JP5024913B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真プロセスを用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
従来、乾式現像方式で用いられている定着方式としては、そのエネルギー効率の良さから、加熱ヒートローラ方式が広く一般に用いられている。近年はトナーの低温定着化による省エネルギーを図るため、定着時にトナーに与えられる熱エネルギーは小さくなる傾向にある。
トナーの低温定着化という点について、従来多用されてきたスチレン−アクリル系樹脂にかえて、低温定着性にすぐれ耐熱保存性も比較的良いポリエステル樹脂の使用が試みられている。しかし、更なる低温定着化のためには、樹脂そのものの熱特性をコントロールすることが必要となるが、ガラス転移温度(Tg)を下げすぎると耐熱保存性を悪化させたり、分子量を小さくして樹脂の軟化温度〔T(F1/2)〕を下げすぎるとホットオフセット発生温度を低下させるなどの問題がある。このため、低温定着性に優れるポリエステル樹脂でも、樹脂そのものの熱特性をコントロールすることにより低温定着性に優れ、かつホットオフセット発生温度の高いトナーを得るには至っていない。
この問題を解決するために、結着樹脂中にガラス転移温度でシャープメルト性を有する特定の非オレフィン系結晶性重合体を添加する試み(特許文献1参照)や、結晶性ポリエステルを用いる試み(特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6)がある。
トナーの製造方法は粉砕法と重合法に大別され、粉砕法はトナーの原材料を溶融混練し粉砕分級することによりトナー粒子を得る工法であり、重合法は液中で原材料と樹脂モノマーを混合し、モノマーを重合造粒させてトナー粒子を得る工法である。
粉砕法で結晶性ポリエステルを処方したトナー特有の課題としては、結晶性ポリエステルの結晶構造、分子構造に由来する以下の課題、(1)結晶性ポリエステルは硬度が高くもろさがないため結晶性ポリエステルを処方したトナーは粉砕性が悪い、(2)結晶性ポリエステルの抵抗が低いため結晶性ポリエステルを処方したトナーは帯電性が低い、(3)定着温度により、定着画像の光沢度は変化し、定着温度が高いほど画像光沢度が高いが、上記の結晶性ポリエステルが有するシャープメルト性により、結晶性ポリエステルを処方したトナーでは定着温度の変化による光沢度の変化巾が大きく、光沢ムラが発生しやすい、等がある。
課題(1)、(2)を解決する手段として、トナー中に粉砕界面を形成しやすくかつ、帯電性能の優れた材料をトナー内部に含有させる(内添)ことが考えられ、トナー粒径より小さいシリカ等の帯電性能に優れた無機微粒子がその候補と考えられる。また、無機微粒子を溶融混練時に溶融した原材料に内添すると、無機微粒子がフィラー効果を発揮し、結晶性ポリエステルをはじめとする原材料が均一微分散される効果もあり、この効果によってもトナー粒子の帯電均一性が増し、帯電性に由来する地汚れなどの画質悪化を防止する。無機微粒子をトナー中に内添させる試みとしては特許文献7があるが、これは重合法によるトナーであり、トナー表面近傍に無機微粒子を存在させ流動性、帯電性能を得るものである。
また、課題(3)に対しては、無機微粒子をトナー中に内添させると、定着時に無機微粒子が定着ローラ、定着ベルトの表面を傷つけその表面荒さを大きくするため光沢ムラ発生の原因となる。
近年、デジタル式複写機、レーザープリンタ等の発展により、高画質化への要求が高いものとなっている。特に、プリンタにあっては、現状では、300dpiという高画質化が主流であるが、今後は、480dpi、600dpiへと高画質化は一層、進展することが予想されている。このような状況下、用いるトナーの小粒径化はさらに厳しく要求されることは必至である。トナー粒径が小さ過ぎる場合、粉砕工程での粉砕エネルギーを大きくする必要があり生産性の悪化が懸念される。
また、上記課題(2)に関して、結晶性ポリエステルの帯電性能を向上させるため、電荷保持能力の高いビスフェノールA骨格を導入する試み(特許文献8参照)もなされているが、結晶構造を形成するアルコール成分の骨格、酸成分の骨格に対して異なる大きさの骨格を導入することとなるために結晶性が低くなると考えられる。
さらに、重合法トナーにおいても、重合反応に寄与する成分として窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステルを含有させることが必須の重合法で製造されるトナーにおいては、窒素原子を含む官能基部位が正帯電性を有するため、結晶性ポリエステルを含有させたときと同様に、窒素原子を含む官能基部位に由来する(2)の課題を有する。
電子写真装置では、例えば像担持体としての感光体上に原稿画像の画像情報に基づいた静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段によりトナー像とし、該トナー像を記録材としての用紙上に静電的に転写する。トナー像を転写された用紙は定着装置へ送られ、ここで熱と圧力によりトナー像が用紙に溶融・定着される。ベルト定着方式の定着装置は、例えば特許文献9に記載されているように、定着ローラと、内部にハロゲンヒータ等の熱源を有する加熱ローラの間に定着ベルトが張架され、定着ローラに対向して配置された加熱ローラを該定着ベルトと挟んで該定着ローラに圧接する構成を有している。定着ベルトと加熱ローラの間に形成されるニップ部に、トナー像を担持した用紙を通すことにより定着がなされる。熱容量の小さなベルトに蓄熱させて定着することにより、立ち上がり時間が早く、広いニップ幅によって低温による定着が可能となっている。
また、定着ベルトは耐熱性の樹脂または金属からなる基体、耐熱性のゴムまたはエラストマーからなる弾性層、フッ素樹脂からなる離型層からなる3層構成のものが提案されている。
このような定着ベルトの離型層(表面層)に用いられるフッ素樹脂においては、ベルトが曲率の小さい複数のローラに張架され、加熱された状態で回転するために、耐熱・耐屈曲性が要求される。耐熱・耐屈曲性がない場合、繰り返しの使用によりベルト表面にクラックが入り、定着画像に異常画像が生じるなど耐久性を損なうことになる。また、用紙や、分離爪、温度検知用サーミスタ等周辺部材と繰り返し摺擦されるために、耐摩耗性も要求される。耐摩耗性がない場合、繰り返し摺擦された部分と、比較的摺擦されていない部分との間に高低差ができ、定着画像に異常画像を生じることで、耐久性が得られない場合もある。
フッ素樹脂の耐久性向上に関しては、特許文献10に記載されているように、樹脂のメルトフローレイト(MFR)の小さいもの(分子量の大きいもの)を使用することが公知である。しかしながら、MFRの小さいものは溶融時の流動性が低く、離型層をコーティング後にその融点以上の温度下において溶融成膜(焼成)した際に、所望の平滑な表面が得られない不具合がある。その場合、定着画像に光沢ムラが発生し、画像を劣化させてしまうことになる。
本発明は上記のような不具合点を鑑み、耐屈曲疲労、耐摩耗性がよい、高耐久な定着装置を用い、低温での定着が可能であり、かつ異常画像のない、耐久性に優れた画像形成装置を提供することである。
発明者らは上記課題について検討した結果、結着樹脂に実質上相互に非相溶性の結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性樹脂を処方することにより低温定着性に優れたトナーであって、高画質を達成するために小粒径化を図る上で、無機微粒子をトナーに内添することにより粉砕性が向上し、小径化が容易となること、同時に無機微粒子の内添により、結晶性ポリエステル樹脂の骨格、結晶性を変更することなくトナーの帯電性能も向上することで地汚れ等の異常画像が防止できることを見出した。さらにこのトナーを新規な定着回転体(定着ローラ/ベルト)表面部材を採用した定着部と組み合わせることで、トナーに内添された無機微粒子による定着部材表面への耐摩耗性を確保し、結晶性ポリエステルの有する光沢に関する感度に対し、前記新規な定着回転体の有する高い表面平滑性をもって、画像の光沢に対する定着時の環境(定着温度変動、定着媒体表面の凹凸等)に対して高いロバスト性を実現できることを見出した。
すなわち、本発明は下記(1)〜(9)の構成よりなる。
(1)熱及び圧力によってトナー画像を記録媒体上に定着させる定着部を有する画像形成装置であって、前記トナー画像を形成するトナーが、少なくとも結着樹脂に実質上相互に非相溶性の結晶性を有するポリエステル樹脂(結晶性ポリエステル)と非結晶性樹脂とを含有したものであり、前記定着部が、定着回転体と加圧回転体を有し、該定着回転体および/または該加圧回転体がベルト状であり、定着回転体がその外周表面に、分子鎖中の酸素原子数/炭素原子数の比率が1/60以上の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樹脂(PFA)からなる表面層を形成させたものであることを特徴とする画像形成装置。
(2)前記定着回転体がベルト状であることを特徴とする(1)に記載の画像形成装置。
(3)前記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樹脂(PFA)が、メルトフローレイト(MFR)(JISK 7210、372℃、5kgf荷重)が3(g/10分)以下の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樹脂(PFA)と、MFRが7(g/10分)以上のPFAの混合物であることを特徴とする(1)または(2)に記載の画像形成装置。
(4)前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記定着回転体の表面層は、少なくともMFRが3(g/10分)以下のPFAと、MFRが7(g/10分)以上のPFAを混合したディスパージョンをコーティングした後に焼成してなり、前記ディスパージョンは、
MFRが3(g/10分)以下のPFAの平均粒子径
>MFRが7(g/10分)以上のPFAの平均粒子径
の関係を満たすことを特徴とする(1)〜(3)の何れか一項に記載の画像形成装置。
(5)前記トナー画像を形成するトナーの、結着樹脂における結晶性を有するポリエステル樹脂(結晶性ポリエステル)の含有率が1〜50重量%であり、かつ結晶性ポリエステルの1/2流出温度T(F1/2)が80〜130℃であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか一項に記載の画像形成装置。
(6)前記トナー画像を形成するトナーの、内添された無機微粒子の含有量がトナー100重量部に対して0.1〜5重量部であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか一項に記載の画像形成装置において、画像形成装置。
(7)前記トナー画像を形成するトナーの、内添された無機微粒子がモンモリロナイトもしくはその変性物、シリカ、酸化チタン、アルミナのいずれかであることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか一項に記載の画像形成装置。
