JP2021124518A - トナー、及び二成分現像剤 - Google Patents
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
前記重合体Aは、
下記式(4)で示されるモノマーユニットX1を有するビニル系ポリマー部位Aを有し、
前記重合体B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及び下記式(3)で示されるモノマーユニットからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーユニットY2と、
を有するビニル系ポリマー部位Bを有することを特徴とするトナーである。
ビニル系ポリマー部位とは、上記ビニル系モノマーユニットで構成されているポリマー部位を意味する。
重合体A、重合体B、及び炭化水素ワックスを含有するトナー粒子を有するトナーであって、
前記重合体Aは、
下記式(4)で示されるモノマーユニットX1を有するビニル系ポリマー部位Aを有し、
前記重合体B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及び下記式(3)で示されるモノマーユニットからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーユニットY2と、
を有するビニル系ポリマー部位Bを有するトナーである。
(式(1)中、R1はH又はCH3を示す。式(2)中、R2はH又はCH3を示し、R3は炭素数1〜4のアルキル基を示す。式(3)中、R4はH又はCH3を示し、R5はH又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。式(4)中、R16はH又はCH3を示し、R17は炭素数18〜36のアルキル基を示す。)
上記式(1)で示されるモノマーユニットY1、並びに
上記式(2)で示されるモノマーユニット及び上記式(3)で示されるモノマーユニットからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーユニットY2と、
を有するビニル系ポリマー部位Bを有する。
3.00≦(SP21−SP11)≦25.00 ・・・(A)
21.00≦SP21 ・・・(B)
3.00≦(SP21−SP11)≦20.00 ・・・(A)’
21.00≦SP21≦40.00 ・・・(B)’
モノマーユニットX1は、ビニル系ポリマー部位Aに組み込まれ、モノマーユニットX1同士が集合(ブロック化)することで、重合体Aの結晶性が高くなる。しかし、通常の場合、他のモノマーユニットが組み込まれていると結晶化を阻害するため、他のモノマーユニットが組み込まれていない場合と比較して重合体の結晶性が低下する。この傾向は、ビニル系ポリマー部位A中に、モノマーユニットX1と他のモノマーユニットがランダムに組み込まれていると顕著になる。
SP値がSP111のモノマーユニットAをモノマーユニットX1の要件を満たすモノマーユニット全体のモル数を基準としてAモル%含み、
SP値がSP112のモノマーユニットBをモノマーユニットX1の要件を満たすモノマーユニット全体のモル数を基準として(100−A)モル%含む、
場合のSP値(SP11)は、
SP11=(SP111×A+SP112×(100−A))/100
である。モノマーユニットX1の要件を満たすモノマーユニットが3以上含まれる場合も同様に計算する。
ヒドロキシ基を有する重合性単量体:例えば、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル等。
アミド基を有する重合性単量体:例えば、アクリルアミド、炭素数1〜30のアミンとエチレン性不飽和結合を有する炭素数2〜30のカルボン酸(アクリル酸及びメタクリル酸等)を公知の方法で反応させた重合性単量体。
ウレタン基を有する重合性単量体:例えば、エチレン性不飽和結合を有する炭素数2〜22のアルコール(メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、ビニルアルコール等)と、炭素数1〜30のイソシアネート[モノイソシアネート化合物(ベンゼンスルフォニルイソシアネート、トシルイソシアネート、フェニルイソシアネート、p−クロロフェニルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ヘキシルイソシアネート、t−ブチルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、オクチルイソシアネート、2−エチルヘキシルイソシアネート、ドデシルイソシアネート、アダマンチルイソシアネート、2,6−ジメチルフェニルイソシアネート、3,5−ジメチルフェニルイソシアネート及び2,6−ジプロピルフェニルイソシアネート等)、脂肪族ジイソシアネート化合物(トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート及び2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等)、脂環族ジイソシアネート化合物(1,3−シクロペンテンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート及び水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート等)、及び芳香族ジイソシアネート化合物(フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−トルイジンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート及びキシリレンジイソシアネート等)等]とを公知の方法で反応させた重合性単量体、及び
