(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積平均粒子径が７μｍ以下で、かつ低融点ワックスの含有量が５重量％未満のトナーＡと、
体積平均粒子径が７μｍ以上で、かつ低融点ワックスの含有量が５重量％以上のトナーＢとが、下記の２条件をともに満足するよう混合されてなり、トナー全体の体積平均粒子径が６．５〜９．５μｍであり、かつ、トナー全体の低融点ワックスの含有量が４．１〜８重量％であることを特徴とする電子写真用トナー。
・トナーＢの体積平均粒子径−トナーＡの体積平均粒子径≧３μｍ
・トナーＢの低融点ワックスの含有量−トナーＡの低融点ワックスの含有量≧３重量％
【請求項２】
低融点ワックスのＤＳＣ（示差走査熱量計）による吸熱ピークが９５℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真用トナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真用トナーに係り、特に、熱ロール定着方式が採用されている複写機やプリンタ等の画像形成装置に好適な電子写真用トナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた上記画像形成装置においては、近年、多機能化やコストダウンを主な目的とした低エネルギー化（消費電力の削減）や、印刷機と複写機との境に位置するいわゆるグレイエリアへの普及を目的とした高速化が望まれている。したがって、熱ロール定着方式に適用される電子写真用トナー（以下、トナーと略称する）には、定着温度が低いこと、定着後にトナーが熱ロールに転移し、その転移トナーが次のシートに転写されて画像が汚染されるオフセットが生じないこと、などが自ずと要求されてくる。このような要求に対して、主成分をなす結着樹脂の分子量を小さくして結着樹脂を低融点化したり、トナー中に含有させるワックスを比較的低融点のものとするなどにより、定着時のトナーの溶融開始温度を低下させ、低温定着性を向上させる試みがなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、低融点化された結着樹脂は強度に劣ることからトナーが脆弱化し、二成分現像剤（トナーとキャリア）においては現像剤の寿命の短縮を招き、一成分現像剤（トナー単体）においては現像スリーブへのトナー融着等による現像器の寿命の短縮を招くものであった。したがって、結着樹脂の低融点化は実用上問題があった。一方、低融点ワックスは、トナーを製造する際の粉砕工程や、現像器内での攪拌によりトナーから脱離しやすく、これに起因してカブリが悪化する等の画像欠陥が生じるので、その使用量に限界がある。また、複写機やプリンタ等の出力画像の高画質化を目的としてトナーの小粒径化が検討されているが、小粒径トナーを製造するにあたってはワックスの脱離現象が顕著に発生する傾向にあり、したがって、小粒径トナーへの低融点ワックスの使用量はさらに制限されるものであった。
したがって本発明は、カブリの悪化等の画像欠陥が発生することなく高い解像度が得られるとともに、定着温度の低温化に伴う高い定着強度を得ることができる電子写真用トナーを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、まず、次の２種類のトナー（トナーＡとトナーＢ）を製造する。
・トナーＡ…体積平均粒子径が７μｍ以下で、かつ低融点ワックスの含有量が５重量％未満
・トナーＢ…体積平均粒子径が７μｍ以上で、かつ低融点ワックスの含有量が５重量％以上
そして、これらトナーＡとトナーＢを、
・条件１…トナーＢの体積平均粒子径−トナーＡの体積平均粒子径≧３μｍ
・条件２…トナーＢの低融点ワックスの含有量−トナーＡの低融点ワックスの含有量≧３重量％
の２条件をともに満足するように混合させて、使用するトナーとすることを特徴としている。
【０００５】
トナーＡは、体積平均粒子径が７μｍ以下と小さいことから高い解像度を得ることができる長所を有するが、体積平均粒子径が小さく担持される低融点ワックスの含有量は５重量％未満と低いので、定着温度の低下には寄与しにくい。しかしながら、体積平均粒子径が７μｍ以下であって低融点ワックスの含有量が５重量％以上では、画質は良好になるものの、カブリ等の悪化が顕著となる。
