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JP2019090893A - 正帯電性トナー - Google Patents

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Abstract

【課題】低温定着性と耐熱保存安定性と帯電安定性とに優れる正帯電性トナーを提供する。【解決手段】正帯電性トナーは、複数のトナー粒子を含む。トナー粒子は、各々、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性ポリエステル樹脂と、カルナバワックスと、4級アンモニウム塩とを含有する。結晶性ポリエステル樹脂のSP値が、10.0(cal/cm3)1/2以上10.1(cal/cm3)1/2以下である。結晶性ポリエステル樹脂の量が、トナー粒子100質量部に対して、5質量部以上19質量部以下である。カルナバワックスの量が、結晶性ポリエステル樹脂と4級アンモニウム塩とカルナバワックスとの合計質量に対して、21.0質量%以上42.0質量%以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、正帯電性トナーに関する。
結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂とを含有するトナーが知られている(例えば、後述の特許文献1参照)。
特開2005−266753号公報
しかし、特許文献1に開示される技術だけでは、低温定着性と耐熱保存安定性と帯電安定性とに優れる正帯電性トナーを提供することは困難である。本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、低温定着性と耐熱保存安定性と帯電安定性とに優れる正帯電性トナーを提供することを目的とする。
本発明に係る正帯電性トナーは、複数のトナー粒子を含む。前記トナー粒子は、各々、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性ポリエステル樹脂と、カルナバワックスと、4級アンモニウム塩とを含有する。前記結晶性ポリエステル樹脂のSP値が、10.0(cal/cm31/2以上10.1(cal/cm31/2以下である。前記結晶性ポリエステル樹脂の量が、前記トナー粒子100質量部に対して、5質量部以上19質量部以下である。前記カルナバワックスの量が、前記結晶性ポリエステル樹脂と前記4級アンモニウム塩と前記カルナバワックスとの合計質量に対して、21.0質量%以上42.0質量%以下である。
本発明によれば、低温定着性と耐熱保存安定性と帯電安定性とに優れる正帯電性トナーを提供することができる。
本発明の実施形態について説明する。なお、粉体に関する評価結果(形状又は物性などを示す値)は、何ら規定していなければ、粉体から平均的な粒子を相当数選び取って、それら平均的な粒子の各々について測定した値の個数平均である。粉体には、例えば、トナー母粒子と、外添剤と、トナーとが含まれる。トナー母粒子は、外添剤が設けられていない状態のトナー粒子を意味する。
粉体の個数平均粒子径は、何ら規定していなければ、顕微鏡を用いて測定された1次粒子の円相当径(粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径)の個数平均値である。また、粉体の体積中位径(D50)の測定値は、何ら規定していなければ、ベックマン・コールター株式会社製「コールターカウンターマルチサイザー3」を用いてコールター原理(細孔電気抵抗法)に基づき測定した値である。
酸価及び水酸基価の各々の測定値は、何ら規定していなければ、「JIS(日本工業規格)K0070−1992」に従い測定した値である。また、数平均分子量(Mn)及び質量平均分子量(Mw)の各々の測定値は、何ら規定していなければ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定した値である。また、ガラス転移点(Tg)及び融点(Mp)は、各々、何ら規定していなければ、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて測定した値である。また、軟化点(Tm)は、何ら規定していなければ、高化式フローテスター(株式会社島津製作所製「CFT−500D」)を用いて測定した値である。
結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性指数が0.90以上1.30以下であるポリエステル樹脂を意味する。好ましくは、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性指数が0.98以上1.15以下である。樹脂の結晶性指数は、樹脂の融点(Mp)に対する樹脂の軟化点(Tm)の比率(=Tm/Mp)に相当する。結晶性ポリエステル樹脂の結晶性指数は、結晶性ポリエステル樹脂を合成するための材料の種類又は使用量(配合比)を変更することで、調整することができる。トナー粒子は、結晶性ポリエステル樹脂を1種類だけ含有してもよいし、2種類以上の結晶性ポリエステル樹脂を含有してもよい。なお、非結晶性ポリエステル樹脂については、明確な融点(Mp)を測定できないことが多い。
SP値(溶解度パラメーター)は、Fedors法により算出された値(温度:25℃)である。Fedors法により算出されるSP値は、式「SP値=(E/V)1/2」で表される。前述の式において、Eは、分子凝集エネルギー[cal/mol]を表し、Vは、溶媒のモル分子容積[cm3/mol]を表す。なお、Fedors法の詳細は、下記文献Aに記載されている。
文献A:R.F.Fedors,「Polymer Engineering and Science」,1974年,第14巻,第2号,p147−154
以下、化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。化合物名の後に「系」を付けて重合体名を表す場合には、重合体の繰返し単位が化合物又はその誘導体に由来することを意味する。また、アクリル及びメタクリルを包括的に「(メタ)アクリル」と総称する場合がある。
帯電性の強さは、何ら規定していなければ、摩擦帯電し易さに相当する。例えばトナーは、日本画像学会から提供される標準キャリア(アニオン性:N−01、カチオン性:P−01)と混ぜて攪拌することで、摩擦帯電させることができる。摩擦帯電させる前と後とでそれぞれ、例えばKFM(ケルビンプローブフォース顕微鏡)でトナー粒子の表面電位を測定し、摩擦帯電の前後での電位の変化が大きい部位ほど帯電性が強いことになる。
帯電安定性に優れる正帯電性トナーとは、第1〜第3の特性を有する正帯電性トナーを意味する。第1の特性は、正帯電性トナーの帯電量分布がシャープであるという特性である。第2の特性は、正帯電性トナーを用いて画像を形成し始める際に正帯電性トナーの帯電量を所望の帯電量に維持することができるという特性である。第3の特性は、正帯電性トナーを用いて画像を連続して形成した場合に正帯電性トナーの帯電量を所望の帯電量に維持することができるという特性である。
本実施形態に係る正帯電性トナーは、静電潜像の現像に好適に用いることが可能な静電潜像現像用トナーである。本実施形態に係る正帯電性トナーは、1成分現像剤を構成してもよいし、キャリアとともに2成分現像剤を構成してもよい。正帯電性トナーが1成分現像剤を構成する場合には、正帯電性トナーは、現像装置内において現像スリーブ又はトナー帯電部材と摩擦することで、正に帯電する。トナー帯電部材は、例えば、ドクターブレードである。正帯電性トナーが2成分現像剤を構成する場合には、正帯電性トナーは、現像装置内においてキャリアと摩擦することで、正に帯電する。
本実施形態に係る正帯電性トナーは、例えば、電子写真装置(画像形成装置)において画像の形成に用いることができる。以下、電子写真装置による画像形成方法の一例について説明する。
