JP5241981B2 - 電荷制御樹脂および電荷制御樹脂を含有する静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Description
一成分系現像剤はキャリア粒子を使用せずにマグネタイト等の磁性体粒子を含有させた磁性トナーである磁性一成分現像剤と、磁性体やキャリアを用いずトナーと現像スリーブや弾性ブレードとの接触による摩擦帯電を利用した非磁性一成分現像剤があり、二成分系現像剤は鉄粉又は磁性フェライト粒子等のキャリア粒子とトナー粒子とを混合して使用する。いずれのトナーも静電潜像の極性に応じて正又は負の電荷を有する必要があり、一般にトナーに電荷を保有させ、画質を良くするために電荷制御剤を含有させる。
特公昭55−42752号公報にはサリチル酸又はアルキルサリチル酸の金属錯体を含有するトナー、特公平7−62766号公報にはサリチル酸又はサリチル酸誘導体の金属塩を含有するトナー、特公平7−104608号公報には芳香族ヒドロキシカルボン酸のアルミニウム錯化合物を含有するトナー等が公知の電荷制御剤として知られている。これらの電荷制御剤は、いずれも電荷制御剤が結着樹脂に対して均一分散しないため、画像濃度にばらつきが生じたり、地汚れの発生及び定着不良を起こす欠点を有していた。また、トナー表面に電荷を蓄積する際の複写機内での流動摩擦によって、トナー表面に存在している電荷制御剤の分散粒子が離脱し、トナー粒子の帯電量に変化を生じさせたり、トナー粒子個々の帯電性にばらつきを生じさせる等の問題点があった。
特開平2−167565号公報や特開平3−56974号公報にはスルホン酸または、スルホン酸及びカルボン酸等の酸基を含有するモノマーを、スチレン、(メタ)アクリル酸エステル等と共重合した高分子化合物を用いることにより、バインダー樹脂自体によって電子写真用トナーの帯電性を制御する方法が提案されている。しかしこれらの方法により、画像濃度のばらつき、地汚れの発生、定着不良などの問題はある程度解決はされたものの、帯電量、帯電量分布、帯電の環境安定性については、不十分であった。
特開昭61−153662号公報では特殊ポリエステル樹脂を有機金属化合物で部分架橋させる方法、すなわち結着樹脂と着色剤及び有機金属化合物を溶融混練することにより部分架橋させる方法が提案されている、また、特開平4−110860号公報では、カルボキシル基含有モノマーを構成単位として含む、酸価2〜20を有する結着樹脂と、サリチル酸またはアルキルサリチル酸の金属錯体を含有する磁性トナーが開示されており、トナー製造時に電荷制御剤と結着樹脂とを溶融混練し、イオン架橋構造させる方法が提案されているが、いずれの方法も、結着樹脂中に電荷制御剤が均一に分散していないために、画像濃度のばらつき、地汚れの発生、定着不良などの問題を満足できるまでに解決できるものではなかった。
サリチル酸誘導体の金属錯体あるいは金属塩の電荷制御剤は、湿度等の環境条件の影響を受けやすく、高い湿度の下ではトナーの帯電性能の低下という好ましくない傾向があった。
またサリチル酸誘導体の金属錯体あるいは金属塩の電荷制御剤と結着樹脂としてカルボキシル基を含有するスチレン−アクリル樹脂を溶融混練して得られるトナーにおいても、高い湿度の下では帯電性能の低下という問題を有していた。
すなわち、本発明は、不飽和二塩基酸無水物および/またはカルボキシル基含有モノマーを構成単位として含む樹脂とサリチル酸誘導体の金属化合物を反応させて得られる電荷制御樹脂及び当該電荷制御樹脂の製造方法であって、
さらに当該電荷制御樹脂または、当該電荷制御樹脂の製造法により得られた電荷制御樹脂と結着樹脂との混合割合が重量基準で0.3〜100:99.7〜0であることを特徴とする静電荷像現像用トナーである。
不飽和二塩基酸無水物を例示すると、二重結合を有しているジカルボン酸の無水物が好ましく、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物等の二重結合を有する酸無水物があげられる。
カルボキシル基含有モノマーを例示すると、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸等があげられる。不飽和二塩基酸無水物および/またはカルボキシル基含有モノマーと共重合させる場合のモノマーとしては、スチレン系モノマー(例えば、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン等)、アクリル酸またはメタクリル酸エステルモノマー(アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ステアリル等)が用いられる。これらの共重合に使用するモノマーは、複数混合して用いることができ、共重合して得られる樹脂はランダム共重合体でもブロック共重合体でもよい。
