JP7087513B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関する。
電子写真法等の静電荷像を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法においては、帯電、露光工程により像保持体上に静電荷像(潜像)を形成し(静電荷像形成工程)、静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と呼ぶ場合がある。)を含む静電荷像現像用現像剤(以下、単に「現像剤」と呼ぶ場合がある。)で静電荷像を現像し(現像工程)、現像されたトナー像を被転写体に転写する転写工程、被転写体に転写されたトナー像を、加熱ロールと加圧ロールとを備える定着装置等を用いて定着する定着工程を経て可視化される。
トナーは、一般に、結着樹脂、着色剤、離型剤等を含んで構成される。結着樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン-アクリル樹脂等が用いられ、ポリエステル樹脂は、酸成分モノマ(多価カルボン酸)とアルコール成分モノマ(多価アルコール)とから合成されるものである(例えば、特許文献1参照)。
特開2005-195689号公報
ところで、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有するトナーであって、トナーのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ測定によって得られた重量平均分子量をMw、および数平均分子量をMnとしたとき、Mwが10,000以上60,000以下であり、Mw/Mnが5以上10以下であり、トナーの赤外吸収スペクトル分析における、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6以下であり、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下である特定のトナーは、定着画像が割れにくいという利点はあるが、上記特定のトナー以外のトナーよりも高温高湿環境下で放置された後のトナーの表面弾性率の低下幅が大きい。そのため、上記特定のトナーを用いると、加熱ロールと加圧ロールとを用いる定着工程において、トナー中心部まで溶融させるような高い温度では、トナー表面の樹脂が溶融しすぎてトナーが加熱ロールに付着するホットオフセットが生じる場合があり、トナー中心部まで溶融させないような低い温度では、トナー中心部の樹脂がほとんど溶融せず、定着画像のこすり耐性の悪化が生じる場合があり、その結果、定着ラチチュードが狭いという問題がある。
本発明の目的は、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有し、トナーのテトラヒドロフラン可溶分のMwが10,000以上60,000以下であり、Mw/Mnが5以上10以下であり、トナーの赤外吸収スペクトル分析における、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6以下であり、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下であるトナーを高温高湿環境下で使用した場合において、加熱ロールと加圧ロールとを備える定着装置を用いる場合に比べて、定着ラチチュードを拡大することができる画像形成装置を提供することにある。
請求項1に係る発明は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された静電荷像を、トナーを用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、現像された前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記被転写体に転写されたトナー像を定着するための定着手段と、を備え、前記定着手段が、表面が弾性変形する回転可能な加熱定着ロールと、前記加熱定着ロールに接触したまま走行可能なエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内側に非回転状態で配置されて、接触面が形成されるように前記エンドレスベルトを前記加熱定着ロールに圧接させ、前記エンドレスベルトと前記加熱定着ロールとの間に前記被転写体が通過させられるベルトニップを設ける、前記加熱定着ロールの長さ方向に沿った平板状に形成された軟質部材とともに、前記加熱定着ロールの表面のうち、前記被転写体の出口側を局部的に弾性変形させる円柱状の硬質部材を有する圧力パッドとを具備し、前記トナーは、結着樹脂として、ポリエステル樹脂を含有し、前記トナーのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ測定によって得られた重量平均分子量をMw、および数平均分子量をMnとしたとき、Mwが10,000以上60,000以下であり、Mw/Mnが5以上10以下であり、トナーの赤外吸収スペクトル分析における、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6以下であり、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下である、画像形成装置である。
請求項2に係る発明は、前記トナーの赤外吸収スペクトル分析における、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.5以下であり、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.3以下である、請求項1に記載の画像形成装置である。
請求項3に係る発明は、前記トナーの赤外吸収スペクトル分析における、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.2以上であり、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.05以上である、請求項1または2に記載の画像形成装置である。
請求項4に係る発明は、前記トナーの赤外吸収スペクトル分析における、前記1500cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.5以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の画像形成装置である。
請求項5に係る発明は、前記トナーの赤外吸収スペクトル分析における、前記1500cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の画像形成装置である。
請求項6に係る発明は、前記エンドレスベルトが、前記加熱定着ロールとの接触面に弾性体層を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の画像形成装置である。
請求項7に係る発明は、前記定着手段が、前記エンドレスベルトの長手方向両端部に配置され、前記エンドレスベルトの内周面を回転自在に支持するガイド部材をさらに具備する、請求項1~6のいずれか1項に記載の画像形成装置である。
請求項1に係る発明によれば、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有し、トナーのテトラヒドロフラン可溶分のMwが10,000以上60,000以下であり、Mw/Mnが5以上10以下であり、トナーの赤外吸収スペクトル分析における、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6以下であり、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下であるトナーを高温高湿環境下で使用した場合において、加熱ロールと加圧ロールとを備える定着装置を用いる場合に比べて、定着ラチチュードを拡大することができる画像形成装置が提供される。
請求項2に係る発明によれば、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.5を超え、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.3を超える場合に比べて、ホットオフセットを抑制することができる画像形成装置が提供される。
請求項3に係る発明によれば、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.2未満であり、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.05未満である場合に比べて、ホットオフセットを抑制することができる画像形成装置が提供される。
請求項4に係る発明によれば、前記1500cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.5を超える場合に比べて、ホットオフセットを抑制することができる画像形成装置が提供される。
請求項5に係る発明によれば、前記1500cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4を超える場合に比べて、ホットオフセットを抑制することができる画像形成装置が提供される。
請求項6に係る発明によれば、前記エンドレスベルトが、前記加熱定着ロールとの接触面に弾性体層を有さない場合に比べて、用紙詰まりやグロスムラ等を抑制することができる画像形成装置が提供される。
請求項7に係る発明は、前記定着手段が、前記エンドレスベルトの長手方向両端部に配置され、前記エンドレスベルトの内周面を回転自在に支持するガイド部材をさらに具備しない場合に比べて、エンドレスベルトの従動不良や端部破損を抑制することができる画像形成装置が提供される。
本発明の実施形態に係る画像形成装置における定着装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置における定着装置で使用される圧力パッドの一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置における定着装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 トナーの赤外吸収スペクトルの一例である。
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
<定着装置>
図1に本発明の実施形態に係る画像形成装置における定着装置の一例の概略構成の側断面図を示す。定着装置1は、表面が弾性変形する回転可能な加熱定着ロール2と、加熱定着ロール2に接触したまま走行可能なエンドレスベルト15と、エンドレスベルト15の内側に非回転状態で配置されて、接触面が形成されるようにエンドレスベルト15を加熱定着ロール2に圧接させ、エンドレスベルト15と加熱定着ロール2との間に被転写体である記録媒体7が通過させられるベルトニップを設けるとともに、加熱定着ロール2の表面のうち、記録媒体7の出口側を局部的に弾性変形させる圧力パッド30とを備える。
