JP2021004965A - トナー - Google Patents
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Abstract
Description
また、結晶性ポリエステルのエステル基濃度を一定量以下にすることで、極性を下げて電気抵抗を改善した結晶性ポリエステルが提案されている。(特許文献3)
また、結晶性ポリエステルと同様の作用を示すものとして、炭素数16以上の長鎖炭化水素骨格を有するアルコール化合物、エステル化合物、アミド化合物、カルボン酸化合物などの極性官能基を含有する低分子結晶性化合物を用いる技術が提案されている。(特許文献3)
すなわち、従来の結晶性ポリエステルと非晶性樹脂とを含むトナーの場合、低温定着性と帯電性とがトレードオフの関係である。このため、結晶性ポリエステルの極性を制御し、結晶性樹脂と非晶性樹脂との相溶性を制御するだけでは、低温定着性と帯電性とを高いレベルで両立することは難しかった。
そこで本発明の目的は、低温定着性と高温高湿度環境下における帯電維持性とが高いレベルで両立できるトナーを提供することである。
本発明者らは、オレフィン系材料と非晶性樹脂との相溶性を改善させるために、オレフィン系材料中に水酸基を含有させ、極性を向上させることで低温定着性を良化させる検討を試みた。
前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体は、下記式(1)で示されるモノマーユニットY1と下記式(2)で示されるモノマーユニットY2とを有し、
前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の水酸基価が、20mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であり、
前記トナー粒子中の前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の含有量が、前記トナー粒子中の非晶性樹脂100質量部に対して1以上30質量部以下である。
また、モノマーユニットとは、ポリマー又は樹脂中のモノマー物質の反応した形態をいう。
本発明のトナーは、非晶性樹脂および結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体は、下記式(1)で示されるモノマーユニットY1と下記式(2)で示されるモノマーユニットY2とを有し、
前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の水酸基価が、20mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であり、
前記トナー粒子中の前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の含有量が、前記トナー粒子中の非晶性樹脂100質量部に対して1以上30質量部以下である。
以下、式(1)で示されるモノマーユニットY1、及び、式(2)で示されるモノマーユニットY2に関し具体的に説明する。
該結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体は、1種又は複数種含有されてもよい。
式(1)で示されるモノマーユニットY1の質量をlとし、
式(2)で示されるモノマーユニットY2の質量をmとしたときに、
低温定着性や帯電維持性の観点から、樹脂成分に含まれる結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体における(l+m)/Wの値は、0.80以上であることが好ましく、0.95以上であることがより好ましく、1.00であることがさらに好ましい。
これらは、結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体を製造する共重合反応の際に、相当するモノマーを添加することや、結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体を高分子反応により変性させることで導入することができる。
まず、観察すべきトナー粒子を常温硬化性のエポキシ樹脂中に十分に分散させた後、温度40℃の雰囲気中で1日間以上硬化反応させて、トナーを包埋した硬化物を得る。次に、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用いて、トナーを包埋した硬化物の断面を出し、断面が露出した状態の硬化物を離型剤のみが溶解するような有機溶剤(例えばヘキサン)中に3時間浸漬し、離型剤ドメインのみを抽出する。その後、温度40℃の雰囲気中で1日間以上硬化物を乾燥し、超薄膜切片を切り出し、得られた薄膜切片を四酸化ルテニウム及び/または四酸化オスミニウムにて染色を施した。その後、透過型電子顕微鏡(TEM)を用い、トナー粒子1個の断面が視野に入る倍率(約10000倍)にて写真撮影する。離型剤のドメインは上記工程でヘキサン中に溶解するため、得られるTEM画像では、離型剤のドメイン部分は空隙を形成し、結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体のドメインのみが染色される。
本発明における結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体を含有するドメインのサイズは、10nm以上、500nm以下であることが好ましい。ドメインのサイズが小さいほど可塑効果が向上することから、前記ドメインサイズは、10nm以上、300nm以下であることが好ましい。前記ドメインサイズは、後述する非晶性樹脂との相溶性に由来した化学的な親和性と、製造条件などによって制御することができる。
該水酸基価が200mgKOH/g以下であることで、融点が低下し、トナーの低温定着性と帯電保持性がより向上する。
本発明の結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体が極性基である水酸基を有するにも関わらず帯電維持性が良好な理由は定かではないが、樹脂中の該水酸基がオレフィン部位中でミクロ相分離し、水酸基の運動性が下がったためではないかと考えられる。
