JP2012108462A - トナー及び現像剤 - Google Patents
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Abstract
る現像剤を提供する。
【解決手段】結着樹脂として少なくとも結晶性ポリエステルと非結晶性ポリエステルを含
有したものであり、トナーのDSC昇温一回目におけるガラス転移温度Tg(1st)が
45℃以上65℃以下であり、前記トナーのDSC昇温ニ回目におけるガラス転移温度T
g(2nd)が25℃以上35℃以下であり、トナーの1/2流出開始温度(T1/2)
が120℃以上135℃以下、FTIR−ATR法により計測される前記結晶性ポリエステル樹脂及び前記離型剤に由来するピーク強度比が0.10以上0.20以下とする。
【選択図】なし
Description
従来の混練粉砕法により得られるトナーは、小粒径化が困難であり、その形状は不定形で、その粒径分布はブロードである。また、高温の定着温度が必要とされ、省エネルギー化が困難である等の問題点があった。さらに、混練粉砕法では、粉砕の際に、離型剤(ワックス)の界面で割れるために、離型剤(ワックス)がトナー表面に多く存在する。このため、定着時の離型効果が出る反面、キャリア、感光体、ブレードへのトナーの付着が起こりやすくなり、画像形成プロセス全体からみると、その性能は満足のいくものではない。
また、請求項2の発明は、請求項1のトナーであって、前記結着樹脂成分は前記非結晶性樹脂成分として変性ポリエステル樹脂系樹脂からなる結着樹脂前駆体を含み、前記油相に前記結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物を溶解させ、前記乳化分散液中で前記結着樹脂前駆体を架橋反応及び/または伸長反応させることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2のトナーであって、前記結晶性ポリエステルが、炭素数4〜12の飽和ジカルボン酸と、炭素数4〜12の飽和ジオールから構成されることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3の何れかのトナーであって、前記結晶性ポリエステルのGPC測定における数分子量Mnの500以下の割合が0%以上2.0%以下であり、かつ、Mnの1000以下の割合が0%以上4.0%以下であることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3または4の何れかのトナーであって、前記油相に前記結晶性ポリエステル樹脂及び前記離型剤の分散性を向上させる分散剤を含むことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、静電潜像の現像に用いる現像剤であって、請求項1乃至5の何れかのトナーを含むことを特徴とするものである。
昇温一回目におけるガラス転移温度Tg(1st)は、トナーを形成する最もガラス転移温度の低い樹脂として用いられる結晶性ポリエステルのガラス転移温度に由来するものである。しかし、上記製造工程中で結晶性ポリエステルと非結晶性ポリエステルが一部もしくは全部が相溶した場合、Tg(1st)が大幅に低くなってしまう。Tg(1st)が45℃より低い場合は、耐熱保存性が悪化する。一方、Tg(1st)が65℃より高い場合は、トナーが溶融開始する温度が高くなり、低温定着性が得られない。よって、Tg(1st)が45℃以上65℃以下となるようにする。
昇温ニ回目におけるガラス転移温度、すなわち、熱溶融後のガラス転移温度Tg(2nd)は、トナーを形成する材料に由来するものではなく、上記製造工程中で、樹脂の相溶化により新たに生ずる特徴的な温度である。Tg(2nd)が25℃より低い場合は、定着時における樹脂の相溶化が過度であり、定着時の分離性が悪化する。一方、Tg(1st)が35℃より高い場合は、定着時における樹脂の相溶化が不十分であり、低温定着性が悪化する。よって、Tg(2nd)が25℃以上35℃以下となるようにする。
1/2流出開始温度(T1/2)も、樹脂の粘度低下の指標となるもので、例えば高架式フローテスターを用いて試料を溶融流出させたときフローカーブから求められ、流出開始点から流出終了点までのストローク変化量の1/2になるときの温度である。(T1/2)が120℃より低い場合は、定着時の分離性が悪化する。一方、(T1/2)が135℃より大きい場合、トナーの軟化開始温度が高くなり、低温定着性が得られない。よって、(T1/2)が120℃以上135℃以下となるようにする。
FTIR−ATR法により計測される結晶性ポリエステル樹脂及び離型剤に由来のピーク強度比から、トナー粒子表面近傍における結晶性ポリエステル及び離型剤の偏在に関する指標を得ることができる。このピーク強度比が低い場合は、結晶性ポリエステル及び離型剤がトナー粒子表面に少ないことを示しており、0.10より小さいと分離性が悪化する。一方、ピーク強度比が高い場合は、結晶性ポリエステル及び離型剤がトナー粒子表面に多いことを示しており、0.20より大きいとトナーの耐熱保存性が悪化する。離型剤がトナー表面近傍に多く存在すると、分離性が良くなる反面、周囲への付着が起こりやすくなり耐熱保存性が悪化する。さらに、結晶性ポリエステルがトナー粒子表面近傍に多く存在すると耐熱保存性が悪くなる。これは、一般的に結晶性ポリエステルはガラス転移点が0℃以下、結晶化度は100%以下であるため、分散している結晶性ポリエステルはガラス転移点が0℃以下の非晶質部分を有している。このような部分を有する結晶性ポリエステルがトナー粒子表面近傍に多く存在すると耐熱保存性が悪くなると考えられる。よって、分離性を得つつも耐熱保存性を改良するため、FTIR−ATR法により計測される結晶性ポリエステル樹脂及び離型剤に由来するピーク強度比が0.10以上0.20以下となるようにする。
