JP2004151245A

JP2004151245A - Color toner

Info

Publication number: JP2004151245A
Application number: JP2002314654A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tanida; 啓一谷田
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: JP4060164B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide color toner suitable for use in an oilless fixing system. <P>SOLUTION: The color toner used for the oilless fixing system with no oil applied on a fixing roller is used to contain a binder resin of which a lowering rate of the storage modulus G' accompanying temperature increase is within 0.3 Pa/°C in the range of 160-200 °C, a coloring agent, and a wax. The binder resin is used to have preferably 10,000-200,000 of a weight average molecular weight (Mw), and 1-15 of a ratio (Mw)/(Mn) with a number average molecular weight (Mn) or a peak of a change rate of the storage modulus G' in the rage of 70-100 °C. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、静電印刷法等の現像プロセスに用いられるカラートナーに関し、より詳しくは、オイルレス定着システムでの使用に適したカラートナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法、静電記録法、静電印刷法等を用いた複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置においては、静電潜像を可視像に変えるための現像剤としてトナーが用いられている。現像により得られたトナー像を紙等の被転写体上に定着する工程では、定着ローラ（熱ローラ）でトナー像と被転写体の表面を加熱または加圧する方法が採用されている。
【０００３】
ここで、上記定着ローラは、溶融した状態のトナー像と接触することから、トナー像の一部が定着ローラの表面に付着、転移して、さらに別の被転写体に再転移する、いわゆるホットオフセット現象を生じ易い。このホットオフセット現象は形成画像の汚染につながることから、定着ローラとトナーとの離型性を向上させるべく、定着ローラの表面にオイルを塗布して定着工程を行うのが一般的である。
【０００４】
ところで、近年、カラーコピーのように、複数色のトナー画像を１の被転写体上に転写、定着させてカラー画像を形成する技術が広く普及しつつある。しかしながら、とりわけカラートナーによるカラー画像は、定着ローラの表面に塗布されたオイルがトナー上に付着することに起因して生じる、画像表面の光沢（いわゆる、グロス、テカリ）が顕著なものとなり易く、満足のいく画像品質が得られにくくなるという問題がある。さらに、近年、形成画像に加筆性を持たせることの要求も高まっているのに対し、トナー上にオイルが付着することによって、加筆性が損なわれるという問題もある。
【０００５】
そこで、定着ローラにオイルを塗布しない、いわゆるオイルレス定着システムの採用が求められているが、この場合、ホットオフセット現象を防止するために、定着ローラとトナーとの剥離を生じ易くする必要がある。
定着ローラに対するトナーの剥離性能を向上させる手段としては、従来、トナー粒子中にワックスを高い濃度で配合する方法が採用されている（特許文献１および２参照）。
しかしながら、この方法では、ワックスがトナーから脱離してキャリヤに付着するという現象が生じ易く、画像劣化の原因となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２９６６９２号公報（段落〔００４３〕〜〔００４４〕）
【特許文献２】
特開２００１−２９６６９３号公報（段落〔００４４〕〜〔００４５〕）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ワックスの配合量を抑制しつつ、定着ローラに対するトナーの剥離性能を向上させることが求められている。
本発明の目的は、オイルレス定着システムでの使用に適したカラートナーを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明者らは、上記課題を解決するために研究を重ねていくなかで、カラートナーの高温時における粘弾性特性に着目して鋭意研究を重ねた。その結果、画像形成装置の一般的な定着温度に相当する１６０〜２００℃の範囲（高温領域）において、カラートナーを形成するバインダ樹脂についての貯蔵弾性率Ｇ’の低下率（温度の上昇につれて貯蔵弾性率Ｇ’が低下する程度）が所定の値よりも小さくなるように（温度が上昇しても、貯蔵弾性率Ｇ’の低下の度合いが所定の値よりも小さくなるように）設定したときは、当該カラートナーの定着ローラに対する剥離性能（離型性）を高めることができ、バインダ樹脂中にワックスを多量に添加しなくても離型性に優れたカラートナーを得ることができるという全く新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明のカラートナーは、定着ローラにオイルを塗布しないオイルレス定着システムに用いるカラートナーであって、
バインダ樹脂と、着色剤と、ワックスとを含み、かつ
上記バインダ樹脂の温度上昇に伴う貯蔵弾性率Ｇ’の低下率が、１６０〜２００℃の範囲で０．３Ｐａ／℃以内である
ことを特徴とする。
【００１０】
従来のカラートナーは高温領域でのバインダ樹脂の粘弾性特性について特別の考慮がなされておらず、それゆえ、一般に用いられるバインダ樹脂では高温領域で貯蔵弾性率Ｇ’が著しく低下し、すなわち高温領域でトナーの粘性が極端に低下して、いわゆるどろどろの状態になり易いという問題があった。
これに対し、本発明のカラートナーでは、１６０〜２００℃（いわゆる高温領域）でのバインダ樹脂の貯蔵弾性率Ｇ’の低下率が０．３Ｐａ／℃以内に抑えられていること、すなわち１６０〜２００℃の範囲で温度が１℃上昇したときに貯蔵弾性率Ｇ’が０．３Ｐａを超えて低下しないことから、優れた剥離性能を発揮させることができる。
【００１１】
従って、本発明のカラートナーは、定着ローラに対するトナーの剥離性能に優れており、とりわけオイルレス定着システムでの使用に好適である。
【００１２】
本発明において貯蔵弾性率Ｇ’とは、バインダ樹脂の剛性を示すパラメータである。貯蔵弾性率Ｇ’は複素弾性率Ｇ^＊における実数部分であって、式：
Ｇ^＊＝Ｇ’＋ｉＧ’’
（式中、Ｇ’’は損失弾性率を表し、ｉは虚数（−１）^１／２を表す。）
で表される。なお、複素弾性率Ｇ^＊は、粘弾性材料に正弦波振動による動的剪断応力を加えたときの最大応力σ_０と最大ひずみε_０との比（σ_０／ε_０）により求められる。貯蔵弾性率Ｇ’と損失弾性率Ｇ’’との関係は次式のとおりである。
