JP2021165858A - トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結着樹脂、着色剤、ワックス及び結晶性ポリエステルを含有するトナー粒子を有するトナーであって、該トナーを、100℃から20℃まで0.5℃/minで降温する過程で得られる第一のDSC曲線において、40℃以上80℃以下に2つ以上の結晶化ピークのピークトップが存在し、該結晶化ピークの最も低温側にあるピークの発熱量をΔH(0.5)とし、該トナーを、同様に100℃/minで降温する過程で得られる第二のDSC曲線の最も低温側にある該結晶化ピークの発熱量をΔH(100)としたときに、比〔ΔH(100)/ΔH(0.5)〕が2.0以上6.0以下であるトナー。
【選択図】なし
Description
近年の高画質化、更に省エネ化に対応するためには、各電子写真プロセス工程の最適化が重要となるが、その中でも特に画質に対しては従来から静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像工程の最適化が重要であり、省エネ化に対しては、低温で十分な定着を行うことが重要となる。
しかし、結晶性ポリエステルは、結着樹脂に相溶し易いという特性を持つがために、トナー粒子の表面に結晶性ポリエステルが存在しやすくなり、トナーの帯電安定性の低下を招きやすい。トナーの帯電安定性が低下すると、現像性が低下することで画像濃度が低下しやすい。さらに、温度の高低が繰り返される(以下、ヒートサイクルとも称する)苛酷な環境で保管されることにより、結着樹脂に相溶している結晶性ポリエステルがトナー粒子表面に染み出しやすくなる。その結果、トナーの表面組成が、ヒートサイクル前後で変動してしまい、例えばカブリ等の性能が大幅に低下してしまう。
この問題に対し、結晶性ポリエステルの結着樹脂へ相溶する量を減らす検討がされている。相溶する量を減らすとは、結晶性ポリエステルの結晶化度が高い状態を達成することを意味する。結晶性ポリエステルを結晶化させる狙いを有するトナーの製造方法に関し、以下のような検討がされている。特許文献4では、冷却速度を制御することにより、結晶性ポリエステルの結晶化度を向上させている。また、特許文献5では、冷却中にアニール処理工程を設け、結晶化度を向上させている。
一般的に、定着工程においては、トナーによる未定着画像が形成された紙が定着器を通過する際(特に通過する部分を以下、定着ニップと呼ぶ)、熱と圧力が与えられることにより、紙に対してトナーが定着される。
低印字率画像より、高印字率画像でオフセットが厳しい理由は、おそらくトナー層に与えられる熱量によるものと思われる。高印字率画像になるほど、定着器からの熱量がより多くのトナーに分散されるために、溶融が不十分なトナーが多くなる傾向にある。すなわち定着不良が起きやすい状態となる。
さらに、紙の後端になるほど、定着ニップ部から与えられる熱量が小さくなる傾向があるため、画像の後端のほうが、定着性が不利になりやすい。
特に、上記のオフセット現象は、高温高湿環境に放置された紙で顕著になる傾向がある。これはおそらく、放置されて水分を多く含んだ紙が定着器を通過する際に、定着ニップ部において、定着器からの熱を受けて、紙から水蒸気が発生することで、紙の上のトナー層が定着フィルム側に押されることによると推測している。
すなわち、高印字率画像の後端で定着不良が起きやすい状態で、高温高湿環境に放置された紙を使用すると、上記のオフセット現象が発生しやすい。
また、従来からトナーの定着性改善のために軟化温度を低く設計する等の改良が行われてきた。しかしながら、そのような設計の場合、熱が十分に付与された部分の熱溶融性は向上するものの、高印字率画像の後端など、与えられる熱量が十分でない場合には、トナーの溶融スピードが追い付かず、高印字率画像の後端オフセットの抑制は困難であった。以上の通り、高温高湿環境下においても、高印字率画像の後端オフセットの発生が抑制され、かつヒートサイクルの履歴を受けた後でもカブリの抑制された高品位な画像を得ることが可能なトナーが求められている。
本発明は、上記課題を解決したトナーを提供する。
より詳しくは、高温高湿環境下においても、高印字率画像の後端オフセットの発生が抑制された高品位な画像を得ることが可能なトナーを提供する。
また、ヒートサイクルの履歴を受けた後でもカブリの抑制された高品位な画像を得ることが可能なトナーを提供する。
すなわち、本発明は、結着樹脂、着色剤、ワックス及び結晶性ポリエステルを含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該トナーが、第一のDSC曲線において、40℃以上80℃以下に2つ以上の結晶化ピークのピークトップを有し、該第一のDSC曲線が、示差走査熱量計(DSC)を用いて100℃まで昇温した後、100℃から20℃まで速度0.5℃/minでトナーを降温する過程で得られるものであり、
該トナーが下記式を満たすことを特徴とするトナー。
2.0≦(ΔH(100)/ΔH(0.5))≦6.0
式中、ΔH(0.5)は、該第一のDSC曲線における2つ以上の結晶化ピークのうち、最も低温側にある該結晶化ピークの発熱量(J/g)を示し、
ΔH(100)は、第二のDSC曲線の40℃以上80℃以下にピークトップが存在する結晶化ピークのうち、最も低温側にある該結晶化ピークの発熱量(J/g)を示し、該第二のDSC曲線が、示差走査熱量計(DSC)を用いて100℃まで昇温した後、100℃から20℃まで100℃/minで降温する過程で得られるものである。
本発明は、結着樹脂、着色剤、ワックス及び結晶性ポリエステルを含有するトナー粒子を有するトナーである。
そして、該トナーを、示差走査熱量計(DSC)を用いて100℃まで昇温した後、100℃から20℃まで0.5℃/minで降温する過程で得られる第一のDSC曲線において、40℃以上80℃以下に2つ以上の結晶化ピークのピークトップが存在し、
該2つ以上の結晶化ピークのうち、最も低温側にある該結晶化ピークの発熱量(J/g)をΔH(0.5)とし、
該トナーを、示差走査熱量計(DSC)を用いて100℃まで昇温した後、100℃から20℃まで100℃/minで降温する過程で得られる第二のDSC曲線の40℃以上80℃以下にピークトップが存在する結晶化ピークのうち、最も低温側にある該結晶化ピークの発熱量(J/g)をΔH(100)としたときに、
ΔH(100)とΔH(0.5)との比〔ΔH(100)/ΔH(0.5)〕が2.0以上6.0以下であるトナーである。
低印字率画像より、高印字率画像でオフセットが厳しい理由は、上述したように、トナー層に与えられる熱量によるものと推測している。高印字率画像になるほど、定着器からの熱量がより多くのトナーに分散されるために、溶融が不十分なトナーが多くなる傾向にある。すなわち定着不良が起きやすい状態となる。
さらに、紙の後端になるほど、定着ニップ部から与えられる熱量が小さくなりやすい。その結果、画像の後端のほうが、定着性が不利になりやすいため、より後端オフセットが発生しやすい。
定着器に水分を多く含んだ紙を通紙した場合、定着ニップ部で定着器からの熱により、水蒸気が発生する。トナーの定着性が十分な場合は、トナー同士が結着するとともに紙の繊維に対して定着するために、高印字率の画像を出力しても良好な画像が得られる。
一方、紙上のトナーの定着性が不十分であると、この水蒸気によってトナーが紙から定着フィルム側に押しつけられることになる。その結果、高印字率画像を出力した場合、点々と白く抜けた、ポツ抜け画像になりやすい。
すなわち、高印字率画像の後端で定着不良が起きやすい状態で、水分を多く含む、高温高湿環境に放置されたような紙を使用すると、紙の後端がポツ抜けした画像となる。
すなわち、上述のような測定過程で得られる第一のDSC曲線において、40℃以上80℃以下に2つ以上の結晶化ピークのピークトップを存在するということは、同温度範囲に結晶化ピークのピークトップを持つ、2種以上の結晶性物質をトナーが含有していることを意味している。40℃以上80℃以下の結晶化ピークのピークトップの数は5以下であることが好ましく、より好ましくは2以上3以下である。
本発明におけるトナーは、その結晶性物質として結晶化しやすい点で結晶性ポリエステルを含有することが重要である。そして、2つ以上の結晶化ピークのうち、最も低温側にある結晶化ピークが、該結晶性ポリエステルに由来することが好ましい。また、ΔH(100)及びΔH(0.5)の両方が、該結晶性ポリエステル由来の結晶化ピークの発熱量であることがより好ましい。
100℃まで昇温させることで、結晶化ピーク温度よりも十分に高い温度となり、トナー中に含有される結晶性物質が、一度完全に非結晶状態となる。100℃という高温状態においては、非結晶状態となった結晶性物質は、トナーを構成する結着樹脂と相溶状態になると考えられる。
一方、100℃/minという降温速度については、十分に速い降温速度と考えられる。結晶化速度の比較的遅い結晶性物質は、50℃/minの降温速度であれば、結晶化ピークの温度付近においても、結晶化しにくく、結晶化ピークも小さくなりやすい。本発明においては、上記同様、再現性高く結晶化ピークについて解析するため、十分に速い100℃/minという降温速度で測定した。
これを前提として、該結晶化ピークのうち、最も低温側にある該結晶化ピークにおいて、100℃から20℃まで100℃/minで降温したときの発熱量(J/g)をΔH(100)とし、100℃から20℃まで0.5℃/minで降温したときの発熱量(J/g)をΔH(0.5)としたとき、ΔH(100)とΔH(0.5)との比〔ΔH(100)/ΔH(0.5)〕が2.0以上6.0以下であることが重要である。
まず、複数ある結晶化ピークのうち、最も低温側にある結晶化ピークが、速い降温速度のときの方が大きくなるということは、より高温側に結晶化ピークを持つ結晶性物質と相互作用をしていることを示唆する。
特に、ΔH(100)/ΔH(0.5)が2.0以上であるということは、この相互作用が非常に強いと推測される。
