JP7532140B2 - トナー - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、トナージェット方式記録法を利用した画像形成方法に用いられるトナーに関する。
近年、複写機やプリンターといった電子写真装置の分野においても、省エネルギー化が大きな技術的課題として考えられ、この課題を解決するために定着装置にかかる熱量の大幅な削減が求められている。そのため、トナーには、低熱量で定着が可能であること、即ち良好な低温定着性が求められている。
従来、より低温での定着を可能とするためには、結着樹脂をよりシャープメルトにする手法が効果的な方法の一つとして知られている。この点において結晶性樹脂を用いたトナーが紹介されている。結晶性樹脂は、分子鎖が配列することにより、明確なガラス転移を示さず、結晶融点まで軟化しにくい特性をもつため、耐熱保存性と低温定着性を両立できる材料として検討が行われている。
また、メディアの多品種化も進んでいる。紙の坪量が大きく凹凸面が多いボンド紙の需要は多く、ボンド紙の紙繊維への含浸性は、結晶性樹脂によるシャープメルト性で担保する必要がある。しかし、結晶性樹脂を用いるとシャープメルト性は向上するものの、高温での弾性が不足し、高温オフセットが発生しやすい。そのため、結晶性樹脂を非晶性樹脂と混合することにより、高温での弾性を確保することが考えられるが、この場合、十分なシャープメルト性を示すことができていない。
また、トナー粒子内の結着樹脂の架橋構造を制御することで、トナーの高温における弾性を制御することは可能だが、ボンド紙の凹部では、定着工程で熱がかかりにくくなるため、架橋された樹脂の可塑性が低くなり、濃度ムラが発生するとともに低温定着性が低下する。
特許文献1では、結晶性ポリエステルブロック及び非結晶性ブロックをエステル化することによって得られたブロック共重合体を粉砕トナーに用いることで、低温加熱による定着が可能であることが示されている。
また、特許文献2では、アルコール成分と不飽和脂肪族ジカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分とを縮重合させてえられる結晶性ポリエステルと、非晶質ポリエステルをラジカル重合開始剤の存在下で、溶融混練する工程を含む電子写真用トナーの製造方法が提案されている。
この文献においては、結晶性ポリエステルを部分的に炭素-炭素結合で架橋して高分子量化させることで、混練後の冷却工程において、結晶性ポリエステルの再結晶化が促進される。
特許文献3では、長鎖アルキル基を含有する結晶性樹脂および非晶性樹脂を含有するトナーが提案されている。この文献においては、示差走査熱量計(DSC)により測定されたトナーバインダーの、第1回目の昇温過程における結晶性樹脂(A)由来の吸熱ピークに基づく吸熱量に対する、第1回目の昇温過程から冷却した後の第2回目の昇温過程における結晶性樹脂(A)由来の吸熱ピークに基づく吸熱量の比が規定されている。
特開2007-114635号公報 特開2010-145929号公報 特開2018-156074号公報
しかし、特許文献1について本発明者らが検討した結果、前記ブロック共重合体を使用して融点以上の加熱を施すと、結晶性樹脂における結晶性を崩してしまう可能性があり、シャープメルト性が低下して低温定着性が阻害されることがわかった。
また、特許文献2について本発明者らが検討した結果、再結晶化が促進される状態を維持しようとすると、高温側での弾性が不足して、ホットオフセットが発生しやすくなるとともに濃度ムラが発生しやすくなることがわかった。
また、特許文献3のトナーバインダーを使用して作製したトナーについて本発明者らが検討した結果、結晶性樹脂のシャープメルト性に優れるものの、架橋構造を含む非晶性樹脂の可塑が進みにくいため、低温定着性が改善しないことがわかった。
これらの構成では、シャープメルト性による低温定着性、高温側の定着性(耐ホットオフセット性)、及び濃度ムラの解消に関して、いずれかについて満足しなかった。以上のように結晶性部位を結着樹脂に導入したトナーにおいて、さらなる改善が求められる。
本発明の目的は、低温定着性、耐ホットオフセット性及び濃度ムラの解消を満足させるトナーを提供することである。
非晶性部位と結晶性部位を有する樹脂を結着樹脂として含有するトナーであって、
該非晶性部位は、結晶性を有するビニル樹脂とポリエステル樹脂が炭素―炭素結合により相互に架橋された非晶性の変性樹脂部位であり、
該結晶性部位が、重合性単量体A を含む単量体の重合体である重合体A 部位である、結晶性を有するビニル樹脂部位であり、
該重合性単量体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、
該重合体A 部位中の該重合性単量体A ユニットの質量割合が、30質量%~99質量%であり、
樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の含有割合が、40質量%以上80質量%以下であり、
樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の割合は下記式、
樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の割合=(トナーにおける樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の量)/(トナーにおける樹脂成分の量)×100
で求められ、
該テトラヒドロフラン不溶分の示差走査熱量計測定において、
最大吸熱ピークの温度をTm[℃]とし、吸熱量をH(I)[J/g]としたとき、
下記式(1)及び(2)を満足し、
55.0 ≦ Tm ≦ 80.0 (1)
10.0 ≦ H(I)≦ 80.0 (2)
該トナーが離型剤を含有し、
該離型剤のピーク分子量が、1000以上であり、
該離型剤の融点が、80℃以上120℃以下であることを特徴とするトナー。
本発明により、低温定着性、耐ホットオフセット性及び濃度ムラの解消を満足させるトナーを提供することが可能となる。
粘弾性を測定するための測定サンプル及び治具の概略図 摩擦帯電量を測定する装置の概略図
数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。
本明細書において、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。
結晶性を有する樹脂とは、示差走査熱量計測定において、明確な吸熱ピークを有する樹脂を示す。
以下にトナーについて説明する。
電子写真プロセスにおける定着工程は、トナーに対して熱と圧力を極短時間に加えることで、トナーを転写材に固定化する工程である。
トナーは非晶性部位と結晶性部位を有する樹脂を結着樹脂として含有する。
背景技術で述べたように結晶性部位を導入することにより、シャープメルト性に優れたトナーを作製することが可能になった。ここでいうシャープメルト性とは、トナーに熱量を付与しながら温度を上げていったときに溶融が開始する挙動を表したものである。
また、トナーに耐ホットオフセット性を付与するには、非晶性部位の弾性を向上させる手段が考えられる。例えば、非晶性部位に架橋構造を導入することで弾性を制御することが可能になる。
よって、低温定着性に必要なシャープメルト性を保持した結晶性部位と、耐ホットオフセット性の付与に必要な高温弾性を保持する非晶性部位をトナーの結着樹脂に組み込む手段が挙げられる。
しかしながら、上記特徴をもった結晶性部位を保持した結晶性樹脂と非晶性部位を保持した非晶性樹脂を単純に混合した結着樹脂を使用した場合、定着工程においてトナーが溶融した際に、溶融した結晶性樹脂がトナー粒子から遊離してくるため、ホットオフセット発生の原因となる。また、定着時には、ボンド紙のような凹凸部が多い転写材を使用すると、定着部材とトナーの距離が不均一になり接触時間がバラつくため、加熱が不均一になる。そのため、トナーの溶融ムラが発生しやすくなり、画像上に濃度ムラ(モトリング)が発生する。
また、非晶性部位は架橋構造を有すると分子構造の運動性が低下するため、ガラス転移温度が上昇して、定着時に可塑しにくくなる。そのため、低温定着時には、ボンド紙のような転写材を使用した際は、トナー同士の接着が弱くなり、定着画像の一部が欠落して定着工程のローラなどに定着したトナーが付着して、画像上に抜け(ポツ抜け)が発生する。
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、結晶性部位と非晶性部位によるブロックポリマー化を進めた結着樹脂を使用することで、いずれの弊害も解消することが可能になることを見出した。
ブロックポリマー化した結着樹脂においては、結晶性部位と非晶性部位がミクロ相分離構造をとるため、結晶性部位が定着工程で速やかに可塑しても、非晶性部位と遊離することがなくなり耐ホットオフセット性が改善する。また、結晶性部位が可塑することにより、非晶性部位も十分に可塑することになるため、低温定着時にトナー同士の接着が速やかに進むことになるため、ポツ抜けが発生しにくくなる。また、トナー母体粒子の溶融も均一に進みやすくなるため、濃度ムラも解消する。
トナーにおける樹脂成分のテトラヒドロフラン(以下、THFともいう)不溶分を用いた、示差走査熱量計測定において、最大吸熱ピークの温度をTm[℃]とし、吸熱量をH(I)[J/g]としたとき、
下記式(1)及び(2)を満足することが必要である。
55.0 ≦ Tm ≦ 80.0 (1)
10.0 ≦ H(I)≦ 80.0 (2)
Tmが55.0℃未満では、トナーの耐熱保存性が満足できない。また、Tmが80.0℃を超えると、定着時に転写材にかける温度を非常に高くする必要がでてくるため、低温定着性が低下する。Tmは、好ましくは58.0℃~77.0℃であり、より好ましくは60.0℃~77.0℃である。Tmは、結晶性樹脂の組成により制御できる。
さらに、吸熱量H(I)が、10.0J/g未満であると、結着樹脂に含まれる結晶性部位と非晶性部位のブロックポリマー化が不十分であり、非晶性部位の可塑が進まずポツ抜けが発生する。また、吸熱量が低いと非晶性樹脂のトナー間での溶融にばらつきが出るため、濃度ムラが発生し、耐ホットオフセット性が低下する。吸熱量H(I)は、好まし
くは11.5J/g以上であり、より好ましくは13.0J/g以上であり、さらに好ましくは16.5J/g以上である。
一方、H(I)が80.0J/gを超えると吸熱量が大きくなりすぎるため、トナー全体の溶融に熱量が必要になる。そのため、高速で多数枚印字した画像において、十分にトナー溶融の熱が確保できず、画像上のトナーが剥離し、ポツ抜けが発生しやすくなる。吸熱量H(I)は、好ましくは65.0J/g以下であり、より好ましくは50.0J/g以下であり、さらに好ましくは40.0J/g以下である。
H(I)は、結晶性部位と非晶性部位の結合度により制御でき、結合度は後述する開始剤の添加量や非晶性部位の原料となる架橋型ポリエステルに含まれる炭素―炭素結合の濃度により制御できる。
樹脂成分のTHF不溶分の含有割合が、40質量%以上80質量%以下である必要があり、
樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の割合は下記式で求められる。
樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の割合は下記式、
樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の割合=(トナーにおける樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の量)/(トナーにおける樹脂成分の量)×100
不溶分率が40質量%未満であると、例えば非晶性部位の架橋構造によってもたらされる高温弾性が不十分となり、耐ホットオフセット性が確保できない。不溶分率が80質量%を超えるとトナーの弾性が高すぎることにより、低温定着性が低下して定着域が十分に確保できなくなる。また、定着工程で多数枚印字するとトナーの溶融ムラが大きくなり、画像のモトリングが発生する。
該THF不溶分の含有量は、好ましくは45質量%以上78質量%以下であり、より好ましくは50質量%以上77質量%以下であり、さらに好ましくは、53質量%以上76質量%以下である。該THF不溶分の含有量は、結晶性部位及び非晶性部位の組成や分子量、結晶性部位と非晶性部位の結合度により制御でき、結合度は後述する開始剤の添加量や非晶性部位の原料となる架橋型ポリエステルに含まれる炭素―炭素結合の濃度により制御できる。
トナーにおいて、非晶性部位は、結晶性を有するビニル樹脂とポリエステル樹脂が炭素―炭素結合により相互に架橋された非晶性の変性樹脂部位(架橋型ポリエステル樹脂)であることが好ましい。尚、架橋される前のビニル樹脂が有していた結晶構造は、ビニル樹脂がポリエステル樹脂と架橋したことによって崩れるため、変性樹脂部位としては非晶性を示すようになる。
結着樹脂の製造方法について説明する。
結着樹脂は、非晶性部位である、結晶性を有するビニル樹脂とポリエステル樹脂とが炭素―炭素結合により相互に架橋された非晶性の架橋型ポリエステル樹脂部位及び、結晶性部位である結晶性を有するビニル樹脂部位を含有することが好ましい。
