JP6632317B2 - トナー - Google Patents
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Description
高速印刷に対応するため、定着工程においてトナーをより素早く溶融させる技術が検討されている。また、省エネルギー対応策として、定着工程での消費電力を低下させるために、トナーをより低い定着温度で定着させる技術が検討されている。
近年、そのシャープメルト性をさらに向上させるために、結着樹脂に結晶性ポリエステル樹脂を含有させたトナーが開発されてきている。トナー中に結晶性ポリエステルを含有させることで、定着温度で素早く溶融しながらも、定着温度までは硬さを維持できるため、低温定着性と保存安定性を両立させることが可能である。
特許文献2では、結晶性ポリエステル樹脂と荷電制御剤としてアゾ系鉄錯体化合物とを含有するトナーが提案されている。アゾ系鉄錯体化合物を用いることで、トナーの初期の帯電性を向上させるとともに、長期間の使用においても帯電性の変化が小さく、カブリ等の画像弊害を起こさないトナーが得られることが開示されている。
前記結着樹脂は、多価アルコールの総モル数に対して芳香族多価アルコールを90モル%以上含有したアルコール成分と、多価カルボン酸成分とを含む単量体組成物を縮重合して得られた非晶性樹脂であり、
前記結晶性ポリエステル樹脂は、多価アルコールの主成分として炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールと、多価カルボン酸の主成分として炭素数6以上12以下の脂肪族ジカルボン酸とを含む単量体組成物を縮重合して得られた結晶性ポリエステル樹脂であり、
さらに前記トナー粒子は、下記式(1)で示される化合物を含有する
ことを特徴とするトナーである。
前記結着樹脂は、多価アルコールの総モル数に対して芳香族多価アルコールを90モル%以上含有したアルコール成分と、多価カルボン酸成分とを含む単量体組成物を縮重合して得られた非晶性樹脂であり、
前記結晶性ポリエステル樹脂は、多価アルコールの主成分として炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールと、多価カルボン酸の主成分として炭素数6以上12以下の脂肪族ジカルボン酸とを含む単量体組成物を縮重合して得られた結晶性ポリエステル樹脂であり、
さらに前記トナー粒子は、下記式(1)で示される化合物を含有する。
この効果が発現するメカニズムは完全には明らかになっていないが、本発明者らは次のように推定している。
式(1)で示される化合物は、吸水しにくい特性を有しているため、主に荷電制御剤として式(1)で示される化合物を用いることで、高湿環境に晒されても荷電制御剤の摩擦帯電性を維持することができ、画像濃度やカブリが良好になる。
以上の組み合わせにより、低温定着性および高温高湿環境における帯電性が向上するとともに、耐熱保存性が格段に向上すると考えられる。
本発明のトナーは、上記の式(1)に示す化合物を主に荷電制御剤として用いることで、従来のトナーに比較して、吸水性を飛躍的に抑制できることを見出した。上記の式(1)に示す化合物を主に荷電制御剤として用いることで吸水性が抑制される詳しい理由は明らかではないが、ピラゾロン骨格を配位子内に有することが吸水性の抑制に寄与していると考えられる。上述した様に、式(1)に示す化合物を用いることにより、トナーの摩擦帯電性を維持することができる。その結果、トナーの低温定着性と摩擦帯電性とを高いレベルで両立させることができる。
上記式(1)で表される化合物は、下記式(3)で表されるモノアゾ鉄錯体化合物であることがさらに好ましい。
式(3)に示す構造をとることで、湿度履歴の影響をより受け難くなる。
荷電制御剤である化合物をトナー粒子に含有させる方法としては、予めトナー粒子を製造し、トナー粒子の表面に荷電制御剤を添加(外添)する方法や内部に添加(内添)する方法が挙げられる。
内部に添加(内添)する方法としては、荷電制御剤を着色剤とともに結着樹脂に添加し、混練し、粉砕する方法、又は重合性の単量体モノマーに荷電制御剤を添加し、重合させてトナー粒子を得る方法が挙げられる。
前記式(1)で示される化合物の含有量は、結着樹脂(非晶性樹脂)と結晶性ポリエステル樹脂との合計100質量部に対し0.5質量部以上5.0質量部以下が好ましい。
前記式(1)で示される化合物の含有量が0.5質量部以上であると高温高湿下での帯電性及び保存性に優れる。
前記式(1)で示される化合物の含有量が5.0質量部以下であると低温定着性が優れる。
本発明のトナーは、定着助剤として結晶性ポリエステル樹脂を含有する。
トナー粒子に含まれる結晶性ポリエステル樹脂は、炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールと、炭素数6以上12以下の脂肪族ジカルボン酸とを、主成分として含む単量体組成物を縮重合反応させることにより得られる。
炭素数6以上12以下の脂肪族ジオール以外のアルコール成分としては、特に限定されないが、炭素数2以上5以下又は13以上22以下の鎖状の脂肪族ジオールが好ましく、直鎖状の脂肪族ジオールがより好ましい。例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−ブタジエングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ネオペンチルグリコールが挙げられる。
該多価アルコール単量体のうち2価アルコール単量体としては、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA(ビスフェノールA EO付加物)、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA(ビスフェノールA PO付加物)等の芳香族アルコール;1,4−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
