未満では伸長反応しにくくトナーの弾性が少なく、その結果、分離性が悪化することがある。一方、ピーク分子量が10,000を超えると、定着性の低下や粒子化や粉砕において製造上の課題が高くなることがある。
変性ポリエステル(i)の数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル(ii)を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。
(i)単独の場合は、数平均分子量は、20,000以下が好ましく、1,000〜10,000がより好ましく、2,000〜8,000が更に好ましい。
数平均分子量が20,000を超えると、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、又はこれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
本発明においては、前記変性されたポリエステル(i)単独使用だけでなく、この(i)と共に、未変性ポリエステル(ii)をバインダ樹脂成分として含有させることもできる。 (ii)を併用することで、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。
(ii)としては、前記(i)のポリエステル成分と同様な多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも(i)と同様である。
また、(ii)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。
(i)と(ii)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、分離性の面で好ましい。
従って、(i)のポリエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。
(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)の質量比は、5/95〜80/20が好ましく、5/95〜30/70がより好ましく、5/95〜25/75が更に好ましく、7/93〜20/80が特に好ましい。
(i)の質量比が5%未満では、分離性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
ピーク分子量が1,000未満であると、耐熱保存性が悪化することがあり、10,000を超えると、低温定着性が悪化することがある。
(ii)の水酸基価は5mgKOH/g以上が好ましく、10mgKOH/g〜120mgKOH/gがより好ましく、20mgKOH/g〜80mgKOH/gが更に好ましい。
水酸基価が5mgKOH/g未満であると、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
(ii)の酸価は1mgKOH/g〜5mgKOH/gが好ましく、2mgKOH/g〜4mgKOH/gがより好ましい。
ワックスに高酸価ワックスを使用するため、バインダは低酸価バインダが帯電や高体積抵抗につながるので二成分現像剤に用いるトナーにはマッチしやすい。
ガラス転移点が35℃未満であると、トナーの耐熱保存性が悪化し、70℃を超えると、低温定着性が不十分となる。
ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、本発明のトナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料が全て使用でき、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、ピ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、リトボン又はこれらの混合物などが挙げられる。
着色剤の含有量はトナーに対して、1質量%以上15質量%以下が好ましく、3質量%以上10質量%以下がより好ましい。
マスターバッチの製造、又はマスターバッチとともに混練されるバインダ樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、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、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、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る。これらは、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。
この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。
また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。
混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
荷電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。
具体的には、ニグロシン系染料のボントロン03、4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)、4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)、4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、4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、4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などが挙げられる。
これらの中でも、トナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
前記使用量が10質量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷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とがある。
トナー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、無機微粒子が好ましく用いられる。
前記無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3μm以上2μm以下が好ましく、5×10−3μm以上0.5μm以下がより好ましい。
前記無機微粒子のBET法による比表面積は、20m2/g以上500m2/g以下であることが好ましい。
前記無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
