JP2005173025A - 正帯電性トナー - Google Patents

Abstract

【課題】オイルレス定着方式の正帯電型画像形成装置において、低温定着性、耐久性及び帯電安定性のいずれにも優れた正帯電性トナー及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】結着樹脂、着色剤、離型剤及び正帯電性荷電制御剤を含有してなり、酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である正帯電性トナーであって、前記結着樹脂が酸価が１〜１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価が１０〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇである結晶性ポリエステルを含有してなり、前記正帯電性荷電制御剤が窒素を含む化合物を含有してなる正帯電性トナー、並びに該正帯電性トナーの原料を溶融混練する工程を有する正帯電性トナーの製造方法であって、前記溶融混練工程がオープンロール型混練機による工程である正帯電性トナーの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像等に用いられる正帯電性トナー及びその製造方法に関する。

特許文献１には、低酸価の非晶質ポリエステルを含有した結着樹脂と特定構造の４級アンモニウム塩含有樹脂とを含有した正帯電性トナーに係る技術が開示されている。

特許文献２には、低酸価の結晶性ポリエステルを含有した結着樹脂を含有した負帯電性トナーに係る技術が開示されている。

特許文献３には、２価の芳香族化合物を有する単量体を縮重合させて得られる特定軟化点の結晶性ポリエステルを含む結着樹脂を含有した負帯電性トナーに係る技術が開示されている。
特開２００３−１１４５４８号公報（実施例１〜４） 特開平１１−２４９３３９号公報（実施例２、比較例１、２） 特開平２００２−２８４８６６号公報（実施例１〜９）

本発明の課題は、オイルレス定着方式の正帯電型画像形成装置において、低温定着性、耐久性及び帯電安定性のいずれにも優れた正帯電性トナー及びその製造方法を提供することにある。

本発明は、
（１） 結着樹脂、着色剤、離型剤及び正帯電性荷電制御剤を含有してなり、酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である正帯電性トナーであって、前記結着樹脂が酸価が１〜１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価が１０〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇである結晶性ポリエステルを含有してなり、前記正帯電性荷電制御剤が窒素を含む化合物を含有してなる正帯電性トナー、並びに
（２） 前記（１）記載の正帯電性トナーの原料を溶融混練する工程を有する正帯電性トナーの製造方法であって、前記溶融混練工程がオープンロール型混練機による工程である正帯電性トナーの製造方法
に関する。

本発明に係る正帯電性トナーにより、オイルレス定着方式の正帯電型画像形成装置において、低温定着性、耐久性及び帯電安定性のいずれもが達成されるという優れた効果を奏する。

近年の複写装置やプリンタ等で普及が進む画像形成装置は、低価格化及び小型化を達成するためにオイルレス定着方式の要請が強く、さらに、その高速化への要求も高まっている。

かかるオイルレス定着方式の正帯電型画像形成装置の小型化・高速化に対して、正帯電性トナーに要求される最も重要な機能の一つが、低温定着性である。

本発明者等は、オイルレス定着方式に不可欠なワックス等の添加剤の分散性の観点から、低温定着性の向上を検討した結果、トナーの製造時、特に、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有する原料の混練工程を経てトナーを製造する場合、特許文献１に具体的に開示されているような従来広く使用されている非晶質樹脂に対しては、添加剤が十分に分散しない点に課題があることが判明した。

ここで、非晶質樹脂の軟化点を低下させると、溶融混練時の添加剤の分散性は向上するが、非晶質樹脂のガラス転移点も低下するため、製造されたトナーを画像形成装置で使用する際の耐久性の低下が実用上大きな課題となった。

そこで、本発明者等は、溶融混練時の添加剤の分散性とトナー使用時の耐久性の観点から、結着樹脂の見直しを図った結果、特定の結晶性ポリエステルを含有した結着樹脂と特定の添加剤の組み合わせが、課題を解決する優れた手段であることを見出した。

ところで、正帯電性トナーが正帯電型画像形成装置で良好な帯電特性を発現するにはトナーの酸価は低いことが好ましく、本発明の正帯電性トナーの酸価は、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の低酸価であり、９ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましい。

しかし、末端基にカルボキシル基を有する結晶性ポリエステルは、一般に酸価が高く、トナーの正帯電性が低下し易くなるため、正帯電型画像形成装置に使用すると、カブリ等により画質が低下するという課題があった。

一方、低酸価の結晶性ポリエステルに係る技術はあまり開示されておらず、また、結晶性ポリエステルを負帯電性トナーに使用した技術の開示（特許文献２、３参照）はあるが、低酸価の結晶性ポリエステルを正帯電性トナーの結着樹脂として検討した例は見出されていない。

また、特許文献２に係る負帯電性トナーに使用された低酸価の結晶性ポリエステルは、低酸価かつ低水酸基価を訴求した結果、溶融粘度が極めて低く、特に溶融混練法によりトナーを製造する場合には、結晶性ポリエステルへの前記の添加剤の分散性が不十分になり易い等、工業的な適用範囲が限定されるという課題があることが判明した。

そこで、本発明者等は、低酸価で、トナー用途として汎用性がある結晶性ポリエステルの条件をさらに検討した結果、以下に記載する特定の酸価の範囲と特定の正帯電性荷電制御剤において、本発明が解決すべき課題を極めて高度な水準で解決するに至った。

本発明におけるトナーの結着樹脂は、以下の結晶性ポリエステルを含有するものである。

本発明において、「結晶性」とは、軟化点と融解熱の最大ピーク温度の比（軟化点／ピーク温度）が０．６〜１．３、好ましくは０．９〜１．２、より好ましくは０．９５〜１．１以下であることをいい、また「非晶質」とは、軟化点と融解熱の最大ピーク温度の比（軟化点／ピーク温度）が１．３より大きく４以下、好ましくは１．５〜３であることをいう。