例えば、架橋型ポリエステル樹脂及び結晶性を有するビニル樹脂や添加剤を混合する場合の混合方法は一般的に行われる公知の方法でよく、混合方法としては、粉体混合、溶剤混合及び溶融混合等が挙げられる。粉体混合する場合の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー及びバンバリーミキサー等が挙げられる。好ましくはヘンシェルミキサーである。
溶剤混合の方法としては、以下の方法が挙げられる。架橋型ポリエステル樹脂及び結晶性を有するビニル樹脂を有機溶剤に溶解し、均一化させた後、脱溶剤及び粉砕する方法;並びに架橋型ポリエステル樹脂及び結晶性を有するビニル樹脂を有機溶剤に溶解し、水中に分散させた後、造粒及び脱溶剤する方法
溶融混合の方法としては、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂及び結晶性を有するビニル樹脂を溶融混合しながら、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂を
架橋して、架橋型ポリエステル樹脂を形成させ、結着樹脂を得る方法が挙げられる。
溶融混合する場合の混合装置としては、反応槽等のバッチ式混合装置及び連続式混合装置が挙げられる。適正な温度において、短時間で均一に混合するためには、連続式混合装置が好ましい。連続式混合装置としては、2軸押出器、スタティックミキサー、エクストルーダー、コンティニアスニーダー及び3本ロール等が挙げられる。
また、架橋型ポリエステル樹脂及び結晶性を有するビニル樹脂や添加剤は、トナーを製造する時に同時に混合してもよい。この方法の中では、均一に混合し、溶剤除去の必要のない溶融混合が好ましい。
なかでも結晶性を有するビニル樹脂と炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂とを溶融混合しながら架橋する方法が好ましい。この方法により、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂の炭素―炭素二重結合を反応させる。これは、加熱等による水素引き抜き反応によって、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂に含まれる炭素原子に結合した水素原子を引き抜いて架橋する方法によっても可能である。
また、この製造方法では、同時に結晶性を有するビニル樹脂の主鎖においても、ラジカル開始剤などを添加することにより、水素引き抜き反応を誘発させることができる。これにより、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂と結晶性を有するビニル樹脂を反応させて、結着樹脂のブロックポリマー化(架橋型ポリエステル樹脂化)を達成することが可能となる。
この溶融混合を行うための具体的方法としては、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂と結晶性を有するビニル樹脂との混合物を、例えば、2軸押出機に一定速度で注入し、同時にラジカル反応開始剤も一定速度で注入し、好ましくは100℃~200℃の温度で混練搬送しながら反応を行わせるなどの方法がある。
このとき、2軸押出機に投入又は注入される反応原料である炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂と結晶性を有するビニル樹脂は、それぞれ樹脂反応溶液から冷却することなくそのまま直接押出機に注入してもよい。一旦製造した樹脂を冷却、粉砕したものを2軸押出機に供給してもよい。
溶融混合する方法がこれら具体的に例示された方法に限られるわけではなく、例えば反応容器中に原料を仕込み、溶液状態となる温度に加熱し、混合するような方法など適宜の方法で行うことが可能である。
トナーに使用する結着樹脂は、結晶性を有するビニル樹脂の重合時に使用した化合物及びその残渣を含んでいてもよい。
結着樹脂を製造する際に、結晶性を有するビニル樹脂の炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂に対する混合質量比(ビニル樹脂/ポリエステル樹脂)は、低温定着性、耐ホットオフセット性、及び耐熱保存性を改善する観点から、好ましくは45/55~95/5であり、より好ましくは48/52~80/20であり、さらに好ましくは、50/50~70/30である。
結着樹脂中の、結晶性部位の非晶性部位に対する質量比(結晶性部位/非晶性部位)は、好ましくは18/82~65/35であり、より好ましくは22/78~55/45である。
結着樹脂の数平均分子量Mnは、好ましくは5000~40000程度であり、より好ましくは8000~20000程度である。
結着樹脂の重量平均分子量Mwは、好ましくは10000~80000程度であり、より好ましくは20000~60000程度である。
結着樹脂における重量平均分子量Mwの数平均分子量Mnに対する比(Mw/Mn)は、好ましくは2.5~6.0程度であり、より好ましくは3.0~5.0程度である。
ラジカル反応開始剤は、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かまわない。
無機過酸化物は、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。
有機過酸化物は、特に制限されないが、例えば、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)ヘキサン、ジ-t-ヘキシルパーオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ-t-ブチルパーオキシヘキサート、アセチルパーオキシド、イソブチルパーオキシド、オクタノイルパーオキシド、デカノイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、3,3,5-トリメチルヘキサノイルパーオキシド、m-トルイルパーオキシド、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート及びt-ブチルパーオキシアセテート等が挙げられる。
アゾ化合物又はジアゾ化合物は、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。
これらの中でも開始剤効率が高く、シアン化合物などの有毒な副生成物を生成しないことから、有機過酸化物が好ましい。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さらに好ましく、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ンド、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)ヘキサン及びジ-t-ヘキシルパーオキシド等の水素引抜き能の高いラジカル
反応開始剤が特に好ましい。
ラジカル反応開始剤の使用量は、特に制限されないが、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂の構成成分中に含まれる不飽和カルボン酸成分及び不飽和アルコール成分に基づいて、混合する結晶性を有するビニル樹脂及び炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂100.0質量部に対して0.1質量部~10.0質量部が好ましい。
ラジカル反応開始剤の使用量が、0.1質量部以上の場合に架橋反応が進行し易くなる傾向にあり、10.0質量部以下の場合に、臭気が良好となる傾向にある。この使用量は、0.3質量部以上8.0質量部以下であることがより好ましく、0.5質量部以上5.0質量部以下であることがさらに好ましい。
トナーにおける炭素―炭素二重結合の含有量は、特に制限されないが、トナーの質量に基づいて、好ましくは0.50mmol/g以下であり、より好ましくは0.40mmol/g以下であり、さらに好ましくは0.30mmol/g以下である。
上記範囲の場合、トナーの電荷リークが軽減され、帯電性が安定化する。
下限は特に制限されないが、好ましくは0.10mmol/g以上であり、より好ましくは0.20mmol/g以上である。
結晶性部位は、結晶性を有するビニル樹脂部位であることが好ましい。結晶性を有するビニル樹脂部位は、重合性単量体Aを含む単量体の重合体である重合体A部位であるこ
とが好ましい。重合性単量体Aは、炭素数18~36の鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートである。重合体A部位中の重合性単量体Aユニットの質量割合が、30質量%~99質量%であることが好ましい。
該質量割合が30質量%以上であると低温定着性が向上し、99質量%以下であると耐ホットオフセット性が向上する。さらに低温定着性、耐ホットオフセット性及び耐熱保存性の両立の点から、より好ましくは50質量%~98質量%であり、さらに好ましくは55質量%~97質量%であり、さらにより好ましくは60質量%~95質量%である。
重合性単量体Aの鎖状炭化水素基の炭素数が18以上であると、結晶性部位の融点が上昇し、トナーの耐熱保存性が向上する。該炭素数が36以下であると融点が適切であるため、低温定着性が向上する。
非晶性部位は、結晶性を有するビニル樹脂とポリエステル樹脂が炭素―炭素結合により相互に架橋された非晶性の変性樹脂部位であって、結晶性を有するビニル樹脂に由来する部位とポリエステル部位を有する。非晶性部位において、結晶性を有するビニル樹脂に由来する部位は、重合性単量体Aを含む単量体の重合体である重合体A部位であることが好ましい。重合性単量体Aは、炭素数18~36の鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートである。
ブロックポリマーを形成しやすくする観点から、非晶性部位である変性樹脂部位(架橋型ポリエステル樹脂部位)における結晶性を有するビニル樹脂部位(即ち、重合体A部位)、及び結晶性部位における結晶性を有するビニル樹脂部位(即ち、重合体A部位)が同様の構造を有することが好ましい。すなわち、非晶性部位である変性樹脂における結晶性を有するビニル樹脂部位が、重合性単量体Aを含む単量体の重合体である重合体Aに由来するものであることが好ましい。
そして、重合性単量体Aは、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、重合体A部位中の重合性単量体Aユニットの質量割合が、30質量%~99質量%であることが好ましい。同様に、重合体A部位中の重合性単量体Aユニットの質量割合も、30質量%~99質量%であることが好ましい。
炭素数18~36の鎖状炭化水素基は、炭素数18~36の鎖状不飽和炭化水素基及び炭素数18~36の鎖状飽和炭化水素基(以下、アルキル基とも記載する)等が挙げられる。炭素数18~36の鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートの内、好ましいものとしては、炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリレートである。
炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、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[オクタデシル(メタ)アクリレート、ノナデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、ヘンエイコサニル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、リグノセリル(メタ)アクリレート、セリル(メタ)アクリレート、モンタニル(メタ)アクリレート、ミリシル(メタ)アクリレート及びドドリアコンチル(メタ)アクリレート等]及び炭素数18~36の分岐のアルキル基を有する(メタ)アクリレート[2-デシルテトラデシル(メタ)アクリレート等]が挙げられる。
これらの内、トナーの保存安定性、低温定着性、耐ホットオフセット性の改善の観点から、好ましくは炭素数18~34のアルキル基を有する(メタ)アクリレートであり、より好ましくは炭素数18~30のアルキル基を有する(メタ)アクリレートであり、さらに好ましいのはステアリル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート及びベヘニル(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である。
重合性単量体A(重合性単量体A及び重合性単量体Aをまとめて重合性単量体Aと称す)は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
重合体A(重合体A及び重合体Aをまとめて重合体Aと称す)の合成に用いられる
単量体は、重合性単量体A以外に、スチレン、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルからなる群から選ばれる少なくとも一の重合性単量体Bを含有してもよい。
これらの重合性単量体Bのうち、低温定着性、耐熱保存性、結着樹脂の粉砕性の観点から好ましいのはスチレンである。
