JP2012215854A - 静電荷像現像用トナー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】融点の低いワックスを用いた場合であっても、従来と同程度の性能を有するトナーを、製造工程を増加させずに得られる静電荷像現像用トナー及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】結着樹脂、ワックス、着色剤及びシリカを混練してなる静電荷像現像用トナーにおいて、前記シリカの嵩比重が５５〜１２０ｇ／Ｌである静電荷像現像用トナーとその製造方法であり、シリカを０．０１〜１０質量％含有すること、ワックスの融点が１００℃以下であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー及びその製造方法に関する。

粉砕法による静電荷像現像用トナーは、結着樹脂、着色剤等の原料を混練し、得られた混合物を粉砕した後、分級して所望の粒径成分を得ることにより製造される。電子写真、静電記録等において光半導体上に形成された潜像を静電荷像現像用トナーにより現像し、紙等の記録材上に転写後に熱定着させることにより、定着画像を得る。
従来より、定着ローラーへのトナーの付着や、用紙の巻きつきを防止する目的で、トナー中にワックスを混合したトナーが用いられているが、近年、省エネルギーの観点から、より低温にて熱定着させるために、融点の低いワックスを用いたり、ワックスの添加量を増やしたトナーが用いられている。

特に重合法で製造されるトナーは、融点の低いワックスを多量に内包することが可能であり、低温定着性に優れることが特徴である。
しかし、融点の低いワックスを大量に含有したトナーの製造において、溶融混練物を粉砕、分級する工程において相互に凝集しやすく、配管等の製造装置へ付着し、トナーの詰まりや、生産能力低下、歩留まり悪化等の問題があった。

ワックスを大量に含有するトナーによる凝集等の問題を解決するために、結着樹脂、ワックス、及び着色剤を含有した溶融混練物に、シリカ等の無機酸化物微粒子を混合した後に、混合物を粉砕、分級する製造方法が提案されている（特許文献１）。しかしながら、この製造方法によると、従来の製造方法に、溶融混練物を得た後に、更に無機酸化物微粒子を混合する工程を加える必要が有り、工程数が増加する問題があった。

特開平１１−２０２５５１号公報

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、融点の低いワックスを用いた場合であっても、従来と同程度の性能を有するトナーを、製造工程を増加させずに得られる静電荷像現像用トナー及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）結着樹脂、ワックス、着色剤及びシリカを混練してなる静電荷像現像用トナーにおいて、該シリカの嵩比重が５５〜１２０ｇ／Ｌであることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
（２）前記シリカを０．０１〜１０質量％含有することを特徴とする（１）記載の静電荷像現像用トナー。
（３）前記ワックスの融点が１００℃以下であることを特徴とする（１）又は（２）記載の静電荷像現像用トナー。
（４）前記着色剤が有機顔料であることを特徴とする（１）ないし（３）の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
（５）結着樹脂、ワックス、着色剤及びシリカを溶融混練する静電荷像現像用トナーの製造方法において、該シリカの嵩比重が５５〜１２０ｇ／Ｌであることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。

本発明により、静電荷像現像用トナーの製造過程の工程数を増加させず、従来の製造方法の問題を低減することができる。すなわち、溶融混練物を粉砕、分級する工程において相互に凝集しやすく、配管等の製造装置へ付着することに起因する、トナーの詰まりや、生産能力低下、歩留まり悪化等の問題を低減することができる。

本発明の静電荷像現像用トナーは、結着樹脂、ワックス、着色剤及びシリカを混練してなる静電荷像現像用トナーにおいて、前記シリカとして嵩比重が５５〜１２０ｇ／Ｌのものを使用することを特徴とする。
以下、「静電荷像現像用トナー」を、単に「トナー」と略記することがある。

「嵩比重」とは、粉末を一定容積の容器に、一定状態で入れたときの、容器内に入る粉末の質量を容器の体積で割ったものである。本発明において、シリカの「嵩比重」の測定は、ＪＩＳ Ｋ５１０１−１２−２に準ずる方法で行った。

