(57)【要約】【課題】非加熱または低温条件下において、低い圧力でも十分に塑性変形可能なトナーを提供するとともに、このトナーを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】結着樹脂４と、ワックス及び弾性材のうちの少なくとも１種からなる軟質材５とを含有し、軟質材５は結着樹脂４中に粒子状に分散され、軟質材５の粒子同士の最も近い粒子間距離Ｄの平均値として規定される平均粒子間距離が３３０ｎｍ以下であることを特徴とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結着樹脂と、ワックス及び弾性材のうちの少なくとも１種からなる軟質材とを含有し、前記軟質材は前記結着樹脂中に粒子状に分散され、前記軟質材粒子同士の最も近い粒子間距離（以下、粒子間距離と略す）の平均値として規定される平均粒子間距離が３３０ｎｍ以下であることを特徴とするトナー。
【請求項２】
前記平均粒子間距離が、８０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のトナー。
【請求項３】
前記粒子間距離の標準偏差を前記平均粒子間距離で除した値として規定される粒子間距離のばらつき度合いが３１以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー。
【請求項４】
前記軟質材の配合量が、トナー全体に対して１２重量％〜３０重量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトナー。
【請求項５】
前記軟質材として少なくともワックスが用いられ、前記ワックスの重量平均分子量が１０００以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトナー。
【請求項６】
前記ワックスの形状は、トナー中に分散された状態で略球形であることを特徴とする請求項５に記載のトナー。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載のトナーをコアとし、前記コアよりも硬度又はガラス転移点の高い樹脂をシェルとしたカプセル構造を有することを特徴とするトナー。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のトナーを記録部材上にのせ、５ｋｇｆ／ｃｍ〜３０ｋｇｆ／ｃｍの圧力で定着することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載のトナーを記録部材上にのせ、定着温度が８０℃以下になるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられるトナー及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置（例えばプリンタ）には、記録部材（記録紙又は用紙）上に形成されたトナー像を熱溶融することによって用紙上に定着させる定着装置が備えられている。この定着装置の一例として、特許文献１に示されるように、定着ローラと加圧ローラとから構成されるローラ対方式の定着装置が知られている。
【０００３】
定着ローラは、アルミなどの金属製中空芯金の表面に弾性層が形成されたローラ部材であり、この芯金の内部に熱源としてハロゲンランプが配置された構成である。そして、温度制御装置が、定着ローラ表面に設けられた温度センサから出力される信号に基づいてハロゲンランプをオン／オフ制御することによって、定着ローラ表面の温度を制御する。
【０００４】
加圧ローラは、芯金上に被覆層としてシリコンゴムなどの耐熱性弾性層を設けたローラ部材である。この加圧ローラは、定着ローラ周面に対して圧接され、加圧ローラの上記弾性層の弾性変形によって、定着ローラと加圧ローラとの間にニップ領域が形成される。
【０００５】
上記の構成において、定着装置では、未定着のトナー像が形成された用紙を定着ローラと加圧ローラとの間のニップ領域に挟み込み、これら両ローラを回転させることによって上記用紙を搬送するとともに、定着ローラ周面の熱により用紙上のトナー像を溶融させて用紙に定着させる。
【０００６】
しかし、従来のローラ対方式は、朝一電源投入直後は、定着ローラ及び加圧ローラは、室温状態にあるため、電源ＯＮ後、所定温度にまで上昇させる必要があるため、ウォームアップ時間を要する。また、コピー動作が行われていない大気状態では、ローラ表面を所定温度に保持する必要があるため、コピー動作が行われていない時も常に加熱していなければならない。これらコピー動作以外に、無駄なエネルギーを消費する。
