(57)【要約】【課題】  荷電制御剤量の少量化によるトナー製造コストの低減化と、トナーからの荷電制御剤の遊離の抑制を実現する。【解決手段】  分子内に疎水領域と親水領域を分離局在化した荷電制御剤分子を用いることにより、荷電制御剤を油滴界面付近に高濃度分散し、荷電制御剤の必要添加量を少量化する。また、荷電制御剤分子をカップ型に固定化した形状とすることで、樹脂成分との相互作用力を向上させる。【選択図】  図１
2006251522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体などの表面に形成された静電潜像に対して静電相互作用を利用して吸着し、可視化された画像の形成をする静電荷像現像用トナーにおいて、
前記トナーに添加され、前記トナーの帯電性能を制御するために利用される荷電制御剤が、その構造中に空孔をもつカップ型の形状を備えていることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項２】
請求項１に記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記荷電制御剤の構造中のカップ型の形状が変化しないことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項３】
請求項１に記載の静電荷像現像用トナーおいて、前記荷電制御剤の構造中に、一方が疎水性領域を、又は一方が親水性領域を、あるいは一方が疎水領域であり他方が親水領域を備えたることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項４】
請求項1に記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記荷電制御剤の構造中において、疎水性領域および親水性領域が同一構造内で分離局在化していることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項５】
請求項３に記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記荷電制御剤がトナー母体の表面付近に局所的に分散配置されていることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタやファクシミリおよび複写機などに用いられる電子写真方式における静電潜像を現像するための現像剤に使用される静電荷像現像用トナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスにおける静電潜像の現像方法では、無機又は有機光導電性物質を含有する感光層を備えた感光体を正または負に帯電し露光することで形成された静電潜像に対して、正または負に摩擦帯電されたトナーを静電的に付着させ、画像を可視化し、次いで可視化されたトナー像を転写紙上に転写し、定着装置により加熱定着させることにより現像画像が形成される。
【０００３】
この電子写真プロセスに使用されるトナーは、カブリ等のない良好な現像画像を得るために適正な帯電量を有することが必要である。また、帯電量に経時変化がなく、環境に対し非依存性を有することも要求されている。これは当初の帯電量から経時的変化により減衰して小さくなると、トナーの飛散率が増加し、地肌カブリや現像装置周辺にトナー汚れが生じる等の問題が発生するからである。
【０００４】
上記の要求に対応する目的で、通常トナーにはトナーの帯電量を制御する荷電制御剤が添加される。近年では、フルカラー画像の再現への要求が高まっており、良好な色再現性を実現するために、白色あるいは淡黄色である荷電制御剤が要求されている。
【０００５】
しかしながら、負の電荷を付与する負荷電制御剤として無色、白色、薄い黄色のものが多数市販されているものの、ほとんどが環境への影響が懸念されるクロムなどの重金属を含有する化合物であり、安全性の観点から重金属を含有しないメタルフリーの負荷電制御剤が要望されている。
【０００６】
上記の要求に応える形として、特許文献１に記載のように、重金属類を含有せず、その骨格も強固であるため、安全性に優れ、かつ帯電性・環境安定性などの特性に優れた負荷電制御剤であると言う観点から、フェノールの環状化合物であるカリックスアレーン化合物などが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２８１７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このようにカリックスアレーン化合物などの負帯電制御剤は優れた負荷電制御剤であるが、分子骨格自体が比較的高価であり、また、特許文献1では更なる帯電安定性や帯電立ち上がりの迅速性などの機能付与を目的とした置換器導入も行われているが、これらの合成工程は非常に複雑であるために更に高価となるため、これらを荷電制御剤として用いた場合にトナー製造時のコストが上昇してしまうといった欠点を有する。
【０００９】
また、荷電制御剤では一般的に、繰り返し画像形成をおこなうことで荷電制御剤のトナーからの遊離が引き起こされてトナーの帯電量を適切に制御できなくなり、トナー粒子ごとに帯電性のバラツキが生じてしまうため、トナー飛散や複写画像にトナーカブリ等の問題が発生してしまうという欠点も挙げられる。
【００１０】
特に、２成分現像剤に使用した場合には、遊離したカリックスアレーン化合物がキャリアに付着してしまう現象であるスペントが発生する。このため、キャリアのトナーに対する荷電性能の劣化が引き起こされ現像剤寿命が短くなる。
【００１１】
上記のような帯電制御が不十分なトナーをフルカラー用トナーとして使用した場合、各色のトナーを重ね合わせて行われるフルカラー現像においては、トナーカブリ量が非常に多くなり、画像品質が悪化してしまうことが懸念される。
【００１２】
