JP4707087B2 - 画像形成方法 - Google Patents
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Description
さらに、直接または間接電子写真現像方式を用いた複写機、レーザープリンター、普通紙
ファックス等の電子写真現像装置に使用される画像形成方法に関する。さらに、直接または間接電子写真多色画像現像方式を用いたフルカラー複写機、フルカラーレーザープリンター、フルカラー普通紙ファックス等の電子写真現像装置に使用される画像形成方法に関する。
おいても、低温定着システムに対応し、耐スミア性に優れた、高画質を達成できる画像形
成方法を提供することにある。
(1)熱及び圧力でトナーが転写材上に定着され、該転写材の平滑度が40s以下である画像形成方法であって、該トナーが少なくとも結着樹脂と着色剤と離型剤と離型剤分散剤とを含有し、該離型剤分散剤が、ポリオレフィン樹脂を主鎖とし、側鎖として、不飽和カルボン酸のアルキルエステルもしくはビニルエステル系モノマーと芳香族ビニルモノマーとで構成される樹脂がグラフトした構造を有するグラフト重合体であり、
(i) 貯蔵弾性率G’が0.3×104〜1.0×104Paの範囲にあり、損失弾性率G’’が0.2×104〜0.7×104Paの範囲にある時の温度で定着され、
(ii) 90〜110℃の範囲内に、tanδ(=G’’/G’)が極大値を持ち、且
つ、その値が1.2〜1.7の範囲にあり、
(iii) 180℃における貯蔵弾性率G’(180)が0.2×104以上である
ことを特徴とする画像形成方法。
(3)転写材の平滑度が34s以下であることを特徴とする(1)または(2)に記載の画像形成方法。
着性と耐オフセット性、耐スミア性に優れた、高画質を達成できる画像形成方法を提供することができる。
トナーの粘弾性は、定着特性に大きく影響を与えており、例えば、低温定着性や耐スミア性を達成するには、低温定着温度域では弾性成分を小さくし、トナーが変形して転写紙に融着しやすくすることが必要である。また、効率的にトナーを変形、溶融させるには、貯蔵弾性率と損失弾性率の比である損失係数tanδが重要である。tanδは大きい程、熱を吸収して変形を促す。但し、tanδが大き過ぎると、粘性成分が大きくなり、定着ローラやベルトへの付着力が増大し、低温オフセットが誘発し易くなる。また、高温定着領域では弾性成分が小さく成りすぎないことも重要であり、これが小さすぎるとホットオフセットの発生原因となる。このように、トナーの粘弾性を適正に保つことによって、最小の加圧力でトナーを溶融させることができ、且つ、表面が粗く、凹凸が存在する転写紙に対しても、最大限の定着性を発揮させることができる。
本発明では、平滑度が40s以下のような表面の粗い転写紙の場合においても、十分な定着性の得られる画像形成用トナー、現像剤および画像形成方法である。転写紙の表面性は、平滑度で表すことが出来る。
転写紙の平滑度は、通常普通紙と言われるものでは、40sより大きく、150s程度までであるが、この範囲では通常の既知のトナーでも十分に定着性を得ることが可能である。しかし、平滑度が40s以下のような表面の粗い転写紙の場合には、定着性が不十分となる。平滑度が40s以下の転写紙としては、一部の再生紙や、コットン紙などがあるが、これらに限定されるものではない。
なお、平滑度の測定方法は、JIS P 8119(紙及び板紙−ベック平滑度試験機による平滑度試験方法)に準じて行った。
本発明のトナーは、まず第1に、定着温度と同じ温度における貯蔵弾性率G’が0.3×104〜1.0×104Paの範囲にあり、損失弾性率G’’が0.2×104〜0.7×104Paの範囲になければならない。定着温度における粘弾性、すなわちG’及びG’’が、共に上記範囲より小さいと、定着ローラやベルトとの付着力が上昇し、低温オフセットを発生する。また、逆に共に上記範囲より大きいと、トナーの溶融性が低下し、特に、転写紙の平滑度が低い場合などに、耐スミア性が悪化したり、場合によっては低温オフセットを誘発する。第2に、本発明のトナーは、90〜110℃の範囲内に、tanδ(=G’’/G’)が極大値を持ち、且つ、その値が1.2〜1.7でなければならない。tanδは、トナーが変形する際の熱エネルギー吸収効率の指標であり、平滑度40s以下の転写紙に優れた定着性を発揮させるには、上記条件である必要がある。tanδが1.2より小さいと、低温定着時のトナーの変形が不十分であるし、1.7より大きいと、トナーの機械的強度が不十分で、現像機内で劣化しやすくなる。第3に、本発明のトナーは、180℃における貯蔵弾性率G’(180)が0.2×104以上でなければならない。この値が0.2×104未満であると、高温定着時に、トナーの弾性成分が小さくなりすぎるため、ホットオフセットが発生しやすくなる。
本発明において、トナーのガラス転移温度(Tg)は、40〜65℃が好ましく、さらに好ましくは48〜55℃である。この範囲は、本発明の効果、すなわち低温定着性と耐スミア性、耐ホットオフセット性の両立の効果をより発揮できる範囲である。Tgが低すぎると、トナーの耐熱保存性が悪化し、さらにはホットオフセットの原因となり、逆に高すぎると低温定着性、耐スミア性が低下する。本発明におけるトナーのTgは、ASTM D3418−82に規定のDSC法によって求められる。
