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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024177842
(43)【公開日】2024-12-24
(54)【発明の名称】画像形成システム
(51)【国際特許分類】
   G03G 9/097 20060101AFI20241217BHJP
   G03G 9/087 20060101ALI20241217BHJP
   G03G 15/20 20060101ALI20241217BHJP
【FI】
G03G9/097 365
G03G9/087 331
G03G9/087 325
G03G15/20 510
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023096207
(22)【出願日】2023-06-12
(71)【出願人】
【識別番号】000001270
【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】上田 隼也
(72)【発明者】
【氏名】本橋 亜美
【テーマコード(参考)】
2H033
2H500
【Fターム(参考)】
2H033BA11
2H033BA12
2H033BA31
2H033BA32
2H033BB12
2H033BB28
2H033BE00
2H033BE03
2H033CA07
2H500AA01
2H500AA08
2H500CA03
2H500CA06
2H500CA27
2H500CA30
2H500EA13C
2H500EA33C
2H500EA36C
2H500EA41B
2H500EA44C
2H500FA13
(57)【要約】
【課題】UFPの発生を抑制しつつ、低温定着性およびベルト耐久性を有する、画像形成システムを提供すること。
【解決手段】画像形成システムは、定着手段を有する。定着手段は、環状ベルトと、加熱部材と、対向部材とを有し、対向している位置で、環状ベルトで搬送される記録媒体上のトナーを定着する。離型剤は、ガスクロマトグラフィーで得られた結果に基づく炭素数分布において、炭素数分布における炭素数45以上55以下の範囲内には、少なくとも一つの含有量の極小値を含む。最も小さい極小値をA1とし、炭素数45以上55以下の範囲内で最も大きい値をB1としたとき、A1/B1は、0.70以下である。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
離型剤を含むトナーを記録媒体に定着手段で定着して画像を形成する画像形成システムであって、
前記定着手段は、
環状ベルトと、
前記環状ベルトの内周面側に配設された加熱部材と、
前記環状ベルトの外周面側に前記環状ベルトを介して前記加熱部材に対向して配設された対向部材と、を有し、
前記定着手段は、前記対向している位置で、前記環状ベルトで搬送される前記記録媒体上のトナーを定着し、
前記離型剤は、ガスクロマトグラフィーで得られた結果に基づいて、炭素数を横軸とし、含有量を縦軸としたときの炭素数分布において、
前記炭素数分布における炭素数45以上55以下の範囲内には、少なくとも一つの含有量の極小値を含み、
最も小さい前記極小値をA1とし、炭素数45以上55以下の範囲内で最も大きい値をB1としたとき、
A1/B1は、0.70以下である、
画像形成システム。
【請求項2】
前記炭素数分布において、
炭素数30以上50未満の範囲内の含有量の合計値をA2とし、炭素数50以上60以下の範囲内の含有量の合計値をB2としたとき、
A2/B2は、2.0以上6.0以下である、
請求項1に記載の画像形成システム。
【請求項3】
前記炭素数分布において、
炭素数44以下および炭素数56以上の範囲内には、それぞれ1つ以上の極大値を有する、
請求項1に記載の画像形成システム。
【請求項4】
前記トナーは、ポリエステル樹脂を含み、
前記トナーにおけるスチレン系単量体の含有量は、0.2質量以上20%質量以下である、
請求項1に記載の画像形成システム。
【請求項5】
前記トナーにおけるスチレン系単量体の含有量は、0.5質量%以上10質量%以下である、請求項4に記載の画像形成システム。
【請求項6】
前記トナーを示差走査熱量測定したとき、60以上90℃以下の間には、2つの極大値が存在する、請求項4に記載の画像形成システム。
【請求項7】
前記ポリエステル樹脂は、スチレン変性ポリエステルである、請求項4に記載の画像形成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子写真方式の画像形成装置に用いられる静電荷像現像用トナーにおいて、黒色の静電荷像現像用トナーに含まれるカーボンブラックの安全性が問題視されているため、カーボンブラックを含まない黒色の静電荷像現像用トナーが望まれている。また、静電荷像現像用トナーは低温定着性および排紙密着性が求められており、これらを向上させるための技術も開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。
【0003】
特許文献1には、定着ベルトと、ヒータと、加圧ローラとを含む定着装置を有する画像形成装置が記載されている。定着装置は、環状定着ベルトの内側に加熱部材としてのヒータが配設されており、加圧ローラが定着ベルトを介してヒータに押し付けられるように構成されている。定着ベルトの外周面と加圧ローラとの間に形成されるニップ部を媒体が通過するとき、トナー像に熱および圧力が加えられることで、媒体にトナー像を定着させる。
【0004】
特許文献2には、2種類のワックスを用いたトナーが記載されている。特許文献2に記載のトナーは、定着時における結着樹脂に対して可塑性の高いエステルワックスと、定着時における定着ベルトに対する離型性の高い炭化水素ワックスとを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2022-01921号公報
【特許文献2】特開2022―77719号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献2に記載のトナーは、炭素鎖が短いエステルワックスを含むため、定着時の熱で気化しやすい。そのため、定着時の熱で気化したワックスは、空気中で固化することで、直径100nm以下の粒子(UFP;Ultra-Fine Particle)になることがある。
特許文献1に記載されたような画像形成装置で特許文献2に記載のトナーを使用する場合、ニップ部の近くにヒータが存在するため、UFPの発生よって定着の空冷時に固化したワックスがヒータ付近に付着することが考えられる。これにより、ヒータと定着ベルトとの摺動性を悪化させ、定着ベルトの駆動が不安定になり、定着ベルトが破れてしまうことがあった。
【0007】
本発明の目的は、UFPの発生を抑制しつつ、低温定着性およびベルト耐久性を有する、画像形成システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施の形態に係る画像形成システムは、離型剤を含むトナーを記録媒体に定着手段で定着して画像を形成する画像形成システムであって、前記定着手段は、環状ベルトと、前記環状ベルトの内周面側に配設された加熱部材と、前記環状ベルトの外周面側に前記環状ベルトを介して前記加熱部材に対向して配設された対向部材と、を有し、前記定着手段は、前記対向している位置で、前記環状ベルトで搬送される前記記録媒体上のトナーを定着し、前記離型剤は、ガスクロマトグラフィーで得られた結果に基づいて、炭素数を横軸とし、含有量を縦軸としたときの炭素数分布において、前記炭素数分布における炭素数45以上55以下の範囲内には、少なくとも一つの含有量の極小値を含み、最も小さい前記極小値をA1とし、炭素数45以上55以下の範囲内で最も大きい値をB1としたとき、A1/B1は、0.70以下である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、UFPの発生を抑制しつつ、低温定着性およびベルト耐久性を有する、画像形成システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1図1は、炭素数分布を説明するための模式図である。
図2図2は、本発明の一実施の形態における画像形成装置の構成を示す断面図である。
図3図3は、他の定着手段の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の一実施の形態に係る画像形成システムについて、詳細に説明する。まず、画像形成システムに使用される静電荷像現像用トナー(トナー)について説明する。
【0012】
[静電荷像現像用トナーの構成]
静電荷像現像用トナー(トナー)は、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。一成分現像剤の場合のトナーは、トナー粒子から構成される。また、二成分現像剤の場合のトナーは、トナー粒子およびキャリア粒子から構成される。トナー粒子は、トナー母体粒子およびその表面に付着した外添剤から構成される。本実施の形態では、トナーは、二成分現像剤が好ましい。
【0013】
トナーを二成分現像剤として使用する場合のキャリア粒子の例には、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来から公知の材料からなる磁性粒子が含まれる。キャリア粒子は、フェライト粒子が好ましい。
【0014】
また、キャリア粒子の例には、芯材と、芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリアが含まれる。また、キャリア粒子は、マトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアでもよい。
【0015】
キャリア粒子に使用される樹脂被覆層を形成する被覆樹脂の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、スチレン-アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂が含まれる。