【０００７】
このような問題を解決するために、特許文献２には、高密度酸化ポリエチレンを芯物質とし、電気的絶縁性樹脂からなる外殻を有するトナーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３８８０２号公報
【特許文献２】特公昭６０−２７９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２記載のトナーにおいては、ポリエチレンワックスはポリマー材料の中で比較的ひずみ軟化特性が強く圧力定着には適しているが、それを単にカプセル化するだけでは限界が有る。そのため、保存性を保ちながら低荷重でも十分な定着性が得るという目標を達成することはできない。
【００１０】
そこで、本発明では、上記課題を解決するため、非加熱又は低温条件下において圧力を主体とした定着を行う際に、低い圧力でも十分に塑性変形可能で保存性に優れたトナーを提供するとともに、このトナーを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題点を解決するために、本発明に係るトナーは、結着樹脂と、ワックス及び弾性材のうちの少なくとも１種からなる軟質材とを含有し、前記軟質材は前記結着樹脂中に粒子状に分散され、前記軟質材粒子同士の最も近い粒子間距離（以下、粒子間距離と略す）の平均値として規定される平均粒子間距離が３３０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、平均粒子間距離を３３０ｎｍ以下とすることで、弱い圧力でも全面的にトナーを塑性変形させることができるとともに、良好な保存性を得ることが可能となる。すなわち、単体のトナー粒子に応力を加えると、その応力は粒子中を抵抗なく伝わってトナー粒子は破壊する。しかし、ワックス等の軟質材が結着樹脂中に粒子状に分散した状態で存在すると、応力を受けて軟質材が変形することにより、その軟質材周辺に応力が分散される。特に軟質材の平均粒子間距離が３３０ｎｍ以下になると、その応力の分散が連続的となり、所定の応力に対して粒子全体が一様に塑性変形するようになる。これにより、定着性に優れたトナーを提供することができる。
【００１３】
軟質材は、ワックス又は弾性材を単独で使用することができる。また、ワックス及び弾性材を併用することも可能である。この場合、結着樹脂中に、ワックス粒子と弾性材粒子とが混在した状態で分散する。したがって、粒子間距離としては、ワックス粒子、弾性材粒子の種類に関係なく、最も近い粒子間の距離となる。
【００１４】
平均粒子間距離は、８０ｎｍ以上であるのが好ましい。平均粒子間距離が８０ｎｍ未満では、結着樹脂中に分散した軟質材粒子の平均粒子半径が小さくなりすぎて応力を受けた際に、応力の分散効果が小さくなる可能性がある。
【００１５】
軟質材は、粒子間距離のばらつき度合いが小さいのが好ましい。具体的に、軟質材の粒子間距離の標準偏差を平均粒子間距離で除した値として規定される粒子間距離のばらつき度合いを３１以下とするのが好ましい。粒子間距離のばらつき度合いが大きくなると、本発明が目的とする応力の分散が連続的とはならず、塑性変形しない部分が生じる可能性がある。
【００１６】
軟質材の配合量は、トナー全体に対して１２重量％〜３０重量％とするのが好ましく、１２重量％よりも少ないとトナー全体を塑性変形させにくくなり、３０重量％よりも多くなると、トナーの保存性や顔料等に悪影響を及ぼすおそれが生じる。
【００１７】
軟質材として少なくともワックスを用いる場合、ワックスは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定される重量平均分子量が２０００以下であることが好ましく、１０００以下であることがより好ましい。分子量が小さくなることで、トナーの硬度を下げることができ、低い圧力で全面的にトナーが流動化することで優れた定着性を発揮することができる。なお、ワックスとしては保存性の観点から、トナー使用温度範囲において固形であることが望ましく、そのためにはワックス重量平均分子量としては５００以上であることが好ましい。
【００１８】
さらに、ワックスの形状は、トナー中に分散された状態において略球形であることが好ましい。通常、多量の離型剤を配合した場合、分散形状は混練機の回転方向に力を受けるため、細長い棒状の形状になりやすい。その場合、トナーに応力がかかった場合に離型剤での応力分散の働きが不十分になる。しかし、略球形にすると、応力の集中を十分拡散することができ、良好な定着性を得ることが可能となる。分散粒子を略球形にするには、例えば、混練機の吐出後にトナーを徐冷（アニーリング）するか、あるいは、通常の冷却後に加熱及び冷却することで可能である。
