JP2004086000A - 正帯電性トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒートロール定着方式において広い温度領域で良好な定着/耐オフセット性能を有し、長時間の使用においてもマシン内部を汚染するような飛散トナーを発生せず、安定した帯電挙動を示すと共に高濃度で高品位、かつ高精度な印刷を可能とする正帯電性のトナーを提供する。
【解決手段】バインダー樹脂と着色剤と離型剤と帯電制御剤を含有してなるトナーであって、前記離型剤が長鎖アルキル基を有するアルコール又はアミン、もしくはフルオロアルキル基を有するアルコール又はアミンから選択される1種以上の化合物と不飽和多価カルボン酸及び/又はその酸無水物と合成炭化水素ワックスを反応させた化合物であり、前記帯電制御剤が、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料、及び/又は4級アンモニウム塩化合物であることを特徴とする正帯電性トナーを用いる。
【選択図】
【解決手段】バインダー樹脂と着色剤と離型剤と帯電制御剤を含有してなるトナーであって、前記離型剤が長鎖アルキル基を有するアルコール又はアミン、もしくはフルオロアルキル基を有するアルコール又はアミンから選択される1種以上の化合物と不飽和多価カルボン酸及び/又はその酸無水物と合成炭化水素ワックスを反応させた化合物であり、前記帯電制御剤が、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料、及び/又は4級アンモニウム塩化合物であることを特徴とする正帯電性トナーを用いる。
【選択図】
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法、あるいは静電印刷法に用いる正帯電性トナーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法に用いられるトナーはこれまで種々検討されてきたが、近年においては情報化社会の発展に伴い、印刷画像の高品質化、記録の高速化、高密度化等の要求が高まり、静電潜像を非印刷媒体上に可視画像として記録するトナーに対する要求は過大なものとなっている。特に、ヒートロール定着方式に用いるトナーでは、広い温度領域で安定した定着挙動を示し、耐ホットオフセット性(以下単に耐オフセット性と表記する)をも具備する熱的特性に優れた性能が要求され、更に、長期間の使用においてもマシン内部を汚染せず、安定した帯電特性を保持しつつ、高品位かつ高精度な印刷を行うことの出来る帯電特性にも優れたトナーの開発が求められている。
【0003】
定着及び耐オフセット性を改善するため、一般的にはトナー中にワックス等の離型効果を有する物質を含有させることが行われている。これまではワックスとしてポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックスが主として検討されてきたが、特開平1−238672号、特開平3−5764号、特開平5−119509号等にはモンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス等の天然ワックスを用いた例が提示されている。あるいは、さらに耐オフセット性を向上させるため、特開平11−237759号、特許第2585755号、特開平11−194543号、特開2000−56505号等では脂肪酸エステルをワックスとして用いることが提案されている。
【0004】
確かに脂肪酸エステルワックスは離型効果に優れており、ヒートロール定着方式において広い温度領域で良好な定着/耐オフセット性能を示す。しかしながら、同ワックスを用いた前記の各号報には前述したヒートロール定着方式のトナーに要求されるすべての特性を満足する発明は開示されていない。特に、非画像部に汚れを発生せず、高濃度で高品位、かつ高精度な印刷物を長時間にわたり印刷可能とし、且つ、飛散トナーを発生せず、帯電特性にも優れたトナーについての技術については十分な検討が為されていない。
【0005】
更に、特開2000−10338号、特開2002−14489号等には、定着・オフセット性に優れる合成炭化水素ワックスを変性したワックスが開示され、これをトナー用の離型剤として用いる技術が開示されている。しかしながら、同公報の技術によっても上記のヒートロール特性を満足し、更に印刷・現像特性に優れたトナーに関する技術は十分なものではない。
【0006】
一方、帯電制御剤についてもこれまで種々検討されており、高速・高耐久のセレン感光体を搭載したマシンに用いる正帯電性トナーには、帯電制御剤としてニグロシン系染料、4級アンモニウム塩化合物等を用いることが知られている。これらの正帯電性帯電制御剤を単独であるいは組み合わせて用いた例としては特開平1−259371号、特開平3−7948号、特開平5−119509号、特開平10−246991号、等がある。しかしながら、これらの各号報にも前述したヒートロール定着用トナーに要求されるすべての特性を満足する結果は開示されていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、ヒートロール定着方式において広い温度領域で良好な定着/耐オフセット性能を有し、長時間の使用においてもマシン内部を汚染するような飛散トナーを発生せず、安定した帯電挙動を示すと共に高濃度で高品位、かつ高精度な印刷を可能とする正帯電性のトナーを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、バインダー樹脂と着色剤と離型剤と帯電制御剤を含有してなるトナーであって、前記離型剤が長鎖アルキル基を有するアルコール又はアミン、もしくはフルオロアルキル基を有するアルコール又はアミンから選択される1種以上の化合物と不飽和多価カルボン酸及び/又はその酸無水物と合成炭化水素ワックスを反応させた化合物であり、前記帯電制御剤が、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料、及び/又は4級アンモニウム塩化合物であることを特徴とする正帯電性トナーを提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する離型剤は、長鎖アルキル基を有するアルコール、長鎖アルキル基を有するアミン、フルオロアルキル基を有するアルコール、又はフルオロアルキル基を有するアミンから選択される1種以上の化合物と不飽和多価カルボン酸又はその酸無水物を反応させ、次いで、その反応物を、遊離基を発生させる化合物、例えば、有機過酸化物を用いて合成炭化水素ワックスに付加させて製造して得られる化合物である。もしくは、先に有機過酸化物等で合成炭化水素ワックスに不飽和多価カルボン酸又はその無水物を付加させてから前記アルコール類やアミン類と反応させることによって得ることができる。なお、合成炭化水素ワックスとしてα−オレフィン類を用いた場合には不飽和多価カルボン酸又はその誘導体との反応に遊離基を発生させる化合物を使用せずともよく、高温下で不飽和二重結合による反応を利用して製造することができる。
【0010】
合成炭化水素ワックスに対する不飽和多価カルボン酸又はその酸無水物の使用量は0.5〜1.5モル当量、また、アルコールやアミン類の使用量は0.2〜3.0モル当量であることが好ましい。
【0011】
長鎖アルキル基を有するアルコール、又はアミン類としては、例えば、オクタノール、ドデカノール、ステアリルアルコール、ノナコサノール、ペンタデカノール、N−メチルヘキシルアミン、ノニルアミン、ステアリルアミン、ノナデシルアミンなどを使用することができる。またフルオロアルキル基を有するアルコール、又はアミン類としては、例えば、2−(パーフルオロブチル)エタノール、2−(パーフルオロヘキシル)エタノール、2−(パーフルオロオクチル)プロパノール、1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプタノール、4,4−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフェノール、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、フルオロアニリンなどを使用することができる。
【0012】
不飽和多価カルボン酸又はその無水物としては、たとえばマレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸などの1種又は2種以上の混合物が使用できる。中でも、酸無水物が好ましい。
【0013】
合成炭化水素ワックスとしては、ポリエチレンワックス、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、α−オレフィンなどがあげられるが、上記のような反応を行った場合、一部未反応のものが残り、融点が低く特に液状のものを用いたときにはこの未反応物により定着ロールの汚染やトナーのブロッキングが生じてしまう場合があり、一方、融点が高いワックス類を用いた場合には反応生成物自体の融点が高くなり、低温における定着性が悪くなってしまう。よって、本発明に使用する合成炭化水素ワックスとしては融点が50〜150℃のものが好ましい。
【0014】
遊離基を発生させる化合物としては、例えば、有機過酸化物を使用するが、ジターシャリーブチルパーオキサイド、ターシャリーブチルハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ターシャリーブチルクミルハイドロパーオキサイド、クミルハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリーブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリーブチルパーオキシ)ヘキシン−3、ターシャリーブチルパーオキシイソプロピルモノカルボナート、1,1−ビス(ターシャリーブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイドなどの1種又は2種以上の混合物が使用できる。
【0015】
なお、本発明で使用する離型剤は、その製造工程において、不飽和多価カルボン酸又はその酸無水物を合成炭化水素ワックスに付加させる際に、フルオロアルキル化合物、ポリシロキサン化合物、及びフルオロシロキサン化合物から選択される1種以上を前記酸類と共に合成炭化水素ワックスに付加させた化合物であることがより好ましい。付加させるフルオロアルキル化合物としては、例えば、1−メトキシ−(パーフルオロ−2−メチル−1−プロペン)、へキサフルオロアセトン、3−パーフルオロオクチル−1,2−エポキシプロパン、3−(1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルオキシ)−1,2−エポキシプロパン、3−(2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ)−1,2−エポキシプロパン、2−(パーフルオロブチル)エチルブロマイド、パーフルオロオクチルブロマイドなどがある。
【0016】
本発明の正帯電性トナーに使用する離型剤としては、上記原料の中で、窒素原子を含む原料を使用するのが好ましい。中でも、長鎖アルキル基を有するアミン、またはフルオロアルキル基を有するアミンを使用することがより好ましく、長鎖アルキル基を有するアミンを使用することが特に好ましい。
【0017】
上記製法で製造された離型剤の市販品としては、例えば、キャナックスL−171、J−797、L−142、MP−WAX L−996(以上、中京油脂株式会社製)等がある。
【0018】
また、本発明のトナーには、本発明の効果を損なわない範囲において、これまで公知の種々の離型剤、例えば、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ポリアミド系ワックス、フィッシャートロプシュワックス、カルナバワックス、エステルワックス等を離型剤として適宜用いることができる。
【0019】
離型剤の使用量は、トナー全体に対して0.3〜15質量部であることが好ましく、1〜5質量部であることがより好ましい。0.3質量部より少ないと耐オフセット性が損なわれ、15質量部より多いとトナーの流動性が悪くなり、また、二成分現像剤の場合、キャリア表面に付着することによりスペントキャリアが発生し、トナーの帯電特性に悪影響を与えることになる。
【0020】
本発明の正帯電性トナーに用いるバインダー樹脂としては、本発明の目的を損なわないものであれば特に制限なく使用することができる。具体的には、ポリスチレン系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂、またはスチレン−共役ジエン共重合体樹脂のようなビニル系の共重合体樹脂、さらに、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、キシレン樹脂、クマロンインデン樹脂、前述の樹脂を組み合わせたハイブリッド樹脂等を挙げることができるが、これらの中でもビニル系の共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂が好ましく、定着性、耐オフセット性、透明性等のバランスが良いことから、ポリエステル樹脂が特に好適に使用することができる。
【0021】
本発明で好適に用いられるポリエステル樹脂は、
(A)2価以上の多塩基酸及び/又は酸無水物及び/又はこれらの低級アルキルエステルから選ばれる多塩基酸化合物
(B)2価以上の多価アルコール
を通常の方法で脱水縮合して得る。
【0022】
2価以上の多塩基酸及び/又は酸無水物としては、例えば無水フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸若しくはその酸無水物、又はそれらの誘導体が挙げられる。また、3価以上の多塩基酸及び/又は酸無水物としては、例えばトリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸等が挙げられる。更に、それらの低級アルキルエステルとしては、アルキル残基が、好ましくは炭素数1〜6、より好ましくは炭素数1〜4のものが挙げられる。かかる低級アルキルエステルは、上記2価以上の多塩基酸又はその酸無水物と低級アルコールとをエステル化反応させることにより得られる。上記の多塩基酸の中では、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸等が特に好ましい。
【0023】
また、2価以上の多価アルコールとしては以下の化合物が挙げられる。例えば、2価の脂肪族系アルコールとしては、
