(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結着樹脂、着色剤および天然ガスから合成されたフィッシャートロプシュワックスを主成分として含有するトナーにおいて、該フィッシャートロプシュワックスが分子量分別法により少なくとも低分子量成分を除去した６５℃での針入度が５以下であり、かつＤＳＣで測定した昇温時のピークが９０〜１２０℃であることを特徴とする電子写真用乾式トナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真用乾式トナーに関する。さらに詳しくは、電子写真方式において、熱定着方式を採用した複写機またはプリンターなどの画像出力装置での使用に特に適した電子写真用乾式トナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリはその普及が広まるにつれて、消費電力増加が世界的に増大傾向を示し社会問題となっている。このため、各種装置に対して低消費電力化が強く望まれている。熱定着装置を搭載した複写機を例にとれば、その多くは消費電力の５割から９割近くが熱定着装置に使用される。従って、低消費電力化には定着温度の低温化が効果的であり、より低温で定着可能なトナーの開発に対する要求が強い。
従来、トナーの低温定着化のために、低分子量パラフィンワックスや低分子量ポリエチレンワックスなどの融点が６０〜１２０℃である各種低融点ワックス類の添加が提案されている。これらのワックスはトナーの定着可能温度を引き下げる効果はあるものの、トナーの保存安定性を劣化させたり、なによりも軟質成分であるため、繰り返し使用する間にキャリアや現像スリーブを汚染するという欠点を有している。特に、３０〜３５℃という比較的高温な環境で装置を繰り返し使用すると、これらの欠点が助長される。これは現像器内温度が４０〜５０℃、あるいは部分的には５５℃以上に上昇するために、軟質なワックスがより軟質化するためと考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、優れた低温定着性を示すと共に、上記欠点を生ずることのない、すなわち耐オフセット性、保存性、耐スペント性、耐スリーブ・帯電ブレード汚染に優れた電子写真用乾式トナーを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、結着樹脂、着色剤および天然ガスから合成されたフィッシャートロプシュワックスを主成分として含有するトナーにおいて、該フィッシャートロプシュワックスが分子量分別法により少なくとも低分子量成分を除去した６５℃での針入度が５以下であり、かつＤＳＣで測定した昇温時のピークが９０〜１２０℃であることを特徴とする電子写真用乾式トナーを提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
フィッシャートロプシュワックスとしては、天然ガスを原料にフィッシャートロプシュ法により製造されたものがある。これは、一酸化炭素の触媒水素化により合成されたワックス状炭化水素である。そして構造的にはメチル分岐の少ない直鎖状のパラフィン系ワックスである。このような天然ガス系フィッシャートロプシュワックスとしては、シェル・ＭＤＳ社製の商品名：ＦＴ−１００、ＦＴ−００３０、ＦＴ−０１９５、ＦＴ−０１６５、ＦＴ−１１５５等が上市されている。
フィッシャートロプシュワックスは、通常の石油系パラフィンワックスに比してより長い直鎖構造をもち、またマイクロワックスに比して側鎖の少ない直鎖状分子である。
【０００６】
本発明に使用するワックスは、例えばこれら市販のフィッシャートロプシュワックスを適宜選択して、分子量分別法により針入度の大きなワックス成分（その多くが低分子量成分）を除去すること、および必要により比較的融点の高い高分子量成分を除去することにより、６５℃における針入度を５以下としたワックスを得ることができる。さらに同様の方法により、ＤＳＣにより測定した昇温時のピークを９０〜１２０℃に制御したワックスを得ることができる。なお、本発明に使用するワックスは針入度、好ましくはＤＳＣにより測定した昇温時ピークも上記の範囲であればよく、針入度とＤＳＣでのピーク位置の制御方法も特定するものではない。更に、本発明のワックスを１種または２種以上混合して使用することもでき、また、市販のポリプロピレンワックス等の他ワックスと混合して使用することもできる。
