JP2016114829A - 電子写真用トナー - Google Patents
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Abstract
Description
アルコール成分と、芳香族ジカルボン酸化合物を含有したカルボン酸成分を含む非晶質縮重合系樹脂の原料モノマー、付加重合系樹脂の原料モノマー及び該付加重合系樹脂の原料モノマー100重量部に対して、2〜15重量部の非晶質縮重合系樹脂の原料モノマーと付加重合系樹脂の原料モノマーのいずれとも反応し得る化合物を重合させることにより得られる、非晶質縮重合系樹脂成分と付加重合系樹脂成分とを含む非晶質ハイブリッド樹脂(2-2)
を含有してなる結着樹脂を含有してなる静電荷像現像用トナーであって、前記の結晶性ハイブリッド樹脂(1-2)と非晶質ハイブリッド樹脂(2-2)の重量比(結晶性ハイブリッド樹脂(1-2)/非晶質ハイブリッド樹脂(2-2))が1/99〜40/60である、静電荷像現像用トナーが開示されている。
〔1〕 結晶性樹脂、非晶質樹脂、及び離型剤を含有する電子写真用トナーであって、
前記結晶性樹脂が、炭素数9以上14以下の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と、炭素数9以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られる重縮合系樹脂成分と、スチレン系樹脂成分とを含む結晶性複合樹脂Cを含有し、
前記非晶質樹脂が、アルコール成分と、芳香族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られる重縮合系樹脂成分と、スチレン系樹脂成分とを含む非晶質複合樹脂Aを含有し、
前記トナーの平均円形度が0.940以上であり、前記トナー中の粒径が3μm以下の粒子の含有量が5.0個数%以下である、電子写真用トナー、並びに
〔2〕 工程1:結晶性複合樹脂C、非晶質複合樹脂A及び離型剤を含むトナー成分を、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程、及び
工程2:得られた混練物を粉砕し、分級する工程
を含む、前記〔1〕記載の電子写真用トナーの製造方法
に関する。
通常、トナーは、定着時に用紙の巻き付きの課題は発生し難いが、これは、通常のトナーでは、離型剤の分散性が低く、トナーが離型剤の界面で粉砕されることで、粉砕時に発生したトナー微粉に多量の離型剤が含まれているためと考えられる。また、二軸押出機を用いて製造している特許文献1においても定着時の用紙の巻き付きについては考慮されていない。
これに対し、結晶性複合樹脂Cと非晶質複合樹脂Aとを併用した場合、離型剤の分散性が良すぎるため、低温定着性や耐久性に優れるが、一方、トナー微粉中の離型剤量が減少し、定着時に用紙の巻き付きの課題が発生するのではないかと考えられる。とりわけ、混練力の高いオープンロール型混練機を用いた場合、結晶性複合樹脂Cと非晶質複合樹脂Aが有しているスチレン系樹脂成分により、離型剤が微細に分散されてしまうためと考えられる。
そこで、本発明では、トナーの平均円形度とトナー中の微粉量を特定の範囲とすることにより、定着時の巻き付きを抑制することができる。即ち、トナー中の微粉量を制御することで、初期定着時の用紙巻き付きを抑制することができ、さらにトナーの平均円形度を高めることで、連続印刷時に発生するトナー微粉の発生を制御し、用紙巻き付き抑制の効果を連続印刷時も維持することができるものと考えられる。
また、両反応性モノマーの使用量は、低温定着性の観点から、スチレン系樹脂成分の原料モノマーの合計100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上であり、スチレン系樹脂成分と重縮合系樹脂成分との分散性を高め、トナーの耐久性を向上させる観点から、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下である。ここで、スチレン系樹脂成分の原料モノマーの合計に重合開始剤は含める。
この方法では、重縮合反応に適した反応温度条件下で工程(A)を行い、反応温度を低下させ、付加重合反応に適した温度条件下で工程(B)を行う。スチレン系樹脂成分の原料モノマー及び両反応性モノマーは、付加重合反応に適した温度で反応系内に添加にすることが好ましい。両反応性モノマーは付加重合反応をすると共に重縮合系樹脂成分とも反応する。
工程(B)の後に、再度反応温度を上昇させ、必要に応じて架橋剤となる3価以上の重縮合系樹脂成分の原料モノマー等を重合系に添加し、工程(A)の重縮合反応や両反応性モノマーとの反応をさらに進めることができる。
この方法では、付加重合反応に適した反応温度条件下で工程(B)を行い、反応温度を上昇させ、重縮合反応に適した温度条件下で、工程(A)の重縮合反応を行う。両反応性モノマーは付加重合反応と共に重縮合反応にも関与する。
重縮合系樹脂成分の原料モノマーは、付加重合反応時に反応系内に存在してもよく、重縮合反応に適した温度条件下で反応系内に添加してもよい。前者の場合は、重縮合反応に適した温度でエステル化触媒を添加することで重縮合反応の進行を調節できる。
この方法では、付加重合反応に適した反応温度条件下で工程(A)と工程(B)とを並行して行い、反応温度を上昇させ、重縮合反応に適した温度条件下で、必要に応じて架橋剤となる3価以上の重縮合系樹脂成分の原料モノマーを重合系に添加し、工程(A)の重縮合反応をさらに行うことが好ましい。その際、重縮合反応に適した温度条件下では、ラジカル重合禁止剤を添加して重縮合反応だけを進めることもできる。両反応性モノマーは付加重合反応と共に重縮合反応にも関与する。
