JP6181992B2 - 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。
一般的な電子写真法は、像担持体(感光体)上に潜像を形成し、該潜像にトナーを供給して可視像化し、紙などの転写材にトナー画像を転写した後に、熱/圧力により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得る方法が知られている。
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では、長寿命化及び多様なメディア対応の観点から、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。
これらの背景から、ニップ内を通過する時間が短く、かつニップ内の定着圧力も低いという、より厳しい定着条件下において、印字比率の高い画像を形成した場合であっても、優れた低温定着性を示すトナーが求められてきている。
トナーの低温定着化を達成するために、結着樹脂として非晶性樹脂だけでなく結晶性樹脂を含有させたトナーの報告がなされている。
結着樹脂として結晶性樹脂を含有することで、結晶性樹脂が融点付近で溶融するとともに、非晶性樹脂と相溶して結着樹脂を軟化させることで、低温定着性を改良できることが知られている。
しかしながら、非晶性樹脂と結晶性樹脂の相溶性が高すぎると、トナー中において結晶性樹脂が結晶化し難くなってしまい、製造後のトナーや定着後のトナー画像における結晶形成が不十分となり、保存安定性が低下するという課題があった。
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状態となり、特にニップ内通過時間が短い場合や、ニップ内圧力が低い定着器構成の場合、低温定着性を良化することは困難であった。
この課題に対し、トナーの製造工程を工夫し、溶融混練物の冷却速度の制御(特許文献1)や、冷却後の混練物に特定の温度で加熱処理(特許文献2)を行うことで結晶性樹脂の結晶化を促し、トナーの耐熱保存性を改良する技術が知られている。
確かにこれにより、結晶性樹脂の結晶を含むトナーが得られ、耐熱保存性の改良されたトナーを得ることができる。
しかしながら、定着工程において再びトナーが溶融されてしまうと、結晶性樹脂と非晶性樹脂が相溶化してしまい、冷却されても結晶性樹脂と非晶性樹脂とに相分離された状態には戻らない。そのため、定着後のトナー像が形成された転写紙の保存安定性を改良することはできていなかった。例えば、トナー像が形成された転写紙を、重ねた状態や他の部材と接触させた状態で放置した際に、トナー画像が接触する転写紙や部材に貼りついてしまうことがあった。
一方で、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も提案されている。
結晶核剤としては、シリカなどの無機系結晶核剤(例えば特許文献3)、脂肪酸アミドなどの有機系結晶核剤(例えば特許文献4)などが提案されている。
しかしながら、シリカ等の無機系結晶核剤で結晶核剤効果を発現させるためには、その含有量を多くする必要があり、無機系結晶核剤のフィラー効果によってトナーの溶融粘度が高まり、低温定着性を阻害してしまうことがあった。
また、脂肪酸アミド等の有機系結晶核剤によって製造後のトナーの耐熱保存性は改善されるものの、定着工程において低分子量化合物である結晶核剤がトナー表面へ偏析し、結晶核剤としての効果が薄れてしまうため、トナー画像の保存安定性の良化は難しかった。
さらに、トナー中に含まれる結晶核剤が経時的に表面に偏析することがあり、トナーの帯電性が悪化することもあった。
このように、優れた低温定着性を有するだけでなく、定着後のトナー画像の保存安定性にも優れたトナーを得るための技術的課題は非常に大きく、改良の余地があった。
特開2010−122370号公報 特開2010−152102号公報 特開2007−033773号公報 特開2006−113473号公報
本発明の目的は上記問題点を解消したトナーを提供することである。
具体的には、本発明の目的は、低温定着性能と定着画像の長期保存安定性とが両立したトナーを提供することにある。
また、本発明の目的は、定着ニップ内圧力が低い定着器構成で、且つプリントスピードの速い高速定着システムにより画像形成した場合においても、使用環境によらず、長期の保存安定性に優れたトナー画像を得ることができるトナーを提供することである。
本発明は、樹脂A及び樹脂Bを含有する結着樹脂、ならびに着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
(1)該樹脂Aは結晶構造をとりうる部位と、結晶核剤部位とを有する樹脂であり、該結晶核剤部位は、該樹脂Aの樹脂分子の末端に結合しており、
該結晶核剤部位は、該樹脂Aのアルコールモノマーに由来するユニットと酸モノマーに由来するユニットの総量100モル部に対して、7.0モル部以下含み、
(2)該樹脂Bは結晶構造をとりうる部位を有さない樹脂であり、
(3)入力補償型示差走査熱量計を用いた該トナーの吸熱量測定において、昇温速度100℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量をΔHhigh(J/g)、昇温速度10℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量をΔHlow(J/g)としたとき、該ΔHhighと該ΔHlowとが、下記の式1、式2の関係を満たすトナーに関する。
2≦ΔHhigh≦45 ・・・式1
3≦{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100≦70 ・・・式2
さらに本発明は、樹脂A及び樹脂Bを含有する結着樹脂、ならびに着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
(1)該樹脂Aは結晶構造をとりうる部位と、結晶核剤部位とを有する樹脂であり、該結晶核剤部位は、該樹脂Aの樹脂分子の末端に結合しており、
(2)該樹脂Bは結晶構造をとりうる部位を有さない樹脂であり、
(3)入力補償型示差走査熱量計を用いた該トナーの吸熱量測定において、昇温速度100℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量をΔH high (J/g)、昇温速度10℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量をΔH low (J/g)としたとき、該ΔH high と該ΔH low とが、下記の式1、式2の関係を満たし、
2≦ΔH high ≦45 ・・・式1
3≦{(ΔH low −ΔH high )/ΔH low }×100≦70 ・・・式2
該樹脂Aは、炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールに由来するユニットと炭素数6以上14以下の脂肪族ジカルボン酸に由来するユニットとを有する脂肪族ポリエステル樹脂であり、
該樹脂Aの該脂肪族ジオールに由来するユニットの炭素数をC1、該樹脂Aの該脂肪族ジカルボン酸に由来するユニットの炭素数をC2としたとき、該C1と該C2とが下記式5を満たす
ことを特徴とするトナーに関する。
−2≦C1−C2≦2 ・・・式5
本発明によると、低温定着性能と定着画像の長期保存安定性とが両立したトナーを提供することができる。
また、本発明によると、定着ニップ内圧力が低い定着器構成で、且つプリントスピードの速い高速定着システムにより画像形成した場合においても、使用環境によらず、長期の保存安定性に優れたトナー画像を得ることができるトナーを提供することができる。
本発明のトナーは、樹脂A及び樹脂Bを含有する結着樹脂、ならびに着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーにおいて、(1)該樹脂Aは結晶構造をとりうる部位と、結晶核剤部位とを有する樹脂であり、該結晶核剤部位は、該樹脂Aの樹脂分子の末端に結合しており、該結晶核剤部位は、該樹脂Aのアルコールモノマーに由来するユニットと酸モノマーに由来するユニットの総量100モル部に対して、7.0モル部以下含み、(2)該樹脂Bは結晶構造をとりうる部位を有さない樹脂であり、(3)入力補償型示差走査熱量計を用いた該トナーの吸熱量測定において、昇温速度100℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量ΔHhigh(J/g)と、昇温速度10℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量ΔHlow(J/g)が、下記の式1、式2の関係を満たすことを特徴とする。
2≦ΔHhigh≦45 ・・・式1
3≦{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100≦70 ・・・式2
