【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電子写真用トナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法は、光導電性物質を利用した感光体上に種々の手段により電気的に潜像を形成し、この潜像をトナーを用いて現像し、感光体上のトナー潜像を中間転写体を介して又は介さずに、紙等の被転写体にトナー画像を転写した後、この転写画を加熱、加圧、加熱加圧あるいは溶剤蒸気等により定着する、という複数の工程を経て、定着画像が形成されるというものである。このような電子写真法の実施にあたって、感光体上に残ったトナーは必要により種々の方法でクリーニングされ、前記複数の工程が繰り返される。
【0003】
トナー像の定着法として広く採用されているヒートロール定着方式は、他の定着法より高速で堅牢な定着像が得られ、エネルギー効率が高く、溶剤等の揮発による環境への害が少ない等の点で優れているものの、トナー像が定着ロールやベルトに直接接触するため、オフセット現象が生じやすいという欠点がある。
【0004】
従来、定着装置のヒートローラー表面は、トナーのオフセットを防止する目的で、トナーに対して離型性に優れたシリコーンゴムやフッ素系樹脂で形成され、更にその表面をオフセットの防止及びヒートローラー表面の劣化を防止する目的でシリコーンオイル等の離型性の良い液体で薄膜被覆することが行われてきた。
【0005】
しかしながら、この方法はトナーのオフセットを防止する点では有効であるがシリコーンオイル等をヒートロールへ供給するための供給手段が必要なため、定着装置が複雑になるという欠点を有していた。
【0006】
更に、定着装置が加熱状態のとき、ヒートローラー表面に被覆されたシリコーンオイルは加熱されて揮発飛散するため、シリコーンオイルで複写機内が汚染されるという欠点もあった。
【0007】
そこで、シリコーンオイル等の代りに、トナー粒子の中からオフセット防止効果のある物質を加熱定着時にヒートローラーへ供給してオフセットを防止しようという発想から、トナー粒子中にオフセット防止効果のあるワックスを含有させる方法が提案された。
【0008】
上記のような問題に対し、例えば特開平3−50559号公報、特開平4−362953号公報、特公平6−73023号公報、特公平7−104616号公報及び特開平8−220808号公報などで開示されているように、トナー中にワックス状の離型剤を含有させ、オイル塗布を必要としないものが種々提案されている。この他にも、耐オフセット性向上のために、トナーにポリプロピレンを添加したもの(特公昭52−3304号公報参照)、ならびに、フィッシャートロプシュワックスを添加したもの(特開昭61−273554号公報参照)が知られている。
【0009】
ワックス類は、トナーの低温時や高温時の耐オフセット性の向上や、低温時の定着性の向上のために用いられている。しかしながら、これらの性能を向上させる反面、耐ブロッキング性を悪化させたり、複写機内での昇温によってトナーが熱にさらされると現像性が悪化したり、長期放置時にワックスがブルーミングして現像性が悪化したりする。
【0010】
従来のトナーでは、これらの面をすべて満足するものは無く、何らかの問題点が生じていた。例えば、高温オフセットや現像性は優れているが低温定着性が今一歩であったり、低温オフセットや低温定着性には優れているが耐ブロッキング性にやや劣り、機内昇温で現像性が低下する弊害があったり、或は低温時と高温時の耐オフセット性が両立できなかったりしていた。
【0011】
低分子量ポリプロピレン[例えば、三洋化成工業(株)製のビスコール550P、660Pその他]を含有するトナーが市販されているが、更に低温オフセット性の向上及び定着性の向上したトナーが待望されている。
【0012】
離型剤としてポリプロピレンのみを添加したトナーは、離型性が良く、耐オフセット性にすぐれ、その定着性は良いものの、擦り試験では定着像の強度に起因すると思われる定着擦り強度が低いという問題があった。
【0013】
最近の高速両面複写機では、定着済みコピーを一度カセット内に取り込み、裏表を反転させて、再度裏面に現像することになるが、その際、上記の擦り強度が低いと定着像とコピーフィーダー部材との擦れにより、像の一部に尾引き現象が生じ、又、フィーダー部材が汚れ、更に次のコピーを汚す原因となる。
【0014】
又、離型剤としてフィッシャートロプシュワックスのみを添加したトナーは、擦り強度が高いものの、低温及び高温域の耐オフセット性が劣るという問題があった。
【0015】
一方、省エネルギー化の観点からは、定着器の温度が使用温度に達するまでの待ち時間を短くするとともに、より低温でのトナー定着が望まれている。そこで、結着樹脂等のガラス転移点を下げたり、低分子量成分を多くしたり、可塑剤等を用いる方法が試みられているが、トナーが保存時あるいは現像機内で凝集固結する、いわゆるブロッキングを生じることがある。
【0016】
そこで、定着温度を低くする方法として、結着樹脂として結晶性ポリエステルを含有したトナーが知られている。例えば、特公昭62−39428号公報には、酸成分として芳香族ポリカルボン酸成分を50モル%以上含有した結晶性ポリエステルと酸成分として芳香族ポリカルボン酸成分を60モル%以上含有した非晶性ポリエステルとからなる結着樹脂を含有したトナーが開示されているが、両者のポリエステルの基本骨格が同じ場合には、トナー製造時の混練りの際に樹脂が互いに相溶してしまい、結晶性ポリエステルのガラス転移点を保持しにくくなる。又特公平5−442032号公報には、軟化点が50〜100℃の結晶性ポリエステルと高軟化点の結晶性ポリエステルとを含有したトナーも開示されているが、やはり両者のポリエステルの基本骨格が同じ場合には、前記と同様の理由で低融点側のポリエステルの軟化点が粉砕性又は保存安定性に悪影響を及ぼす。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術における問題点を解消し、より少ない電力消費で、換言すると、より低い温度で、優れた擦り定着性を有し、且つ、広い非オフセット域に優れた電子写真用トナーを提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による電子写真用トナーの構成は、(1)として、感光体上の静電潜像を現像したトナー像を転写した後、該感光体上に残存する未転写トナーを、該感光体に当接するゴム状弾性ブレードにより取除いて回収し、該回収トナーを現像装置に循環して再使用する画像形成方法に用いる、少なくとも結着樹脂、ワックス及び着色剤からなる電子写真用トナーにおいて、前記ワックスは、少なくとも長鎖アルキルアルコール又はアミンもしくはフルオロアルキルアルコール又はアミンのうち1種又は2種以上(a)、不飽和多価カルボン酸又はその無水物(b)及び融点50〜150℃の合成炭化水素ワックス(c)を反応させることによって得られるワックス状生成物からなり、該ワックス状生成物(I)のDSC曲線において、吸熱ピークが60℃〜110℃の範囲に少なくとも1つ存在することを特徴とする。
【0019】
同じく(2)として、上記(1)の特徴に加えて、前記DSC曲線において、吸熱ピークが120℃〜160℃の範囲に少なくとも1つ存在するワックス(II)を含有することを特徴とする。
【0020】
同じく(3)として、上記(1)又は(2)の特徴に加えて、前記合成炭化水素ワックス(c)は、パラフィンワックス、又は、フィッシャートロプシュワックスであって、前記ワックス状生成物(I)のトナー中含有量が1〜5重量部であることを特徴とする。
【0021】
同じく(4)として、上記(1)乃至(3)のいずれかの特徴に加えて、前記ワックス(II)は、低分子量ポリプロピレン及び/又は低分子量ポリエチレンであって、トナー中含有量が0.5〜5重量部であることを特徴とする。
【0022】
同じく(5)として、上記(1)ないし(4)のいずれかの特徴に加えて、前記ワックス(II)の平均分散径が0.3〜1μmであることを特徴とする。
【0023】
同じく(6)として、上記(1)ないし(5)のいずれかの特徴に加えて、前記結着樹脂は、結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドとを主成分とする結着樹脂を含有し、前記結晶性ポリエステルが炭素数2〜6のジオールを80モル%以上含有したアルコール成分とフマル酸を80モル%以上含有したカルボン酸成分とを縮重合させて得られる、軟化点が85〜150℃の樹脂であることを特徴とする。
【0024】
同じく(7)として、上記(6)の特徴に加えて、前記非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドは、芳香族化合物を50重量%以上含有した単量体を縮重合させて得られる樹脂であり、非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドに対する結晶性ポリエステルの重量比〔結晶性ポリエステル/(非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミド)〕が1/99〜50/50であることを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態(以下「本実施形態」という)によれば、長鎖アルキルアルコール又はアミンもしくはフルオロアルキルアルコール又はアミンのうち1種又は2種以上(a)、不飽和多価カルボン酸又はその無水物(b)及び融点50〜150℃の合成炭化水素ワックス(c)とを反応させることによって得られるワックス状生成物(I)をトナー中に含有させることにより、広い定着温度域をもつ優れたトナーを得ることができる。
【0026】
また、前記ワックス状生成物(I)とフルオロアルキル化合物、シロキサン化合物又はフルオロシロキサン化合物とを遊離基存在下で反応させることによって得られる付加生成物をトナー中に含有させることにより、同様に広い定着温度域をもつ優れたトナーを得ることができる。
【0027】
前記ワックス状生成物(I)とワックス(II)を併用することにより、更に低い温度で、優れた擦り定着性を有し、且つ、広い非オフセット域に優れたトナーを得ることができる。
【0028】
更に、前記結着樹脂は、結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドとを主成分とする結着樹脂を含有し、前記結晶性ポリエステルが炭素数2〜6のジオールを80モル%以上含有したアルコール成分とフマル酸を80モル%以上含有したカルボン酸成分とを縮重合させて得られる、軟化点が85〜150℃の樹脂であることにより、低温定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性のいずれにも優れ、且つ、感光体汚染を生じることのない電子写真用トナーを得ることができる。
【0029】
前記非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドは、芳香族化合物を50重量%以上含有した単量体を縮重合させて得られる樹脂であり、前記非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドに対する前記結晶性ポリエステルの重量比〔結晶性ポリエステル/(非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミド)〕が1/99〜50/50であることにより、低温定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性のいずれにも優れ、且つ、感光体汚染を生じることのない電子写真用トナーを得ることができる。
【0030】
これにより、複写機の低エネルギー化はもちろんのこと、高速化や両面印刷時に起こるオフセットを防止することができる。
【0031】
本実施形態について以下詳細に説明する。本実施形態のおけるワックス状生成物(I)は、不飽和多価カルボン酸又はその無水物(b)をアルコール又はアミン類(a)を用いて修飾し、つぎにこれを遊離基存在下で合成炭化水素ワックス(c)に付加させるか、もしくは先に遊離基存在下で合成炭化水素ワックス(c)に不飽和多価カルボン酸又はその無水物(b)を付加させてからアルコールやアミン類(a)と反応させることによって得ることができる。ここで、合成炭化水素ワックス(c)としてα−オレフィン類を用いた場合には不飽和多価カルボン酸又はその誘導体との反応に遊離基を使用せずともよく、高温におけるエン反応も利用することができる。又、上記3成分(a)、(b)、(c)の量的関係は特に限定されるものではないが、高い離型性能やバインダー樹脂への分散、相溶性能を発揮させるため、合成炭化水素ワックス(c)に対して不飽和多価カルボン酸(b)0.5〜1.5モル当量、アルコールやアミン類(a)0.2〜3.0モル当量使用することが好ましい。
【0032】
アルコールやアミン類(a)としては、例えば、オクタノール、ドデカノール、ステアリルアルコール、ノナコサノール、ペンタデカノール、N−メチルヘキシルアミン、ノニルアミン、ステアリルアミン、ノナデシルアミンなどの長鎖アルキル鎖をもつものを使用することができ、また2−(パーフルオロブチル)エタノール、2−(パーフルオロヘキシル)エタノール、2−(パーフルオロオクチル)プロパノール、1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプタノール、4,4−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフェノール、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、フルオロアニリンなどのフルオロアルコールやアミン類などの1種又は2種以上の混合物が使用できる。