で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を含有することが好ましい。
また、両反応性モノマーの使用量は、低温定着性の観点から、スチレン系樹脂成分の原料モノマーの合計100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上であり、スチレン系樹脂成分と重縮合系樹脂成分との分散性を高め、トナーの耐久性を向上させる観点から、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下である。ここで、スチレン系樹脂成分の原料モノマーの合計に重合開始剤は含める。
工程1:結晶性複合樹脂C、非晶質複合樹脂A及び離型剤を含むトナー成分を、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程、及び
工程2:得られた混練物を粉砕し、分級する工程
を含む方法により得られる粉砕トナーが低温定着性及び耐久性に優れる観点から好ましく、また、本発明の効果である定着時及び連続印刷時の用紙巻き付きの発生の抑制がより顕著に発揮される。
フローテスター「CFT-500D」(株式会社島津製作所社製)を用い、1g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1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出す。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、室温から降温速度10℃/minで0℃まで冷却し、0℃にて1分間保持する。その後、昇温速度50℃/minで測定する。観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を吸熱の最高ピーク温度とする。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで-10℃まで冷却する。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し測定する。吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とする。
JIS K0070の方法に基づき測定する。ただし、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更する。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、昇温速度10℃/minで200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却する。次に試料を昇温速度10℃/minで180℃まで昇温し測定する。そこで得られた融解吸熱カーブから観察される吸熱の最高ピーク温度を離型剤の融点とする。
平均粒子径は、個数平均粒子径を指し、走査型電子顕微鏡(SEM)写真から500個の粒子の粒径(長径と短径の平均値)を測定し、それらの数平均値とする。
測定機:コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター株式会社製)
アパチャー径:100μm
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマンコールター株式会社製)
電解液:アイソトンII(ベックマンコールター株式会社製)
分散液:電解液にエマルゲン109P(花王株式会社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB(グリフィン):13.6)を溶解して5質量%に調整したもの
分散条件:前記分散液5mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機(機械名:(株)エスエヌディー社製US-1、出力:80W)にて1分間分散させ、その後、前記電解液25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製する。
測定条件:前記電解液100mlに、3万個の粒子の粒径を20秒間で測定できる濃度となるように、前記試料分散液を加え、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)及び粒径が3μm以下の粒子の含有量(個数%)を求める。
測定機:FPIA-3000(シスメックス社製)
標準ユニット(対物レンズ10倍)
測定モード HPFモード
バージョン 00-10
分散液:エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB13.6)5質量%電解液
分散条件:分散液10mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、蒸留水10mlを添加し、さらに、超音波分散機にて2分間分散させる。
測定条件:分散液に分散したトナーの円形度を、粒子濃度1800〜2200個になる濃度で20℃で測定し、数平均値を求める。