一方、トナーＢは、体積平均粒子径が７μｍ以上と大きく担持される低融点ワックスの含有量が５重量％と多いので、定着温度が低下する長所を有するが、体積平均粒子径が大きいことにより解像度の向上には寄与しにくい。しかしながら、体積平均粒子径が７μｍ以上であって低融点ワックスの含有量が５重量％未満では、カブリ等の弊害は発生しにくいが、定着温度が高くなって定着強度が劣ってしまう。
本発明のトナーは、このような諸特性を有するトナーＡとトナーＢとを混合させて得るものであり、双方の短所が互いに補填され、定着温度の低下に伴う定着強度の向上と解像度の向上とが、高い次元で両立する。
【０００６】
ここで、トナーＡとトナーＢの長所を有効に両立させるためには、上記の条件１および条件２を満足させる。
条件１を満足しない場合、すなわちトナーＡとトナーＢの体積平均粒子径の差が３μｍ未満の場合には、双方の平均粒子径が接近するため、特に解像度向上の特性が発揮されにくく、混合によって得られる効果が薄れるとともに、カブリ等の弊害が発生しやすくなる。また、条件２を満足しない場合、すなわちトナーＡとトナーＢの低融点ワックスの含有量の差が３重量％未満の場合には、双方の低融点ワックスの含有量が接近するため、特に定着温度の低下特性が発揮されにくく、混合によって得られる効果が薄れるとともに、カブリ等の弊害が発生しやすくなる。
【０００７】
また、トナーＡとトナーＢを混合して得る本発明のトナーにあっては、全体の体積平均粒子径が６．５〜９．５μｍであることが好ましく、７．０〜９．０μｍであればより好ましい。かかる範囲より体積平均粒子径が小さいと、画質は良好となるものの、トナーＡの含有比率を高くせざるを得ないため、定着特性やカブリ等が悪化する。また、かかる範囲より体積平均粒子径が大きいと、大きくなるにしたがって画質の悪化が顕著となる。
【０００８】
また、本発明のトナーにあっては、低融点ワックスの含有量が４．１〜８重量％であることが必須であり、５〜８重量％であることが好ましく、５〜７重量％であればより好ましい。かかる範囲より低融点ワックスの含有量が少ないと、定着強度が低下する。また、かかる範囲より低融点ワックスの含有量が多いと、多くなるにしたがって定着特性は向上するものの、カブリ等の悪化や画像濃度の低下といった弊害が発生しやすくなる。
【０００９】
さらに、本発明のトナーにあっては、低融点ワックスのＤＳＣ（示差走査熱量計）による吸熱ピークが９５℃以下であることを特徴としている。この場合の吸熱ピークは、低融点ワックスの融点を指す。吸熱ピークが９５℃より高いと、トナーの融点を下げる効果が十分でないから、低温定着した場合に十分な定着強度が得られにくい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、下記に示す実施の形態により本発明をさらに詳しく説明する。
本発明のトナーを構成する材料は、次の通りである。
＜結着樹脂＞
結着樹脂は、ポリスチレン樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等が用いられる。結着樹脂は、特にトナーの定着性能を向上させる目的で、溶融開始温度（軟化点）ができるだけ低いもの（例えば１２０〜１５０℃）が好ましく、また、保存安定性を向上させるために、ガラス転移点の高いものが好ましい。
【００１１】
＜低融点ワックス＞
低融点ワックスは、トナーの溶融開始温度を低下させるとともに低温定着性を良好にするために添加され、合成ワックス、石油系ワックス等が使用される。合成ワックスとしては、ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス等が挙げられ、石油系のワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロワックス、ペトロタム等が挙げられる。また、その他のワックスとしては、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス、油脂系合成ワックス等が用いられる。本発明の低融点ワックスは、低温定着性による定着強度向上のために、ＤＳＣ（示差走査熱量計）による吸熱ピークが９５℃以下のものが使用される。ＤＳＣの測定装置としては、例えばセイコー電子工業社製の示差走査熱量計ＳＳＣ−５２００が挙げられる。その測定条件としては、例えば、試料約１０ｍｇを計量して上記示差走査熱量計に載置し、１分間に５０ミリリットルのＮ2 ガスを吹き込む。そして、２０℃から１５０℃の間を１分間あたり１０℃の割合で昇温し、次に１５０℃から２０℃に急冷させる操作を２回繰り返し、そのときの吸収熱量を測定するものである。