加熱定着ロール2は、例えば鉄製等の円筒であるコア3と、コア3の表面に形成された例えばシリコーンゴム製等の下地層20と、下地層20の表面に形成された例えばシリコーンゴム製等のトップコート層21とを有し、下地層20とトップコート層21とで被覆層4が形成されている。被覆層4は、例えば鏡面状態に近い表面に仕上げられている。コア3としては、鉄の他に熱伝導率の高い金属製のものを使用してもよく、被覆層4としては、耐熱性の高い弾性体であれば他の材料を使用してもよい。
コア3の内部には、加熱源として例えばハロゲンランプ5が配置されている。加熱定着ロール2の表面の温度は後述する温度センサ37によって計測され、温度センサ37の計測信号により、図示しない温度コントローラによってハロゲンランプ5がフィードバック制御されて、加熱定着ロール2の表面が予め定めた温度に調節されるようになっている。
加熱定着ロール2の近傍にはオイル供給装置9が配設されており、このオイル供給装置9により加熱定着ロール2の表面に所定の量の離型剤が供給されてもよい。これにより記録媒体7に未定着のトナー8の像が定着される際に、トナー8の一部が加熱定着ロール2にオフセットするのが抑制される。
加熱定着ロール2の下方には、エンドレスベルト15が配置され、エンドレスベルト15の長手方向両端部には、エンドレスベルト15の内周面を回転自在に支持するガイド部材として、ガイド40を備える。エンドレスベルト15は、ガイド40の周囲を加熱定着ロール2の回転に伴って回転するようになっている。エンドレスベルト15は、例えばニッケル等の金属等によって形成されており、加熱定着ロール2と圧力パッド30とで挟まれるベルトニップの部分では、両者の変形に応じて変形するようになっている。エンドレスベルト15は、高い剛性を有し、適切な可撓性を有していれば、他の金属でエンドレスベルト15を形成することも可能である。張架ロールによってエンドレスベルト15に張力を与えなくても、波打ちやしわ等の発生を抑制することができる。これにより、ガイド部材を備えない場合に比べて、エンドレスベルトの従動不良や端部破損を抑制することができるという利点がある。また、エンドレスベルトの張架に用いられる張架ロールを用いなくてもよく、装置の大幅な簡素化、小型化および費用の低減を達成することが可能である。
エンドレスベルト15は、加熱定着ロール2との接触面に弾性体層を有することが好ましい。この構成により、弾性体層を有さない場合に比べて、定着ニップの圧力を適切に保持でき、用紙詰まりやグロスムラ等を抑制することができるという利点がある。弾性体層は、例えば、フッ素系樹脂等の材料によって構成される。弾性体層の厚さは、例えば、0.02mm以上0.05mm以下である。
図1の例では、ガイド40は楕円形であるが、エンドレスベルト15の走行を妨げるものでなければ、他の形状であってもよく、例えば、円形等であってもよい。ガイド40の材質は、ある程度の剛性を有し、ベルトニップから熱を奪い過ぎず、エンドレスベルト15の走行を阻害しなければ、様々なものを使用することができる。例えば、金網や樹脂等でガイド40を形成することができる。
ガイド40の両端部には、フランジが設けられてもよく、これによってエンドレスベルト15が加熱定着ロール2の軸線方向の片側に寄ったり、ガイド40から外れたりすることが抑制される。
圧力パッド30は、例えば2つの圧縮コイルスプリング31,32によって加熱定着ロール2の中心に向けて付勢されている。圧縮コイルスプリング31は、主にベルトニップ全域を加圧するために設けられている。圧縮コイルスプリング32は、主にベルトニップの出口近辺を加圧して、加熱定着ロール2の表面を歪ませて記録媒体7のセルフストリッピング性能を高めるために設けられている。
図2に、定着装置1で使用される圧力パッド30の一例の概略構成を示す。圧力パッド30は、圧縮コイルスプリング31,32に支持された例えば金属製等の枠体33を備える。枠体33の加熱定着ロール2側の面には、軟質部材34と硬質部材35とが嵌め込まれている。これらの軟質部材34および硬質部材35は、低摩擦シート36によって覆われている。ここで軟質部材34は、ベルトニップのほぼ全域にわたってエンドレスベルト15を押圧するために、例えばシリコーンスポンジ(シリコーンゴムの発泡体)等の軟らかい材料により、加熱定着ロール2の長さ方向に沿った平板状に形成されている。硬質部材35は、加熱定着ロール2の表面の被覆層4を局部的に歪ませて記録媒体7のセルフストリッピングを起こさせるように、被覆層4より硬い、例えばステンレスパイプ等により、円柱状に形成されている。
ここで軟質部材34が設けられていることにより、低摩擦シート36のエンドレスベルト15と接触する接触面は、加熱定着ロール2の外周面と整合可能になっている。すなわち、予め定めた荷重によって圧力パッド30が加熱定着ロール2に向けて押圧されると、軟質部材34が変形し、低摩擦シート36の接触面が加熱定着ロール2の外周面と整合する。圧縮コイルスプリング31,32による付勢力によって、加熱定着ロール2とエンドレスベルト15との間およびエンドレスベルト15と低摩擦シート36との間には、ほとんど隙間ができなくなっている。以上の構成により、加熱定着ロール2の表面のうち、記録媒体7の出口側を局部的に弾性変形させることができる。
低摩擦シート36としては、例えばポリテトラフルオロエチレンを含浸させたガラス繊維シート等が使用される。これによって、エンドレスベルト15が圧力パッド30上を滑らかに滑るようにされている。さらに、エンドレスベルト15の内側には潤滑剤が塗布されていてもよい。加熱定着ロール2は、図示しないモータ等により予め定めた周速度で回転させられ、この回転によりエンドレスベルト15も従動回転させられる。なお、上述した温度センサ37は例えば熱電対であって、その先端が軟質部材34の内部に埋設されている。
図1において、図示しない転写装置により記録媒体7の上にトナー8の像が転写され、図1の右側からベルトニップに向けてこの記録媒体7が搬送され、ベルトニップに侵入させられる。そして、加熱定着ロール2と圧力パッド30とによりベルトニップに作用する圧力と、ハロゲンランプ5によって加熱定着ロール2を通じて与えられる熱とにより、トナー8の像が記録媒体7上に定着する(定着工程)。
圧力パッド30は非回転状態で配置されているため、加熱定着ロール2から伝導される熱が放熱しにくく、加熱定着ロール2の回転が開始されてエンドレスベルト15が従動回転を開始しても、加熱定着ロール2から奪う熱量が少ない。このように熱損失が少ないことにより、経済的であり、かつベルトニップの温度低下も減少し、トナー8の定着性が向上する。
温度センサ37は、ベルトニップに対面する圧力パッド30の内部に設けられている。これにより、ベルトニップの温度を計測可能となり、これによってより良好な温度制御が可能であり、温度センサ37が加熱定着ロール2の表面に直接接触させることによる摩耗、損傷が起こらない。
定着装置1では、圧力パッド30によって広い面積にわたってエンドレスベルト15を押圧することが可能であり、これにより、ベルトニップ内の圧力分布を容易に調節することができ、圧力パッド30によってベルトニップのほぼ全域にわたって圧縮コイルスプリング31の押圧力を与えることが可能である。硬質部材35が硬いために圧縮コイルスプリング32の荷重が集中するため、加熱定着ロール2の被覆層4の硬質部材35で押圧される部分が歪んで、加熱定着ロール2の表面のうち、記録媒体7の出口側を局部的に弾性変形させることができる。そのため、加熱定着ロール2でトナー8を加熱した後に高い圧力を加えることができ、加熱ロールと加圧ロールとを備える定着装置に比べて、定着時間を短くすることができ、定着温度を下げることができる。したがって、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有し、Mwが10,000以上60,000以下であり、Mw/Mnが5以上10以下であり、トナーの赤外吸収スペクトル分析における、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6以下であり、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下であるトナーを高温高湿環境下で使用した場合において、加熱ロールと加圧ロールとを備える定着装置を用いる場合に比べて、ホットオフセットを抑制することができ、定着画像のこすり耐性の悪化を抑制することができる。その結果、定着ラチチュードを拡大することができる。
また、硬質部材35が硬いために圧縮コイルスプリング32の荷重が集中することによって、加熱定着ロール2の被覆層4の硬質部材35で押圧される部分が歪んで、記録媒体7のセルフストリッピングが可能になっている。この歪みによって、押圧部分の速度が加熱定着ロールの他の部分の周速度よりも大きくなっている。このため、ベルトニップを通過する記録媒体7の先端が硬質部材35に到達すると、加熱定着ロール2の歪んだ箇所の速度の影響を受けて、記録媒体7の速度は大きくなる。
しかし、圧力パッド30全体、特に軟質部材34によって、ベルトニップに圧力が与えられているために、記録媒体7の後続の部分が押さえ付けられるため、速度の上昇はわずかである。すなわち、記録媒体7は加熱定着ロール2の他の部分の周速度とほぼ等しい速度で移動する。このように、トナー像の定着が行われるベルトニップにおいては、加熱定着ロール2と記録媒体7との間に発生する速度差が小さく、発生する画像のズレが極めてわずかになる。
このように記録媒体7の後続部分を押さえ付けておくという観点からは、軟質部材34を通じて与えられるベルトニップの入口側の圧力は大きければ大きいほど望ましいが、あまり大きくなってしまうと、記録媒体7がベルトニップに侵入しにくくなったり、侵入のときに記録媒体7が速度変動を起こして画像ズレが発生したりする場合がある。
これに対して、定着装置1では、平板状の軟質部材34を設けたことにより、ベルトニップにおける記録媒体7の入口側の圧力が、出口側の圧力よりも小さくなるようになっている。これにより、定着に必要なエネルギ-を付与する定着ニップを確保しつつ、離型性を担保することができ、ホットオフセットを抑制することができる。したがって、記録媒体7はベルトニップに円滑に侵入する上、画像のズレを抑制することができる。このように、ベルトニップ内での記録媒体7の速度変動を減少させ、加熱定着ロール2と記録媒体7との速度差を小さくし、未定着のトナー8の像の乱れを押さえて、得られる定着像の画像ズレを抑制することが可能である。
さらに、圧力パッド30がベルトニップ全域にわたってエンドレスベルト15を押圧するために、ベルトニップ全域においてエンドレスベルト15を加熱定着ロール2に対してほとんど隙間なく押さえ付けることが可能である。これによって記録媒体7やトナー8から空気や水蒸気等が膨張し蒸発してくるのを抑制することができる。このため、ベルトニップ内での気泡の発生および成長を抑制することができる。したがって、成長した気泡によって未定着のトナー8が撹乱されるのを抑制することができるとともに、ベルトニップを通過する記録媒体7上のトナー8をエンドレスベルト15と加熱定着ロール2とで確実に押さえて定着させることが可能である。以上のように、水蒸気や空気の蒸発等を抑制することによって、トナー8の像の乱れを抑制しながら、定着を行うことができる。