本発明で使用する好ましい樹脂とは、無水マレイン酸と前記モノマーとの共重合体で、例えば無水マレイン酸とスチレン系モノマーとを重合開始触媒の存在下ラジカル重合することにより得られる樹脂であり、無水マレイン酸と共重合するモノマーは重合可能な不飽和結合を有する化合物であれば特に限定されることはない。無水マレイン酸と共重合する化合物は2種以上でも良く、該共重合樹脂はランダム共重合でもブロック共重合でもよい。当該樹脂の中で無水マレイン酸とスチレンの共重合体が最も好ましい。
該共重合樹脂中の無水マレイン酸由来のユニットの含有する割合は、(無水マレイン酸由来のユニットのモル数/共重合樹脂を構成する全モノマーのモル数)が0.2〜0.8が好ましく、更に好ましくは、0.25〜0.5である。
不飽和二塩基酸無水物および/またはカルボキシル基含有モノマーを構成単位として含む樹脂の分子量としては、数平均分子量(Mn)が1300〜50000、重量平均分子量(Mw)が9000〜5000000であるものが好ましく、数平均分子量が1600〜20000、重量平均分子量が15000〜3000000のものが更に好ましい。
好ましいサリチル酸誘導体としては、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸等であり、その中でも、3,5−ジアルキル(炭素数4〜9)サリチル酸が更に好ましく、3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸が最も好ましい。
サリチル酸誘導体と結合する金属は、2価以上の金属が好ましく、例示すると、クロム、ジルコニウム、カルシウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マンガン、チタン、バナジウム、スカンジウム、ルテニウム、モリブデン、銀、ロジウム、タングステン、オスミウム、アルミニウム、スズ、鉛、マグネシウムが挙げられる。
本発明に使用するサリチル酸の金属化合物とは、例えばジルコニアの如きジルコニウムの金属原子に酸素が結合している金属酸化物も含まれる。
本発明で用いるサリチル酸誘導体の金属化合物の製造法は、金属付与剤を水、アルコール、アルコール水溶液に溶解し、サリチル酸誘導体を添加するか、あるいはサリチル酸誘導体とアルカリ剤を添加することにより合成される。また、サリチル酸誘導体のアルカリ水溶液、またはアルコール溶液中に、金属付与剤のアルコール溶液等を添加することにより合成される。これらのサリチル酸誘導体の金属化合物は、アルコールまたは水洗浄で精製する。また、錯塩の場合は、生成物を鉱酸、アルカリ剤、アミン剤で処理することによ種々のカウンターイオンを持つ錯塩が得られる。
カウンターイオンついては、水素イオン、アルカリ金属イオン、脂肪族を含むアンモニウムイオン等、複数種有しているものも含む。
前記、金属付与剤は、例えばジルコニウム金属を付与する化合物については、塩化酸化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、有機酸ジルコニウム等であり、金属不与剤として塩化酸化ジルコニウムを用いると、ジルコニウム金属酸化物が得られる。同様に金属付与剤としては、硫酸アルミニウム及び塩基性酢酸アルミニウム等のアルミニウム化合物、蟻酸クロム、硫酸クロム、塩化クロム及び硝酸クロム等のクロム化合物、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硝酸第二鉄等の鉄化合物,塩化コバルト、硫酸コバルト、硝酸コバルト等のコバルト化合物、塩化チタン等のチタン化合物、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、炭酸カルシウム、石コウ、消石灰、生石灰、次亜リン酸カルシウム、過酸化カルシウム、カルシウム粉末、塩化カルシウム等のカルシウム化合物が挙げられる。
また、トナーの帯電の立ちあがり性等の改善のためにサリチル酸および/またはサリチル酸のアルカリ金属を本発明で用いるサリチル酸の金属化合物と併用し、不飽和二塩基酸無水物および/またはカルボキシル基含有モノマーを構成単位として含む樹脂と反応させても良い。
サリチル酸誘導体の金属化合物として好ましいものとしては、3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸の2価以上の金属化合物が好ましく、具体的には、3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のカルシウム化合物である商品名TN−20C(保土谷化学工業社製)またはジルコニウム化合物TN−105(保土谷化学工業社製)が好ましい。
本発明のトナーにおいて、電荷制御樹脂と結着樹脂を併用する場合の不飽和二塩基酸無水物および/またはカルボキシル基含有モノマーを構成単位として含む樹脂とサリチル酸誘導体の金属化合物との好ましい反応割合は、不飽和二塩基酸無水物および/またはカルボキシル基含有モノマーを構成単位として含む樹脂100重量部に対してサリチル酸誘導体の金属化合物10〜1500重量部である。