(a)エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドランダム共重合体ジオール、エチレンオキサイド−テトラハイドロフラン共重合体ジオール等が挙げられる。
【0024】
また、2価の芳香族系ジオールとしては、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物である以下の化合物(b)が挙げられる。
(b)ポリオキシエチレン−(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.2)−ポリオキシエチレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン及びこれらの誘導体等。
【0025】
更に、3価以上の多価アルコールとしては、
(c)ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトラオール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセリン、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリメチロールベンゼン等の3価以上のアルコール、あるいは、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、N,N−ジグリシジルアニリン、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ基を有するビニル化合物の重合体、あるいは共重合体、エポキシ化レゾルシノール−アセトン縮合物、部分エポキシ化ポリブタジエン、半乾性もしくは乾性脂肪酸エステルエポキシ化合物等がある。
【0026】
本発明で使用するポリエステル樹脂は、例えば触媒の存在下、上記の原料成分を用いて脱水縮合反応或いはエステル交換反応を行うことにより得ることができる。この際の反応温度及び反応時間は、特に限定されるものではないが、通常150〜300℃で2〜24時間である。上記反応を行う際の触媒としては、例えば酸化亜鉛、酸化第一錫、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジラウレート等を適宜使用する事が出来る。上記多塩基酸化合物とジオール成分の配合比(モル比)は、8/10〜10/8、特に9/10〜10/9が好ましい。なお、2価の多塩基酸化合物とジオール成分とを反応させると、直鎖状のポリエステル樹脂が得られる。また、2価及び3価以上の多塩基酸化合物と多価アルコール等とを反応させると、分岐状或いは網目状のポリエステル樹脂が得られる。このようにして得られたポリエステル樹脂は単独で使用しても良く、所望の性能となるよう、複数のポリエステル樹脂をブレンドして使用してもよい。
【0027】
本発明の正帯電性トナーのバインダー樹脂としてポリエステル樹脂を使用する場合、最も好ましい実施形態は、多価アルコール成分として(b)化合物を使用せず、2価の多塩基酸及び/又は酸無水物及び/又はこれらの低級アルキルエステルから選ばれる多塩基酸化合物と2価の脂肪族系アルコールを反応させた直鎖状のポリエステル樹脂と、多価アルコール成分として(b)化合物を使用せず、2価の多塩基酸及び/又は酸無水物及び/又はこれらの低級アルキルエステルから選ばれる多塩基酸化合物、2価の脂肪族系アルコール及びエポキシ樹脂を反応させた架橋ポリエステル樹脂を併用した場合である。このような樹脂をバインダー樹脂として用いたトナーは低温での定着性能が良好であり、且つ高温でのオフセット性能も優れており良好である。
【0028】
本発明で使用するバインダー樹脂としては、エポキシ樹脂も好適に使用することができる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂、ビスフェノールF型のエポキシ樹脂、クレゾールノボラック型のエポキシ樹脂、フェノールノボラック型のエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型のエポキシ樹脂、ビフェニル型のエポキシ樹脂等がある。中でも、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂、クレゾールノボラック型のエポキシ樹脂を用いることが好ましく、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂を用いることが特に好ましい。具体的には、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂として、例えば、大日本インキ化学工業(株)製の「エピクロン2055」(軟化点80〜90℃)、「エピクロン3050」(軟化点94〜102℃)、「エピクロン4050」(軟化点96〜104℃)、「エピクロン7050」(軟化点122〜131℃)、油化シェルエポキシ(株)製の「エピコート1002」(軟化点83℃)、「エピコート1003」(軟化点89℃)、「エピコート1004」(軟化点98℃)、「エピコート1007」(軟化点128℃)、「エピコート1009」(軟化点148℃)等が挙げられる。また、クレゾールノボラック型のエポキシ樹脂としては、例えば、大日本インキ化学工業(株)製の「エピクロンN−690」(軟化点85〜95℃)、「エピクロンN−695」(軟化点90〜100℃)等が挙げられる。
【0029】
また、本発明で好適に用いることのできるビニル系共重合体樹脂としては、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂が好ましい。スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂は、例えば以下に掲げるモノマーを共重合することにより得ることができる。
【0030】
(d)スチレン及びその誘導体;例えばスチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、トリエチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、ヘプチルスチレン、オクチルスチレンの如きアルキルスチレン、フロロスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ヨードスチレンの如きハロゲン化スチレン、更にニトロスチレン、アセチルスチレン、メトキシスチレン等がある。
【0031】
(e)(メタ)アクリル酸エステルモノマー;例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ターシャリーブチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートの如きアルキル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートの如き脂環族(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートの如き芳香族(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートの如き水酸基含有(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロキシエチルホスフェートの如きリン酸基含有(メタ)アクリレート、2−クロロエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ3−クロロプロピル(メタ)アクリレート、2,3−ジブロモプロピル(メタ)アクリレートの如きハロゲン原子含有(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートの如きエポキシ基含有(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレートの如きエーテル基含有(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートの如き塩基性窒素原子又はアミド基含有(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
【0032】
(f)また、これらと共に共重合可能な不飽和化合物も必要に応じて用いることができる。例えば、(メタ)アクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸、α−メチルクロトン酸、α−エチルクロトン酸、イソクロトン酸、チグリン酸、ウンゲリカ酸の如き付加重合性不飽和脂肪族モノカルボン酸、又はマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、ジヒドロムコン酸の如き付加重合性不飽和脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。
【0033】
(g)更にその他の共重合可能な不飽和化合物として、スルホエチルアクリルアミドの如きスルホ基含有ビニルモノマー、(メタ)アクリロニトリルの如きニトリル基含有ビニルモノマー、ビニルメチルケトン、ビニルイソプロペニルケトンの如きケトン基含有ビニルモノマー、N−ビニルイミダゾール、1−ビニルピロール、2−ビニルキノリン、4−ビニルピリジン、N−ビニル2−ピロリドン、N−ビニルピペリドンの如き塩基性窒素原子又はアミド基含有ビニルモノマー等を使用することができる。
【0034】
(h)また、架橋剤を上記ビニルモノマーと共に使用してもよい。架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルエーテル、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0035】
スチレン−(メタ)アクリル酸エステルの共重合体の製造方法としては、通常の重合方法を採ることが可能で、溶液重合、懸濁重合、塊状重合等、重合触媒の存在下に重合反応を行う方法が挙げられる。
【0036】
重合触媒としては、例えば、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、ベンゾイルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、ブチルパーオキシベンゾエート等が挙げられ、その使用量はビニルモノマー成分の0.1〜10.0質量%が好ましい。
【0037】
また、カルボキシル基含有ビニルモノマーを必須成分として加えたスチレン−(メタ)アクリル酸エステルの共重合体を金属塩により架橋した樹脂(アイオノマー)も使用できる。
【0038】
さらに、本発明においては、スチレン−共役ジエン共重合体を好適に用いることができる。スチレン−共役ジエン共重合体は、公知慣用の手法で得ることが出来るが、単量体を一括仕込みあるいは多段仕込みを行う様なin−situ法、例えば乳化重合により容易に得ることが出来る。スチレン−共役ジエン共重合体に用いられるモノマーとしては、前記(d)に例示したスチレンあるいはその誘導体が、また、共役ジエンとしては、例えばブタジエン、イソプレン等が挙げられる。共役ジエンの中ではブタジエンが好ましい。スチレン−共役ジエン系共重合体は、スチレンと共役ジエンとの共重合体の性質を損なわない限り、それ以外の共重合可能な単量体との多元共重合体であってもよい。そのような共重合可能な単量体としては、例えば塩化ビニル、酢酸ビニルの他、前記(e)〜(h)に例示したモノマーが挙げられる。
【0039】
スチレンと共役ジエンとの共重合体の重量平均分子量(Mw)は、40,000〜200,000のものが好ましい。40,000未満の場合は画像部のトナー層の強度が充分得られ難く、耐オフセット性能(ヒートロールに対するトナーの付着汚れ防止効果)も極端に低下し易くなる。また、200,000を越える場合は、軟化点の上昇により定着可能温度が高まり、一般の定着条件下では定着性能が大きく低下し易くなる。スチレン−ブタジエン系共重合体を構成するモノマー成分の比率としては、ブタジエンモノマーの比率として5〜20質量%となるものが好ましい。5質量%未満ではゴム弾性が必ずしも十分ではない。また、20質量%以上では耐熱性能が悪化し易くなり、一般的なトナー使用環境及び保存環境で障害を招きやすい。
【0040】
本発明で用いられるバインダー樹脂の軟化点は90〜180℃の範囲であることが好ましく、95〜160℃の範囲であることがより好ましく、100〜135℃の範囲がさらに好ましい。90℃未満であると高温でのオフセットが発生し易くなり、180℃超では低温での定着性が悪くなり易い。本発明における樹脂の軟化点は定荷重押出型細管式レオメーターである島津製作所製フローテスタCFT−500を用いて測定されるT1/2温度で定義する。フローテスタでの測定は、ピストン断面積1cm2、シリンダ圧力0.98MPa,ダイ穴径1mm、ダイ長さ1mm、測定開始温度50℃、昇温速度6℃/min、試料質量1.5gで行った。
【0041】
さらにバインダー樹脂のガラス転移温度は50℃以上であることが好ましいが、中でも55℃以上のものが特に好ましい。Tgが50℃以下ではトナーが保存、運搬、或いはマシンの現像装置内で高温下に晒された場合にブロッキング現象(熱凝集)がおこりやすい。ここでいう、ガラス転移温度はJIS K7121に準じた測定で得られた補外ガラス転移開始温度で定義する。測定には島津製作所製DSC−60を使用した。
【0042】
バインダー樹脂における酸価は1〜30であることが好ましく、1〜20であることがより好ましい。酸価がこの範囲であると環境安定性が良好となる。また、水酸基価は、10〜100であることが好ましく、10〜60であることがより好ましい。酸価、水酸基価が上記範囲であれば、トナーの耐湿性が良好となる点で好ましい。
【0043】
本発明の正帯電性トナーで使用する帯電制御剤は、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料、及び/又は4級アンモニウム塩化合物である。これらの帯電制御剤は、本発明で使用する離型剤と組み合わせて使用することにより、より高く、安定した帯電量をトナーに与えることができ、帯電の立ち上がりが良好となる。その結果、高濃度且つ高精細な画像を印刷可能な正帯電性のトナーとなる。特に、本発明で使用する離型剤の原料として、アミノ基を含有する化合物を使用することによりその効果は顕著となる。上記の帯電制御剤の中で、本発明の正帯電性トナーを黒トナーとして用いる場合には、ニグロシン染料を使用することが好ましく、カラートナーとして使用するときには、4級アンモニウム塩化合物を使用することが好ましい。
【0044】
ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料としては、公知の化合物を使用することができるが、例えば、ニグロシン染料として、「NIGROSINE BASE EX」、「OIL BLACK BS」、「BONTRON N−01」、「BONTRON N−07」 (以上 オリエント化学(株))等が、変成ニグロシン染料としては、「BONTRON N−04」、「BONTRON N−21」 (以上 オリエント化学(株))、「CHUO−3」(中央合成化学(株))等が挙げられる。また、トリフェニルメタンとしては、「OIL BLUE」 (オリエント化学(株))、「COPY BLUE PR」 (クラリアント(株))等が挙げられる。
【0045】
また、本発明の正帯電性トナーに使用する4級アンモニウム塩化合物としては、公知の化合物を使用することができるが、下記式1〜式3で表される化合物を使用することが好ましい。
【0046】
【化4】
(式1)
[式中、R1〜R3はCnH2n+1基を表す。但し、nは1〜10の整数を示す。また、R1〜R3は同じであっても異なっていてもよい。]
【0047】
【化5】
(式2)
[式中、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜22個のアルキル基あるいはアルケニル基、炭素数1〜20個の未置換あるいは置換芳香族基、炭素数7〜20個のアラルキル基を表し、A−はモリブデン酸アニオンあるいはタングステン酸アニオン、モリブデンあるいはタングステン原子を含むヘテロポリ酸アニオンを表す。]
【0048】
【化6】
(式3)
[式中、mは1、2または3を示し、そしてnは0、1または2を示し、Mは水素原子、または1価の金属イオンである。X及びZは1または2を示し、Yは0または1を示す。さらに、X=1の時、Y=1、Z=1となりX=2の時、Y=0、Z=2となる。R5〜R12は水素、炭素数1〜30の直鎖状、あるいは枝分かれした飽和または不飽和のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシレン基、一般式(−C2〜5のアルキレン−O)n−R(但し、Rは水素または炭素数1〜4のアルキル基またはアシル基であり、nは1〜10の整数である)で表されるポリアルキルオキシレン基を表し、R1、R2、R3、R4は水素、または、炭素数1〜30の直鎖状、あるいは枝分かれした飽和または不飽和のアルキル基、または一般式(−CH2−CH2−O)n−R(但し、Rは水素または炭素数1〜4のアルキル基またはアシル基であり、nは1〜10の整数である)で表されるオキシエチル基、更に炭素数5〜12の単核−または多核脂環式残基、単核−または多核芳香族残基または芳香脂肪族残基を表す。]
【0049】
より具体的には以下の各化合物がある。
【0050】
【化7】
化合物(1−1)
【0051】
【化8】
化合物(2−1)
【0052】
【化9】
化合物(2−2)
【0053】
【化10】
化合物(2−3)
【0054】
【化11】
化合物(2−4)
【0055】
【化12】
化合物(2−5)
【0056】
【化13】
化合物(2−6)
【0057】
【化14】
化合物(2−7)
【0058】
【化15】
化合物(2−8)
【0059】
【化16】
化合物(2−9)
【0060】
【化17】
化合物(2−10)
【0061】
【化18】
化合物(2−11)
【0062】
【化19】
化合物(3−1)
【0063】
【化20】
化合物(3−2)
【0064】
上記の帯電制御剤は単独で用いても組み合わせて用いても良く、バインダー樹脂に対して0.3〜15質量部、好ましくは0.5〜5質量部含有させることにより良好な帯電性能が得られる。
【0065】
本発明の正帯電性トナーに使用することができる着色剤としては、例えば、黒の着色剤としては製法により分類されるファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、或いは、C.I.Pigment Black 11の鉄酸化物系顔料、C.I.Pigment Black 12の鉄−チタン酸化物系顔料、フタロシアニン系のシアニンブラックBX等があげられる。また、以下に例示する有彩色の顔料を使用して有彩色のトナーとして、あるいは2種類以上の顔料を使用して黒色に調色して使用することもできる。
【0066】
本発明の正帯電性トナーに使用できる青系の着色剤としては、フタロシアニン系のC.I.Pigment Blue 1,2,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,15,16,17:1,27,28,29,56,60,63等が挙げられる。青系の着色剤として、好ましくは、C.I.Pigment Blue 15:3(一般名フタロシアニンブルーG),15(フタロシアニンブルーR),16(無金属フタロシアニンブルー),60(インダンスロンブルー)が挙げられ、最も好ましくは、C.I.Pigment Blue
15:3,60が挙げられる。
【0067】
また、黄色系の着色剤としては、例えば、C.I.Pigment Yellow 1,3,4,5,6,12,13,14,15,16,17,18,24,55,65,73,74,81,83,87,93,94,95,97,98,100,101,104,108,109,110,113,116,117,120,123,128,129,133,138,139,147,151,153,154,155,156,168,169,170,171,172,173,180,185等が挙げられる。好ましくは、C.I.Pigment Yellow 12(一般名ジスアゾイエロー AAA),13(ジスアゾイエロー AAMX),17(ジスアゾイエロー AAOA),97(ファストイエロー FGL),110(イソインドリノンイエロー 3RLT),および155(サンドリンイエロー 4G),180(ベンズイミダゾロン)が挙げられ、最も好ましくはC.I.Pigment Yellow 17,155,180が挙げられる。
【0068】
さらに、赤色系着色剤としては、例えば、C.I.Pigment Red 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,15,17,18,22,23,31,37,38,41,42,48:1,48:2,48:3,48:4,49:1,49:2,50:1,52:1,52:2,53:1,54,57:1,58:4,60:1,63:1,63:2,64:1,65,66,67,68,81,83,88,90,90:1,112,114,115,122,123,133,144,146,147,149,150,151,166,168,170,171,172,174,175,176,177,178,179,185,187,188,189,190,193,194,202,208,209,214,216,220,221,224,242,243,243:1,245,246,247等が挙げられる。好ましくは、C.I.Pigment Red 48:1(一般名バリウムレッド),48:2(カルシウムレッド),48:3(ストロンチウムレッド),48:4(マンガンレッド),53:1(レーキレッド),57:1(ブリリアントカーミン6B),122(キナクリドンマゼンタ 122)および209(ジクロロキナクリドンレッド)が挙げられ、最も好ましくはC.I.Pigment Red 57:1,122および209が挙げられる。
【0069】
これら着色剤の含有量は、トナー全体に対して、1〜20質量%であることが好ましい。中でも2〜15質量%であることが更に好ましく、2〜10質量%であることが特に好ましい。これらの着色剤は1種又は2種以上の組み合わせで使用することができる。
【0070】
本発明の正帯電性トナーには、トナーの流動性向上、帯電特性改良などトナーの表面改質のために種々の添加剤(外添剤と呼ぶ)を用いることができる。本発明で用いることのできる外添剤としては、例えば二酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミ、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム等の無機微粉体及びそれらをシリコーンオイル、シランカップリング剤などの疎水化処理剤で表面処理したもの、ポリスチレン、アクリル、スチレンアクリル、ポリエステル、ポリオレフィン、セルロース、ポリウレタン、ベンゾグアナミン、メラミン、ナイロン、シリコーン、フェノール、フッ化ビニリデン等の樹脂微粉体等が用いられる。
【0071】
これらの中でも各種のポリオルガノシロキサンやシランカップリング剤等で表面を疎水化処理した二酸化珪素(シリカ)が特に好適に用いることができる。そのようなものとして、例えば、次のような商品名で市販されているものがある。
【0072】
【0073】
外添剤の粒子径はトナーの直径の1/3以下であることが望ましく、特に好適には1/10以下である。また、これらの外添剤は、異なる平均粒子径の2種以上を併用してもよい。外添剤の使用割合はトナー100質量部に対して、0.05〜5質量%、好ましくは0.1〜3質量%である。
【0074】
本発明におけるトナーは、その他の添加剤をトナー粒子内部に含める様にしても良い。一例として、例えば金属石鹸、ステアリン酸亜鉛等の滑剤が、研磨剤として、例えば酸化セリウム、炭化ケイ素等が使用できる。
【0075】
また、着色剤の一部もしくは全部を磁性粉に置き換えた場合には磁性一成分現像用トナーとして用いることができる。磁性粉としては、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性金属、もしくはマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物の粉末が用いられる。これらの磁性粉は、必要に応じて有機珪素あるいはチタン化合物等により疎水化処理したものも好適に用いられる。磁性粉の含有量はトナー全体に対して15〜70質量%が良い。
【0076】
本発明の正帯電性トナーは、特定の製造方法によらず極めて一般的な製造方法に依って得る事ができるが、例えば樹脂と着色剤と帯電制御剤とを、樹脂の融点(軟化点)以上で溶融混練した後、粉砕し、分級することにより得ることが出来る。
【0077】
具体的には例えば、上記の樹脂と着色剤を2本ロール、3本ロール、加圧ニーダー、又は2軸押し出し機等の混練手段により混合する。この際、樹脂中に、着色剤等が均一に分散すればよく、その溶融混練の条件は特に限定されるものではないが、通常80〜180℃で30秒〜2時間である。着色剤は樹脂中に均一に分散するようにあらかじめフラッシング処理、あるいは樹脂と高濃度で溶融混練したマスターバッチを用いても良い。
【0078】
次いで、それを冷却後、ジェットミル等の粉砕機で微粉砕し、風力分級機等により分級するという方法が挙げられる。トナーを構成する粒子の平均粒径は、特に制限されないが、通常5〜15μmとなる様に調整される。通常、この様にして得られたトナー母体に対しては、トナー母体よりも小さい粒径の微粒子(以下、外添剤と呼ぶ)が、例えばヘンシェルミキサー等の混合機を用いて混合される。
【0079】
本発明の正帯電性トナーを製造する他の方法としては、特開平5−66600号公報、特開平8−62891号公報等により開示されている転相乳化法等がある。転相乳化法とは、バインダー樹脂とその他の原料等と有機溶剤からなる混合物に水性媒体(水または水を主成分とする液媒体)を添加することによりWaterin Oilの不連続相を生成させ、さらに水を追加することで、Oil in Waterの不連続相に転相し、そして、更に水性媒体を追加することで水性媒体中に前記混合物が粒子(液滴)として浮遊する懸濁液を形成させ、その後、有機溶剤を除去することによりトナー粒子を製造する方法である。
【0080】
本発明におけるトナーは磁性キャリアと混合することにより二成分現像剤として用いることができる。この場合、磁性キャリアの表面は樹脂により被覆されたものであることが望ましい。表面を樹脂で被覆することにより現像剤の帯電が安定する。
【0081】
本発明の正帯電性トナーを用いて二成分現像剤を作製するキャリアとしては、通常の二成分現像方式に用いられる鉄粉キャリア、マグネタイトキャリア、フェライトキャリアが使用できるが、中でも真比重が低く、高抵抗であり、環境安定性に優れ、球形にし易いため流動性が良好なフェライト、又はマグネタイトキャリアが好適に用いられる。キャリアの形状は球形、不定形等、特に差し支えなく使用できる。平均粒径は一般的には10〜500μmであるが、高解像度画像を印刷するためには30〜80μmが好ましい。
【0082】
また、これらのキャリアを樹脂で被覆したコーティングキャリアも好適に使用でき、被覆樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテルポリビニルケトン、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、スチレン/アクリル共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂あるいはその変性品、フッ素樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂等が使用できる。これらの中でも、特にシリコーン樹脂、フッ素樹脂、(メタ)アクリル樹脂が帯電安定性、被覆強度等に優れ、より好適に使用し得る。つまり本発明では、磁性キャリアが、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、(メタ)アクリル樹脂から選ばれる1種以上の樹脂で被覆された樹脂被覆磁性キャリアであることが好ましい。
【0083】
本発明の正帯電性トナーと、磁性キャリアとの質量割合は特に制限されるものではないが、通常キャリア100質量部当たり、トナー0.5〜10質量部である。
【0084】
また、本発明の正帯電性トナーを非磁性一成分現像用トナーとして用いることもできる。非磁性一成分現像方法としては、接触型と非接触型の現像方法があるが、本発明のトナーはどちらの方法においても使用することができる。
【0085】
こうして得られた本発明の正帯電性トナーは、公知慣用の方法で被記録媒体上に現像され定着されるが、定着方式としては、ヒートロール定着方式を採用するのが好ましい。ヒートロールとしては、トナーを溶融定着しうる温度に加熱できる円筒体の表面を、例えばシリコーン樹脂やフッ素樹脂等の離型性と耐熱性を兼備するコーティング樹脂で被覆したものが用いられる。ヒートロール定着方式では、上記した様なヒートロールを少なくとも一つ有する適当な圧力にて押圧された二つのロール間を被印刷媒体が通過することによりトナーの定着が行われる。
【0086】
本発明の正帯電性トナーの格別顕著な技術的効果は、より高速で現像され、ヒートロール定着が行われる現像定着装置において発揮される。本発明における被記録媒体としては、公知慣用のものがいずれも使用できるが、例えば、普通紙、樹脂コート紙等の紙類、PETフィルム、OHPシート等の合成樹脂フィルムやシート等が挙げられる。
