JP2004309582A - 静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】少ないワックスの配合により優れた定着性を確保することができ、長期ランニングでの帯電安定性にも優れた静電荷像現像用トナーを提供する。
【解決手段】結着樹脂中に、着色顔料、ワックス及び電荷制御剤が分散された静電荷像現像用トナーにおいて、前記結着樹脂は、A)酸単位の90モル%以上がテレフタル酸に由来し、アルコール単位の90モル%以上がビスフェノールAに由来するとともに、重量平均分子量[Mw]が15,000乃至30,000、数平均分子量[Mn]が3,000乃至〜5,000の範囲にある高分子量ポリエステル樹脂、及び(B)重量平均分子量[Mw]が30,000〜100,000、数平均分子量[Mn]が1,500〜5,000で且つ前記高分子量ポリエステル樹脂(A)の数平均分子量[Mn]よりも小さい範囲にある低分子量樹脂成分を含有しており、前記ワックスは、結着樹脂100重量部当り、3乃至8重量部の量で分散されていることを特徴とする。
【選択図】なし。
【解決手段】結着樹脂中に、着色顔料、ワックス及び電荷制御剤が分散された静電荷像現像用トナーにおいて、前記結着樹脂は、A)酸単位の90モル%以上がテレフタル酸に由来し、アルコール単位の90モル%以上がビスフェノールAに由来するとともに、重量平均分子量[Mw]が15,000乃至30,000、数平均分子量[Mn]が3,000乃至〜5,000の範囲にある高分子量ポリエステル樹脂、及び(B)重量平均分子量[Mw]が30,000〜100,000、数平均分子量[Mn]が1,500〜5,000で且つ前記高分子量ポリエステル樹脂(A)の数平均分子量[Mn]よりも小さい範囲にある低分子量樹脂成分を含有しており、前記ワックスは、結着樹脂100重量部当り、3乃至8重量部の量で分散されていることを特徴とする。
【選択図】なし。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ等の電子写真法による画像形成行程で現像剤として使用される静電荷像現像用トナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法では、感光体表面を所定極性に一様に帯電し、次いで所定の原稿情報に基づいての光照射による画像露光を行って静電荷像を形成し、この電荷像を現像してトナー像を形成し、このトナー像を所定の用紙に転写し、定着ローラでの加熱及び加圧によって該トナー像を用紙に定着することにより、画像形成が行われる。また、トナー像転写後において、感光体表面は、クリーニングブレード等によりクリーニングされて残存するトナーが除去され、さらに必要により光照射等による除電が行われ、次の画像形成行程が行われる。
【0003】
このような画像形成行程で静電荷像の現像に用いる現像剤としては、トナーとキャリヤ(例えばフェライトや鉄粉)とからなる二成分系現像剤や、トナーのみからなる一成分系現像剤などが知られている。二成分系現像剤及び一成分系現像剤の何れにおいても、トナーは、現像方法や静電荷像の帯電極性に応じて、正または負極性に摩擦帯電されて現像剤としての使用に供される。
【0004】
ところで、トナー像の定着に際しては、定着ローラに溶融状態のトナーが付着するホットオフセット現象を防止する必要があり、このために、定着ローラ表面にオイルを塗布することが一般に行われていた。しかるに、フルカラー画像を形成する場合には、このようなオイルの塗布は、画像のテカリや、加筆性の低下などをもたらす。従って、フルカラー画像装置が普及した近年では、オイルを塗布せずに定着を行うオイルレス定着システムが求められている。
【0005】
オイルレス定着を行う場合には、前述したホットオフセットを防止するために、トナー中離型剤を配合することが必須となる。このような離型剤として、植物系ワックスや合成炭化水素系ワックスが配合されたトナーも知られている(特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−166692号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、植物系ワックスや合成炭化水素系ワックスは何れも一長一短がある。例えば、カルナバワックス等の植物系ワックスは、結着樹脂との相溶性が良好であり、帯電安定性は良好であるものの、定着性を高めるため(ホットオフセットを防止するため)には、配合量を多量にしなければならないという欠点がある。多量のワックスの配合は、キャリヤや感光体表面などへのワックスの付着により画像不良を生じやすくなってしまう。一方、フィッシャートロプシュワックスに代表される合成炭化水素系ワックスは、少量の配合で定着性を高めることができるが、結着樹脂に対する相溶性が乏しいため、脱離や偏析を生じやすく、トナー粒子毎に配合量のバラツキを生じ、帯電性が不安定になるという欠点があり、特に長期ランニングでの帯電安定性が不満足である。
【0008】
従って本発明の目的は、少ないワックスの配合により優れた定着性を確保することができ、長期ランニングでの帯電安定性にも優れた静電荷像現像用トナーを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、結着樹脂中に、着色顔料、ワックス及び電荷制御剤が分散された静電荷像現像用トナーにおいて、
前記結着樹脂は、
(A)酸単位の90モル%以上がテレフタル酸に由来し、アルコール単位の90モル%以上がビスフェノールAに由来するとともに、重量平均分子量[Mw]が15,000乃至30,000、数平均分子量[Mn]が3,000乃至〜5,000の範囲にある高分子量ポリエステル樹脂、50乃至90重量%、及び
(B)重量平均分子量[Mw]が30,000〜100,000、数平均分子量[Mn]が1,500〜5,000で且つ前記高分子量ポリエステル樹脂(A)の数平均分子量[Mn]よりも小さい範囲にある低分子量樹脂成分、10乃至50重量%、
を含有しているとともに、
前記ワックスは、前記結着樹脂100重量部当り、3乃至8重量部の量で分散されていることを特徴とする静電荷像現像用トナーが提供される。
【0010】
本発明においては、
1.前記低分子量樹脂成分(B)の70重量%以上はポリエステル樹脂であること、
2.前記低分子量樹脂成分(B)は、ポリエステル樹脂とスチレン・アクリル共重合樹脂とのブレンド物であり、15乃至40の酸価を有していること、
が好ましい。
【0011】
本発明のトナーでは、結着樹脂の主成分として、特定の分子量分布を有する高分子量のポリエステル樹脂(A)を用いたことが重要な特徴である。即ち、このような高分子量ポリエステル樹脂(A)を50重量%以上含有する結着樹脂は、後述する実施例に示されているように、温度上昇に伴う貯蔵弾性率G’の低下率が、定着温度領域に相当する160〜200℃の範囲で5.0Pa/℃以内であるという粘弾性特性を有している。このため、定着温度領域でトナーの粘性が定着ローラ表面に付着しやすい領域まで低下せず、優れた耐オフセット性を示し、この結果として、ワックスの配合量を極めて少量(結着樹脂100重量部当り3乃至8重量部)とすることができる。
【0012】
尚、貯蔵弾性率G’とは、結着樹脂の剛性を示すパラメータであり、下記式に基づいて、複素弾性率G*から求められる。
G*= G’+iG”
式中、G”は、損失弾性率を示す。
【0013】
また、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σ0と最大歪みε0との比(σ0/ε0)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、次式で表わされる。