まず、画像データに基づいて、感光体ドラムの感光層に静電潜像を形成する。次に、形成された静電潜像を、正帯電性トナーを用いて、現像する(現像工程)。現像工程では、現像装置が、現像スリーブ上の正帯電性トナーを、感光体ドラムの感光層へ供給して、電気的な力で静電潜像に付着させる。このようにして静電潜像が現像され、感光体ドラムの感光層にはトナー像が形成される。続いて、トナー像を記録媒体(例えば、紙)に転写した後、加熱により未定着トナー像を記録媒体に定着させる。その結果、画像が記録媒体に形成される。
[正帯電性トナーの基本構成]
本実施形態に係る正帯電性トナーは、次に示す構成(以下、「基本構成」と記載することがある)を備える。詳しくは、本実施形態に係る正帯電性トナーは、複数のトナー粒子を含む。トナー粒子は、各々、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性ポリエステル樹脂と、カルナバワックスと、4級アンモニウム塩とを含有する。結晶性ポリエステル樹脂のSP値が、10.0(cal/cm31/2以上10.1(cal/cm31/2以下である。結晶性ポリエステル樹脂の量が、トナー粒子100質量部に対して、5質量部以上19質量部以下である。カルナバワックスの量が、結晶性ポリエステル樹脂と4級アンモニウム塩とカルナバワックスとの合計質量に対して、21.0質量%以上42.0質量%以下である。
本実施形態に係る正帯電性トナーでは、結晶性ポリエステル樹脂のSP値が、10.0(cal/cm31/2以上10.1(cal/cm31/2以下である。これにより、低温定着性と耐熱保存安定性とに優れる正帯電性トナーを提供することができる。また、正帯電性トナーの耐ホットオフセット性を高めることもできる。結晶性ポリエステル樹脂のSP値が小さすぎると、正帯電性トナーの低温定着性が低下することがある。結晶性ポリエステル樹脂のSP値が大きすぎると、正帯電性トナーの耐熱保存安定性が低下することがある。結晶性ポリエステル樹脂のSP値が大きすぎると、正帯電性トナーの耐ホットオフセット性が低下することもある。以下、「SP値が10.0(cal/cm31/2以上10.1(cal/cm31/2以下である結晶性ポリエステル樹脂」を「結晶性ポリエステル樹脂X」と記載する。
本実施形態に係る正帯電性トナーでは、結晶性ポリエステル樹脂Xの量が、トナー粒子100質量部に対して、5質量部以上19質量部以下である。このことによっても、低温定着性と耐熱保存安定性とに優れる正帯電性トナーを提供することができる。また、正帯電性トナーの耐ホットオフセット性を高めることもできる。以下、「トナー粒子100質量部に対する結晶性ポリエステル樹脂Xの量」を「結晶性ポリエステル樹脂Xの含有量」と記載する。結晶性ポリエステル樹脂Xの含有量が少なすぎると、正帯電性トナーの低温定着性が低下することがある。結晶性ポリエステル樹脂Xの含有量が多すぎると、正帯電性トナーの耐熱保存安定性が低下することがある。結晶性ポリエステル樹脂Xの含有量が多すぎると、正帯電性トナーの耐ホットオフセット性が低下することもある。
本実施形態に係る正帯電性トナーでは、トナー粒子が、結晶性ポリエステル樹脂Xだけでなく4級アンモニウム塩とカルナバワックスとをさらに含有する。また、本実施形態に係る正帯電性トナーでは、カルナバワックスの量が、結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩とカルナバワックスとの合計質量に対して、21.0質量%以上42.0質量%以下である。これにより、低温定着性、及び耐熱保存安定性だけでなく帯電安定性にも優れる正帯電性トナーを提供することができる。以下、詳細に説明する。
詳しくは、正帯電性トナーの帯電安定性を高めることを目的として、例えば、正帯電性の電荷制御剤を用いることが提案されている。正帯電性の電荷制御剤としては、例えば、ニグロシンと4級アンモニウム塩とが知られている。ニグロシンは、黒色を呈するため、黒色トナーにおいては好適に使用できるが、黒色トナー以外の有色トナーにおいては使用し難い。一方、4級アンモニウム塩は、有色を呈し難いため、黒色トナー以外の有色トナーにおいても好適に使用できる。そこで、本発明者は、結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩とを用いれば、低温定着性、及び耐熱保存安定性だけでなく帯電安定性にも優れる正帯電性トナーを提供することができる、と予想した。
しかし、結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩とを用いて正帯電性トナーの製造を試みると、結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩とが相溶し、正帯電性トナーの帯電安定性が低下した。本発明者は、この結果に対して、次に示すように考察した。詳しくは、結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩とが相溶すると、4級アンモニウム塩の性能が低下する。4級アンモニウム塩の性能が低下すると、正帯電性トナーが帯電量を保持し難くなるため、正帯電性トナーの帯電安定性が低下する。
このような考察をふまえ、本発明者は、結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩との相溶を防止する方法について、鋭意検討した。その結果、カルナバワックスの量を調整することで、結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩との相溶を防止できることが分かった。詳しくは、カルナバワックスの量が、結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩とカルナバワックスとの合計質量に対して、21.0質量%以上42.0質量%以下であれば、結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩との相溶を効果的に防止できることが分かった。結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩との相溶を防止できれば、4級アンモニウム塩の性能が低下することを防止できるため、正帯電性トナーの帯電安定性を高めることができる。以下、「結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩とカルナバワックスとの合計質量に対するカルナバワックスの量」を「カルナバワックスの含有率」と記載する。
カルナバワックスの含有率が低すぎると、結晶性ポリエステル樹脂Xと4級アンモニウム塩との相溶を防止できないことがある。そのため、正帯電性トナーの帯電安定性が低下することがある。カルナバワックスの含有率が高すぎると、結晶性ポリエステル樹脂Xとカルナバワックスとが相溶することがあるため、結晶性ポリエステル樹脂Xの結晶性が低下することがある。結晶性ポリエステル樹脂Xの結晶性が低下すると、正帯電性トナーの耐熱保存安定性が低下することがある。カルナバワックスの含有率は、好ましくは25.0質量%以上35.0質量%以下であり、より好ましくは28.0質量%以上32.0質量%以下である。
なお、カルナバワックスの含有率は、次に示す方法で、求めることができる。詳しくは、所定の方法で正帯電性トナーを分析することで、結晶性ポリエステル樹脂Xの含有量と4級アンモニウム塩の含有量とカルナバワックスの含有量とを求める。求められた含有量に基づき、カルナバワックスの含有率を算出する。例えば、以下に示す方法でカルナバワックスの含有量を求めることができる。
