JP2017173384A - 静電潜像現像用トナー - Google Patents
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Abstract
Description
トナーの示差走査熱量測定(DSC)での1回目の昇温時の吸熱ピークのうちΔHが0.5J/g以上となる吸熱ピークが1つであり、前記ΔHが0.5J/g以上となる吸熱ピークの半値幅hT1、結晶性樹脂の2回目の昇温での吸熱ピークの半値幅hC2が、下記の式(1)、(2)を満たすことを特徴とする静電潜像現像用トナーによって解決される。
トナーの示差走査熱量測定(DSC)での1回目の昇温時の吸熱ピーク(1st)のうちΔHが0.5J/g以上となる吸熱ピークが1つであり、前記ΔHが0.5J/g以上となる吸熱ピークの半値幅hT1、結晶性樹脂の2回目の昇温での吸熱ピークの半値幅hC2が、上記の式(1)、(2)の関係を満たすことを特徴とする静電潜像現像用トナーである。かかる構成を有することで、上記した発明の効果を有効に発現し得るものである。
本発明のトナーでは、トナーのDSCでの1回目の昇温時の吸熱ピークのうち、当該吸熱量(ΔH)が0.5J/g以上となる吸熱ピークが1つであることを特徴とする。上記吸熱ピークの数は定着中に起こる吸熱反応がいくつあるかを示しており、トナー中の結晶性材料(結晶性樹脂及び離型剤)が定着時にほぼ同時に融解した場合には、上記吸熱量(ΔH)が0.5J/g以上の吸熱ピークが1つ現れる。この吸熱ピークが2つ以上(1+Sを含む)の場合には定着時に吸熱反応が異なる温度で2回以上起こっていることを示す。ここで、トナーの吸熱ピークが1+Sであるとは、吸熱ピークが1つ検出され、吸熱波形にショルダーが存在する場合を指す(図1参照)。この場合も、定着時に吸熱反応が異なる温度で2回、即ち、吸熱ピークで1回とショルダー部で1回の合計2回、起こっているため、本発明の要件を満足しないものである。上記吸熱量(ΔH)が0.5J/g以上の吸熱ピークが1つである本発明のトナーでは、結晶性材料である離型剤(W)および結晶性樹脂(C)がほぼ同時に融解することで、定着性(低温定着性、定着分離性)が効果的に発揮される点で優れている。
本発明のトナーでは、上記式(1)に示される、DSCでの1回目の昇温時におけるトナーの吸熱ピーク(ΔHが0.5J/g以上)の半値幅hT1の値が1.2℃以上5℃以下であることを特徴とする。吸熱反応のシャープさを示すのが上記半値幅hT1である。よって、DSCでの1回目の昇温時におけるトナーの吸熱ピークの半値幅hT1が低い方が低温定着性の立ち上がりがよいことから、当該半値幅hT1の値は5以下であり、好ましくは3.5℃以下であり、より好ましくは3.0℃以下であり、更に好ましくは2.5℃以下である。一方、結晶性樹脂(C)の結晶化度が高くなりすぎると離型剤(W)と結晶性樹脂(C)との溶け出しが不均一になるため好ましくない。かかる観点から、DSCでの1回目の昇温時におけるトナーの吸熱ピークの半値幅hT1が1.2℃以上になるような結晶化度においては、離型剤(W)と結晶性樹脂(C)との溶け出しがほぼ同時に起こることから、定着性(低温定着性、定着分離性)が効果的に発揮される点で優れている。
本発明のトナーでは、上記式(2)に示されるDSCでの結晶性樹脂の2回目の昇温での吸熱ピークの半値幅hC2に対する1回目の昇温時のおけるトナーの吸熱ピークの半値幅hT1の比(hT1/hC2)の値が0.35以上1.75以下であることを特徴とする。複数の結晶性材料(離型剤(W)、結晶性樹脂(C)等)が含有されるトナーを加熱したときの各結晶性材料の融解においては、その分子量、結晶化度、構造等が融解する順番に影響を与えると考えられる。DSCにおいて、上記半値幅の比(hT1/hC2)が0.35未満となる場合、トナー中の結晶性材料である結晶性樹脂(C)の結晶化度が高いときには、離型剤(W)と結晶性樹脂(C)との融解がほぼ同時に起こらず、低温定着性を悪化させる。また上記半値幅の比(hT1/hC2)が1.75を超える場合、トナー中の結晶性材料である結晶性樹脂(C)の結晶化度が低く、シャープメルト性が低下し、高速出力に悪影響を及ぼす。さらに定着分離性や耐熱保管性が低下する場合もある。以上の観点から、上記半値幅の比(hT1/hC2)の値は、好ましくは0.50以上1.70以下であり、より好ましくは0.70以上1.55以下である。
トナーの示差走査熱量測定(DSC)による上記吸熱量(ΔH)、吸熱ピークの数、半値幅hT1およびhC2は、具体的に、示差走査熱量計(differential scanning calorimeter;DSC)として、例えば「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)などを用い、昇降速度10℃/minで0℃から200℃まで昇温する第1昇温過程(1回目の昇温時)、冷却速度10℃/minで200℃から0℃まで冷却する冷却過程、および昇降速度10℃/minで0℃から200℃まで昇温する第2昇温過程(2回目の昇温時)をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によって測定されるものである。
本発明に係るトナーを構成する結着樹脂は、結晶性樹脂(C)と、非晶性樹脂(A)とを含む。得られるトナーが、上記DSCでのΔH=0.5J/g以上の吸熱ピーク(1st)が1つであり、かつ上記式(1)〜(2)の関係を満たす限り、結着樹脂を構成する結晶性樹脂および非晶性樹脂の種類、含有比等は特に制限されない。
トナーを構成する結晶性樹脂(C)については特に制限はなく、本技術分野における従来公知の結晶性樹脂が用いられうるが、なかでも結晶性樹脂は結晶性ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。以下、「結晶性樹脂、好ましくは結晶性ポリエステル樹脂」であることを、単に「結晶性(ポリエステル)樹脂」とも記す。
