式(1)中、Rは、それぞれ独立して水素、メチル基、又はフェニル基を表し、Aは、ポリエステル部位を表し、Bは、ポリエステル部位、または、-R1OH、-R1COOH、-R1CHOCH2(三員環)、および-R1NH2からなる群から選択されるいずれかの官能基を表し、R1は、単結合または炭素数1〜4のアルキレン基を表し、平均繰り返し数nは10〜80である。 【選択図】なし" /> 式(1)中、Rは、それぞれ独立して水素、メチル基、又はフェニル基を表し、Aは、ポリエステル部位を表し、Bは、ポリエステル部位、または、-R1OH、-R1COOH、-R1CHOCH2(三員環)、および-R1NH2からなる群から選択されるいずれかの官能基を表し、R1は、単結合または炭素数1〜4のアルキレン基を表し、平均繰り返し数nは10〜80である。 【選択図】なし" /> 特許ウォッチ
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公開番号2021060582
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210415
出願番号2020170045
出願日20201007
発明の名称トナー
出願人キヤノン株式会社
代理人特許業務法人秀和特許事務所
主分類G03G 9/087 20060101AFI20210319BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】低温定着性及び画像保存性に優れたトナーを提供する。
【解決手段】結着樹脂及び結晶性ポリエステルを含有するトナー粒子を有するトナーであって、結着樹脂が、式(1)で表される構造を有するポリエステルを含有するトナー。
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式(1)中、Rは、それぞれ独立して水素、メチル基、又はフェニル基を表し、Aは、ポリエステル部位を表し、Bは、ポリエステル部位、または、-R1OH、-R1COOH、-R1CHOCH2(三員環)、および-R1NH2からなる群から選択されるいずれかの官能基を表し、R1は、単結合または炭素数1〜4のアルキレン基を表し、平均繰り返し数nは10〜80である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項1】
結着樹脂及び結晶性ポリエステルを含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該結着樹脂が、下記式(1)で表される構造を有するポリエステルを含有することを特徴とするトナー。
(式(1)中、Rは、それぞれ独立して、水素、メチル基、又はフェニル基を表し、
Aは、ポリエステル部位を表し、
Bは、ポリエステル部位、または、−R