重合体A中の重合性単量体Bユニットの質量割合は、好ましくは2質量%~35質量%であり、より好ましくは4質量%~25質量%である。そして、重合体A部位(重合体A部位及び重合体A部位をまとめて重合体A部位と称す)中の重合性単量体Bユニットの質量割合も、好ましくは2質量%~35質量%であり、より好ましくは4質量%~25質量%である。
重合体Aの合成に用いられる単量体は、重合性単量体A及び重合性単量体B以外に重合性単量体Cを含有してもよい。結晶性部位の結晶化度を制御して、トナーの耐熱保存性、低温定着性を制御する観点から、重合性単量体Cを含有することが好ましい。また、重合性単量体Cを構成単量体として使用することにより、非晶性部位のガラス転移温度及び弾性を制御することが可能にあり、トナーの耐ホットオフセット性を改善できる。
重合性単量体Cとしては、例えば以下を用いることができる。重合性単量体Cは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
重合体A中の重合性単量体Cユニットの質量割合は、好ましくは2質量%~35質量%であり、より好ましくは4質量%~25質量%である。そして、重合体A部位中の重合性単量体Cユニットの質量割合も、好ましくは2質量%~35質量%であり、より好ましくは4質量%~25質量%である。
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、ビニルアルコール等)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等)、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等)、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等)、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等)等]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[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等]とを公知の方法で反応させた単量体等。
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。
中でも、ニトリル基、アミド基、ウレタン基、ヒドロキシ基、又はウレア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、ウレタン基、ヒドロキシ基、及びウレア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。特に好ましくはアクリロニトリル及びメタ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。
また、重合性単量体Cとして、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、オクチル酸ビニルといったビニルエステル類も好ましく用いられる。
ビニルエステル類は、非共役モノマーであり、第一の重合性単量体との反応性が適度に保たれやすいため、重合体Aの結晶性部位の結晶性を向上させやすく、低温定着性と耐熱保存性をより両立しやすくなる。
また、重合性単量体C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を挙げることもできる。
Figure 0007532140000001
式中、Xは単結合又は炭素数1~6のアルキレン基を示し、
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))、
ヒドロキシ基、
-COOR11(R11は炭素数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)、
ウレタン基(-NHCOOR12(R12は炭素数1~4のアルキル基))、
ウレア基(-NH-C(=O)-N(R13(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))、
-COO(CHNHCOOR14(R14は炭素数1~4のアルキル基)、又は
-COO(CH-NH-C(=O)-N(R15(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)
であり、Rは、炭素数1~4のアルキル基であり、Rは、それぞれ独立して水素原子又はメチル基である。
結晶性を有するビニル樹脂は、好ましくは重合性単量体A、B及びCを含有する単量体組成物を重合することで製造できる。例えば、それぞれの重合性単量体を溶媒(トルエン等)中でラジカル反応開始剤とともに反応させる溶液重合法により合成することができる。
また、結晶性を有するビニル樹脂が、THF不溶分を含む場合、THF不溶解分の合有量は1.0質量%以下であることが好ましく、0.1~1.0質量%であることがより好ましい。
なお、結晶性を有するビニル樹脂は、THF不溶分を含まないことが低温定着性の観点から好ましい。
結晶性を有するビニル樹脂のTHF可溶分の数平均分子量Mnは、トナーの耐熱保存性と低温定着性の両立の観点から、1000~300000が好ましく、3000~50000がより好ましく、5000~20000がさらに好ましい。
重量平均分子量Mwは、10000~500000が好ましく、20000~100000がより好ましく、40000~80000がさらに好ましい。
架橋型ポリエステル樹脂は、結晶性を有するビニル樹脂とポリエステル樹脂を炭素―炭素結合により架橋した構造を有する変性樹脂である。また、架橋型ポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂を炭素―炭素結合により架橋した構造も有する。炭素―炭素結合とは、架橋した構造を形成する少なくとも1つの結合が、炭素原子と、炭素原子との直接結合であることを意味する。

ここでいうポリエステル樹脂は特に限定はなく、炭素―炭素結合による架橋を形成できるものであればよい。なかでも架橋構造を形成し易いという観点から、好ましくは炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂である。
また、架橋型ポリエステル樹脂の炭素―炭素結合の少なくとも一部は、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂由来の炭素―炭素二重結合同士が架橋された炭素―炭素結合であることが好ましい。
架橋型ポリエステル樹脂は、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂の炭素―炭素二重結合を反応させて得られる。架橋型ポリエステル樹脂は、加熱等による水素引き抜き反応によって、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂に含まれる炭素原子に結合した水素原子を引き抜いて架橋する方法によっても得ることが可能である。
ここで、架橋型ポリエステル樹脂とは、主鎖中に分岐(架橋点)を有するポリエステル樹脂である。具体的には架橋反応により得られるポリエステル樹脂のことで、架橋反応の形態は、例えば、以下のものが挙げられる。
炭素―炭素結合を生成する架橋反応(不飽和二重結合をポリエステル樹脂の主鎖や側鎖に導入し、ラジカル付加反応、カチオン付加反応、又はアニオン付加反応等によって、不飽和二重結合を反応させ、分子間炭素―炭素結合を生成させる反応、及び過酸化物等を用いて水素原子引き抜き反応によって、分子間炭素―炭素結合を生成させる反応など);3
官能以上のポリカルボン酸及び3官能以上のポリオールを用いて縮合反応してエステル結合による架橋を生成させる反応;及び多価エポキシ基、多価イソシアネート基、多価カルボジイミド基、多価アジリジン基及び多価オキサゾリン基含有化合物等とポリエステル樹脂との重付加反応等が挙げられる。
さらに、架橋型ポリエステル樹脂は炭素-炭素結合による架橋を有していればよく、エステル結合による架橋及び重付加反応等による架橋を有していてもよい。また、架橋型ポリエステル樹脂は、1種類の架橋型ポリエステル樹脂からなっていてもよく、2種類以上の架橋型ポリエステル樹脂の混合物であってもよい。
なお、分岐によってネットワークを形成した架橋型ポリエステル樹脂は、通常THFに溶解しない。そのため、架橋型ポリエステル樹脂が非線型であることは、架橋型ポリエステル樹脂をTHFに溶解してTHFに不溶な成分(THF不溶分)を有するかどうかで確認できる。
また、トナーにおいて、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂は、少なくとも不飽和カルボン酸成分及び不飽和アルコール成分のいずれかを有するカルボン酸成分及びアルコール成分の重縮合体であることが好ましい。
炭素-炭素二重結合を有するポリエステル樹脂に用いるモノマーは、不飽和カルボン酸成分又は不飽和アルコール成分以外に、飽和アルコール成分や、飽和カルボン酸成分を構成成分として含んでいてもよい。
また、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂はこれらの各成分を、それぞれ1
種類ずつ用いて重縮合したものでもよく、各成分として複数種類を併用して重縮合したものでもよい。
炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂における炭素―炭素二重結合の含有量は、特に制限されないが、好ましくは0.02mmol/g~0.80mmol/gであり、より好ましくは0.20mmol/g~0.70mmol/gである。
上記範囲の場合、好適に架橋反応が起こり、ブロックポリマー化が適度に進行するため、トナーの低温定着性と耐ホットオフセット性が良好になり定着温度域が拡大する。また、トナーの電荷リークが軽減され、帯電性が安定化する。
なお、不飽和カルボン酸成分であるか、飽和カルボン酸成分であるかの判断に、芳香環の結合は考慮しない。すなわち、芳香環部分以外が不飽和カルボン酸である化合物は、不
飽和カルボン酸成分と判断し、芳香環部分以外が飽和カルボン酸である化合物は、飽和カルボン酸成分と判断する。
同様に、不飽和アルコール成分であるか、飽和アルコール成分であるかの判断に芳香環の結合は考慮しない。すなわち、芳香環部分以外が不飽和アルコールである化合物は、不飽和アルコール成分と判断し、芳香環部分以外が飽和アルコールである化合物は、飽和アルコール成分と判断する。
架橋型ポリエステル樹脂のピークトップ分子量Mpは、好ましくは2000~30000であり、より好ましくは3000~20000であり、さらに好ましくは4000~12000である。ピークトップ分子量Mpが上記範囲であると、光沢性、低温定着性及び耐ホットオフセット性が良好になる。
架橋型ポリエステル樹脂の酸価は、帯電安定性の観点から、好ましくは0~30mgKOH/gであり、より好ましくは0~25mgKOH/gであり、さらに好ましくは0~10mgKOH/gであり、特に好ましくは、0.1~10mgKOH/gである。
また、炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂の製造法は特に限定されない。前述のように1種類以上の不飽和カルボン酸成分及び/又は不飽和アルコール成分を含む構
成成分を重縮合して得られたポリエステル樹脂であることが好ましい。
さらにポリエステルが非線形である場合は、例えば不飽和カルボン酸成分及び/又は不飽和アルコール成分に加えて、構成成分として飽和アルコール成分である3価以上のポリオールを用いる方法や、飽和カルボン酸成分である3価以上のカルボン酸又はこの酸無水物若しくは低級アルキルエステルを用いる方法などが挙げられる。
例えば、不活性ガス(窒素ガス等)雰囲気中で、反応温度が、好ましくは150~280℃、より好ましくは160~250℃、さらに好ましくは170~235℃で構成成分を反応させることができる。また反応時間は、重縮合反応を確実に行う観点から、好ましくは30分以上、より好ましくは2~40時間である。
さらに、必要に応じてエステル化触媒を使用することができる。
エステル化触媒の例には、スズ含有触媒(例えばジブチルスズオキシド等)、二酸化アンチモン、チタン含有触媒(例えばチタンアルコキシド、シュウ酸チタン酸カリウム、テレフタル酸チタン、テレフタル酸チタンアルコキシド、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)、チタニウムモノヒドロキシトリス(トリエタノールアミネート)、チタニルビス(トリエタノールアミネート)及びそれらの分子内重縮合物等、チタントリブトキシテレフタレート、チタントリイソプロポキシテレフタレート及びチタンジイソプロポキシジテレフタレート等)、ジルコニウム含有触媒(例えば酢酸ジルコニル等)及び酢酸亜鉛等が挙げられる。
これらの中で好ましくはチタン含有触媒である。反応末期の反応速度を向上させるために減圧することも有効である。
また、重合安定性を得る目的で、安定剤を添加してもよい。安定剤としては、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン及びヒンダードフェノール化合物等が挙げられる。
反応において用いる飽和アルコール成分及び不飽和アルコール成分と不飽和カルボン酸成分及び飽和カルボン酸成分の合計の仕込み比率は、水酸基とカルボキシル基の当量比([OH]/[COOH])として、好ましくは2.0/1.0~1.0/2.0、より好ましくは1.5/1.0~1.0/1.3、さらに好ましくは1.4/1.0~1.0/1.2である。また、不飽和カルボン酸成分と不飽和アルコール成分のいずれか一方又は両方を含んでいればよい。