ｔａｎδ＝Ｇ’’／Ｇ’
（式中、δは損失角であって、ひずみとせん断応力との間の位相角を示す。）
【００１３】
本発明において、貯蔵弾性率Ｇ’等の測定条件は次のとおりである。試験周波数１０Ｈｚ、試験温度２３℃、試験振幅２５μｍ、試料の圧縮率（厚み方向）１２％、チャック間距離２４ｍｍ、測定試料の大きさ８ｍｍ×８ｍｍ。貯蔵弾性率Ｇ’等の測定にはレオロジー社製の粘弾性スペクトロメータ（型番「ＤＶＥ−Ｖ４」）を使用した。
【００１４】
本発明のカラートナーを形成するバインダ樹脂について、その高温領域での貯蔵弾性率Ｇ’の低下率を上記範囲に設定するには、一般に、バインダ樹脂の分子量を大きくすればよい。しかしながら、バインダ樹脂の分子量を大きくすることによって、形成画像の光沢が極端に損なわれるおそれもある。
形成画像のいわゆるテカリを適度に抑え、かつ十分な加筆性を持たせつつ、カラー画像における十分な光沢を維持するには、バインダ樹脂の分子量を大きくして、その高温領域での貯蔵弾性率Ｇ’の低下率を所定の範囲に設定することに加えて、さらにバインダ樹脂の分子量分布をシャープにするのが好ましい。
【００１５】
具体的に、本発明のカラートナーにおいては、バインダ樹脂の重量平均分子量〔Ｍｗ〕が１０，０００〜２００，０００となるように、かつバインダ樹脂の重量平均分子量〔Ｍｗ〕と数平均分子量〔Ｍｎ〕との比〔Ｍｗ〕／〔Ｍｎ〕が１〜１５となるように設定するのが好ましい。
バインダ樹脂の重量平均分子量〔Ｍｗ〕を上記の範囲に設定しつつ、数平均分子量〔Ｍｎ〕との比〔Ｍｗ〕／〔Ｍｎ〕が上記範囲を満足するように設定することによって、形成画像のいわゆるテカリを適度に抑えつつ、カラー画像における十分な光沢を維持し、さらには形成画像の加筆性を十分なものとすることができる。
【００１６】
さらに、本発明のカラートナーにおいては、トナーの耐熱性と保存安定性とをより一層良好なものにするという観点から、バインダ樹脂の貯蔵弾性率Ｇ’の変化率が７０〜１００℃の範囲にピークを有するものとするのが好ましい。
従来のカラートナーに用いられるバインダ樹脂では、その貯蔵弾性率Ｇ’が比較的低い温度において急激に減少する（変化率がピークを示す）傾向がある。しかしながら、貯蔵弾性率Ｇ’の変化のピークを７０〜１００℃という比較的高い温度になるまで現れないように、すなわち７０〜１００℃という比較的高い温度になるまで貯蔵弾性率Ｇ’が急激な変化を示さないようにすることで、トナーの耐熱性と保存安定性とを向上させることができる。
【００１７】
本発明のカラートナーによれば、バインダ樹脂の高温領域での粘弾性特性が所定の範囲に設定されていることによって、定着ローラに対するトナーの剥離性能が優れている。従って、トナーから脱離してキャリヤに付着するといった問題が生じるのを十分に防止する上でワックスの含有量は少ないのが好ましく、具体的には、バインダ樹脂１００重量部に対して１０重量部以下に設定するのが好ましい。
【００１８】
本発明のカラートナーにおいて、バインダ樹脂は、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂を含むものであるのが好ましい。すなわち、バインダ樹脂としては、上記例示の樹脂のいずれかを単独で用いたり、上記例示の樹脂とその他の樹脂との共重合体を用いたり、上記例示の樹脂と他の樹脂とのブレンド物を用いたりすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のカラートナーについて詳細に説明する。
〔バインダ樹脂〕
本発明のカラートナーに用いられるバインダ樹脂は、定着性を良好なものとする上で熱可塑性樹脂であるのが好ましいが、ソックスレー抽出器を用いて測定される架橋部分量（ゲル量）が１０重量％以下、好ましくは０．１〜１０重量％の範囲にあるものであれば、熱硬化性樹脂であってもよい。バインダ樹脂として一部架橋構造を備えるものを用いることによって、定着性を低下させることなく、トナーの保存安定性や形態保持性、あるいは耐久性をより一層向上させることができる。従って、バインダ樹脂として熱可塑性樹脂のみを用いる必要はなく、架橋剤を添加したり、熱硬化性樹脂を一部混合したりしてもよい。
【００２０】
上記熱可塑性樹脂としては、例えばスチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。一方、熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。
本発明に用いられるバインダ樹脂には、上記例示の樹脂のなかでも特に、スチレン−アクリル樹脂やポリエステル樹脂を用いるのが好ましい。
【００２１】
本発明に用いられるバインダ樹脂は、前述のように、温度上昇に伴う貯蔵弾性率Ｇ’の低下率が、１６０〜２００℃の範囲（いわゆる高温領域）で０．３Ｐａ／℃以内であること、すなわち１６０〜２００℃の範囲で温度が１℃上昇したときに貯蔵弾性率Ｇ’が０．３Ｐａを超えて低下しないこと、が求められている。上記温度範囲におけるバインダ樹脂の貯蔵弾性率Ｇ’の低下率は、上記範囲の中でも特に０．２Ｐａ／℃以内に抑えられているのが好ましい。
【００２２】
バインダ樹脂の高温領域での貯蔵弾性率Ｇ’の低下率を低く抑えるには、前述のように、バインダ樹脂の分子量を大きくするほかにも、バインダ樹脂を形成するモノマーについて、Ｃ−Ｃ結合等の柔軟な部位を極力少なくし、芳香環等の剛性部位を極力多くするといった手段を採ることができる。
但し、この場合には、バインダ樹脂の高温領域での強度を高くすることができるものの、加工の際に混練しにくくなったり、粉砕しにくくなったりするおそれがある。そこで、例えば造粒後の粉砕工程は粗粉砕と微粉砕との２重にするなどの処置を要する。
【００２３】
本発明に用いられるバインダ樹脂は、前述のように、トナーの耐熱性と保存安定性とをより一層良好なものにする上で、貯蔵弾性率Ｇ’の変化率のピークが７０〜１００℃の範囲に、好ましくは７０〜８５℃の範囲に現れるように設定するのが好ましい。
貯蔵弾性率Ｇ’の変化率のピークが７０〜１００℃といった、比較的高い温度に現れるようにするには、貯蔵弾性率Ｇ’の低下率を調整する場合と同様に、バインダ樹脂の分子量を大きくしたり、バインダ樹脂を形成するモノマーについて、Ｃ−Ｃ結合等の柔軟な部位を極力少なくして、芳香環等の剛性部位を極力多くしたりすればよい。
【００２４】
本発明に用いられるバインダ樹脂は、前述のように、形成画像のいわゆるテカリを適度に抑え、かつ十分な加筆性を持たせる上で、その重量平均分子量〔Ｍｗ〕を１０，０００〜２００，０００の範囲に、重量平均分子量〔Ｍｗ〕と数平均分子量〔Ｍｎ〕との比〔Ｍｗ〕／〔Ｍｎ〕を１〜１５の範囲に、それぞれ設定するのが好ましい。
バインダ樹脂の〔Ｍｗ〕は、上記範囲の中でも特に２０，０００〜１５０，０００であるのが好ましく、５０，０００〜１００，０００であるのがより好ましい。
また、比〔Ｍｗ〕／〔Ｍｎ〕は、上記範囲の中でも特に１〜１２であるのが好ましく、３〜１２であるのがより好ましい。
【００２５】
〔着色剤〕
本発明に用いられる着色剤は特に限定されるものではなく、トナー用として従来公知の種々の着色剤、具体的には従来公知の種々の染料や顔料が使用可能である。
【００２６】
〔ワックス〕
本発明に用いられるワックスは特に限定されるものではなく、トナー用として従来公知の種々のワックスがいずれも使用可能である。
かかるワックスの具体例としては、例えば脂肪族系炭化水素、脂肪族金属塩類、高級脂肪酸類、脂肪酸エステル類もしくはその部分ケン化物、シリコーンオイル、各種天然ワックス類、石炭を原料とするワックス類等が挙げられる。ワックスの重量平均分子量は、１，０００〜１０，０００程度であるのがより好ましい。
【００２７】