さらに本発明のトナーは、樹脂A及び樹脂Bを含有する結着樹脂、ならびに着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーにおいて、(1)該樹脂Aは結晶構造をとりうる部位と、結晶核剤部位とを有する樹脂であり、該結晶核剤部位は、該樹脂Aの樹脂分子の末端に結合しており、(2)該樹脂Bは結晶構造をとりうる部位を有さない樹脂であり、(3)入力補償型示差走査熱量計を用いた該トナーの吸熱量測定において、昇温速度100℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量をΔH high (J/g)、昇温速度10℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量をΔH low (J/g)としたとき、該ΔH high と該ΔH low とが、下記の式1、式2の関係を満たし、
2≦ΔHhigh≦45 ・・・式1
3≦{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100≦70 ・・・式2
該樹脂Aは、炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールに由来するユニットと炭素数6以上14以下の脂肪族ジカルボン酸に由来するユニットとを有する脂肪族ポリエステル樹脂であり、
該樹脂Aの該脂肪族ジオールに由来するユニットの炭素数をC1、該樹脂Aの該脂肪族ジカルボン酸に由来するユニットの炭素数をC2としたとき、該C1と該C2とが下記式5を満たす
ことを特徴とする。
−2≦C1−C2≦2 ・・・式5
本発明者らは、結着樹脂として、結晶構造をとりうる部位を有する樹脂Aと、結晶構造をとりうる部位を有さない樹脂Bとを含有するトナーについて鋭意検討した。
その結果、トナー中に、以下のような部分を有する樹脂Aを含有させることが重要であるとの知見を得た。
i)昇温および降温速度に依らず融解熱量が発現する結晶部。と、
ii)昇温速度の低い条件下でのみ融解熱量が発現する微結晶部。
そして、結晶部と微結晶部のそれぞれを特定量含有するトナーは、両者が相乗効果的に作用することにより、ニップ内通過時間が短く、ニップ内圧力が低い定着装置においても優れた低温定着性を示し、トナー画像の長期保存安定性も両立できることを見出した。
低温定着性が良化できるのは、トナー中に結晶部と微結晶部が存在することによって、定着時のように融点以上の温度で加熱された場合に、微結晶部が結晶部の融解を助長し、速やかに樹脂Aが樹脂Bに対して相溶して可塑効果が発現するためと推定している。
本発明のトナーはこのように定着時には両者が相溶状態となり、可塑効果によってトナーのガラス転移温度(Tg)は大幅に低下し、溶融粘度も低い状態となることで低温定着性が良化する。ところが、室温でも相溶状態のままであると、トナーの保存安定性が低下する要因となってしまう。
相溶状態にあることによって、保存安定性が低下する現象は、定着後の画像であっても同じであり、保存安定性に劣るトナーでは、定着後のトナー画像の保存安定性が低下してしまう。
しかしながら、本発明のトナーは、画像形成に供される前には、トナーは樹脂Aと樹脂Bとが相分離構造を有し、定着温度においては両者が相溶状態となり、また定着後は速やかに相分離構造へ戻るという可逆的相転移を起こす特徴を有する。これにより、トナー画像における優れた保存安定性が得られる。
可逆的相転移を起こすことで、定着時に相溶状態にあった結着樹脂が冷却時に、樹脂A相と、樹脂B相と、樹脂Aと樹脂Bの界面相、の3相に相分離する。
このとき樹脂A相には樹脂Aが結晶化した結晶部が形成され、界面相には完全に相分離できなかったために樹脂Aと樹脂Bが部分的に相溶しながら結晶化した“微結晶部”が形成される。
結晶部を有する樹脂A相と、微結晶部を有する界面相が共存することによって、上述したように低温定着性に優れるだけでなく、結晶部によるフィラー効果が高まり、定着後の画像の保存安定性も優れたものとなる。
トナー中におけるこれら2種類の結晶状態は、入力補償型示差走査熱量計を用いたトナーの吸熱量測定において、結着樹脂に由来する融解熱量を測定することで定量できる。
具体的には、昇温速度100℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量ΔHhigh(J/g)と、昇温速度10℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量ΔHlow(J/g)を測定することによって定量が可能である。
示差走査熱量計としては熱流束型と入力補償型の2種類に大別されるが、本発明における結着樹脂に由来する融解熱量は入力補償型示差走査熱量計にて測定する必要がある。
熱流束型はサンプルとリファレンスを同じヒーターで加熱し、試料が吸熱/発熱したときに生じる温度差を測定するが、入力補償型はサンプルとリファレンスを別々のヒーターで加熱し、それらがともに同じ温度になるように調節され、この調節に要した熱量を測定する。
このような測定原理から入力補償型は特に融解熱量を精度よく測定でき、またヒーターが小型であることからサンプルの温度追従性が良いため、昇温および降温速度の違いによる融解熱量の変化を精密に捉えることができる。
本発明におけるΔHhighは、昇温速度100℃/分にて180℃まで一旦昇温してトナーを溶融させた後、降温速度100℃/分にて−10℃まで冷却して固化させ、再び昇温速度100℃/分にて180℃まで昇温した際に観測される融解熱量である。
ΔHlowは、昇温速度10℃/分にて180℃まで一旦昇温してトナーを溶融させた後、降温速度10℃/分にて−10℃まで冷却して固化させ、再び昇温速度10℃/分にて180℃まで昇温した際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である。
それぞれについて、より詳細な測定方法は実施例にて記載した。
ΔHhighは、トナーを一旦溶融させた後、速い速度で冷却、加熱した場合であっても結晶化できる部位に由来するものであるから、結晶化速度が速く、速やかに相分離して樹脂A相に取り込まれて結晶化することができる結晶部の量に対応するものである。
一方でΔHlowは、トナーを一旦溶融させた後、遅い速度で冷却、加熱した場合に結晶化できる部位に由来するものである。
このような条件下では、樹脂A相の結晶部だけでなく、比較的結晶化速度が遅い、樹脂Aと樹脂Bの界面相に存在する微結晶部の再結晶化が起こって結晶部として取り込まれるため、見掛け上結晶部として観測される。
すなわちΔHlowは、結晶部と微結晶部の和に対応する融解熱量を示しており、下記式
{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100
により、トナー中に存在する総結晶量に対する微結晶部の割合を求めることができる。
本発明のトナーはΔHhighが下記の式1を満たすことが必要である。
2≦ΔHhigh≦45 ・・・式1
ΔHhighが2未満であるトナーは、定着後の冷却時にトナー中で相分離が十分に起こらないため、室温での可塑化が抑えられず、定着画像の耐熱保存性が低下するため好ましくない。
より定着画像の耐熱保存安定性に優れるためには、ΔHhighは3以上であることが好ましく、9以上であることがより好ましく、12以上であることがさらに好ましい。
一方でΔHhighが45を超える場合、過度な結晶成長によって結晶部が粗大化し、結晶部の融解に時間を要するものとなってしまう。そのため、ニップ内通過時間が短い定着装置における低温定着性を良化できないため好ましくない。
ニップ内通過時間が短い定着装置においても安定した低温定着性を発現させるためには、ΔHhighは35以下であることが好ましく、21以下であることがより好ましく、18以下であることがさらに好ましい。
本発明のトナーはトナー中に存在する総結晶量に対する微結晶部の割合である、{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100が、下記の式2を満たすことが必要である。
3≦{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100≦70 ・・・式2
{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100が3未満である場合、結晶部に対する微結晶部の割合が少なすぎるため、定着時に微結晶部によって結晶部の融解が助長される効果が発現しない。そのため、特にニップ内圧力が低い定着装置において低温定着性が良化できないため好ましくない。
よりニップ内圧力が低い定着装置においても良好な低温定着性を示すためには{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100は8以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましい。
一方で{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100が70を超える場合、定着後のベタ画像を高温高湿環境下で長期保存した場合、画像部のトナーが経時で収縮してカールを引き起こすため好ましくない。
これは結晶化速度が遅いために結晶部としてとりこまれずに微結晶部となっていた部位が多量に存在し、高温高湿下で徐々に再結晶化して結晶部として取り込まれることによって緻密化し、トナー画像の体積収縮が起こるためと推定している。
より画像の長期保存安定性を向上させるためには、{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100は50以下であることが好ましく、40以下であることがより好ましい。
