JP2009199052A - 電子写真用トナー及びその製造法 - Google Patents
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Abstract
【課題】温定着性や透明性に優れつつ高温オフセット性も良好で、またワックスや着色剤、帯電制御剤などトナーを構成する材料の分散性に優れるため画像の乱れや帯電立ち上がり性の優れたトナーを提供すること。
【解決手段】フルカラー用電子写真トナーの製造方法において、少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナー用材料を、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程を有し、該オープンロール型混練機に供給される原料樹脂成分のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物中の樹脂成分のZ平均分子量をMzeとしたとき、Mze/Mziが0.3から0.7であり、前記帯電制御剤として、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物を用いることを特徴とする電子写真用フルカラートナーの製造方法。
【選択図】なし
【解決手段】フルカラー用電子写真トナーの製造方法において、少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナー用材料を、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程を有し、該オープンロール型混練機に供給される原料樹脂成分のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物中の樹脂成分のZ平均分子量をMzeとしたとき、Mze/Mziが0.3から0.7であり、前記帯電制御剤として、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物を用いることを特徴とする電子写真用フルカラートナーの製造方法。
【選択図】なし
Description
本発明は、電子写真用トナーに関し、より詳細には、静電式複写機やレーザービームプリンタ等、いわゆる電子写真法を用いた画像形成装置で用いられるフルカラー電子写真用トナーに関する。
近年、電子写真方式を用いたハードコピーの技術は、白黒は、普及が広がるにつれ低エネルギー化(消費電力の削減)の要望、高速化や定着システムの簡素化及び安定化のため白黒プリント用黒トナーには、定着温度が低く定着領域の広いトナーが要求されてきている。この要求特性を満たすべく、結着樹脂はより低融点化、且つシャープメルト化が進んでいる。結着樹脂の低融点化、シャープメルト化が進むにつれ、それを補うために離形剤としてより多くのワックスを含有する必要があり、結着樹脂と相溶しないワックスを高分散状態を維持しつつ、多くのワックスを含有するために多くの発明がなされてきた。
例えば、製造方法による手法として、特許文献1(特許第3366576号公報)にはオープンロール型混練機により混練すると、Waxなどの分散性が向上するとの記載がなされている。しかしながら、オープンロール型混練機は低い温度で混練することが可能であるため、弾性の高い状態で混練され、高いせん弾力が負荷されるため分散性は向上するが、樹脂の架橋分は部分的に分子切断され、高温オフセット性が低下する。特許文献2(特開2003−290307号公報)に記載の発明は、オープンロール型混練機を用い、その分子切断を利用し低温定着性や透明性の優れたトナーについて開示されている。また、特許文献3(特開2007−79147号公報)に記載の発明は、オープンロール型混練機による溶融混練における排出部の原料の粘弾性が供給部の原料の粘弾性より低下する混練状態であればワックス分散の良好なトナーが得られるとしている。しかしながら、これらの発明には高温側の定着性の記載についてなされていない。分散性を考慮し、或いは低温定着性を考慮し、分子切断が生じれば高温側のオフセットが発生しやすくなる。
本発明は、上述した技術的背景に基づいてなされたものであって、低温定着性や透明性に優れつつ高温オフセット性も良好で、またワックスや着色剤、帯電制御剤などトナーを構成する材料の分散性に優れるため画像の乱れや帯電立ち上がり性の優れたトナーを提供することにある。
上記課題は、以下の本発明によって解決される。
(1)「フルカラー用電子写真トナーの製造方法において、少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナー用材料を、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程を有し、該オープンロール型混練機に供給される原料樹脂成分のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物中の樹脂成分のZ平均分子量をMzeとしたとき、Mze/Mziが0.3から0.7であり、前記帯電制御剤として、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物を用いることを特徴とする電子写真用フルカラートナーの製造方法」、
(2)「前記帯電制御剤の添加量が、原料樹脂100部当り0.5〜3重量部であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法」、
(3)「表面に露出する前記帯電制御剤の平均粒径が0.7μm以下であることを特徴とする前記第(1)項又は第(2)項に記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法」、
(4)「結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法」、