【００１９】
上記構成のトナーは、粉末化した状態でそのまま使用することができるほか、上記構成のトナーをコアとし、コアよりも硬度又はカラス転移点（Ｔｇ）の高い樹脂をシェルとしたカプセル構造化したものを使用することもできる。これにより、保存性と定着性を良好に維持することが可能となる。
【００２０】
上述したトナーを用いた画像形成装置は、トナーを記録部材上にのせた後、線圧が５ｋｇｆ／ｃｍ〜３０ｋｇｆ／ｃｍという低い圧力で、かつ、非加熱又は低温条件下で、トナーを定着することが可能となる。また、上述したトナーを用いた画像形成装置は、トナーを記録部材上にのせた後、定着温度が８０℃以下になるように制御することができる。すなわち、低温での定着が可能となる。従って、消費電力を抑えることができ、さらに、起動してから画像形成可能になるまでの時間を短縮化することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、軟質材を結着樹脂中に粒子状に分散させ、軟質材粒子同士の平均粒子間距離を３３０ｎｍ以下としたため、非加熱又は低温条件下において圧力を主体とした定着を行う際に、低い圧力でも十分に塑性変形可能で保存性に優れたトナーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の画像形成装置の要部を示す概略図
【図２】本発明のトナーに応力が作用した状態を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の画像形成装置の要部を示す概略図である。画像形成装置は、定着ローラ１と圧力ローラ２とを有する定着装置を備えている。本実施形態の画像形成装置では、中間転写ベルト（図示せず）によってトナー３の像が記録部材Ｐに転写されたのち、記録部材Ｐが定着ローラ１と圧力ローラの間を通過することによってトナー３像が記録部材Ｐ上に定着される。
【００２４】
未定着のトナー画像は、たとえば、非磁性トナーを含む非磁性１成分現像剤、非磁性トナーおよびキャリアを含む非磁性２成分現像剤、磁性トナーを含む磁性現像剤などの現像剤に含まれるトナーで形成される。
【００２５】
次にトナーの材料について説明する。トナーの結着樹脂４は特に限定されないが、例えば、環状オレフィン樹脂を用いることができる。当該樹脂は非極性であり、ワックス等の分散剤を多く配合することが可能であるため、好ましい。使用したオレフィン樹脂は特開２０００−０６６４３８に詳しく述べられている。
【００２６】
結着樹脂としての環状オレフィン樹脂について詳述すると、当該樹脂は、炭素数が２〜１２、好ましくは２〜６の低級アルケン、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン等のα−オレフィン（広義には非環式オレフィン）と、ノルボルネン、テトラシクロドデセン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキセン等の少なくとも１つの二重結合を有する炭素数が３〜１７、好ましくは５〜１２の環式及び／又は多環式化合物（環状（シクロ）オレフィン）、特に好ましくはノルボルネン又はテトラシクロドデセンとの共重合体であり無色透明で高い光透過率を有するものである。
【００２７】
この環状構造を有するオレフィン系重合体は、例えばメタロセン系触媒、チーグラー系触媒及びメタセシス重合（metathese polymerization）、すなわち二重結合開放（double bond opening）及び開環重合反応のための触媒を用いた重合法により得られる重合体である。この構造を有するオレフィン系重合体の合成例としては特開平５−３３９３２７号公報、特開平５−９２２３号公報、特開平６−２７１６２８号公報、ヨーロッパ特許出願公開(Ａ)第２０３７９９号明細書、同第４０７８７０号明細書、同第２８３１６４号明細書、同第１５６４６４号明細書及び特開平７−２５３３１５号公報等に開示されている。
【００２８】
これらによると、上記環状オレフィンの１種類以上のモノマーを場合によっては１種類の上記非環式オレフィン−モノマーと−７８〜１５０℃、好ましくは２０〜８０℃で圧力０.０１〜６４バールでアルミノキサン等の共触媒とたとえばジルコニウムあるいはハフニムよりなるメタロセンの少なくとも１種類からなる触媒の存在において重合することにより得られる。他の有用な重合体はヨーロッパ特許出願公開（Ａ）第３１７２６２号明細書に記載されており、水素化重合体及びスチレンとジシクロペンタジエンとの共重合体も使用できる。
