JP4615747B2 - Toner and image forming method using the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真を用いた画像形成に用いられるトナーおよび該トナーを用いる画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法としては、米国特許第２２９７６９１号明細書、特公昭４９−２３９１０号公報、及び特公昭４３−２４７４８号公報等に各種の方法が記載されているが、一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像を乾式トナーを用いて現像し、紙等にトナー像を転写したのち、加熱、加圧等により定着し、コピーを得るものである。
【０００３】
電気的潜像を現像する方式には大別して、絶縁性有機液体中に各種の顔料や染料を微細に分散させた現像剤を用いる液体現像方式とカスケード法、磁気ブラシ法、パウダークラウド法等のように天然または合成樹脂にカーボンブラック等の着色剤を分散したトナーを用いる乾式現像方式があり、乾式現像方式には一成分現像方式とキャリアを用いる二成分現像方式がある。
【０００４】
トナー像を転写紙上に加熱定着する方法としては、大別して接触定着法と非接触定着法があり、前者は加熱ローラ定着、ベルト定着、後者はフラッシュ定着、オーブン（雰囲気）定着があげられる。
加熱ローラ定着方式はトナー像と加熱ローラが直接接触するため、極めて熱効率の良い定着方式であり装置も小型化できるため、広く一般に用いられている。
【０００５】
しかしながら、近年省エネルギー化がますます進み、定着を行わない待機時には熱源を切るような場合がある。このような定着装置に用いられるトナーは従来のトナーとは比較にならないほどの低温定着化が求められている。
また、印字速度の高速化も進んでおり、これに伴い定着時間も短くなって来ており、益々トナーの低温定着化が求められている。
この問題を解決する技術として、従来よりいくつかの提案がなされている。
【０００６】
例えば、第２７４３４７６号公報には、ポリエステル樹脂と極性基を有するワックスから成る芯粒子を樹脂被覆し、ポリエステル樹脂とワックスの溶融粘度を規定したロール定着用トナーが、特開平３−１２２６６１号公報、特開平４−８５５５０号公報、特公平８−１６８０４号公報には、特定のポリエステル樹脂と離型剤から成り、ポリエステル樹脂の８０〜１２０℃における溶融粘度と溶融粘度と温度のグラフの傾きと特定の離型剤の溶融粘度を規定したフィルム定着用トナーが記載されている。
特公平８−１２４５９号公報には、特定のポリエステル樹脂と離型剤から成り、ポリエステル樹脂の８０〜１２０℃における溶融粘度と溶融粘度と温度のグラフの傾きと特定の離型剤の溶融粘度を規定したフィルム定着用カプセルトナーが、特公平７−８２２５０号公報には、特定のポリエステル樹脂と有機金属化合物、離型剤を含有し、ポリエステル樹脂の１２０〜１５０℃における溶融粘度と溶融粘度と温度のグラフの傾きと特定の離型剤の溶融粘度を規定したフィルム定着用トナーが、特公平７−７２８０９号公報には、１１０〜１３０℃で測定された溶融粘度と温度の関係式を規定したスチレン−アクリル樹脂から成るトナーが、特開平１０−２４６９８９号公報には、特定の荷電制御剤を含有し、平均粘度勾配を規定したトナーが考案されている。
また、特開平６−１６１１４４号公報、同６−１６１１４５号公報には、ワックスが結着樹脂と相溶しない状態で、実質的に球形及び／又は紡鐘形で島状に分散したトナーが考案されている。
【０００７】
しかしながら、省エネルギー化、高速化はますます進み、従来の技術では充分な定着性を得ることが困難である。
また、トナーを低温定着化する場合、樹脂成分の溶融粘度を下げることが一般的に行われている。しかしながら、樹脂成分の溶融粘度を下げると、トナーの混練時の溶融粘度が低下するため、定着性改良のため添加しているワックスと樹脂成分の分散が悪くなり、混練後のトナー中のワックスの分散径が大きなものとなる。この混練後のトナーを粉砕すると、ワックス−樹脂成分の界面で粉砕されるため、トナー粒子表面に露出するワックス量が増えてしまう。また、フリーのワックスも多く存在するようになる。これらの現象は定着性には良い結果となるが、ワックス成分が感光体や帯電付与部材に付着して、それぞれの性能を著しく低下させてしまう。
この現象を前者は感光体フィルミングと呼び、後者をスペントと呼び、画像品質を極めて悪化させる現象である。
【０００８】
感光体フィルミングが発生すると、感光体露光部の電位が充分に低下しないため、地汚れが発生する。また、画像部の濃度も低くなりプアな画像となってしまう。また、キャリアスペントが発生すると、現像剤の帯電量が変化する。帯電量が上昇した場合は、画像濃度が低下する。また、帯電量が低下した場合は、地汚れ、現像部よりにトナー飛散が発生する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、定着性、耐熱保存性、フィルミング性、スペント性及びトナー飛散性の改善された、優れた画像形成用トナー及び画像形成方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも樹脂成分、着色剤およびワックスを有するトナーであって、該ワックスが、カルナウバワックス、ライスワックスおよび合成エステルワックスのうちから選択される１種以上であり、しかも下記式で表されるワックスの円形度が０．６７以上であることを特徴とする画像形成用トナーおよびそれを用いる画像形成方法を提供するものである。
ワックスの円形度＝ワックス粒子面積／( ワックス粒子最大長)2 ×４／π