δ=G”/ G’
式中、δは、損失角であって、歪みと剪断応力との位相角を示す。
【0014】
また、本発明で用いる上記の高分子量ポリエステル樹脂(A)は、極めて分子量を有しているとともに、酸成分及びアルコール成分の何れもが、その90モル%以上をテレフタル酸やビスフェノールAの如き芳香族化合物に由来しているため、高い強度を有している。これにより、本発明のトナーは、優れた耐久性を示し、長期使用による粒径の変動等による帯電特性の変動も有効に抑制されている。
【0015】
さらに本発明では、結着樹脂として、上記の高分子量ポリエステル樹脂(A)と共に、低分子量樹脂成分(B)を併用することも重要である。即ち、上記の高分子量ポリエステル樹脂(A)は高強度であるため、それ単独で結着樹脂として使用した場合には、粉砕性が悪く、生産効率が低下するという問題を生じる。しかるに本発明によれば、低分子量樹脂成分(B)の併用により、粉砕性の低下を有効に回避でき、高い生産効率でトナーを製造することが可能となる。
【0016】
本発明においては、上記のような結着樹脂を使用することにより、ワックス配合量を少なくして優れた定着性を発現することができるため、例えばオイルレス定着システムに本発明のトナーを有効に適用することができる。また、ワックス量が少ないことから、画像のテカリ防止や加筆性の向上にも有利である。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明のトナーは、結着樹脂中に、所定の着色顔料、ワックス及び電荷制御剤を分散配合したものであり、その他、必要により、種々のトナー配合剤が分散されたものである。
【0018】
(結着樹脂)
結着樹脂としては、既に述べたように、高分子量ポリエステル樹脂(A)と低分子量樹脂成分(B)とが併用される。
【0019】
高分子量ポリエステル樹脂(A)としては、酸単位(多価カルボン酸単位)の少なくとも90モル%以上がテレフタル酸に由来するものであり、アルコール単位(多価アルコール単位)の90モル%以上がビスフェノールAに由来するものが使用される。
【0020】
また、テレフタル酸由来の酸単位を90モル%以上であることを条件として、その他の酸単位を含有することもできる。このような他の酸単位としては、マレイン酸、フマール酸、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、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、マロン酸等の2価カルボン酸;n−ブチルコハク酸、n−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等の2価カルボン酸のアルキルもしくはアルケニルエステル;1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、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、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸等の3価以上のカルボン酸等に由来するものを挙げることができる。
【0021】
さらに、ビスフェノールA由来のアルコール単位が90モル%以上であることを条件として、その他のアルコール単位を含有していてもよい。その他のアルコール単位としては、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、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、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール類;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等のビスフェノール類;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、ジグリセロール、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の3価以上のアルコール類に由来するものを例示することができる。
【0022】
本発明において用いる高分子量ポリエステル樹脂(A)は、上記の酸単位及びアルコール単位を含有していると共に、重量平均分子量[Mw]が15,000乃至30,000、好ましくは20,000乃至25,000の範囲にあり、且つ、数平均分子量[Mn]が3,000乃至〜5,000、好ましくは2,500乃至4,500の範囲にあるものでなければならない。即ち、このような分子量分布を有する高分子量ポリエステル樹脂は、定着温度領域(160〜200℃)において、温度上昇に伴う貯蔵弾性率G’の低下率が5.0Pa/℃以内であるという粘弾性特性を有しており、この結果、後述するワックスの配合量を少なくした場合にも、優れた定着性(耐ホットオフセット性)を確保することができる。また、主鎖を形成する酸単位及びアルコール単位の何れもが芳香族成分を主体とするため、強度が高く、耐久性に優れたトナーを得ることができる。
【0023】
上記の高分子量ポリエステル樹脂(A)と併用する低分子量樹脂成分(B)としては、重量平均分子量[Mw]が30,000〜100,000、数平均分子量[Mn]が1,500〜5,000、好ましくは2,000乃至4,000で且つ前記高分子量ポリエステル樹脂(A)の数平均分子量[Mn]よりも小さい範囲にあるものが使用される。即ち、上記の高分子量ポリエステル樹脂(A)のみでは、粉砕性が低く、シャープな粒度分布を有するトナー粒子を高い歩留まりで得ることが困難であり、生産効率が低くなってしまう。しかるに、上記のような低分子量樹脂成分(B)を併用することにより、粉砕性が向上し、生産効率を高めることが可能となる。
【0024】
上記の低分子量樹脂成分(B)としては、分子量に関する上記の条件を満足する限り、特に制限されるものではないが、高分子量ポリエステル樹脂(A)との相溶性、及びその粘弾性特性を損なわないという点で、ポリエステル樹脂が好適である。かかるポリエステル樹脂を構成する酸単位及びアルコール単位としては、前述した高分子量ポリエステル樹脂(A)に関して例示したテレフタル酸やその他の酸、及びビスフェノールAやその他のアルコール類を挙げることができる。さらに、かかるポリエステル樹脂とスチレン・アクリル共重合樹脂とのブレンド物を低分子量樹脂成分(B)として使用することもできる。かかるブレンド物において、高分子量ポリエステル樹脂(A)との相溶性や粘弾性特性の点で、ポリエステル樹脂の含有量は70重量%以上であるのが好ましく、その酸価は、15乃至40の範囲にあるのが好適である。
【0025】
上述した高分子量ポリエステル樹脂(A)は、結着樹脂中に50乃至90重量%、好ましくは60乃至80重量%、低分子量樹脂成分(B)は、結着樹脂中に、10乃至50重量%、好ましくは20乃至40重量%の量で含有されているべきであり、これにより、優れた定着性と粉砕性とが確保される。
【0026】
尚、上述した結着樹脂の軟化点は、110乃至150℃、好ましくは120乃至140℃の範囲にあるのがよく、ガラス転移点(Tg)は、55乃至70℃の範囲であることが好ましい。結着樹脂のガラス転移点が、55℃未満では、得られたトナー同士が融着し、保存安定性が低下する傾向があり、ガラス転移点が70℃を超えると、トナーの定着性が乏しくなる傾向がある。尚、結着樹脂のガラス転移点は、示差走査熱量計(DSC)を用いて、比熱の変化点から求めることができる。