【0033】
不飽和多価カルボン酸又はその無水物(b)としては、たとえばマレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸などの1種又は2種以上の混合物が使用できる。アルコールやアミン類(a)を用いて修飾する場合において、その反応性が優れている点から、無水物が好ましい。
【0034】
遊離基を存在させる方法として有機過酸化物を使用するが、ジターシャリーブチルパーオキサイド、ターシャリーブチルハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ターシャリーブチルクミルハイドロパーオキサイド、クミルハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリーブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリーブチルパーオキシ)ヘキシン−3、ターシャリーブチルパーオキシイソプロピルモノカルボナート、1,1−ビス(ターシャリーブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイドなどの1種又は2種以上の混合物が使用できる。
【0035】
本実施形態において、遊離基存在下での付加に使用できるフルオロアルキル化合物としては、例えば1−メトキシ−(パーフルオロ−2−メチル−1−プロペン)、へキサフルオロアセトン、3−パーフルオロオクチル−1,2−エポキシプロパン、3−(1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルオキシ)−1,2−エポキシプロパン、3−(2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ)−1,2−エポキシプロパン、2−(パーフルオロブチル)エチルブロマイド、パーフルオロオクチルブロマイドなどの1種又は2種以上の混合物が使用できる。また、長いフルオロアルキル鎖をもつものほど効果を発揮するものであるが、長いアルキル鎖を持つものほど反応性は低くなり、系内に未反応物が残ることとなる。よって好ましくは沸点が200℃以下で反応終了後に容易に留去できるものが望ましい。
【0036】
又、ワックス状生成物(I)は、その吸熱ピークが60〜110℃の範囲に存在する組成物であり、60〜80℃の範囲がより好ましい。ワックス状生成物(I)の吸熱ピークが60℃未満であるとトナーの耐ブロッキング性が低下し、又、ワックスの融解温度が低過ぎ、十分な耐高温オフセット性が得られないため好ましくない。110℃を越えるとワックスの融解温度が高過ぎ、十分な耐低温オフセット性及び低温定着性が得られないため好ましくない。
【0037】
一方、ワックス(II)は、その吸熱ピークが120〜160℃の範囲に存在する組成物であり、130〜150℃の範囲がより好ましい。ワックス(II)の吸熱ピークが120℃未満であると、高温での耐オフセット性が不十分であり好ましくない。160℃を越えると着色粒子製造時、ワックスを着色粒子中に均一分散させることが難しく、且つ、溶融混練時に多大のエネルギーを要し好ましくない。
【0038】
本実施形態に使用する合成炭化水素ワックス(c)としては、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、α−オレフィンなどがあげられるが、上記のような反応を行った場合、一部未反応のものが残り、融点が低く特に液状のものを用いたときにはこの未反応物により定着ロールの汚染やトナーのブロッキングが生じてしまう場合があり、一方、融点が高いワックス類を用いた場合には反応生成物自体の融点が高くなり、低温における定着性が悪くなってしまう。よって、本発明に使用する合成炭化水素ワックスとしては、融点が50〜150℃のものが好ましく、パラフィンワックス、又はフィッシャートロプシュワックスがより好ましい。
【0039】
ワックス状生成物(I)のトナー中の含有量は、1〜5重量部である。ワックス状生成物(I)の含有量が1重量部未満であると定着率が悪くなり、且つ、ヒートローラーのトナー汚れによる画像オフセットが発生し好ましくない。ワックス状生成物(I)の含有量が5重量部を越えると耐ブロッキング性が悪くなり保存時トナーの固い凝集が発生し好ましくない。
【0040】
一方、ワックス(II)のトナー中への含有量は、0.5〜5重量部である。ワックス(II)の含有量が1重量部未満であるとヒートローラーのトナー汚れによる画像オフセットが発生し好ましくない。ワックス(II)の含有量が5重量部を越えると耐ブロッキング性が悪くなり保存時トナーの凝集が発生し好ましくない。
【0041】
ワックス(II)としては、三洋化成工業株式会社製の市販品「ビスコール770P」、「ビスコール660P」、「ビスコール550P」、「ビスコール330P」、三井石油化学株式会社製の市販品「NP505」、「NP055」等のポリプロピレン樹脂が挙げられる。好ましくは「ビスコール550P」である。
【0042】
用いるワックスには、低分子量ポリプロピレンワックス、低分子量ポリエチレンワックスのいずれか一方を含有させることが好ましく、両者を併用するのが更に好ましい。両者を併用した場合には、耐オフセット性が良好となり、更に定着後のトナー画像を白紙でこすったときにトナー像の一部が破断されてこすった白紙に移行する現像(スマッジ現像)を改善できるという利点がある。
【0043】
ワックス(II)の平均分散径が0.1μm未満であると、ワックスの機能そのものが失われ耐オフセット性が低下する。ワックス(II)の平均分散径が2μmを越えると、現像時にトナーから粗大ワックスが遊離し、遊離した粗大ワックスが現像剤のキャリアに付着して現像剤の耐久性を阻害したり、感光体表面を汚染したりするため好ましくない。一般的には、ワックスの分散径は、0.1〜1μmの範囲であることが好ましく、0.3〜0.7μmであることがより好ましい。
【0044】
このようなワックス分散径の制御方法としては、トナー混練時の温度を制御する方法、ワックス分散時の剪断力や処理速度を制御する方法等が挙げられる。例えば、トナー混練時に、ワックスの軟化点以下で混練することにより、スラブ中のワックス部分についても混練シェアがかかり、ある程度、ワックス分散をよくすることができる。
【0045】
ワックス(II)の平均分散径は、下記方法で測定出来る。トナーをトナーと相溶しない樹脂中へ包埋し、その樹脂片をミクロトームで薄切片(厚さ約0.2μm)とし測定サンプルを作製する。測定サンプルはトプコン株式会社製「LEM−2000」を用い2000倍の倍率で10視野が写真撮影され、撮影画像は画像解析装置で解析され、ワックスの平均分散径が求められる。
【0046】
ワックス(II)の平均分散径を上記範囲に制御することが難しい場合は、ワックス(II)をトナー中に微分散させる効果のある分散剤を含有させても良い。該分散剤としては、下記のようなブロック共重合体で、具体的には、例えば、SBS(スチレン−ブタジエン−スチレンのブロック共重合体)、SIS(スチレン−イソプレン−スチレンのブロック共重合体)及びSEBS(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンのブロック共重合体)が挙げられる。好ましくはSIS(スチレン−イソプレン−スチレンのブロック共重合体)である。
【0047】
ワックスを結着樹脂製造時の脱溶剤工程以前に添加し含有させる好ましい方法は、溶剤中にワックスを添加、溶解後、溶液を昇温撹拌しながらモノマーと重合開始剤を滴下して溶液重合を行い、その後脱溶剤、冷却、粉砕して作製する方法である。
【0048】
本実施形態に使用される結着樹脂としては、結晶性ポリエステル(樹脂A)と非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミド(樹脂B)とを主成分とするものが好ましく用いられる。結着樹脂中の、結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドの総量は、50〜100重量%が好ましく、80〜100重量%がより好ましく、100重量%が特に好ましい。
【0049】
樹脂Aとしての結晶性ポリエステルは、2価以上の多価アルコールからなるアルコール成分と、2価以上の多価カルボン酸化合物からなるカルボン酸成分とを含有した単量体を用いて得られるが、樹脂の軟化点及び結晶性の観点から、アルコール成分には、炭素数2〜6のジオールを80モル%以上、好ましくは90〜100モル%含有したものを、カルボン酸成分にはフマル酸を80モル%以上、好ましくは85〜100モル%含有したものを用いる。炭素数2〜6のジオールとしては、1,4−ブタンジオール、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、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール等が挙げられ、これらの中ではα,ω−直鎖アルキレングリコールが好ましく、1,4−ブタンジオールがより好ましい。
【0050】
炭素数2〜6のジオール以外に用いられてもよい2価の多価アルコールとしては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,8−オクタンジオール、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、ポリテトラメチレングリコール、水添ビスフェノールA等が挙げられ、これらの中では、炭素数7〜20の脂肪族系ジオール、それらの縮合物及び炭素数2〜6のジオールの縮合物が好ましい。
【0051】
3価以上の多価アルコールとしては、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリ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、グリセリン、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、これらの中では樹脂の軟化点及び結晶性の観点からグリセリンが好ましい。
【0052】
又、フマル酸以外に用いられてもよい、好ましい2価の多価カルボン酸化合物は、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、もしくは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及びこれらの酸の無水物、アルキル(炭素数1〜3)エステル等の誘導体等である。
【0053】
3価以上の多価カルボン酸化合物としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸及びこれらの酸無水物、アルキル(炭素数1〜3)エステル等の誘導体等が挙げられ、これらの中では樹脂の軟化点及び結晶性の観点からトリメリット酸及びその誘導体が好ましい。
【0054】
本実施形態では、結晶性ポリエステルとして非線状のポリエステルを形成するため、3価以上の多価アルコール及び3価以上の多価カルボン酸化合物からなる群より選ばれた3価以上の単量体を、0.1〜30モル%、好ましくは0.1〜20モル%、より好ましくは1〜10モル%含有した単量体が望ましい。
【0055】
アルコール成分とカルボン酸成分は、不活性ガス雰囲気中にて、要すればエステル化触媒、重合禁止剤等を用いて、150〜250℃の温度で反応させること等により縮重合させることができる。具体的には、樹脂の強度を上げるために全単量体を一括仕込みしたり、低分子量成分を少なくするために2価の単量体を先ず反応させた後、3価以上の単量体を添加して反応させる等の方法を用いてもよい。
【0056】
なお、本実施形態において、「結晶性」とは、軟化点とDSCによる融解熱の最大ピーク温度の比(軟化点/ピーク温度)が0.9以上1.1未満、好ましくは0.98〜1.05であることをいい、又「非晶質」とは、軟化点と融解熱の最大ピーク温度の比(軟化点/ピーク温度)が1.1〜4.0、好ましくは1.5〜3.0であることをいう。
【0057】
結晶性ポリエステルの軟化点は、好ましくは85〜150℃、より好ましくは100〜140℃であり、融解熱の最大ピーク温度は、好ましくは77〜150℃、より好ましくは90〜140℃である。
【0058】
結晶性ポリエステルのテトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量は、耐ブロッキング性及び溶融粘度の観点から、500〜6000が好ましく、500〜5000がより好ましい。
【0059】
なお、結晶性ポリエステル樹脂が2種以上の樹脂からなる場合は、その少なくとも1種、好ましくはそのいずれもが以上に説明した結晶性ポリエステルであるのが望ましい。
【0060】
樹脂Bとしては、非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドが用いられるが、本発明では、定着性の観点から、非晶質ポリエステルが好ましい。
【0061】
樹脂Bとしての非晶質ポリエステルは、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を含有した単量体を用いて得られる。
【0062】
多価アルコール成分としては、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(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、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、水添ビスフェノールA、ソルビトール、又はそれらのアルキレン(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物等が挙げられ、これらの1種以上を含有するものが好ましい。