【0016】
また、キャリア粒子の芯材の例には、鉄、ニッケル、コバルトなどの磁性金属、フェライト、マグネタイトなどの磁性酸化物、ガラスビーズが含まれる。キャリア粒子の芯材は、キャリア粒子を磁気ブラシ法に用いるためには、磁性材料が好ましい。キャリア粒子の芯材の体積平均粒径は、10~200μmの範囲内が好ましく、25~100μmの範囲内がより好ましい。
【0017】
また、キャリア粒子の芯材の表面を樹脂被覆する方法には、被覆樹脂、および必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法が含まれる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性などを考慮して適宜選択すればよい。
【0018】
キャリア粒子の平均粒径は、体積基準のメジアン径で15~150μmが好ましく、15~100μmの範囲内がより好ましく、25~80μmの範囲内が特に好ましい。キャリア粒子の体積基準のメジアン径は、例えば、湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置(HELOS;SYMPATEC社)で測定できる。
【0019】
トナー粒子とキャリア粒子との混合比(質量比)は、特に限定されないが、帯電性、保存性の観点から、トナー粒子:キャリア粒子=1:100~30:100が好ましく、3:100~20:100がより好ましい。
【0020】
本実施の形態におけるトナー母体粒子は、内側に配置されたコア部と、コア部の表面を覆うように配置されたシェル部とを有する。コア部は、連続層と、連続層に分散した分散層とを有する。連続層は、結着樹脂であり、分散層は、離型剤を含む。トナー母体粒子がコア-シェル構造であることにより、低温定着性および耐熱保管性を確保できる。
【0021】
(結着樹脂)
結着樹脂は、ポリエステル樹脂(結晶性樹脂)を含むことが好ましい。本実施の形態では、結着樹脂は、ポリエステル樹脂および非晶性樹脂を含んでいる。ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。ここで、結晶性ポリエステル樹脂とは、ポリエステル重合セグメントのみからなるものと、他成分を50質量%以下の割合で結合させた変性樹脂との両方の意味を含むものとする。また、ポリエステル重合セグメントに結合させる他成分は、ビニル系重合セグメントが好ましい。
【0022】
結晶性ポリエステル樹脂は、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られる公知のポリエステル樹脂のうち、結晶性樹脂またはトナー母体粒子の示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。明確な吸熱ピークとは、具体的には、DSCにおいて、昇温速度10℃/分で測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークを意味する。
【0023】
結晶性ポリエステル樹脂の融点(Tmc-A)は、十分な低温密着性および良好な耐熱保管性を得る観点から、60~90℃の範囲内が好ましく、70~80℃の範囲内がより好ましい。結晶性ポリエステル樹脂の融点が60~90℃の範囲内であれば、低温定着性を阻害することなく、また、耐熱保管性が向上する。融点(Tmc-A)は、DSCにより測定できる。示差走査熱量計(DSC7000X;株式会社日立製作所)および熱分析装置コントローラー(AS3/DX;株式会社日立製作所)を用いて示差走査熱量分析によって、DSC測定を行う。具体的には、測定試料5mgをALオートサンプラ用試料容器φ6.8、H2.5mm(株式会社日立製作所)に入れ、ALオートサンプラ用カバー(株式会社日立製作所)を用いて封入し、これを熱分析装置コントローラーのサンプルホルダーにセットし、測定温度0~100℃で、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分の測定条件で、Heat-Cool-Heatの温度制御を行い、その1st.heatにおけるデータをもとに解析を行った。リファレンスの測定には空のアルミニウム製パンを使用した。1st.heatにおけるワックス由来の発熱ピークの一番低温側に出ているピークのピークトップ温度をTcp-A1(℃)、もう一つのピークトップ温度をTcp-A2(℃)とした。
【0024】
「多価カルボン酸」とは、1分子中にカルボキシル基を2個以上含有する化合物を意味する。1分子中にカルボキシル基を2個含有する2価のカルボン酸の例には、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、β-メチルアジピン酸、アゼライン酸、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、フマル酸、シトラコン酸、ジグリコール酸、シクロヘキサン-3,5-ジエン-1,2-ジカルボン酸、リンゴ酸、クエン酸、ヘキサヒドロテレフタール酸、マロン酸、ピメリン酸、酒石酸、粘液酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p-カルボキシフェニル酢酸、p-フェニレン二酢酸、m-フェニレンジグリコール酸、p-フェニレンジグリコール酸、o-フェニレンジグリコール酸、ジフェニル酢酸、ジフェニル-p,p′-ジカルボン酸、ナフタレン-1,4-ジカルボン酸、ナフタレン-1,5-ジカルボン酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、ドデセニルコハク酸が含まれる。
【0025】
2価のカルボン酸以外の多価カルボン酸の例には、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸が含まれる。
【0026】
「多価アルコール」とは、1分子中に水酸基を2個以上含有する化合物を意味する。このうち、1分子中にヒドロキシ基を2個含有する2価の多価アルコールの例には、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物が含まれる。また、2価の多価アルコール以外の多価アルコールの例には、グリセリン、ペンタエリスリトール、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラエチロールベンゾグアナミンが含まれる。
【0027】
結晶性ポリエステル樹脂の製造方法は特に制限されず、公知のエステル化触媒を利用して、多価カルボン酸および多価アルコールを重縮合する(エステル化する)ことにより製造できる。エステル化触媒の例には、酢酸チタン、プロピオン酸チタン、ヘキサン酸チタン、オクタン酸チタンなどの脂肪族モノカルボン酸チタン;シュウ酸チタン、コハク酸チタン、マレイン酸チタン、アジピン酸チタン、セバシン酸チタンなどの脂肪族ジカルボン酸チタン、ヘキサントリカルボン酸チタン、イソオクタントリカルボン酸などの脂肪族トリカルボン酸チタン;オクタンテトラカルボン酸チタン、デカンテトラカルボン酸チタンなどの脂肪族ポリカルボン酸チタン、などの脂肪族カルボン酸チタン類、安息香酸チタンなどの芳香族モノカルボン酸チタン;フタル酸チタン、テレフタル酸チタン、イソフタル酸チタン、ナフタレンジカルボン酸チタン、ビフェニルジカルボン酸チタン、アントラセンジカルボン酸チタンなどの芳香族ジカルボン酸チタン;トリメリット酸チタン、ナフタレントリカルボン酸チタンなどの芳香族トリカルボン酸チタン;ベンゼンテトラカルボン酸チタン、ナフタレンテトラカルボン酸チタンなどの芳香族テトラカルボン酸チタン;などの芳香族カルボン酸チタン類;脂肪族カルボン酸チタン類や芳香族カルボン酸チタン類のチタニル化合物類およびそのアルカリ金属塩類;ジクロロチタン、トリクロロチタン、テトラクロロチタン、テトラブロモチタンなどのハロゲン化チタン類;テトラブトキシチタン(チタンテトラブトキサイド)、テトラオクトキシチタン、テトラステアリロキシチタンなどのテトラアルコキシチタン類、チタンアセチルアセトナート、チタンジイソプロポキシドビスアセチルアセトナート、チタントリエタノールアミネート、などのチタン含有触媒が含まれる。
【0028】
結着樹脂に対する結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、3~30質量%の範囲内が好ましく、5~20質量%の範囲内がより好ましい。結着樹脂に対する結晶性ポリエステル樹脂の含有量が3質量%未満の場合、低温定着性が不十分になるおそれがある。一方、結着樹脂に対する結晶性ポリエステル樹脂の含有量が30質量%超の場合、トナー中で結晶化しにくくなり、耐熱保管性の低下や排紙密着性の抑制効果を十分に発揮できないおそれがある。
【0029】
非晶性樹脂は、結着樹脂における主成分である。非晶性樹脂の例には、オレフィン系樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリル共重合体樹脂などのビニル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスルホン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂が含まれる。非晶性樹脂は、定着性、および、トナーの耐熱保管性や定着画像の耐熱性の観点から、非結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。非晶性樹脂は、1種類で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0030】
スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリル共重合体樹脂などのビニル樹脂を形成するための単量体としては、ビニル単量体が含まれる。ビニル単量体の例には、スチレン系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、ビニルエステル類、ビニルエーテル類、ビニルケトン類、N-ビニル化合物類、その他のビニル化合物類が含まれる。ビニル単量体は、1種類で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。ビニル単量体は、スチレン系単量体が好ましい。
