JP2000284531A - トナー - Google Patents

トナー

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JP2000284531A JP9114999A JP9114999A JP2000284531A JP 2000284531 A JP2000284531 A JP 2000284531A JP 9114999 A JP9114999 A JP 9114999A JP 9114999 A JP9114999 A JP 9114999A JP 2000284531 A JP2000284531 A JP 2000284531A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 良好な低温定着性を示し、かつ、定着器の加
熱方式によらず定着部材の汚染を発生させることのない
トナーを提供する。 【解決手段】 トナーの結着樹脂がビニル系重合体であ
り、酸価が1乃至30mgKOH/gで、クロロホルム
不溶分を1乃至30重量%含有し、テトラヒドロン(T
HF)可溶分が、分子量100万乃至2000万の領域
にサブピーク及び/またはショルダーを有し、分子量5
万乃至40万の領域にサブピーク及び/またはショルダ
ーを有し、分子量3000乃至12000にメインピー
クを有し、トナーの誘電正接(tanδ)が1×10-3
乃至1×10-2であり、荷電制御剤が有機ジルコニウム
化合物であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【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,トナージェット方式記録法などを
利用した記録方法に用いられるトナーに関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真法としては米国特許第2,29
7,691号公報、特公昭42−23910号公報及び
特公昭43−24748号公報に記載されている如く多
数の方法が知られている。一般には光導電性物質を利用
し、種々の手段により感光体上に静電荷像を形成し、次
いで該静電荷像をトナーを用いて現像し、必要に応じて
紙の如き転写材にトナー画像を転写した後、加熱、圧
力、加熱加圧或るいは溶剤蒸気により定着し、トナー画
像を得るものである。
【0003】上述の最終工程であるトナー像を紙の如き
シートに定着する工程に関して種々の方法や装置が開発
されているが、現在、最も一般的な方法は熱ローラー又
は加熱フィルムを介した固定発熱ヒータによる圧着加熱
方式である。
【0004】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熱ローラーの表面と被定着シー
トのトナー像面を加圧下で接触しながら被定着シートを
通過させることによりトナー像の定着を行なうものであ
る。この方法は熱ローラーの表面と被定着シート上のト
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る。
【0005】加熱ローラー表面と軟化・溶融状態にある
トナー画像が加圧下で接触する為に、トナー像の一部が
定着ローラー表面に付着・転移し、次に被定着シートに
これが再転移することにより被定着シートを汚す、オフ
セット現象が生じる。このオフセット現象は定着速度、
定着温度の影響を大きく受ける。一般に定着速度が速い
場合は、加熱ローラーの表面温度は比較的低く設定さ
れ、定着速度が速い場合は、加熱ローラーの表面温度は
比較的高く設定される。これは、トナーを定着させる為
に加熱ローラーからトナーに与える熱量を、定着速度に
よらずほぼ一定にするためである。
【0006】被定着シート上のトナーは、何層かのトナ
ー層を形成している。定着速度が速く、加熱ローラーの
表面温度が高い系においては、加熱ローラーに接触する
トナー層と、被定着シートに接触している最下層のトナ
ー層との温度差が大きくなる。加熱ローラーの表面温度
が高い場合には、最上層のトナー層が過剰に軟化・溶融
してオフセット現象を起こしやすくなる。また、加熱ロ
ーラーの表面温度が低い場合は、最下層のトナーは定着
するに充分な程度に溶けない為に、被定着シート上にト
ナーが定着しない低温オフセットという現象が起きやす
い。
【0007】この問題を解決する方法として、定着速度
が速い場合には、定着時の圧力を上げて被定着シートへ
トナーをアンカーリングさせる方法が、通常行われてい
る。この方法だと、加熱ローラー温度をある程度下げる
ことができ、トナーの高温オフセット現象を防ぐことは
可能となる。しかし、トナーにかかるせん断力が非常に
大となる為に、被定着シートが定着ローラーに巻きつ
き、巻きつきオフセットが発生したり、定着ローラーか
ら被定着シートを分離するための分離爪の分離あとが定
着画像に出現しやすい。さらには、圧力が高いがゆえ
に、定着時にライン画像が押しつぶされたり、トナーが
飛びちったりして定着画像の画像劣化を生じ易い。
【0008】また、トナー製造時に添加される種々の添
加剤、特にワックスの均一分散が困難でありトナーの定
着性能ばかりでなく、現像性にも問題が生じやすく、特
に近年、微粒子化が進んでいるトナーにおいてはこの問
題が顕著となる。
【0009】特開平6−1947873号公報では、そ
れぞれ異なる範囲の酸価を有する低分子重合体及び高分
子重合体からなる結着剤を含有するトナーが開示されて
いる。
【0010】特開平7−191496号公報では、高分
子量重合体と低分子量重合体からなるスチレン−アクリ
ル系樹脂において、少なくとも高分子量重合体がカルボ
ン酸成分を含有し、該樹脂の誘電正接が特定の範囲にあ
ることを特徴とするトナー用バインダー樹脂が開示され
ている。
【0011】特開平8−196199号公報では、特定
の分子量範囲にピークを有し、特定のTHF不溶分を有
するトナーが開示されている。
【0012】特開平9−297432号公報では、結着
樹脂組成物が重量平均分子量の大きなエチレン系重合体
成分を2種及び重量平均分子量の小さなエチレン系重合
体を含有することを特徴とするトナーが開示されてい
る。
【0013】特開平9−146292号公報では、特定
の動摩擦係数を有するポリアルキレン微粒子を含むトナ
ーにおいて、OHPシート上に定着されたベタ画像表面
の接触角が特定の範囲にあるトナーが開示されている。
【0014】特開平9−244294号公報では、特定
の動摩擦係数を有するポリアルキレン微粒子を含むトナ
ーにおいて、トナーの接触角とトナーの誘電正接が特定
の関係を満足するトナーが開示されている。
【0015】特開平10−10785号公報では、荷電
制御剤として金属錯体型モノアゾ化合物及び芳香族ヒド
ロキシカルボン酸金属錯体を含有するトナーが開示され
ている。
【0016】特開平10−90939号公報では、結着
樹脂が実質的にTHF不溶分を含有せず、特定の分子量
範囲にピークを有し、特定の酸価を有するトナーが開示
されている。
【0017】これらのトナーでは定着性はある程度改善
されるものの、トナーが定着器の加熱部材である加熱ロ
ーラーまたは耐熱フィルムにオフセットする現象を防止
するには不十分であるばかりでなく、長期間使用した場
合の画像濃度安定性が不十分となる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の如き
問題点を解決したトナーを提供するものである。
【0019】すなわち、本発明の目的は、熱ロール定着
器を使用する中〜高速機、あるいは、耐熱フィルムを介
した固定発熱ヒーターによる圧着加熱定着方式を使用す
る中〜低速機であっても良好な低温定着性を示し、かつ
低温から高温までオフセットによる加熱部材の汚染を生
じることのないトナーを提供するものである。
【0020】本発明の目的は、着色剤(特に磁性体)の
含有量が増大した小粒径化したトナーの結着樹脂に用い
た場合においても良好なハーフトーン定着性を示す低温
定着性に優れたトナーを提供することにある。
【0021】本発明の目的は、長期間使用した場合の画
像濃度安定性が良好であり、かつ高温高湿及び常温低湿
環境下のいずれの環境において使用されても画像濃度安
定性が良好であるトナーを提供するものである。
【0022】本発明の目的は、荷電制御剤であるジルコ
ニウム化合物の分散が良好であるトナーを提供するもの
である。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明は、結着樹脂、着
色剤、ワックス及び荷電制御剤を少なくとも含有するト
ナーにおいて、(a)トナーの結着樹脂がビニル系重合
体であり、(b)トナーの結着樹脂の酸価が1乃至30
mgKOH/gであり、(c)トナーの結着樹脂がクロ
ロホルム不溶分を1乃至30重量%含有し、(d)トナ
ーの結着樹脂のテトラヒドロン(THF)可溶分が、ゲ
ルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定
によるクロマトグラムにおいて、分子量100万乃至2
000万の領域にサブピーク及び/またはショルダーを
有し、(e)トナーの結着樹脂のテトラヒドロン(TH
F)可溶分が、分子量5万乃至40万の領域にサブピー
ク及び/またはショルダーを有し、(f)トナーの結着
樹脂のテトラヒドロン(THF)可溶分が、分子量30
00乃至12000にメインピークを有し、(g)周波
数100KHzで測定したトナーの誘電正接(tan
δ)が1×10-3乃至1×10-2であり、(h)荷電制
御剤が有機ジルコニウム化合物であることを特徴とする
トナーに関する。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明者の検討によれば、定着器
の加熱方式によらずオフセットによる定着部材の汚染を
発生させないためには、トナーの低温定着性、耐高温オ
フセット性を改良するだけでは不充分であり、定着部材
に対するトナーの離型性を向上させることが重要である
ことが判った。
【0025】従来は、トナーのオフセット現象を改良す
ることとトナーの定着性を改良することは同一視されて
きたが、結着樹脂、トナーに含有されるワックス等の改
良による定着性向上に付随する形でのオフセット改良で
は限界があり、不充分である。
【0026】また、定着部材、クリーニング部材の離型
性が向上してもトナーの離型性が不充分である場合は、
これらの部材の使用初期の段階では充分なオフセット防
止効果が期待できても長期間使用した場合には各部材の
経年劣化を生じ、最終的にはオフセットが発生する場合
がある。
【0027】従来、トナーの結着樹脂がクロロホルム、
THF等の有機溶媒に対する不溶分を含有することはト
ナーの耐ホットオフセット性改良の観点で提案される
が、この様なトナーであっても経年劣化した定着部材、
クリーニング部材に対しては充分なオフセット防止効果
を発揮しない場合がある。また、トナーは離型性を付与
する目的でワックスを含有させる場合があるが、経年劣
化した定着部材、クリーニング部材に対して充分なオフ
セット防止効果を維持するためには多量のワックスを含
有させる必要がある。この場合にはトナーの現像性すな
わち、耐久による画像濃度の低下、カブリ濃度の上昇等
の問題が生じる場合がある。更にはトナー粒子に含有さ
れるワックスの分散状態を制御するのが困難であり、ト
ナーが遊離したワックスを多量に含有することになる。
結果的に、感光体上のトナーのクリーニングが充分にで
きずに残存し、画像欠陥となる場合がある。
【0028】ビニル系重合体を結着樹脂とするトナーに
おいて、経年劣化した定着部材及びクリーニング部材に
対しても充分なオフセット防止効果を維持するには、ト
ナーの離型性の向上とトナーの現像性を両立する必要が
ある。
【0029】本発明者の検討によれば、トナーが特定の
酸価を有し、結着樹脂が特定のクロロホルム不溶分を含
有し、トナーの結着樹脂のTHF可溶分が特定の分子領
域にメインピークを有し、かつ異なる分子量領域にサブ
ピーク及び/またはショルダーを有し、特定の誘電正接
(tanδ)を有するトナーにより達成される。
【0030】本発明のトナーにおいて、トナーの酸価は
1乃至30mgKOH/gであれば良いが、好ましくは
2乃至25mgKOH/gとなる場合であり、更に好ま
しくは3乃至20mgKOH/gとなる場合である。も
し、トナーの酸価が1mgKOH/g未満となる場合及
び30mgKOH/g超となるいずれの場合でも、荷電
制御剤としてジルコニウム化合物を含有するトナーにお
いては、ジルコニウム化合物の分散が必ずしも好適な状
態になるわけではなく、耐久により画像濃度が低下する
場合があり好ましくない。
【0031】本発明のトナーにおいて、トナーに含有さ
れる結着樹脂は1乃至30重量%のクロロホルム不溶分
を含有するものであるが、好ましくは2乃至30重量%
含有する場合であり、更に好ましくは3乃至15重量%
含有するものである。もし、トナーの結着樹脂に含有さ
れるクロロホルム不溶分が1重量%未満となる場合及び
30重量%超となる場合のいずれの場合でも、荷電制御
剤としてジルコニウム化合物を含有するトナーにおいて
は、トナーに含有されるワックスの分散を最適な状態に
保持することが困難であり、耐久により定着部材へのト
ナー付着が顕在化する場合があり好ましくない。
【0032】本発明のトナーにおいて、分子量100万
乃至2000万の領域にサブピーク及び/またはショル
ダーを有するものであり、好ましくは、分子量150万
乃至1500万の領域にサブピーク及び/またはショル
ダーを有する場合であり、更に好ましくは、分子量20
0万乃至1000万の領域にサブピーク及び/またはシ
ョルダーを有する場合である。もし、該分子量領域にサ
ブピークまたはショルダーのいずれも有さない場合に
は、トナーの耐ホットオフセット性及び耐ブロッキング
性を満足することができない場合があり好ましくない。
【0033】本発明のトナーにおいて、トナーに含有さ
れる結着樹脂のTHF可溶分は、分子量5万乃至40万
の領域にサブピーク及び/またはショルダーを有するも
のであり、好ましくは分子量8万乃至35万の領域にサ
ブピーク及び/またはショルダーを有する場合であり、
更に好ましくは分子量10万乃至30万の領域にサブピ
ーク及び/またはショルダーを有する場合である。も
し、該分子量領域にサブピーク及び/またはショルダー
を有さない場合には、トナーに荷電制御剤として含有さ
れるジルコニウム化合物の分散を適正な状態に保持する
ことが困難であり、耐久により画像濃度が低下する場合
があり好ましくない。
【0034】トナーに含有される結着樹脂のTHF可溶
分は、分子量3000乃至12000の領域にメインピ
ークを有するものであるが、好ましくは分子量4000
乃至10000の領域にメインピークを有する場合であ
り、更に好ましくは分子量4500乃至9000の領域
にメインピークを有する場合である。もし、分子量30
00未満の領域にメインピークを有する場合及び分子量
1万2000超にメインピークを有する場合のいずれの
場合においても、トナーに荷電制御剤として含有される
ジルコニウム化合物の分散を好適な状態に保持すること
が困難であり、耐久により画像濃度が低下する場合があ
り好ましくない。
【0035】本発明のトナーにおいて、周波数100K
Hzで測定したトナーの誘電制正接(tanδ)は1×
10-3乃至1×10-2であれば良いが、好ましくは2×
10-3乃至9×10-3となる場合であり、更に好ましく
は3×10-3乃至8×10-3となる場合である。もし、
トナーの誘電正接が1×10-3未満となる場合には、常
温低湿環境下でのトナーの画像濃度安定性に問題が生じ
る場合があり、誘電正接が1×10-2超となる場合に
は、高温高湿環境下ばかりでなく常温常湿下においても
トナーの画像濃度安定性に問題が生じる場合があり好ま
しくない。
【0036】本発明のトナーにおいて、荷電制御剤であ
るジルコニウム化合物をジルコニウム元素として0.0
2乃至2重量%含有するものであるが、好ましくは0.
