JP7478343B2 - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成方法および画像形成装置に関する。
静電潜像を現像剤により現像して可視画像を形成する電子写真方式は、光導電性物質を含む静電潜像担持体(感光体ともいう)上に静電潜像を形成し、該静電潜像を、トナーを含む現像剤で現像してトナー画像とし、紙等の記録媒体にトナー画像を転写した後、加熱及び加圧により定着して定着画像を形成するものである。
電子写真方式によりフルカラー画像を形成するには、3色プロセスカラー(単にプロセスカラーと称する場合もある)であるシアン、マゼンタ、イエロートナーに、ブラックトナーを組み合わせたトナーセットを用いることが一般的である。
近年、電子写真方式のカラー画像形成装置が広く普及するに従い、その印刷物の用途も多種多様に広がってきている。特に包装材への印刷分野などでは、紙媒体への印刷を目的とした従来の電子写真用トナーでは印刷できない(定着できない)包装材料への電子写真法による印刷へのニーズが高まっている。具体的には食品包装材料等に多用されるプラスチックフィルム媒体への印刷ニーズが高まっている。従来のトナーの熱特性を変更して定着性を向上させようとした場合には、離型性がトレードオフで犠牲となり、ホットオフセット、定着ローラへの用紙巻き付き(廃紙ジャムつまり)などの不具合が生じることが分かっている。こうしたプラスチックフィルム媒体への定着性に優れ、かつ離型性に優れた電子写真方式の画像形成方法および画像形成装置はない。
また、特許文献1には、高速のプロセススピードにおいてもクリーニング不良が発生せず、低温定着性や耐オフセット性に優れた静電荷像現像用現像剤が提案されている。この静電荷像現像用現像剤は、重合体成分を含有する樹脂組成物、着色剤及び離型剤を含有するトナー粒子と特定の外添剤とを有している。そして、前記樹脂組成物はTHF不溶分を含まず、酸価を有しており、前記離型剤は酸価を有する、マレイン酸、マレイン酸ハーフエステルまたはマレイン酸無水物の少なくとも1種以上から選択される酸モノマーにより変性されたポリオレフィンワックスである。この現像剤を用いて得られたトナー像は、普通紙へ転写され定着されている。
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
すなわち、本発明は、従来のトナーでは定着できないプラスチックフィルムにトナーを定着可能とする画像形成方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としての本発明の画像形成方法は以下に記載するとおりである。
静電潜像担持体に静電潜像を形成させる工程と、前記潜像担持体に形成された静電潜像を、少なくとも、イエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー及びブラックトナーの各色のトナーによって現像してトナー像を形成する現像工程と、前記潜像担持体から、前記トナー像を直接又は中間像担持体を経由して、連続した樹脂フィルム上に前記各色のトナー像を重ねて転写する転写工程と、加熱したローラ又はベルトにより、前記樹脂フィルム上に転写された前記トナー像を定着する定着工程とを含む画像形成方法であって、前記トナーは前記主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンを含有することを特徴とする画像形成方法。
本発明によれば、従来のトナーでは定着できないプラスチックフィルムにトナーを定着可能である画像形成方法を提供することができる。
図1は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。 定着強度評価に用いたニードルを圧接可能な描画試験機である。
本発明の画像形成方法は主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンを含有するトナーを使用することを特徴とする。
以下、本発明において用いるトナー、前記トナーを用いた現像剤及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
(主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの構造、含有量、1/2流出温度、分子量、酸変性率について)
本発明のトナーにおいては、結着樹脂として、主鎖にポリプロピレンブロックを有するポリオレフィンの末端または側鎖をマレイン酸で変性させたものを少なくとも含有することが好ましい。本発明者らは、これにより、トナーのプラスチックフィルムへの定着性が顕著に高まることを見出した。尚、主鎖の構造に関しては、主鎖がポリプロピレンブロックを有していればよく、ポリプロピレンブロックの他にポリエチレンブロック、ポリブテンブロックのうちのいずれか、または複数を含有するブロック共重合体であることが好ましい。
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンのトナー中での含有量は、1.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましい。含有量が1.0質量%以上であると、トナーのプラスチックフィルムへの十分な定着性が得られる。また、20.0質量%以下であると、定着時にホットオフセットの発生を防ぐことができる。
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの1/2流出温度は、95℃以上150℃以下であることが好ましい。1/2流出温度が95℃以上である場合、および1/2流出温度が150℃以下の場合には、トナーのプラスチックフィルムへの十分な定着性が得られる。
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの重量平均分子量は30000以上であることが好ましい。重量平均分子量が30000以上であることにより、離型剤として機能することがないため、プラスチックフィルムへの定着性が良好となる。主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの重量平均分子量は60000以上であることが好ましい。更に80000以上100000以下であることがより好ましい。重量平均分子量が100000以下の場合には、1/2流出温度や溶融粘度が高くなりすぎることがないためプラスチックフィルムへの十分な定着性が得られる。
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンのマレイン酸変性率は、0.5質量%以上8.0質量%以下であることが好ましい。この数値範囲の時にトナー溶融時に主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンがフィルムとトナーの界面に染み出すため、良好な定着性が得られると考えられる。
(ワックス種及びワックス量について)
本発明のトナーにおいて、離型剤としてのワックス種には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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。使用できる離型剤としては流動パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、天然パラフィン、合成パラフィン、ポリオレフィンワックス、及びこれらの部分酸化物、あるいはフッ化物、塩化物などの脂肪族炭化水素、牛脂、魚油などの動物油、やし油、大豆油、菜種油、米ぬかワックス、カルナウバワックスなどの植物油、モンタンワックスなど高級脂肪族アルコール・高級脂肪酸、脂肪酸アマイド、脂肪酸ビスアマイド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、オレイン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸マグネシウム、ミリスチン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ベヘニン酸亜鉛などの金属石鹸、脂肪酸エステル、ポリフッ化ビニリデンなどが使用できるが、このうち脂肪酸エステルをはじめとするエステルワックスを少なくとも含有することが好ましい。主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンをトナーに含有させた場合、その含有量が多いと、定着時にトナーと定着ローラ(または定着ベルト)が分離できずに廃紙ジャムつまりが生じる不具合があるが、離型剤として、エステルワックスを加えることで、その不具合を抑制できることを本発明者らは見出した。さらに、主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンは、エステルワックスを微分散させる作用があることも見出した。
ワックスのトナー中での含有量は、0.1質量%以上8.0質量%以下であることが好ましい。含有量が0.1質量%以上であると、定着時にトナーと定着ローラ(または定着ベルト)が分離でき廃紙ジャムつまりが生じる不具合がない。また、8.0質量%以下であると、トナーのプラスチックフィルムへの十分な定着性が得られる。
(トナーの1/2流出温度について)
本発明のトナーにおいて、1/2流出温度は、トナーの耐熱保存性および耐ホットオフセット性が悪化しない範囲で低いことが望ましく、好ましい範囲は100℃以上115℃以下である。1/2流出温度が100℃以上であると、トナーの耐熱保存性、耐ホットオフセット性が良くなる。一方1/2流出温度が115℃以下であると、定着時にトナーが十分に溶けてプラスチックフィルム上での接触面積が広がるため、プラスチックフィルムへの十分な定着性が得られる。
トナーの1/2流出温度は、トナーに用いる結着樹脂により調整することができる。
(GC-MSによる成分分析について)
トナー中の主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの存在の確認、定量は以下の手順・装置・条件により行うことができる。
〔試料処理〕
トナーをクロロホルム中に分散させ一昼夜攪拌する。続いてこの分散液を遠心分離し上澄み液のみを回収する。回収した上澄み液を蒸発乾固したものをGC-MSによる組成分析に供する。前記分散液が他の結着樹脂、離型剤を溶解した場合には、主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィン固有のピークを用いて解析する。
約1mg程度の試料にメチル化剤〔テトラメチルアンモニウムヒドロキシド20%メタノール溶液:TMAH〕を約1μL滴下した物を試料とした。
〔測定〕
熱分解-ガスクロマトグラフ質量分析(Py-GCMS)計
分析装置 :島津製作所製QP2010
加熱炉 :フロンティア・ラボ製Py2020D
加熱温度 :320℃
カラム :Ultra ALLOY-5L=30m I.D=0.25mm
Film=0.25μm
カラム温度 :50℃(保持1分)~昇温(10℃/分)~340℃(保持7分)
スプリット比 :1:100
カラム流量 :1.0ml/min
イオン化法 :EI法(70eV)
測定モード :スキャンモード
検索用データ :NIST 20 MASS SPECTRAL LIB.