【００２９】
脂肪族又は芳香族炭化水素の不活性炭化水素にメタロセン触媒が溶解された状態で、メタロセン触媒が活性化されるため、例えばメタロセン触媒をトルエンに溶かし溶剤中で予備活性及び反応が行われる。環状構造を有するオレフィン系重合体の重要な性質は、軟化点、融点、粘度、誘電特性、非オフセット温度域及び透明度である。これらはモノマー／コモノマー、即ちコポリマー中のモノマー相互の比、分子量、分子量分布、ハイブリッドポリマー、ブレンド及び添加物の選択によって有利に調整することができる。
【００３０】
また、非環式オレフィンと環状オレフィンの反応仕込モル比は、目的とする環状構造を有するオレフィン系重合体により、広範囲で変化させることができ、好ましくは５０：１〜１：５０で、特に好ましくは２０：１〜１：２０に調整される。
【００３１】
例えば、共重合体成分が非環式オレフィンとしてエチレン、環状オレフィンとしてノルボルネンの計２種類の化合物を仕込んで反応させる場合、反応生成物の環状構造を有するオレフィン系重合体のガラス転移点（Ｔｇ）は、これらの仕込割合に大きく影響され、ノルボルネンの含有量を増加させると、Ｔｇも上昇する傾向にある。例えばノルボルネンの含有量を約６０重量％ にするとＴｇはほぼ６０〜７０℃になる。数平均分子量のような物性値は、文献から公知のように調整される。
【００３２】
結着樹脂としては、環状オレフィン樹脂のほかに、ポリエステル樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリアミド系樹脂等を単独で使用してもよいし、または２種類以上の樹脂を混合して使用しても良い。
【００３３】
ポリエステル樹脂は、２価以上の酸モノマーと、２価以上のアルコールモノマーの縮重合により製造される。具体的には、酸モノマーとして、テレフタル酸、フタル酸、フマル酸、マレイン酸、コハク酸などの２官能酸モノマーもしくはその誘導体が挙げられる。アルコールモノマーとしては、ビスフェノールＡ誘導体、エチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどの２官能アルコールモノマーなどが挙げられ、これらモノマーの組合せにより種々ガラス転移点の異なるポリエステル樹脂を製造することができる。
【００３４】
スチレンアクリル樹脂は、スチレン成分とアクリル成分を共重合することにより製造される。具体的には、アクリル成分としてはアクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシルなどのアクリル酸エステルや、メタクリル酸ｎ−ブチルなどのメタクリル酸エステルが使用され、これらアクリル成分とスチレンとを組み合わせることで種々ガラス転移点の異なるスチレンアクリル樹脂を製造することができる。なお、トナーに使用されるスチレンアクリル樹脂としては、ガラス転移点が５５℃〜７０℃のものが好ましい。
【００３５】
着色剤の例としては、何でも使用でき、たとえば、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、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダミンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルーおよびインダスレンブルーなどが挙げられる。着色剤は、１種が単独で使用されてもよく、また２種以上が併用されてもよい。着色剤は、トナーに要求される色に応じて適宜選択される。
【００３６】
帯電制御剤を含有させることによって、トナーの帯電特性を制御することができる。帯電制御剤としては、たとえば第４級アンモニウム化合物、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸およびその塩、サリチル酸、クロムまたは鉄などの金属との金属錯体、アミノ化合物、などが挙げられる。また有機染料として知られる材料を帯電制御剤として用いることもできる。帯電制御剤は、１種が単独で用いられてもよく、また２種以上が併用されてもよい。
【００３７】
