JP2019070835A - 負帯電性トナー及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、近年、高解像度、高画質に対する要求水準のさらなる高まりに伴い、重合トナーであっても、解決しなければならない問題点が指摘されている。
本発明のトナーは、結着樹脂、着色剤、帯電制御剤及び軟化剤を含む着色樹脂粒子を含有する。
以下、本発明に使用される着色樹脂粒子の製造方法、当該製造方法により得られる着色樹脂粒子、当該着色樹脂粒子を用いた本発明のトナーの製造方法及び本発明のトナーについて、順に説明する。
本発明に用いられる着色樹脂粒子は、以下に示すプロセスを含む懸濁重合法により製造される。
まず、重合性単量体、着色剤、帯電制御剤及び軟化剤、さらに必要に応じて添加される分子量調整剤等のその他の添加物を混合し、重合性単量体組成物の調製を行う。重合性単量体組成物を調製する際の混合には、例えば、メディア式分散機を用いて行う。
本発明では、架橋性の重合性単量体を、モノビニル単量体100質量部に対して、通常、0.1〜5質量部、好ましくは0.3〜2質量部の割合で用いることが望ましい。
ブラック着色剤としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック、並びに酸化鉄亜鉛、及び酸化鉄ニッケル等の磁性粉等を用いることができる。
R1−COO−R2 式(1)
(上記式(1)中、R1は炭素数15〜23の直鎖アルキル基を示し、R2は炭素数16〜24の直鎖アルキル基を示す。)
R1とR2は同じ基であってもよいし、互いに異なる基であってもよい。
モノエステル化合物の融点は、例えば、示差走査熱量分析機(セイコーインスツル社製、商品名:DSC−6220)等を用いて、特定の温度範囲において100℃/分で昇温する条件で測定を行い、得られたDSC曲線のピークのトップを融点(TmD)とすることができる。
モノエステル化合物の製造方法の典型例は以下の通りである。なお、本発明に用いられるモノエステル化合物の製造方法は、以下の典型例に限定されない。
まず、反応容器に、原料となるアルコールとカルボン酸を加える。アルコールとカルボン酸のモル比は、目的とする軟化剤の化学構造に合わせて適宜調整する。すなわち、モノエステル化合物の場合は、アルコール:カルボン酸=1:1のモル比となるようにアルコールとカルボン酸を混合する。なお、脱水縮合反応における反応性等を考慮して、アルコールとカルボン酸のうちいずれか一方を、上記比より若干過剰に加えてもよい。
次に、混合物を適宜加熱し、脱水縮合反応を行う。脱水縮合反応により得られるエステル化粗生成物に対し、塩基性水溶液、及び適宜有機溶媒を加え、未反応のアルコール及びカルボン酸を脱プロトン化し水相に分離する。あとは、適宜水洗、溶媒留去、及びろ過を行うことにより、所望のモノエステル化合物が得られる。
ポリグリセリンはグリセリンを脱水縮合したもので、その重合度は3〜15のものが好ましく、4〜12のものがより好ましく、5〜9のものが更に好ましい。ポリグリセリンの重合度が3未満である場合には、得られるトナーの耐熱保存性や高温放置後の耐久性が悪化するおそれがある。一方、ポリグリセリンの重合度が15を超える場合には、低温定着性の効果が小さくなったり、離型性が損なわれたりするおそれがある。
これらのポリグリセリンエステル化合物は、1種類のみ使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリグリセリンエステル化合物の融点は、上記モノエステル化合物の融点と同様に測定できる。
ポリグリセリンエステル化合物の製造方法の典型例は以下の通りである。なお、本発明に用いられるポリグリセリンエステル化合物の製造方法は、以下の典型例に限定されない。
まず、反応容器に、原料となるポリグリセリンとカルボン酸を加える。ポリグリセリンとカルボン酸のモル比は、目的とする軟化剤の化学構造に合わせて適宜調整する。すなわち、ポリグリセリンとして例えばヘキサグリセリン(水酸基を8つ有する)を用いる場合は、ヘキサグリセリン:カルボン酸=1:8のモル比となるようにヘキサグリセリンとカルボン酸を混合する。なお、脱水縮合反応における反応性等を考慮して、ポリグリセリンとカルボン酸のうちいずれか一方を、上記比より若干過剰に加えてもよい。