結晶性樹脂として好適な結晶性ポリエステル樹脂は、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られる公知のポリエステル樹脂であって、トナーの示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。明確な吸熱ピークとは、具体的には、実施例に記載の示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/minで測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。同様に、結晶性樹脂は、トナーのDSCにおいて、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいうものである。本発明においては、結晶性(ポリエステル)樹脂は、上記の熱的特性を示す樹脂であれば、未変性ポリエステル樹脂でもよく、変性ポリエステル樹脂でもよく、ハイブリッドポリエステル樹脂であってもよい。かかるポリエステル樹脂は、結晶性の高い構造をとりやすい点で優れている。
本発明のトナーにおいて、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと、ポリエステル樹脂以外の非晶性重合セグメントとが化学的に結合した樹脂(本明細書中、「ハイブリッド樹脂」または「ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂」とも称する場合がある)であることが好ましい。このような形態の樹脂を用いることにより、結着樹脂において、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性樹脂とがなじみやすくなり、相溶性が高くなる結果、トナーの低温定着性が良好に維持される。また、このようなハイブリッド樹脂を用いることにより、上記の結着樹脂を相分離構造としたことによる効果も得られやすくなる。相分離構造をもつことから、トナー溶融時において結晶性ポリエステル樹脂と非晶性樹脂とが相溶しても、結晶性ポリエステル樹脂が過度にトナー表面へ露出することがなく、ホットオフセット性が良好となる。
結晶性ポリエステル重合セグメントは、上記した結晶性ポリエステル樹脂と同様であり、同様の多価カルボン酸と、多価アルコールとの重縮合反応によって得られる公知のポリエステル樹脂に由来する部分である。結晶性ポリエステル重合セグメントは、上記定義したとおりであれば特に限定されない。例えば、結晶性ポリエステル重合セグメントによる主鎖に他成分を共重合させた構造を有する樹脂や、結晶性ポリエステル重合セグメントを他成分からなる主鎖に共重合させた構造を有する樹脂について、この樹脂を含むトナーが上記のように明確な吸熱ピークを示すものであれば、そのトナーは、本発明でいう結晶性ポリエステル重合セグメントを有するハイブリッド樹脂を含有すると言える。
ポリエステル樹脂以外の非晶性重合セグメント(なお、本明細書中、単に「非晶性重合セグメント」とも称する場合がある)は、結着樹脂を構成する非晶性樹脂とハイブリッド樹脂との親和性の向上に寄与する。非晶性重合セグメントが存在することで、ハイブリッド樹脂と非晶性樹脂との親和性が向上し、ハイブリッド樹脂と非晶性樹脂との相溶性を制御しやすくなる。
本発明に係る結着樹脂に含まれるハイブリッド樹脂の製造方法は、上記結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとを分子結合させた構造の重合体を形成することが可能な方法であれば、特に制限されるものではない。ハイブリッド樹脂の具体的な製造方法としては、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
この方法では、先ず、上述した非晶性重合セグメントを構成する単量体(好ましくは、スチレン単量体と(メタ)アクリル酸エステル単量体といったビニル単量体)を反応させて非晶性重合セグメントを形成する。次に、非晶性重合セグメントの存在下で、多価カルボン酸と多価アルコールとを重合反応させて結晶性ポリエステル重合セグメントを形成する。このとき、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させると共に、非晶性重合セグメントに対し、多価カルボン酸または多価アルコールを反応させることにより、ハイブリッド樹脂が形成される。
この方法では、先ず、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させて結晶性ポリエステル重合セグメントを形成する。また、結晶性ポリエステル重合セグメントを形成する反応系とは別に、上述した非晶性重合セグメントを構成する単量体を重合させて非晶性重合セグメントを形成する。このとき、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが互いに反応可能な部位を組み込んでおくと好ましい。なお、このような反応可能な部位を組み込む方法は、上述の通りであるため、その詳細な説明は省略する。
トナーの構成成分(結着樹脂)の1つである非晶性樹脂は、本技術分野における従来公知の非晶性樹脂が用いられうる。
非晶性樹脂としてビニル樹脂を用いる場合、ビニル樹脂としては、ビニル化合物を重合したものであれば特に制限されないが、例えば、アクリル酸エステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のトナーに含まれる結着樹脂は、結晶性樹脂(ハイブリッド樹脂を含む)(C)と、非晶性樹脂(A)とを含んでいれば、その形態(樹脂粒子の形態)は如何なるものであってもよい。
