JP3185083B2 - 静電荷像現像用トナー及び該トナー用樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー及び該トナー用樹脂組成物の製造方法

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JP3185083B2 JP19619494A JP19619494A JP3185083B2 JP 3185083 B2 JP3185083 B2 JP 3185083B2 JP 19619494 A JP19619494 A JP 19619494A JP 19619494 A JP19619494 A JP 19619494A JP 3185083 B2 JP3185083 B2 JP 3185083B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真,静電印刷,
磁気記録のごとき画像形成方法において、静電荷潜像を
顕像化するためのトナー及び該トナーに用いられる樹脂
組成物の製造方法に関する。
【0002】特に、トナーで形成された顕画像を記録材
に加熱定着させる定着方式に供される静電荷像現像用ト
ナー及び該トナーに用いられる樹脂組成物の製造方法に
関する。
【0003】
【従来の技術】従来、電子写真法としては米国特許第
2,297,691号明細書、特公昭42−23910
号公報及び特公昭43−24748号公報等に記載され
ているごとく多数の方法が知られているが、一般には光
導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気
的潜像を形成し、次いで、該潜像をトナーで現像を行な
って可視像とし、必要に応じて紙などの転写材料にトナ
ー像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にトナー
画像を定着して複写物を得るものであり、そして感光体
上に転写せず残ったトナーは種々の方法でクリーニング
され、上述の工程が繰り返される。
【0004】近年、電子写真法を用いた機器は、従来の
複写機以外のコンピューターの出力として使われ始め
た。
【0005】そのため、より高い信頼性が厳しく追及さ
れてきており、それに伴い要求される性能はより高度に
なり、トナーの性能向上が達成できなければより優れた
機械が成り立たなくなってきている。
【0006】ところで、デジタルプリンター及び高細密
画像のコピーにおいてトナーに要求される性能のうち最
も重要なものに、定着性能がある。
【0007】定着工程に関しては、種々の方法や装置が
開発されているが、現在最も一般的な方法は熱ローラー
による圧着加熱方式である。
【0008】加熱ローラーによる圧着加熱方式は、トナ
ーに対し離型性を有する材料で表面を形成した熱ローラ
ーの表面に被定着シートのトナー像面を加圧下で接触し
ながら通過せしめることにより定着を行なうものであ
る。この方法は熱ローラーの表面と被定着シートのトナ
ー像とが加圧下で接触するため、トナー像を被定着シー
ト上に融着する際の熱効率が極めて良好であり、迅速に
定着を行なうことができ、高速度電子写真複写機におい
て非常に有効である。しかしながら、上記方法では、熱
ローラー表面とトナー像とが溶融状態で加圧下で接触す
るためにトナー像の一部が定着ローラー表面に付着、転
移し、次の被定着シートを汚すことがある(オフセット
現象)。熱定着ローラー表面に対してトナーが付着しな
いようにすることは熱ローラー定着方式の必須条件の一
つとされている。
【0009】また、最近、熱ローラーにかわり、加熱体
に対向圧接し、かつ、フィルムを介して記録材を該加熱
体に密着させる加圧部材とからなる定着装置が実用化さ
れており、熱効率的にも有利になっているが、トナー表
面を溶融するためオフセット現象はさらに生じやすくな
り、これを防止することがより必要となっている。
【0010】一方、細密画像の潜像部分では、露光部と
非露光部の境界において電気力線が集中し、見掛け上感
光体の表面電位が上がる。特に、デジタルプリンターに
おいては、潜像がON−OFFの2値の基本画素により
構成されるため、露光部と非露光部との境界部における
電気力線の集中が大きく、現像工程において基本画素に
より構成されたライン潜像に現像される単位面積あたり
のトナー量が、通常のアナログ画像上のトナー量より多
い。従ってこのような画像の定着においては、今まで以
上に定着性,耐オフセット性の良好なトナーが要求され
ているのが現状である。
【0011】また、プリンターとしての使われ方は、同
レベルの複写機の3〜5倍のコピー量であり、同時に現
像の高耐久性及び高画像安定性も要求されている。
【0012】このように、近年、プリンターに要求され
る性能はより高度になって来ており、トナーによる定着
性,耐オフセット性,高画質安定性等の改良は必要不可
欠なものとなって来ている。
【0013】これまで、トナー性能の改良のために多く
の検討がなされている。
【0014】たとえば、定着ローラー表面にトナーを付
着させないために、ローラー表面を弗素系樹脂などのト
ナーに対して離型性の優れた材料で形成するとともにそ
の表面にさらにシリコーンオイルなどのオフセット防止
用液体を供給して液体の薄膜でローラー表面を被覆する
ことが行なわれている。この方法はトナーのオフセット
を防止する点では極めて有効なものではあるがオフセッ
ト防止用液体が加熱されることにより臭気を発生し、ま
たオフセット防止用液体を供給するための装置を必要と
するため、複写装置の機構が複雑になるとともに安定性
のよい結果を得るために高い精度が要求されるので複写
装置が高価なものになるという欠点がある。
【0015】特公昭58−58664号公報,特公昭5
7−52574号公報等には低分子量ポリアルキレンを
用いて加熱ローラーへのオフセットによるトナー付着を
防止するのに効果のあるトナーまたは加熱ローラー定着
方法が開示されているが、本発明者らの検討の結果、こ
の方法では定着器下ローラー(以下加圧ローラー)の汚
れは防止できず、また加熱ローラー定着器が小径で直径
40cm以下及び/又は加熱ローラー定着器の線スピー
ドが遅く150mm/sec未満である場合には効果が
小さく、やはりオフセット防止液体の供給が必要であ