特級無水酢酸25gをメスフラスコ100mLに入れ、ピリジンを加えて全量を100mLにし、十分に振りまぜてアセチル化試薬を得る。得られたアセチル化試薬は、湿気、炭酸ガス等に触れないように、褐色びんにて保存する。フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95vol%)90mLに溶かし、イオン交換水を加えて100mLとし、フェノールフタレイン溶液を得る。特級水酸化カリウム35gを20mLの水に溶かし、エチルアルコール(95vol%)を加えて1lとする。炭酸ガス等に触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間静置後、ろ過して、水酸化カリウム溶液を得る。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管する。前記水酸化カリウム溶液のファクターは、0.5モル/L塩酸25mLを三角フラスコに取り、前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した前記水酸化カリウム溶液の量から求める。前記0.5モル/L塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の試料1.0gを200mL丸底フラスコに精秤し、これに前記のアセチル化試薬5.0mLをホールピペットを用いて正確に加える。この際、試料がアセチル化試薬に溶解しにくいときは、特級トルエンを少量加えて溶解する。フラスコの口に小さな漏斗をのせ、約97℃のグリセリン浴中にフラスコ底部約1cmを浸して加熱する。このときフラスコの首の温度が浴の熱を受けて上昇するのを防ぐため、丸い穴をあけた厚紙をフラスコの首の付根にかぶせることが好ましい。1時間後、グリセリン浴からフラスコを取り出して放冷する。放冷後、漏斗から水1mLを加えて振り動かして無水酢酸を加水分解する。さらに完全に加水分解するため、再びフラスコをグリセリン浴中で10分間加熱する。放冷後、エチルアルコール5mLで漏斗およびフラスコの壁を洗う。指示薬として前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液で滴定する。なお、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときとする。
得られた結果を下記式に代入して、水酸基価を算出する。
A=[{(B−C)×28.05×f}/S]+D
ここで、A:水酸基価(mgKOH/g)、B:空滴定試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、C:本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)、D:結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の酸価(mgKOH/g)である。
例えば、核磁気共鳴法(1H−NMR)や熱分解ガスクロマトグラフィー法などの手法が適用できる。
以下、1H−NMRを用いた測定方法を示す。
例えば、式(1)で示されるモノマーユニットのアルキレン基の水素原子の積分値、式(2)で示されるモノマーユニットの水酸基が結合するメチン基の水素原子の積分値を比較することで、各モノマーユニットの含有比率が算出できる。
具体的には、エチレン−ポバール共重合体における各モノマーユニットの含有比率は下記の装置を用いて以下の方法で算出する。
装置:JNM−ECZR series FT NMR(JEOL日本電子社製)
1.1−1.4ppmのピークがエチレンに由来するモノマーユニットのCH2−CH2に相当し、3.0−4.0ppm付近のピークがビニルアルコールに由来するモノマーユニットのCHに相当する。それらのピークの積分値の比を計算して、各モノマーユニットの含有比率を算出する。
トナーの耐久性の観点から、融点は80℃以上であることが好ましく、90℃以上であることがより好ましい。一方、低温定着性の観点から、融点は150℃以下であることが好ましく、130℃以下であることがより好ましく、110℃以下であることがより一層好ましい。オレフィン系水酸基含有共重合体の融点は、例えば、水酸基を有するモノマーユニット(すなわち、モノマーユニットY2)の含有量で制御することができる。
該軟化点(Tm)は、前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の分子量を変えることで制御することが可能であり、分子量を大きくすることで軟化点を上げることができる。
本発明において、軟化点(Tm)は、荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」((株)島津製作所製)を用い、装置付属のマニュアルに従って測定する。
本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させながら溶融する。そして、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストンの降下量(mm)と温度(℃)から流動曲線をグラフ化できる。
なお、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。
まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量(流出終了点、Smaxとする)と、流出が開始した時点におけるピストンの降下量(最低点、Sminとする)との差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax−Smin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとSminとの和となるときの流動曲線の温度を、1/2法における溶融温度とする。
測定における具体的な操作は、装置に付属のマニュアルに従って行う。
CFT−500Dの測定条件は、以下のとおりである。
試験モード:昇温法
開始温度:60℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):5.0kgf