これらΔHhighと{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100を、本発明にて好ましい範囲に制御するためには、樹脂Aとして高結晶性樹脂を用い、かつ樹脂Aと樹脂BのSP値の差を一定範囲とすることによって、可逆的相転移できる構成とすることが重要となる。
特に本発明の樹脂Aは、樹脂部を構成する分子の末端に結晶核剤が結合した樹脂であることが好ましい。
融点以上で一旦相溶してしまっても、冷却時に樹脂Aの結晶核剤部(樹脂分子の末端に結晶核剤が結合してできた部位)が速やかに結晶化して結晶核を形成する。該結晶核を起点として樹脂Aの結晶成長が起こることで相分離が誘発され、可逆的相転移が可能となる。これにより本発明にて好ましい範囲のΔHhighを有するトナーを得ることができる。
また本発明者らの検討によれば、該結晶核剤が樹脂部を構成する分子の末端と結合されていることで界面相に微結晶部を形成させることができ、上述した{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100を有するトナーを得ることができる。
この理由は定かではないが、従来は界面相では樹脂Aと樹脂Bが完全に相溶化してしまっていたのに対し、該結晶核剤が結晶核となることで、樹脂Aの樹脂分子の末端近傍の部位の一部が選択的に配向して微結晶部を形成できるものと推定している。
結晶核剤としては、樹脂Aの樹脂部を構成する分子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が、結晶化速度が速い点で主鎖が炭化水素系部位を含んでなり、樹脂分子の末端と反応しうる1価以上の官能基を有する化合物であることが好ましい。
より結晶化速度を高めやすい点で、結晶核剤は、炭化水素系部位が直鎖状であり、官能基が1価の化合物が好ましい。また結晶核剤と樹脂Aの樹脂部の末端との反応性が高まる点で、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。
より具体的な結晶核剤としては、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であることが好ましい。
結晶核剤部が該範囲の炭素数を有する脂肪族カルボン酸及び/または脂肪族アルコールに由来する部位であることで、ΔHhighと{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100が本発明にて好ましい範囲のトナーとなるため好ましい。
上記範囲の炭素数において炭素数が多いほど結晶核の形成速度が高まり、ΔHhighが大きく{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100が小さくなる。逆に炭素数が少ないほど結晶核のサイズが小さくなり、ΔHhighが小さく{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100が大きくなる傾向にある。そのためΔHhighと{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100をより好ましい範囲とするために、該結晶核剤の炭素数は16以上24以下であることがより好ましい。
該結晶核剤の添加量は特に制限されるものではないが、樹脂Aの樹脂部におけるアルコールモノマーに由来するユニットと酸モノマーに由来するユニットの総量を100モル部とした場合、0.1モル部以上であることで結晶核剤としての効果が発現し易くなるため好ましく、0.2モル部以上であることがより好ましい。一方で7.0モル部以下であることで、トナー中における過度な結晶成長を抑制して安定的に微結晶部を形成できるため、{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100が本発明にて好ましい範囲のトナーとなるため好ましい。また添加した結晶核剤が樹脂分子の末端と十分に反応して未反応の結晶核剤が少なくなるため好ましく、5.0モル部以下であることがより好ましい。
さらに、樹脂Aと樹脂Bとが可逆的相転移を起こさせるためには、樹脂Aが上記結晶核剤部を有していることに加え、樹脂Aと樹脂BとのSP値が一定範囲であることが重要である。
具体的には、該樹脂AのSP値をSa((cal/cm1/2)、該樹脂BのSP値Sb((cal/cm1/2)としたとき、該SaとSbとが下記式3を満足することが好ましい。
−0.40≦Sb−Sa≦0.80 ・・・式3
SP値(溶解度パラメーター)は従来から、樹脂間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おり、Sb−Saは、樹脂Aと樹脂Bが溶融した際の相溶のし易さ、及び室温時の相分離しやすさを示している。
本件で用いているSP値は一般的に用いられている方法に基づき、それぞれの樹脂を構成するモノマーのSP値を計算し、樹脂を構成する各モノマーのモル比率からSP値を算出したものである。
本発明のトナーは上記結晶核剤を結合させるのに加え、Sb−Saが特定の範囲であることにより、溶融時に相溶化できるだけでなく可逆的相転移を起こさせることができることを本発明者らは見出した。
Sb−Saが小さいほど樹脂Aと樹脂Bの相溶性が高くなり、冷却時の相分離が不十分となって結晶部となれずに微結晶部となる樹脂Aが多くなる傾向にある。そのためSb−Saが−0.40未満では、{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100が大きくなりすぎてしまい、画像の長期高温放置においてカールが発生し易くなる。
一方でSb−Saが大きいほど樹脂Aと樹脂Bの相溶性が低下し、冷却時に相分離の速度が高まるため微結晶部が結晶部として取り込まれ、微結晶部が減少する傾向にある。
そのためSb−Saが0.80を超えると、{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100が小さくなりすぎてしまい、特にニップ内圧力が低い場合に低温定着性が良化し難くなる。
そのため、より低温定着性と画像の保存安定性に優れたものとなる点で、Sb−Saは0.20以上0.70以下であることが好ましい。
また樹脂AのSP値Sa((cal/cm1/2)は下記の式4を満たすことが好ましい。
9.00≦Sa≦10.50 ・・・式4
Saを上記の範囲とすることにより、本発明にて好ましい範囲のΔHhighと{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100を有するトナーとなるため好ましく、Saは9.70以上10.20以下であることがより好ましい。
樹脂Aにおいて、SP値が低いという事は、例えば後述にて記載した樹脂Aが脂肪族ジオール成分と脂肪族ジカルボン酸成分を含有するポリエステル樹脂である場合、脂肪族ジオール及び/または脂肪族ジカルボン酸の炭素数が多い事を示している。
脂肪族ジオール及び/または脂肪族ジカルボン酸の炭素数が多くなることで結晶核剤との相互作用によって結晶成長が起こり易くなるため、Saが小さいほど結晶部が増加して微結晶部は減少し、逆にSaが大きいほど結晶部が減少し微結晶部が増加する傾向にある。
そのため、上記の範囲とすることで本発明にて好ましいΔHhighと{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100を有するトナーとなるため好ましい。
また、本発明のトナーは結着樹脂中における樹脂Aの含有量によってもΔHhighを調整することができ、トナー中における、前記樹脂Aと前記樹脂Bとの含有量の比は、質量を基準として、樹脂A:樹脂B=5:95〜40:60であることが好ましい。
本発明の樹脂Aは、結晶構造をとりうる部位を有し、上述したように樹脂分子の末端に結晶核剤が結合された樹脂であれば、特に限定されるものではない。
なお本件でいう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を有することを指し、その測定は「ASTM D3418−82」測定法に準じて行う。
原料モノマーであるアルコール成分は、ポリエステル分子鎖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含有することが好ましい。
炭素数6〜18の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、ネオペンチルグリコール及び1,4−ブテンジオール等が挙げられる。
アルコール成分として使用し得る、炭素数6〜18の脂肪族ジオール以外の多価アルコール成分としては、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構造式(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 0006181992
(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。)
また、原料モノマーであるカルボン酸成分としては、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含有することが好ましい。