炭素数1〜26のアルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、t−ブチルアルコール、ペンタノール、ヘプタノール、オクタノール、2−エチルヘキサノール、ノナノール、デカノール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、ドデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セタノール、ヘプタデカノール、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール、エライジルアルコール、オレイルアルコール、リノレイルアルコール、リノレニルアルコール、ノナデシルアルコール、ヘンエイコサノール、ベヘニルアルコール、エルシルアルコール等)と、エチレン性不飽和結合を有する炭素数2〜30のイソシアネート[2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2−(0−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチル(メタ)アクリレート及び1,1−(ビス(メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等]とを公知の方法で反応させた重合性単量体等。
ウレア基を有する重合性単量体:例えば炭素数3〜22のアミン[1級アミン(ノルマルブチルアミン、t−ブチルアミン、プロピルアミン及びイソプロピルアミン等)、2級アミン(ジノルマルエチルアミン、ジノルマルプロピルアミン、ジノルマルブチルアミン等)、アニリン及びシクロキシルアミン等]と、エチレン性不飽和結合を有する炭素数2〜30のイソシアネートとを公知の方法で反応させた重合性単量体等。
カルボキシ基を有する重合性単量体:例えば、メタクリル酸、アクリル酸、(メタ)アクリル酸−2−カルボキシエチル。
(式(5)、式(6)中、Xは単結合又は炭素数1〜6のアルキレン基を示し、
R7は、ニトリル基(−C≡N)、
アミド基(−C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1〜4のアルキル基))、
ヒドロキシ基、
−COOR11(R11は炭素数1〜6のアルキル基若しくは炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基)、
ウレタン基(−NHCOOR12(R12は炭素数1〜4のアルキル基))、
ウレア基(−NH−C(=O)−NH(R13)2(R13はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜6のアルキル基))、
−COO(CH2)2NHCOOR14(R14は炭素数1〜4のアルキル基)、又は
−COO(CH2)2−NH−C(=O)−NH(R15)2(R15はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜6のアルキル基)であり、R9は、炭素数1〜4のアルキル基であり、R6、R8は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基である。)
モノマーユニットX2が、上記式(5)及び(6)からなる群から選ばれる少なくとも一つであることで、重合体Aの結晶性を向上させやすくなるため好ましい。
例えば、スチレン、o−メチルスチレン等のスチレン及びその誘導体、(メタ)アクリル酸−n−ブチル、(メタ)アクリル酸−t−ブチル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシルのような(メタ)アクリル酸エステル類。
2843cm−1以上2853cm−1以下の範囲の最大吸収ピーク強度をPa、
1713cm−1以上1723cm−1以下の範囲の最大吸収ピーク強度をPbとし、
ATR法を用い、ATR結晶としてKRS5、赤外光入射角として45°の条件で測定し得られたFT−IRスペクトルにおいて、
2843cm−1以上2853cm−1以下の範囲の最大吸収ピーク強度をPc、
1713cm−1以上1723cm−1以下の範囲の最大吸収ピーク強度をPd、
としたときに、下記式(C)の関係を満たしていることが好ましい。
1.05≦P1/P2≦2.00 ・・・ 式(C)
[上記式(C)において、
上記最大吸収ピーク強度Paは、2843cm−1以上2853cm−1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から3050cm−1と2600cm−1の吸収ピーク強度の平均値を差し引いた値であり、
上記最大吸収ピーク強度Pbは、1713cm−1以上1723cm−1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から1763cm−1と1630cm−1の吸収ピーク強度の平均値を差し引いた値であり、
上記最大吸収ピーク強度Pcは、2843cm−1以上2853cm−1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から3050cm−1と2600cm−1の吸収ピーク強度の平均値を差し引いた値であり、
上記最大吸収ピーク強度Pdは、1713cm−1以上1723cm−1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から1763cm−1と1630cm−1の吸収ピーク強度の平均値を差し引いた値であり、P1=Pa/Pb、P2=Pc/Pdである。]
