JP2012003206A - 電子写真用トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】尿素及びアルキル尿素から選ばれる1種以上の尿素系化合物及び/又はグアニジン、アルキルグアニジン及びそれらの酸付加塩から選ばれる1種以上のグアニジン系化合物、並びに中和剤の存在下、炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を70〜100モル%含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られる結晶性ポリエステルを水系媒体中に分散させる工程を含む、トナー用結晶性ポリエステルの水系分散液の製造方法。
【選択図】なし
Description
例えば、特許文献1には、耐熱保管性や画像かぶりを課題として、少なくとも樹脂と着色剤を含有するコアの表面にシェルを有するコア・シェル構造の静電荷像現像用トナーと樹脂被覆キャリアからなる静電荷像現像用現像剤であって、(1)当該静電荷像現像用トナーのシェルの8点平均膜厚が100〜300nmであり、(2)当該シェルの最大膜厚をHmax、最小膜厚をHminとしたときに、両者の比:Hmax/Hminが1.00〜1.50であり、(3)当該コアのガラス転移温度をTg1、当該シェルのガラス転移温度をTg2としたとき、30℃≦Tg1≦40℃、45℃≦Tg2≦55℃であり、かつ(4)当該樹脂被覆キャリアの体積平均粒径が20〜40μmである、静電荷像現像用現像剤が開示されている。
特許文献2には、スズ系触媒不使用のポリエステル樹脂を用い帯電特性、発色性、低温定着を課題として、1種類以上の非結晶性樹脂を含有する樹脂微粒子分散液と、着色剤を分散した着色剤分散液とを混合し、該樹脂微粒子及び着色剤を水系媒体中でトナー粒子径に凝集させて凝集体を形成し、これを加熱し融合させる、静電荷像現像用トナーの製造方法が開示されている。
しかしながら、樹脂に炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を70〜100モル%含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られた結晶性ポリエステルを製造後、樹脂分散液として用いた場合、トナーの転写性と印刷物の加圧保存性が低下する場合がある。
本発明の課題は、転写効率が高く、かつ印刷物の加圧保存性に優れた電子写真用トナーを得ることにあり、該トナー用の結晶性ポリエステルの水系分散液の製造方法を提供することにある。
[1]尿素及びアルキル尿素から選ばれる1種以上の尿素系化合物及び/又はグアニジン、アルキルグアニジン及びそれらの酸付加塩から選ばれる1種以上のグアニジン系化合物、並びに中和剤の存在下、炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を70〜100モル%含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られる結晶性ポリエステルを水系媒体中に分散させる工程を含む、トナー用結晶性ポリエステルの水系分散液の製造方法。
[2]前記[1]に記載の製造方法により得られるトナー用結晶性ポリエステルの水系分散液。
[3]前記[2]に記載のトナー用結晶性ポリエステルの水系分散液と非晶質樹脂の水系分散液とを凝集工程に付して凝集粒子を得る工程を含む、電子写真用トナーの製造方法。
[4]前記[3]に記載の製造方法により得られる電子写真用トナー。
トナーの転写効率が高くなるのは、前記結晶性ポリエステルの分散時に尿素やグアニジンを存在させることで、ポリエステルのエステル基に由来する水素結合を分断し、ポリエステル間の結合力が低下することで分散粒子径が均一化され、該分散粒子が凝集、熱融合した後のトナー粒子が、より球形化したためと推定される。
また、印刷物の保存性が向上するのは、前記結晶性ポリエステルの分散時に尿素やグアニジンを存在させることで、該結晶性ポリエステルのエステル基に由来する水素結合が分断され、結晶性ポリエステルが再結晶化し易くなったためと推定される。
以下、各構成について詳細に記載する。
本発明のトナー用結晶性ポリエステルの水系分散液は、尿素及びアルキル尿素から選ばれる1種以上の尿素系化合物及び/又はグアニジン、アルキルグアニジン及びそれらの酸付加塩から選ばれる1種以上のグアニジン系化合物、並びに中和剤の存在下、炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を70〜100モル%含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られる結晶性ポリエステル(以下、単に「結晶性ポリエステル」ともいう)を水系媒体中に分散させる工程を含む方法により製造される水系分散液である。
本発明に用いられる結晶性ポリエステルは、少なくとも、炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含むアルコール成分と、炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を70〜100モル%含むカルボン酸成分とを縮重合して得られる。
上記の「吸熱の最大ピーク温度」とは、実施例に記載する測定方法の条件下で観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度のことを指す。最大ピーク温度が軟化点と20℃以内の差であれば、最大ピーク温度を結晶性樹脂(結晶性ポリエステル)の融点とし、軟化点との差が20℃を超えるピークは非晶質樹脂のガラス転移に起因するピークとする。
前記樹脂の結晶性は、原料モノマーの種類とその比率、及び製造条件(例えば、反応温度、反応時間、冷却速度)等により調整することができる。
結晶性ポリエステルの原料モノマーであるアルコール成分は、ポリエステルの結晶性を高める観点から、炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含有する。
炭素数2〜12の脂肪族ジオールとしては、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、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、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール及び1,4−ブテンジオール等が挙げられる。これらの中でも、トナーの低温定着性、加圧保存安定性、及び環境安定性の観点からは、炭素数5〜9の脂肪族ジオールが好ましく、炭素数5〜6の脂肪族ジオールがより好ましく、また、結晶性の観点からは、炭素数2〜12のα,ω−直鎖アルカンジオールが好ましく、炭素数5〜9のα,ω−直鎖アルカンジオールがより好ましく、1,6−ヘキサンジオールが更に好ましい。
結晶性ポリエステルの原料モノマーであるカルボン酸成分としては、トナーの低温定着性及び印刷物の保存性の観点から、少なくとも炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を使用する。
なお、本発明においては、カルボン酸並びにその酸無水物及びそのアルキル(炭素数1〜3)エステル等の誘導体等を、カルボン酸化合物と総称する。なお、アルキルエステルのアルキル基は炭素数に含めない。
炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物としては、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,10−デカンジカルボン酸等が挙げられる。これらの中でも、トナーの低温定着性、加圧保存安定性、及び環境安定性の観点から、炭素数10〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物が好ましく、セバシン酸がより好ましい。
炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物の含有量は、カルボン酸成分中、70〜100モル%であり、好ましくは80〜100モル%、より好ましくは90〜100モル%、更に好ましくは実質的に100モル%である。当該含有量が、カルボン酸成分中、70モル%未満であると、トナーの低温定着性が低下する。
芳香族ジカルボン酸化合物の具体例としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸及びこれらの酸の無水物、並びにそれらのアルキル(炭素数1〜3)エステルが好ましく挙げられる。該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。芳香族ジカルボン酸化合物の含有量は、トナーの帯電性の観点から、カルボン酸成分中、好ましくは0〜30モル%、より好ましくは0〜20モル%、更に好ましくは0〜10モル%である。
3価以上の多価カルボン酸化合物としては、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、ピロメリット酸等の芳香族カルボン酸、及びこれらの酸無水物、アルキル(炭素数1〜3)エステル等の誘導体が挙げられる。3価以上の多価カルボン酸化合物の含有量は、トナーの耐久性の観点から、カルボン酸成分中、好ましくは0〜30モル%、より好ましくは0〜20モル%、更に好ましくは0〜10モル%である。
縮重合反応の原料モノマーであるアルコール成分とカルボン酸成分とのモル比(カルボン酸成分/アルコール成分)は、低温定着性、加圧保存性及び環境安定性を向上させるために、好ましくは1.03〜1.20であり、より好ましくは1.03〜1.15であり、更に好ましくは1.04〜1.12であり、より更に好ましくは1.05〜1.10である。
本発明に用いられる結晶性ポリエステルは、(i)スチレン系樹脂の原料モノマー、及び(ii)該スチレン系樹脂の原料モノマーと前記アルコール成分のいずれとも反応し得る両反応性モノマーを用いて縮重合反応に加えて付加重合反応に付すことにより、結晶性ポリエステルを複合樹脂とすることもできる。
スチレン系樹脂成分の原料モノマーとしては、スチレン、又はα−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体(以下、スチレンとスチレン誘導体をまとめて「スチレン誘導体」と称する)が用いられる。
両反応性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸及び無水マレイン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、縮重合反応及び付加重合反応の反応性の観点から、アクリル酸、メタクリル酸又はフマル酸がより好ましい。
本発明に用いられる結晶性ポリエステルの物性は以下の通りである。
結晶性ポリエステルの軟化点は、トナーの転写効率及び印刷物の保存性の観点から、60〜160℃が好ましく、60〜120℃がより好ましく、65〜100℃が更に好ましく、65〜90℃がより更に好ましい。
結晶性ポリエステルの融点は、トナーの転写効率及び印刷物の保存性の観点から、好ましくは60〜130℃、より好ましくは65〜110℃、更に好ましくは65〜90℃である。
また、重量平均分子量も、数平均分子量と同様の観点から、好ましくは3,000以上、より好ましくは5,000以上、更に好ましくは8,000以上であり、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下、更に好ましくは30,000以下、より更に好ましくは20,000以下である。上記観点から、結晶性ポリエステルの重量平均分子量は、3,000〜100,000が好ましく、5,000〜50,000がより好ましく、5,000〜30,000が更に好ましく、8,000〜20,000がより更に好ましい。
なお、本発明において、結晶性ポリエステルの数平均分子量及び重量平均分子量は、いずれもクロロホルム可溶分を測定した値をいう。
なお、結晶性ポリエステルを前記複合樹脂とした場合には、結晶性ポリエステル中のスチレン系樹脂成分の数平均分子量は、複合樹脂である結晶性樹脂における分散性の観点から、400〜7,000が好ましく、1,000〜4,000がより好ましく、1,500〜3,000が更に好ましい。本発明において、スチレン系樹脂の数平均分子量は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分を測定した値をいう。
結晶性ポリエステルの水酸基価は、トナーの転写効率及び印刷物の保存性の観点より、1〜20mgKOH/gが好ましく、5〜15mgKOH/gがより好ましく、7〜13mgKOH/gが更に好ましい。
なお、軟化点、融点、数平均分子量、重量平均分子量、酸価及び水酸基価は、原料モノマー組成、重合開始剤、分子量、触媒量等の調整又は反応条件の選択により容易に調整することができる。
結晶性ポリエステルは、アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合反応により得られ、該縮重合反応はエステル化触媒の存在下で行うことが好ましく、トナーの耐久性の高いポリエステルを得る観点から、エステル化触媒とピロガロール化合物の共存在下で行うことがより好ましい。なお、後述する非晶質樹脂の製造においても同様である。
上記縮重合に好適に用いられるエステル化触媒としては、チタン化合物及びSn−C結合を有していない錫(II)化合物が挙げられ、これらは1種又は2種以上を併せて使用することができる。
チタン化合物の具体例としては、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C3H7O)2〕、チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート〔Ti(C4H10O2N)2(C3H7O)2〕、チタンジペンチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C5H11O)2〕、チタンジエチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C2H5O)2〕、チタンジヒドロキシオクチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(OHC8H16O)2〕、チタンジステアレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C18H37O)2〕、チタントリイソプロピレートトリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)1(C3H7O)3〕、及びチタンモノプロピレートトリス(トリエタノールアミネート)〔Ti(C6H14O3N)3(C3H7O)1〕等が挙げられる。これらの中ではチタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート、チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート、及びチタンジペンチレートビストリエタノールアミネートが好ましく、これらは、例えば(株)マツモト交商の市販品としても入手可能である。
