JP6769133B2 - 静電潜像現像用トナー - Google Patents
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Description
本発明は、結晶性ポリエステル樹脂および非晶性樹脂を含む、静電潜像現像用トナーであって、前記結晶性ポリエステル樹脂が、芳香族カルボン酸モノマー由来の構成単位を含み、当該芳香族カルボン酸モノマー由来の構成単位の含有量が、前記結晶性ポリエステル樹脂に含まれるすべてのカルボン酸モノマー由来の構成単位に対し、30〜80モル%であり、前記非晶性樹脂が、芳香族化合物モノマー由来の構成単位を含み、当該芳香族化合物モノマー由来の構成単位の含有量が、前記非晶性樹脂に含まれるすべてのモノマー成分由来の構成単位に対し、50〜70モル%である、静電潜像現像用トナーである。
結晶性ポリエステル樹脂は、通常、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られ、結晶性を有する樹脂をいう。本発明の結晶性ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸の中でも芳香族カルボン酸モノマーに由来する構成単位を含み、当該芳香族カルボン酸モノマー由来の構成単位の含有量が、前記結晶性ポリエステル樹脂に含まれるすべてのカルボン酸モノマー由来の構成単位に対し、30〜80モル%であることを特徴の一つとする。
本発明によれば、非晶性樹脂が、芳香族化合物モノマー由来の構成単位を含み、当該芳香族化合物モノマー由来の構成単位の含有量が、前記非晶性樹脂に含まれるすべてのモノマー成分由来の構成単位に対し、50〜70モル%であることを特徴の一つとする。
本発明の好ましい実施形態によれば、前記非晶性樹脂が、ポリエステル樹脂を含む。かかる形態によって、定着性向上の技術的効果を有する。
本発明の好ましい実施形態によれば、帯電の環境安定性の観点から、前記非晶性樹脂が、ビニル樹脂を含む。
スチレンアクリル共重合体は、少なくとも、スチレン単量体と、(メタ)アクリル酸エステル単量体とを用いて、重合を行うことにより形成されるものであると好ましい。ここで、スチレン単量体とは、CH2=CH−C6H5の構造式で表されるスチレンの他、スチレン構造中に公知の側鎖や官能基を有する構造のものも含まれるものである。
本発明の好ましい実施形態によれば、前記結晶性ポリエステル樹脂に対して、前記非晶性樹脂の質量比が3〜50である。本発明のより好ましい実施形態によれば、前記結晶性ポリエステル樹脂に対して、前記非晶性樹脂の質量比が4〜19である。特に、4以上であることによって、結晶性ポリエステル樹脂が非晶性樹脂に対して適当な量となり、定着後の画像中の結晶性ポリエステル樹脂と非晶性樹脂とは相溶状態になることを抑制し、特に、19以下であることによって結晶性ポリエステル樹脂が非晶性樹脂に対して適当な量となり、定着後の画像中の結晶性ポリエステル樹脂と非晶性樹脂とは相分離状態になることを抑制させる。より好ましくは6〜15であり、かような形態の場合、かかる技術的効果がより発揮される。
本発明の好ましい実施形態のトナーは、結晶性ポリエステル樹脂および非晶性樹脂と、着色剤および必要に応じて内添剤とを含有するトナー母体粒子に、外添剤を添加することによりなる。なお、本発明のトナーは、単層構造であってもよいしコアシェル構造であってもよい。コアシェル構造の製造方法も従来公知の知見が適宜適用される。
着色剤としては公知の着色剤が使用できる。
内添剤としては、特に制限されないが、荷電制御剤、離型剤などが挙げられる。
荷電制御剤としては、摩擦帯電により正又は負の帯電を与えることのできる物質であれば特に限定されず、公知の種々の正帯電制御剤及び負帯電制御剤を用いることができる。
離型剤としては、公知の種々のワックスを用いることができる。
トナー母体粒子は、乳化凝集法によって作製されうる。よって、作製されるトナー母体粒子(トナー)の形状は、真球に近くなる。トナー母体粒子の下記数式1で示される平均円形度(単に、円形度とも称する)は、0.910以上であることが好ましい。また、転写効率の向上や帯電安定性の観点から、より好ましくは0.920〜0.996である。
トナー母体粒子の粒径は、体積基準のメジアン径(D50)で3〜8μmであることが好ましい。この粒径は、凝集剤の濃度、融着時間、重合体自体の組成によって制御することができる。体積基準のメジアン径(D50)が3〜8μmであることにより、細線の再現性や、写真画像の高画質化が達成できる。なお、体積基準のメジアン径(D50)は、例えば、「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)により測定できる。
トナー母体粒子には、流動性や帯電性を改善する目的で外添剤を添加することもできる。外添剤としては、例えば、数平均一次粒子径5〜30nmの粒径の、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化チタン粒子などの無機酸化物粒子や、チタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛などの無機チタン酸化合物粒子などの無機粒子が挙げられる。
次に、本発明のトナーの製造方法について説明する。本発明のトナーの製造方法は、乳化凝集法であることが好ましい。乳化凝集法を採用することによって、トナーの小粒径化が図れ、微粉成分の発生を抑制できることで粒度分布がシャープなトナーを得られる利点がある。また、製造時の所要エネルギーが少ないという利点もある。
凝集を進行させる凝集剤としては、特に限定されるものではないが、電荷中和反応と架橋作用を使い粒子を成長させるものとして金属塩から選択されるものが好適である。金属塩としては、例えばナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属の塩などの一価の金属塩;カルシウム、マグネシウム、マンガン、銅などの二価の金属塩;鉄、アルミニウムなどの三価の金属塩などが挙げられる。
凝集粒子の成長を停止させる凝集停止剤としては凝集作用を緩和させる塩が用いられる。例えば塩化ナトリウム、多価有機酸またはその塩、アミノ酸、ポリホスホン酸またはこれらの塩を使用することができる。また系内のpHを変化させることによって凝集作用を緩和させる方法も用いることができる。