上記ATR(Attenuated Total Reflection)法について説明する。試料より高い屈折率を有する結晶(ATR結晶)に、試料を密着させ、臨界角以上の入射角で赤外光を結晶に入射させると、光は密着した試料と結晶の界面で全反射を繰り返し出射する。このとき、赤外光は試料と結晶の界面で反射するのではなく、試料側にわずかににじみこんでから全反射する。このにじみこみ深さは、波長、入射角及びATR結晶の屈折率に依存する。
dp=λ/(2πn1)×[sin2θ−(n2/n1)2]−1/2
dp:にじみ込み深さ
n1:試料の屈折率(本発明では1.5としている)
n2:ATR結晶の屈折率(ATR結晶がGeの場合の屈折率:4.0、ATR結晶がKRS5の場合の屈折率:2.4)
θ:入射角
このため、ATR結晶の屈折率や入射角を変えることでにじみこみ深さの異なるFT−IRスペクトルを得ることができる。
トナーには着色剤を用いてもよい。着色剤としては、以下のものが挙げられる。
トナーには、必要に応じて荷電制御剤を含有させることもできる。トナーに含有される荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速く且つ一定の帯電量を安定して保持できる芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。
トナーには、必要に応じて無機微粒子を含有させることもできる。無機微粒子は、トナー粒子に内添してもよく、外添剤としてトナー粒子と混合してもよい。外添剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムなどの無機微粒子(無機微粉体)が好ましい。無機微粒子は、シラン化合物、シリコーンオイル又はそれらの混合物などの疎水化剤で疎水化されていることが好ましい。
トナーは、一成分現像剤としても使用できるが、ドット再現性をより向上させるために、磁性キャリアと混合して、二成分現像剤として用いることが、長期にわたり安定した画像が得られるという点で好ましい。即ち、トナー及び磁性キャリアを含有する二成分現像剤であって、該トナーが本発明のトナーであることが好ましい。
トナー粒子を製造する方法としては、特に制限されず、懸濁重合法、乳化凝集法、溶融混練法、溶解懸濁法など従来公知の製造方法を採用できる。
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、例えば、非晶性ポリエステル樹脂を含む結着樹脂、ワックス、着色剤、及び必要に応じて荷電制御剤等の他の成分を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、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式会社製)などが挙げられる。
重合体A中の各種モノマーユニットの含有割合の測定は、1H−NMRにより以下の条件にて行う。
測定装置 :FT NMR装置 JNM−EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数 :64回
測定温度 :30℃
試料 :測定試料50mgを内径5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒として重クロロホルム(CDCl3)を添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて調製する。
{(S1/n1)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
同様に、モノマーユニットX2、モノマーユニットX3の含有割合は以下のように求める。
{(S2/n2)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
モノマーユニットX3の含有割合(モル%)=
{(S3/n3)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
なお、重合体Aにおいて、ビニル基以外の構成要素に水素原子が含まれない重合性単量体が使用されている場合は、13C−NMRを用いて測定原子核を13Cとし、シングルパルスモードにて測定を行い、1H−NMRにて同様にして算出する。
重合体B中の各種モノマーユニットの含有割合の測定は、1H−NMRにより以下の条件にて行う。
測定装置 :FT NMR装置 JNM−EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数 :64回
測定温度 :30℃
試料 :測定試料50mgを内径5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒としてテトラメチルシランが0.00ppmの内部標準として含まれる重アセトンを添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて調製する。
得られた1H−NMRチャートより、
上記式(1)で示されるモノマーユニット中の水素原子、
上記式(2)で示されるモノマーユニット中のR3中の水素原子、
上記式(3)で示されるモノマーユニット中のR5中の水素原子
の積分値をそれぞれ比較することで、それぞれのモノマーユニット比率が算出できる。
SP11、SP21は、Fedorsによって提案された算出方法に従い、以下のようにして求める。
FT−IRスペクトルは、ユニバーサルATR測定アクセサリー(Universal ATR Sampling Accessory)を装着したフーリエ変換赤外分光分析装置(Spectrum One:PerkinElmer社製)を用い、ATR法で測定する。具体的な測定手順と、P1、P2及びP1をP2で除した[P1/P2]の算出方法は以下の通りである。
Range
Start :4000cm−1
End:600cm−1(GeのATR結晶)