尚、高分子量ポリエステル樹脂(A)や低分子量樹脂成分(B)として使用される結着樹脂としてのポリエステル樹脂は、前述の酸単位とアルコール単位を縮重合させて得ることができる。例えば、不活性ガス雰囲気中にて180〜250℃の温度で重縮合することにより製造することができる。この際、反応を促進させるため、通常使用されているエステル化触媒、例えば酸化亜鉛、酸化第一錫、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジラウレート等を使用することができる。反応促進のためには、減圧下にて製造することもできる。
【0027】
(着色顔料)
着色顔料は、通常、前記結着樹脂100重量部当り2乃至20重量部、特に5乃至15重量部の量で配合されるが、その適当な例は、以下の通りである。
黒色顔料:
カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック。
黄色顔料:
黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ。
橙色顔料:
赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジGK。
赤色顔料:
ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B。
紫色顔料:
マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ。
青色顔料:
紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBC。
緑色顔料:
クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG。
白色顔料:
亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。
体質顔料:
バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト。
【0028】
(ワックス)
本発明において、ワックスとしては、特に制限されるものではないが、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、テフロン系ワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、エステルワックス、モンタンワックス、ライスワックス、カルナバワックス等を使用することができ、特に、モンタンワックス、ライスワックス、カルナバワックス等の植物ワックスが好適に使用される。即ち、これらは、結着樹脂に対する相溶性が優れているため、長期ランニングに際しても優れた帯電安定性を確保することができるからである。しかも、本発明では、結着樹脂そのものが優れた定着性を示すため、このような植物ワックスを使用した場合でもその使用量は少なくてよい。
【0029】
即ち、本発明において、これらのワックスは、結着樹脂100重量部当り、3乃至8重量部の量で使用される。3重量部未満では、例えばオイルレス定着システムに適用した場合、ホットオフセットを有効に抑制することが困難となり、また、8重量部よりも多量に用いた場合には、トナー同士の融着などにより保存安定性が低下したり、或いは帯電安定性が損なわれるおそれがある。
【0030】
(その他の配合剤)
本発明のトナーにおいては、帯電レベルや帯電立ち上がり特性(短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標)を向上させるために、必要に電荷制御剤を配合することができる。即ち、このトナーを正極性に帯電して現像に供する場合には、正電荷制御剤を配合し、負極性に帯電して現像に供する場合には、負電荷制御剤を配合することが好ましい。
【0031】
正電荷制御剤の具体例としては、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、オルトオキサジン、メタオキサジン、パラオキサジン、オルトチアジン、メタチアジン、パラチアジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−オキサジアジン、1,3,4−オキサジアジン、1,2,6−オキサジアジン、1,3,4−チアジアジン、1,3,5−チアジアジン、1,2,3,4−テトラジン、1,2,4,5−テトラジン、1,2,3,5−テトラジン、1,2,4,6−オキサトリアジン、1,3,4,5−オキサトリアジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリンなどのアジン化合物;アジンファストレッドFC、アジンファストレッド12BK、アジンバイオレットBO、アジンブラウン3G、アジンライトブラウンGR、アジンダークグリーンBH/C、アジンディープブラックEWおよびアジンディープブラック3RLなどのアジン化合物からなる直接染料;ニグロシン、ニグロシン塩、ニグロシン誘導体などのニグロシン化合物;ニグロシンBK、ニグロシンNB、ニグロシンZなどのニグロシン化合物からなる酸性染料;ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩類;アルコキシル化アミン;アルキルアミド;ベンジルメチルヘキシルデシルアンモニウム、デシルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩を例示することができる。
【0032】
また、4級アンモニウム塩を有する樹脂またはオリゴマー、カルボン酸塩を有する樹脂またはオリゴマー、カルボキシル基を有する樹脂またはオリゴマーなども正帯電性電荷制御剤として使用することができる。より具体的には、4級アンモニウム塩を有するポリスチレン系樹脂、4級アンモニウム塩を有するアクリル系樹脂、4級アンモニウム塩を有するスチレン−アクリル系樹脂、4級アンモニウム塩を有するポリエステル系樹脂、カルボン酸塩を有するポリスチレン系樹脂、カルボン酸塩を有するアクリル系樹脂、カルボン酸塩を有するスチレン−アクリル系樹脂、カルボン酸塩を有するポリエステル系樹脂、カルボキシル基を有するポリスチレン系樹脂、カルボキシル基を有するアクリル系樹脂、カルボキシル基を有するスチレン−アクリル系樹脂、カルボキシル基を有するポリエステル系樹脂等の1種または2種以上が挙げられる。特に、4級アンモニウム塩、カルボン酸塩あるいはカルボキシル基を官能基として有するスチレン−アクリル系樹脂(スチレン−アクリル系共重合体)は、帯電量を所望の範囲内の値に容易に調節することができる観点から、最適である。この場合において、上記スチレン−アクリル系樹脂あるいはアクリル系樹脂自体における好ましいアクリル系コモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸iso−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸iso−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸n−ブチル、メタアクリル酸iso−ブチルなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。また、4級アンモニウム塩としては、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートから第4級化の工程を経て誘導される単位が用いられる。誘導されるジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジ(低級アルキル)アミノエチル(メタ)アクリレート;ジメチルメタクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドが好適である。
