JP7353956B2 - トナー - Google Patents
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Description
具体的には、省エネルギー化に対応したトナーとして、定着工程での消費電力を低下させるために、より低い温度で定着できる、低温定着性に優れたトナーが求められている。
また、スリープ状態からの復旧時間を短縮可能なトナーとして、長時間のスリープ状態を通して帯電量の変化が少ない、帯電維持性に優れたトナーが求められている。
また、多種多様なメディアの一つである厚紙コート紙には、白色度を高めるために炭酸カルシウム等の無機微粒子が多く含まれているため、紙同士の摺擦による摩擦係数が大きくなり、定着画像中のトナーが紙から剥離しやすくなる。そこで、紙同士の摺擦に対してもトナーが剥離しない耐擦過性に優れたトナーが求められている。
そこで、低温定着性、帯電維持性、耐擦過性に優れたトナーとして、結晶性ポリビニル樹脂を使用したトナーが提案されている(特許文献1)。
また、耐擦過性に優れたトナーとして、ポリエステルのカルボン酸成分として、アルケニルコハク酸を有するトナーが提案されている(特許文献2)。
一方、近年要求されている紙同士の摺擦による定着画像中のトナーの紙からの剥離は、トナーの破壊が起こっているのではなく、紙からトナーが剥離する現象である。さらには、結晶性ポリビニル樹脂は、ワックスとの親和性が高いことから、ワックスの染み出しが抑制され、定着画像表面のワックス層が形成されにくい。以上のことから、特許文献1に記載のトナーを用いても、近年要求されている耐擦過性においては、劣る場合があることがわかった。
一方、特許文献2に記載のトナーについては、アルケニルコハク酸がワックスと親和性が高いため、定着時に、ワックスが定着ローラーに移行するよりも、定着画像に保持されやすくなる。そのため、普通紙等の紙種において、耐擦過性に一定の効果が得られる。しかし、近年要求されている白色度を高めるために炭酸カルシウム等の無機微粒子が多く含む厚紙のコート紙においては、耐擦過性が劣る場合があることがわかった。
以上のことから、低温定着性、帯電維持性、及び、耐擦過性を満足するトナーの開発が急務となっている。
本開示は、優れた低温定着性及び帯電維持性を示した上で、厚紙コート紙などの定着画
像においても優れた耐擦過性を示すトナーを提供するものである。
該第一の樹脂は結晶性樹脂であり、
該結着樹脂中の該第一の樹脂の含有量が、30.0質量%以上であり、
該第一の樹脂は、下記式(1)で表される第一のモノマーユニットを有し、
該第一の樹脂中の該第一のモノマーユニットの含有割合が、30.0質量%~100.0質量%であり、
該トナーの示差走査型熱量測定により測定される吸熱ピークの温度微分分布において、
該ワックスに由来する1stピーク及び2ndピークが存在し、
該1stピークのピークトップ温度が70.0℃~97.0℃であり、
該2ndピークは該1stピークに隣接し、
該2ndピークのピークトップ温度が、該1stピークのピークトップ温度より高く、
該1stピークと該2ndピークの谷部の高さが0W/(g・℃)より大きいことを特徴とするトナー。
[下記式(1)中、RZ1は、水素原子又はメチル基を表し、Rは、炭素数18~36のアルキル基を表す。]
(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルを意味する。
数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
「モノマーユニット」とは、ポリマー中のモノマー物質の反応した形態をいう。例えば、ポリマー中のビニル系モノマーが重合した主鎖中の、炭素-炭素結合1区間を1ユニットとする。ビニル系モノマーとは下記式(Z)で示すことができる。
結晶性樹脂とは、示差走査熱量計(DSC)測定において明確な吸熱ピークを示す樹脂を指す。
特定の吸熱ピークとは、トナーの示差走査型熱量測定により測定される吸熱ピークの温度微分分布において、ワックスに由来する1stピーク及び2ndピークが存在し、
1stピークのピークトップ温度が70.0℃~97.0℃であり、
2ndピークは1stピークに隣接し、
2ndピークのピークトップ温度が1stピークのピークトップ温度より高く、
1stピークと2ndピークの谷部の高さが0W/(g・℃)より大きくなるピークである。
具体的には、第一の樹脂である結晶性樹脂と相分離するワックスを、他のワックスの核剤として作用させ、該他のワックスも結晶性樹脂と相分離させることが重要であることを見出した。
一方、ワックスを高分子量化することで、結晶性樹脂との相分離性は向上するものの、ワックスの粘度が上がり、定着時のワックスの染み出しが抑制され、定着画像表面のワックス層が形成されにくいため、耐擦過性が損なわれる。
そして、低粘度のワックスを結晶性樹脂に対して相分離させるための核剤としての必要条件を鋭意検討した結果、ワックスとしての機能を狙った低粘度のワックスと、核剤として働くワックスの間において、親和性を持たせる必要があることを見出した。両者のワックスが親和性をもつことから、結晶性樹脂と相分離するワックス核剤を起点として、ワックスとしての機能を狙った低粘度のワックスも相分離しやすくなることを見出した。
その結果、第一のモノマーユニットを有する結晶性樹脂を含有するトナーにおいても、ワックスは相分離し、定着時のワックスの染み出しは担保されるため、定着画像表面はワックスで被覆されることから、優れた耐擦過性が得られるのである。
結着樹脂中の第一の樹脂の含有量は、30.0質量%以上である。
第一の樹脂の含有量が、30.0質量%以上である場合、トナー中に適正な結晶性樹脂が含有されていることを示しており、優れた低温定着性が得られる。
一方、第一の樹脂の含有量が、30.0質量%未満である場合、トナー中に結晶性樹脂が少ないことを示しており、低温定着性が損なわれる。
該含有量は、より好ましくは50.0質量%以上であり、さらに好ましくは55.0質量%以上である。
一方、上限は特に制限されないが、好ましくは90.0質量%以下であり、より好ましくは75.0質量%以下である。
第一のモノマーユニットのRが、炭素数18~36のアルキル基である場合、樹脂に結晶性を付与することができる。そのため、トナーがシャープメルト性を発揮し、優れた低温定着性が得られる。また、炭素数18~36のアルキル基は疎水性が高いため、高温高湿環境下における吸湿性も低く、優れた帯電維持性が得られる。
また、第一のモノマーユニットのRが、炭素数37を超えるアルキル基である場合、鎖長が長いアルキル基を有するため融点が高くなり、低温定着性が低下する。さらに、ワックスと近い鎖長のアルキル基になりやすいため、ワックスとの親和性が高まり、十分な相分離性が得られず、定着時のワックスの染み出しが阻害されるため、定着画像表面がワックスで被覆されず、耐擦過性が損なわれる。
式(1)で表される第一のモノマーユニットは、炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一に由来するモノマーユニットであることが好ましい。
炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、炭素数18~36の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル[(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸ヘンエイコサニル、(メタ)アクリル酸ベヘニル、(メタ)アクリル酸リグノセリル、(メタ)アクリル酸セリル、(メタ)アクリル酸オクタコシル、(メタ)アクリル酸ミリシル、(メタ)アクリル酸ドトリアコンチル等]及び炭素数18~36の分岐のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル[(メタ)アクリル酸2-デシルテトラデシル等]が挙げられる。
これらの内、低温定着性の観点から、炭素数18~36の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一が好ましく、炭素数18~30の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一がより好ましく、直鎖の(メタ)アクリル酸ステアリル及び(メタ)アクリル酸ベヘニルからなる群から選択される少なくとも一がさらに好ましい。
第一のモノマーユニットを形成するモノマーは、1種を単独で用いても、2種以上を併
用してもよい。
含有割合が上記範囲である場合、結晶性によりトナーがシャープメルト性を発現し、優れた低温定着性が得られる。
第一のモノマーユニットの含有割合は、好ましくは40.0質量%~90.0質量%であり、より好ましくは50.0質量%~80.0質量%であり、さらに好ましくは50.0質量%~60.0質量%である。
一方、第一のモノマーユニットの含有割合が30.0質量%未満の場合、結晶性を有する部分の割合が少ないため、低温定着性が劣る。
なお、第一の樹脂が、2種以上の炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来するモノマーユニットを有する場合、第一のモノマーユニットの含有割合は、それらの合計の質量比率を表す。
ピークトップ温度が70.0℃~97.0℃である1stピークが存在する場合、トナー中に粘度の低いワックスが存在していることを意味している。その結果、定着時のワックスの染み出しは担保されるため、定着画像表面はワックスで被覆されることから、優れた耐擦過性が得られる。
また、1stピークに隣接し、ピークトップ温度が1stピークより高い2ndピークが存在し、1stピークと2ndピークの谷部の高さが0W/(g・℃)より大きくなる場合、1stピークのワックスと親和性をもった融点の異なるワックスが存在していることを示す。さらに、2ndピークのピークトップ温度が、1stピークのピークトップ温度よりも高いことから、1stピークのワックスに併用されている2ndピークのワックスは高分子量であることを示し、結晶性樹脂である第一の樹脂と相分離する。