400cm−1(KRS5のATR結晶)
Duration
Scan number:16
Resolution:4.00cm−1
Advanced :CO2/H2O補正あり
(1)GeのATR結晶(屈折率=4.0)を装置に装着する。
(2)Scan typeをBackground、UnitsをEGYに設定し、バックグラウンドを測定する。
(3)Scan typeをSample、UnitsをAに設定する。
(4)トナーをATR結晶の上に、0.01g精秤する。
(5)圧力アームでサンプルを加圧する。(Force Gaugeは90)
(6)サンプルを測定する。
(7)得られたFT−IRスペクトルを、Automatic Correctionでベースライン補正をする。
(8)2843cm−1以上2853cm−1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値を算出する。(Pa1)
(9)3050cm−1と2600cm−1の吸収ピーク強度の平均値を算出する。(Pa2)
(10)Pa1−Pa2=Paとする。当該Paを2843cm−1以上2853cm−1以下の範囲の最大吸収ピーク強度と規定する。
(11)1713cm−1以上1723cm−1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値を算出する。(Pb1)
(12)1763cm−1と1630cm−1の吸収ピーク強度の平均値を算出する(Pb2)
(13)Pb1−Pb2=Pbとする。当該Pbを1713cm−1以上1723cm−1以下の範囲の最大吸収ピーク強度と規定する。
(14)Pa/Pb=P1とする。
(1)KRS5のATR結晶(屈折率=2.4)を装置に装着する。
(2)トナーをATR結晶の上に、0.01g精秤する。
(3)圧力アームでサンプルを加圧する。(Force Gaugeは90)
(4)サンプルを測定する。
(5)得られたFT−IRスペクトルを、Automatic Correctionでベースライン補正をする。
(6)2843cm−1以上2853cm−1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値を算出する。(Pc1)
(7)3050cm−1と2600cm−1の吸収ピーク強度の平均値を算出する。(Pc2)
(8)Pc1−Pc2=Pcとする。当該Pcを2843cm−1以上2853cm−1以下の範囲の最大吸収ピーク強度と規定する。
(9)1713cm−1以上1723cm−1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値を算出する。(Pd1)
(10)1763cm−1と1630cm−1の吸収ピーク強度の平均値を算出する(Pd2)
(11)Pd1−Pd2=Pdとする。当該Pdを1713cm−1以上1723cm−1以下の範囲の最大吸収ピーク強度と規定する。
(12)Pc/Pd=P2とする。
上記のようにして求めたP1とP2を用い、P1/P2を算出する。
樹脂の軟化点の測定は、定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」(島津製作所社製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行う。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て溶融し、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、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
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):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析装置「Q2000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
昇温速度 :10℃/min
測定開始温度:30℃
測定終了温度:180℃
融解に由来する吸熱ピークの吸熱量は、DSC Q1000(TA Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定を行う。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:20℃
測定終了温度:180℃
樹脂やワックスなどの融点は、DSC Q1000(TA Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定を行う。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:20℃
測定終了温度:180℃
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
カラム:Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10ml
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
ワックスの重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
検出器:高温用RI
カラム:TSKgel GMHHR−H HT 2連(東ソー社製)
温度:135.0℃
溶媒:ゲルクロマトグラフ用o−ジクロロベンゼン(BHT0.10質量/体積%添加)
流速:1.0ml/min
注入量:0.4ml
ワックスの分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