本発明のトナー中には、上記結晶性樹脂(ハイブリッド樹脂を含む)(C)及び非晶性樹脂(A)の結着樹脂に加え、下記の離型剤(W)及び着色剤(P)の内添剤を必須成分とし、更に必要に応じて、荷電制御剤などの他の内添剤;無機微粒子、有機微粒子、滑材などの外添剤が含有されていてもよい。
トナーを構成する離型剤(W)としては、特に限定されるものではなく、公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの分枝鎖状炭化水素ワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス、フィッシャートロプシュワックスなどの長鎖炭化水素系ワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナウバワックス、モンタンワックス、ベヘニルベヘネート(ベヘン酸ベヘニル)、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1、18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート、脂肪酸ポリグリセリンエステルなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。
トナーを構成しうる着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、染料、顔料などを任意に使用することができ、カーボンブラックとしてはチャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックなどが使用される。磁性体としては鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属、これらの金属を含む合金、フェライト、マグネタイトなどの強磁性金属の化合物、強磁性金属を含まないが熱処理することにより強磁性を示す合金、例えばマンガン−銅−アルミニウム、マンガン−銅−錫などのホイスラー合金と呼ばれる種類の合金、二酸化クロムなどを用いることができる。
荷電制御剤としては、ニグロシン系染料、ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、サリチル酸金属塩など、公知の種々の化合物を用いることができる。
トナーとしての帯電性能や流動性、あるいはクリーニング性を向上させる観点から、トナー粒子の表面に公知の無機微粒子や有機微粒子などの粒子、滑材を外添剤として添加することできる。
本発明のトナーの平均粒径、平均円形度に関しては、トナー粒子の平均粒径、平均円形度を用いるものとする。製造過程では、実施例に示すように、トナー粒子を製造後に、その平均粒径、平均円形度を測定すればよい。またトナー(製品)については、実施例で測定したトナー粒子の平均粒径、平均円形度と、外添剤(滑剤を除く)を加えたトナーの平均粒径、平均円形度(例えば、平均粒径は、μmの小数点以下2桁目を四捨五入した値、平均円形度は、小数点以下4桁目を四捨五入した値)が、同じ値を示すことから、いずれを用いてもよく、外添剤を除去することなく、そのまま測定してもよい。すなわち、本発明のトナーの平均粒径としては、トナー粒子の体積平均粒径が3.0〜8.0μm、好ましくは4.0〜7.5μmである。上記の範囲であることにより、定着時において飛翔して加熱部材に付着し定着オフセットを発生させる付着力の大きいトナー粒子が少なくなり、また、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドットなどの画質が向上する。また、トナー流動性も確保できる。
本発明のトナーを製造する方法としては、特に限定されず、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法など公知の方法が挙げられる。
乳化凝集法は、界面活性剤や分散安定剤によって分散された樹脂の微粒子(以下、「樹脂微粒子」ともいう)の分散液を、着色剤の微粒子などのトナー粒子構成成分の分散液と混合し、凝集剤を添加することによって所望のトナーの粒径となるまで凝集させ、その後または凝集と同時に、樹脂微粒子間の融着を行い、形状制御を行うことにより、トナー粒子を形成する方法である。
工程(a)は、結晶性(ポリエステル)樹脂の微粒子と、非晶性樹脂の微粒子とを水系媒体に分散させる工程を含み、また、必要に応じて、着色剤分散液調製工程や離型剤微粒子分散液調製工程などを含む。
結晶性(ポリエステル)樹脂(好ましくはハイブリッド樹脂)微粒子分散液調製工程は、トナー粒子を構成する結晶性(ポリエステル)樹脂を合成し、この結晶性ポリエステル樹脂を水系媒体中に微粒子状に分散させて結晶性(ポリエステル)樹脂微粒子の分散液を調製する工程である。
非晶性樹脂微粒子分散液調製工程は、トナー粒子を構成する非晶性樹脂を合成し、この非晶性樹脂を水系媒体中に微粒子状に分散させて非晶性樹脂微粒子の分散液を調製する工程である。
着色剤分散液調製工程は、着色剤を水系媒体中に微粒子状に分散させて着色剤微粒子の分散液を調製する工程である。また、離型剤微粒子分散液調製工程は、離型剤を水系媒体中に微粒子状に分散させて離型剤微粒子の分散液を調製する工程である。
この凝集・融着工程は、水系媒体中で前述の結晶性(ポリエステル)樹脂微粒子および非晶性樹脂微粒子と、着色剤粒子と、更に必要に応じて離型剤微粒子(離型剤を含有する非晶性樹脂微粒子を用いる場合には、離型剤微粒子は必要に応じて用いればよい)とを凝集させ、凝集させると同時にこれら粒子を融着させて結着樹脂を得る工程である。
この冷却工程は、上記のトナー粒子の分散液を冷却処理する工程である。冷却処理における冷却速度は、特に制限されないが、0.2〜20℃/分が好ましい。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
