JP2008033210A - 非磁性トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結着樹脂、着色剤、及びワックス成分を少なくとも含有するトナー粒子と、無機微粉体とを有する非磁性トナーにおいて、前記トナーは110℃と150℃において特定の貯蔵弾性率を有し、温度−貯蔵弾性率G’の常用対数LogG’の微分曲線において60〜130℃の温度領域で最小値となる温度T0を有し、微分曲線上の温度T0+aと(T0+a)+1(℃)の点を結ぶ直線で傾きが最も大きいときの直線をA、温度T0+bと(T0+b)+10(℃)の点を結ぶ直線で傾きが最も小さいときの直線をB、温
度T0+cと(T0+c)+10(℃)の点を結ぶ直線で傾きが最も大きいときの直線を
Cとしたとき、1℃≦ΔTA(T0から直線AとBの交点)≦20℃、100℃≦TBC(直線BとCの交点)≦120℃であることを特徴とする非磁性トナー。
【選択図】なし
Description
離型剤は、トナーの低温定着時や高温定着時の耐オフセット性向上や、低温定着時の定
着性向上のために用いられている。反面、トナーの耐ブロッキング性を低下させたり、現像装置内の昇温によってトナーの現像性が低下したりする。また長期間トナーを放置した際に離型剤がトナー粒子表面に滲み出すことにより、現像性が低下したりする。
更に、60〜80℃、130〜190℃という2つの温度領域の粘弾性を規定することにより、低温定着性と耐オフセット性の両立が達成できることが開示されている(特許文献6、特許文献7、特許文献8参照)。
更に、トナーの粘弾性特性について、貯蔵弾性率(G’)と損失弾性率(G”)の比である損失正接(tanδ)の極大値、及び極小値を規定することにより、更なる定着性の向上、及び、現像性との両立が達成できることが開示されている(例えば、特許文献9、特許文献10参照、特許文献11参照)。
詳しくは、本発明の目的は、高速時においても良好な低温定着性及び高光沢性を維持しながら、多数枚の連続プリントを行っても、帯電付与部材・規制部材、感光体の帯電部材の汚染が生じにくく、画像濃度が安定し、カブリのない耐久安定性に優れた画像が得られるトナーを提供することにある。
<1>結着樹脂、着色剤、及びワックス成分を少なくとも含有するトナー粒子と、無機微粉体とを有する非磁性トナーにおいて、
前記トナーの110℃における貯蔵弾性率(G’110)が2.00×104〜2.00×105dN/m2、
150℃における貯蔵弾性率(G’150)が3.00×103〜2.00×104dN/m2であり、
温度を横軸とし、貯蔵弾性率G’の常用対数LogG’を縦軸とした温度−貯蔵弾性率曲線を温度で微分した微分曲線において、
60〜130℃の温度領域で微分曲線の最小値となる温度をT0として、
温度T0+a(℃)における微分曲線上の点と温度(T0+a)+1(℃)〔但し、a
は0〜9の整数〕における微分曲線上の点とを結ぶ直線を引き、傾きが最も大きくなったときの直線をA、
温度T0+b(℃)における微分曲線上の点と温度(T0+b)+10(℃)〔但し、
bは0以上の整数〕における微分曲線上の点とを結ぶ直線を引き、傾きが最も小さくなったときの直線をB、
温度T0+c(℃)における微分曲線上の点と温度(T0+c)+10(℃)〔但し、
cは上記直線Bを与えるときのbよりも大きい整数〕における微分曲線上の点とを結ぶ直線を引き、傾きが最も大きくなったときの直線をCとしたとき、
T0から直線AとBの交点までの温度幅ΔTAが、1℃≦ΔTA≦20℃、
直線Bと直線Cの交点の温度TBCが、100℃≦TBC≦120℃
であることを特徴とする非磁性トナー。
<2>前記非磁性トナーの損失弾性率(G”)の貯蔵弾性率(G’)に対する比(G”/G’)で表わされる損失正接(tanδ)が、68〜85℃の範囲、及び110〜135℃の範囲にそれぞれ極大値(P0・P1)を有し、
110〜135℃の範囲に存在する損失正接の極大値tanδp1と、170℃の損失正接tanδ170の差が0.60以上であることを特徴とする<1>に記載の非磁性トナ
ー。
<3>前記非磁性トナーの80℃における貯蔵弾性率(G’80)の100℃における貯蔵弾性率(G’100)に対する比(G’80/G’100)が10〜30であることを特徴とする<1>又は<2>に記載の非磁性トナー。
<4>前記非磁性トナーの100℃における貯蔵弾性率(G’100)の120℃における貯蔵弾性率(G’120)に対する比(G’100/G’120)が5〜30であることを特徴とする<1>〜<3>のいずれか一つに記載の非磁性トナー。
<5>前記非磁性トナーの120℃における貯蔵弾性率(G’120)の150℃における貯蔵弾性率(G’150)に対する比(G’120/G’150)が3〜10であることを特徴とする<1>〜<4>のいずれか一つに記載の非磁性トナー。
<6>前記結着樹脂が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)が2,000〜5,000であり、ガラス転移温度が52〜58℃である低分子量ポリマーを含有することを特徴とする<1>〜<5>のいずれか一つに記載の非磁性トナー。
<7>前記ワックス成分が炭化水素系ワックスを含み、且つ、該ワックス成分の含有量が結着樹脂100質量部に対して4〜15質量部であることを特徴とする<1>〜<6>のいずれか一つに記載の非磁性トナー。
<8>前記ワックス成分が、示差走査熱量測定(DSC)装置で測定される昇温時のDSC曲線において、温度60〜120℃の範囲に最大吸熱ピークをもつことを特徴とする<1>〜<7>のいずれか一つに記載の非磁性トナー。
<9>前記ワックス成分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)が300〜4,000であることを特徴とする<1>〜<8>のいずれか一つに記載の非磁性トナー。
<10>前記非磁性トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)が15,000〜90,000であることを特徴とする<1>〜<9>のいずれか一つに記載の非磁性トナー。