表面処理剤としては、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挙げられる。これらの中でも、シリカ、酸化チタンに上記の表面処理を施して得られる疎水性シリカ、疎水性酸化チタンが好ましい。
トナーバインダは以下の方法などで製造することができる。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)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、これに多価イソシアネート化合物(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)を得る。
更に(A)にアミン類(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。
(PIC)を反応させる際、及び(A)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)及びエーテル類(テトラヒドロフランなど)などの多価イソシアネート化合物(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。
未変性ポリエステル(ii)を併用する場合は、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。
(1)着色剤、未変性ポリエステル(i)、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)、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作製する。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。
具体的には、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が挙げられる。これらは、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。
これらの中でも、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒及び塩化メチレン、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。
有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100質量部に対して、0質量部以上300質量部以下が好ましく、0質量部以上100質量部以下がより好ましく、25質量部以上70質量部以下が更に好ましい。
水系媒体は、水単独でもよいし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、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)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100質量部に対する水系媒体の使用量は、50質量部〜2,000質量部が好ましく、100質量部〜1,000質量部がより好ましい。
前記水系媒体の使用量が50質量部未満であると、トナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られないことがあり、2,000質量部を超えると、経済的でない。
前記樹脂微粒子の重量平均分子量は100,000以下であることが好ましく、50,000以下がより好ましい。前記樹脂微粒子の重量平均分子量の下限値は、4,000である。
前記重量平均分子量が100,000を超えると、樹脂微粒子が定着紙との接着性を阻害してしまい、定着下限温度が上がってしまうことがある。
樹脂微粒子としては、上記の樹脂を2種以上併用しても差し支えない。
これらの中でも、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はそれらの併用樹脂からなるものが好ましい。
樹脂微粒子の体積平均粒径は、例えば、光散乱光度計(大塚電子株式会社製)にて測定した値で、10nm〜200nmが好ましく、20nm〜80nmがより好ましい。
界面活性剤としては、例えば、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、リン酸エステル等のアニオン性界面活性剤;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、イミダゾリン等のアミン塩型;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等の4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤;脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等の非イオン界面活性剤;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、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等の両性界面活性剤などが挙げられる。
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、例えば、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、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−[ω−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−[ω−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)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸又はその金属塩、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。
このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が10%〜90%の範囲になるように加えられることが好ましい。
例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子1μm及び3μm、ポリスチレン微粒子0.5μm及び2μm、ポリ(スチレン−アクリロニトリル)微粒子1μm、商品名では、PB−200H(花王株式会社製)、SGP(総研株式会社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業株式会社製)、SGP−3G(総研株式会社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル株式会社製)などが挙げられる。