【0087】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を用いて、本発明を更に詳細に説明する。なお、以下において、組成表内の数値は『質量部』を表わす。最初にトナーを調製するにあたって用いたバインダー樹脂の合成例を下記に示す。
【0088】
トナーを調製するにあたって用いたバインダー樹脂の合成例を下記に示す。
なお、各合成例で得られた樹脂をテトラヒドロフラン(THF)に入れ12時間放置した溶液を濾過して得られたTHF可溶性成分の分子量を測定した。
分析には、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィ(GPC)法を用い、標準ポリスチレンにより作成した検量線から分子量を算出した。
GPC装置:東ソー(株)製 HLC−8120GPC
カラム: 東ソー(株)製 TSK Guardcolumn SuperH−H TSK−GEL SuperHM−M 3連結
濃度 :0.5質量%
流速 :1.0ml/min
THF不溶分率は試料粉末1gを円筒濾紙にとり、ソックスレー抽出器でTHFを溶剤として8時間環流した後の濾紙上の残渣から算出した。
酸価はJIS K6901に、TgはJIS K7121に準じ測定した。
【0089】
(樹脂1)
・テレフタル酸:664質量部
・エチレングリコール:75質量部
・ポリオキシプロピレン−(2.2)−2.2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:700質量部
・トリメチロールプロパン:80質量部
・テトラブチルチタネート:3質量部
上記材料を攪拌器、コンデンサー、温度計をセットした四つ口フラスコに入れ、窒素ガス気流下、4質量部のテトラブチルチタネートを添加し、脱水縮合により生成した水を除去しながら、240℃にて10時間常圧で反応させた。その後順次減圧し5mmHgで反応を続行した。反応は軟化点により追跡し、軟化点が145℃に達した時反応を終了した。得られたポリエステル樹脂は、Mn:5450、Mw:152200、軟化点:147℃、酸価は5.8、DSC測定法によるTgは63℃、THF不溶分率は3%であった。
【0090】
(樹脂2)
・テレフタル酸:664質量部
・プロピレングリコール:152質量部
・シクロヘキサンジメタノール:145質量部
・ネオペンチルグリコール:150質量部
上記材料を攪拌器、コンデンサー、温度計をセットした2リットル四つ口フラスコに入れ、窒素ガス気流下、4質量部のテトラブチルチタネートを添加し、脱水縮合により生成した水を除去しながら、200℃にて20時間常圧で反応させた。その後順次減圧し5mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に準じる軟化点により追跡し、軟化点が90℃に達した時反応を終了した。得られたポリエステルの分子量は、Mn:2520、Mw:6200であった。軟化点:95℃、酸価:6.8、DSC測定法におけるTg:53℃であった。
【0091】
(樹脂3)
・テレフタル酸:664質量部
・ネオペンチルグリコール:120質量部
・エチレングリコール:150質量部
・プロピレングリコール:61質量部
・エピクロン830(大日本インキ化学工業製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂):19.3質量部
・カージュラE:20質量部
上記材料を攪拌器、コンデンサー、温度計をセットした2リットル四つ口フラスコに入れ、窒素ガス気流下、4gのテトラブチルチタネートを添加し、脱水縮合により生成した水を除去しながら、240℃にて12時間常圧で反応させた。その後順次減圧し30mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に準じる軟化点により追跡し、軟化点が200℃に達した時反応を終了した。得られたポリエステル樹脂は、Mn:52,800、Mw:165,100、THF不溶分7.4%、軟化点:203℃、酸価:9.3,Tg:67.2℃であった。
【0092】
(樹脂4)
・スチレン:380質量部
・ブチルメタアクリレート:120質量部
・ジビニルベンゼン:10質量部
・過酸化ベンゾイル:5質量部
温度計、ガラス製気流導入管、耐真空シール装置付撹拌棒及び水冷ジムロート型コンデンサーを付属した2容量の4つ口丸底フラスコに、キシレン500部と上記モノマー及び開始剤の全量を投入した。ガラス製気流導入管から窒素ガスを導入して反応器内を不活性雰囲気に置換した後、内容物をスライダツクス付マントルヒーターにより徐々に加熱して75℃迄上昇せしめた。反応は65℃〜80℃に保ちつつ行なわれ、10〜12時間後に反応を終了せしめるべく温度を130℃迄上昇せしめて重合を完結した。次に水冷コンデンサー及びガラス製気流導入管をフラスコから取除き、かわりに減圧蒸留用のキヤピラリーとクライゼン分溜管を装着した。クライゼン分溜管には温度計と水冷リービツヒコンデンサーを連結し、コンデンサーの排出口は吸引アダプターを経てナス型フラスコへと連結せしめた。吸引アダプターと真空ポンプをマノメーター及びトラツプを介して減圧用ゴム管で結び減圧蒸溜の準備を終了した。マントルヒーターを加熱し、内容物を充分に撹拌しつつ真空ポンプを作動させ20mmHg迄減圧すると液温75℃、溜出温度38℃でキシレン或は場合により未反応のモノマーが溜出を始めた。最後は液温180℃に於て0.5mmHg迄減圧して溶剤を完全に除去した。得られた重合体は高温溶融状態のうちにステンレスパンにあけ、室温迄冷却後破砕した。
得られた重合体は軟化点:145℃、Tg:61℃、Mn:8,000、Mw:21,000であつた。
【0093】
(離型剤の製造例1)
炭素数50の末端アルコール型ワックス(ペトロライト社製品、商品名ユニリン700アルコール、分子量700)100質量部をフラスコに仕込み、120℃に加熱した後、攪拌下でこれに無水マレイン酸(分子量98)20質量部を添加し、120℃で2時間反応させた。つぎにこれに融点95℃のフィッシャートロプシュワックス(サゾール社製品、商品名サゾール・ワックスH1、分子量680)120質量部を添加して150℃に加熱し、ジクミルパーオキサイド(日本油脂製品、パークミルD、分子量270)5質量部とキシレン10質量部の溶液を1時間かけて滴下後1時間熟成した。ついで減圧下で溶媒や開始剤の分解生成物を留去して目的とする離型剤(ワックス1)を得た。
【0094】
(離型剤の製造例2)
融点105℃のフィッシャートロプシュワックス(日本精蝋製品、商品名FT−100、分子量700)100質量部をフラスコに仕込み、150℃に加熱した後、無水マレイン酸15質量部およびターシャリーブチルパーオキシイソプロピルモノカルボネート5質量部とキシレン20質量部の溶液を1時間かけて滴下した。つぎに1時間熟成した後、溶媒を減圧下で留去し、1−オクタノール(分子量130)10質量部を加えて150℃で6時間攪拌した。つぎに上記で得たワックス100質量部に対して沸点153℃の液状シリコーン(信越化学製品、商品名KF−96L−1.0CS、分子量240)10質量部を添加し、これに1,1−ビス(ターシャリーブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(日本油脂製品、パーヘキサ3M、分子量303)7質量部を150℃で1時間かけて滴下した。滴下終了後、150℃で1時間熟成し、溶媒および未反応のシリコーン、開始剤の分解生成物等を減圧下で留去して離型剤(ワックス2)を得た。
【0095】
(離型剤の製造例3)
第1級ステアリルアミン(花王製品、商品名ファーミン80、分子量270)100質量部をフラスコに仕込み、120℃に加熱した後、攪拌下でこれに無水マレイン酸40質量部を添加し、120℃で2時間反応させた。つぎにこれに融点94.2℃のポリエチレンワックス(ペトロライト社製品、商品名ポリワックス600、分子量600)300質量部を添加して150℃に加熱し、ターシャリーブチルパーオキシイソプロピルモノカルボネート(日本油脂製品、パーブチルI、分子量160)8質量部とキシレン25質量部の溶液を1時間かけて滴下後1時間熟成した。ついで減圧下で溶媒や開始剤の分解生成物を留去して離型剤(ワックス3)を得た。
【0096】
(実施例1)
<トナーの製造>
・樹脂1 89質量部
・モーガルL(カーボンブラック キャボット製) 5質量部
・BONTRON N−04(オリエント化学製) 3質量部
・ワックス3 3質量部
ヘンシェルミキサーを用いて上記原料からなる混合物を作製し、その混合物をホッパー内に一時貯留した。その後、2軸の溶融混練機にて混練した。このようにして得られた混練物を機械式粉砕機にて粉砕、その後分級して体積平均粒子径9.8μmのトナー原体1を得た。
・トナー原体1 100質量部
・HVK2150 0.5質量部
得られたトナー原体1と上記疎水性シリカをヘンシェルミキサーにより混合した後、篩いがけをして、実施例1のトナーを得た。
【0097】
以下、実施例1と同様に表1の配合にて実施例2〜実施例8及び比較例1〜比較例2のトナーを製造した。
【0098】
【表1】
【0099】
表中の表示は以下の通り。
・モーガルL;カーボンブラック(キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク製)
・カルナバ;カルナバワックス1号粉末(加藤洋行)
・550P;ビスコール550P(三洋化成)
・N−04;ボントロンN−04(オリエント化学)ニグロシン染料
・PR;COPY BLUE PR(クラリアント)トリフェニルメタン染料・
・イエロー;TONER YELLOW HG 「クラリアント製」
・シアン;KET BLUE 111 「大日本インキ化学工業製」
・マゼンタ;Fastogen Super Magenta R「大日本インキ化学工業製」
【0100】
<各実施例及び比較例のトナー試験>
シリコーンコートフェライトキャリア(粒径100μm)と実施例及び比較例のトナーを用いて、トナー濃度が5質量%になるように現像剤を調製し、各現像剤を用いて以下の試験を行った。
【0101】
(印刷耐久テスト)
市販の高速プリンター(A4紙220枚/分)を用いて10万枚の連続プリントを行い、画像部の濃度及び地汚れ濃度を測定すると共に、現像剤の帯電量を測定した。画像濃度及び地汚れはマクベス濃度計RD−918で測定した。なお、地汚れは印刷濃度の白地部濃度からプリント前白紙濃度を差し引いて求めた。その差が0.01未満の時を○、0.01〜0.03未満の時を△、0.03以上の時を×とした。結果を表2に示す。
【0102】
また、現像機内部のトナー飛散状況を目視観察した。飛散が全く観察されない状態を○、飛散がほとんど見えないが、装置内部をウエスで拭くとトナー汚れが観察される状態を△、機内飛散が目視で確認される状態を×、ひどい機内飛散が確認できる状態を××とした。結果を表2に示す。
【0103】
帯電量については、トナーを現像装置内から採取して、ブローオフ帯電量測定機(東芝ケミカル製)で測定した。結果を表2に示す。
【0104】
(転写効率の測定)
市販の複写機を用いて、ベタ画像(縦100mm×横20mm)を現像し、感光体上のベタ画像が転写部を50%通過したところで停止させた。その後、感光体上の未転写画像(ベタ)・転写後の未定着画像をそれぞれテープ(30mm×20mm)にて完全に剥離し、未転写画像のトナー量と転写後のトナー量とを測定し、下記の式より転写効率(%)を算出した。結果を表3に示す。
転写効率=100−(転写後のトナー量/未転写画像のトナー量×100)
【0105】
(帯電の立ち上がり比較)
前記現像剤50gが入った100ccのポリエチレン容器を115rpmのボールミルで3分撹拌した後、現像剤を採取し、ブローオフ帯電量測定機で帯電量を測定した。さらに7分撹拌(計10分)し、同様に帯電量を測定した。試験結果を表3に示す。
【0106】
(定着性能試験)
定着温度幅について、以下に示す試験によって定着温度を求め、その上限値と下限値との範囲を定着温度幅とした。
実施例及び比較例のトナーを用い、市販の有機光半導体を感光体として使用したプリンターで、帯状の未定着画像が紙上に形成されたテストサンプルを作製した。それを、リコーイマジオDA−250のヒートロール(オイルレス型)を使用し、90mm/秒の定着速度で、表面温度を変えながら定着を行った。定着後の画像にメンディングテープ(3M製)を貼り、剥離後の画像濃度(ID)が元のIDの90%以上であって、かつオフセットの発生がみられないヒートロールの温度範囲を定着温度幅とした。結果を表3に示す。
【0107】
【表2】
【0108】
【表3】
【0109】
実施例のトナーは、低温定着性、耐オフセット性に優れ、10万枚の印刷においても帯電量が一定であり、均一の画像濃度の印刷を行うことができた。さらに、トナー粒子をスライスして顕微鏡で観察するとワックスがトナー粒子中に微細に均一に分散しているのが観察された。一方、比較例のトナー粒子をスライスして顕微鏡で観察すると、トナー中のワックス粒子の径は、実施例のトナー中に分散しているワックスの径より大きかった。また、トナー粒子間に遊離しているワックス粒子が観察された。
【0110】
【発明の効果】
本発明によれば、低温定着性、耐オフセット性に優れ、かつ、長時間の使用においてもマシン内部を汚染するような飛散トナーを発生せず、安定な帯電挙動を示し、画像濃度の変動がない高品位、かつ高精度な印刷画像が得られる正帯電性トナーを得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法、あるいは静電印刷法に用いる正帯電性トナーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法に用いられるトナーはこれまで種々検討されてきたが、近年においては情報化社会の発展に伴い、印刷画像の高品質化、記録の高速化、高密度化等の要求が高まり、静電潜像を非印刷媒体上に可視画像として記録するトナーに対する要求は過大なものとなっている。特に、ヒートロール定着方式に用いるトナーでは、広い温度領域で安定した定着挙動を示し、耐ホットオフセット性(以下単に耐オフセット性と表記する)をも具備する熱的特性に優れた性能が要求され、更に、長期間の使用においてもマシン内部を汚染せず、安定した帯電特性を保持しつつ、高品位かつ高精度な印刷を行うことの出来る帯電特性にも優れたトナーの開発が求められている。
【0003】