（式中、ワックスの円形度は平均値で表したワックス粒子の長径／短径の差（歪み）を表す形状指数であり、ワックス粒子面積とはワックス粒子の投影面積を意味し、ワックス粒子最大長とはワックス粒子の最大直径を意味する。）
【００１１】
また、本発明は、前記ワックスの平均粒径が１００〜５００μｍであることを特徴とする画像形成用トナーおよびそれを用いる画像形成方法を提供するものである。
さらに、本発明は、前記樹脂成分が、ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする上記画像形成用トナーおよびそれを用いる画像形成方法を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる定着装置の例は図１に示されるものである。
１は定着ローラ、２は加圧ローラをそれぞれ表している。定着ローラ１は、アルミニウム、鉄、ステンレス又は真鍮のような、高熱伝導体から構成された金属シリンダー３の表面にＲＴＶ、シリコンゴム、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（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなオフセット防止層４が被覆されている。定着ローラ１の内部には、加熱ランプ５が配置されている。
加圧ローラ２の金属シリンダー６は定着ローラ１と同じ材質が用いられる場合が多く、その表面にはＰＦＡ、ＰＴＦＡなどのオフセット防止層７が被覆されている。また、必ずしも必要ではないが、加圧ローラ２の内部には加熱ランプ８が配置されている。
定着ローラと加圧ローラは図示してはいないが、両端のバネにより圧接され回転する。この定着ローラ１と加圧ローラ２の間にトナー像Ｔの付着支持体Ｓ（紙などの転写紙）を通過させて定着を行う。
【００１３】
本発明に用いられる定着装置は、定着ローラの金属シリンダーの厚みを薄くすることにより、定着ローラの温度立ち上がり特性を改善することができるが、強度の問題があるため限界がある。好ましい金属シリンダーの厚みは、用いる材料の強度、熱伝導率により異なるが０．２〜３．０ｍｍが好ましい。
【００１４】
また、定着ローラと加圧ローラ間に加える荷重（面圧）は０．５×１０5 Ｐａ以上であることが好ましい。面圧はローラ両端に加えられる荷重をローラ接触面積で割った値である。
ローラ接触面積は、定着可能温度まで加熱したローラ間にＯＨＰ用紙のような、加熱により表面性の大きく変化するシートを通過させ、途中で停止し数１０秒間保持した後排出し、表面性の変化した箇所の面積を求める。
ローラー面圧は、高い方がトナー像の定着には有利であるが、前記定着ローラの金属シリンダーの厚みを極端に薄くした定着装置では、ローラの歪みを招くため大荷重は加えられない。
【００１５】
本発明のトナーは、少なくとも樹脂成分、着色剤及びワックスを混練して得られるトナーであって、該ワックスが、カルナウバワックス、ライスワックスおよび合成エステルワックスのうちから選択される１種以上であり、しかも下記式で表されるワックスの円形度が０．６７以上とする実質的に球形であることを特徴とする。
ワックスの円形度＝ワックス粒子面積／( ワックス粒子最大長)2 ×４／π
本発明では、ワックス成分が実質的に球形であることが重要である。
ワックス成分が球形の場合、混練される時にワックス粒子が受ける力が均一に働くため、分散径が均一となる。ワックス粒子が不定形の場合、混練される時に受ける力が不均一に働くため、分散径が不均一となり分散径がブロードとなってしまう。
【００１６】
なお、ここで「ワックス成分が実質的に球形である」とは、ワックス粒子の円形度が０．６７以上の状態を示す。すなわち、
ワックスの円形度＝ワックス粒子面積／( ワックス粒子最大長)2 ×４／π≧0.67
である。
ここで、ワックスの円形度は平均値で表したワックス粒子の長径／短径の差（歪み）を表す形状指数で、ワックス粒子面積とは、ワックス粒子の投影面積を、またワックス粒子最大長とはワックス粒子の最大直径をそれぞれ意味する。
円形度はワックス形状が球に近いほど１．０に近づく。
ワックス円形度の測定は、反射型走査電子顕微鏡、光学顕微鏡により撮影されたワックス粒子の写真画像を画像解析装置ルーゼックスIII Ｕ（株式会社ニレコ）を用い画像解析により求める。
【００１７】
また、実質的に球形であるワックス粒子の製造方法は、熱溶融したワックス成分を小径ノズルより吐出し瞬時に冷却する、いわゆる溶融スプレー法により作ることができる。この時のノズル径、溶融粘度などにより、ワックス粒子の粒径をコントロールすることができ、溶融温度は１００〜２００℃の範囲が適当である。
なお、本発明のワックス粒子の形状は実質的に球状であることが必要であるが、混練され微分散された後のトナー中のワックスの形状は、必ずしも球形である必要はなく、形状は限定されない。
【００１８】
また、本発明ではワックス成分としてカルナウバワックス、ライスワックス及び合成エステルワックスのうちから選択される少なくとも１種を用いることが重要である。
カルナウバワックスはカルナウバヤシの葉から得られる天然のワックスであるが、特に遊離脂肪酸脱離した低酸価タイプのものが結着樹脂中に均一分散が可能であるので好ましい。
ライスワックスは米糠から抽出される米糠油を精製する際に、脱ろうまたはウィンタリング工程で製出される粗ろうを精製して得られる天然ワックスである。
合成エステルワックスは単官能直鎖脂肪酸と単官能直鎖アルコールからエステル反応で合成される。
【００１９】
これらのワックス成分は単独または併用して使用される。ワックス成分の添加量は０．５〜１０重量部が好ましい。
また、本発明では、カルナウバワックス、ライスワックス、合成エステルワックスの平均粒径が１００〜５００μｍであることが重要である。