結晶性ポリエステルの酸価は、１〜１５ｍｇＫＯＨ／ｇであり、２〜１２ｍｇＫＯＨ／ｇがより好ましく、３〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇがさらに好ましい。結晶性ポリエステルの酸価は、例えば、原料モノマーとして使用するカルボン酸成分に対するアルコール成分の比（アルコール成分／カルボン酸成分）を１．０３以上とし、アルコールリッチの状態とすることにより、低下させることができる。

また、さらに負帯電性を抑制する観点から、結晶性ポリエステルの水酸基価は１０〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、１０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇが好ましい。

結晶性ポリエステルは、２価以上の多価アルコールからなるアルコール成分と、２価以上の多価カルボン酸化合物からなるカルボン酸成分とを含有した単量体を縮重合させて得られるが、正帯電性の観点から、単量体には、２価の芳香族化合物が０．１〜１０モル％、好ましくは０．５〜７．５モル％、より好ましくは１〜５モル％含有されていることが好ましい。

アルコール成分として用いられる２価の芳香族化合物としては、式（Ｉ）：

（式中、Ｒは炭素数２又は３のアルキレン基、ｘ及びｙは正の数を示し、ｘとｙの和は１〜１６、好ましくは１．５〜５．０である）
で表されるビスフェノールＡ骨格を有するジオール化合物が好ましく、具体的にはポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス (４−ヒドロキシフェニル) プロパン、ポリオキシエチレン（２．０）−２，２−ビス (４−ヒドロキシフェニル) プロパン等のビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。

また、カルボン酸成分として用いられる２価の芳香族化合物としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられる。

上記２価の芳香族化合物以外に用いられる単量体を以下に例示する。

アルコール成分としては、炭素数が２〜６、好ましくは４〜６の脂肪族ジオールが含有されているのが好ましい。

炭素数２〜６の脂肪族ジオールとしては、１，４−ブタンジオール、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、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，５−ペンタンジオール等が挙げられ、これらの中ではα，ω−直鎖アルキルジオールがより好ましい。

炭素数２〜６の脂肪族ジオールは、全体で、アルコール成分中に８０モル％以上、好ましくは９０〜１００モル％含有されているのが望ましく、特にその中の１種の脂肪族ジオールが、アルコール成分中の７０モル％以上、好ましくは８０モル％以上を占めているのが望ましい。

その他の２価のアルコール成分としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，８−オクタンジオール、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、水添ビスフェノールＡ等が挙げられる。

３価以上の多価アルコールとしては、１，３，５−トリヒドロキシメチルベンゼン等の芳香族アルコール；ソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、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、グリセリン、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等の脂肪族アルコール；１，４−ソルビタン等の脂環式アルコール等が挙げられる。

カルボン酸成分としては、炭素数が２〜６、好ましくは４〜６、特に好ましくは４の脂肪族ジカルボン酸化合物が含有されているのが好ましい。

炭素数２〜６の脂肪族ジカルボン酸化合物としては、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸及びこれらの酸の無水物、アルキル（炭素数１〜３）エステル等が挙げられる。

炭素数２〜６の脂肪族ジカルボン酸化合物は、全体で、カルボン酸成分中に、８０モル％以上、好ましくは９０〜１００モル％含有されているのが望ましく、特にその中の１種の脂肪族カルボン酸化合物が、カルボン酸成分中の７０モル％以上、好ましくは８０モル％以上を占めているのが望ましい。

その他の２価のカルボン酸成分としては、セバシン酸、アゼライン酸、ｎ−ドデシルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハク酸の脂肪族カルボン酸；シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式カルボン酸；及びこれらの酸の無水物、アルキル（炭素数１〜３）エステル等が挙げられる。

３価以上の多価カルボン酸化合物としては、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）、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、ピロメリット酸等の芳香族カルボン酸、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、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等の脂肪族カルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸等の脂環式カルボン酸；及びこれらの酸無水物、アルキル（炭素数１〜３）エステル等の誘導体等が挙げられる。

アルコール成分とカルボン酸成分は、不活性ガス雰囲気中にて、要すればエステル化触媒、重合禁止剤等を用いて、１２０〜２３０℃の温度で反応させること等により縮重合させることができる。具体的には、樹脂の強度を上げるために全単量体を一括仕込みしたり、低分子量成分を少なくするために２価の単量体を先ず反応させた後、３価以上の単量体を添加して反応させる等の方法が挙げられる。また、重合の後半に反応系を減圧することにより、反応を促進させてもよいが、本発明では、芳香族化合物が結晶性ポリエステルの性質に与える影響を少なくし、少量で所望の効果を得るために、２価の芳香族化合物以外の単量体を５０％以上、より好ましくは８０％、特に好ましくは９０％以上の反応率で縮重合させた後、反応系に２価の芳香族化合物を添加し、さらに縮重合させる方法が好ましい。ここで、反応率は、縮重合する際の理論脱水量に対する、反応系からの水の留出量の割合（モル比）から求める。

結晶性ポリエステルの軟化点は、好ましくは８０〜１５０℃、より好ましくは８５〜１３０℃であり、融解熱の最大ピーク温度は、好ましくは７５〜１５０℃、より好ましくは８５〜１３０℃である。

結晶性ポリエステルの数平均分子量は、好ましくは２０００〜１００００、より好ましくは３０００〜８０００であり、重量平均分子量は、好ましくは９０００〜１００００００、より好ましくは５００００〜５０００００である。本発明において、結晶性ポリエステルの数平均分子量及び重量平均分子量は、いずれもクロロホルム可溶分を測定した値をいう。

