JP2011137969A - トナー - Google Patents

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Abstract

【課題】帯電量の立ち上がりが速く、シャープな帯電量分布を持ち、転写時のトナー飛び散りが少ない高品位な画質が得られるトナーを提供する。
【解決手段】結着樹脂、着色剤およびワックスを含有する母粒子に樹脂微粒子を固着したトナー粒子を有するトナーであって、該樹脂微粒子の樹脂量が母粒子に対して0.10質量%以上であり、該樹脂微粒子は、特定のユニットAを含有する樹脂からなる樹脂微粒子aと、特定のユニットBを含有する樹脂からなる樹脂微粒子bとを含有し、トナー粒子中のユニットAの含有量が該トナー粒子に対して0.010乃至0.800mmol/gであり、ユニットAとユニットBとの含有量のモル比が0.10以上10.00以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真、静電印刷等の画像形成方法において静電荷像を現像するためのトナー、またはトナージェット方式の画像形成方法においてトナー像を形成するためのトナーに関する。
近年では、特に高解像度・高精細化の現像方式が要求されるようになり、このような要求を満たすための手段の一つとして、トナーの小粒径化が求められるようになってきた。一方、プリンターの印字速度の高速化も進んでおり、トナーの小粒径化に伴う比表面積の増大に加えて、高速化に伴う帯電機会の減少により、トナーの高度な帯電制御性を要求されるようになった。一般にトナーの粒径が小さくなると、流動性の悪化により個々のトナー粒子の帯電量が不均一となりやすい。そのため、画像欠陥などの不具合が発生しやすくなる。
さらに、省エネの問題からはトナーの定着温度をなるべく下げることが要求されており、トナーを構成する樹脂の低軟化点化が進んでいる。しかし、省エネトナーにおいて、帯電性を維持しつつ、劣化の少ないトナーを得ることは容易ではなく過去にさまざまな検討がなされてきている。
従来より帯電制御剤をトナーに添加することで帯電の安定化を図り、高画質化や、多数枚の複写動作後における画質を維持するための検討がなされている。中でも帯電制御樹脂を用いたものが有効でありトナー中に内添させるという提案がある(例えば、特許文献1参照)。しかし、帯電制御樹脂による帯電量向上は優れているが、トナー表面に帯電制御剤が確実に存在しているわけではない。よって、個々のトナーにおける帯電性は異なり、全体の帯電量分布は均一ではないことがある。
さらに、帯電制御ユニットを含有する樹脂微粒子をトナー母体に機械的に固着させて確実にトナー表面に帯電制御剤を存在させることで帯電の安定化を試みたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかし、外添剤と同様に複写動作中にトナー粒子中に帯電制御剤の剥がれや埋め込みの恐れがある。よって、埋め込み等によるトナー劣化に伴い、帯電量分布も変化することが示唆され、画像欠陥などの不具合を解決するまでには至っていない。
特登録2694572号 特開2004−318043公報
したがって、本発明の目的は、帯電量立ち上がりが速く、シャープな帯電量分布を持つトナーを提供することにある。
また本発明の目的は、転写時のトナー飛び散りが少なく、微小ドット再現性に優れる高品位な画質の得られるトナーを提供することである。
さらに、本発明の目的は、低温定着性と保存安定性を両立したトナーを提供することにある。
本発明者らは本発明のトナーにより前記課題が解決されることを見出し、本発明に至った。
すなわち、
(1)少なくとも結着樹脂、着色剤およびワックスを含有する母粒子に樹脂微粒子を固着したトナー粒子を有するトナーであって、
該樹脂微粒子の質量が母粒子の質量に対して0.10質量%以上であり、該樹脂微粒子は、式1に示されるユニットAを含有する樹脂からなる樹脂微粒子aと、式2に示されるユニットBを含有する樹脂からなる樹脂微粒子bとを少なくとも含有し、樹脂微粒子a中のユニットAの含有量が該樹脂微粒子に対して0.010乃至0.800mmol/gであり、トナー粒子中のユニットAとユニットBとの含有量のモル比が0.10以上10.00以下であることを特徴とするトナー。
Figure 2011137969
(Xは置換基を有していてもよい脂肪族基または置換基を有していてもよい芳香族基。R1はH、アルカリ金属、炭素数1から4のアルキル基または芳香族基を示す。)
Figure 2011137969
(R2はH、炭素数1乃至4のアルキル基、アルコキシ基から選ばれる置換基を示す。)
(2)該樹脂微粒子aを構成するユニットAがフェニルスルホン酸系ユニットであることを特徴とする(1)に記載のトナー。
(3)該トナー粒子が水系媒体中で生成されたことを特徴とする(1)または(2)に記載のトナー。
(4)前記樹脂微粒子の質量が母粒子の質量に対して1.00質量%以上であることを特徴とする(1)〜(3)に記載のトナー。
であることにより本発明の目的が好適に達成可能となる。
本発明によれば、帯電量の立ち上がりが速く、シャープな帯電量分布を持ち、トナー飛散や転写時のトナー飛び散りが少なく、高品位な画質が得られるトナーを提供することが可能となる。また、母粒子を本発明の樹脂微粒子で十分覆うことにより、トナーの保存安定性を維持しつつ、高度な低温定着性を達成することが可能となった。
摩擦帯電量測定装置の概略説明図である。 微小ドット再現性評価用パターン画像の説明図である。
本発明者らは、下記式1で示されるユニットAを有する樹脂微粒子aと下記式2で示されるユニットBを有する樹脂微粒子bを、母粒子の表面に固着させたトナーにより前記効果を発揮することを見出し、本発明に至った。
Figure 2011137969
(Xは置換基を有していてもよい脂肪族基または置換基を有していてもよい芳香族基。R1はH、アルカリ金属、炭素数1から4のアルキル基または芳香族基を示す。)
Figure 2011137969
(R2はH、炭素数1乃至4のアルキル基、アルコキシ基から選ばれる置換基を示す。)
詳細は明らかではないが、以下のように考察している。本発明のトナーは、その表面に少なくとも発電機能を有する樹脂微粒子と帯電散逸機能を有する樹脂微粒子が固着されていると考えられる。発電機能は、式1で示されるユニットAの構造を有する樹脂によるものである。一方、帯電散逸機能は、式2で示されるユニットBの構造を有する樹脂によるものである。樹脂微粒子をトナー表面に固着させる場合、前記2種の樹脂微粒子を用いると、均一なシェル形成ができることがわかった。メカニズムは明らかではないが、製造時の樹脂微粒子の帯電が均一で、微粒子同士の静電反発が生じにくいため、均一に付着され、固着工程においても、製造安定性に優れているためと考えている。このことから、トナー粒子表面に形成された樹脂微粒子の固着層は、帯電サイトが均一に分散され、密着性に優れるため、帯電量立ち上がりが速く、シャープな帯電量分布を持つという効果を発現するものと考えている。すなわち、トナーの摩擦帯電の過程で、過度な電荷を生成しても、同じく表面に存在する帯電散逸サイトにより、その電荷が拡散し、適度な表面電荷が保たれる。この作用により、トナー同士の静電凝集性が適度に保たれ、転写時におけるトナー飛び散りや部材汚染が抑制され、微小ドット再現性に優れた高品位な画質が得られるものと考えている。
以下に本発明の好ましい態様について説明する。
本発明のトナーは、核となる母粒子に混合した樹脂微粒子aと樹脂微粒子bを固着させたトナー粒子を有するものである。母粒子に対して少なくとも樹脂微粒子aと樹脂微粒子bを含む微粒子を0.10質量%以上の範囲で固着させることが必要である。母粒子に対する樹脂微粒子の質量が0.10質量%未満であると固着が不十分なトナーが存在し、帯電分布が不均一となる場合がある。また、母粒子に対する樹脂微粒子の樹脂質量が1.00質量%以上で固着させた場合は、トナーの低温定着性と保存安定性の両立が可能となる。さらに、母粒子に対して樹脂微粒子量が増えるにつれ、均一な固着が困難となり、帯電量の分布が不均一となってしまう場合がある。よって、樹脂微粒子aおよび樹脂微粒子bを含む樹脂微粒子は、母粒子に対して10.0質量%を上限として固着させることが好ましい。
また、樹脂微粒子a中に含有されるユニットAの含有量は0.010乃至0.800mmol/gであることが必要である。また、より好ましくは0.100乃至0.800mmol/gである。これにより外添剤劣化による画像不良発生を抑制し、トナーの安定性を向上することが可能となる。樹脂微粒子a中に含有されるユニットAの含有量が0.010mmol/g未満では十分な帯電量が得られない場合があり、前記効果が得られにくい。さらに、ユニットAの含有量が0.800mmol/gを超えると樹脂の水溶性が増し、樹脂微粒子の製造やトナーへの固着が困難となるなどのトナー作製上の問題が生じる場合がある。
式1で示されるユニットA中の置換基Xは、置換基を有していてもよい脂肪族基または芳香族基である。ユニットAがフェニルスルホン酸系ユニットの如く、置換基Xが芳香族基であるとスルホン酸基の帯電性能が高まるため好ましく、アミド基と隣り合わせのオルト位に存在することが最も好ましい。トナー中のユニットAの含有量は、元素分析によりスルホン酸基由来の硫黄量を定量することで検知可能である。よって、トナー中のユニットA含有量は、ユニットA含有樹脂微粒子の仕込量によって制御される。
一方、式2で示されるユニットBは、主に電荷散逸効果を発現するユニットである。これは少なくともヒドロキシ基とカルボキシル基が存在する芳香族ユニットであり、互いに隣り合わせに存在するサリチル酸構造が好ましい。その他の置換基は水素原子または炭素数1以上4以下のアルキル基またはアルコキシ基である。トナー中のユニットBの含有量は直接トナーから検出することは困難であるが、樹脂b中のユニットBの含有量はNMRや酸価、水酸基価の測定などにより定量することが可能である。樹脂微粒子中のユニットB量としては、樹脂微粒子の製造のしやすさから0.070乃至1.000mmol/gが好ましい。したがって、トナー中のユニットB含有量は、ユニットB含有樹脂微粒子の仕込量によって制御される。
トナー粒子中、本発明に用いられるユニットBのユニットAに対する含有量のモル比は0.10以上10.00以下であることが必要である。該ユニットBとユニットAのモル比が0.10未満では、帯電散逸機構を持つユニットB量が少なくなるために、十分な帯電量は得られる。しかし、トナーへの均一な固着が困難となり、帯電分布の不均一化によりトナー同士の適度な静電凝集を保つことはできない。よって、転写時におけるトナー飛び散りを起こしてしまう場合がある。また、該ユニット量のモル比が10.00超では、発電機構を持つユニットA量が少ないために、十分な帯電量の立ち上がりが得られない。
ユニットAを有する樹脂微粒子aおよびユニットBを有する樹脂微粒子bの組成は公知の樹脂組成が利用可能である。具体的には、スチレンアクリル樹脂などのビニル重合系樹脂や、ポリエステル、ポリエーテルなどの縮合重合系樹脂が挙げられる。それぞれのユニットAおよびユニットBの含有量は公知の方法により制御可能である。
ビニル重合系樹脂においては、ビニル単量体としてユニットAやユニットBを含有するものを利用し、それらを他のビニル単量体と共重合することにより作製することができる。その際ビニル単量体の共重合比によりユニットA、ユニットBの含有量を調整することが可能である。ただし、ユニットAやユニットBの構造を有する単量体と他の単量体とのラジカル重合反応速度が大きく異なる場合には、反応時にそれぞれの単量体を滴下するなどして反応系の濃度を調整することによって均一な組成となるように工夫することが好ましい。
