(57)【要約】【課題】トナーによるキャリアスペントによる現像剤寿命の低下、フィルミングによる感光体寿命の低下、環境による流動性低下によるトナー濃度の変化が起こりにくいトナーを提供する。【解決手段】少なくとも定着用樹脂とワックスを含む静電荷像現像用トナーにおいて、前記ワックスは、示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線で、昇温時の吸熱ピークの最大吸熱ピークが７０℃未満にあり、それに帰属するオンセット温度が５０℃を越え、その他の吸熱ピークに帰属するオンセット温度の中で最も低いオンセット温度が３０℃以上４０℃以下の範囲にあることを特徴とするものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも定着用樹脂とワックスを含む静電荷像現像用トナーにおいて、前記ワックスは、示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線で、昇温時の吸熱ピークの最大吸熱ピークが７０℃未満にあり、それに帰属するオンセット温度が５０℃を越え、その他の吸熱ピークに帰属するオンセット温度の中で最も低いオンセット温度が３０℃以上４０℃以下の範囲にあることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項２】
請求項１記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記ワックスは１３Ｃ−ＮＭＲによる分岐炭素を含まない炭化水素系ワックスであることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記ワックスは下記のＡ及びＢより構成されていることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
Ａ：重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５を越え、１４０℃における溶融粘度が１０ｍＰａ・s未満、結晶化度が９０％未満であるワックス、
Ｂ：重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５以下、１４０℃における溶融粘度が１０ｍＰａ・s未満、結晶化度が９０％以上であるワックス。
【請求項４】
請求項３記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記ワックスＡは、重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５〜１０、１４０℃における溶融粘度が１ 〜１０ｍＰａ・s未満、結晶化度が７０〜９０％であり、前記ワックスＢは、重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が０.５ 〜１.５、１４０℃における溶融粘度が１ 〜１０ｍＰａ・s未満、結晶化度が９０〜１００％であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記ワックスはワックスＢを主体としたワックスＡとの混合物であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記定着用樹脂はビニル系共重合体であり、前記ワックスの存在下で重合した共重合体を含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の静電荷像現像用トナーにおいて、そのトナーの溶融開始温度(Ｔｆｂ)が、該トナーの示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線において、昇温時の吸収熱量曲線の該ワックスに帰属される最大吸熱ピークに対応した融点(Ｔｍｐ)とＴｍｐ＜Ｔｆｂ＜１１０℃の関係を有し、トナーのガラス転移点(Ｔｇ)が５０℃を越えることを特徴とする静荷像現像用トナー。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の静電荷像現像用トナーにおいて、そのトナーの保管温度が４５℃から５０℃に変化した場合のトナーの流動性の低下率が７％未満であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記ワックスの総量は前記定着用樹脂に対して０.５〜２０ｗｔ％の範囲に規制されていることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項１０】
静電荷像現像用トナーと磁性キャリアを有する現像剤において、前記静電荷像現像用トナーが請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とする現像剤。
【請求項１１】
請求項１０記載の現像剤において、前記トナーの平均粒径が３〜１０μｍ、前記磁性キャリアの平均粒径が３０〜１００μｍの範囲に規制されていることを特徴とする現像剤。
【請求項１２】
感光体と、その感光体の表面を均一に帯電する帯電器と、帯電された感光体の表面を露光して静電荷潜像を形成する光学系と、その静電荷潜像をトナーで顕像化する現像装置と、そのトナー像を記録媒体上に転写する転写器と、記録媒体上のトナー像を定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、前記トナーが請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
感光体と、その感光体の表面を均一に帯電する帯電器と、帯電された感光体の表面を露光して静電荷潜像を形成する光学系と、その静電荷潜像を現像剤で顕像化する現像装置と、そのトナー像を記録媒体上に転写する転写器と、記録媒体上のトナー像を定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、前記現像剤が請求項１０または請求項１１記載の現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３記載の画像形成装置において、前記定着器が接触式加熱定着器であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１４項記載の画像形成装置において、前記接触式加熱定着器が熱ロールを備え、その熱ロールの制御温度が１５０〜１８０℃の範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記記録媒体のＡ４縦長サイズで毎分１０頁以上の高速印刷を行なうことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
感光体の表面を均一に帯電する帯電工程と、帯電された感光体の表面を露光して静電荷潜像を形成する露光工程と、その静電荷潜像をトナーで顕像化する現像工程と、そのトナー像を記録媒体上に転写する転写工程と、記録媒体上のトナー像を定着する定着工程とを備えた画像形成方法において、前記トナーが請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載の靜電荷像現像用トナーであることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１８】