相互作用の強さは、後述するように、異なる結晶性物質の種類や添加量にも影響を受けると考えられる。本発明者らは、ΔH(100)/ΔH(0.5)が2.0以上であることにより、トナー粒子中で、全体的に異なる結晶性物質が微分散しながら、互いに近傍に存在しているために、非常に強い相互作用を発揮しうると考えている。
さらに、最も低温側にある結晶化ピークについて、速い降温速度でのピークの方が大きくなるように制御するには、より高温側に結晶化ピークを持つ結晶性物質に比較して、結晶化度が高くなりやすい結晶性物質を含有させることが好ましい。
この点で低温側に結晶化ピークを持つ結晶性物質としては、結晶化度が高くなりやすい結晶性ポリエステルとすることが好ましい。さらにより高温側の結晶化ピークを持つ結晶性物質としては、結晶性ポリエステルの結晶化を助長する効果を持つ結晶性物質が好ましい。例えば、該高温側の結晶化ピークが、エステルワックスなどのワックスに由来することが好ましい。
上述のようなDSC挙動を示すトナーとすることで、低温側にある結晶化ピークを持つ結晶性物質は、結晶化度が高くなりやすいだけでなく、定着時により低温で周囲の結着樹脂を可塑化する速度を速くすることが可能になる。
上述したように、低温に結晶化ピークを持ち、結晶化度が高くなりやすい結晶性物質が微分散していることにより、トナー粒子全体を迅速に可塑化することが可能となり、結果として、高印字率画像の後端でも、後端オフセットが抑制できると考えられる。
この結晶化という現象に着目すると、本発明者らの検討によれば、水系媒体中で結晶性ポリエステルを結晶化させた場合、トナー粒子に結晶性ポリエステルが内包化された状態で結晶化しやすい。一方、空気中で結晶性ポリエステルを結晶化させた場合は、逆に、結晶性ポリエステルがトナー粒子の表面に染み出しながら結晶化する。
このように、どの環境で結晶化するかによって、結晶性ポリエステルの存在が変わる現象は、結晶性ポリエステルとその周囲の環境の親水性・疎水性で説明することができる。結晶性ポリエステルは疎水性である。一方、水系媒体は親水性、空気は疎水性である。つまり、水系媒体中で結晶化させた場合、水と結晶性ポリエステルは親和性が低く、トナー粒子の表面に結晶性ポリエステルは存在しにくい。逆に、苛酷環境のような空気中で結晶化させた場合、空気と結晶性ポリエステルは親和性が高く、トナー粒子の表面に結晶性ポリエステルが染み出しやすい。
特に、最も低温側に結晶化ピークを持つ結晶性ポリエステルの結晶化度が高くなりやすいことで、例えば、ヒートサイクルを受けて、高温状態で非結晶状態になったとしても、すぐに結晶状態に戻りやすく、その結果、表面に染み出しにくい。すなわち、ヒートサイクルの履歴を受けたとしても、トナーの表面性の変動が少なく、カブリの抑制された高品位な画像が得られやすい。
また、ΔH(100)/ΔH(0.5)が6.0以下であるということは、結晶性ポリエステルやワックスの種類や添加量を選定しやすく好ましい。
ΔH(100)/ΔH(0.5)は、好ましくは2.5以上5.5以下であり、より好ましくは2.5以上5.0以下である。ΔH(0.5)は、結晶性物質の種類や添加量等により制御することができる。
ΔH(100)が上記範囲であることにより、後端オフセットの抑制、及びヒートサイクル履歴後のカブリの抑制の点で好ましい。
ΔH(100)は、結晶性物質の含有量及び、複数含有する結晶性物質の種類を適宜選択することなどにより制御することができる。
特に、ΔH(100)が2.5J/g以上であると、結晶性ポリエステルの結晶化度が上がりやすく、相溶成分が増えにくいため、ヒートサイクル履歴後のカブリを抑制できる。
一方、ΔH(0.5)は、0.5J/g以上3.5J/g以下であることが好ましい。
5 ≦Tw−Tp≦ 30 (1)
また、好ましくは、Tw≦100であり、40≦Tpである。
Tw−Tpは、好ましくは5以上20以下である。Tw及びTpは、ワックスや結晶性ポリエステルの種類により制御することができる。
本発明においては、結晶性ポリエステル及びワックスを複数、使用することも可能である。その場合、結晶化のピーク温度の最も低いワックスと結晶化ピークの最も低い結晶性ポリエステルが、式(1)を満たすことが好ましい。
ワックスとしては、以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプッシュワックス、パラフィンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックス、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、及び脱酸カルナバワックスなどの脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの;パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸などの飽和直鎖脂肪酸類;ブランジン酸、エレオステアリン酸、パリナリン酸などの不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールなどの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物が挙げられる。
本発明において、該エステルワックスは、2価のアルコールと脂肪族モノカルボン酸のエステル化合物、及び2価のカルボン酸と脂肪族モノアルコールのエステル化合物のいずれかであることが好ましい。エステルワックス中のエステル結合の数が増えると、結着樹脂とエステルワックスの相溶性が向上し、結晶核の形成数を増やしやすくなる。一方、エステルワックス中のエステル結合の数が減少すると、結晶性ポリエステルとのエステル結合による相互作用の効果が向上し、結晶性ポリエステルの結晶成長が促進される。
のが使用できるが、本発明の融点を満たし得るようなモノマーを組み合わせることが好ましい。長鎖カルボン酸や長鎖アルコールは、例えば、炭素数18以上34以下のものが好ましい。
脂肪族アルコールの例としては、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、1−ノナノール、1−デカノール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコールが挙げられる。また、脂肪族カルボン酸の例としては、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸が挙げられる。
エステルワックスがエステル結合を2つ含有する構成としては、ジカルボン酸(好ましくは炭素数6以上12以下)とモノアルコール(好ましくは炭素数12以上28以下)との組み合わせ、及びジオール(好ましくは炭素数6以上12以下)とモノカルボン酸(好ましくは炭素数12以上28以下)との組み合わせが好ましい。
ジカルボン酸としては、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、デカン二酸、ドデカン二酸などが挙げられる。
ジオールとしては、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオールなどが挙げられる。なお、ここでは直鎖脂肪酸、直鎖アルコールを例示したが、分岐構造を有していても構わない。中でも、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールが好ましく、特に1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが本発明の効果を奏しやすいため好ましい。
ジオールと縮合させるモノカルボン酸としては、脂肪族モノカルボン酸が好ましい。具体的には、脂肪酸としてラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸等が挙げられる。中でも、ベヘン酸は定着性や現像性の観点で好ましい。
4官能以上のエステルワックスの場合は、エステルワックス同士の相互作用が向上しやすく、結果として、結晶性ポリエステルとエステルワックスとの間での相互作用が低下する傾向にある。そのため、結晶性ポリエステルの結晶成長を促しにくい傾向がある。
また、4官能以上のエステルワックスは、結着樹脂に対する相溶性が過度に向上しやすく、トナー表面にワックスが染み出すことで、トナーの帯電安定性が低下し、現像性が低下しやすい傾向がある。
、より好ましい。該エステルワックスをGC−MASS又はMALDI TOF MASSで測定した際の組成分布において、含有割合が最も多いエステル化合物の該エステルワックス全量に対する割合(最多成分の割合)が40質量%以上80質量%以下であることが好ましい。これは、エステルワックスが組成分布を有することを意味し、その組成分布の程度を示す。
結晶性ポリエステルを微分散させるためには、エステルワックスの結晶核を多量にトナー粒子内部に形成することが重要である。そのためには、エステルワックスの結晶化度をある程度抑制することが必要である。エステルワックスの組成が分布を有することにより、単一組成のエステルワックスと比較し、エステルワックスの結晶化速度が低下し、結晶核を多量に生成しやすくなり、好ましい。
エステルワックスの組成分布のさらに好ましい範囲は、該エステルワックスをGC−MASS又はMALDI TOF MASSで測定した際の組成分布において、存在割合が最も多いエステル化合物の該エステルワックス全量に対する割合が50質量%以上80質量%以下である。
トナー中に含まれるワックスは総量で、結着樹脂100質量部に対し、2.5質量部以上25.0質量部以下含有されることが好ましく、4.0質量部以上20.0質量部以下であることがより好ましく、6.0質量部以上15.0質量部以下であることがさらに好ましい。
