JP2016224367A - トナーおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハイブリッド結晶性樹脂を含む結着樹脂と特定の結晶核剤とを含有するトナー母体粒子を構成する。ハイブリッド結晶性樹脂は、例えばグラフト共重合体であり、非結晶性樹脂ユニットの主鎖(幹)と結晶性ポリエステル樹脂ユニットの側鎖(枝)とを有する。
【選択図】なし
Description
式(a):MO・Fe2O3
式(b):MFe2O4
(式) C=L1/L2
スキャナー112は、コンタクトガラス上の原稿Dを光学的に走査して読み取る。原稿Dからの反射光がCCDセンサー112aにより読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、画像処理部30において所定の画像処理が施され、露光装置411に送られる。
(透過型電子顕微鏡(TEM)による観察)
トナー母体粒子を構成する結着樹脂および結晶核剤の微細構造の観察は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて以下のように行った。まず、トナー母体粒子を常温硬化性のエポキシ樹脂中に十分分散させた後、包埋し、粒径100nm程度のスチレン微粉末に分散させた後、加圧成形を行ってトナーを含有させてなるブロックを作製した。次いで、作製したブロックに、必要に応じて四酸化オスミウムを用いて染色処理を施した後、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームで厚さ80〜200nmの薄片状に切り出して測定用試料を作製した。次いで、薄片状の測定用試料を、TEMにセットして、トナーの母体粒子の断面構造を写真撮影した。電子顕微鏡の倍率は5,000倍とした。
トナーを構成する各樹脂の融点およびガラス転移温度は、各樹脂について示差走査熱量測定を行うことにより求められる。示差走査熱量測定では、例えば、示差走査熱量計「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)が用いられる。測定は、昇降速度10℃/minで室温(25℃)から150℃まで昇温し、5分間150℃で等温保持する1回目の昇温過程、冷却速度10℃/minで150℃から0℃まで冷却し、5分間0℃で等温保持する冷却過程、および、昇降速度10℃/minで0℃から150℃まで昇温する2回目の昇温過程をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によって行われる。上記測定は、トナー3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、示差走査熱量計「ダイヤモンドDSC」のサンプルホルダーにセットして行う。リファレンスとして空のアルミニウム製パンを使用する。
各樹脂の重量平均分子量(Mw)(ポリスチレン換算)では、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)装置として、「HLC−8220」(東ソー社製)およびカラムとして「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZM−M3連」(東ソー社製)を用いる。カラム温度は40℃に保持され、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2mL/minで流す。測定試料の樹脂は、室温において超音波分散機を用いて5分間処理を行う溶解条件で、濃度1mg/mLになるようにTHFに溶解させる。得られた溶液を、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して試料溶液を得る。さらに、この試料溶液10μLを上記のキャリア溶媒と共に上記GPC装置内に注入する。そいて、屈折率検出器(RI検出器)を用いて樹脂中の各成分を検出し、測定試料の有する分子量分布を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて測定した検量線を用いて算出する。
樹脂粒子、着色剤粒子等の体積平均粒径(体積基準のメジアン径)は、「UPA−150」(マイクロトラック・ベル株式会社製)で測定した。
離型剤としてのベヘン酸ベヘネート(融点73℃)60質量部と、イオン性界面活性剤「ネオゲン RK」(第一工業製薬株式会社製)5質量部と、イオン交換水240質量部とを混合した溶液を95℃に加熱し、ホモジナイザー「ウルトラタックスT50」(IKA社製)を用いて十分に分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーを用いて分散処理することにより、離型剤粒子の固形分量が20質量部の分散液DWを調製した。この分散液DW中の粒子の体積平均粒径は、240nmであった。
下記の付加重合系樹脂(スチレンアクリル樹脂:StAc)ユニットの原料モノマー、両反応性モノマーおよびラジカル重合開始剤を含有する溶液Ma1を滴下ロートに入れた。
スチレン 35質量部
ブチルアクリレート 9質量部
アクリル酸 4質量部