【0031】
スチレン系単量体の例には、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-フェニルスチレン、p-エチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-n-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレンおよびこれらの誘導体が含まれる。
【0032】
トナーにおけるスチレン系単量体の含有量は、0.2質量%以上20質量%以下が好ましく、0.5質量%以上10質量%以下がより好ましい。また、トナーにおけるスチレン系単量体の含有量は、ポリエステル樹脂よりも疎水性が高いスチレン系単量体が少量存在することで、疎水性のワックスをトナー中に均一分散させ、微粒子の状態で存在させることができる。トナーにおけるスチレン系単量体の含有量が少ない場合、トナー中の親水性が高く定着時に揮発する短鎖長と長鎖長ワックス(離型剤)が混ざりあうことが出来ず、UFPの発生を抑制できないことがある。一方、トナーにおけるスチレン系単量体の含有量が多い場合、トナー中の疎水性が高くなり、ワックス(離型剤)同士が存在しやすくなり、大きな粒子で存在してしまう。そのため定着時に融けにくくなり、特に長鎖長ワックスは融けずに本願の効果が発揮できないことがある。
【0033】
トナー中におけるスチレン含有量は、公知の方法で測定できる。トナー中におけるスチレン含有量は、熱分解GC/MSを用いることができる。具体的には、測定にはトナー2000mg/Lのクロロホルム溶液を用いる。得られたクロマトグラム中の、8.5minのStのピークを絶対検量線法により定量できる。このとき、熱分解温度は600℃であり、カラムはUA-5(MS/HT)-30M-0.25F(30m×0.25mm×0.25μm)を使用できる。
【0034】
(メタ)アクリル酸エステル系単量体の例には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルおよびこれらの誘導体が含まれる。
【0035】
ビニルエステル類の例には、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルが含まれる。ビニルエーテル類の例には、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテルが含まれる。ビニルケトン類の例にはビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトンが含まれる。N-ビニル化合物類の例には、N-ビニルカルバゾール、N-ビニルインドール、N-ビニルピロリドンが含まれる。その他のビニル化合物類の例には、ビニルナフタレン、ビニルピリジンが含まれる。また、その他の非晶性樹脂の例には、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体が含まれる。
【0036】
ビニル単量体は、カルボキシ基、スルフォン酸基、リン酸基などのイオン性解離基を有する単量体が好ましい。カルボキシ基を有する単量体の例には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステルが含まれる。また、スルフォン酸基を有する単量体の例には、スチレンスルフォン酸、アリルスルフォコハク酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルフォン酸が含まれる。リン酸基を有する単量体の例には、アシドホスホオキシエチルメタクリレートが含まれる。
【0037】
さらに、ビニル単量体として、多官能性ビニル類を使用し、架橋構造を有するビニル樹脂を使用してもよい。多官能性ビニル類の例には、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレートが含まれる。
【0038】
非晶性ポリエステル樹脂は、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られる公知のポリエステル樹脂のうち、示差走査熱量測定(DSC)において、明確な吸熱ピークを示さないものをいう。
【0039】
多価カルボン酸とは、1分子中にカルボキシ基を2個以上含有する化合物を意味する。多価カルボン酸の例には、シュウ酸、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の飽和脂肪族ジカルボン酸;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の芳香族ジカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸、イソドデセニルコハク酸、n-ドデセニルコハク酸、n-オクテニルコハク酸などの不飽和脂肪族ジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸などの3価以上の多価カルボン酸が含まれる。多価カルボン酸は、1種類で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0040】
多価アルコールとは、1分子中に水酸基を2個以上含有する化合物を意味する。多価アルコールの例には、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などの脂肪族ジオール;ビスフェノールA、ビスフェノールFなどのビスフェノール類、およびこれらのエチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物などのビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物;グリセリン、ペンタエリスリトール、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラエチロールベンゾグアナミンなどの3価以上のポリオールが含まれる。多価アルコールは、1種類で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0041】
多価カルボン酸と多価アルコールの比率は、多価アルコールのヒドロキシ基(-OH)と多価カルボン酸のカルボキシ基(-COOH)との当量比[OH]/[COOH]が、1.5/1~1/1.5の範囲内であることが好ましく、1.2/1~1/1.2の範囲内であることがより好ましい。
【0042】
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量は、2,000~10,000の範囲内であることが好ましい。また、非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移点は、20~70℃の範囲内であることが好ましい。非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移点は、非晶性ビニル樹脂のガラス転移点と同様にして測定できる。
【0043】
非晶性ポリエステル樹脂は、スチレン-アクリル樹脂により変性されたハイブリッド樹脂でもよい。ハイブリッド樹脂である非晶性ポリエステル樹脂は、スチレン-アクリル樹脂部分が非晶性ビニル樹脂との相溶性が高く、トナー母体粒子中に非晶性ポリエステル樹脂を均一に分散させることができる。トナー粒子がコア-シェル構造を有し、シェル層が非晶性ポリエステル樹脂を含有する場合は、非晶性ビニル樹脂を含有するコア粒子の表面に凝集しやすく、表面全体を被覆しやすくなる。
【0044】
スチレン-アクリル樹脂により変性された非晶性ポリエステル樹脂とは、非晶性ポリエステル樹脂のユニットとスチレン-アクリル樹脂のユニットが化学結合した樹脂を意味する。ここで「非晶性ポリエステル樹脂のユニット」とは、ハイブリッド樹脂のうち、非晶性ポエリステル樹脂に由来する樹脂部分、すなわち非晶性ポリエステル樹脂と化学構造が同じ分子鎖を意味する。また「スチレン-アクリル樹脂のユニット」とは、ハイブリッド樹脂のうち、スチレン-アクリル樹脂に由来する樹脂部分、すなわちスチレン-アクリル樹脂と化学構造が同じ分子鎖を意味する。
【0045】
スチレン-アクリル樹脂は、スチレン系単量体と、(メタ)アクリル酸系単量体との重合体である。スチレン系単量体の例には、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-フェニルスチレン、p-クロロスチレン、p-エチルスチレン、p-n-ブチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-n-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、3,4-ジクロロスチレン、これらの誘導体などが含まれる。これらのスチレン系単量体は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0046】
(メタ)アクリル酸系単量体の例には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、6-ヒドロキシアクリル酸エチル、γ-アミノアクリル酸プロピル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどが含まれる。これらの(メタ)アクリル酸系単量体は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0047】
スチレン-アクリル樹脂は、スチレン系単量体および(メタ)アクリル酸系単量体に加えて、他の単量体も使用できる。使用できる他の単量体の例には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートなどが含まれる。
【0048】