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
具体的には、酢酸ビニル由来のモノマーユニットの含有量が4質量%以上34質量%以下のエチレン−酢酸ビニル共重合体を、トルエンとエタノールの混合溶媒中で水酸化ナトリウムを用いて90℃の条件でリフラックスする製造方法が挙げられる。
30分後の電荷保持率(%)=[30分後の表面電位]/[初期表面電位]×100
前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体単体の30分後の電荷保持率(%)は、80%を超える方が好ましく、90%を超える方がさらに好ましい。前記電荷保持性は、結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体が前述の化学構造を含有することで前記範囲を満足する。
本発明において、非晶性樹脂は、トナーに通常用いられる公知の重合体を使用することが可能である。
具体的には、下記の重合体を用いることが可能であり、これらは2つ以上組み合わせて用いても良い。
アルコールモノマーとしては以下のものが挙げられる。ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ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、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン。
グリセリン、ソルビット、ソルビタン、さらには例えばノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテル等の多価アルコール類;トリメリット酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸やその無水物等の多価カルボン酸類。
それらの中でも、特に、
2価アルコールモノマー成分としてビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物を50モル%以上含み、
2価以上のカルボン酸又はその酸無水物、又はその低級アルキルエステルとからなるカルボン酸成分(例えば、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等)を酸モノマー成分として含む、
これらのポリエステルユニット成分で縮重合した非晶性ポリエステルが、上記非晶性樹脂のSP値(溶解度パラメーター)と該結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体のSP値との差が小さくなり、相溶性が高まることからより好ましい。
本発明で、用いる非晶性樹脂と結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体とのソルビリティパラメータ値(SP値)の差の絶対値(ΔSP値)が、0.0以上2.5以下であることが好ましい。前記差の絶対値(ΔSP値)は、0.0以上2.0以下であることがより好ましく、0.00以上1.8以下であることがさらに好ましい。
式:δi=[Ev/V](1/2)=[Δei/Δvi](1/2)
Ev:蒸発エネルギー
V:モル体積
Δei:i成分の原子又は原子団の蒸発エネルギー
Δvi:i成分の原子又は原子団のモル体積
δi=[Δei/Δvi](1/2)=[{(4300)×2+(1180)×17}/{(18)×2+(16.1)×17}](1/2)
SP値(δi)は9.63となる。
なお、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。
まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量(流出終了点、Smaxとする)と、流出が開始した時点におけるピストンの降下量(最低点、Sminとする)との差の1/2を求めた(これをXとする。X=(Smax−Smin)/2)。そして、ピストンの降下量がXとSminとの和となるときの流動曲線の温度を、1/2法における溶融温度とした。
測定における具体的な操作は、装置に付属のマニュアルに従って行なう。
CFT−500Dの測定条件は、以下のとおりである。
試験モード:昇温法
開始温度:60℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):5.0kgf
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
本発明のトナー製造方法は、少なくとも、上記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体、上記非晶性樹脂を含有するトナー粒子が得られるものであればよい。粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法などの公知のトナーの製造方法で造粒することが可能であり、特に限定されるものではない。
以下、粉砕法でのトナー製造手順の一例について説明する。
粉砕機:クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルなど
微粉砕機:クリプトロンシステム(川崎重工業(株)製)、スーパーローター(日清エンジニアリング(株)製)、ターボ・ミル(フロイントターボ社製)やエアージェット方式による微粉砕機
分級機や篩分機:慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業(株)製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン(株)製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン(株)製)、ファカルティ(ホソカワミクロン(株)製)など
中でも、ファカルティ(ホソカワミクロン(株)製)は、分級と同時にトナー粒子の球形化処理を行うことができ、転写効率の向上という点で好ましい。