炭素数6〜18の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。
また本発明では、炭素数6〜18の脂肪族ジカルボン酸化合物以外のカルボン酸成分を併用することができる。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、縮合反応により芳香族ジカルボン酸由来の構成単位と同じ構成単位となり得る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。
また縮重合反応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、1.03以上1.20以下が好ましい。
樹脂A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Mwaは、低温定着性と耐熱保存性の観点から、10,000以上、100,000以下であることが好ましい。
これら樹脂Aの中でも、安定的に可逆相分離を起こさせて画像の耐熱安定性が良化できる観点から、樹脂Aとしては、アルコール成分に由来するユニットと酸成分に由来するユニットとを有する脂肪族ポリエステル樹脂であり、該アルコール成分に由来するユニットのうち、炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールに由来するユニットの割合が85モル%以上であり、該酸成分に由来するユニットのうち、炭素数6以上14以下の脂肪族ジカルボン酸に由来するユニットの割合が85モル%以上である樹脂が好ましい。このような樹脂を得るためには、炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールを全アルコール成分に対して85モル%以上含有するアルコール成分と、炭素数6以上14以下の脂肪族ジカルボン酸を全カルボン酸成分に対して85モル%以上含有するカルボン酸成分とを用いて重縮合すればよい。
上記の脂肪族ポリエステル樹脂は高結晶性樹脂であり、冷却時に速やかに結晶化して相分離するため、本発明にて好ましい範囲のΔHhighを有するトナーとなるため好ましい。
さらに樹脂Aが上記の好ましい脂肪族ポリエステル樹脂である場合、樹脂Aの脂肪族ジオールに由来するユニットの炭素数C1と、脂肪族ジカルボン酸に由来するユニットの炭素数C2の関係が下記式5を満たすことが好ましい。
−2≦C1−C2≦2 ・・・式5
C1とC2の差が小さいほど樹脂Aの樹脂分子の立体規則性が高まることで、定着後の冷却時における結晶化速度が速くなり、特にΔHhighを大きくできるため、画像の耐熱保存性に優れたものとなるため好ましい。C1−C2は−1以上1以下であることがより好ましく、C1−C2が0であることがさらに好ましい。
また、樹脂Aの融点は、トナーの低温定着性と耐熱保存性の観点から、60℃以上、120℃以下であることが好ましく、70℃以上、90℃以下であることがより好ましい。
さらに、トナーの良好な帯電特性の観点から、樹脂Aの酸価は、2mgKOH/g以上、40mgKOH/g以下であることが好ましく、樹脂Aの水酸基価は、トナーの定着性及び、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。
本発明のトナーに使用される樹脂Bは、結晶構造をとりうる部位を有さない樹脂であり、上述したSb−Saが所望範囲となるものであれば特に制限されるものではないが、より低温定着性に優れる点でポリエステル樹脂であることが好ましい。
本発明の樹脂Bがポリエステル樹脂である場合に好ましく用いられる原料モノマーについて以下に例示する。
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を用いることができる。
また、3価以上のアルコール成分としては、例えばソルビトール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等を用いることができる。
これらの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から単独で、又は複数の単量体を用いることができる。
また酸成分としての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。
樹脂Bの製造方法は、特に限定されることなく、上記の各単量体等を用いて、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。原料モノマーを重合させる際には、反応を促進させるため、酸化ジブチル錫等の通常使用されているエステル化触媒等を適宜使用してもよい。
本発明の樹脂Bは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が3000以上100,000以下、好ましくは4,000以上50,000以下であることが好ましい。
Mwbは樹脂Aと樹脂Bとの相溶性に関わり、Mwbが小さいほど溶融時に樹脂Aが樹脂Bへ入りこんで相溶化し易くなり、逆にMwbが大きいほど冷却時の相分離が誘発される傾向にある。そのためMwbが上記範囲であることで可逆的相転移を起こし易くなり、本発明にて好ましいΔHhighと{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100を有するトナーとなるため好ましい。
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℃以下であることが好ましい。
また、樹脂Bの軟化点が高すぎると、樹脂Aと樹脂Bの相溶性が低下して冷却時の相分離が促進されるためにΔHhighが増加し、{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100が減少する。逆に樹脂Bの軟化点が低いほど溶融時に相溶し易く冷却時に相分離しにくくなるため、ΔHhighは低下し、{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100が増加する傾向にある。これらのことから本発明にて好ましい範囲のΔHhigh、{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100を有するトナーを得るためには、樹脂Bの軟化点は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。
さらに、トナーの良好な帯電特性の観点から、樹脂Bの酸価は、2mgKOH/g以上、40mgKOH/g以下であることが好ましく、水酸基価は2mgKOH/g以上、40mgKOH/g以下であることが好ましい。
上記、樹脂Aと樹脂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。そのため樹脂Aと樹脂Bの相溶によるTg低下は小さく抑えられており、トナーのガラス転移温度(Tg)は、樹脂Bのガラス転移温度とほぼ同等か、やや低い程度の温度となる。そのため上記した範囲のガラス転移温度の樹脂Bを用いることでトナーのTgは40℃以上、65℃以下となり耐熱保存性に優れたものとなるため好ましい。
またトナーの軟化点は、トナーの低温定着性の観点から、90℃以上、125℃以下であることが好ましい。
さらに、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、3,000以上、100,000以下であることが好ましい。
本発明においては、トナーに離型性を与えるために必要に応じてワックスを用いることができる。
該ワックスとしては、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。必要に応じて一種または二種以上のワックスを、少量併用してもかまわない。
具体的には、例えば、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)。
該ワックスを添加するタイミングは、トナー製造中の溶融混練時において添加しても良いが樹脂Bの製造時であっても良く、既存の方法から適宜選ばれる。又、これらのワックスは単独で使用しても併用しても良い。
該ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
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、マグヘマイト、フェライト等の酸化鉄が用いられる。また、磁性酸化鉄はトナー粒子中への微分散性を向上させる目的で、製造時のスラリーにせん断をかけ、磁性酸化鉄を一旦ほぐす処理を施すことが好ましい。
本発明においてトナーに含有させる磁性酸化鉄の量は、トナー中に25質量%以上、45質量%以下であることが好ましく、より好ましくは30質量%以上、45質量%以下である。
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、従来から知られている顔料や染料の一種又は二種以上を用いることができる。
着色剤の含有量は、結着樹脂100.0質量部に対して、0.1質量部以上、60.0質量部以下が好ましく、より好ましくは0.5質量部以上、50.0質量部以下である。