ユニットAの構造を有するビニル単量体としては公知のものが使用可能であるが、具体的には以下のものを例示することができる。2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸メチル、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸エチル、2−(メタ)アクリルアミドベンゼンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミドベンゼンスルホン酸メチル、2−(メタ)アクリルアミドベンゼンスルホン酸エチル、2−(メタ)アクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸メチル、2−(メタ)アクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸エチルの如き(メタ)アクリルアミドアルキルスルホン酸類およびそのエステル。
以下にユニットAの構造を有するビニル単量体の製造例を具体的に示す。
<単量体4A>
撹拌機、温度計、窒素導入管を付した反応容器に、2−アミノ−5−メトキシベンゼンスルホン酸788g、トリエチルアミン642g、テトラヒドロフラン4Lを仕込み、5℃以下でメタクリル酸クロライド352gを15分かけて滴下した。5℃以下に保持したまま6時間撹拌させた。5℃以下に保持しながら反応混合物に濃塩酸800ml、水12.8Lを注加して分液し、有機層を2%塩酸6.4Lで洗浄した後に、水6.4Lで3回洗浄した。得られた溶液を減圧濃縮し、結晶を得た。得られた結晶を撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した反応容器に仕込み、トリメチルオルトフォルメート1680g、p−ベンゾキノン1.5gを仕込み、80℃で10時間反応させた。反応混合物を冷却し、減圧濃縮を行った。析出した結晶をろ過後、水5Lに加え、分散洗浄後、ろ過し、水2.5Lで2回洗浄を行った。得られた結晶を30℃で順風乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル5kg、移動相ヘキサン/酢酸エチル=1/1)にて精製し、383gの式3で示される単量体4Mを得た。
Figure 2011137969
<単量体4B>
撹拌機、温度計、窒素導入管を付した反応容器に、2−ニトロベンゼンスルフォニルクロライド856g、メタノール7Lを仕込み、28%ナトリウムメチラート745g、メタノール600mlの混合溶液を10℃以下で45分かけて滴下した。その後、10℃に保持して50分撹拌させた。反応混合物に0.1N塩酸1.6kgを加えて酸性にし、さらに水3Lを加えて結晶を析出させた。結晶をろ過し、水2Lで洗浄後、30℃で10時間減圧乾燥させて702gの2−ニトロベンゼンスルホン酸メチルエステルを得た。
撹拌機、温度計、窒素導入管を付した反応容器に、2−ニトロベンゼンスルホン酸メチルエステル688g、酢酸4.7L、SnCl・H2O 2.18kgを仕込み、10℃以下に冷却した。これに撹拌下、塩酸ガスを4時間吹き込んだ。その後、10℃以下で10時間撹拌させた。反応混合物に、クロロホルム8.4Lを加え、10℃以下に保持しながら20%NaOH水溶液にて中和した。さらに水56Lを加え分液した。水相をクロロホルム4Lで抽出し、クロロホルム層を合わせて水4Lで2回洗浄し、分液した。無水硫酸マグネシウムにて乾燥後、ろ過して2−アミノベンゼンスルホン酸メチルエステルのクロロホルム溶液を得た。得られた溶液をジエチルアニリン950gと共に撹拌機、温度計、窒素導入管を付した反応容器に仕込み、5℃以下でアクリル酸クロライド287gを15分かけて滴下した。5℃以下に保持したまま6時間撹拌させた。反応混合物に濃塩酸800ml、水12.8Lを注加して分液し、有機層を2%塩酸6.4L、水6.4L、3%炭酸水素Na水溶液6.4L、水6.4Lの順に洗浄した。無水硫酸マグネシウムにて乾燥後、ろ過し、30℃で減圧乾燥して796gの結晶を得た。これをカラムクロマトグラフィー(シリカゲル5kg、移動相ヘキサン/酢酸エチル=2/1)にて精製し、式4で示される単量体4Bを406g得た。
Figure 2011137969
<単量体4C>
単量体5Aの製造において、2−アミノ−5−メトキシベンゼンスルホン酸の代わりにp−トルイジン−2−スルホン酸を726g用いる以外は同様の方法で、式5で示される単量体4Cを352g得た。
Figure 2011137969
<単量体4D>
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した反応容器に、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸1500g、トリメチルオルトフォルメート2060g、p−ベンゾキノン1.5gを仕込み、80℃で5時間反応させた。反応混合物を冷却し、減圧濃縮を行った。析出した結晶をろ過後、水5Lに加え、分散洗浄後、ろ過し、水2.5Lで2回洗浄を行った。得られた結晶を30℃で順風乾燥させた後、ヘキサン4Lで分散洗浄し、ろ過した。得られた結晶を30℃で減圧乾燥させて、式6で示される単量体4Dを1063g得た。
Figure 2011137969
<単量体4E>
単量体4Eとして式7で示される2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を用いた。
Figure 2011137969
<単量体4F>
単量体4Fとして式8で示される2−メタクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸を用いた。
Figure 2011137969
<単量体4G>
単量体4Gとして式9で示される2−アクリルアミドベンゼンスルホン酸を用いた。
Figure 2011137969
なお、スルホン酸基のエステル化については、スルホン酸含有の樹脂を作製後に行うことも可能である。樹脂中のスルホン酸をエステル化する方法としては公知の方法が利用できる。具体的には、スルホン酸のクロル化の後にアルコールと反応させる方法、ジメチル硫酸、トリメチルシリルジアゾメタン、リン酸トリメチル等のメチルエステル化剤を使用する方法、オルトギ酸エステルを使用する方法が挙げられる。中でも本発明のエステル化の方法として最も優れているのはオルトギ酸エステルを使用する方法である。この方法によると、所望のアルキル基を有するオルトギ酸エステルとスルホン酸含有樹脂とを比較的温和な条件で反応させることにより、容易にスルホン酸のエステル化を行うことができる。反応温度、反応時間、オルトギ酸エステルの量、溶媒の量により容易にエステル化の割合をコントロールできることが可能である。オルトギ酸エステルは具体的には以下のものを挙げることができる。トリメチルオルトホルメート、トリエチルオルトホルメート、トリ−n−プロピルオルトホルメート、トリ−iso−プロピルオルトホルメート、トリ−n−ブチルオルトホルメート、トリ−sec−ブチルオルトホルメート、トリ−tert−ブチルオルトホルメート、及びこれらの混合物。
また、本発明において、ユニットBの構造を有するビニル単量体としては公知のものが使用可能であるが、具体的には以下のものを例示することができる。3−ビニルサリチル酸、4−ビニルサリチル酸、5−ビニルサリチル酸、6−ビニルサリチル酸、3−ビニル−5−イソプロピルサリチル酸、3−ビニル−5−t−ブチルサリチル酸、4−ビニル−6−t−ブチルサリチル酸、3−イソプロペニル−5−t−ブチルサリチル酸。
以下にユニットBの構造を有するビニル単量体の製造例を具体的に示す。
<単量体5A>
式10で示す単量体5Aは、特開昭63−270060号公報、Journal of Polymer Science:Polymer Chemistry Edition 18,2755(1980)に記載の方法を用いて製造した。
Figure 2011137969
<単量体5B>
式11で示す単量体5Bは、特開昭62−187429号公報に記載の方法を用いて製造した。
Figure 2011137969
<単量体5C>
式12で示す単量体5Cは、前述の特開昭63−270060号公報、Journal of Polymer Science:Polymer Chemistry Edition 18,2755(1980)に記載の方法を用いて製造した。
Figure 2011137969
<単量体5D>
式13で示す単量体5Dは、Bioorganic&Medicinal Chemistry,15(15),5207(2007)に記載の方法を用いて製造した。
Figure 2011137969
一方、縮合重合系樹脂の場合は、樹脂を作製後、樹脂に含有する反応性基を利用してユニットAやユニットBの置換基を合成することが一般的である。例えば樹脂中にカルボキシル基が存在している場合には、ユニットAまたはBを有するアミン化合物を用いて脱水縮合反応によりユニットを付加反応させる方法がある。ユニットAまたはBを有する化合物として、エポキシ基付加物や酸ハロゲン化物などを利用して樹脂中のアミノ基やヒドロキシ基と反応させる方法なども利用可能である。その際、ユニットAおよびBの付加量は、それぞれの樹脂の反応性基の導入量とユニットを有する化合物の仕込量により調整が可能である。
樹脂を作製する際に反応性基を導入する方法としては公知の方法を用いることができる。例えばポリエステルの場合には、樹脂の末端に存在するカルボキシル基またはヒドロキシ基をそのまま用いてもよい。反応性基をさらに増加させる場合には、ポリエステルの単量体として3官能のカルボン酸を用いて未縮合のカルボン酸を残存させるなどの方法がある。
本発明のユニットAやBを含有する樹脂を構成するその他のユニットとしては公知のものが利用可能である。具体的には例えばビニル系重合体、ポリエステル構造を有する樹脂や、それらが複合されたハイブリッド樹脂を挙げることができる。ビニル系重合体を構成するユニットとしては公知のラジカル重合性単量体を用いることが可能である。具体的には例えば以下のものを挙げることができる。スチレン、α−メチルスチレンの如きスチレン及びその誘導体;酢酸ビニルの如きビニルエステル類;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸―2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸―2−ヒドロキシエチルの如き(メタ)アクリル酸エステル類;ビニルメチルエーテルの如きビニルエーテル類;マレイン酸の如き不飽和二塩基酸またはその無水物。
ポリエステル構造を含有する樹脂を構成する多価アルコール成分としては下記の物が挙げられる。具体的には、例えば二価アルコール成分としては以下のものを挙げることができる。ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンの如きビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物;エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコールの如きジオール類。
三価以上のアルコール成分としては、例えば以下のものを挙げることができる。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、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、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン。