６５℃での針入度が５より大きくなると、定着画像部を紙で擦った場合にトナーが紙を汚すいわゆる両面コピー性が悪化する、あるいはキャリアやスリーブ汚染が多くなるなどの問題が生じやすい。また、ＤＳＣでの昇温時のピーク位置が１２０℃を上回るとトナーの低温定着性を向上させる効果が小さくなり好ましくない。粉砕分級法により製造するトナーの場合には、該トナーに含有させるワックス量は、結着樹脂１００重量部に対して０．５〜２０重量部が好ましく、更に好ましくは２〜１０重量部である。２０重量部を超えると、粉砕分級後のトナー中に遊離ワックスが多くなり、キャリア汚染やスリーブ汚染を生じやすくなり好ましくない。懸濁重合などの重合法により製造するトナーの場合には、該トナーに含有させるワックス量は、結着樹脂１００重量部に対して０．５〜４０重量部が好ましく、更に好ましくは２〜３０重量部である。
ＤＳＣにより測定した昇温時のピークとは、セイコー電子工業社ＳＳＣ−５２００を用いて２０〜１５０℃の間を１０℃／分の割合で昇温し、次に１５０℃から２０℃に急冷させる操作を１回行い、再度２０℃から１５０℃に１０℃／分の割合で昇温したときのワックスの軟化溶融に伴うピークをいう。ピークが二つ以上認められる場合には、全てのピークが９０〜１２０℃の範囲に入るることが必要である。なお、本発明のトナーは１成分現像剤としても、あるいはキャリヤーと共に使用する２成分現像剤としても使用できる。
【０００７】
結着樹脂としては、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂などトナー用結着樹脂として知られてきた樹脂が適宜選択使用される。着色剤としては、カーボンブラック、磁性粉、有機染料、無機顔料などの公知のものを適宜選択すれば良い。例えば、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオクサレート、およびこれらの混合物、その他を挙げることができる。さらにまた、その他の添加剤として、モノアゾ含金染料、ニグロシン染料、トリフェニルメタン化合物、４級アンモニウム塩化合物、サリチル酸金属化合物、樹脂系荷電制御剤等の荷電制御剤、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の流動性向上剤等を必要に応じ配合することもできる。
【０００８】
以下具体的実施例によって本発明を説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。以下の各例において、とくに断りのない限り、％は重量％を意味する。
製造例
シェル・ＭＤＳ社製の天然ガス系フィッシャートロプシュワックスＦＴ−１００（６５℃での針入度＝１２）を分子量分別法により低分子量成分を選択的に除去した。この時、低分子量成分の除去量を変えて、６５℃での針入度５、ＤＳＣにより測定した昇温時のピークが９８℃であるワックスＡと、６５℃での針入度４、ＤＳＣにより測定した昇温時のピークが１０１℃であるワックスＢを分取した。
【０００９】
実施例１
結着樹脂ポリエステルＡ(Tg61℃、Mn＝3300、Mw＝41000、THF不溶分＝6%) 100重量部
カーボンブラック（キャボット社製、リーガル４００Ｒ）            6重量部
荷電制御剤(オリエント化学製、S-34)                               1重量部
本発明のワックスＡ                                              4重量部
上記の材料をヘンシェルミキサーを用い均一に混合した後、二軸押出機により１４０〜１４５℃の温度で溶融混練し、冷却後に粉砕分級を行い粉体を得た。次にこの粉体１００重量部に対して市販の個数平均径０．３５μｍの八面体形状マグネタイト０．４重量部、および市販の疎水性シリカ０．４５重量部を加え、ヘンシェルミキサーにて均一に付着させ体積平均径９．４μｍ、個数基準で５μｍ以下の割合が１８％のトナーＡを得た。
【００１０】
実施例２
