JP2014109704A - トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 結着樹脂は、結晶構造をとりうるポリエステル構造部分を有する樹脂Aを含有し、前記結晶構造をとりうるポリエステル構造部分の含有量は前記結着樹脂の30.0質量%以上であり、第一のワックス及び第二のワックスが、4官能以上のエステルワックスであり、前記結着樹脂、第一のワックス及び第二のワックスの最大吸熱ピークのピーク温度をそれぞれTc(℃)、Tw1(℃)及びTw2(℃)としたとき、50≦Tc≦80、Tc<Tw1<Tw2の関係を満たし、前記第一のワックスおよび第二のワックスの含有量を前記結着樹脂100質量部に対して、それぞれW1(質量部)、W2(質量部)としたとき、2.0≦W1+W2≦15.0、0.1≦W2/W1≦1.0の関係を満たすことを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
本発明者らは、上述したような結晶性を有する樹脂および2種のワックスを用いたトナーの種々の問題点について検討を重ねた結果、特定の構造を有するワックスを組み合わせることにより、これらの問題を解決できることを見出し本発明に至った。
チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシドのチタン触媒。ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシドのスズ触媒。
ポリエステル樹脂に用いるモノマーとしては、「高分子データハンドブック:基礎編」(高分子学会編:培風館)に記載されているような2価または3価以上のカルボン酸と、2価または3価以上のアルコールが挙げられる。これらのモノマー成分の具体例としては、以下の化合物を挙げることができる。
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付加物、ビスフェノールAの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、プロピレングリコール。3価以上のアルコールとしては、例えば以下の化合物を挙げることができる。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。これらは1種単独で使用してもよいし、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の目的で、酢酸、安息香酸の如き1価の酸や、シクロヘキサノール、ベンジルアルコールの如き1価のアルコールも使用することができる。
前記ポリエステル樹脂は、前記のモノマー成分を用いて従来公知の方法により合成することができる。
ポリウレタン樹脂はジオールとジイソシアネートとの反応物であり、脂肪族ジオール及びジイソシアネートを変えることにより、得られる樹脂の機能性を変えることができる。
エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート。
イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート。
m−及び/またはp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート。
アルキレングリコール(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);アルキレンエーテルグリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール);ビスフェノール類(ビスフェノールA);前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド)付加物;前記アルキレンエーテルグリコールのアルキル部分は直鎖状であっても、分岐していてもよい。本発明においては分岐構造のアルキレングリコールも好ましく用いることができる。
多価カルボン酸、多価アルコール、多価イソシアネート、多官能エポキシ、多価酸無水物。
これらの結合剤を用いて、脱水反応や付加反応によって合成することができる。
(A)結晶構造をとり得るポリエステル部位を分子構造に含むビニル系モノマーb1とその他のビニル系モノマーb2とを共重合する方法。
(B)結晶構造をとり得るポリエステル部位を導入するための前駆体となるビニル系モノマーb1’とその他のビニル系モノマーb2を用いて共重合した後、前記結晶構造をとり得るポリエステル部位を反応させる方法。
前記ビニル系モノマーb1に含まれる結晶構造をとりうる部位としては、炭素数4以上20以下の脂肪族ジオールおよび脂肪族ジカルボン酸を反応して得られる結晶性ポリエステルが好ましい。
(1)ヒドロキシル基を有するビニル系モノマー、又は、カルボキシル基を有するビニル系モノマーと前記結晶性ポリエステル成分をエステル化反応させて、結晶性ポリエステル成分を分子構造に含むビニル系モノマーを製造する方法。