使用するシリカは、嵩比重６０ｇ／Ｌ以上が好ましく、６５ｇ／Ｌ以上が特に好ましい。また、嵩比重１２０ｇ／Ｌ以下が好ましく、１００ｇ／Ｌ以下が特に好ましい。これら特定の嵩比重のシリカを用いることにより、粉砕時や分級時の凝集が抑制され、その結果として装置への付着が減少し、トナーの生産能力や歩留まりが向上する。

嵩比重が５５ｇ／Ｌ未満では、結着樹脂、ワックス、着色剤等の原料とシリカを混合する工程において、シリカが浮遊、飛散するため好ましくない場合があり、１２０ｇ／Ｌを超える場合は、トナー粒子内におけるシリカの分散が悪く効果を発揮できない場合がある。
なお、シリカ（以下、「ＳｉＯ_２」と記載する場合がある）の微粉末は、嵩比重が上記した範囲であれば乾式法及び湿式法で製造されたものの何れであってもよい。嵩比重を所望の範囲とする手段は制限されないが、例えば空気を抜きながら又は抜かずにプレスする、空気を抜きながら容器へ充てんする、等の圧密処理等が挙げられる。
また、シリカの微粉末は、無水シリカのほか、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛等を含有するものであってもよいが、微粉末の全質量に対してＳｉＯ_２を８５質量％以上含むものが好ましい。
また、上記シリカの微粉末そのものでもよいが、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル、側鎖にアミンを有するシリコーンオイル等により表面を疎水化処理されたものを用いた方が環境安定性の観点から好ましい。

前記シリカの平均１次粒子径は、トナー表面への埋め込み防止の観点から、０．００１μｍ以上であることが好ましく、０．００５μｍ以上であることが特に好ましい。流動性確保及び感光体破損防止の観点から、１μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以下であることが特に好ましい。なお、ここでの平均１次粒子径は、体積平均粒子径である。

前記結着樹脂としては、例えば、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、石油樹脂、天然及び合成ワックス類等の従来より公知の樹脂を全て使用することができる。

本発明において、前記結着樹脂のなかでは、ポリエステル又はアクリル樹脂が好ましく、特にはトナーの発色性と耐久性の両立が可能な点から、ポリエステルが好ましい。該ポリエステルは公知の方法、例えば特開平７−４９５８７号公報記載の原料を用い、同記載の製造方法を参考に製造することができる。
前記ポリエステルの原料モノマーとしては、アルコール成分とカルボン酸成分（カルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル等）とが用いられる。

前記アルコール成分としては、例えば、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（２．２）−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；エチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、水素添加ビスフェノールＡ、ソルビトール等のポリヒドロキシル化合物；又はそれらのエーテル化ポリヒドロキシル化合物；等が挙げられ、これらを単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
前記アルコール成分としては、トナーの耐久性の向上の観点から、アルコール成分中にビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付加物を５質量％以上使用することが好ましい。

また、前記カルボン酸成分としては、
（ａ）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、ピロメリット酸等のカルボン酸
（ｂ）上記（ａ）のカルボン酸の無水物
（ｃ）上記（ａ）のカルボン酸の低級アルキル（炭素数１〜８）エステル
等の通常ポリエステルの製造に使用される化合物が挙げられ、これらを単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。

前記ポリエステルは、通常、前記アルコール成分と前記カルボン酸成分とを不活性ガス雰囲気中にて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。この際、必要に応じて、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のエステル化触媒、ハイドロキノンモノメチルエーテル等の重合禁止剤等を使用することができる。