図3に本実施形態に係る画像形成装置における定着装置の他の例の概略構成の側断面図を示す。図3の定着装置6は、エンドレスベルト15およびその支持の仕方が図1の定着装置1と異なっており、圧力パッド30を用いる点では同様である。図1の定着装置1では、ガイド40の周囲をエンドレスベルト15が走行するようにしているが、図3の定着装置6では、3本のロール22,23,24によってエンドレスベルト15を張架している。
図3の定着装置6では、加熱定着ロール2の下方に、例えばステンレス製等のロール22,23,24に巻回されたエンドレスベルト15が配置されている。このエンドレスベルト15は、例えばポリイミドフィルムから形成されており、ロール22,23,24に8予め定めた張力で張架されている。なお、エンドレスベルト15がロール22,23,24の軸線方向に移動して、これらのロール22,23,24から外れてしまうのを抑制するため、ロール23はわずかに変位可能に配置されていてもよい。
これらのロール22,23,24の配置によって、エンドレスベルト15は加熱定着ロール2に接触しており、さらにエンドレスベルト15は圧力パッド30によって予め定めた荷重で加熱定着ロール2に向けて押圧されている。これによって、エンドレスベルト15と加熱定着ロール2との間に記録媒体7が通過するベルトニップが設けられている。
図1の定着装置1と同様に、非回転状態の圧力パッド30を設け、加熱定着ロール2の表面のうち、記録媒体7の出口側を局部的に弾性変形させることができる。上記特定のトナーを高温高湿環境下で使用した場合において、加熱ロールと加圧ロールとを備える定着装置を用いる場合に比べて、ホットオフセットを抑制することができ、定着画像のこすり耐性の悪化を抑制することができる。その結果、定着ラチチュードを拡大することができる。
また、ベルトニップでの熱損失の減少、ベルトニップ内での記録媒体7の速度変動の減少による画像ズレの抑制、気泡の発生抑制による画像ズレの抑制等の効果も得られる。また、温度センサ37を圧力パッド30に内蔵させたことによる効果も得られる。
本実施形態に係る画像形成装置で用いられるトナーに適用される定着装置1または6における、定着温度は、100℃以上200℃以下であることが好ましく、130℃以上190℃以下であることがより好ましい。定着温度が100℃未満であると、定着不良が生じる場合があり、200℃を超えるとホットオフセットが発生する場合がある。
<画像形成装置>
本実施形態に係る画像形成装置は、例えば、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、像保持体の表面に形成された静電荷像を、トナーを用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、現像されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、被転写体に転写されたトナー像を定着するための定着手段として上記定着装置とを備える。本実施形態の画像形成装置は、必要に応じて、転写後の像保持体の表面に残留した残留トナー等を除去して清掃する像保持体清掃手段を備えていてもよい。
以下、図面を参照しつつ本実施形態に係る画像形成装置の構成を説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。
図4は、本実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略構成図である。図4に示された画像形成装置100は、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット58Y,58M,58C,58Kと、各画像形成ユニット58Y,58M,58C,58Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト55に順次転写(一次転写)させる一次転写部50と、中間転写ベルト55上に転写された重畳トナー像を記録媒体(記録紙)56に一括転写(二次転写)させる二次転写部60と、二次転写された画像を記録媒体96上に定着させる定着装置1または6と、を備えている。また、各装置(各部)の動作を制御する制御部80を有している。
本実施形態において、各画像形成ユニット58Y,58M,58C,58Kには、矢印A方向に回転する感光体ドラム51の周囲に、これらの感光体ドラム51を帯電する帯電器52と、感光体ドラム51上に静電潜像を書込むレーザ露光器53(図4中、露光ビームを符号Bmで示す)と、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム51上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器54と、感光体ドラム51上に形成された各色成分トナー像を一次転写部50にて中間転写ベルト55に転写する一次転写ロール56と、感光体ドラム51上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ57等の電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット58Y,58M,58C,58Kは、中間転写ベルト55の上流側から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の順に、略直線状に配置されている。
中間転写体である中間転写ベルト55は、例えば、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルト(エンドレスベルト)で構成されている。そして、中間転写ベルト55の体積抵抗率は、例えば、10Ωcm以上1014Ωcm以下となるように形成されており、その厚さは、例えば、0.1mm程度に構成されている。中間転写ベルト55は、各種ロールによって、図4に示すB方向に予め定めた速度で循環駆動(回転駆動)されている。本実施形態では、各種ロールとして、定速性に優れたモータ(図示せず)等により駆動されて中間転写ベルト55を回転させる駆動ロール70と、各感光体ドラム51の配列方向に沿って延びる中間転写ベルト55を支持する支持ロール72と、中間転写ベルト55に対して張力を与えるとともに中間転写ベルト55の蛇行等を防止する補正ロールとして機能するテンションロール74と、二次転写部60に設けられるバックアップロール64と、中間転写ベルト55上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール76とを有している。
一次転写部50は、中間転写ベルト55を挟んで感光体ドラム51に対向して配置される一次転写ロール56により構成されている。一次転写ロール56は、例えば、シャフト(不図示)と、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層(不図示)とで構成されている。シャフトは、例えば、鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、例えば、カーボンブラック等の導電剤を配合したアクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)とスチレン-ブタジエンゴム(SBR)とエチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)とのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が例えば10Ωcm以上10Ωcm以下のスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール56は、中間転写ベルト55を挟んで感光体ドラム51に圧接して配置され、さらに一次転写ロール56には、トナーの帯電極性(マイナス極性とする。以下同様。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム51上のトナー像が中間転写ベルト55に順次、静電吸引され、中間転写ベルト55上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
二次転写部60は、中間転写ベルト55のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール62と、バックアップロール64とによって構成される。バックアップロール64は、表面が例えばカーボン等を分散したEPDMゴムとNBRのブレンドゴムのチューブ、内部は例えばEPDMゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率は、例えば、10Ω/□以上1010Ω/□以下となるように形成され、硬度は、例えば70°(アスカーC:高分子計器社製、以下同様)に設定されている。このバックアップロール64は、中間転写ベルト55の裏面側に配置されて二次転写ロール62の対向電極をなし、二次転写バイアスを印加する金属製等の給電ロール66が接触配置されている。
一方、二次転写ロール62は、例えば、シャフト(不図示)と、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層(不図示)とで構成されている。シャフトは、例えば、鉄、SUS等の金属等で構成された円柱状等の棒である。スポンジ層は、例えば、カーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴム等で形成され、体積抵抗率が例えば10Ωcm以上10Ωcm以下のスポンジ状等の円筒状等のロールである。そして、二次転写ロール62は、中間転写ベルト55を挟んでバックアップロール64に圧接して配置され、さらに二次転写ロール62は接地されてバックアップロール64との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部60に搬送される記録媒体96上にトナー像が二次転写される。
また、中間転写ベルト55の二次転写部60の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト55上の残留トナーや紙粉等を除去し、中間転写ベルト55の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ78が接離自在に設けられている。また、本実施形態では、イエローの画像形成ユニット58Yの上流側に、各画像形成ユニット58Y,58M,58C,58Kにおける画像形成タイミングをとるための基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)82が配設されている。また、黒の画像形成ユニット58Kの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ84が配設されている。この基準センサ82は、中間転写ベルト55の裏側に設けられたマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部80からの指示により、各画像形成ユニット58Y,58M,58C,58Kは画像形成を開始するように構成されている。
