本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有する。本発明のトナーにはTHFに溶けるTHF可溶分が含まれており、前記結着樹脂には、このTHF可溶分に含まれる結着樹脂成分が含まれている。前記結着樹脂成分は、ビニル樹脂ユニット(I)とポリエステルユニット(II)とを含有する。前記ビニル樹脂ユニット(I)は、カルボキシル基含有ビニル樹脂とエポキシ基含有ビニル樹脂とから形成された、エポキシ価が0.001〜1.000eq/kgのビニル樹脂ユニットである。前記ポリエステルユニット(II)は、炭素数が4〜12の脂肪酸、芳香族トリカルボン酸、及びエチレングリコールを少なくとも有するモノマー群を縮重合することによって形成されたポリエステルユニットである。
本発明者らの検討によると、上記のビニル樹脂ユニット(I)と芳香族トリカルボン酸により適度に分岐されたポリエステルユニット(II)とをトナーの結着樹脂として用いることで、エポキシ基と芳香族トリカルボン酸との相互作用により二種類の樹脂の相溶性が向上することが明らかになった。その結果、トナー粒子中に含まれる磁性体、顔料、染料の如き着色剤等の原材料の分散性に優れ、トナー粒子中からの原材料の脱落を防ぐことが可能となり、帯電が均一で且つ耐久安定性の優れたトナーを得ることが可能となった。さらに、帯電が均一なためプリント一枚あたりのトナーの消費量も低減することが明らかとなった。
前記ビニル樹脂ユニット(I)のエポキシ価が0.001eq/kg未満の場合、上記
ビニル樹脂ユニット(I)と上記モノマーから形成されたポリエステルユニット(II)との相互作用が生じにくく、ビニル樹脂とポリエステルユニットの相溶性が悪化し、トナー粒子中に含まれる原材料の分散性が悪化することがある。その結果、トナーの帯電がブロードとなり、耐久での画像濃度の低下や、かぶりの悪化といった問題が発生することがある。さらに、プリント一枚あたりのトナーの消費量も増加することがある。
又、前記ビニル樹脂ユニット(I)のエポキシ価が1.000eq/kgよりも大きい場合、ビニル樹脂ユニット中のエポキシ基と前記ポリエステルユニットのカルボキシル基との相互作用が強く働きすぎるために、それぞれの樹脂が完全に相溶した状態になりやすい。この場合、ビニル樹脂ユニット、ポリエステルユニットのそれぞれの長所である現像性、定着性のメリットを生かしきれず、耐久による画像濃度の低下、定着性の悪化、耐高温オフセット性の悪化を生じることがある。
更に前記ビニル樹脂ユニット(I)のエポキシ価が1.000eq/kgよりも大きい場合、トナー化時においては、前記ビニル樹脂ユニット(I)と前記ポリエステルユニット(II)とは、高度に相溶した状態で他の原材料と混練されるために、他の原材料の分散性に寄与するだけのシェアを与えることが困難となる。その結果、トナー粒子中における原材料の分散性を悪化させることがある。又、前記ビニル樹脂ユニットと前記ポリエステルユニットとが高度に相溶化した状態になるために、トナーとしてのガラス転移温度が低下し保存性が悪化することがある。
前記ビニル樹脂ユニット(I)におけるエポキシ価は、例えば前記エポキシ基含有樹脂の配合量によって調整することが可能である。また前記結着樹脂成分は、例えばTHFへの溶解試験や、赤外分光分析及び質量分析等の各種分析によってトナー粒子中から検出することが可能である。
本発明に使用されるポリエステルユニット(II)は、炭素数が4〜12の脂肪族ジカルボン酸、芳香族トリカルボン酸、及びエチレングリコールを少なくとも有するモノマー群を縮重合することによって形成されたポリエステルユニットである。前記ビニル樹脂ユニットとの相溶性を効果的に発現させるためには、三種類のモノマーが必須成分となる。上記三種のモノマーのいずれかを用いずに異なったモノマーを使用したポリエステルユニットを用いた場合、ビニル樹脂ユニットとポリエステルユニットの相溶性が悪化し、トナー粒子中に含まれる原材料の分散性が悪化する。その結果、トナーの帯電がブロードとなり、耐久での画像濃度の低下やかぶりの悪化といった問題が発生することがある。さらに、プリント一枚あたりのトナーの消費量も増加することがある。
さらに、炭素数が4〜12の脂肪族ジカルボン酸、エチレングリコールのみから形成された脂肪族ポリエステルユニットではなく、芳香族トリカルボン酸により適度に分岐させた柔軟性のあるポリエステルユニットを用いることで、効果的に低温定着性から耐高温オフセット性までを満足させることが出来る。
さらに、本発明のトナーは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるトナー粒子中のTHF可溶分の分子量分布において、分子量3,000〜30,000の領域にメインピークを有することを特徴とする。
前記GPCにおいて、分子量3,000〜30,000の領域にメインピークが存在することにより、トナーの良好な低温定着性及び耐ブロッキング性を達成できる。又、このような分子量分布を持つことにより、トナー製造時の混練時に適度なシェアをかけることが可能となり、前記ビニル樹脂ユニット(I)と前記ポリエステルユニット(II)との併用による相溶化効果との相乗効果が得られる。その結果、トナー原材料として用いられ
る着色剤や離型剤等の分散性をより一層向上させることが出来、耐久現像性が良化する。
さらに分散性が向上することにより、トナーの帯電特性が均一になり、その結果としてドット再現性等、画質が向上する。さらにはプリント一枚あたりのトナーの消費量が低減する。
前記GPCにおけるメインピークが上記範囲外の場合には、トナー粒子における原材料の分散性が悪化し、前記メインピークが3,000未満の場合には、耐ブロッキング性が悪化し、トナーの帯電がブロードとなり、耐久での画像濃度の低下やかぶりの悪化といった問題が発生することがある。又ドット再現性等の画質が悪化することがある。さらに、プリント一枚あたりのトナーの消費量も増加することがある。又、前記GPCにおけるメインピークが分子量30,000を超える場合には、十分な定着性を得ることが出来ないことがある。
また、前記GPCのクロマトグラムにおいて、分子量10万以下のピーク面積がTHF可溶分全体の面積に対して70〜100%であることが好ましい。分子量10万以下のピーク面積が70%未満の場合、十分な定着性を達成することができないことがある。
前記ピークの位置や前記ピーク面積は、例えば前記ビニル樹脂ユニットや前記ポリエステルユニットの分子量や配合比、トナーの製造時における架橋剤の使用、トナーの製造時における混練条件等によって調整することが可能である。
以上のように、トナー粒子中のTHF可溶分に含まれる結着樹脂成分中に、カルボキシル基含有ビニル樹脂とエポキシ基含有ビニル樹脂から形成された特定のエポキシ価を有するビニル樹脂ユニット(I)と、特定のモノマーから形成されたポリエステルユニット(II)とを含有させ、且つ、トナー中のTHF可溶分の分子量分布を制御することで、トナー原材料の分散性を高度にコントロールすることが可能となり、結果として定着性能と現像性能が高度に両立したトナーを得ることが出来る。
又、本発明のトナーは、THFでトナーを16時間抽出した時のTHF不溶分が、トナー中に含有される樹脂成分全量に対して10質量%〜50質量%であることが好ましく、20質量%〜50質量%であることがより好ましい。
前記THF不溶分は、定着ローラ等の加熱部材からのトナーの良好な離型性を発現するために有効な成分であり、トナーが高速機に適用された場合、定着ローラ等の加熱部材へのトナーのオフセット量を低減する効果がある。前記THF不溶分の含有量が10質量%未満の場合には、上記効果が発現しにくく、50質量%を超える場合には、定着性が悪化するだけでなく、トナー粒子中に原材料の分散性が悪化し、トナーの帯電性が不均一になる傾向にある。
前記THF不溶分の含有量は、例えば前記ビニル樹脂ユニット(I)や前記ポリエステルユニット(II)の分子量や配合比、トナーの製造時における架橋剤の使用、トナーの製造時における混練条件、前述したビニル樹脂ユニット(I)やポリエステルユニット以外の高い分子量を有する樹脂を結着樹脂として使用すること、等によって調整することが可能である。
前記カルボキシル基含有ビニル樹脂は、低分子量樹脂成分と高分子量樹脂成分で構成されていることが好ましい。低分子量樹脂成分のメインピーク分子量(MpL)は良好な定着性能、耐ブロッキング性を達成する観点から、4,000〜30,000であることが好ましい。高分子量樹脂成分のメインピーク分子量(MpH)は、良好なオフセット性、
耐久性を達成する観点から、100,000〜400,000にあることが好ましい。
さらにこのような分子量分布のカルボキシル基含有ビニル樹脂を用いることで、前記ビニル樹脂ユニット(I)とポリエステルユニット(II)との併用による相溶化効果との相乗効果により、トナー原材料として用いられる着色剤や離型剤等の分散性をより一層向上させることができ、耐久現像性がより一層良化する。
各樹脂成分のメインピーク分子量は、例えば樹脂成分の重合度や、樹脂成分の架橋、熱的又は機械的処理等によって調整することが可能である。
又、前記カルボキシル基含有ビニル樹脂の酸価は、0.5〜50.0mgKOH/gが好ましく、1.0〜30.0mgKOH/gがより好ましい。前記酸価が0.5mgKOH/g未満の場合、カルボキシル基とエポキシ基との架橋反応部位が少なくなるため、絡み合い成分が生成しにくくなる。酸価が50.0mgKOH/gを超える場合には、本発明のトナーを正帯電性トナーに適用した場合、トナー粒子中の結着樹脂の負帯電性が強くなり、画像濃度が低下し、カブリが増加する傾向がある。
又、高分子量樹脂成分の酸価は高く、低分子量樹脂成分の酸価は低くする設計が好ましい。具体的には、高分子量樹脂成分の酸価は10.0〜60.0mgKOH/g(より好ましくは、10.0〜30.0mgKOH/g)が好ましく、低分子量樹脂成分の酸価は5.0mgKOH/g以下であることが好ましい。これは、前記エポキシ基含有ビニル樹脂に対してカルボキシル基含有ビニル樹脂の中でも高分子量樹脂成分に選択的に反応を起こさせ、低温定着性に影響を与えず、耐オフセット性を向上させるためである。
前記カルボキシル基含有ビニル樹脂や各樹脂成分の酸価は、例えばこれらを構成するモノマーの種類や使用量によって調整することが可能である。