感光体の表面を均一に帯電する帯電工程と、帯電された感光体の表面を露光して静電荷潜像を形成する露光工程と、その静電荷潜像を現像剤で顕像化する現像工程と、そのトナー像を記録媒体上に転写する転写工程と、記録媒体上のトナー像を定着する定着工程とを備えた画像形成方法において、前記現像剤が請求項１０または請求項１１記載の現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法、静電印刷法、静電記録法等において形成された静電荷潜像を可視像化する静電荷像現像用トナーおよびそれを用いた現像剤、画像形成装置、画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述の印刷もしくは記録法のうち、例えば電子写真法においては、光導電性感光体を帯電、露光し、感光体上に静電荷潜像を形成し、次いでこの静電荷潜像を樹脂をバインダーとして着色剤等を含有せしめた微粒子状トナーによって現像し、得られたトナー像を記録紙上に転写し定着して記録画像が得られる。
【０００３】
このような静電像記録工程では、微粒子状トナーによる静電荷潜像の現像と記録紙上への定着が特に重要な工程である。従来においてはトナーを現像する方法として、高速、高画質現像が可能なトナーと磁性キャリアより成る二成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像法がよく用いられている。また、トナーを定着する方法としては、熱効率が高く高速定着が可能な熱ローラ定着法がよく用いられている。
【０００４】
一方、最近においては、情報機器の発展に伴い、光導電性感光体の露光にレーザビームを用い、コンピュータの指示による変調信号によって記録画像をドットで再現するレーザビームプリンタが商品化されている。特に最近のレーザビームプリンタでは、より一層の高画質の画像形成が求められるため、レーザビームの径を絞り込んで小さくし、ドット密度が６００〜１２００ｄｐｉ(ｄｏｔｓ／ｉｎｃｈ)と高くなっている。これに伴い、微細になった静電荷潜像を現像する目的で、トナー及びキャリアの粒子径も小さくなり、体積平均粒径が１０μｍ以下の微粒子トナーと重量平均粒径が１００μｍ以下の微粒子キャリアの適用が進められている。
【０００５】
一方、定着においては前記の熱ローラ定着が多用されているが、プリンタの過熱劣化を抑制し、機内部品の熱劣化を防止すること。定着機を作動せしめてから定着が可能になるまでのウォームアップ時間を短くすること。また、記録紙に熱が吸収されることによる定着不良を防止して、連続通紙による画質の維持を可能にすること。過熱による記録紙のカールと火災を防止すること。熱ローラへ加える荷重を減らし、定着機の構造を簡易化、小形化すること等の観点から、定着用ヒータ及び駆動モータの消費電力を下げて、熱ローラの温度をより低温で、また熱ローラの圧力をより低圧力で定着できるトナーの開発が望まれている。
【０００６】
このように微粒子で低温、低圧力で定着出来る高性能なトナーの開発が望まれている。一方、前記のようにトナーを１０μｍ以下に微粒子化した場合、以下のような問題が発生する。即ち、現像工程においては、微粒子トナーを使用することにより高画質が得られるが、非画像部へのトナー付着(カブリ)とトナー飛散が生じ易く、流動性の低下によるトナー搬送等のハンドリング性も低下し易い。
【０００７】
更に、微粒子トナーの付着力の強さと耐衝撃性の弱さにより、トナーによるキャリア汚染(キャリアスペント)が起こり易くなり、現像剤寿命が低下し易い。また、定着に関しては同一の定着強度を得るために、粒子径の大きなトナーよりも多くのエネルギーを要し、トナー製造時には、粉砕、分級工程での歩留まりが低下するため、トナーのコストが高くなる。
【０００８】
微粒子トナーではこれら多くの問題が生じ、通常、平均粒径３μｍ未満のトナーは実用化することが難しく、トナーの平均粒径を３〜１０μｍの範囲に分級し、トナーの外添剤、外添処方の改良によりトナーの流動性を高めて用いる。一方、キャリアについてはトナーの小粒径化に伴い、重量平均粒径を１００μｍ以下の小粒径とし、キャリアの比表面積を高めて、トナーとの摩擦帯電性を向上せしめる。しかし、３０μｍ未満のキャリアではキャリアの磁力が低下し、静電荷像保持部材上に静電吸引力で付着し易くなるため、キャリアの平均粒径を３０〜１００μｍの範囲に分級し、必要に応じて表面を樹脂でコートして用いる。
【０００９】
これらの粒度分布の改善と流動性、帯電性の改良により、微粒子トナー及び現像剤は複写機、プリンタ等で実用化されるようになった。しかし、実機で印刷を行う場合、特に毎分１０頁以上の高速印刷を繰り返す場合には、前記の微粒子トナー特有の問題が生じ、トナーによるキャリアスペントによる現像剤寿命の低下、及びトナーによる感光体フィルミングによる感光体寿命の低下が起こり易くなる。また、画像の定着強度が得られにくく、特に、定着工程において、熱ローラの温度と圧力を高める必要があり、そのため、定着機の高信頼化、簡易小形化、コスト低減を図りにくい問題があった。
【００１０】
トナーの定着性能向上のため、定着用樹脂にワックスを添加することは知られている。例えば下記特許文献１〜３等の技術が開示されている。
【００１１】
ワックス類は、トナーの低温時や高温時の熱ローラへの付着、いわゆるオフセット現象を防止し、低温時のトナーの定着性の向上のために用いられ、最近では、低温定着の観点から低融点ワックスが着目されている。
【００１２】
例えば、下記特許文献４にはトナーの低温定着性、耐オフセット性、非凝集性を改善するため、特定の分子量分布を有するビニル系共重合体に１４０℃での粘度が１００００ポイズ以下のエチレンまたはプロピレンとα−オレフィン共重合体を添加することが開示されている。
【００１３】
また同様の目的で、下記特許文献５には示差走査熱量計(ＤＳＣ)による吸収熱量のピーク(融点)が７５〜８５℃のパラフィンワックスを添加すること、下記特許文献６〜８にはＤＳＣによる融点が８５〜１００℃の天然ガス系フィッシャートロピッシュワックスを添加すること、下記特許文献９にはＤＳＣによる融点が８５〜１１０℃のポリエチレンワックスを添加すること、下記特許文献１０には融点が５０℃以下の成分を蒸留法等によって除去したＤＳＣの融点が７０〜１２０℃のポリエチレン系ワックスを添加すること、下記特許文献１１には重量平均分子量(Mw)が１千未満のポリエチレンワックスを添加することが開示されている。
【００１４】
一方、低融点ワックスをトナーに添加するとトナーの耐熱性、耐久性、保存安定性、流動性が低下する。それを改良するため下記特許文献１２では重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５以下のワックスを用いること、下記特許文献１３では１４０℃における溶融粘度が０.５〜１０ｍＰａ・sであり、且つ針入度が３.０ｄｍｍ以下であるエチレン系オレフィン重合体ワックスを用いること、下記特許文献１４では平均分子量が１０００以上のフィッシャートロピッシュワックスを用いることが開示されている。
【００１５】
これらの従来技術を用いてトナーの定着性能を向上させることは可能だが、低融点ワックスを用いた場合、特に微粒子トナーでは、トナーの耐熱性、耐久性、保存安定性、流動性を維持した上での定着性能の向上が難しく、実用に供し得るトナー及び画像形成方法を提供することができなかった。
【特許文献１】特開昭５２−３３０４号公報
【特許文献２】特開昭５２−３３０５号公報
【特許文献３】特開昭５７−５２５７４公報
【特許文献４】特開平５−３１３４１３号公報
【特許文献５】特開平７−２８７４１３号公報
【特許文献６】特開平８−３１４１８１号公報
【特許文献７】特開平９−１７９３３５号公報
【特許文献８】特開平９−３１９１３９号公報
【特許文献９】特開平６−３２４５１３号公報
【特許文献１０】特開平７−３６２１８号公報
【特許文献１１】特開平８−１１４９４２号公報
【特許文献１２】特開平６−１２３９９４号公報
【特許文献１３】特開平７−２０９９０９号公報
