JP2012002833A - トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】重合性単量体、着色剤、非晶性ポリエステル及び結晶性ポリエステルを含有する重合性単量体組成物を、水系媒体中で重合することにより得られる芯粒子と、該芯粒子の表面に樹脂微粒子を固着させて形成した外殻から構成されるトナー粒子を有するトナーであって、該非晶性ポリエステルと該結晶性ポリエステルを混合した樹脂の、DSC曲線における、1回目の走査で測定されるガラス転移温度Tg1(℃)と、2回目の走査で測定されるガラス転移温度Tg2(℃)との差(Tg1−Tg2)(℃)が8℃以上40℃以下であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
該非晶性ポリエステルの量をA、該結晶性ポリエステルの量をBとして、B/(A+B)が0.05以上0.90以下の条件で、該非晶性ポリエステルと該結晶性ポリエステルを混合した樹脂の、DSC曲線における、1回目の走査で測定されるガラス転移温度Tg1(℃)と、2回目の走査で測定されるガラス転移温度Tg2(℃)との差(Tg1−Tg2)(℃)が8℃以上40℃以下であることを特徴とするトナーに関する。
0.05≦B/(A+B)≦0.90
を満たす条件で、該非晶性ポリエステルと該結晶性ポリエステルを混合した樹脂の、DSC曲線における、1回目の走査で測定されるガラス転移温度Tg1(℃)と、2回目の走査で測定されるガラス転移温度Tg2(℃)との差(Tg1−Tg2)(℃)が8℃以上40℃以下であることで、上記した構造制御による効果を得ることが出来る。該混合した樹脂は、重合性単量体組成物中の非晶性ポリエステルと結晶性ポリエステルの相溶状態を擬似的に示したものであり、同時に芯粒子表面の軟化状態を示す。該(Tg1−Tg2)(℃)が8℃以上40℃以下であることで、芯粒子表面は充分に軟化され、かつ樹脂微粒子を固着させたときに過度に埋め込まれたり相溶したりするのを防ぐことが出来る。結果として前述したように、芯粒子と樹脂微粒子を密着させつつ、樹脂微粒子の埋め込みや芯粒子の染み出しを抑えることが可能となり、現像性、耐熱保存性、低温定着性を両立できる。
Tg2≦Tg1≦Tg2+30
を満たす事が好ましい。上記範囲を満たす事で、耐熱保存性と低温定着性の両立が可能になるだけでなく、本発明における構造制御を達成しつつ、該樹脂微粒子と芯粒子の密着性を充分なものにする事が出来る。
トナー粒子を正荷電性に制御する荷電制御剤としては、例えば、以下に示す荷電制御剤を用いることができる。
ガラス転移温度Tg1、Tg2及び結晶性ポリエステルの融点、吸熱量は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
結晶性ポリエステル、非晶性ポリエステル、樹脂微粒子を構成する樹脂の酸価はJIS K1557−1970に準じて測定される。具体的な測定方法を以下に示す。試料の粉砕品2gを精秤する(W(g))。200mlの三角フラスコに試料を入れ、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液100mlを加え、5時間溶解する。指示薬としてフェノールフタレイン溶液を加える。0.1規定のKOHもアルコール溶液を用いて上記溶液をビュレットを用いて滴定する。この時のKOH溶液の量をS(ml)とする。ブランクテストをし、この時のKOH溶液の量をB(ml)とする。
酸価=〔(S−B)×f×5.61〕/W
(f:KOH溶液のファクター)
水酸基価とは,試料1gをアセチル化するとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数である。結着樹脂の水酸基価はJIS K 0070−1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
特級無水酢酸25gをメスフラスコ100mlに入れ、ピリジンを加えて全量を100mlにし、十分に振りまぜてアセチル化試薬を得る。得られたアセチル化試薬は、湿気、炭酸ガス等に触れないように、褐色びんにて保存する。
(A)本試験
粉砕した試料1.0gを200ml丸底フラスコに精秤し、これに前記のアセチル化試薬5.0mlをホールピペットを用いて正確に加える。この際、試料がアセチル化試薬に溶解しにくいときは、特級トルエンを少量加えて溶解する。
(B)空試験
試料を用いない以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
A=[{(B−C)×28.05×f}/S]+D
結晶性ポリエステル0.03gをo−ジクロロベンゼン10mlに分散して溶解後、135℃において24時間振投機で振とうを行い、0.2μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用い、下記の条件にて分析を行う。
分離カラム:Shodex(TSK GMHHR−H HT20)×2
カラム温度:135℃
移動相溶媒:o−ジクロロベンゼン
移動相流速:1.0ml/min.