る。
【0016】また、特開昭52−3304号公報,特開
昭52−3305号公報,特開昭57−52574号公
報,特開昭61−138259号公報,特開昭56−8
7051号公報,特開昭63−188158号公報,特
開昭63−113558号公報等にトナー中にワックス
類を含有する技術が開示されている。
【0017】しかしながら、これらワックスにより、耐
オフセット性は改良されるが、これらワックスはトナー
中に均一に分散されにくく、遊離あるいは偏在したワッ
クスが繰り返し使用後に現像性等に悪影響を与えやす
く、未だ改良の余地がある。
【0018】一方、トナーの帯電性能を安定化させるた
めには、一般に荷電制御剤と呼ばれる染料や顔料が使用
される。
【0019】特開昭60−170864号公報では、金
属錯塩化合物中、バインダー樹脂に対して相溶性の良い
ものは、均質な負帯電性を示し、鮮明な複写画像を得る
ことはできるが、クリーニング不良による感光体へのト
ナーの拭き残りや、フィルミング現象が生じ、バインダ
ー樹脂に不溶なものが帯電性が良好で、フィルミングに
対しても良好であることが開示されている。
【0020】しかし、バインダー樹脂に不溶な金属錯塩
化合物を用いたトナーは、結着樹脂に対して分散性が不
充分である。従って、この様な金属錯塩化合物を用い
て、トナーの微粒子化を行うと、低湿下では特に帯電過
剰となり、カブリや濃度低下を生じる。
【0021】このように、トナーの性能改良は未だに不
充分であり、多くの改良すべき点を有している。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、かかる従来技術の欠点を大幅に改良し、高品位
な画像を実現し、高い現像性を示しつつ、感光体や現像
剤担持体に悪影響を及ぼさない電子写真プロセスに高度
に適応を可能とする静電荷像現像用トナー及び該トナー
用樹脂組成物の製造方法を提供することである。
【0023】さらに本発明の目的は、補充系カートリッ
ジにおいても、長期にわたり安定した、高品位画像を維
持することが可能なトナーを提供することである。
【0024】さらに本発明の目的は、定着性,耐オフセ
ット性について高い性能を示すトナーを提供することで
ある。
【0025】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
前述の各種問題点を解決し、上述の本発明の目的にかな
う静電荷像現像用トナー及び該トナー用樹脂組成物の製
造方法を開発すべく鋭意研究する過程で下記の発明に至
った。
【0026】すなわち、本発明は、少なくとも、結着樹
脂、荷電制御剤、及び、低分子量ワックスを有するトナ
ーにおいて、該低分子量ワックスは、重量平均分子量
(Mw)が3000以下であり、且つ極性基を有する炭
化水素ワックスを含有しており、該トナーは、少なくと
も、荷電制御剤、低分子量ワックス、及び、結着樹脂を
有機溶媒中に溶解又は、分散せしめた後に溶媒を除去し
て得られた樹脂組成物を含有することを特徴とする静電
荷像現像用トナー及び、該トナー用樹脂組成物の製造方
法に関するものである。
【0027】本発明者等は、本発明にかかるトナーが本
発明の効果を発揮する理由を下記のように考えている。
【0028】本発明にかかる荷電制御剤と低分子量ワッ
クスの組み合わせにおいては、該低分子量ワックスが、
荷電制御剤と樹脂組成物との相溶性を高め、荷電制御剤
及び低分子量ワックスの高度な分散状態を提供する役割
を果たしていると推定している。
【0029】このことは、トナー製造中に荷電制御剤及
び低分子量ワックスが凝集することを防ぎ、トナー粒子
間の帯電の不均一状態や、選択現像の発生を抑さえ、さ
らにトナー粒子中での荷電制御剤の凝集/偏在も防ぐこ
とで、高い現像性を示しつつ、トナー粒子の強度低下/
耐久劣化等を解消するのに役立つ。
【0030】本発明で用いられる特定な低分子量ワック
スは、極性基を有する炭化水素ワックスである。好まし
く用いられる低分子量ワックスは、下記一般式で表され
る。
【0031】R−Y (R:炭化水素基、 Y:水酸基、カルボキシル基、アルキルエーテル基、エ
ステル基、スルホニル基を示す。
【0032】R−Yのゲルパーミエーションクロマトグ
ラフによる重量平均分子量(Mw)が3000以下)具
体的な化合物例としては、 (A)CH3(CH2nCH2OH(n=20〜300) (B)CH3(CH2nCH2COOH(n=20〜300) (C)CH3(CH2nCH2OCH2(CH2mCH3 (n=20〜200,m=0〜100) 等を挙げることができる。これらの化合物は、(A)化
合物の誘導体であり、主鎖は直鎖状の飽和炭化水素であ
る。化合物(A)から誘導される化合物であれば上記例
に示した以外のものでも使用できる。上記ワックスを用
いることにより、本発明のトナーは低温での定着性及び
高温での耐オフセット性を高度に満足することが可能と
なる。
【0033】上記化合物のなかでも特に(A)式 (A) CH3(CH2nOH (n=20〜300) で表わされる高分子アルコールを主成分として用いた場
合が好ましい。上記ワックスはすべり性がよく、特に耐
オフセットに優れている。
【0034】さらに、本発明に用いられるワックスは、
重量平均分子量(Mw)が3000以下であることが良
く、好ましくは、数平均分子量(Mn)が300以上2
000未満(好ましくは300以上1200未満)、重
量平均分子量(Mw)が400以上3000未満(好ま
しくは800以上2500未満)であり、かつMw/M
nが3以下であることが良い。
【0035】このような分子量分布を持たせることによ
り、トナーに好ましい熱特性を持たせることができる。
上記範囲より分子量が小さくなると熱的影響を過度に受
けやすく、オフセット,ブロッキング等が発生しやすく
なる。また上記範囲より分子量が大きくなると定着性が
悪化する傾向がある。
【0036】同様の理由から、式(A),(B),
(C)のn数は20〜300(より好ましくは20〜2
00)であることが好ましい。
【0037】これらのワックスは結着樹脂100重量部
に対し、0.5重量部以上20重量部以下で用いること
が好ましい。
【0038】本発明に使用される荷電制御剤として、効
果的なものとしては、メタノールに対する溶解度が0.
