JP2003270844A - 静電荷像現像用トナー及び画像作製方法 - Google Patents
静電荷像現像用トナー及び画像作製方法Info
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Abstract
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い静電荷像現像用トナーを提供す
る。 【解決手段】1.5を越える重量平均分子量(Mw)/
数平均分子量(Mn)を有し、140℃における溶融粘
度が10mPa・s未満であり、結晶化度が75%を越
え85%以下であるワックスと、1.5以下の重量平均
分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)を有し、140
℃における溶融粘度が10 mPa・s未満であり、結
晶化度が85%を越え95%以下であるワックスを含む
静電荷像現像用トナーとする。
Description
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及び画像作製方法に
関する。
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。
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
に重要な工程であり、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。
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発達している。
特に、最近のレーザビームプリンタでは、より一層の高
画質の画像作製が求められるため、レーザビームの径を
絞り込んで小さくし、ドット密度が600〜1200d
pi(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100μ
m以下の微粒子キャリアの適用が進められている。
が多用されているが、プリンタの過熱劣化を抑制し、機
内の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。
来る高性能なトナーの開発が望まれている。一方、前記
の様にトナーを10μm以下に微粒子化した場合、以下
の様な問題が発生する。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。
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。
じ、通常平均粒径5μm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5〜10μm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。
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様になった。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、上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。
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。
にワックスを添加することは知られている。例えば、特
開昭52−3304号公報、特開昭52−3305号公
報、特開昭57−52574号公報等の技術が開示され
ている。
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。
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1万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。
13号公報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、特開平8−314181号公報、特
開平9−179335号公報、特開平9−319139
号公報には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、特開平6−324513号公報には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、特開平7−36218号公報には融点が50℃以
下の成分を蒸留法等によって除去したDSCの融点が7
0〜120℃のポリエチレン系ワックスを添加するこ
と、特開平8−114942号公報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。
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特開平6−123994号公
報では重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)が
1.5以下のワックスを用いること、特開平7−209
909号公報では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、特開平7−287418号公報では平均分子量が1
千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。
いてトナーの定着性能を向上させることが可能だが、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
ー及び画像作製方法を提供することができなかった。
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、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、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
いトナーを提供し、それを用いた安定した画像作製方法
を提供することにある。
も定着用樹脂及びワックスを含む静電荷像現像用トナー
において、前記ワックスは炭化水素系ワックスであり、
その構成成分として1.5を越える重量平均分子量(M
w)/数平均分子量(Mn)を有し、140℃における
溶融粘度が10mPa・s未満であり、結晶化度が75
%を越え85%以下であるワックスと、1.5以下の重
量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)を有し、
140℃における溶融粘度が10 mPa・s未満であ
り、結晶化度が85%を越え95%以下であるワックス
を含むことにより達成される。
一般に、トナーの定着用樹脂には、前記熱ローラ定着用
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
用いられる様になった。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
する。
防止剤として古くから用いられているが、反面、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。
