(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上の静電潜像を現像剤によって顕像化し、得られたトナー像を記録材に転写し、転写された記録材を一方のローラに昇温速度１℃／ｓｅｃ以上である熱源を有する一対のローラ間に挟持搬送して熱定着する画像形成装置に用いられる電子写真用トナーおいて、
前記現像剤に用いる電子写真用トナーが、少なくとも結着樹脂、着色剤およびワックスから成り、
前記ワックスとして、
融点が１４０〜１５０℃であり、かつ数平均分子量が８０００〜１００００のポリオレフィンワックス、
融点が１２０〜１３０℃であり、かつ数平均分子量が１７００〜１９００のポリオレフィンワックスおよび
融点が９５〜１０５℃であり、かつ数平均分子量が１５００〜１７００のポリオレフィンワックスの３種類を含有することを特徴とする電子写真用トナー。
【請求項２】
前記電子写真用トナーの平均粒子径が５．０〜８．５μｍに選ばれることを特徴とする請求項１記載の電子写真用トナー。
【請求項３】
請求項１または２記載の電子写真用トナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真記録方法において用いる電子写真用トナーおよびこれを用いる画像形成装置に関する。
本件明細書中、用語「電子写真用トナー」は、一成分系現像剤と、二成分系現像剤をキャリアとともに構成するトナーとを含む概念として、解釈されるべきである。
用語「分子量」とは、数平均分子量を言う。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真用トナーを用いた電子写真式の画像形成には、カールソンプロセスの応用による電子写真方式が用いられている。
【０００３】
図１は、本発明の画像形成装置でもあるカールソンプロセスを採用した画像形成装置の概略構成を示す構成図である。表面に感光層を有する感光体ドラム１の周囲に、帯電器１５、露光器１６、現像器１７、転写器１８、定着器１９、クリーナ２０および除電器２１を含んでいる。定着器１９は、熱源２３を有する熱ローラ２５と熱ローラ２５に従動して回転する圧ローラ２７とで構成されている。
【０００４】
上記構成において、まず、暗所において帯電器１５によって感光体ドラム１表面が均一に帯電される。つぎに、露光器１６で感光体ドラム１表面に原稿像を投射することによって、光の当たった部分の帯電電荷が除去されて、感光体ドラム１表面に静電潜像が形成される。次いで、この静電潜像に、感光体ドラム１上の帯電電荷と逆極性に帯電させた現像器１７内のトナーが付着することによって、トナーによる可視像が形成される。その後、記録材をこの可視像に重ね、記録材の裏面より転写器１８でコロナ放電を行ってトナーと逆極性の電荷を与えることによって、トナー像が記録材に転写される。転写されたトナー像は、定着器１９の熱および圧力によって記録材に定着され、永久像となる。
【０００５】
一方、記録材に転写されずに感光体ドラム１上に残った残留トナーは、クリーナ２０によって除去される。また、感光体ドラム１上の静電潜像は、除電器２１によって除電される。この後、再度、感光体ドラム１の帯電から始まるプロセスが繰返されて、連続的な画像形成が行われる。
【０００６】
このような画像形成プロセスにおいて、その定着の方式として加熱ローラ２５による圧着加熱方式が多く用いられている。加熱ローラ２５の表面に被定着シートのトナー像面を圧接させながら通過させることによって定着するものである。この方法は、加熱ローラ２５の表面とトナー像面が圧接触するため、トナー像を被定着シート上に融着させる際の熱交換が極めて良好で迅速に定着することができるので、特に高速電子写真複写機には極めて有効である。しかしながら、この方法において加熱ローラ２５表面とトナー像とが加熱溶融状態で圧接触するのでトナー像の一部が加熱ローラ２５表面に付着して移転し、次の被定着シート上にこれが再転写することがある。すなわち、いわゆるオフセット現像を引き起こすことがある。そのため加熱ローラ２５表面にトナーが付着しないようにすることが加熱ローラ定着法における必須条件の一つとされている。