まず、赤外分析法、又はガスクロマトグラフィー質量分析法(GC/MS法)に基づき、正帯電性トナーがカルナバワックスを含有することを確認する。次に、示差走査熱量分析法に基づき、トナーの吸熱曲線[縦軸:熱流(DSC信号)、横軸:温度]を測定する。得られたトナーの吸熱曲線とカルナバワックスの融点(文献値)とに基づき、吸熱曲線に含まれる2以上の吸熱ピークのうち、カルナバワックス(正帯電性トナーに含まれるカルナバワックス)に由来する吸熱ピークを特定する。特定された吸熱ピークに基づき、カルナバワックスの吸熱量を求める。求められたカルナバワックスの吸熱量に基づき、カルナバワックスの含有量を求める。このようにして、カルナバワックスの含有量を求めることができる。GC/MS法に基づき、カルナバワックスの含有量を求めてもよい。より具体的には、標準試料に基づく検量線を用いて、GC/MS法による定量分析を行ってもよい。標準試料としては、カルナバワックスを用いることができる。
本実施形態に係る正帯電性トナーでは、トナー粒子は、結晶性ポリエステル樹脂Xだけでなく非結晶性ポリエステル樹脂をも含有する。非結晶性ポリエステル樹脂のSP値は、一般的に、9.0(cal/cm31/2以上12.0(cal/cm31/2以下である。そのため、本実施形態に係る正帯電性トナーでは、結晶性ポリエステル樹脂XのSP値と非結晶性ポリエステル樹脂のSP値との差を比較的小さく抑えることができる。よって、結晶性ポリエステル樹脂Xと非結晶性ポリエステル樹脂との相溶性を確保し易い。好ましくは、非結晶性ポリエステル樹脂のSP値は、10.5(cal/cm31/2以上10.8(cal/cm31/2以下である。また、トナー粒子が非結晶性ポリエステル樹脂を含有すれば、正帯電性トナーの耐オフセット性を高めることができる。
[正帯電性トナーを構成する材料の例示]
正帯電性トナーは、複数のトナー粒子を含む。トナー粒子は、各々、結着樹脂と、離型剤と、電荷制御剤とを含有する。トナー粒子は、各々、着色剤をさらに含有してもよい。
トナー粒子は、外添剤を含んでもよい。トナー粒子が外添剤を含む場合には、トナー母粒子が、結着樹脂と、離型剤と、電荷制御剤とを含有する。以下、トナー粒子が外添剤を含む場合を例に挙げて、正帯電性トナーを構成する材料を具体的に説明する。
<トナー母粒子>
(結着樹脂)
トナー母粒子では、一般的に、成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナー母粒子全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含み、より具体的には結晶性ポリエステル樹脂Xと非結晶性ポリエステル樹脂とを含む。
(ポリエステル樹脂)
ポリエステル樹脂は、1種類以上のアルコールと1種類以上のカルボン酸とを含む混合モノマーの重合物である。ポリエステル樹脂を合成するためのアルコールとしては、例えば以下に示す2価アルコール又は3価以上のアルコールを使用できる。2価アルコールとしては、例えば、ジオール類又はビスフェノール類を使用できる。ポリエステル樹脂を合成するためのカルボン酸としては、例えば以下に示す2価カルボン酸又は3価以上のカルボン酸を使用できる。
ジオール類の好適な例としては、脂肪族ジオールが挙げられる。脂肪族ジオールの好適な例としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,2−プロパンジオール、α,ω−アルカンジオール、2−ブテン−1,4−ジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、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、又はポリテトラメチレングリコールが挙げられる。α,ω−アルカンジオールは、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、又は1,12−ドデカンジオールであることが好ましい。
ビスフェノール類の好適な例としては、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、又はビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物が挙げられる。
3価以上のアルコールの好適な例としては、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、又は1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
2価カルボン酸の好適な例としては、芳香族ジカルボン酸、α,ω−アルカンジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、又はシクロアルカンジカルボン酸が挙げられる。芳香族ジカルボン酸は、例えば、フタル酸、テレフタル酸、又はイソフタル酸であることが好ましい。α,ω−アルカンジカルボン酸は、例えば、マロン酸、コハク酸、無水コハク酸、コハク酸誘導体、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、又は1,10−デカンジカルボン酸であることが好ましい。コハク酸誘導体は、例えば、アルキルコハク酸、又はアルケニルコハク酸であることが好ましい。アルキルコハク酸は、例えば、n−ブチルコハク酸、イソブチルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、又はイソドデシルコハク酸であることが好ましい。アルキルコハク酸には、これらの無水物も含まれる。アルケニルコハク酸は、例えば、n−ブテニルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、又はイソドデセニルコハク酸であることが好ましい。アルケニルコハク酸には、これらの無水物も含まれる。不飽和ジカルボン酸は、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、又はグルタコン酸であることが好ましい。シクロアルカンジカルボン酸は、例えば、シクロヘキサンジカルボン酸であることが好ましい。
3価以上のカルボン酸の好適な例としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、又はエンポール三量体酸が挙げられる。
(結晶性ポリエステル樹脂X)
結晶性ポリエステル樹脂Xを合成するためのアルコールは、例えば、炭素数2以上8以下のα,ω−アルカンジオールを含むことが好ましい。α,ω−アルカンジオールは、例えば、2種類のα,ω−アルカンジオールであることが好ましい。より具体的には、α,ω−アルカンジオールは、1,4−ブタンジオール(炭素数:4)と1,6−ヘキサンジオール(炭素数:6)とであることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂Xを合成するためのカルボン酸は、例えば、炭素数(2つのカルボキシル基の炭素を含む)4以上8以下の脂肪族ジカルボン酸を含むことが好ましい。脂肪族ジカルボン酸は、例えば、フマル酸(炭素数:4)であることが好ましい。
より好ましくは、結晶性ポリエステル樹脂Xを合成するためのカルボン酸は、炭素数10以上のカルボン酸を含まない。これにより、合成された結晶性ポリエステル樹脂のSP値が10.0(cal/cm31/2以上10.1(cal/cm31/2以下となり易い。よって、低温定着性と耐熱保存安定性とにさらに優れる正帯電性トナーを提供することができる。
好ましくは、結晶性ポリエステル樹脂Xの融点(Mp)が50℃以上100℃以下である。これにより、低温定着性と耐熱保存安定性とにさらに優れる正帯電性トナーを提供できる。より好ましくは、結晶性ポリエステル樹脂Xの融点(Mp)が78℃以上90℃以下である。
好ましくは、トナー母粒子に含まれる結晶性ポリエステル樹脂Xの量は、トナー母粒子に含まれるポリエステル樹脂の総量に対して、5.0質量%以上19.0質量%以下である。これにより、低温定着性と耐熱保存安定性とにさらに優れる正帯電性トナーを提供できる。より好ましくは、トナー母粒子に含まれる結晶性ポリエステル樹脂Xの量は、トナー母粒子に含まれるポリエステル樹脂の総量に対して、6.5質量%以上19.0質量%以下である。トナー母粒子に含まれるポリエステル樹脂の総量は、結晶性ポリエステル樹脂Xと非結晶性ポリエステル樹脂との合計量を意味する。