不飽和アルコール成分としては、モノオール及びジオール等が挙げられる。
モノオールとしては、炭素数2~30の不飽和モノオールが挙げられ、好ましい例としては2-プロペン-1-オ―ル、オレイルアルコール及びメタクリル酸-2-ヒドロキシエチル等が挙げられる。ジオールとしては、炭素数2~30の不飽和ジオールが挙げられ、好ましい例としてはリシノレイルアルコールが挙げられる。
飽和アルコール成分としては、モノオール、ジオール及び3~8価またはそれ以上の価数のポリオール等が挙げられる。これらは、1種単独であっても、2種以上の組み合わせであってもよい。
モノオールとしては、炭素数1~30のアルカノール(メタノール、エタノール、イソプロパノール、ドデシルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール及びベヘニルアルコール等)等が挙げられる。
これらモノオールのうち好ましいものは炭素数8~24のアルカノールであり、さらに好ましくはドデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ステアリルアルコール及びベヘニルアルコールである。
ジオールとしては、炭素数2~36のアルキレングリコール(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、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール及び1,12-ドデカンジオール等);炭素数4~86のアルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びポリテトラメチレンエーテルグリコール等);炭素数6~36の脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール及び水素添加ビスフェノールA等),上記脂環式ジオールの(ポリ)オキシアルキレン[アルキレン基の炭素数2~4(オキシエチレン及びオキシプロピレン等)、以下のポリオキシアルキレン基も同じ]エーテル〔オキシアルキレン単位の数1~30〕;2価フェノール[単環2価フェノール(例えばハイドロキノン)]、ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテル(オキシアルキレン単位の数2~30),等が挙げられる。
これらのジオールのうち、低温定着性と耐熱保存性の観点から、炭素数2~36のアルキレングリコール及びビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテルが好ましく、ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテルがさらに好ましい。ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテルは、ビスフェノール類にアルキレンオキサイドを付加して得られる。ビスフェノール類としては、下記式(5)で示されるもの等が挙げられる
HO―Ar―X―Ar―OH (5)
式中、Xは炭素数1~3のアルキレン基、―SO―、―O―、―S―、又は直接結合を表し、Arは、それぞれ独立して、無置換のフェニレン基又は置換基を有するフェニレン基を表し、置換基としては、ハロゲン原子又は炭素教1~30のアルキル基を有する。
ビスフェノール類とは、具体的には、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールB、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、トリクロロビスフェノールA、テトラクロロビスフェノールA、ジブロモビスフェノールF、2‐メチルビスフェノールA、2,6-ジメチルビスフェノールA及び2,2‘―ジエチルビスフェノールF等が挙げられ、これらは2種以上を併用することもできる。
これらビスフェノール類に付加するアルキレンオキサイドとしては、炭素数が2~4のアルキレンオキサイドが好ましく、具体的には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド(「1,2-プロピレンオキサイド」を意味する。)、1,2-、2,3-、1,3-またはiso―ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン及びこれらの2種以上の併用等が挙げられる。
これらの中で好ましくはエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドである。また、アルキレンオキサイドの付加モル数は、好ましくは2~30モル、さらに好ましくは2~10モルである。
ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテルのうち、トナーの定着性、粉砕性及び耐熱保存性の観点から好ましいものは、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物及びプロピレンオキサイド付加物(平均付加モル数2~4、好ましくは2~3)である。
3~8価又はそれ以上の価数のポリオールとしては、炭素数3~36の3~8価又はそれ以上の価数の脂肪族多価アルコール、糖類及びその誘導体、脂肪族多価アルコールの(ポリ)オキシアルキレンエーテル(アルキレンオキサイド単位の数1~30)、トリスフェノール類(トリスフェノールPA等)のポリオキシアルキレンエーテル(アルキレンオキサイド単位の数2~80)、ノボラック樹脂(フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等、平均重合度3~60)のポリオキシアルキレンエーテル(アルキレンオキサイド単位の数2~30)等が挙げられる。
炭素数3~86の3~8価又はそれ以上の価数の脂肪族多価アルコールとしては、アルカンポリオール及びその分子内又は分子間脱水物が挙げられ、より具体的にはグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、ポリグリセリン及びジペンタエリスリトール等が挙げられる。
糖類及びその誘導体としては、具体的にはショ糖及びメチルグルコシド等が挙げられる。
3~8価又はそれ以上の価数のポリオールのうち、低温定着性と耐ホットオフセット性との両立の観点から、炭素数3~36の3~8価又はそれ以上の価数の脂肪族多価アルコール及びノボラック樹脂(フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等)のポリオキシアルキレンエーテル(オキシアルキレン単位の数2~30)が好ましい。
飽和アルコール成分のうち、低温定着性、耐ホットオフセット性及び耐熱保存性の改善の観点から好ましいものは、炭素数2~36のアルキレンジオール、ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテル(オキシアルキレン単位の数2~30)、炭素数3~36の3~8価又はそれ以上の価数の脂肪族多価アルコール及びノボラック樹脂のポリオキシアルキレンエーテル(オキシアルキレン単位の数2~30)である。
飽和アルコール成分として、耐熱保存性の観点からさらに好ましいものは、炭素数2~10のアルキレングリコール、ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテル(アルキレンオキサイド単位の数2~5)、3~8価の脂肪族多価アルコール及びノボラック樹脂のポリオキシアルキレンエーテル(アルキレンオキサイド単位の数2~30)である。
特に好ましくは、炭素数2~6のアルキレングジコール、ビスフェノールAのポリオキ
シアルキレンエーテル(アルキレンオキサイド単位の教2~5)及び3価の脂肪族多価アルコールである。最も好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ビスフェノールAのポリオキシアルキレンエーテル(アルキレンオキサイド単位の数2~3)及びトリメチロールプロパンである。
不飽和カルボン酸成分は、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、不飽和ポリカルボン酸及びこれらの酸の無水物や低級アルキルエステル等が挙げられる。
不飽和モノカルボン酸としては、炭素数2~80の不飽和モノカルボン酸が含まれ、具体的にはアクリル酸、メタクリル酸、プロピオル酸、2-ブテン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、3-ブテン酸、アングリカ酸、チグリン酸、4-ペンテン酸、2-エチル―2-ブテン酸、10-ウンデセン酸、2,4-ヘキサジエン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、サピエン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エル
カ酸及びネルボン酸等が挙げられる。
不飽和ジカルボン酸は、炭素数4~50のアルケンジカルボン酸が含まれ、具体的にはドデセニルコハク酸等のアルケニルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、グルタコン酸等が挙げられる。
不飽和ポリカルボン酸は、不飽和カルボン酸のビニル重合体(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による数平均分子量Mnが450~10000)が挙げられる。
これらの不飽和カルボン酸のうち、低温定着性及び耐ホットオフセット性の両立の観点から好ましいものは、アクリル酸、メタクリル酸、ドデセニルコハク酸等のアルケニルコハク酸、マレイン酸及びフマル酸である。さらに好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸及びこれらの組み合わせである。また、不飽和カルボン酸は、これらの酸の無水物や低級アルキルエステルであってもよい。
飽和カルボン酸成分は、炭素数2~50の脂肪族カルボン酸(ステアリン酸及びベヘン酸等)、炭素教7~37の芳香族カルボン酸(安息香酸等)、炭素数2~50のアルカンジカルボン酸(シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、レパルギン酸及びセバシン酸等)、炭素数8~86の芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸及びナフタレンジカルボン酸等)、炭素数9~20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸及びピロメリント酸等)並びに炭素教6~36の脂肪族トリカルボン酸(ヘキサントリカルボン酸等)等が挙げられる。
また、飽和カルボン酸成分は、これらのカルボン酸の無水物、低級アルキル(炭素数1~4)エステル(メチルエステル、エチルエステル及びイソプロピルエステル等)であってもよい。
これらの飽和カルボン酸成分のうち、低温定着性、耐ホットオフセット性及び耐熱保存性の両立の観点から好ましいものは、炭素数7~87の芳香族カルボン酸、炭素数2~50のアルカンジカルボン酸、炭素数8~20の芳香族ジカルボン酸及び炭素数9~20の芳香族ポリカルボン酸である。
耐熱保存性及び帯電性の観点からさらに好ましくは、安息香酸、アジピン酸、アルキルコハク酸、テレフタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸及びこれらの組み合わせである。
特に好ましくは、アジピン酸、テレフタル酸、トリメリット酸及びこれらの組み合わせである。また、これらの酸の無水物や低級アルキルエステルであってもよい。
トナーの樹脂成分のTHF不溶分のガラス転移温度(Tg)が、25~55℃であることが好ましく、30℃~53℃であることがより好ましい。Tgが25℃以上であるとトナーの耐熱保存性が向上する。Tgが55℃以下であると非晶性部位が定着工程において可塑しやすくなり、低温定着性が向上する。
トナーの定荷重押し出し方式のレオメータによる昇温測定において、軟化点(1/2流出温度)が80℃以上130℃以下であることが好ましく、85℃~128℃であることがより好ましい。軟化点が80℃以上であると耐ホットオフセット性が良好になる。130℃以下であると低温定着性が大幅に向上する。
また、トナーのテトラヒドロフラン可溶分の粘弾性測定において、50℃における貯蔵弾性率Gk’(50)が、下記式(6)を満たすことが好ましい。
G’(50)≧1.0×10Pa ・・・(6)
G’(50)は、1.5×10Pa以上であることがより好ましく、2.0×10
Pa以上であることがさらに好ましい。上限は特に制限されないが、好ましくは、1.0×1010Pa以下である。
G’(50)がこの範囲であると、トナーの融点やガラス転移点が十分となり、保存性が良好になる。G’(50)は、結着樹脂の分子量で制御することができる。
また、トナーのテトラヒドロフラン可溶分の粘弾性測定において、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が、下記式(7)を満たすことが好ましい。