スチレン-アクリル樹脂は、前述の単量体の重合に過酸化物、過硫化物、アゾ化合物などの通常用いられる任意の重合開始剤を添加し、塊状重合、溶液重合、乳化重合法、ミニエマルション法、懸濁重合法、分散重合法などの公知の重合手法により重合することで得られる。また、重合時、分子量を調整する観点からアルキルメルカプタン、メルカプト脂肪酸エステルなどの通常用いられる連鎖移動剤を用いることができる。
【0049】
ハイブリッド樹脂中のスチレン-アクリル樹脂のユニットの含有量は、トナー母体粒子の可塑性を制御しやすいことから、1~30質量%の範囲内であることが好ましい。
【0050】
ハイブリッド樹脂は、それぞれ個別に用意した非晶性ポリエステル樹脂とスチレン-アクリル樹脂とを反応させて化学結合させることにより、得ることができる。結合を容易にする観点から、非晶性ポリエステル樹脂またはスチレン-アクリル樹脂に、非晶性ポリエステル樹脂およびスチレン-アクリル樹脂の両方と反応可能な置換基を導入しておくことが好ましい。例えば、スチレン-アクリル樹脂の生成時、原料であるスチレン系単量体および(メタ)アクリル酸系単量体とともに、非晶性ポリエステル樹脂が有するカルボキシ基またはヒドロキシ基と反応可能な置換基と、スチレン-アクリル樹脂と反応可能な置換基とを有する化合物を添加する。これにより、非晶性ポリエステル樹脂中のカルボキシ基またはヒドロキシ基と反応可能な置換基を有するスチレン-アクリル樹脂を得ることができる。
【0051】
また、ハイブリッド樹脂は、あらかじめ用意した非晶性ポリエステル樹脂の存在下でスチレン-アクリル樹脂を生成する重合反応を行うか、あらかじめ用意したスチレン-アクリル樹脂の存在下で非晶性ポリエステル樹脂を生成する重合反応を行うことによっても得ることができる。いずれの場合も重合反応時に、上述したような非晶性ポリエステル樹脂およびスチレン-アクリル樹脂の両方と反応可能な置換基を有する化合物を添加すればよい。
【0052】
ハイブリッド樹脂の数平均分子量は、定着性の観点から、2,000~10,000の範囲内であることが好ましい。また、トナー母体粒子中の非晶性ポリエステル樹脂の含有量は、定着性と帯電の環境安定性の観点とから、1~50質量%の範囲内であることが好ましい。
【0053】
結着樹脂における非晶性樹脂の含有割合は、70~95質量%の範囲内が好ましい。非晶性樹脂の含有割合が上記範囲内であれば、結晶性ポリエステル樹脂と共に結着樹脂として用いたときに、十分な低温定着性、および、十分なトナーの耐熱保管性や定着画像の耐熱性を確保できる。
【0054】
(離型剤)
本発明に係るトナーにおいて、離型剤は、ガスクロマトグラフィーで得られた結果に基づいて、横軸を炭素数とし、縦軸を含有量としたときの炭素数分布において、炭素数分布における炭素数45以上55以下の範囲内には、少なくとも一つの含有量の極小値を含み、最も小さい極小値をA1とし、炭素数45以上55以下の範囲内で最も大きい値をB1としたとき、A1/B1は、0.70以下である。これにより、UFPの発生を抑制しつつ、低温定着性およびベルト耐久性を有する、画像形成システムを提供できる。本発明の効果を発揮する機構は、以下のように推定される。
低温定着に優れた可塑化しやすいワックスは、融解温度も低く加熱しすぎると定着時の熱で気化しやすい。気化したワックスは、装置内の空気中で再凝固することで、UFPが生成される。
ニップ部に熱源が存在する定着機の場合、トナーに高温の熱エネルギーが一定時間かかるため、定着性に優れるが、UFP発生しやすく、定着の冷却時に固化したワックスが熱源付近に付着して熱源とベルトの摺動性を悪化させ、ベルト駆動が不安定になることでベルトが破れてしまう。
本発明のトナーに含有される離型剤は、ガスクロマトグラフィー解析で、炭素数45以上55以下の範囲内に極小値を有する。これは、炭素数の異なる離型剤が含有されていることを意味する。炭素数が小さい、すなわち鎖長の短い離型剤は、低温定着性に優れるが、UFPが発生しやすい。このため、炭素数が大きい、すなわち鎖長の長い離型剤を含有させることで、その鎖部分が炭素数の小さい離型剤の鎖部分と絡み合い、炭素数が小さい離型剤の気化を抑制できると考えられる。
A1/B1が0.70以下であることで、低温定着性を確保しつつ、UFPの発生も抑制できる。
【0055】
離型剤は、トナーの定着分離性を確保するために含有させるワックスである。離型剤は、エステル系ワックスまたは炭化水素系ワックスを使用できる。離型剤は、合成したものを使用してもよいし、市販のものを精製して使用してもよい。離型剤の精製方法の例には、n-ヘキサンまたはヘプタンなどに溶解して再結晶する方法が含まれる。さらに、離型剤は、2種類以上を併用してもよいし、3種類以上を併用してもよい。
【0056】
エステル系ワックスに例には、カルナバワックス、モンタンワックス、ベヘン酸ベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18-オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートが含まれる。
【0057】
炭化水素系ワックスの例には、ポリエチレンワックスおよびポリプロピレンワックスなどのポリオレフィン系ワックス、石油由来のパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、合成ワックスとしてフィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックスが含まれる。
【0058】
2種類以上の離型剤の炭素鎖は、炭素数分布における炭素数45以上55以下の範囲内において、最も大きい値B1に対する極小値A1が0.7以下であれば特に限定されない。このように、炭素鎖が長い離型剤と、炭素鎖が短い離型剤とを有することで、トナーの定着時におけるUFPの発生を抑制できる。
【0059】
トナー粒子における離型剤の含有割合は、7~15質量%の範囲内が好ましく、7.5~10質量%の範囲内がより好ましい。トナー粒子における離型剤の含有割合が上記範囲であることにより、分離性および耐熱保管性を両立できる。
【0060】
トナーから離型剤を抽出する方法は、公知の方法を使用できる。抽出方法の例には、固液抽出法、トナーを溶解ないし膨潤したあと遠心分離により分離する方法、ソクスレー抽出法、高速溶媒抽出法が含まれる。飽和炭化水素化合物の種類、トナーの結着樹脂など夾雑成分となる化合物の種類に応じて選択できる。抽出に用いる溶媒は、抽出する離型剤の溶解性からn-ヘキサンを用いることが好ましい。溶媒は、結着樹脂の極性や分子量に応じて、結着樹脂などを膨潤させて抽出の効率を上げるためにジクロロメタンやエタノールなどの極性溶媒を併用できる。離型剤中の炭素鎖分布の測定にはGC/FIDを使用できる。測定には離型剤500~1000mg/Lのキシレン溶液を使用できる。分析装置は、GC-2010 Plus FID(株式会社島津製作所)を使用できる。カラムは、Ultra ALLOY-SIMDIS(HT)(5m×0.53mm×0.1μm)(フロンティア・ラボ株式会社)を使用でき、カラム温度は50℃~400℃(20℃/min)、-400℃(10min)とすることができる。
【0061】
ここで、本実施の形態における離型剤を含むトナーのガスクロマトグラフィーによる分析結果について説明する。離型剤のトナーからの抽出は、固液抽出法を用いた。
【0062】
図1は、離型剤をガスクロマトグラフィーで分析した結果の例を説明するための模式図である。図1の横軸は、離型剤1分子当たりの炭素数を示しており、縦軸は、含有量(μV)を示している。図1における実線は、炭素数分布を示す関数に対応する曲線を示しており、点線は、ベースラインを示している。離型剤をガスクロマトグラフィーで分析した結果は、例えば以下のように分析できる。
【0063】
例えば、離型剤をGC-FID(水素炎イオン化検出器)で分析することで、溶出時間に対する離型剤の含有量が求められる。一方、炭素数が既知の基準材料(例えば、炭素数9-40の炭化水素(アルカン)混合試料 ジーエルサイエンス株式会社)を用い、同様にGC-FIDで分析する。離型剤の分析結果および基準材料の分析結果から、炭素数と溶出時間との関係を求める。次いで、離型剤の分析結果の溶出時間を炭素数に置き換える。これにより、横軸を炭素数とし、縦軸を含有量とするグラフが得られる。なお、ベースラインは、試料を含有させずにGC-FIDで得られた値である。また、A1およびB1と、後述するA2およびB2とは、含有量からベースラインの値を差し引くことで求めることができる。
【0064】
次いで、炭素数分布における含有量の最も大きな値および含有値の極小値の求め方について説明する。含有量の極小値および含有量の最も大きな値は、例えば以下の方法で求めることができる。曲線における接線の傾きがマイナスからプラスに変化する点は、炭素数分布における極小値を示している。
【0065】
つまり、炭素数分布を示す関数に対応する曲線における接線の傾きがプラスからマイナスに変化する点は、炭素数分布における極大点を示している。
【0066】
本実施の形態では、離型剤は、ガスクロマトグラフィーで得られた結果に基づいて、炭素数を横軸とし、含有量を縦軸としたときの炭素数分布において、炭素数分布における炭素数45以上55以下の範囲内には、少なくとも一つの含有量の極小値を含む。そして、最も小さい極小値をA1とし、炭素数45以上55以下の範囲内で最も大きい値をB1としたとき、A1/B1は、0.70以下であり、0.5以下が好ましい。このように、A1/B1は、0.70以下であることは、少なくとも2種類の離型剤が含まれていることを意味する。ここで、2種類の離型剤は、炭素鎖の炭素数が多い離型剤と、炭素鎖の炭素数が少ない離型剤とである。
【0067】
また、上記の炭素数分布において、炭素数30以上50未満の範囲内の含有量の合計値をA2とし、炭素数50以上60以下の範囲内の含有量の合計値をB2としたとき、A2/B2は、2.0以上6.0以下であることが好ましく、2.0以上4.0以下がより好ましい。このように、本実施の形態では、炭素数が多い離型剤が、炭素数が少ない離型剤よりも含有量が多い。当該A2/B2が上記の範囲内にない場合、炭素数が多い離型剤と炭素数が少ない離型剤とが適切に混ざり合うことができないため、UFP数が多く発生するおそれがある。
【0068】