前記カルボキシル基含有ビニル樹脂のガラス転移点(Tg)は、40〜70℃が好ましい。Tgが40℃未満の場合、トナーの耐ブロッキング性が悪化することがあり、70℃を超える場合は、トナーの定着性が悪化することがある。前記カルボキシル基含有ビニル樹脂や各樹脂成分のTgは、例えばこれらを構成するモノマーの種類や使用量によって調整することが可能である。
又、カルボキシル基含有ビニル樹脂(高分子量樹脂成分、低分子量樹脂成分)を得るためには、カルボキシル基を有するビニル系モノマーとして以下のものを用いることができる。例えば、マレイン酸、シトラコン酸、ジメチルマレイン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、及びこれらの無水物;フマル酸、メタコン酸、ジメチルフマル酸等の不飽和二塩基酸、これらの無水物、及び上記不飽和二塩基酸のモノエステル;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸等のα、β−不飽和酸及びこれらの無水物;上記α、β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物;アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸及びこれらの無水物やモノエステル等が挙げられる。
これらの中でも、マレイン酸、マレイン酸ハーフエステル、無水マレイン酸が、本発明に用いられるカルボキシル基含有ビニル樹脂を得るモノマーとして特に好ましく用いられる。
更にカルボキシル基を有するビニル系モノマーと重合させるコモノマーとしては、次のようなものが挙げられる。例えばスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−
n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等のスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン等の不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のα−メチル脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸−n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸−2−クロロエチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;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アクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体;前述のα、β−不飽和酸のエステル、二塩基酸のジエステル類;のビニル系モノマーが単独もしくは二つ以上で用いられる。
これらの中でも、スチレン−アクリル系共重合体、或いは、スチレン−メタクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合わせが好ましい。
スチレン−アクリル系共重合体、或いは、スチレン−メタクリル系共重合体が好ましい理由としては、スチレン系共重合体のポリマー鎖のところどころに存在するカルボキシル基が効果的にエポキシ基含有ビニル樹脂中のエポキシ基と相互作用し、効率良く絡み合って前記結着樹脂成分を生成することが出来るためである。
上記のモノマーに加えて、必要に応じて以下に例示する様な架橋性モノマー(架橋剤)を用い、架橋してもよい。架橋性モノマーとしては主として二個以上の重合可能な二重結合を有するモノマーが用いられる。
このような架橋性モノマーとしては、例えば芳香族ジビニル化合物、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等;アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの;エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの;芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、例えば、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、及び、以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの;更には、ポリエステル型ジアクリレート化合物類が挙げられる。
多官能の架橋性モノマーとしては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの;トリアリシアヌレート、トリアリルトリメリテート;等が挙げられる。
これらの架橋剤は、ビニル系モノマー成分100質量部に対して、0.01〜5.00質量部程度(更に好ましくは0.03〜3.00質量部程度)用いることが好ましい。
本発明に用いられるカルボキシル基含有ビニル樹脂及びエポキシ基含有ビニル樹脂を製造する時の重合開始剤、溶剤の種類及び反応条件の選択は、前記各種樹脂を得る為に重要な要素である。重合開始剤としては、例えはベンゾイルパーオキシド、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレレート、ジクミルパーオキシド、α,α′−ビス(t−ブチルパーオキシジイソプロピル)ベンゼン、t−ブチルパーオキシクメン、ジ−t−ブチルパーオキシド等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、ジアゾアミノアゾベンゼン等のアゾ及びジアゾ化合物等が利用できる。
本発明に係るカルボキシル基含有ビニル樹脂の低分子量樹脂成分を合成する方法としては、公知の方法を用いることが出来る。しかしながら塊状重合法では、高温で重合させて停止反応速度を速めることで低分子量樹脂成分を得ることが出来るが、反応をコントロールしにくいという問題点がある。その点、溶液重合法は、溶媒によるラジカルの連鎖移動の差を利用して、又、重合開始剤の量や重合の際の反応温度を調整することで、低分子量樹脂成分を温和な条件で得ることができるため、低分子量樹脂成分を得るには好ましい。
溶液重合で用いる溶媒としては、キシレン、トルエン、クメン、酢酸セロソルブ、イソプロピルアルコール又はベンゼンが用いられる。スチレンモノマーを使用する場合、溶媒はキシレン、トルエン又はクメンが好ましい。重合するモノマーによって溶媒は適宜選択される。
反応温度としては、使用する溶媒、重合開始剤、重合するモノマーによって異なるが、通常70〜230℃で行うのが良い。溶液重合においては、溶媒100質量部に対してモノマー30〜400質量部で行うのが好ましい。さらに重合終了時に溶液中で他の重合体を混合することも好ましく、数種の重合体を混合できる。
又、カルボキシル基含有ビニル樹脂の高分子量樹脂成分を合成する方法としては、塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法や懸濁重合法が挙げられる。このうち、乳化重合法は、水にほとんど不溶の単量体(モノマー)を乳化剤で小さい粒子として水相中に分散させ、水溶性の重合開始剤を用いて重合を行う方法である。この方法では反応熱の調節が容易であり、重合の行われる相(重合体と単量体からなる油相)と水相とが別であるから停止反応速度が小さく、その結果重合速度が大きく、高重合度のものが得られる。
更に、乳化重合法は、重合プロセスが比較的簡単であること、及び重合生成物が微細粒子であるために、トナーの製造において着色剤及び荷電制御剤等の添加物との混合が容易であること等の理由から、トナー用結着樹脂の製造方法として有利な点がある。
しかし、添加した乳化剤のため重合体が不純になり易く、重合体を取り出すのには塩析等の操作が必要で、この不便を避けるためには懸濁重合法が好都合である。
しかし、本発明に用いられるカルボキシル基含有ビニル樹脂中の高分子量樹脂成分を合
成する方法として最も好ましい方法は溶液重合法である。これは、溶液重合法が温和な条件で行えるため、架橋に必要なカルボキシル基を、高分子量樹脂成分に、架橋点間距離をコントロールしながら導入することが出来るためである。
又、溶液重合法で合成した高分子量樹脂成分は、低分子量樹脂成分と混合した際にも良好な相溶性を示す。その結果、これが現像性のさらなる向上に効果をもたらすことが示されており、そのようなことからも溶液重合法による合成が好ましい。
又、エポキシ基含有ビニル樹脂は、エポキシ基を有するエポキシ基含有モノマーを含むモノマーの重合によって生成することができる。前記エポキシ基含有モノマーとしては、ビニル基とエポキシ基を有する化合物で、例えば、グリシジルアルコールと不飽和カルボン酸のエステル、不飽和グリシジルエーテル等である。例えば、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸−β−メチルグリシジル、メタクリル酸−β−メチルグリシジル、アリルグリシジルエーテル、アリル−β−メチルグリシジルエーテル等が挙げられる。
下記一般式で表されるグリシジルモノマーが好ましく用いられる。
前記一般式において、R'1、R'2、R'3は、それぞれ独立して水素、アルキル基、アリール基、アラルキル基、カルボキシル基或いはアルコキシカルボニル基を示す。
このようなエポキシ基含有モノマーは単独あるいは混合して、ビニル系モノマーと公知の重合方法により共重合させることにより前記エポキシ基含有ビニル樹脂を得ることが出来る。
エポキシ基含有ビニル樹脂は、重量平均分子量(Mw)が、3,000〜40,000のものが好ましい。Mwが3,000未満の場合、樹脂成分の製造段階において分子量が増大しても、混練工程における分子鎖の切断が多く、耐オフセット性への効果が少なくなることがある。Mwが40,000を超える場合には、定着性に影響を及ぼすことがある。前記エポキシ基含有ビニル樹脂のMwは、例えばエポキシ基含有モノマーの種類や、これと共重合させるモノマーの種類や重合条件によって調整することが可能である。