本発明の電荷制御樹脂は、一成分現像用トナーでも、二成分現像用トナーでも好適に用いることができる。また、カプセルトナー及び重合トナーにも問題なく用いることができる。更に磁性トナーであっても非磁性トナーであっても制限を受けずに用いることができる。
トナー粒子表面に疎水性の材料である離型剤や着色剤が露出しにくく、このためトナー担保持部材、感光体、転写ローラー及び定着器への汚染を少なくすることができる。
結着樹脂としては、公知のものであればいずれも使用できる。
スチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体等のビニル系重合体ユニットを有する樹脂、及びこれらの単量体2種類以上からなる共重合樹脂、ポリエステル系重合体(樹脂)、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ブタジエンゴムに代表される各種ゴム系重合体等が使用できる。
スチレン;o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−フエニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−アセチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレン等のスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のスチレン不飽和モノオレフイン類;ブタジエン、イソプレン等の不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸nーオクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2ーエチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2ークロルエチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体等が挙げられる。
さらに、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのアクリル酸またはメタクリル酸エステル類;4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルヘキシル)スチレンの如きヒドロキシ基を有するモノマーが挙げられる。
これらの架橋剤は、他のモノマー成分100重量部に対して、0.01〜10重量部(さらに好ましくは0.03〜5重量部)用いることができる。
これらの架橋性モノマーのうち、トナー用樹脂に定着性、耐オフセット性の点から好適に用いられるものとして、芳香族ジビニル化合物(特にジビニルベンゼン)、芳香族基及びエーテル結合を1つ含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類が挙げられる。
これらのビニル系重合体の水酸基価は50mgKOH/g以下であるものが好ましく、より好ましくは水酸基価は30mgKOH/g以下である。
2価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、1,3−ブタンジオール、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−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、または、ビスフェノールAとエチレングリコール又はプロピレングリコールとのエーテル化合物が挙げられる。
また樹脂の樹脂の水酸基価は50mgKOH/g以下、望ましくは、水酸基価が30mgKOH/g以下であるものが良い。
ポリエステル系重合体の如き結着樹脂は、酸価が、0.1mgKOH/g〜70mgKOH/gが好ましく、更に0.1mgKOH/g〜50mgKOH/gが好ましい。ビニル系重合体の如き結着樹脂は、酸価が0〜30mgKOH/gを有するものが好ましく、更に好ましくは、酸価が0.1〜25mgKOH/gを有する結着樹脂である。
また、異なる結着樹脂を2種以上使用しても良く、その場合、酸価が0.1〜50mgKOH/gを有する樹脂を60重量%以上有するものが好ましい。
なお、結着樹脂の酸価はJIS K 0070の方法に準じて測定される。ただし、樹脂が溶媒に溶解しにくい場合はジオキサンなどの良溶媒を用いても差し支えない。
黒色又は青色の顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、フタロシアニンブルー、インダンスレンブルーなどがある。
黒色又は青色の染料としてはアゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料などが挙げられる。
