【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静電荷像現像用モノクロトナーおよびカラートナー、特に低温定着性に優れた静電荷像現像用モノクロトナーおよびカラートナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術を用いた複写機、ＦＡＸ、プリンターで用いられている静電荷像現像用乾式トナーとしては、一般に広く用いられている粉砕トナーと最近実用化された重合トナーとがある。
【０００３】
かかる粉砕トナー、重合トナーに拘わらず、総じて近年トナーに課せられている大きな課題のひとつは、世の中の環境に対する厳しい見方も反映し、出来るだけ低温で定着できること、所謂低温定着性である。より低温で定着できれば、省エネルギー、複写スピードのアップ、環境の負荷の低減等、ユーザーの利益、即ち、社会の利益になる事は言うまでもない。
【０００４】
これに答える技術サイドからの解答は、例えば特開昭６２−６３９４０号公報（特許文献１）、特許第２９３１８９９号公報（特許文献２）、特開２００１−２２２１３８号公報（特許文献３）に見られるようにシャープメルト性を示す結着樹脂を用いることである。シャープメルト性は結晶性の高い結着樹脂が示す所から、結晶性の高い結着樹脂を用いる手段が広く知られている。
【０００５】
一方、トナーにはワックスが添加されることは周知の通りである。これまでワックスは離型性（定着ローラーからの離れやすさ）を向上させる機能しか考えられてこなかったが、むしろ低温定着性により大きな寄与をするのではないかと考えられる。ワックスは融点の低い物質として代表的な物質であり、これが低温定着性に大きく寄与していることは想像に難くない。現にサーマル技術に於いてはこのワックスによる低温化は例えば特開２００１−１３４０１１号公報（特許文献４）、特開２００２−２６８２７０号公報（特許文献５）などにみられるように、既に周知の技術となっている。
【０００６】
このように、低温定着を決めるものはむしろワックスであり、低温定着を実現する上で結着樹脂がシャープメルト性を有することが好適であるなら、ワックスに於いてもシャープメルト性が低温定着により大きな効果を有するのではないかと考えられる。
【０００７】
ここで、従来使用されてきたワックスの重量平均分子量は数百〜２，０００であり、融点は７０〜１００℃である。それらは、例えばカルナバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ライスワックス、モンタンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等である。
【０００８】
また、これら従来のワックスは分子量も数百〜３，０００と低く、感光体、スリーブ（現像剤担持体）、キャリア、トナー同士へ転移しやすく、べたつきやすく、以ってトナーの流動性を低下させるという欠点もあった。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６２−６３９４０号公報
【特許文献２】
特許第２９３１８９９号公報
【特許文献３】
特開２００１−２２２１３８号公報
【特許文献４】
特開２００１−１３４０１１号公報
【特許文献５】
特開２００２−２６８２７０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明の課題とするところは、低温定着性を向上させた静電荷像現像用乾式トナーを提供することである。同時に、低温定着性向上時に問題とされる流動性の低下を防止したトナーを提供することである。更に従来同様高い離型性を維持したトナーを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、シャープメルト特性を示すワックスを探索したところ、特定の熱機械特性を有する合成ワックスを見つけ、これを実験で確かめたところ予想に勝る効果が得られることが確認でき本発明に至った。
【００１２】
すなわち、本発明によれば、第一に、少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスからなる電子写真用トナーにおいて、前記ワックスが重量平均分子量５，０００〜１００，０００で、かつ、ＴＭＡ曲線の移動速度曲線（時間微分値）において微分値がゼロの位置を基準に測った移動速度の曲線の半値幅が０．０３〜２．０℃の合成ワックスであることを特徴とするトナーが提供される。
【００１３】
第二に、上記第一のトナーにおいて、前記合成ワックスが４２〜１００℃の融点を有することを特徴とするトナーが提供される。
【００１４】
第三に、上記第一または第二のトナーにおいて、前記合成ワックスがトルエン１００ｇに対し３〜２００ｇの溶解性を示すことを特徴とするトナーが提供される。
【００１５】
第四に、上記第一〜第三のいずれかのトナーにおいて、前記合成ワックスがアクリル系ポリマーであることを特徴とするトナーが提供される。
【００１６】
第五に、上記第一〜第四のいずれかのトナーにおいて、該トナーがトナー表面に有機または無機微粒子を有することを特徴とするトナーが提供される。
【００１７】
第六に、上記第一〜第五のいずれかのトナーとキャリアからなることを特徴とする現像剤が提供される。
【００１８】
第七に、上記第一〜第五のいずれかのトナーを装填したことを特徴とするトナーカートリッジが提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
図１は本発明において使用される合成ワックスの、昇温速度５℃／ｍｉｎで測定したＴＭＡ曲線（熱機械特性曲線）である。Ａは移動速度、即ち移動量の時間微分であり、Ｂは測定子の移動量である。横軸は温度、縦軸は各々移動量（μｍ）、移動速度（μｍ／ｍｉｎ）である。今、昇温度は時間に対してリニアであるため、移動量の時間微分（移動速度）は図中での移動量の温度微分と等価である。このＴＭＡ曲線の移動速度曲線（時間微分値）において、微分値が０（ゼロ）の位置を基準に測った移動速度の曲線の半値幅（図中Ｈ）でシャープメルト性を表すことができる。本発明ではこの値をシャープメルト性の代用特性とする。本発明によれば半値幅が０．０３〜２．０（℃）のシャープメルト性を示す合成ワックスが好適であることが分かった。