(8)前記トナーが、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有する非結晶性ポリエステルプレポリマー、非結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル、着色剤、離型剤、無機微粒子とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とする(1)〜(7)のいずれか一項に記載の画像形成装置。
(9)前記(1)〜(8)のいずれか一項に記載の画像形成装置に用いるプロセスカートリッジであって、電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段、クリーニング手段から選ばれる少なくとも1つの手段とが一体となり、着脱可能に搭載されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
本発明によると、結着樹脂に実質上相互に非相溶性の結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性樹脂とを処方することにより低温定着性に優れたトナーであって、さらにこのトナーを、分子鎖中の酸素原子数/炭素原子数の比率が1/60以上の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樹脂(PFA)からなる表面層を形成させた新規な定着回転体(定着ローラ/ベルト)を採用した定着部と組み合わせることで、定着回転体表面への耐摩耗性を確保し、結晶性ポリエステルの有する光沢に関する感度に対し、前記新規な定着回転体の有する高い表面平滑性をもって、画像の光沢に対する定着時の環境(定着温度変動、定着媒体表面の凹凸等)に対して高いロバスト性を実現できる。
本発明の画像形成装置を説明するための概略図である。 本発明の画像形成装置に用いる定着装置の構成の一例の示す概略図である。 本発明の画像形成装置の定着装置の定着ベルトの構成の一例を示す断面図である。 樹脂の軟化温度〔T(F1/2)〕の測定方法を説明するためのフローカーブである。
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図1には、この発明の実施例に係る画像形成装置として、4連タンデム方式のフルカラープリンタの構成を概略で示した。
このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナー像をそれぞれ対応した感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bk(像担持体)の表面上に形成するための電子写真方式の4組の画像形成部10Y、10M、10C、10Bk(像形成手段)を備えている。
これら画像形成部10Y、10M、10C、10Bkの下方には、各画像形成部を通して用紙(記録材)を搬送するための搬送ベルト20が張架されている。
各画像形成部10Y、10M、10C、10Bkの感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkは、搬送ベルト20にそれぞれ転接配置され、用紙(記録材)は搬送ベルト20の表面に静電的に吸着される。
4組の画像形成部10Y、10M、10C、10Bkは、略同じ構造を有する。よって、ここでは用紙の搬送方向最上流側に配設されたイエロー用の画像形成部10Yについて代表して説明し、他の色用の画像形成部10M、10C、10Bkについては同一符号を付して詳細な説明を省略する。
画像形成部10Yは、その略中央位置に搬送ベルト20に転接された感光体ドラム1Yを有する。感光体ドラム1Yの周囲には、感光体ドラム1Yの表面を所定の電位に帯電させる帯電装置2Y、帯電されたドラム表面を色分解された画像信号に基づいて露光し、ドラム表面上に静電潜像を形成する露光装置3Y、ドラム表面上に形成された静電潜像にイエロートナーを供給して現像する現像装置4Y、現像したトナー像を搬送ベルト20を介して搬送される用紙上に転写する転写ローラ5Y(転写装置)、転写されずにドラム表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ6Y、および図示しないドラム表面に残留した電荷を除去する除電ランプが、感光体ドラム1Yの回転方向に沿って順に配設されている。
搬送ベルト20の図中右下方には、用紙を搬送ベルト20上に給紙するための給紙機構30が配設されている。
搬送ベルト20の図中左側には、後に詳述する本発明の実施の形態に係る定着部である定着装置40が配設されている。搬送ベルト20によって搬送された用紙は、搬送ベルト20から連続して定着装置40を通って延びた搬送路を搬送され、定着装置40を通過する。
定着装置40は、搬送された用紙、すなわちその表面上に各色のトナー像が転写された状態の用紙を加熱および加圧する。そして、各色のトナー像を溶融して用紙に浸透させて定着させる。また、定着装置40の搬送経路下流側に排紙ローラを介して排紙する。
次に、上述した本発明の実施例に係る定着装置40について、図2を参照して詳細に説明する。
定着装置40は、用紙搬送経路を上下に挟む位置関係で配設された定着ローラ41、および加圧ローラ42を有する。定着ローラ41は、金属製の芯金の外周に耐熱性のスポンジゴム層を形成してなる。用紙は、トナー像が転写された表面を上にした姿勢で搬送路を一定速度で搬送される。用紙は、その表面が定着ローラ41に対向し、裏面が加圧ローラに対向する姿勢で搬送される。本実施の形態では、加圧ローラ42をバネ43によって図中上方に加圧、加圧ローラ42を定着ローラ41に向けて押圧するようにしたが、両者の間に押圧力を生じるため、定着ローラ41を加圧ローラ42に向けて押圧するようにしても良い。
加圧ローラ42には図示しないギヤを介して回転駆動力が伝達されるようになっており、定着ローラ41は従動回転する。定着ローラ41を回転駆動するようにしてもよい。また、加圧ローラ42と定着ローラ41をギヤで噛み合わせ、加圧ローラ42と定着ローラ41双方を回転駆動するようにしてもよい。
定着装置40は、定着ローラ41と金属製の芯金の内部にハロゲンランプ(ヒータ)46を内蔵する加熱ローラ44に張架された定着回転体である無端状の定着ベルト45を有する。定着ベルト45の構造については後に詳述する。
このようにして定着ローラ41と加熱ローラ44に張架された定着ベルト45は、搬送路を搬送される用紙の表面にその外周面を接触した状態で無端走行される。加圧ローラ42の外周面は、搬送される用紙Pの裏面に接触する。つまり、搬送される用紙は、定着ベルト45の外周面と加圧ローラ42の外周面との間のニップを通過されて加圧される。
定着ベルト45の、加圧ローラ42とのニップからベルト走行方向上流側の外周面には、テンションローラ47が接触配置され、バネ48によって図中左方向に加圧される。このベルト外周面への加圧によってベルトにテンションが付与される。
サーミスタ49は、その検知端が定着ベルト45の外周面に接触するように配設されている。加熱ローラ44に巻き掛けられた部分で定着ベルト45の外周面にサーミスタ49を接触させることで、両者の間の接触状態を安定させ、温度検知のばらつきを防止するようにした。
次に定着ベルト45の構成を図3を参照して説明する。
ポリイミド等耐熱性の樹脂からなる円筒上のエンドレスフィルム基体451の外周に、プライマーを介してシリコーンゴムからなる弾性層452、さらにその外周にプライマーを介してフッ素樹脂からなる離型層(表面層)453を積層した構成となっている。
基体451には、耐熱性と機械的強度が要求される。基体フィルム451として、例えば、NiやSUS等の金属を採用しても良い。
弾性層452は、トナーおよび用紙に対して熱と圧力を均一に与えることができ、安定した定着性能を発揮でき、且つ断熱性に優れた材料によって形成されれば良く、シリコーンゴムに限らない。
フッ素樹脂からなる離型層453はPTFE、PFA、FEP等の公知のフッ素樹脂あるいはそれらのブレンド材料を弾性層452上にプライマーを介して塗布・焼成することで得られるが、耐久性のよい定着ベルトを得るためには、耐屈曲性、非粘着性、耐摩耗性に優れるPFAを用いるのが望ましい。本発明においては、PFA分子鎖中の酸素原子数(O)/炭素原子(C)の比率が1/60以上の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樹脂(PFA)を用いる。つまりパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合比が高いPFAで良好な耐屈曲性と耐摩耗性が得られる。これは、パーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合比が大きいほうが、PFAの結晶化が抑制されることによるものである。
同様にパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合比が大きいほうが良好な表面の平滑性が得られるが、同様にPFAの結晶化が抑制されることにより、結晶サイズの影響が表面の平滑性に影響しにくいためである。
また、メルトフローレイト(MFR)(JISK 7210、372℃、5kgf荷重)が3g/10分以下と小さい、つまり分子量が大きいPFAを用いることで耐屈曲性、耐摩耗性が向上するが、焼成時の流動性に乏しいため、表面の平滑性が得られずに光沢ムラが発生する。本発明においては、耐屈曲性、耐摩耗性に寄与するMFRの小さい3g/10分以下のPFAと、表面の平滑性に寄与する流動性が大きい、つまりMFRの大きい7g/10分以上のPFAとを混合することで、耐久性と表面の平滑性を両立させることができる。
定着ベルトの表面層は、PFA粒子を水などの液体媒体中に分散したディスパージョンをコーティングし、焼成することにより得られるが、焼成時には、ディスパージョンの粒子径が小さいものが表面のレベリングへの寄与が大きく、
MFRが3g/10分以下PFAの平均粒子径
>MFRが7g/10分以上のPFAの平均粒子径
とすることでより平滑な表面を得ることができる。
尚、本発明において、上記粒子径測定は、堀場製作所LB500を用いて測定温度25℃にて、分散媒体である純水でディスパージョン重量に対して50倍となるように希釈した資料について測定した。
以上、定着装置としてベルト定着装置について説明したが、本発明の定着装置としてローラ型定着装置を用いることもでき、その場合は、定着回転体であるトナーが接触するローラ基体の外周表面にPFA分子鎖中の酸素原子数(O)/炭素原子(C)の比率が1/60以上の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樹脂(PFA)からなる表面層を有する定着ローラを用いる。
また、本発明の画像形成装置においては、電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段、クリーニング手段から選ばれる少なくとも1つの手段とが一体となり、装置本体と着脱可能なプロセスカートリッジとして搭載されていてもよい。
(トナー処方)