また本発明のトナーにおいては、トナー粒子表面に無機微粉末を存在させることができる。
無機微粉末としては、例えば流動性向上剤を用いることができ。該流動性向上剤としては、トナー粒子に外添することにより、流動性が添加前後を比較すると増加し得るものならば使用可能である。
例えば、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称されるシリカ微粉体である。例えば、四塩化ケイ素ガスの酸素、水素中における熱分解酸化反応を利用するもので、反応式は次の様なものである。
SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl
また、この製造工程において、塩化アルミニウム又は塩化チタンの如き他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって得られたシリカと他の金属酸化物の複合微粉体でも良い。
さらには、該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を用いることが好ましい。該処理シリカ微粉体において、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以下であるようにシリカ微粉体を処理したものが特に好ましい。
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ことによって付与される。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。そのような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。
該シリカ微粉体は、シリコーンオイル処理されても良く、また、上記疎水化処理と併せて処理されても良い。
好ましいシリコーンオイルとしては、25℃における粘度が30mm2/s以上、1000mm2/s以下のものが用いられる。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特に好ましい。
シリコーンオイル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)に加熱し表面のコートを安定化させることがより好ましい。
好ましいシランカップリング剤としては、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)が挙げられる。
本発明においては、シリカをあらかじめ、カップリング剤で処理した後にシリコーンオイルで処理する方法、または、シリカをカップリング剤とシリコーンオイルで同時に処理する方法によって処理されたものが好ましい。
無機微粉末の添加量は、トナー粒子100.00質量部に対して0.01質量部以上、8.00質量部以下であることが好ましく、0.10質量部以上、4.00質量部以下であることがより好ましい。
本発明のトナーには、必要に応じて他の添加剤を含有しても良い。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。これらの外添剤はヘンシェルミキサー等の混合機を用いて十分混合し本発明のトナーを得ることができる。
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、例えば、表面を酸化した鉄粉若しくは未酸化の鉄粉;鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、希土類の如き金属粒子、並びにそれらの合金粒子及び酸化物粒子;フェライト;等の磁性体や、磁性体と、この磁性体を分散した状態で保持するバインダー樹脂とを含有する磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア)等、一般に公知のものを使用できる。
本発明の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、磁性キャリアの混合比率は、現像剤中のトナー濃度として、2質量%以上、15質量%以下とすることが好ましい。
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で、樹脂Aと樹脂Bを溶融混練して冷却固化される製造工程を含む粉砕法を用いた製造方法であることが好ましい。
溶融混練時のせん断を加えて混合することで樹脂Aの分子鎖が樹脂Bへ入り込み易くなるため溶融時に結着樹脂を均一に相溶化させることができ、低温定着性を良化できるため好ましい。
従来は、粉砕法を用いた場合、樹脂Aの結晶性や樹脂Aと樹脂Bの相溶性の制御が不十分であったために、一旦相溶化させるとトナー中に結晶部や微結晶部を形成することは難しかった。
しかしながら、樹脂分子の末端に結晶核剤が結合した樹脂Aや、樹脂Aと樹脂BのSP値の差の制御により、可逆的相転移を起こさせることにより、所望のΔHhighと{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100を有するトナーを得ることができる。
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、樹脂A、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、樹脂Aおよび樹脂Bからなる結着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軸押出機が好ましい。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ことが好ましい。
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。
また、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し、本発明のトナーを得ることが出来る。
本発明の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。後述の実施例もこの方法に基づいている。
<ΔHhigh、ΔHlowの測定>
トナーのΔHhighとΔHlowは、入力補償型示差走査熱量計「DSC8500」(パーキンエルマージャパン社製)を用い、下記の条件で測定した。
まず昇温速度100℃/分、昇温速度10℃/分それぞれの条件における校正ファイルを下記の手順で作成した。
A.校正ファイルの作成
(1)ベースライン測定
リファレンス部、測定部ともに空の状態でPtカバーをとりつけて、窒素流量30ml/分の条件にて下記のプログラムでベースライン測定を行った。この時、校正ファイルは購入時にメーカーより入手した昇温速度10℃/分の校正ファイルを用いた。
ステップ1 −70℃で5分等温
ステップ2 所望の昇温速度(100℃/分または10℃/分)で−70℃から500℃まで昇温
(2)インジウムの融解開始温度、融解熱量の測定
リファレンスパンをリファレンス部に挿入し、インジウムパンを測定部に挿入した後、それぞれにPtカバーをとりつけ、窒素流量30ml/分にて、下記のプログラムで測定を行った。
ステップ1 30℃で2分等温
ステップ2 所望の昇温速度(100℃/分または10℃/分)で30℃から500℃まで昇温
得られたインジウムの測定結果の解析により、各昇温速度におけるインジウムの融解開始温度と融解熱量を求めた。このとき校正ファイルとしては購入時にメーカーより入手した昇温速度10℃/分の校正ファイルを用いた。
(3)各昇温速度における校正ファイルの作成
各昇温速度における校正ファイルは以下の手順でベースライン校正、サンプル温度校正、ファーネス校正、熱流校正を行って作成した。
ベースライン校正については、(1)項で得られたベースラインの曲線を参考に、ベースライン校正値(スロープ、バランス粗調整、バランス微調整)を増減させ、フラットなベースラインが得られるように調整した。
サンプル温度校正については、(2)項で得られたインジウムの融解開始温度の測定値と、理論温度(156.6℃)を用い、測定値が理論温度となるように手動で校正を行った。
ファーネス校正については、測定温度範囲50〜350℃にてオートランを行って校正した。
熱流校正については、(2)項で得られたインジウムの融解熱量の測定値と、融解熱理論値(28.45J/g)を用い、測定値が融解熱理論値となるように手動校正を行った。
B.ΔHhighの測定(昇温速度100℃/分)
サンプルを約5mg精秤してアルミニウム製のパンの中に入れたサンプルパンを測定部に挿入し、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンをリファレンス部に挿入し、それぞれにPtカバーをとりつけた。
そして昇温速度100℃/分で作成した校正ファイルを用い、窒素流量30ml/分の条件にて下記の温度プログラムでトナーの吸熱量測定を行った。
ステップ1 −10℃で5分等温
ステップ2 昇温速度100℃/分で−10℃から180℃まで昇温
ステップ3 180℃で10分等温
ステップ4 降温速度100℃/分で180℃から−10℃まで降温
ステップ5 −10℃で10分等温
ステップ6 昇温速度100℃/分で−10℃から180℃まで昇温