(NMRによる成分分析について)
トナー中の主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの存在の確認、定量は以下の手順・装置・条件により行うことができる。
[試料調製]
トナーをクロロホルム中に分散させ一昼夜攪拌する。続いてこの分散液を遠心分離し上澄み液のみを回収する。回収した上澄み液を蒸発乾固したものをNMRによる組成分析に供する。前記分散液が他の結着樹脂、離型剤を溶解した場合には、主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィン固有のピークを用いて解析する。
(1)1H-NMR用
試料100mgに、1mLのd8‐トルエンを加えて、ドライヤーで温めて溶解させ、1H-NMRを測定する。
(2)13C-NMR用
試料100mgに、1mLの重水素化1,2-ジクロロトルエンを加えて、ドライヤーで温めて溶解させ、13C-NMRを測定する。
[分析装置・測定条件]
日本電子製 ECX-500 NMR 装置
(1)測定核=1H(500MHz)、測定パルスファイル=single pulse dec.jxp(1H)、45℃パルス、積算20000回、Relaxation Delay 4秒、データポイント32K、Offset 100ppm、観測幅=250ppm、測定温度70℃
(2)測定核=13C(125MHz)、測定パルスファイル=single pulse dec.jxp(13C)、45℃パルス、積算64回、Relaxation Delay 5秒、データポイント32K、観測幅=15ppm、測定温度65℃
(重量平均分子量の測定方法)
本発明における主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの重量平均分子量は、THF溶解分の分子量分布をGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定装置GPC-150C(ウォーターズ社製)によって測定することで得られる。
測定は、カラム(KF801~807:ショウデックス社製)を使用し、以下の方法で行う。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の流速で流す。次いで、試料0.05gをTHF5gに十分に溶かした後、前処理用フィルター(例えば、孔径0.45μmクロマトディスク(クラボウ製))で濾過し、最終的に試料濃度として0.05~0.6質量%に調製した樹脂のTHF試料溶液を50~200μL注入して測定する。
試料のTHF溶解分の重量平均分子量Mw、個数平均分子量Mnの測定にあたっては、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PressureChemical Co.、ある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。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
(1/2流出温度の測定方法)
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの1/2流出温度及びトナーの1/2流出温度の測定にあたっては、フローテスター(島津製作所製、CFT-500D)を用い、1.0gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1.0mm、長さ1.0mmのノズルから押出し、温度に対するフローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を1/2流出温度とした。
(トナーの色について)
本発明に用いられるトナーは、少なくとも、イエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーであり、必要に応じてその他の色のトナーを追加することもできる。
トナーに用いられる着色剤としは、特に制限はなく、通常使用される着色剤を適宜選択して使用することができる。
ブラックトナーとしては、カーボンブラック単独もしくはカーボンブラックを主成分として銅フタロシアニンなどを混合し、色相を及び明度を調整したものが好ましい。
シアントナーとしては、ピグメントブルー15:1、ピグメントブルー15:2、ピグメントブルー15:3、ピグメントブルー15:4などの銅フタロシアニンが好ましい。
マゼンタトナーとしては、ピグメントレッド53:1、ピグメントレッド81、ピグメントレッド122、ピグメントレッド269を単独、もしくは混合して用いられる。
イエロートナーとしては、ピグメントイエロー74、ピグメントイエロー155、ピグメントイエロー180、ピグメントイエロー185が単独もしくは混合で用いられるが、好ましくはピグメントイエロー185単独もしくはピグメントイエロー74との混合で用いることが彩度、保存性の面から好ましい。
白色顔料としては、二酸化チタンにケイ素、ジルコニア、アルミ、ポリオールなどの表面処理を施したもの等を用いることができる。
グリーントナーとしては、ピグメントグリーン7等を用いることができるが、安全面に留意する必要がある。
ブルートナーとしては、ピグメントブルー15:1やピグメントバイオレット23等が挙げられる。
本発明で得られた画像を、食品などの包装に用いる場合は、安全性の面から、イエロートナーの着色剤はピグメントイエロー185、シアントナーの着色剤は銅フタロシアニン、マゼンタトナーの着色剤はピグメントレッド122を用いるのが好ましい。
薄い樹脂フィルムに画像を形成した場合、トナーの付着量が多いと、トナーが付着している部分が、トナーが付着していない部分に対して硬くなる。均一な硬さに近づけるため、トナーの付着量が少ない方が望ましい。このため、トナーの着色度を高くすることが望ましい。トナー中の顔料含有量は、2質量%以上30質量%以下が好ましく、さらには10質量%以上20質量%以下が好ましい。トナー中の顔料量が2質量%以上であれば、十分な画像濃度を得ることができ、10重量%以上であれば、トナーの付着量を少なくでき、十分な画像濃度とフィルムの柔らかさを損なうことがなく、フィルムのカールの発生を抑制できる。また、トナー中の顔料量が、30質量%以下であれば、樹脂フィルムとトナーの接着性を保つことができ、20質量%以下であれば、更に十分な接着性を得ることができる。
<結着樹脂について>
本発明において、トナー材料として用いられる結着樹脂(定着用樹脂)は、前記主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンと併用して、従来公知の樹脂を使用することができる。例えば、スチレン、ポリ-α-スチルスチレン、スチレン-クロロスチレン共重合体、スチレン-プロピレン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、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-α-クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル-アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン-エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂などが挙げられる。また、これら樹脂の製造方法も特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合いずれも使用できる。
本発明においては結着樹脂(定着用樹脂)としてポリエステル樹脂を含有することが好ましく、特にポリエステル樹脂を主成分とすることが好ましい。ポリエステル樹脂は一般的に他の樹脂に比べ、耐熱保存性を維持したまま低温定着が可能であるため本発明には適した結着樹脂である。
本発明で用いられるポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られる。
使用されるアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、1、4-ビス(ヒドロキシメタ)シクロヘキサン、およびビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノール類、その他二価のアルコール単量体、三価以上の多価アルコール単量体を挙げることができる。
また、カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、マロン酸等の二価の有機酸単量体、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチレンカルボキシプロパン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸等の三価以上の多価カルボン酸単量体を挙げることができる。
ここで、ポリエステル樹脂のTgは50~75℃が好ましい。
<帯電制御剤について>