<11>前記非磁性トナー中の樹脂成分中のテトラヒドロフラン(THF)不溶分が、5.0質量%以下であることを特徴とする<1>〜<10>のいずれか一つに記載の非磁性トナー。
<12>前記非磁性トナーの重量平均粒径(D4)が4.0〜9.0μmであることを特徴とする<1>〜<11>のいずれか一つに記載の非磁性トナー。
<13>前記トナー粒子は、水系媒体中で製造されたものであることを特徴とする<1>〜<12>のいずれか一つに記載の非磁性トナー。
<14>前記トナー粒子は、重合性単量体、着色剤、及びワックス成分を少なくとも含有する重合性単量体組成物を水系媒体中に分散し、造粒し、重合性単量体を重合することによって得ることができるものであることを特徴とする<1>〜<13>のいずれか一つに記載の非磁性トナー。
を結ぶ直線を引き、傾きが最も小さくなったときの直線をB、温度T0+c(℃)における微分曲線上の点と温度(T0+c)+10(℃)〔但し、cは上記直線Bを与えるとき
のbよりも大きい整数〕における微分曲線上の点とを結ぶ直線を引き、傾きが最も大きくなったときの直線をCとしたとき、T0から直線AとBの交点までの温度幅ΔTAが、1℃≦ΔTA≦20℃、直線Bと直線Cの交点の温度TBCが、100℃≦TBC≦120℃であることを特徴とする。
本発明のトナーは、図1で示すように、トナーの貯蔵弾性率G’の常用対数LogG’を温度で微分した微分曲線が60〜130℃の温度領域で微分曲線の最小値となる温度T0を有し、その温度T0から高温側において前述した如き直線A、B、Cを引くことができる。
更に、本発明のトナーは、直線Bと直線Cが100〜120℃に交点(TBC)を有する。即ち、この温度領域に交点(TBC)を有するということは、トナーの貯蔵弾性率が急激に一方的に低下するのではなく、貯蔵弾性率の急激な低下を抑制しながら貯蔵弾性率が低下(若干上昇する場合もある)していることを表している。そのため、T0+ΔTA〜
TBCの温度域において、適度な貯蔵弾性率G’が維持されている領域を有することになる。この温度域は、連続の画像形成を行った場合に、トナー担持体や感光体、及びそれらの周辺部材の表面温度が達することが考えられる温度域であり、トナーはこの温度域において、現像に供されることになる。このような温度域において、トナーが物理的外力を受けるとダメージを負いやすいが、本発明のトナーは、この温度域において貯蔵弾性率G’が適度に高い為、物理的外力によるダメージを受けにくく、トナー成分の脱落等の発生が抑制される。また、外添剤のトナー表面への埋め込みや遊離も発生し難くなる。そのため、トナー担持体や感光体、及びそれらの周辺部材(帯電部材、トナー規制部材等)への汚染防止に効果的なトナー構成になると推察される。更には、トナー、及び各部材の初期特性が維持できるため、本発明のトナーはカブリや画像濃度の変動を引き起こすことなく、耐久安定性に優れた画像が得られる。
により求められ、損失正接(tanδ)は損失弾性率(G”)の貯蔵弾性率(G’)に対する比をとることで求められる。例えば、本願においては、以下の方法により求められた。
測定装置としては、回転平板型レオメーター (商品名:ARES、TA INSTRUMENTS社製)を用いる。測定試料は、トナーを直径7.9mm、厚さ2.0±0.3mmの円板状の試料に25℃で錠剤成型器で加圧成型したものを用いる。測定装置のパラレルプレートに試料を装着し、15分間で室温(25℃)から120℃まで昇温して、円板の形を整えた後、粘弾性の測定開始温度まで冷却し、測定を開始する。
1、 直径7.9mmのパラレルプレートを用いる。
2、 周波数(Frequency)は1.0Hzとする。
3、 印加歪初期値(Strain)を0.1%に設定する。
4、 30〜200℃の間を、昇温速度(Ramp Rate)2.0℃/minで測定を行う。
5、 最大歪(Max Applied Strain)を20.0%に設定する。
6、 最大トルク(Max Allowed Torque)200.0g・cmとし、最低トルク(Min Allowed Torque)0.2g・cmと設定する。
7、 歪み調整(Strain Adjustment)を 20.0% of Current Strain と設定する。
8、 自動テンションディレクション(Auto Tension Direction)をコンプレッション(Compression)と設定する。
9、 初期スタティックフォース(Initial Static Force)を 10.0g、自動テンションセンシティビティ(Auto Tension Sensitivity) を 40.0gと設定する。
10、 自動テンション(Auto Tension)の作動条件は、サンプルモデュラス(Sample Modulus)が1.0×103(Pa)以上である。
11、 測定データの取り込みは30秒間隔で行う。
傾きが最も小さくなったときの直線をBとする(但し、bは0以上の整数)。温度T0+c(℃)における微分曲線上の点と温度(T0+c)+10(℃)における微分曲線上の
点とを結ぶ直線を引き、傾きが最も大きくなったときの直線をCとする(但し、cは前記直線Bを与えるときのbよりも大きい整数)。
本発明のトナーにおいて、68〜85℃の範囲で損失正接(tanδ)が極大となる温度(TP0)は、トナーの樹脂成分がガラス状態から熱変性可能な状態へと転移する温度に相当し、トナーの定着性に密接に関係する。68℃未満の範囲にのみ極大値を有する場合は耐ホットオフセット性・保存性が満足できず、85℃を超える範囲にのみ極大値を有する場合は低温定着性を達成できない可能性がある。本発明のトナーにおいては、損失正接(tanδ)が68〜85℃の範囲で極大値を有するので、耐ホットオフセット性と低温定着性を両立し、良好な定着性を示すものとなる。
