【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真法等において静電苛像を現像するための非磁性一成分トナーに関する。特に、十分な流動性及び現像性を有し、且つ低温定着性及び耐高温オフセット性に優れた非磁性一成分トナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを利用した画像形成装置に適用されるトナーにおいては、一般的に結着樹脂中に着色顔料、離型剤等を分散させ、所定の粒径に調整されたトナー母体粒子に対し、システムに適した流動性を保持させる目的で無機微粒子といった外添剤の被覆を行ってきた。
【０００３】
近年、省エネルギーの対策として画像形成装置においては定着温度の低エネルギー化が図られており、低温定着性に優れたトナーが求められている。上記の如く、システムに適したトナー設計において、トナー表面に無機微粒子等を外添することがトナーの流動性を最適化させてきた。しかしながら、外添でトナー表面に無機微粒子等を被覆することでトナー同士の溶融を妨げる傾向にあり、特に低温領域においては定着性能の低下が問題視される。
トナー結着樹脂の分子量及び融点を下げることで改善が図られる場合においても、耐高温オフセット性能の低下が問題となる。
【０００４】
特開平６−２７３９７１、特開平８−１３７１２２、特開平９−１９７７０４号公報においては、無機微粒子による被覆率を比較的低い範囲で規定しているが、いずれも被覆率が７０％以下であることから、トナーに十分な流動性を付与できず、現像特性に問題を生じる。
【０００５】
加えて、定着ローラ表面に定着によるトナーの付着を防止する為、トナーとの離型性の良いフッ素形樹脂又はシリコンゴムなる材料をローラの材料として用い、加えて離型性の更なる向上目的でシリコーンオイル等の液体により定着ローラ表面を均一に薄く塗布する方法が従来から用いられている。しかし、シリコーンオイル塗布定着ローラでは定着におけるオフセット防止効果は期待されるものの、シリコーンオイルを供給するための装置、機構等が必要で、定着装置がより複雑なものになってしまい、更に定着ローラ等から発せられる熱又は長期使用によりシリコーンオイルが揮発し、複写機内の汚れの原因となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、オイルレス定着において、十分な非オフセット領域を有し、且つ画像の均一性、カブリ、画像濃度が良好である電子写真用非磁性一成分トナーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決する為、鋭意研究を重ねた結果、粉砕トナーに無機微粒子をトナー表面に外添した非磁性一成分トナーであって、トナーの物性値が特定の範囲内にある場合に、トナーが十分な流動性を付与し、現像特性も良好で優れ、オイルレル定着において低温定着性と耐高温オフセット性を有することを見出し本発明に到達した。
【０００８】
即ち、本発明の非磁性一成分トナーは、少なくともポリエステル樹脂、着色顔料、離型剤からなるトナーにおいて、トナー樹脂組成物はテトラハイドロフラン（ＴＨＦ）不溶分が１０％以下であり、ＴＨＦ可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による数平均分子量（Ｍｎ）が３０００〜５０００、重量平均分子量（Ｍｗ）が３００００〜９００００であり、分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）が１０．０〜２５．０であり、無機微粒子による外添被覆率が７０〜２１０％であることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記トナー樹脂組成物の酸価が５．０〜２０．０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましい。
また、前記ポリエステル樹脂のフローテスターによる４ｍｍ軟化点が１２０〜１３０℃であり、前記離型剤の熱量分析による吸熱ピークが６０〜１１０℃の範囲にあることが好ましい。
【００１０】
上記トナーの重量平均分子量（Ｍｗ）が３００００以下の場合、トナーの融点が下がり、高温定着におけるトナーの凝集不足により耐高温オフセット性が低下する。また、トナーの重量平均分子量（Ｍｗ）が９００００以上場合、低温領域で溶融しづらく低温定着性能の低下を引き起こす。定着において優れた定着性を有する為には、トナーの分子量に加えて分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）を制御することも必要である。ここで、分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）が１０．０以下の場合、特に高温領域における凝集力低下の傾向から高温での耐オフセット性の低下が考えられ、分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）が２５．０以上の場合、特に低温領域で十分に溶融しない。
【００１１】
上記トナー樹脂組成物においてゲル分が１０％以下であることが望ましい。ポリエステル樹脂のゲル分（架橋成分）が過剰に存在する場合、高温領域での耐久性が悪化し、オフセットを生じやすくなる。
【００１２】
上記トナーの酸価が５．０〜２０．０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが望ましい。上記トナーにおいて、酸価が５．０ＫＯＨ／ｇ以下の場合、トナーの帯電不足によるカブリの問題が考えられ、酸価が２０．０ＫＯＨ／ｇ以上の場合、トナーの吸湿性が上がることで、帯電量が上昇し、結果として濃度低下を引き起こす。
【００１３】