ワックス成分はトナー中に均一に、しかも所望の粒径で分散していることが極めて望ましい。好ましい分散径としては０．１〜５μｍ程度である。しかしながら、原材料のワックス粒子は、通常不定形の場合が多く、また粒径分布も非常に広いものが多い。
このようなワックス成分を用いたトナーはワックス分散径が不均一となり、０．０１〜５０μｍ程度の粒径分布となってしまう。
本発明の球形ワックス成分を１００〜５００μｍにすることで、所望する分散径とすることが可能となる。ワックス成分の平均粒径が５００μｍ以上の場合、トナー中の分散径が大きくなり、フィルミング性、スペント性及び耐熱保存性が悪化する。
また、ワックス成分の平均粒径が１００μｍ以下の場合、トナー中の分散径が小さくなり、低温定着性、オフセット性が悪化する。
なお、ワックス成分のトナー中の分散径は、トナーの透過型走査電子顕微鏡により撮影されたワックス粒子の写真画像を画像解析装置ルーゼックスIII Ｕ（株式会社ニレコ）を用い画像解析により求める。
【００２０】
本発明で使用される結着樹脂としては従来公知の樹脂が全て使用可能である。
例えば、スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂などが挙げられる。これらの単独使用も可能であるが、二種類以上併用しても良い。
これら樹脂の製造方法も特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合いずれも使用できる。
【００２１】
しかしながら、本発明では結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有することが特に有用である。ポリエステル樹脂は一般的に他の樹脂に比べ、耐熱保存性を維持したまま低温定着が可能であるため、本発明には適した結着樹脂である。
また、ポリエステル樹脂はワックス成分である、カルナウバワックス、ライスワックス及び合成エステルワックスとの相溶性が優れるため、ワックス成分の分散径をコントロールし易いことが判明した。
本発明で用いられるポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られる。使用されるアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、１、４−ビス（ヒドロキシメタ）シクロヘキサン、及びビスフェノールＡ等のエーテル化ビスフェノール類、その他二価のアルコール単量体、三価以上の多価アルコール単量体を挙げることができる。
カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、マロン酸等の二価の有機酸単量体、１、２、４−ベンゼントリカルボン酸、１、２、５−ベンゼントリカルボン酸、１、２、４−シクロヘキサントリカルボン酸、１、２、４−ナフタレントリカルボン酸、１、２、５−ヘキサントリカルボン酸、１、３−ジカルボキシル−２−メチレンカルボキシプロパン、１、２、７、８−オクタンテトラカルボン酸等の三価以上の多価カルボン酸単量体を挙げることができる。
ポリエステル樹脂のＴｇは５８〜７５℃が好ましい。
ポリエステル樹脂の含有量は結着樹脂全体の１０〜１００重量％が好ましい。
【００２２】
また、本発明では無機微粒子を添加することも可能である。
無機微粒子としてはシリカ及び酸化チタン微粉末が特に有用であり、併用することも可能である。高流動性を付与することを主目的する場合には、疎水化処理シリカあるいはルチル型微粒子酸化チタンとして、平均一次粒径が０．００１〜１μｍ、好ましくは０．００５〜０．１μｍの範囲ものから適宜選択でき、特に有機シラン表面処理シリカあるいはチタニアが好ましく、通常０．１〜５重量％、好ましくは０．２〜２重量％の割合で使用される。
【００２３】
また、シリカ、酸化チタン微粉末以外の無機無粉末も併用可能である。使用可能な無機微粉末としては、酸化アルミニウム類、脂肪族金属塩などを例示することができる。
【００２４】
本発明のトナーにおいては、極性を制御するために、極性制御を配合することが可能である。この場合の極性制御剤としては、例えば、ニグロシン系染料、四級アンモニウム塩、アミノ基含有のポリマー、含金属アゾ染料、サリチル酸の錯化合物、フェノール化合物などが挙げられる。
【００２５】
本発明に使用される着色剤としては、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料の全てが適用される。具体的には、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、オイルブラック、アゾオイルブラックなど特に限定されない。
着色剤の使用量は１〜１０重量部、好ましくは３〜７重量部である。
【００２６】
また本発明のトナーを磁性一成分トナーとして用いる場合は、酸化鉄、マグネタイト、フェライトなどの磁性微粉末を添加することができる。
【００２７】
本発明のトナーの製造方法は、従来公知の方法でよく、結着樹脂、ワックス成分、着色剤、その他場合によっては、荷電制御剤等をミキサー等を用いて混合し、熱ロール、エクストルーダー等の混練機を用い混練した後、冷却固化し、これをジェットミル等の粉砕で粉砕し、その後分級して得られる。
【００２８】
トナーの粒径としては、５〜１０μｍが望ましい。トナー粒径が大きいと、得られる画像の解像力が悪くなる。また、小さすぎるとトナー流動性の低下を招く。
表１と表２に本発明に使用されるトナーの粒径分布の一例を示す。なお、測定はＣｏｕｌｔｅｒ ＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ IIｅを使用した。なおアパーチャー径は１００μｍである。