次に、混合物を適宜加熱し、脱水縮合反応を行う。脱水縮合反応により得られるエステル化粗生成物に対し、塩基性水溶液、及び適宜有機溶媒を加え、未反応のポリグリセリン及びカルボン酸を脱プロトン化し水相に分離する。あとは、適宜水洗、溶媒留去、及びろ過を行うことにより、所望のポリグリセリンエステル化合物が得られる。
炭化水素ワックスの数平均分子量は、300〜800であることが好ましく、400〜600であることがより好ましい。また、JIS K2235 5.4で測定される炭化水素ワックスの針入度は、1〜10であることが好ましく、2〜7であることがより好ましい。
炭化水素ワックスの含有量は、重合性単量体100質量部に対して、1〜8質量部であることが好ましく、2〜6質量部であることがより好ましい。
また、ポリグリセリンエステル化合物及び炭化水素ワックスの総含有量は、重合性単量体(好適にはモノビニル単量体)100質量部に対して、1.5〜30質量部であることが好ましく、3〜20質量部であることがより好ましく、5〜10質量部であることが更に好ましい。
炭化水素ワックスの数平均分子量は、300〜800であることが好ましく、400〜600であることがより好ましい。また、JIS K2235 5.4で測定される炭化水素ワックスの針入度は、1〜10であることが好ましく、2〜7であることがより好ましい。
なお、本発明においてスルホン酸基とは、その塩(スルホン酸塩基)も含む。
また、スルホン酸基含有共重合体を合成した場合には、使用したスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミドの質量を、ビニル芳香族炭化水素、(メタ)アクリレート及びスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミドの総質量により除した値を、スルホン酸基含有共重合体中のスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミドの共重合割合(質量%)とすることができる。
分子量調整剤としては、一般にトナー用の分子量調整剤として用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、及び2,2,4,6,6−ペンタメチルヘプタン−4−チオール等のメルカプタン類;テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、N,N’−ジメチル−N,N’−ジフェニルチウラムジスルフィド、N,N’−ジオクタデシル−N,N’−ジイソプロピルチウラムジスルフィド等のチウラムジスルフィド類;等が挙げられる。これらの分子量調整剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明では、分子量調整剤を、モノビニル単量体100質量部に対して、通常0.01〜10質量部、好ましくは0.1〜5質量部の割合で用いることが望ましい。
本発明では、少なくとも重合性単量体、着色剤、帯電制御剤及び軟化剤を含有する重合性単量体組成物を、分散安定化剤を含む水系分散媒体中に分散させ、重合開始剤を添加した後、重合性単量体組成物の液滴形成を行う。液滴形成の方法は特に限定されないが、例えば、(インライン型)乳化分散機(太平洋機工社製、商品名:マイルダー)、高速乳化分散機(プライミクス社製、商品名:T.K.ホモミクサー MARK II型)等の強攪拌が可能な装置を用いて行う。
上記(2)のようにして、液滴形成を行い、得られた水系分散媒体を加熱し、重合を開始し、着色樹脂粒子の水分散液を形成する。
重合性単量体組成物の重合温度は、好ましくは50℃以上であり、更に好ましくは60〜95℃である。また、重合の反応時間は好ましくは1〜20時間であり、更に好ましくは2〜15時間である。
着色樹脂粒子が分散している水系分散媒体中に、シェル層を形成するための重合性単量体(シェル用重合性単量体)と重合開始剤を添加し、重合することでコアシェル型の着色樹脂粒子を得ることができる。
重合により得られた着色樹脂粒子の水分散液は、重合終了後に、常法に従い、ろ過、分散安定化剤の除去を行う洗浄、脱水、及び乾燥の操作が、必要に応じて数回繰り返されることが好ましい。
