JP7446801B2 - トナー - Google Patents
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Description
結晶性樹脂は分子が規則的に配列することで固体になる性質を持つため、この規則的な配列がほぐれる温度まで加熱すると、結晶性樹脂全体の粘度が急激に低下する。結果として優れた耐熱保存性を得つつも、低い温度で速やかに溶融するシャープメルト性に優れたトナーが得られる。
このような背景から、特許文献1~4では、結晶性樹脂を含む結着樹脂を用いたトナーが提案されている。
結晶性樹脂はシャープメルト性に優れる一方で弾力性が低いため、樹脂として割れやすい特性がある。結果として結晶性樹脂を結着樹脂として用いたトナーは、得られた画像の耐擦過性に改善の余地が大きい傾向にある。
しかし、特許文献1,2に記載のトナーにおいては、結晶性樹脂と非晶性樹脂が個別に存在しているため、結晶性樹脂特有の割れやすさという観点から、画像の耐擦過性にはさらなる改善の余地がある。
このような課題に対して、結晶性樹脂に非晶性部位を導入し、樹脂の弾力性を向上させることで、画像の耐擦過性を向上させることができる。しかしながら、結晶性樹脂に非晶性部位を導入すると、結晶性部位の結晶化が阻害されるため、結晶化速度が低下する。そのため、定着後の画像が十分に固まることができず、画像の耐熱性が低下する。
を必須構成単量体とする重合体を結着樹脂として用いることで、低温定着性と保存性を両立したと記載されている。しかしながら、用いる単量体に関して、特に結晶性樹脂の結晶化速度の観点からは検討されておらず、結果として得られた画像の耐熱性にさらなる改善の余地がある。
本開示は、上記のような問題点を解決したトナーを提供するものである。
すなわち本開示は、低温定着性、画像の耐熱性及び画像の耐擦過性を両立したトナーを提供するものである。
結晶性樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該トナーの動的粘弾性測定における、30℃における複素弾性率をG*(30)、50℃における複素弾性率をG*(50)としたとき
1.00≧G*(50)/G*(30)≧0.30
を満たし、
該トナーの示差走査熱量測定において、150℃まで昇温した後の降温過程における、該結晶性樹脂由来の発熱ピークのピーク温度をTc(℃)、該降温過程の後の昇温過程における、該結晶性樹脂由来の吸熱ピークのピーク温度をTm(℃)、吸熱量をΔH(J/g)としたとき、
Tmが50.0℃以上80.0℃以下であり、
ΔHが35J/g以上60J/g以下であり、
Tm-Tcが0.0℃以上7.0℃以下であり、
該結晶性樹脂が単量体(a)に由来する単量体単位、単量体(b)に由来する単量体単位及び単量体(c)に由来する単量体単位を含有し、
該単量体(a)が、炭素数18~36の鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートであり、
該単量体(c)のQ値が、該単量体(a)のQ値よりも小さく、
該単量体(c)が下記式(1)で表される構造を有し、
R-COO-CH=CH 2 (1)
(式中、Rはフェニル基又は炭素数1~12のアルキル基を示す。)
該単量体(c)に由来する単量体単位のSP値をSP(c)(J/cm 3 ) 0.5 、該単量体(b)に由来する単量体単位のSP値をSP(b)(J/cm 3 ) 0.5 、該単量体(a)に由来する単量体単位のSP値をSP(a)(J/cm 3 ) 0.5 としたとき、
SP(b)-SP(c)≧3.0
SP(c)-SP(a)≦4.0
を満たす、トナーに関する。
結晶性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、
該トナーの動的粘弾性測定における、30℃における複素弾性率をG*(30)、50℃における複素弾性率をG*(50)としたとき
1.00≧G*(50)/G*(30)≧0.30
を満たし、
該トナー粒子中の該ワックスの含有量が、該結晶性樹脂100質量部に対して1質量部以上20質量部以下であり、
該トナーの示差走査熱量測定において、150℃まで昇温した後の降温過程における最大発熱ピークのピーク温度をTc’(℃)、該降温過程の後の昇温過程における、最大吸熱ピークのピーク温度をTm’(℃)、吸熱量をΔH’(J/g)としたとき、
Tm’が50.0℃以上80.0℃以下であり、
ΔH’が35J/g以上60J/g以下であり、
Tm’-Tc’が0.0℃以上7.0℃以下であり、
該結晶性樹脂が単量体(a)に由来する単量体単位、単量体(b)に由来する単量体単位及び単量体(c)に由来する単量体単位を含有し、
該単量体(a)が、炭素数18~36の鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートであり、
該単量体(c)のQ値が、該単量体(a)のQ値よりも小さく、
該単量体(c)が下記式(1)で表される構造を有し、
R-COO-CH=CH 2 (1)
(式中、Rはフェニル基又は炭素数1~12のアルキル基を示す。)
該単量体(c)に由来する単量体単位のSP値をSP(c)(J/cm 3 ) 0.5 、該単量体(b)に由来する単量体単位のSP値をSP(b)(J/cm 3 ) 0.5 、該単量体(a)に由来する単量体単位のSP値をSP(a)(J/cm 3 ) 0.5 としたとき、
SP(b)-SP(c)≧3.0
SP(c)-SP(a)≦4.0
を満たす、トナーに関する。
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。
「単量体単位」とは、重合体中の単量体物質の反応した形態をいう。例えば、重合体中のビニル系単量体が重合した主鎖中の、炭素‐炭素結合1区間を1単位とする。
結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定において明確な吸熱ピークを示す樹脂をいう。
結晶性樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該トナーの動的粘弾性測定における、30℃における複素弾性率をG*(30)、50℃における複素弾性率をG*(50)としたとき
1.00≧G*(50)/G*(30)≧0.30
を満たし、
該トナーの示差走査熱量測定において、150℃まで昇温した後の降温過程における、該結晶性樹脂由来の発熱ピークのピーク温度をTc(℃)、該降温過程の後の昇温過程における、該結晶性樹脂由来の吸熱ピークのピーク温度をTm(℃)、吸熱量をΔH(J/g)としたとき、
Tmが50.0℃以上80.0℃以下であり、
ΔHが35J/g以上60J/g以下であり、
Tm-Tcが0.0℃以上7.0℃以下である。
結晶性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、
該トナーの動的粘弾性測定における、30℃における複素弾性率をG*(30)、50℃における複素弾性率をG*(50)としたとき
1.00≧G*(50)/G*(30)≧0.30
を満たし、
該トナー粒子中の該ワックスの含有量が、該結晶性樹脂100質量部に対して1質量部以上20質量部以下であり、
該トナーの示差走査熱量測定において、150℃まで昇温した後の降温過程における最大発熱ピークのピーク温度をTc’(℃)、該降温過程の後の昇温過程における、最大吸熱ピークのピーク温度をTm’(℃)、吸熱量をΔH’(J/g)としたとき、
Tm’が50.0℃以上80.0℃以下であり、
ΔH’が35J/g以上60J/g以下であり、
Tm’-Tc’が0.0℃以上7.0℃以下である。
ここで、Tmは該結晶性樹脂の融点を示し、Tcは該結晶性樹脂の結晶化温度を示す。
しかし、該結晶性樹脂由来の発熱ピークのピーク温度、該結晶性樹脂由来の吸熱ピークのピーク温度及び吸熱量と、該ワックス由来の発熱ピークのピーク温度、該結晶性樹脂由来の吸熱ピークのピーク温度及び吸熱量がそれぞれ近く、どちらのものか判別が困難な場合には、以下のようにしてTc’、Tm’及びΔH’を求める。
トナー粒子中の該ワックスの含有量が、該結晶性樹脂100質量部に対して1質量部以上20質量部以下であるとき、