さらに、本実施形態の画像形成装置100では、用紙搬送系として、例えば、記録媒体96を収容する用紙トレイ90と、この用紙トレイ90に集積された記録媒体96を取り出して搬送するピックアップロール91と、ピックアップロール91により繰り出された記録媒体96を搬送する搬送ロール92と、搬送ロール92により搬送された記録媒体96を二次転写部60へと送り込む搬送シュート93と、二次転写ロール62により二次転写された後に搬送される記録媒体96を定着装置1または6へと搬送する搬送ベルト94と、記録媒体96を定着装置1または6に導く定着入口ガイド95とを備えている。
次に、本実施形態に係る画像形成装置100の基本的な作像プロセスについて説明する。図4に示すような画像形成装置100では、画像読取装置(IIT)(図示せず)やパーソナルコンピュータ(PC)(図示せず)等から出力される画像データは、画像処理装置(IPS)(図示せず)により画像処理が施された後、画像形成ユニット58Y,58M,58C,58Kによって作像作業が実行される。具体的には、IPSでは、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。そして、画像処理が施された画像データは、Y,M,C,Kの4色の色材階調データに変換され、レーザ露光器53に出力される。
レーザ露光器53では、入力された色材階調データに応じて、例えば、半導体レーザから出射された露光ビームBmが、画像形成ユニット58Y,58M,58C,58Kの各々の感光体ドラム51に照射される。画像形成ユニット58Y,58M,58C,58Kの各感光体ドラム51では、帯電器52によって表面が帯電された後、このレーザ露光器53によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット58Y,58M,58C,58Kによって、Y,M,C,Kの各色のトナー像として現像される。
画像形成ユニット58Y,58M,58C,58Kの感光体ドラム51上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム51と中間転写ベルト55とが接触する一次転写部50において、中間転写ベルト55上に転写される。より具体的には、一次転写部50において、一次転写ロール56により、中間転写ベルト55の基材に対し、トナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト55の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。
トナー像が中間転写ベルト55の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト55は移動してトナー像が二次転写部60に搬送される。トナー像が二次転写部60に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部60に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール91が回転し、用紙トレイ90から予め定めたサイズの用紙である記録媒体96が供給される。ピックアップロール91により供給された記録媒体96は、搬送ロール92により搬送され、搬送シュート93を経て二次転写部60に到達する。この二次転写部60に到達する前に、記録媒体96は一旦停止され、トナー像が保持された中間転写ベルト55の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、記録媒体96の位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
二次転写部60では、中間転写ベルト55を介して、二次転写ロール62がバックアップロール64に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された記録媒体96は、中間転写ベルト55と二次転写ロール62との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール66からトナーの帯電極性(マイナス極性)と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加されると、二次転写ロール62とバックアップロール64との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト55上に保持された未定着トナー像は、二次転写ロール62およびバックアップロール64によって押圧される二次転写部60にて、記録媒体96上に一括して静電転写される。
その後、トナー像が静電転写された記録媒体96は、二次転写ロール62によって中間転写ベルト55から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール62の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト94へと搬送される。搬送ベルト94では、定着装置1または6における最適な搬送速度に合わせて、記録媒体96が定着装置1または6まで搬送される。
定着装置1または6に搬送された記録媒体96上の未定着トナー像は、上述したように、定着装置1または6によって熱および圧力で定着処理を受けることで記録媒体96上に定着される。そして定着画像が形成された記録媒体96は、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部に搬送される。
一方、記録媒体96への転写が終了した後、中間転写ベルト55上に残った残留トナー等は、中間転写ベルト55の回転に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール76および中間転写ベルトクリーナ78によって中間転写ベルト55上から除去される。
本実施形態に係る画像形成装置により、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有し、トナーのテトラヒドロフラン可溶分のMwが10,000以上60,000以下であり、Mw/Mnが5以上10以下であり、トナーの赤外吸収スペクトル分析における、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6以下であり、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下であるトナーを高温高湿環境下で使用した場合において、加熱ロールと加圧ロールとを備える定着装置を用いる画像形成装置に比べて、定着ラチチュードを拡大することができる。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係る画像形成装置で用いられるトナーは、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有し、トナーのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ測定によって得られた重量平均分子量をMw、および数平均分子量をMnとしたとき、Mwが10,000以上60,000以下であり、Mw/Mnが5以上10以下であり、トナーの赤外吸収スペクトル分析における、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6以下であり、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下であるトナーである。
(結着樹脂)
本実施形態に係るトナーは、結着樹脂として、ポリエステル樹脂を含み、結着樹脂の主成分としてポリエステル樹脂を含むことが好ましい。ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂であっても、非晶性ポリエステル樹脂であってもよく、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂との混合物であってもよい。ポリエステル樹脂は、酸成分モノマ(多価カルボン酸)とアルコール成分モノマ(多価アルコール)とから合成されるものであり、本実施形態において、「酸由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を指し、「アルコール由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を指す。主成分とは、トナー中の結着樹脂100質量部に対して50質量部以上のことをいう。
ここで、「結晶性樹脂」の「結晶性」とは、樹脂またはトナーの示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指す。具体的には、自動接線処理システムを備えた島津製作所社製の示差走査熱量計(装置名:DSC-50型)を用いた示差走査熱量測定(DSC)において、10℃/minの昇温速度で昇温した後、液体窒素で冷却し、再度10℃/minで昇温した際のオンセット点から吸熱ピークのピークトップまでの温度が10℃以内であるときに「明確な」吸熱ピークであるとする。DSC曲線におけるベースラインの平坦部の点およびベースラインからの立ち下がり部の平坦部の点を指定し、その両点間の平坦部の接線の交点が「オンセット点」として自動接線処理システムにより求められる。一方、明確な吸熱ピークではなく、階段状の吸熱量変化が認められる樹脂は、「非晶性樹脂」を意味し、常温固体で、ガラス転移温度以上の温度において熱可塑化するものを指す。また、「非晶性樹脂」は、示差走査熱量測定(DSC)において、ガラス転移に対応した階段状の吸熱点の他に、結晶融点に対応した吸熱ピークを示さない。
[酸由来構成成分]
酸由来構成成分は、特に制限はなく、脂肪族ジカルボン酸、芳香族カルボン酸が好ましく用いられる。脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、1,11-ウンデカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,13-トリデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,16-ヘキサデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸など、あるいはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、これらに限定されない。また芳香族カルボン酸としては例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族カルボン酸類の低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられる。また、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類等が挙げられる。さらに良好な定着性を確保するため、架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが好ましい。また、前述のアルケニルコハク酸類の具体的なものとしては、ドデセニルコハク酸、ドデシルコハク酸、ステアリルコハク酸、オクチルコハク酸、オクセニルコハク酸等が挙げられる。
