JP3865509B2 - トナー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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静電潜像の現像に用いられるトナー及び現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱圧力定着方式の現像装置に使用されるトナーには、耐熱保存性、低温定着性及び耐オフセット性に優れていることが要求される。
【０００３】
そこで、これらを満足させるために、結着樹脂及び脂肪族石油樹脂を含有するトナーが提案されている（特開平７−１９９５３４号公報等）が、耐熱保存性が十分ではなく、またスチレン／ブタジエン系樹脂と炭素数７〜１０の芳香族石油樹脂からなるトナー組成物（特開平４−２５７８６８号公報）も提案されているが、これも耐オフセット性向上の効果はほとんど認められない。
【０００４】
さらに、非磁性一成分現像方式では、トナーが現像ロールと帯電ブレードの間を通過する際に摩擦帯電されるため、使用するトナーは熱融着しにくいものであることが望まれるが、これらの性能を全て満足するものは見出されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、非磁性一成分現像方式により連続印刷しても、帯電ブレード及び現像ロールに熱融着されることなく、耐熱保存性、低温定着性及び耐オフセット性のいずれにも優れたトナー及び現像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、結着樹脂及び着色剤を含有するトナーであって、ジシクロペンタジエンと、スチレン又はスチレン誘導体とを共重合させて、８０％以上水素添加した水素添加樹脂を、０．０５〜３重量％含有するトナー、並びに該トナーを用いる非磁性一成分現像方式の現像装置に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のトナーの大きな特徴は、ジシクロペンタジエンと、スチレン又はスチレン誘導体とを共重合させて、８０％以上水素添加した水素添加樹脂を含有することにある。水素添加樹脂を含有するトナーは、連続印刷しても帯電ブレード、現像ロール等への熱融着が生じることがなく、耐熱保存性、低温定着性及び耐オフセット性のいずれにも優れたものとなる。
【０００８】
本発明において、スチレン誘導体としては、例えば、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、トルエン、ビニルトルエン、イソプロペニルベンゼン等が挙げられる。
【０００９】
水素添加樹脂は、例えば、特許第２７６２２０９号公報、特公平５−８７０８５号公報に記載された製造方法により製造することができる。
【００１０】
水素添加樹脂の水素添加率は、８０％以上、好ましくは９０％以上であり、好ましくは９５％以下であり、水添前の石油樹脂と水添後の石油樹脂の臭素価より得られる。なお、臭素価はＪＩＳ−２６０５に準拠した方法により測定する。
【００１１】
水素添加樹脂としては、例えば、「アイマーブＰ−９０」〔水素添加率：１００％、軟化点：９０℃、溶融粘度（１６０℃における、以下同様）：３９０ｍＰａ・ｓ〕、「アイマーブＰ−１００」〔水素添加率：１００％、軟化点：１００℃、溶融粘度：１０００ｍＰａ・ｓ〕、「アイマーブＰ−１１５」〔水素添加率：１００％、軟化点：１１５℃、溶融粘度：４２５０ｍＰａ・ｓ〕、「アイマーブＰ−１２５」〔水素添加率：１００％、軟化点：１２５℃、溶融粘度：１０８００ｍＰａ・ｓ〕、「アイマーブＰ−１４０」〔水素添加率：１００％、軟化点：１４０℃、溶融粘度：３９２５０ｍＰａ・ｓ〕、「アイマーブＳ−１００」〔水素添加率：９０％、軟化点：１００℃、溶融粘度：１１６０ｍＰａ・ｓ〕、「アイマーブＳ−１１０」〔水素添加率：９０％、軟化点：１１０℃、溶融粘度：１８３０ｍＰａ・ｓ〕、「アイマーブＳ−１２５」〔水素添加率：９０％、軟化点：１２５℃、溶融粘度：１３７００ｍＰａ・ｓ〕、「アイマーブＳ−１４０」〔水素添加率：９０％、軟化点：１４０℃、溶融粘度：２７０００ｍＰａ・ｓ〕（以上、出光石油化学社製）等の市販品が挙げられる。
【００１２】
水素添加樹脂の軟化点は、トナーの耐熱保存性の観点から、好ましくは９５℃以上、より好ましくは１００℃以上、低温定着性の観点から、好ましくは１３０℃以下である。
【００１３】
水素添加樹脂の１６０℃における溶融粘度は、耐オフセット性の観点から、好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは１０００ｍＰａ・ｓ以上、低温定着性の観点から、好ましくは３００００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは１５０００ｍＰａ・ｓ以下、特に好ましくは１００００ｍＰａ・ｓ以下である。
【００１４】
水素添加樹脂の含有量は、トナー中に、低温定着性の観点から、０．０５重量％以上、好ましくは１重量％以上、トナーの靱性の観点から、３重量％以下である。
【００１５】
本発明のトナーに用いられる結着樹脂としては、一般にトナーに使用される樹脂が使用され、例えば、ポリエステル、ポリアミド、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、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、天然及び合成ワックス類等が挙げられ、これらのなかでは、トナーの定着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。かかるポリエステルは、結着樹脂中に７０重量％以上、好ましくは９０〜１００重量％含有されていることが望ましい。