(2)イソシアネート基を有するビニル系モノマーと前記結晶性ポリエステル成分をウレタン化反応させて、結晶性ポリエステル成分を分子構造に含むビニル系モノマーを製造する方法。
(3)ヒドロキシル基を有するビニル系モノマーと前記結晶性ポリエステル成分を、結合剤であるジイソシアネートとそれぞれウレタン化反応させて結晶性ポリエステル成分を分子構造に含むビニル系モノマーを製造する方法。
ヒドロキシスチレン、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタアクリレート、アリルアルコール、メタアリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1−ブテン−3−オール、2−ブテン−1−オール、2−ブテン−1,4−ジオール、プロパルギルアルコール、2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、庶糖アリルエーテル。これらの中でも、特に好ましいものはヒドロキシエチルメタアクリレート。
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、イサコン酸、ケイ皮酸、並びにその無水物。これらの中でも、特に好ましいものはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸。
前記ビニル系モノマーb1’としては、前記結晶性ポリエステル成分を導入するための前駆体となり得るものであればよく、上述のヒドロキシル基を含有するビニル系モノマー、カルボキシル基を含有するビニル系モノマー、イソシアネート基を有するビニル系モノマーを用いることができる。結晶性ポリエステル成分は、これらの基と結晶性ポリエステルのアルコール末端または酸末端とのエステル化反応もしくはウレタン化反応によって導入することができる。
本発明において前記ビニル系モノマーb2としては、以下のモノマーを使用することができる。
ここで、R1及びR2は、それぞれ独立して、置換基を有していても良いアルキル基、又は置換基を有していても良いアリール基であることが好ましい。これらの中でも、炭素数1以上、3以下のアルキル基であることがより好ましく、メチル基であることが特に好ましい。また、R3はアルキレン基であることが好ましく、炭素数は1以上、10以下であることが好ましい。また、R4は水素原子又はメチル基を表している。そして、nは重合度を表し、2以上、100以下の整数であることが好ましく、より好ましくは2以上、15以下である。
どちらの方法においても、適切な段階でシェル用の材料を添加することにより、得られるトナーにコアシェル構造を持たせることができる。
本発明における樹脂およびワックスの最大吸熱ピークのピーク温度は、DSC Q1000(TA Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定を行う。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:20℃
測定終了温度:180℃
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
Tgの測定方法は、DSC Q1000(TA Instruments社製)を用いて以下の条件にて測定を行う。
・モジュレーションモード
・昇温速度:2.0℃/分
・モジュレーション温度振幅:±1.0℃/分
・測定開始温度:20℃
・測定終了温度:130℃
昇温は1度のみ行い、「Reversing Heat Frow」を縦軸にとることでDSCカーブを得、オンセット値をTgとした。
トナーの重量平均粒子径(D4)および個数平均粒子径(D1)は、以下のようにして算出する。測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。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。
(3)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 Dispersion 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。
(4)前記(2)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、ビーカー内の電解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。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、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。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒子径(D4)および個数平均粒子径(D1)を算出する。尚、前記専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒子径(D4)であり、前記専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒子径(D1)である。