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低温定着の向
上にも効果を発揮する。
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、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/数平均分子量
(Mw/Mn)が1.5以下、好ましくは1.45以下と
なる様に、ワックスの分子量分布をシャープにする(特
開平6−123994号公報)。
ば、炭化水素系ワックスの分子量分布を上記の様にシャ
ープにすると、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、毎分10頁以上の高速印刷を繰り返す
場合には定着性能が低下することが分かった。
スを種々検討し、低分子量成分を適度に含有せしめ、重
量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)が1.5
を越えるワックスをトナーに適用し、諸特性を評価した
結果、140℃における溶融粘度が10mPa・s未満
であり、結晶化度が85%以下であり、示差走査熱量計
により測定されるDSC曲線において、昇温時の吸収熱
量曲線のピークの最大値で定義されるワックスの融点
(Tmp)が110℃未満であれば、トナーの定着性能
を大幅に向上できることが分かった。
1.5を越える様に拡大するが、十分な定着性と耐オフ
セット性を得るためには、140℃におけるワックスの
溶融粘度が10mPa・s未満であり、結晶化度が85
%以下と小さくなる様に、分子量分布を制御する必要が
ある。ワックスの溶融粘度と結晶化度がこの範囲を越え
て大きくなると、微粒子トナーを用いた高速定着では、
十分な定着性と耐オフセット性を得ることができない。
し、トナーの定着性能を大幅に向上することができる。
しかし、本発明のワックスは分子量分布が大きく、低粘
度であるためトナーに添加した場合、トナーの耐熱性、
耐久性、保存安定性が低下し易い。これらを悪化させな
いためにはワックスの140℃における溶融粘度が4m
Pa・sを越えること、及び又は、結晶化度が75%を
越える様に、ワックスの分子量分布を調節する。この様
なワックスは、工業的にはチーグラ触媒またはメタロセ
ン触媒を用いた中圧法または低圧法ポリエチレン重合法
によって得られたポリエチレンの低重合物を精製して得
ることができる。即ち、ポリエチレンの低重合物から油
分、オリゴマー等を真空蒸留法等で除去し、それから得
られる留出残液を必要に応じて高温、高減圧下で低分子
量成分を適度に除去して得られ、具体例としては、ヤス
ハラケミカル社製の商品名ネオワックスL、同AL、同
LS、同CL、同ACL等が挙げられる。
分布の調節により、トナーの耐熱性、耐久性、保存安定
性を向上せしめるが、それが不十分な場合、また、流動
性を向上させる目的で、その一部を他のワックス類で置
換することができる。その場合に最適なワックス類を種
々検討した結果、1.5以下の重量平均分子量(Mw)
/数平均分子量(Mn)を有し、140℃における溶融
粘度が10mPa・s未満であり、結晶化度が85%を
越え95%以下である炭化水素系ワックスが好適であ
り、前記ワックス混合系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ピー
クの最大値で定義される融点(Tmp)が110℃未満
であれば、トナーの定着性能を損わず、トナーの耐熱
性、耐久性、保存安定性、流動性を向上せしめることが
分かった。
素系ワックスの溶融粘度は10mPa・s未満の範囲と
したが、溶融粘度があまりに小さくなるとトナーの耐熱
性、耐久性、保存安定性、流動性が低下するため、溶融
粘度は0.5mPa・sを超える範囲が適当である。ま
た、結晶化度を85%を越え95%以下の範囲とした
が、この範囲より小さくなるとトナーの耐熱性、耐久
性、保存安定性、流動性が低下し、この範囲より大きく
なるとトナーの定着性能が低下する。
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。この様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出る。そ
こで、ワックスの分散性を向上させる別種の方法とし
て、特開平5−313413号公報、特開平9−281
748号公報、特開平9−304966号公報に開示の
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。
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作製方法
を提供できることが分かった。
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
の前記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。
ワックスの融点(Tmp)を110℃未満とするが、更
に、ワックスの融点(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
度を高めることができる。また、トナーのガラス転移点
(Tg)は50℃を越える様に設定し、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
ナー像作製方法を提供することができる。
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。 (GPC測定条件) 装置:ALC/GPC 150−C(ウォーターズ社) 分離カラム:GMH−HT60cm×1、GMH−HT
L60cm×1(TOSOH社製) カラム温度:135℃ 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:0.15wt% 注入量:400μl 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−Sakura
da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。
より次の条件で測定される。 (GPC測定条件) 装置:HLC−8120GPC(TOSOH社製) 分離カラム:TSKgel Super HM−H/H4
000/H3000/H2000、6.0mmI.D.×
150mm カラム温度:40℃ 移動相:テトラヒドロフラン(THF) 検出器:示差屈折計 流速: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。
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。 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。 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 一方、DSC測定ではワックス、又はトナーの熱のやり
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291
0が使用できる。測定条件としては、ワックスまたはト