本発明のトナーは帯電制御剤を含有することができる。
帯電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物、ホスホニウム塩等のオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料、高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレート類、有機金属錯体、キレート化合物、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸系の金属錯体、第四級アンモニウム塩がある。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。これらの単独或いは2種類以上を組み合せて用いることができる。
これらの帯電制御剤をトナーに内部添加する場合、定着用樹脂100質量部に対して0.1~10質量部添加することが好ましい。また、帯電制御剤により着色される場合もあるため、ブラックトナーを除いて、できるだけ透明色のものを選定する。
(外添無機微粒子について)
本発明に用いられる外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、クレー、雲母、けい灰石、珪藻土、酸化クロム、酸化セリウム、べんがら、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、無機微粒子の一次粒子の平均径は5~500nmであり、より好ましくは5~200nmである。5nm以上であると無機微粒子の凝集が発生しにくく、トナー中での無機微粒子の均一な分散が行われる。500nm以下であると、フィラー効果による耐熱保存性の向上がみられる。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粒子径を求めた値であり、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。
<二成分現像剤について>
本発明に於いて用いるトナーは、キャリアと混合して二成分現像剤とし、二成分現像方式の電子写真画像形成方法に用いることができる。
二成分現像剤方式を用いる場合、磁性キャリアに用いる磁性体微粒子としてはマグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属(Mn、Ni、Zn、Mg、Cu等)を一種又は二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を使用できる。その形状は粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合は鉄等の強磁性微粒子を用いる事が好ましい。また、化学的な安定性を考慮するとマグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトを用いる事が好ましい。
具体的には、MFL-35S、MFL-35HS(パウダーテック社製)、DFC-400M、DFC-410M、SM-350NV(同和鉄粉工業社製)等が好適な例として挙げられる。
強磁性微粒子の種類及び含有量を選択する事により所望の磁化を有する樹脂キャリアを使用する事もできる。この時のキャリアの磁気特性は1,000エルステッドにおける磁化の強さが30~150emu/gであることが好ましい、バインダー樹脂中に磁性体微粒子が分散されてなる樹脂キャリアは、磁性体微粒子と絶縁性バインダー樹脂との溶融混練物をスプレードライヤーで噴霧するか、磁性体微粒子の存在下に水性媒体中でモノマーないしプレポリマーを反応、硬化させることにより製造できる。
磁性キャリアの表面には正または負帯電性の微粒子または導電性微粒子を固着させたり、樹脂をコーティングしたりして帯電性を制御できる。
表面のコート材(樹脂)としてはシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられ、さらに正または負帯電性の微粒子または導電性微粒子を含んでコーティングする事ができるが、シリコーン樹脂及びアクリル樹脂が好ましい。
本発明において、現像装置内に収容される二成分現像剤中のキャリアの質量比率は、85質量%以上98質量%未満であることが好ましい。85質量%以上であると現像装置からのトナーの飛散が発生しにくくなり、不良画像が発生しにくくなる。現像剤中のキャリアの重量比率が98質量%未満であると、トナーの帯電量が過度に上昇したり、トナーの供給量が不足したりすることがなく、画像濃度が低下しにくくなり、不良画像が発生しにくくなる。
<トナーの製造方法について>
本発明におけるトナーを作製するには、まず、結着樹脂、着色剤、離型剤、更に必要に応じて帯電制御剤を組合せてヘンシェルミキサー、スーパーミキサーの如き混合機により十分混合する。次いで加熱ロール、ニーダ、エクストルーダーの如き熱溶融混練機を用いて溶融混練して素材類を十分に混合せしめた後、冷却固化後微粉砕及び分級を行ってトナーを得る。この時の粉砕方法としては高速気流中にトナーを包含させ、衝突板にトナーを衝突させそのエネルギーで粉砕するジェットミル方式やトナー粒子同士を気流中で衝突させる粒子間衝突方式、更には高速に回転したローターと狭いギャップ間にトナーを供給し粉砕する機械式粉砕法等が使用できる。
また、トナー材料を有機溶媒相に溶解または分散させた油相を、水系媒体相中に分散させ、樹脂の反応を行った後、脱溶剤し、濾過と洗浄、乾燥することにより、トナーの母体粒子を製造する溶解懸濁法も使用できる。
(画像形成装置、画像形成方法について)
次に、本発明の画像形成装置および画像形成方法について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、少なくとも、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体に静電潜像を形成させる手段と、前記静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤で現像してトナー像を形成する現像手段と、前記静電潜像担持体に形成されたトナー像を記録媒体(樹脂フィルム)上に転写する転写手段と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着手段とを有する画像形成装置であって、前記トナーは主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンを含有するトナーである。そして、画像形成装置は、現像手段が4つあり、それぞれに、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各トナーが入り、フルカラー画像を形成することができる。更に、現像手段を5つ以上にして、白色や無色、特色などのトナーを入れても構わない。
本実施形態の画像形成方法は、少なくとも、静電潜像担持体に静電潜像を形成させる帯電工程と、前記静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤で現像してトナー像を形成する現像工程と、前記静電潜像担持体に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写工程と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着工程とを有する画像形成方法であり、前記トナーは主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンを含有するトナーである。
前記画像形成装置の一例を、図1を用いて説明する。
以下では、図を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置1は、タンデム型の画像形成部(作像部、プロセスカートリッジともいう。以下、作像部という)によってカラー画像を形成するカラー画像形成装置であり、作像部11、給紙部12、転写部13、定着部14、コントロール部16から構成される。
<作像部11>
作像部11は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4つの作像ユニット110Y、110M、110C、110Kから構成されている。
5つの作像ユニット110Y、110M、110C、110Kは、画像形成材料として、互いに異なる色のY、M、C、Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。各作像ユニット110Y、110M、110C、110Kは、装置本体2に対して着脱可能に構成されていて、所謂プロセスカートリッジを構成している。以下、共通する構成については、Kトナー像を形成するための作像ユニット110Kを例にとって説明する。
作像ユニット110Kは、帯電装置111K、K色トナー像を表面に担持するK色トナー用像担持体としての感光体112K、現像装置114K、除電装置115K、感光体クリーニング装置116K等を備えている。これらの装置が共通の保持体に保持されていて、装置本体2に対して一体的に着脱することで、それらを同時に交換できるようになっている。