該トナーのDSC測定において、150℃まで昇温した後の降温過程における最大発熱ピークのピーク温度をTc’、上記降温過程の後の昇温過程における最大吸熱ピークのピーク温度をTm’、吸熱量をΔH’とする。
例えば、結着樹脂中の結晶性樹脂が結晶性部位及び非晶性部位を有する場合、結晶性樹脂中の非晶性部位の含有量が多いほど結晶化速度は低下するため、該Tm-Tc又はTm’-Tc’の値は大きくなる傾向にある。
他方、結晶性樹脂中の結晶性部位の含有量が多いほど結晶化速度が速いため、該Tm-Tc又はTm’-Tc’の値は小さくなる傾向にある。該Tm-Tc又はTm’-Tc’の値が小さいほど、定着後の画像が固まるのが速いため、優れた画像の耐熱性が得られる傾向にある。
一般的には、結着樹脂のTgを下げるほど、低い温度でトナーが軟化するため、トナーや画像の耐熱性は低下する。しかし、結晶性部位及び非晶性部位を有する結晶性樹脂が結着樹脂に含まれるトナーでは、該結晶性樹脂のTgが下がるほど、結晶性樹脂の結晶化速度が向上する(Tm-Tc又はTm’-Tc’の値は小さくなる)傾向があることがわかった。これは、結晶性樹脂が結晶化する温度よりも、結晶性樹脂のTgが高い場合には、結晶性樹脂の分子運動が非晶性部位に拘束されて結晶化速度が低下していたためだと考えている。
結果として、結晶性樹脂を結着樹脂として用いたトナーでは、結晶性樹脂のTgが低いほど、画像の耐熱性が向上する傾向がみられる。
1.00≧G*(50)/G*(30)≧0.30
ここで、G*(50)/G*(30)は、画像の耐熱性の指標として用いている。G*(50)/G*(30)の値が大きいということは、30℃から50℃における複素弾性率の変化が小さく、トナーの硬さが維持できていることを意味する。
該G*(50)/G*(30)が0.30以上であることで、優れた画像の耐熱性が得られる。該G*(50)/G*(30)は、0.40以上1.00以下であることが好ましく、0.50以上1.00以下であることがより好ましい。
該G*(50)/G*(30)は、例えば、Tm又はTm’や、該結晶性樹脂のTgを変更したり、非晶性部位を形成し得る単量体を結晶性樹脂に用いたりすることなどによって制御することができる。
Tm又はTm’が50℃以上であることで、優れた画像の耐熱性が得られる。また、Tm又はTm’が80.0℃以下であることで、優れた低温定着性が得られる。該Tm又はTm’は、50.0℃以上75.0℃以下であることが好ましく、50.0℃以上70.0℃以下であることがより好ましい。該Tm又はTm’は、該結晶性樹脂に用いる単量体の種類や含有比率によって制御することができる。
該ΔH又はΔH’は、トナー粒子中の該結晶性樹脂の含有量や、該結晶性樹脂に用いる単量体の種類や含有比率などによって制御することができる。
Tm-Tc又はTm’-Tc’は、トナー粒子中の該結晶性樹脂の含有量、結晶性樹脂以外の成分の組成や物性、該結晶性樹脂のTgなどによって制御することができる。
また、後述するように、該結晶性樹脂に用いる単量体の種類を、各単量体のSP値やQ値の観点から選定して、結晶性樹脂のTm-Tc又はTm’-Tc’が所望の値となるように設計することもできる。
該結晶性樹脂が単量体(a)に由来する単量体単位を含有し、
該単量体(a)が、炭素数18~36の鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートであり、
該結晶性樹脂中の該単量体(a)に由来する単量体単位の含有割合N(a)が、30質量%以上60質量%以下である。
炭素数18~36の鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートに由来する単量体単
位を有する結晶性樹脂は、側鎖である鎖状炭化水素基部分が結晶化する側鎖結晶性樹脂であるため、結晶性ポリエステル等の折り畳み結晶型の結晶性樹脂に比べて、結晶化速度が速い。結果としてより優れた画像の耐熱性が得られる。
該単量体(a)に由来する単量体単位の含有割合N(a)が、30質量%以上であることで、シャープメルト性に優れ、良好な低温定着性が得られる。また、60質量%以下であることで、画像の耐擦過性に優れたトナーが得られる。該単量体(a)に由来する単量体単位の含有割合N(a)は、30質量%以上50質量%以下であることがより好ましい。
これらのうち、画像の耐熱保存性と低温定着性の観点から、好ましくは炭素数18~36の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも一つであり、より好ましくは炭素数18~30の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも一つであり、さらに好ましくは(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つである。
該結晶性樹脂以外の樹脂として、結着樹脂として従来トナーに用いられる樹脂を使用することができる。例えば、ポリエステル樹脂、スチレンアクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。
該ガラス転移温度は60℃以上85℃以下であることが好ましく、65℃以上80℃以下であることがより好ましい。該ガラス転移温度は、該結晶性樹脂に用いる単量体の種類や含有比率によって制御することができる。
該結晶性樹脂が、さらに単量体(b)に由来する単量体単位を含有し、
該単量体(a)に由来する単量体単位のSP値をSP(a)(J/cm3)0.5、該単量体(b)に由来する単量体単位のSP値をSP(b)(J/cm3)0.5としたとき、
SP(b)-SP(a)≧4.0
を満たし、
該結晶性樹脂中の該単量体(a)に由来する単量体単位以外の全単量体単位中の、該単量体(b)に由来する単量体単位の含有割合N(b)が、50質量%以上100質量%以下である。
SP(b)-SP(a)≧4.0を満たすということは、単量体(a)に由来する単量体単位と単量体(b)に由来する単量体単位の極性が離れていることを意味する。単量体(a)に由来する単量体単位と単量体(b)に由来する単量体単位の極性が離れていることで、該単量体(a)に由来する単量体単位と該単量体(b)に由来する単量体単位が混ざりにくくなり、結晶性樹脂中でこれらの単量体単位がミクロに相分離した状態で存在することになる。
結果として、局所的に該単量体(a)に由来する単量体単位の濃度が高まり、該結晶性樹脂の結晶化速度が向上するため、より優れた画像の耐熱性が得られる。該SP(b)-SP(a)は、5.0以上が好ましく、6.0以上がより好ましい。
また、該N(b)が50質量%以上であることで、上記した効果がより高まり、より優れた画像の耐熱性が得られる。N(b)は、より好ましくは50.0質量%以上85.0質量%以下である。
SP(a)は、好ましくは17.5(J/cm3)0.5~19.0(J/cm3)0.5であり、より好ましくは18.0(J/cm3)0.5~18.5(J/cm3)0.5である。
また、SP(b)は、好ましくは22.0(J/cm3)0.5~29.5(J/cm3)0.5であり、より好ましくは24.0(J/cm3)0.5~26.5(J/cm3)0.5である。
例えば、SP値がSP1(a)である単量体(a)に由来する単量体単位を、単量体(a)に由来する単量体単位の要件を満たす単量体単位全体のモル数を基準としてAモル%含み、SP値がSP2(a)の単量体(a)に由来する単量体単位を、単量体(a)に由来する単量体単位の要件を満たす単量体単位全体のモル数を基準として(100-A)モル%含む場合のSP(a)は、
SP(a)=(SP1(a)×A+SP2(a)×(100-A))/100
である。単量体(a)に由来する単量体単位の要件を満たす単量体単位が3以上含まれる場合も同様に計算する。
一方、単量体(b)は、上記方法で算出したSP(a)に対して
SP(b)-SP(a)≧4.0
を満たす単量体全てが該当する。
すなわち、該単量体(b)が複数種類存在する場合、SP(b)はそれぞれの単量体に由来する単量体単位のSP値を表し、SP(b)-SP(a)はそれぞれの単量体(b)に由来する単量体単位に対して決定される。
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など。