【００２０】
一方、本発明において使用される合成ワックスの特徴はこのようなシャープメルト特性を示しながら、重量平均分子量が５，０００〜１００，０００と高いことである。このことから硬く、従ってべたつきがなく、感光体、スリーブ、キャリア、トナー同士への付着がなく、以って流動性の低下、および保存性の低下が起こらない。
【００２１】
本発明において使用されるワックスは、分子量が高いにもかかわらずシャープメルト性を有することにより、昇温に伴い、即座に完全に溶融するため低温定着性を向上させる。これに加えて、本発明において使用されるワックスの融点が従来のワックスより低いことも重要な点である。従来のワックスは分子量が低いため、融点が低いものはべたつき、流動性が低下するが、本発明において使用される合成ワックスは分子量が高く、硬いためべたつきがなく、流動性の低下はなく、更に融点が低いため、より低温定着が可能となる。
【００２２】
更に本発明において使用される合成ワックスの効果として、結着樹脂との相溶性が良く、均一分散が可能であり、以ってワックスの効果を十分に発現させることが可能となる。
【００２３】
更に、本発明において使用される合成ワックスは変性させ官能基を付加することもでき、それにより更に樹脂との相溶性を増加させたり、帯電制御性能を付加したりすることもできる。
【００２４】
更に、従来広く使われているカルナバワックスが黄色味がかっているのに対して、本発明において使用される合成ワックスは白色であり、カラートナーへの応用時、彩度の妨げとならず好適である。
【００２５】
以上本発明による重要な効果をまとめると、より低温定着が可能で、かつ、トナーの流動性の低下もないトナーが得られる。更に、融点が低いことにより、より低温定着の実現が可能となる。更に、定着ローラーへの良好な離型性は従来通り維持され、また、結着樹脂との相溶性が良く、よってワックスの効果を十分に引き出すことができる。
【００２６】
本発明による合成ワックスは、重量平均分子量５，０００〜１００，０００であり、ＴＭＡ曲線の移動速度曲線（時間微分値）で、微分値のゼロ値を基準に測った半値の幅が０．０３〜２．０℃の合成ワックスであれば、どのような合成ワックスでも良いが、次のような合成ワックスが好ましい。
（１）４２〜１００℃の融点を有することが好ましい。この範囲であれば、より低温での定着に寄与する。
（２）アクリル系ポリマーからなる合成ワックスであり、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオール樹脂、エポキシ系樹脂への相溶性が高いことが好ましい。これは脂肪族および芳香族溶剤への溶解度で測られる。トルエンに対する溶解度でトルエン１００ｇに対し３〜２００ｇの溶解性を示すことが好ましい。
【００２７】
本発明のトナーの使用においては、トナーの外部に有機または無機微粒子を付与したものを使用するのが好ましい。
結着樹脂は通常のものであっても本発明による合成ワックスにより低温定着化できるが、結着樹脂自身がシャープメルト性を示せば、より低温定着性を示し好ましい。
また、本発明による合成ワックスを有するトナーは粉砕トナーであっても、重合トナーであっても良い。
【００２８】
本発明のトナーは通常キャリアと混合する２成分現像剤として用いられるが、１成分トナーとしても用いることができる。
また、本発明のトナーは該トナーを装填したトナーカートリッジ形態として実機上で用いられても良い。
【００２９】
なお、本発明では融点としたが、厳密には軟化点である。ワックスにおいては両者はほぼ一致するため融点と表記した。また、分子量の測定はＧＰＣにより行なった。
【００３０】
次に、本発明に用いられるその他の材料について説明する。
まず、結着樹脂としては、以下のものが使用できる。ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリオール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂等である。
【００３１】
また、着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色のトナーを得ることが可能な染顔料が使用できる。例えば、カーボンブラック、ランプブラック、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６Ｇ、レーキ、カルコオイルブルー、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等の染顔料等、従来公知のいかなる染顔料をも単独或いは混合して使用し得る。これらの着色剤の使用量は結着樹脂に対して、通常１〜３０重量％、好ましくは３〜２０重量％である。
【００３２】
また、トナーに帯電を付与する目的で帯電制御剤を用い、安定した帯電量を得ることが好ましい。この場合の帯電制御剤としては、カラートナーの色調を損なうことのない透明色から白色の物質を添加し、負極性もしくは正極性にトナーを安定化付与することが好ましい。具体的には、正極性のものとして、４級アンモニウム塩類、イミダゾール金属錯体や塩類等が用いられ、負極性のものとして、サリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられる。
【００３３】
また、本発明のトナーの粒径は体積平均粒径で３〜１０μｍ程度が好ましく、これよりも小粒径の場合には現像時に地汚れの原因となったり、流動性を悪化させ、トナーの補給やクリーニング性を阻害する場合がある。また、これよりも大粒径の場合には画像中のチリや、解像性の悪化等が問題となる場合がある。