【特許文献１４】特開平７−２８７４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の解決しようとする課題は、前記微粒子トナー及び画像形成方法において、トナーの耐熱性、耐久性、保存安定性、流動性が良好でトナーによるキャリアスペントによる現像剤寿命の低下、トナーによる感光体フィルミングによる感光体寿命の低下、トナーの環境による流動性低下によるトナー濃度の変化が起こりにくく、また、定着に要するエネルギーが小さく、熱ローラ定着方式を採用した場合に熱ローラの温度と圧力を低下させることが可能で、且つ、オフセット現象が発生し難いトナーならびに現像剤を提供し、それを用いて安定した静電トナー像が得られる画像形成装置ならびに画像形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は前記課題を解決するため、第１の手段は、少なくとも定着用樹脂とワックスを含む静電荷像現像用トナーにおいて、前記ワックスは、示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線で、昇温時の吸熱ピークの最大吸熱ピークが７０℃未満にあり、それに帰属するオンセット温度が５０℃を越え、その他の吸熱ピークに帰属するオンセット温度の中で最も低いオンセット温度が３０℃以上４０℃以下の範囲にあることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記ワックスは１３Ｃ−ＮＭＲによる分岐炭素を含まない炭化水素系ワックスであることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第３の手段は前記第１の手段または第２の手段において、前記ワックスは下記のＡ、Ｂより構成されることを特徴とするものである。
【００２０】
Ａ：重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５を越え、１４０℃における溶融粘度が１０ｍＰａ・s未満、結晶化度が９０％未満であるワックス、
Ｂ：重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５以下、１４０℃における溶融粘度が１０ｍＰａ・s未満、結晶化度が９０％以上であるワックス。
【００２１】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記ワックスＡは、重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５〜１０、１４０℃における溶融粘度が１〜１０ｍＰａ・s未満、結晶化度が７０〜９０％であるワックス、前記ワックスＢは、重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が０.５〜１.５、１４０℃における溶融粘度が１〜１０mPa・s未満、結晶化度が９０〜１００％であるワックスであることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の第５の手段は前記第３の手段または第４の手段において、前記ワックスはワックスＢを主体としたワックスＡとの混合物であることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の第６の手段は前記第１の手段ないし第５の手段において、前記定着用樹脂はビニル系共重合体であり、前記炭化水素系ワックスの存在下で重合した共重合体を含有することを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の第７の手段は前記第１の手段ないし第６の手段において、前記トナーの溶融開始温度(Ｔｆｂ)が、該トナーの示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線において、昇温時の吸収熱量曲線の該ワックスに帰属される最大吸熱ピークに対応した融点(Ｔｍｐ)とＴｍｐ＜Ｔｆｂ＜１１０℃の関係を有し、トナーのガラス転移点(Ｔｇ)が５０℃を越えることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第８の手段は前記第１の手段ないし第７の手段において、前記トナーの保管温度が４５℃から５０℃に変化した場合のトナーの流動性の低下率が７％未満であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は前述のような構成になっており、耐熱性、耐久性、保存安定性、流動性に優れ、また、定着に要するエネルギーを小さくすることが可能なトナー、現剤およびそれを用いた高信頼な画像形成装置ならびに画像形成方法を提供することができる。
【発明の実施の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２８】
一般に、トナーの定着用樹脂には、熱ローラ定着用としてビニル系共重合体、特にスチレン〜(メタ)アクリル系樹脂が用いられ、最近ではポリエステル系樹脂も用いられるようになった。
【００２９】
しかし、ポリエステル系樹脂は一般に吸水性の高い極性基(水酸基、カルボキシル基)を有し、トナーが吸湿し易く、トナーの帯電特性が変化し易い面があり、依然としてスチレン〜(メタ)アクリル系樹脂がトナー用樹脂の主流となっている。この定着用樹脂にワックス類を添加し、トナーの定着性能を向上させる。
【００３０】
ワックス類は、一般にトナーのオフセット防止剤として古くから用いられているが、トナーの耐熱性、耐久性、保存安定性、流動性が低下し、融着が発生し易くなったりする問題点がある。ワックス類には多くの種類があり、その機能に応じて使い分けられるが、トナーのオフセット防止の面から、非極性で熱ロールに非粘着性の炭化水素系ワックスが最適である。
【００３１】
炭化水素系ワックスは、分子量分布を持ったポリオレフィン分子の集合体であり、その特性は分子量分布に大きく依存する。一般に炭化水素系ワックスの効果は、高温オフセットの防止に加え、低分子量成分を多くすることで低温オフセットの防止や熱ロールの制御温度が１８０℃以下、すなわち１５０〜１８０℃の低温定着の向上にも効果を発揮する。
【００３２】
しかしながら、定着性能向上のために低分子量成分を増加させると、トナーの耐熱性や耐久性、保存安定性が低下し、現像剤のキャリア、感光体への融着も発生し易くなる。このため既存の炭化水素系ワックスの低分子量成分を徹底的にカットし、分子量分布をシャープにすることが試みられている。即ち、特開平６−１２３９９４号公報ではゲルパーミエーションクロマトグラフィー(ＧＰＣ)により測定できる分子量分布において、重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５以下、好ましくは１.４５以下となるように、ワックスの分子量分布をシャープにすることが開示されている。
【００３３】
しかしながら、本発明者等の検討によれば、炭化水素系ワックスの分子量分布を前記のようにシャープにするだけではトナーの耐熱性、耐久性、保存安定性は向上するが、定着性能が不十分になり、特に微粒子トナーにおいては、Ａ４縦長サイズで毎分１０頁以上の高速印刷を繰り返す場合に定着性能が低下することが分かった。
【００３４】
そこで、本発明者等は、炭化水素系ワックスの分子量分布、溶融粘度、結晶化度、分子構造、示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線等がトナーの諸特性に及ぼす影響を詳細に評価し、トナーに添加する最適なワックスを検討した結果、ワックスの構成成分として以下のＡ及びＢを含有し、
Ａ：重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５を越え、１４０℃における溶融粘度が１０ｍＰａ・s未満であり、結晶化度が９０％未満であるワックス、