また、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等の無機化合物分散剤も用いることができる。
これらの中でも、分散体の粒径を2μm以上20μm以下にするために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、1,000rpm以上30,000rpm以下が好ましく、5,000rpm以上20,000rpm以下がより好ましい。
分散時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選定することができるが、バッチ方式の場合は、0.1分間以上5分間以下が好ましい。
分散時の温度としては、0℃以上150℃以下(加圧下)が好ましく、40℃以上98℃以下がより好ましい。
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)との反応性により選択されるが、10分間以上40時間が好ましく、2時間以上24時間以下がより好ましい。
反応温度は、0℃以上150℃以下が好ましく、40℃以上98℃以下がより好ましい。
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。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の撹拌状態で昇温し、一定の温度域で強い撹拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。
また、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、トナー母体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。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。 更に、有機溶媒を除去する工程で強い撹拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、更に、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
本発明で用いられる画像形成方法は、帯電工程と、露光工程と、現像工程と、転写工程とを含んでなり、クリーニング工程、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、リサイクル工程、制御工程等を含んでなる。なお、帯電工程と、露光工程とを合わせて静電潜像形成工程と称することもある。
前記静電潜像担持体としては、その材質、形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば、ドラム状、シート状、エンドレスベルト状などが挙げられる。前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては、前記画像形成装置の大きさや仕様等に応じて適宜選択することができる。前記材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン、CdS、ZnO等の無機感光体;ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)、などが挙げられる。
前記帯電工程は、静電潜像担持体表面を帯電させる工程であり、前記帯電手段により行われる。前記帯電手段としては、前記静電潜像担持体の表面に電圧を印加して一様に帯電させることができるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、(1)静電潜像担持体と接触して帯電させる接触方式の帯電手段と、(2)静電潜像担持体と非接触で帯電させる非接触方式の帯電手段とに大別される。
前記(1)の接触方式の帯電手段としては、例えば導電性又は半導電性の帯電ローラ、磁気ブラシ、ファーブラシ、フィルム、ゴムブレードなどが挙げられる。これらの中でも、前記帯電ローラは、コロナ放電に比べてオゾンの発生量を大幅に低減することが可能であり、静電潜像担持体の繰り返し使用時における安定性に優れ、画質劣化防止に有効である。前記(2)の非接触の帯電手段としては、例えばコロナ放電を利用した非接触帯電器や針電極デバイス、固体放電素子;静電潜像担持体に対して微小な間隙をもって配設された導電性又は半導電性の帯電ローラなどが挙げられる。
前記露光工程は、帯電された静電潜像担持体表面を露光する工程であり、前記露光手段により行われる。前記露光は、例えば、前記露光手段を用いて前記静電潜像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
前記露光における光学系は、アナログ光学系とデジタル光学系とに大別される。前記アナログ光学系は、原稿を光学系により直接静電潜像担持体上に投影する光学系であり、前記デジタル光学系は、画像情報が電気信号として与えられ、これを光信号に変換して静電潜像担持体を露光し作像する光学系である。
前記露光手段としては、前記帯電手段により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、LED光学系、などの各種露光器が挙げられる。なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
前記現像工程は、前記静電潜像を、前記トナー乃至現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、トナー乃至現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像手段を少なくとも有するものが好適に挙げられる。
前記現像手段は、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよい。また、単色用現像手段であってもよいし、多色用現像手段であってもよく、例えば、前記トナー乃至前記現像剤を摩擦撹拌させて帯電させる撹拌器と、回転可能なマグネットローラとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記現像手段内では、例えば、前記トナーと前記キャリアとが混合撹拌され、その際の摩擦により該トナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。該マグネットローラは、前記静電潜像担持体近傍に配置されているため、該マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成する前記トナーの一部は、電気的な吸引力によって該静電潜像担持体の表面に移動する。その結果、前記静電潜像が該トナーにより現像されて該静電潜像担持体の表面に該トナーによる可視像が形成される。