上記懸濁重合法により、着色樹脂粒子が得られる。
以下、トナーを構成する着色樹脂粒子について述べる。なお、以下で述べる着色樹脂粒子は、コアシェル型のものとそうでないもの両方を含む。
このように本発明においては、重合法により製造しても粒径分布が狭い負帯電性トナーが得られる。
上記着色樹脂粒子の平均円形度が0.96未満の場合、印字の細線再現性が悪くなるおそれがある。
本発明においては、上記着色樹脂粒子を、外添剤と共に混合攪拌して外添処理を行うことにより、着色樹脂粒子の表面に、外添剤を付着させて1成分トナー(現像剤)とすることが好ましい。なお、1成分トナーは、さらにキャリア粒子と共に混合攪拌して2成分現像剤としてもよい。
なお、これらの外添剤は、それぞれ単独で用いることもできるが、2種以上を併用して用いることができる。中でも粒径の異なる2種以上のシリカを併用することが好ましい。
上記工程を経て得られるトナーは、高速印刷においても、定着性及び細線再現性に優れ、カブリが少なく、かつ耐熱保存性が良好なトナーである。
本実施例及び比較例において行った試験方法は以下のとおりである。
I−1.スルホン酸基含有共重合体の製造
[製造例I−1]
3Lの反応容器に、トルエン900部、スチレン83部、2−エチルヘキシルアクリレート14.5部、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸2.5部、及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)2.4部を仕込み、攪拌しながら、80℃で8時間共重合反応させた。反応終了後、凍結乾燥により溶剤を除去し、重量平均分子量18,000、ガラス転移温度が56.2℃のスルホン酸基含有共重合体I−1を得た。その特性を表I−1に示す。
製造例I−1において、共重合に使用するモノマーの使用量を下記表I−1のように変更した以外は、製造例I−1と同様にして、スルホン酸基含有共重合体I−2〜I−6を得た。その特性を表I−1に示す。
[製造例I−7]
温度計、窒素導入管、攪拌機、ディーンスタークトラップ及びジムロート冷却管を備える反応容器に、ベヘニルアルコール100部及びステアリン酸79.8部(ベヘニルアルコールの1.05モル当量)を加え、窒素気流下220℃で、反応により生じる水を留去しつつ15時間常圧で反応を行って、エステル化粗生成物を得た。
このエステル化粗生成物にトルエン20部及びイソプロパノール25部を添加し、エステル化粗生成物の酸価の1.5倍当量に相当する量の10%水酸化カリウム水溶液190部を加え、70℃で30分間攪拌した。30分間静置した後水層部を除去して脱酸工程を終了した。次いで、20部のイオン交換水を入れて70℃で30分間攪拌した後、30分間静置後に水層部を除去した。除去した水層のpHが中性になるまで水洗を4回繰り返した。エステル層を180℃、1kPaの条件下で減圧して溶媒を留去し、ろ過を行い、最終目的物であるステアリン酸ベヘニルを952.3g得た。脱酸処理に供したエステル化粗生成物に対する収率は95.2%であった。
上記製造例I−7において、ベヘニルアルコール100部の代わりにペンタエリスリトール100部を用い、ステアリン酸79.8部の代わりにミリスチン酸704.5部(ペンタエリスリトールの4.2モル当量)を用いたこと以外は、製造例I−7と同様にして、ペンタエリスリトールテトラミリステートを得た。
[実施例I−1]
重合性単量体としてスチレン75部とn−ブチルアクリレート25部、ブラック着色剤としてカーボンブラック(三菱化学社製、商品名:#25B)7部を、分散機(シンマルエンタープライゼス製、商品名:ダイノミル)を用いて分散させることにより、重合性単量体混合物を得た。
上記重合性単量体混合物に、帯電制御剤として上記製造例I−1で得られたスルホン酸基含有共重合体I−1 0.8部、軟化剤としてステアリン酸ベヘニル20部、マクロモノマーとしてポリメタクリル酸エステルマクロモノマー(東亜合成化学工業社製、商品名:AA6)0.3部、架橋性の重合性単量体としてジビニルベンゼン0.6部、及び分子量調整剤としてt−ドデシルメルカプタン1.5部を添加し、混合及び溶解して、重合性単量体組成物を調製した。