【0063】
又、多価カルボン酸成分としては、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。
【0064】
又、非晶質ポリエステルポリアミドは、前記の多価アルコール成分及び多価カルボン酸成分に加えて更に、アミド成分を形成するために、エチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、トリエチレンテトラミン等のポリアミン、6−アミノカプロン酸、ε−カプロラクタム等のアミノカルボン酸類、プロパノールアミン等のアミノアルコール等が用いられ、これらの中ではヘキサメチレンジアミン及びε−カプロラクタムが好ましい。
【0065】
非晶質ポリエステル及び非晶質ポリエステルポリアミドも、結晶性ポリエステルと同様にして製造することができる。
【0066】
本実施形態では、非晶質ポリエステル及び非晶質ポリエステルポリアミドの量体として、芳香族化合物を50重量%以上、好ましくは60〜95重量%含有したものを用いる。これにより、樹脂Aの結晶性ポリエステルと樹脂Bの非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドの基本骨格が異なるため、トナー製造時の混練の際にも、樹脂Aと樹脂Bとが互いに相溶することなく、樹脂Aの結晶性ポリエステルの特性を維持することができる。
【0067】
非晶質ポリエステル及び非晶質ポリエステルポリアミドの原料モノマーとして好ましい芳香族化合物としては、トリメリット酸及びその誘導体、イソフタル酸、テレフタル酸及びそれらの誘導体、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、フェニレンジアミン、キシリレンジアミン等が挙げられる。
【0068】
非晶質ポリエステル及び非晶質ポリエステルポリアミドの軟化点は70〜180℃、融解熱の最大ピーク温度は50〜85℃、ガラス転移点は45〜80℃、クロロホルム不溶分率は0〜50重量%であることが、それぞれ好ましい。軟化点が70℃より低いと、トナーが熱でブロッキングしやすくなり、軟化点が180℃より高いと定着温度が高くなりすぎ、省エネルギー定着が困難になる。又ガラス転移点が70℃より低いと、トナーが熱でブロッキングしやすくなり、ガラス転移点が80℃より高いと定着温度が高くなり省エネルギー定着が困難になる。
【0069】
なお、非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドが2種以上の樹脂からなる場合は、その少なくとも1種、好ましくはそのいずれもが以上に説明した物性を有する非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドであるのが望ましいが、定着性と耐ブロッキング性の両立の点からは、軟化点が95〜180℃、ガラス転移点が50〜80℃の樹脂(樹脂a)と、軟化点が70〜125℃、ガラス転移点が45〜60℃の樹脂(樹脂b)の混合物が好ましく、その配合比率(樹脂a/樹脂b)は、重量比で、50/50〜95/5が好ましい。
【0070】
非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドに対する前記結晶性ポリエステルの重量比〔結晶性ポリエステル/(非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミド)〕は、最低定着温度の観点から、1/99以上、高温オフセット防止の観点から、50/50以下であり、好ましくは5/95〜40/60、特に好ましくは10/90〜30/70である。なお、結晶性ポリエステル、非晶質ポリエステル及び非晶質ポリエステルポリアミドは、それぞれ単独の樹脂であってもよく、2種以上の樹脂の混合物であってもよい。
【0071】
更に、本実施形態の電子写真用トナーには、着色剤、荷電制御剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等の添加剤が、適宜含有されていてもよい。
【0072】
着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料等のすべてを使用することができ、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、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。着色剤の含有量は、結着樹脂100重量部に対して、1〜10重量部が好ましい。
【0073】
トナーの外添処理については、母体トナー単独の帯電量に比してトナーの帯電量を増加させる添加剤を先に添加混合してから、トナーの帯電量を減少させる添加剤を混合することにより、帯電量を減少させる添加剤がトナーの内側に保持されるため、画像上地汚れがない良好な結果を得ることができ、又、母体トナー単独の帯電量に比してトナーの帯電量を増加させる添加剤をトナーの帯電量を減少させる添加剤よりも強く撹拌して添加混合させる事により、常に安定した帯電性を得ることができる。
【0074】
更に、本実施形態においては、トナー帯電量を増加させる添加剤として母体トナーの帯電量を5〜50%増加させる添加剤を用いる事により、画像上地汚れを生じない良好なトナーが得られるものである。又、トナーの帯電量を減少させる添加剤を添加する場合、母体トナーの帯電量を5〜50%減少させる添加剤を用いる事により、同様に画像上地汚れを生じない良好なトナーが得られる。
【0075】
リサイクル過程において回収したトナー粒子が繰り返して画像形成プロセスに用いられるため、トナー粒子が頻繁に機械的外力を受け、その結果添加剤がトナーへ埋没し、トナーの凝集性が悪化するから、強固に付着した添加剤の外側に弱く付着した添加剤が存在するトナーを用いる事により、トナーへの埋没が少なくなり、凝集性が悪化することなく、トナーの凝集性を防止することができる。
【0076】
本実施形態のトナーにおいて用いられる外添剤として、例えば、シリカ微粉体、アルミナ微粉体、酸化チタン微粉体、酸化ジルコニウム微粉体、酸化マグネシウム微粉体、酸化亜鉛の如き金属酸化物の微粉体;チッ化ホウ素微粉体、チッ化アルミニウム微粉体、チッ化炭素微粉体の如きチッ化物;更にチタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウムが挙げられる。
【0077】
本実施形態においては、特に平均一次粒子径0.001〜0.2μmの無機微粉体を用いるのが好ましい。上記添加剤においては、トナーの流動性を高めるばかりでなく、トナーの帯電性を阻害しないことも重要な因子となる。よって、本実施形態のトナーにおいては、無機微粉体が表面疎水化処理されていることが更に好ましく、流動性の付与と帯電の安定化を同時に満足し得ることが可能となる。すなわち、疎水化処理されていることにより、帯電量を左右する因子である水分の影響を除外し、高湿下及び低湿下での帯電量の格差を低減することで環境特性を向上させることが可能になる点と、製造工程の中で疎水化処理を入れることで一次粒子の凝集を防ぐことが可能となり、トナーに均一な帯電付与を行うことが可能になる。
【0078】
一次粒子径が0.001μm未満のものは、凝集しやすい一方で、トナー表面へ埋め込まれやすいことから、撹拌時などに、トナーに変化を生じてしまう。一方、0.2μmを超えるものが多いとトナーの流動性が不十分となる。
【0079】
本実施形態においては、特に平均一次粒子径が0.001〜0.2μmの酸化チタン微粉体又はアルミナ微粉体が、流動性が良好でトナーの帯電が均一となり、結果としてトナー飛散、カブリが生じにくくなるのでより好ましい。更に、トナー粒子表面に埋め込まれにくくなり、劣化が生じにくく、多数枚耐久性が向上する。
【0080】
本実施形態に用いられる疎水化処理剤としては、表面改質の目的、たとえば帯電特性のコントロール、更には高湿下での帯電の安定化及び反応性に応じて適宜選択すれば良い。例えばアルキルアルコキシシラン,シロキサン,シラン,シリコーンオイル等のシラン系有機化合物であり、反応処理温度にて、それ自体が熱分解しないものが良い。
【0081】
特に好ましいものとしては、カップリング剤等の揮発性を有し、疎水性基及び反応性に富んだ結合基の双方を有している下記一般式で示されるアルキルアルコキシシランを用いるのが良い。
RmSiYn
[式中、Rはアルコキシ基を示し、mは1〜3の整数を示し、Yはアルキル基,ビニル基,グリシドキシ基,メタクリル基の如き炭化水素基を示し、nは、1〜3の整数を示す]
【0082】
例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
【0083】
より好ましくは、式CaH2a+1−Si−(OCbH2b+1)3[式中、aは4〜12の整数を示し、bは1〜3の整数を示す]で示されるアルキルアルコキシシラン化合物が良い。
【0084】
ここで、一般式におけるaが4より小さいと、処理は容易となるが良好な疎水性が得られにくい。また、aが13より大きいと疎水性は十分になるが、微粉体同士の合一が多くなり流動性付与能が低下してしまう傾向を示す。又、bは3より大きいと反応性が低下して良好な疎水化が得られにくい。したがって、本実施形態において、aは好ましくは4〜12、より好ましくは4〜8であり、bは好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2が良い。
【0085】
その処理量は、酸化チタン微粉体もしくはアルミナ微粉体100重量部に対して1〜50重量部、好ましくは3〜45重量部とし、疎水化度を30〜90%、好ましくは40〜80%にすれば良い。
【0086】
更に、帯電量や流動性の点から外添剤のトナー表面被覆率が30%以上であることが望ましい。これによりリサイクル方式においても良好なトナーの流動性が得られ、トナー凝集を防止することができる。又、これら添加剤の添加量は2種類混合時に母体トナーに対しそれぞれ0.1〜5.0重量部、好ましくは0.2〜2.0重量部である。この範囲より少ない場合は充分な帯電量と流動性をトナーに付与することができず、逆にこの範囲より多い場合には帯電量や流動性の環境依存性が大きくなる。
【0087】
本実施形態のトナーは、混練粉砕法等により得られる粉砕トナーが好ましく、例えば、結着樹脂、着色剤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軸の押出機等で溶融混練し、冷却、粉砕、分級して製造することができる。更に、トナーの表面には、必要に応じて流動性向上剤等を添加してもよい。このようにして得られるトナーの重量平均粒子径は、好ましくは3〜10μmである。粒径が4μm以下では、通常用紙に複写した際に、紙の繊維にトナー粒子が埋まり、ソリッド画面が荒れた感じとなり、10μm以上では階調性、細線再現性が悪くなるため、上記範囲にあることが好適である。
【0088】
本実施形態の電子写真用トナーは、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。
【0089】
以上、これまで挙げたトナーの構成材料と本実施形態によるワックス状生成物とを混練してトナーとして評価した結果、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンやカルナバワックスを離型剤として配合したトナーに比べて、低温における定着性、耐オフセット性に優れたトナーを得ることができた。
【0090】
又、結着樹脂に本実施形態の結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドとを主成分とする結着樹脂を本発明のワックス状生成物と併用することにより、低温における定着性、耐オフセット性に対して、より好適に効力を発揮するトナーを得ることが出来た。
【0091】
次に製造例、実施例及び比較例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0092】
(実施例)
〔ワックスの融点〕
示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC210)を用いて昇温速度10℃/分で測定した際に得られる吸熱ピークの頂点の温度とする。
【0093】
〔融解熱の最大ピーク温度及びガラス転移点〕
示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC210)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/分で測定し、融解熱の最大ピーク温度を求める。また、ガラス転移点は、前記測定でガラス転移点以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分から、ピークの頂点まで、最大傾斜を示す接線との交点の温度とする。
【0094】
〔軟化点〕
高化式フローテスター((株)島津製作所製、CFT−500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルを押し出すようにし、これによりフローテスターのプランジャー降下量(流れ値)−温度曲線を描き、そのS字曲線の高さをhとするときh/2に対応する温度(樹脂の半分が流出した温度)を軟化点とする。
【0095】
〔テトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量〕