前記現像手段に収容させる現像剤は、前記トナーを含む現像剤であるが、該現像剤としては一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であり、転写手段を用いて行われる。前記転写手段としては、静電潜像担持体上の可視像を記録媒体に直接転写する転写手段と、又は中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する二次転写手段とに大別される。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する二次転写手段とを有する態様が好ましい。
前記転写手段(前記第一次転写手段、前記第二次転写手段)は、前記静電潜像担持体上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。前記転写器は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、記録媒体としては、代表的には普通紙であるが、現像後の未定着画像を転写可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、OHP用のPETベース等も用いることができる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留するトナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、クリーニングブレード、ブラシクリーナ、ウエブクリーナなどが挙げられる。これらの中でも、トナー除去能力が高く、小型で安価であるクリーニングブレードが特に好ましい。
図1は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。この図1の画像形成装置の一例としてのプリンタは、給紙手段4と、レジストローラ対6、像担持体としての感光体ドラム8、転写手段10、定着装置12を有している。
給紙コロ16によって送り出された用紙Paはレジストローラ対6で一旦停止され、姿勢ずれを矯正された後、感光体ドラム8の回転に同期するタイミング、即ち、感光体ドラム8上に形成されたトナー像の先端と用紙Paの搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対6により転写部位Nへ送られる。
帯電ローラ18と現像手段22の間において、ミラー20を介して感光体ドラム8上の露光部26に露光光Lbが照射され、走査されるようになっている。
トナー像を担持した用紙Paは定着装置12へ向けて搬送され、定着装置12で定着された後、図示しない排紙トレイへ排出・スタックされる。
転写部位Nで転写されずに感光体ドラム8上に残った残留トナーは、感光体ドラム8の回転に伴ってクリーニング手段24に至り、このクリーニング手段24を通過する間にクリーニングブレード24aにより掻き落とされて清掃される。
その後、感光体ドラム8上の残留電位が図示しない除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。
基体と離型層の間には厚さ50μm〜500μmのゴム等からなる弾性層を有していてもよい。
基体としてはポリイミドに限らず、PEEK等の耐熱性樹脂、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(SUS)等の金属基体であってもよい。なお、内面に摺動層としてポリイミドやポリエチレンテレ二レート(PTFE)などをコートしてもよい。
弾性層30bはシリコ−ンゴムで形成されており厚みは3.5mmである。
なお、弾性層30bの表面には、離型性を高めるために厚みが40μm程度のフッ素樹脂層30c(不図示)を形成することが好ましい。
加圧ローラ30と定着ベルト38は図示しない付勢手段により圧接している。
加熱制御手段は、CPU、ROM、RAM、I/Oインターフェース等を包含するマイクロコンピュータを意味する。ただし、通紙時などでは上記検知温度とは別に、通紙による抜熱分を考慮して、追加電力を適切に投入することで定着ベルト38の温度を所望の温度に制御する。
ヒータ基板50b上に発熱体50a、発熱体より抵抗値の小さな導電パターン50d、50g、電極部50e、50fを設け、それらを覆うように絶縁層52が形成されている。
ヒータ基板50bはアルミナや窒化アルミニウム等のセラミック、ガラス、マイカ、ポリイミド(PI)等の耐熱性樹脂材料が耐熱性及び絶縁性に優れている点から好ましい。他にも、導電材料の上に前述の絶縁性材料を積層したものでもよい。これらの中でも、アルミニウム、銅、銀、グラファイトやグラフェンなど高熱伝導率の材料は熱伝導の作用によりヒータ全体の温度を均一化することで画像品位を高められるので、より好ましい。
絶縁層52は、ヒータ基板50b上に発熱体50a、導電パターン50d、50gを覆うように形成しており、絶縁性を確保している。
更に、ヒータホルダ53は、発熱体50aの直下でヒータ50とは接触せず、発熱体50aを避けた2箇所で接触することで更にヒータ50からヒータホルダ53へ流れる熱量を減らし、効率的に定着ベルト38に伝わるようにしている。
ヒータホルダ53はステー61に支持されている。ステー61は図示しない両側板によって支持され、加圧ローラ30の押圧力を受けとめ、定着ニップSNを形成している。
<トナー1の製造>
−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683質量部、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、三洋化成工業株式会社製)11質量部、スチレン83質量部、メタクリル酸83質量部、アクリル酸ブチル110質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、3,800回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。
加熱して、系内温度75℃まで昇温し4時間反応させた。
更に、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部加え、75℃で6時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−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。
[微粒子分散液1]をレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LA−920、株式会社堀場製作所製)で測定した体積平均粒径は、110nm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。
得られた樹脂分のガラス転移温度(Tg)は58℃であり、重量平均分子量は130,000であった。
