JP6061420B2 - 静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Description
結着樹脂中に結晶性ポリエステルを多く含有させることにより、低温定着性を向上させることができる。しかし、従来の結晶性樹脂においては、結晶性樹脂と非晶質樹脂の相溶化により、結晶性樹脂の一部が非晶質化し、耐高温オフセット性や保存安定性が著しく悪くなるという課題がある。
本発明において、結着樹脂は、トナーの低温定着性、耐高温オフセット性及び保存安定性を向上させ、現像ローラー上のスジムラを抑制する観点から、結晶性樹脂と非晶質樹脂からなる。結晶性樹脂としては、炭素数2〜10の脂肪族ジオールを含有したアルコール成分と、芳香族ジカルボン酸化合物及び3価以上の芳香族多価カルボン酸化合物を含有したカルボン酸成分とを縮重合させて得られる結晶性ポリエステルを含有する。
で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の芳香族ジオール;グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、1,4−ソルビタン等の3価以上のアルコールが挙げられる。
フローテスター(島津製作所、CFT-500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出す。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、Q-100)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、室温から降温速度10℃/分で0℃まで冷却しそのまま1分間静止させた。その後、昇温速度50℃/分で測定した。観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を吸熱の最高ピーク温度とする。最高ピーク温度が軟化点と20℃以内の差であれば融点とする。
示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、Q-100)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した。次に試料を昇温速度10℃/分で測定した。吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移点とした。
以下の方法により、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により分子量分布を測定し、重量平均分子量及び数平均分子量を求める。
(1) 試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mlになるように、試料をクロロホルムに、25℃で溶解させる。次いで、この溶液をポアサイズ0.2μmのフッ素樹脂フィルター(ADVANTEC社製、DISMIC-25JP)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とする。
(2) 分子量測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてクロロホルムを、毎分1mlの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させる。そこに試料溶液100μlを注入して測定を行う。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出する。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン(東ソー社製のA-500(5.0×102)、A-1000(1.01×103)、A-2500(2.63×103)、A-5000(5.97×103)、F-1(1.02×104)、F-2(1.81×104)、F-4(3.97×104)、F-10(9.64×104)、F-20(1.90×105)、F-40(4.27×105)、F-80(7.06×105)、F-128(1.09×106))を標準試料として作成したものを用いる。
測定装置:LC-9130NEXT(日本分析工業社製)
分析カラム:TSKGel HXL-H + GMHXL + G3000HXL(東ソー社製)
JIS K0070の方法により測定する。但し、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更する。
示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC210)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/分で昇温し、融解熱の最大ピーク温度を融点とする。
走査型電子顕微鏡(SEM)写真から500個の粒子の粒径(長径と短径の平均値)を測定し、それらの平均値を平均粒子径とする。
測定機:コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)
アパチャー径:50μm
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマンコールター社製)
電解液:アイソトンII(ベックマンコールター社製)
分散液:エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB:13.6)を5重量%の濃度となるよう前記電解液に溶解させる。
分散条件:前記分散液5mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、前記電解液25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製する。