Sn−O結合を有する錫(II)化合物としては、シュウ酸錫(II)、ジ酢酸錫(II)、ジオクタン酸錫(II)、ジラウリル酸錫(II)、ジステアリン酸錫(II)、及びジオレイン酸錫(II)等の炭素数2〜28のカルボン酸基を有するカルボン酸錫(II);ジオクチロキシ錫(II)、ジラウロキシ錫(II)、ジステアロキシ錫(II)、及びジオレイロキシ錫(II)等の炭素数2〜28のアルコキシ基を有するジアルコキシ錫(II);酸化錫(II);硫酸錫(II)等が挙げられる。
Sn−X(Xはハロゲン原子を示す)結合を有する化合物としては、塩化錫(II)、臭化錫(II)等のハロゲン化錫(II)等が挙げられる。これらの中では、帯電立ち上がり効果及び触媒能の点から、(R1COO)2Sn(ここでR1は炭素数5〜19のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表される脂肪酸錫(II)、(R2O)2Sn(ここでR2は炭素数6〜20のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表されるジアルコキシ錫(II)、及びSnOで表される酸化錫(II)が好ましく、(R1COO)2Snで表される脂肪酸錫(II)及び酸化錫(II)がより好ましく、ジオクタン酸錫(II)、ジステアリン酸錫(II)、及び酸化錫(II)が更に好ましく用いられる。
ピロガロール化合物は、互いに隣接する3個の水素原子が水酸基で置換されたベンゼン環を有するものであり、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,3,4−テトラヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、エピガロカテキン、エピガロカテキンガレート等のカテキン誘導体等が挙げられる。
縮重合反応におけるピロガロール化合物の存在量は、縮重合反応に供されるアルコール成分とカルボン酸成分との総量100重量部に対して、0.001〜1重量部が好ましく、0.005〜0.4重量部がより好ましく、0.01〜0.2重量部が更に好ましい。ここで、ピロガロール化合物の存在量とは、縮重合反応に供したピロガロール化合物の全配合量を意味する。
ピロガロール化合物とエステル化触媒との重量比(ピロガロール化合物/エステル化触媒)は、トナーの耐久性の観点から、0.01〜0.5が好ましく、0.03〜0.3がより好ましく、0.05〜0.2が更に好ましい。
また、例えば樹脂の強度を上げるために全モノマーを一括仕込みしたり、低分子量成分を少なくするために2価のモノマーを先ず反応させた後、3価以上のモノマーを添加して反応させる等の方法を用いてもよい。また、重合の後半に反応系を減圧することにより、反応を促進させてもよい。
本発明の方法は、尿素及びアルキル尿素から選ばれる1種以上の尿素系化合物及び/又はグアニジン、アルキルグアニジン及びそれらの酸付加塩から選ばれる1種以上のグアニジン系化合物、並びに中和剤の存在下、炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を70〜100モル%含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られる結晶性ポリエステルを水系媒体中に分散させる工程を含む。
上記工程で用いられる結晶性ポリエステルは、縮重合反応により、製造後、一定期間保存したものであることが、本発明の効果を発揮する上で好ましい。保存期間としては、2週間以上が好ましく、1ケ月以上であることがより好ましく、期限は特にないが例えば3年程度が挙げられる。保存時の温度は、0〜40℃が好ましく、5〜35℃がより好ましい。保存中に水素結合が関与する構造が徐々に形成されるため、保存後の結晶性ポリエステルを樹脂分散液にし、トナーを製造した場合に、トナーの転写性と印刷物の保存性の低下が顕著になると考えられる。
結晶性ポリエステルの中和度は、分散粒子径を均一に、且つ小粒径化させ、トナーの転写効率及び印刷物の保存性を高める観点から、40〜120モル%が好ましく、40〜100モル%が好ましく、50〜80モル%が更に好ましい。
アルキルグアニジンの具体例としては、メチルグアニジン、エチルグアニジン、n−プロピルグアニジン、イソプロピルグアニジン、n−ブチルグアニジン、2−メチルプロピルグアニジン、t−ブチルグアニジン、n−ペンチルグアニジン、n−ヘキシルグアニジン等のN−アルキル置換されたグアニジンが挙げられる。アルキル基としては、炭素数1〜6が好ましく、炭素数1〜3がより好ましく、ヒドロキシル基を有するアルキル基であってもよい。グアニジン系化合物におけるアルキル基の置換基数は、好ましくは1又は2である。酸付加塩としては、塩酸塩、硝酸塩、炭酸塩等の無機酸塩、コハク酸塩、酢酸塩、グルタミン酸塩、乳酸塩、クエン酸塩、シュウ酸塩等の有機酸塩が挙げられる。
本発明の方法におけるグアニジン系化合物の合計の使用量は、分散粒子径を均一に且つ小粒径化させ、トナーの転写効率及び印刷物の保存性を高める観点から、結晶性ポリエステル100重量部に対して、好ましくは0.3〜15重量部、好ましくは0.5〜15重量部、より好ましくは0.5〜10重量部、更に好ましくは1〜8重量部、より更に好ましくは2〜8重量部である。
本発明の方法における尿素系化合物及びグアニジン系化合物の合計の使用量は、分散粒子径を均一に且つ小粒径化させ、トナーの転写効率及び印刷物の保存性を高める観点から、結晶性ポリエステル100重量部に対して、好ましくは0.3〜15重量部、好ましくは0.5〜15重量部、より好ましくは0.5〜10重量部、更に好ましくは1〜8重量部、より更に好ましくは2〜8重量部である。
結晶性ポリエステルの未中和のカルボキシ基と水酸基との合計モル数は下記の式から、求めることができる。
結晶性ポリエステルの未中和カルボキシ基及び水酸基の合計モル数=〔結晶性ポリエステルの酸価(KOHmg/g)×[(100−中和度)/100]+結晶性ポリエステルの水酸基価(KOHmg/g)〕/56000×[樹脂の重量(g)]
(但し、中和度が100を超える場合は、ポリエステルの未中和カルボキシ基のモル数は0とする。中和度は、後述する計算式により求めることができる。)
<方法(A)>
方法(A)は、下記工程A1及びA2を含む、トナー用結晶性ポリエステルの水系分散液の製造方法である。
工程A1:炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を70〜100モル%含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られる結晶性ポリエステル、尿素系化合物及び/又はグアニジン系化合物、中和剤、有機溶剤並びに水、更に必要に応じて界面活性剤、を混合し、結晶性ポリエステルの分散液を得る工程。
工程A2:前記工程A1で得られた分散液から、有機溶剤を除去することにより、該結晶性ポリエステルの水系分散液を得る工程。
より好ましくは、トナーの転写効率及び印刷物の保存性の観点から、結晶性ポリエステルを有機溶剤に溶解した後、得られた溶液に、尿素系化合物及び/又はグアニジン系化合物を添加し、更に中和剤及び水を添加して、分散液を得ることが好ましい。
有機溶剤により結晶性ポリエステルの運動性が高まり、尿素系化合物及び/又はグアニジン系化合物の効果を高めることができると考えられる。