05乃至1.5重量%含有するものであり、更に好まし
くは0.1乃至1重量%含有するものである。もし、ト
ナーに含有されるジルコニウム元素が0.02重量%未
満となる場合及び2重量%超となるいずれの場合におい
ても、耐久により画像濃度が低下する場合があり好まし
くない。
【0037】本発明のトナーにおいて、トナーの結着樹
脂はカルボキシル基及び/または無水カルボキシル基を
置換基として有するモノマー(以下、酸モノマーと称
す)を共重合したビニル系重合体である。ビニル系重合
体のカルボキシル基及び/または無水カルボキシル基と
荷電制御剤であるジルコニウム化合物は相互作用し、ク
ロロホルム不溶分及び/または分子量100万乃至80
00万の領域にサブピークまたはショルダーを形成しう
るものである。
【0038】本発明のトナーにおいて、制御剤として含
有されるジルコニウム化合物は、好ましくは、ジルコニ
ウムと、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン
酸、芳香族モノカルボン酸及び芳香族ポリカルボン酸か
らなるグループから選択される芳香族化合物とが配位及
び/又は結合している化合物であり、更に好ましくは芳
香族ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸または芳香
族カルボン酸を2分子配位したジルコニウム錯体あるい
は錯塩を主成分として含有する場合であり、この場合に
はビニル系重合体の置換基として含有されれるカルボキ
シル基及び/または無水カルボキシル基と相互作用、す
なわち配位子の交換反応と推定される一種の錯形成反応
(以下、ジルコニウムとの錯形成反応と称す)を行うこ
とにより、本発明のトナーに適する荷電制御剤の分散状
態を達成することが可能となる。この場合には芳香族ジ
オール、芳香族ヒドロキシカルボン酸または芳香族カル
ボン酸を配位したジルコニウム錯体あるいは錯塩として
は存在しないと推定される。
【0039】本発明者の検討によれば、定着器の加熱方
式によらずオフセットによる定着部材の汚染を発生させ
ないためには、トナーの低温定着性、耐高温オフセット
性を改良するだけでは不十分であり、定着部材に対する
トナーの離型性を向上させることが重要であることが判
った。
【0040】従来は、トナーのオフセット現象を改良す
ることとトナーの定着性を改良することは同一視されて
きたが、結着樹脂、トナーに含有されるワックス等の改
良による定着性向上に付随する形でのオフセット改良で
は限界があり、不十分である。
【0041】また、水あるいはトナーの接触角で規定さ
れる定着部材、クリーニング部材の離型性の向上もトナ
ーの離型性が不十分である場合には、使用初期の段階で
は充分なオフセット防止効果が期待できても長期間使用
した場合には各部材の経年劣化を生じ、最終的にはオフ
セットが発生する場合がある。
【0042】従来、トナーの結着樹脂がTHF等の有機
溶媒に対する不溶分を有することは、トナーの耐ホット
オフセット性改良の観点で提案されるが、この様なトナ
ーであっても経年劣化した定着部材、クリーニング部材
に対しては充分なオフセット防止効果を発揮しない場合
がある。また、トナーは離型性を付与する目的でワック
スを含有させる場合があるが、経年劣化した定着部材、
クリーニング部材に対しては充分なオフセット防止効果
を維持するためには多量のワックスを含有させる必要が
ある。この場合にはトナーの現像性すなわち、画像濃度
の低下、カブリ濃度の上昇等の問題が生じ、更にはトナ
ー粒子に含有されるワックスの分散状態を制御するのが
困難であり、トナーが遊離したワックスを多量に含有す
ることになる。結果的に、感光体上のトナーのクリーニ
ングが充分にできずに残存し、画像欠陥となる場合があ
る。
【0043】ビニル系重合体を結着樹脂とするトナーに
おいて、経年劣化した定着部材及びクリーニング部材に
対しても充分なオフセット防止効果を維持するには、ト
ナーの水に対する接触角で規定されるトナーの離型性を
向上する必要がある。
【0044】本発明者の検討によれば、上述した接触角
を有するトナーは、結着樹脂が特定の酸価を有し、特定
の有機金属化合物を架橋剤として含有し、特定のピーク
分子量及び構造を有するワックスを含有して達成され
る。
【0045】本発明のトナーにおいて、トナーの水に対
する接触角は105乃至130度であれば良いが、好ま
しくは107乃至127度となる場合であり、更に好ま
しくは、110乃至125度となる場合である。もし、
トナーの接触角が105度未満となる場合には、耐久劣
化した定着部材及びクリーニング部材に対する充分なオ
フセット防止効果を維持することが困難であり、トナー
の接触角が130度超となる場合には、トナーの現像
性、感光体上に残存したトナーのクリーニング性に問題
が生じる場合があり好ましくない。
【0046】本発明のトナー粒子の結着樹脂であるビニ
ル系重合体は、ジルコニウム化合物と錯形成反応してワ
ックスの分散状態を制御するためには、1乃至20mg
KOH/gの酸価を有するものであり、好ましくは2乃
至15mgKOH/gの酸価を有する場合であり、更に
好ましくは3乃至12mgKOH/gの酸価を有する場
合である。もし、酸価が1mgKOH/g未満となる場
合には錯形成反応が不十分であり、20mgKOH/g
超となる場合には過剰な錯形成反応が進行し、どちらの
場合もワックスの分散状態を制御することが困難とな
る。
【0047】本発明のトナーは、ジルコニウム化合物と
して配位子として芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族
ジオールまたは芳香族ポリカルボン酸を配位している錯
体または塩である有機金属化合物を結着樹脂100重量
部に対して0.5乃至10重量部含有するものである
が、好ましくは1乃至8重量部含有する場合であり、更
に好ましくは1.5乃至5重量部含有する場合である。
もし、含有量が0.5重量部未満となる場合には結着樹
脂との錯形成反応が不十分となり、10重量部超となる
場合には錯形成反応が過剰となり、どちらの場合でもワ
ックスの分散状態を制御することが困難となり好ましく
ない。
【0048】本発明のトナーにおいて、結着樹脂に含有
されるクロロホルム不溶分はトナーに耐ホットオフセッ
ト性を付与するだけではなく、トナー製造時の混練工程
で結着樹脂の溶融粘度はワックスの分散を制御するため
にも重要であり、2乃至20重量%含有していれば良い
が、好ましくは3乃至15重量%含有する場合であり、
更に好ましくは5乃至12重量%含有する場合である。
もし、含有量が1重量%未満となる場合には、トナーの
耐ホットオフセット性が悪化するばかりでなく、混練工
程での溶融粘度が低くなりすぎてワックスの再凝集が生
じ分散状態を制御できず、含有量が20重量%超となる
場合には、トナーの低温定着性が悪化し易くなるばかり
でなく、混練工程での溶融粘度が高い成分と低い成分が
混在することになり、この場合もやはりワックスの分散
状態を制御することが困難であり、好ましくない。
【0049】本発明のトナーに含有されるワックスは、
GPCで測定されるMpが500乃至20000、比
(Mw/Mn)が1.2乃至20であれば良いが、好ま
しくは800乃至15000、比(Mw/Mn)が1.
3乃至18となる場合であり、更に好ましくは900乃
至10000、比(Mw/Mn)が1.4乃至10とな
る場合である。もし、Mpが500未満、比(Mw/M
n)が1.2未満となる場合にはトナー粒子におけるワ
ックスの分散粒径が小さくなりすぎ、Mpが20000
超、比(Mw/Mn)が20超となる場合には分散粒径
が大きくなりすぎ、どちらの場合でもワックスの分散粒
径を制御することが困難であり好ましくない。
【0050】本発明のトナーにおいて、異なる2種以上
のワックスを含有していても良く、その場合にはGPC
で測定されるMpが800乃至20000、比(Mw/
Mn)が1.5乃至25であれば良いが、好ましくは1
000乃至15000、比(Mw/Mn)が1.8乃至
22となる場合であり、更に好ましくは1200乃至1
0000、比(Mw/Mn)が2乃至20となる場合で
ある。もし、Mpが800未満、比(Mw/Mn)が
1.5未満となる場合、Mpが20000超、比(Mw
/Mn)が25超となる場合のどちらの場合でもトナー
粒子内のワックスの粒度分布が広くなり、制御すること
が困難であり好ましくない。
【0051】本発明のトナーに含有されるワックスは、
炭化水素系ワックス、ポリエチレン系ワックスまたはポ
リプロピレン系ワックスのいずれかから選択されるもの
である。
【0052】本発明のトナーに含有されるワックスは、
一酸化炭素・水素を原料とするアーゲ法により得られる
炭化水素の蒸留残分から、あるいはこれらを水素添加し
て得られる合成炭化水素などのワックスがよい。更に、
プレス発汗法、溶剤法、真空蒸留の利用や分別結晶方式
によひ炭化水素ワックスの分別を行ったものが、より好
ましく用いられる。
【0053】本発明のトナーに含有されるワックスは、
式(1)で表せる構造を有するものである。
【0054】 CH3−(CH2−CH2a−CH2−CH2−A (1) 式中、Aは水酸基またはカルボキシル基を表し、aは2
0乃至60の整数を表すが、好ましくはAが水酸基を表
し、aが30乃至50の整数を表す場合である。
【0055】本発明のトナーに含有されるワックスは、
酸変性ポリエチレンである場合には、1乃至20mgK
OH/gの酸価を有し、ポリエチレンをマレイン酸、マ
レイン酸ハーフエステル、無水マレイン酸のうち少なく
とも1種類以上から選択されるモノマーにより変性され
ているものであり、好ましくは1.5乃至15mgKO
H/gの酸価を有するものである。
【0056】本発明のトナーに含有されるワックスは、
酸変性ポリプロピレンである場合には、1乃至20mg
KOH/gの酸価を有し、ポリエチレンをマレイン酸、
マレイン酸ハーフエステル、無水マレイン酸のうち少な
くとも1種類以上から選択されるモノマーにより変性さ
れているものであり、好ましくは1.5乃至15mgK
OH/gを有するものである。
【0057】本発明のトナーに2種のワックスが含有さ
れる場合には、好ましくは、少なくとも1種のワックス
が上述したワックスを使用することである。
【0058】本発明のトナーに2種のワックスが含有さ
れる場合の好ましいワックスの組合せを以下の表1に示
す。
【0059】本発明のトナーに含有されるワックスは、
ワックスを含有するトナーの示差走査熱量計(DSC)
で測定されるDSC曲線において、温度70乃至140
℃の領域に吸熱メインピークを有するものであり、好ま
しくは温度75乃至135℃の領域に吸熱メインピーク
を有する場合であり、更に好ましくは温度80乃至13
0℃の領域に吸熱メインピークを有し、同時に吸熱サブ
ピークまたは吸熱ショルダーを有するものである。も
し、上記温度領域以外に吸熱メインピークを有する場合
には、低温定着性、耐ホットオフセット性及び耐ブロッ
キング性の全てを満足することが困難となる。
【0060】本発明のトナーにおいて、ワックスは混練
工程でトナーに添加・分散されるが、好ましくは結着樹
脂であるビニル系重合体をキシレン等の溶媒に溶解して
ワックスを添加することである。この場合にはワックス
の均一分散が更に容易になる。
【0061】本発明のトナーにおいて、2種類以上の異
なるワックスが含有される場合に、ビニル系重合体をキ
シレン等の溶媒に溶解する際に添加するワックスは、好
ましくは、炭化水素系ワックス、ポリエチレン系重合
体、ポリプロピレン系重合体、1乃至20mgKOH/
gの酸価を有する酸変性ポリプロピレン及び1乃至20
mgKOH/gの酸価を有する酸変性ポリエチレンであ
る。
【0062】有機ジルコニウム化合物としては、 (i)金属元素としてジルコニウムを有し、配位子とし
て芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸又は芳
香族ポリカルボン酸を配位しているジルコニウム錯体; (ii)金属元素としてジルコニウムを有し、配位子と
して芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸又は
芳香族ポリカルボン酸を配位しているジルコニウム錯
塩;又は (iii)金属イオンとしてジルコニウムイオンを有
し、酸イオンとして芳香族カルボン酸イオン、芳香族ヒ
ドロキシカルボン酸イオン又は芳香族ポリカルボン酸イ
オンを有しているカルボン酸ジルコニウム塩が挙げられ
る。
【0063】本発明のトナーにおいて、荷電制御剤とし
て使用されるジルコニウム化合物はジルコニウムと芳香
族ヒドロキシカルボン酸との反応生成物であり、ジルコ
ニウム原子1に対し芳香族ヒドロキシカルボン酸単位を
1.2乃至1.8モル含有するものであるが、好ましく
は1.3乃至1.7モル含有する場合である。芳香族ヒ
ドロキシカルボン酸単位が1.2モル未満であると摩擦
帯電の立上りが遅くなる傾向が現れ、カートリッジに使
用するトナーでは使い切り直前での濃度変化、濃度ム
ラ、カブリの発生等の問題が生じる場合があり、補給を
繰り返すトナーに使用する場合には、トナーを大量に補
給した際に、現像機内に残存するトナーと補給されたト
ナーとが混合し、濃度低下、濃度ムラ、カブリの発生等
の問題が生じる場合があり好ましくない。また、芳香族
ヒドロキシカルボン酸単位が1.8モル超となる場合に
は、カートリッジに使用する場合、補給トナーとして使
用するいずれの場合においても長期間放置した際に画像
濃度の低下、カブリの発生等の問題が生じる場合があり
好ましくない。
【0064】配位子として、芳香族ジオール、芳香族ヒ
ドロキシカルボン酸、芳香族ポリカルボン酸を1〜4個
キレート形成しているジルコニウム錯体あるいはジルコ
ニウム錯塩が好ましい。また、これらジルコニウム錯体
又は錯塩に、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族カル
ボン酸又は芳香族ポリカルボン酸のカルボキシアニオン
を1〜6個配位させても良い。
【0065】有機ジルコニウム塩の場合は、芳香族カル
ボン酸イオン、芳香族ヒドロキシカルボン酸イオン、芳
香族ポリカルボン酸イオンを1〜4個有しているものが
好ましく、更には1〜3個有しているものが好ましい。
またキレート形成数の異なる錯体,錯塩あるいは配位子
の異なる錯体,錯塩の混合物であってもよい。また酸イ
オンの数の異なる塩の混合物であってもよい。
【0066】また、有機ジルコニウム化合物は、有機ジ
ルコニウム錯化合物と有機ジルコニウム塩との混合物で
あっても良い。
【0067】さらに、上記ジルコニウム化合物を磁性体
を含有する磁性トナーに使用したり、あるいは有機ジル
コニウム化合物を有するトナーを一成分系現像方法に適
用することにより、優れた現像性が得られることを見い
だした。すなわち、少ない摩擦帯電機会で素速い帯電の
立ち上がりと、高い帯電量を必要とする磁性トナーや一
成分現像用トナーにとって、本発明で使用する有機ジル
コニウム化合物はこれらの要件を満たす好適な負帯電制
御剤となるのである。非磁性一成分現像方法に用いられ
る非磁性トナーにも最適である。
【0068】有機ジルコニウム化合物は、酸価を有する
結着樹脂と共に用いると、トナーの構成成分が保有する
水分子の持つ極性を利用し、帯電が強調される効果の寄
与を大きいものとすることができる。また、融点の異な
るワックスあるいは組成成分の異なるワックスを二種類
以上と用いることで非常に分散性を良好にすることがで
き、耐久性や帯電均一性を向上させることができる。
【0069】有機ジルコニウム化合物を使用したトナー
は、低湿又は高湿環境での帯電量が十分になるだけでな
く、長期の耐久での濃度低下も抑えられる。有機ジルコ
ニウム化合物の使用は、特に種々の異種元素を有する磁
性酸化鉄を含有する磁性トナーにとって最適になる。異
種元素の酸化物、水酸化物、異種元素を取り込んだ酸化
鉄、異種元素を混晶させた酸化鉄が、水分子を吸着し、
水分子の極性を利用した帯電の向上及び安定化を効果的
に行うことができる。また酸価を有する結着樹脂と共に
用いると一層効果的に帯電の向上及び安定化を行うこと
ができる。
【0070】本発明に使用する有機ジルコニウム化合物
は、ジルコニウムイオンが八配位をとりやすくカルボキ
シル基又は水酸基の酸素を配位又は結合し易い。結着樹
脂として官能基にカルボキシル基を有するスチレン系樹
脂又はポリエステル系樹脂の如き酸価を有する結着樹脂
と用いると、結着樹脂中へのなじみがよく分散性に優
れ、トナー粒子中からの脱落を防ぎ、帯電均一化と帯電
の耐久安定性が得られる。更には、有機ジルコニウム化
合物はトナーの透明性への影響が小さく、鮮やかな色彩
を表現するカラートナーを形成するのに好ましいものと
なる。また、結着樹脂のカルボキシル基、水酸基のジル
コニウムイオンヘの配位を介し、ポリマー鎖の架橋を施
すことができるため、結着樹脂をゴム弾性の大きいもの
とすることができ、離型性に優れ、定着部材の汚れを効
果的に防止できる。従って、THF不溶分を結着樹脂が
有する程度に架橋しているのが良い。また、トナー製造
時の溶融混練時に混練物にシェアをかけることができ、
磁性体、顔料、染料の分散を向上させることができ、着
色力の高い、色味の鮮明なトナーとすることができる。
【0071】本発明に使用する有機ジルコニウム化合物
は、摩擦帯電能力にすぐれ、高い帯電量が得られるの
で、高い帯電量を必要とする磁性トナーにとって好適な
荷電制御剤となるのである。さらに、有機ジルコニウム
化合物自体の良好な結着樹脂への分散性に加え、結着樹
脂に酸価を有するものを用いると磁性体の分散性向上に
働くので、耐久性、帯電均一性が得られるようになるの
である。
【0072】また、本発明に使用する有機ジルコニウム
化合物は、トナーに用いる結着樹脂の表面張力に何らか
の影響を及ぼし、複数種のワックスと用いると、非常に
離型性に優れることが見いだされた。このことから耐オ
フセット性に優れ、定着部材汚れ防止に効果のあるトナ
ーを形成することができる。また、酸価を有する結着樹
脂と共に用いると特にこの効果は顕著である。
【0073】また、本発明の有機ジルコニウム化合物
は、放置によるトナーの現像性の低下が小さいことが特
徴的である。例えば、高湿下で使用した後、休止してし
ばらく放置した後、再び使用し始めた際に、画像濃度の
低下を少ないものとすることができる。
【0074】さらに、本発明の有機ジルコニウム化合物
は、帯電量不良トナー粒子の発生が少なく、飛散するト
ナー粒子が少ないことが特徴的である。例えば、磁性ト
ナーにおいては凝集力の低下する低湿下では飛散が多く
なり、コロナ帯電方式では、飛散トナーが帯電ワイヤー
に付着し、放電異常を生じ、一次帯電においては静電像
の帯電異常から筋状の画像異常が発生したり、転写帯電
においては筋状の転写不良を発生しやすくなるが、本発
明のトナーではこれらの現象を低減することができる。
接触帯電方式においては、接触転写部で飛散トナーによ
る汚れが転写紙等に転移し、裏汚れを生じることがある
が、本発明のトナーはこれらの現象も低減できる。
【0075】トナー粒子飛散現象は、非磁性トナーにお
いては、静電気力のみでトナー担持体に拘束されている
ので高湿下の方が顕著となるが、この飛散現象も本発明
のトナーは低減することができ、機内飛散等による画像
汚れを減少させることができる。また、非磁性トナーは
低湿下で帯電不良粒子の発生の影響で、ハーフトーンな
どに濃度ムラが発生することがあるが、この現象も本発
明のトナーは低減させることができる。
【0076】本発明に使用される芳香族ジオール、芳香
