JP6104072B2 - トナー - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真法、静電荷像を顕像化するための画像形成方法及びトナージェットに使用されるトナーに関する。
電子写真装置の省電力化、ウェイトタイムの短縮化のために、定着装置として、熱容量の小さいセラミックヒーターとフィルムを組み合わせたオンデマンド方式の定着装置が実用化されてきている。このような定着装置においては、長寿命化及び多様なメディアに対する対応の観点から、定着装置の定着ニップ内圧力を低減させる試みがなされている。
また近年のプリントスピードの高速化に伴い、トナーと紙などのメディアが定着装置のニップ内を通過する時間は年々短くなってきている。
さらに、近年、デジタルカメラ、携帯端末等によって取り込まれた画像データやポスター等、印字比率の高いグラフィック画像をユーザーがレーザープリンター(LBP)などの画像形成装置を用いて出力する機会が増加している。
このような背景から、印字比率の高い画像を短時間で、しかもニップ内の定着圧力が低いという、より厳しい定着条件下においても、優れた低温定着性を示すトナーが求められてきている。このような要求を満たすために、結着樹脂として結晶性樹脂を用いたトナーが数多く提案されている。
特許文献1には、結晶性樹脂がガラス転移温度付近で急激に溶融すること、結晶性樹脂と非晶性樹脂との相溶性を高める事で、トナーの低温定着性が改善されることが記載されている。しかしながら、両者の相溶性が高すぎると、かえってトナーの耐熱保存性や結晶性が低下してしまう。
逆に、非晶性樹脂と結晶性樹脂の相溶性を低くすると結晶性樹脂の結晶は形成され易くなる傾向にあるが、融点以上においても両者は相溶し難いため、特に定着時間が短い場合や、ニップ内圧力が低い場合、低温定着性を良化することは困難である。
特許文献2では、トナーの製造工程に、特定の温度で加熱処理する工程を付加し、結晶性樹脂の再結晶化を促進させることが記載されている。特許文献2に記載の方法によれば、確かに、結晶性樹脂の結晶を含むトナーが得られる。しかしながら、定着工程においてトナーを一旦溶融させると、結晶性樹脂と非晶性樹脂が完全に相溶化してしまい、元の結晶状態には戻らないため、高温高湿といった過酷な環境において定着後のトナー画像がブロッキングしてしまうことがある。
一方、トナー中に結晶核剤を添加することによって、結晶性樹脂の結晶化を促進する手法が提案されている。特許文献3には、核剤として、シリカなどの微粒子の無機系結晶核剤を用いることが記載されている。また、特許文献4には、核剤として、安息香酸金属塩や脂肪酸アミドなどの有機系結晶核剤を用いることが記載されている。しかしながら、シリカなどの無機系結晶核剤は、その処方量が多いとフィラー効果を発現し、トナーの溶融粘度を高めるため、低温定着性を阻害する場合がある。また、無機系結晶核剤は帯電特性に影響し、トナーの帯電性の制御が困難になる場合が多い。一方、有機系核剤は、安息香酸金属塩や脂肪酸金属塩など低分子化合物であることが多く、こういった核剤は、トナー表面へ偏析して結晶核剤としての効果が不十分となり、トナーの保存性が低下したり、トナー画像の保存安定性が低下したりしてしまう場合がある。
また、定着後、一部結晶が再結晶化したとしても不完全な結晶状態となっているため、長期間放置すると、結晶部分と相溶部分が相分離し、結晶部分の体積収縮によって、定着画像のカールが発生する場合があった。
このように、優れた低温定着性能と定着画像の長期保存安定性との両立のためには更なる改良の余地がある。
特開2010−102058号公報 特開2010−152102号公報 特開2007−033773号公報 特開2006−113473号公報
本発明の目的は、高速現像が行われ、且つ定着ニップ内圧力が低い定着器構成が用いられる等の厳しい定着条件下においても、良好な定着性を示すトナーを提供することである。また、長期間保存しても定着画像の剥離や転写媒体のカールの発生が抑制された、定着画像として優れた保存安定性を示すトナーを提供することである。
本発明は、ポリエステル樹脂A、ポリエステル樹脂B、及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該ポリエステル樹脂Aは、結晶構造をとりうる部位を有するポリエステル部と、結晶性核剤部とを有し、該ポリエステル部の末端に結晶核剤部が結合しており、
該ポリエステル樹脂Bは、結晶構造をとりうる部位を有さない樹脂であり、
該ポリエステル樹脂Bは、テトラヒドロフラン(THF)可溶分の重量平均分子量Mwbが3000以上100000以下であり、
該ポリエステル樹脂Aにおける該ポリエステル部のSP値をSa((cal/cm1/2)、該ポリエステル樹脂BのSP値をSb((cal/cm1/2)としたとき、該Saと該Sbとが下記関係式を満たすことを特徴とするトナーに関する。
9.00≦Sa≦10.50
−0.40≦Sb−Sa≦0.80
本発明によると、高速現像が行われ、且つ定着ニップ内圧力が低い定着器構成が用いられる等の厳しい定着条件下においても、良好な定着性を示すトナーを提供することができる。また、長期間保存しても定着画像の剥離や転写媒体のカールの発生が抑制された、定着画像として優れた保存安定性を示すトナーを提供することができる。
グラフィック画像のようにトナー載り量の多い画像を高速で且つ、低圧で定着するためには、定着時に画像上層のトナーと下層のトナーとが瞬時に溶融し、記録媒体に定着する必要がある。そのためには、トナーにシャープメルト性が要求される。
本発明では、結晶構造をとりうるポリエステル部の末端に結晶核剤部が結合したポリエステル樹脂Aと、結晶構造をとりうる部位を有さないポリエステル樹脂Bとが用いられる。本発明において、結晶構造をとりうる部位を有するとは、示差走査熱量計(DSC)測定において昇温時に吸熱ピークがあり、降温時に発熱ピークを有する事を指し、その測定は「ASTM D3418−82」測定法に準じて行う。
本発明においては、該ポリエステル樹脂Aにおけるポリエステル部及びポリエステル樹脂BのSP値の差を制御することで、本発明の効果を得ている。本発明者等はその理由を以下の様に考えている。
本発明のトナーは、定着時に温度をかけられた際には、ポリエステル樹脂Aによってポリエステル樹脂Bが可塑化され、ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bとが相溶する。それによって、トナーのガラス転移温度(Tg)が大幅に低下し、溶融粘度も低い状態となり、トナーの低温定着性が向上する。一方、定着前や記録媒体に定着された後の定着画像上においては、トナー中のポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bとが相分離し、ポリエステル樹脂Aが高い結晶性を有している。すなわち、本発明のトナーは、ポリエステル樹脂の可逆的な相転移が可能である。
また、本発明のトナーは、高温での相溶状態と室温での相分離状態との間の状態変化が、極めて短時間で起こるという特性も有している。これによって、定着時の相溶状態だったポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bが、記録媒体に定着された後は速やかに相分離構造へと戻る。
なお、室温でポリエステル樹脂A及びBが相溶状態の場合は、トナーの耐熱保存性が低下する要因となる。また、定着画像上のトナー中に相溶部分が多く存在すると、定着画像の長期保存安定性が低下する。