軟質材としては、ワックス及び弾性材のうち少なくとも１種を用いることができるほかに、ワックス及び弾性材を併用することも可能である。ワックス（離型剤）としては、脂肪酸エステル化合物を主成分とするエステル系ワックス；パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロプッシュワックス、マイクロクリスタリングワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス；低分子量ポリウレタン等のポリウレタンワックスなど色々な種類のものを用いることができる。
【００３８】
エステル系ワックスとしては、カルナバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、モンタンワックスなどの天然ワックスのほか、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチルなどの合成ワックスを使用することができる。ワックスは、１種を単独で使用してもよく、また２種以上を併用することも可能である。
【００３９】
弾性材は、天然ゴムや合成ゴム等のゴム材料のほかに、エラストマーを使用することも可能である。具体的に、ゴム材料として、環状イソプレン、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）等が挙げられる。特に好ましいのは、環状イソプレンであり、スチレンとブタジエンとを共重合させることで得られる。スチレンとブタジエンの共重合比は２０：８０〜５０：５０が好ましく、スチレンとブタジエンの共重合比が３０：７０〜５０：５０がより好ましい。
【００４０】
酸化チタン、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、クレイ等の硬質粒子をトナー中に配合してもよい。その中で特に炭酸カルシウムが粒度、形状、分散性に優れ、適している。トナー全体に対する硬質粒子の配合量は１５重量％〜３０重量％が好ましい。硬質粒子の配合量が１５重量％より少ないとトナー全体に影響が及ばなくなるおそれがあり、また、３０重量％より多いと弾性的な性質が失われて、定着性が劣るようになるおそれがある。
【００４１】
硬質粒子をトナー中に配分することにより、トナーに荷重をかけた際に、環状オレフィン樹脂と硬質粒子の界面で環状オレフィン樹脂がすべり、環状オレフィン樹脂が流動しやすくなり、いわゆるひずみ軟化現象が起きる。そのため、環状オレフィン樹脂と硬質粒子の界面は弱い方が好ましい。
【００４２】
上述したトナーは、そのまま粒状化して使用することができるほか、上述したトナー粒子をコアとし、コアよりも硬度又はカラス転移点（Ｔｇ）の高い樹脂をシェルとしたカプセル構造としたものを使用することも可能である。シェルに使用する樹脂としては、シェル部分には、たとえば、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ポリエステル樹脂およびスチレンアクリル樹脂などが挙げられる。
【００４３】
シェル用の樹脂はこれに限定されず、トナーの結着樹脂として使用される公知の樹脂を樹脂として用いることができる。これらの樹脂は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。また、カプセルの製法については特に限定されず、たとえば、奈良機械製作所社のハイブリダイゼーションシステムのように高速の気流でコア粒子にシェル用樹脂粒子を衝突させる方法を使用することができる。
【００４４】
図２は、本発明のトナーに応力が作用した状態を示す模式図である。図示のごとく、本発明に係るトナー３は、結着樹脂４に、軟質材粒子５が均一に分散している。このような構成のトナー粒子に対して外力Ｆが作用すると、トナー３粒子中に分散した軟質材粒子５が変形することで外力Ｆが分散・緩和され、トナー３粒子は破壊せずに塑性変形する。また、このとき、軟質材粒子５が変形することで、力学的エネルギーが熱エネルギーに変換されるため、トナー３粒子の塑性変形が促進される。これにより、本発明のトナーは優れた定着性を発揮する。
【００４５】
次にトナー３の製造方法について説明する。粉砕法によるトナーの作製は、結着樹脂、着色剤、軟質材及びその他の添加剤を含むトナー組成物を、混合機で乾式混合した後、混練機により溶融混練する。溶融混練によって得られる混練物を冷却固化し、固化物を粉砕機により粉砕する。その後必要に応じて分級などの粒度調整を行い、粉末状のトナーを得る。
【００４６】
混合機としては公知のものを使用でき、たとえば、ヘンシェルミキサー（商品名、三井鉱山株式会社製）、スーパーミキサ（商品名、株式会社カワタ製）、メカノミル（商品名、岡田精工株式会社製）、ハイブリダイゼーションシステム（商品名、株式会社奈良機械製作所製）などの気流混合機が挙げられる。