本発明の目的は、トナー樹脂表面付近に荷電制御剤を局在配置し、荷電制御剤の機能を効率よく利用することで、トナーへの荷電制御剤の必要内添量を少量化し、トナーの製造コスト低減化を実現することである。また、本発明の他の目的は、トナー樹脂表面に分散配置することで懸念される帯電制御剤のトナー中からの遊離を抑制し、均一な帯電性能を有し、トナーカブリ等が発生せず、優れた耐久性、環境安定性および安全性に優れたトナ−を提供することである。つまり、本発明の目的は、荷電制御剤のトナーからの遊離を引き起こすことなく、且つトナーの製造コストを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、バインダー樹脂に少なくとも着色剤と荷電制御剤とを分散してなるトナーにおいて、該荷電制御剤として分子内に空孔を持つカリックス[ｎ]アレーン化合物のようなカップ型の形状を有する環状化合物を用いる。また、この荷電制御剤におけるカップ型の形状が反転運動を起こさないように固定化する。また、該荷電制御剤において分子内に疎水性領域と親水性領域が分離局在化した分子構造とする。更に、該荷電制御剤のトナー樹脂への内添において、荷電制御剤をトナー樹脂層表面付近に高濃度で分散配置する。
【００１４】
上記構成では、水中に油滴状に分散した樹脂成分に荷電制御剤、着色剤、ワックスなどを内添して重合などで固化させる湿式のトナー製造法において、あらかじめ荷電制御剤の分子内に疎水性領域と親水性領域が分離局在化することで、荷電制御剤が油滴界面付近に、水相側に親水性部位、油相側に疎水性部位が位置した配向で高濃度分散できる。これにより、荷電制御剤の機能を効率よく利用することが可能となり、荷電制御剤の必要添加量が少量化するため、トナーの製造時のコストを低減化できる。またこの時、荷電制御剤をトナー樹脂表面付近に高濃度分散配置することでトナー中からの荷電制御剤の遊離発生率の悪化が懸念されるが、該荷電制御剤として分子内に空孔を持つカップ型の形状を有する環状化合物を用い、さらに、その形状を固定化することで、トナー樹脂成分との相互作用力が向上するため、荷電制御剤のトナーからの遊離抑制が実現でき、繰返し画像印字を行っても均一な帯電性能を有し、トナーカブリ等が発生せず、優れた耐久性、環境安定性および安全性に優れたトナ−を提供することができる。
【００１５】
上記したように本発明では、荷電制御剤のトナーからの遊離を引き起こすことなく、且つトナーの製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の荷電制御剤及びそれを用いた静電荷像現像用トナーでは、カップ型の形状を有し、またその形状の固定化を施し、更に分子内に疎水領域と親水領域を分離局在化した荷電制御剤分子を用いることにより、トナーへの荷電制御剤の必要内添量の少量化によるトナー製造コストの低減、および帯電制御剤のトナー中からの遊離抑制を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１から図３を用いて本発明の実施例を説明する。図１は、本発明にて提案する荷電制御剤の形態である。本発明において提案する荷電制御剤１は、図１のように分子内に空孔をもつカップ型の分子構造であり、更に、その構造は固定化されている。また、カップ上部及び空孔内部は疎水性領域２、カップ底面部は親水性領域３であり、全体的に見ると、このカップ方形状を有する荷電制御剤はその分子内において、疎水性領域２と親水性領域３が分離局在化している。図１に示すような構成の荷電制御剤1としてフェノールユニットのｏ−位を架橋した環状化合物であるカリックス（ｎ）アレーン化合物が挙げられる。以下、本発明において提案する荷電制御剤として、カリックス（ｎ）アレーン化合物類を適用した例を示す。
【００１８】
図２は一般的なフェノールユニット数が４つのカリックス（４）アレーン化合物類の構造図である。一般に、カリックス（４）アレーン化合物は、そのフェノールユニットにおけるｐ−位部位をｕｐｐｅｒ ｒｉｍ、フェノール水酸基部位をｌｏｗｅｒ ｒｉｍと呼び、両者への置換基の導入が比較的容易であるため、目的に応じた置換基の導入による機能付与が可能である。この時、ｌｏｗｅｒ ｒｉｍに嵩高い置換基を導入することにより、芳香環の反転運動を制御することが可能であり、これにより分子形状を固定化することが可能である。例えば、カリックス（４）アレーンはＮａ＋存在下でｌｏｗｅｒ ｒｉｍに嵩高い置換基をエーテル化することで、全ての芳香環が同一方向を向いたｃｏｎｅ型分子形状に固定化できる。
【００１９】
本実施例では上記に示したカリックス（ｎ）アレーン化合物の特性を利用した荷電制御剤の例として、次のような化合物を挙げる。すなわち、フェノールユニット数が4つのカリックス（４）アレーンとし、Ｒ1は水素原子、アルキル基、またはフェニル基などの疎水性度の高い置換基、Ｒ２は−（ＣＨ2）mＣＯＯＲ３（Ｒ３は水素原子または低級アルキル基を表しｍは１以上の整数を表す）、−（ＣＨ２）mＳＯＲ４（Ｒ４は水素原子またはナトリウムなどのアルカリ金属を表しｍは１以上の整数を表す）、または−（ＣＨ２）mＯＨ（ｍは１以上の整数を表す）などの極性官能基を有する置換基とする。これにより、ｕｐｐｅｒ ｒｉｍ及び空孔内部は疎水性領域、ｌｏｗｅｒ ｒｉｍは親水性領域となり、分子内において、疎水性領域と親水性領域の分離局在化が実現できる。また、荷電制御剤をカップ型の形状にするため、Na＋存在下でエーテル化することによりｌｏｗｅｒ ｒｉｍへの置換基導入を行うことで、化合物の形状を、全ての芳香環が同一方向を向いたｃｏｎｅ型にする。
【００２０】
これにより、トナー樹脂母体であるポリマー樹脂との間の相互作用力が向上するため、トナーかぶりなど原因である帯電性能の経時変化を引き起こす荷電制御剤の遊離の抑制が可能となる。なお、この時架橋基Ｘは、ＣＨ２だけではなくＳ、ＳＯ、ＳＯ２などでも良い。
【００２１】
上記で得られたような荷電制御剤をバインダー樹脂成分７である樹脂モノマーまたは熱や溶媒に溶解した樹脂ポリマーの中に分散させ、さらにそれを水中に油滴として分散した時、図３に示すように添加した荷電制御剤は水相側４に親水性部位５、油相側８に疎水性部位６が位置した配向で油滴界面付近に高濃度分散するため、荷電制御剤の機能を効率よく利用することが可能となり、荷電制御剤の必要添加量が少量化できる。この後、この油滴を重合反応や冷却や溶媒の留去により固化させることで、荷電制御剤の添加量が少ない低コストのトナーを得ることができる。
【００２２】