また、該多価アルコール単量体のうち3価以上の多価アルコール単量体としては、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等の芳香族アルコール;ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセリン、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の脂肪族アルコール等が挙げられる。
炭素数6以上12以下の脂肪族ジカルボン酸以外の多価カルボン酸成分としては、特に限定されないが、炭素数2以上5以下又は13以上22以下の鎖状の脂肪族ジカルボン酸が好ましく、直鎖状の脂肪族ジカルボン酸がより好ましい。具体例としてはシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、グルタコン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸が挙げられ、これらの酸無水物または低級アルキルエステルを加水分解したものなども含まれる。
その他の多価カルボン酸単量体のうち、2価のカルボン酸としては、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族カルボン酸;n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸の脂肪族カルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸が挙げられ、これらの酸無水物または低級アルキルエステルなども含まれる。
また、その他のカルボン酸単量体のうち、3価以上の多価カルボン酸としては、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、1,2,4−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、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、等の脂肪族カルボン酸が挙げられ、これらの酸無水物または低級アルキルエステル等の誘導体等も含まれる。
また、上記縮重合反応は、通常の重合触媒、例えばチタンブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、酢酸スズ、酢酸亜鉛、二硫化スズ、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムなど公知の触媒を使用して行うことができる。重合温度、触媒量は特に限定されるものではなく、適宜に決めればよい。
結晶性ポリエステル樹脂の含有量が、1.0質量部以上であると、低温定着性が優れる。
結晶性ポリエステル樹脂の含有量が、20.0質量部以下であると保存性が優れる。
本発明のトナーに用いられる非晶性樹脂は、多価アルコールの総モル数に対して芳香族多価アルコールを90モル%以上含有したアルコール成分と、多価カルボン酸成分とを含む単量体組成物を縮重合して得られた非晶性樹脂である。ここで、分岐ポリマーを作製する場合には、結着樹脂の分子内において部分架橋することが有効であり、そのためには、3価以上の多官能化合物を使用することが好ましい。従って、ポリエステルユニットの原料モノマーとして、3価以上のカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステル、及び/又は3価以上のアルコールを含むことが好ましい。
下記式(A)で示されるビスフェノールAの誘導体としては、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物など)が好ましい。
2価のアルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールAが挙げられる。
これらの2価のアルコール及び3価以上のアルコールは、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
2価のカルボン酸成分としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、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、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸、これらの酸の無水物及びこれらの低級アルキルエステルが挙げられる。
これらのうち、マレイン酸、フマル酸、テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸が好ましく用いられる。
ハイブリッド樹脂のような、ビニル系樹脂やビニル系共重合ユニットとポリエステル樹脂の反応生成物を得る方法としては、
ビニル系樹脂やビニル系共重合ユニット及びポリエステル樹脂のそれぞれと反応しうるモノマー成分を含むポリマーが存在しているところで、どちらか一方もしくは両方の樹脂の重合反応を行う方法が好ましい。
低分子量の結着樹脂Bの数平均分子量は1500以上3500以下であることが、優れた低温定着性を得ることができるという観点から好ましい。また、低分子量の結着樹脂の酸価は10mgKOH/g以下であることが、高温高湿環境下における優れた帯電安定性を得ることができるという観点から好ましい。
本発明のトナーに使用される結着樹脂としては、顔料分散性を向上させたり、トナーの帯電安定性、耐ブロッキング性を改善したりする目的で上記非晶性樹脂以外に下記の重合体を本発明の効果を阻害しない量で添加することも可能である。
本発明のトナーの結着樹脂に用いられるその他の樹脂としては、例えば以下の樹脂が挙げられる。ポリスチレン、ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体などのスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロン−インデン樹脂、石油系樹脂等が挙げられる。