濾過工程では、トナー粒子の分散液からトナー粒子を濾別する。濾過処理方法としては、遠心分離法、ヌッチェなどを使用して行う減圧濾過法、フィルタープレスなどを使用して行う濾過法などがあり、特に限定されるものではない。
この工程は、乾燥処理したトナー粒子表面へ必要に応じて外添剤を添加、混合してトナーを作製する工程である。外添剤の添加により、トナーの流動性や帯電性が改良され、また、クリーニング性の向上等が実現される。
以上のようなトナーは、例えば磁性体を含有させて一成分磁性トナーとして使用する場合、いわゆるキャリアと混合して二成分現像剤として使用する場合、非磁性トナーを単独で使用する場合などが考えられ、いずれも好適に使用することができる。
本発明のトナーを使用する好適な定着方法としては、いわゆる接触加熱方式のものを挙げることができる。接触加熱方式としては、特に熱圧定着方式、さらには熱ロール定着方式および固定配置された加熱体を内包した回動する加圧部材により定着する圧接加熱定着方式を挙げることができる。
(DSCでの、1回目の昇温時の吸熱ピークの吸熱量(ΔH)、該吸熱量(ΔH)が0.5J/g以上の吸熱ピークの数、1回目の昇温時のおけるトナーの吸熱ピークの半値幅hT1および結晶性樹脂の2回目の昇温での吸熱ピークのhC2の測定方法)
示差走査熱量測定(DSC)による上記吸熱量(ΔH)、吸熱ピークの数、半値幅hT1およびhC2は、具体的に、示差走査熱量計(differential scanning calorimeter;DSC)として、例えば「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)などを用い、昇降速度10℃/minで0℃から200℃まで昇温する第1昇温過程(1回目の昇温時)、冷却速度10℃/minで200℃から0℃まで冷却する冷却過程、および昇降速度10℃/minで0℃から200℃まで昇温する第2昇温過程(2回目の昇温時)をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によって行った。
重なり合う谷部分の極小値よりベースラインに垂線を下ろした直線により、吸熱波形、すなわち、吸熱量を切り分けるものとする。また、切り分けられた2以上の吸熱波形から、各半値幅を求め、これらの合計量を半値幅hT1とした。
図1は、トナーのDSCでの1回目の昇温時の吸熱ピークのうち、当該吸熱量(ΔH)が0.5J/g以上となる吸熱ピークが1つ検出され、その吸熱ピークの吸熱波形にショルダーが存在してなる場合を模式的に表した図面である。図1に示すように、吸熱波形の二次微分次数から与えられるピークの曲率からショルダーを検出した。曲率がゼロになる点を変曲点として、ショルダーの変曲点a,bを直線で結び、吸熱波形とこのa−bで囲まれた面積をショルダーの吸熱量として算出した。この吸熱ピークとショルダーの吸熱波形から、ピークが分離できないショルダーを有するものに関しては、分離せず1つの吸熱ピークとして扱うものとし、半値幅hT1を求めた。
トナーを構成する各樹脂(結晶性樹脂、離型剤等)の融点(Tmc、Tmw等)および各樹脂(非晶性樹脂等)のガラス転移温度は、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た。示差走査熱量測定は、上記と同様のものを用いた。測定は、上記測定条件(昇温・冷却条件)と同様にして行った。上記測定は、各樹脂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った。リファレンスとして空のアルミニウム製パンを使用した。
測定対象となる樹脂を、濃度1mg/mLとなるようにTHFに溶解させ、次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターを用いて濾過し、得られた溶液をGPC測定用のサンプルとして用いた。GPC測定条件は、下記に示すGPC分析条件を採用し、サンプル中に含まれる樹脂の重量平均分子量を測定した。
GPC装置として「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー株式会社製)」を用い、カラムとして「TSKgel、SuperHM−H(東ソー株式会社製6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHFを用いた。分析は、流速0.6mL/min、サンプル注入量10μL、測定温度40℃、RI検出器を用いて行った。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。なお、試料解析におけるデータ収集間隔は300msとした。
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」(マイクロトラック社製)で測定した。
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー及び精留塔を備えた反応容器に、ジカルボン酸としてテトラデカン二酸180質量部、多価アルコールとしてブタンジオール110質量部を仕込み、反応系の温度を1時間かけて190℃に上昇させ、反応系内が均一に撹拌されていることを確認した。その後、触媒としてTi(OBu)4を0.3質量部投入し、更に、生成される水を留去しながら反応系の温度を190℃から6時間かけて240℃に上昇させた。更に、240℃に維持した状態で6時間脱水縮合反応を継続して重合(重縮合)反応を行うことにより、結晶性ポリエステル樹脂(C−iv)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(C−iv)は、重量平均分子量(Mw)が17000、融点(mp)が78℃であった。