結晶性ポリエステルの含有量は、保存性、定着性及びトナーの製造性の観点から、結着樹脂中、１〜５０重量％が好ましく、５〜４０重量％がより好ましく、１０〜３０重量％がさらに好ましい。

本発明のトナーの結着樹脂には、耐オフセット性及び溶融混練時の溶解粘度保持の観点より、結晶性ポリエステルの他に非晶質樹脂が含有されていることが好ましい。非晶質樹脂としては、非晶質ポリエステル、非晶質ポリエステルポリアミド、非晶質スチレン−アクリル樹脂等が挙げられるが、これらの中では、定着性及び結晶性ポリエステルとの相溶性の観点から、非晶質ポリエステルが好ましい。

非晶質ポリエステルも、結晶性ポリエステルと同様にして、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮重合させて製造することができる。ただし、非晶質ポリエステルとするためには、
(1) 炭素数２〜６の脂肪族ジオール、炭素数２〜８の脂肪族カルボン酸化合物等の樹脂の結晶化を促進するモノマーを用いる場合は、これらのモノマーを２種以上併用して結晶化を抑制すること、即ちアルコール成分及びカルボン酸成分のいずれにおいても、これらのモノマーの１種が各成分中１０〜７０モル％、好ましくは２０〜６０モル％を占め、かつこれらのモノマーが２種以上、好ましくは２〜４種用いられていること、又は
(2) 樹脂の非晶質化を促進するモノマー、好ましくはアルコール成分ではビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付加物が、またはカルボン酸成分ではアルキル基もしくはアルケニル基で置換されたコハク酸が、アルコール成分中又はカルボン酸成分中、好ましくは両成分のそれぞれにおいて、３０〜１００モル％、好ましくは５０〜１００モル％用いられていることが好ましい。特に、本発明における結晶性ポリエステルは芳香族化合物を少量ではあるが有しているため、かかる結晶性ポリエステルとの相溶性の観点から、ビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付加物がアルコール成分中、４０モル％以上含有されていることが好ましい。

非晶質ポリエステルの軟化点は、好ましくは７０〜１８０℃、より好ましくは１００〜１６０℃、ガラス転移点は、好ましくは４５〜８０℃、より好ましくは５５〜７５℃である。なお、ガラス転移点は非晶質樹脂に特有の物性であり、融解熱の最大ピーク温度とは区別される。

非晶質ポリエステルの数平均分子量は、１，０００〜６，０００が好ましく、２，０００〜５，０００がより好ましい。また、重量平均分子量は、好ましくは１０，０００以上、より好ましくは３０，０００以上であり、好ましくは１，０００，０００以下である。なお、本発明において、非晶質ポリエステルの数平均分子量及び重量平均分子量は、いずれもテトラヒドロフラン可溶分を測定した値をいう。

なお、非晶質ポリエステルは、軟化点が１０℃以上異なる２種類の非晶質ポリエステルからなることが好ましい。特に、低温定着性と耐高温オフセット性の観点から、軟化点が７０℃以上、１２０℃未満の低軟化点ポリエステルと軟化点が１２０℃以上、１８０℃以下の高軟化点ポリエステルとが、好ましくは２０／８０〜９５／５、より好ましくは５０／５０〜９０／１０の重量比（低軟化点ポリエステル／高軟化点ポリエステル）で併用されているのが好ましい。

結晶性ポリエステルと非晶質樹脂の重量比（結晶性ポリエステル／非晶質樹脂）は、低温定着性、耐久性、保存性及び帯電安定性の観点から、１／９９〜５０／５０が好ましく、５／９５〜４０／６０がより好ましく、１０／９０〜３０／７０が特に好ましい。また、結晶性ポリエステルと非晶質樹脂の総含有量は、結着樹脂中、５０重量％以上が好ましく、７０〜１００重量％がより好ましく、９０〜１００重量％が特に好ましい。

非晶質樹脂が非晶質ポリエステルの場合、結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステル重量比（結晶性ポリエステル／非晶質ポリエステル）は、帯電安定性、保存性、低温定着性及び耐久性の観点から、１／９９〜５０／５０が好ましく、５／９５〜４０／６０がより好ましく、１０／９０〜３０／７０が特に好ましい。また、結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステルの総含有量は、結着樹脂中、５０重量％以上が好ましく、７０〜１００重量％がより好ましく、９０〜１００重量％が特に好ましい。

本発明における正帯電性荷電制御剤は、窒素を含む化合物を含有しているが必要である。窒素を含む化合物としては、４級アンモニウム塩、３級アンモニウム塩等を含む低分子量化合物又は共重合体が好ましい。結着樹脂への分散性の観点からは、３級アンモニウム塩よりも４級アンモニウム塩を含むものが好ましく、また、同じ級のアンモニウム塩であれば、低分子量化合物よりも共重合体であるのが好ましい。

ここに、低分子量化合物とは、分子量１８００以下であって、好ましくはアルキル基、アリール基及び／又はアルコキシ基で修飾された化合物をいう。また、共重合体とは、重量平均分子量３０００以上であって、好ましくは窒素を含有するモノマーを共重合したものであり、主鎖又は側鎖に３級アミン及び／又は４級アンモニウム塩を含むものである。