ゲル浸透クロマトグラフィーを用いて測定する(試料濃度:0.5重量%、溶離液:テトラヒドロフラン、流量:1ml/分、温度:40℃、カラム:GMHLX/G3000HXL(東ソー(株)製)、標準試料:単分散ポリスチレン)。なお、試料には樹脂粉末40mgとテトラヒドロフラン10mlを20ml容のサンプル管に入れ、ボールミルにて室温で3時間攪拌後、メンブランフィルター(東洋濾紙(株)製、0.2μm穴径)で濾過して調製したものを用いる。
【0096】
〔クロロホルム不溶分率〕
100ml容のふた付きガラス瓶に樹脂粉体5g、ラジオライト「♯700」5g(昭和化学工業(株)製)及びクロロホルム100mlを入れ、ボールミルにて25℃で5時間攪拌した後、ラジオライト5gを均一に敷き詰めた濾紙(東洋濾紙(株)製、No.2)で加圧濾過する。濾紙上の固形物をクロロホルム100mlで2回洗浄し、乾燥させた後、以下の式に従い不溶分率を算出する。
不溶分率(重量%)=(濾紙上の固形物の重量−ラジオライト10g)/5g×100
【0097】
ワックス(I)製造例1(ワックスAの製造)
炭素数50の末端アルコール型ワックス(ペトロライト社製品、商品名ユニリン700アルコール、分子量700)100重量部をフラスコに仕込み、120℃に加熱した後、撹拌下でこれに無水マレイン酸(分子量98)20重量部を添加し、120℃で2時間反応させた。つぎにこれに融点95℃のフィッシャートロプシュワックス(サゾール社製品、商品名サゾール・ワックスH1、分子量680)120重量部を添加して150℃に加熱し、ジクミルパーオキサイド(日本油脂製品、パークミルD、分子量270)5重量部とキシレン10重量部の溶液を1時間かけて滴下後1時間熟成した。ついで減圧下で溶媒や開始剤の分解生成物を留去して目的とするワックスAを得た。
【0098】
ワックス(I)製造例2(ワックスBの製造)
第1級ステアリルアミン(花王製品、商品名ファーミン80、分子量270)100重量部をフラスコに仕込み、120℃に加熱した後、撹拌下でこれに無水マレイン酸40重量部を添加し、120℃で2時間反応させた。つぎにこれに融点94.2℃のポリエチレンワックス(ペトロライト社製品、商品名ポリワックス600、分子量600)300重量部を添加して150℃に加熱し、ターシャリーブチルパーオキシイソプロピルモノカルボネート(日本油脂製品、パーブチルI、分子量160)8重量部とキシレン25重量部の溶液を1時間かけて滴下後1時間熟成した。ついで減圧下で溶媒や開始剤の分解生成物を留去して目的とするワックスBを得た。
【0099】
ワックス(I)製造例3(ワックスCの製造)
製造例2で用いた融点94℃のポリエチレンワックス100重量部をフラスコに仕込み、150℃に加熱した後、無水マレイン酸15重量部及びターシャリーブチルパーオキシイソプロピルモノカルボネート5重量部とキシレン20重量部の溶液を1時間かけて滴下した。つぎに1時間熟成した後、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1−ペンタノール(分子量232)10重量部を加えて150℃で6時間撹拌し、溶媒を減圧下で留去して目的とするワックスCを得た。
【0100】
これらワックス(I)及びワックス(II)の種類及びDSCの吸熱ピーク温度を表1及び2にそれぞれ示す。
【表1】
【表2】
【0101】
樹脂製造例1
表3に示す原料を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、160℃で5時間反応させた後、200℃に昇温して1時間反応させ、更に8.3kPaにて1時間反応させた。得られた樹脂A〜D(結晶性ポリエステル)の軟化点、融解熱の最大ピーク温度及びテトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量を表3に示す。
【表3】
【0102】
樹脂製造例2
表4に示す原料及び酸化ジブチル錫4gを、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、220℃で8時間反応させた後、8.3kPaにて所定の軟化点に達するまで更に反応させた。得られた樹脂a〜d(非晶質ポリエステル)の軟化点、融解熱の最大ピーク温度、ガラス転移点、原料中の芳香族化合物の含有率及びクロロホルム不溶分率を表4に示す。
【表4】
【0103】
実施例1
結着樹脂 100重量部
カーボンブラック「モーガルL」(キャボットコーポレーション社製)
5重量部
ワックスA 3重量部
ワックスa 3重量部
荷電制御剤「S−34」(オリエント化学社製) 1重量部
上記材料をヘンシェルミキサーを用いて混合した後、二軸押出機により溶融混練した。得られた溶融混練物を、高速ジェットミル粉砕分級機「IDS−2型」(日本ニューマティック社製)を用いて、体積平均粒径が8.7μmとなるよう、粉砕、分級した。得られた粉体100重量部に疎水性シリカ「R−972」(日本アエロジル社製)0.5重量部を添加し、ヘンシェルミキサーで混合してトナーを得た。なお、結着樹脂構成として、結着樹脂1ないし9を表5に示す。
【表5】
【0104】
実施例2〜5、比較例1〜4
表6に示すとおり、ワックス(I)の種類及び量を変更した以外は実施例1と同様に操作して実施例2〜5、比較例1〜4のトナーを得た。
【表6】
【0105】
実施例6〜8、比較例5〜8
前記表6に示すとおり、ワックス(II)の種類及び量を変更した以外は実施例1と同様に操作して実施例6〜8、比較例5〜8のトナーを得た。
【0106】
実施例9〜12、比較例9〜12
前記表6に示すとおり、結着樹脂の種類及び量を変更した以外は実施例1と同様に操作して実施例9〜12比較例9〜12のトナーを得た。
【0107】
特性評価
トナー4重量部に対し、平均粒子径60μmのシリコンコートフェライトキャリア(パウダーテック社製)96重量部を混合して現像剤とした。
【0108】
(1)定着率評価
複写機「AR−505」(シャープ社製)を改造した装置(印字枚数:50枚/分)に、得られた現像剤を実装し、ベタ黒画像のトナー付着量が0.75g/cm2になるようにトナー濃度を調節し、未定着画像を採取する。これを複写機「AR−505」(シャープ社製)を改造した装置(印字枚数:50枚/分)のヒートローラーの温度を160℃に設定し未定着画像を定着させた後、1kgの荷重をかけた底面が15mm×7.5mmの砂消しゴムで、定着された画像を3往復こすり、こする前後の光学反射密度を反射濃度計「RD−915」(マクベス社製)を用いて測定し、定着率を得た(こすり後/こすり前)。
評価ランクは定着率70%以上が合格性能である。結果を表7に示す。
【表7】
【0109】
(2)非オフセット域評価
複写機「AR−505」(シャープ社製)を改造した装置(印字枚数:50枚/分)に、得られた現像剤を実装し、定着ローラーの温度を90℃から240℃へと10℃おきに順次上昇させながらプロセススピード225mm/secとして、画像出しを行い、目視でオフセットの出なくなる温度を低温オフセットフリー始点とし、温度を上げ、オフセットの出ない最高温度を高温オフセットのフリー終点とした。結果を前記表7に示す。
【0110】
(3)耐ブロッキング性評価
トナーを10mLのサンプル管へ2g入れ、50℃、95%RH条件下で18時間放置し、その後、目視にてトナーの凝集状態を観察し、耐ブロッキング性を評価した。
○:凝集なし ×:凝集あり
評価ランクは、○は合格、×は不合格である。結果を前記表7に示す。
【0111】
(4)感光体汚染評価
トナー4重量部に対し、平均粒子径60μmのシリコンコートフェライトキャリア(パウダーテック社製)96重量部を混合して現像剤とした。ついで複写機「AR−P350」(シャープ社製)(印字枚数:35枚/分)に、得られた現像剤を実装し、黒化率5%のA4相当の原稿を30万枚連続印刷した。連続印刷終了後の感光体汚染を目視にて判断した。結果を前記表7に示す。
【0112】
【発明の効果】
本発明のワックス状生成物(I)及びワックス(II)(低分子量ポリプロピレン及び/又は低分子量ポリエチレン)をトナー中に含有させ、更に、結着樹脂に結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミドとを主成分とする結着樹脂を含有させることにより、低い温度で、優れた擦り定着性を有し、且つ、広い非オフセット域に優れたトナーを得ることができる。よって、このトナーを用いる電子写真システムはオイル塗布装置を必要とせず、機械コストの削減、小型化を達成できる。また、定着性、特に低温定着性に優れているため、低エネルギー化、高速化に対応する電子写真システムに最適である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic toner used for developing an electrostatic latent image formed in an electrophotographic method, an electrostatic recording method, an electrostatic printing method, or the like.
[0002]
[Prior art]
In electrophotography, a latent image is formed electrically on a photoreceptor using a photoconductive material by various means, and the latent image is developed using toner, and the toner latent image on the photoreceptor is intermediately transferred. Through or without the body, after transferring the toner image to a transfer target such as paper, heating, pressurizing, fixing by heat and pressure or solvent vapor, etc., through a plurality of steps, That is, a fixed image is formed. In performing such an electrophotographic method, the toner remaining on the photoreceptor is cleaned by various methods as necessary, and the above-described plurality of steps are repeated.
[0003]
The heat roll fixing method, which is widely used as a fixing method for toner images, provides a fast and robust fixed image than other fixing methods, has high energy efficiency, and has little harm to the environment due to evaporation of solvents and the like. However, since the toner image directly contacts the fixing roll and the belt, there is a disadvantage that the offset phenomenon is likely to occur.
[0004]
Conventionally, the surface of a heat roller of a fixing device is formed of silicone rubber or a fluorine-based resin having excellent releasability from toner for the purpose of preventing toner offset, and the surface is further prevented from offset and heat roller surface. For the purpose of preventing deterioration of the film, a thin film coating with a liquid having good releasability such as silicone oil has been performed.
[0005]
However, this method is effective in preventing offset of the toner, but has a drawback that the fixing device becomes complicated because a supply means for supplying silicone oil or the like to the heat roll is required.
[0006]
Further, when the fixing device is in a heated state, the silicone oil coated on the heat roller surface is heated and volatilized and scattered, so that the inside of the copying machine is contaminated with the silicone oil.