本発明のトナーに用いられるワックスとしては、例えば以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキレン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの。さらに、以下のものが挙げられる。パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸の如き飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、パリナリン酸の如き不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如き飽和アルコール類;ソルビトールの如き多価アルコール類;パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸の如き脂肪酸類と、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如きアルコール類とのエステル類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドの如き脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドの如き飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミドの如き不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミドの如き芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムの如き脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸の如きビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加によって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物。
本発明では、ワックスは、結着樹脂100質量部あたり1質量部以上20質量部以下で使用されることが好ましい。含有量が1質量部未満であると離型剤添加の効果がなく、高温でのオフセットや分離不良を起こす場合がある。一方、20質量部を超えると、トナーの機械的強度が低下するため、連続出力時の画像安定性が低下する場合がある。
トナーに含有できる着色剤としては、以下のものが挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤とマゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調色したものが挙げられる。着色剤には、顔料を単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。
シアントナー用染料としては、C.I.ソルベントブルー70がある。
イエロートナー用染料としては、C.I.ソルベントイエロー162がある。
着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して0.1質量部以上30質量部以下で使用されることが好ましい。
本発明のトナーには、必要に応じて無機微粒子を含有させることもできる。無機微粒子は、トナー粒子に内添しても良いし外添剤としてトナー粒子と混合してもよい。外添剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムの如き無機微粉体が好ましい。無機微粉体は、シラン化合物、シリコーンオイル又はそれらの混合物の如き疎水化剤で疎水化されていることが好ましい。
外添剤は、トナー粒子100質量部に対して0.1質量部以上10.0質量部以下使用されることが好ましい。トナー粒子と外添剤との混合は、ヘンシェルミキサーの如き公知の混合機を用いることができる。
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、ドット再現性をより向上させるために、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が、また長期にわたり安定した画像が得られるという点で好ましい。
磁性キャリアとしては、例えば、表面を酸化した鉄粉、或いは、未酸化の鉄粉や、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、クロム、希土類の如き金属粒子、それらの合金粒子、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、その際のキャリア混合比率は、二成分系現像剤中のトナー濃度として、2質量%以上15質量%以下、好ましくは4質量%以上13質量%以下にすると通常良好な結果が得られる。
トナー粒子を製造する方法としては、溶融混練法、乳化転相法、懸濁重合法、乳化凝集法など、従来から公知のいずれの方法により得られたものであってもよい。荷電制御剤や結晶性ポリエステル樹脂を非晶性樹脂中に微分散させるという観点から、結着樹脂と、樹脂組成物と、結晶性ポリエステル樹脂を溶融混練し、混練物を冷却後、粉砕及び分級する溶融混練法が好ましい。
以下、溶融混練法でのトナー製造手順について説明する。
トナー及び原材料の各種物性の測定法について以下に説明する。
樹脂のTHF可溶分の分子量分布は、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した。
まず、室温で24時間かけて、トナーをテトラヒドロフラン(THF)に溶解した。その後得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー(株)製)で濾過してサンプル溶液を得た。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量%となるように調整した。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定した。