結晶性ポリエステル樹脂Xは、アルコール及びカルボン酸とは異なるモノマー(他のモノマー)に由来する構成単位をさらに含んでもよい。より具体的には、結晶性ポリエステル樹脂Xは、1種類以上のアルコールと1種類以上のカルボン酸との共重合体であってもよいし、1種類以上のアルコールと1種類以上のカルボン酸と1種類以上の他のモノマーとの共重合体であってもよい。他のモノマーは、スチレン系モノマーとアクリル酸系モノマーとからなる群より選択される少なくとも1つであることが好ましい。
スチレン系モノマーは、例えば、スチレン、アルキルスチレン、ヒドロキシスチレン、又はハロゲン化スチレンであることが好ましい。アルキルスチレンは、例えば、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、又は4−tert−ブチルスチレンであることが好ましい。ヒドロキシスチレンは、例えば、p−ヒドロキシスチレン、又はm−ヒドロキシスチレンであることが好ましい。ハロゲン化スチレンは、例えば、α−クロロスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、又はp−クロロスチレンであることが好ましい。
アクリル酸系モノマーは、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルであることが好ましい。(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸iso−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸iso−ブチル、又は(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルであることが好ましい。(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルは、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3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、又は(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチルであることが好ましい。
(非結晶性ポリエステル樹脂)
非結晶性ポリエステル樹脂を合成するためのアルコールは、ビスフェノール類を含むことが好ましい。ビスフェノール類は、例えば、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、及びビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物のうちの少なくとも1つであることが好ましい。
非結晶性ポリエステル樹脂を合成するためのカルボン酸は、3価以上のカルボン酸と、アルケニルコハク酸と不飽和ジカルボン酸とからなる群より選択される少なくとも1つとを含むことが好ましい。3価以上のカルボン酸は、例えば、トリメリット酸であることが好ましい。アルケニルコハク酸は、例えば、n−ドデセニルコハク酸の無水物であることが好ましい。不飽和ジカルボン酸は、例えば、フマル酸であることが好ましい。非結晶性ポリエステル樹脂を合成するための3価以上のカルボン酸の量は、非結晶性ポリエステル樹脂を合成するためのカルボン酸の総量に対して、好ましくは1モル%以上20モル%以下であり、より好ましくは5モル%以上20モル%以下である。非結晶性ポリエステル樹脂を合成するためのカルボン酸の総量は、3価以上のカルボン酸とアルケニルコハク酸と不飽和ジカルボン酸との合計量を意味する。
(その他の樹脂)
結着樹脂として複数種類の樹脂を組み合わせて使用することで、結着樹脂の性質(具体的には、水酸基価、酸価、ガラス転移点、又は軟化点)を調整できる。例えば、結着樹脂がエステル基、水酸基、エーテル基、酸基、又はメチル基を有する場合には、トナー母粒子はアニオン性になる傾向が強くなる。
結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂X、及び非結晶性ポリエステル樹脂とは異なる熱可塑性樹脂(他の熱可塑性樹脂)をさらに含んでもよい。他の熱可塑性樹脂は、例えば、スチレン系樹脂、アクリル酸系樹脂、スチレン−アクリル酸系樹脂、オレフィン系樹脂、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、又はウレタン樹脂であることが好ましい。スチレン系樹脂を構成するスチレン系モノマーとしては、例えば、前述の(結晶性ポリエステル樹脂X)で記載のスチレン系モノマーを使用できる。アクリル酸系樹脂を構成するアクリル酸系モノマーとしては、例えば、前述の(結晶性ポリエステル樹脂X)で記載のアクリル酸系モノマーを使用できる。オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂又はポリプロピレン樹脂を使用できる。ビニル樹脂としては、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、又はN−ビニル樹脂を使用できる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の構成単位が導入された共重合体も、他の熱可塑性樹脂として使用できる。例えば、スチレン−ブタジエン系樹脂も他の熱可塑性樹脂として使用できる。
(離型剤)
離型剤は、例えば、正帯電性トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させる目的で使用される。離型剤は、カルナバワックスを含む。
結着樹脂と離型剤との相溶性を改善するために、相溶化剤をトナー母粒子に添加してもよい。
(電荷制御剤)
電荷制御剤は、例えば、正帯電性トナーの帯電安定性又は帯電立ち上がり特性を向上させる目的で使用される。正帯電性トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルに正帯電性トナーを帯電可能か否かの指標になる。トナー母粒子に正帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナー母粒子のカチオン性を強めることができる。電荷制御剤は、4級アンモニウム塩を含む。電荷制御剤の量が、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部以下であることが好ましい。
(着色剤)
着色剤としては、正帯電性トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。正帯電性トナーを用いて高画質の画像を形成するためには、着色剤の量が、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
トナー母粒子は、黒色着色剤を含有していてもよい。黒色着色剤の例としては、カーボンブラックが挙げられる。また、黒色着色剤は、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤を用いて黒色に調色された着色剤であってもよい。
トナー母粒子は、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、又はシアン着色剤のようなカラー着色剤を含有していてもよい。
イエロー着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、及びアリールアミド化合物からなる群より選択される1種類以上の化合物を使用できる。イエロー着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー(3、12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、191、又は194)、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、又はC.I.バットイエローを使用できる。
