JP2006113295A - イエロートナー - Google Patents

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Abstract

【課題】彩度が高く良好なイエロー色を有し、高速連続印刷においても適度な帯電量を安定に維持することができ、かつトナー飛散を抑制することができるイエロートナー及び該イエロートナーを含有した二成分現像剤を提供すること。
【解決手段】結着樹脂及び着色剤を含有してなるイエロートナーであって、前記着色剤がC.I.ピグメント・イエロー185及びC.I.ピグメント・イエロー139を含有してなるイエロートナー、並びに該イエロートナーとキャリアを含有してなる二成分現像剤。
【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に用いられるイエロートナー及び該イエロートナーを含有した二成分現像剤に関する。
従来、カラー電子写真のイエロートナーとしては、C.I.ピグメント・イエロー17等のジクロロベンジジン系顔料を着色剤として含有したトナーが使用されている。しかしながら、ジクロロベンジジン系顔料はドイツのエコマークであるブルー・エンジェルの規制項目の一つに挙げられていることから、ジクロロベンジジン骨格を有しない着色剤を用いたイエロートナーの開発が期待されている。
そこで、C.I.ピグメント・イエロー180を含有したトナーが報告されている(特許文献1及び2参照)が、その顔料は帯電性への影響が大きく、充分な帯電量が得られるものではない。また、C.I.ピグメント・イエロー180を特定の荷電制御剤と併用したトナーも報告されている(特許文献3参照)。
一方、C.I.ピグメント・イエロー185を含有したトナーも報告されている(特許文献4参照)が、顔料の帯電性への影響が大きく、トナーとして適正な帯電量を得られるものではない。また、C.I.ピグメント・イエロー185に特定の荷電制御剤を使用したトナーが報告されている(特許文献5参照)。
特開平6-230607号公報(請求項1) 特開平6-266163号公報(請求項1) 特開平8-209017号公報(請求項1、7) 特開平6-118715号公報(請求項1) 特開平2001-66825号公報(請求項1)
本発明の課題は、彩度が高く良好なイエロー色を有し、高速連続印刷においても適度な帯電量を安定に維持することができ、かつトナー飛散を抑制することができるイエロートナー及び該イエロートナーを含有した二成分現像剤を提供することにある。
本発明は、
〔1〕 結着樹脂及び着色剤を含有してなるイエロートナーであって、前記着色剤がC.I.ピグメント・イエロー185及びC.I.ピグメント・イエロー139を含有してなるイエロートナー、並びに
〔2〕 前記〔1〕記載のイエロートナーとキャリアを含有してなる二成分現像剤
に関する。
本発明のイエロートナー及び二成分現像剤は、彩度が高く良好なイエロー色を有し、高速連続印刷においても適度な帯電量を安定に維持することができ、かつトナー飛散を抑制することができるという優れた効果を奏するものである。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有するものであり、かかる着色剤が、C.I.ピグメント・イエロー185及びC.I.ピグメント・イエロー139を含有している点に1つの特徴を有する。
イソインドリン系顔料の一種であるC.I.ピグメント・イエロー185は、電子吸引性であるシアノ基を有しているため、負帯電性が強く帯電の制御が困難で、荷電制御剤と併用しても、帯電特性が安定しないために現像機周辺へのトナー飛散が生じ易く、特に、線速200mm/sec以上を超える二成分現像方式を高速機に使用した場合に顕著である。
高速現像装置におけるこのような問題は、現像プロセススピードが速く、補給されたトナーが十分に攪拌されないために、高帯電量を維持したままの状態のトナーが現像部へ送られることに起因するものと推定される。即ち、帯電量の高いトナーは、感光体へ現像され難く、クーロン力によってキャリア表面に強固に付着しているため、他のトナーがキャリア表面との接触が妨げられる結果、帯電量不良のトナーが発生するものと推定される。
しかしながら、本発明者らにより、C.I.ピグメント・イエロー185と同じイソインドリン系顔料であるC.I.ピグメント・イエロー139との併用により、詳細な理由は不明なるも、C.I.ピグメント・イエロー185を含有したトナーの帯電特性が安定し、トナー飛散が改良されるだけでなく、彩度の高い理想的なイエロー色が得られることも判明した。
C.I.ピグメント・イエロー185に分類される化合物は、式(Ia):
Figure 2006113295
で表される。
C.I.ピグメント・イエロー185の市販品としては、「Paliotol Yellow D1155」(BASF社製)等が挙げられる。
C.I.ピグメント・イエロー139に分類される化合物は、式(Ib):
Figure 2006113295
で表される。
C.I.ピグメント・イエロー139の市販品としては、「Paliotol Yellow D1819」(BASF社製)等が挙げられる。