この時、トナー製造方法としては懸濁重合法、乳化重合法、溶解懸濁法など湿式方式の製造法が挙げられる。従来、水中にトナー成分となる油滴を分散させるために分散安定剤や界面活性剤を添加する。しかしながら、これらの添加物は洗浄などによる除去が困難であり、トナーの帯電性、環境安定性、または保存性を悪化させるという問題がある。ここで、本実施例で用いる荷電制御剤は疎水領域と親水領域が分離しているため、分散安定剤や界面活性剤としての効果が発現される。従って、トナー特性を悪化させる分散安定剤や界面活性剤の量の低減やレス化ができる。
【００２３】
また、本実施例のバインダー樹脂成分７としては、例えば、スチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、飽和ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂等がある。これらの樹脂は単独で用いても併用してもよい。また、これらの樹脂は様々な定着方法に適用させるため、非架橋樹脂としても架橋樹脂としても或いはその混合物としても用いられる。
【００２４】
スチレン系樹脂としては、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体及びスチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。これらスチレン系樹脂は必要に応じて架橋性モノマーを共重合することにより架橋樹脂として使用することができる。
【００２５】
ポリエステル樹脂は、２価のカルボン酸単量体と２価のアルコール単量体と必要に応じて３価以上の多価カルボン酸単量体や多価アルコール単量体との重縮合、あるいはウレタン化による高分子量化や架橋反応によって得ることができる。２価のアルコール単量体としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ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、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール等のジオール類、ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のエーテル化ビスフェノール類、その他の２価のアルコール単量体が挙げられる。２価のカルボン酸単量体としては、イソフタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ジフェン酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、これらの酸の無水物又は低級アルキルエステルを主成分とするものが挙げられる。３価以上の多価カルボン酸としては、トリメリト酸、シクロヘキサントリカルボン酸、ナフタレントリカルボン酸、ブタントリカルボン酸、ヘキサントリカルボン酸、オクタンテトラカルボン酸、及びこれらの酸の無水物、その他を挙げることができる。３価以上の多価アルコール単量体としては、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
【００２６】
本実施例のトナーは、バインダー樹脂、荷電制御剤を必須成分とするが、所望により着色剤、離型剤などの内添やトナー流動性・帯電性の補助目的で樹脂表面に外添剤を外添することが出来る。
【００２７】
着色剤としては、例えばカーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、モノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系染顔料などの染顔料を単独ないしは混合して用いることができる。
【００２８】
離型剤としては、例えばポリオレフィンワッックス（ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど）や長鎖炭化水素（パラフィンワッックス、サゾールワックスなど）やカルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル（カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、１，１８−オクタデカンジオールジステアレートなど）やポリアルカノールエステル（トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど）やポリアルカン酸アミド（エチレンジアミンジベヘニルアミドなど）；ポリアルキルアミド（トリメリット酸トリステアリルアミドなど）およびジアルキルケトン（ジステアリルケトンなど）などが挙げられる。
【００２９】
ワックスの融点は、通常４０〜１６０℃であり、好ましくは５０〜１２０℃、さらに好ましくは６０〜９０℃である。融点が４０℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、１６０℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。
【００３０】
外添剤としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。この他、高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。このような外添剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の荷電制御剤の構成を説明する図である。
【図２】本発明の荷電制御剤の一実施例として用いられるカリックスアレーンを説明する図である。
【図３】本発明の一実施例を適用した荷電制御剤のトナーへの分散を説明する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…荷電制御剤、２…疎水性領域、３…新水性領域、４…水相、５…親水性領域、６…荷電制御剤、７…バインダー樹脂成分、８…油滴（トナー）。
【図１】
2006251522.tif 000003
【図２】
2006251522.tif 000004
【図３】
2006251522.tif 000005