OH、−R

COOH、
、および−R

NH

からなる群から選択されるいずれかの官能基を表し、R

は、単結合または炭素数1〜4のアルキレン基を表し、
平均繰り返し数nは10〜80である。)
続きを表示(約 750 文字)【請求項2】
前記トナーの示差走査熱量計で測定される、2回目の昇温過程におけるガラス転移温度が、45℃以上60℃以下である、請求項1に記載のトナー。
【請求項3】
前記トナーの示差走査熱量計で測定される、1回目の昇温過程における前記結晶性ポリエステルに由来する吸熱量をΔH1とし、
前記トナーの示差走査熱量計で測定される、2回目の昇温過程における前記結晶性ポリエステルに由来する吸熱量をΔH2としたときに、
該ΔH1が、1.0J/g以上10.0J/g以下であり、
該ΔH2の該ΔH1に対する比(ΔH2/ΔH1)が、0.50以上1.00以下である、請求項1又は2に記載のトナー。
【請求項4】
前記トナー中の、前記結晶性ポリエステルの含有量は、前記結着樹脂100質量部に対して、2.0質量部以上12.0質量部以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナー。
【請求項5】
前記式(1)で表される構造を有するポリエステル中の、下記式(2)で表される構造の含有量は、0.5質量%以上5.0質量%以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のトナー。
(式(2)中、Rは、それぞれ独立して、水素、メチル基、又はフェニル基を表し、nは、シロキサンユニットの繰り返し数の平均値であり、10〜80である。)
【請求項6】
前記Rが、いずれもメチル基である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のトナー。
【請求項7】
前記結晶性ポリエステルが、炭素数6以上18以下の脂肪族ジオールと炭素数6以上18以下の脂肪族ジカルボン酸化合物との縮重合物である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のトナー。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真法、及び静電記録法などに用いられる静電荷像を現像するためのトナーに関する。
続きを表示(約 7,100 文字)【背景技術】
【0002】
近年、電子写真方式のフルカラー複写機が広く普及し、印刷市場への適用も始まっている。印刷市場では、幅広いメディア(紙種)に対応しながら、高速、高画質、高生産性が要求されるようになってきている。例えば、厚紙から薄紙へ紙種が変更されても、紙種に合わせたプロセススピードの変更や定着器の加熱設定温度の変更を行わずに印刷が継続可能な、メディア等速性が求められている。メディア等速性に対応していくためには、トナーには低温から高温まで幅広い定着温度範囲で適正に定着を完了することが求められるようになってきている。
幅広い定着温度範囲で定着を完了させるために、シャープメルト性を有する結晶性ポリエステルをトナーへ添加し、結着樹脂に対する可塑剤として機能させることで低温定着性能を向上させると共に、その弊害であるトナーの保存性改良の検討が種々行われている。
【0003】
例えば、特許文献1では、非晶性ポリエステル樹脂に結晶性ポリエステル樹脂を相溶させることで低温定着性を向上させると共に、トナー表面にシェルを形成させることでトナーの保存性を改良したトナーが開示されている。
一方で、印刷市場においては印刷物の画像保存性も重要視されている。低温定着性が良好なトナーで形成された画像は、トナーにおける保存性が良好であっても、定着画像が軟化している為、高温環境下で放置されると印刷物同士が接着する場合がある。接着した印刷物を剥がすと、光沢ムラが発生したり、画像が剥がれたりする場合があった。
特許文献2では、低温定着性と共に画像保存性を改良する為、結晶性ポリエステルと非晶性ポリエステルの相溶性を制御したトナーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2015−036723号公報
特開2016−080934号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に記載されたトナーは、トナーの保存性は良好だが、定着後の画像は軟化している為、画像保存性に関しては不十分であった。
また、特許文献2に記載されたトナーは、非晶性ポリエステルと結晶性ポリエステルの相溶性を抑制する構成としている為、画像保存性を改善すると、低温定着性が不十分となる。更には、温度30℃湿度60%RHにおける画像保存性が良好であることが開示されているが、印刷物が車や船などで運ばれる際、積載される場所によっては、外気温以上に高温となる場合があり、画像保存性も改善の余地があった。
本発明は、低温定着性及び画像保存性に優れたトナーを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、
結着樹脂及び結晶性ポリエステルを含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該結着樹脂が、下記式(1)で表される構造を有するポリエステルを含有することを特徴とするトナーに関する。
【0007】
【0008】
該式(1)中、Rは、それぞれ独立して、水素、メチル基、又はフェニル基を表し、
Aは、ポリエステル部位を表し、
Bは、ポリエステル部位、または、−R

OH、−R

COOH、
、および−R

NH

からなる群から選択されるいずれかの官能基を表し、R

は、単結合または炭素数1〜4のアルキレン基を表し、
平均繰り返し数nは10〜80である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、低温定着性及び画像保存性に優れたトナーを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明において、数値範囲を示す「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。
また、該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。
【0011】
本発明者らは、低温定着性と画像保存性の更なる向上を目的として、鋭意検討した。
その結果、下記式(1)で表される構造を有するポリエステルを含有する結着樹脂と結晶性ポリエステルを含有するトナーを用いることで、優れた低温定着性と画像保存性が得られることを見出した。
【0012】
【0013】
式(1)中、Rは、それぞれ独立して、水素、メチル基、又はフェニル基を表し、
Aは、ポリエステル部位を表し、
Bは、ポリエステル部位、または、−R