Ｂ：重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５以下で、１４０℃における溶融粘度が１０ｍＰａ・s未満であり、結晶化度が９０％以上であるワックス、
これらワックスの混合物は１３Ｃ−ＮＭＲによる分岐炭素を含まない炭化水素系ワックスであり、示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線において、昇温時の吸熱ピークの最大吸熱ピークが７０℃未満にあり、それに帰属するオンセット温度が５０℃を越え、その他の吸熱ピークに帰属するオンセット温度の中で最も低いオンセット温度が３０℃〜４０℃の範囲にあれば、トナーの定着性能を大幅に向上でき、トナーの耐熱性、耐久性、保存安定性、流動性が良好であり、トナーによるキャリアスペントによる現像剤寿命の低下、トナーによる感光体フィルミングによる感光体寿命の低下、トナーの環境による流動性低下によるトナー濃度の変化が起こりにくくなり、安定して静電トナー像が得られることが分かった。
【００３５】
本発明において、十分な定着性と耐オフセット性を得るためには、ワックスの１４０℃における溶融粘度を１０ｍＰａ・s未満とする必要がある。このような低粘度ワックスにおいて、ワックスの分子量分布と結晶化度はある程度の相関がある。即ち、ワックスの分子量分布が大きくなると結晶化度は小さくなり、ワックスの分子量分布が小さくなると結晶化度は大きくなる傾向がある。分子量分布が大きいワックスはトナーの定着性能を向上させる効果に富み、反面、耐久性に乏しい傾向にある。分子量分布が小さいワックスはトナーの耐久性を向上させる効果に富み、反面、定着性能に乏しい傾向にある。
【００３６】
本発明のワックスＡは前者、ワックスＢは後者のワックスに属する。
【００３７】
これらのワックスを適宜組み合わせて、１３Ｃ−ＮＭＲによる分岐炭素を含まない炭化水素系ワックスとし、示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線において、昇温時の吸熱ピークの最大吸熱ピークが７０℃未満にあり、それに帰属するオンセット温度が５０℃を越え、その他の吸熱ピークに帰属するオンセット温度の中で最も低いオンセット温度が３０℃〜４０℃の範囲とすれば、十分なトナーの定着性能と共に耐熱性、耐久性、保存安定性、流動性を得ることができる。
【００３８】
本発明において、ワックスの分子構造は１３Ｃ−ＮＭＲによる分岐炭素を含まない構造が適しており、このような分子構造とすることにより、定着用樹脂との相溶性を適正化でき、トナー中に適度なワックスドメインを形成し、トナーの定着性能を向上することができる。
【００３９】
このワックス単独、又はワックス混合物の示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線は特に重要であり、ＤＳＣ昇温時の吸熱ピークの最大吸熱ピークを７０℃未満とすることにより、トナーの低温定着性を向上することができる。一方、それに帰属するオンセット温度を５０℃を越える温度とすることにより、トナーの環境による流動性低下とそれによるトナー濃度の変化を防ぐことができる。更に、その他の吸熱ピークに帰属するオンセット温度の中で最も低いオンセット温度を３０℃〜４０℃の範囲とすることにより、トナーの低温定着性を向上することができる。
【００４０】
本発明において、１４０℃における溶融粘度が１０ｍＰａ・s未満である低粘度の炭化水素系ワックスを用いる。このような低粘度の炭化水素系ワックスをトナーに多量に添加して定着強度を向上させる場合、ワックスのトナー中への分散性を向上させないと、トナーの耐熱性、耐久性、保存安定性、流動性が低下し易い。ワックスのトナー中への分散性を向上させる方法としては、トナーの熱溶融混練時のエネルギーを増加させ、ワックスを定着用樹脂中に微細に分散させる方法がある。しかし、この方法では、ワックスの分散性が良くなる一方で、定着用樹脂が機械的なダメージを受けて、定着性や耐高温オフセット性が低下する弊害が生じる。
【００４１】
そこでワックスの分散性を向上させる別の方法として、特開平５-３１３４１３号、特開平９-２８１７４８号、特開平９-３０４９６６号各公報に開示の定着用樹脂を合成する際に合成の全部又は一部の過程でワックスを共存させる共存重合法があり、本発明で検討したところ、ワックスを定着用樹脂中に樹脂の劣化を伴わずに均一に分散することができた。
【００４２】
また、本共存重合法の樹脂をトナーに適用したところ、ワックスを比較的多量に添加してもトナーの耐熱性、耐久性、保存安定性、流動性が低下せず、トナーによるキャリアスペントによる現像剤寿命の低下、及びトナーによる感光体フィルミングによる感光体寿命の低下が起こりにくく、安定した静電トナー像が得られることが分かった。
【００４３】
定着用樹脂と本発明のワックスを用いて得られたトナーの溶融物性について、トナーの溶融開始温度(Ｔｆｂ)が、トナーの示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線において、昇温時の吸収熱量曲線の該ワックスに帰属される吸熱ピークの最大値に対応した融点(Ｔｍｐ)とＴｍｐ＜Ｔｆｂ＜１１０℃の関係を有し、トナーのガラス転移点(Ｔｇ)が５０℃を越える場合に、本発明のワックスの性能を最大限発揮でき、良好な定着性能と耐熱性、耐久性、保存安定性、流動性を有するトナーが得られる。
【００４４】
本発明では定着性能を向上させるために、トナーの示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線において、昇温時の吸収熱量曲線の該ワックスに帰属される吸熱ピークの最大値に対応した融点(Ｔｍｐ)をトナーの溶融開始温度(Ｔｆｂ)より低くし、トナーが定着工程で溶融を開始する前にワックスを溶融せしめ、トナーの定着ロールへの離型効果を高めてオフセットを防止し、同時に定着強度を高める。また、トナーのガラス転移点(Ｔｇ)は５０℃を越えるように設定し、トナーの保存安定性を確保する。その結果、トナーの定着性能が良いにも係わらず、トナーによるキャリアスペントによる現像剤寿命の低下、及びトナーによる感光体フィルミングによる感光体寿命の低下が起こりにくく、安定した静電トナー像が得られる。
【００４５】
本発明において、トナーの耐熱性と耐久性を得るためにワックスの吸熱特性を適正化する必要があり、ワックスの吸熱特性とトナーの流動性について、その特性変化と画質劣化の相関を検討した。その結果、ワックスの吸熱特性とトナーの流動性の温度変化と環境による画質劣化には深い相関があり、ワックスとして示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線の昇温時の吸収熱量曲線において、昇温時の吸熱ピークの最大吸熱ピークが７０℃未満にあり、それに帰属するオンセット温度が５０℃を越え、その他の吸熱ピークに帰属するオンセット温度の中で最も低いオンセット温度が３０℃〜４０℃の範囲とすれば、トナーの保管温度が４５℃から５０℃に変化した場合の流動性の低下率を７％未満とすることができ、環境による画質劣化を生じ難いトナーを提供することができる。
【００４６】
本発明においてトナーをキャリアと混合し、調製した現像剤をレーザビームプリンタに供給し、環境による画質の変化を評価する。その際、トナーとキャリアの混合割合、所謂トナー濃度が環境により変化し、画質の劣化を生じさせる原因になる。これは環境によりトナーの流動性が変化し、特に高温高湿(３２℃、８０％ＲＨ)ではトナーの流動性が低下するため、トナーがキャリアより離れ易くなり、磁気センサーを用いたトナー濃度制御装置ではトナーが不足すると判断し、トナーを過剰に補給してしまい、現像量過多により画質が劣化する。
【００４７】