試料濃度 :0.3%
注入量 :300μl
検出器 :示差屈折率検出器 Shodex RI−71
非晶性ポリエステルの重量平均分子量、樹脂微粒子を構成する樹脂の重量平均分子量、トナーの分子量分布及びピーク分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
装置:HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム:Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10ml
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500」、東ソ−社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
サンプル作製としては、樹脂10.0gをキシレン1000.0gに分散し、72時間静置したものを遠心分離機により、遠心分離を行い、上澄み液を除去した後、減圧乾燥し、キシレン不溶分を得た。
該非晶性ポリエステル中のキシレン不溶分の割合=(得られたキシレン不溶分の質量/10.00)×100(質量%)
として算出した。
・遠心分離条件
遠心分離機:H−9R(株式会社コクサン製)
回転速度:15000rpm
回転時間:10分
温度 :15℃
トナーの2.0μm以下の粒子の含有量は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
樹脂微粒子の体積基準のメジアン径(D50)は、レーザー回折/散乱式粒径分布測定装置を用いて測定した。具体的にはJIS Z8825−1(2001年)に準じて測定される。
(1)バッチ式セルホルダーをLA−920に取り付ける。
(2)所定量のイオン交換水をバッチ式セルに入れ、バッチ式セルをバッチ式セルホルダーにセットする。
(3)専用のスターラーチップを用いて、バッチ式セル内を撹拌する。
(4)「表示条件設定」画面の「屈折率」ボタンを押し、相対屈折率を1.20に設定する。
(5)「表示条件設定」画面において、粒径基準を体積基準とする。
(6)1時間以上の暖気運転を行った後、光軸の調整、光軸の微調整、ブランク測定を行う。
(7)ガラス製の100ml平底ビーカーに合成例で作製した樹脂微粒子分散液を約3ml入れる。さらに約57mlのイオン交換水を入れて樹脂微粒子分散液を希釈する。この中に分散剤として、「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(8)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2ml添加する。
(9)前記(7)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(10)60秒間超音波分散処理を継続する。また、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(11)前記(10)で調製した樹脂微粒子分散液を、気泡が入らないように注意しながら直ちにバッチ式セルに少量ずつ添加して、タングステンランプの透過率が90%〜95%となるように調整する。そして、粒度分布の測定を行う。得られた体積基準の粒度分布のデータを元にD50を算出する。
撹拌機、温度計、流出用冷却機を備えた反応装置にセバシン酸180.0部と、エチレングリコール63.3部、テトラブチルチタネート0.4部を入れ、190℃で5時間エステル化反応を行った。その後、220℃に昇温すると共に系内を徐々に減圧し、150Paで2時間重縮合反応を行った。常圧に戻した後、安息香酸24.4部とトリメリット酸10.5部を添加し、さらに220℃で3時間反応させて結晶性ポリエステル1を得た。
合成例1において、単量体の仕込み量及び、常圧に戻した後の重縮合反応条件を表1に示すように変更した以外は、合成例1と同様にして反応を行い、結晶性ポリエステル2乃至11を得た。
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、撹拌装置を備えたオートクレープ中にテレフタル酸12.0部と、イソフタル酸48.0部、ビスフェノールA−プロピレンオキサイド(BPA−PO)2モル付加物87.5部、BPA−PO3モル付加物:37.0部、ジブチル錫オキサイド0.03部を仕込み、窒素雰囲気下、常圧下で200℃で15時間反応を行い、更に10乃至20mmHgの減圧下で1時間反応させた。その後、170℃に降温し、無水トリメリット酸を0.15部添加して、170℃で1.0時間反応させ、非晶性ポリエステル1を得た。
合成例12において、単量体の仕込み量及び、窒素雰囲気下、常圧下での重縮合反応条件を表3に示すように変更した以外は、合成例12と同様にして反応を行い、非晶性ポリエステル2乃至7を得た。