定着及び耐オフセット性を改善するため、一般的にはトナー中にワックス等の離型効果を有する物質を含有させることが行われている。これまではワックスとしてポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックスが主として検討されてきたが、特開平1−238672号、特開平3−5764号、特開平5−119509号等にはモンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス等の天然ワックスを用いた例が提示されている。あるいは、さらに耐オフセット性を向上させるため、特開平11−237759号、特許第2585755号、特開平11−194543号、特開2000−56505号等では脂肪酸エステルをワックスとして用いることが提案されている。
【0004】
確かに脂肪酸エステルワックスは離型効果に優れており、ヒートロール定着方式において広い温度領域で良好な定着/耐オフセット性能を示す。しかしながら、同ワックスを用いた前記の各号報には前述したヒートロール定着方式のトナーに要求されるすべての特性を満足する発明は開示されていない。特に、非画像部に汚れを発生せず、高濃度で高品位、かつ高精度な印刷物を長時間にわたり印刷可能とし、且つ、飛散トナーを発生せず、帯電特性にも優れたトナーについての技術については十分な検討が為されていない。
【0005】
更に、特開2000−10338号、特開2002−14489号等には、定着・オフセット性に優れる合成炭化水素ワックスを変性したワックスが開示され、これをトナー用の離型剤として用いる技術が開示されている。しかしながら、同公報の技術によっても上記のヒートロール特性を満足し、更に印刷・現像特性に優れたトナーに関する技術は十分なものではない。
【0006】
一方、帯電制御剤についてもこれまで種々検討されており、高速・高耐久のセレン感光体を搭載したマシンに用いる正帯電性トナーには、帯電制御剤としてニグロシン系染料、4級アンモニウム塩化合物等を用いることが知られている。これらの正帯電性帯電制御剤を単独であるいは組み合わせて用いた例としては特開平1−259371号、特開平3−7948号、特開平5−119509号、特開平10−246991号、等がある。しかしながら、これらの各号報にも前述したヒートロール定着用トナーに要求されるすべての特性を満足する結果は開示されていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、ヒートロール定着方式において広い温度領域で良好な定着/耐オフセット性能を有し、長時間の使用においてもマシン内部を汚染するような飛散トナーを発生せず、安定した帯電挙動を示すと共に高濃度で高品位、かつ高精度な印刷を可能とする正帯電性のトナーを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、バインダー樹脂と着色剤と離型剤と帯電制御剤を含有してなるトナーであって、前記離型剤が長鎖アルキル基を有するアルコール又はアミン、もしくはフルオロアルキル基を有するアルコール又はアミンから選択される1種以上の化合物と不飽和多価カルボン酸及び/又はその酸無水物と合成炭化水素ワックスを反応させた化合物であり、前記帯電制御剤が、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料、及び/又は4級アンモニウム塩化合物であることを特徴とする正帯電性トナーを提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する離型剤は、長鎖アルキル基を有するアルコール、長鎖アルキル基を有するアミン、フルオロアルキル基を有するアルコール、又はフルオロアルキル基を有するアミンから選択される1種以上の化合物と不飽和多価カルボン酸又はその酸無水物を反応させ、次いで、その反応物を、遊離基を発生させる化合物、例えば、有機過酸化物を用いて合成炭化水素ワックスに付加させて製造して得られる化合物である。もしくは、先に有機過酸化物等で合成炭化水素ワックスに不飽和多価カルボン酸又はその無水物を付加させてから前記アルコール類やアミン類と反応させることによって得ることができる。なお、合成炭化水素ワックスとしてα−オレフィン類を用いた場合には不飽和多価カルボン酸又はその誘導体との反応に遊離基を発生させる化合物を使用せずともよく、高温下で不飽和二重結合による反応を利用して製造することができる。
【0010】
合成炭化水素ワックスに対する不飽和多価カルボン酸又はその酸無水物の使用量は0.5〜1.5モル当量、また、アルコールやアミン類の使用量は0.2〜3.0モル当量であることが好ましい。
【0011】
長鎖アルキル基を有するアルコール、又はアミン類としては、例えば、オクタノール、ドデカノール、ステアリルアルコール、ノナコサノール、ペンタデカノール、N−メチルヘキシルアミン、ノニルアミン、ステアリルアミン、ノナデシルアミンなどを使用することができる。またフルオロアルキル基を有するアルコール、又はアミン類としては、例えば、2−(パーフルオロブチル)エタノール、2−(パーフルオロヘキシル)エタノール、2−(パーフルオロオクチル)プロパノール、1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプタノール、4,4−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフェノール、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、フルオロアニリンなどを使用することができる。
【0012】
不飽和多価カルボン酸又はその無水物としては、たとえばマレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸などの1種又は2種以上の混合物が使用できる。中でも、酸無水物が好ましい。
【0013】
合成炭化水素ワックスとしては、ポリエチレンワックス、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、α−オレフィンなどがあげられるが、上記のような反応を行った場合、一部未反応のものが残り、融点が低く特に液状のものを用いたときにはこの未反応物により定着ロールの汚染やトナーのブロッキングが生じてしまう場合があり、一方、融点が高いワックス類を用いた場合には反応生成物自体の融点が高くなり、低温における定着性が悪くなってしまう。よって、本発明に使用する合成炭化水素ワックスとしては融点が50〜150℃のものが好ましい。
【0014】
遊離基を発生させる化合物としては、例えば、有機過酸化物を使用するが、ジターシャリーブチルパーオキサイド、ターシャリーブチルハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ターシャリーブチルクミルハイドロパーオキサイド、クミルハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリーブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリーブチルパーオキシ)ヘキシン−3、ターシャリーブチルパーオキシイソプロピルモノカルボナート、1,1−ビス(ターシャリーブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイドなどの1種又は2種以上の混合物が使用できる。
【0015】
なお、本発明で使用する離型剤は、その製造工程において、不飽和多価カルボン酸又はその酸無水物を合成炭化水素ワックスに付加させる際に、フルオロアルキル化合物、ポリシロキサン化合物、及びフルオロシロキサン化合物から選択される1種以上を前記酸類と共に合成炭化水素ワックスに付加させた化合物であることがより好ましい。付加させるフルオロアルキル化合物としては、例えば、1−メトキシ−(パーフルオロ−2−メチル−1−プロペン)、へキサフルオロアセトン、3−パーフルオロオクチル−1,2−エポキシプロパン、3−(1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルオキシ)−1,2−エポキシプロパン、3−(2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ)−1,2−エポキシプロパン、2−(パーフルオロブチル)エチルブロマイド、パーフルオロオクチルブロマイドなどがある。
【0016】
本発明の正帯電性トナーに使用する離型剤としては、上記原料の中で、窒素原子を含む原料を使用するのが好ましい。中でも、長鎖アルキル基を有するアミン、またはフルオロアルキル基を有するアミンを使用することがより好ましく、長鎖アルキル基を有するアミンを使用することが特に好ましい。
【0017】
上記製法で製造された離型剤の市販品としては、例えば、キャナックスL−171、J−797、L−142、MP−WAX L−996(以上、中京油脂株式会社製)等がある。
【0018】
また、本発明のトナーには、本発明の効果を損なわない範囲において、これまで公知の種々の離型剤、例えば、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ポリアミド系ワックス、フィッシャートロプシュワックス、カルナバワックス、エステルワックス等を離型剤として適宜用いることができる。
【0019】
離型剤の使用量は、トナー全体に対して0.3〜15質量部であることが好ましく、1〜5質量部であることがより好ましい。0.3質量部より少ないと耐オフセット性が損なわれ、15質量部より多いとトナーの流動性が悪くなり、また、二成分現像剤の場合、キャリア表面に付着することによりスペントキャリアが発生し、トナーの帯電特性に悪影響を与えることになる。
【0020】
本発明の正帯電性トナーに用いるバインダー樹脂としては、本発明の目的を損なわないものであれば特に制限なく使用することができる。具体的には、ポリスチレン系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂、またはスチレン−共役ジエン共重合体樹脂のようなビニル系の共重合体樹脂、さらに、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、キシレン樹脂、クマロンインデン樹脂、前述の樹脂を組み合わせたハイブリッド樹脂等を挙げることができるが、これらの中でもビニル系の共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂が好ましく、定着性、耐オフセット性、透明性等のバランスが良いことから、ポリエステル樹脂が特に好適に使用することができる。
【0021】
本発明で好適に用いられるポリエステル樹脂は、
(A)2価以上の多塩基酸及び/又は酸無水物及び/又はこれらの低級アルキルエステルから選ばれる多塩基酸化合物
(B)2価以上の多価アルコール
を通常の方法で脱水縮合して得る。
【0022】
2価以上の多塩基酸及び/又は酸無水物としては、例えば無水フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸若しくはその酸無水物、又はそれらの誘導体が挙げられる。また、3価以上の多塩基酸及び/又は酸無水物としては、例えばトリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸等が挙げられる。更に、それらの低級アルキルエステルとしては、アルキル残基が、好ましくは炭素数1〜6、より好ましくは炭素数1〜4のものが挙げられる。かかる低級アルキルエステルは、上記2価以上の多塩基酸又はその酸無水物と低級アルコールとをエステル化反応させることにより得られる。上記の多塩基酸の中では、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸等が特に好ましい。
【0023】
また、2価以上の多価アルコールとしては以下の化合物が挙げられる。例えば、2価の脂肪族系アルコールとしては、
(a)エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドランダム共重合体ジオール、エチレンオキサイド−テトラハイドロフラン共重合体ジオール等が挙げられる。
【0024】
また、2価の芳香族系ジオールとしては、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物である以下の化合物(b)が挙げられる。
(b)ポリオキシエチレン−(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.2)−ポリオキシエチレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン及びこれらの誘導体等。
【0025】
更に、3価以上の多価アルコールとしては、
(c)ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトラオール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセリン、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリメチロールベンゼン等の3価以上のアルコール、あるいは、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、N,N−ジグリシジルアニリン、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ基を有するビニル化合物の重合体、あるいは共重合体、エポキシ化レゾルシノール−アセトン縮合物、部分エポキシ化ポリブタジエン、半乾性もしくは乾性脂肪酸エステルエポキシ化合物等がある。
【0026】
本発明で使用するポリエステル樹脂は、例えば触媒の存在下、上記の原料成分を用いて脱水縮合反応或いはエステル交換反応を行うことにより得ることができる。この際の反応温度及び反応時間は、特に限定されるものではないが、通常150〜300℃で2〜24時間である。上記反応を行う際の触媒としては、例えば酸化亜鉛、酸化第一錫、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジラウレート等を適宜使用する事が出来る。上記多塩基酸化合物とジオール成分の配合比(モル比)は、8/10〜10/8、特に9/10〜10/9が好ましい。なお、2価の多塩基酸化合物とジオール成分とを反応させると、直鎖状のポリエステル樹脂が得られる。また、2価及び3価以上の多塩基酸化合物と多価アルコール等とを反応させると、分岐状或いは網目状のポリエステル樹脂が得られる。このようにして得られたポリエステル樹脂は単独で使用しても良く、所望の性能となるよう、複数のポリエステル樹脂をブレンドして使用してもよい。
【0027】