上記トナーに無機無粉末を添加するにはスーパーミキサー、ヘンシェルミキサーなどの混合機を用いる。
また、例えば、本発明のトナーを二成分系乾式トナーとして使用する場合に混合して使用するキャリアとしては、ガラス、鉄、フェライト、ニッケル、ジルコン、シリカ等を主成分とする、粒径３０〜５００μｍ程度の粉末、または、該粉末を芯材としてスチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂等をコーティングしたものから適宜選択して使用可能である。
本発明の画像形成方法おいては、上記のトナーを用いることにより、優れた画像を形成することができる。
【００２９】
（実施例）
以下実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。実施例では非磁性一成分トナーを例示しているが、磁性一成分トナー、二成分（ブラック、フルカラー）トナーに使用することも可能である。なお、実施例３及び６は、参考例である。
【００３０】
下記評価方法に基づいて、本トナーの定着性、耐熱保存性、フィルミング性、スペント性、トナー飛散の評価を行った。その結果を表３〜表７に示す。
【００３１】
定着性の評価方法
図１に示される構成の定着器（面圧：１．５×１０5 Ｐａ．Ｓ）をｉｍａｇｉｏＭＦ６５５０（株式会社リコー製）に装着し、ヒーター温度を振ってコピーを行い定着画像を得る。
定着後の画像にメンデイングテープ（３Ｍ社製）を貼り、一定の圧力を掛けた後、ゆっくり引き剥がす。その前後の画像濃度をマクベス濃度計により測定し、次式にて定着率を算出する。定着ローラの温度を段階的に下げて、下記式で示す定着率が８０％以下となるときの温度を定着温度とする。
定着率（％）＝テープ付着画像濃度／画像濃度×１００
【００３２】
耐熱保存性の評価方法
５０ｃｃのガラス容器にトナーを充填し、６０℃の恒温槽に４時間放置する。
このトナーを室温に冷却し、針入度試験（ＪＩＳ Ｋ２２３５−１９９１）にて針入度を測定する。この値が大きいほど耐熱保存性が優れている。
【００３３】
フィルミング性、スペント性、トナー飛散の評価方法
リコー製複写機ｉｍａｇｉｏ６５５０にて、連続１０万枚（印字率６％）コピーを行いスタート、１万枚、３万枚、５万枚、１０万枚時のフィルミング性、スペント性、トナー飛散を評価する。
（１）フィルミング性：感光体表面を目視観察。全くフィルミングがなく初期と変わらない状態を「５」とし、以下フィルミングの状態により４，３，２，最悪を「１」とする。なお「２」は画像に影響が出始める状態を指す。
（２）スペント性：現像剤をブローオフしたキャリアの重量をＷ１とし、このキャリアを溶剤に浸し、キャリア表面に付着した物質を取り除いてキャリアを乾燥させた重量をＷ２とする。
スペント性（％）＝（Ｗ１−Ｗ２）／Ｗ１×１００
で求める。
（３）トナー飛散：ｉｍａｇｉｏ６５５０の正面扉の内側に白紙（マクベス反射濃度０．０７）を張り付け、飛散状態をマクベス反射濃度で測定する。
【００３４】
本トナーの評価結果を表３〜表７に示す。
【００３５】
本トナーの評価結果を表３〜表７に示す。
【００３６】
本トナーの評価結果を表３〜表７に示す。
【００３７】
本トナーの評価結果を表３〜表７に示す。
【００３８】
本トナーの評価結果を表３〜表７に示す。
【００３９】
本トナーの評価結果を表３〜表７に示す。
【００４０】
本トナーの評価結果を表３〜表７に示す。
【００４１】
本トナーの評価結果を表３〜表７に示す。
【００４２】
本トナーの評価結果を表３〜表７に示す。
【００４３】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【発明の効果】
本発明においては、定着性、耐熱保存性に優れ、さらにフィルミング性、スペント性、トナー飛散性が改善された画像形成方法及びそれに用いるトナーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成方法に用いる定着装置の要部構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 定着ローラ
２ 加圧ローラ
３ 金属シリンダー（定着ローラ）
４ オフセット防止層（定着ローラ）
５ 加熱ランプ（定着ローラ）
６ 金属シリンダー（加圧ローラ）
７ オフセット防止層（加圧ローラ）
８ 加熱ランプ（加圧ローラ）
Ｔ トナー像
Ｓ 付着支持体（転写紙）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner used for image formation using electrophotography and an image forming method using the toner.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an electrophotographic method, various methods are described in US Pat. No. 2,297,691, Japanese Patent Publication No. 49-23910, Japanese Patent Publication No. 43-24748, etc. The latent image is formed on the photosensitive member by various means, and then the latent image is developed with dry toner, transferred to a paper or the like, and then fixed by heating, pressing, or the like. And get a copy.