測定条件:前記電解液100mlに、3万個の粒子の粒径を20秒間で測定できる濃度となるように、前記試料分散液を加え、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求める。
表1に示す使用量の無水トリメリット酸以外の原料モノマー及びエステル化触媒を窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、200℃で反応率が90%に達するまで反応させた後、8kPaにて1時間反応を行った。その後、205℃に昇温し、常圧に戻し、無水トリメリット酸を投入し、205℃にて常圧で1時間反応させた後、205℃で10.7kPaにて1時間反応を行った。得られた樹脂Aの物性を表1に示す。なお、反応率とは、生成反応水量/理論生成水量×100の値をいう。
表1に示す使用量の無水トリメリット酸以外の原料モノマー及びエステル化触媒を窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、200℃で反応率が90%に達するまで反応させた後、8kPaにて1時間反応を行った。その後、常圧に戻し、無水トリメリット酸を投入し、200℃にて常圧で2時間反応を行った。得られた樹脂Bの物性を表1に示す。
表1に示す使用量の無水トリメリット酸以外の原料モノマー及びエステル化触媒を窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、200℃で反応率が90%に達するまで反応させた後、8kPaにて1時間反応を行った。その後、常圧に戻し、無水トリメリット酸を投入し、200℃にて常圧で1時間反応させた後、200℃で10.7kPaにて1時間反応を行った。得られた樹脂Cの物性を表1に示す。
表1に示す使用量の無水トリメリット酸以外の原料モノマー及びエステル化触媒を窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、200℃で反応率が90%に達するまで反応させた後、8kPaにて1時間反応を行った。その後、210℃に昇温し、常圧に戻し、無水トリメリット酸を投入し、210℃にて常圧で1時間反応させた後、210℃で10.7kPaにて1時間反応を行った。得られた樹脂Dの物性を表1に示す。
表1に示す使用量のフマル酸、無水トリメリット酸、重合禁止剤以外の原料モノマー及びエステル化触媒を窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、200℃で反応率が90%に達するまで反応させた後、8kPaにて1時間反応を行った。その後、180℃に冷却し、常圧に戻し、フマル酸、無水トリメリット酸及び重合禁止剤を仕込み、200℃まで2時間かけて昇温したのち、200℃で10.7kPaにて2時間反応を行った。得られた樹脂Eの物性を表1に示す。
表1に示す使用量の無水トリメリット酸以外の原料モノマー及びエステル化触媒を窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、200℃で反応率が90%に達するまで反応させた後、8kPaにて1時間反応を行った。その後、常圧に戻し、無水トリメリット酸を投入し、200℃にて常圧で1時間反応させた後、200℃で10.7kPaにて1時間反応を行った。得られた樹脂Fの物性を表1に示す。
表1に示す使用量の無水トリメリット酸以外の原料モノマー及びエステル化触媒を窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、200℃で反応率が90%に達するまで反応させた後、8kPaにて1時間反応を行った。その後、常圧に戻し、無水トリメリット酸を投入し、200℃にて常圧で1時間反応させた後、200℃で10.7kPaにて1時間反応を行った。得られた樹脂Gの物性を表1に示す。
表1に示す使用量の原料モノマー、エステル化触媒及び重合禁止剤を窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、130℃から200℃まで10時間かけて昇温を行い、200℃で8kPaにて1時間反応を行った。得られた樹脂H、Jの物性を表1に示す。
表1に示す使用量の原料モノマー及びエステル化触媒を窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、210℃で反応率が90%に達するまで反応させた後、8kPaにて2時間反応を行った。得られた樹脂Iの物性を表1に示す。
ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン3486g、ポリオキシエチレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン3240g、テレフタル酸1881g、テトラプロペニル無水コハク酸269g、2-エチルヘキサン酸錫(II)30g及び没食子酸2gを、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、230℃で反応率が90%に達するまで反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させた。次に、220℃に冷却し、常圧に戻し、無水トリメリット酸789gを投入し、220℃にて軟化点が122℃に達するまで反応を行い、非晶質ポリエステル(樹脂a)を得た。樹脂aの軟化点は122℃、ガラス転移点は64℃、吸熱の最高ピーク温度は65℃、[軟化点/吸熱の最高ピーク温度]の値は1.9、酸価は18.9mgKOH/gであった。
ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン3486g、ポリオキシエチレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン3240g、フマル酸1432g、ジターシャリーブチルカテコール5g、2-エチルヘキサン酸錫(II)30g、及び没食子酸2gを、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、180℃から210℃まで5時間かけて昇温して反応させた後、8.3kPaにて1時間反応を行った。その後、常圧に戻し、無水トリメリット酸789gを投入し、1時間常圧で反応させた後、8.3kPaにて軟化点が121℃に達するまで反応を行い、非晶質ポリエステル(樹脂b)を得た。樹脂bの軟化点は121℃、ガラス転移点は58℃、吸熱の最高ピーク温度は63℃、[軟化点/吸熱の最高ピーク温度]の値は1.9、酸価は20.2mgKOH/gであった。