島津製作所社製フローテスターＣＦＴ−５００による上記ポリエステル樹脂の４ｍｍ軟化点が１２０〜１３０℃であることが望ましい。ポリエステル樹脂の軟化点が１２０℃以下の場合、高温側でホットオフセットを生じ易く、１３０℃以上の場合、低温側で十分に溶融しない。フローテスターの測定条件は以下の通りである。
・ノズル １ｍｍφ×１０．０ｍｍ
・荷重 ３０ｋｇ・ｆ
・昇温速度 ３℃／ｍｉｎ
・サンプル量 １．０ｇ
【００１４】
上記ポリエステル樹脂のガラス転移温度は５０〜８０℃が望ましく、更に望ましくは５５〜６５℃である。ガラス転移温度が５５℃以下の場合、トナーの耐久性が低下しブロッキングの問題を生じ易く、６５℃以上の場合、低温定着性の低下が考えられる。
【００１５】
本発明において無機微粒子による外添被覆率は、トナー粒子の表面積に対する、トナー粒子表面に存在する無機微粒子の面積比を表しており、下記式を用いて算出される。
ｆ（％） ＝ （√３・Ｄ・ρｔ・Ｃ） ／（２π・ｄ・ρｉ）× １００
【００１６】
ここで、ｆは無機微粒子の被覆率、Ｄはトナー粒子の平均粒子径（μｍ）、ｄは無機微粒子の面積基準の平均粒径（μｍ）、ρｔはトナーの真比重、ρｉは無機微粒子の真比重、Ｃは（無機微粒子の質量）／（トナーの質量）をそれぞれ示す。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非磁性一成分トナーについて詳細に説明する。
本発明において用いられるポリエステル樹脂としては、ポリオールと多塩基酸との縮重合から成るものである。必要に応じて、少なくとも一方に３価以上の多官能性分を重合せしめることで架橋構造を有するポリエステル樹脂でも良い。
【００１８】
上記ポリエステル樹脂の合成に用いられるポリオールの中、ジオール類としてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−ブテンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール等が挙げられる。
【００１９】
またフェノール類としては、ビスフェノールＡ、水添ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ等のビスフェノールＡアルキレンオキシド付加物や、その他１，２，４−ベンゼントリオール、ヒドロキノン等が挙げられる。
【００２０】
またポリエステルの架橋化に関わる３価以上のポリオールとしては、グリセリン、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、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、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスルトール、トリペンタエリスリトール、ソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−ソルビタン、蔗糖等が挙げられる。
【００２１】
一方、多塩基酸としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、及びこれらの酸無水物もしくは低級アルキルエステル等が挙げられる。
【００２２】
またポリエステル樹脂の架橋化に関わる３価以上の多塩基酸としては、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサトリカルボン酸、及びこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等が挙げられる。
【００２３】
本発明に関わる非磁性一成分トナーに含有される着色剤としては、任意の適当な顔料や染料が使用される。例えば、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン系顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、アントラキノン染料、モノアゾおよびジスアゾ系染顔料など従来公知のいかなる染顔料をも単独あるいは混合して使用し得る。これらの着色剤の添加量は、上記ポリエステル樹脂１００重量部に対して２〜１０重量部が好ましい。
【００２４】
帯電制御剤としては、公知のものがすべて使用可能である。例えば、正帯電性用としてニグロシン染料、アミノ基含有ビニル系コポリマー、四級アンモニウム塩化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾールなどがあり、負帯電性用としては、クロム、亜鉛、コバルト、アルミニウムなどの金属を含有する含金属アゾ染料、サリチル酸もしくはアルキルサリチル酸の前記した金属との塩、金属錯体などが知られている。使用量としては、樹脂１００重量部に対し、より好ましくは１から１０重量部がよい。この場合、帯電制御剤は樹脂中に添加してもよく、またトナー粒子表面に付着させた形で用いてもよい。これらの帯電制御剤の添加量は、上記ポリエステル樹脂１００重量部に対して０．１〜４．０が好ましい。
【００２５】
本発明で用いられる離型剤としては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャートロプッシュワックス、アミドワックス等の合成系ワックス、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス等の動植物系ワックスが望ましく、中でも示差走査型熱量測定（ＤＳＣ）による吸熱ピーク値で６０〜１１０℃が特に望ましい。
【００２６】
離型剤はトナー中に分散され、定着ローラによる加熱圧着時トナー表面にブリード（溶出）することで離型性を発現させオフセット防止剤として働く。故に、離型剤の融点及びトナー中における分散状態はオフセット防止に大きく関与している。離型剤のＤＳＣにおける吸熱ピークが６０℃以下の場合、トナー粉砕時での衝突版への融着など製造上困難であり、吸熱ピークが１１０℃以上の場合、定着において離型剤が十分にブリードできず定着ローラへの巻きつき等の問題が考えられる。