後述する実験に示すように、上記四つの条件を満足することによって、良好な低温定着性、耐熱保存性、及び、良好な分離性能を有するトナーを得ることができる。
本発明のトナーは、有機溶媒中に、少なくとも着色剤、離型剤(ワックス)、結晶性ポリエステル分散液と非結晶性樹脂成分とを含む結着樹脂成分、これら以外の結着樹脂成分を溶解させて得られる油相に、微粒子分散剤の存在する水系媒体中に分散させて乳化分散液を得、有機溶剤を除去して得られるものである。このようにして得るトナーのDSC昇温一回目におけるガラス転移温度Tg(1st)が45℃以上65℃以下であり、DSC昇温ニ回目におけるガラス転移温度Tg(2nd)が25℃以上35℃以下であり、1/2流出開始温度(T1/2)が120℃以上135℃以下、FTIR−ATR法により計測される結晶性ポリエステル樹脂及び離型剤に由来するピーク強度比が0.10以上0.20以下となるようにする。
また、結着樹脂成分は変性ポリエステル樹脂系樹脂からなる結着樹脂前駆体を含み、油相に結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物を溶解させ、乳化分散液中で結着樹脂前駆体を架橋反応及び/または伸長反応させるものである。
(有機溶媒)
有機溶媒としては、高温で結晶性ポリエステル樹脂を完全に溶解して均一溶液を形成し、その反面、低温に冷却すると結晶性ポリエステル樹脂と相分離し、不透明な不均一溶液を形成するものが使用される。具体例としてトルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。
トナー中で結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性をもつがゆえに定着開始温度付近において、急激な粘度低下を示す熱溶融特性を示す。つまり、溶融開始温度直前までは結晶性による耐熱保存性が良く、溶融開始温度では急激な粘度低下(シャープメルト性)を起こし、定着することから、良好な耐熱保存性と低温定着性を兼ね備えたトナーを設計することが出来る。また、離型幅(定着下限温度とホットオフセット発生温度の差)についても、良好な結果を示すトナーを設計できることが判った。
CPG測定装置の条件は、以下のものである。
カラム:TSKgel SuperHZM―H 15cm 3連(東ソー社製)
温度:40℃
溶媒:THF
流速:0.35ml/min
試料:0.15%の試料を0.4ml注入
試料の前処理は、試料をテトラヒドロフランTHF(安定剤含有 和光純薬製)に0.15wt%で溶解後0.2μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いる。前記THF試料溶液を100μl注入して測定する。試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、昭和電工社製ShowdexSTANDARDのStd.No S−7300、S−210、S−390、S−875、S−1980、S−10.9、S−629、S−3.0、S−0.580、トルエンを用いた。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
10mgKOH/g< A <40mgKOH/g
0mgKOH/g< B <20mgKOH/g
20mgKOH/g<A+B<40mgKOH/g
酸価Aが10mgKOH/g 以下である場合、記録部材である紙との親和性が悪化し、耐熱保存性が悪化する場合がある。また、酸価Aが40mgKOH/g 以上、もしくは、水酸基価Bが20mgKOH/g 以下の場合、高温高湿下でのトナーの帯電能力が低下する恐れがある。また、酸価Aと水酸基価Bの合計A+Bが20mgKOH/g 以下の場合、非晶質ポリエステルとの相溶性が低下し、低温定着性が充分得られない場合がある。また酸価Aと水酸基価Bの合計A+Bが40mgKOH/g以上の場合、結晶性ポリエステルが非晶質ポリステルとの相溶性が上がりすぎるため、耐熱保存性が悪化する場合がある。
酸価は樹脂中のカルボン酸基の数、水酸基値は水酸基の数の指標であり、これらは、JIS K0070−1992に準拠した方法を用いて測定される。
結晶性ポリエステル20gと有機溶媒80gを所定の温度下で、1時間攪拌する。
攪拌した後の溶液を、所定の温度下で、桐山ロート(桐山製作所製)に、桐山ロート用ろ紙No.4(桐山製作所製)をセットし、アスピレーターで吸引ろ過し、有機溶媒と結晶性ポリエステルを分離する。分離して得られた有機溶媒を有機溶媒の沸点+50℃の温度で1時間加熱して有機溶剤を蒸発させ、加熱前後の重量変化から、有機溶剤中に溶解していた結晶性ポリエステルの溶解量を算出する。
トナーの結着樹脂成分は、結着樹脂前駆体を含有することが好ましい。
結着樹脂前駆体としては、変性ポリエステル系樹脂からなる結着樹脂前駆体が好ましく、イソシアネートやエポキシなどにより変性されたポリエステルプレポリマーを挙げることができる。これは、活性水素基を持つ化合物(アミン類など)と伸長反応し、離型幅(定着下限温度とホットオフセット発生温度の差)の向上に効果をおよぼす。このポリエステルプレポリマーの合成方法としては、ベースとなるポリエステル樹脂に、従来公知のイソシアネート化剤やエポキシ化剤などを反応させることで容易に合成することが出来る。イソシアネート化剤としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。また、エポキシ化剤としては、エピクロロヒドリンなどをその代表例としてあげることが出来る。
このポリエステルプレポリマー中のイソシアネート化剤の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.5重量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。