表2に示す所定量の樹脂、着色剤「ECB-301」(大日精化社製、フタロシアニンブルー(P.B.15:3))5.0重量部、負帯電性荷電制御剤「ボントロン E-304」(オリエント化学社製)0.2重量部、離型剤「カルナウバワックスC1」(加藤洋行社製、融点:88℃)3重量部を、ヘンシェルミキサーを用いて1分間混合した後、以下に示す条件で溶融混練した。
なお、樹脂Jを用いた場合は、トナー化することができなかった。
非磁性一成分現像装置「OKI MICROLINE 5400」(沖データ社製)にトナーを実装し、トナー付着量を0.50mg/cm2に調整して、20mm×30mmのベタ画像を富士ゼロックス社製のXerox L紙に印字した。定着機を通過する前にベタ画像を取りだして未定着画像を得た。得られた未定着画像を有する用紙を非磁性一成分現像装置「OKI MICROLINE 3010」(沖データ社製)の定着機を改造した外部定着機にて、定着ロール温度を100℃に設定し、100mm/secの定着速度で定着させた。その後、定着ロール温度を105℃に設定し、同等の操作を行った。これを200℃まで5℃ずつ上昇させながら行った。
試験例1で得られた100℃〜200℃の定着画像を目視で確認し、ホットオフセットの発生が見られない定着ロールの最高温度を最高定着温度とした。結果を表2に示す。200℃の定着画像において、ホットオフセットの発生が見られない場合は、「200<」と記載した。
試験例1及び2で得られた最高定着温度と最低定着温度の差(最高定着温度−最低定着温度)を定着可能温度幅とした。結果を表2に示す。
非磁性一成分現像装置「OKI MICROLINE 5400」(沖データ社製)のIDカートリッジにトナーを実装し、温度30℃、相対湿度65%の条件下で、70r/min(36枚/分相当)で空回し運転を行い、現像ロール表面のスジムラ発生を目視にて観察し、スジムラが発生するまでの時間を測定し、耐久性の指標とした。数値が大きいほど、耐久性に優れる。結果を表2に示す。
なお、スジムラとは現像ロール上に付着しているトナー量にばらつきが発生している状態のことをいい、スジムラの発生により、印字の際に画像濃度に濃淡が発生する。
20mlのポリビンに、4gのトナーを入れた。トナーの入ったポリビンを、50℃、相対湿度80%の恒温恒湿槽に入れ、ポリビンの蓋をあけた状態で、48時間保存した。放置前後で凝集度を測定し、保存後の凝集度と保存前の凝集度との比[保存後の凝集度/保存前の凝集度]により保存安定性を評価した。この数値が小さいほど、保存安定性に優れる。結果を表2に示す。
凝集度は、パウダーテスタ(ホソカワミクロン社製)を用いて測定する。
150μm、75μm、45μmの目開きの篩を重ね、一番上にトナーを4g載せ、1mmの振動幅で10秒間振動させる。振動後、篩い上に残ったトナー量から、下記の計算式を用いて凝集度の計算を行う。
Claims (8)
- 少なくとも結着樹脂を含有してなる原料の溶融混練物の粉砕トナーである静電荷像現像用トナーであって、前記結着樹脂が結晶性樹脂と非晶質樹脂とからなり、該結晶性樹脂が炭素数2〜10の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と芳香族ジカルボン酸化合物及び3価以上の芳香族多価カルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分との縮重合物である結晶性ポリエステルを含有し、該結晶性ポリエステルの重量平均分子量が20,000〜150,000であり、該結晶性ポリエステルの融点が102℃以上150℃以下であり、該非晶質樹脂がアルコール成分とカルボン酸成分との縮重合物である非晶質ポリエステルを含有し、結晶性樹脂と非晶質樹脂の重量比(結晶性樹脂/非晶質樹脂)が55/45〜95/5である静電荷像現像用トナー。
- 結晶性樹脂中の結晶性ポリエステルの含有量が80重量%以上である、請求項1記載の静電荷像現像用トナー。
- 結晶性ポリエステルのアルコール成分中の炭素数2〜10の脂肪族ジオールの含有量が90モル%以上である請求項1又は2記載の静電荷像現像用トナー。
- 結晶性ポリエステルのカルボン酸成分中の芳香族ジカルボン酸化合物及び3価以上の芳香族多価カルボン酸化合物の総含有量が90モル%以上である請求項1〜3いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
- 結晶性ポリエステルのカルボン酸成分中の3価以上の芳香族多価カルボン酸化合物の含有量が2〜20モル%である請求項1〜4いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
- 芳香族ジカルボン酸化合物と3価以上の芳香族多価カルボン酸化合物のモル比(芳香族ジカルボン酸化合物/3価以上の芳香族多価カルボン酸化合物)が98/2〜70/30である請求項1〜5いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
- 結晶性ポリエステルの重量平均分子量が35,000〜130,000である請求項1〜6いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
- 結晶性樹脂と非晶質樹脂の重量比(結晶性樹脂/非晶質樹脂)が55/45〜65/35である請求項1〜7いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
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