ポリエステル樹脂Aの結晶化度を高めるためには、該ポリエステル樹脂Aにおけるポリエステル部のSP値Sa((cal/cm1/2)が9.00以上10.50以下であることが必要である。なお、Saは、9.70以上10.20以下であることが好ましい。ポリエステル樹脂Aにおいて、SP値が低いという事は、ポリエステル樹脂Aを構成する脂肪族カルボン酸及び/又は脂肪族アルコールの炭素数が多い事を示す。
該ポリエステル樹脂Aにおけるポリエステル部の結晶化度を高めるという観点では、炭素数が多い程、つまりSP値が低い程好ましい。一方で、該ポリエステル樹脂Aにおけるポリエステル部のSP値が低過ぎると、定着温度域でのポリエステル樹脂Bとの相溶性が低下してしまう。よってSaが9.00未満の場合は、定着時においてもポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bとが相溶せず、高速現像システムにおける低温定着性(高速定着性)が十分ではない。一方、Saが10.50よりも大きい場合には、定着時に、ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bとが完全に近い状態で相溶してしまい、定着画像のトナーにおいて、高温での画像保存性、特に画像を折り曲げた際の、画像剥がれが発生しやすくなる。
定着画像上トナーが相溶状態で存在すると、画像上トナーのTgが低くなり、高温環境においては、やや画像上トナーの溶融粘度が低下する。その結果、画像を折り曲げた際に、紙及びトナー間の付着力が低下し、剥がれやすくなったためと考えられる。
なお、本発明で用いられるSP値は一般的に用いられている方法により、樹脂を構成するモノマーの種類と比率から算出する。
該ポリエステル樹脂Aにおけるポリエステル部の結晶化度を高めるためには、上記の様にSP値を調整することに加え、ポリエステル部の末端に結晶核剤部を結合させる事が必要である。
一般的に結晶部位は、結晶核ができた後に、結晶が成長することでできる。本発明では、ポリエステル部の末端に結晶核剤を有することで、結晶構造をとりうる部位(以下、部位aともいう)に結晶成長を促進する事ができ、ポリエステル樹脂Aの結晶化速度を向上させる事ができる。ポリエステル部に結晶核剤を結合していない場合、ポリエステル樹脂の結晶成長の速度が遅く、トナーが可逆的に相転移することができない。また、結晶核剤が、重合体と結合することなく、重合体中に存在する場合には、結晶核剤が一般的に低分子体であるため、トナー表面に析出しやすく、トナーの耐熱保存性が低下する可能性がある。
結晶核剤部を形成する結晶核剤としては、部位aよりも結晶化速度が速い化合物であれば特に制限されるものではない。但し、結晶化速度が速いという観点から、主鎖が炭化水素系部位を含み、ポリエステル部の末端と反応しうる官能基を1つ以上有する化合物であることが好ましい。更に、炭化水素系部位が直鎖状であり、ポリエステル部と反応する官能基数が1つである化合物が好ましい。また結晶核剤とポリエステル部の末端との反応性が高まる観点で、結晶核剤の分子量は100〜10,000であることが好ましく、150〜5,000であることがより好ましい。
結晶核剤としては、ポリエステル部の末端に結合するものであれば、特に制限されないが、炭素数10以上30以下の脂肪族カルボン酸及び/または炭素数10以上30以下の脂肪族アルコールが好ましい。結晶核剤が一定数以上の炭素数を有する事で、結晶核剤の結晶化度が高くなり、さらに、ポリエステル樹脂Aの部位aよりも分子運動性くなり、結晶核としての結晶化速度を上げることができるという観点からも好ましい。
結晶核剤は、結晶化速度を上げるという観点から、ポリエステル樹脂A中に、ポリエステル樹脂Aのポリエステル分子鎖の原料モノマー100mol部に対して、0.1mol部以上、7.0mol部以下、好ましくは0.2mol部以上、5.0mol部以下含有されている事が好ましい。上記の範囲内であれば、ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bとの相溶性を適度に調整でき、また定着画像を折り曲げた際の、画像剥がれも抑制できる。特に、低い定着圧力で定着を行うような画像形成装置においても、良好な定着性(低圧定着性)が得られる。
結晶核剤がポリエステル部と結合しているか否かは、以下の分析によって判別する。
サンプルを2mg精秤し、クロロホルム2mlを加えて溶解させてサンプル溶液を作製する。樹脂サンプルとしてはポリエステル樹脂Aを用いるが、ポリエステル樹脂Aが入手困難な場合には、ポリエステル樹脂Aを含有するトナーをサンプルとして代用することも可能である。次に、2,5−ジヒドロキシ安息香酸(DHBA)20mgを精秤し、クロロホルム1mlを添加して溶解させてマトリックス溶液を調製する。また、トリフルオロ酢酸Na(NaTFA)3mgを精秤した後、アセトンを1ml添加して溶解させてイオン化助剤溶液を調製する。
このようにして調製したサンプル溶液25μl、マトリックス溶液50μl、イオン化助剤溶液5μlを混合してMALDI分析用のサンプルプレートに滴下させ、乾燥させることで測定サンプルとする。分析機器として、MALDI−TOFMS(Bruker Daltonics製 ReflexIII)を用い、マススペクトルを得る。得られたマススペクトルにおいて、オリゴマー領域(m/Zが2000以下)の各ピークの帰属を行い、分子末端に結晶核剤が結合した組成に対応するピークが存在するか否かを確認する。
ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bとが可逆的に相転移できる構造をとるためには、上記結晶核剤に加え、該ポリエステル樹脂Aにおけるポリエステル部のSP値とポリエステル樹脂BのSP値とが特定の関係を有することが必要である。具体的には、ポリエステル樹脂Aにおけるポリエステル部のSP値Saとポリエステル樹脂BのSP値Sbとが下記式を満たす必要がある。
−0.40≦Sb−Sa≦0.80
さらに、ポリエステル樹脂Aにおけるポリエステル部のSP値Saとポリエステル樹脂BのSP値Sbとが、
0.20≦Sb−Sa≦0.70
の関係を満足することが好ましい。
SP値(溶解度パラメーター)は従来より、樹脂同士及び樹脂とワックスとの混ざりやすさなどを示す指標として用いられている。Sb−Saは、熱溶融時におけるポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bとの相溶しやすさ、及び室温の相分離しやすさを示した指標である。ポリエステル樹脂Aがポリエステル部の末端に結晶核剤部を有し、且つSaとSbの関係が関係式1を満たすことで、可逆的相転移が可能になる。一方、SaとSbの関係が式1を満たさない場合は、仮にポリエステル樹脂Aがポリエステル部の末端に結晶核剤部位を有していたとしても、可逆的相転移ができない。
SP値の差が上記の範囲内である場合には、相溶と相分離とのバランスが適正となり、低い定着圧力で定着を行うような画像形成装置においては、良好な定着性(低圧定着性)を得ることができる。また、定着画像を長期間高温環境に放置しても、定着画像を形成するトナーにおける、結晶部と相溶部との相分離が抑制されるため、定着画像のカールが発生を抑制できる。
ポリエステル樹脂Bのテトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)における重量平均分子量Mwbは3000以上100000以下である必要がある。Mwbは、4000以上50000以下であることが好ましい。Mwbは、ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bが可逆的相転移構造をとる上で重要な因子の一つである。