また多価カルボン酸成分としては、例えば以下のものを挙げることができる。フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸の如き芳香族ジカルボン酸類又はその無水物;こはく酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸の如きアルキルジカルボン酸類又はその無水物;炭素数6以上以下12のアルキル基で置換されたこはく酸若しくはその無水物;フマル酸、マレイン酸及びシトラコン酸の如き不飽和ジカルボン酸類又はその無水物。
ポリエステル樹脂をビニル単量体によってハイブリッド化する方法としては公知の方法が利用可能である。具体的には過酸化物系の開始剤によりポリエステルのビニル変性を行ったり、不飽和基を有するポリエステル樹脂をグラフト変性してハイブリッド樹脂を作製する方法。ポリエステルの末端に存在するカルボキシル基、水酸基を利用してラジカル重合性の化合物を付加させる方法を挙げることができる。本発明でポリエステル樹脂のハイブリッド化に用いることのできるビニル単量体としては公知のものが使用可能であり、前述したビニル系単量体を例示することができる。
次に本発明で用いることができる母粒子の製造方法について以下に述べる。
本発明の母粒子を作製する手段としては公知の方法を用いることが可能である。具体的には例えば、混練粉砕法、懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化凝集法を挙げることができる。また、本発明の効果をより好適に発現させるためには水系媒体中でトナーを作製する、懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化凝集法が挙げられるが、中でも懸濁重合法がより好ましい。
以下に、懸濁重合法による母粒子の作製方法について具体的に説明する。重合性単量体、着色剤及び離型剤を少なくとも含有する重合性単量体組成物を水系媒体に加え、該水系媒体中で該重合性単量体組成物を造粒して重合性単量体組成物の粒子を形成し、該重合性単量体組成物の粒子に含まれる重合性単量体を重合して得られることが好ましい。
具体的な製法を説明すると、まず、母粒子の主構成材料となる重合性単量体に、少なくとも着色剤と離型剤を加え、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機の如き分散機を用いてこれらを均一に溶解あるいは分散させた重合性単量体組成物を調製する。このとき、上記重合性単量体組成物中には、必要に応じて多官能性単量体や連鎖移動剤、また荷電制御剤や可塑剤、さらに他の添加剤(例えば、顔料分散剤や離型剤分散剤)を適宜加えることが出来る。次いで、上記重合性単量体組成物を、予め用意しておいた分散安定剤を含有する水系媒体中に投入し、高速撹拌機もしくは超音波分散機の如き高速分散機を用いて懸濁させ、造粒を行う。重合開始剤は、重合性単量体組成物を調製する際に他の添加剤とともに混合してもよく、水系媒体中に懸濁させる直前に重合性単量体組成物中に混合してもよい。また、造粒中や造粒完了後、すなわち重合反応を開始する直前に、必要に応じて重合性単量体や他の溶媒に溶解した状態で加えることも出来る。重合反応は、造粒後の懸濁液を温度50以上90℃以下に加熱し、懸濁液中の重合性単量体組成物の粒子が粒子状態を維持し、且つ粒子の浮遊や沈降が生じることがないよう、撹拌しながら行う。
上記重合開始剤は、加熱によって容易に分解し、遊離基(ラジカル)を生成する。生成したラジカルは重合性単量体の不飽和結合に付加し、付加体のラジカルを新たに生成する。そして、生成した付加体のラジカルはさらに重合性単量体の不飽和結合に付加する。このような付加反応を連鎖的に繰り返すことによって重合反応が進行し、前記重合性単量体に由来する結着樹脂を主構成材料とする母粒子が形成される。
重合反応の後半あるいは重合反応終了後に、減圧や昇温の如き公知の方法を用いて蒸留を行ってもよい。蒸留工程を行うことで、残存する未反応の重合性単量体を除去することが出来る。
ここで、上記母粒子の主構成材料である結着樹脂を形成するための重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。
スチレン;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−メトキシスチレンの如きスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−プロピル、如きアクリル酸エステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチルの如きメタクリル酸エステル類;アクリルアミド。
これらの重合性単量体の中でも、スチレンまたはスチレン系単量体と他の重合性単量体とを混合して使用することが、トナーの現像特性および耐久性の点から好ましい。そして、これら重合性単量体の混合比率は、所望する母粒子のガラス転移温度を考慮して、適宜選択すればよい。
上記母粒子の製造において使用する重合開始剤は、特に限定されるものではなく、公知の過酸化物系重合開始剤やアゾ系重合開始剤を用いることができる。
過酸化物系重合開始剤として、以下のものが挙げられる。使用できる過酸化物系重合開始剤としては、有機系としては、パーオキシエステル、パーオキシジカーボネート、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシケタール、ケトンパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド、ジアシルパーオキサイドが挙げられる。無機系としては、過硫酸塩、過酸化水素などが挙げられる。具体的には、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ヘキシルパーオキシアセテート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ヘキシルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキシルモノカーボネート、などのパーオキシエステル;ベンゾイルパーオキサイドなどのジアシルパーオキサイド;ジイソプロピルパーオキシジカーボネートなどのパーオキシジカーボネート;1,1−ジ−t−ヘキシルパーオキシシクロヘキサンなどのパーオキシケタール;ジ−t−ブチルパーオキサイドなどのジアルキルパーオキサイド;その他としてt−ブチルパーオキシアリルモノカーボネート等が挙げられる。また、使用できるアゾ系重合開始剤としては、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、アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等が例示される。
また、上記母粒子の製造においては、分子量の調整を目的として、連鎖移動剤を使用することができる。連鎖移動剤としては、以下のものが挙げられる。n−ペンチルメルカプタン、イソペンチルメルカプタン、2−メチルブチルメルカプタン、n−ヘキシルメルカプタン、n−ヘプチルメルカプタン、の如きアルキルメルカプタン類;チオグリコール酸のアルキルエステル類;メルカプトプロピオン酸のアルキルエステル類;α−メチルスチレンダイマー。
これらの連鎖移動剤は必ずしも使用する必要はないが、使用する場合の好ましい添加量としては、重合性単量体100.00質量部に対して0.05質量部以上3.00質量部以下である。
また、上記母粒子の製造においては、耐高温オフセット性の改善を目的として、少量の多官能性単量体を併用することができる。尚、高温オフセットとは、定着時において溶融したトナーの一部が上述した熱ローラーや定着フィルムの表面に付着し、これが後続の被定着シートを汚染する現象をいう。多官能性単量体としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、以下のものが挙げられる。ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンの如き芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレートの如き二重結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホンの如きジビニル化合物;3個以上のビニル基を有する化合物。これらの多官能性単量体は必ずしも使用する必要はないが、使用する場合の好ましい添加量は、重合性単量体100.00質量部に対して0.01質量部以上1.00質量部以下である。
また、上記母粒子の製造において、水系媒体中に添加する分散安定剤としては、公知の界面活性剤や有機分散剤、無機分散剤を使用することができる。これらの中でも無機分散剤は超微粉が生成しにくく、また、重合温度を変化させても安定性が崩れにくく、洗浄も容易でトナーに悪影響を与えにくいため、好適に使用することができる。こうした無機分散剤として、以下のものが挙げられる。リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛の如きリン酸多価金属塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの如き炭酸塩、メタ硅酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウムの如き無機塩;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、シリカ、ベントナイト、アルミナの如き無機酸化物。
これらの無機分散剤を用いる場合、そのまま水系媒体中に添加して用いてもよいが、より細かい粒子を得るため、無機分散剤粒子を生成し得る化合物を用いて水系媒体中で調製して用いることもできる。例えば、リン酸三カルシウムの場合、高速撹拌下、リン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液とを混合して、水不溶性のリン酸三カルシウムを生成させることができ、より均一で細かな分散が可能となる。これらの無機分散剤は、重合終了後に酸あるいはアルカリを加えて溶解することにより、ほぼ完全に取り除くことができる。
また、これらの無機分散剤は、重合性単量体100.00質量部に対して0.20質量部以上20.00質量部以下を単独で使用することが望ましいが、必要に応じて、0.001質量部以上0.100.00質量部以下の界面活性剤を併用してもよい。界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム。
トナーの定着時に定着器への耐オフセット性を改良するため、定着器にオイルを塗布したり、あらかじめトナー中にワックスのごとき離型剤を導入しておくのが一般的である。本発明のトナーにおいてもトナー中に離型剤を含有させても構わない。本発明のトナーにおいて使用される離型剤としては、以下のものが挙げられる。パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムの如き石油系ワックスおよびその誘導体;モンタンワックスおよびその誘導体;フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックスおよびその誘導体;ポリエチレンに代表されるポリオレフィンワックスおよびその誘導体;カルナバワックス、キャンデリラワックスの如き天然ワックスおよびその誘導体。誘導体には、酸化物やビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物が含まれる。さらに、高級脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸の如き脂肪酸、あるいはその化合物、酸アミドワックス、エステルワックス、ケトン、植物系ワックス、動物性ワックスも使用できる。これらの離型剤の中でも、懸濁重合法においてより母粒子に内包されやすいパラフィンワックスが特に好ましい。また離型剤の添加量としては、結着樹脂100.00質量部に対する含有量が総量で2.50質量部以上15.00質量部以下であることが好ましく、さらには3.00質量部以上10.00質量部以下であることがより好ましい。離型剤の添加量が2.50質量部より少ないとオイルレス定着が難しくなり、15.00質量部を超えるとトナー中での離型剤量が多すぎるため、余剰の離型剤がトナー表面に多く存在することとなり、所望の帯電特性を阻害する可能性があり好ましくない。