感光体112Kは、基板の表面上に有機感光層が形成されたドラム形状であり、駆動手段により反時計回りに回転駆動される。帯電装置111Kは、帯電チャージャ(帯電器)の帯電電極である帯電ワイヤに帯電バイアスを印加することで、帯電ワイヤと感光体112Kの外周表面との間に放電を発生させ、感光体112Kの表面を一様に帯電させる。本実施形態では、トナーの帯電極性と同じマイナスの極性に帯電させている。帯電バイアスとしては、直流電圧に交流電圧を重畳したものを採用している。尚、帯電チャージャに代えて、感光体112Kに接触あるいは近接して設けられる帯電ローラを用いる方式を採用してもよい。
一様に帯電された感光体112Kの表面には、後述する露光装置113から照射されるレーザ光により光走査されて、K用の静電潜像が形成される。感光体112Kの一様帯電した表面の全域のうち、レーザ光が照射された箇所は電位が減衰し、レーザ照射箇所の電位が、それ以外の箇所(地肌部)の電位よりも小さい静電潜像となる。このK用の静電潜像は、後述するKトナーを用いる現像装置114Kによって現像されてKトナー像になる。そして、後述する中間転写ベルト131上に1次転写される。
現像装置114Kは、Kトナーとキャリアを含む2成分現像剤が収容される容器を有し、この容器内に具備される現像スリーブ内部のマグネットローラの磁力によって現像剤を現像スリーブ表面に担持する。上記現像スリーブには、トナーと同極性であって、感光体112Kの静電潜像よりも大きく、感光体112Kの帯電電位よりも小さな現像バイアスが印加される。上記現像スリーブと感光体112Kの静電潜像との間には、上記現像スリーブから静電潜像に向かう現像ポテンシャルが作用する。また、上記現像スリーブと感光体112Kの地肌部との間には、上記現像スリーブ上のトナーをスリーブ表面に向けて移動させる非現像ポテンシャルが作用する。現像ポテンシャル及び非現像ポテンシャルの作用により、上記現像スリーブ上のKトナーが感光体112Kの静電潜像に選択的に付着され現像されることで、感光体112K上にK色のトナー像が形成される。
除電装置115Kは、中間転写ベルト131にトナー像が1次転写された後の感光体112Kの表面を除電する。感光体クリーニング装置116Kは、クリーニングブレードとクリーニングブラシとを備えており、除電装置115Kによって除電された感光体112Kの表面に残った転写残トナー等を除去する。
図1において、他の作像ユニット110C、110M、110Yについても同様である。よって、作像ユニット110C、110M、110Yにおいても、作像ユニット110Kと同様にして、各感光体112Y、112M、112C上にY、M、Cトナー像が形成される。
作像ユニット110Y、110M、110C、110Kの上方には、潜像書込手段ないしは露光手段としての露光装置113が配置されている。露光装置113は、パーソナルコンピュータ等の外部機器から送られてくる画像情報に基づいてレーザダイオードから発したレーザ光により、感光体112Y、112M、112C、112Kを光走査する。
露光装置113は、光源から発せられたレーザ光をポリゴンモータによって回転駆動されるポリゴンミラーによって主走査方向に偏光させながら複数の光学レンズやミラーを介して感光体112Y、112M、112C、112Kに照射するものである。
レーザ光に代えて、複数のLEDから発せられるLED光によって光書込み、照射する構成を採用してもよい。
<給紙部12>
給紙部12は、転写部13に対して紙の一例である用紙を供給するものである。樹脂フィルムロール121、ガイドローラ122、樹脂フィルム巻取りロール123を備えている。樹脂フィルムロール121から樹脂フィルムを送り出す。ガイドローラ122は、樹脂フィルムの搬送速度、樹脂フィルムの蛇行制御、樹脂フィルムのテンションを制御している。トナー画像が転写、定着された樹脂フィルムを巻取りロール123で巻取り回収している。
<転写部13>
転写部13は、作像ユニット110Y、110M、110C、110Kの下方に配置されている。転写部13は、駆動ローラ132、従動ローラ133、中間転写ベルト131、1次転写ローラ134Y、134M、134C、134K、2次転写ローラ135、2次転写対向ローラ136、トナー付着量センサ137、ベルトクリーニング装置138を備えている。
中間転写ベルト131は、無端状の中間転写体(中間画像保持体ともいう)として機能し、そのループの内側に配設された駆動ローラ132、従動ローラ133、2次転写対向ローラ136、1次転写ローラ134Y、134M、134C、134K等によって張架されている。尚、配設とは、配置して設けること、あるいは位置を決めて設けることを、張架とは、張力がかかった状態で掛け渡すことを、それぞれ意味する。
駆動手段により図中時計回りに回転駆動される駆動ローラ132によって、中間転写ベルト131は同方向に無端移動・走行し、感光体112Y、112M、112C、112Kに接しながら移動する。
中間転写ベルト131としては、厚み20~200[μm]、好ましくは60[μm]程度のものを用いている。また、体積抵抗率は1×10~1×1012[Ω・cm]、好ましくは1×10[Ω・cm]程度の(三菱化学株式会社製、ハイレスターUPMCPHT45にて、印加電圧100Vの条件で測定)のカーボンを分散した樹脂が好ましい。
駆動ローラ132に巻き掛けられている中間転写ベルト131近傍上には、トナー付着量センサ137が配置されている。トナー付着量センサ137は、中間転写ベルト131上に転写されたトナー像の量を検出するトナー量検出手段として機能する。トナー付着量センサ137は、光反射型のフォトセンサからなる。トナー付着量センサ137は、中間転写ベルト131上に付着・形成されているトナー像からの反射光量を検出する事により、トナー付着量を測定するものである。尚、トナー付着量センサ137としては、上記機能から、従来から一般的に使用されているトナー濃度を検出・測定するトナー濃度検出手段としてのトナー濃度センサなどを兼ねて用いてもよい。その場合、新規なトナー量検出手段を配設することが回避できるので、部品点数を減らしてコストダウンに寄与できる。なお、中間転写ベルト131の対向位置に代えて、トナー付着量センサ137は感光体112上のトナー像を検出する位置に配置してもよい。
1次転写ローラ134Y、134M、134C、134Kは、中間転写ベルト131を挟んで、それぞれ感光体112Y、112M、112C、112Kと対向して配置され、中間転写ベルト131を移動させるように従動回転する。これにより、中間転写ベルト131の表の面と、感光体112Y、112M、112C、112Kとが当接(突き当てた状態に接することを意味する)する1次転写ニップが形成される。1次転写ローラ134Y、134M、134C、134Kには、1次転写バイアス電源によってそれぞれ1次転写バイアスが印加される。これにより、感光体112Y、112M、112C、112K上のY、M、C、Kトナー像と、1次転写ローラ134Y、134M、134C、134Kとの間に1次転写バイアスが形成される。そして、中間転写ベルト131に対して順次、各色トナー像が転写される。
Y用の感光体112Y表面に形成されたYトナー像は、感光体112Yの回転に伴ってY用の1次転写ニップに進入する。そして、転写バイアスやニップ圧の作用により、感光体112Y上から中間転写ベルト131上に1次転写される。このようにしてYトナー像が1次転写された中間転写ベルト131は、その後、M、C、K用の1次転写ニップを順次通過する。そして、感光体112M、112C、112K上のM、C、Kトナー像が、Yトナー像上に順次重ね合わせて1次転写される。この重ね合わせの1次転写により、中間転写ベルト131上にはフルカラートナー像が形成される。
1次転写ローラ134Y、134M、134C、134Kは、金属製の芯金と、この表面上に固定された導電性のスポンジ層とを具備する弾性ローラからなり、外径16[mm]、芯金径10[mm]で構成されている。また、接地された外径30[mm]の金属ローラを10[N]の力でスポンジ層に押し当てた状態で、1次転写ローラ134Y、134M、134C、134Kの芯金に1,000[V]の電圧を印加したときに流れる電流Iから、スポンジ層の抵抗値Rを算出した。
具体的には、上記芯金に1,000[V]の電圧を印加したときに流れる電流Iから、オームの法則(R=V/I)に基づいて算出したスポンジ層の抵抗値Rは、約3×10[Ω]である。このような1次転写ローラ134Y、134M、134C、134Kに対して、1次転写バイアス電源から定電流制御で出力される1次転写バイアスが印加される。尚、1次転写ローラ134Y、134M、134C、134Kに代えて、転写チャージャや転写ブラシ等を採用してもよい。
