JP2022085469A - トナー - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のトナーは、結着樹脂、結晶性樹脂、エステルワックス、及び分散剤を含むトナー粒子を有する。さらに必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲において、任意成分を含有していてもよい。トナー粒子の一次粒子の体積平均粒子径は、特に限定されないが、例えば、体積平均粒子径が4μm以上8μm以下のトナー粒子が挙げられる。以下でそれぞれの成分について説明する。
本発明に係るトナー粒子は、結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂を含有する。本発明の効果を損なわない範囲において、結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂以外の成分を含有していてもよい。
本発明のトナーに用いる非晶性ポリエステル樹脂は、テレフタル酸又はイソフタル酸を主成分として含むジカルボン酸モノマーと、エチレングリコールを主成分として含むジオールモノマーとを重縮合させて得られる非晶性ポリエステル樹脂である。
本発明のトナーにおいて、非晶性ポリエステル樹脂の含有量は、特に限定されないが、トナー粒子中50~80質量%であることが好ましい。
本発明のトナーにおいては、結晶性樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂中に分散している。本発明のトナーに用いる結晶性樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。結晶性ポリエステル樹脂は、炭素数9~22の脂肪族ジカルボン酸を主成分として含むジカルボン酸モノマーと、炭素数2~10の脂肪族ジオールを主成分として含むジオールモノマーとを重縮合させて得られる直鎖状飽和脂肪族ポリエステルユニットで構成される結晶性ポリエステル樹脂である。直鎖状飽和脂肪族ポリエステルユニットで構成されることで、この結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂が相溶しにくくなる。
本発明に係るトナー粒子は、離型剤としてエステルワックスを含有する。離型剤としてのエステルワックスは、トナーを記録媒体に定着させるときに、トナーに離型性を付与するために添加される。本発明のトナーにおいては、離型剤が非晶性ポリエステル樹脂中に分散している。
本発明に係るトナー粒子は、分散剤として、アクリル共重合体樹脂、又は非晶性ポリエステル樹脂とスチレン樹脂とのハイブリッド樹脂を含有する。これにより、分散剤がポリエステル樹脂に親和的な成分とエステルワックスに親和的な成分を有する共重合体を含むこととなり、エステルワックス(特にポリオール系エステルワックス)と結晶性樹脂との分散性を最適化できる。そのため、45℃付近という高温条件下での保存時には、エステルワックスのブリード及び結晶性樹脂によるトナーの可塑化が抑制されていることで、耐熱保存性を改善することができる。そして、定着温度においては、エステルワックスをブリードさせて離型剤としての効果を十分に発揮させることができるため、定着可能領域を高温側に拡大することができる。
本発明に係るトナー粒子は、必要に応じて、上記以外の内添剤を含有していてもよい。上記以外の内添剤としては、例えば、着色剤や帯電制御剤が挙げられる。着色剤や帯電制御剤は、結着樹脂中に分散している。
本発明に係るトナーは、必要に応じて、外添剤が添加されていてもよい。外添剤は、トナー粒子の表面に付着している。なお、以下において適宜、本発明に係るトナーのうち、外添剤が表面に付着したトナー粒子を有するトナーのことを、外添トナーという。
[実施例1]
(材料混合・混練・粉砕・分級工程)
ヘンシェルミキサを用いて、以下の成分を5分間前混合した後、二軸押出機を用いて、シリンダ設定温度110℃、バレル回転数300rpm、原料供給速度20kg/時間で溶融混練して溶融混練物を得た。