【００４７】
次に、上記の混合機により混合されたものに熱及び圧力をかけて結着樹脂中にワックス等の軟質材を練り込む必要があるが、本発明では、軟質材の平均粒子間距離が８０ｎｍ〜３３０ｎｍであることを特徴とするため、軟質材の分散性をより向上させる必要がある。そのための方法は、軟質材の平均粒子間距離が８０ｎｍ〜３３０ｎｍになれば特に特定されないが、例えば、混練機を使用する場合は、スクリューの回転数は５００ｒｐｍ以上、できれば２０００ｒｐｍ以上が良い。
【００４８】
一般に結着樹脂に分散剤を練り込む場合、一方の分散粒径はスクリューの回転数が大きい程、分散粒子の分散粒径が小さくなることが知られている。この場合、相溶化剤は不要となるため、トナーの保存性等が向上するというメリットがある。また、従来の二軸押出し機、三本ロール、ラボブラストミルなどの一般的な混練機でも、結着樹脂と軟質材粒子に最適な相溶化剤を使用することで、平均粒子間距離が８０ｎｍ〜３３０ｎｍの範囲の分散状態にすることが可能である。
【００４９】
さらに具体的には、たとえば、ＴＥＭ−１００Ｂ（商品名、東芝機械株式会社製）、ＰＣＭ−６５／８７、ＰＣＭ−３０（以上いずれも商品名、株式会社池貝製）などの１軸または２軸のエクストルーダ、ニーデックス（商品名、三井鉱山株式会社製）などのオープンロール方式の混練機が挙げられる。これらの中でも、二軸押出し機が好ましい。
【００５０】
なお、本発明では、軟質材を結着樹脂中に分散させているが、軟質材としてワックスを用いる場合、ワックスは塑性変形しやすいため、トナー組成物を混練機で混練した後、通常通り押し出すと引伸ばされた状態で冷却固化する。これにより、トナー中のワックス粒子の形状は細長い棒状となる。一方、混練機から押出した後に緩やかに徐冷するとトナー中のワックス粒子の形状は略球形となる。
【００５１】
粉砕機としては、たとえば、超音速ジェット気流を利用して粉砕するジェット式粉砕機や高速で回転する回転子（ロータ）と固定子（ライナ）との間に形成される空間に固化物を導入して粉砕する衝撃式粉砕機が挙げられる。分級には、遠心力および風力による分級によって過粉砕トナー母粒子を除去できる公知の分級機を使用でき、たとえば、旋回式風力分級機（ロータリー式風力分級機）などが挙げられる。
【００５２】
以上のようにして、必要に応じて外添剤が添加されたトナーは、キャリアを添加せずそのまま一成分現像剤として使用でき、また、キャリアと混合し二成分現像剤として使用できる。一成分現像剤として使用する場合、ブレードおよびファーブラシを用いて現像スリーブで摩擦帯電させたトナーをスリーブ上に付着させることにより、トナーを搬送し画像形成を行う。二成分現像剤として使用する場合、本発明のトナーをキャリアとともに用いる。一成分現像剤および二成分現像剤は、高湿環境下における安定した帯電性能を保つことが可能な前記トナーを含むので、高湿環境下においても帯電安定性の高い二成分現像剤となる。
【００５３】
キャリアとしては、公知のものを使用でき、たとえば、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、クロムなどからなる単独または複合フェライトおよびキャリアトナー母粒子を被覆物質で表面被覆した樹脂被覆キャリア、または樹脂に磁性を有する粒子を分散させた樹脂分散型キャリアなどが挙げられる。
【００５４】
その被覆物質も公知のものを使用でき、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデン、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、ジターシャーリーブチルサリチル酸の金属化合物、スチレン系樹脂、アクリル樹脂、ポリアシド、ポリビニルラール、ニグロシン、アミノアクリレート樹脂、塩基性染料、塩基性染料のレーキ物、シリカ微粉末、アルミナ微粉末などが挙げられる。
【００５５】
上述した本発明のトナーを、本発明に係る画像形成装置に用いることによって、定着ローラ１と圧力ローラ２の間の線圧を５ｋｇｆ／ｃｍ〜３０ｋｇｆ／ｃｍという低圧で、かつ、非加熱で２５℃以下という低い温度で加圧定着することが可能となる。これにより、加熱に要する電力消費を抑制可能で、画像形成装置の本体スイッチＯＮから起動に要する時間を短縮することが可能となる。一方、定着ローラ１と圧力ローラ２の間の圧力が上記範囲よりも低い場合には、定着性が不十分になるおそれが生じ、上記範囲よりも高くなると、光沢が強くなり、また定着装置も大掛かりとなる。
【実施例】
【００５６】