[0007]
Therefore, instead of silicone oil, etc., a toner having an anti-offset effect is contained in the toner particles from the idea of supplying a substance having an anti-offset effect from the toner particles to the heat roller at the time of heating and fixing to prevent the offset. A way to do this was suggested.
[0008]
For the above problems, for example, JP-A-3-50559, JP-A-4-362953, JP-B-6-73023, JP-B-7-104616 and JP-A-8-220808 disclose such problems. As disclosed, various proposals have been made in which a wax-like release agent is contained in a toner and oil application is not required. In addition, toners with polypropylene added to improve offset resistance (see JP-B-52-3304) and those with Fischer-Tropsch wax added (see JP-A-61-273554). )It has been known.
[0009]
Waxes are used to improve the offset resistance of the toner at low and high temperatures and to improve the fixability at low temperatures. However, while improving these performances, the blocking resistance is deteriorated, the developing property is deteriorated when the toner is exposed to heat due to an increase in temperature in a copying machine, and the developing property is deteriorated due to the blooming of wax when left for a long period of time. Or worse.
[0010]
No conventional toner satisfies all of these aspects, causing some problems. For example, high-temperature offset and developability are excellent, but low-temperature fixability is just one step away, or low-temperature offset and low-temperature fixability are excellent, but blocking resistance is slightly inferior, and developability decreases by raising the temperature inside the machine. There has been an adverse effect, or the offset resistance at low and high temperatures has not been compatible.
[0011]
Toners containing low molecular weight polypropylene (for example, Viscol 550P, 660P, etc., manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) are commercially available, but toners with further improved low-temperature offset properties and improved fixability have been desired.
[0012]
A toner containing only polypropylene as a releasing agent has a good releasability, excellent offset resistance, and a good fixing property, but has a problem that a fixing rub strength, which is considered to be caused by the strength of a fixed image in a rub test, is low. was there.
[0013]
In a recent high-speed double-sided copying machine, a fixed copy is once taken into a cassette, turned over, and developed again on the back side. At this time, if the rubbing strength is low, the fixed image and the copy feeder member Rubbing causes a tailing phenomenon in a part of the image, and also causes the feeder member to become dirty and further stain the next copy.
[0014]
Further, the toner to which only Fischer-Tropsch wax is added as a release agent has a problem that although the rubbing strength is high, the offset resistance in low temperature and high temperature regions is inferior.
[0015]
On the other hand, from the viewpoint of energy saving, it is desired to shorten the waiting time until the temperature of the fixing device reaches the use temperature and to fix the toner at a lower temperature. Therefore, a method of lowering the glass transition point of the binder resin or the like, increasing the number of low molecular weight components, or using a plasticizer or the like has been attempted. However, toner is coagulated and solidified during storage or in a developing machine, so-called blocking. May occur.
[0016]
Therefore, as a method for lowering the fixing temperature, a toner containing a crystalline polyester as a binder resin is known. For example, Japanese Patent Publication No. 62-39428 discloses a crystalline polyester containing an aromatic polycarboxylic acid component of 50 mol% or more as an acid component and an amorphous polyester containing an aromatic polycarboxylic acid component of 60 mol% or more as an acid component. A toner containing a binder resin composed of a conductive polyester is disclosed. However, when the basic skeleton of both polyesters is the same, the resins are mutually compatible at the time of kneading during the production of the toner, and the It is difficult to maintain the glass transition point of the conductive polyester. Japanese Patent Publication No. 442032 discloses a toner containing a crystalline polyester having a softening point of 50 to 100 ° C. and a crystalline polyester having a high softening point. In the same case, the softening point of the polyester on the low melting point side has an adverse effect on the pulverizability or storage stability for the same reason as described above.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and has excellent rub-fixing properties with less power consumption, in other words, at lower temperatures, and has excellent non-offset areas for electrophotography. It is intended to provide a toner.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the configuration of the electrophotographic toner according to the present invention includes, as (1), a method of transferring a toner image obtained by developing an electrostatic latent image on a photoconductor, and then transferring the untransferred toner image remaining on the photoconductor. The toner is removed and collected by a rubber-like elastic blade in contact with the photoconductor, and the collected toner is used in an image forming method of circulating and recycling the developing toner in a developing device, and is at least composed of a binder resin, a wax, and a colorant. In the electrophotographic toner, the wax comprises at least one or more of a long-chain alkyl alcohol or an amine or a fluoroalkyl alcohol or an amine (a), an unsaturated polycarboxylic acid or an anhydride thereof (b), and a melting point. A waxy product obtained by reacting a synthetic hydrocarbon wax (c) at 50 to 150 ° C .; In curves, characterized in that the endothermic peak is at least one existing in the range of 60 ° C. to 110 ° C..
[0019]
Similarly, (2) is characterized in that, in addition to the feature of (1) above, the DSC curve contains a wax (II) having at least one endothermic peak in the range of 120 ° C to 160 ° C.
[0020]
Similarly to (3), in addition to the features of (1) or (2) above, the synthetic hydrocarbon wax (c) is paraffin wax or Fischer-Tropsch wax, and the waxy product (I) Is 1 to 5 parts by weight in the toner.
[0021]
Similarly to (4), in addition to the features of any one of (1) to (3), the wax (II) is a low-molecular-weight polypropylene and / or low-molecular-weight polyethylene, and has a toner content of 0. 5 to 5 parts by weight.
[0022]
Similarly, (5) is characterized in that, in addition to any one of the features (1) to (4), the wax (II) has an average dispersion diameter of 0.3 to 1 μm.
[0023]
Similarly to (6), in addition to the features of any one of (1) to (5), the binder resin contains a crystalline polyester and an amorphous polyester and / or an amorphous polyester polyamide as main components. The crystalline polyester is obtained by polycondensing an alcohol component containing 80 mol% or more of a diol having 2 to 6 carbon atoms and a carboxylic acid component containing 80 mol% or more of fumaric acid. And a resin having a softening point of 85 to 150 ° C.
[0024]
Similarly to (7), in addition to the features of the above (6), the amorphous polyester and / or the amorphous polyester polyamide are obtained by polycondensing a monomer containing 50% by weight or more of an aromatic compound. Weight ratio of crystalline polyester to amorphous polyester and / or amorphous polyester polyamide [crystalline polyester / (amorphous polyester and / or amorphous polyester polyamide)] is from 1/99 to 50 / 50.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”), one or more (a) of a long-chain alkyl alcohol or an amine or a fluoroalkyl alcohol or an amine, an unsaturated polycarboxylic acid or A wide fixing temperature range is obtained by incorporating the waxy product (I) obtained by reacting the anhydride (b) with the synthetic hydrocarbon wax (c) having a melting point of 50 to 150 ° C. in the toner. Excellent toner can be obtained.
[0026]
Also, by adding an addition product obtained by reacting the wax-like product (I) with a fluoroalkyl compound, a siloxane compound or a fluorosiloxane compound in the presence of a free radical, the toner can be similarly broadly fixed. An excellent toner having a temperature range can be obtained.
[0027]
By using the wax-like product (I) and the wax (II) in combination, it is possible to obtain a toner having excellent rub-fixing properties at a lower temperature and excellent in a wide non-offset region.
[0028]
Further, the binder resin contains a binder resin containing a crystalline polyester and an amorphous polyester and / or an amorphous polyester polyamide as main components, and the crystalline polyester contains a diol having 2 to 6 carbon atoms. A resin having a softening point of 85 to 150 ° C. obtained by polycondensation of an alcohol component containing 80 mol% or more and a carboxylic acid component containing 80 mol% or more of fumaric acid, so that low-temperature fixability and anti-offset property are obtained. It is possible to obtain an electrophotographic toner which is excellent in both properties and blocking resistance and does not cause photoconductor contamination.
[0029]
The amorphous polyester and / or amorphous polyester polyamide is a resin obtained by polycondensation of a monomer containing 50% by weight or more of an aromatic compound, and the amorphous polyester and / or amorphous polyester When the weight ratio of the crystalline polyester to the polyester polyamide [crystalline polyester / (amorphous polyester and / or amorphous polyester polyamide)] is 1/99 to 50/50, low-temperature fixability and offset resistance are achieved. And an electrophotographic toner which is excellent in both blocking resistance and does not cause contamination of the photoreceptor.
[0030]
As a result, it is possible to not only reduce the energy of the copying machine, but also to increase the speed and prevent offset occurring during double-sided printing.
[0031]
This embodiment will be described in detail below. The waxy product (I) in the present embodiment is obtained by modifying an unsaturated polycarboxylic acid or its anhydride (b) with an alcohol or an amine (a), and then modifying this in the presence of a free radical. Alcohols and amines may be added to the synthetic hydrocarbon wax (c) or after adding an unsaturated polycarboxylic acid or its anhydride (b) to the synthetic hydrocarbon wax (c) in the presence of a free radical. It can be obtained by reacting with (a). Here, when α-olefins are used as the synthetic hydrocarbon wax (c), a free radical may not be used for the reaction with the unsaturated polycarboxylic acid or its derivative, and an ene reaction at a high temperature is also used. be able to. The quantitative relationship among the three components (a), (b), and (c) is not particularly limited. However, in order to exhibit high mold release performance, dispersion in a binder resin, and compatibility, the synthesis is performed. It is preferable to use 0.5 to 1.5 molar equivalents of the unsaturated polycarboxylic acid (b) and 0.2 to 3.0 molar equivalents of the alcohol or amine (a) with respect to the hydrocarbon wax (c).
[0032]
As the alcohols and amines (a), those having a long alkyl chain such as octanol, dodecanol, stearyl alcohol, nonacosanol, pentadecanol, N-methylhexylamine, nonylamine, stearylamine and nonadecylamine are used. And 2- (perfluorobutyl) ethanol, 2- (perfluorohexyl) ethanol, 2- (perfluorooctyl) propanol, 1H, 1H, 7H-dodecafluoroheptanol, 4,4-hexafluoroisopropylene One or a mixture of two or more fluoroalcohols such as dendiphenol, 2,2,3,3,3-pentafluoropropylamine and fluoroaniline and amines can be used.
[0033]
As the unsaturated polycarboxylic acid or its anhydride (b), for example, one or a mixture of two or more of maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, itaconic anhydride, citraconic acid, citraconic anhydride and the like can be used. . In the case of modification using an alcohol or an amine (a), an anhydride is preferred because of its excellent reactivity.
[0034]
An organic peroxide is used as a method for causing a free radical to be present. 5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexyne-3, tert-butylperoxyisopropyl monocarbonate, One or a mixture of two or more such as 1,1-bis (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane and methyl ethyl ketone peroxide can be used.
[0035]
In the present embodiment, examples of the fluoroalkyl compound that can be used for addition in the presence of a free radical include 1-methoxy- (perfluoro-2-methyl-1-propene), hexafluoroacetone, and 3-perfluorooctyl- 1,2-epoxypropane, 3- (1H, 1H, 5H-octafluoropentyloxy) -1,2-epoxypropane, 3- (2,2,3,3-tetrafluoropropoxy) -1,2-epoxy One or a mixture of two or more such as propane, 2- (perfluorobutyl) ethyl bromide and perfluorooctyl bromide can be used. Further, those having a longer fluoroalkyl chain are more effective, but those having a longer alkyl chain have lower reactivity, and unreacted substances remain in the system. Therefore, it is preferable that the solvent has a boiling point of 200 ° C. or lower and can be easily distilled off after completion of the reaction.