更に、本発明のトナーは、損失正接(tanδ)が68〜85℃の範囲に極大値を有した上で、更に110〜135℃の範囲でも極大値(この際の温度をTP1とする)を有することが好ましい。110〜135℃付近で物理的外力を受けた場合、適度に変形しやすく、且つ、弾性があることにより劣化しにくいからである。現像装置内の昇温が顕著に発生する場合、特に、接触現像系における高速連続通紙時では、トナーは、各部材との接触・衝突などの物理的外力と発熱により、ダメージを受けてしまうことが多いが、上記理由により、本発明のトナーは変形しやすさと劣化のしにくさを相有する為、トナー融着を抑制し、且つ、遊離外添剤による帯電付与部材・規制部材、及び感光体の帯電部材の汚染が抑制できる。
δP1と、170℃の損失正接tanδ170の差が0.60以上であることが好ましい。ト
ナー融着や遊離外添剤による各部材の汚染を抑制しつつ、170℃付近(定着温度付近)においては、耐オフセット性を維持しながら高光沢性を有する画像を提供できるからである。0.60未満の場合は、耐オフセット性が満足できなくなる。
本発明に用いられるトナー粒子は、どのような手法を用いて製造されても構わないが、懸濁重合法、乳化重合法、懸濁造粒法等、水系媒体中で造粒する製造法によって得ることが好ましい。一般的な粉砕法により製造されるトナーの場合、ワックス成分を大量にトナー粒子に添加することは、非常に技術的難易度が高い。水系媒体中でトナー粒子を造粒する製造法は、ワックス成分を大量にトナー粒子に添加しても、トナー表面にワックス成分を存在させず、トナー粒子中に内包化することができる。これら製造法の中でも懸濁重合法はワックス成分のトナー粒子中への内包化による長期現像安定性、及び、溶剤を使用しないといった製造コスト面から最も好ましい製造方法の一つである。
を行うことによってトナー粒子は製造される。重合開始剤は、上記のように、水系媒体中に懸濁する直前に混合しても良いし、重合性単量体中に他の添加剤を添加する時に同時に加えても良い。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体あるいは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることもできる。
上記各ワックス成分の中でも、下記一般式(A)〜(C)で示されるエステルワックスがより好ましい。
(式中、a及びbは0〜3の整数を示し、a+bは1〜3の整数であり、kは1〜3の整数であり、a+b+kは4であり、R1及びR2は炭素数が1〜40の有機基であり、R3は炭素数が1以上の有機基を示し、n及びmは0〜40の整数を示し、nとmが同時に0になることはない。)
クリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、メタクリル酸ベヘニル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きアクリル酸エステル系単量体或いはメタクリル酸エステル系単量体;ブタジエン、イソプレン、シクロヘキセン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミドの如きエン系単量体が好ましく含まれる。
低分子量ポリマーの例としては、低分子量ポリスチレン、低分子量スチレン−アクリル酸エステル共重合体、低分子量スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、などが挙げられる。
例えば、懸濁重合法等により直接トナーを製造する場合には、分散工程から重合工程に至る重合反応時に極性樹脂を添加すると、トナー粒子となる重合性単量体組成物と水系分散媒体の呈する極性のバランスに応じて、添加した極性樹脂がトナー粒子の表面に薄層を形成したり、トナー粒子表面から中心に向け傾斜性をもって存在するように、極性樹脂の存在状態を制御することができる。この時、着色剤と相互作用を有するような極性樹脂を用いることによって、トナー中の着色剤の存在状態を望ましい形態にすることが可能である。
これらの重合開始剤の使用量は、目的とする重合度により変化するが、一般的には、重合性単量体100質量部に対して3〜20質量部である。重合開始剤の種類は、重合法により若干異なるが、10時間半減期温度を参考に、単独又は混合して使用される。
、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド48:3、C.I.ピグメントレッド48:4、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド81:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド150、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド169、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド221、C.I.ピグメントレッド254等が挙げられる。
該着色剤は、好ましくは結着樹脂100質量部に対し1〜20質量部添加して用いられる。
また、カーボンブラックについては、上記染料と同様の処理の他、カーボンブラックの表面官能基と反応する物質、例えば、ポリオルガノシロキサン等で処理を行っても良い。
具体的には、無機系の分散剤の例としては、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウ
ム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナが挙げられる。また、有機系の分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプンが含まれる。
また、市販のノニオン、アニオン、カチオン型の界面活性剤の利用も可能である。この様な界面活性剤の例としては、ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウムが含まれる。
