JP2014078035A - 静電画像形成用トナー、該トナーを用いた現像剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】低温定着性と耐ブロッキング性を両立させたトナーの提供。
【解決手段】少なくとも着色剤、結着樹脂及び離型剤を含有し、該結着樹脂が、少なくとも非結晶性ポリエステル樹脂Aと結晶性ポリエステル樹脂Bを含有し、得られるトナー母体が25℃〜45℃の範囲にガラス転移点(Tg)を有し、且つ、相対湿度70%の条件下における50℃のTMA圧縮変形量(TMA%)が10%以下である静電画像形成用トナー。
【選択図】なし
【解決手段】少なくとも着色剤、結着樹脂及び離型剤を含有し、該結着樹脂が、少なくとも非結晶性ポリエステル樹脂Aと結晶性ポリエステル樹脂Bを含有し、得られるトナー母体が25℃〜45℃の範囲にガラス転移点(Tg)を有し、且つ、相対湿度70%の条件下における50℃のTMA圧縮変形量(TMA%)が10%以下である静電画像形成用トナー。
【選択図】なし
Description
本発明は、複写機、プリンター、FAXなどの電子写真方式の画像形成装置に適用される静電画像形成用トナー、及び該トナーを用いた現像剤に関する。
昨今の環境配慮型商品の隆盛等により、低エネルギーでトナーを定着する技術が望まれている。その手段は種々挙げられるが、中でもより低温で定着し得る静電画像形成用トナーへの要求が強くなっている。
トナーの定着温度を低くする手段として、トナーバインダーのガラス転移点(Tg)を低くすることが一般的に行われている。しかし、単純にTgを低くすると、粉体の凝集(ブロッキング)が起り易く、画像形成装置内で凝集すると現像装置の動作に影響し、動作できなくなることがある。そこまでいかなくとも、トナー収納容器内で凝集することによりトナーを補給できなくなり、トナー濃度が低下し、異常画像が形成されることがある。したがって、ブロッキングの発生を抑え、トナーの耐ブロッキング性をよくする必要がある。また、Tgを低くすると定着画像表面のトナーの保存性も同時に悪くなる。定着画像が溶融し転位し易いと、重ねてある他の記録媒体に付着したりして、長期に保存できないことがある。
このTgはトナーバインダーの設計上の重要ポイントであり、単純にTgを下げる方法では今以上に定着装置を低温に設定しても定着可能なトナーを得ることはできなかった。
トナーの定着温度を低くする手段として、トナーバインダーのガラス転移点(Tg)を低くすることが一般的に行われている。しかし、単純にTgを低くすると、粉体の凝集(ブロッキング)が起り易く、画像形成装置内で凝集すると現像装置の動作に影響し、動作できなくなることがある。そこまでいかなくとも、トナー収納容器内で凝集することによりトナーを補給できなくなり、トナー濃度が低下し、異常画像が形成されることがある。したがって、ブロッキングの発生を抑え、トナーの耐ブロッキング性をよくする必要がある。また、Tgを低くすると定着画像表面のトナーの保存性も同時に悪くなる。定着画像が溶融し転位し易いと、重ねてある他の記録媒体に付着したりして、長期に保存できないことがある。
このTgはトナーバインダーの設計上の重要ポイントであり、単純にTgを下げる方法では今以上に定着装置を低温に設定しても定着可能なトナーを得ることはできなかった。
一方、耐ブロッキング性と低温定着性を両立させる手段として、結晶性樹脂をトナーバインダーとして用いる方法が古くから知られている。しかしながら、溶融時の弾性不足によりホットオフセットが起こるという問題があった。
また、ブロッキング性と低温定着性を両立させる手段として、溶融懸濁法や乳化凝集法による、シェルをもつコア−シェルタイプのトナーが提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。しかしながら、低温定着性を維持しながら、良好な耐ブロッキング性を得るにはまだ不十分である。
更に、この課題解決のため、結晶性樹脂に着目した手法(特許文献3)も提唱されているが、外部条件(製造、保管、及び定着時の熱履歴や部分相混合等)の影響を受け易く、結晶構造が安定しないため、トナーの諸特性、耐ブロッキング性、画像安定性等に悪影響を及ぼすという問題があった。
また、ブロッキング性と低温定着性を両立させる手段として、溶融懸濁法や乳化凝集法による、シェルをもつコア−シェルタイプのトナーが提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。しかしながら、低温定着性を維持しながら、良好な耐ブロッキング性を得るにはまだ不十分である。
更に、この課題解決のため、結晶性樹脂に着目した手法(特許文献3)も提唱されているが、外部条件(製造、保管、及び定着時の熱履歴や部分相混合等)の影響を受け易く、結晶構造が安定しないため、トナーの諸特性、耐ブロッキング性、画像安定性等に悪影響を及ぼすという問題があった。
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、低温定着性と耐ブロッキング性を両立させたトナーの提供を目的とする。
上記課題は、次の1)の発明によって解決される。
1) 少なくとも着色剤、結着樹脂及び離型剤を含有し、該結着樹脂が、少なくとも、非結晶性ポリエステル樹脂Aと結晶性ポリエステル樹脂Bを含有し、得られるトナー母体が25℃〜45℃の範囲にガラス転移点(Tg)を有し、且つ相対湿度70%の条件下における50℃のTMA圧縮変形量(TMA%)が10%以下であることを特徴とする静電画像形成用トナー。
1) 少なくとも着色剤、結着樹脂及び離型剤を含有し、該結着樹脂が、少なくとも、非結晶性ポリエステル樹脂Aと結晶性ポリエステル樹脂Bを含有し、得られるトナー母体が25℃〜45℃の範囲にガラス転移点(Tg)を有し、且つ相対湿度70%の条件下における50℃のTMA圧縮変形量(TMA%)が10%以下であることを特徴とする静電画像形成用トナー。
本発明によれば、低温定着性と耐ブロッキング性を両立させたトナーを提供できる。
即ち、定着時に熱をかける直前までは耐ブロッキング性を有し、熱をかけたときに急峻な軟化特性を示すことにより低温定着が可能となり、低温定着性と耐ブロッキング性という二律背反の性質を両立させることできる。
即ち、定着時に熱をかける直前までは耐ブロッキング性を有し、熱をかけたときに急峻な軟化特性を示すことにより低温定着が可能となり、低温定着性と耐ブロッキング性という二律背反の性質を両立させることできる。
以下、上記本発明1)について詳しく説明するが、本発明の実施の態様には次の2)〜4)も含まれるので、これらについても併せて説明する。
2) 前記結着樹脂中の、結晶性ポリエステル樹脂Bの含有率が、3〜20重量%であることを特徴とする1)に記載の静電画像形成用トナー。
3) 前記結晶性ポリエステル樹脂Bが、不飽和二重結合部位による架橋構造を有することを特徴とする1)又は2)に記載の静電画像形成用トナー。
4) 1)〜3)のいずれかに記載の静電画像形成用トナーを用いた現像剤。
2) 前記結着樹脂中の、結晶性ポリエステル樹脂Bの含有率が、3〜20重量%であることを特徴とする1)に記載の静電画像形成用トナー。
3) 前記結晶性ポリエステル樹脂Bが、不飽和二重結合部位による架橋構造を有することを特徴とする1)又は2)に記載の静電画像形成用トナー。
4) 1)〜3)のいずれかに記載の静電画像形成用トナーを用いた現像剤。
本発明の静電画像形成用トナー(以下、トナーということもある)は、少なくとも着色剤、結着樹脂及び離型剤を含有する。
結着樹脂としては、少なくとも非結晶性ポリエステル樹脂Aと結晶性ポリエステル樹脂Bを含有する。非結晶性ポリエステル樹脂Aは、非結晶性ポリエステル樹脂相と結晶性ポリエステル相からなるものでもよいが、樹脂全体としては非結晶性のものを用いる必要がある。また、非結晶性ポリエステル樹脂Aと結晶性ポリエステル樹脂Bとは、可能な限り非相溶の状態におくことが好ましい。
結着樹脂としては、少なくとも非結晶性ポリエステル樹脂Aと結晶性ポリエステル樹脂Bを含有する。非結晶性ポリエステル樹脂Aは、非結晶性ポリエステル樹脂相と結晶性ポリエステル相からなるものでもよいが、樹脂全体としては非結晶性のものを用いる必要がある。また、非結晶性ポリエステル樹脂Aと結晶性ポリエステル樹脂Bとは、可能な限り非相溶の状態におくことが好ましい。
まず非結晶性ポリエステル樹脂A中の非結晶性ポリエステル樹脂相について説明する。
非結晶性ポリエステル樹脂相は、単一樹脂からなる相であっても複数の樹脂からなる相であっても構わないが、複数の樹脂を活用した方が設計の幅が広がるので好ましい。