上記のようにトナー母体粒子を作製し、公知の方法(例えば、ヘンシェルミキサー等による混合)で、上記の外添剤を添加することによって、トナーを作製することができる。この際、回転翼周速は、20〜60m/sec程度であることが好ましく、温度は25〜45℃程度、時間は10〜30分程度であることが好ましい。必要に応じて、粗大粒子を除去してもよい。
本発明のトナーは、例えば磁性体を含有させて一成分磁性トナーとして使用する場合、いわゆるキャリアと混合して二成分現像剤として使用する場合、非磁性トナーを単独で使用する場合などが考えられ、いずれも好適に使用することができる。
(分子量)
本発明において、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量は、以下のようにして測定される値である。
結晶性ポリエステル樹脂の融点は、以下のようにして測定される値である。
〔結晶性ポリエステル樹脂〔cpr1〕の合成例〕
窒素導入管、脱水管、撹拌拌器および熱電対を装備した四つ口フラスコに下記の重縮合系樹脂の原料モノマーおよびエステル化触媒としてTi(OBu)40.4質量部を入れ、180℃で4時間反応させた(表2)。
・テレフタル酸 230質量部
・1,6−ヘキサンジオール 280質量部
その後、毎時10℃で210℃まで昇温し、210℃で5時間保持した後、減圧下(8kPa)にて1時間反応させることで結晶性ポリエステル樹脂〔cpr1〕を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂〔cpr1〕は、数平均分子量(Mw)が18,000、融点が91℃であった。
結晶性ポリエステル樹脂〔cpr1〕30質量部を溶融させて溶融状態のまま、乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)に対して毎分100質量部の移送速度で移送した。また、この溶融状態の結晶性ポリエステル樹脂〔cpr1〕の移送と同時に、当該乳化分散機に対して、水性溶媒タンクにおいて試薬アンモニア水70質量部をイオン交換水で希釈した、濃度0.37質量%の希アンモニア水を、熱交換機で100℃に加熱しながら毎分0.1リットルの移送速度で移送した。そして、この乳化分散機を、回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cm2の条件で運転することにより、体積基準のメジアン径が200nmの結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液〔cpd1〕を調製した。
窒素導入管、脱水管、撹拌拌器および熱電対を装備した四つ口フラスコに下記の重縮合系樹脂の原料モノマーおよびエステル化触媒としてTi(OBu)41.0質量部を入れ、180℃で4時間反応させた。
・テレフタル酸 45質量部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加体 500質量部
その後、毎時10℃で210℃まで昇温し、210℃で5時間保持した後、減圧下(8kPa)にて1時間反応させた。
結晶性ポリエステル樹脂〔apr1〕30質量部を溶融させて溶融状態のまま、乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)に対して毎分100質量部の移送速度で移送した。また、この溶融状態の非晶性ポリエステル樹脂〔apr1〕の移送と同時に、当該乳化分散機に対して、水性溶媒タンクにおいて試薬アンモニア水70質量部をイオン交換水で希釈した、濃度0.37質量%の希アンモニア水を、熱交換機で100℃に加熱しながら毎分0.1リットルの移送速度で移送した。そして、この乳化分散機を、回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cm2の条件で運転することにより、体積基準のメジアン径が180nm、非晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液〔apd1〕を調製した。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部およびイオン交換水2733質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、ペルオキソ二硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させたものを添加し、再度液温80℃とし、
・スチレン 477質量部
・メタクリル酸メチル 123質量部
・n−ブチルアクリレート 180質量部
・メタクリル酸 35質量部
・n−オクチルメルカプタン 8質量部
からなる単量体混合液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合を行った後、20℃まで冷却を行い、ビニル樹脂からなる非晶性樹脂微粒子の水系分散液を調製した。
・パラフィンワックス(HNP0190、日本精蝋株式会社製(融点85℃)) 200質量部
・ドデシル硫酸ナトリウム 20質量部
・イオン交換水 2200質量部
以上の成分を混合した溶液を95℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積基準のメジアン径100nmの離型剤分散液[w1]を調製した。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加した。この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック「リーガル330R」(キャボット社製)420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子の水系分散液〔Bk〕を調製した。
撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた反応容器に、
・非晶性樹脂微粒子の水系分散液[apd1] 540質量部(固形分換算)、