C.I.ピグメント・イエロー185とC.I.ピグメント・イエロー139の重量比(C.I.ピグメント・イエロー185/C.I.ピグメント・イエロー139)は、帯電性及び色再現性の観点から、99/1〜70/30が好ましく、99/1〜80/20がより好ましく、99/1〜90/10がさらに好ましい。
C.I.ピグメント・イエロー185とC.I.ピグメント・イエロー139の総含有量は、結着樹脂100重量部に対して、1〜15重量部が好ましく、1〜10重量部がより好ましく、1〜6重量部がさらに好ましい。
着色剤中には、C.I.ピグメント・イエロー185とC.I.ピグメント・イエロー139以外の着色剤が本発明の効果が損なわれない範囲で適宜含有されていてもよいが、着色剤中のC.I.ピグメント・イエロー185とC.I.ピグメント・イエロー139の総含有量は、80重量%以上が好ましく、90重量%以上がより好ましい。
本発明における結着樹脂としては、トナーに用いられる公知の樹脂、例えば、ポリエステル、スチレン-アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン等が挙げられるが、なかでも、ポリエステル及びスチレン-アクリル共重合体が好ましく、着色剤分散性、定着性及び耐久性の観点から、ポリエステルがより好ましい。ポリエステルの含有量は、結着樹脂中、50重量%以上が好ましく、80重量%以上がより好ましく、100重量%がさらに好ましい。
ポリエステルの原料モノマーとしては、公知の2価以上のアルコール成分と、2価以上のカルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル等の公知のカルボン酸成分が用いられる。
アルコール成分としては、式(II):
Figure 2006113295
(式中、R1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)で表される化合物が含有されていることが好ましい。
式(I)で表される化合物としては、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(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜16)付加物等が挙げられる。また、他のアルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチログリコールプロパン、水素添加ビスフェノールA、ソルビトール、又はそれらのアルキレン(炭素数2〜4)オキサイド(平均付加モル数1〜16)付加物等が挙げられ、これらの1種以上を含有することが好ましい。
式(I)で表される化合物の含有量は、アルコール成分中、5モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上がさらに好ましく、100モル%が特に好ましい。
また、カルボン酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン酸等のジカルボン酸、ドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸等の炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数2〜20のアルケニル基で置換されたコハク酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、それらの酸の無水物及びそれらの酸のアルキル(炭素数1〜3)エステル等が挙げられ、これらの1種以上を含有するものが好ましい。
さらに、アルコール成分及びカルボン酸成分には、分子量調整等の観点から、1価のアルコールや1価のカルボン酸化合物が適宜含有されていてもよい。
ポリエステルは、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分とを、不活性ガス雰囲気中、要すればエステル化触媒を用いて、180〜250℃の温度で縮重合することにより製造することができる。
ポリエステルの軟化点は95〜160℃、ガラス転移点は50〜75℃、酸価は1〜40mgKOH/g、水酸基価は3〜60mgKOH/gであることが、それぞれ好ましい。
さらに、本発明のトナーには、荷電制御剤、離型剤、流動性向上剤、導電性調整剤、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、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。
荷電制御剤としては、公知の荷電制御剤を使用することができる。例えば、クロム・アゾ錯体染料;鉄アゾ錯体染料;コバルト・アゾ錯体染料;サリチル酸もしくはその誘導体の金属化合物;ナフトール酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物;ベンジル酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物;長鎖アルキル・カルボン酸塩、長鎖アルキル・スルフォン酸塩などの界面活性剤類、ニグロシン染料及びその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、四級アンモニウム塩、四級ホスフォニウム塩、四級ビリジニウム塩、グアニジン塩、アミジン塩等の誘導体等が挙げられる。