【００２７】
離型剤の酸価は１０．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が望ましく、更に望ましくは４．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。離型剤の酸価が１０．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の場合、ポリエステル樹脂に対する親和性が増し、加熱圧着時トナー表面にブリードし難く、オフセットの原因となる。
【００２８】
離型剤の添加量は上記ポリエステル樹脂１００重量部に対して０．５〜５．０部が望ましく、更に望ましくは１．５〜３．５部である。離型剤の添加量が１．５部以下の場合、オフセット防止効果が期待出来ず、３．５部以上の場合、フィルミング等の現象が考えられる。
【００２９】
本発明のトナー表面への外添剤には無機微粒子を用い、使用可能な無機微粒子としては公知の湿式及び乾式で作成されるシリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、マグネタイト、フェライト等の微粒子が挙げられる。トナーの流動性、現像性の視点からシリカ、酸化チタン、アルミナ微粒子が好ましく、更に好ましくはシリカ微粒子である。
【００３０】
更にシリカ微粒子は疎水化処理されているものが望ましい。疎水化処理するにはシリカ微粒子に対し有機珪素化合物、シラン化合物等を反応又は物理吸着することで付与される。有機珪素化合物としては、シリコーンオイル等があり、シラン化合物としてはヘキサメチレンジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシランメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジフェニルテトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【００３１】
上記ポリエステル樹脂、着色顔料、離型剤、帯電制御剤をスーパーミキサー等の高速攪拌機により予め混合し、２軸の連続押し出し機又はニーダー、２本ロール等で混練した後、圧延しながら速やかに冷却する。冷却された混練物をカッターミルにて粗砕後、次いでジェット気流式粉砕機及び気流式分級機を用いて非磁性一成分トナーを得た。尚、トナー粒子径はコールター社製マルチサイザーにて測定した。上記トナーの粒径は６．０〜１１．０μｍが望ましく、更に望ましくは８．０〜９．５μｍである。
【００３２】
無機微粒子をトナー表面に外添せしめる方法としては、トナー粒子と無機微粒子を適宜配合し、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサーといったせん断力を与える高速攪拌機などがある。次いで、外添時における異物及び粗大粒子を除去する方法として、超音波式ふるい、ジャイロシフター等の振動式ふるい、ターボスクリーナー等の回転式ふるいを用いての篩い分けが挙げられ、最終的にトナーを得ることができる。
【００３３】
粉砕・分級工程から得られた非磁性一成分トナーにおいて、トナー粒子表面に無機微粒子を外添せしめる場合、流動性を十分に付与させる必要があるため、多量の外添剤を使用するのが一般的である。故に上記外添被覆率は７０％〜２１０％が望ましい。外添剤の被覆率が７０％以下の場合、トナーに流動性を十分に付与できず現像ローラ上で均一なトナー層を形成し難く、画像の均一性に問題を生じる。一方、被覆率が２１０％を超える場合、加熱定着でのトナー粒子同士の溶融を妨げ、オフセットの原因となる。
上記無機微粒子の添加量は上記トナー１００重量部に対して０．５〜４．０重量部が好ましい。添加量が０．５部以下の場合、トナーに十分な流動性が付与できず、４．０部以上の場合、定着においてトナーの溶融を阻害する恐れがある。
【００３４】
【実施例】
以下に本発明を実施例及び比較例を用いて具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り本実施例に限定されるものではない。
【００３５】
［トナーの調製］
本発明におけるトナーの調製方法は下記の通りである。
各実施例及び比較例でのトナー構成材料を表１に示す。ここで、構成材料の添加量はポリエステル樹脂１００部に対して次の通りである。
・着色顔料 ５．０部
・帯電制御剤 １．０部
・離型剤 ２．０部
【００３６】
【表１】
【００３７】
トナー構成材料をスーパーミキサーにより予め混合し、２軸の連続押し出し機で混練した後、水冷冷却を施した２本ロールで圧延しながら速やかに冷却する。冷却された混練物をカッターミルにて粗砕後、次いでジェット気流式粉砕機及び気流式分級機を用いて体積平均粒子径８．７μｍ程度に調整した。尚、トナー粒子径はコールター社製マルチサイザーにて測定した。
【００３８】
上記調製方法により得られた分級トナー粒子１００重量部に対し、ＷＡＣＫＥＲ社製Ｈ２０００ １部をスーパーミキサーにて混合し、更にＷＡＣＫＥＲ社製Ｈ０５ＴＭ １部を追加混合し２００メッシュの振動ふるいにかけ非磁性一成分ブラックトナーを得た。
上記方法により調製されたトナー物性を表２にまとめる。
【００３９】
【表２】
【００４０】
［トナーの物性評価］
上記方法により調製されたトナーの物性評価を下記に示す方法で行い、結果を表３に示した。
（評価機）本発明における非磁性一成分トナーの評価には図１に示されるシャープ社製カラー複写機（ＡＲ−Ｃ１５０）を非磁性一成分現像方式に改造し用いた。定着性評価には、本評価機に搭載されている定着機を外部オイルレス定着機に改造し、評価を行った。
【００４１】