また、エステルワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対し、3質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
結晶性ポリエステルは、公知のものを使用できるが、脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールの縮合物であることが好ましい。さらに、飽和ポリエステルであると一層好ましい。下記に好ましいモノマーを例示する。
脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。
脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、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、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール等が挙げられる。
結晶性ポリエステルの結晶性の点で、ポリオール成分のうち、直鎖型脂肪族ジオールの含有量が80mol%以上100mol%以下であることが好ましく、90mol%以上100mol%以下であることがより好ましく、100mol%であることがさらに好ましい。
本発明に用いられる結晶性ポリエステルの結晶化のピーク温度Tp(℃)は、45℃以
上65℃以下であることが好ましい。
エステル化又はエステル交換反応の時には、必要に応じて硫酸、ターシャリーブチルチタンブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、酢酸マンガン、酢酸マグネシウム等の通常のエステル化触媒又はエステル交換触媒を用いることができる。また、重合に関しては、通常の重合触媒、例えば、ターシャリーブチルチタンブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、酢酸スズ、酢酸亜鉛、二硫化スズ、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウム等の公知のものを使用することができる。重合温度、触媒量は特に限定されるものではなく、必要に応じて任意に選択すればよい。
前記触媒としてはチタン触媒を用いると望ましく、キレート型チタン触媒であると更に望ましい。これはチタン触媒の反応性が適当であり、本発明において望ましい分子量分布のポリエステルが得られるためである。
重量平均分子量(Mw)が40000以下であると、結晶性ポリエステル自体の溶解性が下がりにくく、トナー製造性が向上し、現像性向上や定着性向上に伴う後端オフセット抑制の効果が得られやすい。
一方、重量平均分子量(Mw)が4000以上の場合には、トナー表面に結晶性ポリエステルが染み出しにくく、トナーの帯電安定性が良好になる。
結晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、結晶性ポリエステルの種々の製造条件によって制御可能である。
本発明に使用する結晶性ポリエステルは、結晶性ポリエステル部位と、ビニルポリマー部位を有するブロックポリマーであってもよい。ブロックポリマーの定義としては、線状に連結した複数のブロックで構成されたポリマー(高分子学会 国際純正応用化学連合高分子命名法委員会による高分子科学の基本的術語の用語集)とあり、本発明もその定義に従う。
用して遠心分離で除去しておく。残った樹脂分は、結晶性ポリエステルとエステルワックス等の離型剤の混合物であるため、分取型LCにより結晶性ポリエステル及び離型剤を、それぞれを単離し、核磁気共鳴分光分析(1H−NMR)等の構造解析することで、構造を特定する。
また、トナー内の含有量に関して以下のようにする。例えば、結晶性ポリエステルの含有量を得るには、 トナーと分取後の結晶性ポリエステルそれぞれの核磁気共鳴分光分析
結果を見比べ、 結晶性ポリエステル特有のピークの面積比を取ることで得られる。 エステルワックスに関しても同様で、核磁気共鳴分光分析結果のピーク面積比によって含有量
を得ることができる。
(i)該エステルワックス中の、アルコール成分に由来する部分構造のうち、下記式(1)に示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
(ii)該エステルワックス中の、酸成分に由来する部分構造のうち、下記式(2)に示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
を満たし、
該結晶性ポリエステルは、以下の(iii)又は(iv)の条件:
(iii)該結晶性ポリエステル中の、アルコール成分に由来する部分構造のうち、下記式(1)に示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
(iv)該結晶性ポリエステル中の、酸成分に由来する部分構造のうち、下記式(2)に示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
を満たすことが好ましい。
上記の部分構造の割合は質量基準の割合を指す。例えば、式(1)に該当するエステルワックスを95質量%、式(1)及び(2)に該当しないエステルワックスを5質量%併用した場合、式(1)の部分構造の割合は95質量%となる。
本発明者らが鋭意検討した結果、ある程度結晶性ポリエステルを含むトナーにおいて、特定の結晶性ポリエステルと特定のエステルワックスを、特定の配合比で組み合わせることで、トナー内の結晶性ポリエステルの微分散化及び結晶化が促進できることを見出した。微分散化と結晶化を同時に達成することにより、上述の後端オフセットの抑制及びヒートサイクルの履歴を受けた後のカブリの抑制を両立させやすい。
融点に関しては、該範囲の下限以上で保存性が良好になり、上限以下で定着性が良好になる。一方、構造に関しては、結晶性ポリエステルと類似構造を持たせることが好ましい。このことについて、分散の促進と結晶化促進それぞれについて本発明者らの考えを述べる。
なお、トナーの帯電安定性の観点から、結晶性ポリエステルとワックスの総量は、結着樹脂100質量部に対し、好ましくは5質量部以上30質量部以下、より好ましくは10質量部以上25質量部以下である。
一方、エステル結合を持たない、パラフィンワックス等の場合には、本発明の効果を得るためには、例えば結晶性ポリエステルに対して、より多くのワックスを添加することが好ましい、また、結晶性ポリエステル自体も多量に添加することが好ましい。
本発明においては、結晶性ポリエステル及びワックス(好ましくはエステルワックス)については複数を併用することも可能であるが、上記の結晶性ポリエステルの添加量、及び、ワックスと結晶性ポリエステルの添加量比は、複数種の合計添加量で考える。
シアン系着色剤としては、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、及び、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、及び、66。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、並びに、上記イエロー系着色剤、マゼンタ系着色剤、シアン系着色剤、及び磁性体を用いて黒色に調色されたものなどが挙げられる。これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明に用いられる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、及び、トナー粒子中の分散性の点から選択される。
着色剤の添加量は、結着樹脂100質量部に対し、好ましくは1質量部以上20質量部以下である。磁性粉体を用いる場合は、結着樹脂100質量部に対し、好ましくは20質量部以上200質量部以下、より好ましくは40質量部以上150質量部以下である。
また、個数平均粒径が0.10μm以上であると、磁性体自身が赤味を帯びた黒となり
にくく、特にハーフトーン画像において赤味が目立たなくなり、高品位な画像が得られやすい。一方、個数平均粒径が0.40μm以下であると、トナーの着色力が良好になり、懸濁重合法(後述)において均一分散させやすい。
なお、磁性体の個数平均粒径は、走査透過型電子顕微鏡を用いて測定できる。具体的には、エポキシ樹脂中へ観察すべきトナー粒子を十分に分散させた後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させ得られた硬化物を得る。得られた硬化物をミクロトームにより薄片状のサンプルとして、走査透過型電子顕微鏡(STEM)において1万倍〜4万倍の拡大倍率の写真で視野中の100個の磁性体粒子径を測定する。そして、磁性体の投影面積に等しい円の相当径を基に、個数平均粒径の算出を行う。また、画像解析装置により粒径を測定することも可能である。
次に、種晶を含むスラリー状の液に前に加えたアルカリの添加量を基準として約1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを5〜10に維持しながら空気を吹き込みながら水酸化第一鉄の反応を進め、種晶を芯にして磁性酸化鉄粉体を成長させる。この時、任意のpH及び反応温度、撹拌条件を選択することにより、磁性体の形状及び磁気特性をコントロールすることが可能である。酸化反応が進むにつれて液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは5未満にしない方が好ましい。このようにして得られた磁性体を定法によりろ過、洗浄、乾燥することにより磁性体を得ることができる。
RmSiYn (I)
[式中、Rはアルコキシ基を示し、mは1〜3の整数を示し、Yはアルキル基、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、(メタ)アクリル基などの官能基を示し、nは1〜3の整数を示す。但し、m+n=4である。]