結晶性を有するポリエステル樹脂はガラス転移温度(Tg)において結晶転移を起こすと同時に、固体状態から急激に溶融粘度が低下し、紙などの記録媒体への定着機能を発現する。一方、通常トナー用樹脂として用いられる非晶性樹脂は、Tgから徐々に溶融粘度が低下し、Tgと定着機能を発現するほど溶融粘度が低下する温度(たとえば1/2流出温度(以下軟化温度とも言う)T(F1/2))との間には数10℃の差がある。したがって、非晶性樹脂のみを用いたトナーを低温定着にするためには、樹脂Tgを低くしたり、分子量を低くするなどして、T(F1/2)を下げる必要があるが、副作用として耐熱保存性や耐ホットオフセット性が不十分になりやすい。
そこで、結晶性を有するポリエステル樹脂と非晶性樹脂とを組み合わせることにより、非晶性樹脂だけではできなかった、耐熱保存性や耐ホットオフセット性の悪化を伴なわない溶融粘度の低下による低温定着化を達成できる。
(トナー構造)
記録媒体である紙繊維に浸透し、かつトナーが融解して紙上で十分に広がりを持ち高い画像濃度を得ると同時に、耐熱保存性に優れたトナーとするための結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、低温定着性への効果を発現するために、結着樹脂全体量に対して1重量%以上必要である。この量が多くなると低温定着化への効果が大きいが、多すぎると結晶性を有する樹脂が耐ホットオフセット性が悪化する。したがって、多くても50重量%以下であることが好ましい。より好ましくは40重量%以下である。
結晶性を有する樹脂は、ガラス転移温度(Tg)において急激に溶融粘度が低下するので、その含有量だけでなく、TgとT(F1/2)によっても定着下限温度を制御することが可能である。本発明においては、耐熱保存性が悪化しない範囲で低いことが好ましく、結晶性を有するポリエステル樹脂のTgが80〜130℃の範囲、T(F1/2)が80〜130℃の範囲にあることが好ましい。TgおよびT(F1/2)が上記範囲より低くなると、シャープメルト性を有し、低温定着性に効果を発現しやすい結晶性ポリエステルは合成が困難であり、130℃より高い場合には、定着下限温度が高くなるため低温定着性が得られなくなる。
本発明のトナーは、該トナー中に実質上相互に非相溶性の結晶性ポリエステル樹脂Aと非結晶性樹脂Bとを含有させ、両者をトナー中に非相溶の相分離状態に存在させたことから、すぐれた耐ホットオフセット性と低温定着性を有する。即ち、本発明のトナーでは、結晶性ポリエステル樹脂A、と非結晶性樹脂Bは、相分離状態で存在することから、結晶性ポリエステル樹脂A、と非結晶性樹脂Bはそれぞれの固有の特性を発現する。即ち、高いT(F1/2)を有する非結晶性樹脂Bはトナーの弾性を高め、耐ホットオフセット性を向上させ、一方、低いT(F1/2)を有する結晶性ポリエステルAは低温定着性を向上させる。
なお、本発明において結晶性ポリエステル樹脂Aと非結晶性樹脂Bが実質上相互に非相溶性であるというのは、トナー中に結晶性ポリエステル樹脂Aの結晶構造部分が残存し、相分離状態で存在することを意味しており、相溶性というのは結晶構造部分が残存しないことを意味する。トナー中において、結晶性ポリエステル樹脂Aと非結晶性樹脂Bが相分離状態で存在するか否かは、以下に示すいずれかの方法により確認することができる。
(1)トナーのDSC1回目の昇温による吸熱ピーク測定により相分離構造の形成の有無を確認できる。DSC吸熱ピーク測定において、少なくとも非結晶性樹脂B、離型剤及び結晶性ポリエステル樹脂Aにそれぞれ帰属される3つの吸熱ピーク(A)、(B)、(C)が存在し、樹脂Bに帰属される吸熱ピーク(A)が40〜70℃の範囲にピークトップを有するものであり、離型剤に帰属される吸熱ピーク(B)が70〜90℃の範囲にピークトップを有するものであり、ポリエステル樹脂Aに帰属される吸熱ピーク(C)が80〜130℃の範囲にピークトップを有するものである。
(2)トナーの粉末X線回折装置によるX線回折パターン測定により、相分離構造の形成の有無を確認できる。これは、本発明のトナーの場合、結晶性を有するポリエステル樹脂Aが結晶性を保持した状態で非晶質の樹脂Bと相分離した状態でトナー中に存在することから、ポリエステル樹脂Aに帰属される回折ピークが少なくとも2θ=20°〜25°の位置に存在する。相分離構造が形成されていない場合は、結晶性ポリエステル樹脂Aの結晶構造が維持されずに非晶質の樹脂Bと相溶するために結晶性ポリエステル樹脂Aに帰属する回折ピークが現れない。
本明細書中に示したガラス転移温度(Tg)の測定は、具体的に次のような手順で決定される。測定装置として島津製作所製TA−60WS、及びDSC−60を用い、次に示す測定条件で測定した。
測定条件
サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(フタあり)
サンプル量:5mg
リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
雰囲気:窒素(流量50ml/min)
温度条件
開始温度:20℃
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
保持時間:なし
降温温度:10℃/min
終了温度:20℃
保持時間:なし
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
測定した結果は前記島津製作所製データ解析ソフト(TA−60、バージョン1.52)を用いて解析を行った。解析方法は2度目の昇温のDSC微分曲線であるDrDSC曲線のもっとも低温側に最大ピークを示す点を中心として±5℃の範囲を指定し、解析ソフトのピーク解析機能を用いてピーク温度を求める。次にDSC曲線で前記ピーク温度+5℃、及び−5℃の範囲で解析ソフトのピーク解析機能をもちいてDSC曲線の最大吸熱温度を求める。ここで示された温度がトナーのTgに相当する。
ここでの軟化温度〔T(F1/2)〕とは、1/2法における溶融温度のことであり、測定方法は以下にある通りである。島津製作所製の高架式フローテスターCFT500型を用い、このフローテスターのフローカーブは図4に示されるデータになり、そこから各々の温度を読み取ることができる。図4中、1/2法における溶融温度とあるのが、本発明の〔T(F1/2)〕に該当する。
《測定条件》
荷重:30kg/cm2、昇温速度:3.0℃/min、ダイ口径:0.50mm、
ダイ長さ:1.0mm
本発明のトナーは、結晶性ポリエステルを含有しているため、結晶性ポリエステルを含有しないトナーに比べ体積固有抵抗値LogRが低いという傾向がある。これは、結晶性ポリエステルが結晶性を有するため、非晶質のポリエステル樹脂に比べ体積固有抵抗が低いことに由来する現象である。本発明のトナーのLogRが10.5〜11.2LogΩ・cmであることが好ましく、特に好ましくは10.7〜11.15LogΩ・cmである。LogRは結晶性ポリエステルの含有量が低いほど、もしくは溶融混レンジに高い混練シェアをかけるなどによりたかくなるため、結晶性ポリエステル含有量と溶融混練時の混練シェアにより調節する。
トナーのLogRが10.5LogΩ・cmより小さい場合は、導電性が高くなり、これにより帯電不良が生じ、地汚れやトナー飛散等が増加する傾向が見られる。また、静電オフセット等による異常画像の発生も生じる、高品位の画像が安定して得られない。また、トナーのLogRが11.2LogΩ・cmを超える場合は、抵抗が高くなるため帯電量が上昇し、画像濃度が低下する傾向が見られる。
トナーの体積固有抵抗LogRの測定は以下のようにして行った。
試料として、トナー3gを自動ペレット成型器(Type M No.50 BRP−E;MAEKAWA TESTING MACHINE CO.製)で6tの荷重で1分間プレスして40mmφ(厚さ約2mm)ペレットを作製した。
これをSE−70形固体用電極(安藤電気(株)製))にセットし、そして上記電極間に1kHzの交流を印加したときのLogRをTR−10C型誘電体損測定器、WBG−9発振器、BDA−9平衡点検出器(いずれも安藤電気(株)製)から構成される測定器によって測定し、これによりトナーの体積固有抵抗値LogRをもとめた。RATIOは1x10-9である。測定環境は室温25℃湿度50%である。
(結晶性ポリエステルA)
本発明で用いる結晶性を有するポリエステル樹脂Aは、その分子主鎖中に下記一般式(1)で表されるエステル結合を含有する結晶性脂肪族ポリエステル樹脂からなることを特徴とする。
−OOC−R−COO−(CH2)n− (1)
前記式中、Rは直鎖状不飽和脂肪族2価カルボン酸残基を示し、炭素数2〜20、好ましくは2〜4の直鎖状不飽和脂肪族基である。nは2〜20、好ましくは2〜6の整数である。
一般式(1)の構造の存在は固体C13−NMRにより確認することが出来る。
前記直鎖状不飽和脂肪族基の具体例としては、マレイン酸、フマル酸、1,3−n−プロペンジカルボン酸、1,4−n−ブテンジカルボン酸等の直鎖状不飽和2価カルボン酸由来の直鎖状不飽和脂肪族基を挙げることができる。
前記一般式(1)において、(CH2)nは直鎖状脂肪族2価アルコール残基を示す。この場合の直鎖状脂肪族2価アルコール残基の具体例としては、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等の直鎖状脂肪族2価アルコールから誘導されたものを示すことができる。ポリエステル樹脂Aは、その酸成分として、直鎖状不飽和脂肪族ジカルボン酸を用いたことから、芳香族ジカルボン酸を用いた場合に比べて結晶構造を形成し易いという作用効果を示す。
ポリエステル樹脂Aは、(i)直鎖状不飽和脂肪族2価カルボン酸又はその反応性誘導体(酸無水物、炭素数1〜4の低級アルキルエステル、酸ハライド等)からなる多価カルボン酸成分と、(ii)直鎖状脂肪族ジオールからなる多価アルコール成分とを、常法により重縮合反応させることによって製造することができる。この場合、多価カルボン酸成分には、必要に応じ、少量の他の多価カルボン酸を添加することができる。この場合の多価カルボン酸には、(i)分岐鎖を有する不飽和脂肪族2価カルボン酸、(ii)飽和脂肪族2価カルボン酸や、飽和脂肪族3価カルボン酸等の飽和脂肪族多価カルボン酸の他、(iii)芳香族2価カルボン酸や芳香族3価カルボン酸等の芳香族多価カルボン酸等が包含される。これらの多価カルボン酸の添加量は、全カルボン酸に対して、通常、30モル%以下、好ましくは10モル%以下であり、得られるポリエステルが結晶性を有する範囲内で適宜添加される。
必要に応じて添加することのできる多価カルボン酸の具体例を示すと、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、シトラコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の2価カルボン酸;無水トリメット酸、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3価以上の多価カルボン酸等を挙げることができる。
前記多価アルコール成分には、必要に応じ、少量の脂肪族系の分岐鎖2価アルコールや環状2価アルコールの他、3価以上の多価アルコールを添加することができる。その添加量は、全アルコールに対して、30モル%以下、好ましくは10モル%以下であり、得られるポリエステルが結晶性を有する範囲内で適宜添加される。