上記例示のワックスなかでも、特に、石炭を原料としてフィッシャー−トロプシュ法により製造される、いわゆるフィッシャートロプシュワックス〔例えば、シューマンサソール社（南アフリカ共和国）製の登録商標「パラフリント」〕は、ポリエステル樹脂等と組み合わせて使用することによってトナーの定着特性、帯電特性、耐久性等を向上させることができることから、本発明において好適に用いられる。
【００２８】
ワックスの配合量は、ワックスの添加による離型効果とトナーからの脱離の防止とを考慮して、前述のように、バインダ樹脂１００重量部に対して１０重量部以下となるように設定される。ワックスの含有量は、上記範囲の中でも特に５重量部未満であるのが好ましく、４．５重量部以下であるのがより好ましい。
本発明においては、前述のように、バインダ樹脂の高温領域での粘弾性特性が所定の範囲に設定されており、定着ローラに対するトナーの剥離性能が本来的に優れていることから、ワックスの配合量を極めて少なく設定することができる。なお、ワックスの配合量が多くなるとトナーから脱離してキャリヤに付着するなどの問題を生じるおそれがあることから、ワックスの配合量は、上記範囲の中でも極力少なくするのが好ましい。
【００２９】
〔その他の成分〕
着色剤やワックスとともにバインダ樹脂中に配合される他の成分としては、例えば電荷制御剤、各種安定剤等が挙げられる。
電荷制御剤としては、トナーの帯電極性に応じて正電荷制御用と負電荷制御用のいずれかが用いられる。これらの電荷制御剤は特に限定されるものではなく、トナー用として従来公知の種々の電荷制御剤が使用可能である。
【００３０】
電荷制御剤の配合量は特に限定されるものではないが、バインダ樹脂１００重量部に対して１０重量部以下、好ましくは０．１〜１０重量部、より好ましくは０．５〜５重量部の範囲で設定される。
バインダ樹脂に着色剤、ワックス等を分散させて得られるトナー粒子に外添される他の成分としては、例えば表面処理剤が挙げられる。
キャリヤや表面処理剤としては特に限定されるものではなく、従来公知の種々のものを使用することができる。
【００３１】
〔カラートナーの製造方法等〕
本発明のカラートナーは、上記例示のバインダ樹脂に着色剤、ワックス等を分散させて粉体（トナー粒子）を作製し、必要に応じてシリカ、アルミナ、酸化チタン等の無機系微粒子を外添することによって得られる。
上記粉体（トナー粒子）は、バインダ樹脂に、着色剤、ワックス、その他の成分を配合し、乾式ブレンダー、ヘンシェルミキサー、ボールミル等によって均質に予備混合して得られた混合物を、バンバリミキサー、ロール、１軸または２軸の混練押出機等の混練装置を用いて均一に溶融、混練した後、得られた混練物を冷却して粉砕し、さらに必要に応じて分級する、いわゆる粉砕法によって製造することができる。
【００３２】
トナー粒子の粒径は特に限定されるものではないが、通常、３〜１２μｍの範囲で、好ましくは５〜１０μｍの範囲で設定される。形成画像の高画質化を目的とした小粒径のトナーの場合には、トナー粒子の粒径が４〜８μｍ程度であるのが好ましい。
トナー粒子に対する表面処理剤の外添や、キャリヤとの混合方法については特に限定されるものではなく、従来公知の方法で行なえばよい。
【００３３】
【実施例】
〔カラートナーの製造〕
（実施例１）
ポリエステル樹脂（バインダ樹脂）１００重量部、着色剤５重量部、天然のエステル系ワックス４．５重量部および電荷制御剤２重量部の混合物を２軸押出機にて溶融混練した後、これを冷却し、粉砕、分級して、平均粒径８．０μｍの粉体を得た。
使用したポリエステル樹脂は、重量平均分子量〔Ｍｗ〕が６５，０００、数平均分子量〔Ｍｎ〕が７，１５０、両者の比〔Ｍｗ〕／〔Ｍｎ〕が９．１、１６０〜２００℃の範囲での温度上昇に伴う貯蔵弾性率Ｇ’の低下率が０．２５Ｐａ／℃、および貯蔵弾性率Ｇ’の低下率がピークを示したときの温度が７１℃であった。
【００３４】
次いで、上記粉体に酸化チタンを２重量％、シリカ（ＳｉＯ_２）を０．５重量％の割合で外添し、撹拌混合によってこれらを上記粉体の表面に付着させてカラートナーを得た。
こうして得られたカラートナー５重量部とフェライトキャリア９５重量部とを混合して二成分現像剤とした。
【００３５】
（実施例２〜７および比較例１）
異なるポリエステル樹脂を使用したほかは、実施例１と同様にして粉体、ブラックトナーおよび二成分現像剤の製造を行った。
使用したポリエステル樹脂の重量平均分子量〔Ｍｗ〕、数平均分子量〔Ｍｎ〕、比〔Ｍｗ〕／〔Ｍｎ〕、貯蔵弾性率Ｇ’の低下率（１６０〜２００℃）および貯蔵弾性率Ｇ’の低下率ピーク時の温度（℃）は、それぞれ表１に示すとおりである。
【００３６】
（比較例２）
ワックスの配合量を１２重量部としたほかは、実施例１と同様にして粉体、ブラックトナーおよび二成分現像剤の製造を行った。
【００３７】
（実施例８）
スチレン−アクリル樹脂（バインダ樹脂）１００重量部、着色剤５重量部、フィッシャートロプシュワックス８重量部および電荷制御剤２重量部の混合物を２軸押出機にて溶融混練した後、これを冷却し、粉砕、分級して、平均粒径８．０μｍの粉体を得た。
使用したスチレン−アクリル樹脂は、重量平均分子量〔Ｍｗ〕が６５，０００、数平均分子量〔Ｍｎ〕が１９，５００、両者の比〔Ｍｗ〕／〔Ｍｎ〕が４．１、１６０〜２００℃の範囲での温度上昇に伴う貯蔵弾性率Ｇ’の低下率が０．２６Ｐａ／℃、および貯蔵弾性率Ｇ’の低下率がピークを示したときの温度が７２℃であった。
次いで、上記粉体を用いたほかは、実施例１と同様にしてカラートナーおよび二成分現像剤の製造を行った。
【００３８】
（実施例９）
スチレン−アクリル樹脂とポリエステル樹脂とのブレンド物（バインダ樹脂）１００重量部、着色剤５重量部、フィッシャートロプシュワックス８重量部および電荷制御剤２重量部の混合物を２軸押出機にて溶融混練した後、これを冷却し、粉砕、分級して、平均粒径８．０μｍの粉体を得た。
上記バインダ樹脂は、前出のスチレン−アクリル樹脂と前出のポリエステル樹脂とを２０：８０（重量比）の割合でブレンドしたものであって、その重量平均分子量〔Ｍｗ〕は１００，０００であって、数平均分子量〔Ｍｎ〕は１６，５００、両者の比〔Ｍｗ〕／〔Ｍｎ〕は６．１、１６０〜２００℃の範囲での温度上昇に伴う貯蔵弾性率Ｇ’の低下率は０．２４Ｐａ／℃、および貯蔵弾性率Ｇ’の低下率がピークを示したときの温度は７５℃であった。
次いで、上記粉体を用いたほかは、実施例１と同様にしてカラートナーおよび二成分現像剤の製造を行った。
【００３９】
〔実機試験〕
上記実施例および比較例で得られた二成分現像剤を使用し、京セラミタ（株）製のページプリンタにて、直径４０ｍｍ、線速１２０ｍｍ／秒の定着用熱ローラによる画像形成試験を行うことによって、トナーの物性を評価した。
評価は、定着性とホットオフセット性との２項目について、形成画像を目視で観察することによって行った。評価方法および評価の基準は次のとおりである。
【００４０】
（定着性）
定着温度を１６０℃に設定し、通常環境（２０℃、６５％ＲＨ）にて電源ＯＦＦの状態で１０分間冷却した後、電源をＯＮにして、定着パターンソリッド画像を連続５枚印字することにより、測定用の画像を得た。次いで、形成画像の表面を、綿布で包んだ黄銅製分銅（１ｋｇ）を用いて１０往復擦った。この操作の前後における画像濃度をマクベス反射濃度計で測定し、その濃度の比率を定着率（％）とすることによって、トナーの定着性を評価した。
Ａ：定着率が９５％以上と高く、極めて良好であった。
Ｂ：定着率が９０％以上、９５％未満と多少低かったものの、実用上問題とはならない程度であった。
Ｃ：定着率が９０％未満と低く、実用上不十分であった。
【００４１】
（ホットオフセット性）
通常環境（２０℃、６５％ＲＨ）にて定着温度を２３０℃に設定し、オフセットパターン画像を連続１０枚印字した。この画像を目視で観察することにより、ホットオフセット性を評価した。