酸価は試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。酸価はJIS K 0070−1992に準じ、以下のように測定する。
フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95体積%)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。
(A)本試験
粉砕した試料2.0gを200mLの三角フラスコに精秤し、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液100mLを加え、5時間かけて溶解する。次いで、指示薬として上記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、上記水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。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。
試料を用いない(即ちトルエン/エタノール(2:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
A=[(C−B)×f×5.61]/S
ここで、A:酸価(mgKOH/g)、B:空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:試料の質量(g)である。
無機微粒子のBET比表面積の測定は、JIS Z8830(2001年)に準じて行う。具体的な測定方法は、以下の通りである。
Pr/Va(1−Pr)=1/(Vm×C)+(C−1)×Pr/(Vm×C)
ここで、CはBETパラメーターであり、測定サンプル種、吸着ガス種、吸着温度により変動する変数である。
直線の傾き=(C−1)/(Vm×C)
直線の切片=1/(Vm×C)
Prの実測値とPr/Va(1−Pr)の実測値をグラフ上にプロットして最小二乗法により直線を引くと、その直線の傾きの値と切片の値が算出できる。これらの値を上記の数式に代入して、得られた連立方程式を解くと、VmとCが算出できる。
S=Vm×N×0.162×10−18
ここで、Nはアボガドロ数(モル−1)である。
トナー粒子の重量平均粒径(D4)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出する。
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
円形度C=2×(π×S)1/2/L
トナーに含まれる各材料の溶剤への溶解度の差を利用して、トナーから各材料を分離することができる。
第一分離:60℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(重合体A)と不溶分(重合体B、離型剤、着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第二分離:100℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(重合体B、離型剤)と不溶分(着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第三分離:23℃のクロロホルムに、第二分離で得られた可溶分(重合体B、離型剤)を溶解させ、可溶分(重合体B)と不溶分(離型剤)を分離する。
第一分離:23℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(その他の樹脂)と不溶分(重合体A、重合体B、離型剤、着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第二分離:60℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(重合体A)と不溶分(重合体B、離型剤、着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第三分離:100℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(重合体B、離型剤)と不溶分(着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第四分離:23℃のクロロホルムに、第二分離で得られた可溶分(重合体B、離型剤)を溶解させ、可溶分(重合体B)と不溶分(離型剤)を分離する。
(トナー中、及び結着樹脂中の重合体A、重合体B、その他の樹脂の含有量の測定)
上記分離で得られた各分離工程において、可溶分及び不溶分の質量を測定することで、トナー中、及び結着樹脂中の各材料の含有量を算出する。
・溶媒:トルエン 100.0部
・重合性単量体組成物 100.0部
(重合性単量体組成物は以下のアクリル酸ベヘニル、酢酸ビニル、及びスチレンを以下に示す割合で混合したものである)
・アクリル酸ベヘニル(第一の重合性単量体) 60.0部(26.2モル%)
・酢酸ビニル(第二の重合性単量体) 30.0部(57.9モル%)
・スチレン(第三の重合性単量体) 10.0部(15.9モル%)
・重合開始剤t−ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV) 0.5部
還流冷却管、攪拌機、温度計、及び窒素導入管を備えた反応容器に、窒素雰囲気下、上記材料を投入した。反応容器内を200rpmで撹拌しながら、70℃に加熱して12時間重合反応を行い、重合性単量体組成物の重合体がトルエンに溶解した溶解液を得た。続いて、上記溶解液を25℃まで降温した後、1000.0部のメタノール中に上記溶解液を撹拌しながら投入し、メタノール不溶分を沈殿させた。得られたメタノール不溶分を濾別し、更にメタノールで洗浄後、40℃で24時間真空乾燥して重合体A1を得た。重合体A1の重量平均分子量(Mw)は64600、融点は56℃、酸価0.0mgKOH/gであった。また、重合体A1は、DSC測定において明確な吸熱ピークを有する結晶性樹脂であった。