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など。
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など。
ウレタン基を有する単量体;例えば、エチレン性不飽和結合を有する炭素数2~22のアルコール(メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル、ビニルアルコールなど)と、炭素数1~30のイソシアネート[モノイソシアネート化合物(ベンゼンスルフォニルイソシアネート、トシルイソシアネート、フェニルイソシアネート、p-クロロフェニルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ヘキシルイソシアネート、t-ブチルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、オクチルイソシアネート、2-エチルヘキシルイソシアネート、ドデシルイソシアネート、アダマンチルイソシアネート、2,6-ジメチルフェニルイソシアネート、3,5-ジメチルフェニルイソシアネート及び2,6-ジプロピルフェニルイソシアネートなど)、脂肪族ジイソシアネート化合物(トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2-プロピレンジイソシアネート、1,3-ブチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート及び2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなど)、脂環族ジイソシアネート化合物(1,3-シクロペンテンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート及び水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど)、及び芳香族ジイソシアネート化合物(フェニレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-トルイジンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート及びキシリレンジイソシアネートなど)など]とを公知の方法で反応させた単量体、及び
炭素数1~26のアルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、t-ブチルアルコール、ペンタノール、ヘプタノール、オクタノール、2-エチルヘキサノール、ノナノール、デカノール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、ドデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セタノール、ヘプタデカノール、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール、エライジルアルコール、オレイルアルコール、リノレイルアルコール、リノレニルアルコール、ノナデシルアルコール、ヘンエイコサノール、ベヘニルアルコール、エルシルアルコールなど)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[2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2-(0-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、2-[(3,5-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチル(メタ)アクリレート及び1,1-(ビス(メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートなど]とを公知の方法で反応させた単量体など。
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など)、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など)、アニリン及びシクロキシルアミンなど]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など。
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ど。
該トナー粒子がさらに非晶性樹脂を含有し、
該非晶性樹脂のSP値をSP(B)(J/cm3)0.5、該結晶性樹脂のSP値をSP(A)(J/cm3)0.5としたとき、
3.0≧|SP(B)-SP(A)|≧0.0
を満たす。
|SP(B)-SP(A)|が3.0以下であることで、該非晶性樹脂と該結晶性樹脂が馴染みやすいため、該非晶性樹脂と該結晶性樹脂が十分に混合され、該結晶性樹脂を割れにくくすることができる。結果としてより優れた画像の耐擦過性が得られる。
|SP(B)-SP(A)|は0.0以上2.6以下であることが好ましく、0.0以上2.3以下であることがより好ましい。また、SP(A)は19.0(J/cm3)0.5~26.0(J/cm3)0.5であることが好ましく、20.0(J/cm3)0.5~25.0(J/cm3)0.5であることがより好ましい。
さらに、SP(B)は20.0(J/cm3)0.5~24.0(J/cm3)0.5であることが好ましく、20.5(J/cm3)0.5~23.0(J/cm3)0.5であることがより好ましい。
該SP(A)及びSP(B)は、該結晶性樹脂及び該非晶性樹脂に用いる単量体の種類や含有比率によって制御することができる。
該非晶性樹脂としては、従来トナーに用いられる樹脂を使用することができる。例えば、ポリエステル樹脂、スチレンアクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらのなかでもスチレンアクリル系樹脂が好ましい。
該トナー粒子中の該非晶性樹脂含有量は、2質量%以上40質量%以下であることが好ましい。
Q値は、重合性単量体がラジカルになったときの共役の度合を示す値であり、共重合させる際の反応の度合や速度に相関のある因子である。Q値が大きいと、重合性単量体がラジカルになりやすいが、ラジカル重合反応は遅い傾向にある。Q値が小さいと、重合性単量体がラジカルになりにくいが、ラジカル重合反応が早い傾向にある。
該単量体(c)のQ値が該単量体(a)のQ値よりも小さいと、該単量体(c)のラジカル重合反応が該単量体(a)に優先して起こる。そのため、該単量体(c)と該単量体(a)との連結よりも、該単量体(c)同士の連結及び該単量体(a)同士の連結が起こりやすくなる。これにより、該結晶性樹脂内での該単量体(a)に由来する単量体単位の濃度が局所的に高まり、該結晶性樹脂の結晶化速度が向上する。そのため、より優れた画像の耐熱性が得られる。
多くの重合性単量体のQ値は「POLYMER HANDBOOK(Wiley-Interscience社刊)」に掲載されている。「POLYMER HANDBOOK(Wiley-Interscience社刊)」に掲載されていない重合性単量体については、POLYMER HANDBOOK(Wiley-Interscience社刊)」の267ページに掲載されている方法により、Q値を求めることができる。
また、該単量体(c)のQ値をQ(c)、該単量体(a)のQ値をQ(a)としたとき、Q(a)-Q(c)が0.210~0.230であることが好ましく、0.210~0.223であることがより好ましい。
さらに、Q(c)は0.025~0.040であることが好ましく、0.027~0.040であることがより好ましい。さらにまた、Q(a)は0.20~0.30であることが好ましい。
なお、結晶性樹脂中に上記単量体(a)の要件を満たす単量体が複数種類存在する場合、Q(a)はそれぞれの単量体(a)のQ値を加重平均した値とする。
例えば、Q値がQ1(a)である単量体(a)を、単量体(a)全体のモル数を基準としてAモル%含み、Q値がQ2(a)の単量体(a)を、単量体(a)全体のモル数を基
準として(100-A)モル%含む場合のQ値は、