工程A1は、結晶性ポリエステルの分散性の観点から、好ましくは30〜90℃、より好ましくは40〜80℃で分散液を得ることが好ましい。
工程A2では、当該分散液から蒸留等によって有機溶剤を除去することにより結晶性ポリエステルの水系分散液を得る方法がより好ましい。
具体例としては、エタノール(26.0)、イソプロパノール(23.5)、及びイソブタノール(21.5)等のアルコール系溶媒;アセトン(20.3)、メチルエチルケトン(19.0)、メチルイソブチルケトン(17.2)、及びジエチルケトン(18.0)等のケトン系溶媒;ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン(18.6)、及びジオキサン(20.5)等のエーテル系溶媒;酢酸エチル(18.6)が挙げられる。カッコ内は、SP値を示す。これらの中では、結晶性ポリエステルの分散性の観点から、メチルエチルケトン、酢酸エチルが好ましい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系(例えばアルキルエーテルカルボン酸塩等)等のアニオン性界面活性剤;アミン塩型、第4級アンモニウム塩型等のカチオン性界面活性剤;後述の非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
混合の際は、アンカー翼等の一般的に用いられている混合撹拌装置で撹拌することが好ましい。また、前記工程A2で有機溶剤を除去する方法は蒸留に限定されず、任意の方法で行うことができる。
前記方法(A)において、中和剤及び中和度は、前述のとおりである。
有機溶剤の使用量は、結晶性ポリエステルの分散性並びに尿素系及びグアニジン系化合物によるトナーの転写効率及び印刷物の保存性を高める観点から、結晶性ポリエステル100重量部に対して、好ましくは100〜1000重量部、より好ましくは150〜600重量部、更に好ましくは200〜400重量部である。
結晶性ポリエステルと混合する際に用いる水の使用量は、結晶性ポリエステルの分散性の観点から、有機溶剤100重量部に対して、好ましくは100〜1000重量部、より好ましくは120〜500重量部、更に好ましくは130〜300重量部である。
界面活性剤を使用する場合、その使用量は、結晶性ポリエステルの分散性の観点から、結晶性ポリエステル100重量部に対して、好ましくは0.1〜20重量部、より好ましくは0.5〜10重量部である。
方法(B)は、下記工程B1及びB2を含む、トナー用結晶性ポリエステルの水系分散液の製造方法である。
工程B1:炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を70〜100モル%含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られる結晶性ポリエステル、尿素系化合物及び/又はグアニジン系化合物、非イオン性界面活性剤、並びに中和剤、更に必要に応じて界面活性剤と混合する工程。
工程B2:前記工程B1で得られた混合液に、水を添加することにより、該結晶性ポリエステルの水系分散液を得る工程。
より好ましくは、結晶性ポリエステル、尿素系化合物及び/又はグアニジン系化合物、非イオン性界面活性剤を混合した後、中和剤及び更に必要に応じて、他の界面活性剤を混合する方法である。
非イオン性界面活性剤により結晶性ポリエステルの運動性が高まり、尿素系化合物及び/又はグアニジン系化合物の効果を高めることができると考えられる。
中和剤及び中和度は、前述の通りである。工程B1の温度は、結晶性ポリエステルを非イオン性界面活性剤と混合する観点から、30〜200℃が好ましく、40〜150℃が更に好ましい。
尚、工程B1及びB2では実質的に有機溶剤を用いない。
また、方法(B)は、少なくとも水及び非イオン性界面活性剤があればよいため、有機溶剤に不溶な樹脂にも適用できる他、有機溶剤の回収や作業環境維持のための設備負担が不要であり、また機械的手段を利用する場合に必要とされる特別な装置も不要であるため、経済的に樹脂粒子分散液を製造できるという利点も有する。
非イオン性界面活性剤の曇点は、常圧、水中でポリエステルを微粒化させる場合には、70〜105℃が好ましく、80〜105℃がより好ましい。
非イオン性界面活性剤の使用量は、結晶性ポリエステル100重量部に対して、結晶性ポリエステルの融点を下げる観点並びに尿素系及びグアニジン系化合物によるトナーの転写効率及び印刷物の保存性を高める観点からは5重量部以上が好ましく、トナーに残存する非イオン性界面活性剤を制御する観点からは80重量部以下が好ましい。したがって、これらを両立させる観点から、非イオン性界面活性剤の使用量は、結晶性ポリエステル100重量部に対して、5〜80重量部が好ましく、10〜70重量部がより好ましく、20〜60重量部が更に好ましい。尚、工程B1において、本発明を損なわない限り、水が一部含有されていてもよい。工程B1で得られた混合液は、溶液又は分散液であることが好ましい。
工程B2では、工程1で得られた混合液に水を添加することで、水系分散液を得る。
添加する水の量は、結晶性ポリエステル100重量部に対して、100〜5000重量部が好ましく、200〜3000重量部がより好ましく、300〜2000重量部が更に好ましい。
結晶性ポリエステルの水系分散液の固形分濃度は、適宜水を加えることにより、好ましくは3〜50重量%、より好ましくは5〜30重量%、更に好ましくは7〜15重量%に調整される。
得られる結晶性ポリエステルの分散粒子の平均粒径は、トナーの転写効率及び印刷物の保存性を向上させる観点から、体積中位粒径で0.05〜0.8μmが好ましく、0.05〜0.5μmがより好ましく、0.05〜0.25μmが更に好ましい。
結晶性ポリエステルの分散粒子のCV値(%)は、粒子の均一性によるトナーの転写効率及び印刷物の保存性を向上させる観点から、30以下が好ましく、25以下がより好ましく、生産効率の観点から5以上が好ましく、15以上がより好ましく、これらの観点から、5〜30が好ましく、15〜30がより好ましく、15〜25がより更に好ましい。
本発明の製造方法により得られた水系分散液中に分散する結晶性ポリエステル粒子は、体積中位粒径が小さく、かつ粒度分布の変動係数(CV値)が小さいという特徴を有する。そのため、該結晶性ポリエステルの水系分散液を用いて得られる本発明の電子写真用トナーは、トナーの転写効率及び印刷物の保存性に優れる。
本発明の電子写真用トナーで用いられる非晶質樹脂は、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮重合させて得られる縮重合系樹脂であることが好ましい。本発明においては、非晶質樹脂は、前記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物及び/又は炭素数2〜12の脂肪族ジオールを70モル%以上含有するアルコール成分とカルボン酸成分とを縮重合させて得られるポリエステル樹脂であることが好ましい。
前記ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物又は炭素数2〜12の脂肪族ジオールを用いることができる。炭素数2〜12の脂肪族ジオールとしては、前述の結晶性ポリエステルに記載されたものが挙げられ、炭素数2〜5の脂肪族ジオールが好ましく、1,2−プロパンジオールがより好ましい。
これらの中では、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物が、印刷物の保存性が向上するため好ましい。
ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の合計含有量は、アルコール成分中、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80〜100モル%、更に好ましくは90〜100モル%である。
アルコール成分に含有され得るビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物又は炭素数2〜12の脂肪族ジオール以外のアルコールとしては、前記結晶性ポリエステルに用いられるのと同様の3価以上のアルコールを例示することができる。
非晶質樹脂のカルボン酸成分は、印刷物の保存性を高める観点から、芳香族ジカルボン酸化合物を含有することが好ましく、テレフタル酸化合物を含有することがより好ましい。なお、テレフタル酸化合物をカルボン酸成分として用いて得られた非晶質樹脂と、テレフタル酸化合物を用いずに得られた非晶質樹脂とをそれぞれ準備し、組み合わせて用いてもよい。なお、芳香族ジカルボン酸化合物としては、前述の結晶性ポリエステルに記載されたものが挙げられる。
芳香族ジカルボン酸化合物を含有する場合、その含有量は、印刷物の保存性を高める観点から、カルボン酸成分中、好ましくは30〜95モル%、より好ましくは40〜90モル%、更に好ましくは50〜85モル%である。
上記炭素数2〜10の脂肪族ジカルボン酸を含有する場合、その含有量は、カルボン酸成分中、好ましくは5〜60モル%、より好ましくは5〜40モル%、更に好ましくは5〜30モル%である。上記炭素数8〜20のアルキル基又は炭素数8〜20のアルケニル基で置換されたコハク酸を含有する場合、その含有量は、カルボン酸成分中、好ましくは3〜30モル%、より好ましくは5〜20モル%、更に好ましくは5〜15モル%である。
また、芳香族ジカルボン酸化合物以外の使用し得る3価以上の多価カルボン酸化合物としては、前記結晶性ポリエステルに用いられるのと同様のものを例示することができる。
3価以上の多価カルボン酸化合物を含有する場合、その含有量は、カルボン酸成分中、好ましくは3〜40モル%、より好ましくは5〜35モル%、更に好ましくは5〜30モル%である。
非晶質樹脂の軟化点は、トナーの低温定着性及び印刷物の保存安定性の観点から、好ましくは70〜180℃、より好ましくは90〜150℃である。なお、本発明に用いられる非晶質樹脂は、軟化点の高い樹脂(以下、高軟化点樹脂と称する)と軟化点の低い樹脂(以下、低軟化点樹脂と称する)とを併用することで、トナーの低温定着性、加圧保存安定性、及び環境安定性の点においてより優れるものとなる。高軟化点樹脂と低軟化点樹脂とを併用する場合、一方又は両者を2種以上用いてもよい。
具体的には、高軟化点樹脂の軟化点は、好ましくは110〜150℃であり、低軟化点樹脂の軟化点は、好ましくは90℃以上、110℃未満である。併用する高軟化点樹脂の軟化点と低軟化点樹脂の軟化点は、10℃以上異なることが好ましく、15〜40℃異なることがより好ましい。
高軟化点樹脂と低軟化点樹脂を併用する場合、高軟化点樹脂の低軟化点樹脂に対する重量比(高軟化点樹脂/低軟化点樹脂)は、1/3〜3/1が好ましく、1/3〜2/1がより好ましく、1/2〜1/1が更に好ましい。
非晶質樹脂のガラス転移温度(Tg)は、トナーの低温定着性及び印刷物の保存安定性の観点から、好ましくは45〜80℃、より好ましくは55〜75℃である。
非晶質樹脂の数平均分子量は、1,000〜6,000が好ましく、2,000〜5,000がより好ましい。また、重量平均分子量は、好ましくは10,000以上、より好ましくは30,000以上であり、好ましくは1,000,000以下である。なお、非晶質樹脂の数平均分子量及び重量平均分子量は、いずれもテトラヒドロフラン可溶分を測定した値をいう。
なお、軟化点、酸価、Tg、数平均分子量及び重量平均分子量は、原料モノマー組成、重合開始剤、分子量、触媒量等の調整又は反応条件の選択により調整することができる。
本発明で用いられる非晶質樹脂には、変性非晶質樹脂も含まれる。
変性非晶質樹脂としては、例えば、樹脂がウレタン結合で変性されたウレタン変性ポリエステル、ポリエステルがエポキシ結合で変性されたエポキシ変性ポリエステル、及びポリエステル成分を含む2種以上の樹脂を有するハイブリッド樹脂等が挙げられる。
非晶質樹脂として、前記ポリエステル樹脂とその変性非晶質樹脂は、いずれか一方でも、両者が併用されてもよく、具体的には、ポリエステル、及び/又はポリエステルとスチレン系樹脂とを有するハイブリッド樹脂であってもよい。
非晶質樹脂の水系分散液は、結晶性ポリエステルを非晶質樹脂に置き換えた以外は、前記結晶性ポリエステルの水系分散液の製造法で製造することが、トナーの転写効率の観点から好ましい。
非晶質樹脂の水系分散液の体積中位粒径は、トナー粒子中に結晶性ポリエステルを微分散する観点から、0.05〜0.8μmが好ましく、0.05〜0.5μmがより好ましく、0.05〜0.25μmが更に好ましい。
本発明のトナーの製造方法は、前記方法により得られる結晶性ポリエステルの水系分散液と非晶質樹脂の水系分散液(好ましくは結晶性ポリエステルの水系分散液、非晶質樹脂の水系分散液及び着色剤の分散液)とを凝集工程に付して凝集粒子を得る工程を含み、得られた凝集粒子を更に合一工程に付して合一粒子を得る工程含む製造方法が好ましい。
本発明のトナーは、下記工程1及び工程2を含む製造方法により得ることが好ましい。
工程1:炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を70〜100モル%含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られる結晶性ポリエステルの水系分散液と非晶質樹脂の水系分散液とを凝集工程に付して、凝集粒子の水系分散液を得る工程。
工程2:工程1で得られた凝集粒子を合一工程に付し、合一粒子を得る工程。
以下、工程1及び工程2について順に説明する。
工程1は、結晶性ポリエステルの水系分散液と非晶質樹脂の水系分散液とを凝集工程に付して、凝集粒子の水系分散液を得る工程である。
結晶性ポリエステル及び非晶質樹脂の重量比[結晶性ポリエステル/非晶質樹脂]は、トナーの転写効率及び印刷物の保存性の観点から、5/95〜40/60が好ましく、6/94〜30/70がより好ましく、7/93〜25/75が更に好ましい。
凝集工程では、着色剤、荷電制御剤、離型剤、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、及び老化防止剤等の添加剤を添加してから凝集させてもよい。該添加剤は、水系分散液としてから使用することもできる。
離型剤を添加する場合、その添加量は、樹脂粒子(A)中への分散性の観点から、結晶性ポリエステル及び非晶質樹脂の合計量100重量部に対して0.5〜10重量部が好ましく、1〜8重量部がより好ましく、1〜7重量部が更に好ましい。
凝集工程において、系内の固形分濃度は、均一な凝集を起こさせるために、5〜50重量%が好ましく、5〜30重量%がより好ましく、5〜20重量%が更に好ましい。
同様の観点から、凝集工程における系内の温度は、「混合樹脂の軟化点−60℃」(混合樹脂の軟化点より60℃低い温度を意味する、以下同様)以上、且つ混合樹脂の軟化点以下であることが好ましい。マスターバッチを使用する場合は、それに用いた樹脂をも含めて加重平均した温度を、混合樹脂の軟化点とする。本明細書において「混合樹脂の軟化点」とは、結晶性ポリエステルの軟化点及び非晶質樹脂の軟化点を加重平均した温度をいう。
樹脂粒子を調製する際に結晶性ポリエステル又は非晶質樹脂に添加剤を予め混合する場合には、予め結晶性ポリエステルと添加剤とを溶融混練することが好ましい。