族ヒドロキシカルボン酸又は芳香族ポリカルボン酸のジ
ルコニウム錯体あるいはジルコニウム錯塩又は有機ジル
コニウム塩の如き有機ジルコニウム化合物を以下により
具体的に説明する。
【0077】一般式(l)又は(2)に好ましいジルコ
ニウム錯体あるいは錯塩を示す。
【0078】
【化1】 一般式(1)において、Arは置換基としてアルキル
基、アリール基、アルアルキル基、シクロアルキル基、
アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、水酸
基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニ
ル基、アシル基、アシルオキシ基、カルボキシル基、ハ
ロゲン、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アミド基又は
カルバモイル基を有していてもよい芳香族残基を表わ
し、X及びYは−O−、−CO−O−を表わし、X及び
Yは同じであっても異なっていてもよく、Lは中性配位
子、水、アルコール、アンモニア、アルキルアミン又は
ピリジンを表わし、C1は1価のカチオン、水素、1価
の金属イオン、アンモニウム又はアルキルアンモニウム
を表わし、C2は2価のカチオン又は2価の金属イオン
を表し、nは2,3又は4を表わし、mは0,2又は4
を表わす。各錯体または各錯塩において配位子となる芳
香族カルボン酸類、芳香族ジオール類は同じものであっ
ても異なるものであってもよく、またn又は/及びmの
数の異なる錯化合物の混合物であっても良い。対イオン
のC1及びC2が異なる錯塩の混合物であっても良い。結
着樹脂中への錯体又は錯塩の分散性向上の観点あるいは
帯電性向上の観点から、芳香族残基(Ar)としては、
ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環又はフェナ
ントレン環が好ましく、置換基としてはアルキル基、カ
ルボキシル基又は水酸基が好ましく、Lとしては水が好
ましく、C1としては水素、ナトリウム、カリウム、ア
ンモニウム、アルキルアンモニウムが好ましい。
【0079】
【化2】 一般式(2)において、Arは置換基としてアルキル
基、アリール基、アルアルキル基、シクロアルキル基、
アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、水酸
基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニ
ル基、アシル基、アシルオキシ基、カルボキシル基、ハ
ロゲン、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アミド基又は
カルバモイル基を有していてもよい芳香族残基を表わ
し、X及びYは−O−、−CO−O−を表わし、X及び
Yは同じであっても異なっていてもよく、Lは中性配位
子、水、アルコール、アンモニア、アルキルアミン又は
ピリジンを表わし、Aは、アニオン、ハロゲン、水酸イ
オン、カルボン酸イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、硫
酸イオン、シアンイオン又はチオシアンイオンを表わ
し、Aは相互に異なるイオンを有していても良く、C1
は1価のカチオン、水素、1価の金属イオン、アンモニ
ウム又はアルキルアンモニウムを表わし、C2は2価の
カチオン又は2価の金属イオンを表し、nは1,2,3
又は4を表わし、kは1,2,3,4,5又は6を表わ
し、mは0,1,2,3又は4を表わす。各錯体または
各錯塩において配位子となるアニオンA、芳香族カルボ
ン酸類及び芳香族ジオール類は同じものであっても異な
るものであってもよく、またn又は/及びmの数の異な
る錯化合物の混合物であっても良い。対イオンのC1
びC2が異なる錯塩の混合物であっても良い。Aが2価
のアニオンの場合に、カウンターイオンの係数kは2倍
する。結着樹脂中への錯体又は錯塩の分散性向上の観点
あるいは帯電性向上の観点から、芳香族残基(Ar)と
しては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環又
はフェナントレン環が好ましく、置換基としてはアルキ
ル基、カルボキシル基又は水酸基が好ましく、Lとして
は水が好ましく、C1としては水素、ナトリウム、カリ
ウム、アンモニウム、アルキルアンモニウムが好まし
く、Aとしては水酸イオン又はカルボン酸イオンが好ま
しい。
【0080】さらに、好ましいジルコニウム錯体又は錯
塩を一般式(3),(4),(5),(6),(7)及
び(8)に示す。
【0081】
【化3】 一般式(3),(4)及び(5)において、Rは水素、
アルキル基、アリール基、アルアルキル基、シクロアル
キル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ
基、水酸基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル
基、アリールオキシカルボニル基、アシル基、カルボキ
シル基、ハロゲン、ニトロ基、アミノ基又はカルバモイ
ル基を表わし、相互に連結して脂肪族環、芳香環あるい
は複素環を形成しても良く、この場合この環に置換基R
を有していても良く、置換基Rを1乃至8個持っていて
もよく、それぞれ同じであっても、異なっていてもよ
く、C1は1価のカチオン、水素、アルカリ金属、アン
モニウム又はアルキルアンモニウムを表わし、lは1〜
8の整数を表わし、nは2,3又は4を表わし、mは
0,2又は4を表わし、各錯体または錯塩において配位
子となる芳香族カルボン酸類又は芳香族ジオール類は同
じものであっても異なるものであってもよく、またn又
は/及びmの数の異なる錯化合物の混合物であっても良
い。また、対イオンのC1が異なる錯塩の混合物であっ
ても良い。結着樹脂中への錯体又は錯塩の分散性向上の
観点あるいは帯電性向上の観点から、置換基Rとしては
アルキル基、アルケニル基、カルボキシル基又は水酸基
が好ましく、C1としては水素、ナトリウム、カリウ
ム、アンモニウム又はアルキルアンモニウムが好まし
い。
【0082】特に好ましいのは、一般式(4)で表わさ
れる錯化合物あるいはカウンターイオンを有さない、一
般式(3),(4)又は(5)においてn=2の場合の
ジルコニウム中性錯体であり、優れた環境安定性が得ら
れ、結着樹脂中への分散性にも優れ、良好な耐久性が得
られる。
【0083】
【化4】 一般式(6)、(7)及び(8)において、Rは水素、
アルキル基、アリール基、アルアルキル基、シクロアル
キル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ
基、水酸基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル
基、アリールオキシカルボニル基、アシル基、カルボキ
シル基、ハロゲン、ニトロ基、アミノ基又はカルバモイ
ル基を表わし、相互に連結して脂肪族環、芳香環あるい
は複素環を形成しても良く、この場合この環に置換基R
を有していても良く、置換基Rを1乃至8個持っていて
もよく、それぞれ同じであっても、異なっていてもよ
く、Aは、アニオン、ハロゲン、水酸イオン、カルボン
酸イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、シア
ンイオン又はチオシアンイオンを表わし、Aは相互に異
なるイオンを有していても良く、C1は1価のカチオ
ン、水素、1価の金属イオン、アンモニウム又はアルキ
ルアンモニウムを表わし、nは1,2,3又は4を表わ
し、kは1,2,3,4,5又は6を表わし、mは0,
1,2,3又は4を表わす。各錯体または各錯塩におい
て配位子となる芳香族カルボン酸類、芳香族ジオール類
は同じものであっても異なるものであってもよく、また
n又は/及びmの数の異なる錯化合物の混合物であって
も良い。カチオンC1又は/及びアニオンAが異なる2
種以上の錯化合物の混合物であっても良い。Aが2価の
アニオンの場合に、カウンターイオンの係数kは2倍す
る。
【0084】結着樹脂中への錯体又は錯塩の分散性の向
上の観点あるいは帯電性向上の観点から、置換基Rとし
ては、アルキル基、アルケニル基、カルボキシル基、水
酸基が好ましく、C1としては水素、ナトリウム、カリ
ウム、アンモニウム、アルキルアンモニウムが好まし
く、Aとしては水酸イオン又はカルボン酸イオンが好ま
しい。
【0085】特に好ましいのは、一般式(7)で表わさ
れる錯化合物あるいは、カウンターイオンを有さない、
一般式においてn=2の場合のジルコニウム中性錯体で
あり、優れた環境安定性が得られ、結着樹脂中への分散
性にも優れ、良好な耐久性が得られる。
【0086】本発明に用いられるジルコニウム錯体ある
いは錯塩は、六配位または八配位の錯化合物で、八配位
の中には、配位子が橋かけした複核錯化合物となり示性
式上六配位となる錯化合物があり、また、水酸基などの
配位子が橋かけし、次々と錯化合物を重合した複核錯化
合物などもある。
【0087】このような錯化合物の構造の代表的なもの
を、以下の一般化学式(9)〜(29)でその構造を例
示する。以下の構造の中には配位子Lを持たないものも
包含する。
【0088】
【化5】
【0089】
【化6】
【0090】
【化7】
【0091】
【化8】
【0092】
【化9】
【0093】また、芳香族環の水酸基又はカルボキシル
基が異なるジルコニウムに配位した構造を有する錯化合
物であってもよく、例えば部分構造として式(30)に
示されるものである。
【0094】
【化10】
【0095】具体的構造では式(31)で表わされる。
【0096】
【化11】
【0097】ここで、pは1以上の整数を表わし、qは
2以上の整数を表わし、式(31)ではアニオン配位
子、中性配位子及び対カチオンは省略してある。
【0098】本発明に使用される好ましい芳香族カルボ
ン酸のジルコニウム塩を一般式(32)及び(33)に
示す。
【0099】
【化12】 一般式(32)及び(33)において、Arは置換基と
してアルキル基、アリール基、アルアルキル基、シクロ
アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオ
キシ基、水酸基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニ
ル基、アリールオキシカルボニル基、アシル基、カルボ
キシル基、ハロゲン、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、
アミド基又はカルバモイル基を有していてもよい芳香族
残基を表わし、A1は1価のアニオン、ハロゲンイオ
ン、水酸イオン、硝酸イオン又はカルボン酸イオンを表
わし、A2は2価のアニオン、硫酸イオン、リン酸水素
イオン又は炭酸イオンを表わし、nは1,2,3又は4
を表わす。各金属塩においてアニオンA1、アニオン
2、酸イオンとなる芳香族カルボン酸類及び芳香族ヒ
ドロキシカルボン酸は同じものであっても異なるもので
あってもよい。また、nの数が異なる塩の混合物であっ
ても良い。結着樹脂中への金属塩の分散性向上の観点あ
るいは帯電性向上の観点から、芳香族残基としては、ベ
ンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環又はフェナン
トレン環が好ましく、置換基としてはアルキル基、カル
ボキシル基、水酸基又はアシルオキシ基が好ましい。
【0100】更に好ましい金属塩は一般式(34)及び
(35)で表わせるジルコニウム塩である。
【0101】
【化13】 一般式(34)及び(35)において、Rは水素、アル
キル基、アリール基、アルアルキル基、シクロアルキル
基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、
水酸基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカル
ボニル基、アシルオキシ基、アシル基、カルボキシル
基、ハロゲン、ニトロ基、アミノ基、アミド基又はカル
バモイル基を表わし、相互に連結して脂肪族環、芳香環
あるいは複素環を形成しても良く、この場合この環に置
換基Rを有していても良く、置換基Rを1乃至8個持っ
ていてもよく、それぞれ同じであっても、異なっていて
もよく、A1は1価のアニオン、ハロゲンイオン、水酸
イオン、硝酸イオン又はカルボン酸イオンを表わし、A
2は2価のアニオン、硫酸イオン、リン酸水素イオン又
は炭酸イオンを表し、lは1〜8の整数を表わし、nは
1,2,3又は4を表わし、各金属塩においてアニオン
1、アニオンA2及び酸イオンとなる芳香族カルボン酸
類は同じものであっても異なるものであってもよい。ま
た、nの数が異なる塩の混合物であっても良い。結着樹
脂中への金属塩の分散性向上の観点あるいは帯電性向上
の観点から、置換基としてはアルキル基、アルケニル
基、カルボキシル基、水酸基又はアシルオキシ基が好ま
しく、優れた環境安定性が得られ、結着樹脂中への分散
性にも優れ、優れた耐久性が得られる。
【0102】更に好ましい金属塩は一般式(36)及び
(37)で表わせるジルコニウム塩である。
【0103】
【化14】 一般式(36)及び(37)において、Rは水素、アル
キル基、アリール基、アルアルキル基、シクロアルキル
基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、
水酸基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカル
ボニル基、アシルオキシ基、アシル基、カルボキシル
基、ハロゲン、ニトロ基、アミノ基、アミド基又はカル
バモイル基を表わし、相互に連結して脂肪族環、芳香環
あるいは複素環を形成しても良く、この場合この環に置
換基Rを有していても良く、置換基Rは1から8個持っ
ていてもよく、それぞれ同じであっても、異なっていて
もよく、A1は1価のアニオン、ハロゲンイオン、水酸
イオン、硝酸イオン又はカルボン酸イオンを表わし、A
2は2価のアニオン、硫酸イオン、リン酸水素イオン又
は炭酸イオンを表し、lは1〜7の整数を表わし、nは
1,2,3又は4を表わす。各金属塩においてアニオン
A1、アニオンA2及び酸イオンとなる芳香族カルボン
酸類は同じものであっても異なるものであってもよい。
また、nの数が異なる塩の混合物であっても良い。結着
樹脂中への金属塩の分散性向上の観点あるいは帯電性向
上の観点から、置換基としてはアルキル基、アルケニル
基、カルボキシル基、水酸基又はアシルオキシ基が好ま
しく、優れた環境安定性が得られ、結着樹脂中への分散
性にも優れ、優れた耐久性が得られる。
【0104】本発明の有機ジルコニウム化合物は、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
ウムなどのジルコニウム化合物を水、アルコール、アル
コール水溶液に溶解し、芳香族カルボン酸、芳香族ジオ
ールおよびこれらのアルカリ金属塩を添加するか、ある
いは芳香族カルボン酸、芳香族ジオールとアルカリ剤を
添加することにより合成される。これらの有機ジルコニ
ウム化合物は、アルコール水溶液などで再結晶し、アル
コール洗浄で精製する。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り種々
のカウンターイオンを持つ錯塩が得られる。本発明にお
いては、ジルコニウム錯塩のカウンターイオンに水素イ
オン、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオンなど複
数種有しているものも含む。
【0105】以下に、本発明に用いられる有機ジルコニ
ウム化合物の具体例を挙げるが、ここでは、示性式を示
す。水分子を2〜4個配位しているものも含まれるが、
ここでは水分子の記載を省略する。また、カウンターイ
オンは複数種有するものも含むが、ここでは一番多いカ
ウンターイオンのみを記載する。
【0106】
【化15】
【0107】
【化16】
【0108】
【化17】
【0109】
【化18】
【0110】
【化19】
【0111】
【化20】
【0112】
【化21】
【0113】
【化22】
【0114】
【化23】
【0115】
【化24】
【0116】
【化25】
【0117】
【化26】
【0118】
【化27】
【0119】
【化28】
【0120】
【化29】
【0121】
【化30】
【0122】
【化31】
【0123】
【化32】
【0124】
【化33】
【0125】
【化34】
【0126】
【化35】
【0127】
【化36】
【0128】
【化37】
【0129】
【化38】
【0130】
【化39】
【0131】
【化40】
【0132】
【化41】
【0133】
【化42】
【0134】本発明に使用する有機ジルコニウム化合物
をトナーに添加する方法としては、トナー粒子の内部に
添加する方法とトナー粒子に外添する方法がある。トナ
ー粒子に内添する場合の好ましい添加量としては結着樹
脂100重量部に対して0.1〜10重量部、より好ま
しくは、0.5〜5重量部の範囲で用いられる。また、
トナー粒子に外添する場合は、0.01〜5重量部が好
ましく、特にメカノケミカル的にトナー粒子表面に固着
させるのが好ましい。
【0135】また本発明に使用する有機ジルコニウム化
合物は、従来の技術で述べたような公知の電荷制御剤と
組み合わせて使用することもできる。例えば、他の電荷
制御剤として有機金属錯体、金属塩又はキレート化合物
が挙げられる。具体的には、モノアゾ金属錯体、アセチ
ルアセトン金属錯体、ヒドロキシカルボン酸金属錯体、
ポリカルボン酸金属錯体、ポリオール金属錯体などがあ
げられる。そのほかには、カルボン酸の金属塩、カルボ
ン酸無水物、エステル類などのカルボン酸誘導体や芳香
族系化合物の縮合体などもあげられる。またビスフェノ
ール類、カリックスアレーンの如きフェノール誘導体が
挙げられる。
【0136】本発明に使用される結着樹脂の種類として
は、スチレン系樹脂、スチレン系共重合樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリオール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェ
ノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マ
レイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢
酸ビニール、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、石油系樹脂が挙げられる。
【0137】スチレン系共重合体のスチレンモノマーに
対するコモノマーとしては、ビニルトルエンの如きスチ
レン誘導体;アクリル酸;アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、ア
クリル酸オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、ア
クリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル;メタクリ
ル酸;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタ
クリル酸ブチル、メタクリル酸オクチルの如きメタクリ
ル酸エステル;マレイン酸;マレイン酸ブチル、マレイ