また、本発明においては、難水溶性無機分散剤を用い、水系分散媒体を調製する場合に、これらの分散剤の使用量は重合性ビニル系単量体100質量部に対して、0.2〜2.0質量部であることが好ましい。また、本発明においては、重合性単量体組成物100質量部に対して300〜3,000質量部の水を用いて水系分散媒体を調製することが好ましい。
また、荷電制御剤の例として、トナーを正荷電性に制御するものとしては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等によるニグロシン変性物;グアニジン化合物;イミダゾール化合物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の4級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩等のオニウム塩及びこれらのレーキ顔料;トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、りんタングステン酸、りんモリブデン酸、りんタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など);高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオク
チルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレート類;樹脂系荷電制御剤等が挙げられる。
本発明のトナーは、これら荷電制御剤を単独で或いは2種類以上組み合わせて含有することができる。
これら荷電制御剤の中でも、本発明の効果を十分に発揮するためには、含金属サリチル酸系化合物が好ましく、特にその金属がアルミニウムもしくはジルコニウムが好ましい。最も好ましい荷電制御剤としては、3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物である。
本発明のトナー粒子に添加する無機微粉体の例としては、シリカ、酸化チタン、アルミナまたはそれらの複酸化物などの微粉体が含まれる。該無機微粉体の中でも酸化チタンが好ましい。
無機微粉体の数平均一次粒子径が4nmよりも小さい場合には、無機微粒子同士の凝集性が強まり、無機微粉体は一次粒子ではなく解砕処理によっても解れ難い強固な凝集性を持つ粒度分布の広い凝集体として挙動し易くなる。この様な無機微粉体はこの凝集体の現像、像担持体或いはトナー担持体等を傷つけること、などによる画像欠陥を生じ易くなる。
トナー粒子の帯電分布をより均一とするためには、無機微粉体の数平均一次粒子径は6〜35nmであることがより好ましい。
無機微粉体の含有量は、蛍光X線分析を用い、標準試料から作成した検量線を用いて定量できる。
その中でも、シリコーンオイルにより処理された無機微粉体が好ましい。より好ましくは、無機微粉体をカップリング剤で疎水化処理すると同時或いは処理した後に、シリコーンオイルにより処理したシリコーンオイル処理された疎水化処理無機微粉体が高湿環境下でもトナー粒子の帯電量を高く維持し、選択現像性を低減する上でよい。
本発明におけるワックス成分の示差走査熱量計によるDSC測定には、例えばパーキンエルマー社製のDSC−7やTAインスツルメンツジャパン社製のDSC−2920が利用できる。本発明においては、ワックス成分の最大吸熱ピーク温度の測定は、TAインスツルメンツジャパン社製DSC−2920を用いて測定を行い、得られた昇温時のDSC曲線からワックス成分の最大吸熱ピーク温度を得る。測定サンプルにはアルミニウム製のパンを用い、対照用に空パンをセットし、20℃から振幅±1.5℃、周期1/minのモジュレーションをかけながら昇温速度2℃/minで180℃まで昇温する。
また、本発明において、上記DSCの測定方法を用いて単位質量あたりのベースラインからピークトップまでの高さΔH(測定されたピークの高さを測定試料の質量で割った値(mW/mg))を吸熱ピーク強度とする。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により次の条件で測定する。
装置 :GPC−150C(ウォーターズ社製)
カラム:GMH−MT30cm2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
以上の条件で測定する。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−Houwink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する。
トナーのTHF可溶成分の具体的なゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)の測定方法は以下の通りである。ソックスレー抽出器を用いて、予めトナーをテトラヒドロフラン(THF)溶剤で20時間抽出を行った後、ロータリーエバポレーターでTHFを留去させる。これを適量のTHFに溶解し、得られた溶液をポア径が0.3μmの耐溶剤性メンブランフィルターでろ過したものを測定サンプルとする。東ソー社製HLC−8120GPCを用い、昭和電工製Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807を連結したカラム構成で、標準ポリスチレン樹脂(具体的には、東ソー社製TSK標準ポリスチレンを用いた)の検量線を用いて、上記サンプルの分子量分布を測定する。得られた分子量分布から重量平均分子量(Mw)を算出する。
トナー1.0gを秤量し(W1 g)、円筒濾紙(例えば東洋濾紙製No.86R)に入れてソックスレー抽出器にかけ、溶媒としてTHF200mlを用いて20時間抽出し、溶媒によって抽出された可溶成分をエバポレートした後、40℃で数時間真空乾燥し、THF可溶樹脂成分量を秤量する(W2 g)。トナー中の顔料の如き樹脂成分以外の成分の重量を(W3 g)とする。THF不溶分は、下記式から求められる。