本発明のトナーを磁性一成分現像黒色トナーとして使用する場合に用いられる着色剤としては各種磁性体が使用される。
いずれの場合も、定着後画像の光学反射濃度を維持する為に必要な量が用いられ、樹脂(結着樹脂と帯電制御樹脂の合計)100重量部に対し0.1〜20重量部、好ましくは2〜12重量部の添加量が望ましい。
これらのうち、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄が好ましい。
例えば本発明のトナーを磁性カラートナーとして使用する場合には、染料としては、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6等がある。顔料としては、ミネラルファストイエロー、ネープルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエロ―G、パーマネントイエロ―NCG、タートラジンレーキ、モリブデンオレンジ、パーマネントオレシジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドジルコニウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等がある。
マゼンタ用着色顔料としては、C.I.ピグメントレッド1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,21,22,23,30,31,32,37,38,39,40,41,48,49,50,51,52,53,54,55,57,58,60,63,64,68,81,83,87,88,89,90,112,114,122,123,163,202,206,207,209、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.バットレッド1,2,10,13,15,23,29,35等が挙げられる。
上記顔料を単独で使用しても構わないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。
イエロー用着色顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1,2,3,4,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16,17,23,65,73,83、C.I.バットイエロー1,3,20等が挙げられる。
非磁性トナーの着色剤の使用量は樹脂(結着樹脂と帯電制御樹脂の合計)100重量部に対して、0.1〜60重量部、好ましくは0.5〜50重量部である。
この場合の電荷制御剤としては、以下のものが挙げられる。
例えば負帯電性の電荷制御剤として有機金属錯体、キレート化合物、有機金属塩が挙げられる,具体的には、モノアゾ金属錯体、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸化合物の金属錯体又は金属塩が挙げられる,他には、芳香族ヒドロキシカルポン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその無水物、そのエステル類、ビスフェノールのフェノール誘導体類が挙げられる。また安定性を向上する目的で正帯電性の電荷制御剤を併用しても良く、この場合、ニグロシン染料、アジン染料、トリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩、4級アンモニウム塩を側鎖に有する樹脂が使用できる。
具体的には、磁性材料としては、四三酸化鉄(Fe3O4)、三二酸化鉄(γ−Fe2O3)、酸化鉄亜鉛(ZnFe2O4)、酸化鉄イットリウム(Y3Fe5O12)、酸化鉄カドミウム(CdFe2O4)、酸化鉄ガドリニウム(Gd3Fe5O12)、酸化鉄鋼(CuFe2O4)、酸化鉄鉛(PbFe12O)、酸化鉄ニッケル(NiFe2O4)、酸化鉄ネオジム(NdFe2O)、酸化鉄バリウム(BaFe12O19)、酸化鉄マグネシウム(MgFe2O4)、酸化鉄マンガン(MnFe2O4)、酸化鉄ランタン(LaFeO3)、鉄粉(Fe)、コバルト粉(Co)、ニッケル粉(Ni)等が挙げられる,上述した磁性材料を単独で或いは2種以上の組合せで使用する。特に好適な磁性材料は、四三酸化鉄又はγー三二酸化鉄の微粉末である。
樹脂(結着樹脂と帯電制御樹脂の合計)100重量部に対して、磁性体10〜200重量部、好ましくは20〜150重量部使用するのが良い。
また低温領域から高温領域にかけて、よりワックス添加の効果を発揮させるために2種類以上のワックスを含有するトナーも使用できる。