上記荷電制御剤のなかでも、本発明のトナーはイエロートナーであるため、白色系の荷電制御剤が好ましく、荷電制御剤の色相及び帯電性の観点から、式(III):
Figure 2006113295
(式中、R2、R3及びR4はそれぞれ独立して水素原子、直鎖または分枝鎖状の炭素数1〜10のアルキル基またはアルケニル基、Mは亜鉛、ジルコニウム、クロム、アルミニウム、銅、ニッケル又はコバルト、mは2以上の整数、nは1以上の整数を示す)
で表されるサリチル酸誘導体の金属化合物が好ましい。なお、サリチル酸誘導体の金属化合物は、金属塩及び金属錯体のいずれであってもよく、また単独の化合物であっても、2種以上の化合物が併用されていてもよい。
式(III)において、R3は水素原子が好ましく、R2及びR4は好ましくは分岐鎖状のアルキル基、より好ましくはtert-ブチル基である。
Mとしては、電気陰性度が高く、帯電性の付与効果が良好な亜鉛及びクロムが好ましい。
本発明において好適に用いられる、R3が水素原子、R2及びR4がtert-ブチル基である市販品としては、「ボントロン E-84」(M:亜鉛、オリエント化学工業(株)製)、「TN-105」(M:ジルコニウム、保土谷化学工業(株)製)、「ボントロン E-81」(M:クロム、オリエント化学工業(株)製)、「ボントロン E-88」(M:アルミニウム、オリエント化学工業(株)製)等が挙げられる。
荷電制御剤の含有量は、結着樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部が好ましく、0.1〜5重量部がより好ましい。特に、本発明では、イソインドリン系顔料(C.I.ピグメント・イエロー185とC.I.ピグメント・イエロー139)の帯電制御が重要であり、帯電量及び安定性の観点から、荷電制御剤とかかるイソインドリン系顔料の重量比(帯電制御剤/イソインドリン系顔料)は、99/1〜30/70が好ましく、99/1〜50/50がより好ましい。
離型剤としては、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンポリエチレン共重合体ワックス等のポリオレフィンワックス、カルナウバワックス、はぜろう、密ろう、鯨ろう、モンタンワックス、ライスワックス等のエステルワックス、脂肪酸アミドワックス等のアミド系ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。これらは単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。離型剤の含有量は、結着樹脂100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、1〜10重量部がより好ましい。
本発明のトナーは、粉砕トナー、重合トナー、カプセルトナー等のいずれのトナーであってもよい。例えば、粉砕トナーの一般的な製造方法としては、結着樹脂及び着色剤、さらに荷電制御剤等の添加剤をヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機で均一に混合した後、密閉式ニーダー又は1軸もしくは2軸の押出機等で溶融混練し、冷却、粉砕、分級する方法が挙げられる。本発明のトナーの体積中位粒径(D50)は、3〜10μmであることが好ましい。尚、本発明において体積中位粒径(D50)とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径を意味する。
さらに、トナーと外添剤とを、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー等の高速攪拌機等で攪拌混合し、外添剤をトナー表面に付着させる等の方法により、本発明のトナー表面に、外添剤が添加されていてもよい。
本発明における外添剤としては、二酸化ケイ素(シリカ)、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化錫等の無機微粒子が挙げられ、これらの中では、帯電性付与の観点から、シリカ及び二酸化チタンが好ましく、シリカがより好ましい。また、無機微粒子は、単独で、又は2種以上を混合して用いることができるが、本発明では、外添剤として用いる無機微粒子の少なくとも1種は、トリメチル基等の有機基を有する有機ケイ素化合物で疎水化処理されたものが好ましい。
無機微粒子の平均粒子径は、1〜200nmが好ましく、帯電性及び流動性の観点から、5〜100nmがより好ましく、5〜80nmがさらに好ましい。本発明において、無機微粒子の粒子径は、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡を用いて求められる。このような無機微粒子の市販品としては、「AEROSIL R972」(日本アエロジル社製、疎水性シリカ、平均粒子径:16nm)、「AEROSIL R974」(日本アエロジル社製、疎水性シリカ、平均粒子径:12nm)等が挙げられる。