表面処理装置:ハイブリタイゼーションシステム((株)奈良機械製作所製)、メカノフージョンシステム(ホソカワミクロン(株)製)、ファカルティ(ホソカワミクロン(株)製)、メテオレインボー MR Type(日本ニューマチック工業(株)製)など
さらに、必要に応じて、トナー粒子の表面に外添剤が外添処理される。外添剤を外添処理する方法としては、分級されたトナーと公知の各種外添剤を所定量配合し、下記の混合装置を外添機として用いて、撹拌・混合する方法が挙げられる。
混合装置:ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業(株)製)、ノビルタ(ホソカワミクロン(株)製)等
続いて、本発明のトナーに必要に応じて添加する着色剤、および離型剤について記載する。
着色剤は、少なくとも公知の有機顔料、カーボンブラックなどの顔料を含有している。着色剤はさらに、染料を含有していても良い。
シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー7、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー66が挙げられる。
これらの着色剤は、単独または混合して、さらには固溶体の状態で用いることができる。本発明に用いる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナーへの分散性の点から選択される。
シアン着色剤、マゼンタ着色剤、イエロー着色剤又は黒色着色剤の含有量は、トナーを構成する樹脂である非晶性樹脂および結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体100質量部に対し1〜20質量部であることが好ましい。
離型剤としては、以下のものが挙げられる。ポリエチレンの如き低分子量ポリオレフィン類;加熱により融点(軟化点)を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミドの如き脂肪酸アミド類;ステアリン酸ステアリルの如きエステルワックス類;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油の如き植物系ワックス;ミツロウの如き動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、エステルワックスの如き鉱物・石油系ワックス;及びそれらの変性物。
以下、本発明を実施例及び比較例を用いて更に詳細に説明するが、これらは本発明の技術的範囲をなんら限定するものではない。
<結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体;EVOH−Aの製造例>
下記のエチレン−酢酸ビニル共重合体A 100部を、トルエン500mLとエタノール500mLとの混合溶媒(温度90℃)中で溶解させた。
エチレン−酢酸ビニル共重合体A(酢酸ビニルに由来するモノマーユニットの含有量:15質量%、酸価:0mgKOH/g、重量平均分子量:110000、軟化点(Tm):128℃、融点:86℃)
続いて、水酸化ナトリウム10部を添加し、6時間リフラックスを行った。その後、エタノールで洗浄することでEVOH−A(エチレン−ポバール共重合体;すなわち、結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体)を得た。得られた共重合体の物性を表1に示す。
前記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Aの代わりに下記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Bを使用した以外はEVOH−Aの製造例と同様にしてEVOH−Bを製造した。
エチレン−酢酸ビニル共重合体B(酢酸ビニルに由来するモノマーユニットの含有量:28質量%、酸価:0mgKOH/g、Tm:115℃、融点:69℃)
得られた共重合体の物性を表1に示す。
前記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Aの代わりに下記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Cを使用した以外はEVOH−Aの製造例と同様にしてEVOH−Cを製造した。
エチレン−酢酸ビニル共重合体C(酢酸ビニルに由来するモノマーユニットの含有量:15質量%、酸価:0mgKOH/g、Tm:98℃、融点:81℃)
得られた共重合体の物性を表1に示す。
前記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Aの代わりに下記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Dを使用した以外はEVOH−Aの製造例と同様にしてEVOH−Dを製造した。
エチレン−酢酸ビニル共重合体D(酢酸ビニルに由来するモノマーユニットの含有量:15質量%、酸価:0mgKOH/g、Tm:155℃、融点:89℃)
得られた共重合体の物性を表1に示す。
前記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Aの代わりに下記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Eを使用した以外はEVOH−Aの製造例と同様にしてEVOH−Eを製造した。
エチレン−酢酸ビニル共重合体E(酢酸ビニルに由来するモノマーユニットの含有量:5質量%、酸価:0mgKOH/g、Tm:140℃、融点:105℃)
得られた共重合体の物性を表1に示す。
前記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Aの代わりに下記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Fを使用した以外はEVOH−Aの製造例と同様にしてEVOH−Fを製造した。
エチレン−酢酸ビニル共重合体F(酢酸ビニルに由来するモノマーユニットの含有量:3質量%、酸価:0mgKOH/g、Tm:138℃、融点:110℃)
得られた共重合体の物性を表1に示す。