この場合、一方は反応性基を有する非線状のポリエステル樹脂(A−1)、他方は線状のポリエステル樹脂(A−2)とし、Tg(A−1)<Tg(A−2)の関係を満たすことが好ましい。ここで、ポリエステル樹脂(A−1)は、反応性前駆体と硬化剤より構成され、反応性前駆体は、末端にイソシアネート、エポキシ、カルボジイミド等の反応活性点を有するポリエステルであり、特にポリエステル系ポリウレタンの末端NCO化物であることが好ましい。
非結晶性ポリエステル樹脂相は、単一樹脂からなる相であっても複数の樹脂からなる相であっても構わないが、複数の樹脂を活用した方が設計の幅が広がるので好ましい。
この場合、一方は反応性基を有する非線状のポリエステル樹脂(A−1)、他方は線状のポリエステル樹脂(A−2)とし、Tg(A−1)<Tg(A−2)の関係を満たすことが好ましい。ここで、ポリエステル樹脂(A−1)は、反応性前駆体と硬化剤より構成され、反応性前駆体は、末端にイソシアネート、エポキシ、カルボジイミド等の反応活性点を有するポリエステルであり、特にポリエステル系ポリウレタンの末端NCO化物であることが好ましい。
前記硬化剤としては、従来公知のアミン系化合物が好適である。
脂肪族アミン類としては、次の〔1〕〜〔6〕のようなものが挙げられる。
〔1〕脂肪族ジアミン(C2〜C18)〔C2〜C6のアルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)〕
〔2〕脂肪族ジアミンのアルキル(C1〜C4)又はヒドロキシアルキル(C2〜C4)置換体〔ジアルキル(C1〜C3)アミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサメチレンジアミン、メチルイミノビスプロピルアミンなど〕
〔3〕脂環式ジアミン(C4〜C15)〔1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4′−メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メチレンジアニリン)など〕
脂肪族アミン類としては、次の〔1〕〜〔6〕のようなものが挙げられる。
〔1〕脂肪族ジアミン(C2〜C18)〔C2〜C6のアルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)〕
〔2〕脂肪族ジアミンのアルキル(C1〜C4)又はヒドロキシアルキル(C2〜C4)置換体〔ジアルキル(C1〜C3)アミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサメチレンジアミン、メチルイミノビスプロピルアミンなど〕
〔3〕脂環式ジアミン(C4〜C15)〔1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4′−メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メチレンジアニリン)など〕
〔4〕複素環式ジアミン(C4〜C15)〔ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、1,4−ジアミノエチルピペラジン、1,4−ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなど〕
〔5〕芳香環含有脂肪族ジアミン(C8〜C15)(キシリレンジアミン、テトラクロル−p−キシリレンジアミンなど)
〔6〕必要により用いられる3価以上のポリアミン〔ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなど)〕
〔5〕芳香環含有脂肪族ジアミン(C8〜C15)(キシリレンジアミン、テトラクロル−p−キシリレンジアミンなど)
〔6〕必要により用いられる3価以上のポリアミン〔ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなど)〕
芳香族ジアミン類(C6〜C20)としては、次の〔1〕〜〔4〕のようなものが挙げられる。
〔1〕非置換芳香族ジアミン〔1,2−、1,3−及び1,4−フェニレンジアミン、2,4′−及び4,4′−ジフェニルメタンジアミン、クルードジフェニルメタンジアミン(ポリフェニルポリメチレンポリアミン)、ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、チオジアニリン、ビス(3,4−ジアミノフェニル)スルホン、2,6−ジアミノピリジン、m−アミノベンジルアミン、トリフェニルメタン−4,4′,4″−トリアミン、ナフチレンジアミンなど
〔1〕非置換芳香族ジアミン〔1,2−、1,3−及び1,4−フェニレンジアミン、2,4′−及び4,4′−ジフェニルメタンジアミン、クルードジフェニルメタンジアミン(ポリフェニルポリメチレンポリアミン)、ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、チオジアニリン、ビス(3,4−ジアミノフェニル)スルホン、2,6−ジアミノピリジン、m−アミノベンジルアミン、トリフェニルメタン−4,4′,4″−トリアミン、ナフチレンジアミンなど
〔2〕核置換アルキル基〔メチル、エチル、n−及びi−プロピル、ブチルなどのC1〜C4アルキル基〕を有する芳香族ジアミン、例えば2,4−及び2,6−トリレンジアミン、クルードトリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、4,4′−ジアミノ−3,3′−ジメチルジフェニルメタン、4,4′−ビス(o−トルイジン)、ジアニシジン、ジアミノジトリルスルホン、1,3−ジメチル−2,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジメチル−2,6−ジアミノベンゼン、1,4−ジイソプロピル−2,5−ジアミノベンゼン、2,4−ジアミノメシチレン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン、2,3−ジメチル−1,4−ジアミノナフタレン、2,6−ジメチル−1,5−ジアミノナフタレン、3,3′,5,5′−テトラメチルベンジジン、3,3′,5,5′−テトラメチル−4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,5−ジエチル−3′−メチル−2′,4−ジアミノジフェニルメタン、3,3′−ジエチル−2,2′−ジアミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノ−3,3′−ジメチルジフェニルメタン、3,3′,5,5′−テトラエチル−4,4′−ジアミノベンゾフェノン、3,3′,5,5′−テトラエチル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′,5,5′−テトライソプロピル−4,4′−ジアミノジフェニルスルホンなど〕、及びこれらの異性体の種々の割合の混合物
〔3〕核置換電子吸引基(Cl,Br,I,Fなどのハロゲン;メトキシ、エトキシなどのアルコキシ基;ニトロ基など)を有する芳香族ジアミン〔メチレンビス−o−クロロアニリン、4−クロロ−o−フェニレンジアミン、2−クロル−1,4−フェニレンジアミン、3−アミノ−4−クロロアニリン、4−ブロモ−1,3−フェニレンジアミン、2,5−ジクロル−1,4−フェニレンジアミン、5−ニトロ−1,3−フェニレンジアミン、3−ジメトキシ−4−アミノアニリン;4,4′−ジアミノ−3,3′−ジメチル−5,5′−ジブロモ−ジフェニルメタン、3,3′−ジクロロベンジジン、3,3′−ジメトキシベンジジン、ビス(4−アミノ−3−クロロフェニル)オキシド、ビス(4−アミノ−2−クロロフェニル)プロパン、ビス(4−アミノ−2−クロロフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−メトキシフェニル)デカン、ビス(4−アミノフェニル)スルフイド、ビス(4−アミノフェニル)テルリド、ビス(4−アミノフェニル)セレニド、ビス(4−アミノ−3−メトキシフェニル)ジスルフイド、4,4′−メチレンビス(2−ヨードアニリン)、4,4′−メチレンビス(2−ブロモアニリン)、4,4′−メチレンビス(2−フルオロアニリン)、4−アミノフェニル−2−クロロアニリンなど〕