マゼンタ着色剤としては、例えば、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、及びペリレン化合物からなる群より選択される1種類以上の化合物を使用できる。マゼンタ着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントレッド(2、3、5、6、7、19、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、又は254)を使用できる。
シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物、アントラキノン化合物、及び塩基染料レーキ化合物からなる群より選択される1種類以上の化合物を使用できる。シアン着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントブルー(1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、又は66)、フタロシアニンブルー、C.I.バットブルー、又はC.I.アシッドブルーを使用できる。
<外添剤>
外添剤は、例えば、正帯電性トナーの流動性又は取扱性を向上させる目的で使用される。外添剤の量が、トナー母粒子100質量部に対して、0.5質量部以上10.0質量部以下であることが好ましい。
外添剤は、複数の外添剤粒子を含むことが好ましい。外添剤粒子の粒子径は、10nm以上1000nm以下であることが好ましい。外添剤粒子は、シリカ粒子、又は金属酸化物で構成された粒子であることが好ましい。金属酸化物は、例えば、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、又はチタン酸バリウムであることが好ましい。
[正帯電性トナーの好ましい製造方法]
トナー粒子が外添剤を含む場合を例に挙げて、正帯電性トナーの好ましい製造方法を説明する。なお、同時に製造されたトナー粒子は、互いに略同一の構成を有すると考えられる。
まず、公知の凝集法又は公知の粉砕法でトナー母粒子を製造する。これにより、トナー母粒子を容易に製造できる。次に、混合機(例えば、日本コークス工業株式会社製のFMミキサー)を用いて、トナー母粒子と外添剤とを混合する。これにより、トナー母粒子の表面には外添剤が物理的に結合される。このようにして、本実施形態に係る正帯電性トナーを得ることができる。
本発明の実施例について説明する。表1に、実施例又は比較例に係るトナーTA−1〜TA−9及びTB−1〜TB−9(それぞれ静電潜像現像用トナー)の構成を示す。表1において、「PES樹脂」は、ポリエステル樹脂を意味する。離型剤W−1は、カルナバワックス(株式会社加藤洋行製「カルナウバワックス1号」)を意味する。離型剤W−2は、エステルワックス(日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP−3」)を意味する。
Figure 2019090893
表2に、結晶性ポリエステル樹脂A〜Dの各々の組成及び物性を示す。表2において、「1,4−BDO」は、1,4−ブタンジオールを意味する。「1,6−HDO」は、1,6−ヘキサンジオールを意味する。「St」は、スチレンを意味する。「MA」は、メタクリル酸を意味する。「Mw」には、結晶性ポリエステル樹脂A〜Dの各々の質量平均分子量を記す。「Mn」は、結晶性ポリエステル樹脂A〜Dの各々の数平均分子量を記す。
Figure 2019090893
表3に、非結晶性ポリエステル樹脂a及びbの各々の組成及び物性を示す。表3において、「BPA−PO」は、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物を意味する。「BPA−EO」は、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物を意味する。「Mw」には、非結晶性ポリエステル樹脂a及びbの各々の質量平均分子量を記す。「Mn」は、非結晶性ポリエステル樹脂a及びbの各々の数平均分子量を記す。
Figure 2019090893
以下では、まず、実施例又は比較例における結着樹脂の合成方法を説明した後、得られた結着樹脂の物性値の測定方法を説明する。次に、実施例又は比較例に係るトナー(より具体的には、トナーTA−1〜TA−9及びTB−1〜TB−9の各々)について、製造方法、評価方法、及び評価結果を順に説明する。なお、誤差が生じる評価においては、誤差が十分小さくなる相当数の測定値を得て、得られた測定値の算術平均を評価値とした。
[結着樹脂の合成方法]
<結晶性ポリエステル樹脂Aの合成>
温度計(熱電対)、脱水管、窒素導入管、及び攪拌装置を備えた4つ口フラスコ(容量:5L)に、1060gの1,4−ブタンジオールと、220gの1,6−ヘキサンジオールと、1480gのフマル酸と、2.5gのハイドロキノンとを入れた。常圧下でフラスコ内の温度を170℃まで上昇させた後、5時間にわたってフラスコ内の温度を170℃に保った。フラスコ内の温度を170℃に保っている間に、フラスコの内容物が反応した。常圧下でフラスコ内の温度を210℃まで上昇させた後、1.5時間にわたってフラスコ内の温度を210℃に保った。フラスコ内の温度を210℃に保っている間に、フラスコの内容物がさらに反応した。フラスコ内の温度を210℃に保った状態で、フラスコ内の圧力を8.0kPaまで下げた。フラスコの内容物の軟化点が88.4℃となるまで、フラスコ内の温度を210℃に保つとともにフラスコ内の圧力を8.0kPaに保った。このようにして、結晶性ポリエステル樹脂Aを得た。
<結晶性ポリエステル樹脂Bの合成>
温度計(熱電対)、脱水管、窒素導入管、及び攪拌装置を備えた4つ口フラスコ(容量:5L)に、960gの1,4−ブタンジオールと、187gの1,6−ヘキサンジオールと、1480gのフマル酸と、2.5gのハイドロキノンとを入れた。常圧下でフラスコ内の温度を170℃まで上昇させた後、5時間にわたってフラスコ内の温度を170℃に保った。フラスコ内の温度を170℃に保っている間に、フラスコの内容物が反応した。常圧下でフラスコ内の温度を210℃まで上昇させた後、1.5時間にわたってフラスコ内の温度を210℃に保った。フラスコ内の温度を210℃に保っている間に、フラスコの内容物がさらに反応した。フラスコ内の温度を210℃に保った状態で、フラスコ内の圧力を8.0kPaまで下げた。1時間にわたって、フラスコ内の温度を210℃に保つとともにフラスコ内の圧力を8.0kPaに保った。その後、フラスコ内の圧力を常圧に戻した。
フラスコに、138gのスチレンと108gのメタクリル酸とを加えた。フラスコ内の圧力を8.0kPaまで下げた。フラスコの内容物の軟化点が88.7℃となるまで、フラスコ内の温度を210℃に保つとともにフラスコ内の圧力を8.0kPaに保った。このようにして、結晶性ポリエステル樹脂Bを得た。
<結晶性ポリエステル樹脂Cの合成>
1,4−ブタンジオールの配合量を1250gに変更した。1,6−ヘキサンジオールをフラスコに加えなかった。つまり、1,6−ヘキサンジオールの配合量を0gに変更した。フマル酸の配合量を300gに変更した。300gのフマル酸とともに1040gのセバシン酸をフラスコに加えた。フラスコにスチレンとメタクリル酸とを加えた後、フラスコの内容物の軟化点が89.7℃となるまでフラスコ内の温度を210℃に保つとともにフラスコ内の圧力を8.0kPaに保った。これらを除いては結晶性ポリエステル樹脂Bの合成方法に従い、結晶性ポリエステル樹脂Cを得た。
<結晶性ポリエステル樹脂Dの合成>