・結着樹脂:非晶性ポリエステル樹脂P 79質量%
・結晶性ポリエステル樹脂A 7質量%
・着色剤:カーボンブラック(キャボット株式会社製、商品名:Regal330) 6質量%
・離型剤:モノエステル系ワックス(1) 4質量%
・分散剤:アクリル共重合体樹脂X 4質量%
上記工程で得たトナー粒子(トナー母体粒子)100質量部に、市販のシリカ微粒子(商品名:R976、アエロジル社製、平均一次粒子径7nm)を1.0質量部加えて、撹拌羽根の先端速度を40m/秒に設定した気流混合機(三井鉱山社製、ヘンシェルミキサ)で2分間撹拌することによって外添トナーを得た。
以下の表1に実施例及び比較例において使用した結晶性ポリエステル樹脂の一覧を、表2に実施例及び比較例において使用した非晶性ポリエステル樹脂の一覧を、表3に実施例及び比較例において使用したエステルワックスの一覧を、表4に実施例及び比較例において使用した分散剤の一覧を示す。これらの材料を、表5に示すような組み合わせで添加した以外は実施例1と同様にして、外添トナーを得た。なお、表4及び表5における分散剤の「アクリル」はアクリル共重合体樹脂を、「ハイブリッド」は非晶性ポリエステル樹脂とスチレン樹脂とのハイブリッド樹脂を表す。
実施例及び比較例のトナーについて、下記方法に従い各種測定を行い、トナーの低温定着性、高温定着性、及び耐熱保存性を評価した。これらの評価結果を下記表6に示す。
示差走査熱量計(商品名:DSC220、セイコー電子工業株式会社製)を用いて、試料1gを昇温速度毎分10℃で、150℃まで加熱した後、150℃のまま2分保持し、冷却速度毎分10℃で、30℃まで冷却させて、DSC曲線を測定した。得られたDSC曲線から、エステルワックス由来の昇温時の吸熱ピーク温度(T1)、エステルワックス由来の冷却時の発熱ピーク温度(T2)、及び結晶性樹脂のピーク温度(Tc)を求めた。
日本産業規格(JIS)K7121-1987に準じ、示差走査熱量計(商品名:DSC220、セイコー電子工業株式会社製)を用いて、試料1gを昇温速度毎分10℃で加熱してDSC曲線を測定した。図1に示すように、得られたDSC曲線のガラス転移に相当する吸熱ピークの高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移温度(Tg)として求めた。
流動特性評価装置(株式会社島津製作所製、フローテスター、型番:CFT-100C)を用いて、試料1gを開始温度の40℃から昇温速度6℃/分で加熱しながら、荷重20kgf/cm2(9.8×105Pa)を与え、ダイ(ノズル口径1mm、長さ1mm)から試料を流出させた。試料が流出し始めた温度を流出開始温度「Ti」、試料の半分量が流出したときの温度を軟化温度「Tm」とした。
トナーをエポキシ樹脂に包埋し、ウルトラミクロトーム(Reichert社製、商品名:ウルトラカットN)で面出しを行い、試料を得た。得られた試料に対して、走査透過電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式:S-4800)を用いて、離型剤(ワックス)の分散状態を観察した。得られた電子顕微鏡写真データから無作為に200~300個のワックス部を抽出し、画像解析ソフト(商品名:A像くん、旭化成エンジニアリング株式会社製)で画像解析することにより、ワックスの円相当径(μm)を求め、これをワックスの分散径(μm)とした。
SP値は、Fedorsらが提案した「POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE,FEBRUARY,1974,Vol.14,No.2,ROBERT F.FEDORS.(147~154頁)」に記載される方法によって計算した。
評価用に改造した市販複写機(シャープ株式会社製、型式:MX-5100FN)を用いて、2成分現像剤による定着画像を形成した。まず、記録用紙(シャープ株式会社製、PPC用紙、型式:SF-4AM3)に、ベタ画像(縦20mm、横50mmの長方形)を含むサンプル画像を未定着画像として形成した。この際、ベタ画像におけるトナーの記録用紙への付着量が1.0mg/cm2になるよう調整した。