Q(a)=(Q1(a)×A+Q2(a)×(100-A))/100
である。単量体(a)が3以上含まれる場合も同様に計算する。また、Q(c)も同様に計算する。
N(c)が20質量%以上であることで、該結晶性樹脂の結晶化速度がより向上するため、より優れた画像の耐熱性が得られる。該N(c)は30質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましい。
なお、該単量体(c)の条件を満たす単量体を複数含有する場合、該N(c)は、該単量体(c)の条件を満たす全ての単量体の合計量を基準として計算する。
これらの中でも、該単量体(c)は、下記式(1)の構造をもつことがより好ましい。
R‐COO‐CH=CH2 (1)
式中、Rはフェニル基又は炭素数1~12(好ましくは1~4)のアルキル基を示す。
さらに、該単量体(c)は、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル及びプロピオン酸ビニルからなる群から選択される少なくとも一であることがより好ましい。
該単量体(c)がこれらの構造をもつことで、後述する単量体(b)の連結しやすいことに起因する効果がより高く得られる。結果として、より高い画像の耐熱性が得られる。
また、該結晶性樹脂は酢酸ビニルを含んでもよく、酢酸ビニルを含まなくともよい。
SP(c)-SP(a)≦4.0
を満たすことが好ましい。
SP(c)-SP(a)が4.0以下であるということは、該単量体(a)と該単量体(c)の極性が近いことを意味する。該単量体(a)と極性の近い該単量体(c)を用いることで、該結晶性樹脂中の単量体(a)に由来する部位と非晶性単量体(c)に由来する部位とが混ざりやすくなる。結果として、該結晶性樹脂の割れやすさを改善することができ、より優れた画像の耐擦過性が得られる。該SP(c)-SP(a)は、3.5以下であることがより好ましい。該SP(c)-SP(a)は、0.0以上であることが好ましく、0.5以上であることがより好ましい。
また、SP(c)は、好ましくは18.5(J/cm3)0.5~22.5(J/cm3)0.5であり、より好ましくは19.0(J/cm3)0.5~22.2(J/cm3)0.5である。
なお、結晶性樹脂中に上記単量体(c)の要件を満たす単量体が複数種類存在する場合、SP(c)の値はそれぞれの単量体単位のSP値を加重平均した値とする。
例えば、SP値がSP1(c)である単量体(c)に由来する単量体単位を、単量体(c)に由来する単量体単位の要件を満たす単量体単位全体のモル数を基準としてAモル%含み、SP値がSP2(c)の単量体(c)に由来する単量体単位を、単量体(c)に由来する単量体単位の要件を満たす単量体単位全体のモル数を基準として(100-A)モル%含む場合のSP(c)は、
SP(c)=(SP1(c)×A+SP2(c)×(100-A))/100
である。単量体(c)に由来する単量体単位の要件を満たす単量体単位が3以上含まれる場合も同様に計算する。
該単量体(c)に由来する単量体単位のSP値をSP(c)(J/cm3)0.5、該単量体(b)に由来する単量体単位のSP値をSP(b)(J/cm3)0.5としたとき、
SP(b)-SP(c)≧3.0
を満たすことが好ましい。
該SP(b)-SP(c)が3.0以上であるということは、該単量体(c)と該単量体(b)の極性が離れていることを意味する。該単量体(c)と極性の離れている該単量体(b)を用いることで、該単量体(c)同士がより連結しやすくなる。そのため、該単量体(b)同士も連結しやすくなり、該結晶性樹脂の結晶化速度が向上する。結果としてより優れた画像の耐熱性が得られる。
該SP(b)-SP(c)は、4.0以上であることがより好ましい。該SP(b)-SP(c)は、好ましくは9.0以下であり、より好ましくは8.0以下である。該SP(c)及びSP(b)は、該単量体(c)と該単量体(b)の分子構造によって決定される。
なお、単量体(b)は、上記方法で算出したSP(c)に対して
SP(b)-SP(c)≧3.0
を満たす単量体全てが該当する。
すなわち、該単量体(b)が複数種類存在する場合、SP(b)はそれぞれの単量体に由来する単量体単位のSP値を表し、SP(b)-SP(c)はそれぞれの単量体(b)に由来する単量体単位に対して決定される。
単量体(a)~(c)以外の単量体としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン等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-エチルヘキシルなどの(メタ)アクリル酸エステル類が挙げられる。
ワックスは、例えば以下のものが挙げられる。
ベヘン酸ベヘニル、ステアリン酸ステアリル、パルミチン酸パルミチルなどの1価アルコールとモノカルボン酸とのエステル類;セバシン酸ジベヘニルなどの2価カルボン酸とモノアルコールのエステル類;エチレングリコールジステアレート、ヘキサンジオールジベヘネートなどの2価アルコールとモノカルボン酸とのエステル類;グリセリントリベヘネートなどの3価アルコールとモノカルボン酸とのエステル類;ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラパルミテートなどの4価アルコールとモノカルボン酸とのエステル類;ジペンタエリスリトールヘキサステアレート、ジペンタエリスリトールヘキサパルミテートなどの6価アルコールとモノカルボン酸とのエステル類;ポリグリセリンベヘネートなどの多官能アルコールとモノカルボン酸とのエステル類;カルナバワックス、ライスワックス等の天然エステルワックス類;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムなどの石油系炭化水素ワックス及びその誘導体;フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィン系炭化水素ワックス及びその誘導体;高級脂肪族アルコール;ステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸;酸アミドワッ
クスなど。
トナー中のワックスの含有量は、5.0質量%以上15.0質量%以下としてもよく、5.0質量%以上10質量%以下としてもよい。
ブラック用着色剤としては、カーボンブラックなどが挙げられる。
イエロー用着色剤としては、モノアゾ化合物;ジスアゾ化合物;縮合アゾ化合物;イソインドリノン化合物;イソインドリン化合物;ベンズイミダゾロン化合物;アンスラキノン化合物;アゾ金属錯体;メチン化合物;アリルアミド化合物などに代表されるイエロー顔料が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー74,93,95,109,111,128,155,174,180,185などが挙げられる。
マゼンタ用着色剤としては、モノアゾ化合物;縮合アゾ化合物;ジケトピロロピロール化合物;アントラキノン化合物;キナクリドン化合物;塩基染料レーキ化合物;ナフトール化合物:ベンズイミダゾロン化合物;チオインジゴ化合物;ペリレン化合物などに代表されるマゼンタ顔料が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントレッド2,3,5,6,7,23,48:2,48:3,48:4,57:1,81:1,122,144,146,150,166,169,177,184,185,202,206,220,221,238,254,269、C.I.ピグメントバイオレッド19などが挙げられる。
シアン用着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物;塩基染料レ-キ化合物などに代表されるシアン顔料が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1,7,15,15:1,15:2,15:3,15:4,60,62,66が挙げられる。
また、顔料とともに、着色剤として従来知られている種々の染料を用いることもできる。
着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、1.0質量部以上20.0質量部以下であることが好ましい。