〔4〕2級アミノ基を有する芳香族ジアミン〔上記〔1〕〜〔3〕の芳香族ジアミンの−NH2の一部又は全部が−NH−R′(R′はアルキル基例えばメチル、エチルなどの低級アルキル基)で置き換ったもの〕〔4,4′−ジ(メチルアミノ)ジフェニルメタン、1−メチル−2−メチルアミノ−4−アミノベンゼンなど〕が挙げられる。
ジアミン成分としては、これらの他に、ポリアミドポリアミン〔ジカルボン酸(ダイマー酸など)と過剰の(酸1モル当り2モル以上の)ポリアミン類(上記アルキレンジアミン、ポリアルキレンポリアミンなど)との縮合により得られる低分子量ポリアミドポリアミンなど〕、ポリエーテルポリアミン〔ポリエーテルポリオール(ポリアルキレングリコールなど)のシアノエチル化物の水素化物など〕
ジアミン成分としては、これらの他に、ポリアミドポリアミン〔ジカルボン酸(ダイマー酸など)と過剰の(酸1モル当り2モル以上の)ポリアミン類(上記アルキレンジアミン、ポリアルキレンポリアミンなど)との縮合により得られる低分子量ポリアミドポリアミンなど〕、ポリエーテルポリアミン〔ポリエーテルポリオール(ポリアルキレングリコールなど)のシアノエチル化物の水素化物など〕
次に、結晶性ポリエステル樹脂Bについて説明する。
結晶性ポリエステル樹脂Bは、温度領域50〜100℃の範囲内に融点を有することが好ましい。より好ましくは60〜80℃である。結晶性ポリエステル樹脂は、融点を境にして急激に粘度低下するため、融点以上の温度で保存されると凝集してブロッキングを起こしてしまう。そこで、結晶性ポリエステル樹脂Bの融点は、保存時や使用時に晒される温度よりも高い温度、即ち50℃以上であることが好ましい。また、低温定着を達成するためには、融点が100℃以下であることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂Bの融点は、JISK−7121に示す入力補償示差走査熱量測定の融解ピーク温度として求めることができる。なお、結晶性樹脂は複数の融解ピークを示す場合もあるが、最大のピークをもって融点とみなす。
結晶性ポリエステル樹脂Bは、温度領域50〜100℃の範囲内に融点を有することが好ましい。より好ましくは60〜80℃である。結晶性ポリエステル樹脂は、融点を境にして急激に粘度低下するため、融点以上の温度で保存されると凝集してブロッキングを起こしてしまう。そこで、結晶性ポリエステル樹脂Bの融点は、保存時や使用時に晒される温度よりも高い温度、即ち50℃以上であることが好ましい。また、低温定着を達成するためには、融点が100℃以下であることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂Bの融点は、JISK−7121に示す入力補償示差走査熱量測定の融解ピーク温度として求めることができる。なお、結晶性樹脂は複数の融解ピークを示す場合もあるが、最大のピークをもって融点とみなす。
結晶性ポリエステル樹脂Bは、不飽和二重結合を有する2価又は3価以上の不飽和カルボン酸と2価又は3価以上の飽和カルボン酸との混合物を、2価又は3価以上のアルコールと縮合反応させることにより得られる。このような架橋型結晶性ポリエステル樹脂としては、特に制限はなく、市販品を用いてもよいし、適宜合成したものを用いてもよい。
前記2価の不飽和カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸等が挙げられる。
前記2価の飽和カルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステル等が挙げられる。
前記3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステル等が挙げられる。
これらのカルボン酸は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記2価の飽和カルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステル等が挙げられる。
前記3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステル等が挙げられる。
これらのカルボン酸は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記2価のアルコールとしては、例えば、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、キシリレングリコール等が挙げられる。
前記3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
これらのアルコールは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、必要に応じて、酸価や水酸基価の調整等の目的で、酢酸、安息香酸等の1価の酸や、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等の1価のアルコールも使用することができる。
前記3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
これらのアルコールは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、必要に応じて、酸価や水酸基価の調整等の目的で、酢酸、安息香酸等の1価の酸や、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等の1価のアルコールも使用することができる。
本発明では、上記のような不飽和二重結合を有するポリエステル樹脂の1種又は2種以上を結晶性ポリエステル樹脂Bとして用いるが、他の非架橋性樹脂を混合してもよい。該非架橋性樹脂としては、公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
なお、本発明の効果を損ねない範囲で、結晶核剤を添加したりアニーリングなどでポストキュア処理を行って結晶化度を高めても何ら問題はない。
なお、本発明の効果を損ねない範囲で、結晶核剤を添加したりアニーリングなどでポストキュア処理を行って結晶化度を高めても何ら問題はない。
本発明のトナーの熱特性について説明する。
トナーの熱特性としては、得られるトナー母体が25℃〜45℃の範囲のTgを有する必要がある。Tgが25℃未満では、現像機内でのブロッキングや感光体へのフィルミングが発生するし、40℃を超えるとトナーの低温定着性が低下する。
また、上記Tgに加えて、相対湿度70%の条件下における50℃のTMA圧縮変形量(TMA%)が10%以下である必要がある。より好ましくは7%以下である。この値が10%を超えるということは、夏場の輸送や海上輸送を想定した場合、容易に変形しうることを意味しており、侵入度試験等によって得られた静的保存性やドライ条件下での保存性に優れていたとしても、誤差因子込みの動的条件下では保存性が悪いことになる。そのため耐ブロッキング性が悪くなり、夏場の輸送や倉庫保管、複写機内温度等を考慮すると、容易にトナー同士が膠着し、搬送性や転写性が悪化し、画質不良等を生じる。
このようなTgとTMA%の要件を満たすことにより、本発明のトナーは、耐熱保存性(耐ブロッキング性)と低温定着性の両立を図ることができる。
トナーの熱特性としては、得られるトナー母体が25℃〜45℃の範囲のTgを有する必要がある。Tgが25℃未満では、現像機内でのブロッキングや感光体へのフィルミングが発生するし、40℃を超えるとトナーの低温定着性が低下する。
また、上記Tgに加えて、相対湿度70%の条件下における50℃のTMA圧縮変形量(TMA%)が10%以下である必要がある。より好ましくは7%以下である。この値が10%を超えるということは、夏場の輸送や海上輸送を想定した場合、容易に変形しうることを意味しており、侵入度試験等によって得られた静的保存性やドライ条件下での保存性に優れていたとしても、誤差因子込みの動的条件下では保存性が悪いことになる。そのため耐ブロッキング性が悪くなり、夏場の輸送や倉庫保管、複写機内温度等を考慮すると、容易にトナー同士が膠着し、搬送性や転写性が悪化し、画質不良等を生じる。
このようなTgとTMA%の要件を満たすことにより、本発明のトナーは、耐熱保存性(耐ブロッキング性)と低温定着性の両立を図ることができる。