樹脂微粒子等の粒子径は、マイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)を用い、0.001μm乃至10μmのレンジ設定で測定を行い、体積平均粒子径(μm)として測定する。
樹脂(ブロックポリマーを含む)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、樹脂のテトラヒドロフラン(THF)可溶分を、THFを溶媒としたGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定する。測定条件は以下の通りである。
樹脂(試料)とTHFとを5mg/mlの濃度で混合し、室温にて5乃至6時間放置した後、充分に振とうし、THFと試料を試料の合一体がなくなるまで良く混ぜた。更に、室温にて12時間以上静置した。この時、試料とTHFの混合開始時点から、静置終了の時点までの時間が24時間以上となる様にした。
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度に於けるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、試料濃度を5mg/mlに調整した樹脂のTHF試料溶液を200μl注入して測定する。
装置:LC−GPC 150C(ウォーターズ社製)
カラム:KF801、802、803、804、805、806、807(ショウデックス製)の7連
カラム温度:40℃
移動相:THF(テトラヒドロフラン)
加熱乾燥した二口フラスコに、窒素を導入しながら以下の原料を仕込んだ。
・セバシン酸 125.0質量部
・1,6−ヘキサンジオール 75.0質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
減圧操作により系内を窒素置換した後、180℃にて6時間撹拌を行った。その後、撹拌を続けながら減圧下にて230℃まで徐々に昇温し、更に2時間保持した。粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させることで、結晶性ポリエステル1を合成した。結晶性ポリエステル1の物性を表1に示す。
原料の仕込みを以下のように変えた以外は、全て結晶性ポリエステル1の合成と同様にして、結晶性ポリエステル2を合成した。結晶性ポリエステル2の物性を表1に示す。
・アジピン酸 23.5質量部
・セバシン酸 110.1質量部
・1,4−ブタンジオール 66.4質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
原料の仕込みを以下のように変えた以外は、全て結晶性ポリエステル1の合成と同様にして、結晶性ポリエステル3を合成した。結晶性ポリエステル3の物性を表1に示す。
・セバシン酸 151.0質量部
・エチレングリコール 49.0質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
原料の仕込みを以下のように変えた以外は、全て結晶性ポリエステル1の合成と同様にして、結晶性ポリエステル4を合成した。結晶性ポリエステル4の物性を表1に示す。
・テトラデカン二酸 137.0質量部
・1,6−ヘキサンジオール 63.0質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
原料の仕込みを以下のように変えた以外は、全て結晶性ポリエステル1の合成と同様にして、結晶性ポリエステル5を合成した。結晶性ポリエステル5の物性を表1に示す。
・セバシン酸 136.0質量部
・1,4−ブタンジオール 64.0質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
原料の仕込みを以下のように変えた以外は、全て結晶性ポリエステル1の合成と同様にして、結晶性ポリエステル6を合成した。結晶性ポリエステル6の物性を表1に示す。
・アジピン酸 22.0質量部
・セバシン酸 112.0質量部
・1,4−ブタンジオール 66.0質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
原料の仕込みを以下のように変えた以外は、全て結晶性ポリエステル1の合成と同様にして、結晶性ポリエステル7を合成した。結晶性ポリエステル7の物性を表1に示す。
・アジピン酸 30.0質量部
・セバシン酸 100.0質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
原料の仕込みを以下のように変えた以外は、全て結晶性ポリエステル1の合成と同様にして、結晶性ポリエステル8を合成した。結晶性ポリエステル8の物性を表1に示す。