従って、窒素を含む化合物としては、４級アンモニウム塩を含む共重合体がより好ましく、以下に示す第４級アンモニウム塩基含有共重合体がさらに好ましい。

即ち、式（II）：

（式中、Ｒ¹ は水素原子又はメチル基を示す）で表される単量体、式(III）：

（式中、Ｒ² は水素原子又はメチル基、Ｒ³ は炭素数１〜６のアルキル基を示す）で表される単量体及び式（IV) ：

（式中、Ｒ⁴ は水素原子又はメチル基、Ｒ⁵ 及びＲ⁶ は炭素数１〜４のアルキル基を示す）で表される単量体又はその４級化物、好ましくは式（IV) で表される単量体を含有する単量体混合物の重合工程を含む工程により得られる第４級アンモニウム塩基含有共重合体である。

前記第４級アンモニウム塩基含有共重合体は、高い正帯電性を有しており、結着樹脂として、負帯電性を有するポリエステルが含有されている場合であっても、優れた正帯電性を有するトナーを得ることができる。

式（II）で表される単量体としては、Ｒ¹ が水素原子であるスチレン、式(III）で表される単量体としては、Ｒ² が水素原子、Ｒ³ が炭素数１〜４のアルキル基である単量体、好ましくは、Ｒ² が水素原子、Ｒ³ がブチル基であるアクリル酸ブチル、式（IV) で表される単量体としては、Ｒ⁴ がメチル基、Ｒ⁵ 及びＲ⁶ がメチル基又はエチル基である単量体、好ましくは、Ｒ⁴ 、Ｒ⁵ 及びＲ⁶ がメチル基であるメタクリル酸ジメチルアミノエチルが、それぞれ望ましい。

単量体混合物中の式（II）で表される単量体の含有量は、６０〜９７重量％、好ましくは７０〜９０重量％であり、式(III）で表される単量体の含有量は、１〜３３重量％、好ましくは５〜２０重量％であり、式（IV) で表される単量体又はその４級化物の含有量は、２〜３５重量％、好ましくは５〜２０重量％である。

単量体混合物の重合は、例えば、単量体混合物をアゾビスジメチルバレロニトリル等の重合開始剤の存在下で不活性ガス雰囲気下、５０〜１００℃に加熱することにより、行うことができる。なお、重合法としては溶液重合、懸濁重合及び塊状重合のいずれでもよいが、好ましくは溶液重合である。

溶媒としては、トルエン、キシレン、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチル、メチルエチルケトン等の有機溶媒、及びこれらとメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等の低級アルコールとの混合溶媒が挙げられる。

なお、本発明において、式（IV) で表される単量体を用いる場合は、このようにして得られる共重合体を、さらに４級化剤で第４級化させることにより、前記第４級アンモニウム塩基含有共重合体を得ることができる。４級化剤としては、ｐ−トルエンスルホン酸メチル、ジメチル硫酸、ヒドロキシナフタレンスルホン酸メチル、塩化メチル、ヨウ化メチル、塩化ベンジル等が挙げられ、これらの中では、安定した高い帯電性が得られるｐ−トルエンスルホン酸メチルが好ましい。４級化剤の使用量は、式（IV) で表される単量体１モルに対して、０．８〜１．０モルが好ましい。かかる共重合体の第４級化は、例えば、共重合体と４級化剤とを、溶媒中、６０〜９０℃に加熱することにより、行うことができる。

また、式（IV) で表される単量体の４級化物を用いる場合は、式（IV) で表される単量体を前記と同様の４級化剤を用いて４級化させたものを用いることができる。その他に、例えば、式（IV) で表される単量体の４級化物として塩化メチル等のアルキルハライドで処理して得られる第４級アンモニウムハライドを用い、得られる共重合体をｐ−トルエンスルホン酸、ヒドロキシナフタレンスルホン酸等の酸で処理して対イオン交換を行い、目的の第４級アンモニウム塩基含有共重合体とすることもできる。

このようにして得られる第４級アンモニウム塩基含有共重合体の重量平均分子量は、保存安定性の観点から、５，０００以上、樹脂との相溶性の観点から、１００，０００以下が好ましく、より好ましくは１０，０００〜５０，０００である。

また、４級アンモニウムを含む低分子量化合物としては、式（Ｖ）：

（式中、Ｒ⁷ 〜Ｒ¹⁰は、同一又は異なっていてもよく、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜８の低級アルキル基、炭素数８〜２２のアルキル基もしくはアルケニル基又は炭素数６〜２０のアリール基もしくはアラルキル基、Ｘ^- は陰イオンを示す）
で表される化合物が好ましい。

本発明では、帯電特性がより安定し定着性も向上させることができる点から、Ｒ⁷ 〜Ｒ¹⁰としては、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜４の低級アルキル基、炭素数１２〜１８のアルキル基、フェニル基又はベンジル基が好ましく、Ｘ^- としては、トルエンスルホン酸イオン、ヒドロキシナフタレンスルホン酸イオン等の芳香族スルホン酸イオン、芳香族カルボン酸イオン、モリブデン酸イオン、タングステン酸イオン、ハロゲンイオン又はヒドロキシイオンが好ましく、芳香族スルホン酸イオン、芳香族カルボン酸イオン、モリブデン酸イオンがより好ましい。

前記式（Ｖ）で表される化合物を含有した市販品として、「ＴＰ−４１５」（保土谷化学工業社製）、「ボントロンＰ−５１」（オリエント化学工業社製）、「Ｃｏｐｙ Ｃｈａｒｇｅ ＰＳＹ」（クラリアントジャパン社製）等が挙げられる。

窒素を含む化合物の含有量は、その化合物の種類によっても異なるため一概には決定できないが、適度な帯電量を得るために、結着樹脂１００重量部に対して、０．０１〜４０重量部が好ましい。例えば、窒素を含む化合物が低分子量化合物の場合は、結着樹脂１００重量部に対して、０．０１〜５重量部が好ましく、０．０５〜３重量部がより好ましく、０．１〜２重量部がさらに好ましい。また、共重合体の場合は、結着樹脂１００重量部に対して、０．５〜４０重量部が好ましく、１〜３０重量部がより好ましく、５〜２５重量部がさらに好ましい。