ン酸メチル、マレイン酸ジメチルの如き二重結合を有す
るジカルボン酸エステル;アクリルアミド、アクリロニ
トリル、メタクリロニトリル、ブタジエン;塩化ビニ
ル;酢酸ビニル、安息香酸ビニルの如きビニルエステ
ル;エチレン、プロピレン、ブチレンの如きエチレン系
オレフィン;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケト
ンの如きビニルケトン;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の如きビニ
ルエーテルが挙げられる。これらのビニル系単量体が単
独もしくは2つ以上用いられる。
【0138】また、本発明のトナーは、現像剤担持体と
の摩擦帯電プロセスにおいて、優れた帯電付与能力を示
すことが明らかになった。すなわち、酸価を有する結着
樹脂と有機ジルコニウム化合物を含有したトナーについ
て、現像剤担持体材質との帯電能力をみると、現像剤担
持体表面との少ない接触でも大きな帯電量が発生するこ
とがわかった。
【0139】結着樹脂の酸価を調整するモノマーとして
は、アクリル酸、メタクリル酸、α−エチルアクリル
酸、クロトン酸、ケイヒ酸、ビニル酢酸、イソクロトン
酸、アンゲリカ酸などのアクリル酸及びそのα−或いは
β−アルキル誘導体;フマル酸、マレイン酸、シトラコ
ン酸、アルケニルコハク酸、イタコン酸、メサコン酸、
ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸の如き不飽和ジ
カルボン酸及びそのモノエステル誘導体又は無水物が挙
げられる。このようなモノマーは単独、或いは混合し
て、他のモノマーと共重合させることにより所望の結着
樹脂を作ることができる。この中でも、特に不飽和ジカ
ルボン酸のモノエステル誘導体を用いることが酸価値を
コントロールする上で好ましい。
【0140】例えば、マレイン酸モノメチル、マレイン
酸モノエチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸モノ
オクチル、マレイン酸モノアリル、マレイン酸モノフェ
ニル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマ
ル酸モノブチル、フマル酸モノフェニルなどのような
α,β−不飽和ジカルボン酸のモノエステル類;n−ブ
テニルコハク酸モノブチル、n−オクテニルコハク酸モ
ノメチル、n−ブテニルマロン酸モノエチル、n−ドデ
セニルグルタル酸モノメチル、n−ブテニルアジピン酸
モノブチルのようなアルケニルジカルボン酸のモノエス
テル類などが挙げられる。
【0141】以上のようなカルボキシル基含有モノマー
は、結着樹脂を構成するための全モノマー100重量部
に対し0.1〜20重量部、好ましくは0.2〜15重
量部添加すればよい。
【0142】上記のようなジカルボン酸のモノエステル
モノマーが選択される理由としては、水系の懸濁液に対
して溶解度が低く、一方、有機溶媒や他のモノマーへの
溶解度の高いエステルの形で用いるのが好ましいからで
ある。
【0143】本発明において、上記のような方法で得ら
れた共重合体中のカルボン酸基及びカルボン酸エステル
部位はアルカリ処理を行い、ケン化させても良い。即
ち、アルカリのカチオン成分と反応させて、カルボン酸
基或いはカルボン酸エステル部位を極性官能基に変化さ
せても良い。
【0144】このアルカリ処理は、結着樹脂製造後、重
合時に使用した溶媒中にアルカリ水溶液として投入し、
撹拌しながら行なえばよい。本発明に用いることのでき
るアルカリとしては、Na,K,Ca,Li,Mg,B
aの如きアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化
物;Zn,Ag,Pb,Niの如き遷移金属の水酸化
物;アンモニウム塩、アルキルアンモニウム塩、ピリジ
ウム塩の如き4級アンモニウム塩の水酸化物が挙げられ
る。特に好ましい例として、NaOHやKOHが挙げら
れる。
【0145】本発明において上記ケン化反応は、共重合
体中のカルボン酸基及びカルボン酸エステル部位の全て
に渡って行われる必要はなく、部分的にケン化反応が進
行し、極性官能基に変わっていればよい。
【0146】また、ケン化反応に用いるアルカリの量
は、結着樹脂中の極性基の種類、分散方法、構成モノマ
ーの種類などにより一概に決定し難いのであるが、結着
樹脂の酸価の0.02〜5倍当量であればよい。0.0
2倍当量より少ない場合はケン化反応が十分でなく、反
応によって生じる極性官能基の数が少なくなり、結果と
して後のケン化による架橋反応が不十分となる。逆に5
倍当量を超える場合は、カルボン酸エステル部位などの
官能基に対し、エステルの加水分解、ケン化反応による
塩の生成などによって官能基に悪影響を及ぼす。
【0147】酸価の0.02〜5倍当量のアルカリ処理
を施した時は、処理後の残存カチオン濃度が5〜100
0ppmの間に含まれ、アルカリの量を規定するのに好
ましく用いることができる。
【0148】トナーの結着樹脂及び結着樹脂を含む組成
物は、トナーの保存性の観点から、ガラス転移温度(T
g)が45〜75℃、好ましくは50〜70℃である。
Tgが45℃より低いと高温雰囲気下でトナーが劣化し
やすく、また定着時にオフセットが発生しやすくなる。
また、Tgが75℃を超えると、定着性が低下する傾向
にある。
【0149】本発明の結着樹脂の合成方法として本発明
に用いることの出来る重合法として、溶液重合法、乳化
重合法や懸濁重合法が挙げられる。
【0150】このうち、乳化重合法は、水にほとんど不
溶の単量体(モノマー)を乳化剤で小さい粒子として水
相中に分散させ、水溶性の重合開始剤を用いて重合を行
う方法である。この方法では反応熱の調節が容易であ
り、重合の行われる相(重合体と単量体からなる油相)
と水相とが別であるから停止反応速度が小さく、その結
果重合速度が大きく、高重合度のものが得られる。更
に、重合プロセスが比較的簡単であること、及び重合生
成物が微細粒子であるために、トナーの製造において、
着色剤及び荷電制御剤その他の添加物との混合が容易で
あること等の理由から、トナー用バインダー樹脂の製造
方法として有利な点がある。
【0151】しかし、添加した乳化剤のため生成重合体
が不純になり易く、重合体を取り出すには塩析などの操
作が必要で、この不便を避けるためには懸濁重合が好都
合である。
【0152】懸濁重合においては、水系溶媒100重量
部に対して、モノマー100重量部以下(好ましくは1
0〜90重量部)で行うのが良い。使用可能な分散剤と
しては、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール
部分ケン化物、リン酸カルシウム等が用いられ、一般に
水系溶媒100重量部に対して0.05〜1重量部使用
される。重合温度は50〜95℃が適当であるが、使用
する重合開始剤、生成するポリマーによって適宜選択さ
れる。
【0153】本発明に用いられる結着樹脂は、以下に例
示する様な多官能性重合開始剤単独あるいは単官能性重
合開始剤と併用して生成することが好ましい。
【0154】多官能構造を有する多官能性重合開始剤の
具体例としては、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−
3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,3−ビス
−(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、
2,5−ジメチル−2,5−(t−ブチルパーオキシ)
ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチ
ルパーオキシ)ヘキサン、トリス−(t−ブチルパーオ
キシ)トリアジン、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ
シクロヘキサン、2,2−ジ−t−ブチルパーオキシブ
タン、4,4−ジ−t−ブチルパーオキシバレリックア
シッド−n−ブチルエステル、ジ−t−ブチルパーオキ
シヘキサハイドロテレフタレート、ジ−t−ブチルパー
オキシアゼレート、ジ−t−ブチルパーオキシトリメチ
ルアジペート、2,2−ビス−(4,4−ジ−t−ブチ
ルパーオキシシクロヘキシル)プロパン及び2,2−t
−ブチルパーオキシオクタンの如き1分子内に2つ以上
のパーオキサイド基の如き重合開始機能を有する官能基
を有する多官能性重合開始剤;及びジアリルパーオキシ
ジカーボネート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t
−ブチルパーオキシアリルカーボネート及びt−ブチル
パーオキシイソプロピルフマレートの如き1分子内に、
パーオキサイド基の如き重合開始機能を有する官能基と
重合性不飽和基の両方を有する多官能性重合開始剤が挙
げられる。
【0155】
【化43】
【0156】これらの内、より好ましいものは、1,1
−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチル
シクロヘキサン、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシシ
クロヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイド
ロテレフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシアゼレー
ト及び2,2−ビス−(4,4−ジ−t−ブチルパーオ
キシシクロヘキシル)プロパン、及びt−ブチルパーオ
キシアリルカーボネートである。
【0157】これらの多官能性重合開始剤は、トナーの
結着樹脂として要求される種々の性能を満足する為に
は、単官能性重合開始剤と併用されることが好ましい。
特に該多官能性重合開始剤の半減期10時間を得る為の
分解温度よりも低い半減期10時間を有する重合開始剤
と併用することが好ましい。
【0158】具体的には、ベンゾイルパーオキシド、
1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−ト
リメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ジ(t
−ブチルパーオキシ)バレレート、ジクミルパーオキシ
ド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシジイソプロ
ピル)ベンゼン、t−ブチルパーオキシクメン、ジ−t
−ブチルパーオキシドの如き有機過酸化物、アゾビスイ
ソブチロニトリル、ジアゾアミノアゾベンゼンの如きア
ゾおよびジアゾ化合物が挙げられる。
【0159】これらの開始剤は、効率の点からモノマー
100重量部に対し0.05〜2重量部で用いるのが好
ましい。
【0160】これらの単官能性重合開始剤は、前記多官
能性重合開始剤と同時にモノマー中に添加しても良い
が、該多官能性重合開始剤の効率を適正に保つ為には、
重合工程において該多官能性重合開始剤の示す半減期を
経過した後に添加するのが好ましい。
【0161】本発明のトナーに用いられる結着樹脂は、
THF可溶分の分子量分布において、主にメインピーク
の分子量成分を構成する低分子量重合体成分(L重合
体)及び主にサブピークあるいはショルダーを構成する
高分子量重合体成分(H重合体)からなるものである。
L重合体は、溶液重合法により製造されるものであり、
重量平均分子量(Mw)は4000乃至2万となり、重
量平均分子量と数平均分子量の比(Mw/Mn)が1.
5乃至10となり、酸価が0.5乃至40mgKOH/
gであればよいが、好ましくは、Mwが4500乃至1
万5000であり、Mw/Mnが1.7乃至7となり、
酸価が2乃至30mgKOH/gとなる場合であり、更
に好ましくは、Mwが5000乃至1万2000とな
り、Mw/Mnが2乃至5となり、酸価が3乃至20m
gKOH/gとなる場合である。H重合体は、溶液重合
法あるいは塊状重合法により製造されるものであり、M
wが7万乃至150万となり、Mw/Mnが2乃至50
となり、酸価が0.5乃至20mgKOH/gとなる場
合であるが、好ましくは、Mwが15万乃至120万と
なり、Mw/Mnが3乃至30となり、酸価が1乃至1
5mgKOH/gとなる場合であり、更に好ましくは、
Mwが20万乃至100万となり、Mw/Mnが5乃至
25となる場合であり、酸価が2乃至10mgKOH/
gとなる場合である。
【0162】本発明のトナーに用いられる結着樹脂は、
L重合体とH重合体を重量比で40/60乃至80/2
0で混合して製造されるが、好ましくは、45/55乃
至75/25で混合して製造される場合であり、更に好
ましくは、50/50乃至70/30で混合して製造さ
れる場合である。
【0163】本発明のトナーに用いられる結着樹脂は、
L重合体とH重合体をそれぞれ、キシレン等の有機溶剤
に溶解、混合して製造することもできるが、好ましく
は、以下に示す多官能性重合開始剤単独あるいは単官能
重合開始剤と併用して製造することである。
【0164】本発明のトナーにおいて、結着樹脂を構成
するL重合体は、通常のラジカル重合法により製造する
ことも可能ではあるが、好ましくは、パーオキサイド基
を分子内に2個以上有し、かつ、各々のパーオキサイド
基の開裂反応が起こる10時間半減温度が5℃以上、好
ましくは7℃以上、更には10℃以上である重合開始剤
を用いて、第1のパーオキサイド基と第2以降のパーオ
キサイド基の10時間半減温度の中間温度で、ラジカル
重合反応を行うことにより、主に最初に開裂するパーオ
キサイド基によりモノマー組成物を重合し、10時間半
減温度が高いパーオキサイド基は重合体中に一部残存す
る様に製造することが好ましい。
【0165】本発明のトナーにおいて、結着樹脂を構成
するH重合体は、好ましくは、パーオキサイド基を分子
内に2個以上有し、更に好ましくは、同じ分子構造を繰
り返し単位として有する高分子量重合開始剤を使用する
ことが好ましい。
【0166】本発明のトナーの結着樹脂は、以下に示す
製造法により製造することができる。
【0167】(1)L重合体及びH重合体をそれぞれ溶
液重合法により製造し、これらを溶液状態で混合し、加
熱して溶媒を還流しつつ、必要に応じてモノマーを添加
して重合体中に残存するパーオキサイド基を反応させ、
次に減圧して溶媒を留去して製造する。
【0168】(2)パーオキサイド基が重合体中に残存
するL重合体が溶解している溶液に、H重合体を得るた
めに必要なモノマー及び重合開始剤を添加してラジカル
重合反応を行い、反応終了後に溶媒を留去することによ
り製造する。
【0169】(3)パーオキサイド基が重合体中に残存
するH重合体が溶解している溶液に、L重合体を得るた
めに必要なモノマー及び重合開始剤を添加してラジカル
重合反応を行い、反応終了後に溶媒を留去することによ
り製造する。
【0170】荷電制御剤として有機ジルコニウム化合物
を含有する本発明のトナーにおいて、(1)あるいは
(2)により製造される結着樹脂が本発明のトナーに好
適な分子量分布を容易に与える点で好ましい。
【0171】結着樹脂は架橋性モノマーで架橋されてい
ることも好ましい。
【0172】架橋性モノマーとしては主として2個以上
の重合可能な二重結合を有するモノマーが用いらる。具
体例としては、芳香族ジビニル化合物(例えば、ジビニ
ルベンゼン、ジビニルナフタレン等);アルキル鎖で結
ばれたジアクリレート化合物類(例えば、エチレングリ
コールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジ
アクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレー
ト、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6
−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリ
コールジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレー
トをメタクリレートに代えたもの);エーテル結合を含
むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類(例え
ば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレ
ングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコー
ルジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジ
アクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアク
リレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、及
び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代え
たもの);芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれ
たジアクリレート化合物類(例えば、ポリオキシエチレ
ン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プ
ロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジア
クリレート、及び、以上の化合物のアクリレートをメタ
クリレートに代えたもの);ポリエステル型ジアクリレ
ート化合物類(例えば、商品名MANDA(日本化
薬))が挙げられる。多官能の架橋剤としては、ペンタ
エリスリトールアクリレート、トリメチロールエタント
リアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート、テトラメチロールプロパントリアクリレート、テ
トラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエス
テルアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートを
メタアクリレートに代えたもの;トリアリルシアヌレー
ト、トリアリルトリメリテートが挙げられる。
【0173】これらの架橋剤は、他のモノマー成分10
0重量部に対して、0.0001〜1重量部、好ましく
は0.001〜0.5重量部の範囲で用いることが好ま
しい。
【0174】これらの架橋性モノマーのうち、トナーの
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。
【0175】その他の合成方法としては、塊状重合方
法、溶液重合方法を用いることが出来る。しかしなが
ら、塊状重合法では、高温で重合させて停止反応速度を
速めることで、任意の重合体を得ることができるが、反
応をコントロールしにくい問題点がある。その点、溶液
重合法では、溶媒によるラジカルの連鎖移動の差を利用
して、また、開始剤量や反応温度を調整することで低分
子量重合体を温和な条件で容易に得ることができ、本発
明で用いる樹脂組成物中の低分子量体を得るには好まし
い。特に、開始剤使用量を最小限に抑え、開始剤が残留
することによる影響を極力抑えるという点で、加圧条件
下での溶液重合法も好ましい。
【0176】本発明の結着樹脂を得る為のモノマーとし