G’(100)≦1.0×10Pa ・・・(7)
G’(100)は、0.9×10Pa以下であることがより好ましく、0.8×10Pa以下であることがさらに好ましい。下限は特に制限されないが、好ましくは1.0×10Pa以上である。
高温でのトナーの貯蔵弾性率が高い方が定着時の濃度ムラを抑制できる。そのため、トナーのテトラヒドロフラン可溶分の粘弾性測定において、150℃における貯蔵弾性率G’(150)が、1.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であることが好ましい。
150℃における貯蔵弾性率の値が、0.8×10Pa以上であることがより好ましく、1.0×10Pa以上であることがさらに好ましい。上限は特に制限されないが、好ましくは1.0×10Pa以下であり、より好ましくは1.0×10Pa以下である。この値は、結着樹脂の分子量、THF不溶分率、Tgで制御することができる。
トナーが外部から溶融できるだけの熱を受けた際には、トナーの粘弾性は下がっていくが、高温で貯蔵弾性率が一定の値に留まることは、トナー中のTHF不溶分となる高弾性体がトナー全体を一定の粘弾性に保っていることを意味すると推測される。
トナーは、結着樹脂以外に必要により、着色剤、離型剤、電荷制御剤及び流動化剤等から選ばれる1種以上の公知の添加剤を含有してもよい。トナー粒子に用いられる結着樹脂以外の材料について具体的に記載する。
定着時の離型性を付与するために、トナーに離型剤を含有させてもよい。離型剤としては、例えばポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、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脂肪族炭化水素系ワックス、エステルワックス等が挙げられる。
離型剤の分子量は、1000以上であることが好ましい。分子量が1000以上であることで、結晶性部位との相溶性が低下し、相分離するようになる。それにより、定着時にトナー粒子表面に離型剤が染み出しやすくなるため、離型性が向上する。また、結晶性部位と離型剤が相溶しにくくなることで、結晶性部位の結晶性が向上し、融点が上昇することで耐熱保存性が良好になる。
ここで、離型剤の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定におけるピーク分子量(Mp)を指す。測定方法については後述する。
離型剤の分子量は、好ましくは1500以上である。上限は特に制限されないが、離型性確保の観点から、好ましくは10000以下であり、より好ましくは5000以下である。
離型剤は、分子量1000以上であれば特に限定はないが、例えば、以下のものが挙げられる。
脂肪族炭化水素系ワックス:低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、低分子量オレフィン共重合体、フィッシャートロプシュワックス、又はこれらが酸化、酸付加されたワックス。
また、脂肪酸エステルを主成分とするエステルワックスも使用可能である。エステルワ
ックスは、分子量の観点から、3官能以上のエステルワックスであることが好ましく、より好ましくは4官能以上のエステルワックスである。
3官能以上のエステルワックスは、例えば3官能以上の酸と長鎖直鎖飽和アルコールの縮合、又は3官能以上のアルコールと長鎖直鎖飽和脂肪酸の合成によって得られる。
エステルワックスにて使用可能な3官能以上のアルコールとしては以下を挙げることができるが、これに限定されるものではない。エステルワックスは複数を混合して用いることも可能である。
グリセリン、トリメチロールプロパン、エリスリトール、ペンタエリスリトール、ソルビトール。また、これらの縮合物として、グリセリンの縮合したジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン、ヘキサグリセリン及びデカグリセリン等のいわゆるポリグリセリン、トリメチロールプロパンの縮合したジトリメチロールプロパン、トリストリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールの縮合したジペンタエリスリトール及びトリスペンタエリスリトール等が挙げられる。
これらのうち、分岐構造をもつ構造が好ましく、ペンタエリスリトール、又はジペンタエリスリトールがより好ましく、特にジペンタエリスリトールが好ましい。
長鎖直鎖飽和脂肪酸は、一般式C2n+1COOHで表され、nが5以上28以下のものが好ましく用いられる。
例えば以下を挙げることができるが、これに限定されるものではない。場合によっては混合して用いることも可能である。カプロン酸、カプリル酸、オクチル酸、ノニル酸、デカン酸、ドデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸が挙げられる。ワックスの融点の面からミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸が好ましい。
3官能以上の酸としては以下を挙げることができるが、これに限定されるものではない。場合によっては混合して用いることも可能である。トリメリット酸、ブタンテトラカルボン酸。
長鎖直鎖飽和アルコールはC2n+1OHで表され、nが5以上28以下のものが好ましく用いられる。
例えば以下を挙げることができるが、これに限定されるものではない。場合によっては混合して用いることも可能である。カプリルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコールが挙げられる。ワックスの融点の面からミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコールが好ましい。
離型剤としては、フローテスターによる軟化点が50℃~170℃のものが好ましく、ポリオレフィンワックス、天然ワックス、炭素数30~50の脂肪族アルコール、炭素数30~50の脂肪酸及びこれらの混合物等が挙げられる。
ポリオレフィンワックスとしては、オレフィン(例えばエチレン、プロピレン、1-ブテン、イソブチレン、1-ヘキセン、1-ドデセン、1-オクタデセン及びこれらの混合物等)の(共)重合体[(共)重合により得られるもの及び熱減成型ポリオレフィンを含む]、オレフィンの(共)重合体の酸素及び/又はオゾンによる酸化物、オレフィンの(共)重合体のマレイン酸変性物[例えばマレイン酸及びその誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル及びマレイン酸ジメチル等)変性物]、オレフィンと不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸及び無水マレイン酸等]及び/又は不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(アルキルの炭素数1~18)エステル及びマレイン酸アルキル(アルキルの炭素数1~18)エステル等]等との共重合体及びサゾールワックス等が挙げられる。
天然ワックスとしては、例えばカルナウバワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス及びライスワックスが挙げられる。炭素数30~50の脂肪族アルコールとしては、例えばトリアコンタノールが挙げられる。炭素数30~50の脂肪酸としては、例えばトリアコンタンカルボン酸が挙げられる。
離型剤は、脂肪族炭化水素系ワックスを含むことが好ましく、脂肪族炭化水素系ワックスであることがより好ましい。脂肪族炭化水素系ワックスは極性が低いため、定着時に重合体Aから染み出しやすくなる。
トナー粒子中の離型剤の含有量は、好ましくは1.0質量%以上30.0質量%以下であり、より好ましくは2.0質量%以上25.0質量%以下である。トナー粒子中の離型剤の含有量が上記範囲にあることで、定着時の離型性が確保されやすくなる。1.0質量%以上であると、トナーの離型性が良好になる。30.0質量%以下であると、トナー粒子表面に離型剤が露出しにくく、耐熱保存性が良好になる。
離型剤の融点は、80℃以上120℃以下であることが好ましい。離型剤の融点が上記範囲にあることで、定着時に溶融してトナー粒子表面に染み出しやすく、離型性が発揮されやすくなる。より好ましくは85℃以上110℃以下である。融点が80℃以上であると、トナー粒子表面に離型剤が露出しにくくなり、耐熱保存性が良好になる。一方、融点が120℃以下であると、定着時に適切に離型剤が溶融し、低温定着性や耐オフセット性が良好になる。
離型剤の酸価が、5.0mgKOH/g以上20.0mgKOH/g以下であることが好ましい。5.0mgKOH/g以上であると、離型剤の極性が高いため、結晶性部位における長鎖アルキル基との親和性が低くなり、離型剤の相分離が起こりやすくなり、離型性が向上する。また、離型剤の酸価が20.0mgKOH/g以下であると、極性が適度であり空気に対して濡れやすくなるため、溶融時にトナー粒子表面に露出しやすくなり、離型性が向上する。
離型剤の酸価をAVとし、結着樹脂の非晶性部位の酸価をAVとしたとき、下記式(4)を満足することが好ましい。この範囲に離型剤の酸価を制御することで、結着樹脂における非晶性部位に対する離型剤の分散性が良化し、トナーの離型性が確保しやすくなる。AV-AVが、1~29程度であることがより好ましい。
AV>AV (4)
トナーは、磁性酸化鉄粒子を含有させ磁性トナーとしても使用してもよい。この場合、磁性酸化鉄粒子は着色剤の役割をかねることもできる。
磁性酸化鉄粒子としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライトのような酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ビスマス、カルシウム、マンガン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金及びその混合物が挙げられる。
これらの磁性酸化鉄粒子は平均粒子径が2μm以下であることが好ましい。より好ましくは0.05μm以上0.5μm以下である。トナー中の含有量は結着樹脂100質量部に対し20質量部以上200質量部以下であることが好ましく、40質量部以上150質量部以下であることがより好ましい。
トナーには、着色剤を用いてもよい。着色剤の例を以下に挙げる。
黒色着色剤としては、例えば、カーボンブラック、グラフト化カーボンや以下に示すイエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い黒色に調色されたものが利用可能である。
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、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に代表される化合物が挙げられる。マゼンタ着色剤としては、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、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、ペリレン化合物等が挙げられる。シアン着色剤としては、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、塩基染料レーキ化合物等が挙げられる。
これらの着色剤は、単独又は混合し更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、耐候性、トナー中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、好ましくは1質量部以上20質量部以下である。
トナーには、その摩擦帯電性を安定化させるために電荷制御剤を用いることができる。電荷制御剤としては、トナーを負帯電性に制御するものと、正帯電性に制御するものとが知られており、トナーの種類や用途に応じて種々のものを一種又は二種以上用いることができる。
トナーを負帯電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。有機金属錯体(モノアゾ金属錯体;アセチルアセトン金属錯体);芳香族ヒドロキシカルボン酸又は芳香族ジカルボン酸の金属錯体又は金属塩。その他にも、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩や無水物;エステル類やビスフェノール等のフェノール誘導体が挙げられる。
トナーを正帯電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物;トリブチルベンジルアンモニウム-1-ヒドロキシ-4-ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体;ホスホニウム塩のようなオニウム塩及びこれらのレーキ顔料;トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン酸、フェロシアン化合物等);高級脂肪酸の金属塩。
流動化剤としては、コロイグルシリカ、アルミナ粉末、酸化チタン粉末及び炭酸カルシウム紛末等が挙げられる。
トナー粒子の製造方法は特に限定されず、例えば粉砕法や、乳化重合法、懸濁重合法及び溶解懸濁法などのいわゆる重合法を用いることができる。