コールターマルチサイザー(コールター社製)を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)を接続し、電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調整する。たとえば、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。前記電解水溶液を100〜150ml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コールターマルチサイザーにより100μmアパーチャーを用いて、2.0μm以上のトナー粒子の体積
、個数を測定して重量平均粒径(D4)を求める。
スチレン単量体100質量部に対して、C.I.Pigment Blue15:3を16.5質量部、3,5−ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物〔ボントロンE88(オリエント化学工業社製)〕を3.0質量部用意した。これらを、アトライター(三井鉱山社製)に導入し、半径1.25mmのジルコニアビーズ(140質量部)を用いて200rpmにて25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液1を調製した。
7質量部を徐々に添加してリン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を得た。
(Mw=3,000、Mn=1,050、Tg=55℃)
・炭化水素系ワックス 9質量部
(フィッシャートロプシュワックス、最大吸熱ピーク=80℃、Mw=750)
・ポリエステル樹脂 5質量部
(ビスフェノールA−プロピレンオキサイド2モル付加物:テレフタル酸=1:1の重縮合物、Tg=65℃、Mw=10,000、Mn=6,000)
・ジビニルベンゼン 0.01質量部
上記処方を65℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、5,000rpmにて均一に溶解・分散した。これに、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液10質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
TK式ホモミキサーにて10,000rpmで10分間撹拌し重合性単量体組成物を造粒し、その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ67℃に昇温し、重合性ビニル系単量体の重合転化率が90%に達したところで、0.1mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加して水系分散媒体のpHを9に調整した。更に昇温速度40℃/hで80℃に昇温し4時間反応させた。重合反応終了後、減圧下で残存モノマーを留去した。冷却後、塩酸を加えpHを1.4にし、6時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解した。濾過・水洗を行った後、40℃にて12時間乾燥し、シアン色のトナー粒子(A)を得た。
低分子量ポリスチレン(Mw=2,800、Mn=1,000、Tg=53℃)の添加量を10質量部に、スチレン単量体を38質量部に変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(B)を得た。
ジビニルベンゼンの添加量を0.05質量部に変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(C)を得た。
スチレン単量体の添加量を23質量部に、n−ブチルアクリレート単量体の添加量を23質量部に変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(D)を得
た。
ジビニルベンゼンの添加量を0.05質量部に変更し、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の添加量を7.0質量部に変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(E)を得た。
重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液を12質量部に変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(F)を得た。
ジビニルベンゼンの添加量を0.05質量部に変更し、造粒後パドル撹拌翼で撹拌する温度を65℃に変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(G)を得た。
炭化水素系ワックスを添加せずに、エステルワックス(ベヘン酸ベヘニル:最大吸熱ピーク=75℃、Mw=700)を9質量部添加することに変更する以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(H)を得た。
炭化水素系ワックスの添加量を3質量部に変更する以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(I)を得た。
炭化水素系ワックスの添加量を16質量部に変更する以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(J)を得た。
炭化水素系ワックスの種類を表3に示すように物性の異なる炭化水素系ワックスに変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(K)、(L)、(M)、(N)を得た。
ジビニルベンゼンを0.05質量部に、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液を8質量部に、造粒後パドル撹拌翼で撹拌する温度を65℃に変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(O)を得た。