[0036]
The waxy product (I) is a composition having an endothermic peak in the range of 60 to 110 ° C, more preferably in the range of 60 to 80 ° C. If the endothermic peak of the wax-like product (I) is lower than 60 ° C., the blocking resistance of the toner is lowered, and the melting temperature of the wax is too low, so that sufficient high-temperature offset resistance cannot be obtained. If the temperature exceeds 110 ° C., the melting temperature of the wax is too high, and sufficient low-temperature offset resistance and low-temperature fixability cannot be obtained, which is not preferable.
[0037]
On the other hand, wax (II) is a composition having an endothermic peak in the range of 120 to 160 ° C, and more preferably in the range of 130 to 150 ° C. If the endothermic peak of the wax (II) is lower than 120 ° C., the offset resistance at high temperatures is insufficient, which is not preferable. When the temperature exceeds 160 ° C., it is difficult to uniformly disperse the wax in the colored particles during the production of the colored particles, and a large amount of energy is required during melt-kneading, which is not preferable.
[0038]
Examples of the synthetic hydrocarbon wax (c) used in the present embodiment include polyethylene wax, polypropylene wax, Fischer-Tropsch wax, α-olefin, and the like. Unreacted materials may cause contamination of the fixing roll and blocking of the toner when a liquid material having a low melting point is used, especially when a liquid material is used. The melting point of the product itself increases, and the fixability at low temperatures deteriorates. Therefore, the synthetic hydrocarbon wax used in the present invention preferably has a melting point of 50 to 150 ° C., and more preferably paraffin wax or Fischer-Tropsch wax.
[0039]
The content of the waxy product (I) in the toner is 1 to 5 parts by weight. If the content of the wax-like product (I) is less than 1 part by weight, the fixing rate becomes poor, and image offset due to toner contamination of the heat roller is undesirably generated. If the content of the wax-like product (I) exceeds 5 parts by weight, the blocking resistance deteriorates, and the toner hardly aggregates during storage.
[0040]
On the other hand, the content of the wax (II) in the toner is 0.5 to 5 parts by weight. If the content of the wax (II) is less than 1 part by weight, image offset due to toner contamination of the heat roller occurs, which is not preferable. If the content of the wax (II) is more than 5 parts by weight, the blocking resistance becomes poor, and the toner aggregates during storage, which is not preferable.
[0041]
Examples of the wax (II) include commercially available products “Viscol 770P”, “Viscol 660P”, “Viscol 550P”, and “Viscol 330P” manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., and “NP505”, a commercial product manufactured by Mitsui Petrochemical Corporation. NP055 "and the like. Preferably, it is "VISCOL 550P".
[0042]
The wax used preferably contains one of a low molecular weight polypropylene wax and a low molecular weight polyethylene wax, and more preferably both are used in combination. When both are used in combination, the anti-offset property becomes good, and the development (smudge development) in which when the toner image after fixing is rubbed with white paper, a part of the toner image is broken and transferred to the rubbed white paper (smudge development) There is an advantage that you can.
[0043]
When the average dispersion diameter of the wax (II) is less than 0.1 μm, the function itself of the wax is lost, and the offset resistance is reduced. If the average dispersion diameter of the wax (II) exceeds 2 μm, coarse wax is released from the toner at the time of development, and the released coarse wax adheres to the carrier of the developer, thereby impairing the durability of the developer or causing the surface of the photoreceptor to be damaged. It is not preferable because it causes contamination. Generally, the dispersion diameter of the wax is preferably in the range of 0.1 to 1 μm, more preferably 0.3 to 0.7 μm.
[0044]
Examples of the method for controlling the wax dispersion diameter include a method of controlling the temperature during kneading of the toner, a method of controlling the shearing force and the processing speed during dispersion of the wax, and the like. For example, by kneading the toner at or below the softening point of the wax at the time of kneading the toner, the kneading share is applied to the wax portion in the slab, and the wax dispersion can be improved to some extent.
[0045]
The average dispersion diameter of the wax (II) can be measured by the following method. The toner is embedded in a resin that is not compatible with the toner, and the resin piece is cut into thin sections (about 0.2 μm in thickness) with a microtome to prepare a measurement sample. As a measurement sample, 10 visual fields were photographed at 2000 times magnification using “LEM-2000” manufactured by Topcon Corporation, and the photographed image was analyzed by an image analyzer to determine the average dispersion diameter of wax.
[0046]
When it is difficult to control the average dispersion diameter of the wax (II) within the above range, a dispersant having an effect of finely dispersing the wax (II) in the toner may be contained. Examples of the dispersant include the following block copolymers, specifically, for example, SBS (styrene-butadiene-styrene block copolymer) and SIS (styrene-isoprene-styrene block copolymer). And SEBS (styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer). Preferably, it is SIS (styrene-isoprene-styrene block copolymer).
[0047]
A preferred method of adding and adding the wax before the desolvation step in the production of the binder resin is to add the wax in the solvent, dissolve, then, while heating and stirring the solution, add the monomer and the polymerization initiator dropwise to carry out the solution polymerization. This is a method in which the solvent is removed, cooled, and then pulverized.
[0048]
As the binder resin used in the present embodiment, a resin mainly composed of crystalline polyester (resin A) and amorphous polyester and / or amorphous polyester polyamide (resin B) is preferably used. The total amount of the crystalline polyester, the amorphous polyester, and / or the amorphous polyester polyamide in the binder resin is preferably 50 to 100% by weight, more preferably 80 to 100% by weight, and particularly preferably 100% by weight.
[0049]
The crystalline polyester as the resin A is obtained using a monomer containing an alcohol component composed of a dihydric or higher polyhydric alcohol and a carboxylic acid component composed of a dihydric or higher polycarboxylic acid compound. From the viewpoint of the softening point and crystallinity of the resin, the alcohol component contains a diol having 2 to 6 carbon atoms in an amount of 80 mol% or more, preferably 90 to 100 mol%, and the carboxylic acid component contains 80% fumaric acid. What contains at least 85 mol%, preferably 85 to 100 mol%, is used. Examples of the diol having 2 to 6 carbon atoms include 1,4-butanediol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, and 1,4-butene. Examples thereof include diols and 1,5-pentanediol, among which α, ω-linear alkylene glycols are preferable, and 1,4-butanediol is more preferable.
[0050]
Examples of the dihydric polyhydric alcohol that may be used other than the diol having 2 to 6 carbon atoms include diethylene glycol, triethylene glycol, 1,8-octanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, dipropylene glycol, and polyethylene glycol. , Polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, hydrogenated bisphenol A and the like. Among these, aliphatic diols having 7 to 20 carbon atoms, condensates thereof and condensates of diols having 2 to 6 carbon atoms are exemplified. preferable.
[0051]
Examples of the trihydric or higher polyhydric alcohol include sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerin, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethylbenzene and the like Among these, glycerin is preferred from the viewpoint of the softening point and crystallinity of the resin.
[0052]
Preferred divalent polycarboxylic acid compounds which may be used other than fumaric acid include maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, and succinic acid. Adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, malonic acid, or succinic acid substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms such as dodecenyl succinic acid, octyl succinic acid and the like; Derivatives such as anhydrides and alkyl (C1-3) esters.
[0053]
Examples of the trivalent or higher polycarboxylic acid compound include 1,2,4-benzenetricarboxylic acid (trimellitic acid), 2,5,7-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid, and 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid. 1,4-butanetricarboxylic acid, 1,2,5-hexanetricarboxylic acid, 1,3-dicarboxyl-2-methyl-2-methylenecarboxypropane, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, tetra (methylenecarboxyl) methane , 1,2,7,8-octanetetracarboxylic acid, pyromellitic acid, empole trimer acid and their anhydrides, derivatives of alkyl (C1-3) esters and the like. In view of this, trimellitic acid and its derivatives are preferred from the viewpoint of the softening point and crystallinity of the resin.
[0054]
In this embodiment, in order to form a non-linear polyester as a crystalline polyester, a tri- or higher-valent monomer selected from the group consisting of a tri- or higher-valent polyhydric alcohol and a tri- or higher-valent polycarboxylic acid compound Is preferably 0.1 to 30 mol%, preferably 0.1 to 20 mol%, more preferably 1 to 10 mol%.
[0055]
The alcohol component and the carboxylic acid component can be polycondensed by reacting them in an inert gas atmosphere, if necessary, using an esterification catalyst, a polymerization inhibitor or the like at a temperature of 150 to 250 ° C. Specifically, all the monomers are charged together to increase the strength of the resin, or a divalent monomer is first reacted to reduce the low molecular weight component, and then a trivalent or higher monomer is added. May be used for the reaction.
[0056]
In the present embodiment, “crystalline” means that the ratio of the softening point to the maximum peak temperature of heat of fusion by DSC (softening point / peak temperature) is 0.9 or more and less than 1.1, preferably 0.98 to less. It means that the ratio of the softening point to the maximum peak temperature of the heat of fusion (softening point / peak temperature) is 1.1 to 4.0, preferably 1.5. 33.0.
[0057]
The softening point of the crystalline polyester is preferably 85 to 150 ° C, more preferably 100 to 140 ° C, and the maximum peak temperature of heat of fusion is preferably 77 to 150 ° C, more preferably 90 to 140 ° C.
[0058]
The number average molecular weight of the tetrahydrofuran-soluble component of the crystalline polyester is preferably from 500 to 6000, more preferably from 500 to 5,000, from the viewpoint of blocking resistance and melt viscosity.
[0059]
When the crystalline polyester resin is composed of two or more kinds of resins, it is desirable that at least one kind, preferably both of them are the crystalline polyester described above.
[0060]
As the resin B, an amorphous polyester and / or an amorphous polyester polyamide is used. In the present invention, an amorphous polyester is preferable from the viewpoint of fixability.
[0061]
The amorphous polyester as the resin B is obtained by using a monomer containing a known polyhydric alcohol component and a polyvalent carboxylic acid component such as carboxylic acid, carboxylic anhydride, and carboxylic acid ester.
[0062]
Examples of the polyhydric alcohol component include polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and polyoxyethylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane. Alkylene (C2 to C3) oxide (average addition mole number 1 to 10) adduct of bisphenol A, ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, hydrogenated bisphenol A, Sorbitol or an alkylene (C2 to C3) oxide (average addition mole number of 1 to 10) adduct thereof and the like are mentioned, and those containing at least one of these are preferable.
[0063]
Further, as the polyvalent carboxylic acid component, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, fumaric acid, dicarboxylic acids such as maleic acid, dodecenyl succinic acid, alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms such as octyl succinic acid or 2 to 2 carbon atoms. Succinic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, anhydrides of these acids and alkyl (C1-8) esters of those acids, etc. substituted with 20 alkenyl groups; Those containing are preferred.