2g/100ml以上6g/100ml以下、好ましく
は、0.3g/100ml以上4g/100ml以下の
ものを挙げることができる。上記の荷電制御剤を、前述
の低分子量ワックスとともに用いることにより、低分子
量ワックスの末端の極性基が荷電制御剤の分散を良好な
ものとし、トナーの帯電安定化を高いレベルで実現でき
る。
【0039】特に、本発明に使用できる荷電制御剤でよ
り効果的なものとして、
【0040】
【化3】 で示されるモノアゾ系鉄錯塩を挙げることができる。
【0041】更に、本発明においては、0.4以上50
以下(より好ましくは0.5以上40以下)の酸価を有
するビニル系結着樹脂を用いることが好ましく、本発明
の荷電制御剤と低分子量ワックスとを組み合わせた場
合、結着樹脂中への荷電制御剤と低分子量ワックスの分
散が良好であり、低温定着性と現像性を同時に満足で
き、且つ環境安定性を満足できるトナーを実現すること
が可能となる。
【0042】結着樹脂の酸価が0.4より小さい場合
は、荷電制御剤と低分子量ワックスの分散が充分に得ら
れず、カブリ,飛び散りの原因となる。一方、酸価が5
0を超える場合には、高温高湿下でトナーの帯電が不安
定となり充分な画像濃度が得られなくなる。
【0043】更に本発明においては、トナーの平均粒径
が4.0μm以上10μm以下であり、かつ5μm以下
のトナー粒子について、下記式 N/V=−0.05N+k [式中、N:5μm以下のトナーの個数% V:5μm以下のトナーの体積% kは4.6〜6.7の数を示す。Nは17〜65の数を
示す。]で表わされる比較的粒径の小さなトナーに対し
て大きな効果が現われる。
【0044】この理由は以下のように考えられる。
【0045】つまり、トナー粒径が小さくなり、かつ5
μm以下のトナー粒子が上記の式を満足するようになる
と、トナーの比表面積が大きくなりトナーの荷電制御剤
及びワックスの分散の程度が大きく画像に影響する。
【0046】上記粒度分布を有するトナーに本発明の荷
電制御剤及びワックスを用いない場合、プリントアウト
を続けて行くに従って、画像上のカブリ及び微小ドット
再現性が悪化する。特にトナーを補給する系においては
影響が大きい。
【0047】更に、本発明にかかるトナー用樹脂組成物
の製法においては、荷電制御剤、低分子量ワックス及び
結着樹脂を有機溶媒中に溶解または分散せしめた後に、
溶媒を除去して、トナー用樹脂組成物を得ることが好ま
しい。
【0048】このような製法を用いることで、結着樹脂
の段階での荷電制御剤及び低分子量ワックスの高度な分
散が可能となり、トナー製造にあたって、荷電制御剤及
び低分子量ワックスの凝集/偏在を防ぐことができ、そ
れによって、トナー粒子間の帯電の不均一状態や選択的
な現像の発生を抑え、高い現像性を示しつつ、低分子量
ワックスの均一な分散により、良好な定着性・耐オフセ
ット性を同時に高いレベルで向上させることが可能とな
る。
【0049】すなわち、本発明に好ましく用いられる荷
電制御剤と結着樹脂は、相溶性が低く、均一に分散させ
ることが困難であるが、本発明に用いられる特定の極性
基を有する低分子量ワックスとともに有機溶媒中に溶解
もしくは分散せしめることによって、相溶性が高まり、
荷電制御剤の結着樹脂中への分散を良好なものとするこ
とができ、さらに、低分子量ワックスとの分散性を高め
ることができる。
【0050】本発明に係るトナーのビニル系結着樹脂と
しては、ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチ
レン及びその置換体の単重合体;スチレン−プロピレン
共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレ
ン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸
メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合
体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−
アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジ
メチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタアクリル
酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共
重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、ス
チレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、
スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−
ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチ
ルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ス
チレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共
重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などの
スチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリ
ブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニルなどが単独或い
は混合して使用できる。この中でも、スチレン系共重合
体、特にスチレン−アクリル系共重合体及びそれらの混
合物が現像特性、定着性等の点で好ましい。
【0051】本発明において、樹脂およびワックスの分
子量分布は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグ
ラフィー)によって次の条件で測定される。
【0052】<樹脂のGPC測定条件> 装置 :GPC−150C(ウォーターズ社製) カラム:KF801〜7(ショウデックス社製)の7連 温度 :40℃ 溶媒 :THF(テトラヒドロフラン) 流速 :1.0ml/min. 試料 :濃度0.05〜0.6重量%の試料を0.1m
l注入
