JP6124671B2 - トナー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
質量基準での該ポリエステル樹脂A及び該スチレン系樹脂Bとの含有量の比(A/B)が、85/15以上98/2以下であり、
該スチレン系樹脂Bは、スチレン及びn−ブチルアクリレートの共重合体であり、
該スチレン系樹脂Bは、テトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量Mwが、2000以上5000以下であり、
該重合体Cは、炭化水素化合物にスチレンが結合した構造を有する重合体であり、
該ワックスは、炭化水素系ワックスであり、
該トナーは、熱風による表面処理が施されたものである
ことを特徴とするトナーに関する。
また、本発明は、ポリエステル樹脂A、スチレン系樹脂B、重合体C、ワックス及び着色剤を含有するトナー粒子と、該トナー粒子表面に無機微粒子を有するトナーの製造方法において、
該製造方法は、熱風による表面処理をトナーに施す工程を有し、
該スチレン系樹脂Bは、スチレン及びn−ブチルアクリレートの共重合体であり、
該スチレン系樹脂Bは、テトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量Mwが、2000以上5000以下であり、
該重合体Cは、炭化水素化合物にスチレンが結合した構造を有する重合体であり、
該ワックスは、炭化水素系ワックスであり、
質量基準での該ポリエステル樹脂A及び該スチレン系樹脂Bとの含有量の比(A/B)が、85/15以上98/2以下である
ことを特徴とするトナーの製造方法に関する。
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
円形度C=2×(π×S)1/2/L
ピーク分子量(Mp)、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
装置 :HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム :Shodex KF−801、802、803、804、805、
806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液 :テトラヒドロフラン(THF)
流速 :1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量 :0.10ml
樹脂の軟化点(Tm)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。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(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。
無機微粒子のBET比表面積の測定は、JIS Z8830(2001年)に準じて行なう。具体的な測定方法は、以下の通りである。
Pr/Va(1−Pr)=1/(Vm×C)+(C−1)×Pr/(Vm×C)
(ここで、CはBETパラメーターであり、測定サンプル種、吸着ガス種、吸着温度により変動する変数である。)
直線の傾き=(C−1)/(Vm×C)
直線の切片=1/(Vm×C)
S=Vm×N×0.162×10-18
(ここで、Nはアボガドロ数(mol-1)である。)
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い、算出する。
(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う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、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。
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75.0質量部(0.167モル部)、テレフタル酸24.0質量部(0.145モル部)、及びチタンテトラブトキシド0.5質量部をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れた。温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内に設置した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、4時間反応させた。(第1反応工程)その後、無水トリメリット酸2.0質量部(0.010モル部)を添加し、180℃で2時間反応させ(第2反応工程)、ポリエステル樹脂A−1を得た。
オートクレーブにキシレン50質量部を仕込み、窒素で置換した後、撹拌下、密閉状態で185℃まで昇温した。スチレン95質量部、n−ブチルアクリレート5質量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド5質量部、およびキシレン20質量部の混合溶液を、オートクレーブ内温度を185℃にコントロールしながら、3時間連続的に滴下し重合させた。更に同温度で1時間保ち重合を完了させ、溶媒を除去し、スチレン系樹脂B−1を得た。得られたスチレン系樹脂B−1の重量平均分子量(Mw)は3500で、軟化点(Tm)は96℃、ガラス転移温度(Tg)は58℃であった。
スチレン系樹脂製造例1において、オートクレーブ内温度を200℃に変更した以外は同様にしてスチレン系樹脂B−2を得た。
スチレン系樹脂製造例1において、スチレンを90質量部、n−ブチルアクリレートを10質量部、オートクレーブ内温度を175℃に変更した以外は同様にしてスチレン系樹脂B−3を得た。
スチレン系樹脂製造例1において、スチレンを88質量部、n−ブチルアクリレートを12質量部、ジ−t−ブチルパーオキサイドを6質量部、オートクレーブ内温度を200℃に変更した以外は同様にしてスチレン系樹脂B−4を得た。
スチレン系樹脂製造例1において、スチレンを94質量部、n−ブチルアクリレートを6質量部、ジ−t−ブチルパーオキサイドを4質量部、オートクレーブ内温度を170℃に変更した以外は同様にしてスチレン系樹脂B−5を得た。