本発明の母粒子は上述した重合性単量体組成物中に結着樹脂を添加してもよい。本発明に用いることができる結着樹脂としては公知のものが使用可能であり、スチレン−アクリル樹脂等のビニル系樹脂やポリエステル樹脂、あるいはそれらを結合させたハイブリッド樹脂が使用可能である。例えば以下のようなものを例示することができる。スチレン樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレン−酢酸ビニル系樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、また、それらの樹脂を任意に結合させたハイブリッド樹脂。中でもスチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−(メタ)アクリル樹脂とポリエステル樹脂を結合させたハイブリッド樹脂がトナー特性上望ましく用いられる。
前記ポリエステル樹脂としては、多価アルコールとカルボン酸、若しくはカルボン酸無水物、カルボン酸エステルを原料モノマーとして通常製造されるポリエステル樹脂を使用することができる。具体的には、前述したポリエステル樹脂と同様の多価アルコール成分、多価カルボン酸成分が利用可能である。それらの中でも、特に、以下に挙げる成分を縮重合したポリエステル樹脂が好ましい。ジオール成分としてはビスフェノール誘導体。酸成分としては、二価以上のカルボン酸又はその酸無水物;フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸の如き低級アルキルエステルとからなるカルボン酸成分。
一方、ハイブリッド樹脂としては、具体的には、ポリエステルユニットと(メタ)アクリル酸エステルの如きカルボン酸エステル基を有する単量体を重合したビニル系重合体ユニットとがエステル交換反応によって結合し形成されるものである。好ましくはビニル系重合体を幹重合体、ポリエステルユニットを枝重合体としたグラフト共重合体(あるいはブロック共重合体)が挙げられる。前記ビニル系(共)重合体やビニル系(共)重合体ユニットを生成するためのビニル系単量体としては、前述のビニル系単量体として例示したものと同様のものが利用可能である。
本発明のトナーにおいて、結着樹脂に用いられるビニル系重合体やビニル系重合体ユニットは、ビニル基を二個以上有する架橋剤で架橋された架橋構造を有していてもよい。この場合に、用いられる架橋剤は、例えば以下のものを例示することができる。ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンの如き芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートの如きアルキル鎖で結ばれたジ(メタ)アクリレート化合物類;ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール#400ジ(メタ)アクリレートの如きエーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジ(メタ)アクリレート化合物類;ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジ(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジ(メタ)アクリレートの如き芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジ(メタ)アクリレート化合物類。多官能の架橋剤としては以下のものを例示することができる。ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテート。
本発明のトナーは、磁性トナーまたは非磁性トナーどちらでも良い。磁性トナーとして用いる場合には、着色剤は磁性材料が用いられ、以下に挙げられる磁性材料が好ましく用いられる。マグネタイト、マグヘマイト、フェライトの如き酸化鉄、または他の金属酸化物を含む酸化鉄;Fe、Co、Niの如き金属、あるいは、これらの金属とAl、Co、Cu、Pb、Mg、Ni、Sn、Zn、Sb、Ca、Mn、Se、Tiのような金属との合金、およびこれらの混合物。四三酸化鉄(Fe34)、三二酸化鉄(γ−Fe23)、酸化鉄亜鉛(ZnFe24)、酸化鉄銅(CuFe24)、酸化鉄ネオジウム(NdFe23)、酸化鉄バリウム(BaFe1219)酸化鉄マグネシウム(MgFe24)、酸化鉄マンガン(MnFe24)。上述した磁性材料を単独で或いは2種類以上を組合せて使用する。本発明の目的に特に好適な磁性材料は四三酸化鉄又はγ−三二酸化鉄の微粉末である。
これらの磁性体は平均粒径が0.1μm以上2μm以下で、好ましくは0.1μm以上0.3μmである。795.8kA/m(10Kエルステッド)印加での磁気特性は、抗磁力(Hc)が1.6kA/m以上12kA/m以下(20エルステッド以上150エルステッド以下)、飽和磁化(σr)5Am2/kg以上200Am2/kg以下であり、好ましくは50Am2/kg以上100Am2/kg以下である。残留磁化(σr)は、2Am2/kg以上20Am2/kg以下のものが好ましい。
結着樹脂100質量部に対して、磁性体10質量部以上200質量部以下、好ましくは20質量部以上150質量部以下使用するのが良い。
一方、非磁性トナーとして用いる場合の着色剤としては、従来より知られている種々の染料や顔料等、公知の着色剤を用いることができる。
例えばマゼンタ用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントレッド3、5、17、22、23、38、41、112、122、123、146、149、178、179、190、202、C.I.ピグメントバイオレット19、23が挙げられる。かかる顔料を単独で使用しても、染料と顔料を併用しても良い。
シアン用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントブルー15、15:1、15:3又はフタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1から5個置換した銅フタロシアニン顔料が挙げられる。
イエロー用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、55、73、74、83、93、94、95、97、98、109、110、154、155、166、180、185が挙げられる。
黒色着色剤としては、例えばカーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、チタンブラック及び上記に示すイエロー/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できる。
尚、着色剤の使用量は、着色剤の種類によって異なるが、結着樹脂100.00質量部に対して総量で0.10質量部以上60.00質量部以下、好ましくは0.50質量部以上50.00質量部以下が適当である。
本発明のトナーは、本発明の樹脂に加えて有機金属化合物を併用しても良い。例えば下記に示す芳香族オキシカルボン酸誘導体の金属化合物が挙げられる。
Figure 2011137969
上記式中のM2は2価の金属原子であり、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Pb2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cu2+が挙げられる。M3は3価の金属原子であり、Al3+、Cr3+、Fe3+、Ni3+が挙げられる。M4は4価の金属原子であり、Zr4+、Hf4+、Mn4+、Co4+が挙げられる。これらの金属原子の中で好ましいのはAl3+、Fe3+、Cr3+、Zr4+、Hf4+、Zn2+である。
また、式中R1からR4は同一または異なる基を示し、水素原子、炭素数1以上12以下のアルキル基、炭素数2以上12以下のアルケニル基、−OH、−NH2、−NH(CH3)、−N(CH32、−OCH3、−O(C25)、−COOHまたは−CONH2を示す。好ましいR1としては、ヒドロキシル基、アミノ基及びメトキシ基が挙げられるが、中でもヒドロキシル基が好ましい。
混練粉砕法においては、結着樹脂、着色剤及び/又は磁性体、その他の添加剤をヘンシェルミキサー、ボールミルの如き混合機により充分混合する。ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いる溶融混練し、混練物を冷却固化後に固化物を粉砕し、粉砕物を分級することにより母粒子を作製することができる。
溶解懸濁法においては、必要成分とともに有機溶媒中に溶解または分散させ、水系媒体中で懸濁造粒した後、液滴に含まれる有機溶媒を除去することにより母粒子を作製することができる。
また、乳化凝集法では必要成分の微粒子を混合し、水系媒体中でそれらのゼータ電位の制御によりトナー粒径に凝集させ母粒子を作製することができる。
本発明において、樹脂微粒子aまたは樹脂微粒子bを作製する方法としては公知のものが利用可能である。
例えば、具体的にユニットAを用いたとき、以下の方法が挙げられる。前述のスルホン酸系置換基を有するユニットAを含有する樹脂を合成した後に水系媒体中で乳化して微粒子を得る方法が挙げられる。水系媒体中で微粒子を生成させることにより粒子径が小さく粒度分布が狭い均一な微粒子を得ることができ好ましい態様となる。樹脂微粒子bの場合はサリチル酸系置換基を有するユニットBを用いる以外は樹脂微粒子aと同様である。
上記樹脂微粒子の調製方法は特に限定されるものではなく、乳化重合法や、樹脂を溶媒に溶解又は溶融して液状化し、これを水系媒体中で懸濁又は、転相乳化させることにより調製する方法が挙げられる。このとき、公知の界面活性剤や分散剤を用いることもできるし、樹脂微粒子を形成する樹脂に自己乳化性を持たせることもできる。
上記樹脂を溶媒に溶解させて微粒子を調製する場合用いることのできる溶媒としては特に制限はないが、以下のものを挙げることができる。
トルエン、キシレンの如き炭化水素系溶媒;塩化メチレン、クロロホルム、ジクロルエタンの如きハロゲン化炭化水素系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピルの如きエステル系溶媒;ジエチルエーテルの如きエーテル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサンの如きケトン系溶媒;メタノール、エタノール、ブタノールの如きアルコール系溶媒。
上記樹脂微粒子aを乳化重合法により製造する際に用いることのできる重合性単量体は、化式1で示されるスルホン酸系置換基を有するユニットAを生成する付加重合系単量体であればよい。具体的には、以下の単量体が挙げられる。2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸メチルエステル、2−アクリルアミド−フェニルスルホン酸メチルエステル、2−アクリルアミド−5−メトキシフェニルスルホン酸メチルエステル、2−メタクリルアミド−5−メトキシフェニルスルホン酸エチルエステル、2−メタクリルアミド−ナフチルスルホン酸メチルエステル。