ン、イソブチルトリメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン等を挙げることができる。本発明においては、一般式(I)のYがアルキル基であるものが好ましく用いることができる。中でも好ましいのは、炭素数3以上6以下のアルキル基であり、特に好ましくは3又は4である。
用いるカップリング剤の総処理量は磁性体100質量部に対して0.9質量部以上3.0質量部以下であることが好ましく、磁性体の表面積、カップリング剤の反応性等に応じて処理剤の量を調整することが重要である。
上記スチレンアクリル系樹脂を形成する重合性単量体としては、以下のものが例示できる。
アクリル系重合性単量体としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレートのようなアクリル系重合性単量体が挙げられる。
メタクリル系重合性単量体としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−ヘキシル
メタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレートのようなメタクリル系重合性単量体が挙げられる。
なお、スチレンアクリル系樹脂の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。また、結着樹脂はその他公知の樹脂を組み合わせて使用することもできる。
負荷電性の荷電制御剤としては、以下のものが挙げられる。モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸及びダイカルボン酸系の金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール等のフェノール誘導体類、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、樹脂系帯電制御剤が挙げられる。
これらを単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
樹脂系帯電制御剤としては、スルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基、サリチル酸部位、安息香酸部位を有する重合体又は共重合体を用いることが好ましい。荷電制御剤の好ましい配合量は、重合性単量体100.0質量部に対して0.01質量部以上20.0質量部以下、より好ましくは0.05質量部以上10.0質量部以下である。
トナーの断面を、ルテニウム染色処理を行い、STEMで観察することによって、結晶性ポリエステルのラメラを観察することが可能である。このラメラを構成する一つの形状をドメインと呼ぶ。即ち、本発明においては、比較的小さい複数の結晶性ポリエステルの
ドメインが、トナー中に形成されていることが好ましい。
このようにドメインがトナー内部に存在している状態を、「ドメインが分散している」と呼ぶ。トナーが定着器の熱を受けることによって、結晶性ポリエステルの融点を超えた時に、トナー内部に分散しているドメインが瞬時に軟化するが、ドメインが分散していることで、トナー全体が軟化しやすくなり、定着性が大幅に向上する。
該ドメインの個数平均の長径が、50nm以上であると、定着性が向上し、ホットオフセットを抑制でき、定着可能温度幅が広くなる。一方、300nm以下であると、定着性が良好になり、後端オフセットを抑制しやすい。該ドメインの個数平均の長径は、結晶性ポリエステルとワックスの種類及び含有量、さらにはトナー製造工程における冷却速度の調整等により制御することができる。
機械的衝撃力を加える手段としては、例えば川崎重工社製のクリプトロンシステムやターボ工業社製のターボミル等の機械衝撃式粉砕機を用いる方法が挙げられる。また、ホソカワミクロン社製のメカノフージョンシステムや奈良機械製作所製のハイブリダイゼーションシステム等の装置も使用可能である。これらの装置は、高速回転する羽根によりトナ
ーをケーシングの内側に遠心力により押しつけ、圧縮力、摩擦力等の力によりトナーに機械的衝撃力を加える方法である。
懸濁重合法とは、結着樹脂を構成する重合性単量体、ワックス、結晶性ポリエステル及び着色剤(更に必要に応じて重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤)を均一に溶解又は分散させて重合性単量体組成物を得る。その後、この重合性単量体組成物を、分散剤を含有する連続層(例えば水相)中に適当な撹拌器を用いて分散し同時に重合反応を行なわせ、所望の粒径を有するトナーを得るものである。この懸濁重合法で得られるトナー(以後「重合トナー」ともいう)は、個々のトナー粒子形状がほぼ球形に揃っているため、帯電量の分布も比較的均一となるために画質の向上が期待できる。
重合性単量体としては、上述のスチレン系重合性単量体;上述のアクリル系重合性単量体、上述のメタクリル系重合性単量体;その他のアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等の単量体が挙げられる。これらの単量体は単独で、又は混合して使用し得る。上述の単量体の中でも、スチレンを単独で、又は他の単量体と混合して使用することがトナーの現像特性及び耐久性の点から好ましい。
具体的な重合開始剤例としては、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート等の過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
ここで架橋剤としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等のような芳香族ジビニル化合物;例えばエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート等のような二重結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン等のジビニル化合物;及び3個以上のビニル基を有する化合物;が単独で、又は2種以上の混合物として用いられる。
拌機もしくは超音波分散機のような高速分散機を使用して一気に所望のトナー粒子のサイズとするほうが、得られるトナー粒子の粒径がシャープになる。重合開始剤を添加する時期としては、重合性単量体中に他の添加剤を添加する時同時に加えてもよいし、水系媒体中に懸濁する直前に混合してもよい。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体又は溶媒に溶解した重合開始剤を加えることもできる。
造粒後は、通常の撹拌機を用いて、粒子状態が維持され且つ粒子の浮遊・沈降が防止される程度の撹拌を行なえばよい。
これらの無機分散剤は、重合性単量体100質量部に対して0.2〜20質量部を使用することが好ましい。また、上記分散剤は単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。更に、0.001〜0.1質量部の界面活性剤を併用してもよい。
界面活性剤としては、例えばドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等が挙げられる。
上記重合性単量体の重合を終了して着色粒子を得た後、着色粒子が水系媒体に分散した状態で、結晶性ポリエステル及び離型剤の融点を超える温度まで、昇温させてもよい。重合温度が上述の融点を超えている場合、この操作は必要ない。
結晶性物質、特に結晶性ポリエステルを結晶化させる目的でトナーの製造方法に関して着目する。
例えば粉砕法や懸濁重合、乳化重合によってトナーを製造する場合、一度結晶性ポリエステルやワックスが融解するような温度まで昇温し、その後常温まで冷却する工程を含むことが好ましい。冷却工程について考えると、昇温によって液化した結晶性ポリエステルは温度が下がるにつれて分子運動が鈍くなり、結晶化温度付近に到達すると結晶化が始まる。更に冷却すると結晶化が進み、常温では完全に固化する。本発明者らの検討によると、冷却速度によって結晶性物質の結晶化度が異なることが分かった。
本発明においては、低温側に結晶化ピークを持つ結晶性物質としては結晶化度が高くなりやすい結晶性ポリエステルを用いることが好ましい。すなわち、このとき、冷却速度の制御によって、高温側に結晶化ピークを持つ別の結晶性物質により、結晶性ポリエステルの結晶化度を高めることができると考えている。
100分より十分長時間保持することにより、結晶性物質の結晶化度を高めやすく好ましい。一方、100分より短すぎると(例えば30分未満)、結晶性物質の結晶化度が十分に高まらない場合がある。
本発明のトナーは上述したような製造方法によって得たトナー粒子に対して、必要に応じて流動化剤等の添加剤を混合し、トナーとする。混合方法に関しては、公知の手法を用いることができ、例えばヘンシェルミキサーは好適に用いることのできる装置である。
本発明において無機微粉体は疎水化処理された物であることが、トナーの環境安定性を向上させることができるため好ましい。トナーに添加された無機微粉体が吸湿すると、トナー粒子の帯電量が著しく低下し、帯電量が不均一になり易く、トナー飛散が起こり易くなる。無機微粉体の疎水化処理に用いる処理剤としては、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機硅素化合物、有機チタン化合物等の処理剤を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、ここでは磁性一成分ジャンピング現像の画像形成装置を示したが、ジャンピング現像又は接触現像のいずれの方法に用いられるものであってもよい。
<トナー中の結晶性物質に由来する結晶化ピーク温度の測定>
まず、結晶性ポリエステルやワックスの単体でも結晶化ピークを求めることが可能であるため、その手法から記載する。
