JP2004295074A - 静電荷像現像用トナー及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 バインダー樹脂及び着色剤を少なくとも含有するトナー母粒子を有する静電荷像現像用トナーにおいて、該トナー母粒子中に25℃における表面張力が30mN/m以下であるオイルを含有し、トナーの軟化点が100℃以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【選択図】 なし
Description
ギー(低温化)でも十分に紙に定着し、かつ一成分方式等の現像方法での連続実写においても現像槽部材などへの融着を起こすことなく安定した画質が得られるトナーを提供することにある。
即ち、本発明の要旨は、バインダー樹脂及び着色剤を少なくとも含有するトナー母粒子を有する静電荷像現像用トナーにおいて、該トナー母粒子中に25℃における表面張力が30mN/m以下であるオイルを含有し、トナーの軟化点が100℃以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナー、に存する。
また、本発明の他の要旨は、バインダー樹脂、着色剤及び25℃における表面張力が30mN/m以下であるオイルを少なくとも含有するトナー母粒子を有し、軟化点が100℃以下である静電荷像現像用トナーの製造方法であって、トナー母粒子に外添微粒子を固着することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法、に存する。
本発明におけるバインダー樹脂としては、静電荷像現像用トナーに適した公知の種々のものが使用できる。例えば、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂並びにポリビニルブチラール樹脂等があるが、本発明に用いるのに好ましい樹脂としては、スチレン系樹脂、ポリエステル樹脂を挙げることができ、ポリエステル樹脂が特に好ましい。
共重合体等)、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体及びスチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等、スチレンまたはスチレン置換体を含む単独重合体または共重合体が挙げられる。これらスチレン系樹脂は必要に応じて架橋性モノマーを共重合することにより架橋樹脂として使用することが出来る。
多価アルコール成分のうち2価アルコール成分としては、例えば、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、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール類、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノール類、その他アルコール単量体が挙げられ、中でも、ビスフェノールAを含むものが好適に使用される。
3価以上のアルコール成分としては、例えば、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、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、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、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、バインダー樹脂の構造中にウレタン結合を有することが好ましい。本発明におけるウレタン結合は、ジイソシアネート化合物などを原料とすることによって得られるものであり、ジイソシアネート化合物としては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等を挙げることができる。ジイソシアネート化合物を原料とする場合、バインダー樹脂中に0.01〜30重量%含んでいることが好ましい。バインダー樹脂の構造中にウレタン結合を有することにより、トナーの耐久性が向上するため好ましい。
バインダー樹脂のSpは、通常100℃以下、好ましくは95℃以下であることが低エネルギー定着のためには好ましい。また、該Spは、50℃以上であることが耐ブロッキング性の点で好ましい。ここでバインダー樹脂のSpは、フローテスター(島津製作所社製CFT−500)において、試料1.0gをノズル1mm×10mm、荷重30kg、予熱時間50℃で5分、昇温速度3℃/分の条件下で測定を行ったときの、フロー開始から終了までのストランドの中間点での温度として求めることができる。
本発明ではこうした低Sp、低Tgのバインダー樹脂を使用しても連続実写での画質劣化を引き起こさないために、25℃における表面張力が30mN/m以下、粘度が10〜1000mm2/sであるオイルをトナー母粒子中に添加する。
である。
本発明におけるオイルは、トナー母粒子中、すなわちバインダー樹脂中に分散された状態で存在する。分散状態は限定されないが、トナー母粒子中で独立した相として存在していないことが好ましく、具体的には、1万倍程度の透過型電子顕微鏡観察においてオイル相として観察されない程度に分散されていることが好ましい。オイルがトナー母粒子中に独立相として存在している場合は、トナーからのブリードアウト(漏出)による画像形成装置の汚染等が生じて画像劣化の原因になる場合がある。