また、外添剤としてトナーの流動性を向上させる目的で、疎水性のシリカや酸化チタン、アルミナ等を添加することが可能である。なお、必要に応じて脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等）や、ポリフッ化ビニリデン等を添加してもよい。
【００３４】
【実施例】
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、実施例中、部はすべて重量部を表す。
【００３５】
実施例の概略：
実施例１は通常の粉砕トナーの例、実施例２は別の粉砕トナーの例、実施例３は懸濁重合法によるトナーの例、実施例４は伸長反応の製造方法によるトナーの例である。
【００３６】
＜特性の測定方法＞
低温定着性と離型性は以下の複写機の定着部と同じ構成を有する定着測定装置にて評価した。
紙に、付着量が０．８〜１．０ｍｇ／ｃｍ２となるように四角いパターンのトナー付着像を形成し、片側約２０ｋｇ、両側で約４０ｋｇで加圧されたシリコンローラーに線速１８０ｍｍ／ｓで通紙する。この時のローラーの表面温度を定着温度とする。低温定着性は上記装置で定着が開始される温度（定着下限温度）で評価する。離型性はこれを何枚か繰り返した時のオフセットの有無から評価する。なお、オイルは塗布しない。
【００３７】
〈低温定着性〉：定着下限温度（℃）で評価。
〈離型性〉：○良、△やや良、×不良。
〈流動性〉：嵩密度で評価。３段階とした。○良、△やや良、×不良。
〈保存性〉：容器に適当量のトナーを取り、４０℃で２４ｈｒｓ保存した後、針が侵入するかどうかで評価。○良、△やや良、×不良。
【００３８】
実施例で用いた合成ワックスは、（株）日本触媒製の「合成ワックスＳＴ１００」で、特性を表１に示す。また、ＴＭＡ曲線を図１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
実施例１（マゼンタトナーの作製）
結着樹脂Ａ（ポリエステル樹脂：ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付
加物、テレフタル酸、フマル酸から合成されるポリエステル樹脂、Ｍｗ：３５０
００、Ｍｎ：１２０００、軟化点９２℃） ・・・１００部
ワックス
合成ワックスＳＴ１００：融点５１℃ ・・・・４部
着色剤〈マゼンタトナー用〉
キナクリドン系マゼンタ顔料
（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ１２２） ・・・・４部
帯電制御剤
サリチル酸誘導体亜鉛塩 ・・・・２部
【００４１】
上記の材料をブレンダーで十分混合した後、１００〜１１０℃に加熱した２本ロールによって溶融混練した。混練物を自然放冷後、カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、風力分級装置を用いてマゼンタトナーを得た。なお、トナーの体積平均粒径は、以下のとおりであった。（体積平均粒径は、コールターエレクトロニクス社製のコールアカウンターモデルＴＡ−ＩＩにより計測した。）
マゼンタトナー：７．４μｍ
【００４２】
さらに、このトナー１００部に対して、疎水性シリカ０．５部をヘンシェルミキサーにて混合を行い、マゼンタの最終トナーを得た。本トナーを、平均粒径５０μｍのフェライト粒子にシリコーン樹脂を表面コートしたキャリア１００部に対し、５部の割合でタンブラーミキサーにて混合して、マゼンタ現像剤を得た。
評価結果を表２に示す。
【００４３】
比較例１
実施例１で合成ワックスＳＴ１００の４部に代えてカルナバワックス（融点８３℃）を４部とした以外は実施例１と同様のトナーを得た。評価結果を表２に示す。
【００４４】
実施例２（イエロートナーの作製）
結着樹脂Ａ（ポリエステル樹脂：ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物、テレフタル酸、フマル酸から合成されるポリエステル樹脂、Ｍｗ：３５０００、Ｍｎ：１２０００、軟化点９２℃） ・・・７０部
結着樹脂Ｂ（スチレン−アクリル樹脂：ポリスチレン、ブチルアクリレートから合成された樹脂、Ｍｗ：７５０００、Ｍｎ：１２０００、軟化点１１３℃）・・・３０部
ワックス
合成ワックスＳＴ１００：融点５１℃ ・・・・４部
着色剤〈イエロートナー用〉
ジスアゾ系イエロー顔料
（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ１７）・・・・５部
帯電制御剤
サリチル酸誘導体亜鉛塩 ・・・・２部
【００４５】
上記の材料をブレンダーで十分混合した後、１００〜１１０℃に加熱した２本ロールによって溶融混練した。混練物を自然放冷後、カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、風力分級装置を用いてイエロートナーを得た。なお、トナーの体積平均粒径は、以下のとおりであった。（体積平均粒径は、コールターエレクトロニクス社製のコールアカウンターモデルＴＡ−ＩＩにより計測した。）
イエロートナー：７．６μｍ
【００４６】
さらに、このイエロートナー１００部に対して、疎水性シリカ０．５部をヘンシェルミキサーにて混合を行い、イエローの最終トナーを得た。本トナーを、平均粒径５０μｍのフェライト粒子にシリコーン樹脂を表面コートしたキャリア１００部に対し、各々５部の割合でタンブラーミキサーにて混合して、イエロー現像剤を得た。評価結果を表２に示す。
【００４７】
比較例２
上記実施例１で合成ワックスＳＴ１００の４部に代えてマイクロワックス（融点８１℃）を４部とした以外は実施例１と同様のトナーを得た。評価結果を表２に示す。
【００４８】
実施例３