結着樹脂ポリエステルＡ(Tg61℃、Mn＝3300、Mw＝41000、THF不溶分＝6%) 100重量部
カーボンブラック(キャボット社製、リーガル４００Ｒ）             6重量部
荷電制御剤(オリエント化学製、S-34)                               1重量部
本発明のワックスＢ                                              4重量部
上記の材料をヘンシェルミキサーを用い均一に混合した後、二軸押出機により１４０〜１４５℃の温度で溶融混練し、冷却後に粉砕分級を行い粉体を得た。この粉体１００重量部に対し市販の個数平均径０．３５μｍの八面体形状マグネタイト０．４重量部および市販の疎水性シリカ０．４５重量部を加え、ヘンシェルミキサーにて均一に付着させ体積平均径９．０μｍ、個数基準で５μｍ以下の割合が１６％のトナーＢを得た。
【００１１】
【００１２】
実施例３
結着樹脂スチレンアクリルＡ(Tg59℃、Mn＝3600、Mw＝154000、THF不溶分＝0%)
100重量部
マグネタイト(戸田工業社製、ＥＰＴ−５００）                    40重量部
荷電制御剤(オリエント化学製、S-34)                             0.8重量部
本発明のワックスＢ                                              5重量部
上記の材料をヘンシェルミキサーを用い均一に混合した後、二軸押出機により１４０〜１４５℃の温度で溶融混練し、冷却後に粉砕分級を行い粉体を得た。次にこの粉体１００重量部に対し市販の疎水性シリカ０．８重量部を加え、ヘンシェルミキサーにて均一に付着させ体積平均径９．６μｍ、個数基準で５μｍ以下の割合が１５％のトナーＤを得た。
【００１３】
比較例１
実施例１で使用したワックスＡの代わりに同量の市販の天然ガス系フィッシャートロプシュワックス(シェル・ＭＤＳ社製：ＦＴ−１００、ＤＳＣにより測定した昇温時のピークが９１℃、６５℃針入度＝１２)を添加した以外は、実施例１と同様の方法で体積平均径９．５μｍ、個数基準５μ以下の割合が１５％のトナーＥを得た。
【００１４】
比較例２
実施例１で使用したワックスＡの代わりに同量の市販の石炭ガス系フィッシャートロプシュワックス(サゾール社製：サゾールワックスＨ１、ＤＳＣにより測定した昇温時のピークが８０℃および１１０℃に２つあり、６５℃針入度＝１３)を添加した以外は、実施例１と同様の方法で体積平均径９．２μｍ、個数基準で５μｍ以下の割合が１８％のトナーＦを得た。
【００１５】
比較例３
結着樹脂ポリエステルＢ(Tg64℃、Mn＝3800、Mw＝52000、THF不溶分＝5%) 100重量部
カーボンブラック（キャボット社製、モーガルＬ）    5重量部
荷電制御剤(オリエント化学製、E-84)    2重量部
下記サゾールワックスＣ１０５                                     4重量部
上記の材料をヘンシェルミキサーを用い均一に混合した後、二軸押出機により１４０〜１４５℃の温度で溶融混練し、冷却後に粉砕分級を行い粉体を得た。次にこの粉体１００重量部に対して市販の個数平均径０．３５μmの八面体形状マグネタイト０．４重量部、および市販の疎水性シリカ０．４５重量部を加え、ヘンシェルミキサーにて均一に付着させ体積平均径８．８μｍ、個数基準で５μｍ以下の割合が１７％のトナーＧを得た。
サゾールワックスＣ１０５：石炭ガス系フィッシャートロプシュワックス(サゾール社製：サゾールワックスＣ１０５、ＤＳＣにより測定した昇温時のピークが１００℃および１１５℃に２つあり、６５℃針入度＝７)
【００１６】
比較例４
実施例３にて使用したワックスＢの代わりに同量の市販の石炭ガス系フィッシャートロプシュワックス(サゾール社製：サゾールワックスＣ８０、ＤＳＣにより測定した昇温時のピーク８１℃、６５℃針入度＝２８)を添加した以外、及び疎水性シリカ０．８重量部を０．６重量部と変えた以外は実施例３と同様の方法で体積平均径９．８μｍ、個数基準で５μｍ以下の割合が１９％のトナーＨを得た。
【００１７】
比較例５