ジビニルベンゼンの添加量を0.1質量部に変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(P)を得た。
イオン交換水を613質量部に、0.1mol/リットル−Na3PO4水溶液を534質量部に、1.0mol/リットル−CaCl2水溶液を80.4質量部に変更すること
以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(Q)を得た。
イオン交換水を804質量部に、0.1mol/リットル−Na3PO4水溶液を369質量部に、1.0mol/リットル−CaCl2水溶液を55.0質量部に変更すること
以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(R)を得た。
低分子量ポリスチレンを低分子量ポリマー(スチレン−n−ブチルアクリレート共重合樹脂:共重合比96:4、Mw=3,100、Mn=1,100、Tg=48℃)に変更する以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(S)を得た。
炭化水素系ワックスの添加量を5質量部に変更し、エステルワックス(ベヘン酸ベヘニル:最大吸熱ピーク=75℃、Mw=700)を4質量部追加することに変更する以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(T)を得た。
低分子量ポリスチレンを低分子量ポリマー(スチレン−n−ブチルアクリレート共重合樹脂:共重合比96:4、Mw=3,100、Mn=1,100、Tg=48℃)に変更し、該低分子量ポリマーの添加量を5質量部に、スチレン単量体を43質量部に変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(U)を得た。
低分子量ポリスチレンを低分子量ポリマー(スチレン−n−ブチルアクリレート共重合樹脂:共重合比96:4、Mw=3,100、Mn=1,100、Tg=48℃)に変更し、該低分子量ポリマーの添加量を3質量部に、スチレン単量体を46質量部に、炭化水素系ワックスの添加量を5質量部に変更し、エステルワックス(ベヘン酸ベヘニル:最大吸熱ピーク=75℃、Mw=700)を4質量部追加することに変更する以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、トナー(V)を得た。
スチレン単量体の添加量を48質量部に変えること、低分子量ポリスチレンを添加しないことに変更する以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、比較用トナー(a)を得た。
炭化水素系ワックスを添加しないことに変更する以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、比較用トナー(b)を得た。
ジビニルベンゼンを添加しないこと、炭化水素系ワックスを添加せずにエステルワックス(ベヘン酸ベヘニル:最大吸熱ピーク=75℃、Mw=700)を10質量部添加すること、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70
%トルエン溶液を15質量部に変更すること、造粒後パドル撹拌翼で撹拌する温度を70℃に変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、比較用トナー(c)を得た。
ジビニルベンゼンの添加量を0.5質量部に変更すること、炭化水素系ワックスを添加せずにポリプロピレンワックス(最大吸熱ピーク=129℃、Mw=17,000)を10質量部添加すること、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液を6質量部に変更すること、造粒温度を60℃に、造粒後パドル撹拌翼で撹拌する温度を60℃に変更すること以外は、〈トナーの製造例1〉と同様にして、比較用トナー(d)を得た。
下記材料を予め混合し、該混合物を二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、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分級してトナー粒子(e)を得た。
・結着樹脂 100質量部
[スチレン−n−ブチルアクリレート共重合樹脂(Mw=30,000、Tg=62℃)]
・C.I.Pigment Blue15:3 5質量部・3,5−ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物 3質量部
〔オリエント化学工業社製:ボントロンE88〕
・エステルワックス 10質量部
(ベヘン酸ベヘニル、最大吸熱ピーク=75℃、Mw=700)
上記トナー粒子(e)を得た以降は、トナーの製造例1と同様にして、比較用トナー(e)を得た。
トナー(A)について、後述する(1)〜(12)の各評価を実施した。
結果を表5〜7に示す。耐久試験を行い、耐久終了時の状態を評価したところ、画像濃度は低下することなく初期と同等であり、画像カブリが発生することもなかった。尚、帯電付与部材・規制部材の汚染は全く見られず、耐久評価終了時まで画像欠陥が発生することはなくきれいな画像が得られた。
評価機としてLBP−2510(キヤノン社製)を使用し、各環境下にて画像評価を行
った。評価は、カートリッジに表1及び表2に記載の各トナーを190g充填しシアンステーションに装着し、その他のステーションにはダミーカートリッジを装着して評価を実施した。
低温低湿(L/L;15℃,10%RH)環境下にてXx64g/m2紙を用いて、評価を行った。A4紙中に5cm角のベタ画像を9点出力させた。この際の未定着画像のトナーのり量は0.6mg/cm2とした。その画像を4.9kPaの荷重をかけたシルボ