スチレンモノマー８０ｇとメチルメタクリレートモノマー２０ｇの合計１００ｇに５ｇの合成ワックスＳＴ１００（（株）日本触媒製）、４ｇのカーボンブラック、および２ｇのサリチル酸亜鉛とを混合し、超音波分散機を利用して均一な溶解・分散液を得た。この溶液に過酸化ベンゾイル３ｇを溶かし、これを１．５ｇの過硫酸カリウムを溶かした１．２％ポリビニールアルコール水溶液、１リットル中に加え、ホモジェナイザーを用いて２５００ｒｐｍで攪拌して平均粒径１３μｍの着色分散液を得た。これを４０〜５０ｒｐｍで攪拌しながら、６０℃に昇温しこの温度で、５時間懸濁重合させた。
【００４９】
次に、この溶液を５リットルの冷水中にあけてから遠心分離機でポリマーと溶液を分離させた。溶液をデカントした後、新たに水３リットルを加え、同様の操作を３回繰り返してから、反応生成物を乾燥させトナーを得た。得られたトナー粒子は平均粒径１３μｍ、標準偏差４．５μｍであった。
【００５０】
さらに、このトナー１００部と疎水性コロイド状シリカ０．６部とを混合し、これを平均粒径５０μｍのシリコンコートキャリアと混合し黒用現像剤とした。評価結果を表２に示す。
【００５１】
比較例３
上記実施例１で合成ワックスＳＴ１００の２ｇに代えてパラフィンワックス（融点７１℃）を２ｇとした以外は実施例３と同様のトナーを得た。評価結果を表２に示す。
【００５２】
実施例４
ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物、テレフタル酸と無水フタル酸から得られた変性されていないポリエステル（ａ）と、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物、イソフタル酸、テレフタル酸、無水フタル酸とイソホロンジイソシアネートから得られたイソシアネート基含有プレポリマー（ｂ）（Ｍｗ：３５０００）を得た。一方、イソホロンジアミンとメチルエチルケトンからケチミン化合物（ｃ）を得た。
【００５３】
ビーカー中に前記のプレポリマー（ｂ）１４．３部、ポリエステル（ａ）５５部、酢酸エチル７８．６部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、離型剤である合成ワックスＳＴ１００（融点５１℃）１０部、銅フタロシアニンブルー顔料４部を入れ、４０℃にてＴＫ式ホモミキサーで１２０００ｒｐｍで５分攪拌した後、ビーズミルで３０分間２０℃において粉砕処理した。これをトナー材料油性分散液（ｄ）とする。
【００５４】
ビーカー中にイオン交換水３０６部、リン酸三カルシウム１０％懸濁液２６５部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．２部を入れ、ＴＫ式ホモミキサーで１２０００ｒｐｍに攪拌しながら、この水分散液（ｅ）に上記トナー材料油性分散液（ｄ）及びケチミン化合物（ｃ）２．７部を加え、攪拌を続けながらウレアー反応させた。
反応後の分散液（粘度：３５００ｍＰ・ｓ）を減圧下１．０時間以内に５０℃以下の温度で有機溶剤を除去した後、濾別、洗浄、乾燥し、次いで風力分級し、球形状のトナー（ｆ）を得た。
【００５５】
次に、得られたトナー（ｆ）１００部、帯電制御剤（オリエント化学社製 ボントロン Ｅ−８４） ０．２５部をＱ型ミキサー（三井鉱山社製）に仕込み、タービン型羽根の周速を５０ｍ／ｓｅｃに設定して混合処理した。この場合、その混合操作は、２分間運転、１分間休止を５サイクル行い、合計の処理時間を１０分間とした。
【００５６】
さらに、疎水性シリカ（Ｈ２０００、クラリアントジャパン社製）を０．５部添加し、混合処理し最終トナー（ｇ）を得た。この場合、その混合操作は、周速を１５ｍ／ｓｅｃとして３０秒混合１分間休止を５サイクル行った。
【００５７】
最終トナーの顔料系着色材平均分散粒径は０．４μｍで、０．７μｍ以上の個数％は３．５％であった。この最終トナーを平均粒径５０μｍのシリコンコートキャリアと混合しシアン用現像剤とした。評価結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１のトナーによれば、使用するワックスが分子量が高いにもかかわらず速やかな熱溶融特性を有することから、低温定着が可能で、流動性を低下させず、しかも定着ローラーへの良好な離型性を維持するトナーを得ることができる。
【００６０】
請求項２のトナーによれば、上記ワックスの融点が４２〜１００℃であることから、より低温で定着が可能なトナーを得ることができる。
【００６１】
請求項３のトナーによれば、上記ワックスのトルエンに対する溶解性が良いことから、使用する結着樹脂との相溶性が優れ、低温定着性をさらに向上させることができる。
【００６２】
請求項４のトナーによれば、上記ワックスがアクリル系ポリマーであることから、より低温定着性を向上させる上で好適である。
【００６３】
請求項５のトナーによれば、該トナーがトナー表面に有機または無機微粒子を有することから、さらに離型性及び流動性の良いトナーを得ることができる。
【００６４】
請求項６の現像剤によれば、上記本発明のトナーとキャリアを混合することから、優れた低温定着性、流動性および離型性を有する現像剤を得ることができる。
【００６５】
請求項７のトナーカートリッジによれば、上記本発明のトナーの離型性及び流動性が良いことから、カートリッジ内部におけるトナーの凝集や壁面への付着が起き難い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において使用される合成ワックスのＴＭＡ曲線を示すグラフ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a monochrome toner and a color toner for developing an electrostatic image, and more particularly to a monochrome toner and a color toner for developing an electrostatic image which are excellent in low-temperature fixability.