トナーの流動性は、振動篩を用いた粉体特性測定装置(ホソカワミクロン社製パウダテスタＰＴ−Ｒ型)で測定することができる。即ち、トナーをパウダデスタの振動篩に供給し、一定の振動条件で一定時間に落下するトナー量を測定し、この量の大小からトナーの流動性を評価する。従って、この落下量が多い程、流動性の良いトナーと判定できる。
【００４８】
本発明では、振動篩に内径７５ｍｍのステンレス製金網を用い、金網のワイヤ径５０μｍ、目開き７５μｍとし、トナー５ｇを振動篩に供給し、振幅０.３５ｍｍ、振動数５０Ｈｚの条件で１分間の振動を与えてトナーの落下量を測定する。なお、トナーの流動性の温度変化は、トナー５gを５０ｍｌの合成樹脂製の広口瓶に密封し、試験温度に設定した恒温槽中に１時間保管後、前記と同様にして落下量を測定し、その温度変化を測定した。
【００４９】
本発明において、トナーを保管する恒温槽の雰囲気温度を室温(約２０℃)から６０℃の範囲で変化させ、流動性の温度変化を測定したが、本発明のトナーでは、この温度範囲で流動性に変化が見られる。特に４５℃以上の温度での変化が大きく、４５℃から５０℃にかけての流動性が大きく低下するトナーでは、高温高湿(３２℃、８０％RH)での画質の劣化が大きい。また、この温度変化における流動性の低下率が７％未満のトナーであれば、高温高湿での画質の劣化が許容範囲内であることが分かった。ここで、流動性の低下率とは、以下の式で定義する。
【００５０】
流動性の低下率(％)＝［(４５℃での落下量−５０℃での落下量)／４５℃での落下量］×１００
一方、本発明のプリンタの環境試験において、トナーを搬送、供給する現像機の温度は高温高湿(３２℃、８０％ＲＨ)の環境下では、４５℃以上の温度になる場合があり、トナーの表面に顕在化したワックスが吸熱により軟化し、トナーの流動性を低下せしめると考えられる。これと同一の現象が恒温恒湿槽に保管したトナーについても４５℃から５０℃の温度変化において落下量の低下となって現れ、その低下率の大きさからトナーの環境に対する安定性を評価することができる。
【００５１】
本発明において炭化水素系ワックスの分子量分布は高温でのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、次の条件で測定される。
【００５２】
(ＧＰＣ測定条件)
測定装置  ：ＡＬＣ／ＧＰＣ １５０−Ｃ ｐｌｕｓ型(ウォーターズ社製)
分離カラム：ＧＭＨ６−ＨＴ３０ｃｍ×２、ＧＭＨ６−ＨＴＬ３０ｃｍ×２(東ソー社製)
カラム温度：１４０℃
移動相    ：ｏ−ジクロロベンゼン
検出器    ：示差屈折計
流速      ：１.０ｍｌ／ｍｉｎ
試料濃度  ：０.２ｗｔ％
注入量    ：２００μｌ
以上の条件で測定し、試料の分子量算出にあたっては単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量較正曲線を使用し、Ｍａｒｋ−Ｈｏｕｗｉｎｋ−Ｓａｋｕｒａｄａの式あるいは粘度式から導き出される換算式でポリエチレン換算することによって算出される。
【００５３】
また、定着用樹脂の分子量分布はＧＰＣにより次の条件で測定される。
【００５４】
(ＧＰＣ測定条件)
測定装置    ：ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ(東ソー社製)
分離カラム  ：ＴＳＫｇｅｌ Ｓｕｐｅｒ ＨＭ−Ｈ／Ｈ４０００／Ｈ３０００／Ｈ２０００
カラムサイズ：６.０ｍｍＩ．Ｄ.×１５０ｍｍ
カラム温度  ：４０℃
溶離液      ：テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)
圧力        ：１３.６ＭＰａ
検出器      ：示差屈折計
流量        ：０.６ｍｌ／ｍｉｎ
試料濃度    ：３ｇ／ｌ ＴＨＦ
注入量      ：２０μｌ
以上の条件で測定し、試料の分子量算出にあたっては単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量較正曲線を使用し、樹脂全体の分子量、分子量分布等を求める。
【００５５】
本発明において、ワックスの溶融粘度はブルックフィールド型粘度計を用い、１４０℃の値を測定する。また、ワックスの結晶化度はＸ線回折法により、次の条件で測定される。
【００５６】
Ｘ線        ：Ｃｕ−Ｋα線(グラファイトモノクロメータにより単色化)
波長λ＝１.５４０６オングストローム
出力 ４０ｋＶ、４０ｍＡ
光学系      ：反射法、スリットＤＳ、ＳＳ＝１°、ＲＳ＝０.３ｍｍ
測定範囲    ：２θ＝１０°〜３５°
ステップ間隔：０.０２°
走査速度    ：２θ／θ連続スキャン１.００°／分
以上の条件で測定し、試料のＸ線回折プロファイルを３本の結晶ピークと非晶散乱に分離し、それらの面積から下式により結晶化度を算出する。
【００５７】
結晶化度(％)＝Ｉｃ／(Ｉｃ＋Ｉａ)×１００
Ｉｃ：各結晶ピーク面積の和
Ｉａ：各結晶ピーク面積の和＋非晶散乱面積
本発明において、ワックスの分岐炭素の存在は１３Ｃ−ＮＭＲを用い、分岐構造に由来するメチン基(ＣＨ)のピークを次の条件で観測する。
【００５８】
観測周波数  ：１００ＭＨｚ
パルスモード：プロトンデカップリング法
パルス幅    ：４μｓ(４５度)
パルス間隔  ：２５秒
試料管外径  ：５ｍｍ
測定溶媒    ：１,２,４−トリクロロベンゼン／重ベンゼン混合溶液
（ＴＣＢ／Ｃ６Ｄ６）＝５／１
試料濃度    ：２０ｗ／ｖ％
測定温度    ：１３０℃
積算時間    ：１０２４回
以上の条件でメチン基(ＣＨ)のピークを観測し、ピークが観測されない場合には、分岐炭素が存在せず、分岐構造の無いワックスと判定する。
【００５９】
ＤＳＣ測定ではワックスの熱のやり取りを測定し、その挙動を観測するので、測定原理から超高感度の熱流束型の示差走査熱量計で測定することが好ましい。例えば、ＴＡインスツルメンツ社製の２９１０が使用できる。測定条件としては、ワックスを約５ｍｇ計量してＤＳＣに載置し、１分間に５０ｍｌの窒素ガスを吹き込み、室温(約２０℃)から２２０℃の間を１分間あたり１０℃の割合で昇温させ、次に２２０℃から室温(約２０℃)に１分間あたり１０℃の割合で降温し、前履歴を取った後、再度１分間あたり１０℃の割合で昇温させる。
【００６０】
そのときの図２に示すＤＳＣ吸収熱量曲線より、ワックスの吸熱ピークの最大値に対応したピーク温度、それに帰属するオンセット温度、また、複数の吸熱ピークが観測される場合には、それらに帰属するオンセット温度の中で最も低いオンセット温度を求める。なお、オンセット温度は、吸熱ピーク曲線の微分値が最も小さくなる点において曲線の接線を引き、接線とベースラインとの交点の温度と定義する。
【００６１】
トナーのガラス転移点(Ｔｇ)は、前記のＤＳＣ測定において、トナーの加熱終了温度を１６０℃とし、トナーの吸収熱量曲線を測定し、定着用樹脂に帰属される吸収熱量曲線の図３に示すショルダーよりＴｇを求めることができる。また、トナーの融点(Ｔｍｐ)は、同様のＤＳＣ測定において、ワックスに帰属される吸収熱量曲線の図３に示す最大吸熱ピークのピーク温度よりＴｍｐを求めることができる。
【００６２】
本発明において、トナーの溶融開始温度(Ｔｆｂ)は、定荷重押出し形細管式レオメータ(島津製作所製フローテスタＣＦＴ−５００Ｃ形)を用い、昇温法で図４に示すピストンストロークの流動過程より溶融開始温度を測定し、Ｔｆｂとする。この際、フローテスタの測定条件は、荷重２０ｋｇｆ／ｃｍ２、ダイ径１ｍｍ、ダイ長さ１０ｍｍ、昇温速度６℃／分とする。
【００６３】
なお、図４において、Ａ−Ｂは軟化領域、Ｂ−Ｃは停止領域、Ｃ−Ｄ−Ｅは流出領域、Ｔｓは軟化温度、Ｔｆｂは溶融開始温度である。
【００６４】