本発明に用いられるトナーの製法や材料は、上記の条件を満たしていれば、公知のものが全て使用可能であり、特に限定されるものではない。しかしながら、低温定着性の点から、用いる結着樹脂は、ポリエステル系樹脂が好ましい。本発明においては、トナーが、少なくとも有機溶媒中に、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、着色剤を溶解または分散させ、該溶液または分散液を水系媒体中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したことを特徴とする画像形成用トナーであることが望ましい。上記の重合トナーの製法は、樹脂の選択性が高く、低温定着性の高いポリエステル樹脂を用いることができる。また、造粒性に優れ、粒径、粒度分布、形状の制御が容易である。さらには、重合体の反応制御が容易であるため、トナーの粘弾性を制御し易く、本発明のトナーを製造するのに適している。従って、本発明のトナーは上記の製法で製造されるトナーであることが好ましい。
[有機溶媒相]
〜有機溶媒〜
本発明で有機溶媒相の形成に用いられる有機溶媒は、少なくとも後記官能基含有ポリエステル樹脂を溶解することができるものであれば、特に限定することなく使用することができる。中でも、後述する水系媒体相中への有機溶媒相の分散工程の後、該有機溶媒は留去される必要があることから、該留去工程を容易なものとするため、沸点が150℃未満の揮発性の有機溶媒を用いることが好ましい。本発明で用いられる有機溶媒の具体例としては、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、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、アセトン、テトラヒドロフラン等が挙げられ、これらは1種単独でも2種以上組合せても使用することができる。これらの中でも、特に、非ハロゲン系溶媒であり、安全性の面から、酢酸メチル、酢酸エチルが好ましい。トナー組成物100部に対する溶剤の使用量は、通常40〜300部、好ましくは60〜140部、さらに好ましくは80〜120部である。
本発明で用いる官能基含有ポリエステル系樹脂は、上記有機溶媒に溶解し、後述するように、水系媒体中において、後記活性水素含有化合物と伸長反応および/または架橋反応して、より高分子量のトナーバインダーを形成する成分である。
本発明においては、トナーバインダー成分として、上記官能基含有ポリエステル系樹脂と後記活性水素化合物との伸長反応および/または架橋反応生成物のみではなく、非反応性のポリエステル(PE)を有機溶媒相中に溶解して併用することができる。このPEを併用することで、本発明のトナーの低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、前記伸長反応および/または架橋反応生成物を単独で使用する場合よりも好ましい。PEとしては、上記のポリイソシアネート(PIC)との反応に供されるポリエステルと同様のポリオールとポリカルボン酸との重縮合物等が挙げられ、好ましいものについても上記と同様である。
後述するように、上記の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)は、活性水素化合物と伸長反応および/または架橋反応させることによりより高分子量のものとされる。
本発明で用いる活性水素化合物としては、アミン類(B)を用いることが好ましく、上記ポリエステルプレポリマー(A)のイソシアネート基との反応により、ウレア変性ポリエステル系樹脂(UMPE)を得ることができる。このものは、トナーバインダーとしてすぐれた性能を有する。
〜水系媒体〜
本発明において、後記樹脂微粒子を分散させて水系媒体相を形成する水系媒体としては、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等)、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(メチルセルソルブ等)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)等が挙げられる。これらは1種単独でも2種以上組み合わせても使用することができる。
本発明において、水系媒体中に分散されて用いられる樹脂微粒子の平均粒径は、5〜200nm、好ましくは20〜300nmのものである。そして、該樹脂微粒子は、水系媒体相に上記有機媒体が分散されて形成される分散粒子の表面乃至表層部に結合し、形成されるトナー粒子を被覆する外添剤的に機能する成分である。
〜着色剤〜
本発明で用いる着色剤としては、公知の染料およ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、カドミウムレッド、カドミ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、ポ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、リトボンおよびそれらの混合物が使用できる。
着色剤の使用量は、本発明のトナー母体中の含有量として、通常、1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%となる量である。