[0064]
Further, in addition to the above-mentioned polyhydric alcohol component and polyhydric carboxylic acid component, the amorphous polyester polyamide further contains ethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, iminobispropylamine to form an amide component. Phenylenediamine, xylylenediamine, polyamines such as triethylenetetramine, 6-aminocaproic acid, aminocarboxylic acids such as ε-caprolactam, amino alcohols such as propanolamine, etc., among these, hexamethylenediamine and ε- Caprolactam is preferred.
[0065]
Amorphous polyester and amorphous polyester polyamide can be produced in the same manner as crystalline polyester.
[0066]
In the present embodiment, as a monomer of the amorphous polyester and the amorphous polyester polyamide, one containing an aromatic compound in an amount of 50% by weight or more, preferably 60 to 95% by weight is used. Since the basic skeletons of the crystalline polyester of the resin A and the amorphous polyester and / or the amorphous polyester polyamide of the resin B are different from each other, the resin A and the resin B can be mixed with each other even during kneading during the production of the toner. The properties of the crystalline polyester of the resin A can be maintained without compatibility.
[0067]
Preferred aromatic compounds as raw material monomers for amorphous polyesters and amorphous polyester polyamides include trimellitic acid and its derivatives, isophthalic acid, terephthalic acid and their derivatives, alkylene oxide adducts of bisphenol A, phenylenediamine, xylylene And diamines.
[0068]
Amorphous polyester and amorphous polyester polyamide have a softening point of 70 to 180 ° C, a maximum peak heat of fusion of 50 to 85 ° C, a glass transition point of 45 to 80 ° C, and a chloroform insoluble content of 0 to 50% by weight. Are each preferable. When the softening point is lower than 70 ° C., the toner tends to be blocked by heat, and when the softening point is higher than 180 ° C., the fixing temperature becomes too high, and energy-saving fixing becomes difficult. On the other hand, when the glass transition point is lower than 70 ° C., the toner tends to be easily blocked by heat, and when the glass transition point is higher than 80 ° C., the fixing temperature becomes high and energy-saving fixing becomes difficult.
[0069]
When the amorphous polyester and / or the amorphous polyester polyamide are composed of two or more kinds of resins, at least one kind thereof, and preferably, the amorphous polyester and / or the amorphous polyester each having the physical properties described above are used. An amorphous polyester polyamide is preferable, but from the viewpoint of compatibility between the fixing property and the blocking resistance, a resin (resin a) having a softening point of 95 to 180 ° C. and a glass transition point of 50 to 80 ° C. A mixture of resins (resin b) having a point of 70 to 125 ° C. and a glass transition point of 45 to 60 ° C. is preferable, and the blending ratio (resin a / resin b) is 50/50 to 95/5 by weight. preferable.
[0070]
The weight ratio of the crystalline polyester to the amorphous polyester and / or the amorphous polyester polyamide [crystalline polyester / (amorphous polyester and / or amorphous polyester polyamide)] is 1 from the viewpoint of the minimum fixing temperature. From the viewpoint of preventing high-temperature offset, the ratio is 50/50 or less, preferably 5/95 to 40/60, and particularly preferably 10/90 to 30/70. The crystalline polyester, the amorphous polyester, and the amorphous polyester polyamide may be each a single resin or a mixture of two or more resins.
[0071]
Further, the electrophotographic toner of the present embodiment includes a coloring agent, a charge control agent, a conductivity modifier, a reinforcing filler such as a fibrous substance, an antioxidant, an antioxidant, a fluidity improver, and an improvement in cleaning properties. An additive such as an agent may be appropriately contained.
[0072]
As the colorant, any of dyes and pigments used as toner colorants can be used, and carbon black, phthalocyanine blue, permanent brown FG, brilliant first scarlet, pigment green B, rhodamine-B base, Solvent Red 49, Solvent Red 146, Solvent Blue 35, Quinacridone, Carmine 6B, Disazo Yellow and the like, and these can be used alone or in combination of two or more. The content of the colorant is preferably 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin.
[0073]
The external addition process of the toner is performed by first adding and mixing an additive that increases the charge amount of the toner compared to the charge amount of the base toner alone, and then mixing an additive that decreases the charge amount of the toner. In addition, since the additive for reducing the charge amount is held inside the toner, good results can be obtained without image background contamination, and the charge amount of the toner can be reduced compared to the charge amount of the base toner alone. By adding and increasing the additive to be mixed and stirring the additive more strongly than the additive to decrease the charge amount of the toner, a stable charging property can be always obtained.
[0074]
Further, in the present embodiment, by using an additive for increasing the charge amount of the base toner by 5 to 50% as an additive for increasing the charge amount of the toner, it is possible to obtain a good toner which does not cause stain on the image. It is. Further, when an additive for reducing the charge amount of the toner is added, by using an additive for reducing the charge amount of the base toner by 5 to 50%, a good toner which does not cause image background stain can be obtained. .
[0075]
Since the toner particles collected in the recycling process are repeatedly used in the image forming process, the toner particles are frequently subjected to a mechanical external force, and as a result, the additive is buried in the toner and the cohesiveness of the toner is deteriorated. By using a toner in which an additive that is weakly attached to the outside of the attached additive is used, burial in the toner is reduced, and aggregation of the toner can be prevented without deterioration of aggregation.
[0076]
Examples of the external additives used in the toner of the present embodiment include fine powders of metal oxides such as silica fine powder, alumina fine powder, titanium oxide fine powder, zirconium oxide fine powder, magnesium oxide fine powder, and zinc oxide; Nitrides such as boron nitride fine powder, aluminum nitride fine powder, and carbon nitride fine powder; and calcium titanate, strontium titanate, barium titanate, and magnesium titanate.
[0077]
In the present embodiment, it is particularly preferable to use an inorganic fine powder having an average primary particle diameter of 0.001 to 0.2 μm. In the above additives, not only increasing the fluidity of the toner, but also not inhibiting the chargeability of the toner is an important factor. Therefore, in the toner according to the exemplary embodiment, it is more preferable that the inorganic fine powder is subjected to a surface hydrophobic treatment, and it is possible to simultaneously impart fluidity and stabilize charging. That is, by being subjected to the hydrophobic treatment, it is possible to improve the environmental characteristics by eliminating the influence of water, which is a factor affecting the charge amount, and reducing the difference in the charge amount under high humidity and low humidity. By making it possible and by applying a hydrophobizing treatment in the manufacturing process, it becomes possible to prevent aggregation of the primary particles, and it is possible to uniformly charge the toner.
[0078]
Particles having a primary particle diameter of less than 0.001 μm are apt to agglomerate, but are easily embedded in the toner surface, so that the toner is changed during stirring or the like. On the other hand, if the thickness exceeds 0.2 μm, the fluidity of the toner becomes insufficient.
[0079]
In the present embodiment, in particular, titanium oxide fine powder or alumina fine powder having an average primary particle diameter of 0.001 to 0.2 μm has good fluidity and uniform charging of the toner, resulting in toner scattering and fogging It is more preferable because it becomes difficult. Further, the toner is less likely to be embedded in the surface of the toner particles, hardly deteriorates, and the durability of a large number of sheets is improved.
[0080]
The hydrophobizing agent used in the present embodiment may be appropriately selected depending on the purpose of surface modification, for example, control of charging characteristics, and furthermore, stabilization of charging under high humidity and reactivity. For example, a silane-based organic compound such as an alkylalkoxysilane, siloxane, silane, or silicone oil, which does not itself thermally decompose at the reaction treatment temperature is preferable.
[0081]
Particularly preferred is an alkylalkoxysilane represented by the following general formula, which has both a volatile group such as a coupling agent and a hydrophobic group and a reactive bonding group.
RmSiYn
[Wherein, R represents an alkoxy group, m represents an integer of 1 to 3, Y represents a hydrocarbon group such as an alkyl group, a vinyl group, a glycidoxy group, and a methacryl group, and n represents an integer of 1 to 3. Shows]
[0082]
For example, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, Examples include trimethylmethoxysilane, hydroxypropyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, n-hexadecyltrimethoxysilane, and n-octadecyltrimethoxysilane.
[0083]
More preferably, the formula CaH2a + 1-Si- (OCbH2b + 1)3[Wherein a represents an integer of 4 to 12, and b represents an integer of 1 to 3].
[0084]
Here, when a in the general formula is smaller than 4, the treatment becomes easy, but good hydrophobicity is hardly obtained. On the other hand, if a is larger than 13, the hydrophobicity becomes sufficient, but the coalescence of the fine powders increases, and the fluidity-imparting ability tends to decrease. On the other hand, if b is larger than 3, the reactivity is lowered and good hydrophobicity is hardly obtained. Accordingly, in the present embodiment, a is preferably 4 to 12, more preferably 4 to 8, and b is preferably 1 to 3, and more preferably 1 to 2.
[0085]
The treatment amount is 1 to 50 parts by weight, preferably 3 to 45 parts by weight, based on 100 parts by weight of titanium oxide fine powder or alumina fine powder, and the degree of hydrophobicity is 30 to 90%, preferably 40 to 80%. Just do it.
[0086]
Further, it is desirable that the external additive has a toner surface coverage of 30% or more from the viewpoint of charge amount and fluidity. As a result, good toner fluidity can be obtained even in the recycling method, and toner aggregation can be prevented. The amount of these additives is 0.1 to 5.0 parts by weight, preferably 0.2 to 2.0 parts by weight, based on the base toner when the two kinds are mixed. When the amount is less than this range, sufficient charge amount and fluidity cannot be imparted to the toner. On the other hand, when the amount is more than this range, the environment dependence of the amount of charge and fluidity increases.
[0087]
The toner of the present embodiment is preferably a pulverized toner obtained by a kneading and pulverizing method. For example, after a binder resin, a colorant, and the like are uniformly mixed by a mixer such as a ball mill, a closed kneader or a uniaxial or biaxial toner is used. Can be manufactured by melt-kneading with an extruder or the like, cooling, pulverizing, and classifying. Further, a fluidity improver or the like may be added to the surface of the toner as needed. The weight average particle diameter of the toner thus obtained is preferably 3 to 10 μm. When the particle size is 4 μm or less, the toner particles are buried in the fibers of the paper when copied on normal paper, and the solid screen feels rough. When the particle size is 10 μm or more, the gradation and fine line reproducibility deteriorate. It is preferred that there be.
[0088]
The toner for electrophotography of the present embodiment is used alone as a developer when it contains a magnetic fine powder, or as a non-magnetic one-component developer when it does not contain a magnetic fine powder, or mixed with a carrier. Used as a two-component developer.
[0089]
As described above, as a result of kneading the constituent materials of the toner described above and the wax-like product according to the present embodiment and evaluating the kneaded product, compared with the toner containing low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene or carnauba wax as a release agent, As a result, a toner having excellent low-temperature fixability and offset resistance was obtained.
[0090]
Further, by using a binder resin mainly composed of the crystalline polyester of the present embodiment and the amorphous polyester and / or the amorphous polyester polyamide together with the waxy product of the present invention, It was possible to obtain a toner exhibiting the effect more suitably with respect to the fixing property and the anti-offset property in the above.