前記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Aの代わりにエチレン−酢酸ビニル−スチレン共重合体Aを使用した以外は、EVOH−Aの製造例と同様にしてEVOH−Gを製造した。
エチレン−酢酸ビニル−スチレン共重合体A(R1=H、R4=H、R5=CH3、モノマーユニットY2の含有量:15質量%、エチレンユニット/酢酸ビニルユニット/スチレンユニットの重合比率:81/15/4、水酸基価=0mgKOH/g、融点:75℃、Tm:130℃)
得られた共重合体の物性を表1に示す。
前記のエチレン−酢酸ビニル共重合体Aの代わりに下記のエチレン−酢酸ビニル−スチレン共重合体EVA−Cを使用した以外は、EVOH−Aの製造例と同様にしてEVOH−Hを製造した。
エチレン−酢酸ビニル−スチレン共重合体EVA−C(R1=H、R4=H、R5=CH3、モノマーユニットY2の含有量:5質量%、エチレンユニット/酢酸ビニルユニット/スチレンユニットの重合比率:70/5/25、水酸基価=0mgKOH/g、融点:71℃、Tm:118℃)
得られた共重合体の物性を表1に示す。
ジオール成分:
・ポリオキシプロピレン(2.8)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
:100モル部
ジカルボン酸成分:
・テレフタル酸 :85モル部
・アジピン酸 :15モル部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対を備えた反応槽に、上記モル比にてモノマー成分を投入し、上記混合物100質量部に対しオルトチタン酸テトライソプロピル0.10質量部を加え、次に反応槽内を窒素ガスで置換した。その後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、4時間反応させた。
さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、180℃まで冷却し、非晶性樹脂Aを得た。
得られた非晶性樹脂Aは、ピーク分子量(Mp)が5000、軟化点(Tm)が90℃、ガラス転移温度(Tg)が52℃であった。
ジオール成分:
・ポリオキシプロピレン(2.8)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
:100モル部
ジカルボン酸成分、多価カルボン酸成分:
・テレフタル酸 :65モル部
・アジピン酸 :15モル部
・トリメリット酸 :20モル部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対を備えた反応槽に、上記モル比にてモノマー成分を投入し、上記混合物100質量部に対しオルトチタン酸テトライソプロピル0.10質量部を加え、次に反応槽内を窒素ガスで置換した。その後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、4時間反応させた。
さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、180℃まで冷却し、非晶性樹脂Bを得た。
得られた非晶性樹脂Bは、ピーク分子量(Mp)が8700、軟化点(Tm)が142℃、ガラス転移温度(Tg)が57℃であった。
ジオール成分:
・ポリオキシプロピレン(2.8)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
:50モル部
・ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
:50モル部
ジカルボン酸成分、多価カルボン酸成分:
・テレフタル酸 :65モル部
・アジピン酸 :15モル部
・トリメリット酸 :20モル部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対を備えた反応槽に、上記モル比にてモノマー成分を投入し、上記混合物100質量部に対しオルトチタン酸テトライソプロピル0.10質量部を加え、次に反応槽内を窒素ガスで置換した。その後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、4時間反応させた。
さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、180℃まで冷却し、非晶性樹脂Cを得た。
得られた非晶性樹脂Cは、ピーク分子量(Mp)が5500、軟化点(Tm)が94℃、ガラス転移温度(Tg)が50℃であった。
ジオール成分:
・ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
:100モル部
ジカルボン酸成分、多価カルボン酸成分:
・テレフタル酸 :65モル部
・アジピン酸 :15モル部
・トリメリット酸 :20モル部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対を備えた反応槽に、上記モル比にてモノマー成分を投入し、上記混合物100質量部に対しオルトチタン酸テトライソプロピル0.10質量部を加え、次に反応槽内を窒素ガスで置換した。その後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、4時間反応させた。
さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、180℃まで冷却し、非晶性樹脂Dを得た。
得られた非晶性樹脂Dは、ピーク分子量(Mp)が5700、軟化点(Tm)が94℃、ガラス転移温度(Tg)が49℃であった。
・スチレン 70質量部
・アクリル酸n−ブチル 24質量部
・マレイン酸モノブチル 6質量部
・2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン 1質量部
四つ口フラスコ内でキシレン200質量部を撹拌しながら四つ口フラスコ内を十分に窒素で置換し、120℃に昇温させた後、上記各成分を3.5時間かけて四つ口フラスコ内に滴下した。更にキシレン還流下で重合を完了し、減圧下で溶媒を蒸留除去してビニル系樹脂(I)を得た。得られたビニル系樹脂(I)のGPCによる分子量測定の結果を表1に示す。
ジカルボン酸成分:
・アジピン酸 100モル部
ジオール成分:
・1,6−ヘキサンジオール 200モル部
十分に加熱乾燥した二口フラスコに、上記のモノマー成分を投入し、上記混合物100質量部に対しオルトチタン酸テトライソプロピル0.10質量部を加え、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ちながら昇温した。その後、230℃で縮重合反応させ、さらに減圧して250℃に昇温することで結晶性ポリエステルA(重量平均分子量[Mw]:15600、融点[Mp]:60℃)を得た。
アジピン酸の代わりに1,12−ドデカンジカルボン酸を使用し、1,6−ヘキサンジオールの代わりに1,12−ドデカンジオールを使用した以外は結晶性ポリエステルAの製造と同様にして結晶性ポリエステルB(Mw:18900、融点:88℃)を得た。
上記で製造した結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の単体の高温高湿度下での帯電保持性を、以下の方法にて測定した。
また、表1に記載の市販のエチレンポバール2種
エチレンポバール樹脂「EVOH−I」(日本合成化学製:ソアノールA4412、モノマーユニットY2の含有量:67.0質量%、融点164℃、
エチレンポバール樹脂「EVOH−J」(日本合成化学製:ソアノールDC3212、モノマーユニットY2の含有量77.0質量%、融点183℃)、
従来使用されてきた結晶性化合物である、
結晶性ポリエステルA[組成(モル比)〔1,9−ノナンジオール:セバシン酸=100:100〕、数平均分子量(Mn)=5,500、重量平均分子量(Mw)=15,500、ピーク分子量(Mp)=11,400、Mw/Mn=2.8、融点=78℃、酸価=13mgKOH/g]、
結晶性ポリエステルB[組成(モル比)〔1,9−ノナンジオール:セバシン酸=100:100〕、数平均分子量(Mn)=5,500、重量平均分子量(Mw)=15,500、ピーク分子量(Mp)=11,400、Mw/Mn=2.8、融点=78℃、酸価=13mgKOH/g],
ドコサノール、ステアリン酸、
も同条件で測定し、比較検証した。
30分後の電荷保持率(%)=[30分後の表面電位]/[初期表面電位]×100
A:30分後の結晶性化合物の摩擦帯電保持率が80%以上
B:30分後の結晶性化合物の摩擦帯電保持率が60%以上80%未満
C:30分後の結晶性化合物の摩擦帯電保持率が60%未満
<トナー粒子の製造例1>
・非晶性樹脂A 60質量部
・非晶性樹脂B 20質量部
・結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−A) 10質量部
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度89℃) 5質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
・ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m2/gの疎水性シリカ微粒子 1.0部
・ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子 0.8部
表4に示すように、結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−A)を、
結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−B)、
結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−C)、
結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−D)、
結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−E)、
結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−F)、又は
結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−G)、にそれぞれ変更した以外はトナーの製造例1と同様にして、トナー2〜7を得た。
・非晶性樹脂A 50質量部
・非晶性樹脂B 20質量部
・結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−B) 20質量部
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度89℃) 5質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
・ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m2/gの疎水性シリカ微粒子 1.0部
・ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子 0.8部
表4に示すように、非晶性樹脂Aを、
非晶性樹脂C、
非晶性樹脂Dに、それぞれ変更した以外はトナーの製造例1と同様にして、トナー9〜10を得た。
<トナーの製造例11>
非晶性樹脂Aおよび非晶性樹脂Bを非晶性樹脂Eに変更した以外はトナーの製造例1と同様にして、トナー11を得た。
表4に示すように、結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−A)を、
結晶性ポリエステルA、
結晶性ポリエステルB、
ステアリン酸、
ドコサノール、
結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−H)、
結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−I)、又は
結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−J)に、それぞれ変更した以外はトナーの製造例1と同様にして、トナー12〜18を得た。
・非晶性樹脂A 40質量部
・非晶性樹脂B 20質量部