本発明のトナーは、結着樹脂中の結晶性ポリエステル樹脂Bの含有率を3〜20重量%とすることが好ましい。これにより、トナーが保管される環境、現像装置内での攪拌ではトナーは溶融せず、所定の温度範囲で急激に粘弾性が低下することにより、低温定着性とブロッキング性の両立を図ることができる。含有率が3重量%未満では、低温定着性が発現せず定着性がよくない。一方、含有率が20重量%を超えると、ブロッキング性が低くなり、画像形成装置内でトナーの凝集体が生成する。
前記着色剤としては、トナー用着色剤として使用されている染料、顔料等を適宜使用することができる。具体的には、カーボンブラック、鉄黒、スーダンブラックSM、ファーストイエローG、ベンジジンイエロー、ソルベントイエロー(21,77,114など)、ピグメントイエロー(12,14,17,83など)、インドファーストオレンジ、イルガシンレッド、パラニトアニリンレッド、トルイジンレッド、ソルベントレッド(17,49,128,5,13,22,48・2など)、ディスパースレッド、カーミンFB、ピグメントオレンジR、レーキレッド2G、ローダミンFB、ローダミンBレーキ、メチルバイオレットBレーキ、フタロシアニンブルー、ソルベントブルー(25,94,60,15・3など)、ピグメントブルー、ブリリアントグリーン、フタロシアニングリーン、オイルイエローGG、カヤセットYG、オラゾールブラウンB及びオイルピンクOP等が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。
また、必要により磁性粉(鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属の粉末又はマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の化合物)を着色剤としての機能を兼ねて含有させることができる。
また、必要により磁性粉(鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属の粉末又はマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の化合物)を着色剤としての機能を兼ねて含有させることができる。
着色剤の含有量は、結着樹脂100重量部に対して、0.1〜40重量部が好ましく、より好ましくは0.5〜10重量部である。なお、磁性粉を用いる場合は、20〜150重量部が好ましく、より好ましくは40〜120重量部である。
前記離型剤としては、軟化点が50〜170℃のものが好ましく、ポリオレフィンワックス、天然ワックス(例えばカルナウバワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス及びライスワックスなど)、炭素数30〜50の脂肪族アルコール(例えばトリアコンタノールなど)、炭素数30〜50の脂肪酸(例えばトリアコンタンカルボン酸など)及びこれらの混合物等が挙げられる。これらの他に、ポリメチレン(例えばサゾールワックス等のフィシャートロプシュワックスなど)、脂肪酸金属塩(ステアリン酸カルシウムなど)、脂肪酸エステル(ベヘニン酸ベヘニルなど)なども用いることができる。
前記ポリオレフィンワックスとしては、オレフィン(例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ヘキセン、1−ドデセン、1−オクタデセン及びこれらの混合物等)の(共)重合体[(共)重合により得られるもの及び熱減成型ポリオレフィンを含む]、オレフィンの(共)重合体の酸素及び/又はオゾンによる酸化物、オレフィンの(共)重合体のマレイン酸変性物[例えばマレイン酸及びその誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル及びマレイン酸ジメチル等)変性物]、オレフィンと不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸及び無水マレイン酸等]及び/又は不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(アルキルの炭素数1〜18)エステル及びマレイン酸アルキル(アルキルの炭素数1〜18)エステル等]等との共重合体が挙げられる。
本発明のトナーは、上記材料の他に、必要に応じて、荷電制御剤、流動化剤等の添加剤を含有させることもできる。
荷電制御剤としては、ニグロシン染料、3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体、4級アンモニウム塩基含有ポリマー、含金属アゾ染料、銅フタロシアニン染料、サリチル酸金属塩、ベンジル酸のホウ素錯体、スルホン酸基含有ポリマー、含フッ素系ポリマー、ハロゲン置換芳香環含有ポリマー、サリチル酸のアルキル誘導体の金属錯体、セチルトリメチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。
荷電制御剤としては、ニグロシン染料、3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体、4級アンモニウム塩基含有ポリマー、含金属アゾ染料、銅フタロシアニン染料、サリチル酸金属塩、ベンジル酸のホウ素錯体、スルホン酸基含有ポリマー、含フッ素系ポリマー、ハロゲン置換芳香環含有ポリマー、サリチル酸のアルキル誘導体の金属錯体、セチルトリメチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。
流動化剤としては、コロイダルシリカ、アルミナ粉末、酸化チタン粉末、炭酸カルシウム粉末、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、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、ベンガラ、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、炭酸バリウム等が挙げられる。
トナー中の各成分の組成比(重量%)は、結着樹脂が、好ましくは30〜97%、更に好ましくは40〜95%、特に好ましくは45〜92%;着色剤が、好ましくは0.05〜60%、更に好ましくは0.1〜55%、特に好ましくは0.5〜50%;添加剤のうち、離型剤が、好ましくは0〜30%、更に好ましくは0.5〜20%、特に好ましくは1〜10%;荷電制御剤が、好ましくは0〜20%、更に好ましくは0.1〜10%、特に好ましくは0.5〜7.5%;流動化剤が、好ましくは0〜10%、更に好ましくは0〜5%、特に好ましくは0.1〜4%である。また、添加剤の合計含有量は、好ましくは3〜70%、更に好ましくは4〜58%、特に好ましくは5〜50%である。
組成比が上記範囲であれば帯電性が良好なトナーを容易に得ることができる。
組成比が上記範囲であれば帯電性が良好なトナーを容易に得ることができる。
トナーの製造方法としては、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化重合凝集法、乳化転相法等の公知の方法を採用すればよい。
混練粉砕法は、結着樹脂を着色剤などと共に溶融混練した後、微粉砕し、更に分級して製造する方法である。例えば、流動化剤を除くトナーを構成する成分を乾式ブレンドした後、溶融混練し、粗粉砕し、最終的にジェットミル粉砕機等を用いて微粒化し、更に分級して体積平均粒径(D50)を5〜20μm程度の微粒子とし、最後に流動化剤を混合して製造する。なお、体積平均粒径(D50)は、コールターカウンター[例えば、商品名:マルチサイザーIII(コールター社製)]を用いて測定できる。
混練粉砕法は、結着樹脂を着色剤などと共に溶融混練した後、微粉砕し、更に分級して製造する方法である。例えば、流動化剤を除くトナーを構成する成分を乾式ブレンドした後、溶融混練し、粗粉砕し、最終的にジェットミル粉砕機等を用いて微粒化し、更に分級して体積平均粒径(D50)を5〜20μm程度の微粒子とし、最後に流動化剤を混合して製造する。なお、体積平均粒径(D50)は、コールターカウンター[例えば、商品名:マルチサイザーIII(コールター社製)]を用いて測定できる。
懸濁重合法は、モノマー、重合開始剤、着色剤、離型剤等を、分散安定剤を含む水相中に攪拌しながら加えて油滴を形成させ、その後、昇温して重合反応を行わせることにより、トナー粒子を得る方法である。
乳化重合凝集法は、例えば、ポリエステル樹脂を結着樹脂として使用し、水相中で乳化分散した後、脱溶剤して得られた微粒子と、着色剤、離型剤(ワックス)等を水相中で分散させて形成した分散体とを凝集させ、加熱融着させることによりトナー粒子を製造する方法である。