該ワックスはDSCで測定される吸熱ピークを2つ有することが好ましく、さらには、2つのピークが5〜15℃の温度差を有することが好ましい。温度差が5℃未満では前述の効果を充分に得ることが難しく、また、15℃を超えると低温側成分が保存性に好ましくない影響を与えるか、もしくは、高温側成分が定着性を阻害するからである。また、2つの吸熱ピークがあまりにも温度差がある場合には、両成分のトナー中での分散性・遊離性が異なるため、本発明の如き小粒径のトナーでは不均一なワックス成分の分散の影響を受けてしまい、帯電性能への悪影響が出ることがある。
(A)CH3(CH2)nCH2OH(n=約20〜約1300)
(B)CH3(CH2)nCH2COOH(n=約20〜約300)
(C)CH3(CH2)nCH2OCH2(CH2)mCH3(n=約20〜約200、m=0〜約100)等を挙げることができる。上記化合物(A)、(B)、(C)は、主鎖は直鎖状の飽和炭化水素である。上記化合物(A)、(B)、(C)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。
これらのワックスは、樹脂(結着樹脂と電荷制御樹脂の合計)100重量部に対し、0.5重量部以上20重量部以下で用いられることが好ましい。
好ましい流動性向上剤としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒュームドシリカと称されるものである。例えば、四塩化ケイ素ガスの酸水素焔中における熱分解酸化反応を利用するもので、基礎となる反応式は次の様なものである。
ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば以下の様な商品名で市販されているものがある。
AER0SIL 130(日本アエロジル社製)、AER0SIL 200(日本アエロジル社製)、AER0SIL 300(日本アエロジル社製)、AER0SIL 380(日本アエロジル社製)、AER0SIL TT600(日本アエロジル社製)、AER0SIL MOX170(日本アエロジル社製)、AER0SIL MOX80(日本アエロジル社製)、AER0SIL COK84(日本アエロジル社製)、Ca−O−SiL M−5(CABOT社製)、Ca−O−SiL MS−7(CABOT社製)、Ca−O−SiL MS−75(CABOT社製)、Ca−O−SiL HS−5(CABOT社製)、Ca−O−SiL EH−5(CABOT社製)、Wacker HDK N20 V15(WACKER−CHEMIEGMBH社製)、N20E(WACKER−CHEMIEGMBH社製)、T30(WACKER−CHEMIEGMBH社製)、T40(WACKER−CHEMIEGMBH社製)、D−CFineSi1ica(ダウコーニング社)、Franso1(Fransi1社)等が市販されている。
有機ケイ素化合物としては、ヘキサメチルジシラン、トリメチルシラン、トリメチルクロロシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、アリルフェニルジクロロシラン、ベンジルジメチルクロロシラン、ブロムメチルジメチルクロロシラン、α−クロロエチルトリクロルシラン、ρ−クロロエチルトリクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、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−ジフフェニルテトラメチルジシロキサンおよび1分子当り2から12個のシロキサン単位を有し、末端に位置する単位にそれぞれ1個のSiに結合した水酸基を含有するジメチルポリシロキサン等がある。さらに、ジメチルシリコーンオイルの如きシリコーンオイルが挙げられる。これらは1種あるいは2種以上の混合物で用いられる。
本発明の静電荷像現像用トナーには、この他の添加剤として、感光体・キャリアーの保護、クリーニング性の向上、熱特性・電気特性・物理特性の調整、抵抗調整、軟化点調整、定着率向上等を目的として、各種金属石けん、フッ素系界面活性剤、フタル酸ジオクチル、導電性付与剤として酸化スズ、酸化亜鉛、カーボンブラック、酸化アンチモン等や、酸化チタン、酸化アルミニウム、アルミナ等の無機微粉体等を必要に応じて添加することができる。又、これらの無機微粉体は必要に応じて疎水化しても良い。
又、テフロン、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデン等の滑剤、酸化セシウム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム等の研磨剤、ケーキング防止剤、さらに、トナー粒子と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。
これらの添加剤は、帯電量コントロールなどの目的でシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤、或いは種々の処理剤で処理することも好ましい。
以上の如き添加剤をトナーと一緒に、ヘンシェルミキサー、ボールミルなどの混合機により充分に混合攪拌し、トナー粒子表面に均一に外添処理することにより目的とする静電荷像現像用トナーを得ることができる。