【0033】
また、負電荷制御剤としては、有機金属錯体やキレート化合物、例えばアルミニウムアセチルアセトナート、鉄(II)アセチルアセトナート、3,5−ジターシヤリーブチルサリチル酸クロムなどがあり、特にアセチルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体または塩が好適である。
【0034】
上述した電荷制御剤は、一般に、結着樹脂100重量部当り、1乃至10重量部、特に3乃至7重量部の量で使用される。
【0035】
また、本発明のトナーを一成分系現像剤として使用する場合には、上記の結着樹脂100重量部当り、50乃至100重量部の量で、磁性粉を配合することができる。即ち、磁性粉が配合されたトナーは、磁性トナーであり、磁性キャリヤなどを使用することなく、それ単独で磁力を利用して現像域に該トナーを供給することができる。
【0036】
このような磁性粉としては、公知のものを使用することができる。例えば、フェライト、マグネタイトを初めとする鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属、もしくは合金またはこれらの元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金、または二酸化クロム等を挙げることができる。
【0037】
これらの磁性粉は、平均粒子径が0.1乃至1μm、特に0.1乃至0.5μmの範囲内の微粉末の形で、上述した結着樹脂中に均一に分散される。また、磁性粉は、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤などの表面処理剤で表面処理を施して使用することもできる。
【0038】
(トナーの製造)
上述した各種配合剤が結着樹脂中に分散配合された本発明のトナーは、結着樹脂と各種配合剤とを混合し、押出機等を用いて溶融混練し、さらに粉砕し、分級することにより調製される。また、各種配合剤の存在下での重合により結着樹脂を製造し、分級することによっても製造することができる。
【0039】
用いるトナー粒子の粒度は、従来公知のものと同程度でよく、格別の制限はないが、高画質化のためには、その平均粒径が6.0乃至8.0μmの如き、微粒の範囲にあるのがよい。
【0040】
上記のようにして得られる本発明のトナーは、必要により、それ自体公知の外添剤、例えばコロイダルシリカ、疎水性シリカ、アルミナ、酸化チタン、各種脂肪酸の金属石鹸(例えばステアリン酸亜鉛)等の微粒子(通常、平均粒径が0.5μm以下)を使用することにより、トナーの流動性、保存安定性等を高めることができる。このような外添剤は、通常、トナー粒子100重量部当り3.0重量部以下となるような量で使用するのがよい。即ち、あまりに多量の外添剤の使用は、トナー粒子本来の特性を損なうおそれがあるからである。
【0041】
本発明のトナーは、例えばフェライトや鉄粉などの磁性キャリヤと組み合わせて二成分系現像剤として、或いはそれ単独で一成分系現像剤として使用され、例えば該トナーが正極性或いは負極性に摩擦帯電した状態で、マグネット内蔵現像スリーブ上に供給して、該現像剤の磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを現像領域に搬送、供給することにより現像が行われる。
【0042】
感光体としては、特に制限されず、セレン、アモルファスシリコン等の無機感光体や、電荷発生剤や電荷輸送剤をバインダー樹脂中に分散させることにより形成した単層或いは積層の感光層を供えた有機感光体など、任意の感光体を用いることができる。
【0043】
また、現像方法も、所謂反転現像であってもよいし、正規現像であってもよい。
更に現像剤の磁気ブラシと感光体表面とを非接触で現像を行うこともできるし、該磁気ブラシを感光体表面に摺擦して現像を行ってもよい。磁気ブラシを感光体表面に摺擦して現像を行う場合には、感光体と現像スリーブとの間にバイアス電界を印加し、また磁気ブラシと感光体表面とが非接触で現像を行う場合には、現像スリーブと感光体との間に振動電界(交番電界)を印加するのがよい。
【0044】
このような現像により感光体表面に形成されたトナー像は、所定の用紙に転写され、定着ローラによる加熱によって用紙表面に定着される。
【0045】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【0046】
尚、以下の例において、結着樹脂の貯蔵弾性率G’の変化率は、以下の方法で測定した。
即ち、8mm×8mmの大きさの試料片を結着樹脂により成形し、レオロジー社製の粘弾性スペクトロメーター(型番「DVE−V4」)を使用し、試験周波数1Hz,試験温度25乃至210℃、試験振幅25ミクロン、試料の圧縮率(厚み方向)12%、チャック間距離24mmの条件で、貯蔵弾性率G’の変化率を測定した。
【0047】
実施例1、比較例1〜3
実施例、比較例の各トナーに使用したポリエステル樹脂の構成成分を表1に示した。
【0048】
上記の結着樹脂を使用し、下記処方で溶融混練、冷却、粉砕、分級して平均粒径7μmの正帯電性トナーを得た。
処方:
結着樹脂 100重量部
カーボンブラック 4重量部
カルナバワックス 4重量部
正電荷制御剤(ニグロシン系染料) 2重量部
【0049】
実施例、比較例の粗粉砕品トナーについて、日本ニューマティック社製IDS−2型粉砕機にて、一定圧力下で同一の粒度分布を得るための処理量(g/min)から粉砕性を評価し、評価結果は表1に示した。
評価基準は以下の通りである。
(粉砕性)
処理能力50g/min以上:粉砕性が良好で問題無し。
処理能力50g/min未満:粉砕性が悪い
【0050】
また、上記で得られたトナー粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(平均粒径0.01μm)を0.6重量部外添し、更に2000重量部のフェライトキャリヤ(平均粒径60μm)と混合し、二成分系現像剤を調製した。
この現像剤を使用し、アモルファスシリコン感光体が搭載された京セラミタ製フルカラープリンタFS8000Cにより、下記の条件で黒ベタ画像の形成を行った。
定着器のオイルローラを除去
定着速度:134mm/sec
帯電電位: +270V
現像方法: 反転現像
現像バイアス: +170V
【0051】
上記の画像形成に際して、低温オフセットは定着温度120℃で、高温オフセットは定着温度200℃で評価を行った。
評価基準は以下の通りである。
(耐オフセット性)
○:オフセットが発生しない。
×:オフセットが発生する。
【0052】
実施例、比較例のトナーについて、上記低温オフセット、高温オフセットの評価を行い、その結果を表1に示した。
【0053】
【表1】
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、少ないワックスの配合により優れた定着性を確保することができ、長期ランニングでの帯電安定性にも優れた静電荷像現像用トナーが得られる。このトナーは、特にオイルレス定着システム用に有効に適用される。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ等の電子写真法による画像形成行程で現像剤として使用される静電荷像現像用トナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法では、感光体表面を所定極性に一様に帯電し、次いで所定の原稿情報に基づいての光照射による画像露光を行って静電荷像を形成し、この電荷像を現像してトナー像を形成し、このトナー像を所定の用紙に転写し、定着ローラでの加熱及び加圧によって該トナー像を用紙に定着することにより、画像形成が行われる。また、トナー像転写後において、感光体表面は、クリーニングブレード等によりクリーニングされて残存するトナーが除去され、さらに必要により光照射等による除電が行われ、次の画像形成行程が行われる。