[アルコール由来構成成分]
アルコール由来構成成分としては特に制限はないが、脂肪族ジオールとして、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオール等が挙げられる。また、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリンなどや、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類が用いられる。また、良好な定着性を確保するため、架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール)を併用してもよい。
本実施形態に係るトナーは、上記特定のテトラヒドロフラン可溶分のMw、Mw/Mn、トナーの赤外吸収スペクトル分析におけるピーク吸収の要件を満たすためには、アルコール由来構成成分としてビスフェノールA等のビスフェノール誘導体を含まないビスフェノール構成成分非含有ポリエステル樹脂を含有するトナーであることが好ましく、脂肪族多価アルコールを構成成分として含むビスフェノール構成成分非含有ポリエステル樹脂を含有するトナーであることがより好ましい。すなわち、上記アルコール由来構成成分のうち、水添ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等は用いないことが望ましい。
ビスフェノールA等のビスフェノール誘導体は、疎水性の高いアルコール成分モノマであり、ビスフェノール構成成分非含有ポリエステル樹脂は、通常、エステル基の濃度が高く、これを結着樹脂として含むトナーは、定着画像が割れにくいという利点はある。一方、ビスフェノール構成成分非含有ポリエステル樹脂を結着樹脂として含むトナーは、アルコール由来構成成分としてビスフェノール誘導体を含むビスフェノール構成成分含有ポリエステル樹脂を含有するトナーよりも高温高湿環境下で放置された後のトナーの表面弾性率の低下幅が大きい。そのため、ビスフェノール構成成分非含有ポリエステル樹脂を含有するトナーを用いると、加熱ロールと加圧ロールとを用いる定着工程において、トナー中心部まで溶融させるような高い温度では、トナー表面の樹脂が溶融しすぎてトナーが加熱ロールに付着するホットオフセットが生じる場合があり、トナー中心部まで溶融させないような低い温度では、トナー中心部の樹脂がほとんど溶融せず、定着画像のこすり耐性の悪化が生じる場合があり、その結果、定着ラチチュードが狭いという問題があった。
しかし、上記の通り、上記定着装置を用いることによって、このようなトナーを高温高湿環境下で使用した場合において、加熱ロールと加圧ロールとを備える定着装置を用いる場合に比べて、ホットオフセットを抑制することができ、定着画像のこすり耐性の悪化を抑制することができる。その結果、定着ラチチュードを拡大することができる。
ポリエステル樹脂の製造方法としては特に制限はなく、酸成分とアルコール成分を反応させる一般的なポリエステル重合法で製造すればよく、例えば、直接重縮合、エステル交換法等が挙げられ、単量体の種類によって使い分けて製造すればよい。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、通常1/1程度である。
ポリエステル樹脂の製造は、例えば、重合温度180℃以上230℃以下の間で行えばよく、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合時に発生する水やアルコールを除去しながら反応させてもよい。単量体が、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、重合反応が部分的に早くなったり、遅くなる場合があり、無着色粒子を多く発生する場合があるため、高沸点の溶媒を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶媒を留去しながら行ってもよい。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合はあらかじめ相溶性の悪い単量体と、その単量体と重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分とともに重縮合させてもよい。
ポリエステル樹脂の製造時に使用してもよい触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物、リン酸化合物、およびアミン化合物等が挙げられる。この中でも、例えば、スズ、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド等のスズ含有触媒を用いることが好ましい。
本実施形態においては、静電荷像現像用トナー用の樹脂として共重合可能なものであれは、親水性極性基を有する化合物を用いてもよい。具体例としては、仮に用いる樹脂がポリエステルである場合、スルホニル-テレフタル酸ナトリウム塩、3-スルホニルイソフタル酸ナトリウム塩等の芳香環に直接スルホニル基が置換したジカルボン酸化合物が挙げられる。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量Mwは10,000以上であることが好ましく、25,000以上50,000以下の範囲であることがより好ましい。このポリエステル樹脂を含むと、擦摺性に優位である。ポリエステル樹脂の重量平均分子量Mwが5,000を下回ると、トナーがゲル分を含有していても分離しやすくなることから、遊離した樹脂に由来する問題(フィルミング、脆さによる微粉増加、粉体流動性悪化など)が発生する場合がある。
結着樹脂等の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、テトラヒドロフラン(THF)溶媒で行う。そして上記重量平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出したものである。
本実施形態に係るトナーにおいて、ポリエステル樹脂以外の樹脂を含んでもよい。ポリエステル樹脂以外の樹脂としては特に制限されないが、具体的には、スチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル等のアクリル系単量体;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等のメタクリル系単量体;さらにアクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルフォン酸ナトリウム等のエチレン系不飽和酸単量体;さらにアクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのオレフィン類単量体の単独重合体、それらの単量体を2種以上組み合せた共重合体、またはそれらの混合物、さらには、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合系樹脂、または、それらと前記ビニル系樹脂との混合物、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂の含有量は、例えばトナー全体に対して80質量%以上95質量%以下の範囲である。
本実施形態に係る画像形成装置で用いられるトナーは、結着樹脂として、結晶性樹脂を含有していることが好ましい。トナーが結晶性樹脂を含有することにより、吸湿性がより小さくなる。
結晶性樹脂の含有量は、トナーに対して3重量%以上20重量%以下であることが好ましく、5重量%以上15重量%以下であることがより好ましい。結晶性樹脂の含有量がトナーに対して3重量%未満であると、トナーが溶融しにくくなるため定着温度を高くする必要が生じ、低温定着が困難となる場合があり、20重量%を超えると、内部添加剤の分散が不十分となる等により、帯電保持性が低下する場合がある。
(その他の構成成分)
本実施形態に係るトナーは、必要に応じて、着色剤、離型剤、帯電制御剤、金属酸化物等の他の添加剤を含有してもよい。これら添加剤は、結着樹脂に混練するなどして内添してもよいし、粒子としてトナー粒子を得たのち混合処理を施すなどして外添してもよい。
着色剤としては、特に制限はなく、公知の顔料が用いられ、必要に応じて、公知の染料を含んでもよい。具体的には、以下に示すイエロー、マゼンタ、シアン、黒(ブラック)等の各顔料が用いられる。
イエローの顔料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯化合物、メチン化合物、アリルアミド化合物等に代表される化合物が用いられる。
マゼンタの顔料としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物等が用いられる。
シアンの顔料としては、銅フタロシアニン化合物およびその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が用いられる。
黒の顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、鉄黒等が用いられる。
着色剤の含有量は、例えばトナー全体に対して5質量%以上20質量%以下の範囲である。
離型剤としては、特に制限はなく、例えば、カルナバワックス、木蝋、米糠蝋等の植物性ワックス;蜜ワックス、昆虫ワックス、鯨ワックス、羊毛ワックスなどの動物性ワックス;モンタンワックス、オゾケライトなどの鉱物性ワックス、エステルを側鎖に有するフィッシャートロプシュワックス(FTワックス)、特殊脂肪酸エステル、多価アルコールエステル等の合成脂肪酸固体エステルワックス;パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリテトラフルオロエチレンワックス、ポリアミドワックス、およびシリコーン化合物等の合成ワックス;等が挙げられる。離型剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
離型剤の含有量は、例えばトナー全体に対して0.1質量%以上10質量%以下の範囲である。