つまり、2ndピークのワックスはワックス核剤として作用するため、1stピークのワックスも第一の樹脂と相分離する方向に導かれ、定着時のワックスの染み出しが担保される。そのため、定着画像表面はワックスで被覆されることから、優れた耐擦過性が得られる。
また、1stピークに隣接せず、ピークトップ温度が1stピークより高い2ndピークが存在し、1stピークと2ndピークの谷部の高さが0以下の場合も耐擦過性が損なわれる。この場合、2ndピークのピークトップ温度が、1stピークのピークトップ温度よりも高いことから、併用されている2ndピークのワックスは高分子量であるため、2ndピークのワックスは第一の樹脂と相分離する。
しかし、両者のワックスは、親和性持っていないため、2ndピークのワックスはワックス核剤として作用しない。その結果、1stピークのワックスは第一の樹脂と相分離せず、定着時のワックスの染み出しは担保されないため、定着画像表面はワックスで被覆されず耐擦過性が損なわれる。
さらに、1stピークより高い2ndピークが存在しない場合、第一の樹脂と相分離する高分子量のワックスが存在しないことを意味する。その結果、1stピークのワックス
は第一の樹脂と相分離せず、定着時のワックスの染み出しは担保されないため、定着画像表面はワックスで被覆されず耐擦過性が損なわれる。
上記温度微分分布において、1stピークが最も高いピークであることが好ましい。1stピークの高さは、2ndピークの高さよりも高いことが好ましい。1stピーク及び2ndピーク以外に明確なピークが存在しないことが好ましい。
また、2ndピークのピークトップ温度と1stピークのピークトップ温度との差(2ndピークのピークトップ温度-1stピークのピークトップ温度)は、10℃~20℃であることが好ましい。
1stピークと2ndピークの谷部の高さは、0.01W/(g・℃)~0.1W/(g・℃)程度であることが好ましい。また、該谷部の高さを0W/(g・℃)より大きくするためには、ワックスの分子量分布において、重なり合う部分を有するワックスを選択することで可能となる。
トナーが重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックスを含有している場合、トナー中に粘度の低いワックスが存在していることを意味している。その結果、定着時のワックスの染み出しが促進されるため、定着画像表面はワックスで被覆され、優れた耐擦過性が得られる。
また、トナーが重量平均分子量Mw1000~2000の炭化水素ワックスを含有している場合、トナーに第一の樹脂と相分離するワックスが存在していることを意味している。その結果、第一の樹脂に対して十分な相分離性が得られにくい重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックスのワックス核剤となりうることができる。そのため、定着時のワックスの染み出しが促進され、定着画像表面はワックスで被覆され、優れた耐擦過性が得られる。
0.2≦WL/WS≦0.8 ・・・(2)
0.3≦WL/WS≦0.6 ・・・(2´)
WL/WSが上記式(2)を満たす場合、核剤として作用する重量平均分子量Mw1000~2000の炭化水素ワックスよりも、ワックスとして作用する重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックスが多いことを意味している。その結果、定着時のワックスの染み出しが促進されるため、定着画像表面がワックスで被覆され、優れた耐擦過性が得られる。
1.0質量%≦WL≦5.0質量% ・・・(3)
1.5質量%≦WL≦4.0質量% ・・・(3´)
WLが上記式(3)を満たす場合、核剤として作用する重量平均分子量Mw1000~2000の炭化水素ワックスが十分量トナーに存在していることを意味している。その結
果、定着時のワックスの染み出しが促進されるため、定着画像表面がワックスで被覆され、優れた耐擦過性が得られる。
また、WSは、好ましくは2.5質量%~10.0質量%であり、より好ましくは3.0質量%~7.0質量%である。
重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックスの示差走査型熱量測定DSCにより測定される吸熱ピークの温度微分分布におけるピークトップ温度をTとしたとき、下記式(4)を満たすことが好ましく、下記式(4´)を満たすことがより好ましい。
この場合、ワックスとして作用する重量平均分子量Mwが300~700の炭化水素ワックスの第一の樹脂に対する相分離性が十分得られていることを意味している。その結果、定着時のワックスの染み出しが促進されるため、定着画像表面はワックスで被覆され、優れた耐擦過性が得られる。
式(4)を満たすことが、上記相分離性が十分得られていることを示す理由は、ワックスが第一の樹脂と相溶しやすい場合、吸熱ピークの融点TSが低下する傾向にあり、T-TSの大小関係で相溶性・相分離性を定量することができるからである。
0.0≦T-TS≦2.0 ・・・(4)
0.0≦T-TS≦1.1 ・・・(4´)
T-TSは、重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックスと重量平均分子量Mw1000~2000の炭化水素ワックスとの量比や、1stピークと2ndピークの重なり度合いにより制御できる。
MwS/MnS≦MwL/MnL ・・・(5)
0.0≦MwL/MnL-MwS/MnS≦1.5 ・・・(5´)
MwL/MnL及びMwS/MnSが上記式(5)を満たす場合、核剤となりうる重量平均分子量Mw1000~2000の炭化水素ワックスの分子量分布が、重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックスの分子量分布に対して広いことを意味している。
その結果、両者のワックスには親和性が生まれやすく、重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックスが第一の樹脂と相分離する方向に導かれやすくなるため、定着時のワックスの染み出しが起こりやすい。そのため、定着画像表面はワックスで被覆され、優れた耐擦過性が得られる。
酸価が上記範囲の場合、第一の樹脂と紙との間に水素結合が生まれ、紙とトナーの密着性が高まるため、優れた耐擦過性が得られる。さらに、ワックスと第一の樹脂とが相分離しやすくなるため、定着時のワックスの染み出しが促進され、定着画像表面はワックスで被覆されることから、優れた耐擦過性が得られる。
好ましい。
酸価が上記範囲の場合、第二の樹脂と紙との間に水素結合が生まれ、紙とトナーの密着性が高まるため、優れた耐擦過性が得られる。さらに、ワックスと第二の樹脂とが相分離しやすくなるため、定着時のワックスの染み出しが促進され、定着画像表面はワックスで被覆されることから、優れた耐擦過性が得られる。
Y/Xが上記範囲の場合、トナー中に第一の樹脂が一定量含有されており、シャープメルト性が担保されているため、優れた低温定着性が得られる。
結晶性樹脂である第一の樹脂がマトリクスに含まれる場合、シャープメルト性が担保されているため、優れた低温定着性が得られる。
このようなドメインマトリクス構造は、第一樹脂と第二樹脂との量比や粘度比により得ることができる。
トナーの断面観察におけるドメインの個数平均径は、好ましくは0.1μm~2.0μmであり、より好ましくは0.5μm~1.5μmである。
第二の樹脂が上記樹脂である場合第二の樹脂が一定のエステル基を有していることを意味し、ワックスとの相分離性がより得られる。その結果、定着時のワックスの染み出しが促進され、定着画像表面はワックスで被覆されることから、優れた耐擦過性が得られる。
シリコーンオイルで処理されたシリカ微粒子を有する場合、トナー粒子表面近傍に存在するワックスと、トナー粒子表面に付着しているシリカ微粒子のシリコーンオイルが親和性をもち、定着時のワックスの染み出しが促進され、定着画像表面はワックスで被覆されることから、優れた耐擦過性が得られる。
(SPC-SPw)≧1.0 ・・・(6)
2.5≧(SPC-SPw)≧1.5 ・・・(6´)
2.2≧(SPC-SPw)≧1.9 ・・・(6´´)
結晶性樹脂である第一の樹脂は、第一のモノマーユニットとは異なる第二のモノマーユニットを有することが好ましい。第二のモノマーユニットのSP値(J/cm3)0.5をSP21としたとき、下記式(7)を満たすことが好ましい。下記式(7´)を満たすことがより好ましい。
21.00≦SP21 ・・・(7)
21.00≦SP21≦40.00 ・・・(7´)
ここで、SP値とは、溶解度パラメータ(soluble parameter)の略であり、溶解性の指標となる値である。算出方法については後述する。
なお、SP値の単位は、(J/cm3)0.5であるが、1(cal/cm3)0.5=2.045×10-3(J/cm3)0.5によって(cal/cm3)0.5の単位に換算することができる。
通常の場合、第一のモノマーユニットの結晶化は、他のモノマーユニットが組み込まれていると阻害されるため、結晶性樹脂として結晶性を発現しにくくなる。この傾向は、結晶性樹脂の一分子内において複数種のモノマーユニット同士がランダムに結合していると顕著になる。
しかし、第一のモノマーユニットを形成する第一の重合性単量体及び第二のモノマーユニットを形成する第二の重合性単量体に極性差を持たせることで、重合時に第一の重合性単量体と第二の重合性単量体がランダムに結合するのではなく、ある程度連続して結合できると考えられる。それにより、第一のモノマーユニット同士が集合したブロックが形成され、結晶性樹脂はブロック共重合体となり、他のモノマーユニットが組み込まれていても結晶性を高めることが可能となり、優れた低温定着性及び帯電維持性が得られる。
さらには、高極性部位を有することから、結晶性樹脂とワックスとの相分離性が促され、定着時のワックスの染み出しが促進されるため、定着画像表面はワックスで被覆され、優れた耐擦過性が得られる。
なお、第二のモノマーユニットには、SP21を有するモノマーユニット全てが該当しうる。
第二のモノマーユニットの含有割合が上記範囲であることで、第一の樹脂の極性が適正に制御されているため、優れた帯電維持性及び耐擦過性が得られる。具体的には、第二のモノマーユニットの含有割合が上記範囲である場合、高極性部位を有しているため、第一の樹脂とワックスとの相分離性が促される。その結果、定着時のワックスの染み出しが促進されるため、定着画像表面はワックスで被覆され、優れた耐擦過性が得られる。