結晶性ポリエステル又はワックスの結晶化のピーク温度及び発熱曲線は、例えばパーキンエルマー社製DSC−7、TAインストルメント社製DSC2920、TAインストルメント社製Q1000などの示差走査熱量計(DSC)を用いることができる。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。測定サンプルにはアルミニウム製のパンを用い、対照用に空のパンをセットし測定する。結晶性ポリエステル又はワックスを1.00mg秤量し、パンに入れる。測定条件としては、
・測定モード:Standard
・昇温条件:10℃/minで、20℃から100℃へ昇温する。
・降温条件:0.5℃/minで、100℃から20℃へ降温する。
得られた結果をもとに、温度―Heat Flowのグラフを作成し、降温時の結果より、結晶
性ポリエステル又はワックスの発熱曲線を得る。発熱曲線において、発熱のピークトップを結晶化のピーク温度Tp(℃)又はTw(℃)とする。
トナーからも、結晶性ポリエステル又はワックスの結晶化のピーク温度及び発熱曲線を得ることが可能である。得るための手順としては、トナーから結晶性ポリエステル又はワックスを前述のテトラヒドロフランを用いた方法で単離し、それぞれをDSCにより分析する。
これにより、上記、Tp(℃)又はTw(℃)と同じ値を得ることが可能である。
さらに、トナー4mgを秤量し、上記と同様の条件で測定を行う。すなわち、100℃まで昇温した後、0.5℃/minで降温する条件で第一のDSC曲線を得る。該第一のDSC曲線において、40℃以上80℃以下に2つ以上の結晶化ピークのピークトップが存在することを確認する。そしてそれら結晶化ピークのうち、最も低温側にある該結晶化ピークの発熱量(J/g)をΔH(0.5)とする。
次に、トナー4mgを秤量し、降温条件を100℃から20℃まで100℃/minで降温すること以外は上記測定条件と同様にして第二のDSC曲線を得る。該第二のDSC曲線において、40℃以上80℃以下に存在するピークのうち、最も低温側にある該結晶化ピークの発熱量(J/g)をΔH(100)とする。なお、結晶化ピークの発熱量ΔH(0.5)およびΔH(100)に関して、それぞれの結晶化ピークの裾が、40℃以下または80℃以上にも存在する場合は、40℃以下または80℃以上にも存在する結晶化ピークの裾も結晶化ピークの発熱量に加えて算出する。
ワックスの融点はDSCにて測定した際の、吸熱ピークのピークトップ温度として求めることができる。測定はASTM D 3417−99に準じて行う。これらの測定には、例えばパーキンエルマー社製DSC−7、TAインストルメント社製DSC2920、TAインストルメント社製Q1000を用いることができる。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。測定サンプルにはアルミニウム製のパンを用い、対照用に空パンをセットし測定する。
トナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)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。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行う。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μm以上60μm以下に設定する。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナー(粒子)を分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)であり、専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
エステルワックスの組成分布は、まずGPCにより分子量分布を測定し、その領域をGC(ガスクロマトグラフィー)又はMALDI TOF MASSにて測定することで得る。エステルワックスのGPCは下記条件で測定する。
(GPC測定条件)
カラム:GMH−HT30cm2連(東ソー社製)
温度 :135℃
溶媒 :o−ジクロロベンゼン(0.1%アイオノール添加)
流速 :1.0m1/min
試料 :0.15%の試料を0.4ml注入
上の条件で測定し、試料の分子量算出にあたっては単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用する。さらに、Mark−Houwink粘度式から導き出される換算式でポリエチレン換算することによって算出される。
GPCにより得られたピークを解析し、エステルワックスの分子量分布の最大値と最小値を算出する。下記のようにGCやMALDI TOFF MASSで分析する際、このGPCで得られた最大値と最小値に挟まれた領域を、「エステルワックスの分子量分布の範囲」と見なす。本発明のエステルワックスは、GC,MALDI TOF MASSいずれによっても測定できるが、ガス化が困難な場合はMALDI,マトリックスとピークが重なってしまう場合はGC、といったように適宜選択する。両方の測定方法を述べる。
エステルワックスの組成分布をガスクロマトグラフィー(GC)で測定する場合の具体
的な条件を述べる。ガスクロマトグラフィー(GC)として、GC−17A(島津製作所製)を用いる。試料10mgをトルエン1mlに加え、80℃の恒温層にて20分加熱・溶解する。次いで、この溶解液1μLをオンカラムインジェクターを備えたGC装置に注入する。カラムは、0.5mm径×10m長のUltra Alloy−1(HT)を用
いる。カラムは初め40℃から40℃/minの昇温スピードで200℃迄昇温させ、更に15℃/minで350℃迄昇温させ、次に7℃/minの昇温スピードで450℃迄昇温させる。キャリアガスは、Heガスを50kPaの圧力条件で流す。
ここで、ガス化成分をマススペクトロメーター(質量分析計)に導入し、GCにて得られる複数のピークの分子量を得ることで、上述した「エステルワックスの分子量分布の範囲」に入るピーク群を見出す。それらピーク群を解析し、ピーク面積の総和を算出する。また、GCで得たピークのうち、ピーク面積が最大のピークをエステルワックスの最多成分に由来するピークとし、全ピーク面積の総和に対して最多成分のピーク面積比を取ることで、エステルワックスの組成分布における最多成分の割合を得る。
化合物の同定は、別途構造が既知のエステルワックスを注入し同一の流出時間同士を比較することや、ガス化成分をマススペクトロメーターに導入し、スペクトル解析する事により行う事ができる。
エステルワックスの組成分布をMALDI TOF MASSにて測定する場合について述べる。選択するマトリックスは材料種によって最適なものを選び、マトリックスのピークと材料由来のピークが重ならないように配慮した。
MALDI TOF MASSで得られたピークのうち、上述した「エステルワックスの分子量分布の範囲」に入るピークを見出し、各ピーク強度の総和を算出する。それらピークの中で強度が最大のものを最多成分に由来するピークとする。エステルワックスの組成分布における最多成分の割合は、上記ピーク強度の和に対する、最多成分由来のピーク強度の比、で算出する。
化合物の同定は、別途構造が既知のエステルワックスをMALDI TOF MASSで得られたスペクトルを解析する事で行うことができる。
結晶性ポリエステル、非晶性飽和ポリエステル樹脂及びトナーの分子量は、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。
まず、室温で結晶性ポリエステル又はトナーをテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。尚、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:高速GPC装置「HLC−8220GPC」[東ソー(株)製]
カラム:LF−604の2連
溶離液:THF
流速:0.6ml/min
オーブン温度:40℃
試料注入量 :0.020ml
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−社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
本発明における結晶性ポリエステルの酸価は、以下の操作により求められる。
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。極性樹脂の酸価はJIS K 0070−1992に準じて測定した。具体的には、以下の手順に従って測定した。
(1)試薬の準備
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た。
特級水酸化カリウム7gを5mlの水に溶解し、エチルアルコール(95vol%)を加えて1lとした。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日間放置後、ろ過して、水酸化カリウム溶液を得た。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した。前記水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1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た。前記0.1モル/l塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いた。
(2)操作
(A)本試験