実施例３で使用したワックスＢの代わりに同量の市販の天然ガス系フィッシャートロプシュワックス(ＤＳＣにより測定した昇温時のピークが９１℃、６５℃針入度＝１２)を添加した以外、及び疎水性シリカ０．８重量部を０．６重量部と変えた以外は、実施例３と同様の方法にて体積平均径９．０μｍ、個数基準で５μｍ以下の割合が１８％のトナーＩを得た。
【００１８】
次に前記実施例と比較例にて得られたトナーについて下記の試験を行った。
（１）非オフセット温度幅の比較
市販のプリンタを使用してＡ４サイズの紙に縦２ｃｍ、横１０ｃｍの未定着画像（定着後の光学濃度が１．４以上になるトナー付着量を有する）を各トナーについて複数枚作製した。次に、表層がテフロンで形成された熱ロールと表層がシリコーンゴムで形成された加圧ロールとが対になって回転する定着機をロール圧力１Ｋｇ／ｃｍ２、ロール周速度１５０ｍｍ／秒に調整し、熱定着ロール表面温度を５℃ごとに変化させて、各温度において上記未定着画像を定着機に通しオフセットの発生の有無を確認した。
【００１９】
（２）定着強度と両面コピー性の比較
市販のプリンタを使用してＡ４サイズの紙に縦と横が２ｃｍの未定着画像（定着後の光学濃度が０．９〜１．０になるトナー付着量を有するパッチを一枚当たり５個）を各トナーについて複数枚作製した。次に、上記（１）の定着機の熱定着ロール表面温度を１５０℃に設定し、前記未定着画像を定着機に通し定着を行った。形成された定着画像の光学濃度を反射濃度計（マクベス社、ＲＤ−９１４）を使用して測定した後、該定着画像に対して紙パッドによる摺擦を行い、ついで定着画像部の濃度を測定し定着強度の計算を行った。擦摺に使用した紙については、そのトナー汚れを目視により評価し、両面コピー性の優劣の評価を行った。その評価は、汚れがほとんど認められないものを○、汚れが中程度のもの△、汚れがさらに多いものを×とする相対比較とした。
【００２０】
（３）キャリアスペントの比較と感光体フィルミングの有無
平均粒子径が約９５μのシリコーンコートフェライトキャリアと各トナー（トナーＡ・Ｂ・Ｅ・Ｆ）とを重量比で１００対４にて均一に混合した２成分現像剤各１Ｋｇを作製し、市販の複写機（プロセススピード１９０ｍｍ／秒、有機感光体使用）にて３５℃／５５％ＲＨの環境下で５万枚の複写テストを行いキャリアスペント量を比較した。キャリアスペントは、現像剤中のトナーを水洗除去してキャリアのみを抽出し、乾燥後にトルエンとアセトンにて洗浄し、洗浄前後の重量変化から求めた。
【００２１】
（４）非磁性１成分現像機によるスリーブ及び帯電ブレード汚染の比較
非磁性トナーＧを市販のプリンタ（Tektronix社製：Phaser540、非磁性１成分現像方式）を使用して行った。現像機にトナー２００gを投入し、３５℃／５５％ＲＨの環境下で印字を繰り返した。５００枚印字ごとに現像スリーブ及び帯電ブレードへのトナー融着の有無とこれに伴う画像欠陥の有無を確認した。
【００２２】
（５）磁性１成分現像機によるスリーブ汚染の比較
磁性トナーＤ・Ｈ・Ｉについて、市販のファクシミリ（プロセススピード６５ｍｍ／秒、現像スリーブ＝アルミ製、帯電ブレード＝ウレタン使用のスリーブに当接型）にて３５℃／５５％ＲＨの環境下で１万枚の耐刷を行い、現像スリーブへの融着成分の有無とこれによる画像欠陥の有無を確認した。
【００２３】
（６）保存性の比較
実施例及び比較例のトナー２０gを１５０CCのポリビンに入れ蓋をし、５０℃の恒温槽に７日間放置した。その後、室温まで冷却し下記の評価を行った。
パウダーテスター（ホソカワミクロン社製：TYPE PT-E）を使用して60メッシュフルイ上に残る量を測定した。測定法は、ハ゜ウタ゛ーテスタに60メッシュ篩いを固定し、この上にトナー２０ｇを載せ、篩いの振動振幅を約０.５ｍｍにセットして３０秒間篩いを振動させた。次に篩い上に残ったトナー量を測定した。トナー残量が少ないものほど保存特性が優れていると評価した。
【００２４】
上記のテスト結果を表１に示す。本発明のトナーは、非オフセット温度、定着強度、保存性、両面コピー特性が良好で、かつキャリア・スリーブ・帯電ブレードを汚染しにくいことが明らかになった。
【００２５】
表１：定着性テスト結果
トナー    非オフセット幅       定着強度     両面コピー性
（℃）          （％）      
実施例１     Ａ      １３０〜２３０         ８０            ○