キャリアの粒径は4〜200μmの範囲のものが使用できるが、好ましくは10〜150μmのものが良い。
二成分現像剤ではキャリア100重量部に対して、トナー1〜200重量部で使用することが好ましく、より好ましくは、キャリア100重量部に対して、トナー2〜50重量部で使用するのが良い。
さらに本発明におけるトナーの現像に際しては、トナーの総帯電量をコントロールする意味あいから、トナー担持体の表面を導電性微粒子および/または滑剤を分散した樹脂層で被覆することも望ましい。
非接触状態での現像の場合は、通常、現像剤と潜像保持体の間に直流電界を生じさせる事によりトナーが一定間隔の空間を飛翔する駆動力を得ることができるが、より鮮明な画像に現像するために、交流を重畳させる方式にも適用することができる。
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。
熱ローラーによる圧着加熱方式の代わりに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方式を利用することができる。
オフセット改良を目的として、例えば定着ローラー表面にトナーを付着させないために、ローラー表面をフッ素系樹脂等のトナーに対して離型性の優れた材料で形成すると共に、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と極めて効果が高い。
定着性能を向上させるために、熱に対して軟らかいトナーを用いた場合においては、現像ローラー静電荷像保持体、接触帯電部材等への付着を生じやすいことから、トナー中にワックス成分などの低分子量成分を含有させることもできる。
本発明において、トナーの形状係数を示すSF−1、SF−2とは、例えばCCDカメラを備えた光学顕微鏡(オリンパス社製BH−2)を用い、1000倍に拡大した粒子群を一視野に30個程度となるようサンプリングし、得られた画像をニレコ社製画像解析装置(ルーゼックスFS)に転送し、同作業を1つの化合物に対し約3000個となるまで繰り返し行い形状係数を算出した。形状係数(SF−1)と形状係数2(SF−2)は以下の式によって算出する。
SF−1=((ML2×π)/4A)×100
(式中、MLは粒子の最大長、Aは一粒子の最大断面積を示す。)
SF−2=PM2/4Aπ×100
(式中、PMは粒子の周囲長、Aは一粒子の最大断面積を示す。)
SF−1は粒子のひずみを表し、粒子が球に近いものほど100に近く、細長いものであるほど数値が大きくなる。またSF−2は粒子の凹凸を表し、粒子が球に近いものほど100に近く、粒子の形が複雑であるほど数値が大きくなる。
本発明の静電荷像現像用トナーは、トナーのメルトインデックス(MI値)が10〜150g/10minの範囲が望ましい。この場合のトナーのメルトインデックス(MI値)とは、JIS規格K−7210(A法)に準じて測定するものである。この場合、測定温度が125℃、加重を10kgとする。
(製造参考例1)
(3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のジルコニウム化合物の製法)
3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸21部、水130部を加え70℃に昇温した。25%水酸化ナトリウム水溶液で溶液pHを7.5に調整し、17%オキシ塩化ジルコニウム水溶液88部に前記3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸の水酸化ナトリウム水溶液を滴下し後撹拌を70℃、30分行った。スラリー液をろ過した後、温水で洗浄、ろ過し、この操作を3回繰り返した後、乾燥後、白色結晶である3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のジルコニウム化合物28部(電荷制御剤1)を得た。この白色結晶について、熱分析(TG−DTA)をおこなった。結果を図1に示した。熱分析(TG−DTA)の条件について以下に示した。
測定条件
▲1▼窒素雰囲気
▲2▼昇温速度:20℃/min
▲3▼試料量:5mg
(3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のカルシウム化合物の製法)
3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸21部、水130部を加え70℃に昇温した。25%水酸化ナトリウム水溶液で溶液pHを7.5に調整し、10%塩化カルシウム水溶液60部に前記3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸の水酸化ナトリウム水溶液を滴下し後撹拌を70℃、30分行った。スラリー液をろ過した後、温水で洗浄しろ過し、この操作を3回繰り返した後、乾燥後、白色結晶である3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のカルシウム化合物22部(電荷制御剤2)を得た。この白色結晶について、熱分析(TG−DTA)をおこなった。結果を図2に示した。