粉砕した結晶性ポリエステルの試料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時間かけて溶解した。次いで、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を用いて滴定した。尚、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときとした。
(B)空試験
試料を用いない(すなわちトルエン: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った。
(3)得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出した。
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(g)である。
非晶性飽和ポリエステル樹脂及びトナーのガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
測定試料として、非晶性飽和ポリエステル樹脂又はトナー3.0mgを精密に秤量する。
これをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/min、常温常湿下で測定を行う。
この昇温過程で、温度40℃〜100℃の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、ガラス転移温度(Tg)とする。
トナーの走査透過型電子顕微鏡(STEM)による断面観察は以下のようにして実施することができる。
本発明のトナーは、トナー断面をルテニウム染色することによって観察を行う。本発明のトナーに含有される結晶性樹脂は、結着樹脂のような非晶樹脂よりもルテニウムで染色
されやすいため、コントラストが明瞭になり、観察が容易となる。染色の強弱によって、ルテニウム原子の量が異なるため、強く染色される部分は、これらの原子が多く存在し、電子線が透過せずに、観察像上では黒くなり、弱く染色される部分は、電子線が透過されやすく、観察像上では白くなる。
まず、カバーガラス(松波硝子社、角カバーグラス 正方形 No.1)上にトナーを一層となるように散布し、オスミウム・プラズマコーター(filgen社、OPC80T)を用いて、保護膜としてトナーにOs膜(5nm)及びナフタレン膜(20nm)を施す。次に、PTFE製のチューブ
(Φ1.5mm×Φ3mm×3mm)に光硬化性樹脂D800(日本電子社)を充填し、チューブの上に
前記カバーガラスをトナーが光硬化性樹脂D800に接するような向きで静かに置く。この状態で光を照射して樹脂を硬化させた後、カバーガラスとチューブを取り除くことで、最表面にトナーが包埋された円柱型の樹脂を形成する。超音波ウルトラミクロトーム(Leica
社、UC7)により、切削速度0.6mm/sで、円柱型の樹脂の最表面からトナーの半径(重量平均粒径(D4)が8.0μmの場合は4.0μm)の長さだけ切削して、トナーの断面を出す。次に、膜厚250nmとなるように切削し、トナー断面の薄片サンプルを作製した。このよう
な手法で切削することで、トナー中心部の断面を得ることができる。
得られた薄片サンプルを真空電子染色装置(filgen社、VSC4R1H)を用いて、RuO4ガス500Pa雰囲気で15分間染色し、走査透過型電子顕微鏡(JEOL社、JEM2800)を用いてSTEM観
察を行った。
STEMのプローブサイズは1nm、画像サイズ1024×1024pixelにて、画像を取得した。また、明視野像のDetector ControlパネルのContrastを1425、Brightnessを3750、Image ControlパネルのContrastを0.0、Brightnessを0.5、Gammmaを1.00に調整して、画像を取得した。
トナーの断面のSTEM画像をもとに、結晶性ポリエステル及び離型剤のドメインの同定を、以下の手順により行う。
結晶性ポリエステル及び離型剤を原材料として入手できる場合、それらの結晶構造を、上述の走査透過型電子顕微鏡(STEM)におけるルテニウム染色処理されたトナー断面
の観察方法と同様にして、観察し、原材料それぞれの結晶のラメラ構造の画像を得る。それらと、トナーの断面におけるドメインのラメラ構造を比較し、ラメラの層間隔が誤差10%以下であった場合、トナーの断面におけるドメインを形成している原材料を特定することができる。
本発明において、結晶性ポリエステル樹脂のドメインの個数平均径とは、STEM画像をもとに、結晶性ポリエステル樹脂のドメインの長径から求められる個数平均径を意味する。
走査透過型電子顕微鏡(STEM)におけるルテニウム染色処理されたトナー断面の観
察により得られたSTEM画像をもとに、結晶性ポリエステル樹脂のドメインの長径の個数平均径を計測する。その際、100個のトナーの断面を観察する。全てのドメインを計測し、個数平均径を算出する。得られた個数平均径を、結晶性ポリエステル樹脂のドメインの長径の個数平均径とする。
上述の結晶性ポリエステルのドメインの長径の個数平均径の測定と同様にして、トナー断面当りに含まれる結晶性ポリエスエルのドメインの個数を計測する。これを100個のトナーの断面について行い、一つのトナー断面当りのドメインの個数を、結晶性ポリエステルのドメインの個数とする。
<エステル化合物の製造例>
ジムロート、Dean−Stark水分離器、温度計を装着した反応装置にベンゼン300モル部、アルコールモノマーとしてドコサノール(ベヘニルアルコール)200モル部、酸モノマーとしてデカン二酸(セバシン酸)100モル部を仕込んだ。さらにp−トルエンスルホン酸10モル部を加え十分撹拌し溶解後、6時間還流せしめた後、水分離器のバルブを開け、共沸留去を行った。共沸留去後炭酸水素ナトリウムで十分洗浄後、乾燥しベンゼンを留去した。得られた生成物を再結晶後、洗浄し精製してエステル化合物S−22を得た。
同様に、ドコサノールをそれぞれ別種のアルコールに変更し、エステル化合物を得た。ドコサノールをエイコサノールに変更してS−20を、テトラコサノールに変更してS−24、1−ヘキサデカノールに変更してS−16を、1−オクタコサノールに変更してS−28を得た。
さらに、表1のようにアルコールモノマー及び酸モノマーを変更することで、H−20,H−22,H−24といった表1記載のエステル化合物を得た。
S−20,S−22,S−24を表2に記載の割合で溶融混合し、冷却した後に解砕し、エステルワックス1を得た。表2にGC−MASSで測定した組成割合(エステルワックスにおける最多成分の含有量も記載)、エステルワックスの融点も合せて示す。
エステル化合物を表2に記載の割合で溶融混合し、冷却した後に解砕し、エステルワッ
クス2〜6を得た。表2にGC−MASSで測定した組成割合、エステルワックスの融点も合せて示す。
ベヘン酸とステアリルアルコールによる1官能エステル化合物(融点66℃)をエステルワックス7として使用した。
<エステルワックス8>
ベヘン酸とジペンタエリスリトールによる6官能エステル化合物(融点83℃)をエステルワックス8として使用した。
<エステルワックス9>
ミリスチン酸とジペンタエリスリトールによる6官能エステル化合物(融点60℃)をエステルワックス9として使用した。
表3に示すような市販のパラフィンワックスを使用した。
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した反応槽中に、カルボン酸モノマーとしてセバシン酸230.0部及びアルコールモノマーとして1,10−デカンジオール242.1部を投入した。撹拌しながら140℃に昇温し、窒素雰囲気下で140℃に加熱して常圧下で水を留去しながら8時間反応させた。次いで、ジオクチル酸スズをモノマー総量100部に対して1部加えた後、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させた。更に、200℃に到達してから2時間反応させた後、反応槽内を5kPa以下に減圧して200℃で3時間反応させて結晶性ポリエステル1を得た。得られた結晶性ポリエステル1の重量平均分子量(Mw)は20100、酸価は2.2mgKOH/gであった。
結晶性ポリエステル1の製造において、アルコールモノマーと酸モノマーを表4のように変更し、反応時間及び温度を所望の物性になるように調整したこと以外は同様にして、結晶性ポリエステル2〜7を得た。得られた結晶性ポリエステルの物性及び構造を表4に付記した。
Fe2+を2.0mol/L含有する硫酸鉄第一水溶液50リットルに、4.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液55リットルを混合撹拌し、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩水溶液を得た。この水溶液を85℃に保ち、20L/minで空気を吹き込みながら酸化反応を行い、コア粒子を含むスラリーを得た。
得られたスラリーをフィルタープレスにてろ過・洗浄した後、コア粒子を水中に再度分散させ、リスラリーした。このリスラリー液に、コア粒子100部あたり珪素換算で0.
20質量%となる珪酸ソーダを添加し、スラリー液のpHを6.0に調整し、撹拌することで珪素リッチな表面を有する磁性酸化鉄粒子を得た。得られたスラリーをフィルタープレスにてろ過、洗浄、更にイオン交換水にてリスラリーを行った。このリスラリー液(固形分50g/L)に500g(磁性酸化鉄に対して10質量%)のイオン交換樹脂SK110(三菱化学製)を投入し、2時間撹拌してイオン交換を行った。その後、イオン交換樹脂をメッシュでろ過して除去し、フィルタープレスにてろ過・洗浄し、乾燥・解砕して個数平均径が0.23μmの磁性酸化鉄を得た。
iso−ブチルトリメトキシシラン30部をイオン交換水70部に撹拌しながら滴下した。その後、この水溶液をpH5.5、温度55℃に保持し、ディスパー翼を用いて、周速0.46m/sで120分間分散させて加水分解を行った。その後、水溶液のpHを7.0とし、10℃に冷却して加水分解反応を停止させた。こうしてシラン化合物を含有する水溶液を得た。