・コハク酸 130.0質量部
・エチレングリコール 70.0質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
原料の仕込みを以下のように変えた以外は、全て結晶性ポリエステル1の合成と同様にして、結晶性ポリエステル9を合成した。結晶性ポリエステル9の物性を表1に示す。
・セバシン酸 134.0質量部
・1,4−ブタンジオール 66.0質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
・結晶性ポリエステル1 210.0質量部
・キシリレンジイソシアネート(XDI) 56.0質量部
・シクロヘキサンジメタノール(CHDM) 34.0質量部
・テトラヒドロフラン(THF) 300.0質量部
撹拌装置および温度計を備えた反応容器中に、窒素置換をしながら上記を仕込んだ。50℃まで加熱し、15時間かけてウレタン化反応を施した。その後、ターシャリーブチルアルコール3.0質量部を添加し、イソシアネート末端を修飾した。溶媒であるTHFを留去し、ブロックポリマー1を得た。得られたブロックポリマーの物性を表2に示す。
ターシャリーブチルアルコール以外の材料、配合量を表2に示すように変更したこと以外は、ブロックポリマー1の合成と全く同様の操作でブロックポリマー2乃至10を得た。得られたブロックポリマー2乃至10の物性を表2に示す。
撹拌装置のついたビーカーに、アセトンを100.0質量部、ブロックポリマー1を100.0質量部投入し、温度40℃で完全に溶解するまで撹拌を続け、ブロックポリマー樹脂溶液1を調製した。同様にして、ブロックポリマー樹脂溶液2乃至10を調製した。
・キシリレンジイソシアネート(XDI) 117.0質量部
・シクロヘキサンジメタノール(CHDM) 83.0質量部
・アセトン 200.0質量部
撹拌装置および温度計を備えた反応容器中に、窒素置換をしながら上記を仕込んだ。50℃まで加熱し、15時間かけてウレタン化反応を施した。その後、ターシャリーブチルアルコール3.0質量部を添加し、イソシアネート末端を修飾した。溶媒であるアセトンを留去し、非晶性樹脂1を得た。得られた非晶性樹脂1はMnが4,400、Mwが20,000であった。またDSCによるTgは140℃であった。
撹拌装置のついたビーカーに、アセトンを100.0質量部、結晶性ポリエステル6を30.0質量部、非晶性樹脂1を70.0質量部投入し、温度40℃で完全に溶解するまで撹拌を続け、結晶性ポリエステル/非晶性樹脂混合溶液を調製した。この一部を取り出してロータリーエバポレーターにより40℃で5時間減圧してアセトンを除去したものについてDSC測定を行ったところ、Tcは60℃であった。
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 30.0質量部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 33.0質量部
・テレフタル酸 21.0質量部
・無水トリメリット酸 1.0質量部
・フマル酸 3.0質量部
・ドデセニルコハク酸 12.0質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
攪拌装置および温度計を備えた反応容器中に、窒素置換をしながら上記を仕込んだ。215℃にて5時間撹拌を行った。その後、撹拌を続けながら減圧下にて230℃まで徐々に昇温し、更に2時間保持した。粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させることで、非晶性ポリエステル1を得た。非晶性ポリエステル1の数平均分子量Mnが7,200、重量平均分子量Mwが43,000、Mw/Mnが、6.0、ガラス転移温度Tgは63.0℃であった。
・結晶性ポリエステル9 100.0質量部
・テトラヒドロフラン 100.0質量部
上記の材料を攪拌装置および温度計を備えた反応容器中に、窒素置換をしながら投入し、40℃で溶解させた。
2−イソシアナトエチルメタクリレート(昭和電工社製 カレンズMOI)を6.2質量部滴下し、40℃で2時間反応させ、ビニル系モノマー1溶液を得た。続いて、ロータリーエバポレーターによりテトラヒドロフランを40℃で5時間減圧除去を行い、ビニル系モノマー1を得た。
・ビニル系モノマー1 40.0質量部
・有機ポリシロキサン構造を有するビニル系モノマー 15.0質量部
(X−22−2475:信越化学工業社製)
・スチレン(St) 37.5質量部
・メタクリル酸(MAA) 7.5質量部
・アゾビスメトキシジメチルバレロニトリル 0.3質量部
・ノルマルヘキサン 80.0質量部