[0002]
[Prior art]
As dry toners for electrostatic image development used in copiers, faxes and printers using electrophotographic technology, there are generally widely used pulverized toners and polymerized toners which have recently been put to practical use.
[0003]
Regardless of such a pulverized toner or a polymerized toner, one of the major issues that have been generally imposed on toners in recent years is that the toner can be fixed at as low a temperature as possible, reflecting the strict view of the world environment, that is, so-called low-temperature fixability. Needless to say, if the fixing can be performed at a lower temperature, the benefits of the user, that is, the benefits of society, such as energy saving, speeding up of copying, and reduction of environmental load, can be obtained.
[0004]
The answer from the technical side that answers this is found in, for example, JP-A-62-63940 (Patent Document 1), Japanese Patent No. 2931899 (Patent Document 2), and JP-A-2001-222138 (Patent Document 3). Is to use a binder resin having a sharp melt property. Since the sharp melt property is indicated by a binder resin having high crystallinity, means using a binder resin having high crystallinity is widely known.
[0005]
On the other hand, it is well known that wax is added to toner. Until now, wax has only been considered as a function of improving the releasability (easiness of detachment from the fixing roller), but it is considered that it may rather contribute to the low-temperature fixing property. Wax is a typical substance having a low melting point, and it is not difficult to imagine that it greatly contributes to low-temperature fixability. Actually, in the thermal technology, the lowering of the temperature by the wax is a well-known technology as disclosed in, for example, JP-A-2001-1340011 (Patent Document 4) and JP-A-2002-268270 (Patent Document 5). It has become.
[0006]
As described above, it is rather the wax that determines the low-temperature fixation, and if it is preferable that the binder resin has a sharp melt property for realizing the low-temperature fixation, the sharp melt property of the wax is also reduced by the low-temperature fixation. It is thought to have a great effect.
[0007]
Here, the conventionally used wax has a weight average molecular weight of several hundred to 2,000 and a melting point of 70 to 100 ° C. They are, for example, carnauba wax, candelilla wax, rice wax, montan wax, paraffin wax, polyolefin wax, polypropylene wax, polyethylene wax, rice wax, montan wax, polyethylene wax, polypropylene wax and the like.
[0008]
In addition, these conventional waxes have low molecular weights of several hundreds to 3,000, and are easily transferred between the photoconductor, sleeve (developer carrier), carrier, and toner, and are easily sticky, thereby lowering the fluidity of the toner. There was also a drawback of doing so.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-62-63940 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2931899 [Patent Document 3]
JP 2001-222138 A [Patent Document 4]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-134011 [Patent Document 5]
JP, 2002-268270, A
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a dry toner for developing an electrostatic image with improved low-temperature fixability. At the same time, it is an object of the present invention to provide a toner in which a decrease in fluidity, which is a problem when improving low-temperature fixability, is prevented. It is still another object of the present invention to provide a toner which maintains high releasability as in the prior art.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor searched for a wax exhibiting a sharp melt property, found a synthetic wax having a specific thermomechanical property, and confirmed the result by an experiment. Was.
[0012]
That is, according to the present invention, first, in an electrophotographic toner comprising at least a binder resin, a colorant, and a wax, the wax has a weight average molecular weight of 5,000 to 100,000, and the TMA curve shifts. A toner is provided which is a synthetic wax having a half value width of 0.03 to 2.0 ° C. in a curve of a moving speed measured based on a position where a differential value is zero in a speed curve (time differential value). .
[0013]
Secondly, there is provided the toner according to the first toner, wherein the synthetic wax has a melting point of 42 to 100 ° C.
[0014]
Third, there is provided the toner according to the first or second toner, wherein the synthetic wax has a solubility of 3 to 200 g in 100 g of toluene.
[0015]
Fourthly, there is provided a toner according to any one of the first to third toners, wherein the synthetic wax is an acrylic polymer.
[0016]
Fifth, there is provided a toner according to any one of the first to fourth toners, wherein the toner has organic or inorganic fine particles on the toner surface.
[0017]
Sixthly, there is provided a developer comprising the toner of any one of the first to fifth aspects and a carrier.
[0018]
Seventhly, there is provided a toner cartridge wherein any one of the above-described first to fifth toners is loaded.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a TMA curve (thermo-mechanical characteristic curve) of the synthetic wax used in the present invention measured at a heating rate of 5 ° C./min. A is the moving speed, that is, the time derivative of the moving amount, and B is the moving amount of the tracing stylus. The horizontal axis represents the temperature, and the vertical axis represents the moving amount (μm) and the moving speed (μm / min). Now, since the temperature rise is linear with respect to time, the time derivative (moving speed) of the moving amount is equivalent to the temperature derivative of the moving amount in the figure. In the moving speed curve (time differential value) of the TMA curve, the sharp melt property can be represented by the half width (H in the figure) of the moving speed curve measured based on the position where the differential value is 0 (zero). In the present invention, this value is used as a substitute property of the sharp melt property. According to the present invention, it has been found that a synthetic wax having a half width of 0.03 to 2.0 (° C.) and exhibiting a sharp melt property is suitable.
[0020]
On the other hand, the characteristic of the synthetic wax used in the present invention is that the weight average molecular weight is as high as 5,000 to 100,000 while exhibiting such a sharp melt characteristic. As a result, it is hard, and therefore has no stickiness, and does not adhere to the photosensitive member, the sleeve, the carrier, and the toner, so that the fluidity and the storage stability do not decrease.