本実施例では、種々のトナーを作製し、作製したトナーを用いて実際に画像形成装置にて画像形成を行い、トナーの定着性及び保存性の評価を行った。
【００５７】
［トナーの作製］
結着樹脂、軟質材、顔料（カーボンブラック）及び帯電制御剤（日本カーリット社製：ＬＲ−１４７）を配合し、必要に応じてさらに硬質粒子（白石工業社製炭酸カルシウム、Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ−１５００）を配合したトナー組成物を混合した後、混練機により溶融混練した。なお、本実施例では、混練機の回転数を３０００ｒｐｍ前後で変化させることで平均粒子間距離及び粒子間距離のばらつき度合いを種々変化させた。混練物は冷却固化した後、固化物を粉砕機により粉砕し、粒度調整を行ってトナーを得た。
【００５８】
なお、カプセル構造のトナーを製造する際には、上記工程によって得られたトナー粒子をコアとし、シェル材料として、ガラス転移点６０℃のポリエステル樹脂を使用した。奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムによってコアの周囲をシェル材料で被覆し、カプセル構造のトナーを得た。
【００５９】
結着樹脂としては、環状オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレンアクリル樹脂を使用した。なお、環状オレフィン樹脂は、非環式オレフィンとしてエチレンを、環状オレフィンとしてノルボルネンをそれぞれ用い、ノルボルネン含有量６０重量％となるようにして両者を前述のごとく反応させることで得た。また、ポリエステル樹脂は、前述のガラス転移点６０℃のものを使用した。さらに、スチレンアクリル樹脂もガラス転移点６０℃ものを使用した。
【００６０】
軟質材としては、ワックスと合成ゴムとを使用した。ワックスとしてはエステル系ワックスで重量平均分子量が６００の合成ワックスである日本油脂社製ＷＥＰ−２と、エステル系ワックスで天然ワックスであるカルナバワックスを用いた。その他、脂肪族炭化水素系ワックスとしてフィッシャートロプシュワックス（サゾールワックス社製サゾールＣ８０）を用いた。また、合成ゴムとしては、環状ポリイソプレンと、スチレンブタジエンとを用いた。
【００６１】
なお、「脂肪酸エステルＷＥＰ−２」としては、トナー中における分散粒子の形状が略球形のものと、細長い棒状のものの２種類を使用した。すなわち、ＷＥＰ−２を配合したトナー組成物を混練機で混練後、通常通りに冷却してワックス粒子が細長い棒状となったものと、混練後に緩やかに徐冷することでワックス粒子が略球形となったものの２種類のトナーを用いた。このようにして得られた、同種で形状の異なるワックス粒子を用いることでワックスの形状の影響について評価した。
【００６２】
上記原料を種々組み合わせてＮｏ．１〜２７のトナーを作製して評価した。具体的配合及び評価結果を表１に示す。なお、表中、配合量の欄の単位は「重量％」を意味する。また、「分子量」の表示は、「重量平均分子量」を意味する。
【００６３】
［評価試験］
（１）定着性試験
表１に示すように、作製した各トナーを用いて画像形成装置にて画像形成を行い、定着性について評価を行った。画像形成装置としては、定着ローラ及び圧力ローラがともに直径４０ｍｍで鉄の素材からなり、表面に硬質のクロムメッキが施されたものを使用している。定着ローラの中にはハロゲンランプが配置されていないが、定着性を向上させるために、ハロゲンランプを配置する等の加熱手段を設けても良い。
【００６４】
その場合、定着温度としては８０℃以下が良く、６５℃以下が特に好ましい。加熱温度が低い程、エネルギー消費量が少なくて済む。特に軟質材として低分子量のワックスを使用する場合、オフセット等の発生を防止するため定着温度を８０℃より大きい温度で制御するのは良くなく、６０℃程度になるように制御するのが良い。本実施例では定着ローラと圧力ローラの間に１０ｋｇｆ／ｃｍの線圧をかけて、定着温度を２５℃とし、最大定着速度２２５ｍｍ／ｓｅｃ、最大複写速度５０枚/分（Ａ４横送り）とした。
【００６５】
トナーは、Ａ４試験紙に黒ベタで定着させ、定着させた試験紙の黒ベタ部分が折り曲げられるように軽く折り、１００ｇの直径１０ｃｍ、高さ（幅）２ｃｍの円柱状ローラを転がして折り目をつくった後、記録紙の折り目を広げて清潔なウエスで折り目の脱落トナーを払い落とした。評価は５段階とした。具体的基準は以下に示すとおりである。
【００６６】
評価            内容
５…  折り目の白い部分（トナー脱落部分）の幅が０．１ｍｍ以下
４…  折り目の白い部分の幅が０．２ｍｍ以下