[0003]
Methods for developing electrical latent images can be broadly divided into liquid development methods that use a developer in which various pigments and dyes are finely dispersed in an insulating organic liquid, cascade methods, magnetic brush methods, powder cloud methods, etc. Thus, there is a dry development method using a toner in which a colorant such as carbon black is dispersed in a natural or synthetic resin, and there are a one-component development method and a two-component development method using a carrier.
[0004]
Methods for heat-fixing a toner image on a transfer paper are roughly classified into a contact fixing method and a non-contact fixing method. The former includes heating roller fixing, belt fixing, the latter includes flash fixing, and oven (atmosphere) fixing.
The heating roller fixing method is widely used because the toner image and the heating roller are in direct contact with each other, so that the fixing method is extremely heat efficient and the apparatus can be miniaturized.
[0005]
However, in recent years, energy saving has been further advanced, and there are cases where the heat source is turned off during standby when fixing is not performed. The toner used in such a fixing device is required to be fixed at a low temperature that is incomparable with conventional toners.
Also, the printing speed has been increased and the fixing time has been shortened accordingly, and there is an increasing demand for low-temperature fixing of toner.
As a technique for solving this problem, several proposals have conventionally been made.
[0006]
For example, Japanese Patent No. 2743476 discloses a roll fixing toner in which core particles composed of a polyester resin and a wax having a polar group are coated with a resin, and the melt viscosity of the polyester resin and the wax is defined. JP-A-4-85550 and JP-B-8-16804 include a specific polyester resin and a release agent, and the slope and the specificity of the melt viscosity, melt viscosity, and temperature graph of the polyester resin at 80 to 120 ° C. A film fixing toner that defines the melt viscosity of the release agent is described.
Japanese Examined Patent Publication No. 8-12459 is composed of a specific polyester resin and a release agent. The melt viscosity of the polyester resin at 80 to 120 ° C., the gradient of the melt viscosity and the temperature, and the melt viscosity of the specific release agent are as follows. Japanese Patent Publication No. 7-82250 discloses a capsule toner for fixing a film, which contains a specific polyester resin, an organometallic compound, and a release agent. The polyester resin has a melt viscosity, melt viscosity, and temperature at 120 to 150 ° C. In Japanese Patent Publication No. 7-72809, a relational equation between the melt viscosity and temperature measured at 110 to 130 ° C. is defined in Japanese Patent Publication No. 7-72809, which defines a slope of the graph and a melt viscosity of a specific release agent. Toner made of styrene-acrylic resin is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-246989 as a toner containing a specific charge control agent and having an average viscosity gradient. It is draft.
JP-A-6-161144 and JP-A-6-161145 disclose a toner in which wax is incompatible with a binder resin and is substantially dispersed in an island shape in the form of a sphere and / or a bell. Has been.
[0007]
However, energy saving and speeding up are further advanced, and it is difficult to obtain sufficient fixing ability with conventional techniques.
Further, when the toner is fixed at a low temperature, it is generally performed to lower the melt viscosity of the resin component. However, when the melt viscosity of the resin component is lowered, the melt viscosity at the time of kneading of the toner is lowered, so that the dispersion of the wax added for improving the fixing property and the resin component is deteriorated. The dispersion diameter is large. When the kneaded toner is pulverized, the toner is pulverized at the wax-resin component interface, so that the amount of wax exposed on the surface of the toner particles increases. There are also many free waxes. Although these phenomena have good results for fixability, the wax component adheres to the photoreceptor and the charge-imparting member, and the performance of each deteriorates remarkably.
This phenomenon is called “photoconductor filming” and the latter is called “spent”, which is a phenomenon that greatly deteriorates image quality.
[0008]
When the photosensitive member filming occurs, the potential of the photosensitive member exposed portion is not sufficiently lowered, and thus background staining occurs. In addition, the density of the image portion is lowered, resulting in a poor image. When carrier spent occurs, the charge amount of the developer changes. When the charge amount increases, the image density decreases. Further, when the charge amount is reduced, the toner is scattered from the background and the developing portion.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides an excellent image forming toner and an image forming method with improved fixing properties, heat-resistant storage properties, filming properties, spent properties, and toner scattering properties.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a toner having at least a resin component, a colorant, and a wax, wherein the wax is at least one selected from carnauba wax, rice wax, and synthetic ester wax, and is represented by the following formula: It is an object of the present invention to provide an image forming toner and an image forming method using the same, wherein the wax has a circularity of 0.67 or more.
Wax circularity = wax particle area / (wax particle maximum length) 2 × 4 / π
(Wherein, the degree of circularity of the wax is a shape index representing the difference (distortion) of the major axis / minor axis of the wax particle expressed as an average value. The wax particle area means the projected area of the wax particle, and the wax particle maximum The length means the maximum diameter of the wax particles.)