[0021]
Since the wax used in the present invention has a sharp melt property despite its high molecular weight, it is completely melted immediately as the temperature rises, so that the low-temperature fixability is improved. In addition, it is important that the wax used in the present invention has a lower melting point than conventional waxes. Conventional waxes have low molecular weights, so those having a low melting point are sticky and have low fluidity, but the synthetic wax used in the present invention has a high molecular weight and has no stickiness because it is hard, and there is no decrease in fluidity. Since the melting point is low, low-temperature fixing becomes possible.
[0022]
Furthermore, as an effect of the synthetic wax used in the present invention, compatibility with the binder resin is good, uniform dispersion is possible, and thus the effect of the wax can be sufficiently exhibited.
[0023]
Further, the synthetic wax used in the present invention can be modified to add a functional group, thereby further increasing the compatibility with the resin and adding charge control performance.
[0024]
Furthermore, while carnauba wax, which has been widely used in the past, has a yellowish tint, the synthetic wax used in the present invention is white, and when applied to a color toner, it is suitable without hindering the saturation. is there.
[0025]
To summarize the important effects of the present invention, it is possible to obtain a toner that can be fixed at a lower temperature and has no decrease in the fluidity of the toner. Further, the lower melting point enables realization of lower-temperature fixing. Further, good releasability from the fixing roller is maintained as before, and compatibility with the binder resin is good, so that the effect of the wax can be sufficiently brought out.
[0026]
The synthetic wax according to the present invention has a weight average molecular weight of 5,000 to 100,000, and has a half value width of 0.03 measured on the basis of the zero value of the differential value in the moving speed curve (time differential value) of the TMA curve. Any synthetic wax may be used as long as it is a synthetic wax at -2.0 ° C, but the following synthetic wax is preferable.
(1) It preferably has a melting point of 42 to 100 ° C. Within this range, it contributes to fixing at a lower temperature.
(2) It is a synthetic wax composed of an acrylic polymer, and preferably has high compatibility with a polyester resin, an acrylic resin, a polyol resin, and an epoxy resin. It is measured by its solubility in aliphatic and aromatic solvents. It is preferable that the compound has a solubility in toluene of 3 to 200 g with respect to 100 g of toluene.
[0027]
In the use of the toner of the present invention, it is preferable to use a toner provided with organic or inorganic fine particles outside the toner.
Even if the binder resin is an ordinary one, it can be fixed at a low temperature by the synthetic wax according to the present invention. However, if the binder resin itself shows a sharp melt property, it shows a lower temperature fixability, which is preferable.
Further, the toner having the synthetic wax according to the present invention may be a pulverized toner or a polymerized toner.
[0028]
The toner of the present invention is generally used as a two-component developer mixed with a carrier, but can also be used as a one-component toner.
Further, the toner of the present invention may be used on an actual machine in the form of a toner cartridge loaded with the toner.
[0029]
In the present invention, the melting point is used, but strictly speaking, it is the softening point. In the case of wax, the two are almost the same, and thus the melting point is indicated. The measurement of the molecular weight was performed by GPC.
[0030]
Next, other materials used in the present invention will be described.
First, the following can be used as the binder resin. Polyester resin, polyethylene resin, polyol resin, polystyrene resin, acrylic resin, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-vinylnaphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene -Butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethacryl Acid methyl copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl ethyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene Styrene-based copolymers such as polymers, styrene-acrylonitrile-indene copolymers, styrene-maleic acid copolymers, styrene-maleic acid ester copolymers; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, and polyacetic acid Vinyl, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyamide, epoxy resin, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenol resin and the like.
[0031]
As the colorant, a dye or pigment capable of obtaining a yellow, magenta, cyan, or black toner can be used. For example, carbon black, lamp black, ultramarine blue, aniline blue, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, Hansa Yellow G, rhodamine 6G, lake, chaco oil blue, chrome yellow, quinacridone, benzidine yellow, rose bengal, triallylmethane dyes, etc. Any conventionally known dyes and pigments such as dyes and pigments can be used alone or in combination. The amount of these coloring agents to be used is generally 1 to 30% by weight, preferably 3 to 20% by weight, based on the binder resin.
[0032]
In addition, it is preferable to use a charge control agent for imparting charge to the toner and to obtain a stable charge amount. As the charge control agent in this case, it is preferable to add a transparent to white substance that does not impair the color tone of the color toner to stabilize and impart the toner to a negative polarity or a positive polarity. Specifically, quaternary ammonium salts, imidazole metal complexes, salts, and the like are used as the positive polarity, and salicylic acid metal complexes and salts, organic boron salts, calixarene-based compounds, and the like are used as the negative polarity. .
[0033]
The particle diameter of the toner of the present invention is preferably about 3 to 10 μm in terms of volume average particle diameter. If the particle diameter is smaller than this, it causes background contamination during development and deteriorates fluidity, and Replenishment and cleaning properties may be impaired. Further, when the particle diameter is larger than this, there may be a problem such as dust in an image and deterioration of resolution.
Further, hydrophobic silica, titanium oxide, alumina or the like can be added as an external additive for the purpose of improving the fluidity of the toner. In addition, fatty acid metal salts (such as zinc stearate and aluminum stearate) and polyvinylidene fluoride may be added as necessary.