テトラヒドロフラン100mlにスチレンと無水マレイン酸共重合体10部(Mn=1600、スチレンと無水マレイン酸のモノマー比が1:1、ACROS ORGANICS社製)を加え室温で溶解させた。そこに、あらかじめテトラヒドロフランに溶解させた製造参考例1で得られた3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のジルコニウム化合物18部を滴下ロートで30分かけ滴下した。その後、66℃まで昇温し3時間加熱還流を行ったところ白色結晶が析出した。冷却後、ろ過、乾燥した後、白色結晶28部(電荷制御樹脂1)を得た。
製造例1で使用したスチレンと無水マレイン酸共重合体(Mn=1600、スチレンと無水マレイン酸のモノマー比が1:1、ACROS ORGANICS社製)について、熱分析(TG−DTA)をおこなった。結果を図3に示した
また、製造例1で得られた白色結晶について、熱分析(TG−DTA)をおこなった。結果を図4に示した。
テトラヒドロフラン100mlにスチレンと無水マレイン酸共重合体10部(Mn=1600、スチレンと無水マレイン酸のモノマー比が1:1、ACROS ORGANICS社製)を加え室温で溶解させた。そこに、あらかじめテトラヒドロフランに溶解させた製造参考例2で得られた3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のカルシウム化合物との反応生成物28部を滴下ロートで30分かけ滴下した。その後、66℃まで昇温し3時間加熱還流を行った。冷却後、ろ過、乾燥した後、白色結晶38部(電荷制御樹脂2)を得た。
この白色結晶について、熱分析(TG−DTA)をおこなった。結果を図5に示した。
製造例1で使用したスチレンと無水マレイン酸共重合体10部(Mn=1600、スチレンと無水マレイン酸のモノマー比が1:1、ACROS ORGANICS社製)と製造参考例1で得られた3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のジルコニウム化合物とを製造例1と同じ割合で混練し、その混合物の熱分析(TG−DTA)をおこなった。結果を図6に示した。図4と異なることからスチレンと無水マレイン酸共重合体と3,5−ジ−tert−ブチルサルチル酸のジルコニウム化合物はテトラヒドロフラン中で反応していることがわかる。
製造例2で使用したスチレンと無水マレイン酸共重合体10部(Mn=1600、スチレンと無水マレイン酸のモノマー比が1:1、ACROS ORGANICS社製)と製造参考例2で得られた3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のカルシウム化合物とを製造例2と同じ割合で混練し、その混合物を、熱分析(TG−DTA)をおこなった。結果を図7に示した。図5と異なることからスチレンと無水マレイン酸共重合体と3,5−ジ−tert−ブチルサルチル酸のカルシウム化合物はテトラヒドロフラン中で反応していることがわかる。
スチレンーアクリル系共重合体樹脂(酸価0.1) 90.4部
(商品名、CPR−100、三井化学社製)
製造例1で得られた電荷制御樹脂1 1.6部
カーボンブラック 5部
(商品名、MA−100、三菱化学社製)
低分子量ポリプロピレン 3部
(商品名、ビスコール550P、三洋化成社製)
上記混合物を140℃の加熱混合装置により溶融混合し、冷却した混合物をハンマーミルで粗粉砕した。更にジェットミルで微粉砕した後、分級して体積基準の平均粒径9±0.5μmの黒色トナーを得た。このトナーをノンコート系のフェライトキャリア(商品名、F−100、パウダーテック社製)、及びシリコンコート系のフェライトキャリア(商品名、F96−100、パウダーテック社製)とをそれぞれトナーとキャリアが4対100部の割合で混合して振とうし、トナーを負に帯電させた後、ブローオフ粉体帯電量測定装置で温度25℃、湿度50%の雰囲気下で測定した。また高温高湿環境下(温度35℃、湿度85%)に24時間放置後、高温高湿環境下ブローオフ粉体帯電量測定装置でトナーの電荷量を測定した。また、温度25℃、湿度50%の環境下での帯電量から高温高湿下(温度35℃、湿度85%)での帯電量の減少の割合を減衰率として以下の式で算出し、表1に示した。
減衰率=(温度25℃、湿度50%下の帯電量-高温高湿下の帯電量)/(温度25℃、湿度50%下の帯電量)×100
スチレンーアクリル系共重合体樹脂(酸価0.1) 90.64部
(商品名、CPR−100、三井化学社製)
製造例2で得られた電荷制御樹脂2 1.36部
カーボンブラック 5部