ナーを約5mg計量してDSCに載置し、1分間に50
mlの窒素ガスを吹き込み、20℃から160℃の間を
1分間あたり10℃の割合で昇温させ、次に160℃か
ら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、その時の図2に示すDSC吸収熱量曲線の最大ピー
クより、ワックスまたはトナーの吸熱ピークの最大値に
対応した融点(Tmp)を求める。
上記のDSC測定において、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2に示
すショルダーよりTgを求めることができる。
(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3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1
mm、ダイ長さ10mm、昇温速度6℃/分とする。
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。0.5
wt%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様に注意して用いる必要が
ある。
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。
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−ヘキシルスチレン、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。
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。
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。
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。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、架橋されていても良
い。
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。
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。
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。
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。
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。
T法で測定した窒素吸着による比表面積が30m2/g
以上のものが好ましく、トナーに対して0.01〜5w
t%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。
えばフッ素樹脂粉末、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。
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
2〜10wt%が好ましい。
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、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。
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。
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、30
〜70wt%が良い。
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。
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。
製するには、定着用樹脂、炭化水素系ワックス、及び/
又は本発明の炭化水素系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5〜10μ
m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。
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、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作製方法を提供することができ
る。
が、これによって本発明が限定されるものではない。 (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30万のスチ
レン−アクリル系共重合体樹脂86wt%、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)8wt%、炭化水素系ワック
スA(ヤスハラケミカル社製 商品名:ネオワックスA
L)4wt%、炭化水素系ワックスB(東洋ペトロライ
ト社製 商品名:PW655)1wt%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。更に前記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、前記粒子の表面に疎
水性シリカを付着させ本発明のトナーを得た。
エチレン低重合物の精製品で、重量平均分子量/数平均
分子量(Mw/Mn)は1.71、140℃における溶
融粘度は8.5mPa・s、DSCの吸収熱量ピークは
83℃に融点を有し、X線回折法による結晶化度は83
%である。また、前記炭化水素系ワックスBは完全飽和
のエチレンホモポリマーであり、重量平均分子量/数平
均分子量(Mw/Mn)は1.20、140℃における
溶融粘度は6.0mPa・s、DSCの吸収熱量ピーク
は93℃に融点を有し、X線回折法による結晶化度は9
3%である。
03℃、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85℃、ト
ナーのガラス転移点は52℃であった。
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26.7
cm/sec)で画像作製を行った。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
2.5wt%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3とし、反
転現像で画像を作製した。
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、定着条件は、プロセス速度26.7cm/s
ec、熱ロールとバックアップロールの外径φ60m
m、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。