実施例I−1において、帯電制御剤及び軟化剤を表I−2に示すように変更した以外は、実施例I−1と同様にして実施例I−2〜I−5、及び比較例I−1〜I−8の負帯電性トナーを得た。その評価結果を表I−2に示す。なお、表I−2中、軟化剤の「FT−100」とは、天然ガス系フィッシャートロプシュワックス(Dシェル・MS社製)の商品名を指す。
上記実施例I−1〜I−5、及び比較例I−1〜I−8の負帯電性トナー、並びにこれら負帯電性トナーに使用した着色樹脂粒子について、特性を調べた。詳細は以下の通りである。
着色樹脂粒子の体積平均粒径Dv、個数平均粒径Dn、及び粒径分布Dv/Dnは粒径測定機(ベックマン・コールター社製、商品名:マルチサイザー)により測定した。このマルチサイザーによる測定は、アパーチャー径:100μm、分散媒体:アイソトンII(:商品名)、濃度10%、測定粒子個数:100,000個の条件で行った。
具体的には、着色樹脂粒子サンプル0.2gをビーカーに取り、その中に分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸水溶液(富士フィルム社製、商品名:ドライウェル)を加えた。そこへ、更に分散媒体を2mL加え、着色樹脂粒子を湿潤させた後、分散媒体を10mL加え、超音波分散器で1分間分散させてから上記の粒径測定器による測定を行った。
容量100mLのポリエチレン製容器にトナーを20g充填し、水の浸入がないよう、蓋をシールして密閉し、所定の温度に設定した恒温水槽(ヤマト科学社製、商品名:BK300)内の水中に該容器を沈め、8時間経過した後に取り出した。取り出した容器からトナーを42メッシュの篩(目開き355μm)の上にできるだけ振動を与えないように移し、粉体測定機(ホソカワミクロン社製、商品名:パウダテスタPT−X)にセットした。篩の振幅を1.0mmに設定して、30秒間振動した後、篩上に残ったトナーの質量を測定し、これを凝集したトナーの質量とみなし、凝集したトナー質量が最初に容器に入れたトナー質量の5%以下となる最高の温度を耐熱温度とし、耐熱保存性の指標とした。
上記実施例I−1〜I−5、及び比較例I−1〜I−8の負帯電性トナーについて、印字評価を行った。詳細は以下の通りである。
市販の非磁性一成分現像方式のブリンター(20枚機)の定着ロール部の温度を変化できるように改造したプリンターを用いて、定着試験を行った。定着試験は、黒ベタ(印字濃度100%)を印字して、改造プリンターの定着ロールの温度を5℃ずつ変化させて、それぞれの温度でのトナーの定着率を測定し、温度−定着率の関係を求めて行った。定着率は、黒ベタ(印字濃度100%)の印字領域においてテープ剥離を行い、テープ剥離前後の画像濃度の比率から計算した。すなわち、テープ剥離前の画像濃度をID(前)、テープ剥離後の画像濃度をID(後)とすると、定着率は、下記計算式1により算出できる。
計算式1:定着率(%)=(ID(後)/ID(前))×100
細線再現性試験には、前述と同様のプリンターを用い、現像装置のトナーカートリッジに、トナーを充填した後、印字用紙をセットした。
常温常湿(N/N)環境下(温度:23℃、湿度:50%)で、24時間放置した後、同環境下にて、2×2ドットライン(幅約85μm)で連続して線画像を形成し、10,000枚まで連続印刷を行った。
500枚毎に、印字評価システム(YA−MA社製、商品名:RT2000)を用いて線画像の濃度分布データを採取した。
採取した線画像の濃度分布データより、濃度の最大値の半値における線画像の線の全幅を線幅とし、1枚目に採取した印字用紙に形成された線幅を基準にして、当該線幅の差を10μm以下に維持できる連続印刷枚数を調べた。
市販の非磁性一成分現像方式プリンター(印刷速度:28枚/分)に印字用紙をセットし、現像装置にトナーを入れ、温度35℃、湿度80%RHの高温高湿(H/H)環境下及び温度10℃/相対湿度20%の低温低湿(L/L)環境下でそれぞれ24時間放置した後、同環境下にて、5%印字濃度で3枚連続印字を行った。
その後、白ベタ印字を行い、そして印字を途中で停止し、現像後の感光体上にある非画像部のトナーを粘着テープで剥ぎ取り、それを新しい印字用紙に貼り付けた。前述の反射式画像濃度計を用いて、その色調を測定し、それぞれLab空間の座標として表し、色差ΔEを算出して、カブリ値とした。この値の小さい方が、カブリが少ないことを示す。