(5)「前記樹脂の酸価が10〜30mgKOH/gであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法」、
(6)「少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナーにおいて、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程により得られたものであり、該オープンロール型混練機に供給される原料樹脂成分のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物中の樹脂成分のZ平均分子量をMzeとしたとき、Mze/Mziが0.3から0.7であり、前記帯電制御剤が、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物であることを特徴とする電子写真用フルカラートナー」、
(7)「前記帯電制御剤の添加量が、原料樹脂100部当り0.5〜3重量部であることを特徴とする前記第(6)項に記載の電子写真用フルカラートナー」、
(8)「表面に露出する前記帯電制御剤の平均粒径が0.7μm以下であることを特徴とする前記第(6)項又は第(7)項に記載の電子写真用フルカラートナー」、
(9)「結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることを特徴とする前記第(6)項乃至第(8)項のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナー」、
(10)「前記樹脂の酸価が10〜30mgKOH/gであることを特徴とする前記第(6)項乃至第(9)項のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナー」。
(1)「フルカラー用電子写真トナーの製造方法において、少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナー用材料を、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程を有し、該オープンロール型混練機に供給される原料樹脂成分のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物中の樹脂成分のZ平均分子量をMzeとしたとき、Mze/Mziが0.3から0.7であり、前記帯電制御剤として、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物を用いることを特徴とする電子写真用フルカラートナーの製造方法」、
(2)「前記帯電制御剤の添加量が、原料樹脂100部当り0.5〜3重量部であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法」、
(3)「表面に露出する前記帯電制御剤の平均粒径が0.7μm以下であることを特徴とする前記第(1)項又は第(2)項に記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法」、
(4)「結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法」、
(5)「前記樹脂の酸価が10〜30mgKOH/gであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法」、
(6)「少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナーにおいて、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程により得られたものであり、該オープンロール型混練機に供給される原料樹脂成分のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物中の樹脂成分のZ平均分子量をMzeとしたとき、Mze/Mziが0.3から0.7であり、前記帯電制御剤が、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物であることを特徴とする電子写真用フルカラートナー」、
(7)「前記帯電制御剤の添加量が、原料樹脂100部当り0.5〜3重量部であることを特徴とする前記第(6)項に記載の電子写真用フルカラートナー」、
(8)「表面に露出する前記帯電制御剤の平均粒径が0.7μm以下であることを特徴とする前記第(6)項又は第(7)項に記載の電子写真用フルカラートナー」、
(9)「結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることを特徴とする前記第(6)項乃至第(8)項のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナー」、
(10)「前記樹脂の酸価が10〜30mgKOH/gであることを特徴とする前記第(6)項乃至第(9)項のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナー」。
前記のように、本発明は、フルカラー用電子写真トナーの製造方法において、少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナー用材料を、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程を有し、該オープンロール型混練機に供給される原料樹脂成分のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物中の樹脂成分のZ平均分子量をMzeとしたとき、Mze/Mziが0.3から0.7であり、前記帯電制御剤として、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物を用いることを特徴とする電子写真用フルカラートナーの製造方法に係わり、