本発明の正帯電性トナーのバインダー樹脂としてポリエステル樹脂を使用する場合、最も好ましい実施形態は、多価アルコール成分として(b)化合物を使用せず、2価の多塩基酸及び/又は酸無水物及び/又はこれらの低級アルキルエステルから選ばれる多塩基酸化合物と2価の脂肪族系アルコールを反応させた直鎖状のポリエステル樹脂と、多価アルコール成分として(b)化合物を使用せず、2価の多塩基酸及び/又は酸無水物及び/又はこれらの低級アルキルエステルから選ばれる多塩基酸化合物、2価の脂肪族系アルコール及びエポキシ樹脂を反応させた架橋ポリエステル樹脂を併用した場合である。このような樹脂をバインダー樹脂として用いたトナーは低温での定着性能が良好であり、且つ高温でのオフセット性能も優れており良好である。
【0028】
本発明で使用するバインダー樹脂としては、エポキシ樹脂も好適に使用することができる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂、ビスフェノールF型のエポキシ樹脂、クレゾールノボラック型のエポキシ樹脂、フェノールノボラック型のエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型のエポキシ樹脂、ビフェニル型のエポキシ樹脂等がある。中でも、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂、クレゾールノボラック型のエポキシ樹脂を用いることが好ましく、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂を用いることが特に好ましい。具体的には、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂として、例えば、大日本インキ化学工業(株)製の「エピクロン2055」(軟化点80〜90℃)、「エピクロン3050」(軟化点94〜102℃)、「エピクロン4050」(軟化点96〜104℃)、「エピクロン7050」(軟化点122〜131℃)、油化シェルエポキシ(株)製の「エピコート1002」(軟化点83℃)、「エピコート1003」(軟化点89℃)、「エピコート1004」(軟化点98℃)、「エピコート1007」(軟化点128℃)、「エピコート1009」(軟化点148℃)等が挙げられる。また、クレゾールノボラック型のエポキシ樹脂としては、例えば、大日本インキ化学工業(株)製の「エピクロンN−690」(軟化点85〜95℃)、「エピクロンN−695」(軟化点90〜100℃)等が挙げられる。
【0029】
また、本発明で好適に用いることのできるビニル系共重合体樹脂としては、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂が好ましい。スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂は、例えば以下に掲げるモノマーを共重合することにより得ることができる。
【0030】
(d)スチレン及びその誘導体;例えばスチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、トリエチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、ヘプチルスチレン、オクチルスチレンの如きアルキルスチレン、フロロスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ヨードスチレンの如きハロゲン化スチレン、更にニトロスチレン、アセチルスチレン、メトキシスチレン等がある。
【0031】
(e)(メタ)アクリル酸エステルモノマー;例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ターシャリーブチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートの如きアルキル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートの如き脂環族(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートの如き芳香族(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートの如き水酸基含有(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロキシエチルホスフェートの如きリン酸基含有(メタ)アクリレート、2−クロロエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ3−クロロプロピル(メタ)アクリレート、2,3−ジブロモプロピル(メタ)アクリレートの如きハロゲン原子含有(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートの如きエポキシ基含有(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレートの如きエーテル基含有(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートの如き塩基性窒素原子又はアミド基含有(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
【0032】
(f)また、これらと共に共重合可能な不飽和化合物も必要に応じて用いることができる。例えば、(メタ)アクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸、α−メチルクロトン酸、α−エチルクロトン酸、イソクロトン酸、チグリン酸、ウンゲリカ酸の如き付加重合性不飽和脂肪族モノカルボン酸、又はマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、ジヒドロムコン酸の如き付加重合性不飽和脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。
【0033】
(g)更にその他の共重合可能な不飽和化合物として、スルホエチルアクリルアミドの如きスルホ基含有ビニルモノマー、(メタ)アクリロニトリルの如きニトリル基含有ビニルモノマー、ビニルメチルケトン、ビニルイソプロペニルケトンの如きケトン基含有ビニルモノマー、N−ビニルイミダゾール、1−ビニルピロール、2−ビニルキノリン、4−ビニルピリジン、N−ビニル2−ピロリドン、N−ビニルピペリドンの如き塩基性窒素原子又はアミド基含有ビニルモノマー等を使用することができる。
【0034】
(h)また、架橋剤を上記ビニルモノマーと共に使用してもよい。架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルエーテル、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0035】
スチレン−(メタ)アクリル酸エステルの共重合体の製造方法としては、通常の重合方法を採ることが可能で、溶液重合、懸濁重合、塊状重合等、重合触媒の存在下に重合反応を行う方法が挙げられる。
【0036】
重合触媒としては、例えば、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、ベンゾイルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、ブチルパーオキシベンゾエート等が挙げられ、その使用量はビニルモノマー成分の0.1〜10.0質量%が好ましい。
【0037】
また、カルボキシル基含有ビニルモノマーを必須成分として加えたスチレン−(メタ)アクリル酸エステルの共重合体を金属塩により架橋した樹脂(アイオノマー)も使用できる。
【0038】
さらに、本発明においては、スチレン−共役ジエン共重合体を好適に用いることができる。スチレン−共役ジエン共重合体は、公知慣用の手法で得ることが出来るが、単量体を一括仕込みあるいは多段仕込みを行う様なin−situ法、例えば乳化重合により容易に得ることが出来る。スチレン−共役ジエン共重合体に用いられるモノマーとしては、前記(d)に例示したスチレンあるいはその誘導体が、また、共役ジエンとしては、例えばブタジエン、イソプレン等が挙げられる。共役ジエンの中ではブタジエンが好ましい。スチレン−共役ジエン系共重合体は、スチレンと共役ジエンとの共重合体の性質を損なわない限り、それ以外の共重合可能な単量体との多元共重合体であってもよい。そのような共重合可能な単量体としては、例えば塩化ビニル、酢酸ビニルの他、前記(e)〜(h)に例示したモノマーが挙げられる。
【0039】
スチレンと共役ジエンとの共重合体の重量平均分子量(Mw)は、40,000〜200,000のものが好ましい。40,000未満の場合は画像部のトナー層の強度が充分得られ難く、耐オフセット性能(ヒートロールに対するトナーの付着汚れ防止効果)も極端に低下し易くなる。また、200,000を越える場合は、軟化点の上昇により定着可能温度が高まり、一般の定着条件下では定着性能が大きく低下し易くなる。スチレン−ブタジエン系共重合体を構成するモノマー成分の比率としては、ブタジエンモノマーの比率として5〜20質量%となるものが好ましい。5質量%未満ではゴム弾性が必ずしも十分ではない。また、20質量%以上では耐熱性能が悪化し易くなり、一般的なトナー使用環境及び保存環境で障害を招きやすい。
【0040】
本発明で用いられるバインダー樹脂の軟化点は90〜180℃の範囲であることが好ましく、95〜160℃の範囲であることがより好ましく、100〜135℃の範囲がさらに好ましい。90℃未満であると高温でのオフセットが発生し易くなり、180℃超では低温での定着性が悪くなり易い。本発明における樹脂の軟化点は定荷重押出型細管式レオメーターである島津製作所製フローテスタCFT−500を用いて測定されるT1/2温度で定義する。フローテスタでの測定は、ピストン断面積1cm2、シリンダ圧力0.98MPa,ダイ穴径1mm、ダイ長さ1mm、測定開始温度50℃、昇温速度6℃/min、試料質量1.5gで行った。
【0041】
さらにバインダー樹脂のガラス転移温度は50℃以上であることが好ましいが、中でも55℃以上のものが特に好ましい。Tgが50℃以下ではトナーが保存、運搬、或いはマシンの現像装置内で高温下に晒された場合にブロッキング現象(熱凝集)がおこりやすい。ここでいう、ガラス転移温度はJIS K7121に準じた測定で得られた補外ガラス転移開始温度で定義する。測定には島津製作所製DSC−60を使用した。
【0042】
バインダー樹脂における酸価は1〜30であることが好ましく、1〜20であることがより好ましい。酸価がこの範囲であると環境安定性が良好となる。また、水酸基価は、10〜100であることが好ましく、10〜60であることがより好ましい。酸価、水酸基価が上記範囲であれば、トナーの耐湿性が良好となる点で好ましい。
【0043】
本発明の正帯電性トナーで使用する帯電制御剤は、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料、及び/又は4級アンモニウム塩化合物である。これらの帯電制御剤は、本発明で使用する離型剤と組み合わせて使用することにより、より高く、安定した帯電量をトナーに与えることができ、帯電の立ち上がりが良好となる。その結果、高濃度且つ高精細な画像を印刷可能な正帯電性のトナーとなる。特に、本発明で使用する離型剤の原料として、アミノ基を含有する化合物を使用することによりその効果は顕著となる。上記の帯電制御剤の中で、本発明の正帯電性トナーを黒トナーとして用いる場合には、ニグロシン染料を使用することが好ましく、カラートナーとして使用するときには、4級アンモニウム塩化合物を使用することが好ましい。
【0044】
ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料としては、公知の化合物を使用することができるが、例えば、ニグロシン染料として、「NIGROSINE BASE EX」、「OIL BLACK BS」、「BONTRON N−01」、「BONTRON N−07」 (以上 オリエント化学(株))等が、変成ニグロシン染料としては、「BONTRON N−04」、「BONTRON N−21」 (以上 オリエント化学(株))、「CHUO−3」(中央合成化学(株))等が挙げられる。また、トリフェニルメタンとしては、「OIL BLUE」 (オリエント化学(株))、「COPY BLUE PR」 (クラリアント(株))等が挙げられる。
【0045】
また、本発明の正帯電性トナーに使用する4級アンモニウム塩化合物としては、公知の化合物を使用することができるが、下記式1〜式3で表される化合物を使用することが好ましい。
【0046】
【化4】
(式1)
[式中、R1〜R3はCnH2n+1基を表す。但し、nは1〜10の整数を示す。また、R1〜R3は同じであっても異なっていてもよい。]
【0047】
【化5】
(式2)
[式中、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜22個のアルキル基あるいはアルケニル基、炭素数1〜20個の未置換あるいは置換芳香族基、炭素数7〜20個のアラルキル基を表し、A−はモリブデン酸アニオンあるいはタングステン酸アニオン、モリブデンあるいはタングステン原子を含むヘテロポリ酸アニオンを表す。]
【0048】
【化6】
(式3)
[式中、mは1、2または3を示し、そしてnは0、1または2を示し、Mは水素原子、または1価の金属イオンである。X及びZは1または2を示し、Yは0または1を示す。さらに、X=1の時、Y=1、Z=1となりX=2の時、Y=0、Z=2となる。R5〜R12は水素、炭素数1〜30の直鎖状、あるいは枝分かれした飽和または不飽和のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシレン基、一般式(−C2〜5のアルキレン−O)n−R(但し、Rは水素または炭素数1〜4のアルキル基またはアシル基であり、nは1〜10の整数である)で表されるポリアルキルオキシレン基を表し、R1、R2、R3、R4は水素、または、炭素数1〜30の直鎖状、あるいは枝分かれした飽和または不飽和のアルキル基、または一般式(−CH2−CH2−O)n−R(但し、Rは水素または炭素数1〜4のアルキル基またはアシル基であり、nは1〜10の整数である)で表されるオキシエチル基、更に炭素数5〜12の単核−または多核脂環式残基、単核−または多核芳香族残基または芳香脂肪族残基を表す。]
【0049】
より具体的には以下の各化合物がある。
【0050】
【化7】
化合物(1−1)
【0051】
【化8】
化合物(2−1)
【0052】
【化9】
化合物(2−2)
【0053】
【化10】
化合物(2−3)
【0054】
【化11】
化合物(2−4)
【0055】
【化12】
化合物(2−5)
【0056】