[0011]
The present invention also provides an image forming toner, wherein the wax has an average particle diameter of 100 to 500 μm, and an image forming method using the same.
Furthermore, the present invention provides the image forming toner, wherein the resin component contains a polyester resin, and an image forming method using the toner.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of the fixing device used in the present invention is shown in FIG.
The metal cylinder 6 of the pressure roller 2 is often made of the same material as that of the fixing
Although the fixing roller and the pressure roller are not shown, they are pressed against and rotated by springs at both ends. A fixing support S (transfer paper such as paper) of the toner image T is passed between the fixing
[0013]
The fixing device used in the present invention can improve the temperature rise characteristic of the fixing roller by reducing the thickness of the metal cylinder of the fixing roller, but has a limit due to the problem of strength. The preferred thickness of the metal cylinder varies depending on the strength and thermal conductivity of the material used, but is preferably 0.2 to 3.0 mm.
[0014]
Further, the load (surface pressure) applied between the fixing roller and the pressure roller is preferably 0.5 × 10 5 Pa or more. The surface pressure is a value obtained by dividing the load applied to both ends of the roller by the roller contact area.
The roller contact area is determined by passing a sheet whose surface property greatly changes due to heating, such as OHP paper, between the rollers heated to the fixing temperature, stopping on the way, holding it for several tens of seconds, and then discharging it. Find the area of the location.
A higher roller surface pressure is advantageous for fixing a toner image. However, in a fixing device in which the thickness of the metal cylinder of the fixing roller is extremely thin, a large load is not applied because the roller is distorted.
[0015]
The toner of the present invention is a toner obtained by kneading at least a resin component, a colorant, and a wax, and the wax is at least one selected from carnauba wax, rice wax, and synthetic ester wax. In addition, the wax represented by the following formula has a substantially spherical shape with a circularity of 0.67 or more.
Wax circularity = wax particle area / (wax particle maximum length) 2 × 4 / π
In the present invention, it is important that the wax component is substantially spherical.
When the wax component is spherical, the force received by the wax particles when kneaded is uniformly applied, so that the dispersion diameter is uniform. When the wax particles are indefinite, the force applied when kneading is non-uniform, resulting in non-uniform dispersion diameter and broad dispersion diameter.
[0016]
Here, “the wax component is substantially spherical” means that the wax particles have a circularity of 0.67 or more. That is,
Wax circularity = wax particle area / (wax particle maximum length) 2 × 4 / π ≧ 0.67
It is.
Here, the degree of circularity of the wax is a shape index representing the difference (distortion) of the major axis / minor axis of the wax particle expressed as an average value. The wax particle area is the projected area of the wax particle and the maximum length of the wax particle. Means the maximum diameter of the wax particles.
The degree of circularity approaches 1.0 as the wax shape is closer to a sphere.
The wax circularity is measured by obtaining a photographic image of wax particles photographed by a reflection scanning electron microscope or an optical microscope by image analysis using an image analyzer Luzex III U (Nireco Corporation).
[0017]
Moreover, the method for producing substantially spherical wax particles can be made by a so-called melt spray method in which a hot-melt wax component is discharged from a small-diameter nozzle and cooled instantaneously. The particle diameter of the wax particles can be controlled by the nozzle diameter and melt viscosity at this time, and the melting temperature is suitably in the range of 100 to 200 ° C.
The shape of the wax particles of the present invention needs to be substantially spherical, but the shape of the wax in the toner after being kneaded and finely dispersed is not necessarily spherical, and the shape is limited. Not.
[0018]
In the present invention, it is important to use at least one selected from carnauba wax, rice wax and synthetic ester wax as the wax component.
Carnauba wax is a natural wax obtained from the leaves of carnauba palm, and a low acid value type from which free fatty acids are eliminated is particularly preferable because it can be uniformly dispersed in the binder resin.
Rice wax is a natural wax obtained by refining crude wax produced in a dewaxing or wintering process when refining rice bran oil extracted from rice bran.
Synthetic ester wax is synthesized by ester reaction from monofunctional linear fatty acid and monofunctional linear alcohol.
[0019]
These wax components are used alone or in combination. The added amount of the wax component is preferably 0.5 to 10 parts by weight.
In the present invention, it is important that the average particle size of carnauba wax, rice wax, and synthetic ester wax is 100 to 500 μm.
It is highly desirable that the wax component is uniformly dispersed in the toner with a desired particle size. A preferable dispersion diameter is about 0.1 to 5 μm. However, the wax particles used as a raw material are usually irregular in shape and have a very wide particle size distribution.
The toner using such a wax component has a non-uniform wax dispersion diameter and a particle size distribution of about 0.01 to 50 μm.
By setting the spherical wax component of the present invention to 100 to 500 μm, a desired dispersion diameter can be obtained. When the average particle diameter of the wax component is 500 μm or more, the dispersion diameter in the toner becomes large, and the filming property, spent property and heat resistant storage property are deteriorated.
On the other hand, when the average particle diameter of the wax component is 100 μm or less, the dispersion diameter in the toner becomes small, and the low-temperature fixability and the offset property deteriorate.
The dispersion diameter of the wax component in the toner is obtained by image analysis of a photographic image of wax particles taken with a transmission scanning electron microscope of the toner, using an image analyzer Luzex III U (Nireco Corporation).