このようなプログラムで吸熱量測定を行い、ステップ6(2回目の昇温過程)で得られた吸熱量曲線について融解熱量の解析を行った。具体的にはベースラインに対して吸熱サイドに現れた吸熱ピークの中で、樹脂Aに由来するピークの面積からΔHhighを求めた。
またトナーが樹脂Aに加えてワックスを含有する場合、樹脂Aとワックスの融解ピーク温度が近いために、両者の融解ピークが重なってしまってピーク分離が難しいことがある。
このような場合、まず該トナーのステップ6で得られた吸熱量曲線について樹脂Aとワックスの重なった融解ピークの総面積から樹脂Aとワックスの融解熱量の和であるΔHhigh1を求める。そして該トナーとワックスの含有量(質量%)が同じで結着樹脂として樹脂Aを含まない比較用トナーを作成し、上記の温度プログラムで吸熱量測定を行い、トナー中におけるワックスのみの融解熱量であるΔHhigh2を求めた。そしてΔHhigh1とΔHhigh2との差を求め、トナー中における樹脂Aに由来する融解熱量ΔHhighを求めた。
C.ΔHlowの測定
サンプルを約5mg精秤してアルミニウム製のパンの中に入れたサンプルパンを測定部に挿入し、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンをリファレンス部に挿入し、それぞれにPtカバーをとりつけた。
そして昇温速度10℃/分で作成した校正ファイルを用い、窒素流量30ml/分の条件にて下記の温度プログラムでトナーの吸熱量測定を行った。
ステップ1 −10℃で5分等温
ステップ2 昇温速度10℃/分で−10℃から180℃まで昇温
ステップ3 180℃で10分等温
ステップ4 降温速度10℃/分で180℃から−10℃まで降温
ステップ5 −10℃で10分等温
ステップ6 昇温速度10℃/分で−10℃から180℃まで昇温
このようなプログラムで吸熱量測定を行い、ステップ6(2回目の昇温過程)で得られた吸熱量曲線について融解熱量の解析を行った。具体的にはベースラインに対して吸熱サイドに現れた吸熱ピークの中で、樹脂Aに由来するピークの面積からΔHlowを求めた。
またトナーが樹脂Aに加えてワックスを含有する場合、樹脂Aとワックスの融解ピーク温度が近いために、両者の融解ピークが重なってしまってピーク分離が難しいことがある。
このような場合、まず該トナーのステップ6で得られた吸熱量曲線について樹脂Aとワックスの重なった融解ピークの総面積から樹脂Aとワックスの融解熱量の和であるΔHlow1を求める。そして該トナーとワックスの含有量(質量%)が同じで結着樹脂として樹脂Aを含まない比較用トナーを作成し、上記の温度プログラムで吸熱量測定を行い、トナー中におけるワックスのみの融解熱量であるΔHlow2を求めた。
そしてΔHlow1とΔHlow2との差を求め、トナー中における樹脂Aに由来する融解熱量ΔHlowを求めた。
<樹脂A及びワックスの融点の測定>
樹脂A及びワックスの融点は、入力補償型示差走査熱量計「DSC8500」(パーキンエルマージャパン社製)を用い、ASTM D3418−82に準じて測定した。
より具体的には、サンプル重量5mg、昇温速度10℃/分、窒素流量30mL/分の条件にて、ΔHlowの測定と同じ温度プログラムと校正ファイルを用いて測定した。ステップ6(2回目の昇温過程)で得られた吸熱量曲線において、最大の吸熱ピーク温度から融点を求めた。
<樹脂Bのガラス転移温度(Tg)の測定>
樹脂BのTgは、入力補償型示差走査熱量計「DSC8500」(パーキンエルマージャパン社製)を用い、ASTM D3418−82に準じて測定した。
より具体的には、サンプル重量5mg、昇温速度10℃/分、窒素流量30mL/分の条件にて、ΔHlowの測定と同じプログラムを用いて測定した。
ステップ6(2周目の昇温過程)で得られた吸熱量曲線において、温度40〜100℃の範囲において比熱変化に伴ったベースラインの変化が観測され、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、樹脂BのTgとした。
<樹脂Bの軟化点の測定>
樹脂B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。
本発明においては、「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℃/分
開始温度:50℃
到達温度:200℃
<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した。
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、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中に入れて5時間放置した後、十分振とうして、試料の合一体が無くなるまでTHFへ溶解させた。溶解温度は25℃を基本とし、試料の溶解性に応じて25〜50℃の範囲で溶解させた。その後更に25℃で12時間以上静置保管した。この時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製した。
<樹脂A及び樹脂B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。樹脂A及び樹脂Bの酸価はJIS K 0070−1992に準じて、以下の手順に従って測定した。
(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た。
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
粉砕した樹脂を試料とし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。溶解温度は25℃を基本とし、樹脂の溶解性に応じて25〜60℃の範囲で溶解させた。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。
<樹脂A及び樹脂B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。樹脂A及び樹脂Bの水酸基価はJIS K 0070−1992に準じて、以下の手順に従って測定した。
(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
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:樹脂の酸価(mgKOH/g)である。
<トナーの重量平均粒径(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 Dispension 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%となるように調製する。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。
<樹脂Aの分子末端と結晶核剤との結合の有無の確認>
MALDI−TOFMS(Bruker Daltonics製 ReflexIII)を用い、樹脂Aの分子末端と結晶核剤との結合の有無を確認した。
樹脂サンプルを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成した。樹脂サンプルとしてはトナーの原料である樹脂Aを用いるが、樹脂Aが入手困難な場合には、樹脂Aを含有するトナーを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した。
そしてトリフルオロ酢酸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した。
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した。
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ことで、樹脂Aの分子末端と結晶核剤が結合しているかどうか判別した。
以下に実施例にもとづいて本発明についてより具体的に説明するが、これら実施例によって本発明の実施態様は限定されるものではない。なお実施例中の部数は質量部を表している。
<樹脂A1−1の製造例>
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−デカンジオールを、酸モノマーとして1,10−デカン二酸を表1に示す配合量で投入した。
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7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、200℃にて反応槽内を5kPa以下に減圧して2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てサンプリングした後、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。サンプリングした樹脂の酸価は2mgKOH/gであった。その後、200℃にて再び反応槽内を5kPa以下へ減圧し、200℃で2時間反応させることにより樹脂A1−1を得た。
得られた樹脂A1−1の諸物性を表2に示す。
得られた樹脂A1−1のMALDI−TOFMSのマススペクトルから、樹脂Aの分子末端には、n−オクタデカン酸が結合していることが確認された。