カラム:Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工(株)製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10mL
無機微粒子のBET比表面積の測定は、JIS Z8830(2001年)に準じて行った。具体的な測定方法は、以下の通りである。
測定装置としては、定容法によるガス吸着法を測定方式として採用している「自動比表面積・細孔分布測定装置 TriStar3000((株)島津製作所製)」を用いた。測定条件の設定および測定データの解析は、本装置に付属の専用ソフト「TriStar3000 Version4.00」を用いて行い、また装置には真空ポンプ、窒素ガス配管、ヘリウムガス配管が接続されている。窒素ガスを吸着ガスとして用い、BET多点法により算出した値を本発明における無機微粒子のBET比表面積とした。
なお、BET比表面積は以下のようにして算出した。
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、測定サンプルの種類、吸着ガスの種類、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)
さらに、該で算出したVmと窒素分子の分子占有断面積(0.162nm2)から、下記の式に基づいて、無機微粒子のBET比表面積S(m2/g)を算出する。
S=Vm×N×0.162×10−18
(ここで、Nはアボガドロ数(モル−1)である。)
本装置を用いた測定は、装置に付属の「TriStar3000 取扱説明書V4.0」に従うが、具体的には、以下の手順で測定した。
無機微粒子を入れた該試料セルを真空ポンプと窒素ガス配管を接続した「前処理装置 バキュプレップ061((株)島津製作所製)」にセットし、温度23℃にて真空脱気を約10時間継続した。なお、真空脱気の際には、無機微粒子が真空ポンプに吸引されないよう、バルブを調整しながら徐々に脱気した。セル内の圧力は脱気とともに徐々に下がり、最終的には約0.4Pa(約3ミリトール)となった。真空脱気終了後、窒素ガスを徐々に注入して試料セル内を大気圧に戻し、試料セルを前処理装置から取り外した。そして、この試料セルの質量を精秤し、風袋との差から外添剤の正確な質量を算出した。なお、この際に、試料セル内の外添剤が大気中の水分等で汚染されないように、秤量中はゴム栓で試料セルに蓋をした。
トナー粒子の重量平均粒径(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 Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター(株)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(株)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。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行った。
前記専用ソフトの「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(株)製)を用いて得られた値を設定した。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した。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た。
具体的な測定法は以下の通りである。
(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」をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL加えた。
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(株)製。
(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た。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した。
(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%となるように調整した。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行った。
(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)を算出した。なお、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」を重量平均粒径(D4)とした。
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000型」(シスメックス(株)製)によって、校正作業時の測定・解析条件で測定した。
フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000型」(シスメックス(株)製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は、1視野が512画素×512画素であり、1画素あたり0.37×0.37μmの画像処理解像度で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積や周囲長等が計測される。
円形度C=2×(π×S)1/2/L
粒子像が真円形の時に円形度は1.000になり、粒子像の外周の凹凸の程度が大きくなるほど円形度は小さい値になる。