また、トナー粒子はそのままトナーとして用いてもよく、必要により外添剤などを混合し表面に付着させることで、トナーとしてもよい。
外添剤としては、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、チタニア微粒子からなる群から選ばれる無機微粒子又はその複合酸化物などが挙げられる。複合酸化物としては、例えば、シリカアルミニウム微粒子やチタン酸ストロンチウム微粒子などが挙げられる。
外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.01質量部以上8.0質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上4.0質量部以下であることがより好ましい。
<トナーのG*(50)/G*(30)の測定方法>
測定装置としては、回転平板型レオメーター「ARES」(TA INSTRUMENTS社製)を用いる。
測定試料としては、トナーを0.1g秤量し、室温(25℃)の環境下で、錠剤成型器を用いて、直径8.0mm、厚さ1.5±0.3mmの円板状に加圧成型した試料を用い
る。
該試料を直径8.0mmのパラレルプレートに装着し、室温(25℃)から100℃に5分間で昇温して、3分間保持し、10分間かけて25℃まで試料を冷却する。その後、30分間25℃を保持してから測定を開始する。この際、初期のノーマルフォースが0になるようにサンプルをセットする。また、以下に述べるように、その後の測定においては、自動テンション調整(Auto Tension Adjustment ON)にすることで、ノーマルフォースの影響をキャンセルできる。測定は、以下の条件で行う。
(2)周波数(Frequency):1Hzとする。
(3)印加歪初期値(Strain)を0.05%に設定する。
(4)25℃以上60℃以下の温度範囲において、昇温速度(Ramp Rate)2.0[℃/分]で測定を行う。なお、測定においては、以下の自動調整モードの設定条件で行う。自動歪み調整モード(Auto Strain)で測定を行う。
(5)最大歪(Max Applied Strain)を20.0%に設定する。
(6)最大トルク(Max Allowed Torque)を200.0[g・cm]に設定し、最低トルク(Min Allowed Torque)を0.2[g・cm]に設定する。
(7)歪み調整(Strain Adjustment)を20.0% of Current Strainに設定する。測定においては、自動テンション調整モード(Auto Tension)を採用する。
(8)自動テンションディレクション(Auto Tension Direction)をコンプレッション(Compression)に設定する。
(9)初期スタティックフォース(Initial Static Force)を10gに設定し、自動テンションセンシティビティ(Auto Tension Sensitivity)を10.0gに設定する。
(10)自動テンション(Auto Tension)の作動条件は、サンプルモデュラス(Sample Modulus):1.00×106Pa以上とする。
上記条件で、周波数1Hzで測定した際の、30℃における複素弾性率G*をG*(30)、50℃における複素弾性率G*をG*(50)とし、G*(50)/G*(30)を算出する。
発熱ピークや吸熱ピークが1つしか生じない場合や、複数生じたとしても、該トナー粒子がワックスを含有しない場合又はトナー粒子中の該ワックスの含有量が該結晶性樹脂100質量部に対して1質量部未満である場合は、以下の方法でTc、Tm及びΔHを測定可能である。
該Tc、Tc’、該Tm、Tm’及びΔH、ΔH’は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いて測定する。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、トナー1mgを精秤し、これを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る。昇温速度10℃/分で0℃から150℃に昇温し、150℃にて5分間維持する。その後、冷却速度10℃/分で150℃から0℃まで冷却を行う。この降温過程で生じる発熱ピークのうち結晶性樹脂由来の発熱ピークのピーク温度をTc(℃)とする。
続いて、0℃で5分間維持したのちに、昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温する。このときのDSC曲線において生じる吸熱ピークのうち、結晶性樹脂由来の吸熱ピークにおけるピーク温度をTm(℃)、吸熱量をΔH(J/g)とする。
クが判別できない場合であって、かつ、トナー粒子中の該ワックスの含有量が該結晶性樹脂100質量部に対して1質量部以上20質量部以下である場合は、以下の方法で測定したときの最大発熱ピーク及び最大吸熱ピークを、それぞれTc’及びTm’とする。
該Tc’、Tm’及び吸熱量ΔH’は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いて測定する。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、トナー1mgを精秤し、これを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る。昇温速度10℃/分で0℃から150℃に昇温し、150℃にて5分間維持する。その後、冷却速度10℃/分で150℃から0℃まで冷却を行う。この降温過程で生じる発熱ピークのうち、最も発熱量の大きい発熱ピークのピーク温度をTc’(℃)とする。
続いて、0℃で5分間維持したのちに、昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温する。このときのDSC曲線において生じる吸熱ピークのうち、最も吸熱量の大きい吸熱ピークにおけるピーク温度をTm’(℃)、吸熱量をΔH’(J/g)とする。
該結晶性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いて測定する。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、結晶性樹脂1mgを精秤し、これを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る。モジュレーション測定モードを用い、昇温速度1℃/分、温度変調条件±0.6℃/60秒で0℃から120℃の範囲で測定を行う。昇温過程において比熱変化が得られるので、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ガラス転移温度(Tg)とする。
なお、比熱変化が出る温度領域が、結晶性樹脂やワックスなどの吸熱ピークが重なった場合には、該吸熱ピーク前後で比熱変化が生じる。このような場合には該吸熱ピークの吸熱開始温度(オンセット温度)と吸熱が終了する温度(オフセット温度)を結んだ直線と、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の交点をガラス転移温度(Tg)とする。
該結晶性樹脂中の各種単量体の同定、及び、各単量体に由来する単量体単位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 :結晶性樹脂50mgを測定試料として内径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、単量体(a)に由来する単量体単位の構成要素に帰属されるピークの中から、他の単量体に由来する単量体単位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、単量体(b)に由来する単量体単位の構成要素に帰属されるピークの中から、他の単量体に由来する単量体単位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、同様に単量体(c)、その他の単量体に由来する単量体単位の構成要素に帰属