又、前記エポキシ基含有ビニル樹脂のエポキシ価は0.01〜5.00eq/kgのものが好ましい。0.01eq/kg未満の場合、樹脂成分の製造段階における反応が起こりにくく、高分子量樹脂成分やTHF不溶分の生成量が少なく、耐オフセット性への効果が減少することがある。さらに、上記モノマーで形成されたポリエステルユニット(II)との併用による相溶化効果が得られにくくなる。
又、前記エポキシ基含有ビニル樹脂のエポキシ価が5.00eq/kgを超える場合、樹脂成分の製造段階における反応は起こりやすくなる反面、網目構造の架橋構造を持つようになり、混練工程においての分子鎖切断が多く、耐オフセット性への効果が減少することがある。
さらに、ビニル樹脂ユニット(I)中のエポキシ基とポリエステルユニット(II)のカルボキシル基との相互作用が強く働きすぎるために、それぞれの樹脂が相溶した状態になりやすい。この場合、ビニル樹脂ユニット(I)、ポリエステルユニット(II)のそれぞれの長所である現像性、定着性のメリットを生かしきれず、耐久による画像濃度の低下、定着性の悪化、耐高温オフセット性の悪化が生じることがある。
さらにトナー化時においては、相溶した状態で他の原材料と混練されるために、他の原材料の分散性に寄与するだけのシェアを与えることが出来ず、トナー粒子中における原材料の分散性を悪化させることがある。又、相溶化した状態になるために、トナーとしてのガラス転移温度が低下し、保存性が悪化することがある。
前記エポキシ基含有ビニル樹脂のエポキシ価は、例えばエポキシ基含有モノマーの種類や使用量によって調整することが可能である。
エポキシ基含有ビニル樹脂は、カルボキシル基含有ビニル樹脂中のカルボキシル基1.00モル当たり、エポキシ基として0.05〜5.00モルが前記ビニル樹脂に含有される割合で前記ビニル樹脂に配合されていることが良い。
エポキシ基含有ビニル樹脂の配合量がエポキシ基換算で0.05モル未満の場合、結着樹脂中のエポキシ基がカルボキシル基に比べて少ないため、架橋点が少なくなり、エポキシ基含有ビニル樹脂を結着樹脂中に配合した場合でも、耐オフセット性に十分効果がみられるだけの架橋構造を形成しにくくなる。さらに、架橋構造によって生じるトナー粒子製造時の溶融混練時における混練シェアをかけることが出来なくなるため、トナー粒子中における離型剤、磁性体、荷電制御剤等の原料の分散性が悪化し、現像性に影響を及ぼすことがある。
さらに、エポキシ基含有ビニル樹脂の配合量がエポキシ基換算で0.05モル未満の場合、結着樹脂中に残存カルボキシル基が多く存在するようになるため、そのカルボキシル基が原因となって、帯電の均一化や帯電の耐久安定性に影響がでてくることがある。又、結着樹脂中に残存するカルボキシル基と前記ポリエステルユニット(II)中のカルボキシル基とにより、二種類の樹脂の相溶性が悪化するため、トナー粒子中における離型剤、磁性体、荷電制御剤等の原料の分散性が悪化し、現像性に影響を及ぼすことがある。
又、エポキシ基含有ビニル樹脂の配合量がエポキシ基換算で5.00モルを超えると、結着樹脂中のカルボキシル基とエポキシ基との架橋反応によって、耐オフセット性に効果がみられるだけの架橋構造を得ることは出来るものの、架橋点間距離が短くなり、網目構造の架橋構造を形成するため、混練工程においての分子鎖の切断が多く、耐オフセット性への効果が減少することがある。
さらに、エポキシ基含有ビニル樹脂の配合量がエポキシ基換算で5.00モルを超えると、ビニル樹脂ユニット(I)中のエポキシ基とポリエステルユニット(II)のカルボキシル基との相互作用が強く働きすぎるために、それぞれの樹脂が完全に相溶した状態になる。このような場合、トナー化時において完全に相溶した状態で他の原材料と混練されるために、他の原材料の分散性に寄与するだけのシェアを与えることが出来ず、トナー
粒子中における原材料の分散性を悪化させることがある。又、完全に相溶化した状態になるために、トナーとしてのガラス転移温度が低下し、保存性が悪化することがある。
エポキシ基含有モノマーと共重合させるビニルモノマーには以下のものが挙げられる。例えばスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等のスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン等の不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のα−メチル脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸−n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸−2−クロロエチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;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アクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体;前述のα、β−不飽和酸のエステル、二塩基酸のジエステル類;のビニル系モノマーが単独もしくは二つ以上で用いられる。
これらの中でも、スチレン−アクリル系共重合体、スチレン−メタクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合わせが好ましい。
又、本発明においては、ビニル樹脂ユニット(I)としては、カルボキシル基含有ビニル樹脂とエポキシ基含有ビニル樹脂を樹脂製造時において予め反応させたものを使用することが好ましい。反応の方法としては、(1)それぞれの樹脂を溶融状態で混合し反応釜内で熱を加えることで架橋反応を起こさせる、(2)それぞれの樹脂を二軸押し出し機等で熱溶融混練することで架橋反応を起こさせる、という方法が挙げられる。架橋点間距離の長い絡み合いを有するビニル樹脂ユニットを生成するためには、二軸押し出し機等で熱溶融混練することで架橋反応を起こさせることが好ましい。
又、本発明の特徴である前記ポリエステルユニット(II)は、GPCにより分子量分布を測定したときに、分子量3,000〜10,000、好ましくは3,000〜8,000の領域に、メインピークを有し、重量平均分子量(Mw)が、3,000〜15,000、好ましくは4,000〜12,000であることが良い。
前記ポリエステルユニット(II)のメインピーク分子量が3,000未満の場合、トナーの耐ブロッキング性が悪化することがある。前記ポリエステルユニット(II)のメインピーク分子量が10,000より大きい場合、定着性が悪化することがある。さらに、前記ポリエステルユニット(II)のメインピーク分子量が3,000未満の場合、特定のエポキシ価を有するビニル樹脂ユニット(I)中のエポキシ基との相互作用効果が弱まり、トナー粒子中の原材料の分散性が悪化し現像性が低下することがある。又、前記ポ
リエステルユニット(II)のメインピーク分子量が10,000より大きい場合、トナー化時の適度なシェアを受け、原材料の分散性は向上するものの、トナー製造時の粉砕性が悪化するため好ましくない。
又、前記ポリエステルユニット(II)の重量平均分子量(Mw)が、3,000未満の場合も同様に、トナーの耐ブロッキング性が悪化することがある。前記ポリエステルユニット(II)の重量平均分子量(Mw)が15,000よりも大きい場合、定着性に悪影響を及ぼすことがある。さらに前記ポリエステルユニット(II)の重量平均分子量(Mw)が、3,000〜15,000の範囲から外れた場合は、トナー粒子中での原材料の分散性と、粉砕性、現像性とのバランスが悪化するため好ましくない。
前記ポリエステルユニット(II)のメインピーク分子量及び重量平均分子量は、例えばポリエステルユニットを生成するモノマーの種類やポリエステルユニットの生成条件、熱的又は機械的処理等によって調整することが可能である。
通常のポリエステル樹脂は、吸熱ピークを有さないものであるが、前記ポリエステルユニット(II)においては、ポリエステルユニットを生成するモノマーの種類を特定のものとすることによって、吸熱ピークを有するようなポリエステルユニットを生成している。吸熱ピークを有するようなポリエステル樹脂は、吸熱ピークを有さない樹脂に比べて、ある温度で迅速に溶融する性質があるため、トナーの定着性を高めることができる。
又、前記ポリエステルユニット(II)は、示差走査熱量計により熱的性質を測定したときに、DSC曲線の最大吸熱ピークを50〜100℃、好ましくは60〜100℃の領域に有することが良い。ポリエステルユニットが上記範囲に最大吸熱ピークを有する場合、トナーの定着性を大幅に良化させるだけではなく、少量の添加でエポキシ基との相互作用によるビニル樹脂ユニットとの相溶効果を発現することが可能となる。前記最大吸熱ピークが50℃未満の場合、トナーの耐ブロッキング性が悪化することがある。前記最大吸熱ピークが100℃を超える場合には、定着性と分散性への効果が発揮できなくなることがある。
又、最大吸熱ピーク温度は、例えばポリエステルユニットを生成するモノマーの種類やポリエステルユニットの生成条件、熱的又は機械的処理等によって調整することが可能である。
尚、本発明におけるビニル樹脂ユニット(I)とポリエステルユニット(II)との相溶化の状態としては、単独では吸熱ピークを有するポリエステルユニット(II)を用いても、ビニル樹脂ユニット(I)と混合された状態では、ポリエステルユニットに由来する吸熱ピークが消失するような状態が好ましい。
更に、ポリエステルユニット(II)は、ビニル樹脂ユニット(I)中のカルボキシル基1モル当たり、ポリエステルユニット(II)中のカルボキシル基として0.01〜10.00モルが含有される割合で、前記ビニル樹脂ユニットに配合されていることが好ましい。この範囲の配合比でポリエステルユニットが配合されることで、エポキシ基を有するビニル樹脂ユニット(I)との相溶効果をより一層効果的に発揮できる。
ポリエステルユニットの配合量が、ビニル樹脂ユニット(I)中のカルボキシル基1モル当たり、ポリエステルユニット中のカルボキシル基換算で0.01モル未満の場合、ビニル樹脂ユニット(I)とポリエステルユニットの相溶性が悪化してしまう。その結果、トナー粒子中に含まれる原材料の分散性が悪化することがある。又、ポリエステルユニットの配合量がビニル樹脂ユニット(I)中のカルボキシル基換算で10.00モルを超える場合、ビニル樹脂ユニット中のエポキシ基とポリエステルユニットのカルボキシル基との相互作用が強く働きすぎるために、それぞれの樹脂が完全に相溶した状態になる。この
