(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱を用いた定着器を搭載した複写画像形成装置やプリンターにおいて、その定着器の不均一な温度分布の影響を受けず、定着後の記録紙に、内側に丸まる“そり”やカール現象がない静電像現像トナーを提供する。【解決手段】暗所で光導電感光体上に静電荷像を形成し、該静電荷像上に帯電を付与させたトナーを付着させることにより画像を形成し、形成されたトナーによる画像を直接、または中間転写体を介して紙上に転写を行なった後、電磁誘導加熱を用いた定着器によりトナーを記録紙上に定着を行う静電画像形成方法において、上記トナーのバインダーとしてポリエステル樹脂を用い、該ポリエステル樹脂中に着色剤や荷電制御剤などの添加剤とともに重量平均分子量が７００〜２０００のパラフィンワックスを添加することを特徴とする静電像現像トナーである。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗所で光導電感光体上に静電荷像を形成し、該静電荷像上に帯電を付与させたトナーを付着させることにより画像を形成し、形成されたトナー画像を直接、または中間転写体を介して紙上に転写を行なった後、電磁誘導加熱を用いた定着器により転写されたトナー画像を記録紙上に定着を行う静電画像形成方法において、上記トナーのバインダーとしてポリエステル樹脂を用い、該ポリエステル樹脂中に着色剤や荷電制御剤などの添加剤とともに重量平均分子量が７００〜２０００の範囲のパラフィンワックスを添加することを特徴とする静電像現像トナー。
【請求項２】
ポリエステル樹脂中に添加するパラフィンワックスの軟化点が９０〜１１０℃であり、さらに該パラフィンワックスのＤＳＣ曲線においてそのエネルギーのピークが２ピークもしくはそれ以上存在する請求項１記載の静電像現像トナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導加熱を用いたトナー定着方式に適用され、鮮明な画像を維持する静電像現像トナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に静電像を現像するには、暗所で光導電フィルム上に形成した静電荷像に帯電させた着色粉末を付着させて行われ、この着色粉末がトナーと呼ばれる。静電荷像上に付着させたトナー画像は、直接または中間転写体を介して記録紙上に転写された後、加熱ロール等の定着器により記録紙上での定着が行なわれている。
【０００３】
ところで、近年、環境問題の観点から事務機器等においても省エネルギーの要求が高まっている。電子写真方式における複写画像形成装置やプリンターにおいては画像形成の最終段階である記録紙へのトナーの定着にもっともエネルギーを要している。従来の定着器の加熱ロールはロール内のハロゲンランプにより加熱される方式が一般的であった。この方式では、ウォームアップが長時間必要であることや、連続使用時においては定着ロール温度を一定に保つためにスイッチのオンオフによる制御を行うが、その際にタイムラグが存在するため消費電力のロスが発生するといった省エネルギーの観点からさまざまな問題があった。
【０００４】
これらの問題を解決する定着方法のひとつとして、電磁誘導加熱を用いた定着方式が検討されている。電磁誘導加熱は、コイルに高周波の電流を流して変動磁界を発生させ、近くの導電体にこの変動磁界を打ち消す向きの過電流が発生し、このときの導電体の電極抵抗値で発生するジュール熱を利用するものである。電磁誘導加熱を用いた定着方式は、ウォームアップの時間が短いことやニップへの局所集中加熱が可能なこと、さらには定着ロールが直接発熱するため温度制御に対するタイムラグが少なく温度リップルが小さい運転が可能であるなど省エネルギー面での効果が期待できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電磁誘導加熱を用いた定着器は、上述したとおりエネルギー効率が非常に優れ、複写画像形成装置やプリンターに利用できると考えられる。しかしながら、電磁誘導加熱を用いた定着器に使用される静電像現像トナーについて、十分な定着性を得ているものはまだあまりない。電磁誘導加熱には誘導コイルが使用されるが、その折り返し部分において温度の低くなる傾向がある。定着器のロール内部に装着された誘導コイルの折り返し部分は定着ロールの両端にくるように装着されていて、定着器の温度分布はロール両端で低くなる。そのために定着時におけるトナーの加熱溶融と冷却硬化の状態が印刷用紙上の中央部と端部とで変るため、定着後に記録紙の印刷面が内側に丸まる“そり”やカール現象が発生する場合が多い。特にカラー印刷の場合、トナー部分の多い写真画像や図表において“そり”やカールが著しいといった問題が発生していた。