本発明のトナーにおいては、結着樹脂、着色剤と共に離型剤(ワックス)を含有させることもできる。ワックスとしては公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等);長鎖炭化水素(パラフィンワックス、サゾールワックス等);カルボニル基含有ワックス等が挙げられる。これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、多価アルコールカルボン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート等);多価カルボンエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート等);多価アミンカルボン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミド等);多価カルボン酸アミド(トリメリット酸トリステアリルアミド等);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトン等)等が挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ペンタエリスリトールテトラベヘネート等の多価アルコールカルボン酸エステルである。本発明で用いるワックスの融点は、通常、40〜160℃であり、好ましくは50〜100℃、さらに好ましくは50〜70℃である。前記融点が低すぎるワックスは、耐熱保存性に悪影響を与え、逆に前記融点が高すぎるワックスは、低温定着時に低温オフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000mPa・sが好ましく、さらに好ましくは10〜100mPa・sである。前記溶融粘度が高すぎるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。
また、ワックスは、上記有機溶媒相中に溶解または分散させることができるが、これに限定されるものではない。
本発明のトナーにおいては、結着樹脂、着色剤、離型剤(ワックス)と共に、ワックス分散剤を含有させることができる。ワックス分散剤を含有させることで、結着樹脂中の離型剤の分散性は好ましくなり、また、離型剤とワックス分散剤の含有量で、容易に離型剤の分散状態を制御できる。さらには、離型剤の分散状態は、トナーの粘弾性にも影響を与えるので、本発明においては、トナーの粘弾性制御の面から、ワックス分散剤を使用することが好ましい。
ポリオレフィン樹脂としては、オレフィン類の重合体、オレフィン類の重合体の酸化物、オレフィン類の重合体の変性物、オレフィン類と共重合可能な他の単量体との共重合物などが挙げられる。
また、オレフィン類の重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/1−ブテン共重合体、プロピレン/1−ヘキセン共重合体などが挙げられる。
オレフィン類の重合体の変性物としては、上記オレフィン類の重合体のマレイン酸誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸ジメチル等)付加物などが挙げられる。
これらポリオレフィン樹脂のうち、好ましいものは、オレフィン類の重合体、オレフィン類の重合体の酸化物、オレフィン類の重合体の変性物であり、さらに好ましくは、ポリエチレン、ポリメチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレン重合体、酸化型ポリエチレン、酸化型ポリプロピレン、マレイン化ポリプロピレンであり、特に好ましいものは、ポリエチレンおよびポリプロピレンである。
樹脂(E)を構成するモノマーとしては、不飽和カルボン酸のアルキル(炭素数1〜5)エステル[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートなど]、ビニルエステル系モノマー[酢酸ビニルなど]が挙げられる。これらのうち好ましいものは、(メタ)アクリル酸アルキルであり、さらに好ましくは、そのアルキル鎖の炭素数が1〜5である(メタ)アクリル酸アルキル(E1)である。
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、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。
トナー粒子は、下記の方法によって調製することができる。
〜有機溶媒相の分散・反応〜
上記のとおり、トナー粒子は、上記ポリエステルプレポリマー(A)を含む有機溶媒相をアミン類(B)と共に、上記水系媒体相中に分散させて、水系媒体相中で伸長反応および/または架橋反応させ、ウレア変性ポリエステルを形成する工程を経て形成する。
前記分散方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、低速せん断方式、高速せん断方式、摩擦方式、高圧ジェット方式、超音波等の公知の方法が適用できる。分散体の粒径を2〜20μmにすることが好ましく、このためには、高速せん断方式によることが好ましい。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、1000〜30,000rpm、好ましくは5000〜20,000rpmである。分散時間は、処理量に依存し、特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常、0.1〜5分程度である。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。分散時の温度が高温であるほうが、有機溶媒分散相に含まれるポリエステルプレポリマー(A)等の粘度を低くすることができ、分散が容易な点で好ましい。