Figure 0006181992
Figure 0006181992
<樹脂A1−2、A1−3、A2乃至A14の製造例>
樹脂A1−1の製造例において、表1に記載のようにモノマー種、結晶核剤種およびこれらの配合量を変更した以外は樹脂A1−1の製造例と同様にして、樹脂A1−2、A1−3、A2乃至樹脂A14を得た。これらの諸物性を表2に示す。
また得られた樹脂A1−2、A1−3、A2乃至樹脂A11、樹脂A13、樹脂A14のMALDI−TOFMSのマススペクトルにおいて、樹脂Aの分子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。
<樹脂B1の製造例>
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に示す配合量の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おいて常圧で180℃まで素早く昇温した後、180℃から210℃まで10℃/時間の昇温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、樹脂B1を得た。この時の重合時間は得られる樹脂B1の軟化点が表4の値となるように調整した。得られた樹脂B1の諸物性を表4に示す。
Figure 0006181992
Figure 0006181992
<樹脂B2の製造例>
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に示したモノマーのうち、無水トリメリット酸(TMA)以外を投入した後、酸化ジブチル錫を加え、窒素雰囲気下にて常圧で180℃まで素早く昇温した。
その後180℃から210℃まで10℃/時間の昇温速度で加熱しながら水を留去して重縮合を行い、210℃に到達してから反応槽内を5kPa以下まで減圧し、210℃、5kPa以下の条件下で2時間反応させた。
その後、反応槽内を一端常圧に戻して表3に示した配合量のTMAを加え、再び反応槽内を5kPa以下まで減圧した。そして210℃及び5kPa以下の条件で、表4に示す軟化点に達するまで重縮合を行って樹脂B2を製造した。得られた樹脂B2の諸物性を表4に示す。
<樹脂B3の製造例>
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に示したモノマーのうち、無水トリメリット酸(TMA)以外を投入した後、酸化ジブチル錫を加え、窒素雰囲気下にて常圧で170℃まで素早く昇温した。
その後170℃から195℃まで10℃/時間の昇温速度で加熱しながら水を留去して重縮合を行った。195℃に到達してから反応槽内を5kPa以下まで減圧し、減圧条件下で0.3時間反応させた。
その後、反応槽内を一端常圧に戻して表3に示した配合量のTMAを加え、再び反応槽内を5kPa以下まで減圧し、195℃及び5kPa以下の条件で、表4に示す軟化点に達するまで重縮合を行い、樹脂B3を製造した。得られた樹脂B3の諸物性を表4に示す。
<樹脂B4乃至6の製造例>
樹脂B4乃至6については、樹脂B1の製造例における原料モノマーを表3に示すように変更した以外は樹脂B1の製造例と同様にして、樹脂B4乃至6を製造した。得られた樹脂B4乃至6の諸物性を表4に示す。
<樹脂B7乃至8の製造例>
樹脂B7乃至8については、210℃、5kPa以下の条件下における重合時間を調整し、得られる樹脂の軟化点を表4に示すように変更した以外は、樹脂B1の製造例と同様にして樹脂B7乃至8を製造した。得られた樹脂B7乃至8の諸物性を表4に示す。
<樹脂B9の製造例>
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に示したモノマーのうち、無水トリメリット酸(TMA)以外を投入した後、重合触媒としてテトラブトキシチタネートをモノマー総量100質量部に対して3.0質量部添加した。180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら8時間反応させた。ついで230℃に昇温し、窒素気流下に生成するプロピレングリコールを留去しながら反応させ、軟化点が78℃になったところで180℃に冷却し、表3に記載した量のTMAを加え、常圧密閉下1時間反応後に取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化することで樹脂B9を得た。得られた樹脂B9の諸物性を表4に示す。
<樹脂B10の製造例>
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に示したモノマーのうち、無水トリメリット酸(TMA)以外を投入した後、重合触媒としてテトラブトキシチタネートをモノマー総量100質量部に対して3.0質量部添加した。230℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら5時間反応させ、酸価が2mgKOH/g以下になった時点で、180℃に冷却し、雰囲気下にて常圧で180℃まで素早く昇温した。
その後180℃から210℃まで10℃/時間の昇温速度で加熱しながら水を留去して重縮合を行い、210℃に到達してから反応槽内を5kPa以下まで減圧し、210℃、5kPa以下の条件下で2時間反応させた。
その後、反応槽内を一端常圧に戻して表3に示した配合量のTMAを加え、常圧密閉下2時間反応後、さらに230℃、5kPa以下の条件で反応させ、表4に示す軟化点に達するまで重縮合を行って樹脂B10を製造した。得られた樹脂B10の諸物性を表4に示す。
<トナー1の製造例>
・樹脂A1−1 20.0質量部
・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(融点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、混練樹脂温度が樹脂Bの軟化点+10℃となるように混練機バレルの温度を調整して混練した。
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(D4)が7.1μm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個数平均粒径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個数平均粒径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。得られたトナー1の諸物性を表5に示す。
Figure 0006181992
<トナー2乃至28の製造例>
トナー1の製造例において、樹脂Aと樹脂Bの種類と、樹脂Aと樹脂Bの質量比を表5に示したように変更した以外は、トナー1の製造例と同様にしてトナー2乃至28を作成した。なおトナー27およびトナー28については、表5に記載したように樹脂Bとして複数の樹脂を用いた。得られたトナー2乃至28の諸物性を表5に示す。
<実施例1>
本実施例において、得られたトナー1の評価に用いる画像形成装置は、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。この評価機において、トナーを本実施例で製造したトナー1に変更して、以下の評価を実施した。
(1)高速定着性
市販のカラーレーザープリンタColor Laser Jet CP4525(HP社製)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作成した。
温度23℃、相対湿度50%環境下で、カラーレーザーコピア用紙(キヤノン製、80g/m A4紙)を使用し、評価に用いるカートリッジはブラックカートリッジを用いた。
すなわち、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、本発明のトナー1を150g充填して評価を行った。
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て評価を行った。
その後、トナー載り量が0.75mg/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240mm/secから400mm/secまでの範囲で20mm/secごとに上げていき、上記ベタ黒未定着画像の定着を行った。得られたベタ黒画像を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が10%以下となる条件を、定着可能なプロセススピードとした。そして濃度低下率10%以下を満足する最も高いプロセススピードを定着上限速度とし、この定着上限速度が速いほど、高速定着器においても低温定着性(高速低温定着性)に優れたトナーであると判断し、以下の基準で判定を行った。本発明ではCまでが許容できるレベルである。
A:定着上限速度が400mm/sec以上である。
B:定着上限速度が340mm/sec以上、400mm/sec未満である。
C:定着上限速度が240mm/sec以上、340mm/sec未満である。
D:定着上限速度が240mm/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、上記ベタ黒未定着画像の定着を行った。得られたベタ黒画像を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が10%以下になる条件を、定着可能なプロセススピードとした。