合成例1において、ジカルボン酸としてテトラデカン二酸をセバシン酸154質量部、多価アルコールとしてブタンジオールをヘキサンジオール139質量部に変え、脱水縮合反応の反応時間6時間を3時間にした他は、合成例1と同様して、結晶性ポリエステル樹脂(C−vii)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(C−vii)は、重量平均分子量(Mw)が6000、融点(mp)が64℃であった。
両反応性モノマーを含む、下記の付加重合系樹脂(スチレンアクリル樹脂:StAc)セグメントの原料モノマーおよびラジカル重合開始剤からなる原料モノマー組成物を滴下ロートに入れた。
n−ブチルアクリレート 11質量部
アクリル酸 6質量部
重合開始剤(ジーt−ブチルパーオキサイド) 7質量部。
ブタンジオール 154質量部。
合成例3において、テトラデカン二酸をセバシン酸231量部、ブタンジオールを41質量部、加えてドデカンジオール291質量部とした他は、合成例3と同様して、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−ii)を得た。得られたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−ii)は、重量平均分子量(Mw)が16000、融点(mp)が69℃であった。また、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−ii)は、その全量に対して結晶性ポリエステル樹脂(CPEs)以外の樹脂(StAc)セグメントを10質量%含み、また、StAcにCPEsがグラフト化した形態の樹脂であった。
合成例3において、テトラデカン二酸をドデカン二酸402量部、ブタンジオールをエチレングリコール108質量部に変えた他は、合成例3と同様して、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−iii)を得た。ハイブリッド得られた結晶性ポリエステル樹脂(C−iii)は、重量平均分子量(Mw)が21000、融点(mp)が83℃であった。また、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−iii)は、その全量に対して結晶性ポリエステル樹脂(CPEs)以外の樹脂(StAc)セグメントを10質量%含み、また、StAcにCPEsがグラフト化した形態の樹脂であった。
合成例3において、テトラデカン二酸をドデカン二酸277量部、ブタンジオールをノナンジオール311質量部に変えた他は、合成例3と同様して、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−v)を得た。得られたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−v)は、重量平均分子量(Mw)が22000、融点(mp)が79℃であった。また、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−v)は、その全量に対して結晶性ポリエステル樹脂(CPEs)以外の樹脂(StAc)セグメントを10質量%含み、また、StAcにCPEsがグラフト化した形態の樹脂であった。
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー及び精留塔を備えた反応容器(重合器)に、n−ヘキサン200質量部を仕込み、イソプロピルデンジルコニウムジクロリドと修飾メチルアルミノキサンとトリイソブチルアルミニウムの混合ヘキサン溶液22質量部を30分かけて滴下投入した。同時に反応容器(重合器)の別の供給口より、1−ブテン240質量部、プロピレン25質量部を1時間かけて添加し、水素を連続的に供給しながら重合温度53℃、全圧0.8MPaGの条件下で3時間保持し重合反応を完結させることにより、非ポリエステル系結晶性樹脂(C−vi)を得た。得られた非ポリエステル系結晶性樹脂(C−vi)は、重量平均分子量(Mw)が18,200、融点(mp)が82℃であった。
上記合成例4で得られたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−i)30質量部を溶融状態のまま、乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)に対して毎分100質量部の移送速度で移送した。また、この溶融状態のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の移送と同時に、当該乳化分散機に対して、水性溶媒タンクにおいて試薬アンモニア水60質量部をイオン交換水で希釈した濃度0.37質量%の希アンモニア水を、熱交換器で100℃に加熱しながら毎分0.1リットルの移送速度で移送した。そして、この乳化分散機を、回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cm2の条件で運転することにより、体積基準のメジアン径が250nm、固形分量が20質量部のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液(結晶性樹脂微粒子分散液[c1])を調製した。
製造例1において、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−i)をハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−ii)に変えた他は、製造例1と同様して、体積基準のメジアン径が340nm、固形分量が20質量部のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液(結晶性樹脂微粒子分散液[c2])を調製した。