乳化転相法は、流動化剤を除くトナーを構成する成分を有機溶剤に溶解又は分散させた後、水等を添加してエマルジョン化し、次いで分離、分級して製造する。また、特開2002−284881号公報に記載の有機微粒子を用いる方法により製造してもよい。トナーの体積平均粒径(D50)は、3〜15μmが好ましい。
乳化重合凝集法は、例えば、ポリエステル樹脂を結着樹脂として使用し、水相中で乳化分散した後、脱溶剤して得られた微粒子と、着色剤、離型剤(ワックス)等を水相中で分散させて形成した分散体とを凝集させ、加熱融着させることによりトナー粒子を製造する方法である。
乳化転相法は、流動化剤を除くトナーを構成する成分を有機溶剤に溶解又は分散させた後、水等を添加してエマルジョン化し、次いで分離、分級して製造する。また、特開2002−284881号公報に記載の有機微粒子を用いる方法により製造してもよい。トナーの体積平均粒径(D50)は、3〜15μmが好ましい。
トナーは、必要に応じて、キャリア粒子(鉄粉、ガラスビーズ、ニッケル粉、フェライト、マグネタイト及び樹脂(アクリル樹脂及びシリコーン樹脂等)により表面をコーティングしたフェライト等)と混合して、電気的潜像の現像剤として用いることができる。
また、キャリア粒子の代わりに、帯電ブレード等と摩擦させて、電気的潜像を形成させることもできる。そして、電気的潜像は、公知の熱ロール定着方法などによって、支持体(紙及びポリエステルフィルム等)に定着される。
また、キャリア粒子の代わりに、帯電ブレード等と摩擦させて、電気的潜像を形成させることもできる。そして、電気的潜像は、公知の熱ロール定着方法などによって、支持体(紙及びポリエステルフィルム等)に定着される。
以下、実施例及び比較例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、説明中の「部」及び「%」はいずれも重量基準である。
実施例及び比較例のトナーは、以下の手順で調製した。
<トナーの調製>
−ケチミン化合物の合成−
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部、及びメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物]を得た。この[ケチミン化合物]のアミン価は418であった。
<トナーの調製>
−ケチミン化合物の合成−
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部、及びメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物]を得た。この[ケチミン化合物]のアミン価は418であった。
−マスターバッチ(MB)の調製−
水1,200部、カーボンブラック(Printex35デクサ社製)〔DBP吸油量=42mL/100mg、pH=9.5〕540部、及び、非結晶性ポリエステル樹脂A 1,200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザーで粉砕して[マスターバッチ]を得た。
水1,200部、カーボンブラック(Printex35デクサ社製)〔DBP吸油量=42mL/100mg、pH=9.5〕540部、及び、非結晶性ポリエステル樹脂A 1,200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザーで粉砕して[マスターバッチ]を得た。
−顔料・WAX分散液の作製−
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、不飽和二重結合を有する結晶性ポリエステル樹脂Bを378部、離型剤としてパラフィンワックス50部(日本精鑞社製、HNP−9、炭化水素系ワックス、融点75℃、SP値8.8)、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業社製)22部、及び酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下で80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで、容器に[マスターバッチ]500部、及び酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して[原料溶解液]を得た。
上記[原料溶解液]1,324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、分散を行った。次いで、非結晶性ポリエステル樹脂Aの65%酢酸エチル溶液1,042.3部を加え、前記と同じ条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液]を得た。この[顔料・WAX分散液]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、不飽和二重結合を有する結晶性ポリエステル樹脂Bを378部、離型剤としてパラフィンワックス50部(日本精鑞社製、HNP−9、炭化水素系ワックス、融点75℃、SP値8.8)、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業社製)22部、及び酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下で80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで、容器に[マスターバッチ]500部、及び酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して[原料溶解液]を得た。
上記[原料溶解液]1,324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、分散を行った。次いで、非結晶性ポリエステル樹脂Aの65%酢酸エチル溶液1,042.3部を加え、前記と同じ条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液]を得た。この[顔料・WAX分散液]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
−油相の調製−
[顔料・WAX分散液]664部、[プレポリマー]80部、150部、及び[ケチミン化合物]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)により5,000rpmで1分間混合し、[油相]を得た。ここで、[プレポリマー]とは、後述する合成例1の「反応性基を有する非線状のポリエステル樹脂A−1」、又は比較例1で合成したポリエステル樹脂A−1′である。
[顔料・WAX分散液]664部、[プレポリマー]80部、150部、及び[ケチミン化合物]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)により5,000rpmで1分間混合し、[油相]を得た。ここで、[プレポリマー]とは、後述する合成例1の「反応性基を有する非線状のポリエステル樹脂A−1」、又は比較例1で合成したポリエステル樹脂A−1′である。
−有機微粒子エマルション(微粒子分散液)の合成−
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業社製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部、及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し、5時間反応させた。更に、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液]を得た。この[微粒子分散液]についてLA−920(HORIBA社製)で測定した体積平均粒径は、0.14μmであった。この[微粒子分散液]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業社製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部、及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し、5時間反応させた。更に、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液]を得た。この[微粒子分散液]についてLA−920(HORIBA社製)で測定した体積平均粒径は、0.14μmであった。この[微粒子分散液]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。