られる。また、これら化合物は、側鎖或いは分子末端が、たとえばアミノ基、エポキシ基、メルカプト基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アルコキシシリル基、カルビノール基、アルコキシ基、アルキル基、アラルキル基、ポリエーテルなどで変性されたものであってもよく、フッ素化、塩素化などハロゲン化変性されていてもよい。さらには、ケイ素原子を分子の主鎖骨格に含む連鎖と、ケイ素原子を分子の主鎖骨格に含まない連鎖とで構成されたブロック共重合体やグラフト共重合体であってもよい。これらの中でも、ジメチルポリシロキサンまたは変性ジメチルポリシロキサンが好ましい。また、本発明におけるシリコンオイルは、直鎖構造のもののほか、環状や、網目状すなわち部分的に架橋構造のものであってもよい。
本発明で用いる着色剤としては、従来から静電荷像現像用トナーに用いられるものであれば、特に制限されるものではなく、例えば、酸化チタン、亜鉛華、アルミナホワイト、炭酸カルシウム、紺青、各種カーボンブラック、ランプブラック、フタロシアニンブルー、アニリンブルー、カルコイルブルー、ウルトラマリンブルー、メチレンブルークロリド、フタロシアニングリーン、ハンザイエローG、ローダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、キノリンイエロー、ローズベンガル、デュポンオイルレツド、トリアリルメタン系染料、アントラキノン染料、モノアゾ及びジスアゾ系染顔料などを単独または適宜混合して用いることができる。着色剤の含有量は、得られる静電荷像現像用トナーが現像により可視像を形成するのに十分な量であればよく、例えばバインダー樹脂100重量部に対して3〜20重量部とするのが好ましい。また、前記着色剤は、揮発性不純物を極力含まないものを使用することが好ましい。
O4)、マグヘマタイト(γ−Fe2O3)、マグネタイトとマグヘマタイトの中間体、MXFe3-XO4;式中MはMn、Fe、Co、Ni、Cu、Mg、Zn、Cd等或いはその混晶系等のスピネルフェライトやBaO・6Fe2O3、SrO・6Fe2O3等の6方晶フェライト、Y3Fe5O12、Sm3Fe5O12等のガーネット型酸化物、CrO2等のルチル型
酸化物、Fe、Mn、Ni、Co、Cr等の金属やその他の強磁性合金等のうち0℃〜60℃付近でフェロ磁性、フェリ磁性を示すもの等が挙げられ、中でもマグネタイト、マグへマタイト、マグネタイトとマグヘマタイトの中間体等の平均粒径3μm以下、より好ま
しくは0.05〜1μm程度の微粒子が性能的にも価格的にも好ましい。また、上記磁性微粒子は単独で使用するに限らず、2種以上併用することもできる。
本発明の静電荷像現像用トナーを粉砕法で製造する場合、従来公知の方法に従って行うことができる。すなわち、通常は、先ずバインダー樹脂、オイル、着色剤および、必要に応じて添加される磁性粉、帯電制御剤やワックス等のその他の成分を混合機で均一に分散
混合し、次いで混合物を密閉式ニーダー又は一軸若しくは二軸の押出機等で溶融混練し、冷却後、クラッシャー、ハンマーミル等で粗粗砕し、ジェットミル、高速ローター回転式ミル等で細粉砕し、風力分級機(例えば、慣性分級方式のエルボジェット、遠心力分級方式のミクロプレックス、DSセパレーターなど)等で分級する方法によりトナー母粒子を得る。なお、オイルの添加方法は、前記の溶融混練前に分散配合する方法の他に、溶融混練時に途中フィードによって添加することもできる。
なお、オイルの添加方法は、重合の初期から重合性単量体等とともに含有させておく方法の他に、重合反応の途中で添加することによってもよい。
また、オイルを含有する重合体一次粒子と、オイルを含有しない重合体一次粒子とを混合して凝集を行ってもよい。
カルシウム等のリン酸化合物、二硫化モリブデン等の硫化物、フッ化マグネシウム、フッ化炭素等のフッ化物、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の各種金属石鹸、滑石、ベントナイト、各種カーボンブラックや導電性カーボンブラック、マグネタイト、フェライト等を用いることができる。有機微粒子としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂等の微粒子を用いることができる。
また、前記外添微粒子は、異なる2種以上を併用することもでき、表面処理されたものと表面処理されていないものを併用することや、異なる表面処理がされたものを併用することもでき、正帯電性のものと負帯電性のものを適宜組み合わせて使用することもできる。
本発明の静電荷像現像用トナーは、トナー母粒子に対する前記外添微粒子の被覆率が、下記の式(1)で求められる値として、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、特に好ましくは94%以上であることが望ましい。被覆率が前記範囲であると、トナーに十分な帯電性や流動性を与えることが出来、画像濃度の低下や、白地かぶりの悪化、ベタソリッド部の追従性等に好影響を及ぼすとともに、連続実写において現像槽部材などへの融着を起こすことなく安定した画質を得ることができるので好ましい。