[0034]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited by the following examples. In the examples, all parts are parts by weight.
[0035]
Outline of Examples:
Example 1 is an example of a normal pulverized toner, Example 2 is an example of another pulverized toner, Example 3 is an example of a toner obtained by a suspension polymerization method, and Example 4 is an example of a toner obtained by a method of producing an elongation reaction. .
[0036]
<Method of measuring characteristics>
The low-temperature fixability and the releasability were evaluated by a fixation measuring device having the same configuration as the fixing unit of the following copying machine.
A toner image having a square pattern is formed on paper so as to have an adhesion amount of 0.8 to 1.0 mg / cm 2, and a linear speed of 180 mm / cm is applied to a silicon roller pressed at about 20 kg on one side and about 40 kg on both sides. Pass in s. The surface temperature of the roller at this time is defined as a fixing temperature. The low-temperature fixability is evaluated by the temperature at which fixing is started in the above-mentioned apparatus (fixing lower limit temperature). The releasability is evaluated from the presence or absence of an offset when this is repeated several times. No oil is applied.
[0037]
<Low-temperature fixability>: Evaluated at the minimum fixing temperature (° C.).
<Releasability>: good, poor, good, bad.
<Fluidity>: Evaluated by bulk density. There were three stages. ○ good, △ somewhat good, × bad.
<Storability>: An appropriate amount of toner was taken in a container, stored at 40 ° C. for 24 hours, and evaluated by whether a needle penetrated. ○ good, △ somewhat good, × bad.
[0038]
The synthetic wax used in the examples is “Synthetic Wax ST100” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., and the properties are shown in Table 1. FIG. 1 shows a TMA curve.
[0039]
[Table 1]
[0040]
Example 1 (Production of magenta toner)
Binder resin A (polyester resin: polyester resin synthesized from ethylene oxide adduct of bisphenol A, terephthalic acid, fumaric acid, Mw: 350
00, Mn: 12000, softening point 92 ° C) 100 parts wax Synthetic wax ST100: melting point 51 ° C 4 parts colorant <for magenta toner>
Quinacridone-based magenta pigment (CI Pigment Red 122) 4 parts Charge control agent Salicylic acid derivative zinc salt 2 parts
After the above materials were sufficiently mixed in a blender, they were melt-kneaded by two rolls heated to 100 to 110 ° C. The kneaded product was allowed to cool naturally, coarsely pulverized by a cutter mill, pulverized by a fine pulverizer using a jet stream, and then a magenta toner was obtained using an air classifier. The volume average particle size of the toner was as follows. (The volume average particle size was measured using a Coal Counter Model TA-II manufactured by Coulter Electronics Co., Ltd.)
Magenta toner: 7.4 μm
[0042]
Further, 0.5 part of hydrophobic silica was mixed with 100 parts of the toner using a Henschel mixer to obtain a final magenta toner. The toner was mixed with a tumbler mixer at a ratio of 5 parts to 100 parts of a carrier in which a silicone resin was coated on ferrite particles having an average particle diameter of 50 μm to obtain a magenta developer.
Table 2 shows the evaluation results.
[0043]
Comparative Example 1
A toner was obtained in the same manner as in Example 1 except that 4 parts of the synthetic wax ST100 was replaced by 4 parts of carnauba wax (melting point: 83 ° C.). Table 2 shows the evaluation results.
[0044]
Example 2 (production of yellow toner)
Binder resin A (polyester resin: polyester resin synthesized from ethylene oxide adduct of bisphenol A, terephthalic acid, fumaric acid, Mw: 35000, Mn: 12,000, softening point 92 ° C.) 70 parts binder resin B (Styrene-acrylic resin: resin synthesized from polystyrene and butyl acrylate, Mw: 75000, Mn: 12,000, softening point: 113 ° C.) 30 parts wax Synthetic wax ST100: melting point 51 ° C. 4 parts colorant <For yellow toner>
Disazo yellow pigment (CI Pigment Yellow 17) 5 parts Charge control agent salicylic acid derivative zinc salt 2 parts
After the above materials were sufficiently mixed in a blender, they were melt-kneaded by two rolls heated to 100 to 110 ° C. The kneaded product was allowed to cool naturally, coarsely pulverized by a cutter mill, pulverized by a fine pulverizer using a jet stream, and then a yellow toner was obtained using an air classifier. The volume average particle size of the toner was as follows. (The volume average particle size was measured using a Coal Counter Model TA-II manufactured by Coulter Electronics Co., Ltd.)
Yellow toner: 7.6 μm
[0046]
Further, 0.5 part of hydrophobic silica was mixed with 100 parts of this yellow toner using a Henschel mixer to obtain a final yellow toner. This toner was mixed with a tumbler mixer at a ratio of 5 parts to 100 parts of a carrier in which a silicone resin was coated on ferrite particles having an average particle diameter of 50 μm to obtain a yellow developer. Table 2 shows the evaluation results.
[0047]
Comparative Example 2
A toner was obtained in the same manner as in Example 1 except that 4 parts of microwax (melting point: 81 ° C.) were used instead of 4 parts of synthetic wax ST100. Table 2 shows the evaluation results.