以下、表I−1及び表I−2を参照しながら、トナー評価について検討する。
まず、比較例I−1、I−3及びI−4のトナーについて検討する。表I−2より、これらのトナーは、軟化剤としてペンタエリスリトールテトラミリステート10部を含むトナーである。
表I−2より、比較例I−1、I−3及びI−4のトナーは、耐熱温度が55℃といずれも低く、最低定着温度がいずれも145℃と高く、細線再現性の評価枚数が8,500枚以下と少なく、HHカブリの値が1.5以上と高く、LLカブリの値が0.8以上と高い。
以上より、軟化剤としてモノエステル化合物の替わりにテトラエステル化合物を含む比較例I−1、I−3及びI−4のトナーは、耐熱保存性及び低温定着性に乏しく、細線再現性に劣り、さらにカブリが生じやすいことが分かる。
表I−2より、比較例I−2のトナーは、耐熱温度が55℃と低く、最低定着温度が150℃と高く、細線再現性の評価枚数が7,000枚と少なく、HHカブリの値が2.1と高く、LLカブリの値が1.2と高い。特に、最低定着温度は、今回測定したトナー中最も高い。
以上より、軟化剤としてモノエステル化合物の替わりにフィッシャートロプシュワックスを含む比較例I−2のトナーは、低温定着性に特に乏しく、耐熱保存性及び細線再現性に劣り、さらにカブリが生じやすいことが分かる。
表I−2より、比較例I−5〜I−7のトナーのDv/Dnは1.22以上と大きい。これは、上記共重合割合が4.0質量%を超えるため、均一な粒径のトナーが得られにくくなったことによる。
このようにトナーの粒径が不均一であることは、特に耐熱保存性及び帯電性に悪影響を及ぼしている。表I−2より、比較例I−5〜I−7のトナーは、耐熱温度が55℃以下と低く、細線再現性の評価枚数が7,000枚以下と少なく、HHカブリの値が1.7以上と高く、LLカブリの値が0.9以上と高い。
以上より、帯電制御剤として2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の共重合割合が4.0質量%を超えるスルホン酸基含有共重合体を含む比較例I−5〜I−7のトナーは、均一な粒径が得られにくいため帯電性に乏しく、その結果、耐熱保存性及び細線再現性に劣り、さらにカブリが生じやすいことが分かる。
したがって、軟化剤としてモノエステル化合物の替わりにテトラエステル化合物を含む比較例I−5及びI−6のトナーは、低温定着性にも乏しいことが分かる。
表I−2より、比較例I−8のトナーは、耐熱温度が56℃であり、最低定着温度が130℃であり、LLカブリの値は0.2である。したがって、比較例I−8のトナーは、少なくとも耐熱保存性、低温定着性及び低温低湿(L/L)条件下におけるカブリに問題は見られない。しかし、比較例I−8のトナーは、細線再現性の評価枚数が8,000枚と少なく、HHカブリの値が5.5と高い。特に、比較例I−8のHHカブリの値は、今回測定したトナー中最も高い。
以上より、帯電制御剤として2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の共重合割合が0.8質量%未満であるスルホン酸基含有共重合体を含む比較例I−8のトナーは、細線再現性に劣り、さらにカブリが生じやすいことが分かる。
表I−2より、実施例I−1〜実施例I−5のトナーは、Dv/Dnが1.15以下と小さく、耐熱温度がいずれも56℃と高く、最低定着温度が135℃以下と低く、細線再現性の評価枚数が9,000枚以上と多く、HHカブリの値が1.2以下と低く、LLカブリの値が0.6以下と低い。
したがって、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の共重合割合が0.8〜4.0質量%であるスルホン酸基含有共重合体を含み、さらに軟化剤がモノエステル化合物である実施例I−1〜実施例I−5のトナーは、高速印刷においても、低温定着性と耐熱保存性のバランスに優れ、細線再現性が良好であり、更にカブリの発生が少ないトナーであることが分かる。
II−1.スルホン酸基含有共重合体の製造
[製造例II−1〜II−6]
上記実施例シリーズIにおけるスルホン酸基含有共重合体I−1〜I−6と同様に、スルホン酸基含有共重合体II−1〜II−6を調製した。スルホン酸基含有共重合体II−1〜II−6の組成及び物性は、上記表I−1のスルホン酸基含有共重合体I−1〜I−6の組成及び物性にそれぞれ対応する。