【０００６】
本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたもので、電磁誘導加熱を用いた定着器を搭載した複写画像形成装置やプリンターにおいて、その定着器の不均一な温度分布の影響を受けず、定着後の記録紙に、内側に丸まる“そり”やカール現象の発生がない優れた静電像現像トナーを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、トナーのバインダー樹脂としてポリエステル樹脂を用い、バインダー樹脂中に顔料などの着色剤や荷電制御剤などの添加剤とともに重量平均分子量Ｍｗが７００〜２０００の範囲のパラフィンワックスを添加することにより、定着後の記録紙に“そり”やカール現象の発生がない優れた静電像現像トナーが得られることを見いだし、本発明を完成したものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、
暗所で光導電感光体上に静電荷像を形成し、該静電荷像上に帯電を付与させたトナーを付着させることにより画像を形成し、形成されたトナー画像を直接、または中間転写体を介して紙上に転写を行なった後、電磁誘導加熱を用いた定着器により転写されたトナー画像を記録紙上に定着を行う静電画像形成方法において、上記トナーのバインダーとしてポリエステル樹脂を用い、該ポリエステル樹脂中に着色剤や荷電制御剤などの添加剤とともに重量平均分子量が７００〜２０００の範囲のパラフィンワックスを添加することを特徴とする静電像現像トナーである。
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明において熱可塑性樹脂バインダーとして一般的なポリエステル樹脂を使用する。ポリエステル樹脂を使用した静電像現像トナーは熱溶融性や色混合性にすぐれているためカラートナーとして使用するのに非常に有効である。カラー定着ではマゼンタ・シアン・イエローの三原色のカラートナーを重ねて定着することにより種々の色を表現するがそれぞれの色のカラートナーが溶け合わないと色が鮮明にならず、黒ずんで見えるといった問題が発生する。特に重合法トナーを含めスチレンアクリル樹脂をバインダー樹脂に使用した場合この傾向が強い。しかしながらポリエステル樹脂を用いることによってこれらの問題は発生しづらくなる。また分散性にもすぐれているためワックス、荷電制御剤等の添加効果が現れやすい
本発明に用いる顔料としては、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、アゾレーキ顔料、キナクリドン顔料などの一般的に使用されている顔料が挙げられる。これらの顔料はトナーへの分散を良くするためにあらかじめ少量の樹脂中に分散させたマスターバッチに加工しておき、混練時に他の添加剤等とともに添加分散させてもよい。
【００１１】
本発明に用い、トナーに帯電を与えるための荷電制御剤は、ホウ素ベンゾイル錯体、フェノール縮合タイプのカリックスアレーン、サリチル酸亜鉛錯体、サリチル酸クロム錯体、サリチル酸アルミニウム錯体など、一般的に使用されている荷電制御剤を１種または２種以上混合して使用する。またプロセスが正帯電であるならば、本発明に使用するポリエステル樹脂の酸価の調整と正帯電荷電制御剤の利用により正帯電の静電像現像トナーとしても利用できる。
【００１２】
本発明においては、重量平均分子量Ｍｗが７００〜２０００の範囲のパラフィンワックスを該ポリエステル樹脂に添加する。このパラフィンワックスをバインダー樹脂のポリエステル樹脂に添加し現像するとトナーの加熱溶融時の膨張度合と定着後のトナー冷却時の収縮度合がほぼ一定となるため印刷された用紙は“そり”やカールを起さない。特に先に述べた電磁誘導加熱を用いた定着器における両端が中央部に比較して低くなるという不均一な温度分布が存在しても、該パラフィンワックスの効果により定着可能な温度の幅が広がるため“そり”やカールを防ぐのに有効であるのである。
【００１３】