【0003】
このような画像形成行程で静電荷像の現像に用いる現像剤としては、トナーとキャリヤ(例えばフェライトや鉄粉)とからなる二成分系現像剤や、トナーのみからなる一成分系現像剤などが知られている。二成分系現像剤及び一成分系現像剤の何れにおいても、トナーは、現像方法や静電荷像の帯電極性に応じて、正または負極性に摩擦帯電されて現像剤としての使用に供される。
【0004】
ところで、トナー像の定着に際しては、定着ローラに溶融状態のトナーが付着するホットオフセット現象を防止する必要があり、このために、定着ローラ表面にオイルを塗布することが一般に行われていた。しかるに、フルカラー画像を形成する場合には、このようなオイルの塗布は、画像のテカリや、加筆性の低下などをもたらす。従って、フルカラー画像装置が普及した近年では、オイルを塗布せずに定着を行うオイルレス定着システムが求められている。
【0005】
オイルレス定着を行う場合には、前述したホットオフセットを防止するために、トナー中離型剤を配合することが必須となる。このような離型剤として、植物系ワックスや合成炭化水素系ワックスが配合されたトナーも知られている(特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−166692号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、植物系ワックスや合成炭化水素系ワックスは何れも一長一短がある。例えば、カルナバワックス等の植物系ワックスは、結着樹脂との相溶性が良好であり、帯電安定性は良好であるものの、定着性を高めるため(ホットオフセットを防止するため)には、配合量を多量にしなければならないという欠点がある。多量のワックスの配合は、キャリヤや感光体表面などへのワックスの付着により画像不良を生じやすくなってしまう。一方、フィッシャートロプシュワックスに代表される合成炭化水素系ワックスは、少量の配合で定着性を高めることができるが、結着樹脂に対する相溶性が乏しいため、脱離や偏析を生じやすく、トナー粒子毎に配合量のバラツキを生じ、帯電性が不安定になるという欠点があり、特に長期ランニングでの帯電安定性が不満足である。
【0008】
従って本発明の目的は、少ないワックスの配合により優れた定着性を確保することができ、長期ランニングでの帯電安定性にも優れた静電荷像現像用トナーを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、結着樹脂中に、着色顔料、ワックス及び電荷制御剤が分散された静電荷像現像用トナーにおいて、
前記結着樹脂は、
(A)酸単位の90モル%以上がテレフタル酸に由来し、アルコール単位の90モル%以上がビスフェノールAに由来するとともに、重量平均分子量[Mw]が15,000乃至30,000、数平均分子量[Mn]が3,000乃至〜5,000の範囲にある高分子量ポリエステル樹脂、50乃至90重量%、及び
(B)重量平均分子量[Mw]が30,000〜100,000、数平均分子量[Mn]が1,500〜5,000で且つ前記高分子量ポリエステル樹脂(A)の数平均分子量[Mn]よりも小さい範囲にある低分子量樹脂成分、10乃至50重量%、
を含有しているとともに、
前記ワックスは、前記結着樹脂100重量部当り、3乃至8重量部の量で分散されていることを特徴とする静電荷像現像用トナーが提供される。
【0010】
本発明においては、
1.前記低分子量樹脂成分(B)の70重量%以上はポリエステル樹脂であること、
2.前記低分子量樹脂成分(B)は、ポリエステル樹脂とスチレン・アクリル共重合樹脂とのブレンド物であり、15乃至40の酸価を有していること、
が好ましい。
【0011】
本発明のトナーでは、結着樹脂の主成分として、特定の分子量分布を有する高分子量のポリエステル樹脂(A)を用いたことが重要な特徴である。即ち、このような高分子量ポリエステル樹脂(A)を50重量%以上含有する結着樹脂は、後述する実施例に示されているように、温度上昇に伴う貯蔵弾性率G’の低下率が、定着温度領域に相当する160〜200℃の範囲で5.0Pa/℃以内であるという粘弾性特性を有している。このため、定着温度領域でトナーの粘性が定着ローラ表面に付着しやすい領域まで低下せず、優れた耐オフセット性を示し、この結果として、ワックスの配合量を極めて少量(結着樹脂100重量部当り3乃至8重量部)とすることができる。
【0012】
尚、貯蔵弾性率G’とは、結着樹脂の剛性を示すパラメータであり、下記式に基づいて、複素弾性率G*から求められる。
G*= G’+iG”
式中、G”は、損失弾性率を示す。
【0013】
また、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σ0と最大歪みε0との比(σ0/ε0)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、次式で表わされる。
δ=G”/ G’
式中、δは、損失角であって、歪みと剪断応力との位相角を示す。
【0014】
また、本発明で用いる上記の高分子量ポリエステル樹脂(A)は、極めて分子量を有しているとともに、酸成分及びアルコール成分の何れもが、その90モル%以上をテレフタル酸やビスフェノールAの如き芳香族化合物に由来しているため、高い強度を有している。これにより、本発明のトナーは、優れた耐久性を示し、長期使用による粒径の変動等による帯電特性の変動も有効に抑制されている。
【0015】
さらに本発明では、結着樹脂として、上記の高分子量ポリエステル樹脂(A)と共に、低分子量樹脂成分(B)を併用することも重要である。即ち、上記の高分子量ポリエステル樹脂(A)は高強度であるため、それ単独で結着樹脂として使用した場合には、粉砕性が悪く、生産効率が低下するという問題を生じる。しかるに本発明によれば、低分子量樹脂成分(B)の併用により、粉砕性の低下を有効に回避でき、高い生産効率でトナーを製造することが可能となる。
【0016】
本発明においては、上記のような結着樹脂を使用することにより、ワックス配合量を少なくして優れた定着性を発現することができるため、例えばオイルレス定着システムに本発明のトナーを有効に適用することができる。また、ワックス量が少ないことから、画像のテカリ防止や加筆性の向上にも有利である。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明のトナーは、結着樹脂中に、所定の着色顔料、ワックス及び電荷制御剤を分散配合したものであり、その他、必要により、種々のトナー配合剤が分散されたものである。
【0018】
(結着樹脂)
結着樹脂としては、既に述べたように、高分子量ポリエステル樹脂(A)と低分子量樹脂成分(B)とが併用される。
【0019】
高分子量ポリエステル樹脂(A)としては、酸単位(多価カルボン酸単位)の少なくとも90モル%以上がテレフタル酸に由来するものであり、アルコール単位(多価アルコール単位)の90モル%以上がビスフェノールAに由来するものが使用される。
【0020】