ン紙で5回往復こすり、濃度低下率が20%以上となる温度を定着下限温度として評価した。A:定着下限温度が、145℃未満
B:定着下限温度が、145℃以上、155℃未満
C:定着下限温度が、155℃以上、165℃未満
D:定着下限温度が、165℃以上、175℃未満
E:定着下限温度が、175℃以上
常温常湿(N/N;23.5℃,60%RH)環境下にてXx75g/m2紙を用いて、2%の印字比率の画像を5,000枚までプリントアウトした後、Xx64g/m2紙を用いて、A4横置きで先端から5cmの全域が画像濃度0.5のハーフトーン、それ以外がベタ白という画像を両面複写した。この際の白地部に現れるオフセットのレベルを目視確認した。
A:オフセットが全く発生しない
B:A4縦置きで通紙した部分以外の端部に、うっすらとオフセットが発生した。
C:A4縦置きで通紙した部分以外の端部に、若干オフセットが発生した。
D:長手方向全域に、オフセットが発生した。
E:長手方向全域に1面目からオフセットが発生した。
常温常湿(N/N;23.5℃,60%RH)環境下にて、Xx75g/m2紙を用いてトナーのり量が0.5mg/cm2であるベタ画像を作成し、「PG−3D」(日本電
色工業株式会社製)を用いて、測定光学部角度75°における画像光沢度を測定した。
A:25以上
B:20以上、25未満
C:18以上、20未満
D:15以上、18未満
E:15未満
常温常湿(N/N;23.5℃,60%RH)環境下にて、OHPシート「CG3700」(3M社製)上の画像をOHP「9550」(3M社製)にて透過画像とし、白色壁面に投影した画像を、下記の様に5段階で目視評価した。
A:透明性が著しく高く良好である。
B:透明性が良好である。
C:若干くすみがある。
D:かなりくすんでいる。
E:顕著なくすみが発生。
常温常湿(N/N;23.5℃,60%RH)環境下にて、0.1mg/cm2から1
.0mg/cm2の範囲でXx75g/m2紙を用いてトナーのり量の異なる数種類のベタ
画像を作成し、それらの画像濃度を「マクベス反射濃度計 RD918」(マクベス社製)を用いて測定し、転写紙上のトナー量と画像濃度の関係を求めた後、特に転写紙上のトナーのり量が0.5mg/cm2の場合に対応する画像濃度をもって相対的に着色力を評
価した。
A:1.40以上
B:1.30以上、1.40未満
C:1.20以上、1.30未満
D:1.10以上、1.20未満
E:1.10未満
高温高湿(H/H;30℃,80%RH)環境下、及び低温低湿(L/L;15℃,10%RH)環境下にて、Xx75g/m2紙を用いて2%の印字比率の画像を10,00
0枚までプリントアウトする画出し試験において、耐久評価終了時にベタ画像を出力し、その濃度を測定することにより評価した。尚、画像濃度は「マクベス反射濃度計 RD918」(マクベス社製)を用いて、原稿濃度が0.00の白地部分の画像に対する相対濃度を測定した。
A:1.40以上
B:1.30以上、1.40未満
C:1.20以上、1.30未満
D:1.10以上、1.20未満
E:1.10未満
高温高湿(H/H;30℃,80%RH)環境下、及び低温低湿(L/L;15℃,10%RH)環境下にて、Xx75g/m2紙を用いて2%の印字比率の画像を10,00
0枚までプリントアウトする画出し試験において、耐久評価終了時に白地部分を有する画像を出力し、「REFLECTMETER MODEL TC−6DS」(東京電色社製)により測定したプリントアウト画像の白地部分の白色度(反射率Ds(%))と転写紙の白色度(平均反射率Dr(%))の差から、カブリ濃度(%)(=Dr(%)−Ds(%))を算出し、耐久評価終了時の画像カブリを評価した。フィルターは、アンバーライトフィルターを用いた。
A:0.5%未満
B:0.5%以上、1.0%未満
C:1.0%以上、1.5%未満
D:1.5%以上、5.0%未満
E:5.0%以上
高温高湿(H/H;30℃,80%RH)環境下での耐久試験後において、画質評価(5ポイントの文字、ライン画像、ベタ画像の総合評価)を目視及びルーペで行った。評価基準は下記に順ずる。
A:飛び散りもなく、ライン画像及び文字画像は鮮明であり、ベタ画像も均一で良好。
B:ルーペ確認にて若干飛び散りが認識されるが、目視確認ではまったく問題なくベタ画像も均一で良好。
C:目視にてライン画像及び文字画像に若干飛び散った部分が確認されるが、実使用上問題となるレベルではない。
D:目視にてライン画像及び文字画像に飛び散った部分が多い。
E:目視にてライン画像及び文字画像に顕著な飛び散りが生じている。
低温低湿(L/L;15℃,10%RH)環境下にて、Xx75g/m2紙を用いて2
%の印字比率の画像を10,000枚までプリントアウトする画出し試験において、耐久評価終了後に感光体の帯電部材(=帯電ローラー)の観察を行った。
A:全く汚染していない。
B:わずかに汚染しているが画像欠陥は全く発生していない。
C:汚染しており画像欠陥もわずかに発生している。
D:汚染が目立ち、画像欠陥も目立つ。
E:汚染がひどく、顕著な画像欠陥が生じている。
高温高湿(H/H;30℃,80%RH)環境下にて、Xx75g/m2紙を用いて2
%の印字比率の画像を10,000枚までプリントアウトする画出し試験において、耐久評価終了後に規制部材の観察を行った。
A:全く汚染していない。
B:わずかに汚染しているが画像欠陥は全く発生していない。
C:汚染しており画像欠陥もわずかに発生している。
D:汚染が目立ち、画像欠陥も目立つ。
E:汚染がひどく、顕著な画像欠陥も発生している。
高温高湿(H/H;30℃,80%RH)環境下にて、耐久試験における初期に定着巻きつき確認を行った。EN100(64g/m2紙)完全調湿紙に、転写紙先端から1m
mの位置から、トナーのり量1.1mg/cm2のベタ画像を載せ、未定着画像を得た。
これを、IRC3200の定着機を用いて定着させた。この時、定着温度を175℃から5℃ずつ低下させて定着させたとき、転写紙が定着ローラーに巻きつく温度を定着ローラー巻きつき温度とした。