高温での粘弾性を保つことで、定着時の濃度ムラを少なくするという観点から、トナー全体に高温での不溶成分を分散できるようにするため、粉砕法であることが好ましい。すなわち、トナーが粉砕トナーであることが好ましい。
粉砕法では、まず、トナー粒子を構成する結着樹脂、並びに必要に応じて着色剤、離型剤、及び電荷制御剤などの添加剤を、ヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機により充分に混合する(混合工程)。混合工程の前に、結着樹脂を溶融混練しながらラジカル反応開始剤を添加し、結着樹脂を架橋する工程を行うことが好ましい。
次いで、得られた混合物を二軸混練押出機、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダー等の熱混練機を用いて溶融混練する(溶融混練工程)。溶融混練物を冷却固化後、粉砕し(粉砕工程)、必要に応じて分級などを行う。これによって、トナー粒子を得られる。
トナー粒子はそのままトナーとして用いてもよい。必要に応じ公知の流動化剤をヘンシェルミキサーのような混合機により充分混合し、トナーを得てもよい。
<結晶性を有するビニル樹脂中の各モノマーユニットの含有割合の測定方法>
重合体A中の各種重合性単量体に由来するモノマーユニットの含有割合の測定は、H-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(CDCl)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H-NMRチャートより、重合性単量体A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Sを算出する。
同様に、重合性単量体B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Sを算出する。
さらに、重合性単量体Cを使用している場合は、重合性単量体C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Sを算出する。
重合性単量体に由来するモノマーユニットの含有割合は、上記積分値S、S、及びSを用いて、以下のようにして求める。なお、n、n、n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。M、M、Mはそれぞれのモノマーユニットの分子量である。
重合性単量体Aに由来するモノマーユニットの割合(モル%)=
{(S/n×M)/((S/n×M)+(S/n×M)+(S/n×M))}×100
同様に、重合性単量体B、重合性単量体Cに由来するモノマーユニットの割合は以下のように求める。
重合性単量体Bに由来するモノマーユニットの割合(モル%)=
{(S/n×M)/((S/n×M)+(S/n×M)+(S/n×M))}×100
重合性単量体Cに由来するモノマーユニットの割合(モル%)=
{(S/n×M)/((S/n×M)+(S/n×M)+(S/n×M))}×100
なお、重合体A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、H-NMRにて同様にして算出する。
<樹脂成分のテトラヒドロフラン(THF)不溶分率の測定方法>
THF不溶分量を測定するトナー1.5g(樹脂単体のTHF不溶分を測定する場合は0.7g)を精秤(W1[g])し、予め精秤した円筒濾紙(商品名:No.86R、サイズ28×100mm、アドバンテック東洋社製)に入れてソックスレー抽出器にセットする。
溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)200mLを用いて18時間抽出し、その際に溶媒の抽出サイクルが約5分に一回になるような還流速度で抽出を行う。
抽出終了後、円筒ろ紙を取り出して風乾した後、40℃で8時間真空乾燥し、抽出残分を含む円筒濾紙の質量を秤量し、円筒濾紙の質量を差し引くことにより、抽出残分の質量(W2[g])を算出する。
また、THF可溶分を回収する際には、THF中の可溶分からエバポレータでTHFを十分に留去することで回収が可能である。
次に、樹脂成分以外の成分の含有量(W3[g])を以下の手順で求める(樹脂単体のTHF不溶分を測定する場合はW3を0gとする)。
予め秤量した30mLの磁性るつぼに約2gのトナーを精秤(Wa[g])する。
磁性るつぼを電気炉に入れ約900℃で約3時間加熱し、電気炉中で放冷し、常温下でデシケーター中に1時間以上放冷し、焼却残灰分を含むるつぼの質量を秤量し、るつぼの
質量を差し引くことにより焼却残灰分(Wb[g])を算出する。
そして、下記式(A)により、試料W1[g]中の焼却残灰分の質量(W3[g])を算出する。
W3=W1×(Wb/Wa)・・・(A)
この場合、トナーにおける樹脂成分のTHF不溶分の含有量及び焼却残灰分の含有量は、下記式(B)及び下記式(C)で求められる。
THF不溶分の含有割合(質量%)={(W2-W3)/(W1-W3)}×100・・・(B)
焼却残灰分の含有量(質量%)={W3/(W2-W3)}×100・・・(C)
<炭素―炭素二重結合の含有量の定量方法>
トナー及び炭素―炭素二重結合を有するポリエステル樹脂における炭素―炭素二重結合の含有量の定量方法は、炭素―炭素二重結合のプロトン又はカーボンを核磁気共鳴装置(NMR)で測定し、定量を行う方法が挙げられる。
トナーについては、前記<樹脂成分のテトラヒドロフラン(THF)不溶分率の測定方法>におけるTHF可溶分を回収して測定を実施する。
(サンプル調整)
NMRのサンプルチューブにサンプルを100mg、内部標準物質としてトリメチルシリルプロパンスルホン酸ナトリウムを10mg、緩和試薬としてCr(AcAc)を10mgはかりとり、重水素化溶媒(例えば重ピリジン)を0.45ml添加して、サンプルを十分に溶解させる。
(測定条件)
装置:ブルカーバイオスピン社製「AVANCE III HD400」
積算回数:24000回
(解析及び計算)
不飽和カルボン酸成分及び不飽和アルコール成分由来の二重結合のカーボンのピークと内部標準物質のメチル基由来のカーボンのピークの面積比から二重結合の合有量(mmo1/g)を算出する。
例えば、炭素―炭素二重結合がマレイン酸、フマル酸などの不飽和カルボン酸成分であれば不飽和カルボン酸成分由来の二重結合のカーボンのピーク(164.6ppm)の面積比と内部標準物質のメチル基部分のカーボンのピーク(0ppm)の面積比から二重結合の含有量(mmo1/g)を算出する。
<重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)の測定方法>
トナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)は、以下のようにして算出する。測定装置としては、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・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、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・コールター社製)を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
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う。
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・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「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する。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」にチェックを入れる。
前記専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。この中に分散剤として「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、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2mL添加する。
(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る。そして、ビーカー内で、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する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(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)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(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)および個数平均粒径(D1)を算出する。なお、前記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」が重量平均粒径(D4)であり、前記専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
<貯蔵弾性率G’の測定方法>
本発明のトナーにおいて、貯蔵弾性率G’は、粘弾性測定装置(レオメーター)ARES(Rheometrics Scientific社製)を用いて測定を行う。測定の概略は、Rheometrics Scientific社製発行のARES操作マニュアル902-30004(1997年8月版)、902-00153(1993年7月版)に記載されているが、以下の通りである。
・測定治具:torsion rectangular
・測定試料:トナーについて、加圧成型機を用い幅約12mm、高さ約20mm、厚み約2.5mmの直方体型試料を作製する(常温で1分間15kNを維持する)。加圧成型機はNPaシステム社製100kNプレスNT-100Hを用いる。
治具及びサンプルを常温(23℃)に1時間放置した後、治具にサンプルを取り付ける(図1参照)。図のように、測定部の幅約12mm、厚さ約2.5mm、高さ10.0mmになるように固定する。測定開始温度30℃まで10分間かけて温調した後、下記設定
で測定を行う。
・測定周波数 :6.28rad/s
・測定歪みの設定:初期値を0.1%に設定し、自動測定モードにて測定を行う
・試料の伸長補正:自動測定モードにて調整
・測定温度 :30℃から180℃まで毎分2℃の割合で昇温する
・測定間隔 :30秒おき、すなわち1℃おきに粘弾性データを測定する
Microsoft社製Windows7上で動作するRSI Orchesrator(制御、データ収集及び解析ソフト)(Rheometrics Scientific社製)へ、インターフェースを通じてデータ転送する。
50℃、100℃、150℃の各温度での貯蔵弾性率G’(50)、G’(100)、G’(T150)の値を読み取る。
<ガラス転移温度Tgの測定方法>
トナーにおける樹脂成分のTHF不溶分のガラス転移温度Tg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。
樹脂成分のTHF不溶分は、前記<樹脂成分のテトラヒドロフラン(THF)不溶分率の測定方法>におけるトナーの抽出残分を円筒ろ紙から回収する。
具体的には、前記抽出残分約2mg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、測定温度範囲-10~200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。
なお、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて-10℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度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、ガラス転移温度Tgとする。
<重量平均分子量Mw、数平均分子量Mn及びピークトップ分子量Mpの測定(樹脂及びトナーのTHF可溶分並びに離型剤の分子量分布測定)>
トナー及び重合体Aなどの樹脂のTHF可溶分並びに離型剤の分子量分布は、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。
<融点の測定方法>
重合体A、ポリエステル樹脂及び離型剤などの融点は、DSC Q1000(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℃/min
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、アルミ製のパンの中に入れ、示差走査熱量測定を行う。リファレンスとしては銀製の空パンを用いる。
1回目の昇温過程における最大吸熱ピークのピーク温度を、融点とする。
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である。