・結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液〔cpd1〕 60質量部(固形分換算)、
・離型剤分散液[w1]60質量部(固形分換算)、
・着色剤微粒子の水系分散液〔Bk1〕48質量部(固形分換算)
を投入した後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
トナー2〜22は、下表1の組成となるように変更して、トナー1と同様に作製した。
(画像の折り強度の評価)
複写機「bizhub PRESS(登録商標)C1070」(コニカミノルタ社製)を用い、定着装置を、加熱ローラの表面温度(定着温度)を120〜200℃の範囲で変更することができるように改造したものに現像剤をそれぞれ装填して用いた。
画像の折り強度の評価で得られた温度[T1]で定着したプリント物を1カ月、常温常湿(温度20℃、湿度50%RH)の環境下にて静置した後、プリント物の折り目の付いていない部分に対して、上記と同様に折り目をつけた後、圧縮空気を吹き付けた。圧縮空気を吹き付けた部分でブラックの反射濃度を9点測定し、その平均値を[D3]とした。
上記で得られた[D1]から[D3]を用いて、下記式の値を算出した。
−評価基準−
上記の値が0.10未満であるものを合格とし、0.10以上であるものは画像強度の経時変化が大きいと判断し、不合格とした。
複写機「bizhub PRESS(登録商標) C1070」(コニカミノルタ社製)を用い、常温常湿(温度20℃、湿度50%RH)の環境下において、A4サイズのコート紙「PODグロスコート100」(王子製紙社製)上に、トナー付着量9g/m2 のベタ画像を1枚出力した。得られたプリント物にPODグロスコート100の白紙を重ね、その上に10g/cm2 相当の重量の荷重をかけ、温度50℃、湿度40%RHの環境に3日間放置した後、重ねた2枚のプリント物を剥離し、画像欠損について下記の評価基準に従って評価した。
G1:画像部が定着されている紙ごと剥がれて、画像欠損が激しい。
複写機「bizhub PRESS(登録商標) C1070」(コニカミノルタ社製)を用い、作製したトナーと現像剤とをそれぞれ順次装填し、低温低湿(10℃・20%RH)環境、高温高湿(30℃・80%RH)環境で、それぞれ印字率5%の文字画像を1万枚プリントした。
なお、低温低湿環境と高温高湿環境での初期帯電量と1万枚印刷後の帯電量における最大値と最小値の差を変動幅Δとして評価した。
○:10μC/g以上15μC/g未満、
×:15μC/g以上21μC/g未満、
××:21μC/g以上。
Claims (8)
- 芳香族多価カルボン酸モノマーを含む多価カルボン酸と、多価アルコールとの重縮合反応によって結晶性ポリエステル樹脂を得ることと、
芳香族化合物モノマーを含むモノマー成分を用いて重合することにより非晶性樹脂を得ることと、
を含む、前記結晶性ポリエステル樹脂および前記非晶性樹脂を含む、静電潜像現像用トナーの製造方法であって、
前記芳香族多価カルボン酸モノマーの含有量が、前記多価カルボン酸の含有量に対し、30〜80モル%であり、
前記芳香族化合物モノマーの含有量が、前記モノマー成分の含有量に対し、50〜70モル%である、製造方法。 - 前記芳香族多価カルボン酸モノマーが、炭素数6〜12の芳香族のジカルボン酸である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記芳香族多価カルボン酸モノマーが、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、オルトフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p−フェニレン二酢酸、ジフェニル−p,p'−ジカルボン酸、ナフタレン−1,4−ジカルボン酸、ナフタレン−1,5−ジカルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、4,4'−ビフェニルジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、または、ピレンテトラカルボン酸である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記芳香族多価カルボン酸モノマーの含有量が、前記多価カルボン酸モノマーの含有量に対し、40〜70モル%である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記芳香族化合物モノマーが、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、オルトフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p−フェニレン二酢酸、ジフェニル−p,p'−ジカルボン酸、ナフタレン−1,4−ジカルボン酸、ナフタレン−1,5−ジカルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、4,4'−ビフェニルジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸、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、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラエチロールベンゾグアナミン、スチレン単量体、または、フェニルメタクリレートである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂に対して、前記非晶性樹脂の質量比が4〜19である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記非晶性樹脂が、ポリエステル樹脂を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記非晶性樹脂が、ビニル樹脂を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
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