A:155℃以下
B:155℃超160℃以下
C:160℃超165℃以下
D:165℃超170℃以下
E:175℃超
50ccのポリカップにトナーを10g入れた。これを53℃の恒温槽に72時間放置した時のトナーの状態を下記のごとく目視判断した。
A:まったくブロッキングしておらず、初期とほぼ同様の状態。
B:若干、凝集気味であるが、ポリカップの回転で崩れる状態であり、特に問題とならない。
C:凝集気味であるが、手で崩してほぐれる状態。
D:凝集が激しい。
E:固形化している。
Claims (14)
- 結着樹脂、着色剤、及びワックス成分を少なくとも含有するトナー粒子と、無機微粉体とを有する非磁性トナーにおいて、
前記トナーの110℃における貯蔵弾性率(G’110)が2.00×104〜2.00×105dN/m2、
150℃における貯蔵弾性率(G’150)が3.00×103〜2.00×104dN/m2であり、
温度を横軸とし、貯蔵弾性率G’の常用対数LogG’を縦軸とした温度−貯蔵弾性率曲線を温度で微分した微分曲線において、
60〜130℃の温度領域で微分曲線の最小値となる温度をT0として、
温度T0+a(℃)における微分曲線上の点と温度(T0+a)+1(℃)〔但し、aは0〜9の整数〕における微分曲線上の点とを結ぶ直線を引き、傾きが最も大きくなったときの直線をA、
温度T0+b(℃)における微分曲線上の点と温度(T0+b)+10(℃)〔但し、
bは0以上の整数〕における微分曲線上の点とを結ぶ直線を引き、傾きが最も小さくなったときの直線をB、
温度T0+c(℃)における微分曲線上の点と温度(T0+c)+10(℃)〔但し、
cは上記直線Bを与えるときのbよりも大きい整数〕における微分曲線上の点とを結ぶ直線を引き、傾きが最も大きくなったときの直線をCとしたとき、
T0から直線AとBの交点までの温度幅ΔTAが、1℃≦ΔTA≦20℃、
直線Bと直線Cの交点の温度TBCが、100℃≦TBC≦120℃
であることを特徴とする非磁性トナー。 - 前記非磁性トナーの損失弾性率(G”)の貯蔵弾性率(G’)に対する比(G”/G’)で表わされる損失正接(tanδ)が、68〜85℃の範囲、及び110〜135℃の範囲にそれぞれ極大値(P0・P1)を有し、
110〜135℃の範囲に存在する損失正接の極大値tanδp1と、170℃の損失正接tanδ170の差が0.60以上であることを特徴とする請求項1に記載の非磁性ト
ナー。 - 前記非磁性トナーの80℃における貯蔵弾性率(G’80)の100℃における貯蔵弾性率(G’100)に対する比(G’80/G’100)が10〜30であることを特徴とする請求項1又は2に記載の非磁性トナー。
- 前記非磁性トナーの100℃における貯蔵弾性率(G’100)の120℃における貯蔵弾性率(G’120)に対する比(G’100/G’120)が5〜30であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の非磁性トナー。
- 前記非磁性トナーの120℃における貯蔵弾性率(G’120)の150℃における貯蔵弾性率(G’150)に対する比(G’120/G’150)が3〜10であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の非磁性トナー。
- 前記結着樹脂が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)が2,000〜5,000であり、ガラス転移温度が52〜58℃である低分子量ポリマーを含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の非磁性トナー。
- 前記ワックス成分が炭化水素系ワックスを含み、且つ、該ワックス成分の含有量が結着樹脂100質量部に対して4〜15質量部であることを特徴とする請求項1〜6のいずれ
か一項に記載の非磁性トナー。 - 前記ワックス成分が、示差走査熱量測定(DSC)装置で測定される昇温時のDSC曲線において、温度60〜120℃の範囲に最大吸熱ピークをもつことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の非磁性トナー。
- 前記ワックス成分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)が300〜4,000であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の非磁性トナー。
- 前記非磁性トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)が15,000〜90,000であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の非磁性トナー。
- 前記非磁性トナー中の樹脂成分中のテトラヒドロフラン(THF)不溶分が、5.0質量%以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の非磁性トナー。
- 前記非磁性トナーの重量平均粒径(D4)が4.0〜9.0μmであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の非磁性トナー。
- 前記トナー粒子は、水系媒体中で製造されたものであることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の非磁性トナー。
- 前記トナー粒子は、重合性単量体、着色剤、及びワックス成分を少なくとも含有する重合性単量体組成物を水系媒体中に分散し、造粒し、重合性単量体を重合することによって得ることができるものであることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の非磁性トナー。
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