また、上記の炭素数分布において、炭素数44以下および炭素数56以上の範囲内には、それぞれ1つ以上の極大値を有することが好ましい。極大値の数は、特に限定されない。極大値の数は、それぞれ1つでもよいし、それぞれ複数個でもよい。本実施の形態では、炭素数分布において、炭素数44以下および炭素数56以上の範囲内には、1つずつの極大値を有する。炭素数44以下および炭素数56以上の範囲内に、1つずつの極大値を有することは、離型剤の種類が2種類であることを意味する。
【0069】
トナー母体粒子は、前述したようにコア-シェル構造である。ここで、「コア-シェル構造」とは、内側に配置されたコア部と、コア部の表面を覆うシェル部と、を有する構造を意味する。ここで「コア部を覆う」とは、必ずしもコア部の全体を覆っている必要はなく、導電性高分子の機能を発揮できる程度に覆われていればよい。コア-シェル構造のトナー母体粒子は、着色剤や離型剤などを含有したガラス転移点が比較的低めの樹脂粒子(コア部)と、コア部の表面に比較的高めのガラス転移点を有する樹脂領域(シェル部)とを有する。コア-シェル構造は、シェル部がコア部を完全に被覆していてもよいし、シェル部がコア部を完全に被覆せず、コア部の一部が露出していてもよい。なお、シェル部は、コア部の表面に凝集、融着させることで製造されうる。コア-シェル構造の断面構造は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)や走査型プローブ顕微鏡(SPM:Scanning Probe Microscope)などの公知の手段で確認できる。
【0070】
シェル部を構成する樹脂の例には、非晶性ポリエステル樹脂、ビニル樹脂が含まれる。シェル部を構成する樹脂は、炭素数10以上30以下の脂肪族モノカルボン酸または炭素数10以上30以下の脂肪族モノアルコールからなる群より選ばれた1種以上の化合物に由来するアルキルユニットを有することが好ましい。
【0071】
トナー母体粒子におけるシェル部の含有量は、5~30質量%であることが好ましい。トナー母体粒子におけるシェル部の含有量が5質量%未満の場合、コア部の被覆率が低下し、導電性高分子がトナー表面に露出してしまい、現像剤として必要な帯電量を保持できないおそれがある。また、トナー母体粒子におけるシェル部の含有量が30質量%超の場合、低温定着性が低くなるおそれがある。
【0072】
トナー母体粒子は、着色剤を含む。着色剤は、公知の染料および顔料を使用できる。黒色のトナーを得るための着色剤の例には、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどのカーボンブラック、マグネタイト、フェライトなどの磁性体、染料、非磁性酸化鉄を含む無機顔料が含まれる。
【0073】
カラーのトナーを得るための着色剤の例には、染料、有機顔料などの公知のものを任意に使用できる。具体的には、有機顔料の例には、C.I.ピグメントレッド5、同48:1、同48:2、同48:3、同53:1、同57:1、同81:4、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222、同238、同269、C.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、C.I.ピグメントブルー15:3、同60、同76が含まれる。
【0074】
染料の例には、C.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同68、同11、同122、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同69、同70、同93、同95が含まれる。
【0075】
各色のトナーを得るための着色剤は、各色について、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。着色剤の含有割合は、結着樹脂100質量部に対して1~20質量部の範囲内が好ましく、4~15質量部の範囲内がより好ましい。
【0076】
外添剤は、トナーの流動性、トナーの帯電性、クリーニング性などを改良するために使用される。外添剤の例には、いわゆる流動化剤、クリーニング助剤が含まれる。外添剤は、種々のものを組み合わせて使用してもよい。外添剤の合計の添加割合は、トナー粒子100質量部に対して、0.05~5質量部の範囲内が好ましく、0.1~3質量部の範囲内がより好ましい。
【0077】
トナーの融点(Tmc-B)は、十分な低温密着性および良好な耐熱保管性を得る観点から、60~90℃の範囲内が好ましい。トナーの融点が60~90℃の範囲内であれば、低温定着性を阻害することなく、また、耐熱保管性が向上する。融点(Tmc-B)は、DSCにより測定できる。本実施の形態では、トナーを示差走査熱量測定したとき、60以上90℃以下の間には、2つのピーク(Tcp1(℃)、Tcp2(℃))が存在することが好ましい。示差走査熱量計(DSC7000X;株式会社日立製作所)および熱分析装置コントローラー(AS3/DX;株式会社日立製作所)を用いて示差走査熱量分析によって、DSC測定を行う。具体的には、測定試料5mgをALオートサンプラ用試料容器φ6.8、H2.5mm(株式会社日立製作所)に入れ、ALオートサンプラ用カバー(株式会社日立製作所)を用いて封入し、これを熱分析装置コントローラーのサンプルホルダーにセットし、測定温度0~100℃で、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分の測定条件で、Heat-cool-Heatの温度制御を行い、その1st.heatにおけるデータをもとに解析を行った。リファレンスの測定には空のアルミニウム製パンを使用した。1st.heatにおける離型剤由来の発熱ピークの一番低温側に出ているピークのピークトップ温度をTcp-B1(℃)、もう一つのピークトップ温度をTcp-B2(℃)とした。
【0078】
[静電荷像現像用トナーの特性]
(トナーの粒径)
トナーの平均粒径は、例えば体積基準のメジアン径で3~10μmの範囲内が好ましく、5~8μmの範囲内がより好ましい。平均粒径は、製造時において使用する凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、結着樹脂の組成などによって制御できる体積基準のメジアン径が上記範囲内であることにより、1200dpiレベルの非常に微小なドット画像を忠実に再現できる。
【0079】
体積基準のメジアン径は、マルチサイザー3(ベックマン・コールター社)に、データ処理用ソフトSoftware V3.51を搭載したコンピューターシステムを接続した測定装置を用いて測定できる。具体的には、トナー0.02gを、20mLの界面活性剤溶液(トナー粒子の分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加してなじませた後、1分間の超音波分散処理を行い、トナーの分散液を調製する。このトナーの分散液を、サンプルスタンド内のISOTONII(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。この濃度にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。次いで、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャー径を100μmにし、測定範囲である2~60μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒子径を体積基準のメジアン径として求める。
【0080】
(トナー粒子の平均円形度)
トナー粒子の平均円形度は、0.930~1.000の範囲内が好ましく、0.950~0.995の範囲内がより好ましい。平均円形度が上記範囲内にあれば、個々のトナー粒子が破砕しにくくなり、摩擦帯電付与部材の汚染が抑制されてトナーの帯電性が安定し、また、トナーにより形成される画像が高画質となる。
【0081】
トナーの平均円形度は、例えば以下のように測定できる。メジアン径を測定する場合と同様に、トナーの分散液を調製する。FPIA-2100、FPIA-3000(いずれもSysmex社)などによって、HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3000~10000個の適正濃度範囲でトナーの分散液を撮影し、個々のトナー粒子の円形度を下記式(y)によって算出する。各トナー粒子の円形度を加算し、円形度の和を各トナー粒子の数で除することにより、平均円形度を算出する。HPF検出数が上記適正濃度範囲であれば、十分な再現性が得られる。なお、本実施の形態では、トナーの平均円形度と、トナー粒子の平均円形度とは、ほぼ同じ値である。
式(y)
円形度=(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
【0082】
[トナーの製造方法]
本発明のトナーの製造方法は、特に限定されない。トナーの製造方法の例には、粉砕法、乳化分散法、懸濁重合法、分散重合法、乳化重合法、乳化重合凝集法、その他の公知の方法が含まれる。トナーの製造方法は、製造コストおよび製造安定性の観点から、乳化重合凝集法が好ましい。
【0083】
乳化重合凝集法によるトナーの製造方法は、水系媒体中に結着樹脂の微粒子(以下、「結着樹脂微粒子」ともいう)が分散された水系分散液と、着色剤の微粒子(以下、「着色剤微粒子」ともいう)の水系分散液とを混合し、結着樹脂微粒子および着色剤微粒子を凝集・熱融着させることによりトナー粒子を形成しトナーを作製する方法である。
【0084】
結着樹脂微粒子は、組成の異なる結着樹脂よりなる2層以上の多層構造を有するものでもよく、このような構成の結着樹脂微粒子は、例えば2層構造を有するものは、常法に従った重合処理(第1段重合)によって樹脂微粒子の分散液を調整し、この分散液に重合開始剤と重合性単量体とを添加し、この系を重合処理(第2段重合)する方法によって得ることができる。
【0085】