また、必要に応じて、窒素を含む化合物以外の荷電制御剤が含有されていてもよいが、本発明の正帯電性トナーにおいては、正帯電性荷電制御剤として高い帯電性を有するニグロシン染料が併用されているのが好ましい。

ニグロシン染料は、一般に金属触媒存在下でのニトロベンゼンとアニリンとの縮重合により得られる多数の成分からなる黒色の混合物であり、その構造は十分に明らかにされていないが、樹脂酸等による変成品も含めて、市販のニグロシン染料としては、「ニグロシンベースＥＸ」、「オイルブラックＢＳ」、「オイルブラックＳＯ」、「ボントロンＮ−０１」、「ボントロンＮ−０４」、「ボントロンＮ−０７」、「ボントロンＮ−０９」、「ボントロンＮ−１１」、「ボントロンＮ−２１」（以上、オリエント化学工業社製）、「ニグロシン」（池田化学社製）、「スピリットブラックＮｏ．８５０」、「スピリットブラックＮｏ．９００」（以上、住友化学社製）等が挙げられる。なお、結着樹脂として、ポリエステルと併用する場合は、分散性の観点から、樹脂酸により変性されたニグロシン染料が好ましく、このような市販品としては、上記市販品のうち、「ボントロンＮ−０１」、「ボントロンＮ−０４」、「ボントロンＮ−２１」（以上、オリエント化学工業社製）等が挙げられる。

ニグロシン染料の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して、０．２〜５重量部が好ましく、０．５〜４重量部がより好ましい。また、窒素を含む化合物／ニグロシン染料（重量比）は、１／９９〜９９／１が好ましく、１０／９０〜９０／１０がより好ましい。

本発明において、離型剤とは、広く、ろうであって（「岩波理化学辞典」第４版、１４０７頁）、低温定着性の観点から、融点が６０〜８０℃、好ましくは６５〜８０℃、より好ましくは７０〜８０℃のものである低融点ワックスが好ましい。

さらに、トナーの耐久性の観点から、上記低融点ワックスの２５℃における針入度は、１０以下が好ましく、８以下がより好ましい。さらに、低温定着性の観点からは、低融点点ワックスの２５℃における針入度は、低温定着性の観点から、４以上が好ましく、６以上がより好ましい。従って、これらの観点から、本発明における前記低融点ワックスの２５℃における針入度は、４〜１０が好ましく、６〜８がより好ましい。

前記特定の針入度を有する低融点ワックスとしては、定着性及び耐久性の両立の観点から、ＪＩＳ Ｋ２２３５に規定される石油ワックス、即ち、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス及びペトロタムからなる群より選ばれた少なくとも１種が好ましく、これらの中ではマイクロクリスタリンワックス及びパラフィンワックスがより好ましく、パラフィンワックスがさらに好ましい。ここに、パラフィンワックスとは、石油から抽出された石油ワックスであり、さらに減圧蒸留留出油による分離精製を行ない、直鎖状炭化水素の比率を高めた高純度精製パラフィンワックスである。

離型剤の含有量は、定着性及び耐久性の観点から、結着樹脂１００重量部に対して、０．５〜１０重量部が好ましく、０．５〜８重量部がより好ましく、１〜８重量部がさらに好ましい。

本発明のトナーには、前記特定の針入度を有する低融点ワックスにより奏される効果が損なわれない範囲で、トナーの離型剤として通常使用される他のワックスが離型剤として含有されていてもよいが、前記特定の針入度を有する低融点ワックスの含有量は、離型剤の総量中、３０重量％以上が好ましく、５０重量％以上がより好ましく、７０重量％以上がさらに好ましく、１００重量％が特に好ましい。

本発明における着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料等のすべてを使用することができ、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンFG、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントグリーンＢ、ローダミン−Ｂベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド146 、ソルベントブルー35、キナクリドン、カーミン６Ｂ、ジスアゾエロー等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を混合して用いることができ、本発明のトナーは、黒トナー、モノカラートナー、フルカラートナーのいずれであってもよい。着色剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して、１〜４０重量部が好ましく、２〜１５重量部がより好ましい。

さらに、本発明のトナーには、体質顔料、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等の添加剤が、適宜含有されていてもよい。

本発明のトナーの製造方法は、混練粉砕法、乳化転相法、重合法等の従来より公知のいずれの方法であってもよいが、製造が容易なことから、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤及び正帯電性荷電制御剤を含む原料の溶融混練工程を有する混練粉砕法が好ましい。

原料の溶融混練に用いられる混練機としては、密閉式ニーダー、密閉式の１軸又は２軸の押出機、オープンロール型混練機等が挙げられるが、本発明では、課題とする定着性と耐久性の両立をより高度に達成する観点から、オープンロール型混練機を用いた溶融混練工程を経て、本発明のトナーを製造することが好ましい。これにより、他の溶融混練方法では分散し難い結晶性ポリエステルを良好に分散できるため、トナーの低温定着性及び耐久性のより一層の向上を図ることができる。

オープンロール型混練機に供する原料は、結着樹脂、着色剤、離型剤及び正帯電性荷電制御剤、さらに必要に応じて添加される添加剤等をヘンシェルミキサー等により予備混合したものが好ましい。