本発明のトナーにおいて、炭化水素系ワックスの添加量は、ワックス総量において、定着用樹脂に対し０.５〜２０ｗｔ％添加することが好ましい。０.５ｗｔ％未満ではトナーの定着性能を改良する効果が少なくなり、２０ｗｔ％を越えるとトナーの耐久性が低下し、高温オフセットも発生し易くなる。また、他のワックス類を併用しても構わないが、本発明の炭化水素系ワックスの性能が損なわれないように注意して用いる必要がある。
【００６５】
本発明の定着用樹脂に使用されるビニル系共重合体としては、その構成単位として、スチレン系単量体及び／又は(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含み、これ以外のビニル系単量体を含むことができる。
【００６６】
スチレン系単量体の具体例としては、スチレンの他に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−エチルスチレン、２,４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｔｅｒ−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−へキシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、３,４−ジクロルスチレン等を挙げることができる。
【００６７】
アクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステル単量体の具体例としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、等のアクリル酸又はメタクリル酸のアルキルエステル類の他、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸フェニル、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、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸ビスグリシジル、ジメタクリ酸ポリエチレングリコール、メタクリロキシエチルホスフェート等を挙げることができ、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチルなどが特に好ましく用いれれる。
【００６８】
その他のビニル系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸等のアクリル酸及び又はそのα−あるいはβ−アルキル誘導体、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸及びそのモノエステル誘導体及びジエステル誘導体、コハク酸モノアクリロイルオキシエチルエステル、コハク酸モノメタクリロイルオキシエチルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等を挙げることができる。
【００６９】
定着用樹脂は、これらビニル系共重合体をそのまま用い得るが、これらビニル系単量体を用いて、本発明の炭化水素系ワックスを共存させる共存重合を合成の全部又は一部の過程で行うことにより、ワックスを均一に分散させたビニル系共重合体を少なくともその構成要素として含むことができる。
【００７０】
なお、ビニル系共重合体は主として２個以上の重合可能な二重結合を有する単量体、例えばジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、エチレングリコールジメタクリレート、１,３−ブタンジオールジメタクリレート、ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン等の架橋剤で一部、架橋されていてもよい。
【００７１】
本発明のトナーには帯電制御剤をトナー粒子に配合(内部添加)、もしくは混合(外部添加)して用いることにより、トナーの帯電量を所望の値に制御することができる。
【００７２】
トナーの正帯電制御剤としては、ニグロシン及びその脂肪酸等による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩等のオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料、高級脂肪酸の金属塩；ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド；ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレート類；これらの単独或いは２種類以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ニグロシン系、四級アンモニウム塩、トリフェニルメタン系染料の如き帯電制御剤が特に好ましく用いられる。
【００７３】
トナーの負帯電制御剤としては、有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸系の金属錯体がある。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。
【００７４】
これらの帯電制御剤をトナーに内部添加する場合、定着用樹脂に対して０.１〜１０ｗｔ％添加することが好ましい。
【００７５】
本発明のトナーにおいては、現像性、流動性、帯電安定性、耐久性向上のため、シリカ微粉末を外部添加することが好ましい。
【００７６】
シリカ微粉末は、ＢＥＴ法で測定した窒素吸着による比表面積が１５ｍ２／ｇ以上のものが好ましく、トナーに対して０.０１〜５ｗｔ％の範囲で外部添加する。また、必要に応じてシリカ微粉末を各種有機ケイ素化合物等の処理剤、あるいは種々の処理剤で疎水化、もしくは帯電性を制御して用いられる。
【００７７】
更に、トナーへの他の添加剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリ沸化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末、中でもポリ沸化ビニリデンが好ましい。或いは酸化セリウム粉末、炭化ケイ素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤、中でもチタン酸ストロンチウムが好ましい。或いは例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤、中でも特に疎水性のものが好ましい。凝集防止剤、或いは例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化アンチモン粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤、また、逆極性の白色微粒子及び黒色微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
【００７８】
本発明のトナーは、二成分系現像剤として用いる場合には、キャリアと混合して用いられる。この場合、トナーとキャリアとの混合比はトナー濃度として１〜３０ｗｔ％が好ましい。
【００７９】
本発明に用い得るキャリアとしては、公知のものが使用可能であり、例えば鉄粉、フェライト、マグネタイト、ガラスビーズ及びこれらの表面をフッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、ビニル系樹脂或いはシリコーン系樹脂等でコートしたものが用いられる。
【００８０】