[0048]
Example 3
5 g of synthetic wax ST100 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.), 4 g of carbon black, and 2 g of zinc salicylate were mixed with 80 g of a styrene monomer and 20 g of a methyl methacrylate monomer in a total of 100 g, and the mixture was homogenized using an ultrasonic disperser. The dissolution / dispersion liquid was obtained. 3 g of benzoyl peroxide was dissolved in this solution, added to 1 liter of a 1.2% aqueous solution of polyvinyl alcohol in which 1.5 g of potassium persulfate was dissolved, and stirred at 2500 rpm using a homogenizer to obtain an average particle size. A colored dispersion having a diameter of 13 μm was obtained. This was heated to 60 ° C. while stirring at 40 to 50 rpm, and suspension polymerization was performed at this temperature for 5 hours.
[0049]
Next, the solution was poured into 5 liters of cold water, and the polymer and the solution were separated by a centrifuge. After the solution was decanted, 3 liters of water was newly added, the same operation was repeated three times, and the reaction product was dried to obtain a toner. The obtained toner particles had an average particle size of 13 μm and a standard deviation of 4.5 μm.
[0050]
Further, 100 parts of this toner and 0.6 parts of hydrophobic colloidal silica were mixed, and this was mixed with a silicon-coated carrier having an average particle diameter of 50 μm to obtain a black developer. Table 2 shows the evaluation results.
[0051]
Comparative Example 3
A toner similar to that of Example 3 was obtained except that 2 g of paraffin wax (melting point 71 ° C.) was used instead of 2 g of synthetic wax ST100 in Example 1 described above. Table 2 shows the evaluation results.
[0052]
Example 4
Unmodified polyester (a) obtained from bisphenol A ethylene oxide 2 mol adduct, terephthalic acid and phthalic anhydride, and bisphenol A ethylene oxide 2 mol adduct, isophthalic acid, terephthalic acid, phthalic anhydride and isophorone diisocyanate (Mw: 35000). On the other hand, ketimine compound (c) was obtained from isophoronediamine and methyl ethyl ketone.
[0053]
In a beaker, 14.3 parts of the above-mentioned prepolymer (b), 55 parts of polyester (a), and 78.6 parts of ethyl acetate were stirred and dissolved. Next, 10 parts of synthetic wax ST100 (melting point 51 ° C.) as a release agent and 4 parts of copper phthalocyanine blue pigment were added, and the mixture was stirred at 40 ° C. with a TK homomixer at 12000 rpm for 5 minutes, and then at 20 ° C. for 30 minutes with a bead mill. Was pulverized. This is referred to as a toner material oil dispersion (d).
[0054]
306 parts of ion-exchanged water, 265 parts of a 10% suspension of tricalcium phosphate, and 0.2 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate are placed in a beaker, and the aqueous dispersion (e) is stirred with a TK homomixer at 12000 rpm. ) Was added with 2.7 parts of the oil dispersion (d) of the toner material and 2.7 parts of the ketimine compound (c), and a Urea reaction was performed while stirring was continued.
After removing the organic solvent from the dispersion liquid after the reaction (viscosity: 3500 mP · s) at a temperature of 50 ° C. or less within 1.0 hour under reduced pressure, filtration, washing and drying are performed, and then air classification is performed to form a spherical particle. Thus, a toner (f) was obtained.
[0055]
Next, 100 parts of the obtained toner (f) and 0.25 part of a charge controlling agent (Bontron E-84, manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) were charged into a Q-type mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), and the peripheral speed of the turbine blade was reduced. The mixing process was performed at 50 m / sec. In this case, the mixing operation was performed for 5 minutes, with a 2-minute operation and a 1-minute pause, for a total processing time of 10 minutes.
[0056]
Further, 0.5 part of hydrophobic silica (H2000, manufactured by Clariant Japan KK) was added and mixed to obtain a final toner (g). In this case, for the mixing operation, the peripheral speed was set at 15 m / sec, and mixing was performed for 30 seconds and paused for 1 minute for 5 cycles.
[0057]
The average dispersion particle diameter of the pigment-based coloring material of the final toner was 0.4 μm, and the number% of 0.7 μm or more was 3.5%. This final toner was mixed with a silicon-coated carrier having an average particle size of 50 μm to obtain a cyan developer. Table 2 shows the evaluation results.
[0058]
[Table 2]
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the toner of the first aspect, since the wax used has a rapid thermal melting property despite its high molecular weight, low-temperature fixing is possible, and flowability is not reduced. A toner that maintains good releasability from the roller can be obtained.
[0060]
According to the toner of the second aspect, since the melting point of the wax is 42 to 100 ° C., a toner that can be fixed at a lower temperature can be obtained.
[0061]
According to the toner of the third aspect, since the solubility of the wax in toluene is good, the compatibility with the binder resin to be used is excellent, and the low-temperature fixability can be further improved.
[0062]
According to the toner of the fourth aspect, since the wax is an acrylic polymer, it is suitable for further improving low-temperature fixability.
[0063]
According to the toner of the fifth aspect, since the toner has organic or inorganic fine particles on the surface of the toner, it is possible to obtain a toner having better releasability and fluidity.
[0064]
According to the developer of the sixth aspect, since the toner of the present invention and the carrier are mixed, a developer having excellent low-temperature fixability, fluidity, and releasability can be obtained.
[0065]
According to the toner cartridge of the present invention, since the toner of the present invention has good releasability and fluidity, the toner does not easily aggregate in the cartridge or adhere to the wall surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing a TMA curve of a synthetic wax used in the present invention.