溶融混練には、オープンロール型二軸混練機を使用することが好ましい。オープンロール型二軸混練機は、2本のロールが平行に近接して配設された混練機であり、各ロールに熱媒体を通すことにより、加熱機能又は冷却機能を付与することができる。したがって、オープンロール型二軸混練機は、溶融混練する部分がオープン型であり、また加熱ロールと冷却ロールを備えていることから、通常の二軸押出機と異なり、溶融混練の際に発生する混練熱を容易に放熱することができる。
別途各添加剤を水等の分散媒中に分散させた分散液を調製する場合は、工程1は、結晶性ポリエステルの水系分散液、非晶質樹脂の水系分散液及び着色剤の分散液を凝集工程に付し、樹脂粒子(A)の水系分散液を得る工程であることが好ましい。
無機金属塩としては、例えば、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、及び硫酸アルミニウム等の金属塩;ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、及び多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体が挙げられる。無機アンモニウム塩としては、例えば硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等が挙げられる。
凝集剤を添加する場合、その添加量は、トナーの耐環境特性の観点から、結晶性ポリエステル及び非晶質樹脂の合計量100重量部に対して60重量部以下が好ましく、55重量部以下がより好ましく、50重量部以下が更に好ましい。
凝集剤は、水系媒体に溶解させて添加することが好ましく、凝集剤の添加時及び添加終了後は十分撹拌することが好ましい。
これらの観点から、好ましくは0〜65℃、より好ましくは10〜55℃程度の温度で撹拌して分散処理する等の通常の方法により、均一な樹脂分散液を調製することができる。
水系媒体の使用量は、粒径が均一な凝集粒子を得る観点から、結晶性ポリエステル及び非晶質樹脂の合計量100重量部に対して100〜3000重量部が好ましく、400〜3000重量部がより好ましく、800〜3000重量部がさらに好ましい。
工程2は、工程1で得られた凝集粒子を合一工程に付し、合一粒子を得る工程である。
工程2では、工程1で得られた凝集粒子の水系分散液に必要に応じて凝集停止剤を加えた後、必要に応じて、加熱することにより合一粒子を得ることができる。
工程2における系内の温度は、目的とするトナーの粒径、粒度分布、形状制御及び粒子の融着性の観点から、「混合樹脂の軟化点−30℃」以上、「該軟化点+10℃」以下が好ましく、「該軟化点−25℃」以上、「該軟化点+10℃」以下がより好ましく、「該軟化点−20℃」以上、「該軟化点+10℃」以下が更に好ましい。具体的には、好ましくは40〜90℃、より好ましくは50〜80℃に維持することが好ましい。また、撹拌速度は、凝集粒子が沈降しない速度が好ましい。
なお、凝集停止剤を用いる場合、凝集停止剤として界面活性剤を用いることが好ましく、アニオン性界面活性剤を用いることがより好ましい。アニオン性界面活性剤のうち、アルキルエーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩、及び直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を用いることが更に好ましい。
凝集工程及び/又は合一工程で得られた樹脂粒子を、適宜、ろ過等の固液分離工程、洗浄工程、乾燥工程に供することにより、本発明の電子写真用トナー(単にトナーと称することがある)を得ることができる。
洗浄工程では、トナーとして十分な帯電特性及び信頼性を確保する目的から、トナー表面の金属イオンを除去するため、酸を用いることが好ましい。また、添加した非イオン性界面活性剤も洗浄により完全に除去することが好ましく、非イオン性界面活性剤の曇点以下での水系溶液での洗浄が好ましい。洗浄は複数回行うことが好ましい。
また、乾燥工程では、振動型流動乾燥法、スプレードライ法、冷凍乾燥法、フラッシュジェット法等、任意の方法を採用することができる。トナーの乾燥後の水分含量は、帯電性の観点から、好ましくは1.5重量%以下、更には1.0重量%以下に調整することが好ましい。
トナー中、尿素系化合物及びグアニジン系化合物の合計の含有量は、分散粒子径を均一化及び小粒径化させ、トナーの転写効率及び印刷物の保存性を高める観点から、好ましくは1〜1000ppm、より好ましくは10〜500ppm、更により好ましくは20〜100ppmである。
以上のようにして得られたトナーは、外添処理時の融着性が低いため、流動化剤等の助剤を外添剤としてトナー粒子表面に容易に添加することができる。外添剤としては、表面を疎水化処理したシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、酸化セリウム微粒子、及びカーボンブラック等の無機微粒子;ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、及びシリコーン樹脂等のポリマー微粒子等、任意の微粒子が使用できる。
外添剤の個数平均粒子径は、好ましくは4〜200nm、より好ましくは8〜30nmである。外添剤の個数平均粒子径は、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡を用いて求められる。
本発明の電子写真用トナーの体積中位粒径は、トナーの高画質化及び生産性の観点から、1〜10μmが好ましく、2〜8μmがより好ましく、3〜7μmが更に好ましい。
本発明のトナー中、結晶性ポリエステル及び非晶質樹脂の重量比[結晶性ポリエステル/非晶質樹脂]は、トナーの転写効率及び印刷物の保存性の観点から、5/95〜40/60が好ましく、6/94〜30/70がより好ましく、7/93〜25/75が更に好ましい。
トナーに用いられる結着樹脂の酸価は、トナーの帯電性、転写効率及び印刷物の保存性の観点より、1〜40mgKOH/gが好ましく、2〜35mgKOH/gがより好ましく、3〜30mgKOH/gが更に好ましい。
トナーに用いられる結着樹脂の軟化点は、トナーの低温定着性、転写効率及び印刷物の保存性の観点から、80〜160℃が好ましく、80〜150℃がより好ましく、90〜140℃が更に好ましい。また、結着樹脂のガラス転移温度は、上記同様の観点から、45〜80℃が好ましく、50〜70℃がより好ましい。
本発明の電子写真用トナーにおいて、本発明のトナー用結着樹脂の含有量は、全結着樹脂中、50重量%以上が好ましく、70重量%以上がより好ましく、80重量%以上がより好ましく、90重量%以上が更に好ましく、実質的に100重量%であることがより更に好ましい。
本発明の電子写真用トナーは、一成分系現像剤として、又はキャリアと混合して二成分系現像剤として使用することができる。
[樹脂物性の測定]
実施例及び比較例で得られた結晶性ポリエステル及び非晶質樹脂等の樹脂物性、並びに各粒子の体積中位粒径(D50)の測定及びCV値の算出は次の通りに行った。
フローテスター((株)島津製作所製、商品名:「CFT−500D」)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