されるピークから、他の単量体に由来する単量体単位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、これらのピークの積分値(それぞれS3、Sx)を算出する。
単量体(a)に由来する単量体単位の含有割合は、上記積分値S1、S2、S3及びSxを用いて、以下のようにして求める。なお、n1、n2、n3、nx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。
単量体(a)に由来する単量体単位の含有割合(モル%)=
{(S1/n1)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3)+(Sx/nx))}×100
同様に、単量体(b)、単量体(c)に由来する単量体単位の含有割合は以下のように求める。
単量体(b)に由来する単量体単位の含有割合(モル%)=
{(S2/n2)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3)+(Sx/nx))}×100
単量体(c)に由来する単量体単位の含有割合(モル%)=
{(S3/n3)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3)+(Sx/nx))}×100
なお、該結晶性樹脂において、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。
また、トナーが懸濁重合法によって製造される場合、離型剤やその他の樹脂のピークが重なり、独立したピークが観測されないことがある。それにより、該結晶性樹脂中の各種単量体に由来する単量体単位の含有割合が算出できない場合が生じる。その場合、離型剤やその他の樹脂を使用しないで同様の懸濁重合を行うことで、該結晶性樹脂’を製造し、該結晶性樹脂’を該結晶性樹脂とみなして分析することができる。
各単量体のSP値(SP(a)、SP(b)、SP(c))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、「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。
該結晶性樹脂のSP値(SP(A))は、当該樹脂を構成する単量体単位の蒸発エネルギー(Δei)及びモル体積(Δvi)を単量体単位毎に求め、各単量体単位の樹脂中におけるモル比(j)との積をそれぞれ算出し、下記式より算出する。
式: SP(A)={(Σj×ΣΔei)/(Σj×ΣΔvi)}1/2
なお、該非晶性樹脂のSP値(SP(B))も同様に計算する。
本開示におけるSP値の単位は、(J/cm3)0.5であるが、
1(cal/cm3)0.5=2.046×10-3(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。
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重量(mg)である。本開示における各樹脂の酸価は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。炭酸ガスなどに触れないように、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。上記水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1モル/Lの塩酸25mLを三角フラスコに取り、上記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、上記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した上記水酸化カリウム溶液の量から求める。上記0.1モル/Lの塩酸は、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
粉砕した各樹脂の試料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、指示薬として上記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、上記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。
各樹脂の重量平均分子量(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。
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、撹拌装置を備えたオートクレーブ中に以下の材料を添加した。
・テレフタル酸 32.3部(50.0モル%)・ビスフェノールA-プロピレンオキサイド2モル付加物67.7部(50.0モル%)・シュウ酸チタンカリウム(触媒) 0.02部
続いて、窒素雰囲気下、常圧下220℃で所望の分子量に到達するまで反応を行った。降温後粉砕し、非晶性樹脂1を得た。
得られた非晶性樹脂1の重量平均分子量(Mw)は20000、ガラス転移温度(Tg)は70℃、酸価は5.1mgKOH/gであった。また、非晶性樹脂1のSP値(SP(B))は22.3(J/cm3)0.5であった。
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、下記材料を投入した。
・溶媒 トルエン 100.0部・スチレン 50.0部・メタクリル酸 3.3部・メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル 46.7部・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)4.0部
上記反応容器内を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、更にメタノールで洗浄後、40℃で24時間真空乾燥して非晶性樹脂2を得た。得られた非晶性樹脂2の重量平均分子量(Mw)は22000、ガラス転移温度(Tg)は75℃、酸価は21.1mgKOH/gであった。また、非晶性樹脂2のSP値(SP(B))は21.6(J/cm3)0.5であった。
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、下記材料を投入した。
・溶媒 トルエン 100.0部・スチレン 91.7部・メタクリル酸メチル 2.5部・メタクリル酸 3.3部・メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル 2.5部・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)4.0部
上記反応容器内を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、更にメタノールで洗浄後、40℃で24時間真空乾燥して非晶性樹脂3を得た。得られた非晶性樹脂3の重量平均分子量(Mw)は20000、ガラス転移温度(Tg)は93℃、酸価は21.3mgKOH/gであった。また、非晶性樹脂3のSP値(SP(B))は20.3(J/cm3)0.5であった。
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、撹拌装置を備えたオートク
レーブ中に以下の材料を添加した。
・テレフタル酸 32.3部(50.0モル%)・ビスフェノールA-プロピレンオキサイド2モル付加物67.7部(50.0モル%)・トリメリット酸 1.5部
・シュウ酸チタンカリウム(触媒) 0.03部
続いて、窒素雰囲気下、常圧下220℃で所望の分子量に到達するまで反応を行った。降温後粉砕し、非晶性樹脂4を得た。
得られた非晶性樹脂4の重量平均分子量(Mw)は80000、ガラス転移温度(Tg)は74℃、酸価は10.1mgKOH/gであった。また、非晶性樹脂4のSP値(SP(B))は22.3(J/cm3)0.5であった。
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、下記材料を投入した。