（評価方法）
▲１▼ 定着性評価（定着開始温度及び高温オフセット発生温度）
本発明において定着性評価では全ベタ画像を画出しし、外部オイルレス定着機により定着し、上ローラの温度が下ローラよりも常に３０℃高い状態を維持して評価を行った。転写用紙としてＨａｍｍｅｒ（Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｐｙ Ｐａｐｅｒ）１０５ｇ／ｍ２を使用、付着量を０．５０〜０．６０（ｍｇ／ｃｍ２）とし、プロセススピードは１４０ｍｍ／ｓｅｃに調整した。尚、定着開始温度は全ベタ画像が均一にオフセットすることがなくなった温度とし、下記凡例に基づき評価した。（凡例：定着開始温度）
◎：１５０℃以未満、○：１５０℃以上〜１６０℃未満、×：１６０℃以上
（凡例：高温オフセット発生温度）
◎：２１０℃以上、○：２００℃以上〜２１０℃未満、△：１９０℃以上〜２００℃未満、×：１９０℃未満
【００４２】
▲２▼ 折り曲げ強度評価
図２に示されるように、１６０℃での定着画像を円筒状の８００ｇおもりにより往復荷重することで半分に折り曲げ、折り曲げた画像部をウェス等の柔らかい布で軽く拭き、剥がれた部分の幅（ｌｍｍ）で定着強度を下記凡例に基づき評価した。
◎：剥がれ無し、○：０．５ｍｍ以下の幅で部分的に剥がれた、△：０．５〜１．０ｍｍの幅で剥がれた、×：１．０ｍｍ以上の幅で剥がれた
▲３▼ 光沢
１７０℃での定着画像を日本電飾社製Ｇｌｏｓｓ ＭｅｔｅｒＶＧ２０００で入射光７５°にて測定し、下記凡例に基づき評価した。
○：１５〜３０、×：１５以下又は３０以上
【００４３】
▲４▼ ベタ均一性
上記評価機により全ベタ画像を画出しし、均一性を目視にて下記凡例に基づき評価した。
○：画像が全面に均一であり、実用上問題なし、×：部分的にムラがあり、実用的ではない
▲５▼ カブリ
転写用紙の白地部と、上記評価機により画出しした５％帯画像の白色部とを同位置で日本電飾社製白色度計Σ９０にて測定し、両値の比較からカブリを算出し、下記凡例に基づき評価した。
◎：０．３０未満、○：０．３０以上〜０．６０未満、△：０．６０以上〜０．９０未満、×：０．９０以上
【００４４】
▲６▼ 画像濃度
マクベス社製反射濃度計ＲＤ９１８により画出しした転写用紙のベタ部分を測定し、下記凡例に基づき評価した。
◎：１．６５以下〜１．５５以上、○：１．５５未満〜１．４５以上、△：１．４５未満〜１．３５以上、×：１．３５未満
（総合評価）
上記▲１▼〜▲６▼の項目を下記凡例に基づき、総合的に判断し総合評価とした。
◎：非常に優れている、○：実用上問題ない、×：実用上の問題がある
これら各評価の結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
表３の結果より、本発明の実施例１〜８はいずれの評価も良く、総合評価において優れている。これに対して、数平均分子量Ｍｎが５０００以上で、分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）が１０．０未満である比較例１のトナーは、高温オフセット発生温度が低く、カブリが大きかった。数平均分子量Ｍｎが３０００未満で、分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）が２５．０以上である比較例２のトナーは、ベタ均一性と画像濃度が悪かった。ＴＨＦ不溶分が１０％を越える比較例３のトナーは、光沢が劣った。ＴＨＦ不溶分が１０％を大きく越え、数平均分子量Ｍｎが５０００を越える比較例４のトナーは、定着強度および光沢が劣った。また、比較例１〜４はいずれも定着開始温度が高かった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、十分な流動性及び現像性を有し、且つオイルレス定着ローラにおいて低温定着性及び耐高温オフセット性を十分に満足した非磁性一成分トナーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の定着性評価行う定着機の改造前の断面図。
【図２】折り曲げ強度評価方法を示す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-magnetic one-component toner for developing an electrostatic image in electrophotography or the like. In particular, the present invention relates to a non-magnetic one-component toner having sufficient fluidity and developability, and having excellent low-temperature fixability and high-temperature offset resistance.
[0002]
[Prior art]
In a toner applied to an image forming apparatus using an electrophotographic process, generally, a color pigment, a release agent, and the like are dispersed in a binder resin, and the toner base particles adjusted to a predetermined particle size are used. External additives such as inorganic fine particles have been coated to maintain fluidity suitable for the system.