したがって、本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナーにおいて、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程により得られたものであり、該オープンロール型混練機に供給される原料樹脂成分のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物中の樹脂成分のZ平均分子量をMzeとしたとき、Mze/Mziが0.3から0.7であり、前記帯電制御剤が、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物であることを特徴とする電子写真用フルカラートナーである。
したがって、本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナーにおいて、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程により得られたものであり、該オープンロール型混練機に供給される原料樹脂成分のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物中の樹脂成分のZ平均分子量をMzeとしたとき、Mze/Mziが0.3から0.7であり、前記帯電制御剤が、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物であることを特徴とする電子写真用フルカラートナーである。
念のため、本発明におけるZ平均分子量に関して、以下、説明する。
高分子材料では分子量に分布があるため加重平均という値を用いることは避けられない。したがって、分子量を実験的に求めようとすると、ある種の平均値が求まることになる。
分子量Mμの分子数をnμとすると、数平均分子量は、
高分子材料では分子量に分布があるため加重平均という値を用いることは避けられない。したがって、分子量を実験的に求めようとすると、ある種の平均値が求まることになる。
分子量Mμの分子数をnμとすると、数平均分子量は、
これは分子の個数についての平均であり、末端基定量法や膜浸透圧法などを利用して測定される。数平均分子量は高分子化合物に含まれる低分子量物の寄与を敏感に受ける。
これに対して、高分子量物の平均分子量への寄与を重視した重量平均分子量は、
Z平均分子量は、分子量の異なる各成分からなる高分子材料において、高分子量成分が平均分子量値に寄与する程度を、重量平均分子量の場合よりさらに重視したもので、一般的に、各チャンネル(狭い各分子量範囲)に属するそれぞれ成分毎の重量の3乗値の和を、同2乗値の和で除した値であり、曲げ疲労、剛さなどを主に示し、弾性の状態を示している。すなわち、Z平均分子量の変化が分子の切断を指し示しており、その変化が溶融混練におけるせん断の強さを示していると考えられる。Z平均分子量の変化率(Mze/Mzi)0.3から0.7であれば、強いせん断がかかっていると考えられる。Mze/Mziが0.7より大きいと、多少せん断がかかり分子切断は生じているが含まれるワックスの分散状態は十分とは言えず、画像の乱れやランニング中に帯電部材を汚染し、帯電低下に起因する。一方、Mze/Mziが0.3より小さければ、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物を用いても、高温側のオフセットに対し十分な効果が得られない。ここでサリチル酸誘導体のジルコニウム化合物を用いるのは、白色でカラートナーに影響が少ない、或いは環境安定性や帯電立ち上がり性が良好なだけではなく、理由は定かではないが結着樹脂のカルボン酸と、サリチル酸の誘導体が擬似的な架橋構造を形成することにより、低温定着性を維持しつつ、高温側のオフセット性に効果が得られるものと考えられる。
また、本発明のトナーは帯電制御剤の添加量が、原料樹脂100部当り0.5〜3重量部であることを特徴としている。帯電制御剤の添加量が0.5重量部より少ないと環境安定性に対する効果が少なく、結着樹脂との擬似架橋状態が十分ではなく、高温オフセット性に対する効果も少ない。3重量部より多いと分散が困難になり電荷の受け渡しがスムーズに行なわれず帯電立ち上がり性が悪くなり、帯電低下による地かぶりなどが生じる。また、カラートナーであれば色再現性に悪影響を与える。帯電制御剤の添加量が0.5〜3重量部であれば、環境安定性、帯電性も良好で高温オフセット性の良好なトナーを得ることができる。
また、本発明のトナーは表面に露出する帯電制御剤の平均粒径が0.7μm以下であることを特徴とする。帯電制御剤の分散状態が悪いと、粗大粒子でトナー表面に存在する。分散状態が悪いと電荷の受け渡しがスムーズに行なわれず帯電立ち上がり性が悪くなり、帯電低下による地かぶりなどが生じる。また、帯電制御剤と結着樹脂との擬似架橋によるネットワーク構造を形成しにくくなるため、高温オフセット性に効果が少ない。帯電制御剤のトナー表面における平均粒径が0.7μm以下であれば、帯電制御剤の分散状態は良好であり、帯電も安定し、高温オフセット性良好なトナーを得ることができる。
また本発明のトナーは、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることを特徴としている。結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いるのは、ポリエステル樹脂はフルカラートナー用樹脂として透明性が高いだけではなく、末端基にカルボン酸を配し、適度な酸価を有しているため、本発明で用いられるサリチル酸誘導体のジルコニウム化合物との擬似架橋状態を効率的に行なうことができ、高温オフセットに効果がある。