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に下記の単量体を仕込み、エステル化触媒としてテトラブトキシチタネート0.03部を添加し、窒素雰囲気下、温度220℃に昇温して、撹拌しながら5時間反応を行った。
テレフタル酸:22.4部
イソフタル酸:15.2部
トリメリット酸:5.2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:49.6部
エチレングリコール:8.9部
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に下記の単量体を仕込み、エステル化触媒としてテトラブトキシチタネート0.03部を添加し、窒素雰囲気下、温度220℃に昇温して、撹拌しながら5時間反応を行った。
テレフタル酸:22.4部
イソフタル酸:18.2部
トリメリット酸:7.2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:44.6部
エチレングリコール:8.9部
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に下記の単量体を仕込み、エステル化触媒としてテトラブトキシチタネート0.03部を添加し、窒素雰囲気下、温度220℃に昇温して、撹拌しながら5時間反応を行った。
テレフタル酸:24.4部
イソフタル酸:22.2部
トリメリット酸:1.2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:44.6部
エチレングリコール:8.9部
次いで、撹拌下、温度80℃のイオン交換水300.0部を緩やかに添加して転相乳化させた後、得られた水分散体を蒸留装置に移し、留分温度が100℃に達するまで蒸留を行った。
(トナー粒子1の作製)
・スチレン:75.0部
・n−ブチルアクリレート:25.0部
・ピグメントブルー15:3:6.0部
・サリチル酸アルミニウム化合物:1.0部
(ボントロンE−88:オリエント化学社製)
・ジビニルベンゼン:0.02部
・離型剤 パラフィンワックス:9.0部
(HNP−51:日本精鑞製 融点74℃)
・非晶性ポリエステル1:5.0部
・結晶性ポリエステル1:10.0部
からなる単量体の混合物を調製した。これに15mmのセラミックビーズを入れ、アトライター(三井三池化工機製)を用いて2時間分散して、単量体組成物を得た。
シリカ微粉体100部を、10部のヘキサメチルジシラザンで処理し、さらに10部のシリコーンオイルで処理して、一次粒径12nm、BET比表面積が120m2/gの疎水性シリカ微粉体を調製した。次いで、上記トナー粒子1を分級した後、100.0部を量り取り、該疎水性シリカ微粉体1.0部を加え、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機製)を用いて混合し、トナー1を得た。
実施例1において、使用した非晶性ポリエステルと結晶性ポリエステルの種類、非晶性ポリエステルと結晶性ポリエステルの添加量、使用した樹脂微粒子分散液を表5に示すように変更した。それ以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子及びトナー2乃至21を得た。
比較例1において使用した芯粒子分散液500.0部(固形分100.0部)に、撹拌下、トルエン10.0部を添加し、1時間攪拌を続けた。次いで、合成例20で得られた該樹脂微粒子分散液25.0部(固形分5.0部)を緩やかに添加し、2時間撹拌を続けた。その後、10乃至20mmHgの減圧下で2時間攪拌を続け、トルエンを揮発させた。更に、ろ過し、真空乾燥および分級してトナー粒子22を得た。
トナー5gを容積100mlのポリカップに量り採り、これを内部温度55℃の恒温槽に入れて放置する。一日ごとに、恒温槽内のポリカップを取り出して、中のトナーの状態変化を目視にて評価する。判定基準は以下の通りである。
A:7日間放置しても変化なし(耐熱保存性が特に優れている)
B:3日間放置しても変化しないが、7日間放置すると凝集体が生じる(耐熱保存性が良好である)
C:1日間放置しても変化しないが、3日間放置すると凝集体が生じる(耐熱保存性が問題ないレベルである)
D:6時間放置しても変化しないが、1日間放置すると凝集体が生じる(耐熱保存性がやや劣る)
E:低温側開始点が140℃以上である(低温定着性能が劣る)
市販のカラーレーザープリンター(LBP−5400,キヤノン製)を使用し、シアンカートリッジのトナーを取り出して、これにトナーを充填し、該カートリッジをシアンステーションに装着した。次いで、受像紙(キヤノン製オフィスプランナー 64g/m2)上に、縦2.0cm横15.0cmの未定着のトナー画像(0.6mg/cm2)を、通紙方向に対し上端部から1.0cmの部分に形成した。次いで、市販のカラーレーザープリンター(LBP−5400,キヤノン製)から取り外した定着ユニットを定着温度とプロセススピード及び定着線圧が調節できるように改造し、これを用いて未定着画像の定着試験を行った。