【0053】<ワックスのGPC測定条件> 装置 :GPC−150C(ウォーターズ社製) カラム:GMH−HT(東ソー社製)の2連 温度 :135℃ 溶媒 :o−ジクロロベンゼン(0.1%アイオノール
添加) 流速 :1.0ml/min. 試料 :濃度0.15重量%の試料を0.4ml注入
【0054】以上の条件で測定し、試料の分子量算出に
あたっては単分散ポリスチレン標準試料により作成した
分子量校正曲線を使用する。更に、ワックスの分子量
は、Mark−Houwink粘度式から導き出される
換算式で換算することによって算出される。
【0055】本発明において樹脂のガラス転移点Tgは
示差熱分析測定装置(DSC測定装置),DSC−7
(パーキンエルマー社製)を用い測定した。
【0056】測定試料は5〜20mg、好ましくは10
mgを精密に秤量する。
【0057】これをアルミパン中に入れ、リファレンス
として空のアルミパンを用い、測定温度範囲30℃〜2
00℃の間で、昇温速度10℃/minで常湿下で測定
を行う。
【0058】この昇温過程で、温度40〜100℃の範
囲におけるメインピークの吸熱ピークが得られる。
【0059】このときの吸熱ピークが出る前と出た後の
ベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点とし
た。
【0060】本発明において樹脂の酸価はJIS K−
0670に準じて測定する。
【0061】サンプル2〜10gを200〜300ml
の三角フラスコに秤量し、エタノール:トルエン=1:
2の混合溶媒約50ml加えて樹脂を溶解する。溶解性
がわるいようであれば少量のアセトンを加えてもよい。
フェノールフタレイン指示薬を用い、あらかじめ標定さ
れたN/10苛性カリエタノール溶液で滴定し、アルコ
ールカリ液の消費量からつぎの計算式で酸価を求める。
【0062】 酸価=KOH(ml数)×N×56.1/試料重量 (ただし、NはN/10 KOHのファクター)
【0063】本発明において、荷電制御剤の溶解度は以
下のように測定される。
【0064】<荷電制御剤の溶解度測定法>荷電制御剤
を2g秤量し、300ml三角フラスコ中に投入する。
さらにメタノール100mlを加え、撹拌しながら45
℃に昇温し、1時間撹拌を続ける(荷電制御剤がすべて
溶解する場合は、荷電制御剤をさらに2gづつ添加して
撹拌を続ける)。次いで室温まで冷却し、不溶の荷電制
御剤をろ過し、分光光度計を用いて最大吸収波長におけ
る吸光度を測定する。
【0065】一方、別に調製した荷電制御剤の標準溶液
(DMF20ppm濃度溶液)の吸光度を用いて、溶解
度=荷電制御剤量/メタノール100mlを算出する。
【0066】本発明に係るトナーは、磁性材料を含有し
た磁性トナーとして用いることが好ましい。使用できる
磁性材料としては、マグネタイト、γ一酸化鉄、フェラ
イト、鉄過剰型フェライト等の酸化鉄;鉄、コバルト、
ニッケルのような金属或はこれらの金属とアルミニウ
ム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、ア
ンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシ
ウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナ
ジウムのような金属との合金およびその混合物等が挙げ
られる。
【0067】また、本発明に係るトナーに添加し得る着
色剤としては、従来公知のカーボンブラック,銅フタロ
シアニンの如き顔料または染料などが使用できる。
【0068】また、本発明のトナーには、無機微粉体ま
たは疎水性無機微粉体が混合されることが好ましい。例
えば、シリカ微粉末あるいは、酸化チタン微粉末を単独
あるいは併用して用いることが好ましい。
【0069】本発明に用いられるシリカ微粉体はケイ素
ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる
乾式法またはヒュームドシリカと称される乾式シリカ及
び水ガラス等から製造されるいわゆる湿式シリカの両方
が使用可能であるが、表面及び内部にあるシラノール基
が少なく、製造残渣のない乾式シリカの方が好ましい。
【0070】さらに本発明に用いるシリカ微粉体は疎水
化処理されているものが好ましい。疎水化処理するに
は、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ
素化合物などで化学的に処理することによって付与され
る。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸
気相酸化により生成された乾式シリカ微粉体をシランカ
ップリング剤で処理した後、あるいはシランカップリン
グ剤で処理すると同時にシリコーンオイルの如き有機ケ
イ素化合物で処理する方法が挙げられる。
【0071】疎水化処理に使用されるシランカップリン
グ剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメ
チルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエト
キシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロ
ルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニ
ルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブ
ロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルト
リクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、
クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシラ
ンメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリ
オルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキ
シシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキ
シシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチル
ジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキ
サン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサンが
挙げられる。
【0072】有機ケイ素化合物としては、シリコーンオ
イルが挙げられる。好ましいシリコーンオイルとして
は、25℃における粘度がおよそ30〜1,000セン
チストークスのものが用いられ、例えばジメチルシリコ
ーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メ
チルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシ
リコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等が好ま
しい。
【0073】シリコーンオイル処理の方法は例えばシラ
ンカップリング剤で処理されたシリカ微粉体とシリコー
ンオイルとをヘンシェルミキサー等の混合機を用いて直
接混合しても良いし、ベースとなるシリカへシリコーン
オイルを噴射する方法によっても良い。あるいは適当な
溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた
後、ベースのシリカ微粉体とを混合し、溶剤を除去して
作製しても良い。
【0074】さらに本発明に用いられるシリカ微粉体の
疎水化処理の好ましい形態は、ジメチルジクロロシラン
で処理し、次いでヘキサメチルジシラザンで処理し、次
いでシリコーンオイルで処理することにより調製する方
法が挙げられる。
【0075】上記のようにシリカ微粉体を2種以上のシ
ランカップリング剤で処理し、後にオイル処理すること
が疎水化度を効果的に上げることができ、好ましい。
【0076】上記シリカ微粉体における疎水化処理、更
には、オイル処理を酸化チタン微粉体に施したものも本
発明において使用可能であり、シリカ系同様に好まし
い。
【0077】本発明中のトナーには、必要に応じてシリ
カ微粉体以外の外部添加剤を添加してもよい。
【0078】例えば帯電補助剤、導電性付与剤、流動性
付与剤、ケーキング防止剤、熱ロール定着時の離型剤、
滑剤、研磨剤等の働きをする無機微粒子等である。
【0079】例えばテフロン、ステアリン酸亜鉛、ポリ
弗化ビニリデンの如き滑剤、中でもポリ弗化ビニリデン
が好ましい。或いは酸化セリウム、炭化ケイ素、チタン
酸ストロンチウム等の研磨剤、中でもチタン酸ストロン
チウムが好ましい。或いは例えば酸化チタン、酸化アル
ミニウム等の流動性付与剤、中でも特に疎水性のものが
好ましい。ケーキング防止剤、或いは例えばカーボンブ
ラック、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化スズ等の導電
性付与剤、また逆極性の白色微粒子及び黒色微粒子を現
像性向上剤として少量用いることもできる。
【0080】トナーと混合される樹脂微粒子または無機
微粉体または疎水性無機微粉体等は、トナー100重量
部に対して0.1〜5重量部(好ましくは、0.1〜3
重量部)使用するのが良い。
【0081】本発明に係るトナーを作製するには、トナ
ー構成材料をボールミルの如き混合機により充分混合し
てから加熱ロール,ニーダー,エクストルーダーの如き
熱混練機を用いて溶融混練し、さらに冷却固化後粉砕,
分級を行なって本発明に係るトナーを得ることができ
る。
【0082】
【実施例】以下、本発明を具体的に説明する。
【0083】(樹脂製造例)低分子量重合体(L−1)の合成 4ツ口フラスコ内にキシレン300重量部を投入し、攪
拌しながら容器内を充分に窒素で置換した後、昇温して
還流させる。
【0084】この還流下で、スチレン88重量部、アク
リル酸−n−ブチル12重量部、及び、ジ−tert−
ブチルパーオキサイド4重量部の混合液を4時間かけて
滴下後、2時間保持し重合を完了し、低分子量重合体
(L−1)溶液を得た。
【0085】この重合体溶液の一部をサンプリングし、
減圧下で乾燥させ、得られた低分子量重合体(L−1)
のGPC、及び、ガラス転移点(Tg)の測定を行なっ
たところ、重量平均分子量(Mw)=11500、数平
均分子量(Mn)=3900、ピーク分子量(PMw)
=7600、Tg=61.3℃、酸価は0であった。ま
た、この時の重合体転化率は97%であった。
【0086】低分子量重合体(L−2)の合成 4ツ口フラスコ内にキシレン300重量部を投入し、攪
拌しながら容器内を充分に窒素で置換した後、昇温して
還流させる。
【0087】この還流下で、スチレン60重量部、アク
リル酸−n−ブチル24重量部、マレイン酸モノブチル
16重量部、及び、ジ−tert−ブチルパーオキサイ
ド2重量部の混合液を4時間かけて滴下後、2時間保持
し重合を完了し、低分子量重合体(L−2)溶液を得
た。
【0088】この重合体溶液の一部をサンプリングし、
減圧下で乾燥させ、得られた低分子量重合体(L−2)
の分析を行なったところ、Mw=11900、Mn=5
200、PMw=12700、Tg=60.3℃、酸価
は53.1であった。また、この時の重合体転化率は9
7%であった。
【0089】高分子量重合体(H−1)の合成 4ツ口フラスコに脱気水180重量部とポリビニルアル
コールの2重量%水溶液20重量部を投入した後、スチ
レン70重量部、アクリル酸−n−ブチル25重量部、
マレイン酸モノブチル5重量部、ジビニルベンゼン0.
003重量部、及び、2,2−ビス(4,4−ジ−te
rt−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン(半
減期10時間温度92℃)0.1重量部の混合液を加
え、攪拌し懸濁液とした。
【0090】フラスコ内を充分に窒素で置換した後、8
5℃まで昇温して、重合を開始した。同温度に24時間
保持した後、ベンゾイルパーオキサイド(半減期10時
間温度92℃)0.1重量部を追加添加した。さらに、
12時間保持して重合を完了した。
【0091】該高分子量重合体(H−1)を濾別し、水
洗、乾燥した後、分析したところ、Mw=155万、M
n=11万、PMw=90.3万、Tg=61.9℃、
酸価は7.8であった。
【0092】高分子量重合体(H−2)の合成 4ツ口フラスコに脱気水180重量部とポリビニルアル
コールの2重量%水溶液20重量部を投入した後、スチ
レン72重量部、アクリル酸−n−ブチル28重量部、