【０００７】
オフセット防止に対しては、加熱ローラ表面にシリコンオイルなどの液体離型剤を塗布する方法、および特公昭５２−３３０４号公報に記載されているような低分子量ポリエチレン離型剤をトナー中に含有させる方法などが多く用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
オフセット防止策として、加熱ローラ表面にシリコンオイルなどの液体離型剤を塗布する方法を用いた場合、液体離型剤が加熱によって臭気を発生させたり、揮発して周囲を汚染したり、液体離型剤を供給するための装置が必要で機構が複雑になるなどの問題点があり、臭気および汚染の防止、機構の簡単化による装置の低コスト化などを考慮する上で障害となる。したがって、離型剤をトナー中に含有させる方法の方がこれらの弊害をもたらさないという点で有効である。
【０００９】
離型剤を含有させたトナーとして、たとえば特開平８−２３４４７５号公報の画像形成方法における平均分子量４０００前後のポリプロピレンワックスを単独で用いるトナー、および特開平７−２８１４７８号公報に見られるような２種類のワックスを用いたトナーなどが挙げられる。
【００１０】
前述のような加熱ローラによる圧着加熱方式が用いられる画像形成装置において、ファーストコピー化、すなわち装置の電源を入れてから一枚目のコピーが取れるまでの時間を早くすることを図るに当たり、加熱ローラ定着機構におけるウォームアップ時間短縮が課題である。このウォームアップ時間を短縮するために、加熱ローラの肉厚を薄くし、熱容量を低下させる手法がしばしば用いられている。加熱ローラの熱容量を小さくして連続コピーを行うと、その終盤で加熱ローラの温度低下が発生し易く、結果として定着強度不足および低温オフセットを引起こす可能性がある。したがって前記画像形成装置において、ファーストコピー化を図るとともに、低温オフセットをなくすには、低温域でより離型性の優れたトナーが求められる。
【００１１】
また高画質化の手段の一つとして、トナーの小粒径化が考えられるが、小粒径化により非オフセット域が狭くなったり、定着強度が低下する現象がしばしば発生する。したがって高画質化をトナーの小粒径化によって実現しようとする場合、より離型性に優れたトナー処方が要求される。したがって前述の平均分子量４０００前後のポリプロピレンワックスを単独で用いるトナー、および２種類のワックスを用いたトナーなどよりも、さらに優れた耐オフセット性を有するトナーが必要である。
【００１２】
本発明の目的は、画像形成装置を複雑化および高原価化することなく、ファーストコピーおよび高画質を実現するとともに、優れた耐オフセット性を得ることができる電子写真用トナーおよびこれを用いる画像形成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、感光体上の静電潜像を現像剤によって顕像化し、得られたトナー像を記録材に転写し、転写された記録材を一方のローラに昇温速度１℃／ｓｅｃ以上である熱源を有する一対のローラ間に挟持搬送して熱定着する画像形成装置に用いられる電子写真用トナーおいて、
前記現像剤に用いる電子写真用トナーが、少なくとも結着樹脂、着色剤およびワックスから成り、
前記ワックスとして、
融点が１４０〜１５０℃であり、かつ数平均分子量が８０００〜１００００のポリオレフィンワックス、
融点が１２０〜１３０℃であり、かつ数平均分子量が１７００〜１９００のポリオレフィンワックスおよび
融点が９５〜１０５℃であり、かつ数平均分子量が１５００〜１７００のポリオレフィンワックスの３種類を含有することを特徴とする電子写真用トナーである。
【００１４】
本発明に従えば、融点および分子量の異なる３種のワックスを用い、それぞれが効果的に作用する温度域で効力を発揮させることにより、１または２種類のワックスでは達成し得ない広い非オフセット域を実現することができる。
加熱ローラの昇温速度を１℃／ｓｅｃ以上に設定した電子写真式画像形成装置において、融点および分子量の異なる３種のワックスを用い、それぞれが効果的に作用する温度域で効力を発揮させた現像剤を使用することによって、低温オフセットが生じることなくファーストコピーを実現することができる。