ような場合、トナー化時において完全に相溶した状態で他の原材料と混練されるために、他の原材料の分散性に寄与するだけのシェアを与えることが出来ず、トナー粒子中における原材料の分散性を悪化させることがある。又、完全に相溶化した状態になるために、トナーとしてのガラス転移温度が低下し保存性が悪化することがある。
即ち、本発明においては、前記結着樹脂成分に配合されるカルボキシル基含有ビニル樹脂のカルボキシル基とポリエステルユニットのカルボキシル基とエポキシ基含有ビニル樹脂のエポキシ基との存在割合をコントロールしている。それによって、ポリエステルユニットとエポキシ基含有ビニル樹脂との相溶効果を効果的に発揮することが可能となる。その結果、トナー粒子中に含まれる磁性体、顔料、染料等の原材料の分散性に優れ、トナー粒子中からの原材料の脱落を防ぎ、帯電が均一で且つ耐久安定性のより一層優れたトナーを得ることが出来る。
以下に、本発明で用いられるポリエステルユニット(II)を得るための成分を具体的に示す。ポリエステルユニットを合成する際に用いられる酸−アルコール成分は、全成分中45〜55mol%がアルコール成分であり、55〜45mol%が酸成分であることが好ましい。
本発明に使用されるポリエステルユニット(II)は、前述した如く、炭素数が4〜12の脂肪族ジカルボン酸、芳香族トリカルボン酸、及びエチレングリコールを少なくとも有するモノマー群を縮重合することによって形成されたポリエステルユニットである。炭素数が4〜12の脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等を例示することができる。芳香族トリカルボン酸としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸等を例示することができる。又、脂肪族ジカルボン酸及び芳香族トリカルボン酸は、無水物の構造であっても良い。
芳香族トリカルボン酸の使用量は、ポリエステルユニットを製造する際に用いられる全酸成分の1〜25mol%(より好ましくは1〜15mol%)であることが好ましい。又、炭素数が4〜12の脂肪族ジカルボン酸及び芳香族トリカルボン酸の合計の使用量は、ポリエステルユニットを製造する際に用いられる全酸成分の70〜100mol%(より好ましくは80〜100mol%)であることが好ましい。脂肪族ジカルボン酸及び芳香族トリカルボン酸以外の酸としては、ポリエステルの製造に用いることのできる酸であればいずれも用いることができる。
アルコール成分としては、エチレングリコール以外に、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール等の脂肪族アルコールが挙げられる。これらの脂肪族アルコールを用いることが、ビニル樹脂ユニット(I)との相溶性を向上させる上でも好ましい。
エチレングリコールの合計の使用量は、ポリエステルユニットを製造する際に用いられる全アルコール成分の60〜100mol%(より好ましくは70〜95mol%)であることが好ましい。
更に、上記三種のモノマー(即ち、炭素数が4〜12の脂肪族ジカルボン酸、芳香族トリカルボン酸及びエチレングリコール)の総量が、ポリエステルユニットを製造する際に用いられる全成分(酸、アルコール)の80mol%以上であることが好ましく、更には90mol%以上であることが好ましい。
尚、上記ポリエステルユニット(II)を製造する方法については、一般的な脱水重縮合反応によって製造することができるが、よりエポキシ基との相互作用を効果的に発現させるためには、脂肪族ポリエステルの反応の中期から後期に、ポリエステルユニットの分子鎖を分岐させるためのトリカルボン酸を添加したほうが効果的である。
又、上記ポリエステルユニット(II)の酸価は、0.1〜20.0mgKOH/gが好ましい。前記ポリエステルユニットの酸価が0.1mgKOH/g未満の場合、ビニル樹脂ユニットとポリエステルユニットの相溶性が悪化し、トナー粒子中に含まれる原材料の分散性が悪化することがある。
又、ポリエステルユニットの酸価が20.0mgKOH/gを超える場合、ビニル樹脂ユニット中のエポキシ基とポリエステルユニットのカルボキシル基との相互作用が強く働きすぎるために、それぞれの樹脂が完全に相溶した状態になる。このような場合、トナー化時において完全に相溶した状態で他の原材料と混練されるために、他の原材料の分散性に寄与するだけのシェアを与えることが出来ず、トナー粒子中における原材料の分散性を悪化させることがある。又、完全に相溶化した状態になるために、トナーとしてのガラス転移温度が低下し、保存性が悪化することがある。さらに、前記ポリエステルユニットの酸価が20.0mgKOH/gを超える場合には、本発明のトナーを正帯電性トナーに適用した場合、トナー粒子中の結着樹脂の負帯電性が強くなり、画像濃度が低下し、カブリが増加する傾向がある。
又、本発明のトナーは、脂肪族共役ジエン化合物をモノマーユニットとして含む共重合体を含有させることができる。このような、比較的長鎖で弾性のある共重合体を含有させることで、トナー化時の絡み合いの生成を促進させることが出来る。さらにこのようなモノマーユニットが網目構造の中に取り込まれた場合に、より空間的な隙間を広げることが可能となり、低分子量にもかかわらず良好な弾性を有した擬似架橋成分を得ることが出来る。
脂肪族共役ジエン化合物としては、分子量のメインピークが8,000〜50,000であり、重量平均分子量が50,000〜500,000であるようなものが好適に用いられる。
上記脂肪族共役ジエン化合物をモノマーユニットとして含む共重合体の添加量は、結着樹脂中で、30質量%以下で用いることができる。前記添加量が30質量%を超える場合は、結着樹脂の軟化点が高くなってしまい良好な定着性が得られないことがある。上記共重合体を添加する場合には、10質量%以上添加すると所望の効果が得られる。
前記共重合体を構成する脂肪族共役ジエン化合物のモノマーとしては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、2−フェニル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、2−エチル−1,3−ペンタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、2,4−ヘキサジエン、2,3−ジメチル−1,3−ヘキサジエン、2,5−ジメチル−2,4−ヘキサジエン、1,3−ヘプタジエン、2,4−ヘプタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ヘプタジエン、1,3−オクタジエン、2,4−オクタジエン、2,3−ジメチル−1,3−オクタジエン、3,4−ジエチル−1,3−オクタジエン、1,3−ノナジエン、2,4−ノナジエン、2,3−ジメチル−1,3−ノナジエン及びこれらの誘導体が挙げられる。
前記共重合体は、上記の脂肪族共役ジエン化合物のモノマーと以下のビニルモノマーの一種或いは二種以上とを共重合させることにより得ることが出来る。例えばスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルス
チレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等のスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン等の不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のα−メチル脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸−n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸−2−クロロエチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;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アクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体;前述のα、β−不飽和酸のエステル、二塩基酸のジエステル類;が例示される。中でも、ビニルモノマーとしてはスチレン或いはスチレン誘導体を用い、共役ジエン化合物としては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエンを用いて、これらを組み合わせて共重合させることが好ましい。
また、スチレン系モノマーに由来する成分/脂肪族共役ジエン化合物が、65/35乃至98/2の割合となるように前記のモノマーを共重合させることが好ましい。スチレン系モノマーに由来する成分が65質量%未満の場合、前記共重合体のガラス転移温度が低くなることにより、保存性が悪化し好ましくない。また、98質量%を超える場合には、ガラス転移温度が高くなることにより、定着性が悪化し、好ましくない。
以下に、本発明に係る物性の測定方法を示す。
[THF不溶分の測定]
トナー約1.0gを秤量(W1g)し、円筒ろ紙(例えばNo.86Rサイズ28×100mm東洋ろ紙社製)に入れてソックスレー抽出器にかけ、溶媒としてTHF200mlを用いて、16時間抽出する。このとき、溶媒の抽出サイクルが約4分〜5分に一回になるような還流速度で抽出を行う。抽出終了後、円筒ろ紙を取り出し、40℃で8時間真空乾燥し、抽出残分を秤量する(W2g)。
次にトナー中の焼却残灰分の重さを求める(W3g)。焼却残灰分は以下の手順で求める。予め精秤した30mlの磁性るつぼに約2gの試料を入れ精秤し、そして、るつぼの質量を差し引くことにより試料であるトナーの質量(Wag)を求める。るつぼを電気炉に入れ約900℃で約3時間加熱し、電気炉中で放冷し常温下でデシケーター中に1時間以上放冷し、焼却残灰分を含むるつぼの質量を精秤する。ここからるつぼの質量を差し引くことにより焼却残灰分(Wbg)を求める。
[数1]
(Wb/Wa)×100=焼却残灰分含有率(質量%)
この含有率を用いて、試料W1g中の焼却残灰分の質量(W3g)が求められる。
THF不溶分は下記式から求められる。