また、テレフタル酸由来の酸単位を90モル%以上であることを条件として、その他の酸単位を含有することもできる。このような他の酸単位としては、マレイン酸、フマール酸、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、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、マロン酸等の2価カルボン酸;n−ブチルコハク酸、n−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等の2価カルボン酸のアルキルもしくはアルケニルエステル;1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、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、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸等の3価以上のカルボン酸等に由来するものを挙げることができる。
【0021】
さらに、ビスフェノールA由来のアルコール単位が90モル%以上であることを条件として、その他のアルコール単位を含有していてもよい。その他のアルコール単位としては、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、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、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール類;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等のビスフェノール類;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、ジグリセロール、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の3価以上のアルコール類に由来するものを例示することができる。
【0022】
本発明において用いる高分子量ポリエステル樹脂(A)は、上記の酸単位及びアルコール単位を含有していると共に、重量平均分子量[Mw]が15,000乃至30,000、好ましくは20,000乃至25,000の範囲にあり、且つ、数平均分子量[Mn]が3,000乃至〜5,000、好ましくは2,500乃至4,500の範囲にあるものでなければならない。即ち、このような分子量分布を有する高分子量ポリエステル樹脂は、定着温度領域(160〜200℃)において、温度上昇に伴う貯蔵弾性率G’の低下率が5.0Pa/℃以内であるという粘弾性特性を有しており、この結果、後述するワックスの配合量を少なくした場合にも、優れた定着性(耐ホットオフセット性)を確保することができる。また、主鎖を形成する酸単位及びアルコール単位の何れもが芳香族成分を主体とするため、強度が高く、耐久性に優れたトナーを得ることができる。
【0023】
上記の高分子量ポリエステル樹脂(A)と併用する低分子量樹脂成分(B)としては、重量平均分子量[Mw]が30,000〜100,000、数平均分子量[Mn]が1,500〜5,000、好ましくは2,000乃至4,000で且つ前記高分子量ポリエステル樹脂(A)の数平均分子量[Mn]よりも小さい範囲にあるものが使用される。即ち、上記の高分子量ポリエステル樹脂(A)のみでは、粉砕性が低く、シャープな粒度分布を有するトナー粒子を高い歩留まりで得ることが困難であり、生産効率が低くなってしまう。しかるに、上記のような低分子量樹脂成分(B)を併用することにより、粉砕性が向上し、生産効率を高めることが可能となる。
【0024】
上記の低分子量樹脂成分(B)としては、分子量に関する上記の条件を満足する限り、特に制限されるものではないが、高分子量ポリエステル樹脂(A)との相溶性、及びその粘弾性特性を損なわないという点で、ポリエステル樹脂が好適である。かかるポリエステル樹脂を構成する酸単位及びアルコール単位としては、前述した高分子量ポリエステル樹脂(A)に関して例示したテレフタル酸やその他の酸、及びビスフェノールAやその他のアルコール類を挙げることができる。さらに、かかるポリエステル樹脂とスチレン・アクリル共重合樹脂とのブレンド物を低分子量樹脂成分(B)として使用することもできる。かかるブレンド物において、高分子量ポリエステル樹脂(A)との相溶性や粘弾性特性の点で、ポリエステル樹脂の含有量は70重量%以上であるのが好ましく、その酸価は、15乃至40の範囲にあるのが好適である。
【0025】
上述した高分子量ポリエステル樹脂(A)は、結着樹脂中に50乃至90重量%、好ましくは60乃至80重量%、低分子量樹脂成分(B)は、結着樹脂中に、10乃至50重量%、好ましくは20乃至40重量%の量で含有されているべきであり、これにより、優れた定着性と粉砕性とが確保される。
【0026】
尚、上述した結着樹脂の軟化点は、110乃至150℃、好ましくは120乃至140℃の範囲にあるのがよく、ガラス転移点(Tg)は、55乃至70℃の範囲であることが好ましい。結着樹脂のガラス転移点が、55℃未満では、得られたトナー同士が融着し、保存安定性が低下する傾向があり、ガラス転移点が70℃を超えると、トナーの定着性が乏しくなる傾向がある。尚、結着樹脂のガラス転移点は、示差走査熱量計(DSC)を用いて、比熱の変化点から求めることができる。
尚、高分子量ポリエステル樹脂(A)や低分子量樹脂成分(B)として使用される結着樹脂としてのポリエステル樹脂は、前述の酸単位とアルコール単位を縮重合させて得ることができる。例えば、不活性ガス雰囲気中にて180〜250℃の温度で重縮合することにより製造することができる。この際、反応を促進させるため、通常使用されているエステル化触媒、例えば酸化亜鉛、酸化第一錫、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジラウレート等を使用することができる。反応促進のためには、減圧下にて製造することもできる。
【0027】
(着色顔料)
着色顔料は、通常、前記結着樹脂100重量部当り2乃至20重量部、特に5乃至15重量部の量で配合されるが、その適当な例は、以下の通りである。
黒色顔料:
カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック。
黄色顔料:
黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ。
橙色顔料:
赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジGK。
赤色顔料:
ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B。
紫色顔料:
マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ。
青色顔料:
紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBC。
緑色顔料:
クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG。
白色顔料:
亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。
体質顔料:
バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト。
【0028】
(ワックス)