ρt:トナー母粒子の真密度(g/cm3)
Dn:外添微粒子nの平均粒径 (μm)
ρn:外添微粒子nの真密度(g/cm3)
Wn:外添微粒子nの添加部数(トナー母粒子100重量部に対する重量部)
a:外添微粒子の種類の数。
こうして得られた本発明の静電荷像現像用トナーは、粒径が、好ましくは4〜15μm、より好ましくは5〜9μmである。
分用の現像剤として用いるとその効果が顕著に発揮される。
本発明の静電荷像現像用トナーは、表面温度が150℃以下、更には130℃以下、特には110℃以下の熱ロールを用いた加熱定着方式の画像形成装置においても好適に用いることができる。
<実施例1>
単量体としてイソフタル酸、ビスフェノールA、トリメチロールプロパンを含み、トルエンジイソシアネートによるウレタン結合を有するポリエステル樹脂、磁性粉としてのマグネタイトおよび、ウィルヘルミ法(プレート法)による表面張力が20.6mN/m、25℃での粘度が500mm2/sであるジメチルポリシロキサンオイルを、100:9
5:1(重量比)で混合した後、二軸混練機(池貝鉄工社製PCM−30)で混練し、ジェットミルで粉砕、分級して平均粒径14μmのトナー母粒子を得た。この粒子100部に外添微粒子として導電性カーボンブラック(ケッチェンブラック社製EC600JD、粒径約37nm)を1部添加し、メカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)で57℃、15分間の固着処理を行い、静電荷像現像用トナーを得た。式(1)に基づいて計算した外添微粒子の被覆率は94.8%、トナーのSpは90℃、Tgは53℃であった。
得られた静電荷像現像用トナーを、有機感光体を有する磁性一成分静電印刷記録方式のプリンターに挿入して未定着画像を現像し、表面温度100℃の熱ロール式定着機を用いて定着させることにより定着画像を得た。
以下の方法により画像評価を行い、表2の結果を得た。
黒ベタソリッド部のある画像パターンを印字し、黒ベタ部をマクベス濃度計で測定し、以下の基準で判断した。
○:1.1以上: ソリッド部が十分に黒いことを意味する。
△:0.8〜1.1:若干ソリッド部が薄いことを意味する。
×:0.8以下: 薄すぎて使用に耐えないことを意味する。
(2)ベタ均一性
A3普通紙一面に黒ベタソリッドを印字し、黒さの均一性を以下の基準で判断した。
○:良好。
△:画像濃度の薄い部分も見られるが全体としては黒い。
×:カスレや白い部分が見られる。
黒ベタソリッド部のある画像パターンを印字した後、黒ベタソリッド部を指でこすり、定着トナーの剥がれ具合を以下の基準で判断した。
○:剥がれが無く良好。
△:僅かなトナー剥がれあり。
×:トナーの剥がれが顕著。
10000枚の現像を行い、プリンター現像槽部の層厚規制ブレードへのトナーの融着度合いを目視観察し、以下の基準で判定した。
○:良好、
△:トナーの融着が少し見られるが画質には影響なし、
×:トナーの融着があり、スジ状画像欠陥が発生
バインダー樹脂を構成する単量体として、イソフタル酸をテレフタル酸に変えた以外は実施例1と同様にして静電荷像現像用トナーを得た。この結果、トナーのSp、Tgは表1の通りとなった。実施例1と同様にして評価した画像濃度、ベタ均一性、定着強度、ブレード融着性評価の結果を表2に示す。
<実施例3>
バインダー樹脂を構成する単量体としてテレフタル酸、トリメリット酸、ビスフェノールAを含みウレタン結合のないポリエステルを使用し、ジメチルポリシロキサン添加部数を5部とした以外は実施例1と同様にして静電荷像現像用トナーを得た。この結果、トナーのSp、Tgは表1の通りとなった。実施例1と同様にして評価した画像濃度、ベタ均一性、定着強度、ブレード融着性評価の結果を表2に示す。
ジメチルポリシロキサンオイルの添加部数を5部とした以外は実施例1と同様にして静電荷像現像用トナーを得た。この結果、トナーのSp、Tgは表1の通りとなった。実施例1と同様にして評価した画像濃度、ベタ均一性、定着強度、ブレード融着性評価の結果を表2に示す。
<実施例5>
オイルとして、ウィルヘルミ法(プレート法)による表面張力が20.5mN/m、25℃での粘度が100mm2/sのジメチルポリシロキサンオイルを使用した以外は実施
例1と同様にして静電荷像現像用トナーを得た。トナーのSp、Tgを表1に、実施例1と同様にして評価した画像濃度、ベタ均一性、定着強度、ブレード融着性評価の結果を表2に示す。
オイルとして、ウィルヘルミ法(プレート法)による表面張力が20.4mN/m、25℃での粘度が500mm2/sのアミノ変性ジメチルポリキサンを使用した以外は実施
例1と同様にして静電荷像現像用トナーを得た。トナーのSp、Tgを表1に、実施例1と同様にして評価した画像濃度、ベタ均一性、定着強度、ブレード融着性評価の結果を表2に示す。
<実施例7>
外添微粒子の添加量を0.8部(被覆率75.9%)にした以外は実施例1と同様にして静電荷像現像用トナーを得た。トナーのSp、Tgを表1に、実施例1と同様にして評価した画像濃度、ベタ均一性、定着強度、ブレード融着性評価の結果を表2に示す。