【００１６】
ポリエステルの原料モノマーとしては、特に制限がなく、公知の多価アルコール成分と、カルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル等の多価カルボン酸成分が用いられる。
【００１７】
多価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−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（付加モル数１〜１０）付加物、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、又はそれらのエーテル化ポリヒドロキシル化合物が挙げられ、これらの１種以上を含有するものが好ましい。さらにはトナーの耐久性を向上させる点から、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において５モル％以上使用されていることが好ましい。
【００１８】
また、多価カルボン酸成分としては、例えば、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１〜８）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。
【００１９】
ポリエステルは、多価アルコール成分と多価カルボン酸成分とを不活性ガス雰囲気中にて、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等により製造することができる。
【００２０】
ポリエステルの酸価は、環境安定性の観点より、５０（ＫＯＨｍｇ／ｇ）以下であることが好ましい。なお、本発明において、ポリエステルの酸価は、原料のアルコールとカルボン酸の比率や反応条件の調整、又は酸成分として対応するエステルを用いる等により、前記範囲内に制御することができる。
【００２１】
ポリエステルのガラス転移点は５５〜８０℃、軟化点は８０〜１５０℃であることが好ましい。
【００２２】
着色剤としては、特に制限はなく、従来の黒トナー又はカラートナー用着色剤として用いられている染料、顔料等を使用することができ、例えば、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る。着色剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して、２〜２５重量部であることが好ましい。
【００２３】
本発明のトナーは、混練粉砕法、スプレイドライ法、重合法等の従来より公知の方法により製造することができる。例えば、結着樹脂、着色剤、水素添加樹脂等を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軸の混練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。
なお、本発明のトナーの重量平均粒子径は、３〜２０μｍ程度であることが好ましい。
【００２４】
また、本発明のトナーには、荷電制御剤、フェライト等の磁性体、導電性調整剤、酸化錫、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、酸化セリウム、酸化亜鉛等の金属酸化物、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、離型剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等の添加剤が、適宜添加されていてもよい。
【００２５】
また、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系現像剤として、もしくはキャリアと混合して二成分系現像剤として使用されるが、トナーが現像ロール等に熱融着しにくいため、簡易性及び装置の小型化の点から、非磁性一成分現像剤として使用されることが好ましい。
【００２６】
さらに、本発明では、本発明のトナーを用いる非磁性一成分現像方式の現像装置をも提供する。本発明の現像装置としては、例えば、トナー現像槽中に本発明のトナーが内包され、該トナーが搬送用担持体と帯電に寄与する圧接部材により帯電される装置等が挙げられる。
【００２７】
【実施例】
〔ガラス転移点〕
示差走査熱量計「ＤＳＣ２１０」（セイコー電子工業（株）製）を用いて昇温速度１０℃／分で測定する。
〔酸価〕
ＪＩＳ Ｋ００７０に準拠した方法に従って測定する。
〔軟化点〕
ＪＩＳ Ｋ２２０７に準拠した方法に従って測定する。
〔溶融粘度〕
高化式フローテスター「ＣＦＴ−５００Ａ」（（株）島津製作所製）を用いて粘度カーブをプロットし、１６０℃における値を求める。
【００２８】
樹脂製造例
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２６３０ｇ、ポリオキシエチレン（２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン１０５０ｇ、テレフタル酸９７０ｇ、イソドデセニル無水コハク酸３３５ｇ、トリメリット酸３１０ｇ及びジブチル錫オキシド１３ｇを窒素雰囲気下、２３０℃で攪拌しつつ、ＡＳＴＭ Ｅ２８−６７に準拠して測定した軟化点が１４９℃に達するまで反応させた。得られた樹脂をポリエステルＡとする。ポリエステルＡのガラス転移点は６２℃、酸価は６ＫＯＨｍｇ／ｇであった。