[製造例II−7]
温度計、窒素導入管、攪拌機、ディーンスタークトラップ及びジムロート冷却管を備えたる反応容器に、ヘキサグリセリン100部及びベヘン酸605部(ヘキサグリセリンの8.2モル当量)を加え、窒素気流下220℃で、反応により生じる水を留去しつつ15時間常圧で反応を行って、エステル化粗生成物を得た。
このエステル化粗生成物にトルエン20部及びイソプロパノール25部を添加し、エステル化粗生成物の酸価の1.5倍当量に相当する量の10%水酸化カリウム水溶液190部を加え、70℃で30分間攪拌した。30分間静置した後水層部を除去して脱酸工程を終了した。次いで、20部のイオン交換水を入れて70℃で30分間攪拌した後、30分間静置後に水層部を除去した。除去した水層のpHが中性になるまで水洗を4回繰り返した。エステル層を180℃、1kPaの条件下で減圧して溶媒を留去し、ろ過を行い、最終目的物であるヘキサグリセリンオクタベヘネートを得た。
上記製造例II−7において、ヘキサグリセリン100部の代わりにペンタエリスリトール100部を用い、ベヘン酸605部の代わりにミリスチン酸704.5部(ペンタエリスリトールの4.2モル当量)を用いたこと以外は、製造例II−7と同様にして、ペンタエリスリトールテトラミリステートを得た。
[実施例II−1]
重合性単量体としてスチレン75部とn−ブチルアクリレート25部、ブラック着色剤としてカーボンブラック(三菱化学社製、商品名:#25B)7部を、分散機(シンマルエンタープライゼス製、商品名:ダイノミル)を用いて分散させることにより、重合性単量体混合物を得た。
上記重合性単量体混合物に、帯電制御剤として上記製造例II−1で得られたスルホン酸基含有共重合体II−1 0.8部、軟化剤として上記製造例II−7で合成したヘキサグリセリンオクタベヘネート5部及び融点68℃のパラフィンワックス(日本精蝋社製、商品名:HNP−11)5部、マクロモノマーとしてポリメタクリル酸エステルマクロモノマー(東亜合成化学工業社製、商品名:AA6)0.3部、架橋性の重合性単量体としてジビニルベンゼン0.6部、及び分子量調整剤としてテトラエチルチウラムジスルフィド1部を添加し、混合及び溶解して、重合性単量体組成物を調製した。
実施例II−1において、負帯電制御樹脂及び軟化剤を表II−1に示すように変更した以外は、実施例II−1と同様にして実施例II−2〜II−5、及び比較例II−1〜II−8の負帯電性トナーを得た。その評価結果を表II−1に示す。
上記実施例II−1〜II−5、及び比較例II−1〜II−8の負帯電性トナーについて、上記実施例シリーズIにおける「(2)耐熱保存性」と同様の方法で、トナーの耐熱温度を測定した。また、これら負帯電性トナーに使用した着色樹脂粒子について、上記実施例シリーズIにおける「(1)着色樹脂粒子の粒径測定」と同様の方法で、着色樹脂粒子の粒径を測定した。
上記実施例II−1〜II−5、及び比較例II−1〜II−8の負帯電性トナーについて、上記実施例シリーズIにおける「(1)最低定着温度」、「(2)細線再現性」、及び「(3)カブリ試験」と同様の方法で、印字評価を行った。なお、細線再現性について、表II−1の試験結果に「10000<」とあるのは、10,000枚連続で印字しても、当該線幅の差を10μm以下に維持できることを示す。
また、これら負帯電性トナーについて、以下の通り高温放置後耐久性を評価した。
負帯電性トナーを、密閉できる容器に温度23℃及び湿度50%の常温常湿(N/N)環境下で入れて密閉した。この容器を、温度50℃の環境下に5日間保存した後、開封して、温度23℃及び湿度50%の常温常湿(N/N)環境下に戻した。容器内から負帯電性トナーを取り出し、この負帯電性トナーを用いて、上記実施例シリーズIにおける「(3)カブリ試験」の項で説明した方法と同様にカブリ値を算出した。当該カブリ値が1以下の画質を維持できる連続印字枚数を調べた。なお、表II−1の試験結果に「10000<」とあるのは、10,000枚連続で印字しても、当該カブリ値が1以下の画質を維持できることを示す。
以下、主に表II−1を参照しながら、トナー評価について検討する。