・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(単量体単位SP値:18.3、単量体SP値:17.7)・メタクリロニトリル(単量体単位SP値:26.0、単量体SP値:22.0)・n‐ブチルアクリレート(単量体単位SP値:20.0、単量体SP値:18.0)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(炭素数22) 60.0部(22.4モル%)
・メタクリロニトリル 33.0部(69.8モル%)
・n‐ブチルアクリレート 7.0部(7.8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
上記反応容器内を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、更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1を得た。結晶性樹脂1の重量平均分子量は54000、酸価は0.0mgKOH/g、融点は58℃であった。また、結晶性樹脂1のSP値(SP(A))は23.8(J/cm3)0.5であった。
該結晶性樹脂1をNMRで分析したところ、アクリル酸ベヘニル由来の単量体単位が22.4モル%、メタクリロニトリル由来の単量体単位が69.8モル%、n‐ブチルアクリレート由来の単量体単位が7.8モル%含まれていた。
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、撹拌装置を備えたオートクレーブ中に以下の材料を添加した。
・セバシン酸 241部(44.2モル%)
・アジピン酸 31部(8.9モル%)
・1,4-ブタンジオール 164部(46.9モル%)
・チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)0.75部
続いて、窒素雰囲気下、常圧下220℃で重量平均分子量Mwが22000になるまで反応を行った。得られた結晶性樹脂2の融点は63℃、酸価は6.1mgKOH/gであった。また、結晶性樹脂2のSP値(SP(A))は20.5(J/cm3)0.5であった。
<トナー1の製造例>
・単量体(b) メタクリロニトリル 50.0部(80.3モル%)
・その他の単量体 n‐ブチルアクリレート 10.0部(8.4モル%)
・着色剤 ピグメントブルー15:3 6.5部
からなる混合物を調製した。上記混合物をアトライター(日本コークス社製)に投入し、直径5mmのジルコニアビーズを用いて、200rpmで2時間分散することで原材料分散液を得た。
・単量体(a) アクリル酸ベヘニル 40.0部(11.3モル%)・非晶性樹脂1 5.0部
を添加して60℃を保持しながら100rpmで30分間撹拌した後、重合開始剤としてt-ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV)5.0部を添加してさらに1分間撹拌した後、上記高速撹拌装置にて12000rpmで撹拌している水系媒体中に投入した。60℃を保持しながら上記高速撹拌装置にて12000rpmで20分間撹拌を継続し、造粒液を得た。
上記造粒液を還流冷却管、撹拌機、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に移し、窒素雰囲気下において150rpmで撹拌しながら70℃に昇温した。70℃を保持しながら150rpmで12時間重合反応を行い、トナー粒子分散液を得た。
得られたトナー粒子分散液を150rpmで撹拌しながら20℃まで冷却した後、撹拌を保持したままpHが1.5になるまで希塩酸を加えて分散安定剤を溶解させた。固形分をろ別し、イオン交換水で充分に洗浄した後、40℃で24時間真空乾燥して、トナー粒子1を得た。
表1に示すように、単量体の種類と添加量、非晶性樹脂の種類と量を変更すること以外はトナー1の製造例と同様にして、トナー粒子2~10,24~28、結晶性樹脂’2~10,24~28及びトナー2~10,24~28を得た。結晶性樹脂’2~10,24~28の物性値を、トナー粒子2~10,24~28に用いた結晶性樹脂の物性値とした
。
トナー1の製造例における混合物中のメタクリロニトリル50.0部(単量体(b)及びn-ブチルアクリレート10.0部(その他の単量体)を、酢酸ビニル36.0部(単量体(c))及びメタクリロニトリル24.0部(単量体(b))に変更すること以外はトナー1の製造例と同様にして、トナー粒子16、結晶性樹脂’16及びトナー16を得た。結晶性樹脂’16の物性値をトナー粒子16に用いた結晶性樹脂の物性値とした。
<トナー粒子17~23,29~31、結晶性樹脂’17~23,29~31及びトナー17~23,29~31の製造例>
トナー16の製造例における混合物中の酢酸ビニル36.0部を表2に記載の単量体(c)に変更し、該混合物中のメタクリロニトリル24.0部を表2に記載の単量体(b)又はその他の単量体に変更すること以外はトナー16の製造例と同様にして、トナー粒子17~23,29~31、結晶性樹脂’17~23,29~31及びトナー17~23,29~31を得た。結晶性樹脂’17~23,29~31の物性値をトナー粒子17~23,29~31に用いた結晶性樹脂の物性値とした。
・結晶性樹脂1 95.0部
・非晶性樹脂4 5.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 6.5部
・荷電制御剤(T-77:保土ヶ谷化学社製) 2.0部
上記材料をFMミキサー(日本コークス工業(株)製)で前混合した後、二軸混練押し出し機(池貝鉄工(株)製PCM-30型)によって、溶融混練した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、機械式粉砕機(ターボ工業(株)製T-250)で粉砕し、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、トナー粒子11を得た。
トナー粒子11に対し、実施例1と同様の外添を行い、トナー11を得た。
表3に示すように、樹脂の種類と添加量、ワックスの種類と添加量を変更すること以外はトナー11の製造例と同様にして、トナー粒子12~15、32及びトナー12~15、32を得た。
[低温定着性]
市販のシアンカートリッジからトナーを抜き取り、このカートリッジに評価対象のトナ
ーを50g充填した。評価対象のトナーが充填されたプロセスカートリッジを常温常湿環境(温度23℃、相対湿度50%)にて48時間放置した。
該プロセスカートリッジを、定着器を外しても動作するように改造したキヤノン製レーザービームプリンターLBP-7700Cに装着し、これを用いて、10mm×10mmの四角画像が転写紙全体に均等に9ポイント配列された画像パターンの未定着画像を出力した。なお、転写紙上のトナー乗り量は、0.80mg/cm2とし、転写紙は、Fox
River Bond(90g/m2)を使用した。
出力された未定着画像を、外部定着器を用いて定着した。該外部定着器としては、LBP-7700Cの定着器を外部へ取り外し、レーザービームプリンター外でも動作するようにしたものを用いた。なお、外部定着器におけるプロセススピードは330mm/secとし、定着温度は初期温度を100℃として設定温度を5℃ずつ順次昇温させながら、各温度で上記未定着画像の定着を行った。
各定着温度で定着した画像を、4.9kPa(50g/cm2)の荷重をかけたシルボン紙(オズ産業製:DUSPER K-3)で5往復擦った。そして、擦り前後の画像濃度をマクベス反射濃度計(マクベス社製)で測定し、擦り前後の画像濃度低下率が20%以下になった温度を定着開始温度として、低温定着性を以下の基準で評価した。
A:定着開始温度が110℃未満
B:定着開始温度が110以上120℃未満
C:定着開始温度が120℃以上130℃未満
D:定着開始温度が130℃以上140℃未満
E:定着開始温度が140℃以上150℃未満
F:定着開始温度が150℃以上
転写紙上に縦6.0cm×横5.0cmの未定着画像を出力した。転写紙上のトナー乗り量は、0.80mg/cm2とし、転写紙はFox River Bond(90g/m2)を使用した。該未定着画像を、各トナーの定着開始温度よりも20℃高い温度で定着した画像紙について、以下の評価を行った。