A:低温側開始点が120℃(低温定着性能が特に優れている)
B:低温側開始点が125℃(低温定着性能が良好である)
C:低温側開始点が130℃(低温定着性能が問題ないレベルである)
D:低温側開始点が135℃(低温定着性能がやや劣る)
E:低温側開始点が140℃以上である(低温定着性能が劣る)
A:高温オフセットが発生しない温度が、低温側開始点の温度+80℃以上である(耐高温オフセット性能が特に優れている)
B:高温オフセットが発生しない温度が、低温側開始点の温度+70℃以上+80℃未満である(耐高温オフセット性能が良好である)
C:高温オフセットが発生しない温度が、低温側開始点の温度+60℃以上+70℃未満である(耐高温オフセット性能が問題ないレベルである)
D:高温オフセットが発生しない温度が、低温側開始点の温度+50℃以上+60℃未満である(耐高温オフセット性能がやや劣る)
E:低温側開始点の温度+50℃未満の温度領域で高温オフセットが発生する(耐高温オフセット性能が劣る)
トナー1乃至21について、それぞれのトナーとシリコーン樹脂で表面被覆した磁性微粒子分散型樹脂キャリア(数平均粒子径35μm)とを、トナー濃度が8.0質量%になるように混合し、二成分現像剤1乃至21を作製した。
A:かぶり濃度が0.6%未満(帯電性が特に優れている)
B:かぶり濃度が1.0%未満(帯電性が優れている)
C:かぶり濃度が1.5%未満(帯電性が良好である)
D:かぶり濃度が2.0%未満(帯電性がやや劣る)
E:かぶり濃度が2.5%以上(帯電性が劣る)
A:帯電量の変化幅が0%乃至11%未満
B:帯電量の変化幅が11%乃至20%未満
C:帯電量の変化幅が21%乃至30%未満
D:帯電量の変化幅が31%乃至40%未満
E:帯電量の変化幅が40%以上
A:付着物が見られるキャリアが1個以下(非常にキャリア汚染しにくい)
B:付着物が見られるキャリアが4個以下(キャリア汚染しにくい)
C:付着物が見られるキャリアが8個以下(キャリア汚染が問題ないレベルである)
D:付着物が見られるキャリアが12個以下(若干キャリア汚染しやすい)
E:付着物が見られるキャリアが13個以上(キャリア汚染しやすい)
A:画像上にスジ・ムラがなく、感光体表面にも融着は無い(トナー強度が特に優れている)
B:画像上にスジ・ムラはないが、感光体表面に軽微な融着が見受けられる(トナー強度が優れている)
C:画像上に細いスジが1乃至3本見受けられ、感光体表面に融着が見受けられる(トナー強度が問題ないレベルである)
D:画像上に細いスジが4本以上見受けられ、顕著な感光体表面の融着が観察される(トナー強度が若干弱い)
E:画像上にスジ・ムラが多く、顕著な感光体表面の融着が観察される(トナー強度が弱い)
Claims (6)
- 重合性単量体、着色剤、非晶性ポリエステル及び結晶性ポリエステルを少なくとも含有する重合性単量体組成物を、水系媒体中で重合することにより得られる芯粒子と、該芯粒子の表面に樹脂微粒子を固着させて形成した外殻から構成されるトナー粒子を有するトナーであって、
該非晶性ポリエステルの量をA、該結晶性ポリエステルの量をBとして、B/(A+B)が0.05以上0.90以下の条件で、該非晶性ポリエステルと該結晶性ポリエステルを混合した樹脂の、DSC曲線における、1回目の走査で測定されるガラス転移温度Tg1(℃)と、2回目の走査で測定されるガラス転移温度Tg2(℃)との差(Tg1−Tg2)(℃)が8℃以上40℃以下であることを特徴とするトナー。 - 該結晶性ポリエステルの酸価が1.0mgKOH/g以上80.0mgKOH/g以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 該非晶性ポリエステルの酸価が5.0mgKOH/g以上25.0mgKOH/g以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
- 該結晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が2000以上20000以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナー。
- 該非晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が5000以上50000以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のトナー。
- 該非晶性ポリエステルの該芯粒子に対する含有量をCa(質量%)としたときに、該Caが1質量%以上20質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のトナー。
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