必要に応じて添加される多価アルコールを例示すると、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ポリエチレングリコール、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、グリセリン等が挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂Aにおいて、その分子量分布は、低温定着性の点から、シャープであるのが好ましく、また、その分子量は、比較的低分子量であるのが好ましい。ポリエステル樹脂Aの分子量は、そのo−ジクロルベンゼン可溶分のGPCによる分子量分布において、その重量平均分子量(Mw)が5000〜8000、その数平均分子量(Mn)が1000〜4000及びそのMw/Mn比が2〜5であることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂Aにおいて、そのガラス転移温度(Tg)及び軟化温度〔T(F1/2)〕は、トナーの耐熱保存性が悪化しない範囲で低いことが望ましいが、一般的には、そのTgは80〜130℃、好ましくは80〜125℃であり、そのT(F1/2)は80〜130℃、好ましくは80〜125℃である。Tg及びT(F1/2)が前記範囲より高くなると、トナーの定着下限温度が高くなるため、トナーの低温定着性が悪化する。
本発明における樹脂微粒子が結晶性を有するか否かは、粉末X線回折装置によるX線回折パターンにピークが存在するかどうかで確認できる。本発明で用いる結晶性を有するポリエステル樹脂Aは、その回折パターンにおいて、その2θが20°〜25°の位置に少なくとも1つの回折ピークが存在すること、好ましくはその2θが、少なくとも(i)19°〜20°、(ii)21°〜22°、(iii)23°〜25°及び(iv)29°〜31°の位置に回折ピークが存在することを特徴とする。
粉末X線回折測定は、スライドガラス上に粉体サンプルを載せ理学電機RINT1100を用い、管球をCu、管電圧−電流を50kV−30mAの条件で広角ゴニオメーターを用いて測定した。
(非結晶性樹脂B)
結晶性を有するポリエステル樹脂Aと併用する結着樹脂は非晶性(非結晶性)樹脂Bであり、これには従来公知の樹脂がすべて使用可能である。例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、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−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体などのスチレン系樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変成マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、石油系樹脂、水素添加された石油系樹脂などがある。これら中でも芳香族化合物を成分として含有するスチレン系樹脂やポリエステル樹脂が好ましい。特に好ましいものはポリエステル樹脂である。
非結晶性ポリエステル樹脂Bは多価アルコールと多価カルボン酸から合成される。多価アルコールや多価カルボン酸は、結晶性ポリエステル樹脂Aに使われる成分が使用可能であり、これ以外にもビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、イソフタル酸、テレフタル酸およびそれらの誘導体などがある。
これらの樹脂は単独使用に限らず、2種以上併用することも可能である。
ポリエステル樹脂Bの分子構造については限定的でないが、特にアルコール成分がビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物の少なくとも一つであり、酸成分が炭素間の不飽和二重結合を有することが望ましく、特に少なくともフマル酸、マレイン酸及びそれらの誘導体を含有することが望ましい。
結晶性ポリエステル樹脂Aおよびポリエステル樹脂Bの酸成分が炭素間の不飽和二重結合を有する場合には、トナー製造における溶融混練工程において結晶性ポリエステル樹脂Aの炭素間の不飽和二重結合と非結晶性ポリエステル樹脂Bの炭素間の不飽和二重結合とが相互作用を生じ、結晶性ポリエステル樹脂Aおよび非結晶性ポリエステル樹脂Bが微分散されて混合される。これは両樹脂のドメインの界面で部分的に可塑化が生じているためである。
これに対して、結晶性ポリエステル樹脂Aおよび非結晶性ポリエステル樹脂Bのいずれかに炭素間の不飽和二重結合が無い場合には、微分酸化が行われず、ポリエステル樹脂Aドメインのオフセット(ホットオフセット現象として発生)およびポリエステル樹脂Bドメインのオフセット(コールドオフセット現象として発生)が発生し易いという問題がある。
本発明で用いるポリエステル樹脂Bの分子量は、そのTHF可溶分のGPCによる分子量分布において、その重量平均分子量(Mw)が3000〜100000、その数平均分子量(Mn)が1500〜4000及びそのMw/Mn比が2〜50であることが好ましい。
ポリエステル樹脂Bについての前記分子量分布は、横軸をlog(M:分子量)とし、縦軸を重量%とする分子量分布図に基づくものである。本発明で用いるポリエステル樹脂Bの場合、この分子量分布図において、2.5〜4.5(重量%)の範囲に分子量ピークを有することが好ましい。
分子量分布の測定法は下記のとおりである。装置としてGPC−150C(ウォーターズ社製)を用い、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、樹脂のTHF試料溶液(試料濃度0.05〜0.6%)を0.1mlを注入して測定する。
樹脂のTHF試料溶液は、樹脂濃度0.5重量%のTHF溶液を室温にてボールミルで24時間攪拌後、東洋濾紙(株)製0.2μm穴径メンブランフィルターにてろ過して作成したものである。測定機としてWaters製GPC−150C、カラムとしてShodex KF801〜807を用いることが出来る。試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えばPressure Chemical Co.或いは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
ポリエステル樹脂Bにおいて、そのガラス転移温度(Tg)及び軟化温度〔T(F1/2)〕は、トナーの耐熱保存性が悪化しない範囲で低いことが望ましいが、一般的には、そのTgは45〜75℃、好ましくは50〜70℃であり、そのT(F1/2)は90〜150℃、好ましくは90〜130℃である。Tg及びT(F1/2)が前記範囲より高くなると、トナーの定着下限温度が高くなるため、トナーの低温定着性が悪化する。
(離型剤)
本発明においてトナーに使用される離型剤としては公知のものが全て使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックスを単独又は組み合わせて使用することができる。カルナウバワックスとしては、微結晶のものが良く、酸価が5以下であり、トナーバインダー中に分散した時の粒子径が1μm以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が5〜14であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は10〜30が好ましい。その理由は本発明のトナー結着樹脂に対してこれらのワックスは適度に微分散するため後述するようにオフセット防止性と転写性・耐久性ともに優れたトナーとすることが容易なためである。これらワックス類は1種又は2種以上を併用して用いることができる。
その他の離型剤としては、固形シリコーンワックス、高級脂肪酸高級アルコール、モンタン系エステルワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等、従来公知のいかなる離型剤をも混合して使用できる。
本発明のトナーに使用する離型剤のTgは70〜90℃が好ましい。70℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、90℃超では低温での離型性が発現されず、耐コールドオフセット性の悪化、定着機への紙の巻付きなどが発生する。これらの離型剤の使用量は、トナー樹脂成分に対し、1〜20重量%、好ましくは3〜10重量%である。1重量%未満ではオフセット防止効果が不十分であり20重量%を超えると転写性、耐久性が低下する。
(着色剤)
本発明のカラートナーに用いられる着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な公知の顔料や染料が使用できる。
例えば、黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、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、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGKが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBCが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキが挙げられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
これらは、1種または2種以上を使用することができる。
(CCA)
本発明のカラートナーは必要に応じ荷電制御剤をトナー中に含有させることができる。
例えば、ニグロシン、炭素数2〜16のアルキル基を含むアジン系染料(特公昭42−1627号公報)、塩基性染料、例えばC.I.Basic Yello 2(C.I.41000)、C.I.Basic Yello 3、C.I.Basic Red 1(C.I.45160)、C.I.Basic Red 9(C.I.42500)、C.I.Basic Violet 1(C.I.42535)、C.I.Basic Violet 3(C.I.42555)、C.I.Basic Violet 10(C.I.45170)、C.I.Basic Violet 14(C.I.42510)、C.I.Bas ic Blue 1(C.I.42025)、C.I.Basic Blue3(C.I.51005)、C.I.Basic Blue 5(C.I.42140)、C.I.Basic Blue 7(C.I.42595)、C.I.Basic Blue 9(C.I.52015)、C.I.Basic Blue 24(C.I.52030)、C.I.Basic Blue 25(C.I.52025)、C.I.Basic Blue 26(C.I.44045)、C.I.Basic Green 1(C.I.42040)、C.I.Basic Green 4(C.I.42000)など及びこれらの塩基性染料のレーキ顔料、C.I.Solvent Black 8(C.I.26150)、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の4級アンモニウム塩、或いはジブチル又はジオクチルなどのジアルキルスズ化合物、ジアルキルスズボレート化合物、グアニジン誘導体、アミノ基を含有するビニル系ポリマー、アミノ基を含有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂、特公昭41−20153号公報、特公昭43−27596号公報、特公昭44−6397号公報、特公昭45−26478号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩、特公昭55−42752号公報、特公昭59−7385号公報に記載されているサルチル酸、ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のZn、Al、Co、Cr、Fe等の金属錯体、スルホン化した銅フタロシアニン顔料、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。ブラック以外のカラートナーは、当然目的の色を損なう荷電制御剤の使用は避けるべきであり、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好適に使用される。