また、本発明のトナーは結着樹脂の酸価が10〜30mgKOH/gであることを特徴としている。結着樹脂の酸価が10mgKOH/gよりも小さいと、結着樹脂とサリチル酸誘導体のジルコニウム化合物とが十分に擬似架橋状態を形成することができず、高温オフセットに十分に効果を得ることができない。また、酸価が30mgKOH/gよりも大きいと、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物との擬似架橋構造は形成され、高温オフセットに効果は得られるが、酸価が高すぎるため外部の環境による影響を受けやすく、高温高湿下でのランニングでは湿度の影響により帯電が低下し、地かぶりなどの画像乱れが生じる。結着樹脂の酸価が10〜30mgKOH/gであれば、高温オフセット性も良好で、高温高湿下での画像乱れなどのないトナーを得ることができる。
以下に本発明の実施の形態について詳述する。
本発明のトナーの製造方法は、原料を混合、溶融混練、冷却、粗砕、粉砕、分級および外添からなる。溶融混練機としては、オープンロール型混練機を用いる。本発明で用いるオープンロール型混練機としては、互いに近接して配設された2本のロールを少なくとも1組有する混練機が好ましく、生産効率と設備の簡素化の観点から連続式2本オープンロール型混練機がより好ましい。
近接して配設された2本のロールの間隙は、自由に設定することができる。また、2本のロールは並行であっても、非並行であってもよい。混練物吐出側のロール間隙が原料投入側のロール間隙よりも広くすることにより、通常混練部全体に渡って強い剪断力がかかるオープンロール型混練機の混練力を、混練部前半の原料投入部に集中させて、後半部は溶融による混合を主体とすることで、混練熱の発生そのものを抑制することができるために、さらに効果が増す。近接して配設された2本のロールは、一方が加熱媒体を通した加熱ロールであり、もう一方が冷却媒体を通した冷却ロールであるのが好ましい。加熱媒体の温度は、結着樹脂の軟化点±30℃の温度範囲内であるのが好ましい。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。ロールの回転数は、周速2〜100m/minが好ましく、ロールの回転数比(冷却ロールの回転数/加熱ロールの回転数)は、1/10〜9/10が好ましい。混練温度とロール回転数により、所望の混練力に調整することができる。
本発明のトナーの製造方法は、原料を混合、溶融混練、冷却、粗砕、粉砕、分級および外添からなる。溶融混練機としては、オープンロール型混練機を用いる。本発明で用いるオープンロール型混練機としては、互いに近接して配設された2本のロールを少なくとも1組有する混練機が好ましく、生産効率と設備の簡素化の観点から連続式2本オープンロール型混練機がより好ましい。
近接して配設された2本のロールの間隙は、自由に設定することができる。また、2本のロールは並行であっても、非並行であってもよい。混練物吐出側のロール間隙が原料投入側のロール間隙よりも広くすることにより、通常混練部全体に渡って強い剪断力がかかるオープンロール型混練機の混練力を、混練部前半の原料投入部に集中させて、後半部は溶融による混合を主体とすることで、混練熱の発生そのものを抑制することができるために、さらに効果が増す。近接して配設された2本のロールは、一方が加熱媒体を通した加熱ロールであり、もう一方が冷却媒体を通した冷却ロールであるのが好ましい。加熱媒体の温度は、結着樹脂の軟化点±30℃の温度範囲内であるのが好ましい。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。ロールの回転数は、周速2〜100m/minが好ましく、ロールの回転数比(冷却ロールの回転数/加熱ロールの回転数)は、1/10〜9/10が好ましい。混練温度とロール回転数により、所望の混練力に調整することができる。
本発明において、用いられる結着樹脂は特に限定されるわけではないが、好ましくはポリエステル樹脂が用いられる。ポリエステル樹脂は、酸価の好ましい樹脂を容易に選択することができる。また、熱特性の制御の観点からも、フルカラー用として好ましく用いられている。上記ポリエステル系樹脂としては、具体的に、下記の多価アルコールと多価カルボン酸成分とから合成することができる。多価アルコール成分としては、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、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチレングリコール、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、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等のビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物等の2価アルコールを挙げることができる。
また、ポリマーをテトラヒドロフラン不溶分が発生しない程度に非線状化するために3価以上の多価アルコールを使用することができる。3価以上のアルコール成分としては、グリセリン、ソルビトール、1,2,3,6−へキサンテトラオール、1,4−ソルビタン、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、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、多価カルボン酸成分としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、シクロへキサンジカルボン酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、アルキルコハク酸(例えば、n−オクチルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸)等の2塩基性カルボン酸、それらの酸無水物及びアルキルエステルをあげることができる。