磁性酸化鉄の100部をハイスピードミキサー(深江パウテック社製 LFS−2型)に入れ、回転数2000rpmで撹拌しながら、シラン化合物を含有する水溶液8.0部を2分間かけて滴下した。その後5分間混合・撹拌した。次いで、シラン化合物の固着性を高めるために、40℃で1時間乾燥し、水分を減少させた後に、混合物を110℃で3時間乾燥し、シラン化合物の縮合反応を進行させた。その後、解砕し、目開き100μmの篩を通して磁性体を得た。
非磁性トナー用の着色剤としては、市販のカーボンブラックを着色剤として用いた。用いたカーボンブラックの性状を下記に示す。(平均一次粒径:31nm、DBP吸油量:40ml/100g、仕事関数:4.71eV)
イオン交換水720部に0.1モル/L−Na3PO4水溶液450部を投入して60℃に加温した後、1.0モル/L−CaCl2水溶液67.7部を添加して、分散安定剤を含む水系媒体を得た。
・スチレン 79.0部
・n−ブチルアクリレート 21.0部
・ジビニルベンゼン 0.6部
・モノアゾ染料の鉄錯体(T−77:保土ヶ谷化学社製) 1.5部
・磁性体 90.0部
・非晶性飽和ポリエステル樹脂 5.0部
(ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物とテレフタル酸との縮合反応により得られる非晶性飽和ポリエステル樹脂;Mw=9500、酸価=2.2mgKOH/g、ガラス転移温度=68℃)
上記処方をアトライター(三井三池化工機(株))を用いて均一に分散混合して単量体組成物を得た。この単量体組成物を63℃に加温し、そこに表4記載の結晶性ポリエステル1を10.0部、表2記載のエステルワックス1を10.0部添加混合し、溶解した。
上記水系媒体中に上記単量体組成物を投入し、60℃、N2雰囲気下においてTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株))にて12000rpmで10分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ重合開始剤t−ブチルパーオキシピバレート9.0部を投入し、70℃に昇温して4時間反応させた。反応終了後、懸濁液を100℃まで昇温させ、2時間保持した。
その後、冷却工程として、懸濁液に氷を投入し、40℃/分の速度で懸濁液を100℃
から50℃まで冷却した後、常温まで放冷した。その後、懸濁液に塩酸を加えて十分洗浄することで分散安定剤を溶解させ、濾過・乾燥してトナー粒子1を得た。なお、トナー粒子1のガラス転移温度は54℃であった。トナー粒子1では、結着樹脂であるスチレンアクリル樹脂を100部含有している。
100部のトナー粒子1と、BET値が300m2/gで(一次粒径8nm)の乾式シリカ微粉体にヘキサメチルジシラザン処理を行った疎水性シリカ微粉体0.8部とをヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株))で混合してトナー1を得た。
トナー1の重量平均粒径(D4)は7.8μmであった。トナー1の物性を、表6に示す。
トナー1の製造において、着色剤、結晶性ポリエステル及びワックスの種類及び部数、冷却工程を表5に記載の通りに変更した以外は同様にして、トナー2〜23及び25〜32、比較用トナー1〜5を得た。処方及び製法を表5に示す。
なお、いずれのトナーもガラス転移温度も50〜60℃の範囲であり、重量平均粒径(D4)は6.0〜9.0μmであった。
なお、表5中の「冷却速度」について詳述する。
「40℃/分」という条件は、トナー1の製造例にあるように、冷却工程において、40℃/分の速度で懸濁液を100℃から50℃まで冷却した後、常温まで放冷することを示す。
「アニール3時間」という条件は、冷却工程において、100℃から0.5℃/分の速度で55℃まで降温し、55℃(CPESの結晶化ピーク位置±3℃が好ましい)において、3時間保持し、その後常温まで放冷することを示す。
「アニール20分」は、冷却工程において、100℃から0.5℃/分の速度で55℃まで降温し、55℃において、20分間保持し、その後常温まで放冷することを示す。
「0.5℃/分」という条件は、冷却工程において、0.5℃/分の速度で懸濁液を100℃から50℃まで冷却した後、常温まで放冷することを示す。
・アクリル樹脂(星光PMC社製VS−1057、) 100.0部
・モノアゾ染料の鉄錯体(T−77:保土ヶ谷化学社製) 1.5部
・磁性体 90.0部
・エステルワックス6 5.0部
・結晶性ポリエステル7 5.0部
上記原材料をヘンシェルミキサーで予備混合した後、130℃、200rpmに設定した二軸混練押し出し機によって混練した。得られた混練物を常温まで急速に冷却したが、このときの冷却速度は20℃/秒以上であった。カッターミルで粗粉砕した後、得られた
粗粉砕物を、ターボミルT−250(ターボ工業社製)を用いて、排気温度が50℃になるようエアー温度を調整して微粉砕し、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、トナー粒子24を得た。処方及び製法を表5に示す。
トナー製造例1と同様に、100部のトナー粒子24と、疎水性シリカ微粉体0.8部とを混合してトナー24を得た。
トナー24の重量平均粒径(D4)は8.0μmであった。トナー24の物性を、表6に示す。
(評価1.初期現像性)
画像形成装置として、LBP−6300(キヤノン製)を用いた。
カートリッジには、現像スリーブとして、直径14mm径のスリーブから直径10mm径のスリーブに変更した改造カートリッジを用いた。
小径の現像スリーブを搭載したカートリッジを用いると、現像スリーブから感光体へのトナーの現像機会が低減することで現像性、特に画像濃度について厳しく評価することができる。
この改造カートリッジを用いて、トナー1を使用し、高温高湿環境下(32.5℃/80%RH)にて、100枚の画出し試験を行ったのち、ベタ黒を1枚出力し、その画像濃度を測定した。
高温高湿環境下(32.5℃/80%RH)で評価することによって、トナーの帯電安
定性が低下した場合の画像濃度について、厳しく評価することが可能となる。
上記、トナー1の評価結果においては、画像濃度が高く良好な画像を得ることができた。評価結果を表7に示す。なお、表中、( )内の数値は、画像濃度を示す。
画像濃度についての判断基準を以下に述べる。
画像濃度はベタ黒画像部を形成し、このベタ黒画像の濃度をマクベス反射濃度計(マクベス社製)にて測定した。
100枚の画出し後1枚目における、ベタ黒画像の反射濃度の判断基準は以下の通りである。
A:非常に良好(1.45以上)
B:良好(1.40以上1.45未満)
C:普通(1.35以上1.40未満)
D:悪い(1.35未満)
画像形成装置として、評価1で使用した改造機を用い、さらに定着器の温調を下げ、200℃とした。カートリッジとして同様に評価1で使用した改造カートリッジを用いた。高温高湿環境下(32.5℃/80%RH)において、評価間には定着器を取り外し、定着器を、扇風機などを使用して十分に冷やした状態で以下の評価を実施した。評価後に定着器を十分に冷やしておくことで、画像出力後に上昇した定着ニップ部の温度が冷やされることで、トナーの定着性を厳しく、さらに再現良く評価することが可能である。
後端オフセットを評価するに際して、90g/m2の放置紙(上記高温高湿環境下に48時間以上放置した紙)を使用した。比較的重い紙を使用することで定着性をさらに厳しく評価することが可能となり、放置した紙を使用することで、後端オフセットを厳しく評価することが可能である。
トナー1を用いて、定着器が十分に冷えた状態で、上記放置紙にベタ黒画像を出力した。この際、紙上のトナーの載り量を9g/m2となるように調節した。トナー1の評価結果においては、ポツ抜け画像のない良好なベタ黒画像が得られた。後端オフセットについての判断基準を以下に述べる。
後端オフセットは上記の手順で出力したベタ黒画像についてポツ抜けのレベルを目視で評価した。後端オフセットの判断基準は以下の通りである。
A:非常に良好(ポツ抜けが全くない)
B:良好(よく見るとポツ抜けが若干見られる)
C:普通(ポツ抜けが見られるが目立たない)
D:悪い(ポツ抜けが目立つ)
上記の改造カートリッジを、温度45℃湿度90%RHの環境試験箱に入れ、12時間後に温度25℃湿度60%RHの環境試験箱に移動した。その後、さらに12時間後に、温度45℃湿度90%RHの環境試験箱に入れた。この操作を30回繰り返した後に、温度32.5℃湿度80%RHの環境において、評価1で使用した画像形成装置に組み込み、ベタ白を2枚プリントし、2枚目のカブリを以下の方法により測定した。
カブリの評価基準を以下に示す。
上記の手順で出力したベタ白画像について、カブリのレベルを目視で評価した。判断基準は以下の通りである。
A:非常に良好(カブリが全く目立たない)
B:良好(よく見るとカブリが若干見られる)
C:普通(カブリが見られるが目立たない)
D:悪い(カブリが非常に目立つ)
実施例1にて、トナー1をトナー2〜32及び比較用トナー1〜5に変更したこと以外は実施例1と同様に画出し試験を行った。なお、実施例11においては、画像形成装置を非磁性トナーが出力できるように改造したうえで評価を実施した。これらの評価結果を表7に示す。
ジスタローラー、125 搬送ベルト、126 定着器、140 現像器、141 撹拌部材
すなわち、本発明は、結着樹脂、着色剤、ワックス及び結晶性ポリエステルを含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該トナーが、第一のDSC曲線において、40℃以上80℃以下に2つ以上の結晶化ピークのピークトップを有し、該第一のDSC曲線が、示差走査熱量計(DSC)を用いて100℃まで昇温した後、100℃から20℃まで速度0.5℃/minでトナーを降温する過程で得られるものであり、
該トナーが、下記式(11)を満たし、