−水相の調製−
水990部、[微粒子分散液]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業社製)37部、及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相]とした。
水990部、[微粒子分散液]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業社製)37部、及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相]とした。
−乳化・脱溶剤−
前記[油相]が入った容器に、[水相]1,200部を加え、TKホモミキサーにより回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー]を得た。
撹拌機及び温度計をセットした容器に[乳化スラリー]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した。
前記[油相]が入った容器に、[水相]1,200部を加え、TKホモミキサーにより回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー]を得た。
撹拌機及び温度計をセットした容器に[乳化スラリー]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した。
−不飽和基反応工程−
得られた脱溶剤後のスラリーに、水溶性のラジカル重合開始剤(和光純薬社製V−44)を触媒量添加した後、50℃で5時間熟成を行い、結晶性ポリエステル樹脂Bの不飽和二重結合を反応させて、[分散スラリー]を得た。
得られた脱溶剤後のスラリーに、水溶性のラジカル重合開始剤(和光純薬社製V−44)を触媒量添加した後、50℃で5時間熟成を行い、結晶性ポリエステル樹脂Bの不飽和二重結合を反応させて、[分散スラリー]を得た。
−洗浄・乾燥−
[分散スラリー]100部を減圧濾過した後、次の(1)〜(5)の操作を行った。
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過する、という前記(1)〜(3)の操作を2回行い[濾過ケーキ]を得た。
(5):(4)の[濾過ケーキ]を、循風乾燥機により45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩って[トナー]を得た。
[分散スラリー]100部を減圧濾過した後、次の(1)〜(5)の操作を行った。
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過する、という前記(1)〜(3)の操作を2回行い[濾過ケーキ]を得た。
(5):(4)の[濾過ケーキ]を、循風乾燥機により45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩って[トナー]を得た。
(合成例1)
−反応性基を有する非線状のポリエステル樹脂A−1の合成−
冷却管、撹拌機及び窒索導入管の付いた反応容器中に、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、アジピン酸をOH/COOH=1.1となる様に、チタンテトライソプロポキシド(300ppm対樹脂成分)とともに投入した。その後、4時間程度で200℃まで昇温し、次いで、二時間かけて230℃に昇温し、流出水がなくなるまで反応させた。その後、更に10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させて中間体ポリエステルを得た。次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、中間体ポリエステルとイソホロンジイソシアネートをモル比2.1で投入し、酢酸エチルで48%となるように希釈した後、100℃で5時間反応させて反応性基を有する非線状のポリエステル樹脂A−1を得た。この樹脂の数平均分子量(Mn)は3,800、重量平均分子量(Mw)は17,500、Tgは−50℃であった。
−反応性基を有する非線状のポリエステル樹脂A−1の合成−
冷却管、撹拌機及び窒索導入管の付いた反応容器中に、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、アジピン酸をOH/COOH=1.1となる様に、チタンテトライソプロポキシド(300ppm対樹脂成分)とともに投入した。その後、4時間程度で200℃まで昇温し、次いで、二時間かけて230℃に昇温し、流出水がなくなるまで反応させた。その後、更に10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させて中間体ポリエステルを得た。次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、中間体ポリエステルとイソホロンジイソシアネートをモル比2.1で投入し、酢酸エチルで48%となるように希釈した後、100℃で5時間反応させて反応性基を有する非線状のポリエステル樹脂A−1を得た。この樹脂の数平均分子量(Mn)は3,800、重量平均分子量(Mw)は17,500、Tgは−50℃であった。
(合成例2)
−線状のポリエステル樹脂A−2―1の合成−
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物をモル比で85/15、イソフタル酸とアジピン酸をモル比で80/20、OH/COOH=1.3で仕込み、500ppmのチタンテトライソプロポキシドと共に常圧下、230℃で10時間反応させ、更に10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸30部を入れ、180℃、常圧で3時間反応させて、線状のポリエステル樹脂A−2―1を得た。この樹脂の数平均分子量(Mn)は、2,400、重量平均分子量(Mw)は5,400、Tgは48℃であった。
−線状のポリエステル樹脂A−2―1の合成−
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物をモル比で85/15、イソフタル酸とアジピン酸をモル比で80/20、OH/COOH=1.3で仕込み、500ppmのチタンテトライソプロポキシドと共に常圧下、230℃で10時間反応させ、更に10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸30部を入れ、180℃、常圧で3時間反応させて、線状のポリエステル樹脂A−2―1を得た。この樹脂の数平均分子量(Mn)は、2,400、重量平均分子量(Mw)は5,400、Tgは48℃であった。
(合成例3)
−線状のポリエステル樹脂A−2―2の合成−
合成例2におけるイソフタル酸とアジピン酸をモル比で20/80とし、アルコール成分中のビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物をプロピレングリコールに変え、仕込み比率をOH/COOH=1.2とした点以外は、合成例2と同様にして合成を行い、線状ポリエステル樹脂A−2−2を得た。この樹脂の数平均分子量(Mn)は4,000、重量平均分子量(Mw)は12,000、Tgは29℃であった。
−線状のポリエステル樹脂A−2―2の合成−
合成例2におけるイソフタル酸とアジピン酸をモル比で20/80とし、アルコール成分中のビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物をプロピレングリコールに変え、仕込み比率をOH/COOH=1.2とした点以外は、合成例2と同様にして合成を行い、線状ポリエステル樹脂A−2−2を得た。この樹脂の数平均分子量(Mn)は4,000、重量平均分子量(Mw)は12,000、Tgは29℃であった。
(合成例4)
−不飽和二重結合を有する結晶性ポリエステル樹脂Bの合成−