ここで、「水系分散液」とは、水系媒体中に、分散体(粒子)が分散されてなるものであり、水系媒体とは、主成分(50質量%以上)が水からなるものを意味する。水以外の成分の例には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフランを含む、水に溶解する有機溶媒が含まれる。水以外の成分は、樹脂を溶解しない有機溶媒であるメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール系有機溶媒が好ましい。
【0086】
乳化重合凝集法は、結着樹脂を水系媒体中に分散させて得られた結着樹脂粒子分散液と着色剤を水系媒体中に分散させて得られた着色剤粒子分散液とを混合することにより、水系媒体中において結着樹脂粒子と着色剤粒子を凝集及び融着させて、トナー粒子を形成する方法である。
【0087】
(樹脂粒子分散液の調製工程)
非晶性樹脂(必要に応じて結晶性樹脂)を水系媒体中に分散させて、非晶性樹脂粒子分散液(結晶性樹脂粒子分散液)を調製する。水系媒体とは、水の含有量が50質量%以上の媒体をいう。水以外の成分の例には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフランなどの水に溶解する有機溶媒が含まれる。水以外の成分は、樹脂を溶解しない有機溶媒であるメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのようなアルコール系有機溶媒が好ましい。
【0088】
非晶性樹脂(結晶性樹脂)の製造方法は特に限定されないが、樹脂の単量体を重合開始剤とともに水系媒体中に添加し、単量体を重合反応させて、樹脂粒子の分散液を得る乳化重合法を使用できる。乳化重合法では、重合反応を多段階で行うこともできる。例えば、3段階で重合反応させる場合、第1段重合により樹脂粒子の分散液を調製し、この分散液中にさらに樹脂の単量体と重合開始剤を添加して、第2段重合させる。第2段重合により調製した分散液中にさらに樹脂の単量体と重合開始剤を添加して第3段重合させる。第2段及び第3段の重合時には、先の重合により生成された分散液中の樹脂粒子をシード(種)として、この樹脂粒子に新たに添加した単量体をさらに重合させることができ、樹脂粒子の粒径等の均一化を図ることができる。また、各段階の重合反応の際、異なる単量体を用いることにより、樹脂粒子の構造も多層構造とすることができ、目的の特性を有する樹脂粒子を得やすい。
【0089】
分散液の調製方法としては、乳化重合法に限らず、樹脂を有機溶媒中に溶解又は分散させて油相液を調製し、この油相液を転相乳化することにより水系媒体中に目的の粒径の油滴を分散させる転送乳化法を使用することもできる。
【0090】
(重合開始剤)
重合反応に使用できる重合開始剤としては、公知の物質を使用できる。重合開始剤の例には、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩、2,2′-アゾビス(2-アミノジプロパン)塩酸塩、2,2’-アゾビス-(2-アミノジプロパン)硝酸塩、4,4’-アゾビス-4-シアノ吉草酸、ポリ(テトラエチレングリコール-2,2’-アゾビスイソブチレート)などのアゾ化合物、過酸化水素などの過酸化物などが含まれる。重合開始剤の添加量は、目的の分子量や分子量分布によって異なるが、具体的には重合性単量体の添加量に対して、0.1~5.0質量%の範囲内とすることが好ましい。
【0091】
(連鎖移動剤)
重合反応時には、樹脂粒子の分子量を制御する観点から、連鎖移動剤を添加する。連鎖移動剤の例には、クチルメルカプタンなどのメルカプタン、n-オクチル-3-メルカプトプロピオネートなどのメルカプトプロピオン酸などが含まれる。連鎖移動剤の添加量は、目的の分子量や分子量分布によって異なるが、重合性単量体の添加量に対して、0.1~5.0質量%の範囲内とすることが好ましい。
【0092】
(界面活性剤)
重合反応時には、分散液中の樹脂粒子の凝集等を防ぎ、良好な分散状態を維持する観点から、界面活性剤を添加する。界面活性剤の例には、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイドなどのカチオン性界面活性剤、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム(ドデシル硫酸ナトリウム)、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤、ドデシルポリオキシエチレンエーテル、ヘキサデシルポリオキシエチレンエーテルなどのノニオン性界面活性剤などの公知の界面活性剤が含まれる。これらの界面活性剤は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0093】
分散処理は、ホモジナイザー、せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機、高圧衝撃式分散機等の機械的エネルギーを利用して行うことができる。
【0094】
(着色剤粒子分散液の調製方法)
着色剤粒子分散液は、着色剤を水系媒体中に分散させて調製する。なお、着色剤粒子分散液の調製時にも、着色剤粒子の分散安定性を向上させるため、前述の界面活性剤を添加できる。また、上述した機械的エネルギーを分散処理に利用できる。
【0095】
分散液中の着色剤粒子は、体積基準のメジアン径が10~300nmの範囲内であることが好ましく、100~200nmの範囲内であることがより好ましく、100~150nmの範囲内であることがさらに好ましい。着色剤粒子の体積基準のメジアン径は、電気泳動光散乱光度計(ELS-800;大塚電子株式会社)を用いて測定できる。
【0096】
(離型剤粒子分散液の作製方法)
離型剤を使用する場合は、樹脂粒子分散液の調製方法と同様にして、離型剤を水系媒体中に分散させ、離型剤粒子分散液を調製する。
【0097】
(トナー粒子の形成方法)
調製した非晶性樹脂粒子分散液(結晶性樹脂粒子分散液)および着色剤粒子分散液を混合した後、水系媒体中において非晶性樹脂粒子(結晶性樹脂粒子)および着色剤粒子の各粒子を凝集させる。さらに、混合液を加熱することによって各粒子を融着させて、トナー粒子を形成する。離型剤を使用する場合は、離型剤粒子分散液も混合して、離型剤粒子とともに凝集および融着させる。凝集および融着時、臨界凝集濃度以上の凝集剤を添加し、非晶性樹脂のガラス転移点(Tg)以上に混合液を加熱することにより、凝集および融着を促進すればよい。
【0098】
(凝集剤)
凝集剤は、特に限定されないが、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などの金属塩などが含まれる。金属塩の例には、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウムなどの1価の金属塩、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸銅、硫酸マグネシウムなどの2価の金属塩、鉄、アルミニウムなどの3価の金属塩などが含まれる。凝集剤は、より少量で凝集させることができる観点から、2価の金属塩が好ましい。
【0099】
なお、トナーは、必要に応じて、トナー母体粒子を熟成させてもよい。得られたトナー母体粒子の分散液を加熱し、目的の円形度のトナー母体粒子が得られるまで熟成させる。
【0100】
(シェル化)
コア-シェル構造のトナー母体粒子を形成する場合、トナー母体粒子をコア粒子として、コア粒子の表面にシェル層を形成する。具体的には、シェル層を構成する樹脂を水系媒体中に分散させた樹脂粒子分散液を調製し、トナー母体粒子の分散液に添加して、トナー母体粒子の表面にシェル層の樹脂粒子を凝集および融着させる。これにより、コア-シェル構造を有するトナー母体粒子の分散液を得ることができる。コア粒子にシェル層の樹脂粒子をより強固に凝集、融着させるため、加熱処理を行ってもよい。加熱処理は、目的の円形度のトナー母体粒子が得られるまで行えばよい。
【0101】
(冷却)
トナー母体粒子の分散液を冷却する。冷却速度は、1~20℃/分の範囲内であることが好ましい。冷却方法は特に限定されず、反応容器の外部から冷媒を導入して冷却することもできるし、冷水を直接反応系に投入して冷却することもできる。
【0102】
(ろ過洗浄)
冷却後のトナー母体粒子の分散液をろ過してトナー粒子を固液分離し、得られたウェット状のトナーケーキ(ケーキ形状のトナー粒子の集合体をいう。)を洗浄して、界面活性剤、凝集剤等を除去する。固液分離の方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用する減圧ろ過法、フィルタープレスを使用するろ過法等を使用できる。洗浄時には、例えばろ液の電気伝導度が10μS/cmになるまで水で洗浄できる。
【0103】
(乾燥)
ろ過洗浄後のトナーケーキを乾燥する。乾燥には、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機等を使用できる。乾燥後のトナー粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。乾燥後のトナー粒子同士が弱い粒子間引力で凝集している場合には、その凝集体を解砕処理してもよい。解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサーなどを使用できる。
【0104】
(外添剤の添加)
トナー母体粒子に外添剤を添加する場合、乾燥後のトナー粒子に外添剤を添加して混合する。外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミルなどを使用できる。
【0105】
本実施の形態のトナーが本発明の効果を発揮する理由は以下のように推定される。気化する鎖長の短いワックスを融けた鎖長の長いワックスが混ざり合う事で気化することを抑制する。本実施の形態における定着手段は、ニップ部近傍に熱源が存在するため、トナー画像の定着時に損失する熱エネルギーが少なく、トナーの溶融速度が速い。このような定着手段を有する画像形成装置に対して、短い炭素鎖長を有する離型剤と、と長い炭素鎖長を有する離型剤の分布の比率もつトナーであれば、鎖長の短いワックスが気化する前に融けた鎖長の長いワックスと絡み合うことで、気化を抑制できる。比率が2以上であれば、低温定着性が発現しやすく、6以下であれば気化するワックスが鎖長の長いワックスと充分に溶け合う事ができる。