結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物としては、活性水素基を有する化合物が挙げられ、その代表として、アミン類をあげることができる。アミン類としては、ジアミン化合物、3価以上のポリアミン化合物、アミノアルコール化合物、アミノメルカプタン化合物、アミノ酸化合物、および、これらのアミノ基をブロックした化合物などが挙げられる。ジアミン化合物としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上のポリアミン化合物としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール化合物としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン化合物としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
本発明の着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
離型剤は、融点が50〜120℃のワックスであることが好ましい。
このようなワックスは、定着ローラとトナー界面の間で離型剤として効果的に作用することができるため、定着ローラにオイル等の離型剤を塗布しなくても高温耐オフセット性を向上させることができる。
なお、ワックスの融点は、示差走査熱量計であるTG−DSCシステムTAS−100(理学電機社製)を用いて、最大吸熱ピークを測定することにより求められる。
ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。
また、これらの天然ワックス以外の離型剤としては、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。
さらに、1、2―ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド;低分子量の結晶性高分子である、ポリメタクリル酸n−ステアリル、ポリメタクリル酸n−ラウリル等のポリアクリレートのホモポリマー又はコポリマー(例えば、アクリル酸n−ステアリルーメタクリル酸エチル共重合体等)等の側鎖に長鎖アルキル基を有する結晶性高分子も離型剤として用いることができる。
本実施形態のトナーは、上記離型剤としてのワックスを分散するためのワックス分散剤を用いる。ワックスは結着樹脂成分である非結晶性樹脂との相溶性が低いために、ワックス分散剤を使用しない場合、トナー粒子表面近傍にワックスが多く偏在する。ワックス分散剤を用いると、ワックスと結着樹脂との親和性が上がり、トナー内部にワックスが分散される。このワックス分散剤は、ワックスの分散性を良好にすると共に、結晶性ポリエステル樹脂の分散性を良好にする効果を有している。すなわち、ワックス分散剤は結晶性ポリエステル樹脂及び離型剤(ワックス)の分散性を向上させる分散剤としての機能を有するものである。このような、ワックス分散剤の量を変化させることで、トナー表面近傍の結晶性ポリエステル及びワックスの偏在量を制御できる。
ポリオレフィン樹脂としては、オレフィン類の重合体、オレフィン類の重合体の酸化物、オレフィン類の重合体の変性物、オレフィン類と共重合可能な他の単量体との共重合物などが挙げられる。
また、オレフィン類の重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/1?ブテン共重合体、プロピレン/1?ヘキセン共重合体などが挙げられる。オレフィン類の重合体の酸化物としては、上記オレフィン類の重合体の酸化物等が挙げられる。オレフィン類の重合体の変性物としては、上記オレフィン類の重合体のマレイン酸誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸ジメチル等)付加物などが挙げられる。オレフィン類と共重合可能な他の単量体との共重合物としては、不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸等]、不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(C1?C18)エステル、マレイン酸アルキル(C1?C18)エステル等]等の単量体とオレフィン類との共重合体等が挙げられる。
具体的には、ワックス分散剤を分散している溶媒で光軸調整した後、バックグラウンドを測定する。その後、循環を開始しワックス分散液を滴下する。透過率が安定したことを確認した後に超音波を下記条件で照射する。照射した後に透過率の値が70〜95%の範囲となる条件で分散粒子径を測定した。本測定装置は粒子径の測定再現性の点からLA−920の透過率の値が70〜95%の範囲となる条件で測定することが重要である。また、超音波照射後に透過率が前記値から外れた場合は再度測定を行う必要がある。前記透過率の値を得るために前記分散液の滴下量を調節する必要がある。
測定・解析条件は以下のように設定した。
データ取り込み回数:15回
相対屈折率:1.20
循環:5
超音波強度:7
本実施形態のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。
さらに、本実施形態のトナーは、結着樹脂成分として非結晶性の未変性ポリエステル樹脂を用いる。変性ポリエステル系樹脂からなる結着樹脂前駆体を架橋及び/又は伸長反応させて得られる変性ポリエステル樹脂と未変性のポリエステル樹脂は、少なくとも一部が相溶していることが好ましい。これにより、低温定着性及び耐ホットオフセット性を向上させることができる。このため、変性ポリエステル樹脂と未変性のポリエステル樹脂のポリオールとポリカルボン酸は、類似の組成であることが好ましい。また、未変性ポリエステル樹脂として、結晶性ポリエステル分散液に用いた非結晶性ポリエステル樹脂も未変性であれば、用いることができる。