[数2]
THF不溶分(質量%)={(W2−W3)/(W1−W3)}×100
尚、結着樹脂等の樹脂以外の成分を含まない試料のTHF不溶分の測定は、所定量(W1g)を秤量した樹脂を上記と同じ工程で抽出残分(W2g)を求め、下記式より求められる。
[数3]
THF不溶分(質量%)=(W2/W1)×100
[GPCによる分子量分布の測定]
試料をTHF中に入れ、数時間放置した後、十分に振とうしTHFとよく混ぜ(試料の合一体が無くなるまで)、更に12時間以上静置する。その時THF中への放置時間が24時間以上となるようにする。その後、サンプル処理フィルター(ポアサイズ0.2〜0.5μm、例えばマイショリディスクH−25−2(東ソー社製)等使用できる。)を通過させたものをGPCの試料とする。又、試料濃度は、樹脂成分が0.5〜5.0mg/mlとなるように調整する。
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、THF試料溶液である前記GPCの試料を約100μl注入して測定する。
検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。また、カラムとしては、市販のポリスチレンジェルカラムを複数本組み合わせるのが良い。例えば昭和電工社製のshodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807、800Pの組み合わせや、東ソー社製のTSKgel G1000H(HXL)、G2000H(HXL)、G3000H(HXL)、G4000H(HXL)、G5000H(HXL)、G6000H(HXL)、G7000H(HXL)、TSKguard columnの組み合わせを挙げることができる。
試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント値との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、東ソー社製あるいは昭和電工社製の分子量が102〜107程度のものを用いる。少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。
前述した方法に基づき、前記トナーの分子量分布、前記カルボキシル基含有ビニル樹脂(前記高分子量樹脂成分、及び前記低分子量樹脂成分)の分子量分布、前記エポキシ含有ビニル樹脂の重量平均分子量、前記ポリエステルユニットの分子量分布及び重量平均分子量、その他の樹脂成分のメインピーク分子量、重量平均分子量、及び数平均分子量等を測定することができる。
また、前記THF可溶分のクロマトグラムにおける分離用10万以下の面積の割合は、前述した測定法で得られるクロマトグラムにおいて、検出値による検出ライン、ベースライン、及び所望の分子量の値によって囲まれる領域の面積を公知の方法により測定することによって求めることができる。
[エポキシ価の測定]
基本操作はJIS K7236に準ずる。
(1) 試料を0.5〜2.0gを精秤し、結着樹脂の重さをW(g)とする。
(2) 300mlのビーカーに試料を入れ、クロロホルム10ml及び酢酸20mlに溶解する。
(3) この溶液に、臭化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液10mlを加える。
(4) 0.1mol/lの過塩素酸酢酸溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。(例えば、京都電子工業株式会社製の電位差滴定装置AT−400(win workstation)とABP−410電動ビュレットを用いて実施する自動滴定が利用できる。)
(5) この時の過塩素酸酢酸溶液の使用量をSmlとし、同様にブランクを測定し、この時の過塩素酸酢酸溶液の使用量をBmlとする。
(6) 次式によりエポキシ価を計算する。fは過塩素酸酢酸溶液のファクターである。
[数4]
エポキシ価(eq/kg)=0.1×f×(S−B)/W
[酸価の測定]
基本操作はJIS K0070に準ずる。
1) 試料の粉砕品0.5〜2.0(g)を精秤し、試料の重さW(g)とする。
2) 300(ml)のビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(4/1)の混合液150(ml)を加え溶解する。
3) 0.1規定のKOHのメタノール溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する(例えば、京都電子工業株式会社製の電位差滴定装置AT−400(win workstation)とABP−410電動ビュレットを用いての自動滴定が利用できる。)
4) この時のKOH溶液の使用量S(ml)とし、同様にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をB(ml)とする。
5) 次式により酸価を計算する。fはKOHのファクターである。
[数5]
酸価(mgKOH/g)=((S−B)×f×5.61)/W
前述した方法に基づき、前記カルボキシル基含有ビニル樹脂、前記高分子量樹脂成分、前記低分子量樹脂成分、及びポリエステルユニットの酸価を測定することができる。
[DSC曲線の最大吸熱ピークの測定]
前記最大吸熱ピークは、示差走査熱量計(DSC測定装置)、例えば、パーキンエルマー社製のDSC−7やTAインスツルメンツジャパン社製のDSC2920を用いてASTM D3418−82に準じて測定することができる。
測定試料5mgを精秤し、これをアルミパンに入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用い、30乃至200℃の温度範囲で昇温速度10℃/分で測定を行う。この昇温過程で、温度60乃至200℃の範囲におけるDSC曲線を測定する。このDSC曲線からピークのトップが位置する温度を読み取ることによって前記最大吸熱ピークが求められる。
また、前述した方法に基づき、カルボキシル基含有ビニル樹脂のTgやワックスの融点を測定することができる。
本発明において、結着樹脂成分は、例えば、前記ビニル樹脂ユニットと前記ポリエステルユニットとの混合(混練)によって生成される。前記結着樹脂成分は、前記ビニル樹脂
ユニットと前記ポリエステルユニットとがトナーの製造前に混合されて生成した成分であっても良いし、トナーの製造時に他のトナー材料とともに混合されて生成する成分であっても良い。
本発明のトナーに使用される結着樹脂としては、その他下記の重合体を添加することも可能である。これらの重合体は、脂肪族共役ジエン化合物との合計量として、結着樹脂中30質量%以下の割合で用いることができる。
例えば、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレンおよびその置換体の単重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレンーメタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体等のスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂等が使用できる。
本発明のトナーに使用できる着色剤としては、任意の適当な顔料又は染料が挙げられる。例えば、顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダミンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダンスレンブルー等がある。これらは定着画像の光学濃度を維持するために必要な量が用いられ、結着樹脂100質量部に対して、0.1乃至20質量部、好ましくは0.2乃至10質量部の添加量が良い。
また、着色剤としては、染料を用いることもできる。例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料があり、結着樹脂100質量部に対して、0.1乃至20質量部、好ましくは0.3乃至10質量部の添加量が良い。
本発明のトナーにおいては、着色剤として磁性酸化鉄を用い、磁性トナーとしても使用することができる。
また、磁性酸化鉄の個数平均粒子径(D1)としては、0.05〜1.0μmが好ましく、更に好ましくは0.1〜0.6μmが良い。
又、本発明に用いられる磁性酸化鉄は、いかなる粒子形状の粒子も用いることができるが、トナー粒子中への分散性から、八面体形状あるいは複核形状の磁性酸化鉄粒子であることが好ましい。これらは、単独で用いても良いし、併用しても良い。
なお、「複核形状」とは、例えば特開平11−153882号公報に記載されているように、複数の粒子核から結晶成長した形状、又は親粒子上に小粒子核ができ結晶成長した形状で、粒子上に面と稜線からなる凸部が形成される形状である。
磁性酸化鉄の個数平均粒子径は、例えば磁性酸化鉄粒子の透過型電子顕微鏡写真を撮影し、4万倍に拡大したものにつき、任意に250個選定後、投影像の中のMartin径(定方向に投影面積を2等分する線分の長さ)を測定し、これらの平均値を算出することによって求めることができる。また、磁性酸化鉄の粒子形状は、例えば透過型電子顕微鏡によって得られる磁性酸化鉄粒子の像を観察することによって決定することができる。
本発明において、トナーに含有させる磁性酸化鉄の量は、例えば現像時にトナーを搬送し、かつ定着画像において十分な着色力を発現する観点から、結着樹脂100質量部に対して10乃至200質量部、好ましくは20乃至170質量部、更に好ましくは30乃至150質量部が好ましい。
本発明のトナーには、正帯電性又は負帯電性を保持させるためには、荷電制御剤を含有させることが好ましい。
トナーを正帯電性に制御するものとして下記の物質がある。
例えば、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料;トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物等);高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドの如きジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレート類;グアニジン化合物、イミダゾール化合物がある。これらを単独あるいは二種類以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、トリフェニルメタン化合物、イミダゾール化合物、カウンターイオンがハロゲンでない四級アンモニウム塩が好ましく用いられる。