Ａ：ホットオフセットの発生が観察されなかった。
Ｂ：ホットオフセットがある程度発生していたものの、実用上問題とはならない程度であった。
Ｃ：ホットオフセットの発生が顕著であって、実用上不適当であった。
【００４２】
以上の結果を表１および２に示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
【表２】

【００４５】
表１および２において、ポリエステル樹脂の〔Ｍｗ〕、〔Ｍｎ〕、比〔Ｍｗ〕／〔Ｍｎ〕、Ｇ’の低下率およびＧ’の低下率ピーク時の温度、ならびにカーボンブラックの吸油量の欄に記載されている符号の意味は、次のとおりである。
Ａ＋：極めて良好
Ａ：良好
Ａ⁻：当該物性値の好適範囲を満足する。
Ｂ：当該物性値の好適範囲を満足しない。
Ｃ：不適
【００４６】
表２中、「バインダ樹脂の種類」欄の“Ｐｅｓ”はポリエステル樹脂を、“Ｓｔ−Ａｃ”はスチレン−アクリル系樹脂を、“Ｓｔ−Ａｃ／Ｐｅｓ２０：８０”はスチレン−アクリル系樹脂とポリエステル樹脂とを２０：８０（重量比）の割合でブレンドしたものを、それぞれ示す。「ワックスの種類」欄の“ｅｓｔｅｒ”は天然のエステル系ワックスを、“Ｆ−Ｔ”はフィッシャートロプシュワックスを、それぞれ示す。
【００４７】
表１および２より明らかなように、バインダ樹脂の温度上昇に伴う貯蔵弾性率Ｇ’の低下率を所定の範囲に設定して、カラートナーを製造したときは（実施例１〜９）、いずれの場合も定着性と剥離性とを良好なものにできることが分かった。
また、実施例１〜４と、実施例５〜７との対比により、バインダ樹脂の重量平均分子量〔Ｍｗ〕、数平均分子量〔Ｍｎ〕、両者の比〔Ｍｗ〕／〔Ｍｎ〕、または貯蔵弾性率Ｇ’の低下率がピークを示したときの温度を所定の範囲に設定することで、定着性と剥離性とをより一層良好なものにできることがわかった。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color toner used in a development process such as an electrophotographic method, an electrostatic recording method, and an electrostatic printing method, and more particularly, to a color toner suitable for use in an oilless fixing system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an image forming apparatus such as a copying machine or a laser printer using an electrophotographic method, an electrostatic recording method, an electrostatic printing method, or the like, toner is used as a developer for changing an electrostatic latent image into a visible image. I have. In the step of fixing a toner image obtained by development on a transfer medium such as paper, a method of heating or pressing the toner image and the surface of the transfer medium with a fixing roller (heat roller) is employed.
[0003]
Here, since the fixing roller comes into contact with the toner image in a molten state, a part of the toner image adheres to and transfers to the surface of the fixing roller, and then re-transfers to another transfer target. Offset phenomenon easily occurs. Since this hot offset phenomenon leads to contamination of the formed image, it is common practice to apply oil to the surface of the fixing roller to perform the fixing step in order to improve the releasability between the fixing roller and the toner.
[0004]
By the way, in recent years, a technique of forming a color image by transferring and fixing a plurality of color toner images on a single transfer-receiving body, such as a color copy, is becoming widespread. However, in particular, in a color image formed by a color toner, the gloss (so-called gloss, shine) of the image surface, which is caused by the oil applied to the surface of the fixing roller adhering to the toner, tends to be remarkable. There is a problem that satisfactory image quality is hardly obtained. Further, in recent years, there has been an increasing demand for giving a formed image a retouching property, but there is also a problem that the retouching property is impaired due to oil adhering to the toner.
[0005]
Therefore, it is required to employ a so-called oilless fixing system that does not apply oil to the fixing roller. In this case, in order to prevent a hot offset phenomenon, it is necessary to easily cause separation between the fixing roller and the toner. .
As a means for improving the peeling performance of the toner with respect to the fixing roller, a method of blending a wax at a high concentration in toner particles has conventionally been adopted (see Patent Documents 1 and 2).