【0106】
(画像形成装置の構成)
次に、本実施の形態における定着手段を含む画像形成装置について説明する。
【0107】
図2は、本実施の形態における画像形成装置の構成の一例を示す断面図である。
【0108】
図2に示されるように、本実施の形態における画像形成装置には、回転駆動される感光体ドラム10の周囲に、感光体ドラム10の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である帯電ブラシ111と、この感光体ドラム10上に残留したトナーを除去するクリーナー112とが配置されている。また、画像形成装置には、帯電ブラシ111によって帯電された感光体ドラム10をレーザービームによって走査露光するための露光手段であるレーザー走査光学系20が配置されている。
【0109】
レーザー走査光学系20は、レーザダイオード、ポリゴンミラー、fθ光学素子(いずれも図示省略)を内蔵している。その制御部には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック毎の印字データがホストコンピュータから転送される。そして、このレーザー走査光学系20は、上記の各色の印字データに基づいて、順次レーザービームとして出力し、感光体ドラム10上を走査露光し、感光体ドラム10上に各色の静電潜像を順次形成する。
【0110】
現像カートリッジ30は、静電潜像が形成された感光体ドラム10に各色のトナーを供給してフルカラーの現像を行う現像手段である。現像カートリッジ30は、支軸33の周囲にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを収容させた4つの色別の現像カートリッジ31Y、31M、31C、31Bkが配置されている。現像カートリッジ30では、支軸33を中心として回転し、各現像カートリッジ31Y、31M、31C、31Bkが感光体ドラム10と対向する位置に導かれる。
【0111】
各現像カートリッジ31Y、31M、31C、31Bkでは、回転してトナーを搬送する現像剤担持体(現像ローラー)25の外周面にトナー規制部材が圧接(当接)されている。トナー規制部材は、現像ローラー25によって搬送されるトナーの量を規制すると共に、搬送されるトナーを帯電させる。
【0112】
現像カートリッジ30は、レーザー走査光学系20によって感光体ドラム10上に各色の静電潜像が形成されるごとに支軸33を中心に回転する。そして、対応する色彩のトナーが収容された現像カートリッジ31Y、31M、31C、31Bkを感光体ドラム10と対向する位置に順々に導く。各現像カートリッジ31Y、31M、31C、31Bkにおける現像ローラー25を感光体ドラム10に接触させてまたは非接触で、各色の静電潜像が順々に形成された感光体ドラム10上に、帯電された各色のトナーを順々に供給して現像を行う。
【0113】
また、この現像カートリッジ30より感光体ドラム10の回転方向下流側の位置には、中間転写体として、回転駆動される無端状の中間転写ベルト40が配置されている。中間転写ベルト40は、感光体ドラム10と同期して回転駆動する。また、中間転写ベルト40は、回転可能な1次転写ローラー41により押圧されて感光体ドラム10に接触する。中間転写ベルト40を支持する支持ローラー42の部分には、2次転写ローラー43が回転可能に配置されている。2次転写ローラー43は、記録紙等の転写材が中間転写ベルト40に押圧される。
【0114】
さらに、現像カートリッジ30と中間転写ベルト40との間の空間には、中間転写ベルト40上に残留したトナーを掻き取るクリーナー50が中間転写ベルト40に対して接離可能に配置されている。
【0115】
給紙手段60は、転写材を中間転写ベルト40に導く。給紙手段60は、転写材を収容させるための給紙トレイ61と、給紙トレイ61に収容された転写材を1枚ずつ給紙するための給紙ローラー62と、中間転写ベルト40上に形成された画像と同期して給紙された転写材を中間転写ベルト40および2次転写ローラー43の間に送るタイミングローラー63とを有する。給紙手段60は、中間転写ベルト40と2次転写ローラー43との間に送られた転写材を、2次転写ローラー43によって中間転写ベルト40に押圧させて、中間転写ベルト40からトナー像を転写材へ押圧転写させる。
【0116】
トナー像が押圧転写された転写材は、エアーサクションベルトなどで構成された搬送手段66により定着手段70に導かれる。そして、転写材は、定着手段70でトナー像がサーフ定着された後、垂直搬送路80を通して装置本体100の上面に排出される。
【0117】
定着手段70は、図3に示す定着手段70も使用できる。図3は、他の定着手段の構成を示す模式図である。
【0118】
定着手段70は、定着ベルト71(環状ベルト)と、ヒータ72(加熱部材)と、加圧ローラ73(対向部材)とを有する。ヒータ72は、定着ベルト71を内周側から加熱するように、定着ベルト71の内周面側に配置されている。加圧ローラ73(対向部材)は、定着ベルト71の外周面側に定着ベルト71を介してヒータ72に対向して配設されている。定着ベルト71の外周面と加圧ローラ73との間に、ニップ部が形成される。定着手段70は、対向している位置で、定着ベルト71で搬送される転写材上のトナーを定着させる。言い換えると、定着手段70は、転写材がニップ部を通過する際、トナー像に熱および圧力を加えて転写材に定着させる。すなわち、本実施の形態における定着手段は、サーフ定着方式ともいう。
【0119】
次に、画像形成装置を用いてフルカラーの画像形成を行う動作について具体的に説明する。
【0120】
まず、感光体ドラム10と中間転写ベルト40とを同じ周速度で回転駆動させ、感光体ドラム10を帯電ブラシ111によって所定の電位に帯電させる。
【0121】
次いで、帯電した感光体ドラム10に対して、レーザー走査光学系20によりイエロー画像の露光を行い、感光体ドラム10上にイエロー画像の静電潜像を形成する。次いで、現像カートリッジ31Yからトナー規制部材によって荷電されたイエロートナーを感光体ドラム10上に、供給してイエロー画像を現像する。ついで、イエローのトナー像が形成された感光体ドラム10に対して、中間転写ベルト40を1次転写ローラー41によって押圧させ、感光体ドラム10に形成されたイエローのトナー像を中間転写ベルト40に1次転写させる。
【0122】
次いで、現像カートリッジ30を、支軸33を中心にして回転させ、マゼンタトナーが収容された現像カートリッジ31Mを感光体ドラム10と対向する位置に導き、イエロー画像の場合と同様にして、マゼンタのトナー像を感光体ドラム10から中間転写ベルト40に1次転写させる。シアントナーおよびブラックトナーに対しても同様の手順により、シアントナー、ブラックのトナー画像を順々に重ねてフルカラーのトナー像を形成する。
【0123】
次いで、2次転写ローラー43により転写材を中間転写ベルト40に押圧させて、中間転写ベルト40上に形成されたフルカラーのトナー像を転写材上に2次転写させる。
【0124】
次いで、転写材を定着手段70に送り、フルカラーのトナー像を転写材上に定着させる。最後に、転写材を、垂直搬送路80を通して装置本体100の上面に排出させる。
【0125】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明の実施形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
【実施例0126】
<ポリエステル樹脂粒子分散液>
(ポリエステル樹脂1の調製)
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した四つ口フラスコに、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物285.7質量部と、テレフタル酸66.9質量部と、フマル酸47.4質量部と、エステル化触媒(オクチル酸スズ)1.43質量部とを入れ、230℃で8時間縮重合反応させ、さらに、8kPaで1時間反応させ、160℃まで冷却した。次いで、アクリル酸3.3質量部と、スチレン26.4質量部と、ブチルアクリレート6.6質量部と、重合開始剤(ジ-t-ブチルパーオキサイド)5.3質量部との混合物を滴下ロートにより1時間かけて滴下した。次いで、160℃に保持したまま、1時間付加重合反応を継続させた後、200℃に昇温し、10kPaで1時間保持した後、スチレン、ブチルアクリレートを除去することにより、ハイブリッド構造を有するポリエステル樹脂1を得た。
【0127】
(ポリエステル樹脂2~7の調製)
ポリエステル樹脂粒子分散液の成分を以下の表1の通りにすること以外は、ポリエステル樹脂1と同様にして、ポリエステル樹脂2~7を得た。
なお、ポリエステル樹脂5は、窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した四つ口フラスコに、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物285.7質量部と、テレフタル酸66.9質量部と、フマル酸47.4質量部と、エステル化触媒(オクチル酸スズ)1.43質量部とを入れ、230℃で8時間縮重合反応させ、さらに、8kPaで1時間反応させ、160℃まで冷却したものである。
【0128】
各ポリエステル樹脂の成分を表1に示す。
【0129】
【表1】
【0130】
(ポリエステル樹脂粒子分散液1の調製)
ポリエステル樹脂1200質量部を、酢酸エチル200質量部に溶解した後、イオン交換水800質量部にポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムを濃度が1質量%になるよう溶解させた水溶液と混合し、超音波ホモジナイザーを用いて分散を行った。この溶液を減圧下、酢酸エチルを除去した後、固形分濃度を20質量%に調整した。これにより、水系媒体中にポリエステル樹脂1による微粒子が分散されたポリエステル樹脂微粒子分散液1を調製した。
【0131】