−10mgKOH/g<A−C<10mgKOH/g
結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステルと酸価と水酸基価の差が10以上である場合、結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステルの相溶性、親和性が乏しく、低温定着性に劣る場合がある。また結晶性ポリエステルがトナー表面に露出しやすくなり、現像部への汚染、フィルミングが生じやすくなる場合がある。
一例として、ウレア変性ポリエステル樹脂を製造方法について説明する。
まず、ポリオールとポリカルボン酸を、テトラブトキシチタネート、ジブチルスズオキサイド等の触媒の存在下で、150〜280℃に加熱し、必要に応じて、減圧しながら生成する水を除去して、水酸基を有するポリエステル樹脂を得る。次に、水酸基を有するポリエステル樹脂とポリイソシアネートを40〜140℃で反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーを得る。さらに、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン類を0〜140℃で反応させ、ウレア変性ポリエステル樹脂を得る。
ウレア変性ポリエステル樹脂の数平均分子量は、通常、1000〜10000であり、1500〜6000が好ましい。
溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレン等);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等);エステル類(酢酸エチル等);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等);エーテル類(テトラヒドロフラン等)等のイソシアネート基に対して不活性なものが挙げられる。
なお、未変性のポリエステル樹脂を併用する場合は、水酸基を有するポリエステル樹脂と同様に製造したものを、ウレア変性ポリエステル樹脂の反応後の溶液に混合してもよい。
なお、ポリエステル樹脂以外の結着樹脂成分としては、ポリスチレン、ポリ(p−クロロスチレン)、ポリビニルトルエン等のスチレン又はスチレン置換体の重合体;スチレン‐p‐クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられる。
本実施形態のトナーの製造に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
また高分子系保護コロイドもしくは、水に不溶な有機微粒子により分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエ一テル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
分散剤を使用した場合には、分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。
用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
本実施形態のトナーは、流動性や現像性、帯電性を補助するために外添剤を含有してもよい。
外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、特に5nm〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
本実施形態のトナーはキャリアを使用しない1成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとして用いることができる。また、本実施形態のトナーは、キャリアを有する2成分系現像剤として用いることができる。
また、被覆樹脂は、必要に応じて、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等の導電粉等を含有していてもよい。導電粉は、平均粒子径が1μm以下であることが好ましい。平均粒子径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
コールターカウンター法による粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−II及びコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。
本実施形態においては、コールターカウンターTA−II型測定装置に、個数分布及び体積分布を出力するインターフェイス(日科技研社製)を介して、PC−9801パーソナルコンピューター(NEC社製)を接続して、粒度分布の測定を行う。
具体的には、まず、電解液100〜150ml中に、分散剤として、界面活性剤(好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml加える。なお、電解液とは、1級塩化ナトリウムを用いて、約1重量%の水溶液を調製したものであり、例えば、ISOTON−II(コールター社製)が使用できる。次に、試料を2〜20mg加えて懸濁させた後に、超音波分散機で1〜3分間分散させる。100μmアパーチャーを用いて、得られた分散液からトナーの体積及び個数を測定し、体積分布及び個数分布を算出する。