表1に示すセバシン酸以外の重縮合系樹脂成分の原料モノマーを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、120℃に加熱した。120℃にて、表1に示すセバシン酸のうち1.5kgを添加し、さらに160℃まで加熱し、6時間反応させた。その後、表1に示すスチレン系樹脂成分の原料モノマー及び両反応性モノマーを滴下ロートにより1時間かけて滴下した。160℃に保持したまま1時間付加重合反応を熟成させた後、8.3kPaにて1時間スチレン系樹脂成分の原料モノマーの除去を行った。さらに、残りのセバシン酸を添加し、200℃まで8時間かけて昇温、8.3kPaにて30分反応させた。さらに、2-エチルヘキサン酸錫(II)20g及び没食子酸2gを添加し、200℃にて1時間反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させて、結晶性ハイブリッド樹脂を得た。
表1に示す原料モノマーを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、140℃に加熱した。さらに200℃まで加熱し、10時間反応させた後、8.3kPaにて30分反応させた。
さらに、2-エチルヘキサン酸錫(II)20g及び没食子酸2gを添加し、200℃にて1時間反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させて、結晶性ポリエステルを得た。
表2に示すフマル酸及び無水トリメリット酸以外の重縮合系樹脂成分の原料モノマー、2-エチルヘキサン酸錫(II)40g及び没食子酸1gを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、230℃にて8時間反応を行った後、8.3kPaにて1時間反応させた。
170℃に降温し、スチレン系樹脂成分の原料モノマー、両反応性モノマー及びジクミルパーオキサイドを滴下ロートにより1時間かけて滴下した。170℃に保持したまま1時間付加重合反応を熟成させた後、210℃に昇温し、8.3kPaにて1時間スチレン系樹脂成分の原料モノマーの除去及び、両反応性モノマーと重縮合系樹脂(ポリエステル)部位の反応を行った。さらに、210℃にて、無水トリメリット酸、フマル酸及びターシャリブチルカテコール5gを添加し、所望の軟化点に達するまで反応を行い、非晶質ハイブリッド樹脂を得た。
表2に示すフマル酸及び無水トリメリット酸以外の原料モノマー、2-エチルヘキサン酸錫(II)40g及び没食子酸1gを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、230℃にて8時間反応を行った。反応後、8.3kPaにて1時間反応させた。
さらに、210℃に降温して、無水トリメリット酸、フマル酸及びターシャリブチルカテコール5gを添加し、軟化点が138.1℃に達するまで反応を行い、非晶質ポリエステルを得た。
表3に示す所定量の結着樹脂と、着色剤「ECB-301」(大日精化社製、フタロシアニンブルー(P.B.15:3))4質量部、荷電制御剤「ボントロンE-304」(オリヱント化学工業社製)0.5質量部、及び離型剤「HNP-9」(日本精蝋社製、パラフィンワックス、融点:75℃)5質量部をヘンシェルミキサーにて混合後、以下に示す条件で溶融混練した。
離型剤として、「HNP-9」の代わりに、実施例7では「SP-105」(サゾール社製、フィッシャートロプシュワックス、融点:105℃)5質量部を、実施例8では「カルナバワックス C2」(加藤洋行社製、カルナウバワックス、融点:85℃)5質量部を、それぞれ使用した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
連続式オープンロール型混練機の運転条件を、低回転側ロール(後ロール)の回転数を60r/min(26m/min)を変更し、2本のロールの周速度の比(低回転側ロール/高回転側ロール)を0.78にした以外は、実施例1と同様にしてトナーを得た。
非磁性一成分現像装置「Microline5400」(沖データ(株)製)にトナーを実装し、2cm×3cmのベタ画像(トナー付着量:1.1mg/cm2)を有する未定着の画像を90g紙(mondi社製 Color Copy 90)上に得た。「Microline3050」(沖データ(株)製)の外部定着機(定着速度:300mm/sec)を用い、定着温度を130℃に設定し、未定着画像を定着させた。
定着画像に「Scotch(登録商標)メンディングテープ 810」(住友スリーエム社製、幅:18mm)を貼り付け、1.25kgの重りで上からこすった後、テープを剥がした。テープを貼る前と剥がした後の画像濃度を画像濃度測定器「GRETAG SPM50」(GRETAG社製)を用いて測定し、両者の比率(剥離後/貼付前×100)を定着強度とし、130℃の定着強度により低温定着性を評価した。結果を表3に示す。定着強度が高いほど低温定着性に優れることを示し、定着強度は、95%以上が好ましく、97%以上がより好ましく、98%以上がさらに好ましい。
非磁性一成分現像装置「Microline5400」(沖データ(株)製)のトナーカートリッジを外部モーターにより駆動できる空転機に装填し、A4用紙縦換算で30枚/分相当の印字速度に調整し、トナーを実装した。空転機を連続運転し1000枚印刷に相当する時間毎に、現像ローラー表面のスジの発生状況を目視で観察し、耐久性を評価した。スジが発生した時点の枚数を表3に示す。スジが発生した時点の枚数が多いほど耐久性に優れることを示し、その枚数は、7000枚(7K)以上が好ましく、8000枚(8K)以上がより好ましく、9000枚(9K)以上がさらに好ましい。なお、表中の「>10K」とは、10000枚(10K)までスジ発生しなかったことを示す。