【００１５】
本発明は、前記電子写真用トナーの平均粒子径が５．０〜８．５μｍに選ばれることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、優れた耐オフセット性を示す現像剤において小粒径化することによって、非オフセット域を狭くすることなく高画質を実現することができる。
前記現像剤において小粒径化することによって、低温オフセットが生じることなくファーストコピーおよび高画質を実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明において、離型性の優れたトナーを得るため、離型剤としてのワックスをトナー中に含有させる。ワックスの離型効果は、記録材に転写されたトナー像が定着器によって記録材に定着される際、ワックスの融点以上で、ワックスが液化した状態でトナーから染出し、加熱ローラ表面とトナーとの間を埋め、トナーの加熱ローラへの付着を防止することである。したがって定着時のトナーに含まれる樹脂の温度（以下、「定着時の樹脂温」と称する）で完全に融解していることが、オフセット防止効果に優れたワックスの条件である。ワックスが完全に解けないで、その一部が固体として存在している場合には、離型剤としての機能を最大限に発揮することができないからである。
【００２２】
本発明においては、３種類のポリオレフィンワックスを併用することによって、前記ポリプロピレンワックスを単独または２種類で用いる場合より、さらに広い非オフセット域を実現する。
【００２３】
３種類のポリオレフィンワックスのうち、第１のワックスは、その融点が１４０〜１５０℃の範囲にあり、かつ分子量が８０００〜１００００の範囲にあって、主として定着時の樹脂温が約１４０℃以上である場合に、離型効果を発揮させることを意図して電子写真用トナーに含有するワックスである。第２のワックスは、その融点が１２０〜１３０℃の範囲にあり、かつ分子量が１７００〜１９００の範囲にあって、主として定着時の樹脂温が約１２０℃以上１４０℃未満である場合に、離型効果を発揮させることを意図して含有するワックスである。第３のワックスは、その融点が９５〜１００℃の範囲にあり、かつ分子量が１５００〜１７００の範囲にあって、主として定着時の樹脂温が約９０℃以上１２０℃未満である場合に、離型効果を発揮させることを意図して含有するワックスである。
【００２４】
前記第１、第２および第３のワックスは、ポリオレフィンのうちから、前記融点および分子量に相当するポリオレフィンを、それぞれ選択することができる。
【００２５】
なおポリオレフィンには、たとえば飽和炭化水素鎖を有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレンなどと、不飽和結合を主鎖に有するポリエンであるポリイソブレン、ポリブタジエンなどが挙げられる。
【００２６】
本発明による電子写真用トナーは、前記ワックス以外に、結着樹脂、着色剤および帯電制御剤を含む。これら結着樹脂、着色剤および帯電制御剤は、いずれも特に限定されず、従来公知の種々の材料を使用することができる。
【００２７】
前記結着樹脂としては、たとえばスチレン−アクリル共重合体樹脂およびポリエステルなどを挙げることができる。
【００２８】
前記着色剤としては、たとえばカーボンブラック、ファーネスブラックおよびチャンネルブラックなどを挙げることができる。
【００２９】
前記帯電制御剤としては、該帯電制御剤が含まれる電子写真用トナーが正極性および負極性のいずれに帯電されているかによって、たとえば正帯電の電子写真用トナーには、ニグロシン系染料および４級アンモニウムなどを用いることができ、負帯電の電子写真用トナーには、Ｃｒ、ＦｅならびにＡｌなどの金属を含有する金属含有錯体および金属含有アゾ染料などを用いることができる。
【００３０】
前記電子写真用トナーは、その他、必要に応じて添加剤を含んでもよい。添加剤としては、たとえば磁性体粒子としてのマグネタイト微粉末、ならびに流動化剤としてのシリカ微粉末およびアルミナ微粉末などが挙げられる。電子写真用トナーは、マグネタイト微粉末などの磁性体粒子を含有することによって磁性トナーとなる。磁性トナーとされた電子写真用トナーは、一成分系現像剤として画像形成に用いられる。