2次転写ローラ135は、2次転写対向ローラ136との間に中間転写ベルト131と連続した樹脂フィルムを挟み込んで、駆動手段により回転駆動される。2次転写ローラ135は、中間転写ベルト131の表の面に接触して転写ニップとしての2次転写ニップ139を形成するとともに、2次転写ニップで挟まれた記録媒体に中間転写ベルトのトナー像を転写するニップ形成部材及び転写部材として機能する。2次転写対向ローラ136は、ニップ形成部材及び対向部材として機能する。2次転写ローラ135は接地されているのに対し、2次転写対向ローラ136には、2次転写バイアス電源130によって2次転写バイアスが印加される。
2次転写バイアス電源130は、直流電源と交流電源とを有しており、2次転写バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳したものを出力することができる。2次転写バイアス電源130の出力端子は、2次転写対向ローラ136の芯金に接続されている。2次転写対向ローラ136の芯金の電位は、2次転写バイアス電源130からの出力電圧値とほぼ同じ値になる。
2次転写バイアスを2次転写対向ローラ136に印加することで、2次転写対向ローラ136と2次転写ローラ135との間に、マイナス極性のトナーを2次転写対向ローラ136側から2次転写ローラ135側に向けて静電移動させる2次転写バイアスが形成される。これにより、中間転写ベルト131上のマイナス極性のトナーを2次転写対向ローラ136側から2次転写ローラ135側へ移動させることができる。
2次転写バイアス電源130には、直流成分としてトナーと同じマイナス極性のものを用い、重畳バイアスの時間平均の電位をトナーと同じマイナス極性にする。尚、重畳バイアスを2次転写対向ローラ136に印加しつつ、2次転写ローラ135を接地する代わりに、重畳バイアスを2次転写ローラ135に印加しつつ、2次転写対向ローラ136の芯金を接地してもよく、その場合は直流電圧・直流成分の極性を異ならせる。
2次転写対向ローラ136は、ステンレスやアルミニウム等からなる芯金に抵抗層を積層したものからなる。2次転写対向ローラ136は、例えば、外径は約24[mm]である。また、芯金の径は約16[mm]である。抵抗層は、ポリカーボネート、フッ素系ゴム、シリコン系ゴムにカーボンや金属錯体等の導電粒子を分散させたもの、あるいはNBRやEPDM等のゴム、NBR/ECO共重合のゴム、ポリウレタン製の半導電性ゴム等よりなる。その体積抵抗は10~1012[Ω]、好ましくは10~10[Ω]である。また、ゴム硬度(ASKER-C)は20~50度の発泡タイプでもゴム硬度30~60度のゴムタイプでもよいが、中間転写ベルト131を介して2次転写ローラ135と接触するので小さな接触圧力でも非接触部分が生じないスポンジタイプが好ましい。
2次転写ニップを通過した2次転写後の中間転写ベルト131上には、樹脂フィルムに転写されなかった転写残トナーが残留している。これは、中間転写ベルト131の表面に当接しているクリーニングブレードを備えたベルトクリーニング装置138によって中間転写ベルト131表面から除去・クリーニングされる。
<定着部14>
定着部14は、ベルト定着方式であり、無端状のベルトである定着ベルト141に加圧ローラ142を押し当てて構成されている。定着ベルト141は、定着ローラ143と加熱ローラ144とに掛け回されており、少なくとも一方のローラには熱源・加熱手段(ヒータ、ランプ、あるいは電磁誘導式の加熱装置等)が設けられている。定着ベルト141は、定着ローラ143と加圧ローラ142との間に挟持・押し付けられる状態で、定着ベルト141と加圧ローラ142との間に定着ニップを形成している。
定着部14に送り込まれた樹脂フィルムは、その未定着トナー像担持面を定着ベルト141に密着させる姿勢で、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧によってトナー像中のトナーが軟化するため、トナー像が定着され、樹脂フィルムは機外へと排出される。
本発明に於いて用いるトナーは、樹脂フィルムとの接着性が良好であるが、定着ベルト141とトナーの付着力が高くなる。カットした樹脂フィルムの場合は、定着ベルト141に巻き付きが起こり、定着ができなくなる。特に薄く、腰のないカットされた樹脂フィルムの場合は、巻き付きが起こりやすくなる。そのため、本発明では、図1の様に、連続した樹脂フィルムを用い、定着部から出てくる樹脂フィルムに対して、進行方向にテンションをかけることにより、定着部への巻き付きを防止することができる。
(トナー収容ユニットについて)
本発明におけるトナー収容ユニットとは、トナーを収容する機能を有するユニットに、トナーを収容したものをいう。ここで、トナー収容ユニットの態様としては、例えばトナー収容容器、現像器、プロセスカートリッジ等があげられる。
トナー収容容器とは、トナーを収容した容器をいう。
現像器は、トナーを収容し現像する手段を有するものをいう。
プロセスカートリッジとは、少なくとも像担持体と現像手段とを一体とし、トナーを収容し、画像形成装置に対して着脱可能であるものをいう。前記プロセスカートリッジは、更に帯電手段、露光手段、クリーニング手段のから選ばれる少なくとも一つを備えてもよい。
本発明のトナー収容ユニットを、本発明の画像形成装置に装着して画像形成することで、本発明の形態のいずれかのトナーを用いて画像形成が行われるため、従来のプロセスカラーでは実現できない高いフィルム接着性を有するトナーを提供できる。
(記録媒体について)
本発明に用いる記録媒体は、連続した樹脂フィルムである。樹脂フィルムの材質の例としては、ポリエチレン製フィルム、ポリプロピレン製フィルム、ポリエチレンテレフタレート製フィルム、塩化ビニル樹脂製フィルム、ポリスチレン製フィルム、アクリル製フィルム、ポリカーボネート製フィルム、ポリフェニレンサルファイド製フィルム、フッ素樹脂製フィルム、ポリエーテルエーテルケトン製フィルム、ポリエーテルサルフォン製フィルム、アラミド製フィルム、ポリイミド製フィルム、トリアセテート製フィルム等がある。これらの記録媒体の表面を異なる材質で表面コート処理等施したものも好適に用いられる。樹脂フィルムの厚さは、適宜選択することができるが、20~1000μmが好ましい。更には、30~100μmが好ましい。フィルムの厚さが20μm以上あれば、フィルムの強度を保つことが出来、30μm以上であれば十分な強度を得ることが出来る。フィルムの厚さが1000μm以下であれば、ある程度樹脂フィルムが変形し、作像機内を通し、印刷することが出来る。また100μm以下であれば、柔軟性が更に加わり、食品などの包装に適する。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
また、以下の記載においては特に明記しない限り、「部」は「質量部」を示し、「%」は「質量%」を示す。
[マスターバッチの製造]
(イエローマスターバッチの製造)
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 100部
ピグメントイエロー185 100部
(商品名:Paiotol Yellow D1155、BASF社製)
純水 50部
上記の原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、表面温度110℃の2本ロールで1時間混錬した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕して、イエローマスターバッチを得た。
(シアンマスターバッチの製造)
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 100部
銅フタロシアニン顔料 100部
(商品名:シアニンブルー4920、大日精化工業社製)
純水 50部
上記の原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、表面温度110℃の2本ロールで1時間混錬した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕して、シアンマスターバッチを得た。
(マゼンタマスターバッチの製造)
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 100部
ピグメントレッド122 100部
(商品名:FASTOGEN(R) SUPER MAGENTA R、DIC社製)
純水 50部
上記の原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、表面温度110℃の2本ロールで1時間混錬した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕して、マゼンタマスターバッチを得た。
(ブラックマスターバッチの製造)
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 100部
カーボンブラック 90部
(商品名:Nipex60、オリオン・エンジニアド・カーボンズ社製)
銅フタロシアニン顔料 10部
(商品名:シアニンブルー4920、大日精化工業社製)
純水 50部