(ポリエステル樹脂粒子分散液2~7の調製)
ポリエステル樹脂微粒子分散液1の調製例と同様にしてポリエステル樹脂粒子分散液2~7を得た。
【0132】
<離型剤微粒子分散液>
(離型剤微粒子分散液1の調製)
離型剤としてパラフィンワックス(Paraffin Wax-155;株式会社ソニックス)200質量部を95℃に加温し溶解させた。これを、更にアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムが3質量%の濃度となるようイオン交換水800質量部に溶解された界面活性剤水溶液に投入した後、超音波ホモジナイザーを用いて分散処理を行った。固形分濃度は20質量%に調整した。これにより、水系媒体中に離型剤微粒子が分散された離型剤微粒子分散液1を調製した。
離型剤微粒子の体積基準メジアン径は、マクロトラック粒度分布測定装置(UPA-150;日機装株式会社)を用いて測定した。当該メジアン径は、190nmであった。
【0133】
(離型剤微粒子分散液2~5の調製)
離型剤微粒子分散液の成分を以下の表2の通りにすること以外は、離型剤微粒子分散液1と同様にして、離型剤微粒子分散液2~5を得た。離型剤微粒子分散液2にはパラフィンワックス(Paraffin Wax-130;株式会社ソニックス)を使用し、離型剤微粒子分散液3には、マイクロクリスタリンワックス(Hi-Mic-2065;日本精蝋株式会社)を使用し、離型剤微粒子分散液4には、FTワックス(FNP-0090;日本精蝋株式会社)を使用し、離型剤微粒子分散液5には、FTワックス(FT-0070;日本精蝋株式会社)を使用した。
【0134】
各離型剤微粒子分散液の成分を表2に示す。
【0135】
【表2】
【0136】
(着色剤微粒子分散液の調製)
銅フタロシアニン(C.I.Pigment Blue 15:3)50質量部を、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム1質量%の濃度となるようイオン交換水200質量部に溶解した界面活性剤水溶液に投入した後、超音波ホモジナイザーを用いて分散処理を行った。固形分濃度は20質量%に調整した。これにより、水系媒体中に、銅フタロシアニンよりなる着色剤微粒子が分散された着色剤粒子微分散液を調製した。
着色剤微粒子分散液における着色剤微粒子の体積基準メジアン径をマクロトラック粒度分布測定装置(UPA-150;日機装株式会社)で測定した。当該メジアン径は、150nmであった。
【0137】
<トナー>
(トナー1の作成)
461.8質量部のポリエステル樹脂粒子分散液1と、WAX Aとしての離型剤分散液1を7質量部と、WAX Bとしての離型剤分散液3を3質量部と、0.5質量部のポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム水溶液を、撹拌機、冷却管および温度計を備えた反応容器に投入し、撹拌しながら0.1N の塩酸を加えてpHを2.5に調整した。次いで、0.4質量部のポリ塩化アルミニウム水溶液(AlC l3 換算で10%水溶液)を10分間かけて滴下した後、撹拌しながら0. 05℃/minの速度で昇温し「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にて適宜凝集粒子の粒径を測定した。凝集粒子の体積基準のメジアン径が5.0μmに到達したところで、昇温を停止し、222.2質量部のポリエステル樹脂粒子分散液1を1時間かけて滴下した。さらに内温を85℃まで昇温し、フロー式粒子像分析装置(FPIA-2000;シスメックス株式会社)を用いて平均円形度が0.960になった時点で10℃/minの速度で室温まで冷却し、この反応液を、濾過、洗浄を繰り返した後、乾燥することにより、トナー粒子1を得た。得られたトナー粒子1に、1質量%の疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)および1質量%の疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度 =63)を添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機株式会社)により混合し、その後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去することにより、トナー1を得た。トナー1における体積基準のメジアン径は5.6μm、平均円形度は0.965であった。
【0138】
(トナー2~19の作成)
WAX AとWAX Bとを以下の表3の通りにすること以外は、トナー1と同様にして、トナー2~19を得た。得られたトナー2~19の体積基準のメジアン径は、5.6μmであり、平均円形度は、0.965であった。
【0139】
各トナーの成分を表3に示す。
【0140】
【表3】
【0141】
<A1/B1の求め方>
上述したように、ガスクロマトグラフィーで得られた結果に基づいて、炭素数を横軸とし、含有量を縦軸としたときの炭素数分布における炭素数分布における炭素数45以上55以下の範囲内において、炭素数分布を示す関数に対応する曲線における接線の傾きがプラスからマイナスに変化する点を極小値(A1)とし、炭素数45以上55以下の範囲内で最も大きい値をB1として、A1/B1を求めた。
【0142】
<A2/B2の求め方>
上述したように、炭素数分布において、炭素数30以上50未満の範囲内の含有量の合計値をA2とし、炭素数50以上60以下の範囲内の含有量の合計値をB2として、A2/B2を求めた。
【0143】
Tcp1と、Tcp2と、スチレン量とは、上述した通りに求めた。
【0144】
【表4】
【0145】
<評価機>
評価機は、電子写真方式を採用した市販のプリンター(magicolor(登録商標)2300DL:コニカミノルタ株式会社)を使用した。定着手段は、図3に示される定着手段を搭載した。なお、比較例3のトナーに対する評価機の定着手段は、熱ローラ定着方式を採用した定着手段を使用した。
【0146】
<低温定着性の評価>
定着上ベルトおよび下定着ローラーの表面温度を変更可能に改造した上記の評価機を使用した。CFペーパー(A4 80g/m;コニカミノルタ株式会社)上に、トナー付着量8g/mのベタ画像を、定着温度180℃にて、定着速度250mm/secで出力する試験を、定着温度を5℃刻みで減少させるよう変更しながら、コールドオフセットが発生するまで繰り返し行った。コールドオフセットが発生しなかった定着上ベルトの最低の表面温度を調査し、これを定着下限温度として低温定着性を評価した。各試験において、定着温度とは定着上ベルトの表面温度をいい、定着したローラーの表面温度は、常に定着上ベルトより20℃低い温度に設定した。定着下限温度が低いほど低温定着性に優れることを示す。本評価においては、定着下限温度(アンダーオフセット温度(U.O.))が145℃未満(下記の評価基準で◎、○、△、△△)である場合を合格とした。
[評価基準]
◎:130℃未満
〇:130℃以上135℃未満
△:135℃以上140℃未満
△△:140℃以上145℃未満
×:145℃以上
【0147】
<ベルト耐久性の評価>
定着温度180℃にて、印字率5%相当の文字チャートを10万枚出力した後に一度室温になるまで、定着温度を冷却した。その後、通紙耐久試験を行い、定着ベルトが破断、亀裂、折れ等が発生した場合には試験を中断し、その時点での累積通紙枚数を記録した。本評価においては、累積通紙枚数が200,000枚以上(下記の評価基準で◎、○、△)である場合を合格とした。
[評価基準]
◎:500,000枚以上
〇:400,000枚以上500,000枚未満
△:300,000枚以上400,000枚未満
△△:200,000枚以上300,000枚未満
×:100,000枚以上200,000枚未満
【0148】
<UFP数の評価>
低温定着性の評価と同様の評価機を使用して、画像評価装置本体の排気口にパーティクルカウンター(パーティクルサイザーFMPS3091;東京ダイレック株式会社)を取り付け、印刷面積がA4サイズの用紙の20%である、3C画像を、180℃の定着温度にて250枚出力したときのUFP数で評価した。本評価においては、UFP数が5×10個以上(下記の評価基準で◎、○、△)である場合を合格とした。
◎:5×10個未満
〇:5×10個以上1×10個未満
△:1×10個以上5×10個未満
△△:5×10個以上10×10個未満
×:10×10個よりも多い
【0149】
各評価結果を表5に示す。
【0150】
【表5】
【0151】
表5に示されるように、所定の定着手段で定着させ、A1/B1が0.70以下であるトナー1~トナー16は、低温定着性、ベルト耐久性およびUFP数において良好であった。一方、所定の定着手段でない定着手段を用いたトナー19(比較例3)では、低温定着性が不十分であった。また、A1/B1が0.70以下でないトナー17(比較例1)も低温定着性が不十分であった。さらに、A1/B1が0.70以下でなく、かつA2/B2が2.0以上6.0以下でないトナー18(比較例2)は、ベルト耐久性およびUFP数が不十分であった。
【0152】
(効果)
以上のように、本実施の形態の画像形成システムでは、サーフ定着方式の定着手段を用い、かつ炭素数分布における炭素数45以上55以下の範囲内における最も大きな値B1に対する極小値A1の割合が0.70以下であれば、低温定着性、ベルト耐久性およびUFP数が良好となる。
【産業上の利用可能性】
【0153】
本発明に係る画像形成システムでは、画像形成時に要求される諸特性に優れ、かつ良好な画像が形成される画像形成システムが提供される。
【符号の説明】
【0154】
10 感光体ドラム
20 レーザー走査光学系
25 現像ローラー
30、31Bk、31C、31M、31Y 現像カートリッジ
33 支軸
40 中間転写ベルト
41 1次転写ローラー
42 支持ローラー
43 2次転写ローラー
50 クリーナー
60 給紙手段
61 給紙トレイ
62 給紙ローラー
63 タイミングローラー
66 搬送手段
70 定着手段
71 定着ベルト
72 ヒータ
73 加圧ローラ
80 垂直搬送路
100 装置本体
111 帯電ブラシ
112 クリーナー
S 転写材
図1
図2
図3