(内添無機微粒子)
本発明では、結晶性ポリエステル樹脂が低抵抗であり電荷保持部位が少ないことに由来するトナーの低帯電量、結晶性ポリエステルの粉砕性が悪いことに由来するトナーの低粉砕性を解決するため、トナーに無機微粒子を内添してもよい。
本発明に用いられる内添用の無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、けい砂、モンモリロナイト、もしくはその有機変性物(クレイトンAPAなど、)、クレー、雲母、けい灰石、珪藻土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化珪素、などをあげることができ、特にシリカ、アルミナ、酸化チタンが好ましい。
また、無機微粒子を形成するための元素としてシリカなどのシリコン化合物を形成する珪素元素に必要に応じて金属元素(ドープ化合物)を含む無機微粒子がより好ましく用いることができる。上記金属元素は通常Mg、Ca、Ba、Al、Ti、Ti、V、Sr、Zr、Zn、Ga、Ge、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等の元素が使用できる。
また、無機微粒子は疎水化処理剤により表面処理されたものを使用しても良い。疎水化処理剤としてはたと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などが好ましい表面処理剤として挙げられる。また、シリコーンオイルを疎水化処理剤として用いても十分な効果が得られる。
また、無機微粒子の誘電率は0.2から7.5であることが好ましく、さらに好ましくは1.3から3.5であり、特に好ましくは1.7から2.5である。無機微粒子の誘電率をこの範囲とすることで電荷の蓄積量が適度に保たれ低温低湿環境における異常な帯電上昇を抑制することができる。これによって安定した画質を提供できる。
本発明に用いられる無機微粒子の誘電率の測定は該無機微粒子を電極が取り付けられた内径18mmの円筒状セルにいれ、セル内の無機微粒子を厚さ0.65mm、直径18mmの円盤状に押し固めた状態でTR−10C型誘電体損測定装置(安藤電気(株)製)にて測定する。尚、周波数は1KHz、RATIOは11×10-9である。
無機微粒子は溶融混練工程で樹脂、着色剤、ワックスなどの原材料と溶融混練して内添することが好ましい。無機微粒子の内添量はトナー100重量部に対して0.1〜5重量部とすることが好ましい。この範囲とすることで粉砕工程での粉砕性の向上、帯電性能の向上が図られる。0.1重量部未満では含有量が不足し帯電性、粉砕性の向上がみられず、5重量部を越えると、無機微粒子の凝集が発生するため無機微粒子の均一分散が図れず、無機微粒子がトナー表面に偏在し、定着阻害因子となりトナーの定着下限温度が上昇する。
また、無機微粒子の一次粒子の平均径は5〜1000nmであり、より好ましくは5〜500nmである。この範囲とすることでトナーの帯電性向上と粉砕性向上が両立される。5nmより小さいと無機微粒子の凝集が発生し、トナー中での無機微粒子の均一な分散が行われず、帯電性の均一性が失われる。1000nmより大きいと、帯電性、粉砕性の向上がみられない。ここでの平均粒子径とは、透過型電子顕微鏡により得られる写真より直接数平均粒子径を求めることで測定可能であり、この場合少なくとも100個以上の粒子を観察しその長径の平均値を用いることが好ましい。
これらの無機微粒子は単独、もしくは二種類以上併用しても良い。
(外添無機微粒子)
本発明においては、トナーに無機微粒子を外添することができる。外添用の無機微粒子は内添用の無機微粒子と同様のものを用いることができる。
(トナー粒径)
近年の高画質化への要求を鑑み、600dpi以上の微少ドットを再現するために、トナーの重量平均粒径(D4)は3〜8μmが好ましく、より好ましくは4〜7μmである。この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。
重量平均粒径(D4)が3μm未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。
重量平均粒径(D4)が8μmを超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。
また、重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)は1.00〜1.40の範囲にあることが好ましく、より好ましくは1.05〜1.30である。
(D4/D1)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
異なる色のトナー像を重ね合わせることにより多色像を形成するフルカラー画像形成方法においては、ブラックトナー1色のみで画像形成するため異なる色のトナー像を重ね合わせる必要のないモノクロ画像形成方法に比べて紙上に付着させるトナー量が多い。すなわち現像、転写、定着されるトナー量が多くなるために、上述の転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下、文字やラインの飛び散り、地肌かぶりなど画質を悪化させる不具合が起こりやすく、重量平均粒径(D4)や重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)の管理が重要となる。
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)を求めることができる。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
(トナー製造工法)
本発明のトナーの製造法は溶融混練−粉砕法、重合法など従来公知の方法が適用できる。
溶融混練−粉砕法においては、その製造工程では、
(1)結着樹脂と該無機微粒子とを溶融混錬する工程
(2)溶融混錬されたトナー組成物を粉砕する工程
(3)第二の無機微粒子を外添する工程
(4)所定の粒径を得る分級工程
を有し、前記(3)外添工程の後に(4)分級工程を行うことが、粒子の流動性を高め分級精度、収率を高める上で好ましい。また、分級工程で複製する微紛を(1)の原料としてサイド混練することがコストの面で好ましい。
また、重合法での製造方法、原材料は下記のとおりとなる。
ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
1)着色剤、結晶性ポリエステル、非結晶性ポリエステル、窒素原子を含む官能基、例えばイソシアネート基を有する非結晶性ポリエステルプレポリマー、離型剤、無機微粒子を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
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を単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
2)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、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重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満では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。20000重量部を超えると経済的でない。
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの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、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの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などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[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)カルボン酸及びその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族1級、2級もしくは3級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。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(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製)等がある。
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。
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2〜20μm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、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。
3)乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、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)との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。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、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