また、トナーを負帯電性に制御するものとして下記の物質がある。
例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸金属錯体、芳香族ジカルボン酸金属錯体がある。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸及び芳香族ポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。
荷電制御剤をトナーに含有させる方法として、トナー粒子の内部に添加する方法とトナー粒子に外添する方法とがある。本発明では、荷電制御剤の種類に応じていずれの方法も採用することができる。これらの荷電制御剤の使用量は、結着樹脂の種類、他の添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に決定されるものではないが、好ましくは結着樹脂100質量部に対して0.1〜10.0質量部、より好ましくは0.1〜5.0質量部の範囲で用いられる。
本発明においては、トナーに離型性を与えるために次のようなワックスを含有させることが好ましい。本発明に用いられるワックスには次のようなものがある。例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き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;キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろうの如き植物系ワックス;みつろう、ラノリン、鯨ろうの如き動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、ペトロラタムの如き鉱物系ワックス;モンタン酸エステルワックス、カスターワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを一部又は全部脱酸化したものが挙げられる。さらに、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルカルボン酸の如き飽和直鎖;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、パリナリン酸の如き不飽和脂肪酸;ステアリルアルコール、エイコシルアルコー
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、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコールの如き飽和アルコール;ソルビトールの如き多価アルコール;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドの如き脂肪族アミド;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の如き飽和脂肪酸ビスアミド;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の如き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の如き芳香族系ビスアミド;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の如き脂肪酸金属塩(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の如きビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス;ベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールとの部分エステル化物;植物性油脂を水素添加すること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。
好ましく用いられるワックスとしては、オレフィンを高圧下でラジカル重合したポリオレフィン;高分子量ポリオレフィン重合時に得られる低分子量副生成物を精製したポリオレフィン;低圧下でチーグラー触媒、メタロセン触媒の如き触媒を用いて重合したポリオレフィン;放射線、電磁波又は光を利用して重合したポリオレフィン;高分子ポリオレフィンを熱分解して得られる低分子量ポリオレフィン;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フッシャートロプシュワックス;ジンドール法、ヒドロコール法、アーゲ法等により合成される合成炭化水素ワックス;炭素数一個の化合物をモノマーとする合成ワックス、水酸基又はカルボキシル基の如き官能基を有する炭化水素系ワックス;炭化水素系ワックスと官能基を有するワックスとの混合物;これらのワックスを母体としてスチレン、マレイン酸エステル、アクリレート、メタクリレート、無水マレイン酸の如きビニルモノマーをグラフト変性したワックスが挙げられる。
又、これらのワックスをプレス発汗法、溶剤法、再結晶法、真空蒸留法、超臨界ガス抽出法又は融液晶法を用いて分子量分布をシャープにしたものや、低分子量固形脂肪酸、低分子量固形アルコール、低分子量固形化合物、その他の不純物を除去したものも好ましく用いられる。
また、上記ワックスの添加量は、例えばトナーの離型性と定着画像の高画質化とを両立させる観点から、結着樹脂100質量部に対して0.1〜20.0質量部であることが好ましく、1〜10.0質量部であることがより好ましい。尚、二種類以上のワックスを併用して添加しても良い。
これらのワックスを添加したトナーのDSC(示差走査熱量測定)により測定される吸熱曲線において、60〜120℃の領域に最大ピークを有することが好ましい。これらの範囲に最大吸熱ピークを有する場合、定着性、耐オフセット性が良好である。前記最大吸熱ピークが60℃未満の領域にある場合、ワックスの可塑効果のために、トナー自身の保存性が悪化することがある。前記最大吸熱ピークが120℃の領域を超える場合には、トナーの定着性が悪化することがある。前記最大吸熱ピークは、例えば使用するワックスの種類によって調整することが可能であり、前記ポリエステルユニットの最大吸熱ピークと同様に測定することができる。
本発明のトナーにおいては、帯電安定性、現像性、流動性、耐久性向上のため、シリカ微粉末を添加することが好ましい。
本発明に用いられるシリカ微粉末は、窒素吸着によるBET法による比表面積が30m
2/g以上、特に50〜400m2/gの範囲内のものが良好な結果を与える。トナー100質量部に対してシリカ微粉体0.01〜8.00質量部、好ましくは0.10〜5.00質量部使用するのが良い。前記シリカ微粉末のBET比表面積は、例えば比表面積測定装置オートソーブ1(湯浅アイオニクス社製)、GEMINI2360/2375(マイクロメティリック社製)、トライスター3000(マイクロメティリック社製)を用いてシリカ微粉末の表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて算出することができる。
また、本発明に用いられるシリカ微粉末は、必要に応じ、疎水化、帯電性コントロール等の目的で未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシラン化合物、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤で、或いは種々の処理剤を併用して処理されていることも好ましい。
本発明のトナーには、必要に応じて他の外部添加剤を添加しても良い。このような外部添加剤としては、例えば、帯電補助剤、導電性付与剤、流動性付与剤、ケーキング防止剤、熱ローラ定着時の離型剤、滑剤、研磨剤等の働きをする樹脂微粒子や無機微粒子等が挙げられる。
例えば滑剤としては、ポリフッ化エチレン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末等が挙げられ、中でもポリフッ化ビニリデン粉末が好ましい。
また研磨剤としては、酸化セリウム粉末、炭化ケイ素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末等が挙げられ、中でもチタン酸ストロンチウム粉末が好ましい。
流動性付与剤としては、酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末等が挙げられ、中でも疎水化処理したものが好ましい。
導電性付与剤としては、カーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化アンチモン粉末、酸化スズ粉末等が挙げられる。
またさらに、逆極性の白色微粒子及び黒色微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
本発明のトナーは、結着樹脂、着色剤、その他の添加剤等を、ヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機により十分混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融混練し、冷却固化後、粉砕機により粉砕し、得られた粉砕物を分級機により分級し、更に必要に応じて所望の添加剤をヘンシェルミキサー等の混合機により十分混合することによって得ることができる。本発明のトナーは、公知の機器を用いて製造することが可能である。
例えば混合機としては、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製);スーパーミキサー(カワタ社製);リボコーン(大川原製作所社製);ナウターミキサー、タービュライザー、サイクロミックス(ホソカワミクロン社製);スパイラルピンミキサー(太平洋機工社製);レーディゲミキサー(マツボー社製)が挙げられる。