水990質量部、[微粒子分散液]83質量部、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48.3質量%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業株式会社製)37質量部、及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とした。
冷却管、撹拌機、及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724質量部、及びテレフタル酸276質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間重縮合し、更に10mmHg〜15mmHgの減圧下で5時間反応させて、[低分子ポリエステル1]を得た。
[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2,300、重量平均分子量6,700、ピーク分子量3,800、ガラス転移温度(Tg)43℃、酸価4mgKOH/gであった。
冷却管、撹拌機、及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682質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応し、更に10mmHg〜15mmHgの減圧下で5時間反応させて、[中間体ポリエステル1]を得た。
得られた[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2,200、重量平均分子量9,700、ピーク分子量3,000、ガラス転移温度(Tg)54℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価52mgKOH/gであった。
次に、冷却管、撹拌機、及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]410質量部、イソホロンジイソシアネート89質量部、及び酢酸エチル500質量部を入れ、100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。
得られた[プレポリマー1]の遊離イソシアネート質量%は、1.53%であった。
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170質量部とメチルエチルケトン75質量部を仕込み、50℃で4時間30分間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は417mgKOH/gであった。
水1,200質量部、カーボンブラック(Printex35、デクサ社製、DBP吸油量=42mL/100mg、pH=9.5)540質量部、ポリエステル樹脂1,200質量部を加え、ヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製)で混合し、混合物を、2本ロールを用いて130℃で1時間混練後、圧延冷却し、パルペライザーで粉砕して、[マスターバッチ1]を得た。
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]378質量部、カルナバワックス100質量部、酢酸エチル947質量部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、30℃で1時間冷却した。
次いで、容器に[マスターバッチ1]500質量部、及び酢酸エチル500質量部を仕込み、1時間混合して[原料溶解液1]を得た。
次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1,324質量部を加え、上記条件のビーズミルで2パスし、[顔料・ワックス分散液1]を得た。
[顔料・ワックス分散液1]の固形分濃度は50質量%であった。
[顔料・ワックス分散液1]749質量部、[プレポリマー1]115質量部、及び[ケチミン化合物1]2.9質量部を容器に入れ、TKホモミキサー(プライミクス株式会社製)で5,000rpmで2分間混合した後、容器に[水相1]1,200質量部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで25分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
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7時間脱溶剤した後、45℃で7時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
[分散スラリー1]100質量部を減圧濾過した後、以下の操作を行った。
(1):濾過ケーキにイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10質量%塩酸100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過する操作を2回行い、[濾過ケーキ1]を得た。
得られた[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体粒子1]を得た。
その後、[トナー母体粒子1]100質量部に対して、疎水性シリカ1質量部、及び疎水性酸化チタン1質量部をヘンシェルミキサーにて混合して、[トナー1]を得た。
<トナー2の製造>
トナーの製造例1において、カルナバワックス100質量部を62質量部に変更した以外は、トナーの製造例1と同様にして、トナー2を作製した。
<トナー3の製造>
トナーの製造例1において、カルナバワックス100質量部を83質量部に変更した以外は、トナーの製造例1と同様にして、トナー3を作製した。
<トナー4の製造>
トナーの製造例1において、カルナバワックス100質量部を105質量部に変更した以外は、トナーの製造例1と同様にして、トナー4を作製した。
<トナー5の製造>
トナーの製造例1において、カルナバワックス100質量部を127質量部に変更した以外は、トナーの製造例1と同様にして、トナー5を作製した。
<磁性キャリアの製造>
二成分現像剤に用いる磁性キャリアは、各製造例とも共通して以下のものを用いた。
−芯材−
・Cu−Znフェライト粒子(重量平均粒径:35μm):5,000質量部
−コート材−
・トルエン:450質量部
・シリコーン樹脂(SR2400、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製、不揮発分50%):450質量部
・アミノシラン(SH60FF20、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製):10質量部
・カーボンブラック:10質量部
得られた塗布物を電気炉で250℃、2時間焼成し、シリコーン樹脂により0.5μmの平均厚さでコーティングされたキャリアを得た。