However, in this method, the phenomenon that the wax is detached from the toner and adheres to the carrier is likely to occur, which causes image deterioration.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-29669 A (paragraphs [0043] to [0044])
[Patent Document 2]
JP-A-2001-296693 (paragraphs [0044] to [0045])
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, it is required to improve the performance of removing the toner from the fixing roller while suppressing the amount of the wax compounded.
An object of the present invention is to provide a color toner suitable for use in an oilless fixing system.
[0008]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies focusing on the viscoelastic properties of color toners at high temperatures. As a result, in the range of 160 to 200 ° C. (high temperature range) corresponding to the general fixing temperature of the image forming apparatus, the rate of decrease in the storage elastic modulus G ′ of the binder resin forming the color toner (the storage rate increases as the temperature increases). When set so that the elastic modulus G ′ decreases to a value smaller than a predetermined value (so that the degree of decrease in the storage elastic modulus G ′ becomes smaller than the predetermined value even when the temperature increases). Can improve the peeling performance (releasability) of the color toner with respect to the fixing roller, and can provide a color toner excellent in releasability without adding a large amount of wax to the binder resin. The present inventors have found a new fact and completed the present invention.
[0009]
That is, the color toner of the present invention is a color toner used in an oilless fixing system that does not apply oil to the fixing roller,
It contains a binder resin, a colorant, and a wax, and a decrease rate of the storage elastic modulus G ′ with a temperature rise of the binder resin is within 0.3 Pa / ° C. in a range of 160 to 200 ° C. And
[0010]
In the conventional color toner, no special consideration is given to the viscoelastic properties of the binder resin in the high-temperature region. Therefore, the storage elastic modulus G ′ of the generally used binder resin is significantly reduced in the high-temperature region. Thus, there is a problem that the viscosity of the toner is extremely reduced and a so-called muddy state is easily caused.
On the other hand, in the color toner of the present invention, the decrease rate of the storage elastic modulus G ′ of the binder resin at 160 to 200 ° C. (so-called high temperature range) is suppressed to within 0.3 Pa / ° C., that is, 160 to 200 ° C. When the temperature rises by 1 ° C. in the range of 200 ° C., the storage elastic modulus G ′ does not decrease beyond 0.3 Pa, so that excellent release performance can be exhibited.
[0011]
Therefore, the color toner of the present invention is excellent in the performance of removing the toner from the fixing roller, and is particularly suitable for use in an oilless fixing system.
[0012]
In the present invention, the storage elastic modulus G ′ is a parameter indicating the rigidity of the binder resin. The storage modulus G 'is the real part of the complex modulus G ^* ,
G ^* = G '+ iG''
(In the formula, G ″ represents a loss elastic modulus, and i represents an imaginary number (−1) ^1/2 .)