実施例２     Ｂ      １３０〜２３０         ７７            ○
比較例１     Ｅ      １３５〜２２０         ６１            ×
比較例２     Ｆ      １３５〜２２０         ７０            △
比較例３     Ｇ      １３５〜２１０         ７３            △
実施例３     Ｄ      １４０〜２３０         ６６            ○
比較例４     Ｈ      １４０〜２１５         ６８            ×
比較例５     Ｉ      １４０〜２３０         ６７            △
【００２６】
表２：キャリアスペント量と有機感光体汚染のテスト結果
トナー  スペント量（％）  感光体フィルミング
実施例１     Ａ        0.13                    なし
実施例２     Ｂ        0.08                    なし
比較例１     Ｅ        0.38      １〜２ｍｍの大きさのスポット状フィ
ルミングが多数発生した
比較例２     Ｆ        0.24                    なし
【００２７】
比較例１と２は、スペント量の増大に伴うと考えられる複写機内のトナー飛散が多く、実施例１，２に比べ現像剤の寿命を短くしていると結論される。
【００２８】
表３：非磁性１成分トナーによるスリーブ・ブレード汚染テスト結果
トナー  スリーブ汚染とブレード           画像欠陥
汚染の有無                 
比較例３     Ｇ    2000枚印字後に目視にて   数枚の黒ベタを印字して
観察したところブレード   目視にて観察した結果、印
融着が7ヶ所発生していた。字紙の排出方向に平行な白
この時、スリーブ汚染は   スジ状の画像欠陥(トナー
なかったが、ブレード融   が付着していない)が5〜7
着物によりスリーブ表面   本認められた
に微細な傷が生じ、この部
分にはトナー層が形成さ
れていなかった
【００２９】
【００３０】
表４：磁性１成分トナーによるスリーブ汚染テスト結果
トナー  汚染の有無     汚染による画像欠陥の状況       
実施例３    Ｄ        なし                   欠陥なし
比較例４    Ｈ        あり       スジ状のトナー融着が約１７本発生し
黒ベタ画像にスジ状の白ヌケが生じた
比較例５    Ｉ        あり       スジ状のトナー融着が６本発生し、黒
ベタ画像にスジ状の白ヌケが生じた
【００３１】
実施例トナーの方がスリーブを汚染しにくいことを確認した。
【００３２】
表５：保存性テストの結果
60メッシュフルイ
トナー 上のトナー量（ｇ） 保存性の良否
実施例１     Ａ             0.08                    良
実施例２     Ｂ             0.11                    良
比較例１     Ｅ             1.18                 やや不良
比較例２     Ｆ             2.65                   不良
比較例３     Ｇ             1.55                 やや不良
実施例３     Ｄ             0.24                    良
比較例４     Ｈ             5.85                   不良
比較例５     Ｉ             1.26                 やや不良
【００３３】
実施例トナーの方が、６０メッシュフルイ上のトナー残量が少なく、保存性が優れているものと判断された。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、低温定着性、耐オフセット性、保存性、耐スペント性、耐スリーブ・帯電ブレード汚染に優れた電子写真用乾式トナーが提供される。