【化13】
化合物(2−6)
【0057】
【化14】
化合物(2−7)
【0058】
【化15】
化合物(2−8)
【0059】
【化16】
化合物(2−9)
【0060】
【化17】
化合物(2−10)
【0061】
【化18】
化合物(2−11)
【0062】
【化19】
化合物(3−1)
【0063】
【化20】
化合物(3−2)
【0064】
上記の帯電制御剤は単独で用いても組み合わせて用いても良く、バインダー樹脂に対して0.3〜15質量部、好ましくは0.5〜5質量部含有させることにより良好な帯電性能が得られる。
【0065】
本発明の正帯電性トナーに使用することができる着色剤としては、例えば、黒の着色剤としては製法により分類されるファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、或いは、C.I.Pigment Black 11の鉄酸化物系顔料、C.I.Pigment Black 12の鉄−チタン酸化物系顔料、フタロシアニン系のシアニンブラックBX等があげられる。また、以下に例示する有彩色の顔料を使用して有彩色のトナーとして、あるいは2種類以上の顔料を使用して黒色に調色して使用することもできる。
【0066】
本発明の正帯電性トナーに使用できる青系の着色剤としては、フタロシアニン系のC.I.Pigment Blue 1,2,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,15,16,17:1,27,28,29,56,60,63等が挙げられる。青系の着色剤として、好ましくは、C.I.Pigment Blue 15:3(一般名フタロシアニンブルーG),15(フタロシアニンブルーR),16(無金属フタロシアニンブルー),60(インダンスロンブルー)が挙げられ、最も好ましくは、C.I.Pigment Blue
15:3,60が挙げられる。
【0067】
また、黄色系の着色剤としては、例えば、C.I.Pigment Yellow 1,3,4,5,6,12,13,14,15,16,17,18,24,55,65,73,74,81,83,87,93,94,95,97,98,100,101,104,108,109,110,113,116,117,120,123,128,129,133,138,139,147,151,153,154,155,156,168,169,170,171,172,173,180,185等が挙げられる。好ましくは、C.I.Pigment Yellow 12(一般名ジスアゾイエロー AAA),13(ジスアゾイエロー AAMX),17(ジスアゾイエロー AAOA),97(ファストイエロー FGL),110(イソインドリノンイエロー 3RLT),および155(サンドリンイエロー 4G),180(ベンズイミダゾロン)が挙げられ、最も好ましくはC.I.Pigment Yellow 17,155,180が挙げられる。
【0068】
さらに、赤色系着色剤としては、例えば、C.I.Pigment Red 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,15,17,18,22,23,31,37,38,41,42,48:1,48:2,48:3,48:4,49:1,49:2,50:1,52:1,52:2,53:1,54,57:1,58:4,60:1,63:1,63:2,64:1,65,66,67,68,81,83,88,90,90:1,112,114,115,122,123,133,144,146,147,149,150,151,166,168,170,171,172,174,175,176,177,178,179,185,187,188,189,190,193,194,202,208,209,214,216,220,221,224,242,243,243:1,245,246,247等が挙げられる。好ましくは、C.I.Pigment Red 48:1(一般名バリウムレッド),48:2(カルシウムレッド),48:3(ストロンチウムレッド),48:4(マンガンレッド),53:1(レーキレッド),57:1(ブリリアントカーミン6B),122(キナクリドンマゼンタ 122)および209(ジクロロキナクリドンレッド)が挙げられ、最も好ましくはC.I.Pigment Red 57:1,122および209が挙げられる。
【0069】
これら着色剤の含有量は、トナー全体に対して、1〜20質量%であることが好ましい。中でも2〜15質量%であることが更に好ましく、2〜10質量%であることが特に好ましい。これらの着色剤は1種又は2種以上の組み合わせで使用することができる。
【0070】
本発明の正帯電性トナーには、トナーの流動性向上、帯電特性改良などトナーの表面改質のために種々の添加剤(外添剤と呼ぶ)を用いることができる。本発明で用いることのできる外添剤としては、例えば二酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミ、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム等の無機微粉体及びそれらをシリコーンオイル、シランカップリング剤などの疎水化処理剤で表面処理したもの、ポリスチレン、アクリル、スチレンアクリル、ポリエステル、ポリオレフィン、セルロース、ポリウレタン、ベンゾグアナミン、メラミン、ナイロン、シリコーン、フェノール、フッ化ビニリデン等の樹脂微粉体等が用いられる。
【0071】
これらの中でも各種のポリオルガノシロキサンやシランカップリング剤等で表面を疎水化処理した二酸化珪素(シリカ)が特に好適に用いることができる。そのようなものとして、例えば、次のような商品名で市販されているものがある。
【0072】
【0073】
外添剤の粒子径はトナーの直径の1/3以下であることが望ましく、特に好適には1/10以下である。また、これらの外添剤は、異なる平均粒子径の2種以上を併用してもよい。外添剤の使用割合はトナー100質量部に対して、0.05〜5質量%、好ましくは0.1〜3質量%である。
【0074】
本発明におけるトナーは、その他の添加剤をトナー粒子内部に含める様にしても良い。一例として、例えば金属石鹸、ステアリン酸亜鉛等の滑剤が、研磨剤として、例えば酸化セリウム、炭化ケイ素等が使用できる。
【0075】
また、着色剤の一部もしくは全部を磁性粉に置き換えた場合には磁性一成分現像用トナーとして用いることができる。磁性粉としては、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性金属、もしくはマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物の粉末が用いられる。これらの磁性粉は、必要に応じて有機珪素あるいはチタン化合物等により疎水化処理したものも好適に用いられる。磁性粉の含有量はトナー全体に対して15〜70質量%が良い。
【0076】
本発明の正帯電性トナーは、特定の製造方法によらず極めて一般的な製造方法に依って得る事ができるが、例えば樹脂と着色剤と帯電制御剤とを、樹脂の融点(軟化点)以上で溶融混練した後、粉砕し、分級することにより得ることが出来る。
【0077】
具体的には例えば、上記の樹脂と着色剤を2本ロール、3本ロール、加圧ニーダー、又は2軸押し出し機等の混練手段により混合する。この際、樹脂中に、着色剤等が均一に分散すればよく、その溶融混練の条件は特に限定されるものではないが、通常80〜180℃で30秒〜2時間である。着色剤は樹脂中に均一に分散するようにあらかじめフラッシング処理、あるいは樹脂と高濃度で溶融混練したマスターバッチを用いても良い。
【0078】
次いで、それを冷却後、ジェットミル等の粉砕機で微粉砕し、風力分級機等により分級するという方法が挙げられる。トナーを構成する粒子の平均粒径は、特に制限されないが、通常5〜15μmとなる様に調整される。通常、この様にして得られたトナー母体に対しては、トナー母体よりも小さい粒径の微粒子(以下、外添剤と呼ぶ)が、例えばヘンシェルミキサー等の混合機を用いて混合される。
【0079】
本発明の正帯電性トナーを製造する他の方法としては、特開平5−66600号公報、特開平8−62891号公報等により開示されている転相乳化法等がある。転相乳化法とは、バインダー樹脂とその他の原料等と有機溶剤からなる混合物に水性媒体(水または水を主成分とする液媒体)を添加することによりWaterin Oilの不連続相を生成させ、さらに水を追加することで、Oil in Waterの不連続相に転相し、そして、更に水性媒体を追加することで水性媒体中に前記混合物が粒子(液滴)として浮遊する懸濁液を形成させ、その後、有機溶剤を除去することによりトナー粒子を製造する方法である。
【0080】
本発明におけるトナーは磁性キャリアと混合することにより二成分現像剤として用いることができる。この場合、磁性キャリアの表面は樹脂により被覆されたものであることが望ましい。表面を樹脂で被覆することにより現像剤の帯電が安定する。
【0081】
本発明の正帯電性トナーを用いて二成分現像剤を作製するキャリアとしては、通常の二成分現像方式に用いられる鉄粉キャリア、マグネタイトキャリア、フェライトキャリアが使用できるが、中でも真比重が低く、高抵抗であり、環境安定性に優れ、球形にし易いため流動性が良好なフェライト、又はマグネタイトキャリアが好適に用いられる。キャリアの形状は球形、不定形等、特に差し支えなく使用できる。平均粒径は一般的には10〜500μmであるが、高解像度画像を印刷するためには30〜80μmが好ましい。
【0082】
また、これらのキャリアを樹脂で被覆したコーティングキャリアも好適に使用でき、被覆樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテルポリビニルケトン、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、スチレン/アクリル共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂あるいはその変性品、フッ素樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂等が使用できる。これらの中でも、特にシリコーン樹脂、フッ素樹脂、(メタ)アクリル樹脂が帯電安定性、被覆強度等に優れ、より好適に使用し得る。つまり本発明では、磁性キャリアが、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、(メタ)アクリル樹脂から選ばれる1種以上の樹脂で被覆された樹脂被覆磁性キャリアであることが好ましい。
【0083】
本発明の正帯電性トナーと、磁性キャリアとの質量割合は特に制限されるものではないが、通常キャリア100質量部当たり、トナー0.5〜10質量部である。
【0084】
また、本発明の正帯電性トナーを非磁性一成分現像用トナーとして用いることもできる。非磁性一成分現像方法としては、接触型と非接触型の現像方法があるが、本発明のトナーはどちらの方法においても使用することができる。
【0085】
こうして得られた本発明の正帯電性トナーは、公知慣用の方法で被記録媒体上に現像され定着されるが、定着方式としては、ヒートロール定着方式を採用するのが好ましい。ヒートロールとしては、トナーを溶融定着しうる温度に加熱できる円筒体の表面を、例えばシリコーン樹脂やフッ素樹脂等の離型性と耐熱性を兼備するコーティング樹脂で被覆したものが用いられる。ヒートロール定着方式では、上記した様なヒートロールを少なくとも一つ有する適当な圧力にて押圧された二つのロール間を被印刷媒体が通過することによりトナーの定着が行われる。
【0086】
本発明の正帯電性トナーの格別顕著な技術的効果は、より高速で現像され、ヒートロール定着が行われる現像定着装置において発揮される。本発明における被記録媒体としては、公知慣用のものがいずれも使用できるが、例えば、普通紙、樹脂コート紙等の紙類、PETフィルム、OHPシート等の合成樹脂フィルムやシート等が挙げられる。
【0087】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を用いて、本発明を更に詳細に説明する。なお、以下において、組成表内の数値は『質量部』を表わす。最初にトナーを調製するにあたって用いたバインダー樹脂の合成例を下記に示す。
【0088】
トナーを調製するにあたって用いたバインダー樹脂の合成例を下記に示す。
なお、各合成例で得られた樹脂をテトラヒドロフラン(THF)に入れ12時間放置した溶液を濾過して得られたTHF可溶性成分の分子量を測定した。
分析には、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィ(GPC)法を用い、標準ポリスチレンにより作成した検量線から分子量を算出した。
GPC装置:東ソー(株)製 HLC−8120GPC
カラム: 東ソー(株)製 TSK Guardcolumn SuperH−H TSK−GEL SuperHM−M 3連結
濃度 :0.5質量%
流速 :1.0ml/min
THF不溶分率は試料粉末1gを円筒濾紙にとり、ソックスレー抽出器でTHFを溶剤として8時間環流した後の濾紙上の残渣から算出した。
酸価はJIS K6901に、TgはJIS K7121に準じ測定した。
【0089】
(樹脂1)
・テレフタル酸:664質量部
・エチレングリコール:75質量部
・ポリオキシプロピレン−(2.2)−2.2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:700質量部
・トリメチロールプロパン:80質量部
・テトラブチルチタネート:3質量部
上記材料を攪拌器、コンデンサー、温度計をセットした四つ口フラスコに入れ、窒素ガス気流下、4質量部のテトラブチルチタネートを添加し、脱水縮合により生成した水を除去しながら、240℃にて10時間常圧で反応させた。その後順次減圧し5mmHgで反応を続行した。反応は軟化点により追跡し、軟化点が145℃に達した時反応を終了した。得られたポリエステル樹脂は、Mn:5450、Mw:152200、軟化点:147℃、酸価は5.8、DSC測定法によるTgは63℃、THF不溶分率は3%であった。
【0090】
(樹脂2)
・テレフタル酸:664質量部
・プロピレングリコール:152質量部
・シクロヘキサンジメタノール:145質量部
・ネオペンチルグリコール:150質量部
上記材料を攪拌器、コンデンサー、温度計をセットした2リットル四つ口フラスコに入れ、窒素ガス気流下、4質量部のテトラブチルチタネートを添加し、脱水縮合により生成した水を除去しながら、200℃にて20時間常圧で反応させた。その後順次減圧し5mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に準じる軟化点により追跡し、軟化点が90℃に達した時反応を終了した。得られたポリエステルの分子量は、Mn:2520、Mw:6200であった。軟化点:95℃、酸価:6.8、DSC測定法におけるTg:53℃であった。