<トナーにおける樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の吸熱量の測定>
トナーのテトラヒドロフラン不溶分の吸熱量は、DSC Q1000(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℃/min
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、前記THF不溶分量の測定方法に記載の抽出残分約5mgを精秤し、アルミ製のパンの中に入れ、示差走査熱量測定を行う。リファレンスとしては銀製の空パンを用いる。
なお、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて10℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この昇温過程で得られるDSC曲線において、温度10~200℃の範囲における最大の吸熱ピークのピークトップの温度Tmを求める。また、抽出残分の吸熱ピークの吸熱量Hは、上記吸熱ピークの積分値である。本発明の吸熱量(H(I))は、下記式(E)で求められる。
吸熱量(H(I))(J/g)={H×W2/(W2-W3)}×100・・・(E)
<トナーの凝集度の測定>
トナーにおいて、凝集度の測定装置としては、パウダーテスター(細川ミクロン社製)を用いる。測定法としては、振動台に400メッシュ(目開き38μm)、200メッシュ(目開き75μm)、100メッシュ(目開き150μm)の篩を目開の狭い順に、すなわち100メッシュ篩が最上位にくるように400メッシュ、200メッシュ、100メッシュの順序に重ねてセットする。
このセットした100メッシュ篩上に正確に秤量した試料5gを加え、振動台への入力電圧を制御して、その際の振動台の振幅が60~90μmの範囲に入るように調整し(レオスタット目盛約2.5)、約15秒間振動を加える。その後、各篩上に残った試料の質量を測定して下式にもとづき凝集度を得る。
(凝集度)=
(100メッシュ上に載っているトナー質量)/(初期に篩に載せたトナー質量)
+(200メッシュ上に載っているトナー質量)/(初期に篩に載せたトナー質量)×3/5+(400メッシュ上に載っているトナー質量)/(初期に篩に載せたトナー質量)×1/5
<樹脂の軟化点(1/2流出温度)の測定>
樹脂の軟化点(1/2流出温度)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」(島津製作所社製)を用いて測定することができる。
なお、CFT-500Dは、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ながら溶融してシリンダ底部の細管孔から押し出し、この際のピストンの降下量(mm)と温度(℃)から流動曲線をグラフ化できる装置である。
本発明においては、「流動特性評価装置 フローテスターCFT-500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点(1/2流出温度)とする。
なお、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。
まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量(流出終了点、Smaxとする)と、流出が開始した時点におけるピストンの降下量(最低点、Sminとする)との差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax-Smin)/2)。そして、ピストンの降下量がXとSminの和となるときの流動曲線の温度を、1/2法における溶融温度とする。
<酸価の測定方法>
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質量[mg]である。すなわち、試料1g中に含有されている遊離脂肪酸及び樹脂酸などを中和するのに要する水酸化カリウムの質量[mg]を酸価という。
酸価は、JIS K 0070-1992に準じて測定する。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日間放置する。放置後、濾過して、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。
水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1mol/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0.1mol/Lの塩酸は、JIS K 8001-1998に準じて調製されたものを用いる。
(2)操作
(A)本試験
試料2.0gを200mLの三角フラスコに入れて精秤し、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液100mLを加え、5時間かけて試料を溶解させる。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。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
試料を添加しない(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)酸価の算出
得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
AV=[(B-A)×f×5.61]/S
上記式中、AVは酸価[mgKOH/g]を示し、Aは空試験の水酸化カリウム溶液の添加量[mL]を示し、Bは本試験の水酸化カリウム溶液の添加量[mL]を示し、fは水酸化カリウム溶液のファクターを示し、Sは試料の質量[g]を示す。
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は何らこれに制約されるものではない。実施例中で使用する部は特に断りのない限り質量基準である。
<重合体A1の製造例>
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。
トルエン 100.0部
ベヘニルアクリレート(重合性単量体A) 70.0部
スチレン(重合性単量体B) 15.0部
メタクリロニトリル(重合性単量体C) 15.0部
t-ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV) 3.0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時間真空乾燥して重合体A1を得た。
重合体A1の重量平均分子量は14000、酸価は0.0mgKOH/g、融点Tmは61.0℃であった。
<重合体A2~A7の製造例>
表1のようにして重合性単量体A,B、Cの添加量を変化させる以外は同様の条件で、重合体A2~A7を合成した。重合体A2~A7の各種物性を表1に記載した。
Figure 0007532140000002
<ポリエステル樹脂B1の製造例>
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。
ビスフェノールA・エチレンオキサイド2モル付加物 650.0部
テレフタル酸 120.0部
アジピン酸 120.0部
トリメチロールプロパン 15.0部
チタニウムジイソプロポキシビストリエタノールアミネート 2.5部
上記材料を、230℃で窒素気流下、生成する水を留去しながら2時間反応させた。次に、2.5kPaの減圧下に5時間反応させた後、180℃まで降温した。重合禁止剤としてtert-ブチルカテコール1部を入れ、さらにフマル酸を60.0部入れ、0.5~2.5kPaの減圧下に8時間反応させた後取り出し、ポリエステル樹脂B1を得た。
ポリエステルB1の二重結合含有量は0.39mmol/gだった。
<ポリエステル樹脂B2~B12の製造例>
ポリエステル樹脂B1の製造例のうち、表2のようにして各モノマーの添加量を変化させる以外は同様の条件で、ポリエステル樹脂B2~B12を合成した。各種物性を表2に記載した。
Figure 0007532140000003

BPA-2EO:ビスフェノールA-エチレンオキサイド2mol付加物
BPA-2PO:ビスフェノールA-プロピレンオキサイド2mol付加物
<ポリエステル樹脂B13の製造例>
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。
1,6-ヘキサンジオール 100.0部
フマル酸 100.0部
tert-ブチルカテコール 1.0部
チタニウムジイソプロポキシビストリエタノールアミネート 0.5部
上記材料を、230℃で窒素気流下、生成する水を留去しながら2時間反応させた。次に、2.5kPaの減圧下に5時間反応させた後、180℃まで降温した。さらに0.5~2.5kPaの減圧下に8時間反応させた後取り出し、ポリエステル樹脂B13を得た。
ポリエステル樹脂B13の二重結合含有量は3.0mmol/g、融点Tmは112℃、重量平均分子量Mwは25000だった。
<ポリエステル樹脂B14の製造例>
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。
ビスフェノールA・プロピレンオキサイド1モル付加物 60.0部
ビスフェノールA・エチレンオキサイド1モル付加物 40.0部
テレフタル酸 50.0部
ドデセニル無水コハク酸 25.0部
無水トリメリット酸 20.0部
チタニウムジイソプロポキシビストリエタノールアミネート 0.5部
上記材料を、230℃で窒素気流下、生成する水を留去しながら2時間反応させた。次に、2.5kPaの減圧下に5時間反応させた後、180℃まで降温した。さらに0.5~2.5kPaの減圧下に8時間反応させた後取り出し、ポリエステル樹脂B14を得た。
ポリエステル樹脂B14の、Tgは61℃、酸価は24.3mgKOH/gだった。
<結着樹脂C1の製造例>
重合体A1: 60部、ポリエステル樹脂B1: 40部を混合し、二軸混練機(栗本鉄工所製,S5KRCニーダー)に40kg/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0.4kg/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。さらにベント口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C1を得た。
得られた結着樹脂C1は、結晶性部位として、重合体A1部位を有し、非晶性部位として、重合体A1とポリエステル樹脂B1が炭素―炭素結合により相互に架橋された非晶性の変性樹脂部位を有する樹脂であった。
<結着樹脂C2~C32の製造例>
結着樹脂C1の製造例のうち、表3のようにして重合体A1、ポリエステル樹脂B1の種類及び添加量、ラジカル反応開始剤の添加量を変化させる以外は、同様の条件で結着樹脂C2~C32を合成した。各種物性を表3に記載した。
得られた結着樹脂C2~28は、結晶性部位として、使用した重合体Aの種類に応じた部位を有し、非晶性部位として、それぞれ使用した重合体Aとポリエステル樹脂Bに応じた両樹脂が炭素―炭素結合により相互に架橋された非晶性の変性樹脂部位を有する樹脂であった。
得られた結着樹脂C29~31においては、ポリエステル樹脂の分子同士の架橋は確認されるものの、重合体Aとポリエステル樹脂との架橋は確認されなかった。
また、得られた結着樹脂C32においては、架橋構造をとっていることは確認されなかった。
Figure 0007532140000004
<トナー粒子1の製造例>
結着樹脂C1 100.0部
球状磁性酸化鉄粒子(一次粒子の個数平均粒径0.20μm、Hc=6.0kA/m、σs=85.2Am/kg、σr=6.5Am/kg) 95.0部離型剤1(エクセレックス15341PA、分子量(Mp)1700、融点89℃、三井化学社製) 4.0部
電荷制御剤 T-77(保土谷化学工業社製) 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、設定温度160℃で溶融混練した。
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、重量平均粒径(D4)7.1μmのトナー粒子1を得た。
<トナー1の製造例>
トナー粒子1: 100部、疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒子径:10nm、原体シリカのBET比表面積200m/g)2.0部をFMミキサ(日本コークス工業株式会社製)で外添混合しトナー1を得た。トナー1の物性は表5に示す。
<トナー2~38の製造例>
トナー粒子1の製造例から用いる結着樹脂C1及び離型剤(表5記載)を表4のように
変更し、トナー粒子2~38を得た。さらに、トナー1の製造例において、用いるトナー粒子を変更した以外は、同様にして、トナー2~38を得た。物性を表5に示す。
Figure 0007532140000005
Figure 0007532140000006

粒度の単位はμmである。
Figure 0007532140000007

Tmの単位は℃である。
EXCEREX 15341PA, EXCEREX 30050B, EXCEREX