本発明のトナーは、高速連続印刷においても適度な帯電量を安定して維持できることから、トナー自身の帯電能力が強く要求される一成分現像用トナーとして好適に使用することができるが、その一方で、トナー飛散が問題となる二成分現像方式におけるトナー飛散の抑制にも有効であるため、二成分現像用トナー、特に、樹脂及び荷電制御剤の極性の観点から、負帯電性二成分現像用トナーとしても好適に使用することができる。従って、本発明ではさらに、本発明のトナーとキャリアとを含有した二成分現像剤を提供する。
本発明において、キャリアとしては、画像特性の観点から、磁気ブラシのあたりが弱くなる飽和磁化の低いキャリアが用いられるのが好ましい。キャリアの飽和磁化は、40〜100Am2/kgが好ましく、50〜90Am2/kgがより好ましい。飽和磁化は、磁気ブラシの固さを調節し、階調再現性を保持する観点から、100Am2/kg以下が好ましく、キャリア付着やトナー飛散を防止する観点から、40Am2/kg以上が好ましい。
キャリアのコア材としては、公知の材料からなるものを特に限定することなく用いることができ、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト、銅-亜鉛-マグネシウムフェライト、マンガンフェライト、マグネシウムフェライト等の合金や化合物、ガラスビーズ等が挙げられ、これらの中では、帯電性の観点から、鉄粉、マグネタイト、フェライト、銅-亜鉛-マグネシウムフェライト、マンガンフェライト及びマグネシウムフェライトが好ましく、画質の観点から、フェライト、銅-亜鉛-マグネシウムフェライト、マンガンフェライト及びマグネシウムフェライトがより好ましい。
キャリアの表面は、キャリア汚染低減の観点から、樹脂で被覆されているのが好ましい。キャリア表面を被覆する樹脂としては、トナー材料により異なるが、例えばポリテトラフルオロエチレン、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン樹脂、ポリエステル、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、アミノアクリレート樹脂などが挙げられ、これらは単独であるいは2種以上を併用して用いることができるが、トナーが負帯電性である場合には、帯電性及び表面エネルギーの観点から、シリコーン樹脂が好ましい。樹脂によるコア材の被覆方法は、例えば、樹脂等の被覆材を溶剤中に溶解もしくは懸濁させて塗布し、コア材に付着させる方法、単に粉体で混合する方法等、特に限定されない。
トナーとキャリアとを混合して得られる本発明の二成分現像剤において、トナーとキャリアの重量比(トナー/キャリア)は、1/99〜10/90が好ましく、2/98〜8/92がより好ましい。
本発明のトナー及び二成分現像剤は、線速が、好ましくは200mm/sec以上、より好ましくは200mm/sec以上の高速現像装置であっても、トナー飛散が効果的に抑制されるため、好適に用いることができる。なお、本発明にいう現像装置の線速は、マグネットローラーの周速を指す。
〔樹脂の軟化点〕
高化式フローテスター((株)島津製作所製、CFT-500D)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字曲線の高さをhとするときh/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。
〔樹脂のガラス転移点〕
示差走査熱量計(セイコー電子工業(株)製、DSC210)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/分で測定した際に、融解熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長と、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を樹脂のガラス転移点とする。
〔樹脂の酸価〕
JIS K0070の方法により測定する。
樹脂製造例1
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 1705g、テレフタル酸 328g、フマル酸 1050g及び酸化ジブチル錫 2.5gを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、230℃にて8時間かけて反応させた後、8.3kPaにて所定の軟化点に達するまでさらに反応させた。得られた樹脂の酸価は19mgKOH/g、水酸基価は23mgKOH/g、軟化点は108℃及びガラス転移点は60℃であった。得られた樹脂をポリエステルAとする。
実施例1〜3及び比較例1〜4