2.0≦(ΔH(100)/ΔH(0.5))≦6.0 ・・・(11)
式(11)中、
ΔH(0.5)は、該第一のDSC曲線における2つ以上の結晶化ピークのうち、最も低温側にある該結晶化ピークの発熱量(J/g)を示し、
ΔH(100)は、第二のDSC曲線の40℃以上80℃以下にピークトップが存在する結晶化ピークのうち、最も低温側にある該結晶化ピークの発熱量(J/g)を示し、該第二のDSC曲線が、示差走査熱量計(DSC)を用いて100℃まで昇温した後、100℃から20℃まで100℃/minで降温する過程で得られるものであり、
該ワックスが、エステルワックスを含有し、
該エステルワックスの示差走査熱量測定における吸熱ピークのピークトップ温度が、65℃以上85℃以下であり、
該エステルワックスが、以下の(i)又は(ii)の条件を満たし、
(i)該エステルワックス中の、アルコール成分に由来する部分構造のうち、下記式(1)で示される部分構造の割合が、90質量%以上100質量%以下である、
(ii)該エステルワックス中の、酸成分に由来する部分構造のうち、下記式(2)で示される部分構造の割合が、90質量%以上100質量%以下である、
該結晶性ポリエステルが、以下の(iii)又は(iv)の条件を満たす
(iii)該結晶性ポリエステル中の、アルコール成分に由来する部分構造のうち、下記式(1)で示される部分構造の割合が、90質量%以上100質量%以下である、
(iv)該結晶性ポリエステル中の、酸成分に由来する部分構造のうち、下記式(2)で示される部分構造の割合が、90質量%以上100質量%以下である、
(式(1)の炭化水素鎖C x H 2x の左端には、水素又は酸素が結合し、式(2)の炭化水素鎖C y H 2y の左端には、水素又はカルボニル基が結合する。)
ことを特徴とするトナー。
5≦Tw−Tp≦30 ・・・(12)
また、好ましくは、Tw≦100であり、40≦Tpである。
Tw−Tpは、好ましくは5以上20以下である。Tw及びTpは、ワックスや結晶性ポリエステルの種類により制御することができる。
本発明においては、結晶性ポリエステル及びワックスを複数、使用することも可能である。その場合、結晶化のピーク温度の最も低いワックスと結晶化ピークの最も低い結晶性ポリエステルが、式(12)を満たすことが好ましい。
本発明において、該エステルワックスは、2価のアルコールと脂肪族モノカルボン酸のエステル化合物、又は2価のカルボン酸と脂肪族モノアルコールのエステル化合物であることが好ましい。エステルワックス中のエステル結合の数が増えると、結着樹脂とエステルワックスの相溶性が向上し、結晶核の形成数を増やしやすくなる。一方、エステルワックス中のエステル結合の数が減少すると、結晶性ポリエステルとのエステル結合による相互作用の効果が向上し、結晶性ポリエステルの結晶成長が促進される。
(i)該エステルワックス中の、アルコール成分に由来する部分構造のうち、下記式(1)で示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
(ii)該エステルワックス中の、酸成分に由来する部分構造のうち、下記式(2)で示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
該結晶性ポリエステルは、以下の(iii)又は(iv)の条件を満たす
(iii)該結晶性ポリエステル中の、アルコール成分に由来する部分構造のうち、下記式(1)で示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
(iv)該結晶性ポリエステル中の、酸成分に由来する部分構造のうち、下記式(2)で示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
ことが好ましい。
上記の部分構造の割合は質量基準の割合を指す。例えば、式(1)に該当するエステルワックスを95質量%、式(1)及び(2)に該当しないエステルワックスを5質量%併用した場合、式(1)の部分構造の割合は95質量%となる。
本発明者らが鋭意検討した結果、ある程度結晶性ポリエステルを含むトナーにおいて、特定の結晶性ポリエステルと特定のエステルワックスを、特定の配合比で組み合わせることで、トナー内の結晶性ポリエステルの微分散化及び結晶化が促進できることを見出した。微分散化と結晶化を同時に達成することにより、上述の後端オフセットの抑制及びヒートサイクルの履歴を受けた後のカブリの抑制を両立させやすい。
実施例1にて、トナー1をトナー2〜32及び比較用トナー1〜5に変更したこと以外は実施例1と同様に画出し試験を行った。なお、実施例11においては、画像形成装置を非磁性トナーが出力できるように改造したうえで評価を実施した。これらの評価結果を表7に示す。また、実施例22〜27,30〜32は、それぞれ参考例22〜27,30〜32とする。
実施例1にて、トナー1をトナー2〜32及び比較用トナー1〜5に変更したこと以外は実施例1と同様に画出し試験を行った。なお、実施例11においては、画像形成装置を非磁性トナーが出力できるように改造したうえで評価を実施した。これらの評価結果を表7に示す。また、実施例21〜27,30〜32は、それぞれ参考例21〜27,30〜32とする。
Claims (10)
- 結着樹脂、着色剤、ワックス及び結晶性ポリエステルを含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該トナーが、第一のDSC曲線において、40℃以上80℃以下に2つ以上の結晶化ピークのピークトップを有し、該第一のDSC曲線が、示差走査熱量計(DSC)を用いて100℃まで昇温した後、100℃から20℃まで速度0.5℃/minでトナーを降温する過程で得られるものであり、
該トナーが下記式を満たすことを特徴とするトナー。
2.0≦(ΔH(100)/ΔH(0.5))≦6.0
(式中、ΔH(0.5)は、該第一のDSC曲線における2つ以上の結晶化ピークのうち、最も低温側にある該結晶化ピークの発熱量(J/g)を示し、
ΔH(100)は、第二のDSC曲線の40℃以上80℃以下にピークトップが存在する結晶化ピークのうち、最も低温側にある該結晶化ピークの発熱量(J/g)を示し、該第二のDSC曲線が、示差走査熱量計(DSC)を用いて100℃まで昇温した後、100℃から20℃まで100℃/minで降温する過程で得られるものである。) - 該ΔH(100)が、2.5J/g以上15.0J/g以下である請求項1に記載のトナー。
- 該結晶性ポリエステルと該ワックスが下記式(1)を満たす請求項1又は2に記載のトナー。
5 ≦Tw−Tp≦ 30 (1)
(式(1)中、
Tw(℃)は示差走査熱量計(DSC)を用いて100℃から20℃まで速度0.5℃/minで降温する過程で測定される該ワックスの結晶化ピーク(Pw)のピーク温度であり、
Tp(℃)は示差走査熱量計(DSC)を用いて100℃から20℃まで速度0.5℃/minで降温する過程で測定される該結晶性ポリエステルの結晶化ピーク(Pp)のピーク温度である。) - 該ワックスはエステルワックスを含有し、
該エステルワックスの示差走査熱量測定における吸熱ピークのピークトップ温度が65℃以上85℃以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナー。 - 該エステルワックスは、2価のアルコールと脂肪族モノカルボン酸のエステル化合物、及び2価のカルボン酸と脂肪族モノアルコールのエステル化合物のいずれかである請求項4に記載のトナー。
- 該エステルワックスは、以下の(i)又は(ii)の条件:
(i)該エステルワックス中の、アルコール成分に由来する部分構造のうち、下記式(1)に示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
(ii)該エステルワックス中の、酸成分に由来する部分構造のうち、下記式(2)に示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
を満たし、
該結晶性ポリエステルは、以下の(iii)又は(iv)の条件:
(iii)該結晶性ポリエステル中の、アルコール成分に由来する部分構造のうち、下記式(1)に示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
(iv)該結晶性ポリエステル中の、酸成分に由来する部分構造のうち、下記式(2)に示される部分構造の割合が90質量%以上100質量%以下である、
を満たす請求項4又は5に記載のトナー。
(式1の炭化水素鎖の左端には、水素又は酸素が結合し、式2の炭化水素鎖の左端には、水素又はカルボニル基が結合する。) - 該エステルワックスがエステル化合物を含有し、
該エステルワックスのGC−MASS又はMALDI TOF MASSで測定した際の組成分布において、含有割合が最も多い該エステル化合物の該エステルワックス全量に対する含有割合が40質量%以上80質量%以下である請求項4〜6のいずれか一項に記載のトナー。 - 該トナーは該結着樹脂100質量部に対し該結晶性ポリエステルを3質量部以上15質量部以下含有し、
該ワックスと該結晶性ポリエステルの質量比率(ワックス/結晶性ポリエステル)が1/3〜3/1である請求項1〜7のいずれか一項に記載のトナー。 - 走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察される該トナーの断面において、
該結晶性ポリエステルのドメインが存在し、
該ドメインの個数平均の長径が、50nm以上300nm以下であり、
該ドメインの個数が、8個以上500個以下である請求項1〜8のいずれか一項に記載のトナー。 - 前記ΔH(100)及びΔH(0.5)が、前記結晶性ポリエステル由来の結晶化ピークの発熱量である請求項1〜9のいずれか一項に記載のトナー。
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