得られた分散液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、分散液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トナー粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。前記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、ロータリーキルン等による短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
上述のとおりの操作・工程により得られたトナー粒子(母体)は、さらにその表面を外添剤により処理して、流動性、現像性、帯電性等が向上された本発明のトナーが得られる。外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、特に5nm〜500nmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナー粒子に対してその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。
本発明のトナーは、その体積平均粒径(Dv)が2.0〜7.0μmであることが好ましく、さらに3.0〜6.0μmであることがより好ましい。また、その数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)の値が、1.25以下であることが好ましく、さらに好ましくは1.10〜1.20、特に好ましくは1.10〜1.15の範囲内であることが好ましい。ここで、体積平均粒径は、Dv=〔(Σ(nD3)/Σn)1/3(式中、nは粒子個数、Dは粒子径である)と定義される。
なお、上記体積平均粒径(Dv)の測定は、COULTER TA−II(COULTER ELECTRONICS、INC社製)等により自動的に測定される。またアパーチャー径は100μmである。
本発明のトナーを二成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましく、さらに5〜10重量部の範囲とすることが好ましい。
また、本発明のトナーはキャリアを使用しない一成分系の磁性トナー、または非磁性トナーとしても用いることができる。
本発明のトナーを使用する定着装置は、図3に示すような、定着フィルムを回転させて定着する、いわゆるサーフ定着装置を用いることで、本発明の効果をより発揮することができる。以下詳説すると、定着フィルムはエンドレスベルト状耐熱フィルムであり、該フィルムの支持回転体である駆動ローラと、従動ローラと、この両ローラ間の下方に設けたヒータ支持体に保持させて固定支持させて配設した加熱体と、に懸回張設してある。
ここで、加圧ローラはシリコンゴム等の離型性のよいゴム弾性層を有するローラであり、反時計周りに回転しつつ、前記定着ニップ領域Lに対して総圧4〜10kgの当接圧をもって圧接させてある。
本発明で用いられる定着装置はもちろん上記のようなサーフ定着装置に限定されるものではないが、効率が良く立ち上がり時間を短縮可能な定着装置を用いた画像形成装置が得られるので、サーフ定着装置を用いることが好ましい。
本発明で用いられる定着装置はもちろん上記のようなIH定着装置に限定されるものではないが、熱ローラ方式の定着装置よりも伝熱効率が高く、ウォームアップ時間の短縮が図れ、クイックスタート化や省エネルギー化が可能な定着装置を用いた画像形成装置が得られるので、IH定着装置を用いることが好ましい。
本発明における定着時のニップ時間とは、転写紙上のトナーが、定着ローラ、または、定着ベルトと加圧ローラ、または、加圧ベルトの接するニップ部を通過する時間のことであり、このニップ時間が35〜70msであることで、表面の粗い転写紙に本発明のトナーを定着する場合において、さらに優れた定着性を得ることができる。また、特に好ましくはニップ時間が40〜60msの場合であり、さらに十分な定着性を得ることができる。なお、ニップ時間は、定着ローラ、または、定着ベルトの回転速度と、ニップ幅から算出できる。
<二成分現像剤の作製>
本実施例および比較例において複写画像の画質等を評価する際には、二成分系現像剤として本発明のトナーの性能を評価した。
二成分系現像剤に用いられるキャリアとしては、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平均粒径35μmのフェライトキャリアを用い、かつ該キャリア100重量部に対しトナー7重量部を容器が転動して攪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、現像剤を作製した。
下記実施例および比較例で得られたトナーは、4色の現像部が現像剤を1つのベルト感光体に各色順次現像し、中間転写体に順次転写し、紙等に4色を一括転写する方式のフルカラーレーザープリンター イプシオ 8000(リコー社製)にオイルレスのサーフ定着装置を設けて改良を施した評価機Aにより評価した。なお、本実施例・比較例では、ブラック現像剤用の現像部のみに現像剤を入れ、単色モードで評価を行った。
下記項目について、実施例および比較例で得たトナーの性能を評価した。
(1) 耐ホットオフセット性・低温定着性