該定着画像紙の画像部を下向きにして、未使用の紙(Fox River Bond(90g/m2))100枚の上に載せ、さらに該定着画像紙の上から、同種の未使用の紙を2500枚乗せて、該定着画像紙を挟み込んだ。これを、55℃に調温した恒温槽に24時間静置し、静置後に恒温槽から取り出した。該定着画像紙と接触していた未使用の紙の、画像部と接触していた部分の反射率を測定した。得られた反射率から、該未使用の紙の画像部と接触していなかった部分の反射率を差し引いて、画像の色移りを測定した。差し引き後の反射率から画像の耐熱性について以下の基準に従って評価を行った。なお、反射率はTC-6DS(東京電色製)で測定した。
A:差し引き後の反射率が2.0%未満
B:差し引き後の反射率が2.0%以上3.0%未満
C:差し引き後の反射率が3.0%以上5.0%未満
D:差し引き後の反射率が5.0%以上8.0%未満
E:差し引き後の反射率が8.0%以上10.0%未満
F:差し引き後の反射率が10.0%以上
転写紙上に縦6.0cm×横5.0cmの未定着画像を出力した。転写紙上のトナー乗り量は、0.80mg/cm2とし、転写紙はFox River Bond(90g/
m2)を使用した。該未定着画像を、各トナーの定着開始温度よりも20℃高い温度で定着した画像紙について、以下の評価を行った。
定着画像を、4.9kPa(50g/cm2)の荷重をかけたシルボン紙(オズ産業製:DUSPER K-3)で、1秒間に1往復の速度で3分間摺擦したときの摺擦前後の画像濃度低下率に基づいて、定着画像の耐擦過性を評価した。なお、画像濃度低下率は、マクベス反射濃度計(マクベス社製)で測定した。
定着画像の耐擦過性の評価基準は以下の通りである。
A:濃度低下率が3.0%未満
B:濃度低下率が3.0%以上5.0%未満
C:濃度低下率が5.0%以上8.0%未満
D:濃度低下率が8.0%以上10.0%未満
E:濃度低下率が10.0%以上15.0%未満
F:濃度低下率が15.0%以上
Claims (11)
- 結晶性樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該トナーの動的粘弾性測定における、30℃における複素弾性率をG*(30)、50℃における複素弾性率をG*(50)としたとき
1.00≧G*(50)/G*(30)≧0.30
を満たし、
該トナーの示差走査熱量測定において、150℃まで昇温した後の降温過程における、該結晶性樹脂由来の発熱ピークのピーク温度をTc(℃)、該降温過程の後の昇温過程における、該結晶性樹脂由来の吸熱ピークのピーク温度をTm(℃)、吸熱量をΔH(J/g)としたとき、
Tmが50.0℃以上80.0℃以下であり、
ΔHが35J/g以上60J/g以下であり、
Tm-Tcが0.0℃以上7.0℃以下であり、
該結晶性樹脂が単量体(a)に由来する単量体単位、単量体(b)に由来する単量体単位及び単量体(c)に由来する単量体単位を含有し、
該単量体(a)が、炭素数18~36の鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートであり、
該単量体(c)のQ値が、該単量体(a)のQ値よりも小さく、
該単量体(c)が下記式(1)で表される構造を有し、
R-COO-CH=CH 2 (1)
(式中、Rはフェニル基又は炭素数1~12のアルキル基を示す。)
該単量体(c)に由来する単量体単位のSP値をSP(c)(J/cm 3 ) 0.5 、該単量体(b)に由来する単量体単位のSP値をSP(b)(J/cm 3 ) 0.5 、該単量体(a)に由来する単量体単位のSP値をSP(a)(J/cm 3 ) 0.5 としたとき、
SP(b)-SP(c)≧3.0
SP(c)-SP(a)≦4.0
を満たす、トナー。 - 結晶性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、
該トナーの動的粘弾性測定における、30℃における複素弾性率をG*(30)、50℃における複素弾性率をG*(50)としたとき
1.00≧G*(50)/G*(30)≧0.30
を満たし、
該トナー粒子中の該ワックスの含有量が、該結晶性樹脂100質量部に対して1質量部以上20質量部以下であり、
該トナーの示差走査熱量測定において、150℃まで昇温した後の降温過程における最大発熱ピークのピーク温度をTc’(℃)、該降温過程の後の昇温過程における、最大吸熱ピークのピーク温度をTm’(℃)、吸熱量をΔH’(J/g)としたとき、
Tm’が50.0℃以上80.0℃以下であり、
ΔH’が35J/g以上60J/g以下であり、
Tm’-Tc’が0.0℃以上7.0℃以下であり、
該結晶性樹脂が単量体(a)に由来する単量体単位、単量体(b)に由来する単量体単位及び単量体(c)に由来する単量体単位を含有し、
該単量体(a)が、炭素数18~36の鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートであり、
該単量体(c)のQ値が、該単量体(a)のQ値よりも小さく、
該単量体(c)が下記式(1)で表される構造を有し、
R-COO-CH=CH 2 (1)
(式中、Rはフェニル基又は炭素数1~12のアルキル基を示す。)
該単量体(c)に由来する単量体単位のSP値をSP(c)(J/cm 3 ) 0.5 、該単量体(b)に由来する単量体単位のSP値をSP(b)(J/cm 3 ) 0.5 、該単量体(a)に由来する単量体単位のSP値をSP(a)(J/cm 3 ) 0.5 としたとき、
SP(b)-SP(c)≧3.0
SP(c)-SP(a)≦4.0
を満たす、トナー。 - 前記結晶性樹脂中の該単量体(a)に由来する単量体単位の含有割合N(a)が、30質量%以上60質量%以下である、請求項1または2に記載のトナー。
- 前記トナー粒子中の前記結晶性樹脂の含有量が、60質量%以上100質量%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記結晶性樹脂のガラス転移温度(℃)が、50℃以上90℃以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記トナー粒子がさらに非晶性樹脂を含有し、
該非晶性樹脂のSP値をSP(B)(J/cm3)0.5、前記結晶性樹脂のSP値をSP(A)(J/cm3)0.5としたとき
3.0≧|SP(B)-SP(A)|≧0.0
を満たす、請求項1~5のいずれか一項に記載のトナー。 - 前記単量体(a)に由来する単量体単位のSP値をSP(a)(J/cm3)0.5、前記単量体(b)に由来する単量体単位のSP値をSP(b)(J/cm3)0.5としたとき、
SP(b)-SP(a)≧4.0
を満たし、
前記結晶性樹脂中の前記単量体(a)に由来する単量体単位以外の全単量体単位中の、前記単量体(b)に由来する単量体単位の含有割合N(b)が、50質量%以上100質量%以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載のトナー。 - 前記単量体(c)のQ値をQ(c)、前記単量体(a)のQ値をQ(a)としたとき、
Q(a)-Q(c)が0.210~0.230である、請求項1~7のいずれか一項に記載のトナー。 - 前記結晶性樹脂中の前記単量体(a)に由来する単量体単位以外の全単量体単位中の、前記単量体(c)に由来する単量体単位の含有割合N(c)が、20質量%以上100質量%以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記単量体(c)が、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル及びプロピオン酸ビニルからなる群から選択される少なくとも一である、請求項1~9のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記単量体(b)が、メタクリロニトリル、メタクリル酸2-ヒドロキシプロピル及びアクリロニトリルからなる群から選択される少なくとも一である、請求項1~10のいずれか一項に記載のトナー。
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