Mwbが3000よりも小さい場合には、ポリエステル樹脂Aが、ポリエステル樹脂Bに入り込みやすくなり、ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bとが相溶状態になり易い。その結果、定着後の定着画像におけるトナーの再結晶化が不十分となりやすく、長期保管に伴う画像カールが発生し易くなる。一方、Mwbが100000よりも大きい場合は、ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bとが相分離状態となり易く、低い定着圧力で定着を行うような画像形成装置においては、定着性が十分に得られない。
以上のように、ポリエステル樹脂Aがポリエステル分子鎖の末端に結晶核剤部位を有し、ポリエステル樹脂Aにおけるポリエステル部及びポリエステル樹脂BのSP値及びポリエステル樹脂Bの重量平均分子量を一定の範囲に制御することで、ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bとが、可逆的に相転移することができる。その結果、定着圧が低い定着器を有し且つ高速現像する画像形成装置においても、良好な定着性を有し、定着画像を長期間過酷な条件で保存しても画像カール等を抑制することができる。
ポリエステル樹脂Aの原料モノマーに用いられるアルコール成分としては、ポリエステル樹脂Aの結晶性を高める観点から、炭素数6〜18の脂肪族ジオールを用いることが好ましい。これらの中でも、定着性及び耐熱安定性の観点から、炭素数6〜12の脂肪族ジオールが好ましい。脂肪族ジオールとしては、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−ドデカンジオール等が挙げられる。上記脂肪族ジオールの含有量は、ポリエステル樹脂Aの結晶性をより高める観点から、アルコール成分中に80〜100モル%含有されることが好ましい。
ポリエステル樹脂Aを得るためのアルコール成分としては、上記の脂肪族ジオール以外の多価アルコール成分を含有していても良い。例えば、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシプロピレン付加物、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシエチレン付加物等を含む下記式(I)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等の3価以上のアルコールが挙げられる。
Figure 0006104072
(式中、Rは、炭素数2又は3のアルキレン基を示す。x及びyは、正の数を示し、xとyの和は、1〜16、好ましくは1.5〜5である。)
ポリエステル樹脂Aの原料モノマーに用いられるカルボン酸成分としては、ポリエステル樹脂Aの結晶性を高める観点から、炭素数6〜18の脂肪族ジカルボン酸化合物を用いることが好ましい。これらの中でも、トナーの定着性及び耐熱安定性の観点から、炭素数6〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物が好ましい。脂肪族ジカルボン酸化合物としては、1,8−オクタン二酸、1,9−ノナン二酸、1,10−デカン二酸、1,11−ウンデカン二酸、1,12−ドデカン二酸等が挙げられる。炭素数6〜18の脂肪族ジカルボン酸化合物の含有量は、カルボン酸成分中に80〜100モル%含有されることが好ましい。
ポリエステル樹脂Aを得るためのカルボン酸成分としては、上記脂肪族ジカルボン酸化合物以外のカルボン酸成分を含有していても良い。例えば、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等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。芳香族ジカルボン酸化合物には、芳香族ジカルボン酸誘導体も含まれる。芳香族ジカルボン酸化合物の具体例としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸及びこれらの酸の無水物、並びにそれらのアルキル(炭素数1〜3)エステルが好ましく挙げられる。該アルキルエステル中のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基及びイソプロピル基が挙げられる。3価以上の多価カルボン酸化合物としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸等の芳香族カルボン酸、及びこれらの酸無水物、アルキル(炭素数1〜3)エステル等の誘導体が挙げられる。
ポリエステル樹脂Aの原料モノマーであるアルコール成分とカルボン酸成分とのモル比(カルボン酸成分/アルコール成分)は、0.80以上1.20以下であることが好ましい。
ポリエステル樹脂Aの重量平均分子量Mwaは、定着性と耐熱保存性の観点から、8000以上、100,000以下、好ましくは12,000以上、45,000以下であることが好ましい。また、Mwaとポリエステル樹脂Bの重量平均分子量Mwbとの関係が、Mwb<Mwaを満たすことが好ましい。これによって、可逆的相転移構造をとり易くなり、トナーの低温定着性及び定着画像の長期保存安定性をさらに向上させることが可能となる。
本発明に用いられるポリエステル樹脂Aは、示差走査熱量計(DSC)測定において昇温時に観測される吸熱ピークの面積から求められる融解熱量(ΔH)が100J/g以上、140J/g以下であることが好ましい。また、ポリエステル樹脂Aの融点は、トナーの低温定着性の観点から、60℃以上、120℃以下であることが好ましく、70℃以上、90℃以下であることがさらに好ましい。
ポリエステル樹脂Aの酸価は、2mgKOH/g以上、40mgKOH/g以下である事が、トナーの良好な帯電特性の観点から好ましい。ポリエステル樹脂Aの水酸基価は、定着性及び、保存安定性の観点から2mgKOH/g以上、40mgKOH/g以下であることが好ましい。
ポリエステル樹脂Bを得るためのアルコール成分としては下記のものが挙げられる。2価のアルコール成分としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシプロピレン付加物、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシエチレン付加物等を含む上記式(I)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、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。3価以上のアルコール成分としては、ソルビトール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。上記2価のアルコール成分及び3価以上の多価アルコール成分は、単独で、又は複数の化合物を組み合わせて用いることができる。