評価機Aを用い、再生紙(リコー社製 再生紙 資源 タイプA、平滑度34s)およびギルバードランカスターボンド紙(コットン紙、平滑度18s)に0.85±0.1mg/cm2のトナー付着量でベタ画像を作像し、定着ベルトの温度を変化させて定着試験を行い、ホットオフセットの発生しない上限温度を定着上限温度とした。また、得られた定着画像を描画試験器を用いて、荷重50gで描画して、画像の削れが殆ど無くなる定着ベルト温度をもって定着下限温度とした。表1に、定着上限温度(耐ホットオフセット性)、定着下限温度(低温定着性)を表示した。
なお、ここでの定着温度範囲は最低限度の画像が得られる技術的な定着可能温度領域を示すもので、定着性余裕度の指標となる。本発明の主な解決課題である、後述の耐スミア性については、この定着温度範囲の内で議論される。
評価機Aを用い、再生紙(リコー社製 再生紙 資源 タイプA、平滑度34s)およびギルバードランカスターボンド紙(コットン紙、平滑度18s)に0.40±0.1mg/cm2のトナー付着量で画像面積率が60%であるハーフトーン画像を作像し、定着ベルトの温度を140℃および160℃で定着を行い、定着画像部をクロックメータを用いて白綿布(JIS L0803 綿3号)で10回摺擦し、布に付着した汚れのID(以後スミアIDと呼ぶ)を測定した。スミアIDは、測色計(X−Rite938)で測定した。スミアIDが0.20以下が最も耐スミア性が高く◎、0.21〜0.35である場合は○、0.36〜0.55である場合は△、0.55以上である場合は×とした。後掲の表1に、スミアIDの評価結果を表示した。
上記(1)および(2)の結果を、総合的に判断し、非常に優れた発明効果が得られた結果に対しては◎、それなりの効果が得られた結果に対しては○、従来技術と同等以下であった結果に対しては×で評価した。後掲の表1に評価結果を表示した。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683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、三洋化成工業社製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、および過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。これを加熱して、系内温度75℃まで昇温し2.5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5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)の水性分散液を得た。これを[微粒子分散液1]とする。
また、上記と同様にして、白色の乳濁液を得た後、系内温度75℃で5時間反応させ、その後は同様にして得られた水性分散液を[微粒子分散液2]とする。
なお、TgはASTM D3418−82に規定のDSC法によって求められ、また、重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によって測定された。
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230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530部、テレフタル酸190部、アジピン酸52部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で10時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧下で5時聞反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸50部を入れ、180℃、常圧で2時間反応させ、[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2600、重量平均分子量8700、Tg52℃、酸化24であった。
冷却管、撹拌機およ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682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80部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で10時間反応させ、さらに10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させ、[中間体ポリエステル]を得た。[中間体ポリエステル]は、数平均分子量3700、重量平均分子量15000、Tg58℃、酸価4、水酸基価65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]410部、イソホロンジイソシアネート90部、酢酸エチル500部を入れ、100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]は、数平均分子量3800、重量平均分子量15000、Tg60℃、酸価0.5、水酸基価51、遊離イソシアネート含有量は、1.53重量%であった。
水990部、[微粒子分散液1]40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48.5%水溶液(エレミノール MON−7、三洋化成工業社製)50部、および酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