【００３１】
前記電子写真用トナーのうち、磁性体粒子を含有しない電子写真用トナーは、キャリアが混合されて二成分系現像剤として用いられる。したがって本発明による電子写真トナーは、一成分系および二成分系のいずれの現像剤としても用いることができる。キャリアとしては、従来公知の鉄およびフェライトなどを用いることができる。
【００３２】
ここで高解像度化によって高画質を狙う上で重要な技術の１つとして、電子写真用トナーを小粒径化することが挙げられる。しかし電子写真用トナーを小粒径化することによって、非オフセット域が狭くなる現象がしばしば発生する。電子写真用トナーの小粒径化によって被定着シート上に転写された画像部のトナー層中に空隙ができ易くなり、加熱ローラからの熱伝導が悪くなるからである。電子写真用トナーの小粒径化による耐オフセット性の劣化を防止するためには、離型剤を有効に活用したトナー処方設計を施す必要がある。
【００３３】
すなわち前記電子写真用トナーにおいて小粒径化を行えば、前記電子写真用トナーは優れた耐オフセット性を示すので、非オフセット域を狭くすることなく高画質を実現することができる。
電子写真用トナーの小粒径化とは、８．５μｍ以下にすることをいう。
【００３４】
また前述のようにファーストコピーを実現するために、図１に示す定着器１９において、加熱ローラ２５の熱容量を必要最小限として、加熱ローラ２５が制御目標温度に到達するまでの時間を短縮する。すなわち定着器１９において、加熱ローラ２５の昇温速度を１℃／ｓｅｃ以上に設定する。前記定着器１９を備えた電子写真式画像形成装置において連続コピーを行った場合、記録材である被定着シートに熱を吸収されることによって生じる加熱ローラ２５の温度低下が、前記昇温速度が１℃／ｓｅｓ未満に設定されている従来の定着器より早く起こり、定着時の加熱不足によるオフセット現象、いわゆる低温オフセットが生じ易くなる。
【００３５】
前記電子写真用トナーは、１種類のワックスを含有する従来の電子写真用トナーに比べて、より広い温度域で耐オフセット性に優れるので、前記定着器において用いることによって、前述の低温オフセットを防止することができる。したがって前記電子写真用トナーと加熱ローラの昇温速度を１℃／ｓｅｃ以上に設定した定着器とを組合わせた電子写真式画像形成装置によれば、低温オフセットなくファーストコピーを実現することが可能である。
【００３６】
［実施例］
（電子写真用トナーの製法）
以下の表１および表２に示す実施例トナーおよび比較トナーについて原料ごとに、表１に示す添加量をヘンシェルミキサによって充分混合し、２軸押出式混練機によって溶融混練して冷却した。冷却後、ジェットミルで粉砕し、分級によって平均粒径を、実施例トナーおよび比較トナーについてぞれぞれ５μｍ、８．５μｍおよび１０μｍに調整して未表面処理トナーを製造する。未表面処理トナーは、重量比で、未表面処理トナー１００に対し、流動化剤である疎水性シリカを０．６の割合でヘンシェルミキサにて混合して電子写真用トナーとする。
【００３７】
【表１】
0003590558.tif 000002
【００３８】
【表２】
0003590558.tif 000003
【００３９】
（初期現像剤の製法）
製造された電子写真用トナー４重量％を、シリコン樹脂で被覆したフェライトキャリア９６重量％とともに、ナウターミキサによって混合して初期現像剤とする。
【００４０】
（耐オフセット性評価法）
図２は、オフセット評価のために用いる原稿を説明するための構成図である。該オフセット評価用原稿は、文字が印字された文字部３１、黒色で塗りつぶされた黒色領域からなる黒ベタ部３２、格子模様が描かれた格子模様部３３、およびドット模様が描かれたドット部３４を含む画像形成部４０と、文字も模様もない白地部５０とで構成される。
【００４１】