4)反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、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。
5)上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
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。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、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、さらに、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。
「トナー原材料」
本発明の画像形成装置に好適に用いられる上記重合法により得られるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有する非結晶性ポリエステルプレポリマー、非結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル、着色剤、離型剤、無機微粒子とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
(非結晶性ポリエステル)
非結晶性ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(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およびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、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、およびこれと炭素数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価また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。
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。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および炭素数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または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、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留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び/又は伸長されて得られるものである。
多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[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、耐ホットオフセット性が悪化する。
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)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット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、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。
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、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。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、耐ホットオフセット性が悪化する。
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
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);および脂肪族ジアミン(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、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、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、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、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およびB1と少量のB2の混合物である。
アミン類(B)の比率は、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)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。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、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。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留去して、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(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。さらにこの(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア変性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)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。
また、ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。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)、およびそ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。
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステル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。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常2000〜15000、好ましくは2000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると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悪化する。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性およびフルカラー画像形成装置100に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が5%未満では、耐ホットオフセット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。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点(Tg)は、通常45〜65℃、好ましくは45〜60℃である。45℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、65℃を超えると低温定着性が不十分となる。
また、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、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。
(無機微粒子)
重合法においてトナーを製造する場合に無機微粒子を内添することによる機能は、帯電性能を向上させるだけでなく、トナー表面に凹凸を形成させることでありそのメカニズムは下記のとおりである。
トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させるトナー製造方法においては、乳化時にトナー材料液中の無機微粒子が有機溶媒と水系溶媒の界面に移動し、乳化分散体(反応物)の表面形状に集まる。次に、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥する工程において、表面に存在する無機微粒子が反応物表面に凸凹を形成する。従って、無機微粒子量を0.1〜5重量部の範囲で制御し、形状を変化させることが出来、無機微粒子量が多いほど表面に存在する無機微粒子量が増加し、トナー帯電量が負に大きくなるとともに表面の凸凹大きくなり異形化する。
以下、本発明を下記の実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、トナー現像剤処方における部数はすべて重量部である。
<結晶性ポリエステルA1〜A3の製造>
ポリエステルA1〜A3は表1に示した組成物(酸成分、アルコール成分)と組成物総量の0.1重量%のハイドロキノンを、温度計、攪拌器、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた容量5Lの4つ口丸底フラスコ内に入れ、このフラスコをマントルヒーターにセットし、窒素ガス導入管より窒素ガスを導入してフラスコ内を不活性雰囲気下に保った状態で昇温し160℃に保って5時間、続いて200℃で1時間反応させたのち、8.3kPaにて1時間反応させ各ポリエステルを得た。
表1に組成物を示し、表2に物性値を示す。
Figure 0005024913
Figure 0005024913
尚、結晶性の有りとは、粉末X線回折装置によるX線回折パターンにおいて、少なくとも2θ=19〜20°、21〜22°、23〜25°、29〜31°の位置に回折ピークが現れたものである。推定分子式有りのものとは下記の固体C13−NMRにより一般式(1)の分子構造の存在が確認されたものである。
<樹脂の分子構造確認方法>
固体C13−NMR(日本電子製のFT−NMR SYSTEM JNM−α400)を用い、観測核C13、基準物質アダマンタン、積算回数8192回、パルス系列CPMAS、IRMOD:IRLEV、観測周波数100.4MHz、OBSET:134500Hz、POINT:4096、PD:7.0sec、SPIN6088Hzの条件で行い、分子構造推定はソフトウエアとしてChem Draw Pro Ver.4.5を用いて行った。