まず、比較例II−1、II−3及びII−4のトナーについて検討する。表II−1より、これらのトナーは、軟化剤としてペンタエリスリトールテトラミリステート10部を含むトナーである。
表II−1より、比較例II−1、II−3及びII−4のトナーは、HHカブリの値が1.5以上と高く、LLカブリの値が0.8以上と高い。
以上より、軟化剤としてポリグリセリンエステル化合物の替わりにエリスリトールエステル化合物を含む比較例II−1、II−3及びII−4のトナーは、どの温度及び湿度環境下においてもカブリが生じやすいことが分かる。
表II−1より、比較例II−2のトナーは、最低定着温度が150℃と高く、細線再現性の評価枚数が6,000枚と少なく、HHカブリの値が2.1と高く、LLカブリの値が1.2と高く、高温放置後耐久性の評価枚数が7,000枚と少ない。特に、最低定着温度は、今回測定したトナー中最も高い。
以上より、軟化剤としてパラフィンワックスのみを含む比較例II−2のトナーは、低温定着性に特に乏しく、耐熱保存性、細線再現性、及び高温放置後耐久性に劣り、さらにカブリが生じやすいことが分かる。
表II−1より、比較例II−5〜II−7のトナーのDv/Dnは1.22以上と大きい。これは、上記共重合割合が4.0質量%を超えるため、均一な粒径のトナーが得られにくくなったことによる。
このようにトナーの粒径が不均一であることは、特に帯電性及び高温放置後耐久性に悪影響を及ぼしている。表II−1より、比較例II−5〜II−7のトナーは、HHカブリの値が1.7以上と高く、LLカブリの値が0.9以上と高く、高温放置後耐久性の評価枚数が7,000枚以下と少ない。
以上より、帯電制御剤として2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の共重合割合が4.0質量%を超えるスルホン酸基含有共重合体を含む比較例II−5〜II−7のトナーは、均一な粒径が得られにくいため帯電性に乏しく、その結果、高温放置後耐久性に劣り、さらにカブリが生じやすいことが分かる。
したがって、軟化剤としてポリグリセリンエステル化合物の替わりにエリスリトールエステル化合物を含む比較例II−5及びII−6のトナーは、耐熱保存性にも乏しいことが分かる。
表II−1より、比較例II−8のトナーは、耐熱温度が56℃であり、最低定着温度が130℃であり、細線再現性の評価枚数が9,000枚であり、LLカブリの値が0.2であり、高温放置後耐久性の評価枚数が9,500枚である。したがって、比較例II−8のトナーは、少なくとも耐熱保存性、低温定着性、細線再現性、低温低湿(L/L)条件下におけるカブリ、及び高温放置後耐久性に問題は見られない。しかし、比較例II−8のトナーは、HHカブリの値が5.5と高い。このHHカブリの値は、今回測定したトナー中最も高い。
以上より、帯電制御剤として2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の共重合割合が0.8質量%未満であるスルホン酸基含有共重合体を含む比較例II−8のトナーは、高温高湿環境下においてカブリが特に生じやすいことが分かる。
表II−1より、実施例II−1〜II−5のトナーは、Dv/Dnが1.15以下と小さく、耐熱温度がいずれも55℃以上と高く、最低定着温度が145℃以下と低く、細線再現性の評価枚数が7,000枚以上と多く、HHカブリの値が1.2以下と低く、LLカブリの値が0.6以下と低く、高温放置後耐久性の評価枚数が8,500枚以上と多い。
したがって、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の共重合割合が0.8〜4.0質量%であるスルホン酸基含有共重合体を含み、さらに軟化剤がポリグリセリンエステル化合物である実施例II−1〜II−5のトナーは、高速印刷においても、低温定着性と耐熱保存性のバランスに優れ、細線再現性が良好であり、更にカブリの発生が少なく耐久性に優れるトナーであることが分かる。
表II−1より、実施例II−1〜II−3のトナーは、耐熱温度がいずれも56℃以上とより高く、最低定着温度が140℃以下とより低く、細線再現性の評価枚数が9,000枚以上とより多く、HHカブリの値が1.1以下とより低く、高温放置後耐久性の評価枚数がいずれも10,000枚を超える。