ては、次のようなものが挙げられる。
【0177】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−メトキシスチレ
ン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン、3,
4−ジクロルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−
ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−te
rt−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−ドデシルスチレンの如
きスチレン誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、
イソブチレンの如きエチレン不飽和モノオレフィン;ブ
タジエン、イソプレンの如き不飽和ポリエン;塩化ビニ
ル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、沸化ビニルの如きハ
ロゲン化ビニル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベ
ンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル;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
−メチル脂肪族モノカルボン酸エステル;アクリル酸メ
チル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アク
リル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n
−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸(2−エ
チルヘキシル)、アクリル酸ステアリル、アクリル酸
(2−クロルエチル)、アクリル酸フェニルの如きアク
リル酸エステル;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の如きビニルエー
テル;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の如きビニルケトン;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−ビニルピロリドンの如きN−ビニル化合
物;ビニルナフタリン;アクリロニトリル、メタクリロ
ニトリル、アクリルアミドの如きアクリル酸誘導体もし
くはメタクリル酸誘導体が挙げられる。これらのビニル
系モノマーは単独もしくは2つ以上のモノマーを混合し
て用いられる。
【0178】これらの中でもスチレン系共重合体、スチ
レンアクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合
わせが好ましい。
【0179】また、本発明の結着樹脂が、少なくともス
チレン系重合体成分又はスチレン系共重合体成分を65
重量部以上含有することが有機ジルコニウム化合物との
混合性の点で好ましい。
【0180】結着樹脂を製造する方法として、溶液重合
法により高分子量重合体と低分子量重合体を別々に合成
した後にこれらを溶液状態で混合し、次いで脱溶剤する
溶液ブレンド法、また、押出機等により溶融混練するド
ライブレンド法、溶液重合法等により得られた低分子量
重合体を溶解した高分子量重合体を構成するモノマーに
溶解し、懸濁重合を行い、水洗・乾燥し、樹脂組成物を
得る二段階重合法等も挙げられる。しかしながら、ドラ
イブレンド法では、均一な分散、相溶の点で問題があ
り、また、二段階重合法だと均一な分散性等に利点が多
いものの、低分子量分を高分子量分以上に増量すること
が困難であり、低分子量重合体成分の存在下では、分子
量の大きい高分子量重合体の合成が困難であるだけでな
く、不必要な低分子量重合体が副生成する等の問題があ
ることから、該溶液ブレンド法が最も好適である。ま
た、低分子量重合体成分に所定の酸価を導入する方法と
しては、水系の重合法に比べて酸価の設定が容易である
溶液重合が好ましい。
【0181】本発明に用いられる磁性体は、異種元素を
含有するマグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の
磁性酸化鉄及びその混合物が好ましく用いられる。
【0182】中でもリチウム、ベリリウム、ボロン、マ
グネシウム、アルミニウム、シリコン、リン、イオウ、
ゲルマニウム、チタン、ジルコニウム、錫、鉛、亜鉛、
カルシウム、バリウム、スカンジウム、バナジウム、ク
ロム、マンガン、コバルト、銅、ニッケル、ガリウム、
インジウム、銀、パラジウム、金、白金、タングステ
ン、モリブデン、ニオブ、オスミウム、ストロンチウ
ム、イットリウム、テクネチウム、ルテニウム、ロジウ
ム、ビスマスから選ばれる少なくとも一つ以上の元素を
含有する磁性酸化鉄であることが好ましい。特にリチウ
ム、ベリリウム、ボロン、マグネシウム、アルミニウ
ム、シリコン、リン、ゲルマニウム、ジルコニウム、
錫、イオウ、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナ
ジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、
亜鉛及びガリウムが好ましい。最も好ましくは、異種元
素としてマグネシウム、アルミニウム、シリコン、リン
及びジルコニウムからなるグループから選択される元素
を含む磁性酸化鉄である。これらの元素は酸化鉄結晶格
子の中に取り込まれても良いし、酸化物として酸化鉄中
に取り込まれていても良いし、表面に酸化物あるいは水
酸化物として存在しても良い。また、酸化物として含有
されているのが好ましい形態である。
【0183】これらの元素は、磁性体生成時に各々の元
素の塩を混在させpH調整により、粒子中に取り込むこ
とが出来る。また、磁性体粒子生成後にpH調整、ある
いは各々の元素の塩を添加しpH調整することにより粒
子表面に析出させることが出来る。
【0184】これらの元素を有する磁性体は、結着樹脂
に対し馴染みが良く、非常に分散性が良い。更にこの分
散性のよさが、本発明で用いられる有機ジルコニウム化
合物の分散性を向上することができ、本発明の有機ジル
コニウム化合物の効果を十分に発揮することが出来る。
磁性体が分散メディアとして働き、有機ジルコニウム化
合物の分散を磁性体の分散性の良さが援助し、有機ジル
コニウム化合物の分散性を向上させる。また、これらの
磁性体は水分子を吸着し、有機ジルコニウム化合物が、
水分子による帯電に強調を発揮しやすくする効果を持っ
ている。この効果は酸価を有する結着樹脂と共に用いる
と一層効果的に発揮できる。
【0185】またこれらの磁性体は、粒度分布が揃い、
その結着樹脂中への分散性とあいまって、トナーの帯電
性を安定化することが出来る。また近年はトナー粒径の
小径化が進んできており、重量平均粒径2.5乃至10
μmのような場合でも、帯電均一性が促進され、トナー
の凝集性も軽減され、画像濃度の向上、カブリの改善等
現像性が向上する。特に重量平均粒径2.5乃至6.0
μmのトナーにおいてはその効果は顕著であり、極めて
高精細な画像が得られる。重量平均粒径は2.5μm以
上である方が十分な画像濃度が得られて好ましい。一方
でトナーの小粒径化が進むとジルコニウム化合物の遊離
も生じやすくなるが、本発明のトナーは帯電均一性に優
れているので多少のジルコニウム化合物が存在してもス
リーブ汚染の影響を受けにくくなる。磁性トナーは、重
量平均粒径が好ましくは2.5乃至10μm(より好ま
しくは、2.5乃至6.0μm)が良い。非磁性トナー
の場合でも、重量平均粒径は2.5〜10μmより好ま
しくは2.5乃至6.0μmが良い。
【0186】チャンネルとしては、2.00〜2.52
μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜
4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.
04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未
満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜1
2.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;
16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.
40μm未満;25.40〜32.00μm未満;3
2.00〜40.30μm未満の13チャンネルを用い
る。
【0187】これらの異種元素の含有率は、磁性酸化鉄
の鉄元素を基準として0.05〜10重量%であること
が好ましい。更に好ましくは0.1〜7重量%であり、
特に好ましくは0.2〜5重量%、更には0.3〜4重
量%である。0.05重量%より少ないと、これら元素
の含有効果が得られなく、良好な分散性、帯電均一性が
得られなくなる。10重量%より多くなると、電荷の放
出が多くなり帯電不足を生じ、画像濃度が低くなった
り、カブリが増加することがある。
【0188】また、これら異種元素の含有分布におい
て、磁性体の表面に近い方に多く存在しているものが好
ましい。たとえば、酸化鉄の鉄元素の溶解率が20%の
ときの異種元素の溶解率が、全異種元素の存在量の20
%〜100%が好ましい。さらには25%〜100%が
よく、30%〜100%が特に好ましい。表面存在量を
多くすることにより分散効果や電気的拡散効果を、より
向上させることができる。
【0189】これらの磁性体は個数平均粒径が0.05
〜1.0μmが好ましく、さらには0.1〜0.5μm
のものが好ましい。磁性体はBET比表面積は2〜40
2/g(より好ましくは、4〜20m2/g)のものが
好ましく用いられる。形状には特に制限はなく、任意の
形状のものが用いられる。磁気特性としては、磁場79
5.8kA/m下で飽和磁化が10〜200Am2/k
g(より好ましくは、70〜100Am2/kg)、残
留磁化が1〜100Am2/kg(より好ましくは、2
〜20Am2/kg)、抗磁力が1〜30kA/m(よ
り好ましくは、2〜15kA/m)であるものが好まし
く用いられる。これらの磁性体は結着樹脂100重量部
に対し、20〜200重量部で用いられる。
【0190】磁性酸化鉄中の元素量は、蛍光X線分析装
置SYSTEM3080(理学電機工業(株)社製)を
使用し、JIS K0119蛍光X線分析通則に従っ
て、蛍光X線分析を行なうことにより測定することがで
きる。元素分布については、塩酸又はフッ酸溶解しなが
らの元素量をプラズマ発光分光(ICP)により測定定
量し、各元素の全溶時の濃度に対する各溶解時の各元素
濃度からその溶解率を求めることにより得られる。
【0191】また、個数平均径は透過電子顕微鏡により
拡大撮影した写真をデジタイザー等で測定することによ
り求めることが出来る。磁性体の磁気特性は、「振動試
料型磁力計VSM−3S−15」(東英工業社製)を用
いて外部磁場795.8kA/mの下で測定した値であ
る。比表面積は、BET法に従って、比表面積測定装置
オートソープ1(湯浅アイオニクス社製)を用いて試科
表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて比表
面積を算出する。
【0192】本発明のトナーに使用できる着色剤として
は、任意の適当な顔料又は染料が挙げられる。例えば顔
料として、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、ナフトールイエロー、ハンザイエロ
ー、ローダミンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、
フタロシアニンブルー、インダンスレンブルー等があ
る。これらは定着画像の光学濃度を維持するために必要
な量が用いられ、結着樹脂100重量部に対し0.1〜
20重量部、好ましくは0.2〜10重量部の添加量が
良い。また、同様の目的で、更に染料が用いられる。例
えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン
系染料、メチン系染料があり、結着樹脂100重量部に
対し0.1〜20重量部、好ましくは0.3〜10重量
部の添加量が良い。
【0193】本発明においては、シリカ、アルミナ、酸
化チタンの如き無機酸化物や、カーボンブラック、フッ
化カーボンの如き粒径の細かい粒子の無機微粉体をトナ
ー粒子に外添することが好ましい。
【0194】シリカ微粉体、アルミナ微粉体又は酸化チ
タン微粉体は、トナー粒子表面に分散させた時に細かい
粒子となる方が流動性付与性が高くなるので好ましい。
個数平均粒径としては5〜100nmになるものが良
く、さらに好ましくは5〜50nmが良い。BET法で
測定した窒素吸着による比表面積では30m2/g以上
(特に60〜400m2/g)の範囲のものが母体微粉
体として好ましく、表面処理された微粉体としては、2
0m2/g以上(特に40〜300m2/g)の範囲のも
のが好ましい。
【0195】これらの微粉体の適用量は、トナー粒子1
00重量部に対して、0.03〜5重量部添加した時に
適切な表面被覆率になる。
【0196】本発明に用いる無機微粉体の疎水化度とし
ては、メタノールウエッタビリティーで30%以上の値
を示すのが好ましく、更に好ましくは50%以上であ
る。疎水化処理剤としては、含ケイ素表面処理剤である
シラン化合物とシリコーンオイルが好ましい。
【0197】例えば、ジメチルジメトキシシラン、トリ
メチルエトキシシラン、ブチルトリメトキシシランの如
きアルキルアルコキシシラン;ジメチルジクロルシラ
ン、トリメチルクロルシラン、アリルジメチルクロルシ
ラン、ヘキサメチルジシラザン、アリルフェニルジクロ
ルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、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、ジビニル
クロルシラン、ジメチルビニルクロルシランの如きシラ
ンカップリング剤を用いることができる。
【0198】本発明のトナーは、キャリアと混合して二
成分現像剤として使用しても良い。キャリアの抵抗値
は、キャリア表面の凹凸度合い、被覆する樹脂の量を調
整して106〜1010Ω・cmにするのが良い。
【0199】キャリア表面を被覆する樹脂としては、ス
チレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタ
クリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル共重合
体、メタクリル酸エステル共重合体、シリコーン樹脂、
フッ素含有樹脂、ポリアミド樹脂、アイオノマー樹脂、
ポリフェニレンサルファイド樹脂或いは、これらの混合
物を用いることができる。
【0200】キャリアコアの磁性材料としては、フェラ
イト、鉄過剰型フェライト、マグネタイト、γ−酸化鉄
等の酸化物や、鉄、コバルト、ニッケルのような金属或
いはこれらの合金を用いることができる。また、これら
の磁性材料に含まれる元素としては、鉄、コバルト、ニ
ッケル、アルミニウム、銅、鉛、マグネシウム、スズ、
亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カルシウ
ム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジ
ウムが挙げられる。
【0201】本発明で用いられる各種特性付与を目的と
した添加剤としては、例えば、以下のようなものが用い
られる。
【0202】(1)研磨剤:金属酸化物(チタン酸スト
ロンチウム,酸化セリウム,酸化アルミニウム,酸化マ
グネシウム,酸化クロムなど)、窒化物(窒化ケイ素な
ど)・炭化物(炭化ケイ素など)、金属塩(硫酸カルシ
ウム,硫酸バリウム,炭酸カルシウム)など。
【0203】(2)滑剤:フッ素系樹脂粉末(ポリフッ
化ビニリデン,ポリテトラフルオロエチレンなど)、脂
肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛,ステアリン酸カルシウ
ムなど)など。
【0204】(3)荷電制御性粒子:金属酸化物(酸化
錫,酸化チタン,酸化亜鉛,酸化ケイ素,酸化アルミニ
ウムなど)、カーボンブラック、樹脂微粒子など。
【0205】これら添加剤は、トナー粒子100重量部
に対し、0.05〜10重量部が用いられ、好ましく
は、0.1〜5重量部が用いられる。これら添加剤は、
単独で用いても、また、複数併用しても良い。
【0206】磁性トナーの場合は、2種以上の無機酸化
物あるいは金属酸化物の微粉体を用いることが現像の耐
久安定性、放置後の現像安定性を得る上で好ましい。非
磁性一成分現像方法の場合は、酸化チタン又はアルミナ
を用いることが流動性向上、画像均一性を得る為に好ま
しい。
【0207】本発明のトナーを製造する方法としては、
上述したようなトナー構成材料をボールミルその他の混
合機により十分混合した後、熱ロールニーダー、エクス
トルーダーの如き熱混練機を用いて良く混練し、冷却固
化後、機械的に粉砕し、粉砕粉を分級することによって
トナーを得る方法が好ましい。他には、結着樹脂を構成
すべき単量体に所定の材料を混合して乳化懸濁液とした
後に、重合させてトナーを得る重合法トナー製造法;コ
ア材及びシェル材から成るいわゆるマイクロカプセルト
ナーにおいて、コア材あるいはシェル材、あるいはこれ
らの両方に所定の材料を含有させる方法;結着樹脂溶液
中に構成材料を分散した後、噴霧乾燥することによりト
ナーを得る方法が挙げられる。さらに必要に応じ所望の
添加剤とトナー粒子とをヘンシェルミキサーの如き混合
機により十分に混合し、本発明のトナーを製造すること
ができる。
【0208】次に本発明のトナーが好ましく用いられる
現像方法について説明する。
【0209】図1において、公知のプロセスにより形成
された静電荷像を担持する像保持体、例えば電子写真感
光ドラム7は、矢印B方向に回転される。現像剤担持体
としての現像スリーブ14は、ホッパー9から供給され
た一成分現像剤としてのトナー10を担持して、矢印A
方法に回転することにより、現像スリーブ14と感光ド
ラム7とが対向した現像部Dにトナー10を搬送する。
現像スリーブ14内には、トナー10が磁性トナーであ
る場合には、現像スリーブ14上に磁気的に吸引及び保
持するために、磁石11が配置されている。トナー10
は現像スリーブ14との摩擦により、感光ドラム7上の
静電荷像を現像可能な摩擦帯電電荷を得る。
【0210】現像部Dに搬送されるトナー10の層厚を
規制するために、磁性トナーである場合には強磁性金属
からなる規制磁性ブレード8が、現像スリーブ14の表
面から約200〜300μmのギャップ幅を持って現像
スリーブ14に臨むように、ホッパー9から垂下されて
いる。磁石11の磁極N1からの磁力線がブレード8に
集中することにより、現像スリーブ14上にトナー10
の薄層が形成される。ブレード8としては非磁性ブレー
ドを使用することもできる。また、トナー10が非磁性
トナーである場合には、ウレタンゴム、シリコーンゴ
ム、チップブレードなどの弾性ブレードが用いられる。
【0211】現像スリーブ14上に形成されるトナー1