上記樹脂微粒子を形成するビニル系重合体は、式1で示されるスルホン酸系置換基を有するユニットAを生成する単量体とそれ以外の単量体を共重合させて形成することが好ましい。共重合させる単量体としては、前述し列挙したビニル系単量体と同様なものを利用可能である。
本発明において、母粒子に樹脂微粒子を固着させる方法としては公知のものが利用可能である。例えば、母粒子と少なくとも樹脂微粒子aと樹脂微粒子bを含む微粒子を混合して機械的応力を加える方法がある。また、母粒子を含む水系媒体中に少なくとも樹脂微粒子aと樹脂微粒子bを含有する微粒子を添加し固着させる方法がある。その際、必要に応じて温度、pH、時間の制御や、電解質の凝集剤添加の条件を変化させることにより強固な固着状態が得られる。
本発明において、母粒子表面に少なくとも樹脂微粒子aと樹脂微粒子bを有する微粒子を、均一に、しかも強固に固着させるためには以下に示す構成が重要である。
すなわち、トナー表面の固着均一性を得るためには樹脂微粒子粒子径が、10乃至150nmであることが好ましい。樹脂微粒子の粒子径の測定方法は後述する。樹脂微粒子a粒径は小さいほど膜均一性が得られやすくなるが、10nm未満では個々の微粒子に組成分布が生じやすく、微粒子内に含まれるユニットAまたはユニットBのユニット量のばらつきが懸念され、母粒子の固着工程において収率の低下が生じる場合があり好ましくない。また、粒子径が150nmより大きい場合には固着後のトナー表面に凹凸ができる場合があり、それら微粒子の遊離による画像特性の低下が生じる場合がある。上記粒子径は、好ましくは30乃至120nmであり、より好ましくは40乃至80nmである。
上記樹脂微粒子aまたは樹脂微粒子b粒子径は、微粒子作製時の造粒条件を調整することで上記範囲を満たすことが可能である。具体的には、水系媒体中の固液比や、水系媒体のpHや撹拌速度などを挙げることができる。
作製されたトナー粒子はさらに、流動性向上剤とトナー粒子とをヘンシェルミキサーの如き混合機械により充分混合し、トナー粒子表面に流動性向上剤を有するトナーを得ることができる。流動性向上剤としては、トナー粒子に外添することにより、流動性が添加前後を比較すると増加し得るものである。例えば、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末;湿式製法によるシリカ微粉末、乾式製法によるシリカ微粉末の如きシリカ微粉末、それらシリカ微粉末をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルの如き処理剤により表面処理を施した処理シリカ微粉末;酸化チタン微粉末;アルミナ微粉末、処理酸化チタン微粉末、処理酸化アルミナ微粉末が挙げられる。流動性向上剤は、BET法で測定した窒素吸着により比表面積が30m2/g以上、好ましくは50m2/g以上のものが良好な結果を与える。トナー粒子100質量部に対して流動性向上剤0.01質量部以上8.0質量部以下、好ましくは0.1質量部以上4.0質量部以下使用するのが良い。
本発明において、トナーの重量平均粒径(D4)は、3.0μm以上10.0μm以下、好ましくは4.0μm以上9.0μm以下が良い。トナーの重量平均粒径(D4)が3.0μm未満の場合には、電子写真現像システムに適用したときに帯電安定化が達成しづらくなり、多数枚の連続現像動作(耐久動作)において、カブリやトナー飛散が発生しやすくなる。トナーの重量平均粒径(D4)が10.0μmを超える場合には、ハーフトーン部の再現性が大きく低下し、得られた画像はガサついた画像になってしまい好ましくない。
以下に本発明で用いられる測定方法について示す。
<樹脂の分子量>
本発明の帯電制御樹脂の分子量及び分子量分布はゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)によって、ポリスチレン換算で算出されるものである。本発明の樹脂の中でもスルホン酸基を含有するものにおいては、カラム溶出速度がスルホン酸基の量にも依存してしまうため、正確な分子量及び分子量分布を測定したことにはならない。そのため、予めスルホン酸基をキャッピングした資料を用意する必要がある。キャッピングにはメチルエステル化が好ましく、市販のメチルエステル化剤が使用できる。具体的には、トリメチルシリルジアゾメタンで処理する方法が挙げられる。
尚、GPCによる分子量の測定は、以下の様にして行えばよい。
前記樹脂をTHF(テトラヒドロフラン)に加え、室温で24時間静置した溶液を、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とし、以下の条件で測定する。尚、サンプル調製は、樹脂の濃度が約0.8質量%になるようにTHFの量を調整する。なお、樹脂がTHFに溶解しないまたはしにくい場合にはDMF(N,N−ジメチルホルムアミド)などの塩基性溶媒をもちいることも可能である。
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あるいは、樹脂が溶解しにくい場合はDMFなど
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、以下に列挙する標準ポリスチレン樹脂カラムを用いて作成した分子量校正曲線を使用する。具体低には例えば、東ソ−社製の商品名「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」である。
<樹脂の酸価>
本発明における樹脂の酸価は以下の方法により求められる。
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mg数である。結着樹脂の酸価はJIS K 0070−1966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(95vol%)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(95vol%)を加えて1lとする。炭酸ガス等に触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置後、ろ過して、「水酸化カリウム溶液」を得る。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管する。標定はJIS K 0070−1996に準じて行う。
(2)操作
(A)本試験
粉砕した結着樹脂の試料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、指示薬として前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。尚、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=[(B−C)×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(g)である。
<組成分析>
作製した樹脂の構造決定は以下の装置を用いて行った。
〔FT−IRスペクトル〕
Nicolet社製 AVATAR360FT−IR
1H−NMR、13C−NMR〕
日本電子製FT−NMR JNM−EX400(使用溶媒 重クロロホルム)
〔元素分析〕
カルロエルバ社製元素分析装置EA−1108(C量、O量、S量及びN量を算出)
<樹脂微粒子径測定方法>
本発明の粒径はゼータサイザーNano−ZS(MALVERN社製)を用いて、下記の測定条件で測定した。
<測定条件>
・セル:石英ガラスセル
・Dispersant:Water(Dispersant RI:1.330)
・Temperature:25℃
・Material RI:1.60
・Result Calculation:General Purpose
サンプルは測定対象の樹脂微粒子の水分散液を固液比が0.20〜0.30質量%となるように希釈して調整した。
<トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)の測定方法>
トナーの重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(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。尚、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。
尚、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った。
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3質量倍に希釈した希釈液を0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個の位相を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 Dispension 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、ビーカー内の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。尚、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)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が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。尚、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。
<トナーの摩擦帯電量測定(二成分法)>
帯電量の測定はそれぞれの現像剤50gを分取し、常温常湿環境(23℃/60%)で3昼夜放置し、その後50ccのポリ容器に入れ、1分間かけて200回振とうさせ、図1の装置を用いて測定した。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に摩擦帯電量を測定しようとする二成分現像剤を、0.5gを入れ金属製のフタ4をする。このときの測定容器2全体の質量を秤り、W1(g)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250mmAqとする。この状態で充分、好ましくは2分間吸引を行い、トナーを吸引除去する。このときの電位計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(μF)とする。吸引後の測定容器全体の質量を秤りW2(g)とする。このトナーの摩擦帯電量(μC/g)は下記式の如く計算される。
摩擦帯電量(μC/g)=(C×V)/(W1−W2)
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。実施例中で使用する部はすべて質量部を示す。
以下に示す方法によりPA樹脂1乃至10およびPB樹脂1乃至5の合成を行った。
〔PA樹脂の合成例1〕
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した反応容器にキシレン200部を仕込み、窒素気流下で還流した。
次に、
・2−メタクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸メチル 17.0部
