JP2004326075A - フルカラー画像形成用カラートナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 フルカラー画像形成用カラートナーにおいて、該トナーが少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有し、該結着樹脂が少なくともポリエステルユニットを有する樹脂であり、該ポリエステルユニットを有する樹脂が下記式(1)で表される錫化合物を触媒として合成されていることを特徴とする。
式(1) (RCOO)2Sn
(式中Rは、炭素数5〜15のアルキル基を示す)
【選択図】 なし
Description
(1)少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有するカラートナーにおいて、該結着樹脂が少なくともポリエステルユニットを有する樹脂であり、該ポリエステルユニットを有する樹脂が下記式(1)で表される錫化合物を触媒として合成されていることを特徴とするカラートナー。
式(1) (RCOO)2Sn
(式中Rは、炭素数5〜15のアルキル基を示す。)
(2)前記トナーの45体積%メタノール水溶液での透過率が10〜70%であることを特徴とする(1)に記載のカラートナー。
(3)該トナーの示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、温度30〜200℃の範囲に1個又は複数の吸熱ピークを有し、該吸熱ピーク中の最大吸熱ピーク温度が60〜130℃であることを特徴とする(1)又は(2)に記載のカラートナー。
式(1) (RCOO)2Sn
(式中Rは、炭素数5〜15のアルキル基を示す)
一つには、低分子量成分を抑え、熱溶融混練時における結着樹脂の粘度を安定させることで顔料が均一に分散しやすくなる。
(1)ビニル系重合体、ポリエステル樹脂をそれぞれ製造後にブレンドする方法であり、ブレンドは有機溶剤(例えば、キシレン)に溶解・膨潤した後に有機溶剤を留去して製造される。尚、ハイブリッド樹脂成分は、ビニル系重合体とポリエステル樹脂を別々に製造後、少量の有機溶剤に溶解・膨潤させ、エステル化触媒及びアルコールを添加し、加熱することによりエステル交換反応を行なって合成されたポリエステルユニットとビニル系重合体を有するハイブリッド樹脂を得ることが出来る。
(2)ビニル系重合体製造後に、この存在下にポリエステル樹脂を生成し反応させ、ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂成分を製造する方法である。ハイブリッド樹脂成分はビニル系重合体(必要に応じてビニル系モノマーも添加できる)とポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)及び/またはポリエステル樹脂との反応により製造される。この場合も適宜、有機溶剤を使用することができる。
(3)ポリエステル樹脂製造後に、この存在下にビニル系重合体を生成し、反応させポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂成分を製造する方法である。ハイブリッド樹脂成分はポリエステル樹脂(必要に応じてポリエステルモノマーも添加できる)とビニル系モノマー及び/またはビニル系重合体との反応により製造される。
(4)ビニル系重合体及びポリエステル樹脂製造後に、これらの重合体ユニット存在下にビニル系モノマー及び/またはポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)を添加することによりハイブリッド樹脂成分が製造される。この場合も適宜、有機溶剤を使用することができる。
(5)ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂成分を製造後、ビニル系モノマー及び/またはポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)を添加して付加重合及び/又は縮重合反応を行うことによりビニル系重合体及/又はポリエステル樹脂、又は更にハイブリッド樹脂成分が製造される。この場合、該ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂成分は上記(2)乃至(4)の製造方法により製造されるものを使用することもでき、必要に応じて公知の製造方法により製造されたものを使用することもできる。さらに、適宜、有機溶剤を使用することができる。
(6)ビニル系モノマー及びポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸等)を混合して付加重合及び縮重合反応を連続して行うことによりビニル系重合体、ポリエステル樹脂及びポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂成分が製造される。さらに、適宜、有機溶剤を使用することができる。
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、フェニル基、メタアクリル基、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基又はこれらの誘導体を示し、nは1〜3の整数を示す。〕
で表されるものが好ましい。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、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。
式(3)