本発明に用いられる結着樹脂の酸価は、10〜30mgKOH/gであることが好ましい。
本発明に用いられる結着樹脂の酸価は、10〜30mgKOH/gであることが好ましい。
トナーの着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色について、公知のものを種々用いることができる。
イエロートナーの着色剤としては、例えば、カラーインデックスにより分類されるC.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー5、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー15若しくはC.I.ピグメントイエロー17等のアゾ系顔料、又は、黄色酸化鉄若しくは黄土等の無機系顔料を用いることができる。また、染料としては、例えば、C.I.アジットイエロー1等のニトロ系染料、又は、C.I.ソルベントイエロー2、C.I.ソルベントイエロー6、C.I.ソルベントイエロー14、C.I.ソルベントイエロー15、C.I.ソルベントイエロー19若しくはC.I.ソルベントイエロー21等の油溶性染料を用いることができる。特に、C.I.ピグメントイエロー17等のベンジジン系顔料が色味の点から好ましい。
イエロートナーの着色剤としては、例えば、カラーインデックスにより分類されるC.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー5、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー15若しくはC.I.ピグメントイエロー17等のアゾ系顔料、又は、黄色酸化鉄若しくは黄土等の無機系顔料を用いることができる。また、染料としては、例えば、C.I.アジットイエロー1等のニトロ系染料、又は、C.I.ソルベントイエロー2、C.I.ソルベントイエロー6、C.I.ソルベントイエロー14、C.I.ソルベントイエロー15、C.I.ソルベントイエロー19若しくはC.I.ソルベントイエロー21等の油溶性染料を用いることができる。特に、C.I.ピグメントイエロー17等のベンジジン系顔料が色味の点から好ましい。
マゼンタトナーの着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントレッド49、C.I.ピグメントレッド57、C.I.ピグメントレッド81、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ソルベントレッド19、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド52、C.I.ベーシックレッド10又はC.I.ディスパーズレッド15等を用いることができ、特に、C.I.ピグメントレッド122等のキナクリドン系顔料が色味の点から好ましい。
シアントナーの着色剤としては、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ソルベントブルー55、C.I.ソルベントブルー70、C.I.ダイレクトブルー25又はC.I.ダイレクトブルー86等を用いることができ、特に、C.I.ピグメントブルー15等の銅フタロシアニン顔料が色味の点から好ましい。
ブラックトナーの着色剤としては、カーボンブラックが好適である。カーボンブラックとしては、チャンネルブラック、ロースブラック、ディスクブラック、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、アセチレンブラックなどの、従来公知の様々なカーボンブラックの中から、適宜選択すればよい。
本発明に用いられるワックスは、天然ワックスとして、動物由来の蜜蝋、鯨蝋、セラック蝋、植物由来のカルナバ蝋、木蝋、米糠蝋(ライスワックス)、キャンデリラワックス、石油由来のパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、鉱物由来のモンタンワックス、オゾケライトなどがあり、また合成ワックスとしては、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス、油脂系合成ワック(エステル、ケトン類、アミド)、水素化ワックスなどがあるが、低温領域における染み出し効果を発揮するために、示差走査熱量分析計(以下、DSCと略す)による吸熱ピークが80〜110℃であるものが好ましい。特に種類を限定されるものではないが、好ましくは、合成することによって得られる炭化水素系合成ワックス、或いは、石油系のワックスがよい。炭化水素系合成ワックスは次の2種類に大別される。1種類目はフィッシャー・トロプシュ(Fischer−Tropsch)ワックスと呼ばれているもので、一酸化炭素と水素を反応させることにより、生成することができる。他の一種はポリエチレンワックスと呼ばれているもので、エチレンの重合やポリエチレンの熱分解により生成することができる。
また本発明のトナーは帯電制御剤としてサリチル酸誘導体のジルコニウム化合物を用いる。サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物は、白色でありカラートナー用として用いることができる。また、3価の金属を有する塩構造であるため、電荷の授受機能に優れ、帯電立ち上がり性や環境安定性に優れている。さらに、原因は定かではないが、結着樹脂のカルボン酸との擬似的な架橋構造を形成することができ、低温定着性を維持しつつ、高温オフセット性に効果がある。