３…  折り目の白い部分の幅が０．３ｍｍ以下
２…  折り目の白い部分の幅が０．４ｍｍ以下
１…  折り目の白い部分の幅が０．５ｍｍ以下
上述のごとく、定着性は評価５が最も評価が高く、評価１が最も評価が低くなっており、評価５〜３が実用上問題のないレベル、すなわち、実施例レベルであることを意味し、評価２〜１が実用上問題のあるレベル、すなわち、比較例レベルであることを意味する。
【００６７】
（２）保存性
直径３ｃｍ高さ１０ｃｍの円柱状のアルミ容器に２０ｇのトナーを入れ、６０℃の恒温槽で５時間放置した後、４００メッシュの超音波ふるいで、トナー凝集体の発生の有無を調べた。評価は５段階とした。具体的基準は以下に示すとおりである。
【００６８】
評価            内容
５…  メッシュ残存率が２％未満
４…  メッシュ残存率が２％以上、５％未満
３…  メッシュ残存率が５％以上、１０％未満
２…  メッシュ残存率が１０％以上、２０％未満
１…  メッシュ残存率が２０％以上
上述のごとく、定着性は評価５が最も評価が高く、評価１が最も評価が低くなっており、評価５〜３が実用上問題のないレベル、すなわち、実施例レベルであることを意味し、評価２〜１が実用上問題のあるレベル、すなわち、比較例レベルであることを意味する。
【００６９】
（３）軟質材粒子の分散状態の観察
トナー製造時に採取できる粒径数ｍｍ程度のペレットをウルトラミクロトーム（日本電子）で１００ｎｍの厚さに薄片化し、それをＴＥＭ（日立製作所社製）で観察する。必要に応じて、オスミウム等で染色すると軟質材の分散状態が観察し易くなる。これにより、平均粒子間距離の計算が可能となる。図２に示すように、粒子間距離Ｄとは、ある軟質材５粒子と、その粒子に最も近接した他の軟質材５粒子との間の距離をいう。
【００７０】
【表１】
2014035462.tif 000003
【００７１】
［評価結果］
表１より、組成としては同じであるものの、軟質材の平均粒子間距離及び粒子間距離のばらつき度合いの異なるＮｏ．１〜Ｎｏ．９において、平均粒子間距離が８０ｎｍ〜３３０ｎｍで、粒子間距離のばらつき度合いが３１以下であるＮｏ．１、２、５、８、９及び２６については、定着性及び保存性ともに使用上問題のないレベルであった。
【００７２】
一方、平均粒子間距離が８０ｎｍ〜３３０ｎｍの範囲外であるＮｏ．３，４及び６、さらに、粒子間距離のばらつき度合いが３１よりも大きいＮｏ．７については、定着性の特性が不十分なレベルであることがわかる。
【００７３】
一方、軟質材の平均粒子間距離が８０ｎｍ〜３３０ｎｍで、粒子間距離のばらつき度合いが３１以下であれば、トナー全体に対する軟質材の配合量は１２重量％〜３０重量％の範囲内で定着性及び保存性ともに使用上問題のないレベルであった（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１２）。
【００７４】
軟質材としては、エステル系ワックスの合成ワックスとして、重量平均分子量が６００のＷＥＰ−２と、重量平均分子量が８００、９８０、２０００及び５０００の脂肪酸エステルの計５種類のワックスを用いた。さらに、エステル系の天然ワックスであるカルナバワックス（Ｎｏ．１９）や、脂肪族炭化水素系ワックスであるフィッシャートロプシュワックス（Ｎｏ．２０）を用いた。その結果、重量平均分子量が１０００以下のワックスを用いたＮｏ．１、１９、２０及び２５は、重量平均分子量が１０００よりも大きいＮｏ．１４及び１５に比べて定着性に優れていることがわかる。
【００７５】
また、軟質材として、ワックス以外に、合成ゴムである環状ポリイソプレン（Ｎｏ．２１）やスチレンブタジエン（Ｎｏ．２２）を用いた。さらに、Ｎｏ．２７では脂肪酸エステルＷＥＰ−２及びスチレンブタジエンを併用した。これらの定着性及び保存性の評価はいずれも良好であった。
【００７６】
ワックスの形状については、トナー中におけるワックス粒子の形状が棒状であるＮｏ.１６よりも略球状であるＮｏ.１の方が定着性に優れている。また、トナー中に硬質粒子を配合したＮｏ．２２は、硬質粒子を配合していないＮｏ．１よりも定着性に優れている。さらに、Ｎｏ．１と同じ配合の組成物をコアとし、コアの周囲をシェルで覆ったカプセル構造を有するＮｏ．２４では、Ｎｏ．１よりも保存性に優れている。
【符号の説明】
【００７７】
１      定着ローラ
２      圧力ローラ
３      トナー
４      結着樹脂
５      軟質材
【図１】
2014035462.tif 000004
【図２】
2014035462.tif 000005