したがって、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の共重合割合が0.8〜4.0質量%であるスルホン酸基含有共重合体を含み、さらに軟化剤としてポリグリセリンエステル化合物及びパラフィンワックスを含む実施例II−1〜II−3のトナーは、耐熱保存性、低温定着性、細線再現性、高温高湿(H/H)環境下における帯電性及び耐久性にさらに優れるトナーであることが分かる。
実施例II−4において、軟化剤としてステアリン酸ベヘニルを14部さらに追加したこと以外は、実施例II−4と同様にして実施例III−1の負帯電性トナーを得た。実施例II−4と同様に着色樹脂粒子及び負帯電性トナーを評価したところ、実施例II−4と比べて全体に高い評価結果が得られた。結果を表III−1に示す。特に、実施例III−1の最低定着温度は実施例II−4の最低定着温度よりも15℃低い。また、実施例III−1の細線再現性の評価枚数は、実施例II−4の細線再現性の評価枚数よりも2,000枚以上多い。以上の結果から、実施例III−1の負帯電性トナーの低温定着性及び細線再現性は、実施例II−4よりもさらに優れることが分かる。
Claims (9)
- 少なくとも結着樹脂、着色剤、帯電制御剤及び軟化剤を含む着色樹脂粒子を含有する負帯電性トナーにおいて、
前記帯電制御剤は、ビニル芳香族炭化水素と(メタ)アクリレートとスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミドとを共重合して得られ、且つスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミドの共重合割合が0.8〜4.0質量%である共重合体であり、
前記軟化剤が、モノエステル化合物及びポリグリセリンエステル化合物の少なくともいずれか一方であることを特徴とする負帯電性トナー。 - 前記着色剤がカーボンブラックであることを特徴とする請求項1に記載の負帯電性トナー。
- 前記軟化剤の量が結着樹脂100質量部に対して1〜25質量部であることを特徴とする請求項1又は2に記載の負帯電性トナー。
- 前記帯電制御剤の重量平均分子量が5,000〜30,000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負帯電性トナー。
- 前記帯電制御剤の量が結着樹脂100質量部に対して0.1〜8質量部であ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負帯電性トナー。
- 少なくとも重合性単量体、着色剤、帯電制御剤及び軟化剤を含有する重合性単量体組成物を、分散安定化剤を含有する水系分散媒体中に懸濁させることにより、重合性単量体組成物の液滴が分散した懸濁液を得る懸濁工程、並びに当該懸濁液を用いて重合開始剤の存在下で懸濁重合を行うことにより着色樹脂粒子を得る工程を含む負帯電性トナーの製造方法であって、
前記懸濁工程において、
帯電制御剤として、ビニル芳香族炭化水素と(メタ)アクリレートとスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミドとを共重合して得られ、且つスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミドの共重合割合が0.8〜4.0質量%である共重合体を用い、
軟化剤として、モノエステル化合物及びポリグリセリンエステル化合物の少なくともいずれか一方を用いることを特徴とする負帯電性トナーの製造方法。 - 前記軟化剤の量が重合性単量体100質量部に対して1〜25質量部であることを特徴とする請求項6に記載の負帯電性トナーの製造方法。
- 前記帯電制御剤の重量平均分子量が5,000〜30,000であることを特徴とする請求項6又は7に記載の負帯電性トナーの製造方法。
- 前記帯電制御剤の量が重合性単量体100質量部に対して0.1〜8質量部であることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の負帯電性トナーの製造方法。
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