定着器からの記録紙の離型性の確保にはシリコーンオイル等の離型剤を定着器の熱ロールに塗布する場合が多いが、ワックスがその役割を兼ねる場合もある。該パラフィンワックスにて十分な離型性が得られない場合にはポリプロピレンワックス、エステルワックス、カルナバワックス、ライスワックス等一般に使用されているワックス等と混合すれば“そり”やカールを防ぐ効果を保ったまま良好な離型性が得られる。本発明に用いるパラフィンワックスはその重量平均分子量Ｍｗが７００〜２０００の範囲内のとき離型性の良好な効果も現れる。
【００１４】
パラフィンワックスは、バインダー樹脂とほとんど相溶せずにバインダー樹脂中に分散されるが、重量平均分子量Ｍｗが２０００を超えるとバインダー樹脂中への分散が不十分となりポリエステル樹脂中に大きな塊として存在するため定着における加熱時でも溶融しづらくなり、定着後の印刷物は激しくカールする。パラフィンワックスの重量平均分子量Ｍｗが上記範囲内にあると、分散径が非常に微細となり、またポリエステル樹脂中に均一に分散し定着時のそりやカール防止の効果が増大する。パラフィンワックスの重量平均分子量Ｍｗが７００未満であると、パラフィンワックスの一部がバインダー樹脂と相溶してしまうためポリエステル樹脂自体の熱特性が変って定着性も変り、場合によってはオフセットなど画像特性が悪化する。
【００１５】
さらに樹脂バインダー中への顔料分散を改良するための分散用レジン、流動性を増すための流動化剤を添加してもよい。
【００１６】
これらの原料は混合・混練・粉砕・分級のプロセスを通して数ミクロンメーター（μｍ）から数十ミクロンメーター（μｍ）のトナー粉末を得る。
【００１７】
最終的に得られる印刷物の特性向上を目的として、得られたトナーを加熱処理によって球状化しても良い。トナーの粉砕・分級の後加熱処理をする方法は種々提案されている。例えば、日本ニューマチック工業社製のサーヒュージングシステムなどのように高温の熱風気流中に機械的粉砕法等により塑性変形を受けた熱可塑性トナー微粒子を接触させると表面張力を受けて球状化が行われる。球状化は熱風の温度が８０℃から５００℃の範囲で行われるが、望ましくは１５０℃から４００℃の範囲で行なわれるのがよい。温度が高すぎる場合、トナー粒子同士が融着し球状とは呼べない粒子が発生する。逆に温度が低すぎる場合、球状化の効果が現れにくい。したがって上記の温度範囲で加熱処理することによって球形度を０．７５０以上のトナーを作成することができる。
【００１８】
トナーの球状化は特に画像濃度、特に中間調画像濃度の向上に大きな影響を及ぼす。これは球状化によりトナーの転写効果が上昇し紙上に定着するトナー量が増えるためである。
【００１９】
得られたトナー粉末に流動性を持たせ、さらに帯電特性を調整するためにアルミナ、シリカ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化鉄等の酸化金属微粒子の外添を行う。外添する酸化金属微粒子は１種または２種以上を混合してもよい。
【００２０】
加熱球状化を行ったトナーにおいて、この添加は加熱処理の前工程でも後工程でも差し障りがないが加熱処理の後工程で処理を施すと流動性の効果が著しく現れる。
【００２１】
球状化を施さなくても転写効率等の十分な特性が得られれは特に球状化の必要はなく球状化のありなしで定着後の印刷物のカールに変化は見られない。
【００２２】
このようにして得られたトナーを用いて種々の電子写真プロセスにて画像形成し電磁誘導加熱を利用した定着器で定着をおこなった場合、定着後における印刷物の“そり”やカールの問題は発生しない。
【００２３】
【作用】
電磁誘導加熱を用いた定着器を搭載した複写画像形成装置やプリンターにおいて、トナーのバインダー樹脂としてポリエステル樹脂を用い、バインダー樹脂中に顔料などの着色剤や荷電制御剤などの添加剤とともに重量平均分子量Ｍｗが７００〜２０００の範囲にあるパラフィンワックスを添加することにより、定着器における不均一な温度分布の影響を受けず、定着後の記録紙の内側に丸まる“そり”やカール現象の発生をなくすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。以下の実施例および比較例において「部」とは「重量部」を意味する。。
【００２５】
実施例１