さらには、第二のモノマーユニットの含有割合が上記範囲であることは、第一のモノマーユニットが一定量存在することを示す。そのため、第一のモノマーユニット同士が集合することで結晶性を発現し、優れた低温定着性が得られる。
第一の樹脂において、式(7)を満足する第二のモノマーユニットが2種類以上存在する場合、第二のモノマーユニットの割合は、それらの合計の質量比率を表す。
とも一である第二のモノマーユニットを有することが好ましい。
R1は、ニトリル基(-C≡N)、
アミド基(-C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1~4のアルキル基を表す。))、
ヒドロキシ基、
-COOR11(R11は水素原子、炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のヒドロキシアルキル基を表す。)、
ウレア基(-NH-C(=O)-N(R13)2(R13はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基を表す。))、
-COO(CH2)2NHCOOR14(R14は炭素数1~4のアルキル基を表す。)、又は
-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2(R15はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基を表す。)
である。R2は、水素原子又はメチル基を表す。)
(式(3)中、R3は、炭素数1~4のアルキル基を表し、R4は、水素原子又はメチル基を表す。)
第二の重合性単量体は、下記式(A)及び(B)からなる群から選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。
R1は、
ニトリル基(-C≡N)、
アミド基(-C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1~4のアルキル基を表す。))、
ヒドロキシ基、
-COOR11(R11は水素原子、炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のヒドロキシアルキル基を表す。)、
ウレア基(-NH-C(=O)-N(R13)2(R13はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基を表す。))、
-COO(CH2)2NHCOOR14(R14は炭素数1~4のアルキル基を表す。)、又は
-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2(R15はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基を表す。)
を表す。
R2は、水素原子又はメチル基を表す。)
(式中、R3は、炭素数1~4のアルキル基を表し、
R4は、水素原子又はメチル基を表す。)
上記の第二の重合性単量体を用いることにより、優れた低温定着性、帯電維持性、及び、耐擦過性が得られる。
ニトリル基を有する単量体;例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等。
ヒドロキシ基を有する単量体;例えば、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル等。
アミド基を有する単量体;例えば、アクリルアミド、炭素数1~30のアミンとエチレン性不飽和結合を有する炭素数2~30のカルボン酸(アクリル酸及びメタクリル酸等)を公知の方法で反応させた単量体。
ウレア基を有する単量体:例えば炭素数3~22のアミン[1級アミン(ノルマルブチルアミン、t―ブチルアミン、プロピルアミン及びイソプロピルアミン等)、 2級アミン(ジノルマルエチルアミン、ジノルマルプロピルアミン、ジノルマルブチルアミン等)、アニリン及びシクロキシルアミン等]と、エチレン性不飽和結合を有する炭素数2~30のイソシアネートとを公知の方法で反応させた単量体等。
カルボキシ基を有する単量体;例えば、メタクリル酸、アクリル酸、(メタ)アクリル酸-2-カルボキシエチル。
なかでも、ニトリル基、アミド基、ヒドロキシ基、ウレア基、カルボキシ基を有する単量体を使用することが好ましい。より好ましくは、ニトリル基、アミド基、ヒドロキシ基、ウレア基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体である。さらに好ましくは、メタクリル酸、アクリル酸である。
スチレン、o-メチルスチレンなどのスチレン及びその誘導体、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸-n-ブチル、(メタ)アクリル酸-t-ブチル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシルのような(メタ)アクリル酸エステル類。
その中でも、第三の重合性単量体は、スチレンであることが好ましい。すなわち、第三のモノマーユニットは、スチレンに由来する構造であることが好ましい。第三の重合性単量体が、スチレンである場合、第一の樹脂と第二の樹脂の芳香族とπ-π相互作用が働く。その結果、結晶性樹脂とワックスとの相分離性が促され、定着時のワックスの染み出しは担保されるため、定着画像表層はワックスで被覆され、優れた擦過性が得られるのである。
第一の樹脂は、第三のモノマーユニットを、0.0質量%~70.0質量%含有することが好ましく、10.0質量%~50.0質量%含有することがより好ましく、30.0質量%~45.0質量%含有することがさらに好ましい。
第一の樹脂は、ビニル重合体であることが好ましい。ビニル重合体は、例えば、エチレン性不飽和結合を含むモノマーの重合体が挙げられる。エチレン性不飽和結合とは、ラジカル重合することが可能な炭素-炭素二重結合を指し、例えば、ビニル基、プロペニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などが挙げられる。
結着樹脂は、好ましくは第二の樹脂を含有し、第二の樹脂は非晶性樹脂である。
第二の樹脂としては、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、天然樹脂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。
ポリエステル樹脂は、アルコール成分及びカルボン酸成分の縮重合体であることが好ましい。
2価のアルコール成分としては、ビスフェノール誘導体が好ましい。
ビスフェノール誘導体としては、例えば、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、ポリオキシプロピレン(3.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)-ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン等を挙げることができる。
これらのうち、好ましくはグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが用いられる。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。
これらのうち、特に1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、すなわちトリメリット酸又はその誘導体が安価で、反応制御が容易であるため、好ましく用いられる。これらの2価のカルボン酸等及び3価以上のカルボン酸は、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
また、重合温度は、特に制限されないが、180℃以上290℃以下の範囲が好ましい。ポリエステルユニットの重合に際しては、例えば、チタン系触媒、スズ系触媒、酢酸亜鉛、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウム等の重合触媒を用いることができる。特に、第二の樹脂は、スズ系触媒を使用して重合されたポリエステルがより好ましい。
結着樹脂中の、非晶性樹脂である第二の樹脂の含有量は、3.0質量%以上であることが好ましく、25.0質量%以上であることがより好ましい。一方、上限は、70.0質量%以下であることが好ましく、50.0質量%以下であることがより好ましく、40.0質量%以下であることがさらに好ましい。
第二の樹脂のピーク分子量Mpは、3000~40000が好ましく、5000~30000がより好ましく、10000~25000がさらに好ましい。
結着樹脂は、好ましくは第三の樹脂を含む。第三の樹脂が、結晶性樹脂である第一の樹脂及び非晶性樹脂である第二の樹脂が結合した樹脂を含有することが好ましく、第一の樹脂及び第二の樹脂が結合した樹脂であることがより好ましい。第三の樹脂は、例えば、第一の樹脂及び第二の樹脂の少なくとも一部が結合した構造を有することが好ましい。
第一の樹脂と第二の樹脂とを結合させる方法としては、第一の樹脂と第二の樹脂を溶解又は溶融させた混合物に対しラジカル開始剤を用いて架橋させる方法、第一の樹脂と第二の樹脂の双方と反応する官能基を有する架橋剤を用いて架橋させる方法等が挙げられる。
ラジカル開始剤を用いて架橋させる方法に用いるラジカル開始剤としては、特に制限されず、無機過酸化物、有機過酸化物、及びアゾ化合物等が挙げられる。また、これらのラジカル反応開始剤を併用してもよい。
第一の樹脂と第二の樹脂の双方と反応する官能基を有する架橋剤としては、特に限定はされず公知のものを用いることができ、例えば、エポキシ基を有する架橋剤、イソシアネート基を有する架橋剤、オキサゾリン基を有する架橋剤、カルボジイミド基を有する架橋剤、ヒドラジド基を有する架橋剤、アジリジン基を有する架橋剤、等が挙げられる。