ジビニルベンゼン0.003重量部、及び、2,2−ビ
ス(4,4−ジ−tert−ブチルパーオキシシクロヘ
キシル)プロパン(半減期10時間温度92℃)0.1
重量部の混合液を加え、攪拌し懸濁液とした。
【0093】フラスコ内を充分に窒素で置換した後、8
5℃まで昇温して、重合を開始した。同温度に24時間
保持した後、ベンゾイルパーオキサイド(半減期10時
間温度92℃)0.1重量部を追加添加した。さらに、
12時間保持して重合を完了した。
【0094】該高分子量重合体(H−2)を濾別し、水
洗、乾燥した後、分析したところ、Mw=156万、M
n=35万、PMw=88.7万、Tg=54.7℃、
酸価は0であった。
【0095】(実施例1〜8)表1に示すような低分子
量重合体,高分子量重合体,低分子量ワックス,荷電制
御剤を表2の割合でキシレン100重量部に投入し、昇
温して還流下で攪拌し、12時間保持した後、有機溶剤
を留去し、得られた樹脂を冷却,固化後、粉砕してトナ
ー用樹脂組成物を得た。
【0096】
【表1】
【0097】荷電制御剤 式(1)
【0098】
【化4】
【0099】
【表2】
【0100】トナー化は、以下の方法により行った。
【0101】すなわち、低分子量ワックスと荷電制御剤
を溶解又は分散せしめた樹脂組成物100重量部と磁性
酸化鉄(粒径0.2μm)100重量部を130℃に加
熱された2軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した
混練物をハンマーミルで粗粉砕し、更にジェットミルで
微粉砕して得られた粉砕物を風力分級し、分級粉とし
た。
【0102】これらの分級粉各々100重量部に対し
て、1.2重量部の疎水性シリカ微粉体を乾式混合し、
静電荷像現像用トナーを得た。表3に、得られたトナー
の重量平均粒径(μm),5μm以下の個数%,体積
%,10μm以上の体積%を示す。
【0103】
【表3】
【0104】(比較例1〜3)表1に示した低分子量重
合体及び高分子量重合体のみを、表4の割合でキシレン
100重量部に投入し、昇温して還流下で攪拌し12時
間保持した後、有機溶剤を留去し、得られた樹脂を、固
化後、粉砕して樹脂組成物を得た。
【0105】上記樹脂組成物、表1に示した低分子量ワ
ックス,荷電制御剤を表4の割合で、磁性酸化鉄(粒径
0.2μm)100重量部と混合し、130℃に加熱さ
れた2軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練
物をハンマーミルで粗粉砕し、更にジェットミルで微粉
砕して得られた粉砕物を風力分級し、分級粉とした。こ
れらの分級粉各々100重量部に対して、1.2重量部
の疎水性シリカ微粉体を乾式混合し静電荷像現像用トナ
ーを得た。表5に、得られたトナーの重量平均粒径(μ
m),5μm以下の個数%,体積%,10μm以上の体
積%を示す。
【0106】
【表4】
【0107】
【表5】
【0108】次に、本実施例に用いた画像形成装置につ
いて説明する。市販のレーザービームプリンターLBP
−SX(キヤノン製)を図1(概略図)に示した様に、
装置ユニット部分(トナーカートリッジ)にウレタンゴ
ム製弾性ブレード及び帯電ローラーを取り付けた。ま
た、本体に転写ローラーを取り付け、更に加熱定着装置
を図2(分解斜視図)、図3(断面図)の構成に改造
し、下記の条件に設定した。
【0109】一次帯電を−600Vとして静電潜像を形
成し、感光ドラム3と現像剤担持体6(磁石内包)上の
現像剤層を非接触に間隙(300μm)を設定し、交流
バイアス(f=1800Hz Vpp=1500V)及
び直流バイアス(VDC=−400V)とをバイアス印加
手段12により現像スリーブに印加しながら、VLを−
150Vにし静電荷像を反転現像により現像してトナー
像をOPC感光体上に形成した。得られた該トナー像を
プラス転写電位で普通紙に転写し、該トナー像を有する
普通紙を加熱定着装置を通して紙上に定着させた。この
時、加熱定着装置の、加熱体21の検温素子21dの表
面温度は150℃、加熱体21−加圧ローラー23間の
総圧は6Kg、加圧ローラーとフィルムのニップは3m
mとし、定着フィルム22には、転写材との接触面にP
TEFに導電性物質を分散させた低抵抗の離型層を有す
る厚さ50μmの耐熱性ポリイミドフィルムを使用し
た。
【0110】以上の設定条件で、常温常湿(25℃,6
0%RH)環境下、8枚(A4)/minのプリント速
度で逐次、現像剤を補給しながら連続7,000枚にわ
たりプリントアウト試験を行い、得られた画像を下記の
項目について評価した。
【0111】同様にして高温高湿環境下(32.5℃,
90%RH)及び低温低湿環境下(10℃,15%R
H)において画出し試験をおこなった。
【0112】尚、高温高湿環境下においては、6500
枚画出し試験をおこなった後、同一環境下において、5
日間放置し、更に500枚画出し試験をおこなった。
【0113】(1)画像濃度 通常の複写機用普通紙(75g/m2)に7000枚プ
リントアウト終了時の画像濃度維持により評価した。
尚、画像濃度は「マクベス反射濃度計」(マクベス社
製)を用いて、原稿濃度が0.00の白地部分のプリン
トアウト画像に対する相対濃度を測定した。
【0114】(2)カブリ リフレクメータ(東京電色(株)製)により測定した転
写紙の白色度と、ベタ白をプリント後の転写紙の白色度
との比較からカブリを算出した。
【0115】(3)画像品質 図4に示す模様をプリントアウトし、そのドット再現性
を評価した。
【0116】◎:非常に良好(欠損2個以下/100
個) ○:良好 (欠損3〜5個/100個) △:実用可 (欠損6〜10個/100個) ×:実用不可 (欠損11個以上/100個)
【0117】(4)定着性 定着性は、50g/cm2の荷重をかけ、柔和な薄紙に
より定着画像を摺擦し、摺擦前後での画像濃度の低下率
(%)で評価した。
【0118】◎(優):5%以下 , ○
(良):5%以上、10%未満 △(可):10%以上、20%未満, ×(不可):2
0%以上
【0119】(5)耐オフセット性 耐オフセット性は、画像面積率約5%のサンプル画像を
プリントアウトし、3000枚後の画像上の汚れの程度
により評価した。
【0120】◎:非常に良好(未発生), ○:良好
(ほとんど発生せず) △: 実用可 , ×: 実用不可
【0121】(6)スリーブ汚れ プリントアウト試験終了後、現像スリーブ表面への残留