上記の材料を攪拌装置および温度計を備えた反応容器中に、窒素置換をしながら投入した。20℃にて攪拌、混合してモノマー溶液を調製し、あらかじめ加熱乾燥しておいた滴下漏斗に導入した。これとは別に、加熱乾燥した二口フラスコに、ノルマルヘキサン300.0質量部を仕込んだ。窒素置換した後、滴下漏斗を取り付け、密閉下、反応温度40℃にて1時間かけてモノマー溶液を滴下した。滴下終了から3時間攪拌を続け、アゾビスメトキシジメチルバレロニトリル0.3質量部およびノルマルヘキサン20.0質量部の混合物を再度滴下し、反応温度を40℃にて3時間攪拌を行った。その後、室温まで冷却することで固形分量20.0質量%のシェル用樹脂分散液1を得た。分散液中のシェル用樹脂の体積平均粒径は0.15μmであった。
・シェル用樹脂1 100.0質量部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬) 5.0質量部
・イオン交換水 395.0質量部
以上の各成分を混合し100℃に加熱して、IKA社製ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理を1時間行った。体積平均粒径が0.18μm、固形分量が20.0質量%のシェル用樹脂分散液2を得た。
・非晶性ポリエステル1 100.0質量部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬) 5.0質量部
・イオン交換水 395.0質量部
以上の各成分を混合し100℃に加熱して、IKA社製ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理を1時間行った。体積平均粒径が0.18μm、固形分量が20.0質量%のシェル用樹脂分散液30を得た。
・第一のワックス(ジペンタエリスリトールパルチミン酸エステルワックス)
16.0質量部
・第二のワックス(ジペンタエリスリトールベヘン酸エステルワックス)
6.4質量部
・ワックス分散剤(ポリエチレン15.0質量部の存在下、スチレン50.0質量部、n−ブチルアクリレート25.0質量部、アクリロニトリル10.0質量部をグラフト重合させた、ピーク分子量8,500の共重合体) 11.2質量部
・アセトン 66.4質量部
上記を撹拌羽根突きのガラスビーカー(IWAKIガラス製)に投入し、系内を50℃に加熱することでワックスをアセトンに溶解させた。ついで、系内を50rpmで緩やかに撹拌しながら徐々に冷却し、3時間かけて25℃にまで冷却させ乳白色の液体を得た。
ワックス分散液1で用いた第一のワックスおよび第二のワックスの代わりに、表3に示す組合せのワックスを用いたこと以外はワックス分散液1の調製と同様にしてワックス分散液2乃至15を調製した。得られたワックス分散液2乃至15の物性を表3に示す。
・第一のワックス(ジペンタエリスリトールパルミチン酸エステルワックス)
51.4質量部
・第二のワックス(ジペンタエリスリトールベヘン酸エステルワックス)
20.6質量部
・ワックス分散剤(ポリエチレン15.0質量部の存在下、スチレン50.0質量部、n−ブチルアクリレート25.0質量部、アクリロニトリル10.0質量部をグラフト重合させた、ピーク分子量8,500の共重合体) 36.0質量部
・カチオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬) 8.6質量部
・イオン交換水 133.4質量部
以上を混合し95℃に加熱して、IKA社製ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径が0.20nm、ワックス分量が28.8質量%のワックス分散液16を得た。
・C.I.ピグメントブルー15:3 100.0質量部
・アセトン 150.0質量部
・ガラスビーズ(1mm) 200.0質量部
上記材料を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカーにて5時間分散を行い、ナイロンメッシュでガラスビーズを取り除き、着色剤分散液1を得た。
・C.I.ピグメントブルー15:3 45.0質量部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬) 5.0質量部
・イオン交換水 200.0質量部
・ガラスビーズ(1mm) 250.0質量部
上記材料を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカーにて5時間分散を行い、ナイロンメッシュにてガラスビーズを取り除き、着色剤分散液2を得た。
図1の実験装置において、まず、バルブV1、V2、および圧力調整バルブV3を閉じ、トナー粒子を捕捉するためのフィルターと撹拌機構とを備えた耐圧の造粒タンクT1にシェル用樹脂分散液1(表4では「樹脂微粒子1」と記載)を仕込み、内部温度を30℃に調整した。次に、バルブV1を開き、ボンベB1からポンプP1を用いて二酸化炭素(純度99.99%)を耐圧容器T1に導入し、内部圧力が5MPaに到達したところでバルブV1を閉じた。
・ブロックポリマー樹脂溶液1 200.0質量部
・ワックス分散液1 31.3質量部
・着色剤分散液1 14.3質量部
・アセトン 35.6質量部
・シェル用樹脂分散液1 28.5質量部
・二酸化炭素 280.0質量部