法では、第一の樹脂と第二の樹脂の双方が架橋剤と反応する官能基を持つ必要がある。
上記の方法によって架橋した第一の樹脂及び第二の樹脂の少なくとも一部が結合した樹脂(すなわち第一の樹脂及び第二の樹脂が架橋した第三の樹脂、第一の樹脂並びに第二の樹脂を含有する樹脂組成物)をトナーの製造に用いることができる。
また、溶融混練法でトナーを製造する際に、上記ラジカル開始剤又は架橋剤の存在下で第一の樹脂と第二の樹脂を含有する原材料混合物を溶融混練することにより第一の樹脂と第二の樹脂とが結合した樹脂を含有するトナー粒子を製造することもできる。
第一の樹脂及び第二の樹脂を用いて第三の樹脂を製造することで、第一の樹脂及び第二の樹脂の少なくとも一部が結合し、第三の樹脂が形成される。そうすることで、第一の樹脂、第二の樹脂及び第三の樹脂を含有する結着樹脂が得られる。
第一の樹脂及び第二の樹脂の少なくとも一部を結合させることで、第一の樹脂、第二の樹脂及び第三の樹脂を含有する結着樹脂を得てもよい。別途第三の樹脂を製造して、第一の樹脂及び第二の樹脂と混合し、結着樹脂を得てもよい。
結着樹脂中の第三の樹脂の含有量は、好ましくは1.0質量%~20.0質量%であり、より好ましくは5.0質量%~15.0質量%である。
無機過酸化物としては、特に限定されないが、例えば過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム及び過硫酸ナトリウム等が挙げられる。
アゾ化合物及びジアゾ化合物としては、特に制限されないが、例えば、2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル及びアゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。
さらに、架橋反応が効率よく進行し、使用量が少なくて済むことから、水素引抜き能の高い反応開始剤がより好ましく、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ベンゾイルパーオキシド、ジ-t-ブチルパーオキシド、t-ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、α、α-ビス(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼ
ン、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)へキサン及びジ-t-へキシルパーオキシド等の水素引抜き能の高いラジカル反応開始剤がさらに好ましい。
ラジカル反応開始剤の使用量は、特に制限されないが、架橋させる結着樹脂100質量部に対し、0.1質量部~50質量部が好ましく、0.2質量部~5質量部がより好ましい。
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ような炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスのような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ような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ような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、モンタン酸のような飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸のような不飽和脂肪酸類;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ような飽和アルコール類;ソルビトールのような多価アルコール類;パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸のような脂肪酸類と、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ような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ような脂肪酸アミド類;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ような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ような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ような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ような脂肪族金属塩(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ような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ような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。
これらのワックスの中でも、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ような炭化水素系ワックスが、耐擦過性の観点から好ましい。
ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して2.0質量部~30.0質量部であることが好ましい。
トナーは、必要に応じて着色剤を含有していてもよい。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、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。着色剤としては、顔料を単独で使用してもよく、染料と顔料とを併用してもよい。フルカラー画像の画質の観点から、染料と顔料とを併用することが好ましい。
マゼンタトナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112
、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。
マゼンタトナー用染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121;C.I.ディスパースレッド9;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27;C.I.ディスパースバイオレット1のような油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28のような塩基性染料。
シアントナー用染料としては、C.I.ソルベントブルー70が挙げられる。
イエロートナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。
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が挙げられる。
これらの着色剤は、単独又は混合して、さらには固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、及びトナーへの分散性の点から選択される。
着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して0.1質量部~30.0質量部であることが好ましい。
トナー粒子は、必要に応じて荷電制御剤を含有してもよい。荷電制御剤を配合することにより、荷電特性を安定化、現像システムに応じた最適の摩擦帯電量のコントロールが可能となる。
荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速く、且つ一定の帯電量を安定して保持できる、芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。
ネガ系荷電制御剤としては、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ジカルボン酸金属化合物、スルホン酸又はカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、スルホン酸塩或いはスルホン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、カルボン酸塩或いはカルボン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。
荷電制御剤はトナー粒子に対して内添してもよいし、外添してもよい。荷電制御剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対し、0.2質量部~10.0質量部が好ましく、0.5質量部~10.0質量部がより好ましい。
トナーは、必要に応じて無機微粒子を含有してもよい。
無機微粒子は、トナー粒子に内添してもよいし、外添剤としてトナーと混合してもよい。無機微粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子又はそれらの複酸化物微粒子のような微粒子が挙げられる。無機微粒子の中でもシリカ微粒子及び酸化
チタン微粒子が、流動性改良及び帯電均一化のために好ましい。
無機微粒子は、シラン化合物、シリコーンオイル又はそれらの混合物のような疎水化剤で疎水化されていることが好ましい。
流動性を向上させる観点からは、外添剤としての無機微粒子は、比表面積が50m2/g~400m2/gであることが好ましい。また、耐久安定性を向上させる観点からは、外添剤としての無機微粒子は、比表面積が10m2/g~50m2/gであることが好ましい。流動性向上と耐久安定性とを両立させるために、比表面積が上記範囲の無機微粒子を併用してもよい。
外添剤の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部~10.0質量部であることが好ましい。トナー粒子と外添剤との混合は、ヘンシェルミキサーのような公知の混合機を用いることができる。