1,4−ブタンジオールの配合量を600gに変更した。1,6−ヘキサンジオールの配合量を600gに変更した。フマル酸の代わりにセバシン酸を用いた。フラスコにスチレンとメタクリル酸とを加えた後、フラスコの内容物の軟化点が88.8℃となるまでフラスコ内の温度を210℃に保つとともにフラスコ内の圧力を8.0kPaに保った。これらを除いては結晶性ポリエステル樹脂Bの合成方法に従い、結晶性ポリエステル樹脂Dを得た。
<非結晶性ポリエステル樹脂aの合成>
温度計(熱電対)、脱水管、窒素導入管、及び攪拌装置を備えた4つ口フラスコ(容量:5L)に、1500gのビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物と、900gのn−ドデセニルコハク酸の無水物と、250gのトリメリット酸と、4gの酸化ジブチル錫とを入れた。常圧下でフラスコ内の温度を220℃まで上昇させた後、9時間にわたってフラスコ内の温度を220℃に保った。フラスコ内の温度を220℃に保っている間に、フラスコの内容物が反応した。フラスコ内の温度を220℃に保った状態で、フラスコ内の圧力を8.0kPaまで下げた。フラスコの内容物の軟化点が142.2℃となるまで、フラスコ内の温度を220℃に保つとともにフラスコ内の圧力を8.0kPaに保った。このようにして、非結晶性ポリエステル樹脂aを得た。
<非結晶性ポリエステル樹脂bの合成>
ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物の配合量を1200gに変更した。1200gのビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物とともに145gのビスフェノールAエチレンオキサイド付加物をフラスコに加えた。900gのn−ドデセニルコハク酸の無水物の代わりに920gのフマル酸をフラスコに加えた。フラスコの内容物の軟化点が138.2℃となるまで、フラスコ内の温度を220℃に保つとともにフラスコ内の圧力を8.0kPaに保った。これらを除いては非結晶性ポリエステル樹脂aの合成方法に従い、非結晶性ポリエステル樹脂bを得た。
[結着樹脂の物性値の測定方法]
<軟化点(Tm)の測定>
高化式フローテスター(株式会社島津製作所製「CFT−500D」)に、試料(より具体的には、結晶性ポリエステル樹脂A〜D、非結晶性ポリエステル樹脂a、及び非結晶性ポリエステル樹脂bの各々)をセットした。ダイス細孔径1mm、プランジャー荷重20kg/cm2、昇温速度6℃/分の条件で、1cm3の試料を溶融流出させた。このようにして、S字カーブ(横軸:温度、縦軸:ストローク)を得た。得られたS字カーブから試料の軟化点を読み取った。S字カーブにおいて、ストロークの最大値をS1とし、低温側のベースラインのストローク値をS2とすると、S字カーブ中のストロークの値が「(S1+S2)/2」となる温度が、試料の軟化点に相当する。測定結果を表2及び3に示す。
<融点(Mp)の測定>
試料(より具体的には、結晶性ポリエステル樹脂A〜Dの各々)約15mgをアルミ皿(アルミニウム製の容器)に入れて、そのアルミ皿を示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)の測定部にセットした。また、リファレンスとして空のアルミ皿を使用した。吸熱曲線の測定では、測定部の温度を、測定開始温度30℃から170℃まで10℃/分の速度で昇温させた。昇温中、試料の吸熱曲線[縦軸:熱流(DSC信号)、横軸:温度]を測定した。得られた吸熱曲線から、試料の融点を読み取った。吸熱曲線中、融解熱による最大ピーク温度が試料の融点に相当する。測定結果を表2に示す。
<ガラス転移点(Tg)の測定>
試料(より具体的には、非結晶性ポリエステル樹脂a及びbの各々)約10mgをアルミ皿(アルミニウム製の容器)に入れて、そのアルミ皿を示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)の測定部にセットした。また、リファレンスとして空のアルミ皿を使用した。吸熱曲線の測定では、測定部の温度を、測定開始温度25℃から200℃まで10℃/分の速度で昇温させた(RUN1)。その後、測定部の温度を200℃から25℃まで10℃/分の速度で降温させた。続けて、測定部の温度を再び25℃から200℃まで10℃/分の速度で昇温させた(RUN2)。RUN2により、試料の吸熱曲線[縦軸:熱流(DSC信号)、横軸:温度]を得た。得られた吸熱曲線から、試料のガラス転移点を読み取った。吸熱曲線中、比熱の変化点(ベースラインの外挿線と立ち下がりラインの外挿線との交点)の温度(オンセット温度)が試料のガラス転移点に相当する。測定結果を表3に示す。
<酸価及び水酸基価の各々の測定>
JIS(日本工業規格)K0070−1992(化学製品の酸価、けん化価、エステル価、よう素価、水酸基価、及び不けん化物の試験方法)に記載の方法に従い、試料(より具体的には、結晶性ポリエステル樹脂A〜D、非結晶性ポリエステル樹脂a、及び非結晶性ポリエステル樹脂bの各々)の酸価及び水酸基価を求めた。測定結果を表2及び表3に示す。
<質量平均分子量及び数平均分子量の各々の測定>
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて、試料(より具体的には、結晶性ポリエステル樹脂A〜D、非結晶性ポリエステル樹脂a、及び非結晶性ポリエステル樹脂bの各々)の質量平均分子量及び数平均分子量を求めた。測定結果を表2及び表3に示す。
<SP値の測定>
Fedors法により、試料(より具体的には、結晶性ポリエステル樹脂A〜D、非結晶性ポリエステル樹脂a、及び非結晶性ポリエステル樹脂bの各々)のSP値を求めた。結果を表2及び表3に示す。
[トナーの製造方法]
<トナーTA−1の製造>
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−20B」)に、80.0質量部の非結晶性ポリエステル樹脂aと、10.0質量部の結晶性ポリエステル樹脂Aと、5.0質量部のカルナバワックス(株式会社加藤洋行製「カルナウバワックス1号」)と、1.0質量部の電荷制御剤(4級アンモニウム塩:オリヱント化学工業株式会社製「BONTRON(登録商標)P−51」)と、4.0質量部のカーボンブラック(三菱化学株式会社製「MA100」)とを入れた。ミキサーの内容物を回転速度2000rpmで4分間にわたって混合した。
得られた混合物を、二軸押出機(株式会社池貝製「PCM−30」)を用いて、材料供給速度6kg/時、軸回転速度160rpm、且つ設定温度(シリンダー温度)120℃の条件で、溶融混練した。得られた溶融混練物を冷却した。冷却された溶融混練物を、粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)」)を用いて、粗粉砕した。得られた粗粉砕物を、粉砕機(フロイント・ターボ株式会社製「ターボミル RS型」)を用いて、微粉砕した。得られた微粉砕物を、分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ−LABO型」)を用いて、分級した。このようにして、体積中位径(D50)7μmのトナー母粒子を得た。
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10B」)に、100.0質量部のトナー母粒子と、1.5質量部の疎水性シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)RA−200H」)と、0.8質量部の導電性酸化チタン粒子(チタン工業株式会社製「EC−100」)とを入れた。回転速度3000rpm、ジャケット温度20℃、且つ処理時間2分間の条件で、ミキサーの内容物を混合した。このようにして、多数のトナー粒子を含むトナーTA−1を得た。
<トナーTA−2〜TA−9及びトナーTB−1〜TB−9の各々の製造>
結晶性ポリエステル樹脂の種類及び配合量と、非結晶性ポリエステル樹脂の種類及び配合量と、離型剤の種類及び配合量と、電荷制御剤の配合量とを、各々、表1に示す内容に変更したことを除いてはトナーTA−1の製造方法に基づき、トナーTA−2〜TA−9及びトナーTB−1〜TB−9の各々を製造した。