帯電制御剤としては、特に制限はなく、従来公知の帯電制御剤が使用される。例えば、ニグロシン染料、脂肪酸変性ニグロシン染料、カルボキシル基含有脂肪酸変性ニグロシン染料、四級アンモニウム塩、アミン系化合物、アミド系化合物、イミド系化合物、有機金属化合物等の正帯電性帯電制御剤;オキシカルボン酸の金属錯体、アゾ化合物の金属錯体、金属錯塩染料やサリチル酸誘導体等の負帯電性帯電制御剤;等が挙げられる。帯電制御剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
金属酸化物としては、特に制限はなく、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、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等が挙げられる。金属酸化物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(トナーの特性)
本実施形態に係る画像形成装置で用いられるトナーのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ測定によって得られた重量平均分子量をMw、および数平均分子量をMnとしたとき、Mwは10,000以上60,000以下であり、25,000以上50,000以下であることが好ましい。Mwがこの範囲であるトナーは、定着性に優れる。トナーのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ測定によって得られた重量平均分子量Mwが10,000未満であると、トナー定着の際にホットオフセットが生じる可能性が高くなり、60,000を超えると、最低定着温度、すなわちトナー画像が形成された基材を折り曲げたときにトナー画像が分離しなくなる温度が、高くなる。
Mw/Mnは、5以上10以下であり、6以上8以下であることが好ましい。Mw/Mnが5未満であると、結着樹脂の製造における技術的難易度が高いため高価となり、10を超えると、定着温度に対する溶融性の差異が大きく、定着画像にムラが生じやすくなり、定着画像の品質に劣る。
ここで、トナー粒子のテトラヒドロフラン(THF)可溶分のGPC測定における、分子量分布曲線、各平均分子量、ピーク分子量は、次の通り測定する。
まず、測定対象となるトナー粒子(またはトナー)0.5mgをTHF(テトラヒドロフラン)1gに溶解させ、超音波分散をかけた後に、濃度が0.5%となるように調整し、この溶解成分をGPCにより測定する。
GPC装置として「HLC-8120GPC、SC-8020(東ソー製)」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM-H(東ソー製6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHFを用いる。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6mL/min、サンプル注入量10μL、測定温度40℃、RI(Refractive Index)検出器を用いて実験を行う。また、検量線は、東ソー製「polystylene標準試料TSK standard」:「A-500」、「F-1」、「F-10」、「F-80」、「F-380」、「A-2500」、「F-4」、「F-40」、「F-128」、「F-700」の10サンプルから作製する。
トナー粒子のトルエン不溶分は、25質量%以上45質量%以下が好ましく、28質量%以上38質量%以下がより好ましく、30質量%以上35質量%以下がさらに好ましい。トナー粒子のトルエン不溶分を上記範囲にすると、トナー粒子の吸湿性が低下し、トナー粒子の搬送性を高め易くなる。
ここで、トナー粒子のトルエン不溶分とは、トルエンに不溶なトナー粒子の構成成分である。つまり、トルエン不溶分は、トルエンに不溶な結着樹脂の成分(特に結着樹脂の高分子量成分)を主成分(例えば全体の50質量%以上)とした不溶分である。このトルエン不溶分は、トナー中に含まれる架橋樹脂の含有量の指標と言える。トルエン不溶分は、次の方法により測定された値とする。
秤量したガラス繊維製の円筒ろ紙に秤量したトナー粒子(またはトナー)を1g投入し、加熱式ソックスレー抽出装置の抽出管に装着する。そして、フラスコにトルエンを注入して、マントルヒータを用いて110℃に加熱する。また、抽出管に装着した加熱ヒータを用いて抽出管の周部を125℃に加熱する。抽出サイクルが4分以上5分以下の範囲で1回となるような還流速度で抽出を行う。10時間抽出した後、円筒ろ紙とトナー残渣を取り出して乾燥し、秤量する。そして、式:トナー粒子(またはトナー)残渣量(質量%)=[(円筒ろ紙量+トナー残渣量)(g)-円筒ろ紙量(g)]÷トナー粒子(またはトナー)質量(g)×100に基づいて、トナー粒子(またはトナー)残渣量(質量%)を算出し、このトナー粒子(またはトナー)残渣量(質量%)をトルエン不溶分(質量%)とする。
なお、トナー粒子(またはトナー)残渣は、着色剤、外添剤等の無機物、および結着樹脂の高分子量成分等からなる。また、トナー粒子に離型剤を含む場合、加熱による抽出を行うことから、離型剤はトルエン可溶分となっている。
トナー粒子のトルエン不溶分は、例えば、結着樹脂において、1)末端に反応性官能基を有する高分子成分に架橋剤を添加して架橋構造、または分岐構造を形成する方法、2)末端にイオン性官能基を有する高分子成分に多価金属イオンにより架橋構造または分岐構造を形成する方法、3)イソシアネートなどの処理による樹脂鎖長の延長、分岐を形成する方法等により調整される。
トナーの赤外吸収スペクトル分析における、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比は、0.6以下であり、0.5以下であることが好ましく、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比は、0.4以下であり、0.3以下であることが好ましい。また、本実施形態に係るトナーの赤外吸収スペクトル分析における、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比は、0.2以上であることが好ましく、0.3以上であることがより好ましく、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比は、0.05以上であることが好ましく、0.08以上であることがより好ましい。この720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6を超えると、トナー粒子の強度が低下しやすくなり、0.2未満であると、トナー粒子の保存性が低下する場合がある。また、この720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4を超えると、トナー粒子の強度が低下しやすくなり、0.05未満であると、トナー粒子の保存性が低下する場合がある。
トナーの赤外吸収スペクトル分析における、1500cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比は、0.5以下であることが好ましく、0.4以下であることがより好ましい。また、本実施形態に係るトナーの赤外吸収スペクトル分析における、1500cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比は、0.1以上であることが好ましく、0.15以上であることがより好ましい。この1500cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.5を超えると、トナー粒子の強度が低下しやすくなり、0.1未満であると、トナー粒子の保存性が低下する場合がある。
ここで、赤外吸収スペクトル分析による各波長または波数のピーク吸収(吸光度)の測定は、次に示す方法により測定される。まず、測定対象となるトナー粒子(またはトナー)を、KBr錠剤法により測定試料を作製する。そして、測定試料に対して、赤外分光光度計(日本分光株式会社製:FT-IR-410)により、積算回数300回、分解能4cm-1の条件で、波数500cm-1以上4000cm-1以下の範囲を測定する。そして、吸収光の無いオフセット部分等でベースライン補正を実施して、各波長または波数の吸光度を求める。なお、「720cm-1付近」、「820cm-1付近」、「1500cm-1付近」とは、それぞれ波数「720±20cm-1」、「820±20cm-1」、「1500±20cm-1」を指す。
ここで、720cm-1付近のピークは、脂肪鎖の炭素-水素結合(C-H結合)に基づく変角振動であり、ポリエステル樹脂が有する脂肪鎖に由来するピークである。820cm-1付近のピークは、芳香環の炭素-水素結合(C-H結合)に基づく面外変角振動であり、構成成分としてビスフェノールA等のビスフェノール誘導体を含有する場合に、ビスフェノールのベンゼン環の隣接水素に由来するピークである。1500cm-1付近のピークは、芳香環の炭素-炭素二重結合(C=C結合)に基づく伸縮振動であり、構成成分としてビスフェノールA等のビスフェノール誘導体を含有する場合に、ビスフェノールのベンゼン環に由来するピークである。赤外吸収スペクトルにおけるピークが上記条件を満たすトナーは、例えば、構成成分としてビスフェノールA等のビスフェノール誘導体を含有しない、またはビスフェノール誘導体の含有量がアルコール構成成分全体の5モル%以下であるものである。
図5に、トナーの赤外吸収スペクトルの一例を示す。図5において、波数720cm-1、820cm-1および1500cm-1付近の吸収ピークをそれぞれ矢印により示す。図5において、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6以下であり、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下であるトナーの赤外吸収スペクトルの例を下、中央に、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6を超え、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4を超えるトナーの赤外吸収スペクトルの例を上に示す。
トナーの体積平均粒径D50vは、0.5μm以上5.0μm以下であることが好ましい。上記範囲内であることで、付着力が高く、現像性の向上が図られる。また、画像の解像性の向上も図られる。トナーの体積平均粒径D50vは、0.8μm以上4.0μm以下の範囲であることがより好ましく、1.0μm以上3.0μm以下の範囲であることがさらに好ましい。
トナーの体積平均粒径D50v、数平均粒度分布指標(GSDp)、体積平均粒度分布指標(GSDv)等は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置、例えば、LA920(堀場製作所社製)を用いて測定される。粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒子径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒子径を体積D50v、数D50p、累積84%となる粒子径を体積D84v、数D84pと定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