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、また、長期にわたり安定した画像を供給するために、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好ましい。
該磁性キャリアとしては、例えば、酸化鉄;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、及び希土類のような金属粒子、それらの合金粒子、それらの酸化物粒子;フェライトなどの磁性体;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);など、一般に公知のものを使用できる。
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、その際の磁性キャリアの混合比率は、二成分系現像剤中のトナー濃度として、2質量%~15質量%であることが好ましく、より好ましくは4質量%~13質量%以下である。
トナーの製造方法は特に制限されず、粉砕法、懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化凝集法、分散重合法などの公知の方法を用いることができる。
以下、粉砕法でのトナー製造手順について説明する。
例えば、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。さらに、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してもよい。
砕機で微粉砕する。
更に必要に応じて、トナー粒子の表面に外添剤が外添処理される。外添剤を外添処理する方法としては、分級されたトナーと公知の各種外添剤を所定量配合し、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、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)、ノビルタ(ホソカワミクロン株式会社製)等の混合装置を外添機として用いて、撹拌・混合する方法が挙げられる。
(トナーからの各材料の分離方法)
トナーに含まれる各材料の溶剤への溶解度の差を利用して、トナーから各材料を分離することができる。
第一分離:23℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(第二の樹脂)と不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第二分離:100℃のMEKに、第一分離で得られた不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂、ワックス)と不溶分(着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第三分離:23℃のクロロホルムに、第二分離で得られた可溶分(第一の樹脂、ワックス)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂)と不溶分(ワックス)を分離する。
第一分離:23℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(第二の樹脂、第三の樹脂)と不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第二分離:23℃のトルエンに第一分離で得られた可溶分(第二の樹脂、第三の樹脂)を溶解させ、可溶分(第三の樹脂)と不溶分(第二の樹脂)を分離する。
第三分離:100℃のMEKに、第一分離で得られた不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂、ワックス)と不溶分(着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第四分離:23℃のクロロホルムに、第三分離で得られた可溶分(第一の樹脂、ワックス)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂)と不溶分(ワックス)を分離する。
第一の樹脂中の各モノマーユニットの含有割合の測定は、1H-NMRにより以下の条件にて行う。
測定装置 :FT NMR装置 JNM-EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数 :64回
測定温度 :30℃
試料 :測定試料50mgを内径5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒として重クロロホルム(CDCl3)を添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて調製する。
得られた1H-NMRチャートより、第一のモノマーユニットの構成要素に帰属される
ピークの中から、他に由来するモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値S1を算出する。
同様に、第二のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークの中から、他に由来するモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値S2を算出する。
さらに、第一の樹脂が第三のモノマーユニットを有する場合は、第三のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークから、他に由来するモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値S3を算出する。
第一のモノマーユニットの含有割合は、上記積分値S1、S2及びS3を用いて、以下のようにして求める。なお、n1、n2、n3はそれぞれの部位について着眼したピークが帰属される構成要素における水素の数である。
第一のモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S1/n1)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
同様に、第二のモノマーユニット、及び第三のモノマーユニットの含有割合は以下のように求める。
第二のモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S2/n2)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
第三のモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S3/n3)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
なお、第一の樹脂において、ビニル基以外の構成要素に水素原子が含まれない重合性単量体が使用されている場合は、13C-NMRを用いて測定原子核を13Cとし、シングルパルスモードにて測定を行い、1H-NMRにて同様にして算出する。
SP21などのSP値は、Fedorsによって提案された算出方法に従い、以下のようにして求める。
それぞれの重合性単量体又はワックスについて、分子構造中の原子又は原子団に対して、「Polym.Eng.Sci.,14(2),147-154(1974)」に記載の表から蒸発エネルギー(Δei)(cal/mol)及びモル体積(Δvi)(cm3/mol)を求め、(4.184×ΣΔei/ΣΔvi)0.5をSP値(J/cm3)0.5とする。
なお、SP21は、重合性単量体の二重結合が重合によって開裂した状態の分子構造の原子又は原子団に対して、上記と同様の算出方法によって算出する。
SPCは、構成する重合性単量体に由来するモノマーユニットの蒸発エネルギー(Δei)及びモル体積(Δvi)をモノマーユニット毎に求め、各モノマーユニットの第一の樹脂におけるモル比(j)との積をそれぞれ算出し、各モノマーユニットの蒸発エネルギーの総和をモル体積の総和で割ることによって求め、下記式により算出する。
SPC={4.184×(Σj×ΣΔei)/(Σj×ΣΔvi)}0.5
第一の樹脂及び第二の樹脂など樹脂のTHF可溶分のピーク分子量、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。
まず、室温で24時間かけて、試料をテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、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「マイショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。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%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
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
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
ワックスの数平均分子量及び重量平均分子量は、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。ゲルクロマトグラフ用のo-ジクロロベンゼンに、特級2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール(BHT)を濃度が0.10質量/体積%となるように添加し、室温で溶解する。
サンプルビンにワックスと上記のBHTを添加したo-ジクロロベンゼンとを入れ、150℃に設定したホットプレート上で加熱し、離型剤を溶解する。離型剤が溶けたら、予め加熱しておいたフィルターユニットに入れ、本体に設置する。フィルターユニットを通過させたものをGPCサンプルとする。なお、サンプル溶液は、濃度が0.15質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