・スチレン 67.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 16.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
を混合し、前記反応容器に撹拌しながら滴下し10時間保持した。その後、蒸留を行って溶剤を留去し、減圧下40℃で乾燥し樹脂PA−1を得た。
得られた樹脂PA−1を以下の手順で微粒子化をおこない樹脂微粒子aの分散液を作製した。
1LのトールビーカーにTHF100部を投入し、撹拌しながら樹脂PA−1を60部を少しずつ添加し溶解させた。そこへジメチルアミノエタノール1.50部を添加し充分に混合した。緩やかな撹拌を続けながら蒸留水180部を30分間かけて滴下したのちエバポレータにてTHFを留去しPA−1の微粒子分散液を得た。得られた樹脂PA−1は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.583mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また、粒子径は67nmであった。樹脂微粒子aの物性は表1にまとめて示す。
〔PA樹脂の合成例2〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PAの合成を行い、樹脂PA−2を得た。
・2−メタクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸メチル 22.0部
・スチレン 63.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 15.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PA−2は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.751mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は71nmであった。
〔PA樹脂の合成例3〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PAの合成を行い、樹脂PA−3を得た。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 10.0部
・スチレン 74.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 16.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PA−3は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.472mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は64nmであった。
〔PA樹脂の合成例4〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PAの合成を行い、樹脂PA−4を得た。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 16.0部
・スチレン 69.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 15.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PA−4は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.763mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は77nmであった。
〔PA樹脂の合成例5〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PAの合成を行い、樹脂PA−5を得た。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸メチル 10.0部
・スチレン 74.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 16.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PA−5は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.447mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は71nmであった。
〔PA樹脂の合成例6〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PAの合成を行い、樹脂PA−6を得た。
・2−メタクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸 15.0部
・スチレン 70.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 15.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PA−6は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.539mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は63nmであった。
〔PA樹脂の合成例7〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PAの合成を行い、樹脂PA−7を得た。
・2−メタクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸メチル 15.0部
・スチレン 75.0部
・n−ブチルアクリレート 10.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PA−7は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.495mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は69nmであった。
〔PA樹脂の合成例8〕
ポリエステルP−1の作製:
・ビスフェノールA・プロピレンオキサイド2.2モル付加物 67.8部
・テレフタル酸 23.2部
・無水トリメリット酸 9.0部
・酸化ジブチル錫 0.005部
を4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー、及び窒素導入管を取りつけ窒素雰囲気下、220℃で5時間反応させ、ポリエステル樹脂P−1を得た。
次に冷却管、撹拌機、温度計および窒素導入管の付いた反応槽中に、ポリエステル樹脂P−1を80部、4−アミノベンゼンスルホン酸11部を入れ、ピリジン270部を加えて撹拌した後、亜リン酸トリフェニル96部を加え、120℃で6時間加熱した。反応終了後、エタノール360部に再沈殿して回収した。得られたポリマーを1N塩酸140部を用いて2回洗浄を行った後、水140部で2回洗浄を行い、減圧乾燥させた。IR測定を行った結果、カルボン酸に由来する1695cm-1のピークが減少し、新たに、1658cm-1にアミド結合に由来するピークが確認された。加えて、1H−NMRの結果より、4−アミノベンゼンスルホン酸の芳香族環に由来するピークがシフトしていた。得られた樹脂PA−8は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.526mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は76nmであった。
〔PA樹脂の合成例9〕
ポリエステルP−2の作製:
・ビスフェノールA・プロピレンオキサイド2.2モル付加物 70.0部
・テレフタル酸 28.0部
・フマル酸 3.0部
・酸化ジブチル錫 0.005部
を4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー、及び窒素導入管を取りつけ窒素雰囲気下、220℃で5時間反応させ、ポリエステル樹脂P−2を得た。
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した反応容器にキシレン200部を仕込み、窒素気流下で還流した。そこへ先に作製した樹脂P−2を70部投入し、溶解させた。
次に、
・2−メタクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸メチル 15.0部
・スチレン 13.5部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 1.5部
を混合し、前記反応容器に撹拌しながら滴下し10時間保持した。その後、蒸留を行って溶剤を留去し、減圧下40℃で乾燥し樹脂PA−9を得た。
得られた樹脂PA−9は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.475mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は86nmであった。
〔PA樹脂の合成例10〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PAの合成を行い、樹脂PA−10を得た。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 0.09部
・スチレン 83.9部
・2−エチルヘキシルアクリレート 16.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PA−10は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.004mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は89nmであった。
〔PA樹脂の合成例11〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PAの合成を行い、樹脂PA−11を得た。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 20.0部
・スチレン 65.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 15.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PA−11は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.943mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は64nmであった。
〔PA樹脂の合成例12〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PAの合成を行い、樹脂PA−12を得た。
・2−メタクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸メチル 3.0部
・スチレン 82.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 15.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PA−12は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.105mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は73nmであった。