キャリア100質量部に対し、上記トナー1〜5を7質量部添加し、容器が転動して撹拌される型式のターブラーミキサーを用いて均一混合し、帯電させて、二成分現像剤を作製した。
なお、画像形成に用いる画像形成装置(株式会社リコー製、imagio MP C3504)は、以下のいずれかに示す定着装置を表1に示す組み合わせで搭載したものを用いた。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより分離曲率半径Rを4mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを60°とした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを5mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを50°とした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを5mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを60°とした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを5mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを70°とした。
定着装置B−1において、図4A〜図4Cに示すように、端部のヒータホルダ幅を中央よりも狭くした。
定着装置B−2において、図4A〜図4Cに示すように、端部のヒータホルダ幅を中央よりも狭くした。
定着装置B−3において、図4A〜図4Cに示すように、端部のヒータホルダ幅を中央よりも狭くした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを6.5mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを45°とした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを6.5mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを50°とした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを6.5mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを60°とした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを6.5mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを70°とした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを6.5mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを75°とした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを8mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを50°とした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを8mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを60°とした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを8mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを70°とした。
図2に示す定着装置において、定着部材を両端で支持するフランジ位置形状を調整することにより、分離曲率半径Rを9mm、分離板先端位置を調整することにより、分離角度θを65°とした。
NBSリコー株式会社製複写印刷用紙<45> A4サイズT目を、給紙トレイにA4Y方向にセットし、主走査方向に290mm、副走査方向に30mmのレッド画像を作成した。副走査方向の先端余白を0.1mm単位で調整し、画像形成装置(株式会社リコー製、imagio MP C3504)に改造した定着装置を搭載し、分離可能先端余白を求め、下記の基準で分離性を評価した。
[評価基準]
◎◎◎:3mm以上3.5mm未満
◎◎:3.5mm以上4.0mm未満
◎:4.0mm以上4.5mm未満
〇:4.5mm以上5.0mm未満
△:5.0mm以上5.5mm未満
××:5.5mm以上
画像形成装置(株式会社リコー製、imagio MP C3504)に改造した定着装置を搭載し、通紙耐久試験を行い、定着ベルトが破断、亀裂、折れ等が発生した場合には試験を中断し、その時点での累積通紙枚数を記録し、下記の基準で評価した。
[評価基準]
◎◎:500,000枚以上
◎:400,000枚以上500,000枚未満
〇:300,000枚以上400,000枚未満
△:200,000枚以上300,000枚未満
×:100,000枚以上200,000枚未満
トナーを10gずつ計量し、20mLのガラス容器に入れ、100回ガラス瓶をタッピングした後、高温高湿環境下(温度55℃、湿度80%RH)にセットした恒温槽に24時間放置した後、自動針入度試験機(装置名:RPM−201、株式会社離合社製)で針入度を測定した。また、低温低湿環境下(温度10℃、湿度15%RH)に保存したトナーも同様に針入度を測定し、高温高湿環境下及び低温低湿環境下で、より針入度が小さい方の値を採用し、下記の基準で評価した。
[評価基準]
◎◎:25mm以上
◎:20mm以上25mm未満
○:15mm以上20mm未満
△:10mm以上15mm未満
×:10mm未満
画像形成装置(株式会社リコー製、IPSiO Color 8100)をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いた。画像面積率5%チャートを連続10000枚出力し、定着ベルトに付着した微量オフセット物が紙上に再付着した状態を目視で観察し、下記基準で評価した。
[評価基準]
×:汚れ程度がひどく、使用に耐えない場合
△:1枚あたり1、2箇所汚れ箇所が検出される場合
〇:全く汚れが検出されない場合
<1> 記録媒体上に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記定着装置は、定着部材と、該定着部材と接触してニップ部を形成する加圧部材とを有し、
前記ニップ部の出口から分離板先端近傍までの曲率半径の最小値が5mm以上8mm以下であり、
前記分離板先端近傍の前記定着部材の接線方向と前記ニップ部の搬送方向との角度が50°以上70°以下であり、
前記トナー像を形成するトナーは、樹脂、及びワックスを含み、