【0091】
(樹脂3)
・テレフタル酸:664質量部
・ネオペンチルグリコール:120質量部
・エチレングリコール:150質量部
・プロピレングリコール:61質量部
・エピクロン830(大日本インキ化学工業製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂):19.3質量部
・カージュラE:20質量部
上記材料を攪拌器、コンデンサー、温度計をセットした2リットル四つ口フラスコに入れ、窒素ガス気流下、4gのテトラブチルチタネートを添加し、脱水縮合により生成した水を除去しながら、240℃にて12時間常圧で反応させた。その後順次減圧し30mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に準じる軟化点により追跡し、軟化点が200℃に達した時反応を終了した。得られたポリエステル樹脂は、Mn:52,800、Mw:165,100、THF不溶分7.4%、軟化点:203℃、酸価:9.3,Tg:67.2℃であった。
【0092】
(樹脂4)
・スチレン:380質量部
・ブチルメタアクリレート:120質量部
・ジビニルベンゼン:10質量部
・過酸化ベンゾイル:5質量部
温度計、ガラス製気流導入管、耐真空シール装置付撹拌棒及び水冷ジムロート型コンデンサーを付属した2容量の4つ口丸底フラスコに、キシレン500部と上記モノマー及び開始剤の全量を投入した。ガラス製気流導入管から窒素ガスを導入して反応器内を不活性雰囲気に置換した後、内容物をスライダツクス付マントルヒーターにより徐々に加熱して75℃迄上昇せしめた。反応は65℃〜80℃に保ちつつ行なわれ、10〜12時間後に反応を終了せしめるべく温度を130℃迄上昇せしめて重合を完結した。次に水冷コンデンサー及びガラス製気流導入管をフラスコから取除き、かわりに減圧蒸留用のキヤピラリーとクライゼン分溜管を装着した。クライゼン分溜管には温度計と水冷リービツヒコンデンサーを連結し、コンデンサーの排出口は吸引アダプターを経てナス型フラスコへと連結せしめた。吸引アダプターと真空ポンプをマノメーター及びトラツプを介して減圧用ゴム管で結び減圧蒸溜の準備を終了した。マントルヒーターを加熱し、内容物を充分に撹拌しつつ真空ポンプを作動させ20mmHg迄減圧すると液温75℃、溜出温度38℃でキシレン或は場合により未反応のモノマーが溜出を始めた。最後は液温180℃に於て0.5mmHg迄減圧して溶剤を完全に除去した。得られた重合体は高温溶融状態のうちにステンレスパンにあけ、室温迄冷却後破砕した。
得られた重合体は軟化点:145℃、Tg:61℃、Mn:8,000、Mw:21,000であつた。
【0093】
(離型剤の製造例1)
炭素数50の末端アルコール型ワックス(ペトロライト社製品、商品名ユニリン700アルコール、分子量700)100質量部をフラスコに仕込み、120℃に加熱した後、攪拌下でこれに無水マレイン酸(分子量98)20質量部を添加し、120℃で2時間反応させた。つぎにこれに融点95℃のフィッシャートロプシュワックス(サゾール社製品、商品名サゾール・ワックスH1、分子量680)120質量部を添加して150℃に加熱し、ジクミルパーオキサイド(日本油脂製品、パークミルD、分子量270)5質量部とキシレン10質量部の溶液を1時間かけて滴下後1時間熟成した。ついで減圧下で溶媒や開始剤の分解生成物を留去して目的とする離型剤(ワックス1)を得た。
【0094】
(離型剤の製造例2)
融点105℃のフィッシャートロプシュワックス(日本精蝋製品、商品名FT−100、分子量700)100質量部をフラスコに仕込み、150℃に加熱した後、無水マレイン酸15質量部およびターシャリーブチルパーオキシイソプロピルモノカルボネート5質量部とキシレン20質量部の溶液を1時間かけて滴下した。つぎに1時間熟成した後、溶媒を減圧下で留去し、1−オクタノール(分子量130)10質量部を加えて150℃で6時間攪拌した。つぎに上記で得たワックス100質量部に対して沸点153℃の液状シリコーン(信越化学製品、商品名KF−96L−1.0CS、分子量240)10質量部を添加し、これに1,1−ビス(ターシャリーブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(日本油脂製品、パーヘキサ3M、分子量303)7質量部を150℃で1時間かけて滴下した。滴下終了後、150℃で1時間熟成し、溶媒および未反応のシリコーン、開始剤の分解生成物等を減圧下で留去して離型剤(ワックス2)を得た。
【0095】
(離型剤の製造例3)
第1級ステアリルアミン(花王製品、商品名ファーミン80、分子量270)100質量部をフラスコに仕込み、120℃に加熱した後、攪拌下でこれに無水マレイン酸40質量部を添加し、120℃で2時間反応させた。つぎにこれに融点94.2℃のポリエチレンワックス(ペトロライト社製品、商品名ポリワックス600、分子量600)300質量部を添加して150℃に加熱し、ターシャリーブチルパーオキシイソプロピルモノカルボネート(日本油脂製品、パーブチルI、分子量160)8質量部とキシレン25質量部の溶液を1時間かけて滴下後1時間熟成した。ついで減圧下で溶媒や開始剤の分解生成物を留去して離型剤(ワックス3)を得た。
【0096】
(実施例1)
<トナーの製造>
・樹脂1 89質量部
・モーガルL(カーボンブラック キャボット製) 5質量部
・BONTRON N−04(オリエント化学製) 3質量部
・ワックス3 3質量部
ヘンシェルミキサーを用いて上記原料からなる混合物を作製し、その混合物をホッパー内に一時貯留した。その後、2軸の溶融混練機にて混練した。このようにして得られた混練物を機械式粉砕機にて粉砕、その後分級して体積平均粒子径9.8μmのトナー原体1を得た。
・トナー原体1 100質量部
・HVK2150 0.5質量部
得られたトナー原体1と上記疎水性シリカをヘンシェルミキサーにより混合した後、篩いがけをして、実施例1のトナーを得た。
【0097】
以下、実施例1と同様に表1の配合にて実施例2〜実施例8及び比較例1〜比較例2のトナーを製造した。
【0098】
【表1】
【0099】
表中の表示は以下の通り。
・モーガルL;カーボンブラック(キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク製)
・カルナバ;カルナバワックス1号粉末(加藤洋行)
・550P;ビスコール550P(三洋化成)
・N−04;ボントロンN−04(オリエント化学)ニグロシン染料
・PR;COPY BLUE PR(クラリアント)トリフェニルメタン染料・
・イエロー;TONER YELLOW HG 「クラリアント製」
・シアン;KET BLUE 111 「大日本インキ化学工業製」
・マゼンタ;Fastogen Super Magenta R「大日本インキ化学工業製」
【0100】
<各実施例及び比較例のトナー試験>
シリコーンコートフェライトキャリア(粒径100μm)と実施例及び比較例のトナーを用いて、トナー濃度が5質量%になるように現像剤を調製し、各現像剤を用いて以下の試験を行った。
【0101】
(印刷耐久テスト)
市販の高速プリンター(A4紙220枚/分)を用いて10万枚の連続プリントを行い、画像部の濃度及び地汚れ濃度を測定すると共に、現像剤の帯電量を測定した。画像濃度及び地汚れはマクベス濃度計RD−918で測定した。なお、地汚れは印刷濃度の白地部濃度からプリント前白紙濃度を差し引いて求めた。その差が0.01未満の時を○、0.01〜0.03未満の時を△、0.03以上の時を×とした。結果を表2に示す。
【0102】
また、現像機内部のトナー飛散状況を目視観察した。飛散が全く観察されない状態を○、飛散がほとんど見えないが、装置内部をウエスで拭くとトナー汚れが観察される状態を△、機内飛散が目視で確認される状態を×、ひどい機内飛散が確認できる状態を××とした。結果を表2に示す。
【0103】
帯電量については、トナーを現像装置内から採取して、ブローオフ帯電量測定機(東芝ケミカル製)で測定した。結果を表2に示す。
【0104】
(転写効率の測定)
市販の複写機を用いて、ベタ画像(縦100mm×横20mm)を現像し、感光体上のベタ画像が転写部を50%通過したところで停止させた。その後、感光体上の未転写画像(ベタ)・転写後の未定着画像をそれぞれテープ(30mm×20mm)にて完全に剥離し、未転写画像のトナー量と転写後のトナー量とを測定し、下記の式より転写効率(%)を算出した。結果を表3に示す。
転写効率=100−(転写後のトナー量/未転写画像のトナー量×100)
【0105】
(帯電の立ち上がり比較)
前記現像剤50gが入った100ccのポリエチレン容器を115rpmのボールミルで3分撹拌した後、現像剤を採取し、ブローオフ帯電量測定機で帯電量を測定した。さらに7分撹拌(計10分)し、同様に帯電量を測定した。試験結果を表3に示す。
【0106】
(定着性能試験)
定着温度幅について、以下に示す試験によって定着温度を求め、その上限値と下限値との範囲を定着温度幅とした。
実施例及び比較例のトナーを用い、市販の有機光半導体を感光体として使用したプリンターで、帯状の未定着画像が紙上に形成されたテストサンプルを作製した。それを、リコーイマジオDA−250のヒートロール(オイルレス型)を使用し、90mm/秒の定着速度で、表面温度を変えながら定着を行った。定着後の画像にメンディングテープ(3M製)を貼り、剥離後の画像濃度(ID)が元のIDの90%以上であって、かつオフセットの発生がみられないヒートロールの温度範囲を定着温度幅とした。結果を表3に示す。
【0107】
【表2】
【0108】
【表3】
【0109】
実施例のトナーは、低温定着性、耐オフセット性に優れ、10万枚の印刷においても帯電量が一定であり、均一の画像濃度の印刷を行うことができた。さらに、トナー粒子をスライスして顕微鏡で観察するとワックスがトナー粒子中に微細に均一に分散しているのが観察された。一方、比較例のトナー粒子をスライスして顕微鏡で観察すると、トナー中のワックス粒子の径は、実施例のトナー中に分散しているワックスの径より大きかった。また、トナー粒子間に遊離しているワックス粒子が観察された。
【0110】
【発明の効果】
本発明によれば、低温定着性、耐オフセット性に優れ、かつ、長時間の使用においてもマシン内部を汚染するような飛散トナーを発生せず、安定な帯電挙動を示し、画像濃度の変動がない高品位、かつ高精度な印刷画像が得られる正帯電性トナーを得ることができる。
Claims (5)
- バインダー樹脂と着色剤と離型剤と帯電制御剤を含有してなるトナーであって、前記離型剤が長鎖アルキル基を有するアルコール又はアミン、もしくはフルオロアルキル基を有するアルコール又はアミンから選択される1種以上の化合物と不飽和多価カルボン酸及び/又はその酸無水物と合成炭化水素ワックスを反応させた化合物であり、前記帯電制御剤が、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料、及び/又は4級アンモニウム塩化合物であることを特徴とする正帯電性トナー。
- 前記合成炭化水素ワックスがポリエチレンワックス、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、α−オレフィンから選択される1種以上の混合物である請求項1記載の正帯電性トナー。
- 前記離型剤が、更に、フルオロアルキル化合物、シロキサン化合物及びフルオロシロキサン化合物から選択される1種以上を前記合成炭化水素ワックスに付加させた化合物である請求項1又は2のいずれか1項に記載の正帯電性トナー。
- 前記4級アンモニウム塩化合物が、式1、
[式中、R1〜R3はCnH2n+1基を表す。但し、nは1〜10の整数を示す。また、R1〜R3は同じであっても異なっていてもよい。]
式2、
[式中、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜22個のアルキル基あるいはアルケニル基、炭素数1〜20個の未置換あるいは置換芳香族基、炭素数7〜20個のアラルキル基を表し、A−はモリブデン酸アニオンあるいはタングステン酸アニオン、モリブデンあるいはタングステン原子を含むヘテロポリ酸アニオンを表す。]
又は式3
[式中、mは1、2または3を示し、そしてnは0、1または2を示し、Mは水素原子、または1価の金属イオンである。X及びZは1または2を示し、Yは0または1を示す。さらに、X=1の時、Y=1、Z=1となりX=2の時、Y=0、Z=2となる。R5〜R12は水素、炭素数1〜30の直鎖状、あるいは枝分かれした飽和または不飽和のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシレン基、一般式(−C2〜5のアルキレン−O)n−R(但し、Rは水素または炭素数1〜4のアルキル基またはアシル基であり、nは1〜10の整数である)で表されるポリアルキルオキシレン基を表し、R1、R2、R3、R4は水素、または、炭素数1〜30の直鎖状、あるいは枝分かれした飽和または不飽和のアルキル基、または一般式(−CH2−CH2−O)n−R(但し、Rは水素または炭素数1〜4のアルキル基またはアシル基であり、nは1〜10の整数である)で表されるオキシエチル基、更に炭素数5〜12の単核−または多核脂環式残基、単核−または多核芳香族残基または芳香脂肪族残基を表す。]
で表される化合物である請求項1、2又は3のいずれか1項に記載の正帯電性トナー。 - 前記バインダー樹脂がポリエステル樹脂及び/またはビニル系共重合体樹脂である請求項1、2、3又は4のいずれか1項に記載の正帯電性トナー。
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US9081317B2 (en) | 2012-10-16 | 2015-07-14 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Positively chargeable toner, electrostatic charge image developer, toner cartridge, image forming method, and image forming apparatus |
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- 2002-08-28 JP JP2002248645A patent/JP2004086000A/ja active Pending
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