本発明におけるオープンロール型混練機とは、少なくとも２本のロールを備え、溶融混練部がオープン型であるものをいい、少なくとも加熱ロールと冷却ロールとの２本のロールを備えた混練機を用いることが好ましい。かかるオープンロール型混練機は、溶融混練の際に発生する混練熱を容易に放熱することができる。また、オープンロール型混練機は、生産効率の観点から、連続式であるのが好ましい。

さらに、前記オープンロール型混練機において、２本のロールは並行に近接して配設されており、ロールの間隙は、０．０１〜５ｍｍが好ましく、０．０５〜２ｍｍがより好ましい。また、ロールの構造、大きさ、材料等は特に限定されず、ロール表面も、平滑、波型、凸凹型等のいずれであってもよい。

ロールの回転数、即ち周速度は、２〜１００ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。冷却ロールの周速度は２〜１００ｍ／ｍｉｎが好ましく、１０〜６０ｍ／ｍｉｎがさらに好ましく、１５〜５０ｍ／ｍｉｎが特に好ましい。また、２本のロールは、互いに周速度が異なっていることが好ましく、２本のロールの周速度の比（冷却ロール／加熱ロール）は、１／１０〜９／１０が好ましく、３／１０〜８／１０がより好ましい。

混練物が加熱ロールに張りつきやすくするために、加熱ロールの温度は結着樹脂の軟化点及びワックスの融点のいずれの温度よりも高く、冷却ロールの温度は結着樹脂の軟化点及びワックスの融点のいずれの温度よりも低く調整されているのが好ましい。

加熱ロールと冷却ロールの温度の差は、６０〜１５０℃が好ましく、８０〜１２０℃がより好ましい。

なお、ロールの温度は、例えば、ロール内部に通す熱媒体の温度により調整することができ、各ロールには、ロール内部を２以上に分割して温度の異なる熱媒体を通じてもよい。

加熱ロール、特に原料投入側の温度は、結着樹脂の軟化点及びワックスの融点のいずれの温度よりも高いことが好ましく、そのいずれかの高い方の温度よりも、０〜８０℃高いことがより好ましく、５〜５０℃高いことが特に好ましい。また、冷却ロールの温度は、結着樹脂の軟化点及びワックスの融点のいずれの温度よりも低いことが好ましく、そのいずれかの低い方の温度よりも、０〜８０℃低いことがより好ましく、４０〜８０℃低いことが特に好ましい。

次いで、得られた混練物を、粉砕可能な硬度に達するまで冷却した後、粉砕し、必要に応じて、分級することにより、トナーを得ることができる。本発明により得られるトナーの重量平均粒径は、３〜１５μｍが好ましい。さらに、トナーの製造段階で得られる粗粉砕物やトナーの表面に、疎水性シリカ等の流動性向上剤やポリテトラフルオロエチレン等の樹脂微粒子等を外添してもよい。

本発明のトナーは、特に、低温オイルレス定着方式の正帯電型画像形成装置に用いられた際に、低温定着性、耐久性及び帯電安定性の効果がより顕著に発揮される。

本発明のトナーは、磁性体微粉末を含有するときは単独で現像剤として、また磁性体微粉末を含有しないときは非磁性一成分現像用トナーとして、もしくはキャリアと混合して二成分系現像剤として、特に限定されることなく、いずれの現像方法にも用いることが出来るが、特定の結晶性ポリエステルと特定の正帯電性荷電制御剤の組み合わせによりトナー現像時の帯電安定性に優れるという観点から、本発明のトナーは非磁性一成分現像用トナーとして特に好適に使用することができる。

〔樹脂の軟化点〕
高化式フローテスター（（株）島津製作所製、ＣＦＴ−５００）を用い、１ｇの試料を昇温速度６℃／分で加熱しながら、プランジャーにより１．９６ＭＰａの荷重を与え、直径１ｍｍ、長さ１ｍｍのノズルを押し出すようにし、これによりフローテスターのプランジャー降下量（流れ値）−温度曲線を描き、そのＳ字曲線の高さの１／２に対応する温度（樹脂の半分が流出した温度）を軟化点とする。

〔樹脂の融解熱の最大ピーク温度、ガラス転移点及びワックスの融点〕
示差走査熱量計（セイコー電子工業社製、ＤＳＣ２１０）を用いて２００℃まで昇温し、その温度から降温速度１０℃／分で０℃まで冷却したサンプルを、昇温速度１０℃／分で測定し、融解熱の最大ピーク温度を求める。なお、かかる最大ピーク温度を、ワックスでは融点とする。また、ガラス転移点は、非晶質樹脂における前記測定で最大ピーク温度以下のベースラインの延長線と、ピークの立ち上がり部分からピークの頂点まで最大傾斜を示す接線との交点の温度とする。

〔樹脂及びトナーの酸価〕
ＪＩＳ Ｋ００７０に従って測定する。

〔結晶性ポリエステルの水酸基価〕
水酸基価（ＯＨＶ）は、酸価（ＡＶ）及び数平均分子量（Ｍｎ）の値を用い、下記式より算出される値とする。
ＯＨＶ＝５６．１×１０³ ×２／Ｍｎ−ＡＶ

〔樹脂の数平均分子量及び重量平均分子量〕
以下の方法により、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量分布を測定し、得られた分子量部分より、数平均分子量及び重量平均分子量を算出する。
(1) 試料溶液の調製
濃度が０．５ｇ／１００ｍｌになるように、結晶性ポリエステルはクロロホルムに、非晶質ポリエステルはテトラヒドロフランに、溶解させる。次いで、この溶液をポアサイズ２μｍのフッ素樹脂フィルター（住友電気工業（株）製、ＦＰ−２００）を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とする。
(2) 分子量分布測定
溶解液として、結晶性ポリエステルを測定する場合はクロロホルムを、非晶質ポリエステルを測定する場合はテトラヒドロフランを、毎分１ｍｌの流速で流し、４０℃の恒温槽中でカラムを安定させる。そこに試料溶液１００μｌを注入して測定を行う。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出する。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレンを標準試料として作成したものを用いる。
測定装置：ＣＯ−８０１０（東ソー製）
分析カラム：ＧＭＨＬＸ＋Ｇ３０００ＨＸＬ（東ソー製）