【００１２】
＜着色剤＞
着色剤は、カーボンブラック、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、ランプブラック、ローズベンガル等が、単独もしくは混合されて用いられる。着色剤は、十分な画像濃度の可視像が形成されるに十分な割合の含有量が必要であり、例えば、結着樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部程度の割合で含有されていると好ましい。
【００１３】
＜その他の添加材料＞
本発明のトナーは、上記結着樹脂、低融点ワックスおよび着色剤を主成分とするものであるが、これら主成分の他に、以下の材料が適宜に添加される。
・電荷制御剤
電荷制御剤は、正帯電トナー用と負帯電トナー用とに分けられる。正帯電トナー用としては、ニグロシン染料、第４級アンモニウム塩、ビリジニウム塩およびアジン等が用いられる。また、負帯電トナー用としては、アゾ系含金属錯体やサリチル酸系金属錯体が用いられる。
・離型剤
離型剤は、熱ロールとトナーとの離型性を確保するために添加され、低分子量ポリプロピレンや低分子量ポリエチレン等が用いられる。
・外添剤
外添剤は、トナーの流動性、帯電性、クリーニング性および保存性等の制御のために添加され、シリカ、酸化チタン、アルミナおよび各種の樹脂微粒子等が用いられる。
【００１４】
本発明のトナーは、上記各材料を熱溶融混練した後、粉砕し分級するといった工程により、体積平均粒子径が７μｍ以下で、かつ低融点ワックスの含有量が５重量％未満のトナーＡと、体積平均粒子径が７μｍ以上で、かつ低融点ワックスの含有量が５重量％以上のトナーＢとを、まず製造する。そして、これらトナーＡとトナーＢを、トナーＢの体積平均粒子径−トナーＡの体積平均粒子径≧３μｍで、かつトナーＢの低融点ワックスの含有量−トナーＡの低融点ワックスの含有量≧３重量％の条件をともに満足する状態に混合して製造される。このように製造された本発明のトナーは、フェライト粉や鉄粉あるいはガラスビーズ等のキャリアと混合されて二成分系現像剤とされるか、もしくはそのまま一成分系現像剤として使用される。なお、トナーの体積平均粒子径を測定するにあたっては、例えば、コールター社製のコールターマルチサイザーIIを使用する。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明に基づく実施例と、本発明に対する比較例により、本発明の効果をより明らかにする。
・結着樹脂…スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂
（三井化学社製：ＣＰＲ−１００）
・着色剤…カーボンブラック
（三菱化学社製：ＭＡ−１００）
・電荷制御剤…含金属染料
（保土谷化学工業社製：ＴＲＨ）
・低融点ワックス…フィッシャートロプシュワックス
（シェル社製：ＦＴ−１００、ＤＳＣによる吸熱ピーク９２℃）
以上のトナー原料を、下記の表１に示す配合でスーパーミキサーを用いて混合し、加圧ニーダーにより１２０℃で熱溶融混練して混練物を得た後、その混練物をジェットミルで粉砕してから乾式気流分離機で分級してトナー母体粒子を得た。次いで、そのトナー母体粒子１００重量部に対し疎水性シリカ（アエロジル社製：Ｒ９７２）０．５重量部をヘンシェルミキサーで混合することにより、トナー母体粒子の表面に疎水性シリカを付着させて表面処理を施し、表１に示すＡ−１、Ａ−２、Ｂ−１、Ｂ−２、Ｃ−１およびＣ−２のトナーを得た。Ａ−１およびＡ−２は本発明のトナーＡに該当し、Ｂ−１、Ｂ２は本発明のトナーＢに該当する。また、Ｃ−１、Ｃ−２はトナーＡ、トナーＢいずれにも該当しない。