[0003]
2. Description of the Related Art In recent years, as a measure for energy saving, a fixing temperature of an image forming apparatus has been lowered, and a toner excellent in low-temperature fixing property has been demanded. As described above, in designing a toner suitable for a system, the external addition of inorganic fine particles or the like to the toner surface has optimized the fluidity of the toner. However, there is a tendency that the toner particles are prevented from melting by coating the toner surface with inorganic fine particles or the like with an external additive, and a decrease in fixing performance is regarded as a problem particularly in a low temperature region.
Even when the improvement is achieved by lowering the molecular weight and the melting point of the toner binder resin, there is a problem that the high-temperature offset resistance decreases.
[0004]
In JP-A-6-273971, JP-A-8-137122 and JP-A-9-197704, the coverage by inorganic fine particles is specified in a relatively low range, but the coverage is 70% or less in all cases. Therefore, sufficient fluidity cannot be imparted to the toner, which causes a problem in developing characteristics.
[0005]
In addition, in order to prevent the toner from adhering to the surface of the fixing roller due to fixing, a material such as a fluororesin or silicone rubber having a good releasability from the toner is used as a material for the roller, and further a purpose of further improving releasability Conventionally, a method of uniformly and thinly applying the surface of the fixing roller with a liquid such as silicone oil has been used. However, although the silicone oil-coated fixing roller is expected to have an effect of preventing offset in fixing, it requires a device and a mechanism for supplying the silicone oil, which makes the fixing device more complicated, and furthermore, the fixing roller and the like. The silicone oil volatilizes due to the heat generated from the toner or used for a long period of time, causing contamination in the copying machine.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a non-magnetic one-component toner for electrophotography which has a sufficient non-offset area and good image uniformity, fog and image density in oilless fixing.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and as a result of conducting intensive studies, as a non-magnetic one-component toner in which inorganic fine particles are externally added to a pulverized toner, the physical property value of the toner is within a specific range. In the case of (1), the toner was found to impart sufficient fluidity, good and excellent development characteristics, and had low-temperature fixability and high-temperature offset resistance in oil-rel fixing, and reached the present invention.
[0008]
That is, the non-magnetic one-component toner of the present invention is a toner comprising at least a polyester resin, a color pigment, and a release agent, wherein the toner resin composition has a tetrahydrofuran (THF) insoluble content of 10% or less and a THF soluble The number average molecular weight (Mn) by gel permeation chromatography (GPC) is 3000 to 5000, the weight average molecular weight (Mw) is 30000 to 90000, and the dispersion ratio (Mw / Mn) is 10.0 to 25.0. Wherein the externally added coating rate of the inorganic fine particles is 70 to 210%.
[0009]
Here, the toner resin composition preferably has an acid value of 5.0 to 20.0 mgKOH / g.
Preferably, the polyester resin has a 4 mm softening point of 120 to 130 ° C by a flow tester, and the endothermic peak of the release agent by calorimetric analysis in the range of 60 to 110 ° C.
[0010]
If the weight average molecular weight (Mw) of the above toner is 30,000 or less, the melting point of the toner is lowered, and the high-temperature offset resistance is lowered due to insufficient aggregation of the toner during high-temperature fixing. Further, when the weight average molecular weight (Mw) of the toner is 90000 or more, it is difficult to melt in a low temperature region, and lowers the low temperature fixing performance. In order to have excellent fixability in fixing, it is necessary to control the dispersion ratio (Mw / Mn) in addition to the molecular weight of the toner. Here, when the dispersion ratio (Mw / Mn) is 10.0 or less, a decrease in offset resistance at a high temperature is considered particularly due to a tendency of a decrease in cohesive force in a high temperature region, and the dispersion ratio (Mw / Mn) is 25. When it is 0 or more, it does not melt sufficiently particularly in a low temperature region.
[0011]
It is desirable that the toner resin composition has a gel content of 10% or less. If the gel content (crosslinking component) of the polyester resin is excessive, the durability in a high-temperature region deteriorates, and offset tends to occur.
[0012]
It is desirable that the toner has an acid value of 5.0 to 20.0 mgKOH / g. In the above toner, when the acid value is 5.0 KOH / g or less, a problem of fogging due to insufficient charging of the toner is considered. When the acid value is 20.0 KOH / g or more, the toner absorbs moisture to increase the charge. The amount increases, resulting in a decrease in concentration.
[0013]
It is desirable that the 4 mm softening point of the above polyester resin is 120 to 130 ° C. by a flow tester CFT-500 manufactured by Shimadzu Corporation. When the softening point of the polyester resin is 120 ° C. or lower, hot offset tends to occur on the high temperature side, and when it is 130 ° C. or higher, the polyester resin does not melt sufficiently on the low temperature side. The measurement conditions of the flow tester are as follows.