ポリエステル樹脂Bを得るためのカルボン酸成分としては、下記のものが挙げられる。2価のカルボン酸成分としては、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、n−ドデセニルコハク酸、及びこれらの酸の無水物、もしくは低級アルキルエステル等が挙げられる。3価以上の多価カルボン酸成分としては、例えば1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸及びこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等が挙げられる。
ポリエステル樹脂は、上記のアルコール成分及びカルボン酸成分を用いて、エステル化反応、又はエステル交換反応によって製造することができる。縮重合の際には、反応を促進させるため、酸化ジブチル錫等の公知のエステル化触媒等を適宜使用してもよい。
ポリエステル樹脂Bのガラス転移温度(Tg)は、定着性及び保存性の観点から45℃以上、70℃以下である事が好ましい。ポリエステル樹脂Bの軟化点は、トナーの低温定着性の観点から、80℃以上、130℃以下であることが好ましく、90℃以上、120℃以下であることがより好ましい。
ポリエステル樹脂Bの酸価は、2mgKOH/g以上、40mgKOH/g以下である事が、トナーの良好な帯電特性の観点から好ましい。ポリエステル樹脂Bの水酸基価は、定着性及び保存安定性の観点から2mgKOH/g以上、40mgKOH/g以下であることが好ましい。
トナー粒子において、ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bとの質量基準での含有量比は、低温定着性及び画像の長期保存安定性の観点から、5:95〜40:60であることが好ましい。
上記、ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂Bから構成される本発明のトナーは、室温状態では相分離構造を有している。従って、トナーから得られる諸物性は、相分離構造をとる場合のトナー物性と、見掛け上、同じ様な数値となる事が好ましい。
トナーの軟化点は、トナーの低温定着性の観点から、80℃以上、120℃以下であることが好ましい。トナーの重量平均分子量は、定着性と、高温オフセット防止の観点から、3000以上、100000以下であることが好ましい。
本発明においては、ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bが結着樹脂となるが、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、その他のトナー用結着樹脂として公知の樹脂を加えても良い。
トナーの離型性を高めるために、必要に応じてトナーにワックスを用いても良い。ワックスとしては、トナー中での分散のしやすさ、離型性の高さの観点から、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、パラフィンワックスの如き炭化水素系ワックスが好ましい。必要に応じて、二種以上のワックスを併用してもかまわない。
ワックスとしては、具体的には以下のものが挙げられる。ビスコール(登録商標)330−P、550−P、660−P、TS−200 (三洋化成工業社)、ハイワックス400P、200P、100P、410P、420P、320P、220P、210P、110P(三井化学社)、サゾールH1、H2、C80、C105、C77(シューマン・サゾール社)、HNP−1、HNP−3、HNP−9、HNP−10、HNP−11、HNP−12(日本精鑞株式会社)、ユニリン(登録商標)350、425、550、700、ユニシッド(登録商標)、ユニシッド(登録商標)350、425、550、700(東洋ペトロライト社)、木ろう、蜜ろう、ライスワックス、キャンデリラワックス、カルナバワックス(株式会社セラリカNODAにて入手可能)。
ワックスは、粉砕法によってトナーを製造する場合は、溶融混練時に添加することが好ましい。また、ポリエステル樹脂Bの製造時にワックスを添加しても良い。
トナーは、ポリエステル樹脂A及びB100質量部に対して1質量部以上、20質量部以下のワックスを含有することが好ましい。
本発明のトナーは磁性トナーであっても非磁性トナーであっても良い。磁性トナーとして用いる場合は、磁性体として磁性酸化鉄を用いることが好ましい。磁性酸化鉄としては、マグネタイト、マグヘマタイト、フェライト等の酸化鉄が用いられる。トナーに含有される磁性酸化鉄の量は、ポリエステル樹脂A及びB100質量部に対して25質量部以上、45質量部以下であることが好ましく、より好ましくは30質量部以上、45質量部以下である。
本発明のトナーを非磁性トナーとして用いる場合には、着色剤としてカーボンブラックやその他、公知の顔料や染料を用いることができる。また、顔料や染料は一種のみ使用しても良いし、二種以上を併用することもできる。トナーに含有される着色剤は、ポリエステル樹脂A及びB100質量部に対して、0.1質量部以上、60.0質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部以上、50.0質量部以下である。
トナーには、無機微粉体等の流動性向上剤を使用することができる。流動性向上剤としては、以下のものが挙げられる。フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末;湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ、それらシリカをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、又はシリコーンオイル等により表面処理を施した処理シリカ。好ましい流動性向上剤としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された微粉体であり、乾式法シリカ又はヒュームドシリカとである。
その中でも、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体に疎水化処理した処理シリカ微粉体が好ましく用いられる。処理シリカ微粉体は、メタノール滴定試験によって滴定された疎水化度が30以上、98以下であることが好ましい。
シリカ微粉体の疎水化方法としては、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物で化学的に処理する方法が挙げられる。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する方法である。有機ケイ素化合物としては、以下のものが挙げられる。ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフエニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、1−ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサンおよび1分子当り2から12個のシロキサン単位を有し末端に位置する単位にそれぞれ1個当りのSiに結合した水酸基を含有するジメチルポリシロキサン。これらは1種あるいは2種以上の混合物で用いられる。
シリカ微粉体は、シリコーンオイルによって処理されても良く、また、シリコーンオイルと上記有機ケイ素化合物とを併用して処理されていても良い。シリコーンオイルとしては、25℃における粘度が30mm/s以上、1000mm/s以下であるものが好ましい。例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルが挙げられる。