混練機としては、KRCニーダー(栗本鉄工所社製);ブス・コ・ニーダー(Buss社製);TEM型押し出し機(東芝機械社製);TEX二軸混練機(日本製鋼所社製);PCM混練機(池貝鉄工所社製);三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー(井上製作所社製);ニーデックス(三井鉱山社製);MS式加圧ニーダー、ニダールーダ
ー(森山製作所社製);バンバリーミキサー(神戸製鋼所社製)が挙げられる。
粉砕機としては、カウンタージェットミル、ミクロンジェット、イノマイザ(ホソカワミクロン社製);IDS型ミル、PJMジェット粉砕機(日本ニューマチック工業社製);クロスジェットミル(栗本鉄工所社製);ウルマックス(日曹エンジニアリング社製);SKジェット・オー・ミル(セイシン企業社製);クリプトロン(川崎重工業社製);ターボミル(ターボ工業社製);スーパーローター(日清エンジニアリング社製)が挙げられる。
分級機としては、クラッシール、マイクロンクラッシファイアー、スペディッククラシファイアー(セイシン企業社製);ターボクラッシファイアー(日清エンジニアリング社製);ミクロンセパレータ、ターボプレックス(ATP)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製);エルボージェット(日鉄鉱業社製)、ディスパージョンセパレータ(日本ニューマチック工業社製);YMマイクロカット(安川商事社製)が挙げられる。
粗粒等をふるい分けるために用いられる篩い装置としては、ウルトラソニック(晃栄産業社製);レゾナシーブ、ジャイロシフター(徳寿工作所社);バイブラソニックシステム(ダルトン社製);ソニクリーン(新東工業社製);ターボスクリーナー(ターボ工業社製);ミクロシフター(槙野産業社製);円形振動篩い等が挙げられる。
以下実施例に基づいて具体的に本発明について説明する。しかしながら、これによって本発明の実施の態様がなんら限定されるものではない。なお、実施例中の部数は質量部である。
<低分子量樹脂成分(B−1)の製造例>
四つ口フラスコ内にキシレン300質量部を投入し、攪拌しながら容器内を充分に窒素で置換した後、昇温して還流させた。
この還流下で、スチレン78質量部、アクリル酸−n−ブチル22質量部及び重合開始剤1(ジ−tert−ブチルパーオキサイド、半減期が10時間となる温度;123.7℃)2.5質量部の混合液を4時間かけて滴下した後、2時間保持し重合を完了し、低分子量樹脂成分(B−1)を含む溶液を得た。低分子量樹脂成分(B−1)は、メインピーク分子量(MpL)が12,700であり、ガラス転移温度が60.8℃であった。低分子量樹脂成分(B−1)の物性を表2に示す。
<低分子量樹脂成分(B−2)の製造例>
スチレン80質量部、アクリル酸−n−ブチル20質量部、重合開始剤1を2質量部用いて低分子量樹脂成分B−1の製造例と同様に重合を行い、低分子量樹脂成分(B−2)を含む溶液を得た。低分子量樹脂成分(B−2)の物性を表2に示す。
<低分子量樹脂成分(B−3)の製造例>
低分子量樹脂成分(B−1)の製造例と同様に、スチレン70質量部、アクリル酸−n−ブチル20質量部、マレイン酸モノn−ブチル10質量部、ジビニルベンゼン0.005質量部及び重合開始剤1を1質量部用いて重合を行い、低分子量樹脂成分(B−3)を含む溶液を得た。低分子量樹脂成分(B−3)の物性を表2に示す。
<高分子量樹脂成分(A−1)の製造例>
四つ口フラスコ内にキシレン300質量部を投入し、攪拌しながら容器内を充分に窒素で置換した後、昇温して還流させた。
この還流下で、まず、スチレン82質量部、アクリル酸−n−ブチル15質量部及び重合開始剤2(2,2−ビス(4,4−ジ−tert−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、半減期が10時間となる温度;92℃)0.8質量部の混合液を4時間かけて滴下した。これらの混合液を2時間滴下した時点で、メタクリル酸3質量部及び0.2質量部の重合開始剤2の混合液を2時間かけて滴下した。全てを滴下した後、3時間保持し重合を完了し、高分子量樹脂成分(A−1)を含む溶液を得た。生成された高分子量樹脂成分(A−1)はメインピーク分子量(MpH)が210,000であり、ガラス転移温度が59.8℃であり、酸価を測定したところ18.9mgKOH/gであった。高分子量樹脂成分(A−1)の物性を表2に示す。
このようにカルボキシル基を有さないモノマーを予め重合して、酸価を有さない樹脂を製造した後、カルボキシル基を有するモノマーを滴下して重合させることで、カルボキシル基同士の距離が離れた樹脂を製造することができる。このような樹脂を用いることにより、エポキシ基を含有するビニル樹脂と反応させた際の架橋点間距離の長いビニル樹脂ユニットを生成することが可能となる。
<高分子量樹脂成分(A−2)の製造例>
高分子量樹脂成分(A−1)の製造例と同様に、スチレン70質量部、アクリル酸−n−ブチル25質量部、メタクリル酸5質量部及び重合開始剤2を1.5質量部用いて、高分子量樹脂成分(A−2)を含む溶液を得た。高分子量樹脂成分(A−2)の物性を表2に示す。
<高分子量樹脂成分(A−3)の製造例>
四つ口フラスコ内に脱気水180質量部とポリビニルアルコールの2質量%水溶液20質量部を投入した後、スチレン70質量部、アクリル酸−n−ブチル25質量部、マレイン酸モノn−ブチル5質量部、ジビニルベンゼン0.005質量部、及び0.1質量部の重合開始剤2の混合液を加え、攪拌し懸濁液とした。
フラスコ内を充分に窒素で置換した後、85℃まで昇温して、重合を開始した。同温度に24時間保持した後、ベンゾイルパーオキサイド(半減期が10時間となる温度;72℃)0.1質量部を追加した。さらに、12時間保持して重合を完了した。その後、前記高分子量重合体を濾別し、水洗、乾燥し、高分子量樹脂成分(A−3)を得た。高分子量樹脂成分(A−3)の物性を表2に示す。
<グリシジル基含有ビニル樹脂(G−1)の製造例>
四つ口フラスコ内にキシレン300質量部を投入し、攪拌しながら容器内を充分に窒素で置換した後、昇温して還流させた。
この還流下で、スチレン80質量部、アクリル酸−n−ブチル18質量部及びジ−tert−ブチルパーオキサイド1.8質量部の混合液を4時間かけて滴下した。これらの混合液を2時間滴下した時点で、メタクリル酸グリシジル2質量部及び0.2質量部の重合開始剤1の混合液を2時間かけて滴下した。全てを滴下した後、2時間保持し重合を完了し、減圧下で溶媒を蒸留留去した。この様にしてグリシジル基含有ビニル樹脂(G−1)を得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
このようにカルボキシル基を有さないモノマーを予め重合して、酸価を有さない樹脂を製造した後、グリシジル基を有するモノマーを滴下して重合させることで、グリシジル基同士の距離が離れた樹脂を製造することができる。このような樹脂を用いることにより、カルボキシル基を含有するビニル樹脂と反応させた際の架橋点間距離の長いビニル樹脂ユ
ニットを生成することが可能となる。
<グリシジル基含有ビニル樹脂(G−2)の製造例>
グリシジル基含有ビニル樹脂(G−1)の製造例と同様に、スチレン75質量部、アクリル酸−n−ブチル15質量部、メタクリル酸グリシジル10質量部及び重合開始剤1を3質量部用いて、グリシジル基含有ビニル樹脂(G−2)を得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
<グリシジル基含有ビニル樹脂(G−3)の製造例>
グリシジル基含有ビニル樹脂(G−1)の製造例と同様に、スチレン72質量部、アクリル酸−n−ブチル12質量部、メタクリル酸グリシジル16質量部及び重合開始剤1を2質量部用いて、グリシジル基含有ビニル樹脂(G−3)を得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
<ビニル樹脂ユニット(V−1)の製造>
四つ口フラスコ内に、上記低分子量樹脂成分(B−1)のキシレン溶液200質量部(低分子量樹脂成分40質量部相当)を投入し、昇温して還流下で攪拌した。一方、別容器に上記高分子量樹脂成分(A−2)の溶液200質量部(高分子量樹脂成分60質量部相当)を投入し、還流させた。
上記低分子量樹脂成分(B−1)の溶液と高分子量樹脂成分(A−2)の溶液とを還流下で混合した後、有機溶剤を留去し、得られた樹脂を冷却、固化後粉砕した。得られた粉砕物100質量部にグリシジル基含有ビニル樹脂(G−2)を20質量部(グリシジル基含有ビニル樹脂(G−2)中のエポキシ基が低分子量樹脂成分B−1及び高分子量樹脂成分A−2中のカルボキシル基に対して1.0倍当量に相当する量)加えてヘンシェルミキサー(混合機、三井鉱山社製)にて混合した。その後、二軸押し出し機にて200℃で混練し、架橋反応させた後、冷却、粉砕してビニル樹脂ユニット(V−1)を得た。得られたビニル樹脂ユニット(V−1)の処方及び物性を表2に示す。
<ビニル樹脂ユニット(V−2)〜(V−5)の製造例>
高分子量樹脂成分(A−1)〜(A−3)と低分子量樹脂成分(B−1)〜(B−3)とを表2に示すように組み合わせ、さらにグリシジル基含有ビニル樹脂(G−1)〜(G−3)を表2に示すように組み合わせ、ビニル樹脂ユニット(V−1)の製造例と同様にして、ビニル樹脂ユニット(V−2)〜(V−3)を得た。
但し、ビニル樹脂ユニット(V−4)及び(V−5)については、グリシジル基含有ビニル樹脂との架橋反応は行わずに、還流下で混合した後、有機溶剤を留去し、得られた樹脂を冷却、固化後粉砕してビニル樹脂ユニット(V−4)、(V−5)を得た。
<ポリエステルユニット(P−1)の製造例>
セバシン酸 51.5mol%、無水トリメリット酸 2.6mol%、エチレングリコール 39.2mol%、ジエチレングリコール 6.7mol%の原料のうち、無水トリメリット酸1.6mol%分を除く原料を、エステル化触媒(ジオクチルスズオキサイド)とともに5リットルオートクレーブに仕込み、還流冷却器、水分分離装置、N2ガス導入管、温度計及び攪拌装置をオートクレーブに付し、オートクレーブ内にN2ガスを導入しながら230℃で重縮合反応を行った。反応の進行度合いを粘度でモニターしながら行い、反応が後期に差し掛かったところで残りの1.6mol%の無水トリメリット酸を加えさらに反応させた。こうして得られたポリエステルユニット(P−1)の物性を表3に示す。