製造例1において、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−i)をハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−iii)に変えた他は、製造例1と同様して、体積基準のメジアン径が170nm、固形分量が20質量部のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液(結晶性樹脂微粒子分散液[c3])を調製した。
製造例1において、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−i)を結晶性ポリエステル樹脂(C−iv)に変えた他は、製造例1と同様して、体積基準のメジアン径が230nm、固形分量が20質量部の結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液(結晶性樹脂微粒子分散液[c4])を調製した。
製造例1において、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−i)をハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−v)に変えた他は、製造例1と同様して、体積基準のメジアン径が400nm、固形分量が20質量部のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液(結晶性樹脂微粒子分散液[c5])を調製した。
製造例1において、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−i)を非ポリエステル系結晶性樹脂(C−vi)に変え、試薬アンモニア水60質量部を20質量部に変えた他は、製造例1と同様して、体積基準のメジアン径が170nm、固形分量が20質量部の非ポリエステル系結晶性樹脂微粒子の水系分散液(結晶性樹脂微粒子分散液[c6])を調製した。
製造例1において、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(C−i)を結晶性ポリエステル樹脂(C−vii)に変えた他は、製造例1と同様して、体積基準のメジアン径が300nm、固形分量が20質量部の結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液(結晶性樹脂微粒子分散液[c7])を調製した。
<作製法(ア)>
(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8gをイオン交換水3Lに溶解させた溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。その後、過硫酸カリウム10gをイオン交換水200gに溶解させた溶液を添加し、再度液温を80℃とし、下記の単量体混合液を1時間かけて滴下した。
スチレン 483g
n−ブチルアクリレート 245g
メタクリル酸 72g。
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6gをイオン交換水2000mlに溶解させた溶液を仕込み、80℃に加熱後、上記の樹脂微粒子〔A1〕320gを加えた。
スチレン 175g
n−ブチルアクリレート 83g
メタクリル酸 23g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 3.9g
離型剤:ベヘン酸ベヘニル(融点73℃) 118g
を80℃で溶解、混合させた単量体溶液を、循環経路を有する機械式分散機「CREARMIX」(エム・テクニック社製)により15分混合分散させて、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。得られた分散液を反応容器に添加した。
上記の樹脂微粒子分散液〔B1〕に、過硫酸カリウム5gをイオン交換水100mlに溶解させた溶液を添加し、82℃の温度条件下に、下記の単量体混合液を90分かけて滴下した。
スチレン 298g
n−ブチルアクリレート 120g
メタクリル酸 37g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 7.4g。
<作製法(イ)>
(第1段重合)
作製例1の(第1段重合)と同様にして、樹脂微粒子〔a1〕が分散されてなる樹脂微粒子分散液〔A1〕を調製した。
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6gをイオン交換水2000mlに溶解させた溶液を仕込み、80℃に加熱後、上記の樹脂微粒子〔A1〕325gを加えた。
スチレン 190g
n−ブチルアクリレート 85g
メタクリル酸 25g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 3.9g
離型剤:ベヘン酸ベヘニル(融点73℃) 140g
を反応容器に添加した他は、作製例1の(第2段重合)と同様にして重合を行い、樹脂微粒子〔b2〕が分散されてなる樹脂微粒子分散液〔B2〕を調製した。
上記の樹脂微粒子分散液〔B2〕に、過硫酸カリウム5gをイオン交換水100mlに溶解させた溶液を添加し、82℃の温度条件下に、下記の単量体混合液を90分かけて滴下した。
スチレン 310g
n−ブチルアクリレート 120g
メタクリル酸 35g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8g。
作製例1において、(第2段重合)の離型剤のベヘン酸ベヘニル(ドコサン酸ドコシル;融点73℃)を脂肪酸ポリグリセリンエステル(日油株式会社製、品名ニッサンエレクトール、融点68℃)に変えた他は、作製例1と同様して、ビニル単量体由来の構成成分を主成分とし、離型剤を含有する非晶性樹脂(StAc系樹脂)微粒子S3の分散液〔s3〕を調製した。