0の薄層の厚みは、現像部Dにおける現像スリーブ14
と感光ドラム7との間の最小間隙よりも更に薄いもので
あることが好ましい。このようなトナー薄層により静電
荷像を現像する方式の現像装置(即ち非接触型現像装
置)に、本発明の現像方法は特に有効である。しかし、
現像部において、トナー層の厚みが現像スリーブ14と
感光ドラム7との間の最小間隙以上の厚みである現像装
置(即ち接触型現像装置)にも、本発明の現像方法は適
用することができる。
【0212】以下、非接触型現像装置の例を説明する。
【0213】上記現像スリーブ14には、これに担持さ
れた一成分現像剤であるトナー10を飛翔させるため
に、電源15により現像バイアス電圧が印加される。こ
の現像バイアス電圧として直流電圧を使用するときは、
静電荷像の画像部(トナー10が付着して可視化される
領域)の電位と背景部の電位との間の値の電圧が、現像
スリーブ14に印加されることが好ましい。一方、現像
画像の濃度を高め或は階調性を向上するために、現像ス
リーブ14に交番バイアス電圧を印加して、現像部Dに
向きが交互に反転する振動電界を形成してもよい。この
場合、上記画像部の電位と背景部の電位の間の値を有す
る直流電圧成分が重畳された交番バイアス電圧を現像ス
リーブ14に印加することが好ましい。
【0214】また、高電位部と低電位部を有する静電荷
像の高電位部にトナーを付着させて可視化する、いわゆ
る正規現像では、静電荷像の極性と逆極性に帯電するト
ナーを使用し、一方、静電荷像の低電位部にトナーを付
着させて可視化する、反転現像では、トナーは静電荷像
の極性と同極性に帯電するトナーを使用する。高電位と
低電位というのは、絶対値による表現である。いずれに
しても、トナー10は現像スリーブ14との摩擦により
静電荷像を現像するための極性に帯電する。
【0215】図2の現像装置では、現像スリーブ14上
のトナー10の層厚を規制する部材として、ウレタンゴ
ム,シリコーンゴムの如きゴム弾性を有する材料、或は
リン青銅,ステンレス鋼の如き金属弾性を有する材料で
形成された弾性板17を使用し、この弾性板17を現像
スリーブ14に圧接させていることが特徴である。この
ような現像装置では、現像スリーブ8上に更に薄いトナ
ー層を形成することができる。図2の現像装置のその他
の構成は、図1に示した現像装置と基本的に同じで、図
2において図1に付した符号と同一の符号は同一の部材
を示す。
【0216】上記のようにして現像スリーブ14上にト
ナー層を形成する図2に示すような現像装置は、弾性板
17によりトナーを現像スリーブ14上に擦りつけるた
め、トナーの摩擦帯電量も多くなり、画像濃度の向上が
図られる。また、非磁性一成分トナーにおいては、この
ような現像装置が用いられる。
【0217】本発明に用いられる現像剤担持体であるス
リーブは、円筒状基体と、該基体表面を被覆する被膜層
(樹脂層)を有することも好ましい。その構成は図3に
示したようなものである。該樹脂層1は、結着樹脂4、
場合によっては導電性物質2、充填剤3、固体潤滑剤5
等を含有し、円筒状基体6上に被覆されている。導電性
物質2が含有されている場合、樹脂層1は導電性なので
トナーの過剰帯電が防止できる。また充填剤3が含有さ
れている場合には、トナーによる該樹脂層1の摩耗を防
ぎ、更に充填剤3の帯電付与性により、トナーの帯電も
好適にコントロールできる。また、固体潤滑剤5が含有
される場合には、トナーとスリーブとの離型性が向上さ
れ、その結果トナーのスリーブ上への融着が防止でき
る。
【0218】本発明のスリーブにおいて、樹脂層に導電
性物質を含有させる場合、該樹脂層の体積抵抗が106
Ω・cm以下、好ましくは103Ω・cm以下であるも
のがよい。樹脂層の体積抵抗が106Ω・cmを超える
場合には、トナーのチャージアップが発生しやすくな
り、ブロッチの発生や現像特性の劣化を引き起こすこと
がある。
【0219】また、該樹脂層の表面粗さは、JIS中心
線平均粗さ(Ra)で0.2〜3.5μmの範囲にある
ことが好ましい。Raが0.2μm未満ではスリーブ近
傍のトナーの帯電量が高くなりすぎ、鏡映力によりトナ
ーがスリーブ上に引きつけられ、新たなトナーがスリー
ブから帯電付与を受けられず、現像性が低下する。Ra
が3.5μmを超えると、スリーブ上のトナーコート量
が増加しすぎてトナーが十分な帯電量を得られず、かつ
不均一な帯電となり、画像濃度の低下や濃度ムラの原因
となる。
【0220】次に該樹脂層1を構成する各材料について
説明する。
【0221】図3において導電性物質2としては、例え
ばアルミニウム、銅、ニッケル、銀の如き金属粉体;酸
化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズの如き金属酸
化物;カーボンファイバー、カーボンブラック、グラフ
ァイトの如き炭素同素体が挙げられる。このうちカーボ
ンブラックは特に電気伝導性に優れ、高分子材料に充填
して導電性を付与したり、添加量のコントロールで、あ
る程度任意の導電度を得ることができるために好適に用
いられる。本発明に使用するカーボンブラックの個数平
均粒径は0.001〜1.0μm、好ましくは0.01
μm〜0.8μmのものが良い。カーボンブラックの個
数平均粒径が1μmを超える場合には、樹脂層の体積抵
抗を制御しづらくなり好ましくない。
【0222】導電性物質の使用量としては、結着樹脂1
00重量部に対して、好ましくは0.1〜300重量部
であり、より好ましくは1〜100重量部である。
【0223】充填剤3としては、従来より公知のトナー
用ネガ帯電性荷電制御剤、あるいはポジ帯電性荷電制御
剤を添加しても良い。このほかの物質として、例えばア
ルミナ、アスベスト、ガラス繊維、炭酸カルシウム、炭
酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、シリ
カ、ケイ酸カルシウムの如き無機化合物;フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、P
MMA、メタクリレートのターポリマー(例えばポリス
チレン/n−ブチルメタクリレート/シランターポリマ
ー)、スチレン−ブタジエン系共重合体、ポリカプロラ
クトン;ポリカプロラクタム、ポリビニルピリジン、ポ
リアミドの如き含窒素化合物;ポリフッ化ビニリデン、
ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリク
ロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシル
トリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロアルコキシ
エチレン、ヘキサフルオロプロピレン−ポリテトラフル
オロエチレン共重合体、トリフルオロクロロエチレン−
塩化ビニル共重合体といった高度にハロゲン化された重
合体;ポリカーボネート、ポリエステルが挙げられる。
このうちシリカ及びアルミナが、それ自身の硬さ及びト
ナーに対する帯電制御性を有するので好ましく用いられ
る。
【0224】充填剤の使用量としては、結着樹脂100
重量部に対して、好ましくは0.1〜500重量部、よ
り好ましくは1〜200重量部である。
【0225】固体潤滑剤5としては、例えば二硫化モリ
ブデン、窒化硼素、グラファイト、フッ化グラファイ
ト、銀−セレン化ニオブ、塩化カルシウム−グラファイ
ト、滑石が挙げられる。このうちグラファイトは潤滑性
と共に導電性を有し、高すぎる電荷を有するトナーを減
少させ、現像に好適な帯電量を持たせる働きがあること
から好適に用いられる。
【0226】固体潤滑剤の使用量としては、結着樹脂1
00重量部に対して、好ましくは0.1〜300重量部
であり、より好ましくは1〜150重量部である。
【0227】場合によっては、該導電性物質2、該充填
剤3や固体潤滑剤5が分散される結着樹脂4としては、
フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹
脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポ
リオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹
脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂の如き樹脂が用い
られる。特に熱硬化性もしくは光硬化性の樹脂が好まし
い。
【0228】また本発明におけるスリーブ表面の樹脂層
中の導電性物質、或いは充填剤や固体潤滑剤を表面に好
適に露出させるために、または、表面を平滑化処理して
均一な凹凸表面を作るために、後述の磨き加工等の手段
により表面を平滑化処理することにより、さらに好まし
い性能を付与することが可能である。特に、ベタ黒やハ
ーフトーン画像に発生する縦スジ現象や初期の画像濃度
の立上がりに効果があり、特に高温高湿下での効果が大
きい。フェルトや砥粒の付着した帯状研磨材での磨き加
工を施すことで、スリーブの表面凹凸を均一に仕上げる
ことができるので、スリーブ上のトナーコート量が均一
化し、その結果スリーブとの摩擦帯電を受けたトナーの
みが現像領域に搬送されるようになる。従って、上記効
果が得られるものと考えられる。
【0229】上記のように平滑化処理を施した後も、コ
ート層表面はJIS B 0601におけるRaで0.
2〜3.5μmの範囲の凹凸を保持していることが好ま
しく、より好ましくは0.3〜2.5μm程度である。
理由は前記と同様である。
【0230】円筒基体6としては、非磁性金属円筒管、
樹脂円筒が好ましく用いられ、例えば、ステンレス円筒
管、アルミニウム円筒管、銅合金円筒管等の非磁性の円
筒管が用いられる。円筒管を作製する方法としては、引
き抜き法や押し出し法があり、更に円筒管自体の寸法精
度を上げる場合には、切削や研磨を施して所定の寸法精
度とする。円筒管の真直度は30μm以下であることが
好ましく、さらには20μm以下が好ましく良好な画像
が得られる。また必要に応じて適度な凹凸を表面に付与
するためにサンドブラストや研磨により粗面を形成して
もよい。ブラストに用いられる砥粒は定形粒子でも不定
形粒子でも構わない。
【0231】次に、本発明の現像方法を適用し得る画像
形成方法を、図4に概略的に示す接触帯電手段及び接触
転写手段を有する画像形成装置を参照しながら説明す
る。本発明の現像方法は、コロナ帯電方式及び/又はコ
ロナ転写方式を使用する画像形成方法にも適用できる。
【0232】光導電層801a及び導電性基層801b
を有する回転ドラム型の感光体801は、図面上時計の
針の回転方向に所定の周速(プロセススピード)で回転
される。導電性弾性層802a及び芯金802bを有し
ている帯電ローラ802は、帯電バイアス電源803に
よりバイアスが印加されている。帯電ローラ802は、
感光体801に押圧力により圧接されており、感光体8
01の回転に伴い従動回転する。
【0233】帯電ローラ802にバイアスV2が印加さ
れることで感光体801の表面が所定の極性・電位に帯
電される。次いで画像露光804によって静電荷像が形
成され、現像手段805によりトナー画像として順次可
視化されていく。
【0234】現像手段805を構成する現像スリーブに
は、現像バイアス印加手段813よりバイアスV1が印
加される。現像により潜像保持体上に形成されたトナー
像は、転写バイアス電源807により転写バイアスV3
が印加された転写材808を感光体801に押圧する当
接転写手段としての転写ローラー806(導電性弾性層
806a,芯金806b)により転写材808に静電転
写され、転写材上のトナー像は、加熱ローラ811a及
び加圧ローラ811bを有する加熱加圧手段811によ
り加熱加圧定着される。トナー画像転写後の感光体80
1面では転写残りトナーの如き付着汚染物質を、感光体
801にカウンター方向に圧接した弾性クリーニングブ
レードを具備したクリーニング装置809で清浄面化さ
れ、更に除電露光装置810により除電されて、繰り返
して作像される。
【0235】一次帯電手段としては、以上のごとく接触
帯電手段として帯電ローラー802を用いて説明した
が、帯電ブレード、帯電ブラシの如き接触帯電手段でも
よく、更に、非接触のコロナ帯電手段でもよい。接触帯
電手段の方が帯電工程におけるオゾンの発生が少ない。
転写手段としては、以上のごとく転写ローラー806を
用いて説明したが転写ブレード又は転写ベルトの如き接
触帯電手段でもよく、更に非接触のコロナ転写手段でも
よい。当接転写手段の方が転写工程におけるオゾンの発
生が少ない。
【0236】本発明のトナーに係る物性の測定方法を以
下に列挙する。
【0237】(1)トナーの結着樹脂のクロロホルム不
溶分の定量 トナー1gを精秤200mlのクロロホルムをいれたビ
ーカーに添加する。室温でマグネチックスターラーを用
いて約24時間撹拌・溶解する。デカンテーションによ
り上澄み液をミリポアフィルター(目開き0.15μ
m)を用いて磁性体等が混入しないように慎重に濾過す
る。クロロホルム不溶物(例えば、磁性体等)を2回約
50mlのクロロホルムで洗浄・濾過する。得られた濾
液を蒸発、乾固したのちに40℃で約24時間真空乾燥
することにより結着樹脂のクロロホルム可溶分を定量す
る。トナーに含有される結着樹脂成分の総量と可溶分の
差からクロロホルム不溶成分を定量する。
【0238】(2)酸価の測定 JIS K0070に記載の測定方法に準拠して行う。 測定装置 :電位差自動滴定装置 AT−400(京都
電子社製) 装置の校正:トルエン120mlとエタノール30ml
の混合溶媒を使用する。 測定温度 :25℃ 試料調製 :トナー1.0gをトルエン120mlに添
加して室温(約25℃)で約10時間マグネチックスタ
ーラーで撹拌して溶解する。更にエタノール30mlを
添加して試料溶液とする。
【0239】測定操作: 1)試料は予め結着樹脂(重合体成分)以外の添加物を
除去して使用するか、結着樹脂及び架橋された結着樹脂
以外の成分の酸価及び含有量を予め求めておく。試料の
粉砕品0.5〜2.0(g)を精秤し、重合体成分の重
さをW(g)とする。例えば、トナーから結着樹脂の酸
価を測定する場合は、着色剤又は磁性体等の酸価及び含
有量を別途測定しておき、計算により結着樹脂の酸価を
求める。 2)300(ml)のビーカーに試料を入れ、トルエン
/エタノール(4/1)の混合液150(ml)を加え
溶解する。 3)0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を用い
て、電位差滴定装置を用いて滴定する(例えば、京都電
子株式会社製の電位差滴定装置AT−400(win
workstation)とABP−410電動ビュレ
ットを用いての自動滴定が利用できる)。 4)この時のKOH溶液の使用量をS(ml)とし、同
時にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量を
B(ml)とする。 5)次式により酸価を計算する。fはKOHのファクタ
ーである。
【0240】酸価(mgKOH/g)={(S−B)×
f×5.61}/W
【0241】(3)THF不溶分の測定 トナーサンプル0.5〜1.0gを秤量し(W1g)、
円筒濾紙(例えば東洋濾紙社製No.86R)を入れて
ソックスレー抽出器にかけ、溶媒としてTHF200m
lを用いて10時間抽出し、溶媒によって抽出された可
溶成分溶液をエバポレートした後、100℃で数時間真
空乾燥し、THF可溶樹脂成分量を秤量する(W
2g)。トナー中の樹脂成分以外の重さを求める(W
3g)。THF不溶分は下記式から求められる。
【0242】
【数1】
【0243】あるいは、抽出残分(W4g)を秤量し、
THF不溶分を下記式から求めてもよい。
【0244】
【数2】
【0245】(4)ワックスの融点測定 示差走査熱量計(DSC測定装置),DSC−7(パー
キンエルマー社製)を用いてASTM D3418−8
2に準じて測定する。
【0246】測定試料は2〜10mg、好ましくは5m
gを精密に秤量する。
【0247】これをアルミパン中に入れ、リファレンス
として空のアルミパンを用い、測定温度範囲30〜20
0℃の間で、昇温速度10℃/minで常温常湿下で測
定を行う。
【0248】この昇温過程で、温度30〜200℃の範
囲におけるDSC曲線のメインピークの吸熱ピークが得
られる。この吸熱メインピークの温度をもってワックス
の融点とする。
【0249】(5)トナーのDSC曲線の測定 上記ワックスの融点の測定と同様にして、トナーの昇温
過程におけるDSC曲線を測定する。
【0250】(6)結着樹脂のガラス転移温度(Tg)
の測定 示差走査熱量計(DSC測定装置),DSC−7(パー
キンエルマー社製)を用いてASTM D3418−8
2に準じて測定する。
【0251】測定試料は5〜20mg、好ましくは10
mgを精密に秤量する。
【0252】これをアルミパン中に入れ、リファレンス
として空のアルミパンを用い、測定温度範囲30〜20
0℃の間で、昇温速度10℃/minで常温常湿下で測
定を行う。この昇温過程で、温度40〜100℃の範囲
におけるメインピークの吸熱ピークが得られる。
【0253】このときの吸熱ピークが出る前と出た後の
ベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を本発
明におけるガラス転移温度Tgとする。
【0254】(7)ワックスの分子量分布の測定 GPC測定装置:GPC−150C(ウォーターズ社) カラム:GMH−HT30cm2連(東ソー社製) 温度:135℃ 溶媒:o−ジクロロベンゼン(0.1%アイオノール添
加) 流速:1.0ml/min 試料:0.15%の試料を0.4ml注入
【0255】以上の条件で測定し、試料の分子量算出に
あたっては単分散ポリスチレン標準試料により作成した
分子量較正曲線を使用する。さらに、Mark−Hou
wink粘度式から導き出される換算式でポリエチレン
換算することによって算出される。
【0256】(8)結着樹脂原料又はトナーの結着樹脂
の分子量分布の測定 GPCによるクロマトグラムの分子量は次の条件で測定
される。
【0257】40℃のヒートチャンバー中でカラムを安
定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてテト
ラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流す。
試料が結着樹脂原料の場合は、結着樹脂原料をロールミ
ルに素通し(130℃,15分)したものを用いる。試
料がトナーの場合は、トナーをTHFに溶解後0.2μ
mフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いる。
試料濃度として0.05〜0.6重量%に調整した樹脂
のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定す
る。試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子
量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作
製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出
する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、
例えば、Pressure Chemical Co.