〔PA樹脂の合成例13〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PAの合成を行い、樹脂PA−13を得た。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 3.0部
・スチレン 82.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 15.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PA−13は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.145mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は75nmであった。
〔PA樹脂の合成例14〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PAの合成を行い、樹脂PA−14を得た。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 0.1部
・スチレン 82.6部
・2−エチルヘキシルアクリレート 16.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PA−14は元素分析による硫黄原子の定量の結果、0.014mmol/gのスルホン酸に由来したユニットAを含有していることが確認された。また粒子径は68nmであった。
〔PB樹脂の合成例1〕
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した反応容器にキシレン200部を仕込み、窒素気流下で還流した。
次に、
・5−ビニルサリチル酸 10.0部
・スチレン 75.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 15.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
を混合し、前記反応容器に撹拌しながら滴下し10時間保持した。その後、蒸留を行って溶剤を留去し、減圧下40℃で乾燥し樹脂PB−1を得た。
得られた樹脂PB−1は酸価測定の結果、0.572mmol/gのサリチル酸に由来したユニットBを含有していることが確認された。また粒子径は65nmであった。樹脂の物性は表1にまとめて示す。
〔PB樹脂の合成例2〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PBの合成を行い、樹脂PB−2を得た。
・3−ターシャリーブチル−5−ビニルサリチル酸 13.0部
・スチレン 72.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 15.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PB−2は酸価測定の結果、0.580mmol/gのサリチル酸に由来したユニットBを含有していることが確認された。また粒子径は62nmであった。
〔PB樹脂の合成例3〕
冷却管、撹拌機、温度計および窒素導入管の付いた反応槽中に、ポリエステル樹脂P−1を88部、4−アミノサリチル酸10部を入れ、ピリジン270部を加えて撹拌した後、亜リン酸トリフェニル96部を加え、120℃で6時間加熱した。反応終了後、エタノール360部に再沈殿して回収した。得られたポリマーを1N塩酸140部を用いて2回洗浄を行った後、水140部で2回洗浄を行い、減圧乾燥させた。得られた樹脂PB−3は酸価測定の結果、0.639mmol/gのサリチル酸に由来したユニットBを含有していることが確認された。また粒子径は73nmであった。
〔PB樹脂の合成例4〕
ポリエステルP−3の作製:
・ビスフェノールA・プロピレンオキサイド2.2モル付加物 70.0部
・テレフタル酸 26.0部
・フマル酸 4.0部
・酸化ジブチル錫 0.005部
を4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー、及び窒素導入管を取りつけ窒素雰囲気下、220℃で5時間反応させ、ポリエステル樹脂P−3を得た。
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した反応容器にキシレン200部を仕込み、窒素気流下で還流した。そこへ先に作製した樹脂P−3を70部投入し、溶解させた。
次に、
・5−ビニルサリチル酸 8.1部
・スチレン 18.9部
・n−ブチルアクリレート 3.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 1.5部
を混合し、前記反応容器に撹拌しながら滴下し10時間保持した。その後、蒸留を行って溶剤を留去し、減圧下40℃で乾燥し樹脂PB−4を得た。
得られた樹脂PB−4は酸価測定の結果、0.482mmol/gのサリチル酸に由来したユニットBを含有していることが確認された。また粒子径は79nmであった。
〔PB樹脂の合成例5〕
下記材料を用いる以外は合成例1と同様に樹脂PBの合成を行い、樹脂PB−5を得た。
・5−ビニルサリチル酸 1.25部
・スチレン 83.8部
・2−エチルヘキシルアクリレート 15.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 5.0部
得られた樹脂PB−5は酸価測定の結果、0.059mmol/gのサリチル酸に由来したユニットBを含有していることが確認された。また粒子径は61nmであった。
Figure 2011137969
Figure 2011137969
Figure 2011137969
Figure 2011137969
続いて以下に示す方法により本発明のトナーAからZを製造した。
〔実施例1〕
顔料分散ペーストの作製:
・スチレンモノマー 80.0部
・Cuフタロシアニン(Pigment Blue 15:3) 13.0部
上記材料を容器中でよくプレミックスした後に、それを20℃以下に保ったままビーズミルで4時間分散し、顔料分散ペーストを作製した。
トナー粒子の作製:
イオン交換水1150部に0.1モル/リットル−Na3PO4水溶液390部を投入し、60℃に加温した後、クレアミクス(エム・テクニック社製)を用いて13,000rpmにて撹拌した。これに1.0モル/リットル−CaCl2水溶液58部を添加し、Ca3(PO42を含む分散媒体を得た。
・上記顔料分散ペースト 46.5部
・スチレンモノマー 42.0部
・n−ブチルアクリレート 18.0部
・エステルワックス 13.0部
(主成分C1939COOC2041、融点68.6℃)
・飽和ポリエステル樹脂 5.0部
(テレフタル酸−プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA共重合体、酸価13mgKOH/g、Mw14500)
これらを60℃に加温し、溶解・分散して単量体混合物とした。さらに60℃に保持しながら、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)3.0部を加えて溶解し、単量体組成物を調製した。上記分散媒体に、上記単量体組成物を投入した。60℃で、窒素雰囲気とし、クレアミックスを用いて13000rpmで15分間撹拌し、単量体組成物を造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ60℃で5時間反応させた後、80℃で5時間撹拌し、重合を終了させた。
続いて得られた母粒子の分散液、固形分100部に対し、PA−1の樹脂微粒子分散液を固形分にして2.5部とPB−1の樹脂微粒子分散液を固形分にして2.7部を緩やかに添加する。そこへ0.1Mの塩酸を系内のpHが緩やかに変化するよう気をつけながら滴下し、pHを1.5まで調整した。さらに加熱用オイルバスにより内温を62℃に昇温させ2時間保持した。得られた分散液を濾過・水洗・乾燥することによりトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子を分級し、以下の操作により疎水性シリカを外添することによりトナーを得る。即ち、ヘキサメチルジシラザンで表面を処理した後、シリコーンオイルで処理した個数平均1次粒径9nm、BET比表面積180m2/gの疎水性シリカ微粉体1.0部をトナー粒子100部とヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株))で混合・外添する。得られたトナーAは重量平均粒径(D4)6.8μmであった。以降、得られたトナーの物性は表2に記載する。
以上のように作製したトナーAについて、以下の評価方法、評価基準により評価を行った。また、その結果を表3に示す。
<トナー飛散評価>
評価するトナーの二成分現像剤を現像器に入れ、空回転器にセットする。現像器のスリーブの真下を中心にA4の紙を置き、3分間の空回転を行い、紙上に落ちたトナーの飛散状態を光学顕微鏡(VHX−200 KEYENC社製)で以下の条件に従って評価を行った。倍率500倍において、面積100μm四方を10視野任意に観察し、その面積中のトナー個数を数え、100μm四方あたりの平均値により評価した。
(評価基準)
A:0.0以上2.0未満
B:2.0以上5.0未満
C:5.0以上10.0未満
D:10.0以上
<微小ドット再現性>
トナー飛散評価に用いた現像器を用い、常温常湿環境(23℃/60%)で、カラー複写機CLC5500(キヤノン製)にて画質評価を行った。このときの画質を評価するために、潜像電界によって電界が閉じ易く、再現しにくい図2に示す様な小径(45μm)の孤立ドットパターンの画像をプリントアウトし、そのドット再現性を評価した。
(評価基準)
A:欠損2個以下/100個
B:欠損3乃至5個/100個
C:欠損6乃至10個/100個
D:欠損11個以上/100個
<摩擦帯電量の立ち上がり評価>
それぞれの二成分現像剤450gを高温高湿下(30℃/80%)で7日間放置した後、常温常湿下(23℃/60%)でさらに3日間放置し初期混合による摩擦帯電をリセットした。それらを常温常湿環境(23℃/60%)で、カラー複写機CLC5500改造(キヤノン製)にて画出し評価を行った。CLC5500はプロセススピードを通常の135%にアップさせた。各現像剤は現像器ユニットに仕込み、予備回転なしにベタ白のA4画像を50枚出力し、画像のベタ白部の反射率を測定した。さらに未使用の紙の反射率を測定し、上記画像のベタ白部の反射率から引いてかぶり濃度とした。反射率はTC−6DS(東京電色製)で測定した。
(評価基準)
A:10枚以内で、かぶり濃度が1.0%未満
B:11乃至20枚で、かぶり濃度が1.0%未満
C:21乃至30枚で、かぶり濃度が1.0%未満
D:31枚において、かぶり濃度が1.0%以上
<保存安定性評価>
トナー10gを容積100mlのポリカップに量り採り、これを内部温度50℃の恒温槽と25℃に調整された室内に入れて7日間放置する。その後、ポリカップを静かに取り出し、ゆっくりと回転させたときのトナーの流動性を、50℃で静置したトナーと25℃で静置したトナーとで比較し、目視により評価した。判定基準は以下の通りである。
(評価基準)
A:25℃で静置したトナーと比較して、50℃で静置したトナーの流動性が同等である。
B:25℃で静置したトナーと比較して、50℃で静置したトナーの流動性がやや劣るが、ポリカップの回転に伴い徐々に流動性が回復する。
