JP2022025866A - トナー - Google Patents
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Abstract
Description
前記樹脂成分が、下記式(1)で示されるモノマーユニットAを有するビニル系樹脂Aを含有し、
前記ビニル系樹脂A中の、前記モノマーユニットAの含有割合が、2.0質量%以上80.0質量%以下であり、
前記シェルが、下記式(2)で示されるモノマーユニットBを有するビニル系樹脂Bを含有することを特徴とするトナー。
ビニル系樹脂とは、上記ビニル系モノマーユニットが構成単位である樹脂を表す。
特許文献1に係るトナーを、長時間にわたる電子写真画像の形成に供した場合に、電子写真画像に現像スジが生じる理由を本発明者らは以下のように推測している。
コアが含む樹脂:下記式(1)で示されるモノマーユニットAを有し、該モノマーユニットAの含有割合が、2.0質量%以上80.0質量%以下であるビニル系樹脂A
シェルが含む樹脂:下記式(2)で示されるモノマーユニットBを有するビニル系樹脂B
<本発明の効果が発現する想定メカニズム>
上記の構成のトナーが、本発明の効果を発現する想定メカニズムを図2を用いて説明する。
トナー粒子は、樹脂成分を含有するコアを有する。該コアに含有される離型剤や着色剤等を適切な量とするため、該コア中の樹脂成分の含有割合は70.0~95.0質量%であることが好ましい。
該結着樹脂がビニル系樹脂Aを含有することが好ましい。
樹脂成分は式(1)で示されるモノマーユニットAを有するビニル系樹脂Aを含有する。ビニル系樹脂Aを含有することで、トナーの過剰帯電による現像スジが生じにくい。ビニル系樹脂Aは例えば、後述する重合性単量体Aを含む単量体組成物に対し重合反応を行うことによって得られる樹脂をトナー製造の原料とすることで、トナーの樹脂成分として含有させることができる。
ビニル系樹脂AはモノマーユニットAには該当しない、他のモノマーユニットCを含有することが好ましい。
また、ビニル系樹脂A中のモノマーユニットCの含有割合は20.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。該含有割合が20.0質量%以上であると、トナーの過剰帯電による現像スジが生じにくい。そのため、20.0質量%以上であることが好ましく、40.0質量%以上であることがより好ましい。また、95.0質量%以下であると、コアの電子密度が過小になりにくいと推測されるため、高い帯電量を有するトナーが得られやすい。そのため、95.0質量%以下であることが好ましく、90.0質量%以下であることがより好ましく、70.0質量%以下であることがより好ましく、60.0質量%以下であることがさらに好ましい。
ビニル系樹脂Aは、ポリエステルなどの他の樹脂が結合した、ハイブリッド樹脂(ビニル系樹脂Aとビニル系樹脂以外の樹脂とのハイブリッド樹脂)の一部であってもよい。その場合、該ハイブリッド樹脂中のビニル系樹脂Aの含有割合は、50.0質量%以上である。該含有割合は80.0質量%以上であることがより好ましく、95.0質量%以上であることがさらに好ましい。結合とは、例えば、共有結合などが挙げられる。
シェルは、式(2)で示されるモノマーユニットBを有するビニル系樹脂Bを含有する。ビニル系樹脂Bをトナー粒子のシェルとして含有させる方法としては、例えば、ビニル系樹脂Bを分散させた溶液中にトナーコアを分散させ、その状態で撹拌及び昇温する方法が挙げられる。
ビニル系樹脂Bは式(2)で示されるモノマーユニットBを有する。モノマーユニットBを有することで、高い帯電量を有するトナーが得られやすい。
ビニル系樹脂BはモノマーユニットBには該当しない、他のモノマーユニットDを含有することが好ましい。
高い帯電量を有するトナーが得られやすく、トナーの過剰帯電による現像スジが生じにくいため、式(4)中、R5はメチル基であることがより好ましい。また、式(4)中、R6がメチル基であることがより好ましい。
ビニル系樹脂Bは、ポリエステルなどの他の樹脂が結合した、ハイブリッド樹脂(ビニル系樹脂である樹脂Aとビニル系樹脂以外の樹脂とのハイブリッド樹脂)の一部であってもよい。その場合、該ハイブリッド樹脂中のビニル系樹脂Bの含有割合は、50.0質量%以上である。該含有割合は80.0質量%以上であることがより好ましく、95.0質量%以上であることがさらに好ましい。結合とは、例えば、共有結合などが挙げられる。
トナーは、必要により、着色剤、離型剤、磁性体、荷電制御剤及び流動化剤などから選ばれる1種以上の添加剤を含有してもよい。トナーに用いられる各種添加剤について具体的に記載する。
離型剤としては例えば、以下のものが挙げられる。
着色剤としては、以下のものが挙げられる。
荷電制御剤としては、特段の制限なく用いることができる。
外添剤としては、以下のものが挙げられる。
トナーは、粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法などの何れの方法において製造されてもよいが、これらに限定されるものではない。本発明のトナーは、樹脂成分を含有するコアと、該コアの表面を覆うシェルとを備えるトナーであるが、該コアを上記した製造方法で準備したのちに、外部からシェルを形成する製造方法が好ましい。その中でも、粉砕法又は懸濁重合法で該コアを製造したのちに、水系にて外部からシェルを形成する製造方法がより好ましい。