作製例1において、(第2段重合)の離型剤として、ベヘン酸ベヘニル(融点73℃)を石油由来のワックスであるマイクロクリスタリンワックス(日本精蝋株式会社製、品名HNP−0190、融点80℃)に変えた他は、作製例1と同様して、ビニル単量体由来の構成成分を主成分とし、離型剤を含有する非晶性樹脂(StAc系樹脂)微粒子S4の分散液〔s6〕を調製した。
作製例2において、(第2段重合)の離型剤として、ベヘン酸ベヘニル(融点73℃)を炭化水素系合成ワックスであるフィッシャートロプシュワックス(日本精蝋株式会社製、品名FNP−0090、融点88℃)に変えた他は、作製例2と同様して、ビニル単量体由来の構成成分を主成分とし、離型剤を含有する非晶性樹脂(StAc系樹脂)微粒子S5の分散液〔s7〕を調製した。
テレフタル酸123質量部、トリメリット酸9質量部、フマル酸30質量部、ドデセニルコハク酸無水物120質量部、ビスフェノールAプロピレンオキシド2モル付加物570質量部、ビスフェノールAエチレンオキシド2モル付加物93質量部を、撹拌機、温度計、冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、チタンテトラブトキサイド0.2質量部を添加し、窒素ガス気流下において180℃で撹拌しながら8時間重合反応を行った。さらにチタンテトラブトキサイド0.3質量部を添加し、温度を220℃に上げて撹拌しながら6時間重合反応を行った後、反応容器内を10mmHgまで減圧し、減圧下で反応を行うことにより、淡黄色透明な非晶性ポリエステル樹脂(a2)を得た。この非晶性ポリエステル樹脂(a2)のガラス転移点(Tg)は56℃、重量平均分子量(Mw)は17,500であった。
撹拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けたフラスコに、ベヘン酸ベヘニル(融点73℃)60質量部、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬株式会社製、品名ネオゲンRK)5質量部、イオン交換水240質量部を投入、混合して95℃に加熱し、ホモジナイザを用いて分散した。その後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザで分散処理し、離型剤を分散させてなる離型剤微粒子W1の分散液〔w1〕を調製した。分散液中の離型剤微粒子W1は、体積平均粒径(体積基準のメジアン径)が280μm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質量部に添加した溶液を撹拌しながら、銅フタロシアニン(C.I.ピグメントブルー15:3)240質量部を徐々に添加した。撹拌装置クレアミックス(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子P1の分散液〔p1〕を調製した。分散液中の着色剤微粒子P1は、体積基準のメジアン径が105nmであった。
〔トナー〔1〕の作製〕
撹拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けたフラスコに、
・イオン交換水 750質量部
・着色剤微粒子分散液〔p1〕 56質量部(固形分換算)
・離型剤を含有する非晶性樹脂微粒子の分散液〔s1〕 520質量部(固形分換算)
を仕込み、液温を25℃に調製した後、濃度25質量%の水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調製した。
・結晶性樹脂微粒子分散液[c1] 56質量部(固形分換算)
・非晶性樹脂微粒子分散液[ap1] 69質量部(固形分換算)
を添加した。なお、本実施例では上記の手順で添加を行ったが、分散液〔s1〕と、着色剤分散液〔p1〕と、塩化マグネシウムと、の添加順番は特には制限されない。さらに、結晶性樹脂微粒子分散液[c1]や非晶性樹脂微粒子分散液[ap1]においては添加順序、および添加時の温度も制限されない。以下、同様である。
〔トナー〔2〕〜〔6〕、〔8〕〜〔10〕、〔13〕〜〔15〕の作製〕
実施例1において、結晶性樹脂C、離型剤、非晶性樹脂A,非晶性樹脂A’及び着色剤を下記表1に示す添加量の各分散液を用いた他は、実施例1と同様の作製方法により、トナー〔2〕〜〔6〕、〔8〕〜〔10〕、〔13〕〜〔15〕をそれぞれ得た。
〔トナー〔7〕の作製〕
撹拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けたフラスコに、
・イオン交換水 750質量部
・着色剤微粒子分散液〔p1〕 56質量部(固形分換算)
・離型剤を含有する非晶性樹脂微粒子の分散液〔s1〕 265質量部(固形分換算)
を仕込み、液温を25℃に調製した後、濃度25質量%の水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調製した。
・結晶性樹脂微粒子分散液[c1] 84質量部(固形分換算)
・非晶性樹脂微粒子分散液[ap1] 252質量部(固形分換算)
・離型剤微粒子分散液[w1] 47質量部(固形分換算)
を添加した。その後の作製方法は、実施例1と同様にして、トナー〔7〕を得た。
〔トナー〔11〕の作製方法〕
実施例1において、離型剤を含有する非晶性樹脂微粒子の分散液〔s1〕の添加量を560質量部(固形分換算)に、離型剤微粒子分散液[ap1]の添加量を86質量部(固形分換算)に変え、離型剤を含有する非晶性樹脂微粒子の分散液〔s1〕を用いなかった他は、実施例1と同様の作製方法により、トナー〔11〕を得た。
〔トナー〔12〕の作製〕