(トナーの製造方法)
本実施形態で用いるトナーを製造する方法としては、特に制限はなく、例えば、混練粉砕法や、液中乳化法、重合法等の湿式製法が挙げられる。
例えば、結着樹脂、必要に応じて、着色剤、他の添加剤等をヘンシェルミキサ等の混合装置に投入して混合し、この混合物を二軸押出機、バンバリーミキサー、ロールミル、ニーダ等で溶融混練した後、ドラムフレーカー等で冷却し、ハンマーミル等の粉砕機で粗粉砕し、さらにジェットミル等の粉砕機で粉砕した後、風力分級機等を用いて分級することにより、粉砕トナーが得られる。
また、結着樹脂、必要に応じて、着色剤、他の添加剤を酢酸エチル等の溶剤に溶解し、炭酸カルシウム等の分散安定剤が添加された水中に乳化、懸濁し、溶剤を除去した後、分散安定剤を除去して得られた粒子を濾過、乾燥することによって液中乳化乾燥トナーが得られる。
また、結着樹脂を形成する重合性単量体、着色剤、重合開始剤(例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、イソプロピルパーオキシカーボネート、クメンハイドロパーオキサイド、2,4-ジクロリルベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド等)および他の添加剤等を含有する組成物を水相中に撹拌下で加えて造粒し、重合反応後、粒子を濾過、乾燥することによって重合トナーが得られる。
なお、トナーを得る際の各材料(結着樹脂、着色剤、その他の添加剤等)の配合割合は、要求される特性、低温定着性、色等を考慮して設定すればよい。
<現像剤>
本実施形態において、現像剤は、前記本実施形態に係るトナーを含有する以外は特に制限はなく、目的に応じて適宜の成分組成をとればよい。本実施形態における現像剤は、トナーを、単独で用いると一成分系の現像剤となり、また、キャリアと組み合わせて用いると二成分系の現像剤となる。
例えばキャリアを用いる場合のそのキャリアとしては、特に制限はなく、それ自体公知のキャリアが挙げられ、例えば、特開昭62-39879号公報、特開昭56-11461号公報等に記載された樹脂被覆キャリア等の公知のキャリアが挙げられる。
キャリアの具体例としては、以下の樹脂被覆キャリアが挙げられる。該キャリアの核体粒子としては、通常の鉄粉、フェライト、マグネタイト造型物などが挙げられ、その体積平均粒径は、30μm以上200μm以下程度の範囲である。
また、上記樹脂被覆キャリアの被覆樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等のα-メチレン脂肪酸モノカルボン酸類;ジメチルアミノエチルメタクリレート等の含窒素アクリル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン等のビニルピリジン類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロぺニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン等のビニル系フッ素含有モノマ;などの単独重合体、または2種類以上のモノマからなる共重合体、さらに、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等を含むシリコーン樹脂類、ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル類、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上併用してもよい。被覆樹脂の被覆量としては、前記核体粒子100重量部に対して0.1重量部以上10重量部以下程度の範囲が好ましく、0.5重量部以上3.0重量部以下の範囲がより好ましい。
キャリアの製造には、加熱型ニーダ、加熱型ヘンシェルミキサ、UMミキサなどを使用すればよく、前記被覆樹脂の量によっては、加熱型流動転動床、加熱型キルンなどを使用してもよい。
現像剤における前記本実施形態のトナーとキャリアとの混合比としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定的に解釈されるものではなく、種々の変形、変更、改良が可能であり、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは言うまでもない。
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
<測定方法>
トナーの体積平均粒径D50vは、マルチサイザーII(アパチャー径50μm、ベックマン-コールター社製)を用いて測定した。具体的には、マルチサイザーIIによって測定された粒度分布について、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小径側から体積の累積分布を描き、累積50%となる粒径をD50vとした。
<非晶性ポリエステル樹脂(A1)の作製>
内部を乾燥させた三口フラスコに、テレフタル酸ジメチル60質量部、フマル酸ジメチル74質量部、ドデセニルコハク酸無水物30質量部、トリメリット酸22質量部、プロピレングリコール138質量部、ジブチルスズオキサイド0.3質量部を加えた。窒素雰囲気下で撹拌しながら昇温し、反応により生成された水を系外へ除去しながら、185℃で3時間反応させた後、徐々に減圧しながら240℃まで温度を上げて、さらに4時間反応させた後、冷却した。こうして、重量平均分子量Mwが39,000の非晶性ポリエステル樹脂(A1)を作製した。
<非晶性ポリエステル樹脂(A2)の作製>
190℃で3時間反応させた後、徐々に減圧しながら220℃まで温度を上げて、さらに2.5時間反応させた以外は非晶性ポリエステル樹脂(A1)と同様の方法で非晶性ポリエステル樹脂(A2)を作製した。非晶性ポリエステル樹脂(A2)の重量平均分子量Mwは26,000であった。
<非晶性ポリエステル樹脂(A3)の作製>
プロピレングリコール138質量部の代わりに、プロピレングリコール128質量部、ブチレングリコール19質量部とし、195℃で4時間反応させた後、徐々に減圧しながら240℃まで温度を上げて、さらに6時間反応させた以外は非晶性ポリエステル樹脂(A1)と同様の方法で非晶性ポリエステル樹脂(A3)を作製した。非晶性ポリエステル樹脂(A3)の重量平均分子量Mwは56,000であった。
<結晶性ポリエステル樹脂(B1)の作製>
内部を乾燥させた三口フラスコに、セバシン酸ジメチル100質量部と、ヘキサンジオール67.8質量部と、ジブチルスズオキサイド0.10質量部とを加えた。窒素雰囲気下で撹拌しながら昇温し、反応中に生成された水を系外へ除去しながら、185℃で5時間反応させた後、徐々に減圧しながら220℃まで温度を上げて、6時間反応させた後、冷却した。こうして、重量平均分子量が33,700の結晶性ポリエステル樹脂(B1)を作製した。
なお、この結晶性ポリエステル樹脂(B1)の融解温度を、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求めたところ、71℃であった。
<非晶性ポリエステル樹脂(A4)の作製>
テレフタル酸ジメチル60質量部、フマル酸ジメチル74質量部、ドデセニルコハク酸無水物30質量部、トリメリット酸22質量部、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物137質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物191質量部、ジブチルスズオキサイド0.3質量部にした以外は非晶性ポリエステル樹脂(A1)と同様にして非晶性ポリエステル樹脂(A4)を作製した。非晶性ポリエステル樹脂(A4)の重量平均分子量Mwは27,000であった。
<トナー(1)の作製>
非晶性ポリエステル樹脂(A1)73質量部と、結晶性ポリエステル樹脂(B1)6質量部と、着色剤(C.I.Pigment Red 122)7質量部と、離型剤として、パラフィンワックス(融解温度73℃、日本精鑞株式会社製)5質量部と、エステルワックス(ベヘン酸ベヘニル、ユニスターM-2222SL、日油社製)2質量部とを、ヘンシェルミキサ(日本コークス工業株式会社製)に投入し、周速15m/秒で5分間撹拌混合した後、得られた撹拌混合物をエクストルーダー型連続混練機で溶融混練した。ここで、エクストルーダー型連続混練機の設定条件は、供給側温度が160℃、排出側温度が130℃、冷却ロールの供給側温度が40℃、排出側温度が25℃であった。なお、冷却ベルトの温度を10℃に設定した。
得られた溶融混練物を冷却した後、ハンマーミルを用いて粗粉砕し、次いでジェット式粉砕機(日本ニューマチック工業社製)を用いて体積平均粒子径が6.5μmになるように微粉砕し、さらにエルボージェット分級機(日鉄鉱業株式会社製、型式:EJ-LABO)を用いて分級して、微粉、粗粉を除去し、トナー(1)を得た。トナー(1)の体積平均粒径は7.0μmであった。
トナー(1)のテトラヒドロフラン可溶分をGPCにより測定した結果、重量平均分子量Mwは37,000であり、数平均分子量Mnは5,000、ピーク分子量は9,500であった。これより、Mw/Mnは、7.4と算出された。トナー(1)の赤外吸収スペクトルより、720cm-1付近のピーク吸収(C)に対する1500cm-1付近のピーク吸収(A)の比(A/C)、720cm-1付近のピーク吸収(C)に対する820cm-1付近のピーク吸収(B)の比(B/C)、1500cm-1付近のピーク吸収(A)に対する820cm-1付近のピーク吸収(B)の比(B/A)を算出し、A/Cは0.5、B/Cは0.1、B/Aは0.3であった。また、トナー(1)のトルエン不溶分は34質量%であった。
<トナー(2)の作製>
非晶性ポリエステル樹脂(A1)を非晶性ポリエステル樹脂(A2)に変更した以外はトナー(1)の作製と同様にしてトナー(2)を作製した。トナー(2)の体積平均粒径は6.8μmであった。トナー(2)の重量平均分子量Mwは25,000、数平均分子量Mnは3,000、ピーク分子量は7,000、Mw/Mnは8.3であった。トナー(2)のA/Cは0.6、B/Cは0.2、B/Aは0.3であった。また、トナー(2)のトルエン不溶分は28質量%であった。
<トナー(3)の作製>
非晶性ポリエステル樹脂(A1)を非晶性ポリエステル樹脂(A3)に変更した以外はトナー(1)の作製と同様にしてトナー(3)を作製した。トナー(3)の体積平均粒径は7.5μmであった。トナー(3)の重量平均分子量Mwは60,000、数平均分子量Mnは8,500、ピーク分子量は11,000、Mw/Mnは7.1であった。トナー(3)のA/Cは0.5、B/Cは0.2、B/Aは0.4であった。また、トナー(3)のトルエン不溶分は38質量%であった。
<トナー(4)の作製>