・装置:HLC-8121GPC/HT(東ソー社製)
・検出器:高温用RI
・カラム:TSKgel GMHHR-H HT 2連(東ソー社製)
・温度:135.0℃
・溶媒:ゲルクロマトグラフ用o-ジクロロベンゼン(BHT 0.10質量/体積%添
加)
・流速:1.0ml/min
・注入量:0.4ml
ワックスの分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
(トナーから測定する場合)
上記の分離方法で得られた不溶分(ワックス)から、融点の違いを利用してワックスを分離する。具体的には、1stピークと2ndピークの谷部の温度で不溶分を溶解させることで、1stピークに由来するワックスだけ溶融するので、2ndピークに由来するワックスを分離することできる。
酸価とは、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。酸価はJIS K 0070-1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
(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(95体積%)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7gを5mLの水に溶かし、エチルアルコール(95体積%)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。該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、該フェノールフタレイン溶液を数滴加え、該水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した該水酸化カリウム溶液の量から求める。該0.1モル/L塩酸は、JIS K 8001-1998に準じて作製されたものを用いる。
(2)操作
(A)本試験
粉砕した試料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。次いで、指示薬として該フェノールフタレイン溶液を数滴加え、該水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。なお、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:試料の質量(g)である。
これらのピークトップ温度は、示差走査熱量分析装置「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、試料(結晶性樹脂、ワックス又はトナー)約3mg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て、以下の条件で測定する。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:30℃
測定終了温度:180℃
測定範囲30~180℃の間で、昇温速度10℃/min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。
試料として、結晶性樹脂を用いた場合、この2度目の昇温過程で、温度30℃~80℃の範囲における温度―吸熱量曲線から、結晶性樹脂のピークトップ温度を算出する。
試料として、ワックスを用いた場合、温度30℃~140℃の範囲における温度―吸熱量曲線を温度で微分した曲線から、ピークトップ温度を算出する。
また、試料として、トナーを用いた場合、温度30℃~140℃の範囲における温度―吸熱量曲線を温度で微分した曲線から、ワックスに由来する1stピーク及び2ndピークのピークトップ温度を算出する。また、1stピークと2ndピークの谷部の高さも算出する。
(1stピーク及び2ndピークがワックスに由来するものかどうかの確認)
上記の分離方法で得られた不溶分(ワックス)のDSCにより測定される吸熱ピークの温度微分分布におけるピークトップ温度を確認することで、ワックスかどうかを判断できる。
まず、存在量の基準サンプルとなる薄片を作製する。
可視光硬化性樹脂(アロニックス LCRシリーズ D800)中に結晶性樹脂である第一の樹脂を十分に分散させた後、短波長光を照射し硬化させる。得られた硬化物を、ダイアモンドナイフを備えたウルトラミクロトームで切り出し、250nmの薄片状サンプルを作製する。同様にして非晶性樹脂である第二の樹脂についても薄片状サンプルを作製する。
また、第一の樹脂と第二の樹脂を質量基準で0/100、30/70、70/30、0/100で混合し、溶融混練した混練物を作製する。これらについても同様に可視光硬化性樹脂中に分散させ硬化させたのちに切り出すことで薄片状サンプルを作製する。
次いで、切り出したサンプルを透過型電子顕微鏡(日本電子社製電子顕微鏡JEM-2800)(TEM―EDX)を用いてこれら基準サンプルの断面を観察し、EDXを用いて元素マッピングを行う。マッピングする元素としては、炭素、酸素、窒素とする。
マッピング条件としては、以下の通りとする。
加速電圧:200kV
電子線照射サイズ:1.5nm
ライブタイムリミット:600sec
デッドタイム:20~30
マッピング分解能:256×256
次に、トナーサンプルの分析を行う。
可視光硬化性樹脂(アロニックス LCRシリーズ D800)中にトナーを十分に分散させた後、短波長光を照射し硬化させる。得られた硬化物を、ダイアモンドナイフを備えたウルトラミクロトームで切り出し、250nmの薄片状サンプルを作製する。次いで、切り出したサンプルに対し透過型電子顕微鏡(日本電子社製電子顕微鏡JEM-2800)(TEM―EDX)を用いた観察を行う。トナー粒子の断面画像を取得し、EDXを用いて元素マッピングを行う。マッピングする元素としては、炭素、酸素、窒素とする。
なお、観察するトナー断面は以下のように選択する。まずトナー断面画像から、トナーの断面積を求め、その断面積と等しい面積を持つ円の直径(円相当径)を求める。この円相当径とトナーの重量平均粒径(D4)との差の絶対値が1.0μm以内のトナー断面画像についてのみ観察する。
観察画像により確認されるドメインについて、各元素の(10nm四方の平均)スペクトル強度をもとに(酸素元素の強度/炭素元素強度)及び/又は(窒素元素強度/炭素元素強度)を算出し、前記検量線と比較することにより第一の樹脂と第二の樹脂の比率を算出する。第二の樹脂の比率が80%以上のドメインを本開示のドメインとする。
観察画像により確認されるドメインを特定したのち、二値化処理により、トナー断面に存在するドメインの粒径を求める。粒径はドメインの長径とする。これを1トナーあたり10点測定し、トナー10個のドメインの算術平均値をドメインの個数平均径とする。なお、二値化処理には、Image Pro PLUS(日本ローパー株式会社製)を用いる。
上記分離で得られた各分離工程において、可溶分及び不溶分の質量を測定することで、トナーにおける、結着樹脂中の第一の樹脂及び第二の樹脂の含有量を算出する。
上記分離で得られた各分離工程において、可溶分及び不溶分の質量を測定することで、
トナーにおける、ワックスの含有量を算出する。
・溶媒:トルエン 100.0部・単量体組成物 100.0部(単量体組成物は以下のアクリル酸ベヘニル・アクリロニトリル・スチレンを以下に示す割合で混合したものとする)
(アクリル酸ベヘニル(第一の重合性単量体):55.00部(24.51モル%))
(アクリル酸(第二の重合性単量体): 3.00部(7.06モル%))
(スチレン(第三の重合性単量体): 42.00部(68.42モル%))
・重合開始剤t-ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV):0.5部
還流冷却管、撹拌機、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、窒素雰囲気下、上記材料を投入した。反応容器内を200rpmで撹拌しながら、70℃に加熱して12時間重合反応を行い、単量体組成物の重合体がトルエンに溶解した溶解液を得た。続いて、上記溶解液を25℃まで降温した後、1000.0部のメタノール中に上記溶解液を撹拌しながら投入し、メタノール不溶分を沈殿させた。得られたメタノール不溶分をろ別し、さらにメタノールで洗浄後、40℃で24時間真空乾燥して結晶性樹脂A1を得た。結晶性樹脂A1の重量平均分子量Mwは30000、温度―吸熱量曲線のピークトップ温度は61℃、酸価Avは23.4mgKOH/gであった。
上記結晶性樹脂A1をNMRで分析したところ、アクリル酸ベヘニル由来のモノマーユニットが24.51モル%、アクリル酸のモノマーユニットが7.06モル%、スチレン由来のモノマーユニットが68.42モル%含まれていた。重合性単量体由来のユニットのSP値(SPc)を上記の方法により算出した。
結晶性樹脂A1の製造例において、それぞれの重合性単量体及び部数を表1となるように変更した以外は同様にして反応を行い、結晶性樹脂A2~A12を得た。物性を表2、3に示す。
結晶性樹脂A2~A12も、結晶性樹脂A1と同様に、使用した比率と同様の各モノマーユニットを含んでいた。
・ビスフェノールA・プロピレンオキシド付加物(平均付加モル数2.0):
78.00部(47.19mol%)
・フマル酸: 22.00部(52.81mol%)
・チタンテトラブトキシド(エステル化触媒): 0.5部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。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、2時間反応させた。
さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度200℃に維持したまま、5時間反応させ、ASTM D36-86に従って測定した軟化点が140℃の温度に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め、非晶性ポリエステル樹脂P1を得た。得られた非晶性ポリエステル樹脂P1のピーク分子量Mpは20000、軟化点Tmは140℃、酸価Avは11.3mgKOH/gであった。