ジ−t−ブチルパーオキサイド 7質量部
アジピン酸 91質量部
1,9−ノナンジオール 101質量部
下記両反応性モノマーを含むCPEsユニットの原料モノマーを、窒素導入管、脱水管、攪拌器および熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させ、溶液Mb2を得た。
アジピン酸 137質量部
1,9−ノナンジオール 151質量部
メチレンコハク酸 12質量部
スチレン 53質量部
n−ブチルアクリレート 19質量部
ジ−t−ブチルパーオキサイド 10質量部
攪拌機、還流冷却器、温度計およびガス吹き込み口を備えたフラスコに両反応性モノマーを含む下記のStAcユニットの原料モノマーおよびラジカル重合開始剤を含有する溶液Ma3を入れた。
スチレン 34質量部
n−ブチルアクリレート 12質量部
アクリル酸 2質量部
ジ−t−ブチルパーオキサイド 7質量部
N,N−ジメチルホルムアミド 80質量部
上記Ma1を、下記原料モノマー、両反応性モノマーおよびラジカル重合開始剤を下記の量で含有する溶液Ma4に変更した以外はハイブリッド結晶性樹脂HBC1の合成と同様にして、ハイブリッド結晶性樹脂HBC4を得た。ハイブリッド結晶性樹脂HBC4のMwは15,000であり、Tcは62℃であった。
スチレン 60.5質量部
ブチルアクリレート 15.5質量部
アクリル酸 7質量部
ジ−t−ブチルパーオキサイド 12質量部
窒素導入管、脱水管、攪拌器および熱電対を装備した四つ口フラスコ中で、170℃にて上記Mb1を用意した。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 31質量部
テレフタル酸 8質量部
フマル酸 6質量部
トリメリット酸 2.5質量部
上記Ma1を、下記原料モノマー、両反応性モノマーおよびラジカル重合開始剤を下記の量で含有する溶液Ma6に変更した以外はハイブリッド結晶性樹脂HBC1の合成と同様にして、ハイブリッド結晶性樹脂HBC6を得た。ハイブリッド結晶性樹脂HBC6のMwは14,000であり、Tcは62℃であった。
スチレン 7.4質量部
ブチルアクリレート 1.9質量部
アクリル酸 0・8質量部
ジ−t−ブチルパーオキサイド 1.5質量部
200質量部のハイブリッド結晶性樹脂HBC1を酢酸エチル200質量部に溶解し、この溶液を撹拌しながら、イオン交換水800質量部にポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムを濃度が1質量%になるよう溶解させた水溶液を上記溶液にゆっくりと滴下した。得られた溶液を減圧下、酢酸エチルを除去した後、アンモニアでpHを8.5に調製した。その後、固形分濃度を30質量%に調整した。こうして、水系媒体中にハイブリッド結晶性樹脂HBC1による微粒子が分散された分散液DHBC1を調製した。分散液DHBC1に含まれる粒子の体積基準のメジアン径は、205nmであった。
分散液DHBC1の調製において、ハイブリッド結晶性樹脂HBC1の代わりにハイブリッド結晶性樹脂HBC2〜HBC6のそれぞれを用いる以外は分散液DHBC1の調製と同様にして、水系媒体中にハイブリッド結晶性樹脂HBC2〜HBC6のそれぞれの微粒子が分散された分散液DHBC2〜DHBC6をそれぞれ得た。分散液DHBC2〜DHBC6に含まれる粒子の体積基準のメジアン径は、いずれも190〜230nmの範囲内であった。
(第1段重合)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部およびイオン交換水3000質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。次いで、得られた溶液に、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させたものを添加し、再度液温80℃とし、得られた溶液に、下記からなる単量体混合液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合を行い、樹脂微粒子の分散液x1を調製した。
スチレン 480質量部
n−ブチルアクリレート 250質量部
メタクリル酸 68質量部
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水3000質量部に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱後、当該溶液に、樹脂微粒子の分散液x1260質量部と、下記からなる単量体および離型剤を90℃にて溶解させた溶液とを添加し、循環経路を有する機械式分散機「CLEARMIX」(エム・テクニック株式会社製、「CLEARMIX(クレアミックス)」は同社の登録商標)により、1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。上記離型剤は、ベヘン酸ベヘネート(融点73℃)である。
スチレン 284質量部
n−ブチルアクリレート 92質量部
メタクリル酸 13質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部