20700, Hi-Wax HP10A, Hi-Wax 2203AはMitsui Chemicals,Inc.製
C105は、Sasol社製
HNP9は、日本精蝋(株)製
<結着樹脂C33の製造例>
ポリエステル樹脂B13: 50.0部及びポリエステル樹脂B14: 50.0部を混合し、二軸混練機(栗本鉄工所製,S5KRCニーダー)に40kg/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0.4kg/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。さらにベント口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C33を得た。数平均分子量Mnが、14200、重量平均分子量Mwが53300であった。
<トナー粒子39の製造例>
結着樹脂C33 100.0部
球状磁性酸化鉄粒子(一次粒子の個数平均粒径0.20μm、Hc=6.0kA/m、σs=85.2Am/kg、σr=6.5Am/kg) 95.0部
離型剤1(エクセレックス15341PA、分子量(Mp)1700、融点89℃、三井化学社製) 4.0部
電荷制御剤 T-77(保土谷化学工業社製) 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、設定温度160℃で溶融混練した。
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、重量平均粒径(D4)7.0μmのトナー粒子39を得た。
<トナー39の製造例>
トナー粒子39: 100部、疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒子径:10nm、原体シリカのBET比表面積200m/g)2.0部をFMミキサ(日本コークス工業株式会社製)で外添混合しトナー39を得た。トナー39の物性は表5に示す。
[評価方法]
<実施例1>
評価機は、市販の磁性一成分方式のプリンターHP LaserJet Enterp
rise M609dn(ヒューレットパッカード社製:プロセススピード420mm/s)である。これを用いて、トナー1を用いた下記の評価を実施した。
<低温定着性の評価>
低温定着性の評価について、上記M609dnの定着器を外部に取り出し、定着器の温度を任意に設定可能にし、プロセススピードを450mm/secとなるように改造した外部定着器を用いた。
評価紙は、A4用紙(「プローバーボンド紙」:105g/m、フォックスリバー社製)を用いた。紙上のトナー載り量を0.6/cmになるように上記M609dnの現像コントラストを調整し、常温常湿度環境下(温度23.0℃/相対湿度50%)で、単色モードで、先端余白5mm、幅100mm、長さ100mmの、「べた」の未定着画像を作成した。
また、定着時の圧力を1.00kgf/cmと設定した。前記改造定着器を用い、常温常湿度環境下(温度23℃/相対湿度50%)で、80℃から140℃の範囲で5℃ずつ定着温度を上昇させて3分間一定にし、上記「ベタ」の未定着画像の各温度における定着画像を得た。得られた定着画像上に抜けが発生しない温度を定着開始温度とし、以下のような評価基準で低温定着性を評価した。なお、本発明においてはAランクからCランクまでを良好な低温定着性と判断した。評価結果を表7に示す。
(評価基準)
A:定着開始温度が120℃未満
B:定着開始温度が120℃以上130℃未満
C:定着開始温度が130℃以上140℃未満
D:定着開始温度が140℃以上
<濃度ムラの評価>
前記M609dnで常温常湿環境下(23℃,60%RH)において、全ベタ画像をサンプル画像として100枚連続で出力したうちの最後の5枚を得た。得られた全ベタ画像1枚につき均等に9点を選択し、反射濃度計であるマクベス濃度計(マクベス社製)でSPIフィルターを使用して、反射濃度を測定した。
9点の濃度の最大と最小の値からその差を算出し、この差の5枚平均から定着時の画像ムラの評価を行った。なお、本発明においてはAランクからCランクまでを良好な濃度ムラと判断した。評価結果を表7に示す。
(評価基準)
A:0.04未満
B:0.04以上0.06未満
C:0.06以上0.08未満
D:0.08以上
<耐ホットオフセット性の評価>
耐ホットオフセット性の評価について、上記M609dnの定着器を外部に取り出し、定着器の温度を任意に設定可能にし、プロセススピードを450mm/secとなるように改造した外部定着器を用いた。評価紙は、A4用紙(「プローバーボンド紙」:105g/m、フォックスリバー社製)を用いた。
紙上のトナー載り量を0.3/cmになるように上記M609dnの現像コントラストを調整し、常温常湿度環境下(温度23.0℃/相対湿度50%)で、単色モードで、先端余白5mm、幅100mm、長さ100mmの、「べた」の未定着画像を作成した。
また、定着時の圧力を1.00kgf/cmと設定した。前記改造定着器を用い、常温常湿度環境下(温度23℃/相対湿度50%)で、180℃における定着画像を得た。「べた」が定着した部位の後端側の定着ローラ2周目においてオフセットが発生した場合に濃度を測定する。反射濃度計であるマクベス濃度計(マクベス社製)でSPIフィルタ
ーを使用して、反射濃度を測定し、白地部と差分をオフセット濃度とした。
以下のような評価基準で低温定着性を評価した。なお、本発明においてはAランクからCランクまでを良好な耐ホットオフセット性と判断した。評価結果を表7に示す。
(評価基準)
A:オフセットが見られない。または、2周目のオフセット濃度が0.02未満
B:2周目のオフセット濃度が0.02以上0.05未満
C:2周目のオフセット濃度が0.05以上0.10未満
D:2周目のオフセット濃度が0.10以上
<耐熱保存性の評価>
トナー1を各5g精秤し、23℃、60%RH環境下及び30℃、80%RH環境下において24時間放置した。それぞれの放置後のトナーの凝集度を前記<トナーの凝集度の測定法>で測定した。23℃、60%RH環境下に放置したトナーの凝集度を100%としたときの30℃、80%RH環境下に放置したトナーの凝集度の増加率を指標として、下記基準で評価した。増加率が小さいほど耐熱保存性が良好であることを示す。評価結果を表7に示す。
(評価基準)
A:凝集度の増加率が5%未満
B:凝集度の増加率が5%以上10%未満
C:凝集度の増加率が10%以上20%未満
D:凝集度の増加率が20%以上
<連続振とうによるトナーの摩擦帯電量の低下率の評価>
まず、トナー及び磁性キャリア(日本画像学会標準キャリア、フェライトコアを表面処理した球形キャリア(N-01))を、プラスチックボトルにそれぞれ1.0g、19.0g入れる。常温常湿(温度23℃、相対湿度50%)環境下に24時間放置する。
上記磁性キャリアとトナーを、蓋付きのプラスチックボトルに入れ、振とう器(YS-LD、(株)ヤヨイ製)を用いて1秒間に4往復のスピードで1分間振盪し、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を調製するとともに、トナーを帯電させる。
次に、図2に示す測定装置を用いて摩擦帯電量を測定する。図2において、底に500メッシュのスクリーン3のある金属製の測定容器2に、前述した二成分現像剤約0.5gを入れ、金属製のフタ4をする。この時の測定容器全体の質量を秤量し、W1(kg)とする。
次に、吸引機1(測定容器2と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口7から吸引し、風量調節弁6を調整して真空計5の圧力を2.5kPaとする。この状態で2分間吸引を行い、現像剤中のトナーを吸引除去する。この時の電位計9の電位をV(ボルト)とする。ここで、8はコンデンサーであり、容量をC(mF)とする。吸引後の測定容器全体の質量を秤量し、W2(g)とする。
この試料の1分間振盪時の摩擦帯電量Q(1)[mC/kg]は、下記式(5)によって算出される。
Q(1)[mC/kg]=(C×V)/(W1-W2) (5)
同様に1秒間に4往復のスピードで30分間の振盪した時の摩擦帯電量Q(30)も測定する。本発明における摩擦帯電量低下率は、下記式によって算出される。
(摩擦帯電量低下率)(%)={(Q(1)-Q(30))/Q(1)}×100
本評価において、摩擦帯電量の低下率は磁性キャリアとの摺擦によるトナーが劣化する度合いをみている。低下率が低いほど耐ストレス性が高いと考えられる。すなわち、本発明においてはAランクからCランクまでを良好な帯電性を持つと判断した。評価結果を表7に示す。
(評価基準)
A:摩擦帯電量の低下率が10%未満
B:摩擦帯電量の低下率が10%以上15%未満
C:摩擦帯電量の低下率が15%以上20%未満
D:摩擦帯電量の低下率が20%以上
<実施例2~32>
トナー2~32を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表7に示す。なお、以下、実施例5、22、24~26、31、及び32は、それぞれ参考例5、22、24~26、31、及び32とする。
<比較例1~7>
トナー33~39を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。比較例1~7の評価結果を表7に示す。
Figure 0007532140000008
1:吸引機(測定容器2と接する部分は少なくとも絶縁体)、2:金属製の測定容器、3:500メッシュのスクリーン、4:金属製のフタ、5:真空計、6:風量調節弁、7:吸引口、8:コンデンサー、9:電位計

Claims (9)

  1. 非晶性部位と結晶性部位を有する樹脂を結着樹脂として含有するトナーであって、
    該非晶性部位は、結晶性を有するビニル樹脂とポリエステル樹脂が炭素―炭素結合により相互に架橋された非晶性の変性樹脂部位であり、
    該結晶性部位が、重合性単量体A を含む単量体の重合体である重合体A 部位である、結晶性を有するビニル樹脂部位であり、
    該重合性単量体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、
    該重合体A 部位中の該重合性単量体A ユニットの質量割合が、30質量%~99質量%であり、
    樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の含有割合が、40質量%以上80質量%以下であり、
    樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の割合は下記式、
    樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の割合=(トナーにおける樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の量)/(トナーにおける樹脂成分の量)×100
    で求められ、
    該テトラヒドロフラン不溶分の示差走査熱量計測定において、
    最大吸熱ピークの温度をTm[℃]とし、吸熱量をH(I)[J/g]としたとき、
    下記式(1)及び(2)を満足し、
    55.0 ≦ Tm ≦ 80.0 (1)
    10.0 ≦ H(I)≦ 80.0 (2)
    該トナーが離型剤を含有し、
    該離型剤のピーク分子量が、1000以上であり、
    該離型剤の融点が、80℃以上120℃以下であることを特徴とするトナー。
  2. 前記吸熱量H(I)が、下記式(3)を満足する請求項1に記載のトナー。
    16.5 ≦ H(I)≦ 65.0 (3)
  3. 前記変性樹脂部位における、前記結晶性を有するビニル樹脂に由来する部位が、重合性単量体Aを含む単量体の重合体である重合体A部位であり、
    該重合性単量体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、
    該重合体A部位中の重合性単量体Aユニットの質量割合が、30質量%~99質量%である請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 前記樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分のガラス転移温度が、25~55℃である請求項1~のいずれか1項に記載のトナー。
  5. 前記トナーにおける炭素―炭素二重結合の含有量が、トナーの質量に基づいて、0.50mmol/g以下である請求項1~のいずれか1項に記載のトナー。
  6. 前記トナーの定荷重押し出し方式のレオメータによる昇温測定において、1/2流出温度が、80℃以上130℃以下である請求項1~のいずれか1項に記載のトナー。
  7. 前記離型剤の酸価が、5.0mgKOH/g以上20.0mgKOH/g以下である請求項1~6のいずれか1項に記載のトナー。
  8. 前記離型剤の酸価をAV、前記非晶性部位の酸価をAVとしたとき、下記式(4)を満足する請求項1~7のいずれか1項に記載のトナー。
    AV>AV (4)
  9. 前記トナーのテトラヒドロフラン可溶分の粘弾性測定において、150℃における貯蔵弾性率G’(150)が、1.0×10Pa以上1.0×10Pa以下である請求項1~のいずれか1項に記載のトナー。
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