また、本発明の実施形態に用いるトナーには、トナーの摩擦帯電性を制御する目的のほかに結着樹脂と擬似的に架橋構造をする目的で、サリチル酸のジルコニウム塩化合物が用いられる。サリチル酸ジルコニウムの添加量は、結着樹脂100重量部に対して0.1〜5重量部、好ましくは0.5〜3重量部である。
また本トナーに用いられる帯電制御剤のトナー表面の平均分散径は0.7μ以下が良い。帯電制御剤の平均分散径は、トナーを走査型電子顕微鏡の反射電子像で確認することができる。この反射電子像を画像として取り込み、確認できる帯電制御剤の粒子径を平均化して算出する。
本発明の実施例形態に用いるトナーには、無機微粒子及び樹脂微粒子が外添される。無機微粒子としては、例えば、脂肪酸金属塩、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛、酸化亜鉛粉末、酸化アルミ粉末、酸化チタン粉末又は微粉末シリカ等を用いることができる。また、樹脂微粒子としては、メラミン系樹脂を用いる。
本発明の実施例形態に用いるトナーのトナー粒子は、平均粒径3μm〜15μmのものを用いる。特に高画質画像を得るためには、平均粒径が9μm以下の小粒径トナーを用い、画質の向上を図るためには5μm〜8μmの小粒径トナーが好適である。
トナーの平均分子量は例えばゲルパーミネーションクロマトグラフィー(以下GPCとする)で計測することができる。GPCはトナーをTHFに溶解し、この溶液をコントロールされた孔径の多孔性ゲル充填剤(カラム)に通過させ、この時多孔構造中で高分子形状から移動速度差によって分画溶出させることにより計測できる。サンプルの調整条件はトナー15mgをTHF10mlに溶解し、ロールミルで10分間撹拌後、ろ紙で濾別後、マイショリディスクにてフィルタリングしサンプルを作製した。
<実施例1〜6、および比較例1〜3>
結着樹脂100重量部、帯電制御剤、離形剤としてパラフィンワックス5重量部、シアン用着色剤としてCI.PIG.B−15:3を5重量部とをヘンシェルミキサーで混合後、オープンロール型混練機で溶融混練し、粉砕分級して平均粒径7μmのトナーを得た。これに一次粒子径12nmの疎水性シリカを外添し、評価用トナーとした。このときの結着樹脂の種類、酸価、帯電制御剤の種類および添加量は表1に示す。
また、ヘンシェルミキサーで混合後の分子量分布Mziと粉砕分級後の分子量分布Mzeを測定し、Mze/Mziを算出した。その値を表1に示す。また、上記方法にて帯電制御剤の平均分散径を計測した。その平均径を表1に示す。
結着樹脂100重量部、帯電制御剤、離形剤としてパラフィンワックス5重量部、シアン用着色剤としてCI.PIG.B−15:3を5重量部とをヘンシェルミキサーで混合後、オープンロール型混練機で溶融混練し、粉砕分級して平均粒径7μmのトナーを得た。これに一次粒子径12nmの疎水性シリカを外添し、評価用トナーとした。このときの結着樹脂の種類、酸価、帯電制御剤の種類および添加量は表1に示す。
また、ヘンシェルミキサーで混合後の分子量分布Mziと粉砕分級後の分子量分布Mzeを測定し、Mze/Mziを算出した。その値を表1に示す。また、上記方法にて帯電制御剤の平均分散径を計測した。その平均径を表1に示す。
<評価方法>
(定着試験)
上記で得られたトナーと60μmのフェライトキャリアとを、トナー濃度4%の割合で20分間撹拌混合し、二成分現像剤を得た。本二成分現像剤を(株)リコー社製複写機(Imagio Neo C355)で付着量4.0g/m2、未定着画像を作成し、次に(株)リコー社製複写機(Imagio Neo C355)の定着装置(オイルレス方式)を改造したローラ温度を自由に設定できる外部定着機を用い、紙送りを120mm/secに固定し、100℃〜210℃まで温度を10℃ずつ変更した。この時、未画像部に画像が再転写するオフセット現象について定着ローラ上および紙上を観察し、画像が再転写しない温度を非オフセット温度とした。このとき、非オフセットの温度範囲が70℃以上ものを◎、50℃以上70℃未満を○、50℃未満を×とした。評価結果を表2に示す。
(定着試験)
上記で得られたトナーと60μmのフェライトキャリアとを、トナー濃度4%の割合で20分間撹拌混合し、二成分現像剤を得た。本二成分現像剤を(株)リコー社製複写機(Imagio Neo C355)で付着量4.0g/m2、未定着画像を作成し、次に(株)リコー社製複写機(Imagio Neo C355)の定着装置(オイルレス方式)を改造したローラ温度を自由に設定できる外部定着機を用い、紙送りを120mm/secに固定し、100℃〜210℃まで温度を10℃ずつ変更した。この時、未画像部に画像が再転写するオフセット現象について定着ローラ上および紙上を観察し、画像が再転写しない温度を非オフセット温度とした。このとき、非オフセットの温度範囲が70℃以上ものを◎、50℃以上70℃未満を○、50℃未満を×とした。評価結果を表2に示す。
(長期ランニング試験)
上記二成分現像剤を常温常湿下(25℃/50%)および高温高湿下で(株)リコー社製複写機(Imagio Neo C355)にて原稿濃度5%の50000枚の耐刷試験を行なった。形成された1枚目および50000枚目の定着画像の画像濃度をマクベス社製の反射濃度計により測定未使用紙と定着画像の白紙部の濃度差を測定し、濃度差が0.01以下の場合◎、0.01から0.02の場合は○、0.02から0.03の場合は△、0.03より大きい場合を×として判断した。評価結果を表2に示す。
上記二成分現像剤を常温常湿下(25℃/50%)および高温高湿下で(株)リコー社製複写機(Imagio Neo C355)にて原稿濃度5%の50000枚の耐刷試験を行なった。形成された1枚目および50000枚目の定着画像の画像濃度をマクベス社製の反射濃度計により測定未使用紙と定着画像の白紙部の濃度差を測定し、濃度差が0.01以下の場合◎、0.01から0.02の場合は○、0.02から0.03の場合は△、0.03より大きい場合を×として判断した。評価結果を表2に示す。