撹拌棒およ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部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、アミンのブロック化体を得た。これを[ケチミン化合物1]とする。この[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
水1200部、カーボンブラック(キャボット社製、リーガル400R)50部、ポリエステル樹脂(三洋化成社製、RS801)50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して、カーボンブラックマスターバッチを得た。これを[マスターバッチ1]とする。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]350部、カルナバワックス220部、ワックス分散剤(ポリ(スチレン−メタクリル酸メチル)/ポリエチレングラフト重合体)33部、および酢酸エチル947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、1時問かけて30℃にまで冷却した。次いで、容器に[マスターバッチ1]450部、および酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して溶解物を得た。これを[原料溶解液1]とする。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、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:1Kg/hr、ディスク周速度:6m/秒、0.5mmジルコニアビーズ充填量:80体積%、パス数:3回の条件で、ワックスの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記と同条件のビーズミルを用いてパス数:1回で、分散液を得た。これを[顔料・ワックス分散液1]とする。
[顔料・ワックス分散液1]1320部、[プレポリマー1]の50%酢酸エチル溶液(数平均分子量3800、重量平均分子量15000、Tg60℃、酸価0.5、水酸基価51、および遊離イソシアネート含有量は、1.53重量%)210部、および[ケチミン化合物1]7.2部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)を用いて5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]850部を加え、TKホモミキサーで、回転数10,000rpmで20分間混合して、水系媒体分散液を得た。これを、[乳化スラリー1]とする。
撹拌機およ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8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、有機溶媒が留去された分散液を得た。これを[分散スラリー1]とする。
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1) 濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)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部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3) (2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpm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部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い、濾過ケーキを得た。
この濾過ケーキを循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子を得た。これを[トナー母体1]とする。
上記で得られた[トナー母体1]100重量部と、外添剤として疎水性シリカ(クラリアントジャパン社製)1.0重量部、および、疎水性酸化チタン(テイカ社製)0.5重量部をヘンシェルミキサーにより混合し、目開き38μmの篩を通過させて凝集物を取り除くことによって、トナーを得た。これを[トナー1]とする。
この[トナー1]の粘弾性(貯蔵弾性率G’、損失弾性率G’’、tanδ)を測定し、測定結果を表1に示した。
また、[トナー1]を用いて、上記<二成分現像剤の作製>に示した方法で現像剤を作製し、表1に、上記<評価項目>についての各評価結果を示した。評価機には、評価機Aを用いた。また、[トナー1]の粘弾性の結果をプロットしたものを図1−1に示した。なお、表1中、トナー1の定着温度140℃における試験は、G’及びG’’の値から分かるように、本発明の範囲から外れている。
実施例1に記載の水相の調整において、[微粒子分散液1]の替わりに[微粒子分散液2]を用いて得られる水相を[水相2]とし、油相の調整において、カルナウバワックスの添加量を230部、ワックス分散剤の添加量を48部、乳化において、[プレポリマー1]の50%酢酸エチル溶液の添加量を300部、[ケチミン化合物1]の添加量を9.2部、[水相1]の替わりに[水相2]1480部を用いるように変更したこと以外は、実施例1と同様にして[トナー3]を得た。実施例1と同様にして各測定値および評価結果を、表1に示した。また、[トナー3]の粘弾性の結果をプロットしたものを図1−2に示した。