【００１６】
【表１】
0003891524.tif 000002
【００１７】
次に、上記各トナーを、下記の表２に示す混合比（重量比）でナウターミキサー（細川ミクロン社製）を用いて１０分間混合し、下記の表２に示すように、本発明に基づく実施例１〜４のトナーと、本発明に対する比較例１〜１１のトナーを得た。
【００１８】
【表２】
0003891524.tif 000003
【００１９】
次に、上記実施例１〜４および比較例１〜１１のトナー５重量部と、シリコーンフェライトキャリア（体積平均粒子径９０μｍ）９５重量部とを混合して、二成分現像剤を製造した。そして、これら現像剤について下記の項目の試験を行った。その結果を、表３に示す。
【００２０】
（１）定着強度
市販の複写機（東芝社製：ＥＤ−３８５０）に各トナーを適用し、Ａ４転写紙上に縦２ｃｍ、横２ｃｍの黒ベタ画像を複写する。次に、黒ベタ画像の画像濃度を反射濃度計（マクベス社製：ＲＤ−９１４）を用いて測定し、その後、黒ベタ画像に対して５００ｇの荷重をかけたガーゼによる摺擦を５往復行った。そして、摺擦後の画像濃度を測定した後、下記式にて定着強度を算出した。
定着強度（％）＝（摺擦後の画像濃度／摺擦前の画像濃度）×１００
なお、定着強度は実用上８０％必要である。
【００２１】
（２）画像濃度およびカブリ
上記複写機に各トナーを適用して１０万枚までの連続複写を行い、初期と１０万枚の画像濃度および非画像部のカブリを測定した。画像濃度はベタ画像を反射濃度計（マクベス社製：ＲＤ−９１４）により測定し、カブリは測色色差計（日本電色工業社製：ＺＥ２０００）により測定した。なお、画像濃度は実用上１．３５以上、カブリは実用上１．００以下であることが必要である。
【００２２】
（３）解像度
電子写真学会のテストチャートＮ０１−Ｔを印字し、上記複写機で１０万枚複写後の画像上の細線０．１ｍｍラインが再現されているか、または黒ベタ画像にムラがあるか否かを目視にて判定した。細線が途切れてなく、かつ黒ベタ画像にムラのないものを○、細線が途切れているか、もしくは黒ベタ画像にムラがあるものを△、細線が途切れていて黒ベタ画像にムラがあるものを×と評価した。
【００２３】
【表３】
0003891524.tif 000004
【００２４】
表３に示す結果から判るように、本発明の条件を満足する実施例１〜４のトナーにおいては、定着強度、画像濃度およびカブリのいずれも実用上問題なく、解像度も良好な結果を示した。一方、比較例１〜１１においては、いずれも画像濃度に関しては実用上問題はないが、他の特性に関して次のようなことが確かめられた。
【００２５】
比較例１はＡ−１単独で、特に低融点ワックスの含有量が少ないので定着温度が低くならず、定着強度に劣る。比較例２はＡ−２単独で、低融点ワックスの含有量はＡ−１より多いので定着強度は高まったものの実用レベルには達せず、反面、体積平均粒子径が大きいことからカブリに影響が出ている。比較例３はＢ−１単独で、低融点ワックスの含有量が多いことから定着強度は十分ながら、やはり体積平均粒子径が大きいことによりカブリが悪化している。この傾向はＢ−２単独の比較例４に顕著に現れ、解像度に問題が生じている。比較例５はトナーＡとトナーＢを混合したものであるが、体積平均粒子径の差が本発明から逸脱して小さく、低融点ワックスの含有量も少ないので、定着強度が不足している。比較例６〜９は、本発明以外のトナーＣを、トナーＡもしくはトナーＢに混合しており、いずれかの特性が少なくとも１つ劣り、実用上不十分である。
また、比較例１０においては、混合トナーの体積平均粒子径が６．５〜９．５μｍの範囲から逸脱していることから、１０万枚後に若干のカブリが確認され、さらに、比較例１１においては、混合トナーの体積平均粒子径が６．５〜９．５μｍの範囲から逸脱し、混合トナーの低融点ワックス含有量が８重量％を超えていることから、１０万枚後に若干の画像濃度の低下が確認された。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子写真用トナーによれば、定着温度の低下に伴う定着強度の向上が図られながら、カブリの悪化等による画質劣化の防止ならびに解像度の向上が同時に達成されるといった効果を奏する。