・不飽和結合を1つ以上有するポリエチレン(Mw:1400、Mn:850、DSCによる吸熱ピーク:100℃) 20質量部
・スチレン 59質量部
・アクリル酸−n−ブチル 18.5質量部
・アクリロニトリル 2.5質量部
上記原料をオートクレーブに仕込み、系内を窒素置換後、昇温撹拌しながら180℃に保持した。系内に、2質量%のジ−tert−ブチルパーオキシドのキシレン溶液50質量部を5時間連続的に滴下し、冷却後溶媒を分離除去し、ポリエチレンに共重合体がグラフト重合した構造の重合体C−1を得た。重合体C−1は、軟化点(Tm)110℃、ガラス転移温度(Tg)64℃であり、重合体C−1のTHF可溶分は、重量平均分子量(Mw)7400、数平均分子量(Mn)2800であった。原料の、不飽和結合を1つ以上有するポリエチレンに相当するピークは認められなかった。
・ポリエステル樹脂A−1 90質量部
・スチレン系樹脂B−1 10質量部
・重合体C−1 2質量部
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度78℃) 5質量部
・カーボンブラック(個数平均粒径:30nm、DBP吸油量:50ml/100g、pH:9.0) 5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
上記処方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、オープンロール型連続混練機(三井鉱山(株)製、商品名:ニーデックス)にて、回転数1.0s-1、滞留時間は約2分間の条件で混練した。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(T−250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕した。さらに回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)を用いて分級を行い、トナー粒子1を得た。回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)の運転条件は、分級ローター回転数を50.0s-1で分級を行った。得られたトナー粒子1は、重量平均粒径(D4)が5.8μmであった。
トナー製造例1において、フッシャートロプシュワックスの部数を10質量部に変更した以外は同様にし、トナー2を得た。
トナー製造例1において、ワックスをエステルワックス(最大吸熱ピークのピーク温度75℃)に変更した以外は同様にし、トナー3を得た。
トナー製造例1において、重合体C−1を使用しなかった以外は同様にし、トナー4を得た。
トナー製造例1において、重合体C−1の添加量を10質量部に変更した以外は同様にし、トナー5を得た。
トナー製造例1において、熱風による表面処理時の熱風温度を100℃に変更した以外は同様にし、トナー6を得た。
トナー製造例1において、熱風による表面処理時の熱風温度を300℃に変更した以外は同様にし、トナー7を得た。
トナー製造例1において、スチレン系樹脂をB−3に変更した以外は同様にし、トナー8を得た。
トナー製造例1において、スチレン系樹脂をB−4に変更した以外は同様にし、トナー9を得た。
トナー製造例1において、ポリエステル樹脂Aの部数を98質量部、スチレン系樹脂B−1の部数を2質量部に変更した以外は同様にし、トナー10を得た。
トナー製造例1において、ポリエステル樹脂Aの部数を85質量部、スチレン系樹脂B−1の部数を15質量部に変更した以外は同様にし、トナー11を得た。
トナー製造例1において、処方を以下のように変更した以外は同様にして、トナー12を得た。
・ポリエステル樹脂A−1 100質量部
・重合体C−1 2質量部
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度78℃) 5質量部
・カーボンブラック(個数平均粒径:30nm、DBP吸油量:50ml/100g、pH:9.0) 5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
トナー製造例1において、熱風による表面処理を実施しなかった以外は同様にし、トナー13を得た。
トナー製造例1において、ポリエステル樹脂Aの部数を99質量部、スチレン系樹脂B−1の部数を1質量部に変更した以外は同様にし、トナー14を得た。
トナー製造例1において、ポリエステル樹脂Aの部数を84質量部、スチレン系樹脂B−1の部数を16部に変更した以外は同様にし、トナー15を得た。
トナー製造例1において、スチレン系樹脂をB−4に変更した以外は同様にし、トナー16を得た。
トナー製造例1において、スチレン系樹脂をB−5に変更した以外は同様にし、トナー17を得た。
シリコーン樹脂で表面被覆した磁性フェライトキャリア粒子(個数平均粒径35μm)とトナー1を、トナー濃度が6質量%になるように混合し、二成分系現像剤1を得た。
常温常湿度環境下(23℃/50乃至60%)において、定着温度と紙搬送速度を自由に設定できるように改造したキヤノン製フルカラー複写機imagePress C7010VPを用いて定着試験を行った。単色モードで、紙上のトナー載り量が1.2mg/cm2になるように調整し、未定着画像を作成した。評価紙としては、A4サイズの普通紙(CS−814(坪量81.4g/m2、キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売))を用い、評価紙上に画像印字比率25%で画像を形成した。次いで、紙搬送速度を450mm/sec(分速105枚相当)に設定し、定着温度を120℃から順に5℃ずつ上げて、評価紙上の未定着画像の定着を行った。低温オフセットが生じない温度を定着下限温度とし、高温オフセットが生じない温度を定着上限温度とし、両者の温度差を定着可能領域とした。尚、高温オフセットが生じる前に巻き付きが生じた際には、昇温をやめ、その温度を定着上限温度とした。評価結果を表4に示す。
A:155℃未満 (非常に良好)
B:155℃以上165℃未満(良好)
C:165℃以上175℃未満(本発明において許容レベル)