そして濃度低下率10%以下を満足する最も低い定着ニップ面圧を、定着下限定着ニップ面圧とし、この定着下限定着ニップ面圧が低いほど、定着ニップ面圧が低い定着器においても低温定着性(高速定着性)に優れたトナーであると判断した。そして以下の基準で判定を行った。本発明ではCまでが許容できる レベルである。
A:定着下限定着ニップ面圧が 0.10Mpa未満である。
B:定着下限定着ニップ面圧が 0.10Mpa以上、0.14Mpa未満である。
C:定着下限定着ニップ面圧が 0.14Mpa以上、0.20Mpa未満である。
D:定着下限定着ニップ面圧が 0.20Mpa以上である。
(3)トナー画像の耐熱保存安定性
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、上記ベタ黒未定着画像の定着を行って定着画像サンプルを得た。
得られた定着画像サンプルを2枚1組として、ベタ黒画像同士が向き合うように重ねあわせて平面台の上に置き、おもりを載せることで画像部に一定の圧力をかけた状態で、温度40℃相対湿度50%の環境試験室に7日間放置し、取り出して圧力を開放した。
このとき9組の定着画像サンプルを用意し、放置時に画像部にかける圧力(放置圧力)を0.4kPa(80g/mA4紙500枚相当)から4.0kPa(80g/mA4紙5000枚相当)の範囲で、0.4kPa刻みで変更して評価を行った。
そして7日間放置後の定着画像サンプルを剥がす際にブロッキングせずに剥がすことができる最大の圧力を放置上限圧力とし、放置上限圧力が高いほどトナー画像の耐熱保存安定性に優れたトナーであると判断し、以下に判定基準で評価を行った。本発明ではCまでが許容できる レベルである。
A:放置上限圧力が4.0kPa以上である。
B:放置上限圧力が3.0kPa以上4.0kPa未満である。
C:放置上限圧力が1.6kPa以上3.0kPa未満である。
D:放置上限圧力が0.4kPa以上1.6kPa未満である。
E:放置圧力0.4kPaでブロッキングし、放置上限圧力は0.4kPa未満である。
(4)トナー画像の長期保存安定性(カール性試験)
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日間放置した。放置後の画像を平面の台の上に置き、A4紙の長手の片側をテープで固定する。その際に、もう片側の紙がカールすることによって、平面の台と紙とで生じる角度を測定することによってカール性の評価を行った。この角度が小さい程、長期保存性が良好であると判断し、以下の基準により判定を行った。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、何れの評価においても良好な結果が得られた。実施例1の評価結果を表6に示す。
Figure 0006181992
<実施例2乃至19、比較例1乃至9>
実施例1において、評価に用いるトナーを表6に示したように変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2乃至19、比較例1乃至9の評価結果を得た。実施例2乃至19、比較例1乃至9の評価結果を表6に示す。

Claims (14)

  1. 樹脂A及び樹脂Bを含有する結着樹脂、ならびに着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
    (1)該樹脂Aは結晶構造をとりうる部位と、結晶核剤部位とを有する樹脂であり、該結晶核剤部位は、該樹脂Aの樹脂分子の末端に結合しており、
    該結晶核剤部位は、該樹脂Aのアルコールモノマーに由来するユニットと酸モノマーに由来するユニットの総量100モル部に対して、7.0モル部以下含み、
    (2)該樹脂Bは結晶構造をとりうる部位を有さない樹脂であり、
    (3)入力補償型示差走査熱量計を用いた該トナーの吸熱量測定において、昇温速度100℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量をΔHhigh(J/g)、昇温速度10℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量をΔHlow(J/g)としたとき、該ΔHhighと該ΔHlowとが、下記の式1、式2の関係を満たすことを特徴とするトナー。
    2≦ΔHhigh≦45 ・・・式1
    3≦{(ΔHlow−ΔHhigh)/ΔHlow}×100≦70 ・・・式2
  2. 前記樹脂Aが、アルコール成分に由来するユニットと酸成分に由来するユニットとを有する脂肪族ポリエステル樹脂であり、
    該アルコール成分に由来するユニットのうち、炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールに由来するユニットの割合が85モル%以上であり、
    該酸成分に由来するユニットのうち、炭素数6以上14以下の脂肪族ジカルボン酸に由来するユニットの割合が85モル%以上であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 該トナー中における、前記樹脂Aと前記樹脂Bとの含有量の比は、質量を基準として、樹脂A:樹脂B=5:95〜40:60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. 前記樹脂AのSP値をSa((cal/cm1/2)、前記樹脂BのSP値をSb((cal/cm1/2)としたとき、該Saと該Sbとが、下記の式3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。
    −0.40≦Sb−Sa≦0.80 ・・・式3
  5. 前記Saが、9.00(cal/cm1/2以上、10.50(cal/cm1/2以下であることを特徴とする請求項4に記載のトナー。
  6. 該樹脂Aの融点が、60℃以上、120℃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。
  7. 該樹脂Bが、ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のトナー。
  8. 該樹脂Aの脂肪族ジオールに由来するユニットの炭素数をC1、該樹脂Aの脂肪族ジカルボン酸に由来するユニットの炭素数をC2としたとき、該C1と該C2とが下記式5を満たすことを特徴とする請求項2に記載のトナー。
    −2≦C1−C2≦2 ・・・式5
  9. 該樹脂Aの酸価が、2mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のトナー。
  10. 樹脂A及び樹脂Bを含有する結着樹脂、ならびに着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
    (1)該樹脂Aは結晶構造をとりうる部位と、結晶核剤部位とを有する樹脂であり、該結晶核剤部位は、該樹脂Aの樹脂分子の末端に結合しており、
    (2)該樹脂Bは結晶構造をとりうる部位を有さない樹脂であり、
    (3)入力補償型示差走査熱量計を用いた該トナーの吸熱量測定において、昇温速度100℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量をΔH high (J/g)、昇温速度10℃/分で測定した結着樹脂に由来する融解熱量をΔH low (J/g)としたとき、該ΔH high と該ΔH low とが、下記の式1、式2の関係を満たし、
    2≦ΔH high ≦45 ・・・式1
    3≦{(ΔH low −ΔH high )/ΔH low }×100≦70 ・・・式2
    該樹脂Aは、炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールに由来するユニットと炭素数6以上14以下の脂肪族ジカルボン酸に由来するユニットとを有する脂肪族ポリエステル樹脂であり、
    該樹脂Aの該脂肪族ジオールに由来するユニットの炭素数をC1、該樹脂Aの該脂肪族ジカルボン酸に由来するユニットの炭素数をC2としたとき、該C1と該C2とが下記式5を満たす
    ことを特徴とするトナー。
    −2≦C1−C2≦2 ・・・式5
  11. 該トナー中における、前記樹脂Aと前記樹脂Bとの含有量の比は、質量を基準として、樹脂A:樹脂B=5:95〜40:60であることを特徴とする請求項10に記載のトナー。
  12. 該樹脂Aの融点が、60℃以上、120℃以下であることを特徴とする請求項10または11に記載のトナー。
  13. 該樹脂Bが、ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項に記載のトナー。
  14. 前記樹脂Aの酸価が、2mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であることを特徴とする請求項10乃至13のいずれか1項に記載のトナー。
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