ベヘン酸ベヘネート 190質量部
さらに、樹脂微粒子の分散液x2にイオン交換水400質量部を添加し、よく混合したのち、得られた混合液に、過硫酸カリウム11質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた溶液を添加し、得られた分散液に、82℃の温度条件下で、下記からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。
スチレン 350質量部
n−ブチルアクリレート 215質量部
アクリル酸 30質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8質量部
下記の重縮合系樹脂(非晶性ポリエステル樹脂)ユニットの原料モノマーを、窒素導入管、脱水管、攪拌器および熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 285.7質量部
テレフタル酸 66.9質量部
フマル酸 47.4質量部
100質量部の非晶性樹脂X2を400質量部の酢酸エチル(関東化学株式会社製)に溶解し、得られた溶液を、予め作製した0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液638質量部と混合し、撹拌しながら超音波ホモジナイザー「US−150T」(株式会社日本精機製作所製)でV−LEVEL 300μAで30分間超音波分散後した。次いで、40℃に加温した状態でダイヤフラム真空ポンプ「V−700」(BUCHI社製)を使用し、減圧下で3時間撹拌しながら酢酸エチルを完全に除去した。こうして、固形分量が13.5質量%の非晶性樹脂X2の微粒子が水系媒体中に分散してなる分散液DX2を調製した。分散液DX2に含まれる粒子の体積基準のメジアン径は、190nmであった。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加した。この溶液を撹拌しながら、銅フタロシアニン420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック株式会社製)を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子の水系分散液DCyを調製した。分散液DCyにおける着色剤微粒子の平均粒径(体積基準のメジアン径)は110nmであった。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加した。得られた溶液を撹拌しながら、当該溶液にアラキジルアルコール420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック株式会社製)を用いて分散処理することにより、結晶核剤の水系分散液Dcc1を調製した。分散液Dcc1における結晶核剤(アラキジルアルコール)の平均粒径(体積基準のメジアン径)は110nmであった。
アラキジルアルコールをベヘニルアルコール、1−テトラコサノール、1−ヘキサコノール、オクタコサノール、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸およびリグノセリン酸のそれぞれに変更した以外は分散液Dcc1と同様に調製して、結晶核剤の水系分散液Dcc2〜Dcc11をそれぞれ調製した。結晶核剤の水系分散液Dcc2〜Dcc11のそれぞれにおける結晶核剤の平均粒径(体積基準のメジアン径)は、いずれも100〜250nmの範囲内であった。
撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた反応容器に、分散液DX1180質量部(固形分換算)、分散液DHBC120質量部(固形分換算)、イオン交換水2000質量部を投入した後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
分散液Dcc1に代えて分散液Dcc2〜Dcc11のそれぞれを用いる以外はシアン現像剤1の製造と同様にして、シアン現像剤2〜11をそれぞれ製造した。
分散液Dcc8の添加量を1質量部(固形分換算)に変える以外はシアン現像剤8の製造と同様にしてシアン現像剤12を製造した。また、分散液Dcc8の添加量を20質量部(固形分換算)に変える以外はシアン現像剤8の製造と同様にしてシアン現像剤13を製造した。
分散液DHBC1の添加量を10質量部(固形分換算)に変える以外はシアン現像剤8の製造と同様にしてシアン現像剤14を製造した。また、分散液DHBC1の添加量を60質量部(固形分換算)に変える以外はシアン現像剤8の製造と同様にしてシアン現像剤15を製造した。
分散液DHBC1に代えて分散液DHBC2を用いる以外はシアン現像剤8の製造と同様にしてシアン現像剤16を製造した。また、分散液DHBC1に代えて分散液DHBC3を用いる以外はシアン現像剤8の製造と同様にしてシアン現像剤17を製造した。また、分散液DHBC1に代えて分散液DHBC5を用い、分散液Dcc8の添加量を20質量部(固形分換算)に変える以外はシアン現像剤8の製造と同様にしてシアン現像剤18を製造した。
撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた反応容器に、分散液DX2180質量部(固形分換算)、分散液DHBC120質量部(固形分換算)、イオン交換水2000質量部を投入した後、得られた分散液に5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加して当該分散液のpHを10に調整した。
分散液DHBC1に代えて分散液DHBC6を用いる以外はシアン現像剤8の製造と同様にしてシアン現像剤20を製造した。また、分散液DHBC1の添加量を2質量部(固形分換算)に変える以外はシアン現像剤8の製造と同様にしてシアン現像剤21を製造した。
実施例1において、分散液Dcc1を使用しなかった以外は同様にして、シアン現像剤22を得た。得られたシアン現像剤22におけるシアントナー母体粒子22Xの体積平均粒径は、シアントナー粒子のそれと同じであり、6.4μmであった。
(1)樹脂微粒子の作製
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水2900質量部に溶解させた溶液を添加し、反応容器を80℃に加熱後、下記からなる重合性単量体混合液をそのまま添加し、循環経路を有する機械式分散機「CLEAMIX」(エム・テクニック株式会社製)を用いて1時間混合分散させることにより、乳化粒子(油滴)を含有する分散液を調製した。下記「ステアリン酸ステアリル」はモノエステル化合物であり、下記「アジピン酸ジステアリル」はジ・トリエステル化合物である。
スチレン 630質量部
n−ブチルアクリレート 164質量部
メタクリル酸 46質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 7質量部
ステアリン酸ステアリル 80質量部
アジピン酸ジステアリル 80質量部
ジベンジリデンソルビトール 30質量部
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加し、この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック「リーガル330R」(キャボット社製)420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック株式会社製)を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子(カーボンブラック)が分散されてなる着色剤微粒子の分散液Dkを調製した。この分散液Dkにおける着色剤微粒子の粒子径を電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子株式会杜製)を用いて測定したところ、110nmであった。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、下記成分を下記の量でイオン交換水120質量部に添加した水溶液を添加し、液温を30℃に調整した。
分散液DX3(固形分換算) 1200質量部
分散液Dk (固形分換算) 120質量部
イオン交換水 1400質量部
ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム 3質量部
(1)低温定着性
複写機「bizhub PRO C6501」(コニカミノルタ株式会社製、「bizhub」は同社の登録商標)の定着装置を、定着用ヒートローラの表面温度を100〜210℃の範囲で変更することができるように改造した評価機にシアン現像剤1を充填した。次いで、王子製紙社製OKエンボス布目(坪量104.7g/m2)上に、トナー付着量11mg/10cm2のベタ画像を定着させる定着実験を、設定される定着温度を85℃から5℃刻みで増加させるよう変更しながら120℃まで繰り返し行った。当該試験を、シアン現像剤2〜22およびブラック現像剤1のそれぞれについて行った。
(評価基準)
ランク5:全く折れ目なし
ランク4:一部折れ目に従った剥離あり
ランク3:折れ目に従った細かい線状の剥離あり
ランク2:折れ目に従った太い線状の剥離あり
ランク1:大きな剥離あり
シアン現像剤1〜22およびブラック現像剤1のそれぞれ0.5gを内径21mmの10mLガラス瓶に取り、蓋を閉めて、タップデンサーKYT−2000(株式会社セイシン企業製)で室温にて600回振とうした後、蓋を取った状態で55℃、35%RHの環境下に2時間放置した。
At(質量%)=(篩上の残存現像剤質量(g))/0.5(g)×100
(評価基準)
◎:トナー凝集率が15質量%未満(現像剤の耐熱保管性が極めて良好)
○:トナー凝集率が15質量%以上20質量%未満(現像剤の耐熱保管性が良好)
△:トナー凝集率が20質量%以上25質量%未満(現像剤の耐熱保管性がやや悪い)
×:トナー凝集率が25質量%以上(現像剤の耐熱保管性が悪く、使用不可)