以下、各種の測定方法等に関して記載する。
トナー粒子のシェルの有無の観察は、トナー粒子の断面の形態を観察することによって行うことができる。トナー粒子の断面の形態を観察する具体的方法としては、以下の通り。
樹脂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 :試料50mgを重クロロホルム(CDCl3)に添加し、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「マイショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。該サンプル溶液を内径5mmのサンプルチューブに入れて測定に用いる。
{(S1/n1)/((S1/n1)+(S2/n2))}×100
その他のモノマーユニットが2種以上ある場合でも同様にモノマーユニットAの含有割合を算出できる。
トナー粒子表面に存在する樹脂Bの検出には、TOF-SIMS(アルバック・ファイ社製、TRIFT-IV)を使用する。分析条件は以下の通りである。
一次イオン:Au+
加速電圧:30kV
電荷中和モード:On
測定モード:Positive
ラスターサイズ:100μm
積算時間:180秒
上記測定を行うことで、トナー表面に存在する、モノマーユニットBを有する樹脂Bを検出することが出来る。トナー粒子のシェルの存在を観察によって確認し、該測定を行うことで、シェルが樹脂Bを含有しているかどうかを判断できる。
離型剤の数平均分子量(Mn)はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により次の条件で測定される。
装置:GPC-150C(ウォーターズ社)
カラム:GMH-HT30cm2連(東ソー(株)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:1.0mL/分
試料:0.15%の試料を0.4mL注入
以上の条件で測定し、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(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)により作成した分子量較正曲線を使用する。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。
撹拌機、温度計、及び窒素導入管を備えた反応容器に、溶媒としてトルエン100部、重合性単量体としてスチレン(材料2)50.0部、及びベヘニルアクリレート(材料1)50.0部を添加して撹拌しながら温度80℃まで昇温した。
表1に示すように原料を変更すること以外は結着樹脂1と同様の方法で製造を行い、結着樹脂2~13を得た。
BEA:ベヘニルアクリレート
HDA:ヘキサデシルアクリレート
MOA:モンタニルアクリレート
DDA:ドデシルアクリレート
DCA:ドトリアコンタニルアクリレート
BuA:ノルマルブチルアクリレート
St:スチレン
※表1において、ノルマルブチルアクリレートのユニットは本発明に係るモノマーユニットAに該当するユニットではないが、結着樹脂12中のノルマルブチルアクリレートのユニットの含有割合を、結着樹脂中のユニットAの含有割合の列に記載している。
温度計(より具体的には熱電対)と冷却管と窒素導入管と攪拌羽根とを備えた反応容器(容量:5L)に、240部のn-プロパノールと、50部のアクリルアミド(原料3)と、50部のメタクリル酸メチルと、を添加した。
表2に示すように原料3を変更すること以外はシェル樹脂の分散液1と同様の方法で製造を行い、シェル樹脂の分散液2~4を得た。
AA:アクリルアミド
NAMA:N-アセチルメタクリルアミド
NMAA:N-メチロールアクリルアミド
NEAA:N-エチルアクリルアミド
MM:メタクリル酸メチル
<トナー1の製造>
(コア粒子1の製造)
・結着樹脂1 100.0部
・カーボンブラック 4.0部
・離型剤(ジペンタエリスリトールヘキサステアレート) 6.0部
上記材料を三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機社製)で前混合した後、2軸押出機(商品名:PCM-30、池貝鉄工所社製)を用いて、吐出口における溶融物温度が140℃になるように、温度を設定し、溶融混練した。
温度40℃に加温したイオン交換水250.0部に、リン酸三カルシウム1.8部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、撹拌速度15000rpmにて撹拌し、水系媒体を調製した。
トナー粒子1を100.0部と、乾式シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)REA90」:正帯電性疎水化処理されたシリカ粒子)を1.5部とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製)を用いて3分間混合し、トナー粒子1の表面にシリカ粒子を外添した。その後、300メッシュ(目開き48μm)で篩い、トナー1を得た。トナー1の製造に用いた材料や各種物性等を表3に示す。