比較例1のトナーは、帯電制御剤がサリチル酸亜鉛であるため結着樹脂と擬似架橋構造を形成することができず、オープンロール型混練機による製造されるトナーは定着の非オフセット領域が狭く、実用困難なトナーが得られた。
比較例2のトナーは、せん弾力が弱いためワックスの分散性が十分ではなく、帯電部材へのトナー付着などが生じ、長期ランニングでの帯電低下による地かぶりが生じた。
比較例3のトナーは、オープンロール型混練機によるせん断が強すぎたため、ワックスの分散などは良好であったが、非オフセット領域が狭く、特に高温オフセット性の弱いトナーとなった。
一方、実施例1〜6のトナーは非オフセット領域の広い、高温高湿下においても長期ランニング性の良好なトナーが得られた。
すなわち、少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナーにおいて、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程を有し、オープンロール型混練機に供給される原料のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物のZ平均分子量をMzeとしたときMze/Mziが0.3から0.7であり、帯電制御剤として、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物を用いることにより、定着特性の良好で、高温高湿下においても長期ランニング特性の優れたトナーを得ることができる。
比較例2のトナーは、せん弾力が弱いためワックスの分散性が十分ではなく、帯電部材へのトナー付着などが生じ、長期ランニングでの帯電低下による地かぶりが生じた。
比較例3のトナーは、オープンロール型混練機によるせん断が強すぎたため、ワックスの分散などは良好であったが、非オフセット領域が狭く、特に高温オフセット性の弱いトナーとなった。
一方、実施例1〜6のトナーは非オフセット領域の広い、高温高湿下においても長期ランニング性の良好なトナーが得られた。
すなわち、少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナーにおいて、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程を有し、オープンロール型混練機に供給される原料のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物のZ平均分子量をMzeとしたときMze/Mziが0.3から0.7であり、帯電制御剤として、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物を用いることにより、定着特性の良好で、高温高湿下においても長期ランニング特性の優れたトナーを得ることができる。
Claims (10)
- フルカラー用電子写真トナーの製造方法において、少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナー用材料を、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程を有し、該オープンロール型混練機に供給される原料樹脂成分のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物中の樹脂成分のZ平均分子量をMzeとしたとき、Mze/Mziが0.3から0.7であり、前記帯電制御剤として、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物を用いることを特徴とする電子写真用フルカラートナーの製造方法。
- 前記帯電制御剤の添加量が、原料樹脂100部当り0.5〜3重量部であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法。
- 表面に露出する前記帯電制御剤の平均粒径が0.7μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法。
- 結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法。
- 前記樹脂の酸価が10〜30mgKOH/gであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナーの製造方法。
- 少なくとも結着樹脂、ワックス、着色剤及び荷電制御剤からなるフルカラー用電子写真トナーにおいて、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程により得られたものであり、該オープンロール型混練機に供給される原料樹脂成分のZ平均分子量をMziとし、排出される溶融混練物中の樹脂成分のZ平均分子量をMzeとしたとき、Mze/Mziが0.3から0.7であり、前記帯電制御剤が、サリチル酸誘導体のジルコニウム化合物であることを特徴とする電子写真用フルカラートナー。
- 前記帯電制御剤の添加量が、原料樹脂100部当り0.5〜3重量部であることを特徴とする請求項6に記載の電子写真用フルカラートナー。
- 表面に露出する前記帯電制御剤の平均粒径が0.7μm以下であることを特徴とする請求項6又は7に記載の電子写真用フルカラートナー。
- 結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナー。
- 前記樹脂の酸価が10〜30mgKOH/gであることを特徴とする請求項6乃至9のいずれかに記載の電子写真用フルカラートナー。
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