前記ポリエステルのガラス転移点は、保存安定性や耐久性確保の観点から４０℃以上であることが好ましく、４５℃以上であることが特に好ましい。なお、本発明において、ガラス転移点は示差走査熱量計を用いて測定する。
前記ポリエステルの軟化点は、コールドオフセット防止の観点から８０℃以上であることが好ましく、９０℃以上であることが特に好ましく、光沢性及び透明性の観点から１２０℃以下であることが好ましく、１１０℃以下であることが特に好ましい。なお、ポリエステルの軟化点は、高化式フローテスターを用いて測定し、本発明において用いられる高化式フローテスターは、ＪＩＳ Ｋ７２１０にその概略が記載されている。

前記アクリル樹脂としては、公知の各種モノマー、例えば、スチレン類、モノオレフィン類、ビニルエステル類、エチレン性脂肪族モノカルボン酸のエステル類、ビニルエーテル類、ビニルケトン等の単独重合体又は共重合体が挙げられる。

前記ワックスとしては、例えば、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、サゾールワックス等の合成ワックス；カルナウバワックス、ライスワックス等の天然ワックス；モンタンワックス等の石炭系ワックス等の従来より知られているワックスを全て使用することができる。
本発明では、結着樹脂への分散性や低温定着性の観点からエステル系ワックスが好ましい。「エステル系ワックス」とは、エステル基を有するワックスをいう。

省エネルギーの観点から、より低温にて熱定着させるために、前記ワックスの融点は、得られるトナーの軟化点以下であることが好ましい。また、前記ワックスの融点は１００℃以下であることが好ましく、９０℃以下であることが特に好ましい。トナーの保存安定性や耐久性の観点から、前記ワックスの融点は６０℃以上であることが好ましい。なお、ワックスの融点は、示差走査熱量計、示差熱量計等の熱分析装置の吸熱ピークより、又は高化式フローテスターを用いて測定する。

前記ワックスの含有量は、トナー中に２質量％以上含有されていることが好ましく、３質量％以上含有されていることが特に好ましく、２０質量％以下含有されていることが好ましく、１０質量％以下含有されていることが特に好ましい。

着色剤は、カーボンブラック、有機顔料等の有機有彩色色材が例示される。本発明の効果は特に黒色以外のカラートナーで発揮される。

有機有彩色色材は、例えば、イエロートナー用としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１、同３、同１２、同１３、同１４、同１７、同７４、同８３、同９３、同９５、同９７、同９８等の黄色顔料、Ｃ．Ｉ．ソルベント・イエロー１９、同７７、同７９、Ｃ．Ｉ．ディスパース・イエロー１６４等の黄色染料、マゼンタトナー用としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７、同５７：１、同８１、同１２２、同５等の赤色又は紅色顔料、Ｃ．Ｉ．ソルベント・レッド４９、同５２、同５８、同８等の赤色系染料、シアントナー用としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３等の銅フタロシアニン及びその誘導体の青色系染顔料等が挙げられ、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る。これらの着色剤は、トナー中に１〜６質量％含有されていることが好ましい。

本発明のトナーを製造するためには、例えば、結着樹脂、ワックス及び着色剤を公知のヘンシェルミキサー等の混合機で、均一に分散混合し、ついで混合物を密閉式ニーダー、１軸若しくは２軸の押出機又はオープン型ロール混練機等で溶融混練し冷却後、ハンマーミル、カッターミル、ピンミル等を用いて、さらに粗粉砕したものであることが好ましい。

本発明において、前記溶融混練物には、必要により、荷電制御剤、フェライト等の磁性体、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、離型剤等の添加剤を含有させることができる。
次いで、溶融混練物を、粉砕し、分級する。
前記混合物の粉砕は、例えば、ターボミル、ジェットミル等を用いて行なうことができ、分級は、例えば、風力式分級機、ローター式分級機、等を用いて行なうことができる。

このようにして得られる本発明のカラートナーは、シャープな粒度分布を有し、その変動係数（標準偏差／平均粒子径）は１５〜３０％とすることができる。その結果、かぶりのない良好な画像を得ることができる。
前記トナーの平均粒子径は、通常３〜２０μｍ程度であり、好ましくは５〜１０μｍである。なお、ここでの平均粒子径は、体積平均粒子径である。