◎:優秀(最低温度が110℃未満)
○:良好(最低温度が110℃以上120℃未満)
△:可 (最低温度が120℃以上130℃未満)
×:不可(最低温度が130℃以上)
◎:優秀(最高温度が195℃以上)
○:良好(最高温度が185℃以上195℃未満)
△:可 (最高温度が175℃以上185℃未満)
×:不可(最高温度が175℃未満)
高温保存後の凝集物の有無によって耐熱保存安定性を評価した。外添トナー20gをポリ容器に密閉し、50℃で72時間放置した後、トナーを取り出して230メッシュのふるいに掛けた。ふるい上に残存するトナーの重量を測定し、この重量のトナー全重量に対する割合である残存量を求め、下記の評価基準で評価した。残存量の数値が低いほど、トナーがブロッキングを起こしておらずトナー粒子(トナー母体粒子)が被覆層で充分に被覆されていることを示す。
◎:優秀(凝集なし。残存量が0.5%未満)
○:良好(凝集微量。残存量が0.5%以上7%未満)
△:可 (凝集多量。残存量が7%以上12%未満)
×:不可(凝集多量。残存量が12%以上)
上記の評価結果(低温定着性、高温定着性、及び耐熱保存性)に基づいて、次の基準で総合評価した。
◎:優秀 (すべての評価項目が○以上であり、そのうち◎が2つ以上である。)
○:良好 (すべての評価項目が○以上であり、そのうち◎が2つ未満である。)
○△:やや良好(評価項目に×がなく、△が1つ以上である。)
△:可 (評価項目に×が1つあるが、それ以外の2項目が共に◎である。)
×:不可 (評価項目に×が2つ以上ある、あるいは、評価項目に×が1つであってもそれ以外の2項目に○以下の評価がある。)
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
Claims (8)
- 結着樹脂、結晶性樹脂、エステルワックス、及び分散剤を含むトナー粒子を有するトナーであって、
前記結着樹脂は非晶性ポリエステル樹脂を含み、
前記分散剤は、アクリル共重合体樹脂、又は非晶性ポリエステル樹脂とスチレン樹脂とのハイブリッド樹脂を含み、
示差走査熱量計を用いて測定される、前記エステルワックス由来の昇温時の吸熱ピーク温度をT1、前記エステルワックス由来の冷却時の発熱ピーク温度をT2、前記結晶性樹脂のピーク温度をTcとすると、T2<Tc<T1であり、且つ、T1は65℃超85℃未満であることを特徴とするトナー。 - 請求項1に記載のトナーであって、
前記エステルワックスはポリオール系エステルワックスを含み、
前記トナー粒子中の前記エステルワックスの分散径は1μm以下であることを特徴とするトナー。 - 請求項1又は請求項2に記載のトナーであって、
前記エステルワックスのSP値をSP1、前記結晶性樹脂のSP値をSP2、前記非晶性ポリエステル樹脂のSP値をSP3とすると、SP1<SP2<SP3であり、且つ、SP2-SP1≦1であることを特徴とするトナー。 - 請求項1から請求項3のいずれか1つに記載のトナーであって、
示差走査熱量計を用いて測定される、前記エステルワックス由来の昇温時の吸熱ピーク温度をT1、前記分散剤のガラス転移温度をTaとすると、Ta<T1であることを特徴とするトナー。 - 請求項1から請求項4のいずれか1つに記載のトナーであって、
前記トナー粒子中の前記エステルワックスの含有量は、0.5質量%以上5.0質量%以下であることを特徴とするトナー。 - 請求項1から請求項5のいずれか1つに記載のトナーであって、
フローテスターによる、前記アクリル共重合体樹脂の軟化温度は95℃以上119℃以下であることを特徴とするトナー。 - 請求項1から請求項6のいずれか1つに記載のトナーであって、
前記トナー粒子中の前記アクリル共重合体樹脂の含有量は、1.0質量%以上5.0質量%以下であることを特徴とするトナー。 - 請求項1から請求項5のいずれか1つに記載のトナーであって、
前記トナー粒子中の前記ハイブリッド樹脂の含有量は、7.0質量%以上32.0質量%以下であることを特徴とするトナー。
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