Is represented by The complex elastic modulus G ^* is determined by the ratio (σ ₀ / ε ₀ ) between the maximum stress σ ₀ and the maximum strain ε ₀ when a dynamic shear stress due to sinusoidal vibration is applied to the viscoelastic material. The relationship between the storage elastic modulus G ′ and the loss elastic modulus G ″ is as follows.
tan δ = G ″ / G ′
(Where δ is the loss angle and indicates the phase angle between strain and shear stress.)
[0013]
In the present invention, the measurement conditions such as the storage elastic modulus G ′ are as follows. The test frequency was 10 Hz, the test temperature was 23 ° C., the test amplitude was 25 μm, the compression ratio (thickness direction) of the sample was 12%, the distance between chucks was 24 mm, and the size of the measurement sample was 8 mm × 8 mm. A viscoelastic spectrometer (model number "DVE-V4") manufactured by Rheology Co., Ltd. was used for measuring the storage elastic modulus G 'and the like.
[0014]
In order to set the decreasing rate of the storage elastic modulus G 'in the high temperature region of the binder resin forming the color toner of the present invention within the above range, generally, the molecular weight of the binder resin may be increased. However, the gloss of the formed image may be extremely impaired by increasing the molecular weight of the binder resin.
In order to moderately suppress the so-called shininess of the formed image and maintain sufficient gloss in a color image while maintaining sufficient writing properties, the molecular weight of the binder resin is increased to increase the storage elastic modulus G in the high temperature region. In addition to setting the rate of decrease of 'in a predetermined range, it is preferable to further sharpen the molecular weight distribution of the binder resin.
[0015]
Specifically, in the color toner of the present invention, the binder resin has a weight average molecular weight [Mw] of 10,000 to 200,000, and the binder resin has a weight average molecular weight [Mw] and a number average molecular weight [Mn]. ] [Mw] / [Mn] is preferably set to 1 to 15.
By setting the weight average molecular weight [Mw] of the binder resin in the above range and setting the ratio [Mw] / [Mn] to the number average molecular weight [Mn] to satisfy the above range, Sufficient gloss can be maintained in a color image while appropriately suppressing so-called shininess, and further, the rewriting properties of a formed image can be made sufficient.
[0016]
Further, in the color toner of the present invention, from the viewpoint of further improving the heat resistance and storage stability of the toner, the change rate of the storage elastic modulus G ′ of the binder resin is in the range of 70 to 100 ° C. It preferably has a peak.
In a binder resin used in a conventional color toner, the storage elastic modulus G ′ tends to rapidly decrease (change rate shows a peak) at a relatively low temperature. However, the peak of the change in the storage modulus G ′ does not appear until the temperature reaches a relatively high temperature of 70 to 100 ° C., that is, the storage modulus G ′ sharply increases until the temperature reaches a relatively high temperature of 70 to 100 ° C. By making no change, the heat resistance and storage stability of the toner can be improved.
[0017]
According to the color toner of the present invention, the viscoelastic properties of the binder resin in a high temperature range are set in a predetermined range, so that the toner peeling performance with respect to the fixing roller is excellent. Therefore, the content of the wax is preferably small in order to sufficiently prevent the problem of detachment from the toner and sticking to the carrier. Specifically, the content of the wax is preferably 10 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the binder resin. It is preferable to set
[0018]
In the color toner of the present invention, the binder resin preferably contains a styrene-acrylic resin, a polyester resin, an epoxy resin or a phenol resin. That is, as the binder resin, one of the above-described resins may be used alone, a copolymer of the above-described resin and another resin may be used, or a blend of the above-described resin and another resin may be used. Can be used.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the color toner of the present invention will be described in detail.
(Binder resin)
The binder resin used in the color toner of the present invention is preferably a thermoplastic resin in order to improve the fixability. However, the amount of the crosslinked portion (gel amount) measured using a Soxhlet extractor is 10%. Thermosetting resin may be used as long as it is not more than 0.1% by weight, preferably in the range of 0.1 to 10% by weight. By using a binder resin having a partially crosslinked structure, the storage stability, form retention, and durability of the toner can be further improved without lowering the fixability. Therefore, it is not necessary to use only a thermoplastic resin as the binder resin, and a crosslinking agent may be added or a thermosetting resin may be partially mixed.
[0020]
Examples of the thermoplastic resin include a styrene-acryl resin, a polyester resin, a polystyrene resin, and a polyamide resin. On the other hand, examples of the thermosetting resin include an epoxy resin, a phenol resin, and a urethane resin. These resins can be used alone or in combination of two or more.
As the binder resin used in the present invention, among the resins exemplified above, it is particularly preferable to use a styrene-acryl resin or a polyester resin.
[0021]
As described above, the binder resin used in the present invention has a storage modulus G ′ decreasing rate with temperature rise of 0.3 Pa / ° C. or less in a range of 160 to 200 ° C. (a so-called high temperature range). That is, it is required that the storage elastic modulus G ′ does not decrease more than 0.3 Pa when the temperature rises by 1 ° C. in the range of 160 to 200 ° C. It is preferable that the rate of decrease in the storage elastic modulus G ′ of the binder resin in the above temperature range is particularly suppressed to within 0.2 Pa / ° C. in the above range.
[0022]
As described above, in addition to increasing the molecular weight of the binder resin, as well as increasing the molecular weight of the binder resin, the monomer forming the binder resin may have a C—C bond or the like, in order to suppress the decrease rate of the storage elastic modulus G ′ in the high temperature region of the binder resin. In this case, it is possible to take measures such as minimizing the number of flexible portions and increasing the number of rigid portions such as aromatic rings as much as possible.
However, in this case, although the strength of the binder resin in the high-temperature region can be increased, there is a possibility that kneading or pulverization becomes difficult during processing. Therefore, for example, the pulverizing step after granulation requires a treatment such as a double pulverization of coarse pulverization and fine pulverization.
[0023]
As described above, the binder resin used in the present invention has a peak change rate of the storage modulus G ′ of 70 to 100 ° C. in order to further improve the heat resistance and the storage stability of the toner. It is preferable to set the temperature to appear in the range, preferably in the range of 70 to 85 ° C.
