JP6392645B2 - 電子写真用トナー - Google Patents
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Description
本発明者等は、前記ポリエステル系樹脂中の低分子量ポリエステル成分が、上記のトナー性能に影響を与えると考え、特定の個数平均粒子径を有する炭酸カルシウムをトナー粒子中に配合することで、上記の課題を解決できることを見出した。これは、炭酸カルシウムは、適度に親水的な表面を持つ無機粒子であり、ポリエステル中に分散した炭酸カルシウムが、低分子量ポリエステル成分を炭酸カルシウム粒子表面に固定化するため、トナー粒子表面に低分子量成分が露出しにくくなり、保存性が高まったと考えられる。これにより、ポリエステル中のワックスの分散性が向上したため、耐久性も改善したと考えられる。
炭酸カルシウムの表面は、脂肪酸又はロジンにより均一に被覆されていることが好ましい。
フローテスター「CFT-500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/min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のノズルから押し出す。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「DSC Q-20」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)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℃/minで0℃まで冷却する。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し、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温度とする。
JIS K 0070の方法に基づき測定する。ただし、測定溶媒のみJIS K 0070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。
一次粒子の個数平均粒子径を指す。走査型電子顕微鏡(SEM)写真から無作為に500個の粒子の粒径(長径と短径の平均値)を測定し、それらの数平均値とする。
示差走査熱量計「DSC Q20」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、昇温速度10℃/minで200℃まで昇温し、その温度から降温速度5℃/minで-10℃まで冷却する。次に試料を昇温速度10℃/minで180℃まで昇温し測定する。そこで得られた融解吸熱カーブから観察される吸熱の最高ピーク温度を離型剤の融点とする。
平均粒子径は、個数平均粒子径を指す。走査型電子顕微鏡(SEM)写真から無作為に500個の粒子の粒径(長径と短径の平均値)を測定し、それらの数平均値とする。
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株式会社製)
アパチャー径:100μm
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株式会社製)
電解液:アイソトンII(ベックマンコールター株式会社製)
分散液:エマルゲン109P(花王株式会社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB(グリフィン):13.6)5%電解液
分散条件: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、電解液25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させる。
測定条件:ビーカーに電解液100mlと分散液を加え、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度で、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℃に昇温して6時間反応させた。さらに210℃に昇温した後、無水トリメリット酸を添加し、常圧(101.3kPa)にて1時間反応させ、さらに40kPaにて所望の軟化点に達するまで反応させて、ポリエステルを得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
表1に示す無水トリメリット酸以外の原料モノマー、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、200℃に昇温して6時間反応させた。さらに210℃に昇温した後、無水トリメリット酸を添加し、常圧(101.3kPa)にて1時間反応させ、さらに40kPaにて所望の軟化点に達するまで反応させて、ポリエステルを得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
塩化マグネシウム六水和物水溶液(1mol/L)3610gに水酸化ナトリウム水溶液(1mol/L)12480gを添加して水酸化マグネシウム含有水溶液を調製した。調製後の水酸化マグネシウム含有水溶液のpHは13.1であった。調製した水酸化マグネシウム含有水溶液をガラス容器中で攪拌しながら、80℃で0.5時間、水熱反応を行った。反応終了後、室温まで冷却を行い、生成物を濾過、水洗、乾燥して、個数平均粒子径が80nmの水酸化マグネシウム微粒子を得た。