上記の原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、表面温度110℃の2本ロールで1時間混錬した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕して、ブラックマスターバッチを得た。
[トナーセット1の製造]
(イエロートナー1の製造)
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 67部
ポリエステル樹脂RN-290(花王社製) 20部
エステルワックスWEP-3(日本油脂社製) 5部
イエローマスターバッチ 12部
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィン
TOYOTAC-F7(東洋紡社製、1/2流出温度125℃、
重量平均分子量90000、マレイン酸変性率1.1%)
2部
上記のトナー原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、一軸混練機(Buss製、コニーダ混練機)で100~130度の温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕した。次いで、カウンタジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、100AFG)を用いて、重量平均粒径が6.2±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(株式会社マツボー製、EJ-LABO)で、重量平均粒径が7.0±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100部に対し、添加剤(疎水性シリカ、HDK-2000、クラリアント株式会社製)1.0部及び添加剤(疎水性シリカ、H05TD、クラリアント株式会社製)1.0部をヘンシェルミキサーで撹拌混合しイエロートナー1を作製した。
(シアントナー1の製造)
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 67部
ポリエステル樹脂RN-290(花王社製) 20部
エステルワックスWEP-3(日本油脂社製) 5部
シアンマスターバッチ 12部
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィン
TOYOTAC-F7(東洋紡社製、1/2流出温度125℃、
重量平均分子量90000、マレイン酸変性率1.1%)
2部
上記のトナー原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、一軸混練機(Buss製、コニーダ混練機)で100~130度の温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕した。次いで、カウンタジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、100AFG)を用いて、重量平均粒径が6.2±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(株式会社マツボー製、EJ-LABO)で、重量平均粒径が7.0±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100部に対し、添加剤(疎水性シリカ、HDK-2000、クラリアント株式会社製)1.0部及び添加剤(疎水性シリカ、H05TD、クラリアント株式会社製)1.0部をヘンシェルミキサーで撹拌混合しシアントナー1を作製した。
(マゼンタトナー1の製造)
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 67部
ポリエステル樹脂RN-290(花王社製) 20部
エステルワックスWEP-3(日本油脂社製) 5部
マゼンタマスターバッチ 12部
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィン
TOYOTAC-F7(東洋紡社製、1/2流出温度125℃、
重量平均分子量90000、マレイン酸変性率1.1%)
2部
上記のトナー原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、一軸混練機(Buss製、コニーダ混練機)で100~130度の温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕した。次いで、カウンタジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、100AFG)を用いて、重量平均粒径が6.2±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(株式会社マツボー製、EJ-LABO)で、重量平均粒径が7.0±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100部に対し、添加剤(疎水性シリカ、HDK-2000、クラリアント株式会社製)1.0部及び添加剤(疎水性シリカ、H05TD、クラリアント株式会社製)1.0部をヘンシェルミキサーで撹拌混合しマゼンタトナー1を作製した。
(ブラックトナー1の製造)
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 67部
ポリエステル樹脂RN-290(花王社製) 20部
エステルワックスWEP-3(日本油脂社製) 5部
ブラックマスターバッチ 12部
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィン
TOYOTAC-F7(東洋紡社製、1/2流出温度125℃、
重量平均分子量90000、マレイン酸変性率1.1%)
2部
上記のトナー原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、一軸混練機(Buss製、コニーダ混練機)で100~130度の温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕した。次いで、カウンタジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、100AFG)を用いて、重量平均粒径が6.2±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(株式会社マツボー製、EJ-LABO)で、重量平均粒径が7.0±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100部に対し、添加剤(疎水性シリカ、HDK-2000、クラリアント株式会社製)1.0部及び添加剤(疎水性シリカ、H05TD、クラリアント株式会社製)1.0部をヘンシェルミキサーで撹拌混合しブラックトナー1を作製した。
イエロートナー1、シアントナー1、マゼンタトナー1、ブラックトナー1の4色トナーをトナーセット1とする。
[トナーセット2の製造]
イエロートナー2の製造
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 55部
ポリエステル樹脂RN-290(花王社製) 20部
エステルワックスWEP-3(日本油脂社製) 5部
イエローマスターバッチ 30部
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィン
TOYOTAC-F7(東洋紡社製、1/2流出温度125℃、
重量平均分子量90000、マレイン酸変性率1.1%)
5部
上記のトナー原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、一軸混練機(Buss製、コニーダ混練機)で100~130度の温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕した。次いで、カウンタジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、100AFG)を用いて、重量平均粒径が3.4±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(株式会社マツボー製、EJ-LABO)で、重量平均粒径が4.2±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100部に対し、添加剤(疎水性シリカ、HDK-2000、クラリアント株式会社製)1.0部及び添加剤(疎水性シリカ、H05TD、クラリアント株式会社製)1.0部をヘンシェルミキサーで撹拌混合しイエロートナー2を作製した。
シアントナー2の製造
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 55部
ポリエステル樹脂RN-290(花王社製) 20部
エステルワックスWEP-3(日本油脂社製) 5部
シアンマスターバッチ 30部
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィン
TOYOTAC-F7(東洋紡社製、1/2流出温度125℃、
重量平均分子量90000、マレイン酸変性率1.1%)
5部
上記のトナー原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、一軸混練機(Buss製、コニーダ混練機)で100~130度の温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕した。次いで、カウンタジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、100AFG)を用いて、重量平均粒径が3.4±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(株式会社マツボー製、EJ-LABO)で、重量平均粒径が4.2±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100部に対し、添加剤(疎水性シリカ、HDK-2000、クラリアント株式会社製)1.0部及び添加剤(疎水性シリカ、H05TD、クラリアント株式会社製)1.0部をヘンシェルミキサーで撹拌混合しシアントナー2を作製した。
マゼンタトナー2の製造
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 55部
ポリエステル樹脂RN-290(花王社製) 20部
エステルワックスWEP-3(日本油脂社製) 5部
マゼンタマスターバッチ 30部
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィン
TOYOTAC-F7(東洋紡社製、1/2流出温度125℃、
重量平均分子量90000、マレイン酸変性率1.1%)
5部
上記のトナー原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、一軸混練機(Buss製、コニーダ混練機)で100~130度の温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕した。次いで、カウンタジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、100AFG)を用いて、重量平均粒径が3.4±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(株式会社マツボー製、EJ-LABO)で、重量平均粒径が4.2±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100部に対し、添加剤(疎水性シリカ、HDK-2000、クラリアント株式会社製)1.0部及び添加剤(疎水性シリカ、H05TD、クラリアント株式会社製)1.0部をヘンシェルミキサーで撹拌混合しマゼンタトナー2を作製した。
ブラックトナー2の製造
ポリエステル樹脂EXL-101(三洋化成社製) 55部
ポリエステル樹脂RN-290(花王社製) 20部
エステルワックスWEP-3(日本油脂社製) 5部
ブラックマスターバッチ 30部
主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィン
TOYOTAC-F7(東洋紡社製、1/2流出温度125℃、
重量平均分子量90000、マレイン酸変性率1.1%)
5部
上記のトナー原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、一軸混練機(Buss製、コニーダ混練機)で100~130度の温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200~300μmに粗粉砕した。次いで、カウンタジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、100AFG)を用いて、重量平均粒径が3.4±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(株式会社マツボー製、EJ-LABO)で、重量平均粒径が4・2±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100部に対し、添加剤(疎水性シリカ、HDK-2000、クラリアント株式会社製)1.0部及び添加剤(疎水性シリカ、H05TD、クラリアント株式会社製)1.0部をヘンシェルミキサーで撹拌混合しブラックトナー2を作製した。
イエロートナー2、シアントナー2、マゼンタトナー2、ブラックトナー2の4色トナーをトナーセット2とする。
[トナーセット3~14の製造]
トナーセット3~14をトナーセット1~2と同様に作成した。
トナー原材料の配合とトナー重量平均径は、表1に示すとおりとした。
なお、表1では、顔料の配合量の数値が示されているが、顔料はマスターバッチ中に、顔料とポリエステル樹脂EXL-101が1対1の割合で入っている。従って、マスターバッチの量は顔料量の2倍の数値となる。また、トナーの作製工程で配合したポリエステル樹脂EXL-101の量は、表1に示したポリエステル樹脂EXL-101の量から顔料量を引いた値となる。
トナー重量平均径は、トナー中の顔料含有率が高いものは、4.2±0.2μmと小さな粒径とした。これは、少ないトナー付着量で画像の濃度が出るので、少ないトナー付着量で、均一な画像を得るために小さな粒径とした。
表1で新しく使用している材料について、説明する。
(主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィン)
・TOYOTAC-H3000P(東洋紡社製)
1/2流出温度137℃、重量平均分子量200000、マレイン酸変性率5.5%
・TOYOTAC-T(東洋紡社製)
1/2流出温度95℃、重量平均分子量75000、マレイン酸変性率1.5%
・TOYOTAC-KH(東洋紡社製)
1/2流出温度80℃、重量平均分子量90000、マレイン酸変性率1.1%
・TOYOTAC-TE(東洋紡社製)
1/2流出温度95℃、重量平均分子量60000、マレイン酸変性率2.0%)
(パラフィンワックス)
・HNP-9(日本精蝋社製)
尚、上記主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンとして用いた「TOYOTAC-F7」、「TOYOTAC-H3000P」、「TOYOTAC-T」、「TOYOTAC-KH」、「TOYOTAC-TE」は、いずれもポリエチレンブロック、ポリブテンブロックも含有する。
(二成分現像剤の製造例)
<キャリアの作製>
シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコ-ン) 100部
トルエン 100部
γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン 5部
カーボンブラック 10部
上記混合物をホモミキサーで20分間分散し、コート層形成液を調製した。このコート層形成液を、芯材として重量平均粒径が35μmのMnフェライト粒子を用いて、芯材表面において平均膜厚が0.20μmになるように、流動床型コーティング装置を使用して、流動槽内の温度を各70℃に制御して塗布・乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて、180℃/2時間焼成し、キャリアAを得た。
<二成分現像剤の作製>
作製したトナーと、キャリアAを、ターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いて48rpmで5分間均一混合し帯電させ、それぞれ二成分現像剤を作製した。なお、トナーとキャリアの混合比率は、評価機の初期現像剤のトナー濃度:7%に合わせて混合した。
RICOH Pro C7200S(リコー社製)を連続した樹脂フィルムを印刷できるように改造した装置を用いた。
トナーセット1~14について、二成分現像剤およびトナーをRICOH Pro C7200S(リコー社製)にセットして樹脂フィルムに印刷できるようにした。なお、トナー付着量は、トナーの重量平均径が7.0±0.2μmのトナーは、単色トナーの付着量が0.40mg/cm2になるように、トナーの重量平均径が4.2±0.2μmのトナーは、単色トナーの付着量が0.20mg/cm2になるように、プロセスコントローラーで現像・転写条件を調整した。
印刷する画像は、樹脂フィルム進行方向に5cm、樹脂フィルム進行方向に対して横方向に25cmのベタ画像を、樹脂フィルム進行方向に5cmおきに作像する。ベタ画像の順番は、イエロー画像、シアン画像、マゼンタ画像、ブラック画像、グリーン画像(イエロートナーとシアントナーを重ねた画像)、ブルー画像(マゼンタトナーとシアントナーを重ねた画像)、レッド画像(イエロートナーとマゼンタトナーを重ねた画像)とした。