非磁性一成分現像装置「Microline5400」(沖データ(株)製)にトナーを実装し、2cm×3cmのベタ画像(トナー付着量:1.1mg/cm2)を有する未定着の画像を60g紙(Fuji Xerox社製SP紙)上に得た。非磁性一成分現像装置「Microline3050」(沖データ(株)製)の外部定着機(定着速度:300mm/sec)を用い、定着温度を140℃から180℃へと5℃ずつ順次上昇させながら、未定着画像を定着させ、用紙巻き付きの有無を確認した。用紙巻き付きが発生した温度を表3に示す。用紙巻き付きの温度が高いほど、用紙の巻き付きが抑制されていることを示し、その温度は、165℃以上が好ましく、170℃以上がより好ましく、175℃以上がさらに好ましい。なお、表中の「>180℃」とは、180℃においても用紙の巻き付きが発生しなかったことを示す。
非磁性一成分現像装置「Microline5400」(沖データ(株)製)のトナーカートリッジを外部モーターにより駆動できる空転機に装填し、A4用紙縦換算で30枚/分相当の印字速度に調整し、トナーを実装した。空転機を連続運転し3000枚印刷に相当する時間運転した。
3000枚印刷相当運転後のトナーカートリッジを非磁性一成分現像装置「Microline5400」(沖データ(株)製)に実装し、2cm×3cmのベタ画像部(トナー付着量:1.1mg/cm2)を有する未定着の画像を60g紙(Fuji Xerox社製SP紙)上に得た。非磁性一成分現像装置「Microline3050」(沖データ(株)製)の外部定着機(定着速度:300mm/sec)を用い、定着温度を140℃から180℃へと5℃ずつ順次上昇させながら、未定着画像を定着させ、用紙巻き付きの有無を確認した。用紙巻き付きが発生した温度を表3に示す。用紙巻き付きの温度は、165℃以上が好ましく、170℃以上がより好ましく、175℃以上がさらに好ましい。なお、表中の「>180℃」とは、180℃においても用紙の巻き付きが発生しなかったことを示す。
実施例1、3、4、比較例2の対比、また、実施例2、5、6、比較例3の対比により、円形度が高いほど、連続印刷時の定着時の用紙巻き付きの発生が抑制され、耐久性にも優れることが分かる。
実施例1、7、8の対比より、離型剤としてパラフィンワックスを用いることで初期及び連続印刷時の定着時の用紙巻き付きの発生がより効果的に抑制されることが分かる。
実施例1、9の対比より、非晶質樹脂中、非晶質複合樹脂の含有率が高い方が、耐久性に優れることが分かる。
実施例1、10の対比より、結晶性複合樹脂の原料である脂肪族ジオールは、低温定着性の観点から、炭素数が12のドデカンジオールが好ましいことが分かる。
実施例1、11の対比より、高回転側と低回転側との周速度の比が0.67である実施例1が、初期及び連続印刷時の定着時の用紙巻き付きの発生を抑制しながら、低温定着性と耐久性により優れることがわかる。
実施例1と比較例6の対比より、非晶質ポリエステルと比較して、非晶質複合樹脂を用いることで、耐久性及び低温定着性に優れることが分かる。
実施例1と比較例7、実施例9と比較例8の対比より、結晶性ポリエステルと比較して、結晶性複合樹脂を用いることで、耐久性及び低温定着性に優れることが分かる。
Claims (8)
- 結晶性樹脂、非晶質樹脂、及び離型剤を含有する電子写真用トナーであって、
前記結晶性樹脂が、炭素数9以上14以下の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と、炭素数9以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られる重縮合系樹脂成分と、スチレン系樹脂成分とを含む結晶性複合樹脂Cを含有し、
前記非晶質樹脂が、アルコール成分と、芳香族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られる重縮合系樹脂成分と、スチレン系樹脂成分とを含む非晶質複合樹脂Aを含有し、
前記トナーの平均円形度が0.940以上であり、前記トナー中の粒径が3μm以下の粒子の含有量が5.0個数%以下である、電子写真用トナー。 - 離型剤が、パラフィンワックスを含有する、請求項1記載の電子写真用トナー。
- 非晶質樹脂中、非晶質複合樹脂Aの含有量が50質量%以上である、請求項1〜3いずれか記載の電子写真用トナー。
- 結晶性複合樹脂Cが、(イ)炭素数9以上14以下の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数9以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを含む、重縮合系樹脂成分の原料モノマー、(ロ)スチレン系樹脂成分の原料モノマー、及び(ハ)重縮合系樹脂成分の原料モノマー及びスチレン系樹脂成分の原料モノマーのいずれとも反応し得る両反応性モノマーを重合させることにより得られる樹脂である、請求項1〜4いずれか記載の電子写真用トナー。
- 結晶性樹脂と非晶質樹脂の質量比(結晶性樹脂/非晶質樹脂)が、5/95以上30/70以下である、請求項1〜5いずれか記載の電子写真用トナー。
- 工程1:結晶性複合樹脂C、非晶質複合樹脂A及び離型剤を含むトナー成分を、オープンロール型混練機を用いて溶融混練する工程、及び
工程2:得られた混練物を粉砕し、分級する工程
を含む、請求項1〜6いずれか記載の電子写真用トナーの製造方法。 - オープンロール型混練機が、周速度の異なる2本のロールを備え、周速度の低い低回転側ロールと周速度の高い高回転側ロールの周速度の比(低回転側ロール/高回転側ロール)が、0.10〜0.80である、請求項7記載の製造方法。
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