各粒子の円形度を算出後、円形度0.2から1.0の範囲を800分割したチャンネルに振り分け、各チャンネルの中心値を代表値として平均値を計算し平均円形度の算出を行う。
分散処理には、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散機(例えば「VS−150」、(株)ヴェルヴォクリーア製)を用いる。
なお、本願実施例では、シスメックス(株)が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像分析装置を使用し、解析粒子径を円相当径2.00μm以上、200.00μm以下に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行う。
樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量分析装置(DSC:Differential Scanning Calorimetry)「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、樹脂約5mgを精秤し、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、測定範囲温度30〜200℃の間で、昇温速度10℃/分で測定を行う。一度180℃まで昇温させ10分間保持し、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、温度30〜100℃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、樹脂のガラス転移温度(Tg)とする。
本発明におけるトナー等(トナー、結晶性ポリエステル)の最大吸熱ピークのピーク温度(Tp)は、DSC Q2000(TA Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定を行う。
昇温速度:10℃/分
測定開始温度:20℃
測定終了温度:180℃
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5mgを精秤し、銀製のパンの中に入れ、一回測定を行う。リファレンスとしては銀製の空パンを用いる。
最大吸熱ピーク(結着樹脂由来の最大吸熱ピーク)がワックス及び結晶性樹脂以外の樹脂の吸熱ピークと重なっていない場合は、
得られた最大吸熱ピークの吸熱量をそのままワックス及び結晶性樹脂に由来する最大吸熱ピークの吸熱量として扱う。
一方、結着樹脂の最大吸熱ピークがワックス及び結晶性樹脂以外の樹脂の吸熱ピークと重なっている場合は、
得られた最大吸熱ピークの吸熱量からワックス及び結晶性樹脂以外の樹脂に由来する吸熱量を、差し引く必要がある。
なお、最大吸熱ピークとは、ピークが複数あった場合に、吸熱量が最大となるピークのことを意味する。また、最大吸熱ピークの吸熱量(ΔH)はピークの面積から装置付属の解析ソフトを用いて計算により求める。
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」((株)島津製作所製)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。
CFT−500Dの測定条件は、以下の通りである。
開始温度:40℃
到達温度:150℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/分
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
・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:72.0質量部(0.20モル;多価アルコールの総モル数に対して100.0モル%)
・テレフタル酸:
28.0質量部(0.17モル;多価カルボン酸の総モル数に対して100.0モル%)
・2−エチルヘキサン酸錫(エステル化触媒):0.5質量部
さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、温度180℃まで冷却し、大気圧に戻した(第1反応工程)。
1.3質量部(0.01モル;多価カルボン酸の総モル数に対して4.0モル%)
・tert−ブチルカテコール(重合禁止剤):0.1質量部
多価アルコール成分のモノマー及びモル%を表1に示すように変更した以外は非晶性樹脂A1の製造例と同様にして、非晶性樹脂A2〜A5を得た。
・1,6−ヘキサンジオール:
34.5質量部(0.29モル;多価アルコールの総モル数に対して100.0モル%)
・ドデカン二酸:
65.5質量部(0.28モル;多価カルボン酸の総モル数に対して100.0モル%)
・2−エチルヘキサン酸錫:0.5質量部
次に、上記材料を加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度200℃に維持したまま、4時間反応させた。
その後、再び反応槽内を5kPa以下へ減圧して温度200℃で3時間反応させることにより、結晶性ポリエステル樹脂B1を得た。
また、DSC測定による吸熱ピークより求めた結晶性ポリエステル樹脂B1のTm(融点)は、73℃であった。
用いた脂肪族モノカルボン酸及び脂肪族モノアルコールからなる群より選ばれた1種以上の脂肪族化合物を表2に示すとおり変更した以外は、結晶性ポリエステル樹脂B1の製造例と同様に製造した。
水76.5質量部及び35%塩酸15.2質量部の混合溶液中に、4−クロロ−2−アミノフェノールの10質量部を加え、冷却下で撹拌した。氷冷し、溶液の温度が0℃〜5℃になるように維持し、水24.6質量部に溶解させた亜硝酸ナトリウム13.6質量部を塩酸水溶液に滴下し、2時間撹拌しジアゾ化した。これにスルファミン酸で過剰の亜硝酸を消失させた後、濾過を行ってジアゾ溶液とした。