本発明のトナーは通常、トナーとキャリアからなる二成分現像剤として用いられるが、トナーに更に磁性材料を含有させ磁性トナーとして一成分現像剤としても用いられる。この場合、磁性材料は着色剤の役割を兼ねることができる。本発明において、磁性トナー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライトの酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルのような金属或いはこれらの金属のアルムニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属との合金及びその混合物が挙げられる。
【００８１】
これら磁性体は平均粒径が２μｍ以下、好ましくは０.１〜０.５μｍ程度のものが好ましく、トナー中に含有させる量としては、定着用樹脂に対し２０〜７０ｗｔ％がよい。
【００８２】
本発明のトナーに使用し得る着色剤としては、任意の適当な顔料または染料が挙げられる。トナーの着色剤としては、例えば顔料としてカーボンブラック、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、インダンスレンブルーがある。これらは定着画像の光学濃度を維持するのに必要十分な量が用いられ、好ましくは樹脂に対し０.２〜１５ｗｔ％添加する。
【００８３】
更に同様の目的で染料が用いられる。例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料があり、これらは樹脂に対し０.２〜１５ｗｔ％添加する。
【００８４】
本発明における静電荷像現像用トナーを作製するには、定着用樹脂、ワックス、及び／又は本発明のワックスを共存重合により均一に分散したワックスを含む定着用樹脂、帯電制御剤、着色剤としての顔料または染料、磁性粉、更に必要に応じて他のワックスや添加剤をヘンシェルミキサー、スーパーミキサーの如き混合機により十分混合してから加熱ロール、ニーダ、エクストルーダーの如き熱溶融混練機を用いて溶融混練して素材類を十分に混合せしめた後、冷却固化後微粉砕及び分級を行って平均粒径が３〜１０μｍのトナーを得る。更に、必要に応じて所望の添加剤をヘンシェルミキサーの如き混合機によりトナーの表面に付着混合せしめ、添加剤を外部添加したトナーを得ることができる。
【００８５】
本発明のトナーは、静電荷像保持部材上に形成された静電荷潜像をトナーとキャリアから構成される二成分現像剤を用いて顕像化し、顕像化したトナー像を記録媒体上に転写し、静電荷像保持部材上に残留したトナー像を清掃すると共に、記録媒体上に転写したトナー像を定着して記録画像を得る静電像記録工程において、特に良好な定着性能を示し、トナーの耐熱性、耐久性、保存安定性、流動性も良好で、トナーによるキャリアスペントによる現像剤寿命の低下、トナーによる感光体フィルミングによる感光体寿命の低下、及び、トナーの環境による流動性低下によるトナー濃度の変化が起こりにくく、安定した静電トナー像を得ることができる。
【００８６】
前記ワックスＡは、重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５を越え、１４０℃における溶融粘度が１０ｍＰａ・s未満であり、結晶化度が９０％未満であるが、重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)の好ましい範囲は１.５〜１０、さらに好ましい範囲は１.７〜６である。前記溶融粘度の好ましい範囲は１〜１０ｍＰａ・s未満、さらに好ましい範囲は３〜９ｍＰａ・sである。前記結晶化度の好ましい範囲は７０〜９０％、さらに好ましい範囲は８０〜９０％である。
【００８７】
前記ワックスＢは、重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)が１.５以下で、１４０℃における溶融粘度が１０ｍＰａ・s未満であり、結晶化度が９０％以上であるが、重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)の好ましい範囲は０.５〜１.５、さらに好ましい範囲は１〜１.４である。前記溶融粘度の好ましい範囲は１〜１０ｍＰａ・s未満、さらに好ましい範囲は４〜９ｍＰａ・sである。前記結晶化度の好ましい範囲は９０〜１００％、さらに好ましい範囲は９０〜９５％である。
【実施例】
【００８８】
実施例１
スチレン９０重量部、アクリル酸ｎ−ブチル１０重量部よりなる重量平均分子量が約２３万のスチレン−アクリル系共重合体樹脂８５ｗｔ％、クロム含金属染料(オリエント化学工業社製商品名：ボントロンＳ−３４)１ｗｔ％、カーボンブラック(三菱化学社製商品名：ＭＡ−１００)１０ｗｔ％、炭化水素系ワックスＢ−１  ２.８ｗｔ％、炭化水素系ワックスＡ−１  １.２ｗｔ％の配合からなるトナー原料をスーパーミキサーで予備混合し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒径が約９μｍの粒子を得た。
【００８９】
更に該粒子に疎水性シリカ(日本アエロジル社製商品名：アエロジルＲ９７２)０.８ｗｔ％を添加し、ヘンシェルミキサーで攪拌し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明のトナーを得た。
【００９０】
前記炭化水素系ワックスＢ−１はポリエチレンワックスであり、重量平均分子量(Ｍｗ)／数平均分子量(Ｍｎ)は１.２０、１４０℃における溶融粘度は６.０ｍＰａ・s、結晶化度は９３％である。また、前記炭化水素系ワックスＡ−１はパラフィンワックスとポリオレフィンワックスの混合物であり、重量平均分子量／数平均分子量(Ｍｗ／Ｍｎ)は５.７５、１４０℃における溶融粘度は４.３ｍＰａ・s、結晶化度は８１％である。
【００９１】
前記ワックス混合物(Ｂ−１／Ａ−１＝７／３重量比)は１３Ｃ−ＮＭＲによって分岐炭素が観測されず、分岐のないワックスであり、ＤＳＣ曲線において、昇温時の吸熱ピークの最大ピークが６１℃にあり、それに帰属するオンセット温度が５３℃である。また、その他の吸熱ピークは４８℃と８９℃にあり、それらに帰属するオンセット温度の中で最低のオンセット温度は３７℃である。
【００９２】
前記トナーの溶融開始温度(Ｔｆｂ)は１０１℃、トナーのＤＳＣ曲線において、昇温時の吸収熱量曲線の該ワックスに帰属される最大吸熱ピークに対応した融点(Ｔｍｐ)は９１℃、トナーのガラス転移点は５１℃であった。また、該トナーの保管温度が４５℃から５０℃に変化した場合のトナーの流動性の低下率は−１.６％であった。
【００９３】
前記トナーをＯＰＣを感光体として用いた電子写真方式のレーザビームプリンタに適用し、ＯＰＣの帯電電位−６５０Ｖ、残留電位−５０Ｖ、現像バイアス電位−４００Ｖ、現像部コントラスト電位３５０Ｖで、毎分６０枚の印刷速度(印刷プロセス速度２６.７ｃｍ／ｓｅｃ)で画像形成を行った。
【００９４】
現像機には、キャリアとして、導電剤含有シリコーン系樹脂でコートした重量平均粒径が１００μｍのマグネタイトキャリア(電気抵抗４.１×１０８Ω・ｃｍ)を使用し、トナー濃度３.０ｗｔ％で現像剤を調製し、磁気ブラシ現像法で現像ギャップ(感光体と現像ロールスリーブ間の距離)を０.８ｍｍとし、感光体と現像ロールを同方向で移動し、両者の周速比(現像ロール／感光体)を約３とし、反転現像で画像を作製した。
【００９５】
定着機は、アルミニウム製芯金をフッ素系樹脂(テトラフルオロエチレン〜パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体：ＰＦＡ)のチューブで薄く被覆し(厚さ４０μｍ)、中心部にヒータランプを設置したものを熱ロールとし、アルミニウム製芯金にゴム硬度約３０度のシリコーンゴム層(厚さ７ｍｍ)を設置し、最外層をＰＦＡチューブで被覆したものをバックアップロールとした。
【００９６】