In order to make the peak of the change rate of the storage elastic modulus G ′ appear at a relatively high temperature such as 70 to 100 ° C., the molecular weight of the binder resin is adjusted in the same manner as when adjusting the rate of decrease of the storage elastic modulus G ′. It is only necessary to increase the size of the monomer or to reduce the number of flexible portions such as C—C bonds and increase the number of rigid portions such as aromatic rings as much as possible.
[0024]
As described above, the binder resin used in the present invention has a weight-average molecular weight [Mw] of 10,000 to 200,000 in order to appropriately suppress so-called shininess of a formed image and to have sufficient brushability. It is preferable to set the ratio [Mw] / [Mn] of the weight average molecular weight [Mw] to the number average molecular weight [Mn] in the range of 1 to 15, respectively.
[Mw] of the binder resin is particularly preferably from 20,000 to 150,000, more preferably from 50,000 to 100,000 in the above range.
Further, the ratio [Mw] / [Mn] is particularly preferably from 1 to 12 and more preferably from 3 to 12 in the above range.
[0025]
(Colorant)
The colorant used in the present invention is not particularly limited, and various conventionally known colorants for toner, specifically, various conventionally known dyes and pigments can be used.
[0026]
〔wax〕
The wax used in the present invention is not particularly limited, and any of various conventionally known waxes for toner can be used.
Specific examples of such waxes include, for example, aliphatic hydrocarbons, aliphatic metal salts, higher fatty acids, fatty acid esters or partially saponified products thereof, silicone oils, various natural waxes, and waxes made from coal. No. The weight average molecular weight of the wax is more preferably about 1,000 to 10,000.
[0027]
Among the waxes exemplified above, particularly, so-called Fischer-Tropsch wax (for example, registered trademark “Paraflint” manufactured by Schumann Sasol (South Africa)) produced from coal by the Fischer-Tropsch method is a polyester resin or the like. It can be preferably used in the present invention because it can improve the fixing characteristics, charging characteristics, durability and the like of the toner by being used in combination with.
[0028]
The amount of the wax is set so as to be 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the binder resin, as described above, in consideration of the releasing effect of the addition of the wax and the prevention of detachment from the toner. You. The content of the wax is particularly preferably less than 5 parts by weight, more preferably 4.5 parts by weight or less in the above range.
In the present invention, as described above, the viscoelastic properties of the binder resin in the high-temperature region are set within a predetermined range, and the inherent peeling performance of the toner with respect to the fixing roller is excellent. The amount can be set very small. Note that if the amount of the wax is too large, there is a possibility that problems such as detachment from the toner and adhesion to the carrier may occur. Therefore, the amount of the wax is preferably as small as possible in the above range.
[0029]
[Other components]
Examples of other components to be incorporated into the binder resin together with the colorant and the wax include a charge control agent and various stabilizers.
As the charge control agent, either one for positive charge control or one for negative charge control is used depending on the charge polarity of the toner. These charge control agents are not particularly limited, and various charge control agents conventionally known for toner can be used.
[0030]
The amount of the charge control agent is not particularly limited, but is not more than 10 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin. Set in range.
Other components externally added to toner particles obtained by dispersing a colorant, wax, and the like in a binder resin include, for example, a surface treatment agent.
The carrier and the surface treatment agent are not particularly limited, and various conventionally known carriers and surface treatment agents can be used.
[0031]
[Production method of color toner, etc.]
The color toner of the present invention produces a powder (toner particle) by dispersing a colorant, wax and the like in the above-described binder resin, and externally adds inorganic fine particles such as silica, alumina and titanium oxide as necessary. It is obtained by doing.
The powder (toner particles) is obtained by mixing a colorant, a wax, and other components with a binder resin, and premixing the mixture homogeneously with a dry blender, a Henschel mixer, a ball mill, or the like. After uniformly melting and kneading using a kneading apparatus such as a single-screw or twin-screw kneading extruder, the obtained kneaded material is cooled, pulverized, and further classified as necessary. can do.
[0032]
The particle size of the toner particles is not particularly limited, but is usually set in the range of 3 to 12 μm, preferably in the range of 5 to 10 μm. In the case of a toner having a small particle size for the purpose of improving the quality of a formed image, the particle size of the toner particles is preferably about 4 to 8 μm.
The method of externally adding the surface treating agent to the toner particles and the method of mixing with the carrier are not particularly limited, and may be performed by a conventionally known method.
[0033]
【Example】
[Production of color toner]
(Example 1)
A mixture of 100 parts by weight of a polyester resin (binder resin), 5 parts by weight of a coloring agent, 4.5 parts by weight of a natural ester wax and 2 parts by weight of a charge control agent is melt-kneaded by a twin-screw extruder, and then cooled. Then, the mixture was pulverized and classified to obtain a powder having an average particle size of 8.0 μm.
The polyester resin used had a weight average molecular weight [Mw] of 65,000, a number average molecular weight [Mn] of 7,150, a ratio [Mw] / [Mn] of 9.1, and a range of 160 to 200 ° C. The decrease rate of the storage elastic modulus G ′ with the temperature rise was 0.25 Pa / ° C., and the temperature when the decrease rate of the storage elastic modulus G ′ showed a peak was 71 ° C.
[0034]
Next, 2% by weight of titanium oxide and 0.5% by weight of silica (SiO ₂ ) were externally added to the powder, and these were adhered to the surface of the powder by stirring and mixing to obtain a color toner. .
5 parts by weight of the color toner thus obtained and 95 parts by weight of the ferrite carrier were mixed to obtain a two-component developer.
[0035]
(Examples 2 to 7 and Comparative Example 1)
Powder, a black toner and a two-component developer were produced in the same manner as in Example 1 except that a different polyester resin was used.
Weight average molecular weight [Mw], number average molecular weight [Mn], ratio [Mw] / [Mn], decrease rate of storage modulus G '(160 to 200 [deg.] C.) and decrease of storage modulus G' of used polyester resin The temperature (° C.) at the rate peak is as shown in Table 1.
[0036]
(Comparative Example 2)
A powder, a black toner and a two-component developer were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the wax was changed to 12 parts by weight.