で示されるアルキルアルコキシシランである。該アルキルアルコキシシランにおいて、nが4より小さいと、処理は容易となるが疎水化度が低めになる。nが12より大きいと、疎水性が十分になるが、無機微粒子同士の合一が多くなり、流動性付与能が低下しやすい。mは3より大きいと、該アルキルアルコキシシランカップリング剤の反応性が低下して疎水化を良好に行いにくくなる。より好ましくはアルキルアルコキシシランカップリング剤はnが4〜8であり、mが1〜2であるのが良い。
1.トナー分散液の調製
メタノール:水の体積混合比が45:55の水溶液を作製する。この水溶液10mlを30mlのサンプルビン(日電理化硝子:SV−30)に入れ、トナー20mgを液面上に侵しビンのフタをする。その後、ヤヨイ式振とう器(モデル:YS−LD)により150S−1で5秒間振とうさせる。この時、振とうする角度は、振とう器の真上(垂直)を0度とすると、前方に15度、後方に20度、振とうする支柱が動くようにする。サンプルビンは支柱の先に取りつけた固定用ホルダー(サンプルビンの蓋が支柱中心の延長上に固定されたもの)に固定する。サンプルビンを取り出した後、30秒後の分散液を測定用分散液とする。
1.で得た分散液を1cm角の石英セルに入れて分光光度計MPS2000(島津製作所社製)を用いて、10分後の分散液の波長600nmにおける透過率B(%)(次式参照)を測定する。
2)帯電安定性の評価方法
図3は摩擦帯電量を測定する装置の説明図である。底に30μm開口(500メッシュ)のスクリーン53のある金属製の測定容器52に、複写機又はプリンターの現像スリーブ上から採取した二成分系現像剤を約0.5〜1.5g入れ金属製のフタ54をする。この時の測定容器52全体の質量を秤りW1(g)とする。次に吸引機51(測定容器52と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口57から吸引し風量調節弁56を調整して真空計55の圧力を250mmAqとする。この状態で充分、好ましくは2分間吸引を行いトナーを吸引除去する。この時の電位計59の電位をV(ボルト)とする。ここで58はコンデンサーであり容量をC(mF)とする。また、吸引後の測定容器全体の質量を秤りW2(g)とする。この試料の摩擦帯電量(mC/kg)は下式の如く算出される。
(但し、測定条件は23℃,50〜60%RHとする)
3)離型剤及びトナーの極大吸熱ピークの測定
温度曲線:昇温I(30℃〜200℃、昇温速度10℃/min)
降温I(200℃〜30℃、降温速度10℃/min)
昇温II(30℃〜200℃、昇温速度10℃/min)
トナーの最大吸熱ピークは、示差走査熱量計(DSC測定装置)、DCS−7(パーキンエルマー社製)やDSC2920(TAインスツルメンツジャパン社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
本発明における平均円形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものであり、本発明ではシスメックス社製フロー式粒子像分析装置FPIA−2100を用いて測定を行い、測定された粒子の円形度を下式(1)により求め、更に下式(2)で示すように測定された全粒子の円形度の総和を全粒子数で除した値を平均円形度と定義する。
〔式中、L0は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Lは512×512の画像処理解像度(0.3μm×0.3μmの画素)で画像処理した時の粒子像の周囲長を示す。〕
結着樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(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。
基本操作はJIS K−0070に準ずる。
(1)試料の粉砕品0.5〜2.0(g)を精秤し、試料の重さをW(g)とする。
(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。
酸価(mgKOH/g)={(S−B)×f×5.61}/W
7)樹脂のガラス転移温度の測定
樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC測定装置)、DCS−7(パーキンエルマー社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
JIS K 7210にのっとり、高化式フローテスターにより測定されるものを指す。具体的な測定方法を以下に示す。高化式フローテスター(島津製作所製)を用いて1cm3の試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1960N/m2(20kg/cm2)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、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)を樹脂の軟化点(Tm)とする。
本発明において、トナーの平均粒径及び粒度分布はコールターカウンターTA−II型(コールター社製)を用いて行うが、コールターマルチサイザー(コールター社製)を用いることも可能である。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、ISOTON R−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ホン酸塩を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、2.00μm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。それから本発明に係る体積分布から求めた重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求めた。