・ Nozzle 1mmφ × 10.0mm
・ Load 30kg ・ f
・ Heating rate 3 ℃ / min
・ Sample amount 1.0g
[0014]
The glass transition temperature of the above polyester resin is preferably from 50 to 80 ° C, more preferably from 55 to 65 ° C. When the glass transition temperature is 55 ° C. or lower, the durability of the toner is lowered, and the problem of blocking is apt to occur.
[0015]
In the present invention, the external addition coverage by the inorganic fine particles represents the area ratio of the inorganic fine particles present on the surface of the toner particles to the surface area of the toner particles, and is calculated using the following equation.
f (%) = (√3 · D · ρt · C) / (2π · d · ρi) × 100
[0016]
Here, f is the coverage of the inorganic fine particles, D is the average particle size (μm) of the toner particles, d is the average particle size based on the area of the inorganic fine particles (μm), ρt is the true specific gravity of the toner, and ρi is the The true specific gravity and C indicate (mass of inorganic fine particles) / (mass of toner), respectively.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the non-magnetic one-component toner of the present invention will be described in detail.
The polyester resin used in the present invention comprises a condensation polymerization of a polyol and a polybasic acid. If necessary, a polyester resin having a crosslinked structure by polymerizing a trifunctional or higher polyfunctional component on at least one side may be used.
[0018]
Among the polyols used in the synthesis of the polyester resin, diols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, dipropylene glycol, trimethylene glycol, 1,4 -Butanediol, 1,4-butenediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol and the like.
[0019]
Examples of the phenols include bisphenol A alkylene oxide adducts such as bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, and polyoxyethylenated bisphenol A, and 1,2,4-benzenetriol and hydroquinone.
[0020]
The trivalent or higher polyols involved in the crosslinking of polyester include glycerin, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4 -Butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, sucrose and the like. .
[0021]
On the other hand, polybasic acids include maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, Examples thereof include 5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and acid anhydrides or lower alkyl esters thereof.
[0022]
The trivalent or higher polybasic acids involved in the crosslinking of the polyester resin include 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,2,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, Examples thereof include 5,7-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,5-hexatricarboxylic acid, and acid anhydrides and lower alkyl esters thereof.
[0023]
As the colorant contained in the non-magnetic one-component toner according to the present invention, any appropriate pigment or dye is used. For example, carbon black, lamp black, iron black, ultramarine, aniline blue, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, Hansa Yellow G, rhodamine-based pigment, chrome yellow, quinacridone, benzidine yellow, rose bengal, triallylmethane-based dye, anthraquinone dye, Any conventionally known dyes and pigments such as monoazo and disazo dyes and pigments can be used alone or in combination. The addition amount of these coloring agents is preferably 2 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyester resin.
[0024]
As the charge control agent, any known charge control agents can be used. For example, for positive charging, there are nigrosine dye, amino group-containing vinyl copolymer, quaternary ammonium salt compound, polyamine resin, imidazole, etc., and for negative charging, metal such as chromium, zinc, cobalt, aluminum Metal-containing azo dyes, salts of salicylic acid or alkyl salicylic acid with the above-mentioned metals, metal complexes and the like are known. The amount to be used is more preferably 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin. In this case, the charge control agent may be added to the resin, or may be used in the form of being attached to the surface of the toner particles. The addition amount of these charge control agents is preferably 0.1 to 4.0 based on 100 parts by weight of the polyester resin.
[0025]
Examples of the release agent used in the present invention include petroleum waxes such as paraffin wax and microcrystalline wax, synthetic waxes such as polyethylene wax, Fischer-Tropsch wax, amide wax, carnauba wax, candelilla wax, rice wax and the like. Of animal and plant-based waxes is preferable, and particularly, an endothermic peak value by differential scanning calorimetry (DSC) of 60 to 110 ° C is particularly desirable.
[0026]
The release agent is dispersed in the toner and bleeds (dissolves) on the surface of the toner when heated and pressed by the fixing roller, thereby exhibiting release properties and acting as an offset preventing agent. Therefore, the melting point of the release agent and the state of dispersion in the toner greatly contribute to the prevention of offset. When the endothermic peak in the DSC of the release agent is 60 ° C. or less, it is difficult to manufacture the toner such as fusion to a collision plate at the time of pulverizing the toner. When the endothermic peak is 110 ° C. or more, the release agent is not sufficiently used for fixing. A problem such as wrapping around the fixing roller due to bleeding is conceivable.
[0027]
The acid value of the release agent is preferably 10.0 mgKOH / g or less, and more preferably 4.0 mgKOH / g or less. If the acid value of the release agent is 10.0 mgKOH / g or more, the affinity for the polyester resin is increased, and it is difficult for the release agent to bleed on the toner surface at the time of heating and pressing, which causes an offset.