固体C13−NMRでの分子構造解析結果を裏つける測定として、次の二つの測定を併用した。
(a)フーリエ変換赤外線分光光度(FT−IR)透過法にて試料を測定し、標準スペクトル比較から構造を推定する。
測定機 :Nicolet Magna 850
測定範囲:4000〜400cm-1
標準試料:KBr
(b)熱分解ガスクロマトグラム質量分析計による熱分解性生物の構造推定
測定機 :島津製作所 GC−17A、島津 CR−4A
熱分解温度:日本分析工業 JHB−3S
熱分解温度:試料加熱温度×時間を590℃×4秒
カラム :DB−5(JアンドW Co.)L=30m、I.D=0.25mm、
Film=0.25mm
カラム温度:50℃(保持時間1分)から10℃/分で300℃まで昇温
インジェクション温度:320℃
キャリアガス圧力:90kPr(保持時間2分)から2kPa/分で150kPa
まで昇圧
検出器 :FID
<ポリエステルBの製造>
ポリエステルB−H1およびB−L1は表5に示した組成物(酸成分、アルコール成分)を、温度計、攪拌器、コンデンサーを備えた容量5Lの4つ口丸底フラスコ内に入れ、このフラスコをマントルヒーターにセットし、組成物総量の0.1重量%のジブチルスズオキシドを加えて昇温し、温度を220℃に保って8時間反応させたのち、8.3kPaにて所定の軟化点に達するまで反応させ各ポリエステルを得た。
表3に成分を示し、表4に物性値を示す。
なお、表3に示したBPA/EOは、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物(2.2モル付加物)を示し、BPA/POは、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物(2.2モル付加物)を示す。
Figure 0005024913
Figure 0005024913
尚、結晶性のなしとは、粉末X線回折装置によるX線回折パターンにおいて、少なくとも2θ=19〜20°、21〜22°、23〜25°、29〜31°の位置に回折ピークが現れないものである。
<トナー現像剤>
<トナーの製造例1>
結晶性ポリエステル樹脂A1 10部
非結晶性ポリエステル樹脂B−H1 65部
非結晶性ポリエステル樹脂B−L1 20部
サリチル酸Zr塩(保土ヶ谷化学TN−105) 1部
脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス(Tg:83℃) 5部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
疎水性シリカC1(平均一次粒径10nm) 1部
製造例1トナー風力分級微紛 15部
上記のトナー構成材料をヘンシェルミキサー中で混合した後、2軸押出し機にて溶融混練した。混錬条件については、混練物を低温(混練物が溶融状態になる範囲での最低温度)の状態で混錬を行うべく、混錬機の温度設定を行った結果、混練機出口での混錬品の温度が120℃となるよう混錬機の温度設定を行った。
次にこの混練物をホソカワミクロン社製APパルペライザーを用いて粒経1mm以下に粗粉砕し、続いて日本ニューマチック工業製IDS−2を用いて微粉砕したのち、得られた微粉砕物と疎水性シリカC1を微粉砕物100部に対して1.0部ヘンシェルミキサーで添加混合したのち、この混合物を風力分級機アルピネ社製132MPで分級処理して重量平均粒径(D4)6.0μmのトナー母体を得た、上記処方のトナー風力分級微紛はこのとき分離回収される微紛である。得られたトナー母体100部と疎水性シリカC1を0.5部と酸化チタンD1(平均一次粒径21nm)0.5部をヘンシェルミキサーで添加混合し、最終的なトナーとした。
得られたトナーのX線回折パターン測定により、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性樹脂の相分離構造の形成の有無を調べたところ、結晶性ポリエステル樹脂に帰属される回折ピークが少なくとも19〜20°、21〜22°、23〜25°、29〜31°の位置に存在し、相分離構造を形成していることが確認できた。
<トナーの製造例2>
トナーの製造例1で結晶性ポリエステル樹脂A1 10部を結晶性ポリエステル樹脂A2 40部に変更し、疎水性シリカC1 1部を疎水性シリカC2(平均一次粒径400nm)5部に変更し、製造例1トナー風力分級微紛15部を製造例2トナー風力分級微紛15部に変更し、分級処理して得るトナー母体のD4を6.1μmとした以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作製した。
得られたトナーのX線回折パターン測定により、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性樹脂の相分離構造の形成の有無を調べたところ、結晶性ポリエステル樹脂に帰属される回折
ピークが少なくとも19〜20°、21〜22°、23〜25°、29〜31°の位置に存在し、相分離構造を形成していることが確認できた。
<トナーの製造例3>
トナーの製造例1で結晶性ポリエステル樹脂A1 10部を結晶性ポリエステル樹脂A3 20部に変更し、疎水性シリカC1 1部を疎水性シリカC3(平均一次粒径20nm)3部に変更し、製造例1トナー風力分級微紛15部を製造例3トナー風力分級微紛15部に変更し、分級処理して得るトナー母体のD4を6.1μmとした以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作製した。
得られたトナーのX線回折パターン測定により、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性樹脂の相分離構造の形成の有無を調べたところ、結晶性ポリエステル樹脂に帰属される回折ピークが少なくとも19〜20°、21〜22°、23〜25°、29〜31°の位置に存在し、相分離構造を形成していることが確認できた。
<トナーの製造例4>
トナーの製造例1で結晶性ポリエステル樹脂A1 10部を0部に変更し、非結晶性ポリエステル樹脂B−L1 20部を30部に変更し、疎水性シリカC1 1部を疎水性シリカC3(平均一次粒径20nm)3部に変更し、製造例1トナー風力分級微紛15部を製造例4トナー風力分級微紛15部に変更し、分級処理して得るトナー母体のD4を6.1μmとした以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作製した。
<トナーの製造例5>
トナーの製造例1で結晶性ポリエステル樹脂A1 10部を結晶性ポリエステル樹脂A3 20部に変更し、疎水性シリカC1 1部を0部に変更し、製造例1トナー風力分級微紛15部を製造例5トナー風力分級微紛15部に変更し、分級処理して得るトナー母体のD4を6.1μmとした以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作製した。
得られたトナーのX線回折パターン測定により、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性樹脂の相分離構造の形成の有無を調べたところ、結晶性ポリエステル樹脂に帰属される回折ピークが少なくとも19〜20°、21〜22°、23〜25°、29〜31°の位置に存在し、相分離構造を形成していることが確認できた。
<トナー製造例6>
トナーの製造例1で結晶性ポリエステル樹脂A1 10部を結晶性ポリエステル樹脂A2 40部に変更し、疎水性シリカC1 1部を有機変性モンモリロナイト(クレイトンAPA粉砕物、平均一次粒径1000nm)5部に変更し、製造例1トナー風力分級微紛15部を製造例6トナー風力分級微紛15部に変更し、分級処理して得るトナー母体のD4を6.1μmとした以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作製した。
得られたトナーのX線回折パターン測定により、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性樹脂の相分離構造の形成の有無を調べたところ、結晶性ポリエステル樹脂に帰属される回折ピークが少なくとも19〜20°、21〜22°、23〜25°、29〜31°の位置に存在し、相分離構造を形成していることが確認できた。
<トナー製造例7>
(変性ポリエステルの製造)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物690部、テレフタル酸256部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後160℃まで冷却し、これに18部の無水フタル酸を加えて2時間反応し変性されていないポリエステル(1)を得た。得られたポリエステル(1)は重量平均分子量4,000、酸価10KOHmg/g、ガラス転移点50℃であった。
(プレポリマーの製造)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物800部、イソフタル酸180部、テレフタル酸60部、およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で23℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(1)を得た。
(ケチミン化合物の製造)
攪拌棒および温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行いケチミン化合物(1)を得た。
(トナーの製造)
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)14.3部、ポリエステル(1)45部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、結晶性ポリエステル樹脂A2 10部、離型剤であるパラフィンWAX(融点70℃)8部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、有機変性モンモリロナイト(クレイトンAPA粉砕物、平均一次粒径1000nm、)3.5部、を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで5分攪拌した。ビーズミルで30分間20℃で分散した。これをトナー材料溶液(1)とする。次に、ビーカー内にイオン交換水306部、リン酸三カルシウム10%懸濁液265部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ、均一に溶解した。ついでTK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液(1)及びケチミン化合物(1)2.7部を加えウレア反応させた。粒径及び粒径分布を光学顕微鏡で観察しながら粒径が大きい場合は攪拌回転数を14000にあげさらに5分行う。小さい場合は攪拌を10000rpmに変更し再度実験する。その後減圧下1.0時間かけ溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、表面に凹凸のある形状でD4が6.1μmの母体粒子を得た。得られたトナー母体100部にと疎水性シリカC1を0.5部と酸化チタンD1(平均一次粒径21nm)0.5部をヘンシェルミキサーで添加混合し、製造例7のトナーを得た。