本発明において、ワックスとしては、特に制限されるものではないが、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、テフロン系ワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、エステルワックス、モンタンワックス、ライスワックス、カルナバワックス等を使用することができ、特に、モンタンワックス、ライスワックス、カルナバワックス等の植物ワックスが好適に使用される。即ち、これらは、結着樹脂に対する相溶性が優れているため、長期ランニングに際しても優れた帯電安定性を確保することができるからである。しかも、本発明では、結着樹脂そのものが優れた定着性を示すため、このような植物ワックスを使用した場合でもその使用量は少なくてよい。
【0029】
即ち、本発明において、これらのワックスは、結着樹脂100重量部当り、3乃至8重量部の量で使用される。3重量部未満では、例えばオイルレス定着システムに適用した場合、ホットオフセットを有効に抑制することが困難となり、また、8重量部よりも多量に用いた場合には、トナー同士の融着などにより保存安定性が低下したり、或いは帯電安定性が損なわれるおそれがある。
【0030】
(その他の配合剤)
本発明のトナーにおいては、帯電レベルや帯電立ち上がり特性(短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標)を向上させるために、必要に電荷制御剤を配合することができる。即ち、このトナーを正極性に帯電して現像に供する場合には、正電荷制御剤を配合し、負極性に帯電して現像に供する場合には、負電荷制御剤を配合することが好ましい。
【0031】
正電荷制御剤の具体例としては、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、オルトオキサジン、メタオキサジン、パラオキサジン、オルトチアジン、メタチアジン、パラチアジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−オキサジアジン、1,3,4−オキサジアジン、1,2,6−オキサジアジン、1,3,4−チアジアジン、1,3,5−チアジアジン、1,2,3,4−テトラジン、1,2,4,5−テトラジン、1,2,3,5−テトラジン、1,2,4,6−オキサトリアジン、1,3,4,5−オキサトリアジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリンなどのアジン化合物;アジンファストレッドFC、アジンファストレッド12BK、アジンバイオレットBO、アジンブラウン3G、アジンライトブラウンGR、アジンダークグリーンBH/C、アジンディープブラックEWおよびアジンディープブラック3RLなどのアジン化合物からなる直接染料;ニグロシン、ニグロシン塩、ニグロシン誘導体などのニグロシン化合物;ニグロシンBK、ニグロシンNB、ニグロシンZなどのニグロシン化合物からなる酸性染料;ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩類;アルコキシル化アミン;アルキルアミド;ベンジルメチルヘキシルデシルアンモニウム、デシルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩を例示することができる。
【0032】
また、4級アンモニウム塩を有する樹脂またはオリゴマー、カルボン酸塩を有する樹脂またはオリゴマー、カルボキシル基を有する樹脂またはオリゴマーなども正帯電性電荷制御剤として使用することができる。より具体的には、4級アンモニウム塩を有するポリスチレン系樹脂、4級アンモニウム塩を有するアクリル系樹脂、4級アンモニウム塩を有するスチレン−アクリル系樹脂、4級アンモニウム塩を有するポリエステル系樹脂、カルボン酸塩を有するポリスチレン系樹脂、カルボン酸塩を有するアクリル系樹脂、カルボン酸塩を有するスチレン−アクリル系樹脂、カルボン酸塩を有するポリエステル系樹脂、カルボキシル基を有するポリスチレン系樹脂、カルボキシル基を有するアクリル系樹脂、カルボキシル基を有するスチレン−アクリル系樹脂、カルボキシル基を有するポリエステル系樹脂等の1種または2種以上が挙げられる。特に、4級アンモニウム塩、カルボン酸塩あるいはカルボキシル基を官能基として有するスチレン−アクリル系樹脂(スチレン−アクリル系共重合体)は、帯電量を所望の範囲内の値に容易に調節することができる観点から、最適である。この場合において、上記スチレン−アクリル系樹脂あるいはアクリル系樹脂自体における好ましいアクリル系コモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸iso−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸iso−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸n−ブチル、メタアクリル酸iso−ブチルなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。また、4級アンモニウム塩としては、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートから第4級化の工程を経て誘導される単位が用いられる。誘導されるジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジ(低級アルキル)アミノエチル(メタ)アクリレート;ジメチルメタクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドが好適である。
【0033】
また、負電荷制御剤としては、有機金属錯体やキレート化合物、例えばアルミニウムアセチルアセトナート、鉄(II)アセチルアセトナート、3,5−ジターシヤリーブチルサリチル酸クロムなどがあり、特にアセチルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体または塩が好適である。
【0034】
上述した電荷制御剤は、一般に、結着樹脂100重量部当り、1乃至10重量部、特に3乃至7重量部の量で使用される。
【0035】
また、本発明のトナーを一成分系現像剤として使用する場合には、上記の結着樹脂100重量部当り、50乃至100重量部の量で、磁性粉を配合することができる。即ち、磁性粉が配合されたトナーは、磁性トナーであり、磁性キャリヤなどを使用することなく、それ単独で磁力を利用して現像域に該トナーを供給することができる。
【0036】
このような磁性粉としては、公知のものを使用することができる。例えば、フェライト、マグネタイトを初めとする鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属、もしくは合金またはこれらの元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金、または二酸化クロム等を挙げることができる。
【0037】
これらの磁性粉は、平均粒子径が0.1乃至1μm、特に0.1乃至0.5μmの範囲内の微粉末の形で、上述した結着樹脂中に均一に分散される。また、磁性粉は、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤などの表面処理剤で表面処理を施して使用することもできる。
【0038】
(トナーの製造)
上述した各種配合剤が結着樹脂中に分散配合された本発明のトナーは、結着樹脂と各種配合剤とを混合し、押出機等を用いて溶融混練し、さらに粉砕し、分級することにより調製される。また、各種配合剤の存在下での重合により結着樹脂を製造し、分級することによっても製造することができる。