重合体A1の製造例において、それぞれの重合性単量体及び質量部数を表1となるように変更した以外は同様にして反応を行い、重合体A2〜A11を得た。物性を表3に示す。重合体A2〜A11は、DSC測定において明確な吸熱ピークを有する結晶性樹脂であった。
BEA:ベヘニルアクリレート
SA:ステアリルアクリレート
MYA:ミリシルアクリレート
OA:オクタコサアクリレート
HA:ヘキサデシルアクリレート
MN:メタクリロニトリル
AN:アクリロニトリル
HPMA:メタクリル酸2ヒドロキシプロピル
AM:アクリルアミド
VA:酢酸ビニル
MA:アクリル酸メチル
St:スチレン
MM:メタクリル酸メチル
BEA:ベヘニルアクリレートに由来するモノマーユニット
SA:ステアリルアクリレートに由来するモノマーユニット
MYA:ミリシルアクリレートに由来するモノマーユニット
OA:オクタコサアクリレートに由来するモノマーユニット
HA:ヘキサデシルアクリレートに由来するモノマーユニット
MN:メタクリロニトリルに由来するモノマーユニット
AN:アクリロニトリルに由来するモノマーユニット
HPMA:メタクリル酸2ヒドロキシプロピルに由来するモノマーユニット
AM:アクリルアミドに由来するモノマーユニット
VA:酢酸ビニルに由来するモノマーユニット
MA:アクリル酸メチルに由来するモノマーユニット
St:スチレンに由来するモノマーユニット
MM:メタクリル酸メチルに由来するモノマーユニット
オートクレーブにキシレン50部を仕込み、窒素で置換した後、撹拌下密閉状態で185℃まで昇温した。スチレン98部、n−ブチルアクリレート2部、ジ−t−ブチルパーオキサイド5部、及びキシレン20部の混合溶液を、オートクレーブ内温度を185℃にコントロールしながら、3時間連続的に滴下し重合させた。更に同温度で1時間保ち重合を完了させ、溶媒を除去し、重合体Aや重合体Bではない非晶性樹脂C1を得た。得られた樹脂の重量平均分子量(Mw)は4000で、軟化点(Tm)は101℃、ガラス転移温度(Tg)は61℃であった。
・重合体A1 82部
・重合体B1 5部
(重合体B1:上記式(1)及び(3)中、R1=H、R4=H、R5=CH3、であるモノマーユニットから構成される重合体。上記式(3)で示されるモノマーユニットの含有量が、重合体B1の全質量に対して14質量%。ビニル系ポリマー部位Bの含有割合が、重合体B1の全質量に対して100質量%。酸価が0mgKOH/g。重量平均分子量(Mw)が108000。メルトフローレートが14g/10分。融点が87℃。破断伸度が900%。(l+m+n)/Wの値が、1.00)
・非晶性樹脂C1 2部
・ワックス1 5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90℃、重量平均分子量(Mw)720)
・C.I.ピグメントブルー15:3 5部
トナーの製造例1において、熱処理する際の熱風温度を表4のように変更したこと以外はトナーの製造例1と同様にして製造を行い、トナー2、3を得た。分析結果を表4に示す。
トナーの製造例1において、熱処理を行わなかったこと以外はトナーの製造例1と同様にして製造を行い、トナー4を得た。分析結果を表4に示す。
トナーの製造例4において、使用した材料、質量部を表4に示したものに変更したこと以外は同様にして製造を行い、トナー6〜33を得た。分析結果を表4に示す。なお、表4中のワックス2〜5、重合体B2は以下のものを用いた。
ワックス2: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が78℃、重量平均分子量(Mw)が530)
ワックス3: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が74℃、重量平均分子量(Mw)が480)
ワックス4: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が105℃、重量平均分子量(Mw)が1080)
ワックス5:カルナバワックス(エステルワックス)(最大吸熱ピークのピーク温度が80℃)
重合体B2:上記式(1)及び(2)中、R1=H、R2=H、R3=CH3、であるモノマーユニットから構成される重合体。上記式(2)で示されるモノマーユニットの含有量が、重合体B2の全質量に対して15質量%。ビニル系ポリマー部位Bの含有割合が重合体B2の全質量に対して100質量%。酸価が0mgKOH/g。重量平均分子量(Mw)が110000。メルトフローレートが12g/10分。融点が86℃。破断伸度が700%。(l+m+n)/Wの値が、1.00。
[着色剤分散液の調製]
C.I.ピグメントブルー15:3 100.0部
酢酸エチル 150.0部
ガラスビーズ(1mm) 200.0部
上記材料を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカーにて5時間分散を行い、ナイロンメッシュでガラスビーズを取り除き、着色剤分散液1を得た。
ワックス1 20.0部
酢酸エチル 80.0部
上記を密閉できる反応容器に投入し、80℃で加熱攪拌した。ついで、系内を50rpmで緩やかに攪拌しながら3時間かけて25℃にまで冷却し、乳白色の液体を得た。
重合体A1 164.0部
重合体B1 10.0部
非晶性樹脂C1 4.0部
酢酸エチル 178.0部
上記材料をビーカーに入れ、ディスパー(特殊機化社製)を用い3000rpmで1分間攪拌した。
ワックス分散液1(固形分20%) 25.0部