表3に示すように結着樹脂の種類及び量、シェル樹脂の分散液の種類及び量、離型剤の種類を変更すること以外はトナー1と同様の製造方法でトナー2~25を得た。トナー2~25の製造に用いた材料や各種物性等を表3に示す。
DP18:ジペンタエリスリトールヘキサステアレート
Pe:ポリエチレン
PP:ポリプロピレン
PE18:ペンタエリスリトールテトラステアレート
BEBE:ベヘン酸ベヘニル
PW:パラフィンワックス(炭化水素ワックスHNP-9(日本精蝋製、融点74℃))
<実施例1>
トナー1を以下の様に評価した。評価結果を表4に示す。
現像スジの発生の評価には、画像形成装置として、レーザープリンター(商品名:LBP-9650Ci、キヤノン社製)の改造機、及びプロセスカートリッジ(商品名:トナーカートリッジ323、キヤノン社製)の改造カートリッジを用いた。画像形成装置の改造点としては、バイアス設定を変更することで正帯電性のトナーを現像できるようにした点であった。該バイアス設定は、トナー24に対して下記の現像スジの発生の評価を行った際に、900枚出力した際に現像スジが発生するように設定した。また、カートリッジの改造点は、カートリッジ内部のギアを変更及び追加することにより、トナー供給部材(トナー供給ローラ)が現像部材(現像ローラ)との当接部において各々の表面が同一の方向に移動するようにした点であった。また、画像を出力する際に用いた用紙は、高白色用紙(商品名:GF-C081、キヤノン社製、81.4g/m2)であった。
トナーの帯電量の評価は、上記の現像スジの発生の評価で用いた画像形成装置、カートリッジ及び用紙を用い、上記と同様の操作でカートリッジにトナー1を300g充填してから実施した。
試料の摩擦帯電量(mC/kg)=C×V/(W1-W2)
該評価において、トナーの摩擦帯電量が+20mC/kg以上のものを、本発明の効果が得られているものと判断した。尚、該帯電量の測定は、常温常湿環境下(23℃、60%RH)で実施した。
トナー2~20を実施例1と同様に評価した。評価結果を表4に示す。
トナー21~25を実施例1と同様に評価した。評価結果を表4に示す。
2 測定容器
3 スクリーン
4 金属製のフタ
5 真空計
6 風量調節弁
7 吸引口
8 コンデンサ
9 電位計
11 トナー粒子のコア
12 トナー粒子のシェル
13 トナー粒子のシェルに含有されている、アミド構造を有するモノマーユニット
14 トナー粒子のコアに含有されている樹脂が有する、長鎖アルキル基を有するモノマーユニット
15 トナー粒子のシェルにおいて、帯電された電荷
Claims (12)
- 樹脂成分を含有するコアと、前記コアの表面を覆うシェルと、を有するトナー粒子を有するトナーであって、
前記樹脂成分が、下記式(1)で示されるモノマーユニットAを有するビニル系樹脂Aを含有し、
前記ビニル系樹脂A中の、前記モノマーユニットAの含有割合が、2.0質量%以上80.0質量%以下であり、
前記シェルが、下記式(2)で示されるモノマーユニットBを有するビニル系樹脂Bを含有することを特徴とするトナー。
(式(1)中、R1は、炭素数が12以上36以下のアルキル基を示し、R2は水素又はメチル基を示す。式(2)中、R3は、水素、メチル基又はエチル基を示し、R4は、水素、アセチル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1~6のカルボキシアルキル基を示す。) - 前記ビニル系樹脂B中の前記モノマーユニットBの含有割合が、30.0質量%以上である請求項1に記載のトナー。
- 前記トナー中の前記ビニル系樹脂Aの含有割合が、30.0質量%以上である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記コア中に含有される前記モノマーユニットAの質量をmとし、前記シェル中に含有される前記モノマーユニットBの質量をnとしたとき、n/mが0.01以上0.20以下である請求項1~3の何れか一項に記載のトナー。
- 前記トナー粒子が、離型剤を含有し、
前記離型剤の数平均分子量(Mn)が、600以上20000以下である請求項1~4の何れか一項に記載のトナー。 - 前記トナー中の前記ビニル系樹脂Bの含有割合が、0.4質量%以上20.0質量%以下である請求項1~5の何れか一項に記載のトナー。
- 前記ビニル系樹脂A中の前記モノマーユニットCの含有割合が、20.0質量%以上95.0質量%以下である請求項7に記載のトナー。
- 前記ビニル系樹脂B中の前記モノマーユニットDの含有割合が、30.0質量%以上70.0質量%以下である請求項9に記載のトナー。
- 前記ビニル系樹脂A中の前記モノマーユニットAの含有割合が、45.0質量%以上である請求項1~10の何れか一項に記載のトナー。
- 前記コアに含有される前記ビニル系樹脂Aの質量に対する、前記シェルに含有される前記ビニル系樹脂Bの質量の割合が、1.0質量%以上30.0質量%以下である請求項1~11の何れか一項に記載のトナー。
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