[0091]
Next, the present invention will be described with reference to Production Examples, Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.
[0092]
(Example)
[Melting point of wax]
The temperature at the top of the endothermic peak obtained when measured at a heating rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC210, manufactured by Seiko Instruments Inc.).
[0093]
(Maximum heat of fusion peak temperature and glass transition point)
The temperature was raised to 200 ° C. using a differential scanning calorimeter (DSC210, manufactured by Seiko Instruments Inc.), and the sample cooled from that temperature to 0 ° C. at a rate of 10 ° C./min was measured at a rate of 10 ° C./min. The maximum peak temperature of heat of fusion is determined. Further, the glass transition point is defined as the temperature at the intersection of an extension of the baseline below the glass transition point and the tangent line exhibiting the maximum slope from the rising part of the peak to the peak apex.
[0094]
(Softening point)
Using a Koka type flow tester (CFT-500D, manufactured by Shimadzu Corporation), a load of 1.96 MPa was applied by a plunger while heating 1 g of the sample at a heating rate of 6 ° C./min. A 1 mm long nozzle is extruded to draw a plunger descent amount (flow value) -temperature curve of the flow tester. When the height of the S-shaped curve is h, the temperature corresponding to h / 2 (resin) Is the softening point).
[0095]
(Number average molecular weight of tetrahydrofuran soluble component)
Measurement is performed using gel permeation chromatography (sample concentration: 0.5% by weight, eluent: tetrahydrofuran, flow rate: 1 ml / min, temperature: 40 ° C., column: GMHLX / G3000HXL (manufactured by Tosoh Corporation), standard sample) : Monodisperse polystyrene). The sample was charged with 40 mg of resin powder and 10 ml of tetrahydrofuran in a 20 ml sample tube, stirred at room temperature for 3 hours with a ball mill, and filtered through a membrane filter (0.2 μm hole diameter, manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.). Use the one prepared.
[0096]
[Chloroform insoluble content]
5 g of resin powder, 5 g of Radiolite "@ 700" (manufactured by Showa Chemical Industry Co., Ltd.) and 100 ml of chloroform were placed in a 100 ml glass bottle with a lid, and stirred for 5 hours at 25 ° C. in a ball mill. It is pressure-filtered with a filter paper (No. 2 manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.) spread uniformly. After the solid matter on the filter paper is washed twice with 100 ml of chloroform and dried, the insoluble content is calculated according to the following equation.
Insoluble content (% by weight) = (weight of solid matter on filter paper−radiolite 10 g) / 5 g × 100
[0097]
Wax (I) Production Example 1 (Production of Wax A)
100 parts by weight of a terminal alcohol type wax having 50 carbon atoms (a product of Petrolite, trade name: Uniline 700 alcohol, molecular weight: 700) is charged into a flask, heated to 120 ° C., and then stirred with maleic anhydride (molecular weight: 98). 20 parts by weight were added and reacted at 120 ° C. for 2 hours. Next, 120 parts by weight of Fischer-Tropsch wax having a melting point of 95 ° C. (product of Sasol Co., trade name: Sasol Wax H1, molecular weight 680) was added and heated to 150 ° C., and dicumyl peroxide (Nippon Oil & Fat Products, Parkmill D) was added. , A molecular weight of 270) and a solution of 10 parts by weight of xylene were added dropwise over 1 hour and then aged for 1 hour. Then, the solvent and decomposition products of the initiator were distilled off under reduced pressure to obtain the desired wax A.
[0098]
Wax (I) Production Example 2 (Production of Wax B)
100 parts by weight of primary stearylamine (Kao product, trade name: Farmin 80, molecular weight: 270) is charged into a flask, heated to 120 ° C., 40 parts by weight of maleic anhydride is added thereto with stirring, and the mixture is heated at 120 ° C. The reaction was performed for 2 hours. Next, 300 parts by weight of polyethylene wax having a melting point of 94.2 ° C. (manufactured by Petrolite Co., trade name: polywax 600, molecular weight: 600) was added and heated to 150 ° C., and tertiary butyl peroxyisopropyl monocarbonate ( A solution of 8 parts by weight of Nippon Oil and Fat Products, perbutyl I, molecular weight 160) and 25 parts by weight of xylene was added dropwise over 1 hour and then aged for 1 hour. Then, the solvent and decomposition products of the initiator were distilled off under reduced pressure to obtain the desired wax B.
[0099]
Wax (I) Production Example 3 (Production of Wax C)
100 parts by weight of the polyethylene wax having a melting point of 94 ° C. used in Production Example 2 was charged into a flask and heated to 150 ° C., and then 15 parts by weight of maleic anhydride, 5 parts by weight of tert-butyl peroxyisopropyl monocarbonate, and 20 parts by weight of xylene Of the solution were added dropwise over 1 hour. Next, after aging for 1 hour, 10 parts by weight of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-1-pentanol (molecular weight 232) was added, and the mixture was stirred at 150 ° C. for 6 hours. Was distilled off under reduced pressure to obtain the desired wax C.
[0100]
The types of wax (I) and wax (II) and the endothermic peak temperature of DSC are shown in Tables 1 and 2, respectively.
[Table 1]
[Table 2]
[0101]
Resin production example 1
The raw materials shown in Table 3 were placed in a 5-liter four-necked flask equipped with a nitrogen inlet tube, a dehydrating tube, a stirrer, and a thermocouple, reacted at 160 ° C for 5 hours, and then heated to 200 ° C. And reacted at 8.3 kPa for 1 hour. Table 3 shows the softening points, the maximum peak temperatures of the heats of fusion, and the number average molecular weights of the tetrahydrofuran-soluble components of the obtained resins A to D (crystalline polyester).
[Table 3]
[0102]
Resin production example 2
The raw materials and 4 g of dibutyltin oxide shown in Table 4 were put into a 5-liter four-necked flask equipped with a dehydrating tube, a stirrer, and a thermocouple, reacted at 220 ° C. for 8 hours, and then at 8.3 kPa. Further reaction was performed until a predetermined softening point was reached. Table 4 shows the softening points, the maximum peak temperatures of the heats of fusion, the glass transition points, the aromatic compound content in the raw materials, and the chloroform insoluble content of the obtained resins a to d (amorphous polyester).
[Table 4]
[0103]
Example 1
Binder resin 100 parts by weight
Carbon black "Mogal L" (Cabot Corporation)
5 parts by weight
3 parts by weight of wax A
Wax a 3 parts by weight
Charge control agent “S-34” (manufactured by Orient Chemical Co.) 1 part by weight
After mixing the above materials using a Henschel mixer, they were melt-kneaded by a twin-screw extruder. The obtained melt-kneaded material was pulverized and classified using a high-speed jet mill pulverizer and classifier “IDS-2” (manufactured by Nippon Pneumatics Co., Ltd.) so that the volume average particle size became 8.7 μm. To 100 parts by weight of the obtained powder, 0.5 part by weight of hydrophobic silica "R-972" (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was added and mixed with a Henschel mixer to obtain a toner. Table 5 shows binder resins 1 to 9 as binder resin configurations.
[Table 5]
[0104]
Examples 2 to 5, Comparative Examples 1 to 4
As shown in Table 6, toners of Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the type and amount of wax (I) were changed.
[Table 6]
[0105]
Examples 6 to 8, Comparative Examples 5 to 8
As shown in Table 6, toners of Examples 6 to 8 and Comparative Examples 5 to 8 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the type and amount of wax (II) were changed.
[0106]
Examples 9 to 12, Comparative Examples 9 to 12
As shown in Table 6, operations were performed in the same manner as in Example 1 except that the kind and amount of the binder resin were changed, and toners of Examples 9 to 12 and Comparative Examples 9 to 12 were obtained.
[0107]
Characteristic evaluation
96 parts by weight of a silicon-coated ferrite carrier (manufactured by Powder Tech) having an average particle diameter of 60 μm was mixed with 4 parts by weight of the toner to prepare a developer.
[0108]
(1) Evaluation of fixing rate
The obtained developer was mounted on a copier “AR-505” (manufactured by Sharp Corporation) (a number of prints: 50 sheets / min), and the solid black image had a toner adhesion amount of 0.75 g / cm.2The toner density is adjusted so as to obtain an unfixed image. After fixing the unfixed image by setting the heat roller temperature to 160 ° C. in an apparatus (print number: 50 sheets / min) obtained by modifying the copier “AR-505” (manufactured by Sharp Corporation), the load was 1 kg. The fixed image is rubbed three times with a sand eraser with a size of 15 mm × 7.5 mm, and the optical reflection density before and after rubbing is measured using a reflection densitometer “RD-915” (manufactured by Macbeth). And the fixing rate were obtained (after rubbing / before rubbing).
In the evaluation rank, a fixing rate of 70% or more is a passing performance. Table 7 shows the results.
[Table 7]
[0109]
(2) Non-offset area evaluation
The obtained developer was mounted on a modified copier “AR-505” (manufactured by Sharp Corporation) (number of prints: 50 sheets / min), and the temperature of the fixing roller was increased from 90 ° C. to 240 ° C. by 10 ° C. An image is displayed at a process speed of 225 mm / sec while being sequentially raised every other time, a temperature at which no offset is visually observed is set as a low-temperature offset free start point, a temperature is raised, and a maximum temperature at which no offset is generated is set as a free end point of a high-temperature offset. . The results are shown in Table 7 above.
[0110]
(3) Evaluation of blocking resistance
2 g of the toner was placed in a 10 mL sample tube, and left standing at 50 ° C. and 95% RH for 18 hours. Thereafter, the aggregation state of the toner was visually observed to evaluate the blocking resistance.
○: No aggregation △: Aggregation
Regarding the evaluation rank, “○” indicates “pass” and “×” indicates “fail”. The results are shown in Table 7 above.
[0111]
(4) Photoconductor contamination evaluation
96 parts by weight of a silicon-coated ferrite carrier (manufactured by Powder Tech) having an average particle diameter of 60 μm was mixed with 4 parts by weight of the toner to prepare a developer. Then, the obtained developer was mounted on a copying machine "AR-P350" (manufactured by Sharp Corporation) (printing number: 35 sheets / min), and 300,000 sheets of A4 equivalent originals having a blackening ratio of 5% were continuously printed. . Photoreceptor contamination after continuous printing was visually determined. The results are shown in Table 7 above.
[0112]
【The invention's effect】
The wax-like product (I) and the wax (II) (low-molecular-weight polypropylene and / or low-molecular-weight polyethylene) of the present invention are contained in a toner, and a crystalline polyester and an amorphous polyester and / or By containing a binder resin containing an amorphous polyester polyamide as a main component, it is possible to obtain a toner having excellent rub-fixing properties at a low temperature and excellent in a wide non-offset region. Therefore, an electrophotographic system using this toner does not require an oil application device, and can achieve a reduction in machine cost and a reduction in size. Further, since it has excellent fixability, particularly excellent low-temperature fixability, it is most suitable for an electrophotographic system corresponding to low energy and high speed.