尚、無水トリメリット酸の添加のタイミングは、以下のようにして判断した。
予め所望の分子量の90%程度の分子量を有するポリエステルユニットの粘度を測定しておき、反応系からサンプリングした試料の粘度がその粘度に達したところで、無水トリメリット酸を添加した。
<ポリエステルユニット(P−2)〜(P−4)の製造例>
ポリエステルユニット(P−1)の製造方法と同様に、表3に示した原料モノマーを使用してポリエステルユニット(P−2)〜(P−4)を得た。但し、ポリエステルユニット(P−3)、(P−4)に関しては、無水トリメリット酸を全量反応開始時に投入した。得られたポリエステルユニットの物性を表3に示す。
表3中、「SA」はセバシン酸を表し、「EG」はエチレングリコールを表し、「AA」はアジピン酸を表し、「DEG」はジエチレングリコールを表し、「TPA」はテレフタル酸を表し、「BPA−PO」はビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物を表し、「TMA」は無水トリメリット酸を表す。
[実施例1]
・ビニル樹脂ユニット(V−1) 80質量部
・ポリエステルユニット(P−1) 12質量部(ビニル樹脂ユニット(V−1)のカルボキシル基の数に対してポリエステルユニット(P−1)のカルボキシル基の数が5mol倍となる量を添加)
・スチレン−ブタジエン共重合体 20質量部
(スチレン:ブタジエン=80:20(質量比)、メインピーク分子量:2.2万、Mw:24万、Mn:1.8万)
・磁性酸化鉄粒子(八面体、個数平均一次粒径0.2μm) 90質量部
・ワックス(最大吸熱ピーク温度105℃のフィッシャートロプシュワックス、Mn1500、Mw2500) 4質量部
荷電制御剤1(下記式(2)で表されるトリフェニルメタンレーキ顔料) 2質量部
上記材料をヘンシェルミキサーで前混合した後、二軸混練押し出し機によって、溶融混練した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、得られた粗粉砕物を、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕し、得られた微粉砕粉末を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、重量平均粒径(D4)7.5μmのトナー粒子を得た。なお、トナー粒子の重量平均粒径は、電解液を用いる粒径測定器を用いて測定することができる。粒径測定器としては、例えばコールターカウンターTA−II型あるいはコールターマルチサイザー(コールター社製)が挙げられ、電解液には例えば約1%NaCl水溶液が挙げられる。又、上記の測定器において、アパーチャーとしては、100μmのものを用いることができる。
トナー粒子100質量部に対し、アミノ変性シリコーンオイル(アミノ当量:830、25℃における粘度:70mm2/s)17質量部で処理した疎水性シリカ微粉体を0.8質量部とチタン酸ストロンチウム3.0質量部とを外添混合し、目開き150μmのメッシュで篩い、トナー1を得た。トナー1の内添処方及び物性値を表4に記す。
このトナー1を、市販の複写機(IR−105 キヤノン(株)製)を1.5倍のプリントスピードに改造し、23℃、5%RHの環境と23℃、60%RHの環境と32℃、80%RHの環境で、印字比率4%のテストチャートを用いて、両面モードで20万枚分(実際のプリントアウト枚数は10万枚)の連続プリント試験を行った。試験結果を表6〜8に示す。
さらに、熱ロール定着器が用いられているこの複写機の定着器を外部へ取り出し、複写機外でも作動し、定着ローラ温度、プロセススピード、加圧力を任意に設定可能になるように改造した外部定着器を用い、定着性、耐オフセット性の評価を行った。評価結果を表5に示す。
定着性の評価においては、プロセススピード650mm/sec、加圧力40kgf/cm2(3.9MPa)の条件とし、140℃に温調した定着器を用いた。そして、ベタ黒とハーフトーンの二種類の未定着画像を90g/m2の紙上に作成し、定着器に通紙して定着し、定着画像を得た。得られた定着画像に対して、50g/cm2の荷重をかけ、シルボン紙によりその定着画像を摺擦し、摺擦前後での画像濃度の低下率(%)で、以下の基準で評価した。
A:10%未満
B:10%以上、20%未満
C:20%以上
耐オフセット性の評価においては、プロセススピード40mm/sec、加圧力50kgf/cm2の条件とし、240℃に温調した定着器を用いた。そして、50g/m2の紙上に画像面積率約5%の未定着画像を形成し、定着器に通紙して定着を行い、目視で観察される画像上の汚れの程度により評価した。
A:良好
B:わずかに汚れる程度
C:画像に影響する汚れ発生
前記連続プリント試験を行った。画像濃度は、マクベス濃度計(マクベス社製)でSPIフィルターを使用して、反射濃度測定を測定することによって行った。画像濃度の測定では、5mm角の画像の画像濃度を測定した。
前記連続プリント試験におけるカブリは、反射濃度計(リフレクトメーター モデル TC−6DS 東京電色社製)を用いて行い、ベタ白画像形成後の白地部の反射濃度の最悪値をDs、画像形成前の転写材の反射平均濃度をDrとし、Ds−Drをカブリ量としてカブリの評価を行った。数値の少ない方がカブリ抑制が良いことを表している。なお、画像形成後の白地部の反射濃度の最悪値は、前記白地部の全てを反射濃度計で測定したときの最も高い測定値とした。
前記連続プリント試験におけるドット再現性の評価としては、初期、片面換算で20万枚時において、50μmの孤立ドット100個の画像を形成し、100個の内何ドット表すことができたかを計測した。また、以下の方法で画質の耐久安定性を評価した。
A:(初期のドット数)−(片面換算で20万枚耐久後のドット数)が2ドット以下(且つ初期のドット再現性が95〜100)
B:(初期のドット数)−(片面換算で20万枚耐久後のドット数)が3〜7ドット(且つ初期のドット再現性が93以上)
C:(初期のドット数)−(片面換算で20万枚耐久後のドット数)が8ドット以上
又、前記連続プリント試験におけるトナー消費量については、23℃、60%RH環境下において、片面換算で20万枚分の耐久試験終了後、1.6kg充填したトナー容器を使用し、何万枚プリントアウト出来たかを計測し、この計測結果によって下記の基準で評価した。
A:片面換算で3万5千枚以上プリント可能
B:片面換算で3万枚以上3万5千枚未満プリント可能
C:片面換算で3万枚プリント不可能
[実施例2〜5]
表4に記載の処方で実施例1と同様にトナー2〜5を作製した。このようにして得られたトナーの物性値を表4に示し、同様の試験をした結果を表5〜8に示す。
[比較例1〜3]
表4に記載の処方で実施例1と同様にトナー9〜11を作製した。このようにして得られたトナーの物性値を表4に示し、同様の試験をした結果を表5〜8に示す。
[実施例6]
・ビニル樹脂ユニット(V−2) 80質量部
・ポリエステルユニットP−3 7質量部(ビニル樹脂ユニット(V−2)のカルボキシル基の数に対してポリエステルユニット(P−3)のカルボキシル基の数が7mol倍となる量を添加)
・磁性酸化鉄粒子(複核形状、個数平均一次粒子径0.19μm) 95質量部
・ワックス(最大吸熱ピーク温度105℃のフィッシャートロプシュワックス、Mn1500、Mw2500) 4質量部
・荷電制御剤2(下記式(3)で表されるアゾ系鉄錯体) 2質量部
上記材料をヘンシェルミキサーで前混合した後、二軸混練押し出し機によって、溶融混練した。この時、混練された樹脂の温度が150℃になるように滞留時間をコントロールした。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、得られた粗粉砕物を、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕し、得られた微粉砕粉末を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、重量平均粒径6.5μmのトナー粒子を得た。トナー粒子100質量部に対し、疎水性シリカ微粉体(ヘキサメチルジシラザン15質量%とジメチルシリコーンオイル15質量%とで疎水化処理、メタノールウェッタビリティ80%、BET比表面積120m2/g)を1.2質量部とチタン酸ストロンチウム1.0質量部とを外添混合した。その後、目開き150μmのメッシュで篩い、トナー6を得た。トナー内添処方及び物性値を表4に記す。
このトナー6を、市販のレーザービームプリンター(Laser Jet 4300、HP社製)を1.5倍のプリントスピードに改造した改造機にトナーとして用いて、15℃、10%RHの環境と23℃、60%RHの環境と32℃、80%RHの環境で、印字比率4%のテストチャートを用いて、1万枚の連続プリント試験を行った。試験結果を表5及び9〜11に示す。
又、定着性試験については実施例1と同様に行った。画像濃度は、実施例1と同様に、マクベス濃度計(マクベス社製)でSPIフィルターを使用して、反射濃度測定を行うことによって測定した。反射濃度の測定では、5mm角の画像を測定した。
カブリは、実施例1と同様に、反射濃度計(リフレクトメーター モデル TC−6DS 東京電色社製)を用いて行い、ベタ白画像形成後の白地部の反射濃度の最悪値をDs、画像形成前の転写材の反射平均濃度をDrとし、Ds−Drをカブリ量としてカブリの
評価を行った。
ドット再現性の評価としては、初期、1万枚時において、実施例1と同様に、孤立ドット100個の画像を形成し、100個の内何ドット表すことができたかを計測した。また、以下の方法で画質の耐久安定性を評価した。
A:(初期のドット数)−(1万枚耐久後のドット数)が2ドット以下
B:(初期のドット数)−(1万枚耐久後のドット数)が3〜7ドット
C:(初期のドット数)−(1万枚耐久後のドット数)が8ドット以上
[実施例7、8]
表4に記載の処方で実施例6と同様にトナー7、8を作製した。このようにして得られたトナーの物性値を表4に示し、同様の試験をした結果を表5及び9〜11に示す。
[比較例4]
表4に記載の処方で実施例6と同様にトナー12を作製した。このようにして得られたトナーの物性値を表4に示し、同様の試験をした結果を表5及び9〜11に示す。