[0020]
Any conventionally known resin can be used as the binder resin used in the present invention.
For example, styrene, poly-α-still styrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene -Styrene such as maleic acid copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, styrene-α-chloroacrylic acid methyl copolymer, styrene-acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer Resin (monopolymer or copolymer containing styrene or styrene-substituted product), polyester resin, epoxy resin, vinyl chloride resin, rosin-modified maleic acid resin, phenol resin, polyethylene resin, polypropylene resin, petroleum resin, polyurethane resin, Ketone resin, ethylene-ethylene Examples thereof include a acrylate copolymer, a xylene resin, and a polyvinyl butyrate resin. These can be used alone, but two or more of them may be used in combination.
The method for producing these resins is not particularly limited, and any of bulk polymerization, solution polymerization, emulsion polymerization, and suspension polymerization can be used.
[0021]
However, in the present invention, it is particularly useful to contain a polyester resin as the binder resin. A polyester resin is generally a binder resin suitable for the present invention because it can be fixed at low temperature while maintaining heat-resistant storage stability compared to other resins.
Further, it has been found that the polyester resin is excellent in compatibility with carnauba wax, rice wax and synthetic ester wax, which are wax components, so that the dispersion diameter of the wax component can be easily controlled.
The polyester resin used in the present invention is obtained by condensation polymerization of alcohol and carboxylic acid. Examples of the alcohol used include glycols such as ethylene glycol, diene glycol, triethylene glycol and propylene glycol, etherified bisphenols such as 1,4-bis (hydroxymeta) cyclohexane and bisphenol A, and other divalent compounds. And trihydric or higher polyhydric alcohol monomers.
Examples of the carboxylic acid include divalent organic acid monomers such as maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, succinic acid, and malonic acid, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1, 2,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,5-hexanetricarboxylic acid, 1,3-dicarboxyl-2-methylenecarboxypropane , 1, 2, 7, 8-octane tetracarboxylic acid and other trivalent or higher polyvalent carboxylic acid monomers.
The Tg of the polyester resin is preferably 58 to 75 ° C.
The content of the polyester resin is preferably 10 to 100% by weight of the entire binder resin.
[0022]
In the present invention, inorganic fine particles can also be added.
As inorganic fine particles, silica and titanium oxide fine powder are particularly useful and can be used in combination. When the main purpose is to impart high fluidity, the average primary particle size is in the range of 0.001 to 1 μm, preferably 0.005 to 0.1 μm, as hydrophobized silica or rutile type fine titanium oxide. In particular, organosilane surface-treated silica or titania is preferable, and usually 0.1 to 5% by weight, preferably 0.2 to 2% by weight is used.
[0023]
Moreover, inorganic non-powder other than silica and titanium oxide fine powder can be used in combination. Examples of usable inorganic fine powders include aluminum oxides and aliphatic metal salts.
[0024]
In the toner of the present invention, polarity control can be blended in order to control polarity. Examples of the polarity control agent in this case include nigrosine dyes, quaternary ammonium salts, amino group-containing polymers, metal-containing azo dyes, salicylic acid complex compounds, and phenol compounds.
[0025]
As the colorant used in the present invention, all of the pigments and dyes conventionally used as toner colorants are applied. Specifically, carbon black, lamp black, iron black, ultramarine blue, nigrosine dye, aniline blue, calco oil blue, oil black, azo oil black and the like are not particularly limited.
The amount of the colorant used is 1 to 10 parts by weight, preferably 3 to 7 parts by weight.
[0026]
When the toner of the present invention is used as a magnetic one-component toner, magnetic fine powders such as iron oxide, magnetite, and ferrite can be added.
[0027]
The toner production method of the present invention may be a conventionally known method, in which a binder resin, a wax component, a colorant, and other cases, a charge control agent or the like is mixed using a mixer or the like, and a heat roll, an extruder, or the like. After kneading using a kneader, the mixture is cooled and solidified, pulverized by pulverization with a jet mill or the like, and then classified.
[0028]
The particle size of the toner is preferably 5 to 10 μm. When the toner particle size is large, the resolution of the obtained image is deteriorated. On the other hand, if it is too small, the toner fluidity is lowered.
Tables 1 and 2 show examples of the particle size distribution of the toner used in the present invention. In addition, the measurement used Coulter MULTISIZER IIe. The aperture diameter is 100 μm.
To add inorganic non-powder to the toner, a mixer such as a super mixer or a Henschel mixer is used.
Further, for example, when the toner of the present invention is used as a two-component dry toner, the carrier used by mixing is mainly composed of glass, iron, ferrite, nickel, zircon, silica, etc. A powder of about 500 μm, or a powder coated with a styrene-acrylic resin, a silicone resin, a polyamide resin, a polyvinylidene fluoride resin or the like using the powder as a core can be used.
In the image forming method of the present invention, an excellent image can be formed by using the above toner.
[0029]
(Example)
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples, but the present invention is not limited thereto. In the embodiment, a non-magnetic one-component toner is illustrated, but it can also be used for a magnetic one-component toner and a two-component (black, full color) toner. Examples 3 and 6 are reference examples.