定着条件は、プロセス速度２６.７ｃｍ／ｓｅｃ、熱ロールとバックアップロールの外径６０ｍｍ、押し付け荷重５０ｋｇｆ、両者の接触域(ニップ)の幅約７ｍｍとし、熱ロールの制御温度を１７５℃とした。なお、熱ロールにはシリコーンオイルを含浸したノーメックスペーパ巻き取りタイプの清掃機を設置した。
【００９７】
前記トナーの保存安定性をトナーを金属製シャーレに入れ、調湿剤で湿度を６５％ＲＨにコントロールしたデシケータ中に５０℃で２４時間放置し、トナーの凝集の程度を目視で評価した。その結果、トナーは目立った凝集を起こさず、保存安定性は良好であった。
【００９８】
また、前記のレーザビームプリンタに適用し、連続印刷を行ったところ、良好な定着性能が得られ、３０万頁の連続印刷を繰り返してもトナーによるキャリアスペントによる現像剤寿命の低下、及びトナーによる感光体フィルミングによる感光体寿命の低下が起こらず、安定した画像を得ることができた。更に高温・高湿(３２℃、８０％ＲＨ)で連続印刷を行っても、トナー濃度の異常な変化が起こらず、安定した画像を得ることができた。
【００９９】
実施例２
スチレン７０重量部、メタクリル酸メチル１０重量部、アクリル酸n−ブチル２０重量部を重合して、分子量分布の極大値が約４０万の樹脂を得た。この樹脂２００ｇと、実施例１のワックス混合物(炭化水素系ワックスＢ−１／炭化水素系ワックスＡ−１＝７／３重量比)４５ｇとの混合物を、３リットルのセパラブルフラスコに入れキシレン１リットルで溶解し、気相を窒素ガスで置換した後、この系をキシレンの沸点(１３５〜１４５℃)まで加熱した。
【０１００】
キシレンの環流が起きた状態で、攪拌しながら、スチレン４４０ｇ、アクリル酸ｎ−ブチル６５ｇ及び重合開始剤としてｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキサノエート３０ｇを溶解した混合物を２.５時間かけて滴下しながら、溶液重合を行い、高分子量重合体と炭化水素系ワックスの存在下に、低分子量の重合体成分を重合させた。滴下終了後、更にキシレンの沸騰する温度で攪拌しながら１時間熟成した。その後、系の温度を１８０℃まで徐々に上げながら、減圧下にキシレンを脱溶剤して、低分子量側の分子量分布のピークが約４５００の樹脂を得た。この樹脂において、炭化水素系ワックスの含有量は約６ｗｔ％である。
【０１０１】
次に、該炭化水素系ワックスを含有したスチレン−アクリル系共重合体樹脂８９ｗｔ％、クロム含金属染料(オリエント化学工業社製商品名：ボントロンＳ−３４)１ｗｔ％、カーボンブラック(三菱化学社製商品名：ＭＡ−１００)１０ｗｔ％の配合からなるトナー原料をスーパーミキサーで予備混合し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで微粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒径が約９μｍのトナー粒子を得た。
【０１０２】
更に該粒子に疎水性シリカ(日本アエロジル社製商品名：アエロジルＲ９７２)０.８ｗｔ％を添加し、ヘンシェルミキサーで攪拌し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明のトナーを得た。
【０１０３】
トナーの溶融開始温度(Ｔｆｂ)は１００℃、トナーのワックス成分のＤＳＣにおける吸収熱量曲線の最大値に対応した融点(Ｔｍｐ)は９０℃、トナーのガラス転移点は５１℃であった。また、該トナーの保管温度が４５℃から５０℃に変化した場合のトナーの流動性の低下率は−１.０％であった。
【０１０４】
前記トナーを実施例１と同様の方法で評価した結果、実施例１と同様に良好な結果を得た。
【０１０５】
前記レーザビームプリンタの構成について、図１を用いて説明する。１は基本装置本体で、装置フレーム２に対し引き出し可能な印写部３を備えている。４は周知の電子写真プロセスによってトナー像が記録形成される感光体ドラムで、矢印ａの方向に一定の速度で回転するように支軸によって支持される。
【０１０６】
帯電器５は感光体ドラム４の表面に対向するように配置され、この帯電器５と対向するように通過する感光体ドラム４の表面を均一に帯電する。均一に帯電された感光体ドラム４の表面を露光するレーザ光６は、情報処理装置から供給される印刷情報信号に従って感光ドラム４の表面に静電荷潜像を形成する。
【０１０７】
現像装置７は、静電荷潜像が形成された感光体ドラム４の表面と対向するように配置される。この現像装置７は、上述したトナーを静電荷潜像の静電力で感光体ドラム４の表面に付着させてトナー像を形成する現像機能を有する。
【０１０８】
カセット８は、前記トナー像を転写および定着して画像印刷を行うためのシート状の記録媒体（用紙）９を積み重ねた状態で収容する。記録材搬送手段の一部を構成する給紙ローラ機構１０は、用紙９をカセット８から取り込んで感光体ドラム４に向けて送り出す。
【０１０９】
給紙ローラ機構１０から送り出された用紙９は、その表面にトナー像を転写するように感光体ドラム４の表面と接触する。転写器１１は、感光ドラム４の表面に接触した用紙９の背面にトナー像とは反対極性の電荷を与え、感光体ドラム４の表面に形成されているトナー像を用紙９に転写させるための静電力を発生させる。
【０１１０】
用紙搬送手段の他の一部を構成する搬送ベルト１２は、トナー像が転写された用紙９を定着手段となる接触式加熱定着装置１３に送り込む。互いに圧接した熱ローラ１４ａとバックアップローラ１４ｂとからなる一対の定着ローラ１４は、用紙９を加熱および加圧してトナー像を用紙９の表面に定着する。
【０１１１】
定着装置１３から送り出された用紙９は、用紙搬送路切り替え部材１５の位置に応じて、排出部１６あるいは排出部１７に排出されたり、あるいは、定着装置１３から送り出された用紙９を途中まで排出部１７側へ搬送し、所定のタイミングで両面印刷用送紙路２０側へ用紙９を搬送し、表面印刷が完了した印刷用紙を再び印写部３へ供給して該用紙の裏面に印刷が施されたりする。
【０１１２】
なお、図１において、１８は転写器１１通過後の感光体ドラム４表面に残留するトナーや紙粉等の異物を感光体ドラム４表面から除去するための清掃装置、１９は現像装置７へ必要に応じてトナーを補給するためのトナー補給装置である。
【０１１３】
なお、図１においては、１本の現像ローラを備えた現像装置を搭載したレーザビームプリンタを例示したが、２本以上の複数本現像ローラを備えた現像装置であってもよいし、また、感光体ドラムと同方向に回転する現像ローラと、感光体ドラムと逆方向に回転する現像ローラとを備えたセンターフィード方式の現像装置を搭載したレーザビームプリンタであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明に適用されるレーザビームプリンタの概略構成図である。
【図２】ワックスのＤＳＣ吸収熱量曲線による吸熱ピーク、オンセット温度の測定例を示す特性図である。
【図３】トナーのＤＳＣ吸収熱量曲線によるガラス転移点、融点の測定例を示す特性図である。
【図４】定荷重押し出し形細管式レオメータによる溶融開始温度の測定例を示す特性図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１：基本装置本体、２：装置フレーム、３：印写部、４：感光体ドラム、５：帯電器、６：レーザ光、７：現像装置、８：カセット、９：用紙、１０：給紙ローラ機構、１１：転写器、１２：搬送ベルト、１３：接触式加熱定着装置、１４：定着ローラ、１５：用紙搬送路切り替え部材、１６：排出部、１７：排出部、１８：清掃装置、１９：トナー補給装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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