示差走査熱量計(DSC;ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、商品名:「Q−100」)を用いて、室温(20℃)から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した試料をそのまま1分間静止させ、その後、昇温速度10℃/分で180℃まで昇温しながら測定した。観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を吸熱の最大ピーク温度(1st RUNの吸熱の最大ピーク温度)とし、最大ピーク温度が軟化点と20℃以内の差であれば結晶性ポリエステルとし、その結晶性ポリエステルの融点とした。
以下の方法により、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により分子量分布を測定し、樹脂の数平均分子量Mn及び重量平均分子量Mwを求めた。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、樹脂をクロロホルムに溶解させた。ついで、この溶液をポアサイズ2μmのフッ素樹脂フィルター(住友電気工業(株)製、商品名:FP−200)を用いて濾過して不溶成分を除き、試料溶液とした。
(2)分子量測定
下記装置を用いて、溶離液としてクロロホルムを、毎分1mlの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定化させた。そこに試料溶液100μlを注入して測定を行った。試料の分子量は、あらかじめ作製した検量線に基づき算出した。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン(東ソー(株)製の単分散ポリスチレン;2.63×103、2.06×104、1.02×105、ジーエルサイエンス(株)製の単分散ポリスチレン;2.10×103、7.00×103、5.04×104(数平均分子量))を標準試料として作成したものを用いた。
測定装置:CO−8010(商品名、東ソー(株)製)
分析カラム:GMHXL+G3000HXL(いずれも商品名、東ソー(株)製)
樹脂の酸価は、JIS K 0070の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K 0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更した。
また、樹脂の水酸基価は、JIS K 1557に基づき下記条件で測定した。
試料量:2g
アセチル化試薬:無水酢酸65mLとピリジン935mLとを混合した溶液10mL
触媒:なし
反応温度:99℃
反応時間:2時間
溶媒:アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))
滴定液:0.5mol/L KOHエタノール溶液
樹脂がアニオン性である場合の中和度(モル%)は、下記式によって求めた。
中和度={[中和剤の重量(g)/中和剤の当量]/〔[樹脂の酸価(KOHmg/g)×樹脂の重量(g)]/(56×1000)〕}×100
レーザー回折型粒径測定機((株)堀場製作所製、商品名:「LA−920」)を用いて、測定用セルに蒸留水を加え、吸光度が適正範囲になる濃度で体積中位粒径(D50)を測定した。
また、CV値は下記の式に従って算出した。水系分散液中の樹脂粒子のCV値が低い方が、粒径が揃っていることを示す。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積中位粒径(D50))×100
示差走査熱量計(DSC;ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、商品名:「Q−100」)を用いて、試料を0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/minで昇温し、吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
(結晶性ポリエステルA〜Cの製造)
表1に示す配合量の縮重合系樹脂成分の単量体を、窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコに入れ、140℃に加熱6時間反応させた後、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させた。200℃にて反応率80%まで反応させた後、2−エチルヘキサン酸錫20gを加えて、更に200℃にて2時間反応を行った。更に8kPaにて2時間反応を行い、結晶性ポリエステルA〜Cを得た。ここで反応率とは、アルコール成分及びカルボン酸成分のカルボキシ基と水酸基とから計算される理論反応水の排出完了時を100%として換算された値である。
(結晶性ポリエステルの水系分散液の調製)
撹拌装置、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた5L容の容器にメチルエチルケトン600gを投入し、製造例1〜3で製造した結晶性ポリエステル(室温(20℃)1ケ月保存品)200gをそれぞれ70℃で添加し、結晶性ポリエステルを溶解させた。更に、表2に記載の量の尿素50%水溶液、グアニジン塩酸塩50%水溶液又はフェニル尿素50%水溶液を加えて、5分間、60℃で撹拌した。得られた溶液に5%水酸化カリウム水溶液を添加して中和度80モル%相当となるように中和し、続いてイオン交換水2500gを添加した後、250r/minの撹拌速度で、減圧下、70℃でメチルエチルケトンを30ppm以下まで留去した。結晶性ポリエステルの水系分散液の固形分濃度を測定し、固形分濃度が10重量%になるようにイオン交換水を加えて、それぞれ結晶性ポリエステルの分散液を得た。
これに対し、結晶性ポリエステルを水系媒体中に分散するときに尿素又はグアニジンを添加した実施例1〜7の水系分散液は、CV値が17〜37%の範囲内で、体積中位粒径が160〜330nmの範囲内であった。
このことから、実施例1〜7の水系分散液は、比較例1〜4の水系分散液に比べて、粒子径が均一でかつ小さいことがわかる。
(非晶質樹脂AA及びABの製造)
表3に示す無水トリメリット酸以外の原料、並びにオクチル酸錫40g及び没食子酸1水和物2gを、窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコに入れ、230℃で8時間かけて反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させた。更に、210℃にて無水トリメリット酸を加え、表3に示す軟化点に達するまで反応させ、非晶質樹脂AA及びABを製造した。
(非晶質樹脂の水系分散液の調製1)
撹拌装置、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた5L容の容器に、メチルエチルケトン600g、アニオン性界面活性剤として「Kao Akypo RLM−100」(商品名、花王(株)製、成分;ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸)2gを投入し、非晶質樹脂AA又はAB100gを50℃にて添加し、非晶質樹脂を溶解させた。
得られた溶液に、5%水酸化カリウム水溶液を添加して中和度80モル%相当となるように中和し、続いてイオン交換水2000gを添加した後、250r/minの撹拌速度で、減圧下、50℃以下の温度でメチルエチルケトンを30ppm以下まで留去した。非晶質樹脂の水系分散液の固形分濃度を測定し、固形分濃度が10重量%になるようにイオン交換水を加えて、非晶質樹脂の水系分散液(AA1、AB1)を得た。
実施例3の結晶性ポリエステルAを製造例4及び5の非晶質樹脂AA及びABに置き換えた以外は、実施例3と同様にして非晶質樹脂の水系分散液AA2及びAB2を得た。