[0030]
Based on the following evaluation methods, the toner was evaluated for fixing property, heat-resistant storage property, filming property, spent property, and toner scattering. The results are shown in Tables 3 to 7.
[0031]
Method for evaluating fixability A fixing device (surface pressure: 1.5 × 10 5 Pa.S) having the configuration shown in FIG. 1 is attached to imagioMF6550 (manufactured by Ricoh Co., Ltd.), and the heater temperature is changed to copy. To obtain a fixed image.
A fixing tape (manufactured by 3M) is applied to the fixed image, and after applying a certain pressure, it is slowly peeled off. The image density before and after that is measured with a Macbeth densitometer, and the fixing rate is calculated by the following equation. The temperature of the fixing roller is lowered step by step, and the temperature at which the fixing rate represented by the following formula becomes 80% or less is defined as the fixing temperature.
Fixing rate (%) = tape adhesion image density / image density × 100
[0032]
Evaluation method of heat-resistant storage stability A 50 cc glass container is filled with toner and left in a constant temperature bath at 60 ° C. for 4 hours.
The toner is cooled to room temperature, and the penetration is measured by a penetration test (JIS K2235-1991). The larger this value, the better the heat resistant storage stability.
[0033]
Evaluation method of filming property, spent property, and toner scattering <br/> Start copying 10,000 sheets (printing rate 6%) with Ricoh's copier Imagio 6550, 10,000 sheets, 30,000 sheets, 50,000 sheets Evaluate filming property, spent property, and toner scattering at 100,000 sheets.
(1) Filming property: The surface of the photoreceptor is visually observed. A state where there is no filming and is not changed from the initial state is set to “5”, and 4, 3, 2 and the worst is set to “1” depending on the state of filming. Note that “2” indicates a state where an influence starts to appear on the image.
(2) Spent property: The weight of the carrier blown off the developer is defined as W1, and the weight of the carrier dried by immersing the carrier in a solvent and removing the substance attached to the carrier surface is defined as W2.
Spent property (%) = (W1-W2) / W1 × 100
Ask for.
(3) Toner scattering: A blank sheet (Macbeth reflection density 0.07) is pasted inside the front door of the imagio 6550, and the scattering state is measured by the Macbeth reflection density.
[0034]
The evaluation results of this toner are shown in Tables 3 to 7.
[0035]
The evaluation results of this toner are shown in Tables 3 to 7.
[0036]
The evaluation results of this toner are shown in Tables 3 to 7.
[0037]
The evaluation results of this toner are shown in Tables 3 to 7.
[0038]
The evaluation results of this toner are shown in Tables 3 to 7.
[0039]
The evaluation results of this toner are shown in Tables 3 to 7.
[0040]
The evaluation results of this toner are shown in Tables 3 to 7.
[0041]
The evaluation results of this toner are shown in Tables 3 to 7.
[0042]
The evaluation results of this toner are shown in Tables 3 to 7.
[0043]
[Table 1]
[Table 2]
[Table 3]
[Table 4]
[Table 5]
[Table 6]
[Table 7]
【The invention's effect】
In the present invention, it is possible to provide an image forming method excellent in fixing property and heat-resistant storage stability, and further improved in filming property, spent property and toner scattering property, and a toner used therefor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a main part of a fixing device used in an image forming method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Fixing roller 2
4 Offset prevention layer (fixing roller)
5 Heating lamp (fixing roller)
6 Metal cylinder (pressure roller)
7 Offset prevention layer (pressure roller)
8 Heating lamp (pressure roller)
T Toner image S Adhesive support (transfer paper)
Claims (4)
前記混練された混練物を粉砕する粉砕工程とを含む画像形成用トナーの製造方法であって、
前記ワックスは、溶融スプレー法で処理されたカルナウバワックス及びライスワックスのいずれかであり、
前記ワックスの下記式で表される円形度が０．６７以上であり、
前記ワックスの平均粒径が、１００μｍ〜５００μｍであることを特徴とする画像形成用トナーの製造方法。
ワックスの円形度＝ワックス粒子面積／（ワックス粒子最大長)２×４／π
（式中、ワックスの円形度は平均値で表したワックス粒子の長径／短径の差（歪み）を表す形状指数であり、ワックス粒子面積はワックス粒子の投影面積を意味し、ワックス粒子最大長はワックス粒子の最大直径を意味する。） A kneading step in which at least a resin component, a colorant and a wax are mixed and kneaded;
A method for producing an image forming toner comprising a pulverizing step of pulverizing the kneaded kneaded product,
The wax is either carnauba wax and rice wax that is processed in a melt spraying method,
The circularity represented by the following formula of the wax is 0.67 or more,
The method for producing an image forming toner , wherein the wax has an average particle diameter of 100 μm to 500 μm .
Wax circularity = wax particle area / (wax particle maximum length) 2 × 4 / π
(Wherein the degree of circularity of the wax is a shape index representing the difference (distortion) of the major axis / minor axis of the wax particle expressed as an average value, and the wax particle area means the projected area of the wax particle, and the maximum length of the wax particle Means the maximum diameter of the wax particles.)
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