シリコーンオイルによるシリカ微粉体の疎水化処理の方法としては、以下の方法が挙げられる。シランカップリング剤で処理されたシリカ微粉体とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサーの如き混合機を用いて直接混合する方法;ベースとなるシリカ微粉体にシリコーンオイルを噴霧する方法。あるいは適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた後、シリカ微粉体を加え混合し溶剤を除去する方法。シリコーンオイル処理シリカは、シリコーンオイルの処理後にシリカを不活性ガス中で温度200℃以上(より好ましくは250℃以上)で加熱し、表面のコートを安定化させたものがより好ましい。
無機微粉体は、トナー粒子100質量部に対して0.01質量部以上、8.0質量部以下用いることが好ましく、より好ましくは0.10質量部以上、4.0質量部以下である。
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。例えば、帯電補助剤、導電性付与剤、ケーキング防止剤、熱ローラー定着時の離型剤、滑剤、研磨剤の働きをする樹脂微粒子や無機微粒子である。
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が挙げられる。中でもポリフッ化ビニリデン粉末が好ましい。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が挙げられる。
本発明のトナーは、一成分系現像剤としても使用できるが、磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として用いることも可能である。磁性キャリアとしては、フェライトキャリアや、ポリエステル樹脂のような結着樹脂中に磁性体を分散させた磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア)等、公知のものを使用できる。トナーを磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として使用する場合、現像剤中のトナー濃度が2質量%以上、15質量%以下であることが好ましい。
本発明のトナーの製造方法は、特に限定されるものではないが、より低温定着性に優れたトナーとなる点から、粉砕法が好ましい。粉砕法では、溶融混練工程において、せん断を加えて材料を混合することでポリエステル樹脂Aの分子鎖がポリエステル樹脂Bへ入り込み易くなるため、定着時において、ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bを良好に相溶化させることができる。そのため、トナーの低温定着性を良化できる。
従来は、粉砕法によりトナーを製造する場合、ポリエステル樹脂の結晶性を維持することが困難であったために、溶融混練工程において一端相溶化すると、トナー中に結晶部位を形成することは難しかった。しかし、ポリエステル樹脂Aの分子末端の結晶核剤や、ポリエステル樹脂Aにおけるポリエステル部とポリエステル樹脂BとのSP値の差、及びポリエステル樹脂Bの分子量の制御により、粉砕法で製造した場合であっても、トナー中に結晶部位が良好に存在するトナーを得ることができる。
以下、粉砕法によって本発明のトナーを得るための方法を説明する。
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、ポリエステル樹脂A、ポリエステル樹脂B、着色剤、その他の添加剤等を、所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。
次に、混合した材料を溶融混練して、ポリエステル樹脂中に着色剤等を分散させる。溶融混練工程では、加圧ニーダー、バンバリィミキサーの如きバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができる。連続生産できる優位性から、1軸又は2軸押出機が主流となっている。例えば、KTK型2軸押出機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出機(東芝機械社製)、PCM混練機(池貝鉄工製)、2軸押出機(ケイ・シー・ケイ社製)、コ・ニーダー(ブス社製)、ニーデックス(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。更に、溶融混練することによって得られる樹脂組成物は、2本ロール等で圧延され、冷却工程で水などによって冷却してもよい。
ついで、樹脂組成物の冷却物は、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、例えば、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルの如き粉砕機で粗粉砕した後、更に、例えば、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)、ターボ・ミル(ターボ工業製)やエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕する。その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)の如き分級機や篩分機を用いて分級し、トナー粒子を得る。
必要に応じて、粉砕後に、ハイブリタイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、メカノフージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)、メテオレインボー MR Type(日本ニューマチック社製)を用いて、球形化処理の如きトナー粒子の表面処理を行うこともできる。
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が出来る。
樹脂及びトナーに係る物性の測定方法は以下に示す通りである。後述の実施例においてもこれらの方法に基づいて物性値を測定している。
<GPCによる重量平均分子量の測定>
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試料溶液を約100μl注入して測定する。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10〜10程度のものを用い、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。又、検出器はRI(屈折率)検出器を用いる。尚、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く、例えば昭和電工社製のshodex GPC KF−801,802,803,804,805,806,807,800Pの組み合せや、東ソー社製のTSKgel G1000H(HXL)、G2000H(HXL)、G3000H(HXL)、G4000H(HXL)、G5000H(HXL)、G6000H(HXL)、G7000H(HXL)、TSK guard columnの組み合せを挙げることができる。
また、試料は以下のようにして作製する。