以下、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
ビニル系共重合体として、スチレン1.9mol、2−エチルヘキシルアクリレート0.21mol、フマル酸0.15mol、α−メチルスチレンの2量体0.03mol、ジクミルパーオキサイド0.05molを滴下ロートに入れる。また、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7.0mol、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3.0mol、テレフタル酸3.0mol、無水トリメリット酸2.0mol、フマル酸5.0mol及び2−エチルヘキサン酸錫0.2gを、ガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計,撹拌棒,コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、145℃の温度で撹拌しつつ、先の滴下ロートよりビニル系樹脂の単量体、架橋剤及び重合開始剤を4時間かけて滴下した。次いで200℃に昇温を行い、4時間反応せしめてポリエステル成分を有する結着樹脂1を得た。該樹脂中のポリエステルユニット成分は90質量%である。諸物性の結果を表2に示す。
製造例1において、モノマー及びアルキルカルボン酸の錫化合物の量及び種類を表2に示すように変更し、製造例1と同様の方法を用いて、表2に示す結着樹脂2〜5を得た。諸物性の結果を表2に示す。
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3.6mol、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1.6mol、テレフタル酸1.8mol、ドデセニルコハク酸2.5mol、無水トリメット酸0.5mol及び2−エチルヘキサン酸錫0.1gを、ガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計,撹拌棒,コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。窒素雰囲気下で、245℃で5時間反応させ、ポリエステルユニット成分を有する結着樹脂6を得た。該樹脂中のポリエステルユニット成分は100質量%である。諸物性の結果を表2に示す。
製造例1において、モノマー及びアルキルカルボン酸の錫化合物の量及び種類を表2に示すように変更し、製造例1と同様の方法を用いて、表2に示す結着樹脂7を得た。諸物性の結果を表2に示す。
製造例1において、アルキルカルボン酸の錫化合物の量及び種類を表2に示すように変更し、製造例1と同様の方法を用いて、表2に示す結着樹脂8〜10を得た。諸物性の結果を表2に示す。
以下の方法でシアントナー1を調製した。
・ポリエステルユニットを有する結着樹脂(1) 70質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3を含有する顔料スラリーから水をある程度除去し、ただの一度も乾燥工程を経ずに得た固形分30質量%の
第1のペースト状顔料(残りの70質量%は水) 100質量部
上記の原材料を上記の処方でまずニーダー型ミキサーに仕込み、混合しながら非加圧下で昇温させる。最高温度(ペースト中の溶媒の沸点により必然的に決定される。この場合は90〜100℃程度)に達した時点で水相中の顔料が、溶融樹脂相に分配もしくは移行し、これを確認した後、さらに30分間加熱溶融混練させ、ペースト中の顔料を充分に移行させる。その後、一旦、ミキサーを停止させ、熱水を排出した後、さらに130℃まで昇温させ、約30分間加熱溶融混練を行い、顔料を分散させるとともに水分を留去し、該工程を終了した後、冷却させ、混練物を取り出し第1の混練物を得た。この第1の混練物の含水量は0.5質量%程度であった。
・上記第1の混練物(顔料粒子の含有量30質量%) 10.0質量部
・ポリエステルユニットを有する結着樹脂1 100.0質量部
・ワックス(A) 5.0質量部
・3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のアルミニウム化合物(荷電制御剤)
1.0質量部
上記の処方で十分ヘンシェルミキサーにより予備混合を行い、二軸押出し混練機で温度を100℃に設定し溶融混練し、冷却後ハンマーミルを用いて約1〜2mm程度に粗粉砕し、次いでエアージェット方式による微粉砕機で20μm以下の粒径に微粉砕した。さらに得られた微粉砕物を分級と機械式衝撃力を用いる表面改質処理を同時に行う装置にて分級および球形化し、粒度分布における体積平均径が7.2μmのシアン系樹脂粒子(分級品)を得た。
このシアン現像剤1で、カラー複写機CLC−1000(キヤノン製)の現像機を用いて空回転機試験を行った。スリーブ周速を200mm/secに固定し、10秒後、30秒後、60秒後、120秒後、300秒後、600秒後それぞれのスリーブ上トリボを以下の基準に基づいて評価した。評価結果は表4に示す。
A:30秒後にはトリボがサチュレートする。
B:60秒後にはトリボがサチュレートする。
C:120秒後にはトリボがサチュレートする。
D:600秒後でもトリボがサチュレートしない。
OHP透明性の測定は、島津自記分光光度計UV2200(島津製作所社製)を使用し、OHPフィルム単独の透過率を100%とし、マゼンタトナーの場合:650nm、シアントナーの場合:500nm、イエロートナーの場合:600nmでの最大吸収波長における透過率を測定する。評価結果は表4に示す。