・結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体(EVOH−B) 30質量部
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度89℃) 5質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
・ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m2/gの疎水性シリカ微粒子 1.0部
・ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子 0.8部
上記トナー1〜11を用いて、下記の評価を実施した。結果を表3に示す。
<比較例1〜8 トナー12〜19>
上記トナー12〜19を用いて、下記の評価を実施した。結果を表3に示す。
上記トナー1〜19と、シリコーン樹脂で表面コートしたフェライトキャリア(平均粒径42μm)とを、トナー含有量が8質量%になるように混合して、二成分現像剤を調製した。
当該二成分現像剤を市販のフルカラーデジタル複写機(CLC1100、キヤノン(株)製)に充填し、受像紙(64g/m2)上に未定着のトナー画像(0.6mg/cm2)を形成した。市販のフルカラーデジタル複写機(imageRUNNER ADVANCE C5051、キヤノン(株)製)から取り外した定着ユニットを定着温度が調節できるように改造し、これを用いて未定着画像の定着試験を行った。常温常湿下、プロセススピードを246mm/秒に設定し、前記未定着画像を定着させたときの様子を目視にて評価した。
そして、135℃で定着できたと判断した場合は、未定着画像を再度形成し、定着ユニットの温度を125℃に設定して、前記未定着画像の定着を再度試みて、定着されたかを目視により判断した。
一方、135℃では定着できなかった判断した場合も、未定着画像を再度形成し、定着ユニットの温度を145℃に設定して、前記未定着画像の定着を再度試みて、定着されたかを目視により判断した。
評価結果を表3に示す。
A:130℃以下の温度領域で定着が可能
B:130℃より高く、140℃以下の温度領域で定着が可能
C:140℃より高い温度領域にしか定着可能領域がない
定着性評価と同様に、上記トナー1〜19と、シリコーン樹脂で表面コートしたフェライトキャリア(平均粒径42μm)とを、トナー含有量が8質量%になるように混合して、二成分現像剤を調製した。
ここで、トナー粒子の帯電量は、ホソカワミクロン(株)のEspartアナライザーにて測定した。Espartアナライザーは、電場と音響場とを同時に形成させた検知部(測定部)に試料粒子を導入し、レーザードップラー法で粒子の移動速度を測定して、粒径と帯電量とを測定する装置である。装置の測定部に入った試料粒子は、音響場と電場の影響を受け、水平方向に偏倚しながら落下し、この水平方向の速度のビート周波数がカウントされる。カウント値は、コンピュータに割り込みで入力され、リアルタイムでコンピュータ画面に粒子径分布あるいは単位粒径当たりの帯電量分布が示される。そして、所定の個数分の帯電量が測定されると画面は停止し、その後、帯電量と粒子径の3次元分布や粒径別の帯電量分布、平均帯電量(クーロン/重量)などが画面に表示される。Espartアナライザーの測定部に試料粒子として上記現像剤を導入することで、トナーの帯電量を測定できる。
測定結果を下記式に代入して摩擦帯電量の保持率を算出し、下記基準で評価した。評価結果を表3に示す。
式:トナーの摩擦帯電保持率(%)=[1週間後のトナーの摩擦帯電量]/[初期トナーの摩擦帯電量]×100
(評価基準)
A:1週間後のトナーの摩擦帯電保持率が80%以上
B:1週間後のトナーの摩擦帯電保持率が60%以上80%未満
C:1週間後のトナーの摩擦帯電保持率が60%未満
Claims (6)
- 非晶性樹脂および結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体は、下記式(1)で示されるモノマーユニットY1と下記式(2)で示されるモノマーユニットY2とを有し、
前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の水酸基価が、20mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であり、
前記トナー粒子中の前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の含有量が、前記トナー粒子中の非晶性樹脂100質量部に対して1以上30質量部以下であることを特徴とするトナー:
- 前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の全質量をWとし、
前記式(1)で示されるモノマーユニットY1の質量をlとし、
前記式(2)で示されるモノマーユニットY2の質量をmとしたときに、
該結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体における、(l+m)/Wの値が、0.80以上である、請求項1に記載のトナー。 - 前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の融点が、80℃以上150℃以下である、請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記結晶性オレフィン系水酸基含有共重合体の軟化点が、100℃以上160℃以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記非晶性樹脂が非晶性ポリエステルである請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記非晶性樹脂が、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物を50モル%以上含むアルコールモノマーとカルボン酸モノマーとを縮重合して得られる非晶性ポリエステルである請求項1〜5のいずれか1項に記載のトナー
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