加熱乾燥した二口フラスコに、フマル酸ジメチル10モル%、セバシン酸ジメチル90モル%、1,6―ヘキサンジオール(酸成分の1.15倍量)、触媒としてTi(OBu)4を入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガス不活性雰囲気とし、機械攪拌により180℃で5時間還流を行った。その後、減圧蒸留により過剰な1,6―ヘキサンジオールを除去し、230℃まで徐々に昇温を行い2時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。生成物が固化する前に、反応容器内にテトラヒドロフラン(THF)を添加し、加圧濾過装置で触媒残渣を除去した。精製は、THF/MeOHを用いて再沈殿物を回収、減圧乾燥を行い、不飽和二重結合を有する結晶性ポリエステル樹脂Bを得た。この樹脂の数平均分子量(Mn)は3,900、重量平均分子量(Mw)は13,800、融点は68℃であった。
−不飽和二重結合を有する結晶性ポリエステル樹脂Bの合成−
加熱乾燥した二口フラスコに、フマル酸ジメチル10モル%、セバシン酸ジメチル90モル%、1,6―ヘキサンジオール(酸成分の1.15倍量)、触媒としてTi(OBu)4を入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガス不活性雰囲気とし、機械攪拌により180℃で5時間還流を行った。その後、減圧蒸留により過剰な1,6―ヘキサンジオールを除去し、230℃まで徐々に昇温を行い2時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。生成物が固化する前に、反応容器内にテトラヒドロフラン(THF)を添加し、加圧濾過装置で触媒残渣を除去した。精製は、THF/MeOHを用いて再沈殿物を回収、減圧乾燥を行い、不飽和二重結合を有する結晶性ポリエステル樹脂Bを得た。この樹脂の数平均分子量(Mn)は3,900、重量平均分子量(Mw)は13,800、融点は68℃であった。
(実施例1)
前記樹脂A−1、樹脂A−2−1、樹脂Bを使用し、前述した方法に従って、トナーを調製した。
前記樹脂A−1、樹脂A−2−1、樹脂Bを使用し、前述した方法に従って、トナーを調製した。
(実施例2)
合成例4における1,6−ヘキサンジオールをエチレングリコールに変えた点以外は、合成例4と同様にして結晶性ポリエステル樹脂B′を合成した。この樹脂の数平均分子量(Mn)は3,800、重量平均分子量(Mw)は16,200、融点は77℃であった。
実施例1における樹脂Bに代えて、樹脂B′を用いた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
合成例4における1,6−ヘキサンジオールをエチレングリコールに変えた点以外は、合成例4と同様にして結晶性ポリエステル樹脂B′を合成した。この樹脂の数平均分子量(Mn)は3,800、重量平均分子量(Mw)は16,200、融点は77℃であった。
実施例1における樹脂Bに代えて、樹脂B′を用いた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
(実施例3)
樹脂A−1を使用せず、樹脂A−2−1に代えて、前記樹脂A−2−2を使用した点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
樹脂A−1を使用せず、樹脂A−2−1に代えて、前記樹脂A−2−2を使用した点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
(実施例4)
樹脂Bの使用量を5%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
樹脂Bの使用量を5%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
(実施例5)
樹脂Bの使用量を15%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
樹脂Bの使用量を15%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
(実施例6)
樹脂Bの使用量を20%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
樹脂Bの使用量を20%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
(実施例7)
樹脂A−1の使用量を20%、樹脂Bの使用量を3%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
樹脂A−1の使用量を20%、樹脂Bの使用量を3%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
(実施例8)
樹脂A−1の使用量を3%、樹脂Bの使用量を3%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
樹脂A−1の使用量を3%、樹脂Bの使用量を3%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
(比較例1)
合成例1におけるアルコール成分をプロピレングリコールに変え、酸の構成をテレフタル酸/アジピン酸/トリメリット酸=80/17.5/2.5に変えた点以外は合成例1と同様にしてポリエステル樹脂A−1′を合成した。この樹脂の数平均分子量(Mn)は5,500、重量平均分子量(Mw)は45,000、Tgは56℃であった。
実施例1における樹脂A−1に代えて、樹脂A−1′を用いた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
合成例1におけるアルコール成分をプロピレングリコールに変え、酸の構成をテレフタル酸/アジピン酸/トリメリット酸=80/17.5/2.5に変えた点以外は合成例1と同様にしてポリエステル樹脂A−1′を合成した。この樹脂の数平均分子量(Mn)は5,500、重量平均分子量(Mw)は45,000、Tgは56℃であった。
実施例1における樹脂A−1に代えて、樹脂A−1′を用いた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
(比較例2)
樹脂A−1の含有率を30%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
樹脂A−1の含有率を30%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
(比較例3)
樹脂Bの使用量を25%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
樹脂Bの使用量を25%に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
(比較例4)
樹脂Bを、不飽和二重結合を有しないポリブチレンサクシネートセバケート(Aldrich社製)に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
樹脂Bを、不飽和二重結合を有しないポリブチレンサクシネートセバケート(Aldrich社製)に変えた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
(比較例5)
合成例4における酸成分を全てセバシン酸ジメチルに変えた点以外は、合成例4と同様にして結晶性ポリエステル樹脂B″を合成した。この樹脂の数平均分子量(Mn)は3,600、重量平均分子量(Mw)は14,000、融点は63℃であった。
実施例1の樹脂Bに代えて樹脂B″を用いた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
合成例4における酸成分を全てセバシン酸ジメチルに変えた点以外は、合成例4と同様にして結晶性ポリエステル樹脂B″を合成した。この樹脂の数平均分子量(Mn)は3,600、重量平均分子量(Mw)は14,000、融点は63℃であった。
実施例1の樹脂Bに代えて樹脂B″を用いた点以外は、実施例1と同様にしてトナーを調製した。
上記実施例及び比較例の各トナーについて、下記のようにして特性を測定し評価した。結果を表1に示す。
−ガラス転移点(Tg)−