A:85%以上
B:75〜85%
C:65〜75%
D:65%未満
〔転写効率〕
転写効率については、常温低湿環境下(23℃/5%)の5万枚耐刷後、以下の評価方法、評価基準に基づいて評価した。
転写効率(%)=D2/(D1+D2)×100
得られた転写効率を、以下の評価基準に基づいて評価した。評価結果を表4に示す。
A:5万枚耐刷後の転写効率が92%以上。
B:5万枚耐刷後の転写効率が87〜92%。
C:5万枚耐刷後の転写効率が80〜87%。
D:5万枚耐刷後の転写効率が80%未満。
定着温度領域はカラー複写機CLC1000(キヤノン製)のオイル塗布機構を取り外し、さらに定着温度を自由に設定できるように改造して定着試験をおこなった。画像は単色モードで常温常湿度環境下(23℃/50%)において、紙上のトナー載り量を1.2mg/cm2になるよう現像コントラストを調整し、未定着画像を作成した。A4(CLC推奨紙であるSK80)上に画像面積比率25%で画像を形成する。常温常湿度環境下(23℃/50%)において120℃から順に10℃づつ上げ、オフセットや巻きつきが生じない温度幅を定着可能領域とした。評価結果は表4に示す。
実施例1において、結着樹脂に、ポリエステルユニットを有する結着樹脂2を用いたこと以外は同様にし、シアントナー2を作製し、二成分系シアン現像剤2を得た。評価結果を表4に示す。
実施例1において、結着樹脂に、ポリエステルユニットを有する結着樹脂3を用いたこと以外は同様にし、シアントナー3を作製し、二成分系シアン現像剤3を得た。評価結果を表4に示す。
実施例1において、結着樹脂に、ポリエステルユニットを有する結着樹脂4を用い、ワックスにワックス(B)を用いたこと以外は同様にし、シアントナー4を作製し、二成分系シアン現像剤4を得た。評価結果を表4に示す。
実施例1において、結着樹脂に、ポリエステルユニットを有する結着樹脂5を用い、ワックスにワックス(C)を用いたこと以外は同様にし、シアントナー5を作製し、二成分系シアン現像剤5を得た。評価結果を表4に示す。
実施例1において、結着樹脂に、ポリエステルユニットを有する結着樹脂6を用い、ワックスにワックス(B)を用いたこと以外は同様にし、シアントナー6を作製し、二成分系シアン現像剤6を得た。評価結果を表4に示す。
実施例1において、結着樹脂に、ポリエステルユニットを有する結着樹脂7を用い、ワックスにワックス(C)を用いたこと以外は同様にし、シアントナー7を作製し、二成分系シアン現像剤7を得た。評価結果を表4に示す。
実施例1において、着色剤をC.I.ピグメントブルー15:3に変えC.I.ピグメントレッド122を使用したこと以外は同様にし、マゼンタトナー1を作製し、二成分系マゼンタ現像剤1を得た。評価結果を表4に示す。
実施例1において、着色剤をC.I.ピグメントブルー15:3に変えC.I.ピグメントイエロー74を使用したこと以外は同様にし、イエロートナー1を作製し、二成分系イエロー現像剤1を得た。評価結果を表4に示す。
実施例1において、着色剤をC.I.ピグメントブルー15:3に変えカーボンブラックを使用したこと以外は同様にし、ブラックトナー1を作製し、二成分系ブラック現像剤1を得た。評価結果を表4に示す。
シアントナー1、マゼンタトナー1、イエロートナー1及びブラックトナー1を用いてフルカラーの画像を形成したところ、紙上及びOHP上ともに色再現に優れた画像が得られた。
実施例6において、結着樹脂に、ポリエステルユニットを有する結着樹脂8を使用したこと以外は同様にし、シアントナー8を作製し、二成分系シアン現像剤8を得た。評価結果を表4に示す。
実施例6において、結着樹脂に、ポリエステルユニットを有する結着樹脂9を使用したこと以外は同様にし、シアントナー9を作製し、二成分系シアン現像剤9を得た。評価結果を表4に示す。
実施例7において、結着樹脂に、ポリエステルユニットを有する結着樹脂10を使用したこと以外は同様にし、シアントナー10を作製し、二成分系シアン現像剤10を得た。評価結果を表4に示す。
31 分級ローター
32 微粉回収
33 原料供給口
34 ライナー
35 冷風導入口
36 分散ローター
37 製品排出口
38 排出弁
39 ガイドリング
40 角型ディスク
41 第一の空間
42 第二の空間
Claims (4)
- 少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有するカラートナーにおいて、該結着樹脂が少なくともポリエステルユニットを有する樹脂であり、該ポリエステルユニットを有する樹脂が下記式(1)で表される錫化合物を触媒として合成されていることを特徴とするフルカラー画像形成用カラートナー。
式(1) (RCOO)2Sn
(式中Rは、炭素数5〜15のアルキル基を示す。) - 該トナーの45体積%メタノール水溶液での透過率が10〜70%であることを特徴とする請求項1に記載のフルカラー画像形成用カラートナー。
- 該トナーの示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、温度30〜200℃の範囲に1個又は複数の吸熱ピークを有し、該吸熱ピーク中の最大吸熱ピーク温度が60〜130℃であることを特徴とする請求項1又は2に記載のフルカラー画像形成用カラートナー。
- 該カラートナーの円相当径3μm以上の粒子において、平均円形度が0.922乃至0.955であ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フルカラー画像形成用カラートナー。
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