[0028]
The amount of the release agent added is preferably 0.5 to 5.0 parts, more preferably 1.5 to 3.5 parts, per 100 parts by weight of the polyester resin. When the amount of the release agent is less than 1.5 parts, the effect of preventing offset cannot be expected. When the amount is more than 3.5 parts, a phenomenon such as filming is considered.
[0029]
Inorganic fine particles are used as an external additive to the toner surface of the present invention, and usable inorganic fine particles include silica, titanium oxide, alumina, zinc oxide, magnesium oxide, magnetite, ferrite, etc., which are prepared by known wet and dry methods. Fine particles. From the viewpoints of fluidity and developability of the toner, silica, titanium oxide, and alumina fine particles are preferable, and silica fine particles are more preferable.
[0030]
Further, it is desirable that the silica fine particles have been subjected to a hydrophobic treatment. The hydrophobization treatment is performed by reacting or physically adsorbing an organic silicon compound, a silane compound, or the like to the silica fine particles. Examples of the organic silicon compound include silicone oil, and examples of the silane compound include hexamethylene disilazane, trimethylsilane, trimethylchlorosilane, trimethylethoxysilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethylchlorosilane, and allylphenyldichloro. Silane, benzyldimethylchlorosilane, bromomethyldimethylchlorosilane, α-chloroethyltrichlorosilane, β-chloroethyltrichlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, triorganosilanemercaptan, trimethylsilylmercaptan, triorganosilyl acrylate, vinyldimethylacetoxysilane , Dimethylethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, hexamethyldisiloxane, , 3-divinyltetramethyldisiloxane, 1,3-diphenyltetramethyldisiloxane, and the like.
[0031]
The above polyester resin, coloring pigment, release agent and charge control agent are preliminarily mixed by a high-speed stirrer such as a super mixer, kneaded by a biaxial continuous extruder or a kneader, two rolls or the like, and then rapidly cooled while rolling. I do. The cooled kneaded material was coarsely crushed by a cutter mill, and then a non-magnetic one-component toner was obtained by using a jet air stream type pulverizer and an air stream type classifier. The toner particle size was measured using a Coulter Multisizer. The particle diameter of the toner is preferably 6.0 to 11.0 μm, and more preferably 8.0 to 9.5 μm.
[0032]
As a method of externally adding the inorganic fine particles to the toner surface, there is a high-speed stirrer for applying a shearing force, such as a Henschel mixer or a super mixer, which appropriately mixes the toner particles and the inorganic fine particles. Then, as a method of removing foreign matter and coarse particles at the time of external addition, an ultrasonic sieve, a vibrating sieve such as a gyro shifter, sieving using a rotary sieve such as a turbo screener, and finally, A toner can be obtained.
[0033]
In the case of externally adding inorganic fine particles to the surface of toner particles in the non-magnetic one-component toner obtained from the pulverizing / classifying step, it is necessary to sufficiently impart fluidity, so it is common to use a large amount of external additives. It is a target. Therefore, the above-mentioned external addition coverage is desirably 70% to 210%. When the coverage of the external additive is 70% or less, sufficient fluidity cannot be imparted to the toner, and it is difficult to form a uniform toner layer on the developing roller, which causes a problem in image uniformity. On the other hand, when the coverage exceeds 210%, the melting of the toner particles during heat fixing is prevented, which causes an offset.
The amount of the inorganic fine particles to be added is preferably 0.5 to 4.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the toner. When the amount is less than 0.5 part, sufficient fluidity cannot be imparted to the toner. When the amount is more than 4.0 parts, melting of the toner may be hindered in fixing.
[0034]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the Examples unless it exceeds the gist thereof.
[0035]
[Preparation of toner]
The method for preparing the toner in the present invention is as follows.
Table 1 shows the toner constituent materials in each of the examples and comparative examples. Here, the addition amount of the constituent material is as follows with respect to 100 parts of the polyester resin.
5.0 parts of coloring pigment 1.0 parts of charge control agent 2.0 parts of release agent
[Table 1]
The toner constituent materials are preliminarily mixed by a super mixer, kneaded by a biaxial continuous extruder, and then rapidly cooled while being rolled by two rolls cooled with water. The cooled kneaded material was coarsely crushed by a cutter mill, and then adjusted to a volume average particle size of about 8.7 μm using a jet airflow type pulverizer and an airflow type classifier. The toner particle size was measured using a Coulter Multisizer.
[0038]
To 100 parts by weight of the classified toner particles obtained by the above preparation method, 1 part of H2000 manufactured by WACKER was mixed with a supermixer, and 1 part of H05TM manufactured by WACKER was further mixed, and the mixture was passed through a 200-mesh vibrating sieve. A component black toner was obtained.