尚、導入した二酸化炭素の質量は、二酸化炭素の温度(30℃)、および圧力(8MPa)から、二酸化炭素の密度を文献(Journal of Physical and Chemical Reference data、vol.25、P.1509〜1596)に記載の状態式より算出し、これに造粒タンクT1の体積を乗じることにより算出した。
使用する材料の種類および仕込み量を表4に示す組合せに変えた他は、トナー粒子1の製造と同様にしてトナー粒子2乃至18及び比較トナー粒子1乃至8の製造を行った。使用した結着樹脂の融点Tc、第一のワックスの融点Tw1および第二のワックスの融点Tw2の関係を表4に合わせて示す。また、得られたトナー粒子および比較トナー粒子の粒径を表5に示す。
・結晶性ポリエステル/非晶性樹脂混合溶液 400.0質量部
・アニオン系界面活性剤 3.0質量部
(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)
・イオン交換水 400.0質量部
上記材料を混合し、40℃に加熱して、乳化機(IKA製、ウルトラタラックス T−50)を用いて回転速度8000rpmにて10分攪拌し、その後、アセトンを留去することでコア用樹脂分散液1を調製した。
・コア用樹脂分散液1 303.0質量部
・着色剤分散液2 31.7質量部
・ワックス分散液16 24.3質量部
・10質量%ポリ塩化アルミニウム水溶液 1.5質量部
以上を丸型ステンレス製フラスコ中に混合し、IKA社製ウルトラタラックスT50にて混合分散した後、攪拌しながら45℃にて60分間保持した。その後、シェル用樹脂分散液2を28.5質量部緩やかに添加した。0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを6にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら96℃まで加熱して、5時間保持した。
シェル用樹脂分散液2にかえて、シェル用樹脂分散液3を用いた他はトナー粒子19の製造と全く同様にしてトナー粒子20を得た。得られたトナー粒子の粒径および粒度分布を表5に示す。このときTw2−Tw1は11、Tw1−Tcは13である。また、W1+W2は7.0質量部であり、W2/W1は0.4である。
アニール処理は、恒温乾燥器(佐竹化学製41−S5)を用いて行った。恒温乾燥器の内部温度を50℃に調整した。
次に、上記アニール処理されたトナー粒子1乃至20及び比較トナー粒子1乃至8のそれぞれ100.0質量部に対し、アナターゼ型酸化チタン微粉末(BET比表面積80m2/g、個数平均粒径(D1)15nm、イソブチルトリメトキシシラン12質量%処理)0.9質量部をまずヘンシェルミキサーにより外添した。さらにオイル処理シリカ微粒子(BET比表面積95m2/g、シリコーンオイル15質量%処理)1.2質量部、ゾルゲルシリカ微粒子(BET比表面積24m2/g、個数平均粒径(D1)110nm)1.5質量部をヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)製)FM−10Bにて混合し、トナー及び比較トナーを得た。
得られたトナー1乃至20及び比較トナー1乃至8について、以下の評価を行った。評価の結果を表6に示す。
約10gのトナーを100mlのポリカップに入れ、50℃で3日放置した後、目視で評価した。
A:まったく凝集物は確認されず、初期とほぼ同様の状態。
B:若干、凝集気味であるが、ポリカップを軽く5回振る程度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、指でほぐすと簡単にほぐれる状態であり、実使用に耐えうる。
D:凝集が激しく発生。
E:固形化しており、使用できない。
トナーの低温定着性は、剥離性による定着開始温度とコールドオフセットによる定着開始温度の2種類の方法で評価した
(剥離性による定着開始温度の評価)
市販のキヤノン製プリンターLBP5300を使用し、評価を行った。
(式):ΔD(%)=(摺擦前の画像濃度−摺擦後の画像濃度)/摺擦前の画像濃度×100
(評価基準)
A:定着開始温度が95℃以下
B:定着開始温度が100℃
C:定着開始温度が105℃
D:定着開始温度が110℃
E:定着開始温度が115℃以上
尚、本発明においてはA、B、Cランクを良好な低温定着性と判断した。
上記剥離性による定着開始温度の評価で得られた定着画像を用いて、コールドオフセットの評価を行った。評価は、「べた」画像の周方向末端から定着ベルト1周分後方の白地になる部位で濃度変化を確認した。測定は東京電色技術センター製DENSITOMETER TC−6DSを用い、反射率(%)を、測定し、濃度の値とした。濃度が0.5%変化したところをコールドオフセット発生点とし、コールドオフセットが発生しなかった最低温度をコールドオフセット性による定着開始温度とした。
A:定着開始温度が95℃以下
B:定着開始温度が100℃
C:定着開始温度が105℃
D:定着開始温度が110℃
E:定着開始温度が115℃以上