試料をTHF中に入れ、25℃で数時間放置した後、十分振とうし、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0.2μm以上0.5μm以下、例えばマイショリディスクH−25−2(東ソー社製)など使用できる。)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0.5mg/ml以上5.0mg/ml以下となるように調整する。
<ポリエステル樹脂及びワックスの融点及び融解熱量の測定>
ポリエステル樹脂及びワックスの融点は、示差走査熱量分析装置「Q2000」(TAInstruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定したDSC曲線において、最大吸熱ピークのピーク温度を融点とし、ピークの面積から求められる熱量を融解熱量とする。
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。具体的には、試料約2mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。尚、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度30〜200℃の範囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピーク温度を、融点、ピークの面積から求められる熱量を融解熱量とする。
<ポリエステル樹脂Tgの測定>
ポリエステル樹脂及びトナーのTgは、示差走査熱量分析装置「Q2000」(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。具体的には、試料約2mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。尚、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度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、ポリエステル樹脂のガラス転移温度Tgとする。
<ポリエステル樹脂及びトナーの軟化点の測定>
ポリエステル樹脂及びトナーの軟化点の測定は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」(島津製作所社製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行なう。本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。
「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とする。尚、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax−Smin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとSminの和となるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度である。
測定試料は、約1.0gの試料を、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT−100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。
CFT−500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
昇温速度:4℃/min
開始温度:50℃
到達温度:200℃
<ポリエステル樹脂の酸価の測定>
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。ポリエステル樹脂の酸価はJIS K 0070−1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
(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る。
特級水酸化カリウム7gを5mlの水に溶かし、エチルアルコール(95vol%)を加えて1lとする。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る。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する。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る。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る。
(2)操作
(A)本試験
粉砕したポリエステル樹脂の試料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時間かけて溶解する。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する。尚、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときとする。(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う。
(3)得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
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。
<ポリエステル樹脂の水酸基価の測定>
水酸基価とは,試料1gをアセチル化するとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数である。ポリエステル樹脂の水酸基価はJIS K 0070−1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
(1)試薬の準備
特級無水酢酸25gをメスフラスコ100mlに入れ、ピリジンを加えて全量を100mlにし、十分に振りまぜてアセチル化試薬を得る。得られたアセチル化試薬は、湿気、炭酸ガス等に触れないように、褐色びんにて保存する。
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る。
特級水酸化カリウム35gを20mlの水に溶かし、エチルアルコール(95vol%)を加えて1lとする。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る。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する。前記水酸化カリウム溶液のファクターは、0.5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る。前記0.5モル/l塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
(2)操作
(A)本試験
粉砕したポリエステル樹脂の試料1.0gを200ml丸底フラスコに精秤し、これに前記のアセチル化試薬5.0mlをホールピペットを用いて正確に加える。この際、試料がアセチル化試薬に溶解しにくいときは、特級トルエンを少量加えて溶解する。
フラスコの口に小さな漏斗をのせ、約97℃のグリセリン浴中にフラスコ底部約1cmを浸して加熱する。このときフラスコの首の温度が浴の熱を受けて上昇するのを防ぐため、丸い穴をあけた厚紙をフラスコの首の付根にかぶせることが好ましい。