トナーの固着の様子とプリントアウト画像への影響を目
視で評価した。
【0122】◎:非常に良好(未発生) ○:良好 (ほとんど発生せず) △:実用可 (固着があるが、画像への影響が少ない) ×:実用不可(固着が多く、画像ムラを生じる)
【0123】(7)ドラムの汚れ 感光体ドラム表面の傷や残留トナーの固着の発生状況と
プリントアウト画像への影響を目視で評価した。
【0124】◎:非常に良好(未発生) ○:良好(わずかに傷の発生が見られるが、画像への影
響はない) △:実用可(固着や傷があるが、画像への影響が少な
い) ×:実用不可(固着が多く、縦スジ状の画像欠陥を生じ
る)
【0125】また、同時に定着フィルム表面の様子を観
察し、その耐久性を評価した。
【0126】(8)フィルム汚れ プリントアウト試験終了後の定着フィルム表面の残留現
像剤の固着状況を目視で評価した。
【0127】◎:非常に良好(未発生), ○:良好
(ほとんど発生せず) △: 実用可 , ×: 実用不可
【0128】以上の結果を表6にまとめる。
【0129】
【表6】
【0130】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、少なく
とも、結着樹脂、荷電制御剤、及び、低分子量ワックス
を有するトナーにおいて、該低分子量ワックスが極性基
を有する炭化水素ワックスを含有しており、該トナー
は、荷電制御剤、及び、結着樹脂を有機溶媒中に溶解又
は分散せしめた後に溶媒を除去して得られた樹脂組成物
を使用することで、定着性,耐オフセット性及び帯電安
定性を共に満足し、トナー構成成分がトナー中に均一に
分散されたトナーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いた画像形成装置の概略的
説明図である。
【図2】本発明の実施例に用いた定着装置の要部の分解
斜視図である。
【図3】本発明の実施例に用いた定着装置の非駆動時の
フィルム状態を示した要部の拡大横断面図である。
【図4】トナーの現像特性をチェックする為のチェッカ
ー模様の説明図である。
【符号の説明】
1 現像装置 2 現像剤容器 3 潜像担持体 4 転写手段 5 レーザー光またはアナログ光 6 現像スリーブ 7 クリーニングブレード 8 弾性ブレード 11 帯電手段 12 バイアス印加手段 13 磁性現像剤 14 クリーニング手段 15 磁界発生手段 20 ステー 21 加熱体 21a ヒーター基板 21b 発熱体 21c 表面保護層 21d 検温素子 22 定着フィルム 23 加圧ローラー 24 コイルばね 25 フィルム端部規制フランジ 26 給電コネクター 27 断電部材 28 入口ガイド 29 出口ガイド(分離ガイド)
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G03G 9/08 381 (72)発明者 鈴木 俊次 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−75422(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 9/08 - 9/097

Claims (26)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、結着樹脂、荷電制御剤、及
    び、低分子量ワックスを有するトナーにおいて 低分子量ワックスは、重量平均分子量(Mw)が30
    00以下であり、且つ極性基を有する炭化水素ワックス
    を含有しており、該トナーは、少なくとも、荷電制御
    剤、低分子量ワックス、及び、結着樹脂を有機溶媒中に
    溶解又は、分散せしめた後に溶媒を除去して得られた樹
    脂組成物を含有することを特徴とする静電荷像現像用ト
    ナー。
  2. 【請求項2】 該極性基を有する炭化水素ワックスは、
    下記一般式 R−Y (R:炭化水素基、 Y:水酸基、カルボキシル基、アルキルエーテル基、エ
    ステル基、スルホニル基を示す。)で示す化合物を有
    し、かつゲルパーミエーションクロマトグラフによる重
    量平均分子量(Mw)が3000以下であることを特徴
    とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 【請求項3】 該低分子量ワックスは、数平均分子量
    (Mn)が300以上2000未満であり、重量平均分
    子量(Mw)が400以上3000未満であり、Mw/
    Mnが3以下であることを特徴とする請求項1又は2
    記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 【請求項4】 該低分子量ワックスは、Mnが300以
    上1200未満であり、Mwが800以上2500未満
    であり、Mw/Mnが3以下であることを特徴とする請
    求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 【請求項5】 該低分子量ワックスは、 CH3(CH2nOH(n=20〜300) で表される高分子量アルコールを主成分とすることを特
    徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の静電荷像現
    像用トナー。
  6. 【請求項6】 該低分子量ワックスは、 CH3(CH2nOH(n=20〜200) で表される高分子量アルコールを主成分とすることを特
    徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の静電荷像現
    像用トナー。
  7. 【請求項7】 該荷電制御剤のメタノールに対する溶解
    度が0.2g/100ml以上6g/100ml以下で
    あることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載
    の静電荷像現像用トナー。
  8. 【請求項8】 該荷電制御剤のメタノールに対する溶解
    度が0.3g/100ml以上4g/100ml以下で
    あることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載
    の静電荷像現像用トナー。
  9. 【請求項9】 該荷電制御剤が、 【化1】 [式中、X1,X2;水素原子,低級アルキル基,低級ア