本発明のトナーのガラス転移点（Ｔｇ）は、高温環境下のブロッキング性等の観点から、５０℃以上であることが好ましく、５５℃以上であることが特に好ましい。また、低温定着性等の観点から、７０℃以下であることが好ましく、６５℃以下であることが特に好ましい。なお、トナーのガラス転移点は、実施例に記載の方法を用いて測定する。

本発明のトナーの軟化点は、保存性、耐久性等の観点から、８０℃以上であることが好ましく、９０℃以上であることが特に好ましい。光沢性、透明性及び定着性の観点から、１４０℃以下であることが好ましく、１３０℃以下であることが特に好ましい。なお、トナーの軟化点は、高化式フローテスターを用いて測定する。
本発明のトナーは、すでに、無機酸化物微粒子であるシリカを含有しているため、流動性に優れているが、本発明においては、さらに、得られたトナーの表面に、各種外添剤を添加することにより、流動性を調整して、現像ロール上へのトナーの搬送を制御したり、感光体上へのトナーのフィルミングを防止し、感光体上の残留トナーのクリーニング性を向上させることができる。

前記外添剤としては、例えば、無機酸化物微粒子、フッ素樹脂微粒子、シリコーン樹脂微粒子、ステアリン酸等の高級脂肪酸及びその金属塩、カーボンブラック、フッ化黒鉛、炭化ケイ素、窒化ホウ素等が挙げられ、これらのなかでは、無機酸化物微粒子が好ましい。かかる無機酸化物微粒子は、溶融混練物と混合した無機酸化物微粒子と同じ種類のものでもよく、他の種類のものでもよい。

本発明のトナーは、磁性体微粉末を含有するものであるときには、単独で現像剤として用いられ、また磁性体微粉末を含有しないものであるときは、非磁性一成分系現像剤として、又はキャリアと混合して二成分系の現像剤として用いることができる。
以上説明した本発明のカラートナーは、その製造過程において、溶融混練物中に無機酸化物微粒子を含み、粉砕することにより得られたものであるため、溶融混練物にワックスを多量に添加した場合であっても容易に微粉砕することができ、シャープな粒度分布を有したトナーが得られ、画像も安定する。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により何ら制限されるものではない。
なお、以下において「部」は「質量部」を示す。

「実施例１」
・ポリエステル樹脂 １００部
・帯電制御剤（日本カーリット社製 ＬＲ１４７） １部
・有機顔料 ５部
・ワックス（融点７４℃） ３部
・シリカＡ（嵩比重：９０ｇ／Ｌ、疎水化処理：ジメチルジクロロシラン、平均１次粒子径（体積平均粒子径）：１６ｎｍ、ＢＥＴ比表面積：１１０ｍ^２／ｇ） １部
上記の原材料をヘンシェルミキサーで混合し、二軸押出機で溶融混練した後、ハンマーミルで粗粉砕し、ジェットミル粉砕機で微粉砕した後、分級して体積平均粒子径９μｍのトナーを得た。

このトナー１００部に対して、ヘキサメチルジシラザンで疎水化処理されたシリカ微粒子１．０部をヘンシェルミキサーで外添しトナーを得た。

「実施例２」
シリカＡの添加量を１部に代えて２部とした以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。

「実施例３」
シリカＡの添加量を１部に代えて４部とした以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。

「実施例４」
シリカＡを１部の代わりに、シリカＢ（嵩比重：６０ｇ／Ｌ、疎水化処理：ヘキサメチルジシラザン、平均１次粒子径（体積平均粒子径）：３０ｎｍ、ＢＥＴ比表面積：５０ｍ^２／ｇ）を４部添加した以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。

「比較例１」
シリカＡを添加しない以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。

「比較例２」
ワックスの添加量を３部に代えて２部とした以外は比較例１と同様にしてトナーを得た。

「比較例３」
シリカＡを１部の代わりに、ステアリン酸亜鉛を４部添加した以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。