着色剤分散液1(固形分40%) 12.5部
酢酸エチル 5.0部
ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液(エレミノールMON7、三洋化成工業社製) 30.0部
イオン交換水 955.0部
上記材料をビーカーに入れ、ディスパー(特殊機化社製)を用い3000rpmで3分間撹拌し、水相1を調製した。
水相1に油相1を投入し、TKホモミキサー(特殊機化社製)にて回転数10000rpmで10分間分散した。その後、30℃、50mmHgの減圧下にて30分間脱溶剤した。次いで、濾過を行い、濾別とイオン交換水への再分散の操作をスラリーの電導度が100μSとなるまで繰り返すことで、界面活性剤の除去を行い、濾過ケーキを得た。
得られたトナー粒子5(99部)に、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0.5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0.5部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業株式会社製)で回転数30s−1、回転時間10min混合して、トナー5を得た。分析結果を表4に示す。
・個数平均粒径0.30μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ65Am2/kg)のマグネタイト
・個数平均粒径0.50μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ65Am2/kg)のマグネタイト
上記の材料それぞれ100部に対し、4.0部のシラン化合物(3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン)を加え、容器内にて100℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を処理した。
・フェノール:10質量%
・ホルムアルデヒド溶液:6質量%(ホルムアルデヒド40質量%、メタノール10質量%、水50質量%)
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト:58質量%
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト:26質量%
上記材料100部と、28質量%アンモニア水溶液5部、水20部をフラスコに入れ、攪拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて、生成するフェノール樹脂を硬化させた。その後、硬化したフェノール樹脂を30℃まで冷却し、さらに水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性体分散型の球状の磁性キャリア1を得た。体積基準の50%粒径(D50)は、34.2μmであった。
磁性キャリア1を92.0部に対し、トナー1を8.0部加え、V型混合機(V−20、セイシン企業製)により混合し、二成分現像剤1を得た。
二成分現像剤1の製造例において、トナーを表5のように変更する以外は同様にして製造を行い、二成分現像剤2〜33を得た。
電子写真方式の画像形成装置としてキヤノン製フルカラーPOD機(imagePress C800)を用いて、評価する二成分現像剤1〜33を、それぞれ画像形成装置のシアン用現像器に入れ、後述の評価を行った。
紙上のトナーの載り量:0.55mg/cm2
(現像剤担持体の直流電圧VDC、電子写真感光体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
評価画像:上記A4用紙の中心に2cm×5cmの画像を配置
試験環境:低温低湿環境:温度15℃/湿度10%RH(以下「L/L」)
プロセススピード:450mm/sec
定着温度を100℃から順に5℃ずつ上げ、オフセットが生じない下限温度を低温定着温度とした。C以上を良好と判断した。結果を表6に示す。
A:115℃未満
B:115℃以上125℃未満
C:125℃以上140℃未満
D:140℃以上
<2.耐巻き付き性評価>
上記低温定着性評価で用いた画像形成装置を用いて、上記二成分現像剤1〜33について、それぞれ耐高温オフセット性の試験を行った。
紙上のトナーの載り量:0.50mg/cm2
(現像剤担持体の直流電圧VDC、電子写真感光体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
評価画像:上記A4用紙の通紙方向先端から余白5mmの箇所に2cm×5cmの画像を配置
試験環境:高温高湿環境:温度30℃/湿度80%RH(以下「H/H」)
プロセススピード:450mm/sec
定着温度を120℃から順に5℃ずつ上げ、巻き付きが生じない上限温度を耐ホットオフセット温度とした。
A:160℃以上
B:140℃以上160℃未満
C:130℃以上140℃未満
D:130℃未満
<3.耐ホットオフセット性評価>
上記低温定着性評価で用いた画像形成装置を用いて、上記二成分現像剤1〜33について、それぞれ耐高温オフセット性の試験を行った。
紙上のトナーの載り量:0.10mg/cm2
(現像剤担持体の直流電圧VDC、電子写真感光体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
評価画像:上記A4用紙の中心に2cm×5cmの画像を配置
試験環境:低温低湿環境:温度23℃/湿度5%RH(以下「N/L」)
プロセススピード:450mm/sec
定着温度を120℃から順に5℃ずつ上げ、オフセットが生じない上限温度を耐ホットオフセット温度とした。
A:160℃以上
B:140℃以上160℃未満