実施例7において、結晶性樹脂微粒子分散液[c1]の添加量を56質量部(固形分換算)に、離型剤微粒子分散液[w1]の添加量を77質量部(固形分換算)に、離型剤微粒子分散液[ap1]の添加量を512質量部(固形分換算)に変え、離型剤を含有する非晶性樹脂微粒子の分散液〔s1〕を用いなかった他は、実施例7と同様の作製方法により、トナー〔12〕を得た。
さらに、各実施例及び比較例のトナー〔1〕〜〔15〕に対して、シリコーン樹脂を被覆した体積平均粒径60μmのフェライトキャリアをトナー濃度が6質量%となるように添加して混合した。こうして、各実施例及び比較例の二成分現像剤〔1〕〜〔15〕を製造した。
〔定着温度(低温定着性の評価)〕
各実施例及び比較例の二成分現像剤〔1〕〜〔15〕につき、市販の複合機「bizhub PRESS C1100」(コニカミノルタ社製)を改造したものを用いて、坪量128gのA4上質紙(NPI)に2.5×4cmのベタパッチが出力方向に対して中央と左右、合せて3カ所に付着量11g/m2で印字されるよう調整し、上ローラー温度を外部モニターで確認しながら画像を出力した。設定温度125℃から2℃刻みでローラー温度を上昇させ、3カ所のベタパッチの全てにオフセットがなく定着されたときの温度を定着温度とした。得られた定着温度に基づく定着性、特に低温定着性につき、以下のように評価した。得られた定着温度及び下記評価基準に基づく結果を表4に示す。
○:定着温度が125℃〜134℃の場合、低温定着性は良好である;
△:定着温度が134℃を超えて139℃未満の場合、低温定着性はやや良好である。実用上問題なし;
×:定着温度が139℃以上の場合、低温定着性は不良である。実用上問題あり。
各実施例及び比較例のシアン系のトナー〔1〕〜〔15〕につき、その耐熱保管性を次のようにして評価した。
○:トナー凝集率(%)が40%未満の場合、耐熱保管性は良好であり合格とする
△:トナー凝集率(%)が40%超から50%未満の場合、耐熱保管性はやや良好であり合格とする
NG:トナー凝集率(%)が50%を超えた場合は、耐熱保管性は不良であり、不合格とする。
各実施例及び比較例のシアン系のトナー〔1〕〜〔15〕につき、前述の定着温度の評価と同様の方法で紙種をmondi Color Copy 80に変えて定着温度を求めた。この定着温度に30℃加算した温度を上ローラー温度に設定し(例えば定着温度が130℃の場合は160℃に設定する)、同じくmondi Color Copy 80へ全面10g/m2の付着量になるよう調整した画像を、紙の先端余白を1mmずつ変えて出力した。
○:分離可能先端余白が5mm以下であり、定着分離性は良好であり、実用上十分なレベルである;
△:分離可能先端余白が6mm以上7mm以下であり、定着分離性はやや不良であるが、実用上問題のないレベルである;
NG:分離可能先端余白が8mm以上であり、定着分離性は不良であり、出力不可(実用上問題のあるレベル)である。出力不可とは、定着部で画像が剥離されず機外に排出されなかった場合や、機外に排出されたもののシワや折り、ブリスター、光沢ムラが生じるといった画像不良を示す。
Claims (11)
- 結晶性樹脂(C)、非晶性樹脂(A)、離型剤(W)および着色剤(P)を含む静電潜像現像用トナーであって、
前記トナーの示差走査熱量測定計(DSC)での1回目の昇温時の吸熱ピークのうち、吸熱量(ΔH)が0.5J/g以上となる吸熱ピークが1つであり、前記ΔHが0.5J/g以上となる吸熱ピークの半値幅hT1、結晶性樹脂の2回目の昇温での吸熱ピークの半値幅hC2が、下記の式(1)、(2)の関係を満たすことを特徴とする静電潜像現像用トナー。
- 前記非晶性樹脂(A)が、ビニル重合セグメントを含む樹脂を含有することを特徴とする請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記結晶性樹脂(C)の融点Tmc(℃)と前記離型剤(W)の融点Tmw(℃)とが下式の関係を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記結晶性樹脂(C)が、ジカルボン酸および多価アルコールに由来する構成単位を含む結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記結晶性樹脂(C)の融点Tmc(℃)が、65(℃)≦Tmc≦85(℃)であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記結晶性樹脂(C)の含有量が、トナー全量に対し、2質量%以上20質量%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記非晶性樹脂(A)が、ビニル重合性樹脂(S)を含み、
トナー中の前記ビニル重合性樹脂(S)の含有量が、トナー全量に対して、3質量%以上90質量%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。 - 前記結晶性樹脂(C)の融点Tmc(℃)と前記離型剤の融点Tmw(℃)とが下式の関係を満たすことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記結晶性樹脂の融点Tmc(℃)と前記離型剤の融点Tmw(℃)とが下式の関係を満たすことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記結晶性樹脂(C)が、ビニル重合セグメントと結晶性ポリエステル重合セグメントとが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記非晶性樹脂(A)が非晶性ポリエステル樹脂を含み、かつ前記トナー中の前記非晶性ポリエステル樹脂の含有量が、トナー全量に対して、40質量%以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。
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