尚、本発明においてはA、B、Cランクを良好なコールドオフセット性と判断した。
上記低温定着性の評価から、紙を普通紙A4用紙(「オフィスプランナー」:64g/m2、キヤノン製)に変更して定着性の評価を行った。140℃から200℃の範囲で5℃ずつ定着温度を上昇させながら、上記「べた」の未定着画像の各温度における定着画像を得た。定着後の画像より、目視にて定着器2周目に、前周期のホットオフセットトナーが見られた点をホットオフセット開始温度と判断し、ホットオフセット開始温度より低い温度の最高温度を高温定着温度と判断した。なお、200℃までホットオフセットが発生しなかったものに関しては、200℃を高温定着温度とした。
A:高温定着温度が185℃以上
B:高温定着温度が180℃
C:高温定着温度が175℃
D:高温定着温度が170℃
E:高温定着温度が165℃以下
尚、本発明においてはA、B、Cランクを良好なホットオフセット性と判断した。
上記剥離性による定着開始温度と、コールドオフセットによる定着開始温度のうち高い方を定着開始温度とし、定着開始温度と前記高温定着温度の差(高温定着温度−定着開始温度)を定着可能な温度領域とし、以下の基準で評価を行った。
A:定着可能な温度領域が90℃以上
B:定着可能な温度領域が80℃以上90℃未満
C:定着可能な温度領域が70℃以上80℃未満
D:定着可能な温度領域が60℃以上70℃未満
E:定着可能な温度領域が60℃未満
尚、本発明においてはA、B、Cランクを良好な定着可能な温度領域と判断した。
市販のキヤノン製プリンターLBP5400を用い、この現像器に40℃、95RHの過酷環境下に60日間放置した各トナーおよび比較トナーを150g充填した。高温高湿環境下(30℃、80%RH)で、転写紙としてA4用紙(「GF−R300」:66g/m2、キヤノン製)を用い、印字比率1%のチャートを20000枚出力した。出力後、現像容器を分解しトナー担持体の表面を目視により観察した。
A:トナー付着がなく、周方向スジの発生が全く無い
B:トナー付着は目立たないが、周方向スジが端部において1乃至2本発生
C:トナー付着は軽微であるが、周方向スジが端部において3乃至5本発生
D:フィルミングが見られ、周方向スジが前面に渡って6本以上発生
E:フィルミングが著しく、トナー担持体の端部削れによるトナー漏れが発生
T2 樹脂溶解液タンク
T3 溶剤回収タンク
B1 二酸化炭素ボンベ
P1、P2 ポンプ
V1、V2 バルブ
V3 圧力調整バルブ
Claims (6)
- 結着樹脂、着色剤、第一のワックス及び第二のワックスを含有するトナー粒子を有するトナーであって、
前記結着樹脂は、結晶構造をとりうるポリエステル構造部を有する樹脂Aを含有し、
前記結晶構造をとりうるポリエステル構造部の含有量は、前記結着樹脂の30.0質量%以上であり、
前記第一のワックス及び第二のワックスが、4官能以上のエステルワックスであり、
示差走査熱量測定で測定される1回目昇温時の最大吸熱ピークのピーク温度に関し、前記結着樹脂、前記第一のワックス及び前記第二のワックスの最大吸熱ピークのピーク温度をそれぞれTc(℃)、Tw1(℃)及びTw2(℃)としたとき、
50≦Tc≦80
Tc<Tw1<Tw2
の関係を満たし、
前記結着樹脂100質量部に対する前記第一のワックス及び前記第二のワックスの含有量をそれぞれW1(質量部)、W2(質量部)としたとき、
2.0≦W1+W2≦15.0
0.1≦W2/W1≦1.0
の関係を満たすことを特徴とするトナー。 - 前記Tw1及び前記Tw2が、
5≦Tw2−Tw1≦20
の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載のトナー。 - 前記Tw1及び前記Tcが、
5≦Tw1−Tc≦20
の関係を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。 - 前記樹脂Aが、結晶構造をとりうる部位と結晶構造をとりえない部位とが結合したブロックポリマー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。
- 前記トナー粒子がコアシェル構造を有し、コアシェル構造を形成するシェルが結晶構造をとりうる部分を有する樹脂を含有す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。
- 前記トナー粒子は、
(i)前記結着樹脂、着色剤、第一のワックス及び第二のワックスを、前記結着樹脂を溶解する有機溶媒と混合して、樹脂溶解物を得る工程、
(ii)前記樹脂溶解物と樹脂微粒子を分散させた二酸化炭素を主成分とする分散媒体とを混合し、前記樹脂溶解物の液滴を形成する工程、及び
(iii)前記樹脂溶解物の液滴から前記有機溶媒を除去する工程、
を経て製造されたもの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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