[トナーの評価方法]
<トナーの低温定着性の評価>
ボールミルを用いて、30分間にわたって、100質量部のキャリア(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−C5250DN」用キャリア)と10質量部のトナー(より具体的にはトナーTA−1〜TA−9及びTB−1〜TB−9の各々)とを混合した。このようにして、第1評価対象を得た。
定着温度を調節できるように、プリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−C5250DN」)を改造した。改造後のプリンターの現像装置に第1評価対象(未使用)を入れ、このプリンターのトナーコンテナに補給用トナー(未使用)を入れた。本実施例では、補給用トナーとしては、第1評価対象に含まれるトナーと同一のトナーを用いた。印刷用紙へのトナーの載せ量が1.0mg/cm2となるように、改造後のプリンターの現像バイアスを調整した。このようにして、第1評価機を準備した。
第1評価機を用いて、最低定着温度を求めた。最低定着温度とは、低温オフセットが発生しなかったと判断された場合の定着温度のうちの最低温度を意味する。詳しくは、温度20℃且つ湿度65%RH環境下で、第1評価機を用いて、印刷用紙(より具体的には、A4サイズの普通紙)に未定着のソリッド画像を形成した。このとき、印刷用紙へのトナーの載せ量が1.0mg/cm2となるように、第1評価機の現像バイアスを調整した。また、線速200mm/秒で印刷用紙を搬送した。
未定着のソリッド画像が形成された印刷用紙を第1評価機の定着装置に通した。このとき、第1評価機の定着装置の温度(具体的には、第1評価機の定着装置に含まれる定着ローラーの表面温度)を110℃から2℃ずつ上昇させることにより、定着温度を110℃から2℃ずつ上昇させた。このようにして、各定着温度で定着されたソリッド画像を得た。
得られたソリッド画像の各々を用いて折擦り試験を行うことにより、低温オフセットが発生しているか否かを判断した。詳しくは、ソリッド画像が定着された印刷用紙を、ソリッド画像を定着した面が内側となるように、半分に折り曲げた。布帛で被覆した1kgの分銅を用いて、印刷用紙の折り目の上を5往復摩擦した。その後、印刷用紙を広げ、印刷用紙の折り曲げ部のうちソリッド画像が定着された部分におけるトナーの剥がれの長さ(以下、「剥がれ幅」と記載する)を測定した。剥がれ幅が1.0mm以下であった場合には低温オフセットが発生しなかったと判断し、剥がれ幅が1.0mm超であった場合には低温オフセットが発生したと判断した。このようにして、最低定着温度を求めた。
最低定着温度に基づき、トナーの低温定着性を評価した。評価基準を以下に示す。評価結果を表4に示す。
良好:最低定着温度が145℃以下であった。
不良:最低定着温度が145℃よりも高かった。
<トナーの耐ホットオフセット性の評価>
前述の<トナーの低温定着性の評価>に記載の方法で、印刷用紙に未定着のソリッド画像を形成した。第1評価機の定着装置の温度(具体的には、第1評価機の定着装置に含まれる定着ローラーの表面温度)を150℃に設定して、未定着のソリッド画像が形成された印刷用紙を第1評価機の定着装置に通した。第1評価機から定着ローラーを取り出し、定着ローラーの周面にトナーが付着しているか否かを目視で確認した。定着ローラーの周面にトナーが付着しなかった場合には、合格と判定した。第1評価機の定着装置の温度を150℃から2℃ずつ上昇させ、合格と判定された場合の定着温度のうちの最も高い温度(最高定着温度)を求めた。
最高定着温度に基づき、トナーの耐ホットオフセット性を評価した。評価基準を以下に示す。評価結果を表4に示す。
良好:最高定着温度が185℃以上であった。
不良:最高定着温度が185℃未満であった。
<トナーの離型性の評価>
まず、第1評価機から定着装置を取り外した後、この定着装置を第1評価機とは別個に駆動されるように設定した。そして、定着装置が取り外された第1評価機を用いて、ソリッド画像(詳しくは未定着のソリッド画像)を印刷用紙に形成した。そして、印刷用紙の搬送方向において、形成されたソリッド画像から用紙先端までの長さが3mmとなるように(3mmの余白が形成されるように)、印刷用紙を切断し、これを評価用紙とした。そして、定着装置の温度(具体的には、定着装置に含まれる定着ローラーの表面温度)を160℃、170℃、及び180℃に各々設定して、余白側を先端として評価用紙を定着装置に通した。その際、評価用紙が定着ローラーに巻き付いたか否かを調べた。つまり、ペーパージャムが発生したか否かを調べた。
評価基準を以下に示す。評価結果を表5に示す。
良好:定着ローラーへの評価用紙の巻き付きが確認されなかった。
不良:定着ローラーへの評価用紙の巻き付きが確認された。
<トナーの耐熱保存安定性の評価>
2gのトナー(より具体的にはトナーTA−1〜TA−9及びTB−1〜TB−9の各々)をポリエチレン製容器(容量:20mL)に入れて密閉した。密閉された容器を恒温槽(設定温度:55℃)内に3時間静置した。その後、容器を恒温槽から取り出して室温(約25℃)まで冷却した。このようにして、評価用トナーを得た。
評価用トナーを、質量既知の200メッシュ(目開き75μm)の篩に載せた。評価用トナーを含む篩の質量を測定し、篩別前のトナーの質量を求めた。パウダーテスター(登録商標、ホソカワミクロン株式会社製)に篩をセットし、パウダーテスターのマニュアルに従い、レオスタッド目盛り5の条件で30秒間、篩を振動させ、評価用トナーを篩別した。篩別後、篩を通過しなかったトナーの質量を測定した。篩別前のトナーの質量と篩別後のトナーの質量とに基づいて、次の式に従い凝集度(単位:%)を求めた。なお、下記式における「篩別後のトナーの質量」は、篩を通過しなかったトナーの質量であり、篩別後に篩上に残留したトナーの質量である。
凝集度=100×篩別後のトナーの質量/篩別前のトナーの質量
凝集度に基づき、トナーの耐熱保存安定性を評価した。評価基準を以下に示す。評価結果を表5に示す。
良好:凝集度が20%未満であった。
不良:凝集度が20%以上であった。
<トナーの帯電安定性の評価>
ボールミルを用いて、30分間にわたって、100質量部のキャリア(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−C5030N」用キャリア)と10質量部のトナー(より具体的にはトナーTA−1〜TA−9及びTB−1〜TB−9の各々)とを混合した。このようにして、第2評価対象を得た。
プリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−C5030N」)の現像装置に第2評価対象(未使用)を入れ、このプリンターのトナーコンテナに補給用トナー(未使用)を入れた。本実施例では、補給用トナーとしては、第2評価対象に含まれるトナーと同一のトナーを用いた。印刷用紙へのトナーの載せ量が0.4mg/cm2となるように、プリンターの現像バイアスを調整した。このようにして、第2評価機を準備した。
温度20℃且つ湿度65%RHの環境下で、第2評価機を用いて、評価画像を印刷用紙(より具体的には、A4サイズの普通紙)に印刷した。評価画像は、ソリッド画像領域と、白紙領域(印字の無い領域)とを含んでいた。マクベス反射濃度計(X−Rite社製「RD914」)を用いて、評価画像のソリッド画像領域の反射濃度(ID:画像濃度)を測定した。このようにして、初期の画像濃度を得た。
温度20℃且つ湿度65%RHの環境下で、第2評価機を用いて、画像(印字率:5%)を印刷用紙(より具体的には、A4サイズの普通紙)に5万枚連続で印刷した。その後、第2評価機を用いて、評価画像を印刷用紙(より具体的には、A4サイズの普通紙)に印刷した。評価画像は、ソリッド画像領域と、白紙領域(印字の無い領域)とを含んでいた。マクベス反射濃度計(X−Rite社製「RD914」)を用いて、評価画像のソリッド画像領域の反射濃度(ID:画像濃度)を測定した。このようにして、連続印刷後の画像濃度を得た。
