JPH11258845A - 電子写真用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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電子写真用トナーを提
供する。 【解決手段】 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、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％の２条件をともに満足するよう混
合する。さらに、全体の体積平均粒子径が６．５〜９．
５μｍ、低融点ワックスの含有量が５〜８％とし、なお
かつ、低融点ワックスとして、ＤＳＣ（示差走査熱量
計）による吸熱ピークが９５℃以下のワックスを用い
る。

Description

【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７
μｍ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７μ
ｍ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５〜８％であることが好ましく、５
〜７％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９
５℃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ＳＳ
Ｃ−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１
０℃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−１
００） ・電荷制御剤…含金属染料（保土谷化学工業社製：ＴＲ
Ｈ） ・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】

【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１〜６のトナーと、本発明に
対する比較例１〜９のトナーを得た。

【００１８】

【表２】

【００１９】次に、上記実施例１〜６および比較例１〜
９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】

【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１〜６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１〜９
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。

【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。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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％
2. 【請求項２】 全体の体積平均粒子径が６．５〜９．５
   μｍであり、低融点ワックスの含有量が５〜８重量％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。
3. 【請求項３】 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または２に記載の電子写真用トナー。