製あるいは、東洋ソーダ工業社製の分子量が6×1
2 ,2.1×103 ,4×103 ,1.75×1
4 ,5.1×104 ,1.1×105 ,3.9×10
5 ,8.6×105 ,2×106 ,4.48×106
ものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン
試料を用いるのが適当である。検出器にはRI(屈折
率)検出器を用いる。
【0258】カラムとしては、103 〜2×106 の分
子量領域を適確に測定するために、市販のポリスチレン
ゲルカラムを複数組合せるのが良く、例えば、Wate
rs社製のμ−styragel 500,103 ,1
4 ,105 の組合せや、昭和電工社製のshodex
KA−801,802,803,804,805,8
06,807の組合せが好ましい。
【0259】上記の方法で得られたGPCによる分子量
分布から、分子量800以上の分子量積分値に対する分
子量1万乃至10万の分子量積分値の割合を算出するこ
とによって、分子量1万乃至10万の成分の含有量を求
める。
【0260】(9)トナーの接触角の測定 測定装置:FACE接触角測定装置(協和界面化学社
製) 測定温度:23〜25℃ 測定湿度:相対湿度40〜60% 試料調製:約10gのトナーを200kgf/cm2
圧力で2分間圧縮成型して、直径25mm,厚さ約10
mmの円盤状の試料を作製する。これを内径約27mm
のガラス製サンプルビン(例えば、スナップカップN
o.30)に入れ、100〜120℃に加熱されたホッ
トプレート上でテフロン製のシートを介して5〜10分
程度5〜10kgf/cm2の圧力をかける。トナーが
軟化・溶融したならば、室温まで冷却してガラス製サン
プルビンを破壊してトナーの溶融・成型物を取り出す。
これを#280→#800→#1500の研磨剤を用い
て順次研磨することにより直径25mm,厚さ5mmの
円盤状試料とする。接触角の測定面は目視で傷がない様
に仕上げる。尚、測定にはイオン交換水または市販の精
製水を使用し、各試料について5回接触角を測定してそ
の平均値をもってトナーの接触角とする。
【0261】(10)トナーの粒度分布の測定 本発明のトナーの粒度分布の測定は、コールターカウン
ターTA−II型あるいはコールターマルチサイザー
(コールター社製)を用いる。電解液は、1級塩化ナト
リウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。例え
ば、ISOTONR−II(コールターサイエンティフ
ィックジャパン社製)が使用できる。測定法としては、
前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界
面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩
を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加
える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜
3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパー
チャーとして100μmアパーチャーを用いて、2μm
以上のトナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分
布とを算出した。
【0262】(11)トナーの誘電正接の測定 4284AプレシジョンLCRメーター(ヒューレット
・パッカード社製)を用いて、周波数100KHzにお
ける複素誘電率の測定値から誘電正接(tanδ=ε”
/ε’)を算出する。
【0263】トナーを0.5〜0.7g秤量し、400
Kgf/cm2の荷重を2分間かけて成型し、直径25
mm、厚さ1mm以下(好ましくは、0.5〜0.9m
m)の円盤状の測定試料にする。この測定試料を直径2
5mmの誘電率測定治具(電極)を装着したARES
(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー
社製)を用い、25℃で、500gの荷重をかけた状態
で100〜1MHzの周波数範囲で測定することにより
得られる。
【0264】
【実施例】以下、実施例をもって本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0265】本発明の重合体の製造: (製造例1)キシレン200重量部を還流管、撹拌機、
温度計、窒素導入管、滴下装置及び減圧装置を備えた反
応容器に投入した後に、スチレンを83.5重量部、ア
クリル酸ブチルを15重量部、アクリル酸を1.5重量
部及び重合開始剤として1,1−ジ−t−ブチルパーオ
キシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンを7重量
部を添加し、窒素を導入しながら反応容器の内温を11
5〜120℃として8時間ラジカル重合反応を行った。
反応溶液を一部取り出して、キシレンを留去して得られ
たビニル系重合体の分子量及び酸価を測定したところ、
Mwは5600、Mw/Mn=3.3であり、ガラス転
移温度(Tg)は60.3℃、酸価は6.4mgKOH
/gであった。これを本発明の低分子量重合体(L−
1)とする。
【0266】(製造例2)製造例1において、1,1−
ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシ
クロヘキサンを5重量部を添加した以外は同様にして、
本発明の低分子量重合体(L−2)を得た。尚、Mwは
7700、Mw/Mnは2.6であり、Tgは60.8
℃、酸価は6.1mgKOH/gであった。
【0267】(製造例3)製造例1において、1,1−
ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシ
クロヘキサンを3重量部を添加した以外は同様にして、
本発明の低分子量重合体(L−3)を得た。尚、Mwは
10900、Mw/Mnは2.5であり、Tgは61.
2℃、酸価は5.6mgKOH/gであった。
【0268】(製造例4)製造例1において、1,1−
ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシ
クロヘキサンを10重量部を添加した以外は同様にし
て、本発明の低分子量重合体(L−4)を得た。尚、M
wは3800、Mw/Mnは3.6であり、Tgは5
9.7℃、酸価は6.8mgKOH/gであった。
【0269】(製造例5)製造例1において、1,1−
ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシ
クロヘキサンに代えて、ジ−t−ブチルパーオキサイド
7重量部を添加した以外は同様にして、本発明の低分子
量重合体(L−5)を得た。尚、Mwは5200、Mw
/Mnは2.2であり、Tgは60.4℃、酸価は6.
3mgKOH/gであった。
【0270】(製造例6)製造例1において、アクリル
酸の変わりにマレイン酸モノブチルを3重量部を添加し
た以外は同様にして、本発明の低分子量重合体(L−
6)を得た。尚、Mwは8100、Mw/Mnは2.8
であり、Tgは60.3℃、酸価は5.2mgKOH/
gであった。
【0271】(製造例7)製造例1において、スチレン
を84重量部、アクリル酸ブチルを15重量部、アクリ
ル酸を1重量部とした以外は同様にして、本発明の低分
子量重合体(L−7)を得た。尚、Mwは7400、M
w/Mnは2.7であり、Tgは60.2℃、酸価は
5.8mgKOH/gであった。
【0272】(製造例8)製造例1において、スチレン
を80重量部、アクリル酸ブチルを15重量部、アクリ
ル酸を5重量部とした以外は同様にして、本発明の低分
子量重合体(L−8)を得た。尚、Mwは5700、M
w/Mnは2.9であり、Tgは60.3℃、酸価は2
7.6mgKOH/gであった。
【0273】(製造例9)製造例1において、スチレン
を80重量部、アクリル酸ブチルを16重量部、アクリ
ル酸を4重量部とした以外は同様にして、本発明の低分
子量重合体(L−9)を得た。尚、Mwは5200、M
w/Mnは3.1であり、Tgは60.0℃、酸価は2
2.3mgKOH/gであった。
【0274】(製造例10)製造例1において、スチレ
ンを84重量部、アクリル酸ブチルを15.7重量部、
アクリル酸を0.3重量部とした以外は同様にして、本
発明の低分子量重合体(L−10)を得た。尚、Mwは
7200、Mw/Mnは2.6であり、Tgは59.7
℃、酸価は1.2mgKOH/gであった。
【0275】(製造例11)製造例1において、ラジカ
ル重合反応をキシレン還流温度で12時間行い、その
後、キシレンを減圧留去することにより本発明の低分子
量重合体(L−11)を得た。尚、Mwは4800、M
w/Mnは2.6であり、Tgは59.6℃、酸価は1
2.6mgKOH/gであった。
【0276】(製造例12)製造例1で製造した低分子
量重合体(L−1)のキシレン溶液に、スチレンを69
重量部、アクリル酸ブチルを30重量部、アクリル酸を
1重量部、ジビニルベンゼン0.3重量部を添加して、
窒素を導入しながら110℃まで加熱した。式(1)で
表せる重合開始剤1重量部をキシレン20重量部に溶解
した溶液を5時間かけて滴下し、更に5時間ラジカル重
合反応を行った。その後、キシレンが還流するまで加熱
して、5時間重合反応を行った。キシレンを減圧下、留
去することにより本発明の結着樹脂(B−1)を得た。
尚、Mwは7万3000、Mw/Mnは26、分子量5
100にピークを有し、分子量14万8000にサブピ
ークを有し、分子量150万〜650万にショルダーを
有し、Tgは62.9℃であり、酸価は7.1mgKO
H/gであった。
【0277】(製造例13)製造例12において、スチ
レンを48重量部、アクリル酸ブチルを21重量部、ア
クリル酸を0.7重量部、ジビニルベンゼン0.2重量
部を添加した以外は同様にして、表2に示す本発明の結
着樹脂(B−2)を得た。
【0278】(製造例14〜17)製造例11におい
て、低分子量重合体(L−2)〜(L−5)を使用した
以外は同様にして、表2に示す本発明の結着樹脂(B−
3)〜(B−6)を得た。
【0279】(製造例18)製造例8で製造した低分子
量重合体(L−8)のキシレン溶液に、スチレンを65
重量部、アクリル酸を5重量部とした以外は同様にし
て、本発明の結着樹脂(B−7)を得た。尚、Mwは1
6万2000、Mw/Mnは44、分子量5600にピ
ークを有し、分子量32万7000にサブピークを有
し、Tgは61.4℃であり、酸価は26.6mgKO
H/gであった。
【0280】(製造例19)製造例9で製造した低分子
量重合体(L−9)のキシレン溶液に、スチレンを6
9.7重量部、アクリル酸を0.3重量部とした以外は
同様にして、本発明の結着樹脂(B−8)を得た。尚、
Mwは18万5000、Mw/Mnは42、分子量54
00にピークを有し、分子量24万9000及び分子量
282万にサブピークを有し、Tgは62.1℃であ
り、酸価は1.6mgKOH/gであった。
【0281】(製造例20)製造例10で製造した低分
子量重合体(L−10)のキシレン溶液に、スチレンを
68重量部、アクリル酸を2重量部とした以外は同様に
して、本発明の結着樹脂(B−9)を得た。尚、Mwは
18万3000、Mw/Mnは41、分子量5900に
ピークを有し、分子量19万4000サブピークを有
し、分子量120万〜510万にショルダーを有し、T
gは61.9℃であり、酸価は12.7mgKOH/g
であった。
【0282】(製造例21)製造例11で製造した低分
子量重合体(L−11)のキシレン溶液に、スチレンを
66.5重量部、アクリル酸を3.5重量部とした以外
は同様にして、本発明の結着樹脂(B−10)を得た。
尚、Mwは15万7000、Mw/Mnは46、分子量
5700にピークを有し、分子量31万4000にサブ
ピークを有し、Tgは61.2℃であり、酸価は22.
6mgKOH/gであった。
【0283】(製造例22)製造例12において、重合
開始剤としてジ−t−ブチルパーオキサイド1重量部を
使用した以外は同様にして本発明の結着樹脂(B−1
1)を得た。尚、Mwは14万7000、Mw/Mnは
43、分子量5700にピークを有し、分子量14万4
000にサブピ宇クを有し、Tgは61.0℃であり、
酸価は7.3mgKOH/gであった。
【0284】(製造例23)製造例12において、ラジ
カル重合反応を開始する前に、表1に示すワックス
(1)を3重量部添加した以外は同様にして、ワックス
が結着樹脂中に分散した本発明の結着樹脂(B−12)
を得た。
【0285】(製造例24〜27)製造例22におい
て、ワックス(1)をワックス(2)〜(5)とした以
外は同様にして、本発明の結着樹脂(B−13)〜(B
−16)を得た。
【0286】(比較製造例1)キシレン200重量部、
スチレンを85重量部及びアクリル酸ブチルを15重量
部を還流管、撹拌機、温度計、窒素導入管、滴下装置及
び減圧装置を備えた反応容器に投入した後に、窒素を導
入しながら反応容器の内温を還流温度まで加熱した。次
に、重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニ
トリルを5重量部をキシレン20重量部に溶解した溶液
を5時間かけて滴下した。その後、10時間その温度を
保持した。キシレンを留去してビニル系重合体の分子量
及び酸価を測定したところ、Mwは7600、Mw/M
n=2.4であり、Tgは60.3℃、酸価は0.2m
gKOH/gであった。これを本発明の比較用低分子量
重合体(RL−1)とする。
【0287】(比較製造例2)比較製造例1において、
スチレンを79重量部、メタアクリル酸を6重量部とし
た以外は同様にして、比較用低分子量重合体(RL−
2)を得た。尚、Mwは6800、Mw/Mn=2.5
であり、Tgは60.5℃、酸価は34.9mgKOH
/gであった。
【0288】(比較製造例3)比較製造例1において、
スチレンを77重量部、メタアクリル酸を8重量部とし
た以外は同様にして、比較用低分子量重合体(RL−
3)を得た。尚、Mwは6700、Mw/Mn=2.6
であり、Tgは60.9℃、酸価は48.6mgKOH
/gであった。
【0289】(比較製造例4)キシレン200重量部、
スチレンを82.5重量部、フマル酸ジオクチルを1
1.5重量部及び無水マレイン酸を6重量部を還流管、
撹拌機、温度計、窒素導入管、滴下装置及び減圧装置を
備えた反応容器に投入した後に、窒素を導入しながら反
応容器の内温を還流温度まで加熱した。次に、重合開始
剤としてt−ブチルパーオキサイドを0.3重量部をキ
シレン50重量部に溶解した溶液を6時間かけて滴下し
た。その後、1時間その温度を保持した。キシレンを留
去してビニル系重合体の分子量及び酸価を測定したとこ
ろ、Mwは36万4000、Mw/Mn=2.7であ
り、Tgは61.9℃、酸価は59.6mgKOH/g
であった。これを本発明の比較用高分子量重合体(RH
−1)とする。
【0290】(比較製造例5)比較製造例4において、
スチレンを63重量部とし、アクリル酸ブチルを30重
量部とし、メタクリル酸を7重量部とし、重合開始剤と
して2,2’−アゾビスイソブチロニトリルを0.2重
量部使用した以外は同様にして、比較用高分子量重合体
(RH−2)を得た。尚、Mwは28万3000、Mw
/Mnは3.0であり、Tgは62.2℃、酸価は4
0.9mgKOH/gであった。
【0291】(比較製造例6)比較製造例4において、
スチレンを70重量部とし、アクリル酸ブチルを30重
量部とした以外は同様にして、比較用高分子量重合体
(RH−3)を得た。尚、Mwは38万1000、Mw
/Mnは3.3であり、Tgは61.7℃、酸価は0.
3mgKOH/gであった。
【0292】(比較製造例6)比較用低分子量重合体
(RL−1)及び比較用高分子量重合体(RH−3)の
キシレン溶液を等量混合してから薄膜蒸発器によりキシ
レンを留去することにより比較用結着樹脂(RB−1)
を得た。
【0293】(比較製造例7)比較用低分子量重合体
(RL−2)及び比較用高分子量重合体(RH−2)を
使用した以外は同様にして比較用樹脂(RB−2)を得
た。
【0294】(比較製造例8)比較用低分子量重合体
(RL−3)及び比較用高分子量重合体(RH−1)を
使用した以外は同様にして比較用樹脂(RB−3)を得
た。
【0295】(比較製造例9)比較用低分子量重合体
(RL−1)及び比較用高分子量重合体(RH−1)を
使用した以外は同様にして比較用樹脂(RB−4)を得
た。
【0296】(比較製造例10)比較用低分子量重合体
(RL−1)及び比較用高分子量重合体(RH−3)を
使用した以外は同様にして比較用樹脂(RB−5)を得
た。
【0297】(比較製造例8)比較用低分子量重合体
(RL−3)及び比較用高分子量重合体(RH−3)を
使用した以外は同様にして比較用樹脂(RB−6)を得
た。
【0298】 [実施例1] 本発明の結着樹脂(B−1) 100重量部 式(160)で表せる有機ジルコニウム化合物 2重量部 表1のワックス(3) 3重量部 磁性酸化鉄 100重量部 (平均粒径0.18μm、保磁力10.2KA/m、残留磁化4.2Am2/k g、飽和磁化80.3Am2/kg) 上記混合物を120℃に加熱された2軸エクストルダー
で溶融混練し、冷却した混合物をハンマーミルで粗粉砕
した。粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微
粉砕物を風力分級機で分級し、重量平均径6.3μmの
磁性トナー(1)を得た。
【0299】トナー(1)の結着樹脂は、6.1mgK
OH/gの酸価を有し、3.5重量%のクロロホルム不
溶分を含有していた。また、THF可溶分の分子量をG
PCで測定したところ、分子量4700にピークを有
し、分子量199000及び分子量840万にサブピー
クを有していた。また、100万乃至8000万、分子
量5万乃至50万及び分子量3000乃至1万2000
の各分子量成分を各々、7重量%、10重量%及び38
重量%含有していた。また、トナーの誘電正接(tan
δ)は5.1×103であった。
【0300】(画像特性の評価)この磁性トナー100
重量部に対して、ジメチルシリコーンオイルで表面処理
した疎水性乾式シリカ(BET=100m2/g)1.