連続した樹脂フィルムはPP(ポリプロピレン)の表層にスチレンアクリル樹脂をコートした厚さ50μmの樹脂フィルムおよび50μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを用いた。
定着温度をプロセスコントローラーで130℃から200℃の範囲で5℃刻みで変化させて得られた画像を評価して、定着可能な最低温度を求めた。
(描画定着温度)
得られた定着画像について、図2に示すニードルを圧接可能な描画試験機に荷重50gを負荷し、荷台の上に定着画像を載せ、1~2回/秒程度でハンドルを約5回一方向に回転させる。描画試験後の画像をスポンジウエス等で約3往復強く擦り、削れたトナーを払った後、描画痕により地肌が露出していなければOKとする。そして、描画試験がOKである最低温度を描画定着温度とした。
(テープ剥離定着温度)
得られた定着画像にメンディングテープ(住友スリーエム株式会社製)を付着させた後、500gの円筒(直径3cm)の重石を、その底面を下方に向けて載せることにより、十分にテープを定着画像に付着させた。その後、ゆっくりとメンディングテープを定着画像より剥がした。テープ貼付前及び剥離後の定着画像の画像濃度を画像濃度測定器「Gretag SPM50」(GretagMacbeth社製)を用いて測定した。画像印字部分を各3点測定し、その平均値を画像濃度として算出した。剥離後の画像濃度/剥離前の画像濃度×100の値から定着率(%)を算出し、定着率が90%以上となる温度をテープ剥離定着温度とした。
(フィルムカール評価)
得られた描画定着温度とテープ剥離温度の内、高い温度に5℃加えた温度の定着画像のフィルムカールを評価する。
〔評価基準〕
○:フィルムカール未発生
△:フィルムカールわずかに発生
×:フィルムカール発生
評価結果を表2に示す。
なお、比較例1、比較例2の場合は、定着温度200℃で、樹脂フィルムにトナーが定着しなかった。このため、カール試験も実施しなかった。
Figure 0007478343000001
Figure 0007478343000002
本発明は下記(1)に記載の画像形成方法に係るものであるが、下記(2)~(6)を発明の実施形態として含む。
(1)静電潜像担持体に静電潜像を形成させる工程と、前記潜像担持体に形成された静電潜像を、少なくとも、イエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー及びブラックトナーの各色のトナーによって現像してトナー像を形成する現像工程と、前記潜像担持体から、前記トナー像を直接又は中間像担持体を経由して、連続した樹脂フィルム上に前記各色のトナー像を重ねて転写する転写工程と、加熱したローラ又はベルトにより、前記樹脂フィルム上に転写された前記トナー像を定着する定着工程とを含む画像形成方法であって、
前記トナーは前記主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンを含有することを特徴とする画像形成方法。
(2)前記主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの重量平均分子量が60000以上である、上記(1)に記載の画像形成方法。
(3)前記主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの重量平均分子量が80000以上である、上記(1)又は(2)に記載の画像形成方法。
(4)前記イエロートナーの顔料が、ピグメントイエロー185であり、前記シアントナーの顔料が銅フタロシアニン顔料であり、前記マゼンタトナーの顔料が、ピグメントレッド122である、ことを特徴とする上記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載の画像形成方法。
(5)前記イエロートナー、前記シアントナー、前記マゼンタトナー及び前記ブラックトナーのそれぞれのトナーの顔料含有量が、10質量%以上20質量%以下である、上記(1)乃至(4)のいずれか1項に記載の画像形成方法。
(6)上記(1)乃至(5)のいずれか1項に記載の画像形成方法を実施するための画像形成装置であって、少なくとも、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体に静電潜像を形成させる手段と、前記静電潜像担持体に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤で現像してトナー像を形成する現像手段と、前記静電潜像担持体に形成されたトナー像を樹脂フィルム上に転写する転写手段と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着手段とを有し、前記トナーは前記主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンを含有するトナーであることを特徴とする画像形成装置。
1 画像形成装置
2 装置本体
11 作像部
110Y、110M、110C、110K 作像ユニット
111Y、111M、111C、111K 帯電装置
112Y、112M、112C、112K 感光体
113 露光装置
114Y、114M、114C、114K 現像装置
115Y、115M、115C、115K 除電装置
116Y、116M、116C、116K 感光体クリーニング装置
12 給紙部
121 樹脂フィルムロール
122 ガイドローラ
123 樹脂フィルム巻取りロール
13 転写部
130 2次転写バイアス電源
131 中間転写ベルト
132 駆動ローラ
133 従動ローラ
134Y、134M、134C、134K 1次転写ローラ
135 2次転写ローラ
136 2次転写対向ローラ
137 トナー付着量センサ
138 ベルトクリーニング装置
139 2次転写ニップ
14 定着部
141 定着ベルト
142 加圧ローラ
143 定着ローラ
144 加熱ローラ
16 コントロール部
特開平11-249338号公報

Claims (6)

  1. 静電潜像担持体に静電潜像を形成させる工程と、前記潜像担持体に形成された静電潜像を、少なくとも、イエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー及びブラックトナーの各色のトナーによって現像してトナー像を形成する現像工程と、前記潜像担持体から、前記トナー像を直接又は中間像担持体を経由して、連続した樹脂フィルム上に前記各色のトナー像を重ねて転写する転写工程と、加熱したローラ又はベルトにより、前記樹脂フィルム上に転写された前記トナー像を定着する定着工程とを含む画像形成方法であって、
    前記樹脂フィルムはPP(ポリプロピレン)の表層にスチレンアクリル樹脂をコートしてなる連続フィルム、又は、PET(ポリエチレンテレフタレート)の連続フィルムであり、
    前記トナーは主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンを含有することを特徴とする画像形成方法。
  2. 前記主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの重量平均分子量が60000以上である、請求項1に記載の画像形成方法。
  3. 前記主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンの重量平均分子量が80000以上である、請求項2に記載の画像形成方法。
  4. 前記イエロートナーの顔料が、ピグメントイエロー185であり、前記シアントナーの顔料が銅フタロシアニン顔料であり、前記マゼンタトナーの顔料が、ピグメントレッド122である、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  5. 前記イエロートナー、前記シアントナー、前記マゼンタトナー及び前記ブラックトナーのそれぞれのトナーの顔料含有量が、10質量%以上20質量%以下である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成方法を実施するための画像形成装置であって、少なくとも、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体に静電潜像を形成させる手段と、前記静電潜像担持体に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤で現像してトナー像を形成する現像手段と、前記静電潜像担持体に形成されたトナー像を樹脂フィルム上に転写する転写手段と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着手段とを有し、前記トナーは主鎖にポリプロピレンブロックを有するマレイン酸変性ポリオレフィンを含有するトナーであり、前記樹脂フィルムはPP(ポリプロピレン)の表層にスチレンアクリル樹脂をコートしてなる連続フィルム、又は、PET(ポリエチレンテレフタレート)の連続フィルムである
    ことを特徴とする画像形成装置。
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