荷電制御剤(C1)の製造例において、3−メチル−1−(3,4−ジクロロフェニル)−5−ピラゾロンを3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロンに変更した。それ以外は、荷電制御剤(C1)の製造例と同様にして、モノアゾ金属錯体化合物である荷電制御剤(C2)を得た。
荷電制御剤(C2)の製造例において、金属化に用いた塩化第二鉄水溶液を塩化アルミニウム水溶液に変更した。それ以外は、モノアゾ金属錯体化合物(C2)の製造例と同様にして、モノアゾ金属錯体化合物である荷電制御剤(C3)を得た。
・非晶性樹脂A1 90質量部
・結晶性ポリエステル樹脂B1 10質量部
・化合物C1 2質量部
・ワックス(フィッシャートロプシュワックス、融点90℃) 5質量部
・カーボンブラック(キャボット社製 Nipex35) 5質量部
また、トナー1を温度55℃/相対湿度41%に48時間静置し、DSC吸熱量(ΔH)を求めたところ、温度63℃付近をピークに持つ結晶性ポリエステル由来の吸熱曲線と、温度90℃付近をピークに持つワックス由来の吸熱曲線が得られた。
表4に示す通り、材料の種類、添加部数、熱処理の有無を変更した以外は、トナー製造例1と同様に行った。トナー2〜15、17〜20の概要を表4に示す。
また、トナー2〜15、17〜20を温度55℃/相対湿度41%に48時間静置し、DSC吸熱量(ΔH)を求めたところ、トナー2〜15、トナー17及びトナー20において温度63℃付近をピークに持つ結晶性ポリエステル由来の吸熱曲線が得られた。トナー19においては温度97℃付近をピークに持つ結晶性ポリエステル由来の吸熱曲線が得られた。
また、すべてトナーにおいて温度90℃付近をピークに持つワックス由来の吸熱曲線が得られた。
[結着樹脂微粒子分散液(1)]
前記非晶性樹脂A4 100質量部をテトラヒドロフラン150質量部に溶解した。このテトラヒドロフラン溶液を室温においてホモジナイザー(IKAジャパン製:ウルトラタラクス)にて10000rpmで2分間攪拌しながら、界面活性剤として水酸化カリウム5質量部およびドデシルベンゼン−スルホン酸ナトリウム10質量部を添加したイオン交換水1000質量部を滴下した。この混合溶液を約75℃に加温することによりテトラヒドロフランを除去した。その後、固形分が8%になるようにイオン交換水で希釈し、体積平均粒径0.09μmの結着樹脂微粒子分散液(1)を得た。
前記結着樹脂微粒子分散液(1)の調製において、前記結着樹脂A4を前記結晶性ポリエステル樹脂B1に代えた以外は同様にして結着樹脂微粒子分散液(2)を得た。
・化合物C3 90質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC) 10質量部
・イオン交換水 250質量部
・カーボンブラック(キャボット社製 Nipex35) 90質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC) 10質量部
・イオン交換水 250質量部
・離型剤(フィッシャートロプシュワックス、融点90℃) 10質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンRK) 1質量部
イオン交換水 89質量部
・結着樹脂微粒子分散液(1) 7.8質量部(非晶性樹脂相当分)
・結着樹脂微粒子分散液(2) 2.2質量部(結晶性樹脂相当分)
・荷電制御剤分散液 0.2質量部(荷電制御剤相当分)
・黒色着色剤分散液 0.5質量部(着色剤相当分)
・離型剤微粒子分散液 0.5質量部(離型剤相当分)
・1.5質量%硫酸マグネシウム水溶液 10質量部
・イオン交換水 残部
全量 100質量部
また、トナー16を温度55℃/相対湿度41%に48時間静置し、DSC吸熱量(ΔH)を求めたところ、温度63℃付近をピークに持つに結晶性ポリエステル由来の吸熱曲線と、温度90℃付近をピークに持つワックス由来の吸熱曲線が得られた。
荷電制御剤(化合物C4)として、下記式(4)の構造を有する鉄アゾ錯体(保土谷化学工業(株)製、商品名:T−77)を用い、その他の材料を表4に示したものを用いた以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー21を作製した。下記式(4)中、a+b+cは1である。
工程1(秤量・混合工程):
・Fe2O3 60.2質量%
・MnCO3 33.9質量%
・Mg(OH)2 4.8質量%
・SrCO3 1.1質量%
となるようにフェライト原材料を秤量した。その後、ジルコニア(直径:10mm)のボールを用いた乾式ボールミルで2時間粉砕・混合した。
粉砕・混合した後、バーナー式焼成炉を用い大気中で温度1000℃で3時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。フェライトの組成は、下記の通り。
(MnO)a(MgO)b(SrO)c(Fe2O3)d
上記式において、a=0.39、b=0.11、c=0.01、d=0.50
クラッシャーで0.5mm程度に粉砕した後に、ジルコニア(直径:10mm)のボールを用い、仮焼フェライト100質量部に対し、水を30質量部加え、湿式ボールミルで2時間粉砕した。
そのスラリーを、ジルコニアのビーズ(直径:1.0mm)を用いた湿式ビーズミルで4時間粉砕し、フェライトスラリーを得た。
フェライトスラリーに、バインダーとして仮焼フェライト100質量部に対してポリビニルアルコール2.0質量部を添加し、スプレードライヤー(製造元:大川原化工機)で、約36μmの球状粒子に造粒した。
焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度1.00体積%以下)で、温度1150℃で4時間焼成した。
工程6(選別工程):
凝集した粒子を解砕した後に、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、磁性コア粒子1を得た。
・シクロヘキシルメタクリレートモノマー 26.8質量部
・メチルメタクリレートモノマー 0.2質量部
・メチルメタクリレートマクロモノマー 8.4質量部