非晶性ポリエステル樹脂P1をNMRで分析したところ、ポリオキシプロピレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン由来のモノマーユニットが47.19モル%、フマル酸由来のモノマーユニットが52.81モル%含まれていた。
非晶性ポリエステル樹脂P1の製造例において、それぞれの重合性単量体及び部数を表4となるように変更した以外は同様にして反応を行い、非晶性ポリエステル樹脂P2~P5を得た。物性を表4に示す。
非晶性ポリエステル樹脂P2~P5も、非晶性ポリエステル樹脂P1と同様に、使用した比率と同様の各モノマーユニットを含んでいた。
(ポリエステル樹脂の処方)
・ビスフェノールA・プロピレンオキシド付加物(平均付加モル数2.0):
52.00部(50.20mol%)
・フマル酸:13.00部(49.80mol%)
・チタンテトラブトキシド(エステル化触媒):0.5部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。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、2時間反応させた。
・スチレン:33.70部(94.72mol%)
・アクリル酸:1.30部(5.28mol%)
・重合開始剤 t-ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV)0.5部
そこに、上記ビニル系モノマーを滴下ロートから4時間かけて滴下し、160℃で5時間反応させた。その後、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度200℃に維持したまま、1時間反応させ、ASTM D36-86に従って測定した軟化点が140℃の温度に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め、非晶性ハイブリッド樹脂を得た。
得られた非晶性ハイブリッド樹脂のピーク分子量は20000、軟化点は140℃、酸価は10.1mgKOH/gであった。
・溶媒:キシレン 100.0部
・スチレン: 61.00部(65.23mol%)
・n-ブチルアクリレート: 37.70部(32.76mol%)
・アクリル酸: 1.30部(2.01mol%)
・重合開始剤 t-ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV)0.5部
還流冷却管、撹拌機、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、窒素雰囲気下、上記材料を投入した。反応容器内を200rpmで撹拌しながら、185℃に加熱して10時間重合反応を行った。続いて、溶媒を除去し、40℃で24時間真空乾燥して、非晶性ビニル系樹脂を得た。
得られた非晶性ビニル系樹脂のピーク分子量は20000、軟化点は140℃、酸価は10.1mgKOH/gであった。
・結晶性樹脂A1: 60.0部
・非晶性ポリエステル樹脂P1: 40.0部
上記材料を秤量・混合し、二軸混練器(栗本鉄工所製, S5KRCニーダー)に1kg/Hで供給し、同時にラジカル反応開始剤としてt―ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート4.0部を0.1kg/Hで供給して160℃で5分間、100rpmで混練押出して反応を行った。さらにベントロから窒素をフローして、有機溶剤の除去を行いながら混合した。混合で得られたものを冷却することにより、結着樹脂1を得た。GPCの測定により、結晶性樹脂A1と非晶性ポリエステル樹脂P1が一部反応し分子量が大きくなったことを確認した。
結着樹脂1の製造例において、それぞれの結晶性樹脂の種類及び部数、非晶性ポリエステル樹脂の種類及び部数、ラジカル反応開始剤の有無を表5となるように変更した以外は同様にして反応を行い、結着樹脂2~22を得た。
結着樹脂2,3,5~22では、GPCの測定により、結晶性樹脂と非晶性樹脂が一部反応し分子量が大きくなったことを確認した。
鉄触媒を用いて合成ガスを原料として炭化水素を合成した。容量100mlの連続撹拌型スラリー床反応器に溶媒としてのn-ヘキサデカン50mlと上記鉄系触媒3gを投入した。始めに還元処理を行った。還元条件は以下の通りである。
還元ガス:合成ガス(H2/CO=1)
鉄触媒:3g
ガス流速:150cc/min
温度:300℃
圧力:0.5MPa
次に、フィッシャー・トロプシュ反応を行うことにより得られた炭化水素化合物を精製することでワックス1を得た。反応条件は以下の通りである。
反応ガス:合成ガス(H2/CO=1)
鉄触媒:3g
ガス流速:150cc/min
温度:260℃
圧力:2.0MPa
得られたワックス1の重量平均分子量Mwは600、Mw/Mnは1.3、温度―吸熱量曲線を温度で微分した曲線のピークトップ温度は92.0℃であった。
ワックス1の製造例において、表5の物性になるように精製条件を変更した以外は同様にして反応を行い、ワックス2~12を得た。
・結着樹脂1: 83.0部
・ワックス1: 5.0部
・ワックス6: 2.0部
・着色剤(シアン顔料 大日精化製:Pigment Blue 15:3):
10.0部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数1500rpm、回転時間3minで混合した後、温度150℃に設定した二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて混練した。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。さらにファカルティ(F-300、ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子1を得た。運転条件は、分級ローター回転数を11000rpm、分散ローター回転数を7200rpmとした。
・トナー粒子1: 100.0部
・シリカ微粒子A:シリコーンオイルで表面処理したヒュームドシリカ
(個数基準におけるメジアン径(D50)が120nm) 4.0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)で回転数1900rpm、回転時間10minで混合し、ネガ帯電性を示すトナー1を得た。
トナー1において、示差走査型熱量測定(DSC)により測定される吸熱ピークの温度微分分布において、1stピークに隣接し、ピークトップ温度が1stピークより高い2ndピークが存在していた。また、1stピークと2ndピークの谷部の高さが0W/(g・℃)より大きかった。2ndピークのピークトップ温度は107℃であり、1stピークのピークトップ温度は92.0℃であり、ピークトップ温度の変化T-TSは0.0℃であった。
トナー1の製造例において、結着樹脂の種類及び添加量、ワックスの種類及び添加量、シリカ微粒子の処理剤の種類を表7の通りとなるように変更した以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー2~44を得た。得られたトナーの物性を表7に示す。
得られたトナーの断面観察を行ったところ、トナー1~40及び42~44において、結晶性樹脂である第一の樹脂を含むマトリクス、及び非晶性樹脂である第二の樹脂を含むドメインで構成されるドメインマトリクス構造が見られた。
一方、トナー41では、第二の樹脂を含むマトリクス及び第一の樹脂を含むドメインで構成されるドメインマトリクス構造が見られた。
・個数平均粒径0.30μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強
さ65Am2/kg)のマグネタイト1
・個数平均粒径0.50μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ65Am2/kg)のマグネタイト2
上記の材料それぞれ100部に対し、4.0部のシラン化合物(3-(2-アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン)を加え、容器内にて100℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を処理した。
・フェノール:10質量%
・ホルムアルデヒド溶液:6質量%
(ホルムアルデヒド40質量%、メタノール10質量%、水50質量%)
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト1 :58質量%
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト2 :26質量%
上記材料100部と、28質量%アンモニア水溶液5部、及び水20部をフラスコに入れ、撹拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温し、3時間保持して重合反応させて、生成するフェノール樹脂を硬化させた。
その後、硬化したフェノール樹脂を30℃まで冷却し、さらに水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性体分散型の球状の磁性キャリア1を得た。体積基準の50%粒径(D50)は、34.21μmであった。
92.0部の磁性キャリア1と8.0部のトナー1をV型混合機(V-20、セイシン企業製)により混合し、二成分系現像剤1を得た。
二成分系現像剤1の製造例において、トナーを表8のように変更する以外は同様の操作を行い、二成分系現像剤2~44を得た。
上記二成分系現像剤1を用いて、評価を行った。
画像形成装置として、キヤノン製デジタル商業印刷用プリンターimageRUNNER ADVANCE C5560改造機を用い、シアン位の現像器に二成分系現像剤1を入れた。
装置の改造点としては、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、紙上におけるFFh画像上のトナーの載り量が所望になるようにVDC、VD、及びレーザーパワー