C:130℃以上140℃未満
D:130℃未満
<4.耐熱保存性評価>
上記二成分現像剤1〜33用のトナー1〜33 5gをそれぞれ100mLの樹脂製カップに入れ、温度及び湿度可変型の恒温槽に72時間放置し、放置後にトナーの凝集性を評価した。凝集性は、ホソカワミクロン社製パウダーテスタPT−Xにて0.5mmの振幅にて10秒間、目開き150μmのメッシュで振るった際に、残ったトナーの残存率を評価指標とした。C以上を良好と判断した。放置環境は、温度55℃/湿度10%RH(低湿環境)及び温度50℃/湿度54%RH環境(高湿環境)にて行った。結果を表6に示す。
A:残存率2.0%未満
B:残存率2.0%以上5.0%未満
C:残存率5.0%以上10.0%未満
D:残存率10.0%以上
2 圧縮気体調整手段
3 導入管
4 突起状部材
5 供給管
6 処理室
7 熱風供給手段(熱風入口部)
8 冷風供給手段(8−1、8−2、8−3)
9 規制手段
10 回収手段
11 熱風供給手段(熱風出口部)
12 分配部材
13 旋回部材
14 粉体粒子供給口
Claims (12)
- 重合体A、重合体B、及び炭化水素ワックスを含有するトナー粒子を有するトナーであって、
前記重合体Aは、
下記式(4)で示されるモノマーユニットX1
を有するビニル系ポリマー部位Aを有し、
前記重合体Bは、
下記式(1)で示されるモノマーユニットY1、並びに
下記式(2)で示されるモノマーユニット及び下記式(3)で示されるモノマーユニットからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーユニットY2、
を有するビニル系ポリマー部位Bを有する
ことを特徴とするトナー。
(式(1)中、R1はH又はCH3を示す。式(2)中、R2はH又はCH3を示し、R3は炭素数1〜4のアルキル基を示す。式(3)中、R4はH又はCH3を示し、R5はH又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。式(4)中、R16はH又はCH3を示し、R17は炭素数18〜36のアルキル基を示す。) - 前記重合体A中の前記モノマーユニットX1の含有割合が、30.0質量%以上99.9質量%以下である請求項1に記載のトナー。
- 前記重合体Bが、下記(i)又は(ii)を満たす請求項2に記載のトナー。
(i)前記重合体Bが、前記モノマーユニットX1をさらに有し、かつ前記重合体B中の前記モノマーユニットX1の含有割合が、29.9質量%以下である。
(ii)前記重合体Bが、前記モノマーユニットX1を有しない。 - 前記モノマーユニットY1が、前記式(1)で示され、かつ前記式(1)中のR1がHであるモノマーユニットであり、
前記モノマーユニットY2が、前記式(3)で示され、かつ前記式(3)中のR4がH又はCH3であり、R5がCH3又はC2H5であるモノマーユニットである
請求項1〜3の何れか一項に記載のトナー。 - 前記ビニル系ポリマー部位Aが、モノマーユニットX2をさらに有し、
前記モノマーユニットX2は、
前記モノマーユニットX1のSP値をSP11(J/cm3)0.5とし、
前記モノマーユニットX2のSP値をSP21(J/cm3)0.5としたとき、
下記式(A)及び(B)を満たすモノマーユニットである
請求項1〜4の何れか一項に記載のトナー。
3.00≦(SP21−SP11)≦25.00 ・・・(A)
21.00≦SP21 ・・・(B) - 前記ビニル系ポリマー部位Aが、モノマーユニットX2をさらに有し、
前記モノマーユニットX2が、下記式(5)で示されるモノマーユニット及び下記式(6)で示されるモノマーユニットからなる群から選ばれる少なくとも一つのモノマーユニットである
請求項1〜5の何れか一項に記載のトナー。
Xは、単結合又は炭素数1〜6のアルキレン基を示し、
R7は、ニトリル基(−C≡N)、アミド基(−C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1〜4のアルキル基))、ヒドロキシ基、−COOR11(R11は炭素数1〜6のアルキル基、若しくは炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基)、ウレタン基(−NHCOOR12(R12は炭素数1〜4のアルキル基))、ウレア基(−NH−C(=O)−NH(R13)2(R13はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜6のアルキル基))、−COO(CH2)2NHCOOR14(R14は炭素数1〜4のアルキル基)、又は−COO(CH2)2−NH−C(=O)−NH(R15)2(R15はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜6のアルキル基)を示し、
R9は、炭素数1〜4のアルキル基を示し、
R6及びR8は、それぞれ独立して、水素原子又はCH3を示す。) - 前記重合体A中の前記モノマーユニットX2の含有割合が、1.0質量%以上70.0質量%以下である請求項5又は6に記載のトナー。
- 前記重合体Aの含有割合は、前記トナーの全質量を基準として、30.0質量%以上95.0質量%以下である請求項1〜8の何れか一項に記載のトナー。
- 前記重合体Bの含有割合は、前記トナーの全質量を基準として、1.0質量%以上40.0質量%以下である請求項1〜9の何れか一項に記載のトナー。
- 前記炭化水素ワックスの重量平均分子量(Mw)が990以下である請求項1〜10の何れか一項に記載のトナー。
- トナー及び磁性キャリアを含有する二成分現像剤であって、
前記トナーが請求項1〜11の何れか一項に記載のトナーである二成分現像剤。
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