シアン現像剤1〜22およびブラック現像剤1のそれぞれを用いて、上記評価機にてハーフトーンチャートをコピーし、この画像の画像濃度を感光体の軸方向に5点測定し、画像濃度のばらつきを求めた。画像濃度は、画像濃度計(Macbeth RD914)を用いて測定した。画像濃度のばらつきは、5点の測定値のうち、最大の値と最小の値の差を算出し、5点の平均値に対する上記差の割合(%)として算出した。画像濃度のばらつきから、下記評価基準に基づきハーフトーンの再現性を評価し、もってトナーの帯電均一性を評価した。◎〜△であれば合格と判断される。
(評価基準)
◎:画像濃度のばらつきが10%未満(非常に良好)
○:画像濃度のばらつきが10%以上15%未満(良好)
△:画像濃度のばらつきが15%以上20%未満
×:画像濃度のばらつきが20%以上
30 画像処理部
40 画像形成部
41Y、41M、41C、41K 画像形成ユニット
42 中間転写ユニット
43 二次転写ユニット
50 用紙搬送部
51 給紙部
51a、51b、51c 給紙トレイユニット
52 排紙部
52a 排紙ローラー
53 搬送経路部
53a レジストローラー対
60 定着装置
62 定着ローラー
63 発熱ベルト
64 加圧ローラー
110 画像読取部
111 給紙装置
112 スキャナー
112a CCDセンサー
411 露光装置
412 現像装置
413 感光体ドラム
414 帯電装置
415 ドラムクリーニング装置
421 中間転写ベルト
422 一次転写ローラー
423、431 支持ローラー
423A バックアップローラー
426 ベルトクリーニング装置
431A 二次転写ローラー
432 二次転写ベルト
D 原稿
S 用紙
Claims (14)
- 結着樹脂および結晶核剤を含有するトナー母体粒子を含有する静電潜像現像用のトナーにおいて、
前記結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性樹脂ユニットとが化学的に結合した構造を有するハイブリッド結晶性樹脂を含み、
前記結晶核剤は、アラキジルアルコール、ベヘニルアルコール、1−テトラコサノール、1−ヘキサコノール、オクタコサノール、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸およびリグノセリン酸からなる群から選ばれる一以上の化合物である、
トナー。 - 前記ハイブリッド結晶性樹脂は、前記非晶性樹脂ユニットに前記結晶性ポリエステル樹脂ユニットがグラフト結合した構造を有する、請求項1に記載のトナー。
- 前記結晶核剤の融点は、前記ハイブリッド結晶性樹脂の融点よりも高い、請求項1または2に記載のトナー。
- 前記ハイブリッド結晶性樹脂における前記非晶性樹脂ユニットの含有量は、5〜30質量%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記結着樹脂における前記ハイブリッド結晶性樹脂の含有量は、1〜30質量%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記結着樹脂は、非晶性樹脂をさらに含有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記非晶性樹脂は、ビニル系樹脂である、請求項6に記載のトナー。
- 結着樹脂の粒子と結晶核剤の粒子とを水系媒体中で凝集させて生成する粒子を成長させる工程を含む、前記結着樹脂および前記結晶核剤を含有するトナー母体粒子を含有する静電潜像現像用のトナーの製造方法において、
前記結着樹脂には、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性樹脂ユニットとが化学的に結合した構造を有するハイブリッド結晶性樹脂を用い、
前記結晶核剤には、アラキジルアルコール、ベヘニルアルコール、1−テトラコサノール、1−ヘキサコノール、オクタコサノール、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸およびリグノセリン酸からなる群から選ばれる一以上の化合物を用いる、
トナーの製造方法。 - 前記ハイブリッド結晶性樹脂に、前記非晶性樹脂ユニットに前記結晶性ポリエステル樹脂ユニットがグラフト結合した構造を有する樹脂を用いる、請求項8に記載のトナーの製造方法。
- 前記結晶核剤に、前記ハイブリッド結晶性樹脂の融点よりも高い融点を有する化合物を用いる、請求項8または9に記載のトナーの製造方法。
- 前記ハイブリッド結晶性樹脂における前記非晶性樹脂ユニットの含有量は、5〜30質量%である、請求項8〜10のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記結着樹脂における前記ハイブリッド結晶性樹脂の含有量は、1〜30質量%である、請求項8〜11のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記結着樹脂に非晶性樹脂をさらに用いる、請求項8〜12のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記非晶性樹脂にビニル系樹脂を用いる、請求項13に記載のトナーの製造方法。
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