を調整して、後述の評価を行った。
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9に示す。
紙:イメージコートグロス158(158.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
紙上のトナーの載り量:0.05mg/cm2(2Fh画像)
(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3m×15cmの画像を配置
定着試験環境:常温常湿環境(温度23℃/湿度50%RH(以下N/N))
定着温度:180℃
プロセススピード:377mm/sec
上記評価画像を出力し、耐擦過性を評価した。反射率の差分の値を耐擦過性の評価指標とした。
先ず、評価画像の画像部に対し、学振型摩擦堅牢度試験機(AB-301:テスター産業株式会社製)を用い、0.5kgfの荷重をかけて、新品の評価紙により摩擦(10往復)する。その後、リフレクトメータ(REFLECTOMETER MODEL TC-6DS:東京電色株式会社製)を用い、摩擦を行った部分の反射率と、摩擦を行っていない部分の反射率を測定する。
そして、下記式を用いて摩擦前後での反射率の差分を算出した。得られた反射率の差分を下記の評価基準に従って評価した。評価がA~Cであれば、良好と判断した。
反射率の差分=摩擦を行っていない部分の反射率-摩擦を行った部分の反射率
(評価基準)
A:1.0%未満
B:1.0%以上2.0%未満
C:2.0%以上3.0%未満
D:3.0%以上
紙:GFC-081(81.0g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)紙上のトナーの載り量:0.35mg/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2cm×5cmの画像を配置
定着試験環境:高温高湿環境:温度30℃/湿度80%RH(以下「H/H」)
プロセススピード:377mm/sec
静電潜像担持体上のトナーを金属円筒管と円筒フィルターを用いて吸引捕集することにより、トナーの摩擦帯電量を算出した。具体的には、静電潜像担持体上のトナーの摩擦帯電量は、ファラデー・ケージ(Faraday-Cage)によって測定した。
ファラデー・ケージとは、同軸の2重筒のことで内筒と外筒は絶縁されている。この内筒の中に電荷量Qの帯電体を入れたとすると、静電誘導によりあたかも電荷量Qの金属円筒が存在するのと同様になる。この誘起された電荷量をエレクトロメーター(ケスレー6517A ケスレー社製)で測定し、内筒中のトナー質量M(kg)で電荷量Q(mC)を割ったもの(Q/M)をトナーの摩擦帯電量とした。
トナーの摩擦帯電量(mC/kg)=Q/M
まず、静電潜像担持体上に上記評価画像を形成し、中間転写体に転写される前に、静電潜像担持体の回転を止め、静電潜像担持体上のトナーを、金属円筒管と円筒フィルターに
より吸引捕集し、[初期のQ/M]を測定した。
引き続き、H/H環境において評価機内に現像器を入れたまま2週間放置させた後、放置前と同様の操作を行い、放置後の静電潜像担持体上の単位質量当たりの電荷量Q/M(mC/kg)を測定した。上記の初期の静電潜像担持体上の単位質量当たりのQ/Mを100%とし、放置後の静電潜像担持体上の単位質量当たりのQ/Mの維持率([放置後のQ/M]/[初期のQ/M]×100)を算出して以下の基準で判断した。評価がA~Cであれば、良好と判断した。
(評価基準)
A:維持率が95%以上
B:維持率が90%以上95%未満
C:維持率が85%以上90%未満
D:維持率が85%未満
紙:GFC-081(81.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
紙上のトナーの載り量:0.70mg/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2cm×5cmの画像を配置
試験環境:低温低湿環境:温度15℃/湿度10%RH(以下「L/L」)
定着温度:150℃
プロセススピード:377mm/sec
上記評価画像を出力し、低温定着性を評価した。画像濃度低下率の値を低温定着性の評価指標とした。
画像濃度低下率は、X-Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X-Rite社製)を用い、まず、中心部の画像濃度を測定する。次に、画像濃度を測定した部分に対し、4.9kPa(50g/cm2)の荷重をかけてシルボン紙により定着画像を摺擦(5往復)し、画像濃度を再度測定する。
そして、下記式を用いて摺擦前後での画像濃度の低下率を算出した。得られた画像濃度の低下率を下記の評価基準に従って評価した。評価がA~Cであれば、良好と判断した。
画像濃度の低下率=(摺擦前の画像濃度-摺擦後の画像濃度)/摺擦前の画像濃度×100
(評価基準)
A:画像濃度の低下率3%未満
B:画像濃度の低下率3%以上5%未満
C:画像濃度の低下率5%以上8%未満
D:画像濃度の低下率8%以上
二成分系現像剤2~44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9に示す。
Claims (14)
- 第一の樹脂を有する結着樹脂及びワックスを含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該第一の樹脂は結晶性樹脂であり、
該結着樹脂中の該第一の樹脂の含有量が、30.0質量%以上であり、
該第一の樹脂は、下記式(1)で表される第一のモノマーユニットを有し、
該第一の樹脂中の該第一のモノマーユニットの含有割合が、30.0質量%~100.0質量%であり、
該トナーの示差走査型熱量測定により測定される吸熱ピークの温度微分分布において、
該ワックスに由来する1stピーク及び2ndピークが存在し、
該1stピークのピークトップ温度が70.0℃~97.0℃であり、
該2ndピークは該1stピークに隣接し、
該2ndピークのピークトップ温度が、該1stピークのピークトップ温度より高く、
該1stピークと該2ndピークの谷部の高さが0W/(g・℃)より大きいことを特徴とするトナー。
[式(1)中、RZ1は、水素原子又はメチル基を表し、Rは、炭素数18~36のアルキル基を表す。] - 前記ワックスは、重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックス、及び重量平均分子量Mw1000~2000の炭化水素ワックスを含有する請求項1に記載のトナー。
- 前記重量平均分子量Mw1000~2000の炭化水素ワックスの前記トナー粒子中の含有量をWL質量%とし、前記重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックスの前記トナー粒子中の含有量をWS質量%としたとき、下記式(2)を満たす請求項2に記載のトナー。
0.2≦WL/WS≦0.8 ・・・(2) - 前記重量平均分子量Mw1000~2000の炭化水素ワックスの前記トナー粒子中の含有量WLが、下記式(3)を満たす請求項2又は3に記載のトナー。
1.0質量%≦WL≦5.0質量% ・・・(3) - 前記トナーの示差走査型熱量測定により測定される吸熱ピークの温度微分分布において、前記重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックスに該当する吸熱ピークのピークトップ温度をTSとし、
前記重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックスの示差走査型熱量測定により測定される吸熱ピークの温度微分分布におけるピークトップ温度をTとしたとき、下記式(4)を満たす請求項2~4のいずれか一項に記載のトナー。
0.0≦T-TS≦2.0 ・・・(4) - 前記重量平均分子量Mw1000~2000の炭化水素ワックスの重量平均分子量をMwLとし、数平均分子量をMnLとし、
前記重量平均分子量Mw300~700の炭化水素ワックスの重量平均分子量をMwSとし、数平均分子量をMnSとしたとき、
分子量分布MwL/MnL及び分子量分布MwS/MnSが、下記式(5)を満たす請求項2~5のいずれか一項に記載のトナー。
MwS/MnS≦MwL/MnL ・・・(5) - 前記第一の樹脂のSP値(J/cm3)0.5をSPCとし、前記重量平均分子量Mw1000~2000の炭化水素ワックスのSP値をSPWとしたとき、SPC及びSPWが下記式(6)を満足する請求項2~6のいずれか一項に記載のトナー。
(SPC-SPw)≧1.00 ・・・(6) - 前記第一の樹脂の酸価が、0.1mgKOH/g~30.0mgKOH/gである請求項1~7のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記結着樹脂が、第二の樹脂を含有し、
第二の樹脂は非晶性樹脂であり、
該第二の樹脂の酸価が、0.5mgKOH/g~40.0mgKOH/gである請求項1~8のいずれか一項に記載のトナー。 - 前記結着樹脂中の前記第一の樹脂の含有量Xに対する前記第二の樹脂の含有量Yの質量比Y/Xが、0.20~2.20である請求項9に記載のトナー。
- 前記トナーの断面観察において、前記第一の樹脂を含むマトリクス及び前記第二の樹脂を含むドメインで構成されるドメインマトリクス構造が見られる請求項9又は10に記載のトナー。
- 前記結着樹脂が、さらに第三の樹脂を含み、
該第三の樹脂が、前記第一の樹脂及び第二の樹脂が結合した樹脂を含有する請求項9~11のいずれか一項に記載のトナー。 - 前記第二の樹脂が、ビニル系樹脂とポリエステル樹脂とが結合したハイブリッド樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも一を含む請求項9~12のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記トナーは、シリコーンオイルで処理されたシリカ微粒子をトナー粒子表面に有する請求項1~13のいずれか一項に記載のトナー。
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