粒子状トナー5mgをTAインスツルメンツ社製T−Zero簡易密閉パンに封入し、示差走査熱量計(DSC)(TAインスツルメンツ社製Q2000)を用いて測定した。測定は、窒素気流下、1st.ヒーティングとして、40℃から150℃まで10℃/分で昇温し、5分間保持した後、−70℃まで急冷し5分間保持した。次いで2nd.ヒーティングとして、昇温速度5℃/分で昇温して熱変化を測定し、「吸発熱量」と「温度」のグラフを描き、このとき観測される特徴的な変曲をTgとした。なお、Tgは1st.ヒーティングのDSC曲線からミッドポイント法によって得た値を使用した。
−ガラス転移点(Tg)−
粒子状トナー5mgをTAインスツルメンツ社製T−Zero簡易密閉パンに封入し、示差走査熱量計(DSC)(TAインスツルメンツ社製Q2000)を用いて測定した。測定は、窒素気流下、1st.ヒーティングとして、40℃から150℃まで10℃/分で昇温し、5分間保持した後、−70℃まで急冷し5分間保持した。次いで2nd.ヒーティングとして、昇温速度5℃/分で昇温して熱変化を測定し、「吸発熱量」と「温度」のグラフを描き、このとき観測される特徴的な変曲をTgとした。なお、Tgは1st.ヒーティングのDSC曲線からミッドポイント法によって得た値を使用した。
−軟化点(Tm)−
高化式フローテスター(島津製作所製、CFT−500D)を用いて、1gの測定試料を50℃で予熱した後、昇温速度5℃/分で加熱しながら、プランジャーに30Kgの荷重を与え、直径0.5mm、長さ1mmのノズルから押し出して、「プランジャー降下量(流れ値)」と「温度」とのグラフを描き、プランジャーの降下量の最大値の1/2に対応する温度をグラフから読み取り、この値(測定試料の半分が流出したときの温度)を軟化点とした。
高化式フローテスター(島津製作所製、CFT−500D)を用いて、1gの測定試料を50℃で予熱した後、昇温速度5℃/分で加熱しながら、プランジャーに30Kgの荷重を与え、直径0.5mm、長さ1mmのノズルから押し出して、「プランジャー降下量(流れ値)」と「温度」とのグラフを描き、プランジャーの降下量の最大値の1/2に対応する温度をグラフから読み取り、この値(測定試料の半分が流出したときの温度)を軟化点とした。
−TMA%−
粒子状トナー5mgを3mmφの錠剤成型器(島津製作所製)によりタブレット化したものを、熱機械測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジーズ社製のEXSTAR7000)に供した。測定は、相対湿度70%の条件下で0℃〜80℃まで2℃/分で昇温し、圧縮モードで行った。このときの圧縮力は100mNとした。得られる試料温度と圧縮変位(変形率)とのグラフから、50℃に対応する圧縮変位(変形率)をグラフから読み取り、この値をTMA%とした。
粒子状トナー5mgを3mmφの錠剤成型器(島津製作所製)によりタブレット化したものを、熱機械測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジーズ社製のEXSTAR7000)に供した。測定は、相対湿度70%の条件下で0℃〜80℃まで2℃/分で昇温し、圧縮モードで行った。このときの圧縮力は100mNとした。得られる試料温度と圧縮変位(変形率)とのグラフから、50℃に対応する圧縮変位(変形率)をグラフから読み取り、この値をTMA%とした。
−耐ブロッキング性−
ガラス容器にトナーを充填し、50℃の恒温槽で24時間放置した。次いで24℃に冷却し、ブロッキング(凝集)の程度により下記の基準で評価した。
〔評価基準〕
○:ブロッキングが発生しない。
△:ブロッキングが発生するが、力を加えると容易に分散する。実用上問題がない。
×:ブロッキングが発生し、力を加えても分散しない。
ガラス容器にトナーを充填し、50℃の恒温槽で24時間放置した。次いで24℃に冷却し、ブロッキング(凝集)の程度により下記の基準で評価した。
〔評価基準〕
○:ブロッキングが発生しない。
△:ブロッキングが発生するが、力を加えると容易に分散する。実用上問題がない。
×:ブロッキングが発生し、力を加えても分散しない。
上記実施例及び比較例の各トナーについて、以下のようにして現像剤を作製した。
−キャリアの作製−
トルエン100部に、シリコーン樹脂オルガノストレートシリコーン100部、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン5部、及びカーボンブラック10部を添加し、ホモミキサーで20分間分散させて、樹脂層塗布液を調製した。
次いで、流動床型コーティング装置を用いて、平均粒径50μmの球状マグネタイト
1,000部の表面に樹脂層塗布液を塗布して、キャリアを作製した。
−現像剤の作製−
ボールミルを用いて、各トナー5部と、前記キャリア95部を混合し、現像剤を作製した。
−キャリアの作製−
トルエン100部に、シリコーン樹脂オルガノストレートシリコーン100部、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン5部、及びカーボンブラック10部を添加し、ホモミキサーで20分間分散させて、樹脂層塗布液を調製した。
次いで、流動床型コーティング装置を用いて、平均粒径50μmの球状マグネタイト
1,000部の表面に樹脂層塗布液を塗布して、キャリアを作製した。
−現像剤の作製−
ボールミルを用いて、各トナー5部と、前記キャリア95部を混合し、現像剤を作製した。
作製した各現像剤について、以下のようにして定着特性、発色性を評価した。
−定着温度−
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用した複写機MF2200(リコー社製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6200紙(リコー社製)に複写テストを行った。
具体的には、定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)及び高温オフセット温度(定着上限温度)を求めた。
定着下限温度の評価条件は、紙送りの線速度を120〜150mm/秒、面圧を1.2kgf/cm2、ニップ幅を3mmとした。
また、定着上限温度の評価条件は、紙送りの線速度を50mm/秒、面圧を2.0kgf/cm2、ニップ幅を4.5mmとした。
また、コールドオフセット温度(定着下限温度)及び高温オフセット温度(定着上限温度)の範囲を定着温度幅とした。
ここで、定着性としては定着下限温度が115℃以下で、定着温度幅は、40℃以上あれば実用上好ましい。
−定着温度−
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用した複写機MF2200(リコー社製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6200紙(リコー社製)に複写テストを行った。
具体的には、定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)及び高温オフセット温度(定着上限温度)を求めた。
定着下限温度の評価条件は、紙送りの線速度を120〜150mm/秒、面圧を1.2kgf/cm2、ニップ幅を3mmとした。
また、定着上限温度の評価条件は、紙送りの線速度を50mm/秒、面圧を2.0kgf/cm2、ニップ幅を4.5mmとした。
また、コールドオフセット温度(定着下限温度)及び高温オフセット温度(定着上限温度)の範囲を定着温度幅とした。
ここで、定着性としては定着下限温度が115℃以下で、定着温度幅は、40℃以上あれば実用上好ましい。
Claims (4)
- 少なくとも着色剤、結着樹脂及び離型剤を含有し、該結着樹脂が、少なくとも非結晶性ポリエステル樹脂Aと結晶性ポリエステル樹脂Bを含有し、得られるトナー母体が25℃〜45℃の範囲にガラス転移点(Tg)を有し、且つ、相対湿度70%の条件下における50℃のTMA圧縮変形量(TMA%)が10%以下であることを特徴とする静電画像形成用トナー。
- 前記結着樹脂中の、結晶性ポリエステル樹脂Bの含有率が、3〜20重量%であることを特徴とする請求項1に記載の静電画像形成用トナー。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂Bが、不飽和二重結合部位による架橋構造を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の静電画像形成用トナー。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の静電画像形成用トナーを用いた現像剤。
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