バインダー樹脂してポリエステル樹脂（数平均分子量Ｍｎ＝３３１７、重量平均分子量Ｍｗ＝１２３１６６、Ｍｗ／Ｍｎ＝３７．１、ピークトップの分子量Ｍ＝８９９９、酸価０．５）を用い、このポリエステル樹脂中に、該樹脂１００部に対して、荷電制御剤としてサリチル酸亜鉛錯体を４部、マゼンタ顔料を３部、そらにパラフィンワックス（重量平均分子量１６００、軟化点１０７℃、ＤＳＣにおけるピーク温度５２℃と９１℃と１０７℃）を３部それぞれ添加し、ヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）にて混合した。
【００２６】
混合後、２軸押出混練機（池貝製作所社製）により混練し、混練後、粗粉砕、微粉砕、分級（日本ニューマチック工業社製）の工程を通してマゼンタ分級トナー（平均粒径１０μｍ）を作製した。
【００２７】
また上述したと同じ製法で、顔料をイエロー顔料、シアン顔料、カーボンブラックに替え、その他の原料は全く同じ原料を採用し、イエロー、シアン、ブラックの分級トナーを作製した。
【００２８】
得られた４色の分級トナー１００部に対してそれぞれシリカを１．０部加えミキサーで混合外添することにより各トナーを完成させた。
【００２９】
完成した４色のトナーを光導電感光体上の画像に移動し画像を形成した。光導電感光体上に形成された画像は中間転写体を介してこの画像を普通紙に転写した。転写後、電磁誘導加熱を利用した定着器を用いて、最終的な画像を得た。定着後のそりやカールを確認するためにＡ４サイズ用紙で中間色を含めたベタ画像を印刷した。記録用紙における画像の比率を１００％、５０％、２５％、文字印字率５％にて印刷し、定着後のそりやカールの状態を調べた。それぞれの記録用紙においてはそりやカールは発生せず、非常に良好な結果が得られた。トナーの混合する中間色を観察したところそれぞれのトナーが混合しあって非常に鮮やかな中間色の画像が得られた。さらに文字印字率５％画像の字汚れ（カブリレベル）を色差計で測定したところ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれ０．８４、０．６２、０．４８、０．７７とカブリは非常に少なかった。
【００３０】
実施例２
実施例１で得られた４色の分級トナーを加熱処理装置（日本ニューマチック工業社製ＳＦＳ−０３）にて４００℃で処理して球状化を行なった。得られたトナーの球形度をベックマンコールター社製イメージアナライザーにて測定した。その結果それぞれイエロートナー０．８５５、マゼンタトナー０．８０６、シアントナー０．７９５、ブラックトナー０．８１６であった。
【００３１】
実施例１と同様に外添を行なった後、実施例１と同じ画像形成プロセスを用いて画像を形成し、電磁誘導加熱を利用した定着器にて画像を定着し画像の評価を行なった。
【００３２】
球状化を行なったトナーにおいても画像の比率を１００％、５０％、２５％、文字印字率５％にて印刷し、定着後のそりやカールの状態を調べた。それぞれの記録用紙においてはそりやカールは発生せず、非常に良好な結果が得られた。トナーの混合する中間色を観察したところそれぞれのトナーが混合しあって非常に鮮やかな中間色の画像が得られた。得られた画像は実施例１に比較して濃度がより大きいものであった。さらに文字印字率５％画像の字汚れ（カブリレベル）を色差計で測定したところ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれ０．８１、０．６５、０．５１、０．８０とカブリは非常に少なかった。
【００３３】
比較例１
実施例１のバインダー樹脂をスチレンアクリル樹脂に代えてその他は全く同様にして４色のカラートナーを作製した。
【００３４】
実施例１と同様に外添を行なった後、実施例１と同じ画像形成プロセスを用いて画像を形成し、電磁誘導加熱を利用した定着器にて画像を定着し画像の評価を行なった。
【００３５】
球状化を行なったトナーにおいても画像の比率を１００％、５０％、２５％、文字印字率５％にて印刷し、定着後のそりやカールの状態を調べた。画像の比率の少ない５０％や２５％の画像や文字印字率５％においては特にそりやカールは発生しなかったものの、画像比率の多い１００％や５０％の画像においては激しく印刷物が丸まるカールが発生した。特に定着温度が低いと考えられる両端部分が激しく反ってカールが発生していた。トナーの混合する中間色を観察したところそれぞれのトナーが混合しあっているものの色自体は若干くすんでおり、光沢もあまりなかった。なお、文字印字率５％画像の字汚れ（カブリレベル）を色差計で測定したところ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれ０．８０、０．６７、０．６２、０．７１とカブリは非常に少なかった。