2重量部をヘンシェルミキサーにて外添添加してトナー
(1)とした。この外添トナーを用いて、図2に示すよ
うに現像器のトナー規制部材がトナー担持体に当接する
形態になっているキヤノン製プリンターLBP−450
及びLBP−930で5000枚の画出し試験を常温常
湿環境(室温23℃、湿度50%)及び高温高湿(室温
30℃、湿度80%)で行ない、その画像濃度変化を調
べた。その結果を表4に示す。
【0301】(定着性の評価)キヤノン製プリンターL
BP−430の定着器を取り外し、外部駆動及び定着器
の温度制御装置を取り付けた定着試験装置にて定着器の
温度を120℃及び200℃に変えて、ハーフトーン画
像を通紙して定着させた。定着温度を120℃にした試
験では、その画像を4900N/m2(50g/m2)の
荷重をかけ、柔和な薄紙により定着画像を摺擦し、摺擦
前後の画像濃度の低下率(%)で評価した。定着温度を
200℃にした試験では、転写紙を目視で観察し、ホッ
トオフセットの発生を調べた。そして、以下のような基
準により評価し、評価結果を表4に示す。 A:ホットオフセット発生なし B:軽微なホットオフセット発生 C:明らかなホットオフセット発生
【0302】(ネガ・スリーブゴーストの評価)キヤノ
ン製プリンターLBP−415にて図5に示すような、
トナー担持体1周分ブロック状のベタ黒画像があり、そ
の下にハーフトーンの全面ベタが続く画像をプリント
し、その際のネガスリーブゴーストの画像濃度差をもっ
て評価した。具体的には図5におけるBの領域の画像濃
度からAの画像濃度を差し引いた値である。その評価結
果を表4に示す。
【0303】(加圧ローラー汚れの評価)キヤノン製プ
リンターLBP−430の定着器の設定温度を170℃
に変更して10万枚のプリント耐久を行ない、定着器の
加圧ローラー状の汚れを目視で観察し、加圧ローラー汚
れを以下の評価基準により評価した。その評価結果を表
4に示す。 A:全く汚れなし B:軽微な汚れ発生 C:汚れ発生
【0304】(耐ブロッキング性の評価)トナー10g
を容量100mlの容器に入れ、50℃の環境で7日間
放置し、その後、目視でトナーの流動性を確認し、以下
のような基準で評価した。評価結果を表4に示す。 A:トナーの流動性に変化なし B:若干の凝集物あり
【0305】[実施例2〜4]結着樹脂(B−1)のか
わりに、結着樹脂(B−2)〜(B−4)を用いた以外
は実施例1と同様にして本発明のトナー(2)〜(4)
得た。得られたトナーを実施例1と同様に評価を行なっ
た結果を表3及び4に示す。
【0306】[実施例5〜11]結着樹脂(B−1)の
かわりに、結着樹脂(B−5)〜(B−11)を用い、
荷電制御剤として式(38)で表せる有機ジルコニウム
化合物を用いた以外は実施例1と同様にして本発明のト
ナー(5)〜(11)得た。得られたトナーを実施例1
と同様に評価を行なった結果を表3及び4に示す。
【0307】[実施例12〜17]結着樹脂(B−1)
のかわりに、結着樹脂(B−12)〜(B−17)を用
いた以外は実施例1と同様にして本発明のトナー(1
2)〜(17)得た。得られたトナーを実施例1と同様
に評価を行なった結果を表3及び4に示す。
【0308】[比較例1〜5]比較用結着樹脂(RB−
1)〜(RB−2)を用い、荷電制御剤として式(17
2)で表せる有機亜鉛化合物を用い、表1の比較用ワッ
クスを用いた以外は実施例1と同様にして比較用磁性ト
ナー(1)〜(5)を得た。得られたトナーを用いて実
施例1と同様に分析、評価を行なった。結果を表3及び
4に示す。
【0309】
【表1】
【0310】
【表2】
【0311】
【表3】
【0312】
【表4】
【0313】
【発明の効果】本発明は、熱ロール定着器を使用する中
〜高速機、あるいは、耐熱フィルムを介した固定発熱ヒ
ーターによる圧着加熱定着方式を使用する中〜低速機で
あっても良好な低温定着性を示し、かつ低温から高温ま
でオフセットによる加熱部材の汚染を生じることのない
トナーである。また、本発明は、着色剤(特に磁性体)
の含有量が増大した小粒径化したトナーの結着樹脂に用
いた場合においても良好なハーフトーン定着性を示す低
温定着性に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトナーを現像方法に使用し得る現像剤
担持体が組み込まれる現像剤補給系現像装置の一例(規
制部材に磁性ブレードを使用)を示す概略図である。
【図2】本発明のトナーを現像方法に使用し得る現像剤
担持体が組み込まれる現像剤補給系現像装置の一例(規
制部材に弾性ブレードを使用)を示す概略図である。
【図3】本発明のトナーを現像方法に使用し得る現像剤
担持体の一部分の断面の概略図である。
【図4】本発明のトナーを適用し得る画像形成方法の概
略的説明図である。
【図5】ネガ・スリーブゴーストの試験例を示す説明図
である。

Claims (54)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結着樹脂、着色剤、ワックス及び荷電制
    御剤を少なくとも含有するトナーにおいて、(a)トナ
    ーの結着樹脂がビニル系重合体であり、(b)トナーの
    結着樹脂の酸価が1乃至30mgKOH/gであり、
    (c)トナーの結着樹脂がクロロホルム不溶分を1乃至
    30重量%含有し、(d)トナーの結着樹脂のテトラヒ
    ドロン(THF)可溶分が、ゲルパーミエーションクロ
    マトグラフィー(GPC)測定によるクロマトグラムに
    おいて、分子量100万乃至2000万の領域にサブピ
    ーク及び/またはショルダーを有し、(e)トナーの結
    着樹脂のテトラヒドロン(THF)可溶分が、分子量5
    万乃至40万の領域にサブピーク及び/またはショルダ
    ーを有し、(f)トナーの結着樹脂のテトラヒドロン
    (THF)可溶分が、分子量3000乃至12000に
    メインピークを有し、(g)周波数100KHzで測定
    したトナーの誘電正接(tanδ)が1×10-3乃至1
    ×10-2であり、(h)荷電制御剤が有機ジルコニウム
    化合物であることを特徴とするトナー。
  2. 【請求項2】 該トナーの酸価が2乃至25mgKOH
    /gであることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 【請求項3】 該トナーの酸価が3乃至20mgKOH
    /gであることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  4. 【請求項4】 該トナーがクロロホルム不溶分を2乃至
    20重量%含有することを特徴とする請求項1乃至3の
    いずれかに記載のトナー。
  5. 【請求項5】 該トナーがクロロホルム不溶分を3乃至
    15重量%含有することを特徴とする請求項1乃至3の
    いずれかに記載のトナー。
  6. 【請求項6】 該トナーの結着樹脂のTHF可溶分が、
    分子量150万乃至1500万の領域にサブピークまた
    はショルダーを有することを特徴とする請求項1乃至5
    のいずれかに記載のトナー。
  7. 【請求項7】 該トナーの結着樹脂のTHF可溶分が、
    分子量200万乃至1000万の領域にサブピークまた
    はショルダーを有することを特徴とする請求項1乃至5
    のいずれかに記載のトナー。
  8. 【請求項8】 該トナーの結着樹脂のTHF可溶分が、
    分子量8万乃至35万の領域にサブピークまたはショル
    ダーを有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれ
    かに記載のトナー。
  9. 【請求項9】 該トナーの結着樹脂のTHF可溶分が、
    分子量10万乃至30万の領域にサブピークまたはショ
    ルダーを有することを特徴とする請求項1乃至7のいず
    れかに記載のトナー。
  10. 【請求項10】 該トナーの結着樹脂のTHF可溶分
    が、分子量4000乃至10000にメインピークを有
    することを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載
    のトナー。
  11. 【請求項11】 該トナーの結着樹脂のTHF可溶分
    が、分子量4500乃至9000にメインピークを有す
    ることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の
    トナー。
  12. 【請求項12】 該トナーの結着樹脂が、分子量100
    万乃至8000万の成分を2乃至10重量%含有するこ
    とを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のト
    ナー。
  13. 【請求項13】 該トナーの結着樹脂が、分子量100
    万乃至8000万の成分を3乃至9重量%含有すること
    を特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のトナ
    ー。
  14. 【請求項14】 該トナーの結着樹脂が、分子量100
    万乃至8000万の成分を4乃至8重量%含有すること
    を特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のトナ
    ー。
  15. 【請求項15】 該トナーの結着樹脂が、分子量5万乃
    至50万の成分を10乃至30重量%含有することを特
    徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載のトナー。
  16. 【請求項16】 該トナーの結着樹脂が、分子量5万乃
    至50万の成分を12乃至27重量%含有することを特
    徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載のトナー。
  17. 【請求項17】 該トナーの結着樹脂が、分子量5万乃
    至50万の成分を15乃至25重量%含有することを特
    徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載のトナー。
  18. 【請求項18】 該トナーの結着樹脂が、分子量300
    0乃至1万2000の成分を30乃至50重量%含有す
    ることを特徴とする請求項1乃至17のいずれかに記載
    のトナー。
  19. 【請求項19】 該トナーの結着樹脂が、分子量300
    0乃至1万2000の成分を32乃至48重量%含有す
    ることを特徴とする請求項1乃至17のいずれかに記載
    のトナー。
  20. 【請求項20】 該トナーの結着樹脂が、分子量300
    0乃至1万2000の成分を35乃至45重量%含有す
    ることを特徴とする請求項1乃至17のいずれかに記載
    のトナー。
  21. 【請求項21】 周波数100KHzで測定した該トナ
    ーの誘電正接(tanδ)が2×10-3乃至9×10-3
    であることを特徴とする請求項1乃至20のいずれかに
    記載のトナー。
  22. 【請求項22】 周波数100KHzで測定した該トナ
    ーの誘電正接(tanδ)が3×10-3乃至8×10-3
    であることを特徴とする請求項1乃至20のいずれかに
    記載のトナー。
  23. 【請求項23】 該トナーが、荷電制御剤である有機ジ
    ルコニウム化合物をジルコニウム元素として0.05乃
    至1.5重量%含有することを特徴とする請求項1乃至
    22のいずれかに記載のトナー。
  24. 【請求項24】 該トナーが、荷電制御剤である有機ジ
    ルコニウム化合物をジルコニウム元素として0.1乃至
    1重量%含有することを特徴とする請求項1乃至22の
    いずれかに記載のトナー。
  25. 【請求項25】 該有機ジルコニウム化合物は、ジルコ
    ニウムと、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン
    酸、芳香族モノカルボン酸及び芳香族ポリカルボン酸か
    らなるグループから選択される芳香族化合物とが配位又
    は/及び結合している化合物であることを特徴とする請
    求項1乃至24のいずれかに記載のトナー。
  26. 【請求項26】 該有機ジルコニウム化合物は、主に4
    価の原子価を有する有機ジルコニウム元素を含有してい
    ることを特徴とする請求項25に記載のトナー。
  27. 【請求項27】 該有機ジルコニウム化合物が、芳香族
    ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸または芳香族カ
    ルボン酸を配位したジルコニウム錯体あるいは錯塩を形
    成していることを特徴とする請求項25に記載のトナ
    ー。
  28. 【請求項28】 該有機ジルコニウム化合物が、芳香族
    ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸または芳香族カ
    ルボン酸を1分子配位したジルコニウム錯体あるいは錯
    塩を主成分として含有することを特徴とする請求項25
    に記載のトナー。
  29. 【請求項29】 該有機ジルコニウム化合物が、芳香族
    ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸または芳香族カ
    ルボン酸を2分子配位したジルコニウム錯体あるいは錯
    塩を主成分として含有することを特徴とする請求項25
    に記載のトナー。
  30. 【請求項30】 該有機ジルコニウム化合物が、芳香族
    ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸または芳香族カ
    ルボン酸を3分子配位したジルコニウム錯体あるいは錯
    塩を主成分として含有する荷電制御剤として添加されて
    いることを特徴とする請求項25に記載のトナー。
  31. 【請求項31】 該有機ジルコニウム化合物が、芳香族
    ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸または芳香族カ
    ルボン酸を4分子配位したジルコニウム錯体あるいは錯
    塩を主成分として含有することを特徴とする請求項25
    に記載のトナー。
  32. 【請求項32】 該有機ジルコニウム化合物が、芳香族
    ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸または芳香族カ
    ルボン酸を2乃至4分子配位したジルコニウム錯体ある
    いは錯塩の混合物からなることを特徴とする請求項25
    に記載のトナー。
  33. 【請求項33】 該トナーの結着樹脂が、カルボキシル
    基及び/又は無水カルボキシル基を置換基として有する
    モノマーを共重合し、かつ置換基としてカルボキシル基
    及び/又は無水カルボキシル基を有するビニル系重合体
    を形成していることを特徴とする請求項1乃至32のい
    ずれかに記載のトナー。
  34. 【請求項34】 該トナーに荷電制御剤として含有され
    る有機ジルコニウム化合物が、結着樹脂であるビニル系
    重合体の置換基として含有されるカルボキシル基及び/
    又は無水カルボキシル基と相互作用してクロロホルム不
    溶分を形成しうることを特徴とする請求項1乃至33の
    いずれかに記載のトナー。
  35. 【請求項35】 ワックスが分子量500乃至2000
    0にメインピークを有し、比(Mw/Mn)が1.2乃
    至20であることを特徴とする請求項1乃至34のいず
    れかに記載のトナー。
  36. 【請求項36】 ワックスが分子量800乃至1500
    0にメインピークを有し、比(Mw/Mn)が1.3乃
    至18であることを特徴とする請求項1乃至34のいず
    れかに記載のトナー。
  37. 【請求項37】 ワックスが分子量900乃至1000
    0にメインピークを有し、比(Mw/Mn)が1.4乃
    至10であることを特徴とする請求項1乃至34のいず
    れかに記載のトナー。
  38. 【請求項38】 ワックスが炭化水素系ワックス、ポリ
    エチレン系重合体またはポリプロピレン系重合体のいず
    れかであることを特徴とする請求項1乃至37のいずれ
    かに記載のトナー。
  39. 【請求項39】 ワックスが式(1)で表せる構造を有
    することを特徴とする請求項1及び37のいずれかに記
    載のトナー。 式(1) CH3−(CH2−CH2a−CH2−CH2−A (式中、Aは水酸基またはカルボキシル基を表し、aは
    20乃至60の整数を表す)
  40. 【請求項40】 ワックスが1乃至20mgKOH/g
    の酸価を有する酸変性ポリプロピレンであることを特徴
    とする請求項1乃至37のいずれかに記載のトナー。
  41. 【請求項41】 ワックスが1乃至20mgKOH/g
    の酸価を有する酸変性ポリエチレンであることを特徴と
    する請求項1乃至35のいずれかに記載のトナー。
  42. 【請求項42】 ワックスが示差走査熱量計(DSC)
    で測定される昇温時の吸熱ピーク温度で規定される融点
    が70乃至140℃であることを特徴とする請求項1乃
    至41のいずれかに記載のトナー。
  43. 【請求項43】 ワックスが示差走査熱量計(DSC)
    で測定される昇温時の吸熱ピーク温度で規定される融点
    が80乃至135℃であることを特徴とする請求項1乃
    至41のいずれかに記載のトナー。
  44. 【請求項44】 ワックスが示差走査熱量計(DSC)
    で測定される昇温時の吸熱ピーク温度で規定される融点
    が85乃至130℃であることを特徴とする請求項1乃
    至41のいずれかに記載のトナー。
  45. 【請求項45】 該ワックスは、異なる2種以上のワッ
    クスの混合物であり、且つGPC測定による分子量分布
    において、分子量800乃至20000にメインピーク
    を有し、比(Mw/Mn)が1.5乃至25であること
    を特徴とする請求項1に記載のトナー。
  46. 【請求項46】 該ワックスは、異なる2種以上のワッ
    クスの混合物であり、且つGPC測定による分子量分布
    において、分子量1000乃至15000にメインピー
    クを有し、比(Mw/Mn)が1.8乃至22であるこ
    とを特徴とする請求項1及び44のいずれかに記載のト
    ナー。
  47. 【請求項47】 該ワックスは、異なる2種以上のワッ
    クスの混合物であり、且つGPC測定による分子量分布
    において、分子量1200乃至10000にメインピー
    クを有し、比(Mw/Mn)が2乃至20であることを
    特徴とする請求項1及び44のいずれかに記載のトナ
    ー。
  48. 【請求項48】 少なくとも1種のワックスが炭化水素
    系ワックス、ポリエチレン系重合体またはポリプロピレ
    ン系重合体のいずれかであることを特徴とする請求項1
    及び45乃至47のいずれかに記載のトナー。
  49. 【請求項49】 少なくとも1種のワックスが式(1)
    で表せる構造を有することを特徴とする請求項1及び4
    5乃至47に記載のトナー。 式(1) CH3−(CH2−CH2a−CH2−CH2−A (式中、Aは水酸基またはカルボキシル基を表し、aは
    20乃至60の整数を表す)
  50. 【請求項50】 少なくとも1種のワックスが1乃至2
    0mgKOH/gの酸価を有する酸変性ポリプロピレン
    であることを特徴とする請求項1及び45乃至47のい
    ずれかに記載のトナー。
  51. 【請求項51】 少なくとも1種のワックスが1乃至2
    0mgKOH/gの酸価を有する酸変性ポリエチレンで
    あることを特徴とする請求項1及び45乃至47のいず
    れかに記載のトナー。
  52. 【請求項52】 該トナーの水に対する接触角が105
    度乃至130度であることを特徴とする請求項1乃至5
    1のいずれかに記載のトナー。
  53. 【請求項53】 該トナーの水に対する接触角が107
    度乃至125度であることを特徴とする請求項1乃至5
    1のいずれかに記載のトナー。
  54. 【請求項54】 該トナーの水に対する接触角が110
    度乃至120度であることを特徴とする請求項1乃至5
    1のいずれかに記載のトナー。
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