1時間後、グリセリン浴からフラスコを取り出して放冷する。放冷後、漏斗から水1mlを加えて振り動かして無水酢酸を加水分解する。さらに完全に加水分解するため、再びフラスコをグリセリン浴中で10分間加熱する。放冷後、エチルアルコール5mlで漏斗およびフラスコの壁を洗う。
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で滴定する。尚、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときとする。
(B)空試験
ポリエステル樹脂の試料を用いない以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
(3)得られた結果を下記式に代入して、水酸基価を算出する。
A=[{(B−C)×28.05×f}/S]+D
ここで、A:水酸基価(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)、D:ポリエステル樹脂の酸価(mgKOH/g)である。
<重量平均粒径(D4)の測定方法>
トナーの重量平均粒径(D4)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 Multisizer3」(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ない、算出した。
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。
尚、測定、解析を行なう前に、以下のように専用ソフトの設定を行なった。
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から60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
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/秒にて行なう。そして、解析ソフトの「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。尚、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を分散した前記5.の電解質水溶液を滴下し、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なう。
7.定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)を算出する。尚、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)である。
以下の実施例において、部数は質量部基準である。
<ポリエステル樹脂A1−1の製造>
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、アルコールモノマーとして1,10−デカンジオール、及びカルボン酸モノマーとして1,10−デカン二酸を表1に示す量を投入した。そして、触媒としてジオクチル酸錫をモノマー総量100質量部に対して1質量部添加し、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6時間反応させた。次いで、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させ、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時間反応させた。
その後、反応槽内の圧力を序々に開放して常圧へ戻した後、表1に示した結晶核剤(n−オクタデカン酸)を加え、常圧下にて200℃で2時間反応させた。その後、再び反応槽内を5kPa以下へ減圧して200℃で3時間反応させることによりポリエステル樹脂A1−1を得た。得られた樹脂A1−1のMALDI−TOFMSのマススペクトルには、樹脂Aの分子末端にn−オクタデカン酸が結合した組成のピークが確認されたことから、樹脂Aの分子末端と結晶核剤とが結合していることが確認された。ポリエステル樹脂A1−1の物性を表2に示す。
<ポリエステル樹脂A1−2、A1−3、ポリエステル樹脂A2乃至A15の製造>
モノマー、結晶核剤及び使用量を表1に記載の様に変更し、それ以外は、ポリエステル樹脂A1−1と同様にしてポリエステル樹脂A1−2、A1−3、ポリエステル樹脂A2乃至A15を得た。また得られた樹脂A1−2、A1−3、ポリエステル樹脂A2乃至樹脂A11、樹脂A13、樹脂A15に関しては、MALDI−TOFMSのマススペクトルを測定したところ、ポリエステル部の末端に結晶核剤が結合した組成のピークが確認され、分子末端と結晶核剤とが結合していることが確認された。
ポリエステル樹脂A1−2、A1−3、ポリエステル樹脂A2乃至A15の物性を表2に示す。
Figure 0006104072
Figure 0006104072
尚、表中のSP値は、ポリエステル部のSP値である。
<ポリエステル樹脂B1の製造>
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、表3に示す配合量でモノマーを入れた後、触媒としてジブチル錫をモノマー総量100質量部に対して1.5質量部添加した。次いで、窒素雰囲気下にて常圧で180℃まで素早く昇温した後、180℃から210℃まで10℃/時間の速度で加熱しながら水を留去して重縮合を行った。210℃に到達してから反応槽内を5kPa以下まで減圧し、210℃、5kPa以下の条件下にて重縮合を行い、ポリエステル樹脂B1を得た。その際、得られるポリエステル樹脂B1の軟化点が表4の値(100℃)となるように重合時間を調整した。ポリエステル樹脂B1の物性を表4に示す。
<ポリエステル樹脂B2乃至B13の製造>
モノマー及び使用量を表3に記載の様に変更し、それ以外は、ポリエステル樹脂B1と同様にしてポリエステル樹脂B2乃至B13を得た。ポリエステル樹脂B2乃至B13の物性を表4に示す。
Figure 0006104072
Figure 0006104072
<実施例1>
・ポリエステル樹脂A1−1 20.0質量部
・ポリエステル樹脂B1 80.0質量部
・カーボンブラック 5.0質量部
・フィッシャートロプシュワックス(DSCピーク温度:105℃) 5.0質量部
・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で混合した後、二軸混練機(池貝鉄工(株)製PCM−30型))にて回転数3.3s−1、混練温度120℃の条件で混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(ターボ工業(株)製T−250)にて微粉砕した。さらに、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7.0μmの負摩擦帯電性のトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に、イソブチルトリメトキシシラン15質量%で表面処理した一次粒子の平均径50nmの酸化チタン微粒子1.0質量部、及びヘキサメチルジシラザン20質量%で表面処理した一次粒子の平均径16nmの疎水性シリカ微粒子0.8質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)製FM−75型)で混合して、トナー1を得た。