表3に示すポリエステル及び炭酸カルシウム(比較例7は製造例にて調製した水酸化マグネシウム)と、荷電制御剤「ボントロンN-04」(オリヱント化学工業社製)4.0質量部、荷電制御樹脂「FCA-201-PS」(藤倉化成社製)6.0質量部、着色剤「REGAL 330R」(キャボット・スペシャリティー・ケミカルズ・インク社製)6.0質量部、及び離型剤「SP-105」(加藤洋行社製、フィッシャートロプシュワックス、融点:105℃)1.0質量部を、ヘンシェルミキサーを用いて1分間混合後、以下に示す条件で溶融混練した。
表3に示すポリエステルを使用し、炭酸カルシウムを使用しなかった以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
未定着画像を取れるように改造した、非磁性一成分現像装置「HL-2040」(ブラザー工業社製)にトナーを充填し、2cm角のベタ画像の未定着画像を印刷した。「OKI MICROLINE 3010」(沖データ社製)を改造した外部定着装置を使用して、定着ロールの回転速度120mm/secにて、定着ロールの温度を100℃から230℃まで5℃ずつ上昇させながら、各温度でこの未定着画像の定着処理を行い、定着画像を得た。各定着温度で得られた画像を、500gの荷重をかけた砂消しゴム(LION社製、ER-502R)で5往復擦り、擦り前後の画像濃度を画像濃度測定器「GRETAG SPM50」(Gretag社製)を用いて測定し、擦り前後の画像濃度比率([擦り後の画像濃度/擦り前の画像濃度]×100)が最初に90%を超える温度を最低定着温度とし、低温定着性の指標とした。結果を表3に示す。最低定着温度が低いほど、低温定着性に優れる。
20mLのポリプロピレン製の容器に5gのトナーを入れた。トナーの入った容器を、60℃、相対湿度50%の恒温恒湿槽に入れ、容器の蓋をあけた状態で、3時間保存した。放置後のトナーの凝集度を測定し、耐熱保存性の指標とした。結果を表3に示す。凝集度が低いほど、耐熱保存性に優れる。
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5g載せ、1mmの振動幅で60秒間振動させる。振動後、篩い上に残ったトナー量を測定し、下記の計算式を用いて凝集度の計算を行う。
現像ローラを目視で見ることができるように改造したブラザー工業社製のHL-2040用トナーカートリッジにトナーを実装し、温度30℃、湿度50%の条件下で、70r/min(A4紙縦方向36枚/分相当)で空回し運転を行い、現像ローラのフィルミングを目視にて観察した。フィルミングが発生するまでの時間を耐久性の指標とした。結果を表3に示す。フィルミングが発生するまでの時間が長いほど、耐久性に優れることを示す。
実施例1、4を比較すると、保存性の観点から、炭酸カルシウムは脂肪酸処理していることが好ましいことが分かる。
実施例1、5、比較例5の対比においては、炭酸カルシウムの個数平均粒子径が20nmの実施例1のトナーが、低温定着性、保存性、及び耐久性により優れることが分かる。
実施例8、9、比較例6の対比においては、炭素数2〜6の脂肪族ジオールの含有量が、100モル%のポリエステルを用いた実施例8のトナーが、低温定着性、保存性、耐久性により優れることが分かる。
実施例1と実施例8との比較から、炭素数2〜6の脂肪族ジオールとして、第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールが100モル%の実施例1のトナーは、保存性に優れ、第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールと、α,ω−脂肪族ジオールとを併用している実施例8のトナーは、低温定着性及び耐久性に優れることが分かる。
実施例5と実施例6との比較から、炭酸カルシウムは、ロジン酸処理よりも、脂肪酸処理を行っている方が、保存性に優れることが分かる。
実施例7と比較例7との比較から、水酸化マグネシウムのような他の無機粒子では、本発明の効果がないことが分かる。
実施例1と比較例1においては、炭酸カルシウムの有無により、保存性及び耐久性が格段に向上しているが、比較例2と比較例4の対比より、アルコール成分として芳香族系ジオールを用いたポリエステルを含むトナーでは、炭酸カルシウムを用いても、それらの効果は非常に小さいことが分かる。
Claims (5)
- 炭素数2以上6以下の脂肪族ジオールを60モル%以上含有するアルコール成分と、カルボン酸成分との重縮合を含む工程により得られるポリエステル系樹脂、及び炭酸カルシウムをトナー粒子内部に含有する電子写真用トナーであって、前記炭酸カルシウムの含有量が、前記ポリエステル系樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であり、前記炭酸カルシウムの個数平均粒子径が3nm以上100nm以下である、電子写真用トナー。
- 炭素数2以上6以下の脂肪族ジオールが、第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールを含む、請求項1記載の電子写真用トナー。
- 炭酸カルシウムが、脂肪酸又はロジンで表面処理されている、請求項1又は2記載の電子写真用トナー。
- 炭素数2以上6以下の脂肪族ジオールが、1,2-プロパンジオールを含有する、請求項1〜3いずれか記載の電子写真用トナー。
- カルボン酸成分が、芳香族ジカルボン酸化合物を含有する、請求項1〜4いずれか記載の電子写真用トナー。
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