得られたトナーのX線回折パターン測定により、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性樹脂の相分離構造の形成の有無を調べたところ、結晶性ポリエステル樹脂に帰属される回折ピークが少なくとも19〜20°、21〜22°、23〜25°、29〜31°の位置に存在し、相分離構造を形成していることが確認できた。
<トナー製造例8>
有機変性モンモリロナイト(クレイトンAPA粉砕物、平均一次粒径1000nm)3.5部を0部に変更した以外はトナーの製造例7と同様にしてトナー製造例8のトナーを得た。
<キャリアの製造例>
(i)芯材:Cu−Znフェライト粒子(体積平均径:45μm) 5000部
(ii)コート材
トルエン 450部
シリコーン樹脂SR2400
(東レ・ダウコーニング・シリコーン製、不揮発分50%) 450部
アミノシランSH6020
(東レ・ダウコーニング・シリコーン製) 10部
カーボンブラック 10部
上記コート材を10分間スターラーで分散してコート液を調製し、このコート液と芯材を流動床内に回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた、旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入して、当該コート液を芯材上に塗布した。
次いで、得られたキャリアを電気炉で250℃で2時間焼成を行い、製造例のキャリア粒子(3kOe印加時の飽和磁化65emu/g、3kOe印加時の残留磁化0emu/g、比抵抗3.2×108Ω・cm、体積平均径45μm)を得た。
<現像剤の製造例>
上記製造例1〜8のトナー2.5部と、上記製造例のキャリア97.5部をターブラミキサーで混合し、トナー製造例1〜8に対応する各トナーに対応する現像剤(1)〜(8)を得た。
<定着ベルトの製造例>
本実施例の定着ベルト(図3、45)は以下のようにして作製した。
ポリイミドからなる厚さ90μmの円筒状のエンドレスフィルム基体の外周に、プライマー(東レ・ダウコーニングシリコーン社製DY39−067)をスプレーコートにて厚さ4μmで成膜し、室温乾燥した。その後、2液付加型液状シリコーンゴム(東レ・ダウコーニングシリコーン社製DY35−2083)を2液混合後に、トルエンにて適量希釈し、スプレーコートにて厚さ200μmで塗布、120℃10分硬化後、さらに200℃4時間2次硬化して弾性層を形成した。
ついでプライマー(三井・デュポンフロロケミカル社製PR−990CL)を4μm厚でスプレーコートした後、150℃30分乾燥した。
その後、表5の内容で、一般のPFAよりもパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合比の高いPFA(表中、PFA分子鎖中の酸素:炭素原子数で示し、酸素の比率が高いほどパーフルオロアルキルビニルエーテル比が高い)と一般の汎用PFA、またMFRの異なる(MFRが小さいほど流動性は悪い)PFAで等量混合してディスパージョンを調合した。
本発明の製造例では表5の組み合わせでディスパージョンを調合しPFAディスパージョンを30μm厚でスプレーコートし、その後340℃で30分間焼成することで、製造例1〜7の定着ベルトを得た。
Figure 0005024913
製造例に用いたPFAは以下のとおりである。
A:三井・デュポンフロロケミカル社製 950HP Plus
B:三井・デュポンフロロケミカル社製 945HP Plus
C:三井・デュポンフロロケミカル社製 940HP Plus
D:三井・デュポンフロロケミカル社製 350−J
E:三井・デュポンフロロケミカル社製 340−J
MFRはJIS−K7210 372℃、5kgf荷重での測定値である。
実施例1〜9、及び比較例1〜7
上記現像剤製造例で得られた現像剤(1)〜(8)、及び定着ベルト製造例1〜7を用い、図1に示すような定着装置を有する画像形成装置を用い、以下のように評価した。
<評価方法>
低温定着性:
低温定着性評価では図2の定着装置に製造例1〜7の定着ベルトを組み込み、定着ベルトの温度を5℃ずつ変化させ、マクベス濃度計による画像濃度が1.2となるようなコピー画像を得た。
各温度のコピー画像を、砂消しゴムを装着したクロックメーターにより10回擦り、その前後の画像濃度を測定し、下記式にて定着率を求めた。
定着率(%)
=(砂消しゴム10回擦り後の画像濃度)/(擦る前の画像濃度)×100
定着率70%を達成する温度を、定着下限温度とした。
定着下限温度を低いものから○、△、×の3ランクに区分することにより評価した。
なお、定着ローラーには、オイルを塗布しない条件で評価を行ない、転写紙はリコーフルカラーPPC用紙タイプ6000<70Wを用いた。
耐屈曲性:
耐屈曲性は図2の定着装置に製造例1〜7の定着ベルトを組み込み、300,000枚の出力後に離型層のクラックのないものを○、異常画像にならないレベルの軽微なクラックのあるものを△、異常画像になるレベルのクラックが出たものを×で評価した。
耐摩耗性:
耐摩耗性はを図2の定着装置に製造例1〜7の定着ベルトを組み込み、300,000枚の出力後にサーミスタの接触部分に異常画像のないものを○、異常画像にならないレベルの軽微な磨耗のあるものを△、異常画像になるレベルで摩耗したものを×で評価した。
光沢ムラ:
光沢ムラは定着ベルトの表面平滑性を反映する指標である。図2の定着装置に製造例1〜7の定着ベルトを組み込み、定着画像を出力し、光沢ムラのないものを○、軽微な光沢ムラの出ているものを△、光沢ムラが顕著なものを×で評価した。
チリ、静電オフセット評価方法:
また、転写材上のトナー画像のチリ、静電オフセットについては、図2の定着装置に製造例1〜7の定着ベルトを組み込み、10℃15%RHの低温低湿環境において画像を出力し、出力画像を目視で確認することで評価した。チリ、オフセットのないものを「○」とし、チリ、オフセットが確認されたものを「×」とした。
実施例および比較例の評価結果を表6に示す。
Figure 0005024913
1Y、1M、1C、1Bk 感光体ドラム
2Y、2M、2C、2Bk 帯電装置
3Y、3M、3C、3Bk 露光装置
4Y、4M、4C、4Bk 現像装置
5Y、5M、5C、5Bk 転写ローラ
6Y、6M、6C、6Bk クリーナ
10Y、10M、10C、10Bk 画像形成部
20 搬送ベルト
30 給紙機構
40 定着装置
41 定着ローラ
42 加圧ローラ
43、48 バネ
44 加熱ローラ
45 定着ベルト
46 ハロゲンランプ
47 テンションローラ
49 サーミスタ
451 基体
452 弾性層
453 離型層(表面層)
特開昭62−63940号公報 特開2003−167384号公報 特許第2931899号公報 特開2001−222138号公報 特開2004−212740号公報 特開2004−279476号公報 WO2004/086149 特許第3449995号公報 特開2002−268436号公報 特開2003−167462号公報

Claims (9)

  1. 熱及び圧力によってトナー画像を記録媒体上に定着させる定着部を有する画像形成装置であって、前記トナー画像を形成するトナーが、少なくとも結着樹脂に実質上相互に非相溶性の結晶性を有するポリエステル樹脂(結晶性ポリエステル)と非結晶性樹脂とを含有したものであり、前記定着部が、定着回転体と加圧回転体を有し、該定着回転体および/または該加圧回転体がベルト状であり、定着回転体がその外周表面に、分子鎖中の酸素原子数/炭素原子数の比率が1/60以上の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樹脂(PFA)からなる表面層を形成させたものであることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記定着回転体がベルト状であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記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樹脂(PFA)が、メルトフローレイト(MFR)(JISK 7210、372℃、5kgf荷重)が3(g/10分)以下の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樹脂(PFA)と、MFRが7(g/10分)以上のPFAの混合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記定着回転体の表面層は、少なくともMFRが3(g/10分)以下のPFAと、MFRが7(g/10分)以上のPFAを混合したディスパージョンをコーティングした後に焼成してなり、前記ディスパージョンは、
    MFRが3(g/10分)以下のPFAの平均粒子径
    >MFRが7(g/10分)以上のPFAの平均粒子径
    の関係を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記トナー画像を形成するトナーの、結着樹脂における結晶性を有するポリエステル樹脂(結晶性ポリエステル)の含有率が1〜50重量%であり、かつ結晶性ポリエステルの1/2流出温度T(F1/2)が80〜130℃であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  6. 前記トナー画像を形成するトナーの、内添された無機微粒子の含有量がトナー100重量部に対して0.1〜5重量部であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  7. 前記トナー画像を形成するトナーの、内添された無機微粒子がモンモリロナイトもしくはその変性物、シリカ、酸化チタン、アルミナのいずれかであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  8. 前記トナーが、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有する非結晶性ポリエステルプレポリマー、非結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル、着色剤、離型剤、無機微粒子とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の画像形成装置に用いるプロセスカートリッジであって、電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段、クリーニング手段から選ばれる少なくとも1つの手段とが一体となり、着脱可能に搭載されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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