(商品名、MA−100、三菱化学社製)
低分子量ポリプロピレン 3部
(商品名、ビスコール550P、三洋化成社製)
上記混合物を140℃の加熱混合装置により溶融混合し、冷却した混合物をハンマーミルで粗粉砕した。更にジェットミルで微粉砕した後、分級して体積基準の平均粒径9±0.5μmの黒色トナーを得た。このトナーをノンコート系のフェライトキャリア(商品名、F−100、パウダーテック社製)、及びシリコンコート系のフェライトキャリア(商品名、F96−100、パウダーテック社製)とをそれぞれトナーとキャリアが4対100部の割合で混合して振とうし、トナーを負に帯電させた後、ブローオフ粉体帯電量測定装置(温度25℃、湿度50%)で測定した。また高温高湿下(温度35℃、湿度85%)に24時間放置後、高温高湿環境下ブローオフ粉体帯電量測定装置でトナーの帯電量を測定した。また、温度25℃、湿度50%の環境下での帯電量から高温高湿下(温度35℃、湿度85%)での帯電量の減少の割合を減衰率として算出し、表1に示した。
スチレンーアクリル系共重合体樹脂(酸価0.1) 91部
(商品名、CPR−100、三井化学社製)
製造参考例1で得られた電荷制御剤1 1部
カーボンブラック 5部
(商品名、MA−100、三菱化学社製)
低分子量ポリプロピレン 3部
(商品名、ビスコール550P、三洋化成社製)
上記混合物を140℃の加熱混合装置により溶融混合し、冷却した混合物をハンマーミルで粗粉砕した。更にジェットミルで微粉砕した後、分級して体積基準の平均粒径9±0.5μmの黒色トナーを得た。このトナーをノンコート系のフェライトキャリア(商品名、F−100、パウダーテック社製)、及びシリコンコート系のフェライトキャリア(商品名、F96−100、パウダーテック社製)とをそれぞれトナーとキャリアが4対100部の割合で混合して振とうし、トナーを負に帯電させた後、ブローオフ粉体帯電量測定装置(温度25℃、湿度50%)で測定した。また高温高湿環境下(温度35℃、湿度85%)に24時間放置後、高温高湿環境下ブローオフ粉体帯電量測定装置でトナーの電荷量を測定した。また、温度25℃、湿度50%の環境下での帯電量から高温高湿下(温度35℃、湿度85%)での帯電量の減少の割合を減衰率として算出し、表1に示した。
スチレンーアクリル系共重合体樹脂(酸価0.1) 91部
(商品名、CPR−100、三井化学社製)
製造参考例2で得られた電荷制御剤2 1部
カーボンブラック 5部
(商品名、MA−100、三菱化学社製)
低分子量ポリプロピレン 3部
(商品名、ビスコール550P、三洋化成社製)
上記混合物を140℃の加熱混合装置により溶融混合し、冷却した混合物をハンマーミルで粗粉砕した。更にジェットミルで微粉砕した後、分級して体積基準の平均粒径9±0.5μmの黒色トナーを得た。このトナーをノンコート系のフェライトキャリア(商品名、F−100、パウダーテック社製)、及びシリコンコート系のフェライトキャリア(商品名、F96−100、パウダーテック社製)とをそれぞれトナーとキャリアが4対100部の割合で混合して振とうし、トナーを負に帯電させた後、ブローオフ粉体帯電量測定装置(温度25℃、湿度50%)で測定した。また高温高湿下(温度35℃、湿度85%)に24時間放置後、高温高湿環境下ブローオフ粉体帯電量測定装置でトナーの帯電量を測定した。また、温度25℃、湿度50%の環境下での帯電量から高温高湿下(温度35℃、湿度85%)での帯電量の減少の割合を減衰率として算出し、表1に示した。
(非磁性2成分現像方式による画像特性評価)
実施例1、2で製造したトナーとシリコンコート系のフェライトキャリヤ(商品名、F96−100、パウダーテック社製)を4:100部の割合で混合した現像剤を用いて、非磁性2成分現像方式による画像特性評価を行った。実施例1で製造したトナーを用いた現像剤の画像特性評価を実施例3、実施例2で製造したトナーを用いた現像剤の画像特性評価を実施例4とした。画像形成装置は市販の非磁性2成分現像方式複写機を改造し、感光体表面電位、現像ローラー印加電圧、転写電圧、定着温度、が任意に制御できるようにしてあり、初期画像で印字が最良となるよう各条件を設定した。印刷はトナーを連続補給しながら、テストチャート印刷を開始してからそれぞれ10枚目(初期画像)、5千枚連続印刷後、2万枚連続印刷後の画像をサンプリングし、評価を行った。
Claims (1)
- 不飽和二塩基酸無水物および/またはカルボキシル基含有モノマーを構成単位として含む樹脂とサリチル酸誘導体の金属化合物を、溶媒中、20〜70℃で反応させて得られる電荷制御樹脂の製造方法であって、不飽和二塩基酸無水物および/またはカルボキシル基含有モノマーを構成単位として含む樹脂100重量部に対してサリチル酸誘導体の金属化合物10〜1500重量部を反応させることを特徴とする電荷制御樹脂の製造方法。
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