OH、−R

COOH、
、および−R

NH

からなる群から選択されるいずれかの官能基を表し、R

は、単結合または炭素数1〜4のアルキレン基を表し、
平均繰り返し数nは10〜80の整数である。
【0014】
トナーが上記構成を採用することで、上記効果が得られた理由は、以下のように考えられる。
式(1)で表される構造のうち、A及びBを除く構造を、シリコーン構造ともいう。
式(1)で表される構造を有するポリエステルは、極性が高いポリエステル部位と極性が低いシリコーン構造を一分子中に有する樹脂である。
結晶性ポリエステルは、式(1)で表される構造を有するポリエステル中のポリエステル部位と相溶性が高い為、定着時に可塑効果を発現して低温定着性が良好となる。一方で、結晶性ポリエステルはシリコーン構造とは相溶性が低いため、式(1)で表される構造を有するポリエステルに囲まれた状態で存在する結晶性ポリエステルは、融点以下の温度領域では、その再結晶化が促進されると考えられる。
その結果、定着画像の軟化を抑制することができると共に、再結晶化した結晶性ポリエステルは、一部定着画像表面にも存在すると考えられる。
再結晶化した結晶性ポリエステル(結晶部)は、耐熱性が高く、画像保存性が良化することに加えて、定着画像中の結晶性ポリエステル以外の部位(非晶部)もシリコーン構造を含有することで表面自由エネルギーが低くなる。その結果、該結晶部及び非晶質部は共に定着画像同士の接着を抑制することができ、画像保存性が更に向上したと考えられる。
以上のことから、式(1)で表される構造を有するポリエステルと結晶性ポリエステルを含有するトナーを用いることで、従来にない優れた低温定着性と画像保存性を得るに至った。
【0015】
トナーの示差走査熱量計で測定される、2回目の昇温過程におけるガラス転移温度は、45℃以上60℃以下であることが好ましく、50℃以上55℃以下であることがより好ましい。トナーのガラス転移温度(以下単に、Tgともいう)が上記範囲内であることにより、低温定着性と画像保存性がより良好となる。
【0016】
トナーの示差走査熱量計で測定される、1回目の昇温過程における該結晶性ポリエステルに由来する吸熱量をΔH1とし、
トナーの示差走査熱量計で測定される、2回目の昇温過程における該結晶性ポリエステルに由来する吸熱量をΔH2としたときに、
ΔH1は、0.5J/g以上15.0J/g以下であることが好ましく、1.0J/g以上10.0J/g以下であることがより好ましく、2.0J/g以上8.0J/g以下であることがさらに好ましく、3.0J/g以上7.0J/g以下であることが特に好ましい。
ΔH2は、0.2J/g以上10.0J/g以下であることが好ましく、0.5J/g以上10.0J/g以下であることがより好ましく、1.5J/g以上8.0J/g以下であることがさらに好ましく、2.0J/g以上5.3J/g以下であることが特に好ましい。
【0017】
また、ΔH2のΔH1に対する比(ΔH2/ΔH1)が、0.50以上1.00以下であることが好ましく、0.60以上1.00以下であることがより好ましく、0.70以上1.00以下であることがさらに好ましい。
ΔH1は、トナー中に含有する結晶性ポリエステルの内、結晶状態で存在する量を表す値である。
一方、(ΔH2/ΔH1)は、定着後に再結晶化する結晶性ポリエステルの割合を表す指標である。
ΔH1及び(ΔH2/ΔH1)が上記範囲内にあることにより、定着画像表面に耐熱性が高い結晶部を効果的に得ることができ、画像保存性がより良好となる。
【0018】
結晶性ポリエステルの融点は、65℃以上85℃以下であることが好ましく、70℃以上80℃以下であることがより好ましい。
結晶性ポリエステルの融点が上記範囲内であることにより、画像保存時に、結晶性ポリエステルは結晶構造を有する為、画像保存性がより良好となる。一方、定着時は結着樹脂に含有されるポリエステル部位と相溶して可塑効果を発現する。その結果、低温定着性がより良好となる。
【0019】
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)、結晶性ポリエステルの融点、トナーのガラス転移温度(Tg)、結晶性ポリエステルに由来する吸熱量ΔH1及びΔH2は、以下の方法で測定する。
すなわち、示差走査熱量計(DSC)、MDSC−2920(TA Instruments社製)を用い、ASTM D3418−82に準じて、以下の条件で測定する。
まず、測定試料として、約3mgを精密に秤量したものを用い、これをアルミニウム製パン中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製パンを用いる。
測定温度範囲を30℃以上200℃以下とし、一旦、昇温速度10℃/minで30℃から200℃まで昇温した後、降温速度10℃/minで200℃から30℃まで降温する。
その後、再度、昇温速度10℃/minで30℃から200℃まで昇温させる。
この2回目の昇温過程で得られる比熱変化曲線(すなわち、DSC曲線)において、比熱変化が出る前と出た後の各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線とが交わる点の温度をガラス転移温度(Tg)とする。
【0020】
結晶性ポリエステルの融点は、2回目の昇温過程で得られる比熱変化曲線における最大吸熱ピークのピーク温度とする。
結晶性ポリエステルに由来する吸熱量ΔH1及びΔH2は、当該結晶性ポリエステルに由来する吸熱ピークのピーク面積から装置付属の解析ソフトを用いて計算により求める。