Table 2 summarizes the physical properties of the toner prepared by the above method.
[0039]
[Table 2]
[Evaluation of Physical Properties of Toner]
The physical properties of the toner prepared by the above method were evaluated by the following methods, and the results are shown in Table 3.
(Evaluator) For evaluation of the non-magnetic one-component toner in the present invention, a color copier (AR-C150) manufactured by Sharp Corporation shown in FIG. 1 was modified and used for a non-magnetic one-component developing system. In the evaluation of the fixing property, the fixing machine mounted on this evaluation machine was modified into an external oilless fixing machine, and the evaluation was performed.
[0041]
(Evaluation method)
(1) Evaluation of fixability (fixing start temperature and high-temperature offset occurrence temperature)
In the evaluation of the fixing property of the present invention, all solid images were imaged, fixed by an external oil-less fixing machine, and the evaluation was performed while the temperature of the upper roller was always maintained at 30 ° C. higher than that of the lower roller. As transfer paper, Hammer (Color Copy Paper) 105 g / m 2 was used, the adhesion amount was 0.50 to 0.60 (mg / cm 2 ), and the process speed was adjusted to 140 mm / sec. The fixing start temperature was a temperature at which all solid images did not uniformly offset, and was evaluated based on the following legend. (Legend: Fixing start temperature)
◎: less than 150 ° C., ○: 150 ° C. or more to less than 160 ° C., X: 160 ° C. or more (legend: hot offset occurrence temperature)
◎: 210 ° C. or more, ○: 200 ° C. or more to less than 210 ° C., Δ: 190 ° C. or more to less than 200 ° C., ×: less than 190 ° C.
(2) Evaluation of bending strength As shown in FIG. 2, the fixed image at 160 ° C. was folded in half by reciprocating load with a cylindrical 800 g weight, and the folded image portion was lightly wiped with a soft cloth such as a waste cloth. The fixing strength was evaluated based on the width (lmm) of the peeled portion based on the following legend.
◎: no peeling, ○: partially peeled with a width of 0.5 mm or less, Δ: peeled with a width of 0.5 to 1.0 mm, ×: peeled with a width of 1.0 mm or more The fixed image at 170 ° C. was measured with a Gloss Meter VG2000 manufactured by Nippon Denshoku Co. under incident light of 75 °, and evaluated based on the following legend.
： １: 15 to 30, ×: 15 or less or 30 or more
{Circle around (4)} Solid uniformity All solid images were imaged with the above-mentioned evaluation machine, and the uniformity was visually evaluated based on the following legend.
：: The image is uniform over the entire surface and there is no practical problem. X: Partially uneven and not practical. (5) White background of fog transfer paper and 5% band imaged by the above-mentioned evaluation machine. The white portion of the image was measured at the same position with a whiteness meter # 90 manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd., and fog was calculated from the comparison of both values, and evaluated based on the following legend.
◎: less than 0.30, ：: 0.30 or more to less than 0.60, Δ: 0.60 or more to less than 0.90, ×: 0.90 or more
{Circle around (6)} Image density The solid portion of the transfer paper imaged was measured with a reflection densitometer RD918 manufactured by Macbeth Co., Ltd., and evaluated based on the following legend.
◎: 1.65 or less to 1.55 or more, ：: less than 1.55 to 1.45 or more, Δ: less than 1.45 to 1.35 or more, ×: less than 1.35 (overall evaluation)
The above items (1) to (6) were comprehensively evaluated and comprehensively evaluated based on the following legends.
：: very good, ：: no problem in practical use, x: there is a problem in practical use. Table 3 shows the results of these evaluations.
[0045]
[Table 3]
[0046]
From the results shown in Table 3, Examples 1 to 8 of the present invention have good evaluations and are excellent in overall evaluation. On the other hand, the toner of Comparative Example 1 having a number average molecular weight Mn of 5,000 or more and a dispersion ratio (Mw / Mn) of less than 10.0 had a low high-temperature offset occurrence temperature and large fog. The toner of Comparative Example 2 in which the number average molecular weight Mn was less than 3000 and the dispersion ratio (Mw / Mn) was 25.0 or more was poor in solid uniformity and image density. The toner of Comparative Example 3 having a THF insoluble content exceeding 10% was inferior in gloss. The toner of Comparative Example 4 in which the THF-insoluble content greatly exceeded 10% and the number average molecular weight Mn exceeded 5,000 was inferior in fixing strength and gloss. Further, in all of Comparative Examples 1 to 4, the fixing start temperature was high.
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a non-magnetic one-component toner which has sufficient fluidity and developability, and sufficiently satisfies low-temperature fixability and high-temperature offset resistance in an oilless fixing roller.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fixing machine before evaluation of a fixing machine according to an embodiment.
FIG. 2 shows a bending strength evaluation method.