トナーの諸物性の関しては表5に記載したとおりである。
実施例の評価には、市販のカラーレーザープリンタColor Laser Jet CP4525(HP社製)を用いた。そして、本実施例で製造したトナーを用い、下記の評価を行った。
(1)高速定着性
上記評価機の定着器を取り出し、定着装置の定着温度、定着ニップ圧及びプロセススピードを任意に設定できるようにした外部定着器を用いた。記録媒体としては、カラーレーザーコピア用紙(キヤノン製、80g/m)を使用した。そして、市販のブラックカートリッジから製品トナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、トナー1を150g充填した。なお、マゼンタ、イエロー、シアンの各ステーションには、それぞれ製品トナーを抜き取り、トナー残量検知機構を無効としたマゼンタ、イエロー、およびシアンカートリッジを挿入した。
温度23℃、相対湿度50%の環境下で、トナー載り量0.6mg/cmとなるようにベタ黒の未定着画像を出力した。
定着器の定着温度を150℃とし、プロセススピードを300mm/secから500mm/secまでの範囲で20mm/secごとに上げていき、各プロセススピードで上記ベタ黒の未定着画像の定着を行った。得られたベタ黒画像を約100gの荷重をかけたシルボン紙で5往復摺擦し、摺擦前後の画像濃度の濃度低下率が10%以下になる点を定着可能な最高プロセススピードとした。この定着可能な最高プロセススピードが速い程、高速定着性に優れたトナーである。評価結果を表6に示す。本発明ではCまでが許容できるレベルである。
A:定着可能な最高プロセススピードが400mm/sec以上である。
B:定着可能な最高プロセススピードが350mm/sec以上、400mm/sec未満である。
C:定着可能な最高プロセススピードが300mm/sec以上、350mm/sec未満である
D:定着可能な最高プロセススピードが300mm/sec未満である。
(2)低圧定着性
上記定着試験において、定着器の定着温度を150℃とし、定着ニップ面圧を0.08MPaから0.24MPaまでの範囲で0.02MPaごとに上げていき、各定着圧で上記ベタ黒の未定着画像の定着を行った。得られたベタ黒画像を約100gの荷重をかけたシルボン紙で5往復摺擦し、摺擦前後の画像濃度の濃度低下率が10%以下になる点を定着可能な最低定着ニップ面圧とした。この定着可能な最低定着ニップ面圧が低い程、低圧定着性に優れたトナーである。評価結果を表6に示す。本発明ではCまでが許容できるレベルである。
A:定着可能な最低定着ニップ面圧が0.10MPa未満である。
B:定着可能な最低定着ニップ面圧が0.10MPa以上、0.14MPa未満である。
C:定着可能な最低定着ニップ面圧が0.14MPa以上、0.20MPa未満である。
D:定着可能な最低定着ニップ面圧が0.20MPa以上である。
(3)高温放置での折り曲げ試験
上記定着試験において、定着温度150℃、定着ニップ圧を0.25MPa、プロセススピードを200mm/secとし、上記ベタ黒の未定着画像の定着を行った。得られたベタ黒画像を温度40℃相対湿度50%の環境試験室に7日間放置し、その後、定着画像を有する転写材を画像部で折り曲げた。折り曲げる条件としては、平らな重りを用いて折り曲げ部に100gの荷重をかけつつ、重りを5往復移動させた。その後、画像部の折り曲げた箇所を100gの荷重をかけたシルボン紙で5往復摺擦し、摺擦前後の画像濃度の濃度低下率を測定した。評価結果を表6に示す。本発明ではCまでが許容できるレベルである。
A:濃度低下率が5%未満である。
B:濃度低下率が5%以上10%未満である。
C:濃度低下率が10%以上15%未満である。
D:濃度低下率が15%以上20%未満である。
E:濃度低下率が20%以上である。
(4)長期保存安定性(カール性評価)
上記定着試験において、定着温度150℃、定着ニップ圧を0.25MPa、プロセススピードを200mm/secとし、上記ベタ黒の未定着画像の定着を行った。得られたベタ黒画像を温度40℃相対湿度50%の環境試験室に30日間放置する。放置後の画像を平面の台の上に置き、長手の片側をテープで固定した。その際に、もう片側の紙がカールすることによって生じる角度でカール性の評価を行った。この角度が小さい程、定着画像の長期保存性が良好であると言える。評価結果を表6に示す。本発明ではCまでが許容できるレベルである。
A:10°未満である。
B:10°以上、20°未満である。
C:20°以上、30°未満である。
D:30°以上、40°未満である。
E:40°以上である。
以上、実施例1に関しては、何れの評価も良好な結果が得られた。
<実施例2乃至19>
材料の処方を表5に記載の様に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー2乃至19を得た。トナー2乃至19の物性を表5に示す。また、実施例1と同様にして評価を行った結果を表6に示す。
<比較例1乃至8>
材料の処方を表5に記載の様に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー20乃至27を得た。トナー20乃至27の物性を表5に示す。また、実施例1と同様にして評価を行った結果を表6に示す。
Figure 0006104072
Figure 0006104072

Claims (4)

  1. ポリエステル樹脂A、ポリエステル樹脂B、及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
    該ポリエステル樹脂Aは、結晶構造をとりうる部位を有するポリエステル部と、結晶核剤部とを有し、該ポリエステル部の末端に結晶核剤部が結合しており、
    該ポリエステル樹脂Bは、結晶構造をとりうる部位を有さない樹脂であり、
    該ポリエステル樹脂Bは、テトラヒドロフラン(THF)可溶分の重量平均分子量Mwbが3000以上100000以下であり、
    該ポリエステル樹脂Aにおける該ポリエステル部のSP値をSa((cal/cm1/2)、該ポリエステル樹脂BのSP値をSb((cal/cm1/2)としたとき、該Saと該Sbとが下記関係式を満たすことを特徴とするトナー。
    9.00≦Sa≦10.50
    −0.40≦Sb−Sa≦0.80
  2. 該トナー粒子における前記ポリエステル樹脂Aと前記ポリエステル樹脂Bの質量基準での含有量比が、5:95〜40:60であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記結晶核剤部は、炭素数10以上30以下である脂肪族カルボン酸及び/炭素数10以上30以下である脂肪族アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物に由来する部位であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
  4. 前記ポリエステル樹脂Aのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量をMwaとしたとき、前記Mwaと前記Mwbとが、
    Mwb<Mwa
    の関係を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のトナー。
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