〔ワックスの針入度〕
恒温条件下（２５℃）において、ＪＩＳ Ｋ２２３５の５．４に基づき、質量の合計を１００ｇにした規定の針を試料中に垂直に５秒間進入させ、針の進入した深さを０．１ｍｍまで測定し、これを１０倍した値を針入度とする。

低酸価結晶性ポリエステルの製造例
１，４−ブタンジオール１６２０ｇ、１，６−ヘキサンジオール２３６ｇ、フマル酸２３２０ｇ及び酸化ジブチル錫１．５ｇを、窒素雰囲気下、１４０℃で４時間反応させた。その後、２００℃まで１０℃／時間にて昇温、さらに２００℃で１時間、８．３ｋＰａの減圧下で１時間反応させた。反応率は９８％であった。さらに、ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物（平均付加モル数：２．２モル）３５０ｇを添加後、常圧にて１時間反応させ、８．３ｋＰａの減圧下で１時間反応させて、低酸価結晶性ポリエステル（樹脂ａ）を得た。樹脂ａの軟化点は１０１℃、融解熱の最大ピーク温度は９８℃、酸価は８．４ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は１５．０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量は４８００、重量平均分子量は１２０，０００であった。

高酸価結晶性ポリエステルの製造例
１，４−ブタンジオール１６２０ｇ、１，６−ヘキサンジオール２３６ｇ、フマル酸２３２０ｇ及び酸化ジブチル錫１．５ｇを、窒素雰囲気下、１４０℃で４時間反応させた。その後、２００℃まで１０℃／時間にて昇温、さらに２００℃で１時間、８．３ｋＰａの減圧下で１時間反応させて、高酸価結晶性ポリエステル（樹脂ｂ）を得た。樹脂ｂの軟化点は１１５℃、融解熱の最大ピーク温度は１０９℃、酸価は３４．８ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は３．９ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量は２９００、重量平均分子量は１３，０００であった。

非晶質ポリエステルの製造例１
ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物（平均付加モル数：２．２モル）２９７９ｇ、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物（平均付加モル数：２．０モル）１１６９ｇ、テレフタル酸１０７７ｇ、ドデセニルコハク酸３７３ｇ、無水トリメリット酸３４４ｇ及び酸化ジブチル錫１５ｇを、窒素雰囲気下、２３０℃で攪拌し、ＡＳＴＭ Ｄ３６−８６に準拠して測定した軟化点が１３５℃に達するまで反応させて、非晶質ポリエステル（樹脂Ａ）を得た。樹脂Ａの軟化点は１４５℃、ガラス転移点は６３℃、酸価は６．５ｍｇＫＯＨ／ｇであった。

非晶質ポリエステルの製造例２
ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物（平均付加モル数：２．２モル）２９４０ｇ、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物（平均付加モル数：２．０モル）１１７０ｇ、テレフタル酸７１１ｇ、ドデセニルコハク酸１００５ｇ及び酸化ジブチル錫６ｇを、窒素雰囲気下、２３０℃で８時間攪拌し、８．３ｋＰａの減圧下で１時間反応させた。その後、無水トリメリット酸５１４ｇを添加し、２１０℃で１時間攪拌した後、１３．３ｋＰａの減圧下で、ＡＳＴＭ Ｄ３６−８６に準拠して測定した軟化点が１２５℃に達するまで反応させて、非晶質ポリエステル（樹脂Ｂ）を得た。樹脂Ｂの軟化点は１５０℃、ガラス転移点は６３℃、酸価は１５ｍｇＫＯＨ／ｇであった。

正帯電性荷電制御剤の製造例１
メタノール２５０ｇ、トルエン２００ｇ、スチレン５００ｇ、アクリル酸ブチル４０ｇ、メタクリル酸ジメチルアミノエチル６０ｇ及びアゾビスジメチルバレロニトリル１２ｇを、窒素雰囲気下、７０℃で１０時間重合させ、得られた反応溶液を冷却し、トルエン１５０ｇ、エタノール１００ｇ及びｐ−トルエンスルホン酸メチル７１ｇを添加し、７０℃で５時間攪拌して４級化を行った。反応溶液を１００℃に加熱し減圧下で溶媒を留去した後、ジェットミルで粉砕し、第４級アンモニウム塩基含有共重合体（荷電制御剤Ａ）を得た。荷電制御剤Ａの重量平均分子量は１４，０００であった。

正帯電性荷電制御剤の製造例２
メタノール３００ｇ、トルエン１００ｇ、スチレン５４０ｇ、メタクリル酸ジメチルアミノエチル６０ｇ及びアゾビスジメチルバレロニトリル１２ｇを窒素雰囲気下、７０℃で１０時間重合させ、得られた反応溶液を冷却した。反応溶液を１００℃に加熱し減圧下で溶媒を留去した後、ジェットミルで粉砕し、第３級アンモニウム塩基含有共重合体（荷電制御剤Ｂ）を得た。荷電制御剤Ｂの重量平均分子量は３，５００であった。