    ルコキシ基,ニトロ基,ハロゲン原子 m,m’;1〜3 整数 Y1,Y3;水素原子,C1〜C18のアルキル,アルケニ
    ル,スルホンアミド,メシル,スルホン酸,カルボキシ
    エステル,ヒドロキシ,C1〜C18のアルコキシ,アセ
    チルアミノ,ベンゾイル,アミノ基,ハロゲン原子 n,n’;1〜3 整数 Y2,Y4;水素原子,ニトロ基 (上記のX1とX2,mとm’,Y1とY3,nとn’,Y
    2とY4は同一でも異なっていても良い。) A+;アンモニウムイオン,アルカリ金属イオン又は水
    素イオンよりなる。]で示されるモノアゾ系鉄錯塩であ
    ることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の
    静電荷像現像用トナー。
  10. 【請求項10】 前記A+が75%〜98%のアンモニ
    ウムイオンを含有することを特徴とする請求項に記載
    の静電荷像現像用トナー。
  11. 【請求項11】 該結着樹脂は、ビニル系樹脂であり、
    0.4以上50以下の酸価を有することを特徴とする請
    求項1乃至10に記載の静電荷像現像用トナー。
  12. 【請求項12】 該結着樹脂は、ビニル系樹脂であり、
    0.5以上40以下の酸価を有することを特徴とする請
    求項1乃至10のいずれかに記載の静電荷像現像用トナ
    ー。
  13. 【請求項13】 該トナーの重量平均粒径は4.0μm
    以上8μm以下であり、かつ、5μm以下のトナー粒子
    について下記式 N/V=−0.05N+k [式中、N:5μm以下のトナーの個数% V:5μm以下のトナーの体積% kは4.6〜6.7の数を示す。 Nは17〜65の数を示す。] を満足することを特徴とする請求項1乃至12のいずれ
    かに記載の静電荷像現像用トナー。
  14. 【請求項14】 該トナーが、磁性材料を含有する磁性
    トナーであることを特徴とする請求項1乃至13のいず
    れかに記載の静電荷像現像用トナー。
  15. 【請求項15】 少なくとも、結着樹脂、荷電制御剤、
    及び、低分子量ワックスを有するトナー用樹脂組成物の
    製造方法において 低分子量ワックスは、重量平均分子量(Mw)が30
    00以下であり、且つ極性基を有する炭化水素ワックス
    を含有し、少なくとも、荷電制御剤、低分子量ワックス
    及び結着樹脂を有機溶媒中に溶解又は、分散せしめた後
    に溶媒を除去することを特徴とするトナー用樹脂組成物
    の製造方法。
  16. 【請求項16】 該極性基を有する炭化水素ワックス
    は、下記一般式 R−Y (R:炭化水素基、 Y:水酸基、カルボキシル基、アルキルエーテル基、エ
    ステル基、スルホニル基を示す。)で示す化合物を有
    し、かつゲルパーミエーションクロマトグラフによる重
    量平均分子量(Mw)が3000以下であることを特徴
    とする請求項15に記載のトナー用樹脂組成物の製造方
    法。
  17. 【請求項17】 該低分子量ワックスは、Mnが300
    以上2000未満であり、Mwが400以上3000未
    満であり、Mw/Mnが3以下であることを特徴とする
    請求項15又は16に記載のトナー用樹脂組成物の製造
    方法。
  18. 【請求項18】 該低分子量ワックスは、Mnが300
    以上1200未満であり、Mwが800以上2500未
    満であり、Mw/Mnが3以下であることを特徴とする
    請求項15又は16に記載のトナー用樹脂組成物の製造
    方法。
  19. 【請求項19】 該低分子量ワックスは、 CH3(CH2nOH(n=20〜300)で表される
    高分子量アルコールを主成分とすることを特徴とする請
    求項15乃至18のいずれかに記載のトナー用樹脂組成
    物の製造方法。
  20. 【請求項20】 該低分子量ワックスは、 CH3(CH2nOH(n=20〜200)で表される
    高分子量アルコールを主成分とすることを特徴とする請
    求項15乃至19のいずれかに記載のトナー用樹脂組成
    物の製造方法。
  21. 【請求項21】 該荷電制御剤のメタノールに対する溶
    解度が0.2g/100ml以上6g/100ml以下
    であることを特徴とする請求項15乃至20のいずれか
    に記載のトナー用樹脂組成物の製造方法。
  22. 【請求項22】 該荷電制御剤のメタノールに対する溶
    解度が0.3g/100ml以上4g/100ml以下
    であることを特徴とする請求項15乃至20のいずれか
    に記載のトナー用樹脂組成物の製造方法。
  23. 【請求項23】 該荷電制御剤が、 【化2】 [式中、X1,X2;水素原子,低級アルキル基,低級ア
    ルコキシ基, ニトロ基,ハロゲン原子 m,m’;1〜3 整数 Y1,Y3;水素原子,C1〜C18のアルキル,アルケニ
    ル,スルホン アミド,メシル,スルホン酸,カルボキシエステル, ヒドロキシ,C1〜C18のアルコキシ,アセチルアミ
    ノ, ベンゾイル,アミノ基,ハロゲン原子 n,n’;1〜3 整数 Y2,Y4;水素原子,ニトロ基 (上記のX1とX2,mとm’,Y1とY3,nとn’,Y
    2とY4は同一でも異なっていても良い。) A+;アンモニウムイオン,アルカリ金属イオン又は水
    素イオンよりなる。]で示されるモノアゾ系鉄錯塩であ
    ることを特徴とする請求項15乃至22のいずれかに記
    載のトナー用樹脂組成物の製造方法。
  24. 【請求項24】 前記A+が75%〜98%のアンモニ
    ウムイオンを含有することを特徴とする請求項23に記
    載のトナー用樹脂組成物の製造方法。
  25. 【請求項25】 該結着樹脂は、ビニル系樹脂であり、
    0.4以上50以下の酸化を有することを特徴とする請
    求項15乃至24のいずれかに記載のトナー用樹脂組成
    物の製造方法。
  26. 【請求項26】 該結着樹脂は、ビニル系樹脂であり、
    0.5以上40以下の酸価を有することを特徴とする請
    求項15乃至24のいずれかに記載のトナー用樹脂組成
    物の製造方法。
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