実施例1に記載の水相の調整において、[微粒子分散液1]の替わりに[微粒子分散液2]を用いて得られる水相を[水相2]とし、油相の調整において、カルナウバワックスの添加量を230部、ワックス分散剤の添加量を12部、乳化において、[プレポリマー1]の50%酢酸エチル溶液の添加量を300部、[ケチミン化合物1]の添加量を7.0部、[水相1]の替わりに[水相2]1100部を用いるように変更したこと以外は、実施例1と同様にして[トナー4]を得た。実施例1と同様にして各測定値および評価結果を、表1に示した。
実施例1に記載の水相の調整において、[微粒子分散液1]の替わりに[微粒子分散液2]を用いて得られる水相を[水相2]とし、油相の調整において、カルナウバワックスの添加量を160部、ワックス分散剤の添加量を24部、乳化において、[プレポリマー1]の50%酢酸エチル溶液の添加量を300部、[ケチミン化合物1]の添加量を6.8部、[水相1]の替わりに[水相2]1100部を用いるように変更したこと以外は、実施例1と同様にして[トナー5]を得た。実施例1と同様にして各測定値および評価結果を、表1に示した。
実施例1に記載の油相の調整において、カルナウバワックスの添加量を148部、ワックス分散剤を添加しないように変更し、乳化において、[プレポリマー1]の50%酢酸エチル溶液の添加量を210部、[ケチミン化合物1]の添加量を7.2部、[水相1]の替わりに[水相2]1380部を用いるように変更したこと以外は、実施例1と同様にして[トナー6]を得た。実施例1と同様にして各測定値および評価結果を、表1に示した。
2 定着ローラ
2a 芯金
2b 弾性部材
3 耐熱性ベルト
4 加圧ローラ
4a 芯金
4b 弾性部材
5 温度検出手段
6 誘導加熱手段
7 励磁コイル
8 コイルガイド板
9 励磁コイルコア
10 励磁コイルコア支持部材
11 記録材
Claims (10)
- 熱及び圧力でトナーが転写材上に定着され、該転写材の平滑度が40s以下である画像
形成方法であって、該トナーが少なくとも結着樹脂と着色剤と離型剤と離型剤分散剤とを含有し、該離型剤分散剤が、ポリオレフィン樹脂を主鎖とし、側鎖として、不飽和カルボン酸のアルキルエステルもしくはビニルエステル系モノマーと芳香族ビニルモノマーとで構成される樹脂がグラフトした構造を有するグラフト重合体であり、
(i) 貯蔵弾性率G’が0.3×104〜1.0×104Paの範囲にあり、損失弾性率G’’が0.2×104〜0.7×104Paの範囲にある時の温度で定着され、
(ii) 90〜110℃の範囲内に、tanδ(=G’’/G’)が極大値を持ち、且
つ、その値が1.2〜1.7の範囲にあり、
(iii) 180℃における貯蔵弾性率G’(180)が0.2×104以上である
ことを特徴とする画像形成方法。 - トナーの定着時のニップ時間が35〜70msであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 転写材の平滑度が34s以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成方法。
- トナーのガラス転移温度が40〜65℃であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成方法。
- 結着樹脂がポリエステル樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成方法。
- ポリエステル樹脂の酸価が15〜45mgKOH/gであることを特徴とする請求項5に記載の画像形成用トナー方法。
- トナーが、少なくとも、有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、離型剤、着色剤を溶解または分散させ、該溶液または分散液を水系媒体中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥して得られたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成方法。
- トナーの体積平均粒径Dvが2.0〜7.0μmであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の画像形成方法。
- 定着手段が、未定着画像が形成された転写材を、発熱体を具備する加熱体と、該加熱体と接触するフィルムと、該フィルムを介して該加熱体と圧接する加圧部材とを有し、転写材を該フィルムと該加圧部材の間を通過させて未定着画像を加熱定着することを特徴とする請求項1〜8に記載の画像形成方法。
- 定着手段が、定着画像が形成された該転写材を、磁性金属から構成されて電磁誘導により加熱される加熱ローラと、該加熱ローラと平行に配置された定着ローラと、該加熱ローラと該定着ローラとに張り渡され、該加熱ローラにより加熱されると共にこれらのローラによって回転される無端帯状のトナー加熱媒体と、該トナー加熱媒体を介して前記定着ローラに圧接されると共に、該トナー加熱媒体に対して順方向に回転して定着ニップ部を形成する加圧ローラとを有する定着手段であって、該トナー加熱媒体と該加圧ローラの間を通過させて未定着画像を加熱定着することを特徴とする請求項1〜9に記載の画像形成方法。
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