ポリエステルA 100重量部、表1に示す着色剤及び荷電制御剤、及びポリオレフィンワックス「ハイワックス NP-105」(三井化学社製、融点:140/148℃) 2重量部をヘンシェルミキサーにて混合後、二軸押出機により溶融混練し、冷却後、衝突板式粉砕機「ディスパージョンセパレーター」(日本ニューマチック工業(株)製)を用いて、粉砕、分級を行い、表1に示す体積中位粒径(D50)を有するトナーを得た。
得られたトナー 100重量部に疎水性シリカ「AEROSIL R972」(日本アエロジル社製、平均粒子径:16nm)0.6重量部を添加し、10リットル容のヘンシェルミキサーで3200r/min、180秒間攪拌し、目開き100μmの金網で篩って、イエロートナーを得た。
試験例1〔帯電量変化〕
トナー 3gとシリコーンコートフェライトキャリア(平均粒径:65μm)47gを50ml容の円柱状ポリボトルに入れ、容器をターブラシェイカーミキサー中に固定し、90r/min
の速度にて回転させ、攪拌開始から、1分後、2分後、5分後、10分後、30分後、60分後のトナーの帯電量を、q/mメーター(Epping社製)にて測定した。測定結果を図1に示す。
試験例2〔トナー飛散〕
トナー3gとシリコーンコートフェライトキャリア(平均粒径:65μm、飽和磁化:68Am2/kg)47gを50ml容の円柱状ポリボトルに入れ、容器をターブラシェイカーミキサー中に固定し、90r/minの速度で2分間回転させて二成分現像剤を得た。
得られた現像剤10gを市販の複写機の現像ユニットを改造したもののマグネットローラー部に付着させ、ダストカウンター(P-5H2:芝田機械社製)の粉塵吸引部をマグネットローラーに対向させた状態に設置し、マグネットローラーを200mm/secの周速で5分間回転させた時に飛散するトナーをカウントした。評価結果を表1に示す。
試験例3〔色相〕
トナー各々48gと、フェライトキャリア756gを1リットル容の円柱状ポリボトルに入れ、容器をターブラシェイカーミキサー中に固定し、90r/minの速度で10分間回転させて二成分現像剤を得た。
得られた現像剤を電子写真方式記録装置に実装し、画像濃度1.3のベタ画像を印刷し、色彩計「SPM50」(グレタグ社製)を用いて、測定光 D50、視野角 2゜の測定条件でL*値、a*値、b*値、C*値、色相角を測定した。結果を表1に示す。
Figure 2006113295
帯電量とトナー飛散の測定結果より、実施例1〜3のトナーは、帯電量が適正レベル(-18〜-23μC/g)に維持されており、トナー飛散も少ないのに対して、C.I.ピグメント・イエロー185のみを含有した比較例1のトナーは、攪拌初期の帯電量が高くトナー飛散も多くなっている。そしてこれらは、荷電制御剤を併用した比較例2のトナーでも改善されていない。また、C.I.ピグメント・イエロー139のみを含有した比較例3のトナーは、帯電量が低くトナー飛散が多い。C.I.ピグメント・イエロー180を含有した比較例4のトナーは、帯電量が低くトナー飛散が多い。
また、色相の観点からは、実施例1〜3のトナーの色相角は理想的なイエロー色に近く、彩度も高い値を示すのに対して、C.I.ピグメント・イエロー185や180のみを使用した比較例1〜3のトナーは、色相角が大きく(色相としては緑み)なっており理想的なイエロー色では無く、彩度も低い。また、C.I.ピグメント・イエロー139のみを使用した比較例4のトナーは、彩度は高いが、色相角が小さく(色相としては赤み)、理想的なイエロー色では無い。
本発明のイエロートナーは、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。
図1は、試験例1におけるトナーの帯電量の測定結果を示すグラフである。

Claims (6)

  1. 結着樹脂及び着色剤を含有してなるイエロートナーであって、前記着色剤がC.I.ピグメント・イエロー185及びC.I.ピグメント・イエロー139を含有してなるイエロートナー。
  2. C.I.ピグメント・イエロー185とC.I.ピグメント・イエロー139の重量比(C.I.ピグメント・イエロー185/C.I.ピグメント・イエロー139)が99/1〜70/30である請求項1記載のイエロートナー。
  3. C.I.ピグメント・イエロー185とC.I.ピグメント・イエロー139の総含有量が結着樹脂100重量部に対して1〜15重量部である請求項1又は2記載のイエロートナー。
  4. 結着樹脂の主成分がポリエステルである請求項1〜3いずれか記載のイエロートナー。
  5. さらに、荷電制御剤として、式(III):
    Figure 2006113295
    (式中、R2、R3及びR4はそれぞれ独立して水素原子、直鎖または分枝鎖状の炭素数1〜10のアルキル基またはアルケニル基、Mは亜鉛、ジルコニウム、クロム、アルミニウム、銅、ニッケル又はコバルト、mは2以上の整数、nは1以上の整数を示す)
    で表されるサリチル酸誘導体の金属化合物を含有してなる請求項1〜4いずれか記載のイエロートナー。
  6. 請求項1〜5いずれか記載のイエロートナーとキャリアを含有してなる二成分現像剤。
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