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。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。 (実施例2)炭化水素系ワックスBとして、重量平均分
子量/数平均分子量(Mw/Mn)が1.17、140
℃における溶融粘度が7.8mPa・s、DSCの吸収
熱量ピークによる融点が94℃、X線回折法による結晶
化度が90%の天然ガスより合成したフィッシャートロ
ピッシュワックス(日本精蝋社製 商品名:FT−10
0)を用いる以外は実施例1と同様にして、本発明のト
ナーを得た。トナーの溶融開始温度(Tfb)は102
℃、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86℃、トナー
のガラス転移点は52℃であった。
した結果、実施例1と同様に良好な結果を得た。 (実施例3)炭化水素系ワックスBとして、重量平均分
子量/数平均分子量(Mw/Mn)が1.36、140
℃における溶融粘度が6.9mPa・s、DSCの吸収
熱量ピークによる融点が80℃、X線回折法による結晶
化度が90%の石炭より合成したフィッシャートロピッ
シュワックス(シューマン・サゾール社製 商品名:S
PRAY30)を用いる以外は実施例1と同様にして、
本発明のトナーを得た。トナーの溶融開始温度(Tf
b)は102℃、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8
2℃、トナーのガラス転移点は51℃であった。
した結果、実施例1と同様に良好な結果を得た。 (実施例4)炭化水素系ワックスBとして、重量平均分
子量/数平均分子量(Mw/Mn)が1.06、140
℃における溶融粘度が2.6mPa・s、DSCの吸収
熱量ピークによる融点が70℃、X線回折法による結晶
化度が92%の合成パラフィンワックス(日本精蝋社製
商品名:HNP11)を用いる以外は実施例1と同様
にして、本発明のトナーを得た。トナーの溶融開始温度
(Tfb)は101℃、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(Tm
p)は81℃、トナーのガラス転移点は52℃であっ
た。
した結果、実施例1と同様に良好な結果を得た。 (実施例5)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で使用した炭化水素系ワック
スA(ヤスハラケミカル社製商品名:ネオワックスA
L)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(135〜1
45℃)まで加熱した。
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A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4千
5百の樹脂を得た。
の含有量は約6wt%であり、前記ワックスは中低圧法
ポリエチレンの低重合物の精製品であり、重量平均分子
量/数平均分子量(Mw/Mn)は1.71、140℃
における溶融粘度は8.5mPa・s、DSCの吸収熱
量ピークは83℃に融点を有し、X線回折法による結晶
化度は83%である。
たスチレン−アクリル系共重合体樹脂89wt%、重量
平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)が1.20、
140℃における溶融粘度が6.0mPa・s、DSC
の吸収熱量ピークが93℃に融点を有し、X線回折法に
よる結晶化度が93%である実施例1で使用した炭化水
素系ワックスB(東洋ペトロライト社製 商品名:PW
655)1wt%、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−10
0)9wt%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。
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、前記粒子の表
面に疎水性シリカを付着させ本発明のトナーを得た。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82℃、トナーのガラス転移点
は51℃であった。
した結果、実施例1と同様に良好な結果を得た。
の測定例を示す説明図。
開始温度の測定例を示す説明図。
ル、5は現像機、6は記録媒体、7は転写器、8は定着
用熱ロール、9は定着用バックアップロール、10はイ
レーズ光源、11は清掃機である。
Claims (6)
- 【請求項1】少なくとも定着用樹脂及びワックスを含む
静電荷像現像用トナーにおいて、前記ワックスは炭化水
素系ワックスであり、その構成成分として1.5を越え
る重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)を有
し、140℃における溶融粘度が10mPa・s未満で
あり、結晶化度が75%を越え85%以下であるワック
スと、1.5以下の重量平均分子量(Mw)/数平均分
子量(Mn)を有し、140℃における溶融粘度が10
mPa・s未満であり、結晶化度が85%を越え95
%以下であるワックスを含むことを特徴とする静電荷像
現像用トナー。 - 【請求項2】前記結晶化度が75%を越え85%以下で
あるワックスは、140℃における溶融粘度が4mPa
・sを越え10mPa・s未満であり、前記結晶化度が
85%を越え95%以下であるワックスは、140℃に
おける溶融粘度が0.5mPa・sを越え10mPa・
s未満であることを特徴とする請求項1記載の静電荷像
現像用トナー。 - 【請求項3】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一部もしくは全部の存在
下で重合したビニル系共重合体を含有することを特徴と
する請求項1記載の静電荷像現像用トナー。 - 【請求項4】前記トナーの溶融開始温度(Tfb)が、
前記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前記ワックスに帰
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℃を越えることを特徴とする
請求項1記載の静電荷像現像用トナー。 - 【請求項5】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、前記トナーは、少
なくとも定着用樹脂及びワックスを含む静電荷像現像用
トナーであり、前記ワックスは炭化水素系ワックスであ
り、その構成成分として1.5を越える重量平均分子量
(Mw)/数平均分子量(Mn)を有し、140℃にお
ける溶融粘度が10mPa・s未満であり、結晶化度が
75%を越え85%以下であるワックスと、1.5以下
の重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)を有
し、140℃における溶融粘度が10 mPa・s未満
であり、結晶化度が85%を越え95%以下であるワッ
クスとを含むことを特徴とする画像作製方法。 - 【請求項6】前記定着手段が、接触加熱定着手段である
ことを特徴とする請求項5記載の画像作製方法。
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