なお、結晶性ポリエステルに由来する吸熱ピークがワックスなどその他の結晶性材料の吸熱ピークと重なっていない場合には、得られた吸熱量ΔHをそのまま結晶性ポリエステルに由来する吸熱量ΔHとして扱う。一方、ワックスなどその他の結晶性材料の吸熱ピークが結晶性ポリエステルの吸熱ピークと重なっている場合は、結晶性ポリエステル以外の結晶性材料に由来する吸熱量を、得られた吸熱量から差し引く必要がある。
【0021】
例えば、以下の方法により、ワックスに由来する吸熱量を差し引き、結晶性ポリエステルに由来する吸熱量を得ることができる。
先ず、別途ワックス単体のDSC測定を行い、吸熱特性を求める。次いで、トナー中のワックス含有量を求める。トナー中のワックス含有量の測定は、特に制限されないが、例えばDSC測定におけるピーク分離や、公知の構造解析によっても行うことができる。
その後、トナー中のワックス含有量からワックスに起因する吸熱量を算出し、トナーの
吸熱量からこの分を差し引けばよい。ワックスが樹脂成分と相溶しやすい場合には、前記ワックスの含有量に相溶率を乗じた上でワックスに起因する吸熱量を算出して差し引いておくとよい。相溶率は、樹脂成分の溶融混合物とワックスとを所定の比率で混合したものについて求めた吸熱量を、予め求めておいた前記溶融混合物の吸熱量とワックス単体の吸熱量から算出される理論吸熱量で除した値から算出するとよい。
【0022】
トナー中の結晶性ポリエステルの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、2.0質量部以上12.0質量部以下であることが好ましく、3.0質量部以上8.0質量部以下であることがより好ましい。
結晶性ポリエステルの含有量が上記範囲内であることにより、定着時に効果的に可塑効果を得ることができ、低温定着性がより良好となると共に、定着画像表面に耐熱性が高い結晶部を効果的に得ることができ、画像保存性がより良好となる。
【0023】
式(1)で表される構造を有するポリエステル中の、シリコーン構造の含有量は、0.5質量%以上5.0質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以上4.0質量%以下であることがより好ましい。
該式(1)で表される構造の含有量が上記範囲内であることにより、定着画像の非晶部の表面自由エネルギーを効果的に下げると共に、結晶性ポリエステルの再結晶化を効果的に促進できる。また、ポリエステル部位に対する結晶性ポリエステルの可塑効果を阻害することがないため、画像保存性と低温定着性がより良好となる。
【0024】
該結着樹脂は、式(1)で表される構造を有するポリエステルを含有していればよく、その他の樹脂を含有していてもよい。
その他の樹脂としては、式(1)で表される構造を有さないポリエステル、ビニル系共重合樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、これら2種以上の樹脂構造が化学的に結合されたハイブリッド樹脂などが挙げられる。
式(1)で表される構造を有するポリエステル中のポリエステル部位は、非晶性のポリエステルであることが好ましい。
結着樹脂中の式(1)で表される構造を有するポリエステルの含有量は、50質量%以上であるとよく、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、又は100質量%であってもよい。また、その上限値は100質量%以下である。
結着樹脂中の式(1)で表される構造を有するポリエステルの含有量が50質量%以上であることにより、上述した結晶性ポリエステルとの相互作用をより効果的に得ることができる。
【0025】
式(1)で表される構造を有するポリエステルのポリエステル部位を構成する成分について詳述する。なお、以下の成分は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。
ポリエステル部位を構成する2価の酸成分としては、以下のジカルボン酸又はその誘導体が挙げられる。
フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸のようなベンゼンジカルボン酸類又はその無水物若しくはその低級アルキルエステル;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸のようなアルキルジカルボン酸類又はその無水物若しくはその低級アルキルエステル;炭素数の平均値が1以上50以下のアルケニルコハク酸類又はアルキルコハク酸類、又はその無水物若しくはその低級アルキルエステル;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸のような不飽和ジカルボン酸類又はその無水物若しくはその低級アルキルエステル。該低級アルキルエステル中のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基及びイソプロピル基が挙げられる。
【0026】
一方、ポリエステル部位を構成する2価のアルコール成分としては、以下のものが挙げ
られる。
エチレングリコール、ポリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)、水素化ビスフェノールA、式(I−1)で表されるビスフェノール及びその誘導体:及び式(I−2)で示されるジオール類。
【0027】
【0028】
式(I−1)中、Rはエチレン基又はプロピレン基であり、x、yはそれぞれ0以上の整数であり、かつ、x+yの平均値は0以上10以下である。
【0029】
【0030】
式(I−2)中、R’はエチレン基又はプロピレン基であり、x’、y’はそれぞれ0以上の整数であり、かつ、x’+y’の平均値は0以上10以下である。
(【0031】以降は省略されています)

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