実施例１〜３、比較例１〜４
表１に示す結着樹脂及び正帯電性荷電制御剤、カーボンブラック「ＲＥＧＡＬ−３３０Ｒ」（キャボット社製）４重量部及びパラフィンワックス「ＨＮＰ−９」（日本精鑞社製、融点：７９℃、針入度：７）２重量部をヘンシェルミキサーにて混合した後、二軸押出機（（株）池貝製、ＰＣＭ型）により溶融混練し、衝突板式粉砕機及びディスパージョンセパレーターを用いて、粉砕・分級を行い、重量平均粒子径９．５μｍの粉体を得た。

得られた粉体１００重量部に、ポリテトラフルオロエチレン微粒子「ＫＴＬ−５００Ｆ」（喜多村社製）０．３重量部及び疎水性シリカ「ＴＳ−７２０」（ワッカーケミカル社製、平均粒径：１２ｎｍ）０．５重量部を添加し、ヘンシェルミキサーで混合してトナーを得た。

実施例４
二軸押出機の代わりに、オープンロール型連続混練機「ニーデックス」（三井鉱山（株）製）を用いて溶融混練を行なった以外は、実施例３と同様にしてトナーを得た。

使用したオープンロール型連続混練機は、ロール外径０．１４ｍ、有効ロール長０．８ｍのものであり、運転条件は、加熱ロール（前ロール）の回転速度は３３ｍ／ｍｉｎ、冷却ロール（後ロール）の回転速度２２ｍ／ｍｉｎ、ロール間隙は０．１ｍｍであった。また、ロール内の加熱及び冷却媒体温度は、加熱ロールの原料投入側の温度を１５０℃、混練物排出側の温度を１３０℃、冷却ロールの原料投入側の温度を３５℃及び混練物排出側の温度を３０℃に設定した。原料混合物の供給速度は５ｋｇ／時、平均滞留時間は約５分間であった。

試験例１〔低温定着性〕
非磁性一成分現像方式、かつオイルレス定着方式のプリンター「ＨＬ−１０６０」（ブラザー工業社製）を改造した装置に、トナーを実装し、１００℃から２００℃まで定着温度を変更しながら、画像出しを行った。各定着温度で得られた画像を、５００ｇの荷重をかけた砂消しゴムで５往復擦り、擦り前後の画像濃度比率（擦り後／擦り前）が最初に９０％以上を超える温度を最低定着温度とし、以下の評価基準に従って低温定着性を評価した。結果を表１に示す。

〔評価基準〕
◎：最低定着温度が１１０℃未満である。
○：最低定着温度が１１０℃以上１２０℃未満である。
△：最低定着温度が１２０℃以上１４０℃未満である。
×：最低定着温度が１４０℃以上である。

試験例２〔耐久性〕
非磁性一成分現像方式、かつオイルレス定着方式のプリンター「ＨＬ−１０６０」（ブラザー工業社製）にトナーを実装し、印字率５％の画像を１万枚印刷した。印刷後、現像ブレード上の付着物及び１万枚目の画質を目視にて観察し、以下の評価基準に従って耐久性を評価した。結果を表１に示す。

〔評価基準〕
◎：現像ブレード上に付着物は認められず、画質も良好である。
○：現像ブレード上に僅かな付着物が認められるが、画像に問題はない。
×：現像ブレード上の付着物により、画像上にスジが発生している。

試験例３〔帯電安定性〕
試験例２と同じプリンターに、トナー１００ｇを実装し、トナーＥＭＰＴＹが表示されるまで、印字率５％の画像を連続印刷した。初期（１枚印刷後）及びトナーＥＭＰＴＹ表示時の現像ロール上の帯電量を、トレック社製の吸引式帯電量測定器を用いた以下の方法によって測定し、式：

より帯電量の低下率を算出した。以下の評価基準に従って帯電安定性を評価した結果を表１に示す。

〔帯電量の測定方法〕
吸引式帯電量測定器「Ｔｒｅｋ ２１０ＨＳ」（トレック社製）を用いて、現像ローラーのトナーを吸引し、帯電量を測定する。

〔評価基準〕
◎：帯電量の低下率が５％未満である。
○：帯電量の低下率が５％以上、１０％未満である。
×：帯電量の低下率が１０％以上である。

以上の結果より、比較例と対比して、実施例のトナーは、オイルレス定着方式の正帯電型画像形成装置において、低温定着性、耐久性及び帯電安定性のいずれにも優れていることが分かる。

本発明の正帯電性トナーは、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像等に好適に用いられるものである。

Claims (6)

1. 結着樹脂、着色剤、離型剤及び正帯電性荷電制御剤を含有してなり、酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である正帯電性トナーであって、前記結着樹脂が酸価が１〜１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価が１０〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇである結晶性ポリエステルを含有してなり、前記正帯電性荷電制御剤が窒素を含む化合物を含有してなる正帯電性トナー。
2. 窒素を含む化合物が４級アンモニウム塩を含有する分子量１８００以下の低分子量化合物又は重量平均分子量３０００以上の共重合体である請求項１記載の正帯電性トナー。
3. 結晶性ポリエステルが、２価の芳香族化合物を０．１〜１０モル％含有してなる単量体を縮重合させて得られる樹脂であり、かつ軟化点が８５〜１５０℃である請求項１又は２記載の正帯電性トナー。
4. 結晶性ポリエステルが、２価の芳香族化合物以外の単量体を５０％以上の反応率で縮重合させた後、２価の芳香族化合物を添加し、縮重合させて得られる樹脂である請求項１〜３いずれか記載の正帯電性トナー。
5. 非磁性一成分現像用トナーである請求項１〜４いずれか記載の正帯電性トナー。
6. 請求項１〜５いずれか記載の正帯電性トナーの原料を溶融混練する工程を有する正帯電性トナーの製造方法であって、前記溶融混練工程がオープンロール型混練機による工程である正帯電性トナーの製造方法。