(片末端にメタクリロイル基を有する重量平均分子量5000のマクロモノマー)
・トルエン 31.3質量部
・メチルエチルケトン 31.3質量部
・コート樹脂 20.0質量%
・トルエン 80.0質量%
上記材料をビーズミルで分散混合し、樹脂液を得た。
画像形成装置として、キヤノン(株)製デジタル商業印刷用プリンターimageRUNNER ADVANCE C9075 PRO改造機を用いて、後述の評価を行った。シアン位置または/及びマゼンタ位置の現像器に二成分系現像剤1を入れ、紙上のトナーの載り量が所望になる画像を形成した。改造点としては、定着温度、プロセススピード、現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーを自由に設定できるように変更した。画像出力評価は、所望の画像比率のFFh画像(ベタ画像)を出力した。FFhとは、256階調を16進数で表示した値であり、00hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFhが256階調の256階調目(ベタ部)である。
以下の評価方法に基づいて評価し、その結果を表6に示す。
紙:CS−680(68.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン(株)より販売)
紙上のトナーの載り量:1.20mg/cm2
(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
評価画像:上記A4用紙の中心に10cm2の画像を配置
定着試験環境:低温低湿環境:温度15℃/相対湿度10%(以下「L/L」)
定着温度:170℃
プロセススピード:450mm/秒
A:濃度低下率2.0%未満 (非常に優れている)
B:濃度低下率2.0%以上、5.0%未満 (良好である)
C:濃度低下率5.0%以上、15.0%未満 (普通)
D:濃度低下率15.0%以上 (悪い)
高温高湿下での帯電性の評価は、高温高湿環境下(温度30℃/80%)において、初期および画像印字比率40%の条件で連続50000枚出力後、A3紙全面に00hのベタ画像(ベタ白画像)を印字し、以下の基準で判断した。印字しない紙の6点の平均反射率Dr(%)と、印字した紙の6点の平均反射率Ds(%)とを、リフレクトメータ((有)東京電色製の「REFLECTOMETER MODEL TC−6DS」)によって測定し、カブリ率(%)を求めた。
カブリ率(%)=Dr(%)−Ds(%)
評価結果は以下の基準でA〜Dにランク付けしたが、本発明ではランクCまでが許容できるレベルである。
A:カブリ率が0.5%未満 (非常に優れている)
B:カブリ率が0.5以上1.5%未満 (良好である)
C:カブリ率が1.5以上3.0%未満 (普通)
D:カブリ率が3.0%以上 (悪い)
100ccのポリカップにトナー5gを入れ、温度及び湿度可変型の恒温槽(温度55℃/41%)に48時間静置し、静置後にトナーの凝集性を評価した。凝集性は、ホソカワミクロン(株)製パウダーテスタPT-Xにて0.5mmの振幅にて10秒間、目開き20μmのメッシュで振るった際に、残ったトナーの残存率を評価指標とした。
評価結果は以下の基準でA〜Dにランク付けしたが、本発明ではランクCまでが許容できるレベルである。
A:残存率2.0%未満 (非常に優れている)
B:残存率2.0%以上、10.0%未満 (良好である)
C:残存率10.0%以上、15.0%未満 (普通)
D:残存率15.0%以上 (悪い)
二成分系現像剤2〜21を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表6に示す。
2.圧縮気体流量調整手段
3.導入管
4.突起状部材
5.供給管
6.処理室
7.熱風供給手段
8.冷風供給手段
9.規制手段
10.回収手段
11.熱風供給手段出口
12.分配部材
13.旋回部材
14.粉体粒子供給口
Claims (7)
- 結着樹脂、および結晶性ポリエステル樹脂を有するトナー粒子を有するトナーであって、
前記結着樹脂は、多価アルコールの総モル数に対して芳香族多価アルコールを90モル%以上含有したアルコール成分と、多価カルボン酸成分とを含む単量体組成物を縮重合して得られた非晶性樹脂であり、
前記結晶性ポリエステル樹脂は、多価アルコールの主成分として炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールと、多価カルボン酸の主成分として炭素数6以上12以下の脂肪族ジカルボン酸とを含む単量体組成物を縮重合して得られた結晶性ポリエステル樹脂であり、
さらに前記トナー粒子は、下記式(1)で示される化合物を含有する
ことを特徴とするトナー。
- 前記非晶性樹脂中の芳香族多価アルコールは、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物である請求項1または2に記載のトナー。
- 前記式(1)で示される化合物は、前記非晶性樹脂と前記結晶性ポリエステル樹脂との合計100質量部に対して、0.5質量部以上5.0質量部以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、前記非晶性樹脂と前記結晶性ポリエステル樹脂との合計100質量部に対して、1.0質量部以上20.0質量部以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記トナーは、前記非晶性樹脂、前記結晶性ポリエステル樹脂及び前記式(1)で示される化合物を含有する混合物を溶融混練する工程を経て製造されたものである請求項1〜5のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記トナーは、得られた混練物を冷却し、得られた冷却物を粉砕して得られたトナー粒子を熱処理する工程を経て製造されたものである請求項1〜6のいずれか1項に記載のトナー。
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