前記ワックスの含有量が、DSC(示差走査熱量計)法によって求められる前記ワックスの吸熱量を質量換算した値で、トナーの全量に対して3質量%以上5質量%以下であることを特徴とする画像形成装置である。
<2> 前記ニップ部の出口から前記分離板先端近傍までの曲率半径の最小値が5mm以上6.5mm以下である前記<1>に記載の画像形成装置である。
<3> 前記分離板先端近傍の前記定着部材の接線方向と前記ニップ部の搬送方向との角度が60°以上70°以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<4> 前記ワックスの含有量がトナーの全量に対して3質量%以上4質量%以下である前記<1>から<3>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<5> 前記定着装置は、前記定着部材に接するように設けられ前記定着部材を加熱する加熱部材を備え、
前記ニップ部に未定着のトナー像を載せた記録媒体を通して、熱と圧力で前記トナー像を前記記録媒体に定着させる前記<1>から<4>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<6> 前記加熱部材はヒータホルダによって支持され、
前記定着部材は両端のフランジと、前記ヒータホルダとによって支持され、
前記ヒータホルダのニップ面を通過する回転方向の幅は、端部<中央、となるように設計されている前記<5>に記載の画像形成装置である。
<7> 前記定着装置は、ニップ部の下流側に記録媒体と定着部材を分離させる分離板を有し、
前記定着部材と前記分離板の先端とのギャップを、調整ネジにより調整可能である前記<1>から<6>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<8> 前記トナーは着色剤を含有し、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの4色トナーである前記<1>から<7>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<9> 前記定着部材が定着回転体であり、
前記加圧部材が加圧回転体である前記<1>から<8>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<10> 記録媒体上に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置を用いる画像形成方法であって、
前記定着装置は、定着部材と、該定着部材と接触してニップ部を形成する加圧部材とを有し、
前記ニップ部の出口から分離板先端近傍までの曲率半径の最小値が5mm以上8mm以下であり、
前記分離板先端近傍の前記定着部材の接線方向と前記ニップ部の搬送方向との角度が50°以上70°以下であり、
前記トナー像を形成するトナーは、樹脂、及びワックスを含み、
前記ワックスの含有量が、DSC(示差走査熱量計)法によって求められる前記ワックスの吸熱量を質量換算した値で、トナーの全量に対して3質量%以上5質量%以下であることを特徴とする画像形成方法である。
Claims (10)
- 記録媒体上に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記定着装置は、定着部材と、該定着部材と接触してニップ部を形成する加圧部材とを有し、
前記ニップ部の出口から分離板先端近傍までの曲率半径の最小値が5mm以上8mm以下であり、
前記分離板先端近傍の前記定着部材の接線方向と前記ニップ部の搬送方向との角度が50°以上70°以下であり、
前記トナー像を形成するトナーは、樹脂、及びワックスを含み、
前記ワックスの含有量が、DSC(示差走査熱量計)法によって求められる前記ワックスの吸熱量を質量換算した値で、トナーの全量に対して3質量%以上5質量%以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記ニップ部の出口から前記分離板先端近傍までの曲率半径の最小値が5mm以上6.5mm以下である請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記分離板先端近傍の前記定着部材の接線方向と前記ニップ部の搬送方向との角度が60°以上70°以下である請求項1から2のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記ワックスの含有量がトナーの全量に対して3質量%以上4質量%以下である請求項1から3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記定着装置は、前記定着部材に接するように設けられ前記定着部材を加熱する加熱部材を備え、
前記ニップ部に未定着のトナー像を載せた記録媒体を通して、熱と圧力で前記トナー像を前記記録媒体に定着させる請求項1から4のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記加熱部材はヒータホルダによって支持され、
前記定着部材は両端のフランジと、前記ヒータホルダとによって支持され、
前記ヒータホルダのニップ面を通過する回転方向の幅は、端部<中央、となるように設計されている請求項5に記載の画像形成装置。 - 前記定着装置は、ニップ部の下流側に記録媒体と定着部材を分離させる分離板を有し、
前記定着部材と前記分離板の先端とのギャップを、調整ネジにより調整可能である請求項1から6のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記トナーは着色剤を含有し、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの4色トナーである請求項1から7のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記定着部材が定着回転体であり、
前記加圧部材が加圧回転体である請求項1から8のいずれかに記載の画像形成装置。 - 記録媒体上に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置を用いる画像形成方法であって、
前記定着装置は、定着部材と、該定着部材と接触してニップ部を形成する加圧部材とを有し、
前記ニップ部の出口から分離板先端近傍までの曲率半径の最小値が5mm以上8mm以下であり、
前記分離板先端近傍の前記定着部材の接線方向と前記ニップ部の搬送方向との角度が50°以上70°以下であり、
前記トナー像を形成するトナーは、樹脂、及びワックスを含み、
前記ワックスの含有量が、DSC(示差走査熱量計)法によって求められる前記ワックスの吸熱量を質量換算した値で、トナーの全量に対して3質量%以上5質量%以下であることを特徴とする画像形成方法。
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