実施例3と同様の樹脂を使用し、ジメチルポリシロキサンオイルを添加しなかった以外は実施例1と同様にして静電荷像現像用トナーを得た。この結果、トナーのSp、Tgは表1の通りとなった。
実施例1と同様にして評価した画像濃度、ベタ均一性、定着強度、ブレード融着性評価の結果を表2に示す。黒ベタソリッドの印字部に薄い部分が確認され、また、10000枚現像後において、トナー融着およびスジ状画像欠陥が発生した。
ジメチルポリシロキサンオイルの代わりに接触角法(Zisman-plotによる)による表面
張力が32.7mN/m、融点100℃のポリプロピレンワックスを3部添加した以外は実施例1と同様にして静電荷像現像用トナーを得た。この結果、トナーのSp、Tgは表1の通りとなった。
実施例1と同様にして評価した画像濃度、ベタ均一性、定着強度、ブレード融着性評価の結果を表2に示す。黒ベタソリッドの印字部で僅かなトナー剥がれが確認され、また、10000枚現像後において、トナー融着およびスジ状画像欠陥が発生した。なお、使用したポリプロピレンワックスは、25℃で流動性をもたなかった。
<比較例3、4>
バインダー樹脂を構成する単量体を表1に示す通りとした以外は実施例1と同様にして静電荷像現像用トナーを得た。この結果、トナーのSp、Tgは表1の通りとなった。実施例1と同様にして評価した画像濃度、ベタ均一性、定着強度、ブレード融着性評価の結果を表2に示す。黒ベタソリッドの印字部において、トナー剥がれが顕著であった。
磁性粉としてのマグネタイトを使用せずにトナー母粒子を製造し、外添微粒子としての導電性カーボンブラックの代わりに日本アエロジル社製シリカR974を0.5部および日本アエロジル社製シリカNAX50を1.0部使用した以外は実施例1と同様にして静電荷像現像用トナーを得た。式(1)に基づいて計算した外添微粒子の被覆率は241%、トナーのSpは90℃、Tgは53℃であった。
得られた静電荷像現像用トナーを、ゴム製スリーブ/ステンレス(SUS)製ブレード/有機感光体を有する非磁性一成分静電印刷記録方式のプリンターに挿入して未定着画像を現像し、得られた未定着画像をローラー径30mmの熱ロール式定着機を用いて定着した。ローラーの表面温度を100〜160℃の範囲で10℃刻みで設定し、定着後のトナーが指こすりで剥がれない最低のローラー表面温度(以下、最低定着温度と記載する)を調べたところ、130℃と良好であった。
ジメチルポリシロキサンオイルを使用しない以外は実施例8と同様にして静電荷像現像用トナーを製造したが、粉砕機への付着が激しく、静電荷像現像用トナーを得ることができなかった。
<比較例6>
バインダ樹脂としてスチレン/ブチルアクリレート共重合体を用いた以外は実施例8と同様にして静電荷像現像用トナーを得た。式(1)に基づいて計算した外添微粒子の被覆率は241%、トナーのSpは137℃、Tgは60℃であった。実施例8と同様にしてトナーの最低定着温度を調べたところ、150℃と実施例8に比べて低温定着性が劣っていた。
Claims (12)
- バインダー樹脂及び着色剤を少なくとも含有するトナー母粒子を有する静電荷像現像用トナーにおいて、該トナー母粒子中に25℃における表面張力が30mN/m以下であるオイルを含有し、トナーの軟化点が100℃以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
- オイルの25℃における粘度が10〜1000mm2/sであることを特徴とする請求
項1に記載の静電荷像現像用トナー。 - オイルがシリコンオイルであることを特徴とする請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナー。
- オイルがトナー母粒子に対し0.01〜10重量部含有されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
- トナーのガラス転移点が55℃以下であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
- バインダー樹脂が、ウレタン結合を有することを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 外添微粒子がトナー母粒子に固着されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 一成分現像方式の現像剤に用いることを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 表面温度150℃以下の熱ロールを用いた加熱定着方式の画像形成装置に用いることを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
- バインダー樹脂、着色剤及び25℃における表面張力が30mN/m以下であるオイルを少なくとも含有するトナー母粒子を有し、軟化点が100℃以下である静電荷像現像用トナーの製造方法であって、トナー母粒子に外添微粒子を固着することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
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