トナー(4)の作製において結晶性樹脂を用いず、非晶性ポリエステル樹脂(A1)を79質量部に変更した以外はトナー(1)の作製と同様にしてトナー(4)を作製した。トナー(4)の体積平均粒径は7.1μmであった。トナー(4)の重量平均分子量Mwは39,000、数平均分子量Mnは4,500、ピーク分子量は9,800、Mw/Mnは8.7であった。トナー(4)のA/Cは0.6、B/Cは0.1、B/Aは0.3であった。また、トナー(4)のトルエン不溶分は33質量%であった。
<トナー(5)の作製>
非晶性ポリエステル樹脂(A1)を非晶性ポリエステル樹脂(A4)に変更した以外はトナー(4)の作製と同様にしてトナー(5)を作製した。トナー(5)の体積平均粒径は7.7μmであった。トナー(5)の重量平均分子量Mwは27,000、数平均分子量Mnは5,000、ピーク分子量は7,500、Mw/Mnは5.4であった。トナー(5)のA/Cは3.0、B/Cは1.7、B/Aは0.6であった。また、トナー(5)のトルエン不溶分は31質量%であった。
<現像剤の作製>
上記各トナー8質量部と、キャリア100質量部とをVブレンダーで混合して、現像剤を得た。なお、キャリアは、フェライト粒子(体積平均粒径:50μm)100質量部と、トルエン14質量部と、スチレン-メチルメタクリレート共重合体(成分比(モル比):スチレン/メチルメタクリレート=90/10、重量平均分子量Mw=80,000)2質量部とを、まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラで撹拌させて分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダー(井上製作所製)に入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させ、その後105μmで篩分して得たものである。
<定着試験>
[実施例1~4]
トナー(1)~(4)を用い、図1に示す定着装置を備える画像形成装置(富士ゼロックス社製、DocuCentre-V 3070改造機)を用いて、28℃85RH%の高温高湿条件で、定着温度160℃の条件で、A3用紙(富士ゼロックス製)を出力し、定着試験を行った。エンドレスベルトは、加熱定着ロールとの接触面に弾性体層(フィラー配合フッ素樹脂で構成、厚さ0.03mm)を有するものを用いた。ホットオフセットを、用紙先端側に単位面積当たりのトナー載り量(TMA)が5g/mのパッチ画像を形成し、その後端側は画像を形成しない白紙部のあるチャートを用いた。この画像を繰り返し10枚形成してサンプリングし、黒点(トナー塊の画像上への排出)の有無を目視で観察し、パッチ部のトナーのはがれ(オフセット)および白紙部への再定着性を定着性として下記の基準で評価した。結果を表1に示す。
また、こすり耐性を以下の手法で評価した。用紙先端部にトナー載り量(TMA)が5g/mのパッチ画像を形成し、その後端側は画像を形成しない白紙部のあるチャートを3枚出力した。定着した画像と対向するように別の白紙を重ね合わせ(定着画像が上面、白紙が下面になるように配置する)、両者を10kガウスの磁石で挟み込む。このとき、下面にある磁石を固定する。その後、定着画像が磁石の間を通過するように定着した用紙をスライドさせる。その後、磁石に挟まれた白紙を確認し、トナーの付着を目視で確認し、下記の基準で評価した。結果を表1に示す。
(ホットオフセット)
○:パッチ部のトナーはがれ(画像抜け)なし、および白紙部への再定着なし
△:パッチ部のトナーはがれ(画像抜け)なし、および白紙部への軽微な再定着あり
×:パッチ部のトナーはがれ(画像抜け)あり、および白紙部への再定着あり
(こすり耐性)
○:白紙へのトナー付着なし
△:白紙部へのトナー付着あり、定着像の画像剥がれなし
×:白紙部へのトナー付着が顕著、定着像の画像剥がれあり
[比較例1]
トナー(1)を用い、加熱ロールと加圧ロールとを有する定着装置を備える画像形成装置(富士ゼロックス社製、DocuCentre-V 5080型)を用いた以外は、実施例1~4と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
[参考例1]
トナー(5)を用いた以外は、実施例1~4と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例5]
エンドレスベルトとして、加熱定着ロールとの接触面に弾性体層を有さないものを用いた以外は実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例6]
図3に示す定着装置を備える画像形成装置(富士ゼロックス社製)を用いた以外は実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
Figure 0007087513000001
このように、実施例では、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有し、トナーのテトラヒドロフラン可溶分のMwが10,000以上60,000以下であり、Mw/Mnが5以上10以下であり、トナーの赤外吸収スペクトル分析における、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6以下であり、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下であるトナーを高温高湿環境下で使用した場合において、加熱ロールと加圧ロールとを備える定着装置を用いる場合に比べて、定着ラチチュードを拡大することができた。
1,6 定着装置、2 加熱定着ロール、3 コア、4 被覆層、5 ハロゲンランプ、7,96 記録媒体、8 トナー、9 オイル供給装置、15 エンドレスベルト、20 下地層、21 トップコート層、22,23,24 ロール、30 圧力パッド、31,32 圧縮コイルスプリング、33 枠体、34 軟質部材、35 硬質部材、36 低摩擦シート、37 温度センサ、40 ガイド、50 一次転写部、51 感光体ドラム、52 帯電器、53 レーザ露光器、54 現像器、55 中間転写ベルト、56 一次転写ロール、57 ドラムクリーナ、60 二次転写部、62 二次転写ロール、64 バックアップロール、58Y,58M,58C,58K 画像形成ユニット、66 給電ロール、70 駆動ロール、72 支持ロール、74 テンションロール、76 クリーニングバックアップロール、78 中間転写ベルトクリーナ、80 制御部、82 基準センサ、84 画像濃度センサ、90 用紙トレイ、91 ピックアップロール、92 搬送ロール、93 搬送シュート、94 搬送ベルト、95 定着入口ガイド、100 画像形成装置、Bm 露光ビーム。

Claims (7)

  1. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
    前記像保持体の表面に形成された静電荷像を、トナーを用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、
    現像された前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
    前記被転写体に転写されたトナー像を定着するための定着手段と、
    を備え、
    前記定着手段が、
    表面が弾性変形する回転可能な加熱定着ロールと、
    前記加熱定着ロールに接触したまま走行可能なエンドレスベルトと、
    前記エンドレスベルトの内側に非回転状態で配置されて、接触面が形成されるように前記エンドレスベルトを前記加熱定着ロールに圧接させ、前記エンドレスベルトと前記加熱定着ロールとの間に前記被転写体が通過させられるベルトニップを設ける、前記加熱定着ロールの長さ方向に沿った平板状に形成された軟質部材とともに、前記加熱定着ロールの表面のうち、前記被転写体の出口側を局部的に弾性変形させる円柱状の硬質部材を有する圧力パッドとを具備し、
    前記トナーは、
    結着樹脂として、ポリエステル樹脂を含有し、
    前記トナーのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ測定によって得られた重量平均分子量をMw、および数平均分子量をMnとしたとき、Mwが10,000以上60,000以下であり、Mw/Mnが5以上10以下であり、
    トナーの赤外吸収スペクトル分析における、720cm-1付近のピーク吸収に対する1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.6以下であり、720cm-1付近のピーク吸収に対する820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下である、
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記トナーの赤外吸収スペクトル分析における、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.5以下であり、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.3以下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. 前記トナーの赤外吸収スペクトル分析における、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記1500cm-1付近のピーク吸収の比が0.2以上であり、前記720cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.05以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記トナーの赤外吸収スペクトル分析における、前記1500cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.5以下であることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記トナーの赤外吸収スペクトル分析における、前記1500cm-1付近のピーク吸収に対する前記820cm-1付近のピーク吸収の比が0.4以下であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記エンドレスベルトが、前記加熱定着ロールとの接触面に弾性体層を有することを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記定着手段が、前記エンドレスベルトの長手方向両端部に配置され、前記エンドレスベルトの内周面を回転自在に支持するガイド部材をさらに具備することを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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