「比較例４」
シリカＡを１部の代わりに、酸化チタンを４部添加した以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。

「比較例５」
シリカＡを１部の代わりに、シリカＣ（嵩比重：５０ｇ／Ｌ、疎水化処理：ヘキサメチルジシラザン、平均１次粒子径（体積平均粒子径）：７ｎｍ、ＢＥＴ比表面積：３００ｍ^２／ｇ）を２部添加した以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。

「比較例６」
シリカＡを１部の代わりに、シリカＤ（嵩比重：１３０ｇ／Ｌ、疎水化処理：ポリジメチルシロキサン、平均１次粒子径（体積平均粒子径）：４０ｎｍ、ＢＥＴ比表面積：５０ｍ^２／ｇ）を２部添加した以外は 実施例１と同様にしてトナーを得た。

「評価」
各トナーについて、次の評価を行った。結果をまとめて表１に示す。

＜トナーのガラス転移点＞
トナー約１０ｍｇを用い、示差走査熱量計にて１０℃／分で１００℃以上まで昇温後、４０℃以下まで降温し、再び１０℃／分で１００℃以上まで昇温し、ＤＳＣ曲線を作成した。変曲点に接線を引き、その交点をガラス転移点（Ｔｇ）として求めた。

＜装置付着性＞
微粉砕以降の工程における、トナーの装置への付着度合いを、次の基準で判定した。
○：装置への付着が極めて少なく、配管内全てでトナーが流動する。
×：装置への付着が多く、トナーが流動しない箇所が発生する。

＜定着性＞
市販のコピー機の定着機を使用し、トナーを用いて得られた画像を転写した用紙を以下の条件で定着機に通紙し、その後の低温オフセット有無を目視で判断し、表１に低温オフセット有りを○、無しを×と記載した。
・ローラーの周速度：１１０ｍｍ／秒
・ローラーのニップ幅：５．５ｍｍ
・設定温度：１３０℃（設定温度はトナーの定着性を相対評価できる温度とした）
・用紙：１０５ｇ／ｍ^２

＜飛散＞
原料混合工程において、原料をミキサーに手動で投入する際に原料の飛散が多いものを目視で判断し×とした。

表１から明らかなように、シリカを含有しないトナー（比較例１〜４）、及び、嵩比重が５５〜１２０ｇ／Ｌの範囲外のシリカを使用したトナー（比較例５〜６）は、ガラス転移点、装置付着性、定着性の何れかが劣っているか、シリカの飛散が見られたのに対し、実施例１〜４では、ガラス転移点・装置付着性・定着性の何れもが良好であり、シリカの飛散も観察されなかった。

本発明の静電荷像現像用トナーは、溶融混練物を粉砕・分級する工程において相互に凝集しにくく、配管等の製造装置への付着や詰まりがなく、生産能力低下、歩留まり悪化等の問題が低減され、製造工程を増加させずに得られるものであり、得られたトナーは、個人向け、オフィス向けの低中速プリンター／複写機をはじめ、オンデマント印刷等の大量印刷、コピー向けの高速プリンター／複写機等に広く利用されるものである。

Claims (5)

1. 結着樹脂、ワックス、着色剤及びシリカを混練してなる静電荷像現像用トナーにおいて、該シリカの嵩比重が５５〜１２０ｇ／Ｌであることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
2. 前記シリカを０．０１〜１０質量％含有することを特徴とする請求項１記載の静電荷像現像用トナー。
3. 前記ワックスの融点が１００℃以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電荷像現像用トナー。
4. 前記着色剤が有機顔料であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかの請求項記載の静電荷像現像用トナー。
5. 結着樹脂、ワックス、着色剤及びシリカを溶融混練する静電荷像現像用トナーの製造方法において、該シリカの嵩比重が５５〜１２０ｇ／Ｌであることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。