【００３６】
比較例２
実施例１におけるパラフィンワックスをポリプロピレンワックスに代えてその他は全く同様にして４色のカラートナーを作製した。
【００３７】
実施例１と同様に外添を行なった後、実施例１と同じ画像形成プロセスを用いて画像を形成し、電磁誘導加熱を利用した定着器にて画像を定着し画像の評価を行なった。
【００３８】
球状化を行なったトナーにおいても画像の比率を１００％、５０％、２５％、文字印字率５％にて印刷し、定着後のそりやカールの状態を調べた。文字印字率５％の印刷物においては特にそりやカールは発生しなかったものの、ベタ部分のある画像においては激しく記録紙が丸まるカールが発生した。特に定着温度の低いと考えられる紙の両端部分が激しくそってカールが発生していた。トナーの混合する中間色を観察したところそれぞれのトナーが十分混合しあって非常に鮮やかな中間色の画像が得られた。光沢も十分であった。なお、文字印字率５％画像の字汚れ（カブリレベル）を色差計で測定したところ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれ０．７９、０．６４、０．５０、０．７９とカブリは非常に少なかった。
【００３９】
比較例３
実施例１におけるパラフィンワックスを重量平均分子量の大きなパラフィンワックス（重量平均分子量２３４０、軟化点１１６℃、ＤＳＣにおけるピーク温度９７℃と１１２℃）に代え、その他は全く同様にして４色のカラートナーを作製した。
【００４０】
実施例１と同様に外添を行なった後、実施例１と同じ画像形成プロセスを用いて画像を形成し、電磁誘導加熱を利用した定着器にて定着し、画像の評価を行なった。
【００４１】
球状化を行なったトナーにおいても画像の比率を１００％、５０％、２５％、文字印字率５％にて印刷し、定着後のそりやカールの状態を調べた。文字印字率５％においては特にそりやカールは発生しなかったものの、ベタ部分のある画像においては激しく記録紙が丸まるカールが発生した。特に定着温度が低いと考えられる両端部分が激しく反ってカールが発生していた。トナーの混合する中間色を観察したところそれぞれのトナーが十分混合しあって鮮やかな中間色の画像が得られた。光沢も十分であった。なお、文字印字率５％画像の字汚れ（カブリレベル）を色差計で測定したところ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれ０．８０、０．６４、０．５０、０．７９とカブリは非常に少なかった。
【００４２】
比較例４
実施例１におけるパラフィンワックスを重量平均分子量の小さなパラフィンワックス（重量平均分子量６３０、軟化点８６℃、ＤＳＣにおけるピーク温度８６℃）に代えてその他は全く同様にして４色のカラートナーを作製した。
【００４３】
実施例１と同様に外添を行なった後、実施例１と同じ画像形成プロセスを用いて画像を形成し、電磁誘導加熱を利用した定着器にて定着し、画像の評価を行なった。
【００４４】
球状化を行なったトナーにおいても画像の比率を１００％、５０％、２５％、文字印字率５％にて印刷し、定着後のそりやカールの状態を調べた。文字印字率５％の印刷物においては特にそりやカールは発生しなかったものの、ベタ部分のある画像においては激しく記録紙が丸まるカールが発生した。特に定着温度が低いと考えられる両端部分が激しく反ってカールが発生していた。トナーの混合する中間色を観察したところそれぞれのトナーが十分混合しあって鮮やかな中間色の画像が得られた。光沢も十分であった。なお、文字印字率５％画像の字汚れ（カブリレベル）を色差計で測定したところ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれ０．８２、０．６８、０．６５、０．６２とカブリは非常に少なかった。
【００４５】
【発明の効果】
上記したごとく、本発明によれば、電磁誘導加熱を用いた定着器を搭載した複写画像形成装置やプリンターにおいて、その定着器における定着部両端の温度が低いという不均一な温度分布の影響を受けず、画像定着後の記録紙が内側に丸まるそりやカール現象のない優れた静電像現像トナーを提供することができた。