C:50℃で静置したトナーは、凝集し融着した塊状物が見られる。
D:50℃で静置したトナーが流動しない
以上のような評価方法、基準に基づきトナーの評価を行ったところ、本実施例のトナーAは帯電の立ち上がり特性に優れ、トナー飛散においてもAランクであった。また、画像についても、微小ドットを良く再現しておりAランクであった。さらに、保存安定性に関しても、評価はAランクであった。全ての評価結果を表3に示す。
〔実施例2〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−1を0.80部(固形分)、樹脂PB−1を0.90部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーBを得た。
〔実施例3〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−1を1.50部(固形分)、樹脂PB−1を0.50部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーCを得た。
〔実施例4〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−1を0.50部(固形分)、樹脂PB−1を4.00部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーDを得た。
〔実施例5〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−12を3.00部(固形分)、樹脂PB−1を2.00部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーEを得た。
〔実施例6〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−2を2.50部(固形分)、樹脂PB−1を3.50部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーFを得た。
〔実施例7〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−14を6.00部(固形分)、樹脂PB−1を0.50部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーGを得た。
〔実施例8〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−1を0.60部(固形分)、樹脂PB−1を0.50部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーHを得た。
〔実施例9〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−3を2.50部(固形分)、樹脂PB−1を2.50部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーIを得た。
〔実施例10〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−3を3.50部(固形分)、樹脂PB−1を1.00部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーJを得た。
〔実施例11〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−3を1.00部(固形分)、樹脂PB−1を7.00部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーKを得た。
〔実施例12〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−13を3.00部(固形分)、樹脂PB−1を2.00部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーLを得た。
〔実施例13〕
固着する樹脂微粒子分散液の固着量のうち樹脂PA−4を2.50部(固形分)、樹脂PB−1を3.50部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーMを得た。
〔実施例14〕
実施例1の顔料分散ペーストの作製に用いた材料を下記に変更した。さらに単量体混合物中に添加する顔料ペーストの量を47.5部とし、固着する樹脂微粒子分散液をPA−5とPB−1とし、その固着量をそれぞれ2.50部、2.50部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーNを得た。
・スチレンモノマー 80.0部
・カーボンブラック 15.0部
〔実施例15〕
実施例1の顔料分散ペーストの作製に用いた材料を下記に変更し、固着する樹脂微粒子分散液をPA−6とPB−2とし、その固着量をそれぞれ2.50部、2.50部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーOを得た。
・スチレンモノマー 80.0部
・キナクリドン(Pigment Violet 19) 13.0部
〔実施例16〕
実施例1の顔料分散ペーストの作製に用いた材料を下記に変更し、固着する樹脂微粒子分散液をPA−7とPB−3とし、その固着量をそれぞれ2.50部、2.50部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーPを得た。
・スチレンモノマー 80.0部
・Cuフタロシアニン(Pigment Blue 15:3) 13.0部
〔実施例17〕
実施例1の固着する樹脂微粒子分散液をPA−7とPB−3とし、その固着量をそれぞれ0.90部、0.30部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーQを得た。
〔実施例18〕
<結着樹脂の製造例>
・ビスフェノールA・プロピレンオキサイド2.2モル付加物 50.0部
・ビスフェノールA・エチレンオキサイド2.2モル付加物 20.0部
・テレフタル酸 10.0部
・無水トリメリット酸 8.0部
・フマル酸 12.0部
・酸化ジブチル錫 0.005部
を4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー、及び窒素導入管を取りつけ、窒素雰囲気下で、220℃で5時間反応させ、ポリエステル樹脂P−4を得た。得られた樹脂の分子量はMw=22500、Mn=3600であった。
次に、
・樹脂P−4 100.0部
・Cuフタロシアニン(Pigment Blue 15:3) 5.0部
・パラフィンワックス(HNP−7:日本精鑞社製) 3.0部
上記トナー材料をヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)により十分予備混合を行った後、二軸式押出機で溶融混練し、冷却後、ハンマーミルを用いて粒径約1から2mm程度に粗粉砕した。次いでエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。さらに、得られた微粉砕物を多分割分級装置で分級して母粒子を得た。
次に、ヘンシェルミキサーを用い、母粒子100部と、樹脂微粒子分散液PA−8:0.60部とPB−3:0.50部を混合して、流動層乾燥機にて乾燥させ、微粒子が付着したトナー粒子を得た。そのトナー粒子をハイブリダイザーI型(奈良機械製作所製)に投入し、7000rpmで5分間処理を行い、樹脂微粒子を固着させた。前記処理を行ったトナー粒子に、実施例1と同様の方法で外添を行い、トナーRを得た。
〔実施例19〕
実施例17の固着する樹脂微粒子分散液をPA−9とPB−4とし、その固着量をそれぞれ0.60部、0.50部(固形分)とした以外は実施例17と同様にトナーを作製しトナーSを得た。
〔実施例20〕
実施例17の固着する樹脂微粒子分散液をPA−3とPB−1とし、その固着量をそれぞれ0.60部、0.50部(固形分)とした以外は実施例17と同様にトナーを作製しトナーTを得た。
〔比較例1〕
実施例1の固着する樹脂微粒子分散液をPA−3とPB−1とし、その固着量をそれぞれ8.00部、0.25部(固形分)とした以外は実施例1と同様にトナーを作製しトナーUを得た。
〔比較例2〕
比較例1において、固着する樹脂微粒子分散液をPA−3とPB−1とし、その固着量をそれぞれ0.50部、6.00部(固形分)とした以外は比較例1と同様にトナーを作製しトナーVを得た。
〔比較例3〕
比較例1において固着する樹脂微粒子分散液をPA−3とPB−5とし、その固着量をそれぞれ0.03部、0.03部(固形分)とした以外は比較例1と同様にトナーを作製しトナーWを得た。
〔比較例4〕
比較例1の固着する樹脂微粒子分散液をPA−10とPB−1とし、その固着量をそれぞれ2.50部、2.50部(固形分)とした以外は比較例1と同様にトナーを作製しトナーXを得た。
〔比較例5〕
比較例1の固着する樹脂微粒子分散液をPA−11とPB−1とし、その固着量をそれぞれ2.50部、4.00部(固形分)とした以外は比較例1と同様にトナーを作製しトナーYを得た。
〔比較例6〕
比較例1の固着する樹脂微粒子分散液をPA−10とPB−5とし、その固着量をそれぞれ0.02部、0.03部(固形分)とした以外は比較例1と同様にトナーを作製しトナーZを得た。
以上のトナーの評価結果を表3に示す。
その結果、実施例1乃至20においてはトナー飛散が抑制され、帯電の立ち上がり性および微小ドットにおける画像の安定性がともに良好であることがわかった。さらに、樹脂微粒子中のユニットAとBの量比が適正であり、かつ固着量が1.00質量%以上においては、保存安定性が良好であることがわかった。しかし、比較例のトナーにおいてはそれらを両立できるものではなかった。
Figure 2011137969
Figure 2011137969

Claims (4)

  1. 少なくとも結着樹脂、着色剤およびワックスを含有する母粒子に樹脂微粒子を固着したトナー粒子を有するトナーであって、
    該樹脂微粒子の質量が母粒子の質量に対して0.10質量%以上であり、該樹脂微粒子は、式1に示されるユニットAを含有する樹脂からなる樹脂微粒子aと、式2に示されるユニットBを含有する樹脂からなる樹脂微粒子bとを少なくとも含有し、樹脂微粒子a中のユニットAの含有量が該樹脂微粒子に対して0.010乃至0.800mmol/gであり、トナー粒子中のユニットAとユニットBとの含有量のモル比が0.10以上10.00以下であることを特徴とするトナー。
    Figure 2011137969
    (Xは置換基を有していてもよい脂肪族基または置換基を有していてもよい芳香族基。R1はH、アルカリ金属、炭素数1から4のアルキル基または芳香族基を示す。)
    Figure 2011137969
    (R2はH、炭素数1乃至4のアルキル基、アルコキシ基から選ばれる置換基を示す。)
  2. 該樹脂微粒子aを構成するユニットAがフェニルスルホン酸系ユニットであることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 該トナー粒子が水系媒体中で生成されたことを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
  4. 前記樹脂微粒子の質量が母粒子の質量に対して1.00質量%以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナー。
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