[0037]
(Example 8)
A mixture of 100 parts by weight of a styrene-acrylic resin (binder resin), 5 parts by weight of a coloring agent, 8 parts by weight of Fischer-Tropsch wax and 2 parts by weight of a charge control agent was melt-kneaded in a twin-screw extruder, and then cooled. After pulverization and classification, a powder having an average particle size of 8.0 μm was obtained.
The styrene-acrylic resin used had a weight average molecular weight [Mw] of 65,000, a number average molecular weight [Mn] of 19,500, a ratio [Mw] / [Mn] of 4.1 and 160-200 ° C. The decrease rate of the storage elastic modulus G ′ with the temperature rise in the range was 0.26 Pa / ° C., and the temperature when the decrease rate of the storage elastic modulus G ′ showed a peak was 72 ° C.
Next, a color toner and a two-component developer were produced in the same manner as in Example 1 except that the above powder was used.
[0038]
(Example 9)
A mixture of 100 parts by weight of a blend of a styrene-acrylic resin and a polyester resin (binder resin), 5 parts by weight of a colorant, 8 parts by weight of Fischer-Tropsch wax and 2 parts by weight of a charge control agent was melt-kneaded by a twin-screw extruder. Thereafter, this was cooled, pulverized and classified to obtain a powder having an average particle size of 8.0 μm.
The binder resin is obtained by blending the aforementioned styrene-acryl resin and the aforementioned polyester resin in a ratio of 20:80 (weight ratio), and has a weight average molecular weight [Mw] of 100,000. The number average molecular weight [Mn] is 16,500, the ratio [Mw] / [Mn] is 6.1, and the decrease rate of the storage elastic modulus G ′ with the temperature rise in the range of 160 to 200 ° C. is 0. .24 Pa / ° C. and the temperature at which the rate of decrease in storage modulus G ′ showed a peak was 75 ° C.
Next, a color toner and a two-component developer were produced in the same manner as in Example 1 except that the above powder was used.
[0039]
(Actual machine test)
Using the two-component developer obtained in the above Examples and Comparative Examples, perform an image forming test with a fixing heat roller having a diameter of 40 mm and a linear velocity of 120 mm / sec using a page printer manufactured by Kyocera Mita Corporation. Was used to evaluate the physical properties of the toner.
The evaluation was performed by visually observing the formed image with respect to two items of the fixing property and the hot offset property. The evaluation method and evaluation criteria are as follows.
[0040]
(Fixing)
The fixing temperature is set to 160 ° C., the power is turned off in a normal environment (20 ° C., 65% RH) for 10 minutes with the power turned off, and then the power is turned on to print five continuous solid images of the fixing pattern. An image for measurement was obtained. Next, the surface of the formed image was rubbed 10 times using a brass weight (1 kg) wrapped with a cotton cloth. The image density before and after this operation was measured with a Macbeth reflection densitometer, and the fixability of the toner was evaluated by setting the ratio of the density to the fixation rate (%).
A: The fixing rate was as high as 95% or more, which was extremely good.
B: Although the fixing ratio was somewhat low, being 90% or more and less than 95%, it was not a problem in practical use.
C: Fixing rate was as low as less than 90%, which was insufficient for practical use.
[0041]
(Hot offset property)
Under a normal environment (20 ° C., 65% RH), the fixing temperature was set to 230 ° C., and ten sheets of offset pattern images were printed continuously. The hot offset property was evaluated by visually observing this image.
A: No occurrence of hot offset was observed.
B: Although hot offset was generated to some extent, it was not a problem in practical use.
C: The occurrence of hot offset was remarkable, which was inappropriate for practical use.
[0042]
The results are shown in Tables 1 and 2.
[0043]
[Table 1]

[0044]
[Table 2]

[0045]
In Tables 1 and 2, columns of [Mw], [Mn], ratio [Mw] / [Mn] of polyester resin, reduction rate of G ′, temperature at peak of G ′ reduction rate, and oil absorption of carbon black are shown. Have the following meanings.
A +: Very good A: Good A ⁻ : Satisfies the preferable range of the physical property value.
B: Does not satisfy the preferable range of the physical property value.
C: unsuitable
In Table 2, "Pes" in the "Type of binder resin" column is a polyester resin, "St-Ac" is a styrene-acrylic resin, and "St-Ac / Pes 20:80" is a styrene-acrylic resin. What blended with the polyester resin in the ratio of 20:80 (weight ratio) is shown, respectively. In the "type of wax" column, "ester" indicates a natural ester-based wax, and "FT" indicates Fischer-Tropsch wax.
[0047]
As is clear from Tables 1 and 2, when the reduction rate of the storage elastic modulus G ′ with the temperature rise of the binder resin was set in a predetermined range to produce a color toner (Examples 1 to 9), In the case of the above, it was also found that the fixability and the releasability could be improved.
Also, by comparing Examples 1 to 4 with Examples 5 to 7, the weight average molecular weight [Mw], the number average molecular weight [Mn] of the binder resin, the ratio of the both [Mw] / [Mn], or the storage elasticity It has been found that by setting the temperature at which the rate of decrease of the rate G 'shows a peak in a predetermined range, the fixing property and the peeling property can be further improved.

Claims

A color toner used in an oilless fixing system that does not apply oil to a fixing roller,
A color toner comprising a binder resin, a colorant, and a wax, wherein a decrease rate of a storage elastic modulus G ′ with a temperature rise of the binder resin is within 0.3 Pa / ° C. in a range of 160 to 200 ° C.

The weight average molecular weight [Mw] of the binder resin is 10,000 to 200,000, and the ratio [Mw] / [Mn] of the binder resin [Mw] to the number average molecular weight [Mn] is 1 to 15. The color toner according to claim 1.

The color toner according to claim 1, wherein the binder resin has a change in storage modulus G ′ having a peak in a range of 70 to 100 ° C. 4.

The color toner according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of the wax is 10 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the binder resin.

The color toner according to any one of claims 1 to 4, wherein the binder resin contains a styrene-acrylic resin, a polyester resin, an epoxy resin, or a phenol resin.