D:175℃以上 (本発明において許容できない)
A:200℃以上 (非常に良好)
B:190℃以上200℃未満(良好)
C:180℃以上190℃未満(本発明において許容レベル)
D:180℃未満 (本発明において許容できない)
上記の定着性評価で作製された未定着画像を、上記定着下限温度より10℃高い条件下で定着した定着画像を、ハンディ光沢計(東京電色株式会社製の「PG−1M」)を用い、単角度60°での値を測定し、その測定値をグロス値として、光沢性の評価を行った。
A:16.0%以上 (非常に良好)
B:12.0%以上16.0%未満(良好)
C:8.0%以上12.0%未満 (本発明において許容レベル)
D:8.0%未満 (本発明において許容できない)
上記の定着性評価において、評価紙を、A4サイズの厚紙(Color Copy(坪量350g/m2、mondi社製))に変更した以外は同様にして画像形成を行い、以下の評価を行った。評価結果を表4に示す。
A:上記厚紙における定着下限温度と上記普通紙における定着上限温度との差が20℃以上。(優れている)
B:上記厚紙における定着下限温度と上記普通紙における定着上限温度との差が10℃以上20℃未満。(良好である)
C:上記厚紙における定着下限温度と上記普通紙における定着上限温度との差が0℃以上10℃未満。(本発明では問題ないレベルである)
D:上記厚紙における定着下限温度と上記普通紙における定着上限温度との差が0℃未満。(本発明では許容できない)
上記定着性評価で用いた評価機を用いて、評価紙の先端から1mmの位置を始点とし、通紙方向に長さ60mmの未定着画像(トナー載り量が1.2mg/cm2)を評価紙上に形成した。同様の未定着画像を担持する評価サンプルを10枚作成した。評価紙は、GF−500(A4、坪量64.0g/m2、キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を使用した。
A:定着分離爪によらず定着巻き付きが全く発生しない。(非常に優れている)
B:定着分離爪で分離でき、定着画像に筋もなく問題ない。(良好である)
C:定着分離爪で分離できるが、定着画像に若干筋が発生している。(本発明では問題ないレベルである)
D:定着分離爪で分離できず、ジャムが発生する。(本発明では許容できない)
画像形成装置として、キヤノン製フルカラー複写機imagePress C7010VP改造機を用い、ブラック位置の現像器に上記二成分系現像剤1を入れ、評価を行った。
1,000枚連続通紙後に40H画像(64階調目)を出力し、画像の白スジを以下の基準で評価した。
A:画像白スジが全く発生しない(非常に優れている)
B:幅0.5mm未満の白スジが1個以上5個以下、かつ幅1.0mm以上の白スジが発生しない(良好である)
C:幅0.5mm未満の白スジが6個以上10個以下、または幅0.5mm以上1.0mm未満の白スジが1個以上10個以下(本発明では問題ないレベルである)
D:幅1.0mm未満の白スジが11個以上、または幅1.0mm以上の白スジ1本以上発生する(本発明では許容できない)
実施例1において、トナーを表3に記載のトナーに変更した二成分系現像剤を使用した以外は同様にして、実施例1と同一設定条件にして評価を行った。表4に評価結果を示す。
Claims (8)
- ポリエステル樹脂A、スチレン系樹脂B、重合体C、ワックス及び着色剤を含有するトナー粒子と、該トナー粒子表面に無機微粒子を有するトナーであって、
質量基準での該ポリエステル樹脂A及び該スチレン系樹脂Bとの含有量の比(A/B)が、85/15以上98/2以下であり、
該スチレン系樹脂Bは、スチレン及びn−ブチルアクリレートの共重合体であり、
該スチレン系樹脂Bは、テトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量Mwが、2000以上5000以下であり、
該重合体Cは、炭化水素化合物にスチレンが結合した構造を有する重合体であり、
該ワックスは、炭化水素系ワックスであり、
該トナーは、熱風による表面処理が施されたものである
ことを特徴とするトナー。 - 該重合体Cは、ポリエチレンにスチレンがグラフト重合した構造を有する重合体であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 該重合体Cは、結着樹脂100質量部当たり、2質量部以上10質量部以下で含有されることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
- 該ポリエステル樹脂Aは、テトラヒドロフラン可溶分のピーク分子量Mpが、2500以上6000以下である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。
- 該ポリエステル樹脂Aは、ガラス転移温度Tgが40℃以上70℃未満であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトナー。
- 該トナーは、平均円形度が0.950以上0.980以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のトナー。
- ポリエステル樹脂A、スチレン系樹脂B、重合体C、ワックス及び着色剤を含有するトナー粒子と、該トナー粒子表面に無機微粒子を有するトナーの製造方法において、
該製造方法は、熱風による表面処理をトナーに施す工程を有し、
該スチレン系樹脂Bは、スチレン及びn−ブチルアクリレートの共重合体であり、
該スチレン系樹脂Bは、テトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量Mwが、2000以上5000以下であり、
該重合体Cは、炭化水素化合物にスチレンが結合した構造を有する重合体であり、
該ワックスは、炭化水素系ワックスであり、
質量基準での該ポリエステル樹脂A及び該スチレン系樹脂Bとの含有量の比(A/B)が、85/15以上98/2以下である
ことを特徴とするトナーの製造方法。 - 該熱風が、100℃以上450℃以下であることを特徴とする請求項7に記載のトナーの製造方法。
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