【００２９】
実施例１
ポリエステルＡ ９１重量部
荷電制御剤「ボントロンＮ−０４」（オリエント化学工業社製） ３重量部
カーボンブラック「ＲＥＧＡＬ−３３０Ｒ」（キャボット社製） ４重量部
水素添加樹脂「アイマーブＳ−１００」 １重量部
ポリプロピレンワックス １重量部
「ＮＰ−０５５」（三井石油化学工業社製）
上記組成物を１１０℃に加熱した２軸ニーダーで混練後、機械式粉砕機で２ｍｍの目をパスする程度にまで粗粉砕し、風力式粉砕・分級機を用いて、重量平均粒子径が９．５μｍの粉体を得た。その後、得られた粉体１００重量部と、疎水性シリカ「ＨＶＫ−２１５０」（ワッカー社製）０．５重量部とを高速攪拌機を用いて混合し、トナーを得た。
【００３０】
実施例２
ポリエステルＡの使用量を８９重量部とし、「アイマーブＳ−１００」の使用量を３重量部とした以外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３１】
実施例３
「アイマーブＳ−１００」の代わりに「アイマーブＰ−９０」１重量部を用いた以外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３２】
実施例４
「アイマーブＳ−１００」の代わりに「アイマーブＳ−１４０」１重量部を用いた以外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３３】
実施例５
ポリエステルＡの代わりにスチレンアクリル樹脂「ハイマー ＴＢ−１０００Ｆ」（三洋化成社製、ガラス転移点：６０℃、数平均分子量：約１２０００、重量平均分子量：２７万）９１重量部を用いた以外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３４】
比較例１
ポリエステルＡの使用量を８８重量部とし、「アイマーブＳ−１００」の使用量を４重量部とした以外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３５】
比較例２
「アイマーブＳ−１００」を用いず、ポリエステルＡの使用量を９２重量部とた以外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３６】
比較例３
「アイマーブＳ−１００」を用いず、ポリエステルＡの代わりに、スチレンアクリル樹脂「ハイマー ＴＢ−１０００Ｆ」（三洋化成社製、ガラス転移点：６０℃、数平均分子量：約１２０００、重量平均分子量：２７万）９２重量部を用いた以外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３７】
試験例１
実施例１〜５、比較例１〜３で得られたトナーを用い、非磁性一成分現像方式の反転現像装置であるページプリンター「ＨＬ−７３０」（ブラザー工業（株）製）を用いて、印字率４％の印刷を２万枚間欠印字し、トナーの耐久性及び耐熱保存性を評価した。結果を表１に示す。
【００３８】
〔耐久性〕
２万枚間欠印字後の画質、並びに感光体、現像ロール及び帯電ブレードへのトナーの融着の程度を目視により判断し、以下の評価基準に従って総合的に評価する。
【００３９】
〔評価基準〕
◎：特に良好
○：良好
×：実用不可
【００４０】
〔耐熱保存性〕
２万枚間欠印字後のトナーの凝集性を目視により判断し、以下の評価基準に従って評価する。
【００４１】
〔評価基準〕
◎：凝集なし
○：やや凝集がみられるが、実使用可能
×：凝集があり、実用不可
【００４２】
試験例２
試験例１で用いたページプリンター「ＨＬ−７３０」を改造し、実施例１〜５、比較例１〜３のトナーを定着温度を変えて定着させ、トナーの低温定着性及び耐オフセット性を評価した。結果を表１に示す。
【００４３】
〔低温定着性〕
トナーの最低定着温度を測定し、以下の評価基準に従って評価する。
【００４４】
〔評価基準〕
◎：マシン機内温度の上昇が気にならない程定着温度が低い
○：マシン機内温度の上昇を考慮して実使用可能
×：実用不可
【００４５】
〔耐オフセット性〕
トナーの非オフセット域を測定し、以下の評価基準に従って評価する。
【００４６】
〔評価基準〕
◎：非オフセット域が非常に広く、実使用上問題ない
○：実使用可能
×：実用不可
【００４７】
【表１】

【００４８】
以上の結果から、実施例１〜５のトナーは、耐久性、耐熱保存性、低温定着性及び耐オフセット性がともに優れていることが分かる。これに対して、比較例１〜３のトナーは、耐久性、耐熱保存性、低温定着性及び耐オフセット性のいずれかに不具合が生じ、実使用上は問題があることが分かる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明により、非磁性一成分現像方式を採用する現像方法で連続印刷した場合であっても、経時的に帯電ブレード及び現像ロールに熱融着されることなく、耐熱保存性、低温定着性及び耐オフセット性のいずれにも優れたトナー及び現像装置を提供することが可能となった。

Claims (5)

1. 結着樹脂及び着色剤を含有するトナーであって、ジシクロペンタジエンと、スチレン又はスチレン誘導体とを共重合させて、８０％以上水素添加した水素添加樹脂を、０．０５〜３重量％含有するトナー。
2. 水素添加樹脂の軟化点が９５〜１３０℃である請求項１記載のトナー。
3. 水素添加樹脂の１６０℃における溶融粘度が３００００ｍＰａ・ｓ以下である請求項１又は２記載のトナー。
4. 結着樹脂がポリエステルである請求項１〜３いずれか記載のトナー。
5. 請求項１〜４いずれか記載のトナーを用いる非磁性一成分現像方式の現像装置。