画像濃度に基づき、トナーの帯電安定性を評価した。評価基準を以下に示す。評価結果を表5に示す。
良好:画像濃度が1.30以上であった。
不良:画像濃度が1.30未満であった。
[トナーの評価結果]
表4及び表5に、トナー(より具体的には、トナーTA−1〜TA−9及びTB−1〜TB−9の各々)の評価結果を示す。表4において、「樹脂の含有量」には、結晶性ポリエステル樹脂の含有量(単位:質量部)を記す。より具体的には、「樹脂の含有量」には、トナー粒子100質量部に対する結晶性ポリエステル樹脂の量(単位:質量部)を記す。「ワックスの含有率」には、カルナバワックスの含有率(単位:質量%)を記す。より具体的には、「ワックスの含有率」には、下記式で求められたカルナバワックスの含有率(単位:質量%)を記す。なお、トナーTB−9はカルナバワックスを含有していないため、トナーTB−9ではカルナバワックスの含有率を算出できなかった。
カルナバワックスの含有率(単位:質量%)=100×(カルナバワックスの配合量)/[(結晶性ポリエステル樹脂の配合量)+(4級アンモニウム塩の配合量)+(カルナバワックスの配合量)]
表5において、「160℃」には、定着装置の温度(具体的には、定着装置に含まれる定着ローラーの表面温度)を160℃に設定した場合におけるトナーの離型性の評価結果を記す。「170℃」には、定着装置の表面温度を170℃に設定した場合におけるトナーの離型性の評価結果を記す。「180℃」には、定着装置の表面温度を180℃に設定した場合におけるトナーの離型性の評価結果を記す。「初期」には、初期における画像濃度の評価結果を記す。「連続印刷後」には、5万枚連続印刷後における画像濃度の評価結果を記す。
Figure 2019090893
Figure 2019090893
トナーTA−1〜TA−9(実施例1〜9に係るトナー)は、各々、前述の基本構成を有していた。詳しくは、トナーTA−1〜TA−9は、各々、複数のトナー粒子を含んでいた。トナー粒子は、各々、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性ポリエステル樹脂と、カルナバワックスと、4級アンモニウム塩とを含有していた。結晶性ポリエステル樹脂のSP値が、10.0(cal/cm31/2以上10.1(cal/cm31/2以下であった。結晶性ポリエステル樹脂の含有量が、5質量部以上19質量部以下であった。カルナバワックスの含有率が、21.0質量%以上42.0質量%以下であった。
表4及び表5に示すように、トナーTA−1〜TA−9の各々では、最低定着温度が所望値以下であり、最高定着温度が所望値以上であった。トナーTA−1〜TA−9の各々を高温下で所定の時間保存しても、凝集度を低く抑えることができた。トナーTA−1〜TA−9の各々を用いて画像を形成すると、定着温度を180℃に設定した場合であっても、定着ローラーへの評価用紙の巻き付きが確認されなかった。トナーTA−1〜TA−9の各々を用いて画像を形成すると、連続形成後においても、画像濃度を所望値以上に維持できた。
一方、トナーTB−1〜TB−9は、各々、前述の基本構成を有していなかった。詳しくは、トナーTB−1では、結晶性ポリエステル樹脂のSP値が10.1(cal/cm31/2を超えた。トナーTB−1では、最高定着温度が所望値を下回った。トナーTB−1を高温下で所定の時間保存すると、トナーTA−1〜TA−9の各々を高温下で所定の時間保存した場合に比べ、凝集度が高かった。
トナーTB−2では、結晶性ポリエステル樹脂のSP値が10.0(cal/cm31/2を下回った。トナーTB−2では、最低定着温度が所望値を超えた。
トナーTB−3では、カルナバワックスの含有率が42.0質量%を超えた。トナーTB−3を高温下で所定の時間保存すると、トナーTA−1〜TA−9の各々を高温下で所定の時間保存した場合に比べ、凝集度が高かった。トナーTB−3を用いて画像を形成すると、定着温度を180℃に設定した場合には、定着ローラーへの評価用紙の巻き付きが確認された。
トナーTB−4では、カルナバワックスの含有率が42.0質量%を超えた。トナーTB−4を高温下で所定の時間保存すると、トナーTA−1〜TA−9の各々を高温下で所定の時間保存した場合に比べ、凝集度が高かった。トナーTB−4を用いて画像を形成すると、定着温度を170℃に設定した場合においても、定着ローラーへの評価用紙の巻き付きが確認された。
トナーTB−5では、カルナバワックスの含有率が21.0質量%を下回った。トナーTB−5では、最高定着温度が所望値を下回った。トナーTB−5を高温下で所定の時間保存すると、トナーTA−1〜TA−9の各々を高温下で所定の時間保存した場合に比べ、凝集度が高かった。TB−5を用いて画像を形成すると、初期においても、画像濃度が所望値を下回った。
トナーTB−6では、カルナバワックスの含有率が21.0質量%を下回った。トナーTB−6では、最高定着温度が所望値を下回った。トナーTB−6を用いて画像を形成すると、定着温度を180℃に設定した場合には、定着ローラーへの評価用紙の巻き付きが確認された。TB−6を用いて画像を形成すると、初期においても、画像濃度が所望値を下回った。
トナーTB−7では、結晶性ポリエステル樹脂Aの含有量が19質量部を超えた。トナーTB−7では、最高定着温度が所望値を下回った。トナーTB−7を高温下で所定の時間保存すると、トナーTA−1〜TA−9の各々を高温下で所定の時間保存した場合に比べ、凝集度が高かった。トナーTB−7を用いて画像を形成すると、定着温度を170℃に設定した場合であっても、定着ローラーへの評価用紙の巻き付きが確認された。トナーTB−7を用いて画像を形成すると、連続印刷後には、画像濃度が所望値を下回った。
トナーTB−8では、結晶性ポリエステル樹脂Aの含有量が5質量部を下回った。トナーTB−8では、最低定着温度が所望値を超えた。トナーTB−8を高温下で所定の時間保存すると、トナーTA−1〜TA−9の各々を高温下で所定の時間保存した場合に比べ、凝集度が高かった。トナーTB−8を用いて画像を形成すると、定着温度を170℃に設定した場合であっても、定着ローラーへの評価用紙の巻き付きが確認された。
トナーTB−9は、カルナバワックスを含有していなかった。トナーTB−9を用いて画像を形成すると、初期においても、画像濃度が所望値を下回った。
本発明に係る正帯電性トナーは、例えば複写機、プリンター、又は複合機において画像を形成するために用いることができる。

Claims (4)

  1. 複数のトナー粒子を含む正帯電性トナーであって、
    前記トナー粒子は、各々、結晶性ポリエステル樹脂と、非結晶性ポリエステル樹脂と、カルナバワックスと、4級アンモニウム塩とを含有し、
    前記結晶性ポリエステル樹脂のSP値が、10.0(cal/cm31/2以上10.1(cal/cm31/2以下であり、
    前記結晶性ポリエステル樹脂の量が、前記トナー粒子100質量部に対して、5質量部以上19質量部以下であり、
    前記カルナバワックスの量が、前記結晶性ポリエステル樹脂と前記4級アンモニウム塩と前記カルナバワックスとの合計質量に対して、21.0質量%以上42.0質量%以下である、正帯電性トナー。
  2. 前記結晶性ポリエステル樹脂は、炭素数2以上8以下の脂肪族ジオールと炭素数4以上8以下の脂肪族ジカルボン酸とを含む混合モノマーの重合物であり、
    前記混合モノマーは、炭素数10以上のカルボン酸を含まない、請求項1に記載の正帯電性トナー。
  3. 前記非結晶性ポリエステル樹脂のSP値が、10.5(cal/cm31/2以上10.8(cal/cm31/2以下である、請求項1に記載の正帯電性トナー。
  4. 前記非結晶性ポリエステル樹脂は、3価以上のカルボン酸を含むモノマーの重合物である、請求項3に記載の正帯電性トナー。
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