耐オフセット評価には、未定着画像を形成するために定着器を取除いた複写機ＡＲ−４００（シャープ社製）と、形成された未定着画像を定着させるために複写機ＡＲ−４００の定着器にモータおよびコントローラを施した外部定着装置とを用いた。前記未定着画像とは、原稿像に対応するトナー像が記録材に転写されただけで定着されていない画像のことである。前記外部定着装置としては、２つの仕様のものを用意した。複写機ＡＲ−４００の定着器に、モータおよびコントローラを施して、加熱ローラの回転数および表面温度を電気的に制御して作動できるようにした外部定着装置と、複写機ＡＲ−４００の定着器に、加熱ローラの肉厚を厚くして熱容量を増加させた加熱ローラを導入した改造定着器に、モータおよびコントローラを施した改造外部定着装置とである。これら２つの仕様の定着器の昇温速度は以下の表３に示す通りである。
【００４２】
【表３】
0003590558.tif 000004
【００４３】
具体的な耐オフセット評価方法としては、前記複写機ＡＲ−４００の現像器に前記初期現像剤を投入し、図２に示す原稿を使用して記録材上に未定着画像を形成した。未定着画像が形成された記録材を、前記外部定着装置に通して画像を定着させた。定着時には、外部定着装置における加熱ローラの表面温度を種々変化させ、トナー像が定着された記録材上で原稿の白地部５０に対応する部分にオフセット像が発生しているか否かを確認する。平均粒子径が５μｍ、８．５μｍおよび１０μｍにそれぞれ調整された実施例トナーおよび比較トナーをそれぞれ用いた実施例現像剤および比較現像剤を使用した場合において、オフセットの発生しない温度域、すなわち非オフセット域を求めた。
【００４４】
また前記改造外部定着装置にも、未定着画像が形成された記録材を通して画像を定着させ、前述のようにして耐オフセット性の評価を行った。耐オフセット性の評価結果は表３に示した。
【００４５】
（評価結果）
表３に示した結果から、実施例トナーを用いた実施例現像剤は、比較トナーを用いた比較現像剤に比して、各トナー平均粒子径において、改造ＡＲ−４００定着器またはＡＲ−４００定着器を使用した外部定着装置のいずれでも、非オフセット域が広くなっていることがわかる。
【００４６】
したがってＡＲ−４００定着器を備えた外部定着装置において、実施例現像剤は比較例現像剤よりも非オフセット域が広くなっているので、ウォームアップタイム短縮仕様の定着器に対し実施例現像剤が有効であることが実証された。
【００４７】
またトナー平均粒子径５μｍおよび８μｍで、改造ＡＲ−４００定着器またはＡＲ−４００定着器を使用した外部定着装置のいずれに用いても、実施例トナーは比較例トナーよりも非オフセット域が広くなっているので、トナー粒子を小粒径化した場合でも実施例現像剤は、優れた耐オフセット性を有することが判る。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、融点および分子量の異なる３種のワックスを用い、それぞれが効果的に作用する温度域で効力を発揮させることにより、１または２種類のワックスでは達成し得ない広い非オフセット域を実現することができる。
加熱ローラの昇温速度を１℃／ｓｅｃ以上に設定した電子写真式画像形成装置において、融点および分子量の異なる３種のワックスを用い、それぞれが効果的に作用する温度域で効力を発揮させた現像剤を使用することによって、低温オフセットが生じることなくファーストコピーを実現することができる。
【００４９】
本発明によれば、優れた耐オフセット性を示す現像剤において小粒径化することによって、非オフセット域を狭くすることなく高画質を実現することができる。
小粒径化することによって、低温オフセットが生じることなくファーストコピーおよび高画質を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置でもあるカールソンプロセスを採用した画像形成装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】オフセット評価のために用いる原稿を説明するための構成図である。
【符号の説明】
１９  定着器
２３  熱源
２５  熱ローラ
２７  圧ローラ
【図１】
0003590558.tif 000005
【図２】
0003590558.tif 000006