【0039】
用いるトナー粒子の粒度は、従来公知のものと同程度でよく、格別の制限はないが、高画質化のためには、その平均粒径が6.0乃至8.0μmの如き、微粒の範囲にあるのがよい。
【0040】
上記のようにして得られる本発明のトナーは、必要により、それ自体公知の外添剤、例えばコロイダルシリカ、疎水性シリカ、アルミナ、酸化チタン、各種脂肪酸の金属石鹸(例えばステアリン酸亜鉛)等の微粒子(通常、平均粒径が0.5μm以下)を使用することにより、トナーの流動性、保存安定性等を高めることができる。このような外添剤は、通常、トナー粒子100重量部当り3.0重量部以下となるような量で使用するのがよい。即ち、あまりに多量の外添剤の使用は、トナー粒子本来の特性を損なうおそれがあるからである。
【0041】
本発明のトナーは、例えばフェライトや鉄粉などの磁性キャリヤと組み合わせて二成分系現像剤として、或いはそれ単独で一成分系現像剤として使用され、例えば該トナーが正極性或いは負極性に摩擦帯電した状態で、マグネット内蔵現像スリーブ上に供給して、該現像剤の磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを現像領域に搬送、供給することにより現像が行われる。
【0042】
感光体としては、特に制限されず、セレン、アモルファスシリコン等の無機感光体や、電荷発生剤や電荷輸送剤をバインダー樹脂中に分散させることにより形成した単層或いは積層の感光層を供えた有機感光体など、任意の感光体を用いることができる。
【0043】
また、現像方法も、所謂反転現像であってもよいし、正規現像であってもよい。
更に現像剤の磁気ブラシと感光体表面とを非接触で現像を行うこともできるし、該磁気ブラシを感光体表面に摺擦して現像を行ってもよい。磁気ブラシを感光体表面に摺擦して現像を行う場合には、感光体と現像スリーブとの間にバイアス電界を印加し、また磁気ブラシと感光体表面とが非接触で現像を行う場合には、現像スリーブと感光体との間に振動電界(交番電界)を印加するのがよい。
【0044】
このような現像により感光体表面に形成されたトナー像は、所定の用紙に転写され、定着ローラによる加熱によって用紙表面に定着される。
【0045】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【0046】
尚、以下の例において、結着樹脂の貯蔵弾性率G’の変化率は、以下の方法で測定した。
即ち、8mm×8mmの大きさの試料片を結着樹脂により成形し、レオロジー社製の粘弾性スペクトロメーター(型番「DVE−V4」)を使用し、試験周波数1Hz,試験温度25乃至210℃、試験振幅25ミクロン、試料の圧縮率(厚み方向)12%、チャック間距離24mmの条件で、貯蔵弾性率G’の変化率を測定した。
【0047】
実施例1、比較例1〜3
実施例、比較例の各トナーに使用したポリエステル樹脂の構成成分を表1に示した。
【0048】
上記の結着樹脂を使用し、下記処方で溶融混練、冷却、粉砕、分級して平均粒径7μmの正帯電性トナーを得た。
処方:
結着樹脂 100重量部
カーボンブラック 4重量部
カルナバワックス 4重量部
正電荷制御剤(ニグロシン系染料) 2重量部
【0049】
実施例、比較例の粗粉砕品トナーについて、日本ニューマティック社製IDS−2型粉砕機にて、一定圧力下で同一の粒度分布を得るための処理量(g/min)から粉砕性を評価し、評価結果は表1に示した。
評価基準は以下の通りである。
(粉砕性)
処理能力50g/min以上:粉砕性が良好で問題無し。
処理能力50g/min未満:粉砕性が悪い
【0050】
また、上記で得られたトナー粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(平均粒径0.01μm)を0.6重量部外添し、更に2000重量部のフェライトキャリヤ(平均粒径60μm)と混合し、二成分系現像剤を調製した。
この現像剤を使用し、アモルファスシリコン感光体が搭載された京セラミタ製フルカラープリンタFS8000Cにより、下記の条件で黒ベタ画像の形成を行った。
定着器のオイルローラを除去
定着速度:134mm/sec
帯電電位: +270V
現像方法: 反転現像
現像バイアス: +170V
【0051】
上記の画像形成に際して、低温オフセットは定着温度120℃で、高温オフセットは定着温度200℃で評価を行った。
評価基準は以下の通りである。
(耐オフセット性)
○:オフセットが発生しない。
×:オフセットが発生する。
【0052】
実施例、比較例のトナーについて、上記低温オフセット、高温オフセットの評価を行い、その結果を表1に示した。
【0053】
【表1】
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、少ないワックスの配合により優れた定着性を確保することができ、長期ランニングでの帯電安定性にも優れた静電荷像現像用トナーが得られる。このトナーは、特にオイルレス定着システム用に有効に適用される。
Claims (4)
- 結着樹脂中に、着色顔料、ワックス及び電荷制御剤が分散された静電荷像現像用トナーにおいて、
前記結着樹脂は、
(A)酸単位の90モル%以上がテレフタル酸に由来し、アルコール単位の90モル%以上がビスフェノールAに由来するとともに、重量平均分子量[Mw]が15,000乃至30,000、数平均分子量[Mn]が3,000乃至〜5,000の範囲にある高分子量ポリエステル樹脂、50乃至90重量%、及び
(B)重量平均分子量[Mw]が30,000〜100,000、数平均分子量[Mn]が1,500〜5,000で且つ前記高分子量ポリエステル樹脂(A)の数平均分子量[Mn]よりも小さい範囲にある低分子量樹脂成分、10乃至50重量%、
を含有しているとともに、
前記ワックスは、前記結着樹脂100重量部当り、3乃至8重量部の量で分散されていることを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 前記低分子量樹脂成分(B)の70重量%以上はポリエステル樹脂である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記低分子量樹脂成分(B)は、ポリエステル樹脂とスチレン・アクリル共重合樹脂とのブレンド物であり、15乃至40の酸価を有している請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 温度上昇に伴う貯蔵弾性率G’の低下が160〜200℃の範囲で5.0Pa/℃以内である請求項1、2または3に記載の静電荷像現像用トナー。
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JP2003099535A JP2004309582A (ja) | 2003-04-02 | 2003-04-02 | 静電荷像現像用トナー |
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KR101304463B1 (ko) * | 2006-12-21 | 2013-09-04 | 삼성전자주식회사 | 전자사진 현상제 |
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2003
- 2003-04-02 JP JP2003099535A patent/JP2004309582A/ja not_active Withdrawn
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