(着色剤分散液の調製)
銅フタロシアニン(大日精化工業(株)製、型番:ECB−301)50g、ノニオン性界面活性剤(花王(株)製、商品名:「エマルゲン(登録商標)150」)5g及びイオン交換水200gを混合し、銅フタロシアニンを溶解させ、ホモジナイザーを用いて10分間分散させて、着色剤微粒子を含有する着色剤分散液を得た。着色剤微粒子の体積中位粒径(D50)は120nmであった。
(離型剤分散液の調製)
パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、商品名:「HNP9」、融点:85℃)50g、カチオン性界面活性剤(花王(株)製、商品名:「サニゾール(登録商標)B50」)5g及びイオン交換水200gを95℃に加熱して、ホモジナイザーを用いて、パラフィンワックスを分散させた後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、離型剤微粒子を含有する離型剤分散液を得た。離型剤微粒子の体積中位粒径(D50)は550nmであった。
(荷電制御剤分散液の調製)
荷電制御剤(オリエント化学工業(株)製、商品名:「ボントロンE−84」)50g、ノニオン性界面活性剤(花王(株)製、商品名:「エマルゲン(登録商標)150」)5g及びイオン交換水200gを混合し、ガラスビーズを使用し、サンドグラインダーを用いて10分間分散させて、荷電制御剤微粒子を含有する荷電制御剤分散液を得た。荷電制御剤微粒子の体積中位粒径(D50)は500nmであった。
(電子写真用トナーの製造方法)
非晶質樹脂AAと非晶質樹脂ABと結晶性ポリエステルとの固形分重量比が表5に記載の割合となるように非晶質樹脂の分散液及び結晶性ポリエステルの水系分散液を混合した樹脂分散液300g、着色剤分散液8g、離型剤分散液6g、荷電制御剤分散液2g及び脱イオン水52gを2L容の容器に入れた。
次に、カイ型の撹拌機で100r/minの撹拌下、室温で6.2重量%硫酸アンモニウム水溶液146gを30分かけて滴下した。その後、撹拌しながら昇熱し、50℃になった時点で50℃に固定し、3時間保持した。これにより凝集粒子を形成させた後、凝集停止剤としてポリオキシエチレンドデシルエーテル硫酸ナトリウム水溶液(固形分28重量%)4.2gを脱イオン水37gで希釈した希釈液を添加した。
次いで80℃まで0.16℃/minで昇温し、80℃になった時点から1時間80℃を保持した後、加熱を終了した。これにより合一粒子を形成させた後、室温まで徐冷し、吸引ろ過工程、洗浄工程及び乾燥工程を経て、トナー粒子を得た。
更に、トナー粒子100重量部に対して2.0重量部の疎水性シリカ「NAX−50」(商品名、日本アエロジル(株)製、個数平均粒子径40nm)、1.5重量部の疎水性シリカ「R972」(商品名、日本アエロジル株式会社製、個数平均粒子径16nm)、を、10Lヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)製)に、ST(上羽根)−A0(下羽根)型の撹拌羽根を装着して、3000rpmにて2分間撹拌して外添処理を行い、トナーを得た。
<トナーの転写効率(転写残)>
カラープリンター「MICROLINE 5400」(商品名、(株)沖データ製)にトナーを実装して、ベタ画像を印刷した。この際、ベタ画像の感光体上のトナー量を0.40〜0.50mg/cm2に調整し、ベタ画像の印刷途中でマシンを停止させ、転写部を通過した後の感光体にメンディングテープを貼付して、転写されず感光体上に残存したトナーをメンディングテープに移し取り、感光体からメンディングテープを剥離した。剥離したメンディングテープと未使用のメンディングテープの色相色差を色差計「X−Rite」(商品名、X−Rite社製)で測定し、色差濃度ΔEをもとに、転写効率を評価した。なお、ΔEが5.0未満であれば、転写効率が良好であることを示す。結果を表5に示す。
トナー製造後3日目、1月目、3月目のトナー(保管条件25℃、50%RH)を用いて下記試験を行った。
複写機「AR−505」(商品名、シャープ(株)製)にトナーを実装し、未定着で画像出しを行った(印刷面積:2cm×12cm、付着量:0.5mg/cm2)。前記複写機の定着機をオフラインで、140℃、20mm/secで100枚の定着を行った。なお、定着紙には「CopyBond SF−70NA」(商品名、シャープ(株)製、75g/m2)を使用した。
定着画像を重ね、更に、その上に、2kgの重りを載せ、50℃、相対湿度50%の環境下に12時間放置し、下記基準に基づいて保存性の評価を行った。なお、融着性については、4時間毎に評価した。
5:トナー製造後3日目、1月目及び3月目のトナーを用いて得た印刷物のいずれも、印刷後12時間放置しても融着しなかった。
4:トナー製造後3日目及び1月目のトナーを用いて得た印刷物では印刷後12時間放置しても融着しなかったが、トナー製造後3月目のトナーを用いて得た印刷物では印刷後12時間放置ではじめて融着した。
3:トナー製造後3日目のトナーを用いて得た印刷物では印刷後12時間放置しても融着しなかったが、トナー製造後1月目のトナーを用いて得た印刷物では印刷後12時間放置ではじめて融着した。
2:トナー製造後3日目のトナーを用いて得た印刷物では印刷後12時間放置しても融着しなかったが、トナー製造後1月目のトナーを用いて得た印刷物では印刷後8時間放置ではじめて融着した。
1:トナー製造後3日目のトナーを用いて得た印刷物では印刷後12時間放置しても融着しなかったが、トナー製造後1月目のトナーを用いて得た印刷物では印刷後4時間放置で融着した。
Claims (7)
- 尿素及びアルキル尿素から選ばれる1種以上の尿素系化合物及び/又はグアニジン、アルキルグアニジン及びそれらの酸付加塩から選ばれる1種以上のグアニジン系化合物、並びに中和剤の存在下、炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を70〜100モル%含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られる結晶性ポリエステルを水系媒体中に分散させる工程を含む、トナー用結晶性ポリエステルの水系分散液の製造方法。
- 下記工程A1及びA2を含む、請求項1に記載のトナー用結晶性ポリエステルの水系分散液の製造方法。
工程A1:前記結晶性ポリエステル、前記の尿素系化合物及び/又はグアニジン系化合物、有機溶剤、中和剤並びに水を混合し、結晶性ポリエステルの分散液を得る工程。
工程A2:前記工程A1で得られた分散液から、有機溶剤を除去することにより、結晶性ポリエステルの水系分散液を得る工程。 - 前記の尿素系化合物及びグアニジン系化合物の合計の使用量が、前記結晶性ポリエステル100重量部に対して0.3〜15重量部である、請求項1又は2に記載のトナー用結晶性ポリエステルの水系分散液の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法により得られるトナー用結晶性ポリエステルの水系分散液。
- 請求項4に記載のトナー用結晶性ポリエステルの水系分散液と非晶質樹脂の水系分散液とを凝集工程に付して凝集粒子を得る工程を含む、電子写真用トナーの製造方法。
- 得られた凝集粒子を更に合一工程に付して合一粒子を得る工程含む、請求項5記載の電子写真用トナーの製造方法。
- 請求項5又は6に記載の製造方法により得られる電子写真用トナー。
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