なお、チャンネルは、2.00μm以上2.52μm未満、2.52μm以上3.17μm未満、3.17μm以上4.00μm未満、4.00μm以上5.04μm未満、5.04μm以上6.35μm未満、6.35μm以上8.00μm未満、8.00μm以上10.08μm未満、10.08μm以上12.70μm未満、12.70μm以上16.00μm未満、16.00μm以上20.20μm未満、20.20μm以上25.40μm未満、25.40μm以上32.00μm未満及び32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径が2.00μm以上40.30μm未満の粒子を対象とする。
本実施形態のトナーの体積平均粒径は3μm以上7μm以下であることが好ましく、個数平均粒径に対する体積平均粒径の比が1.2以下であることが好ましい。また、粒径が2μm以下である成分を1個数%以上10個数%以下含有することが好ましい。
具体的には、試料0.5g(酢酸エチル可溶分では0.3g)をトルエン120mlに添加して、23℃で約10時間撹拌することにより溶解させる。次に、エタノール30mlを添加して試料溶液とする。なお、試料が溶解しない場合は、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の溶媒を用いる。さらに、電位差自動滴定装置DL−53 Titrator(メトラー・トレド社製)及び電極DG113‐SC(メトラー・トレド社製)を用いて、23℃で酸価を測定し、解析ソフトLabX Light Version 1.00.000を用いて解析する。
なお、装置の校正には、トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を用いる。
このとき、測定条件は、水酸基価の場合と同様である。
酸価は、以上のようにして測定することができるが、具体的には、予め標定された0.1N水酸化カリウム/アルコール溶液で滴定し、滴定量から、式酸価[mgKOH/g]=滴定量[ml]×N×56.1[mg/ml]/試料重量[g](ただし、Nは、0.1N水酸化カリウム/アルコール溶液のファクター)により酸価を算出する。
具体的には、まず、試料約5mgを入れたアルミ製試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次に、10℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱した時のトナーのガラス転移温度をT1とし、更に1回目の加熱後150℃で10分間放置し、降温速度10℃/minにて10℃まで試料を冷却して10分間放置し、更に昇温速度10℃/minで2回目の加熱した時のトナーのガラス転移温度をT2として測定する。トナーガラス転移点は、システム中の解析プログラムを用いて、ガラス転移点近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出する。
トナーの1/2流出開始温度(T1/2)は樹脂の粘度低下の指標となるものである。1/2流出開始温度(T1/2)が120℃より低い場合は、定着時の分離性が悪化する。一方、1/2流出開始温度(T1/2)が135℃より大きい場合、トナーの軟化開始温度が高くなり、低温定着性が得られない。よって、(T1/2)が120℃以上135℃以下となるようにする。
具体的には、まず、試料として、トナー3gを自動ペレット成型器(「Type M No.50 BRP−E」、MAEKAWA TESTING MACHINE CO.製)で6tの荷重で1分間プレスして40mmφ(厚さ約2mm)ペレットを作製した。そのトナーペレット表面を上記FTIR装置装置により測定した。測定条件は、下記のとおりである。
測定条件
測定範囲:4000−675[cm−1]
使用窓材:Ge
ゲイン4:4.0
ミラー速度:0.6327
アパーチャー:100
ビームスプリッタ:KBr
得られたワックス及び結晶性ポリエステル樹脂由来のピーク(2850cm−1)と結着樹脂由来のピーク(828cm−1)との強度比(P2850/P828)をトナー粒子表面近傍の相対的なワックス量及び結晶性ポリエステル樹脂量とした。値は測定場所を変えて4回測定した後の平均値を用いた。
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,10−デカンジオール2300g、1、8−オクタンジオール2530g、ハイドロキノン5.0gを入れ、180℃で8時間反応させた後、200℃に昇温して4時間反応させ、さらに8.3kPaにて2時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂1を得た。DSCの昇温二回目より算出される吸熱ピーク温度(T2−cp):70℃、吸熱ショルダー温度1(T2−cs1):65℃、吸熱ショルダー温度2(T2−cs2):73℃、Mn3000、Mw12000であった。
〜結晶性ポリエステル樹脂2の合成〜
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,10−アジピン酸2320g、1、8−ペンタンジオール2880g、ハイドロキノン4.9gを入れ、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaにて2時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂2を得た。DSCの昇温二回目より算出される吸熱ピーク温度(T2−cp):58℃、吸熱ショルダー温度1(T2−cs1):40℃、吸熱ショルダー温度2(T2−cs2):65℃、Mn2500、Mw12000であった。
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で7時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で4時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[非結晶性ポリエステル1]を得た。[非結晶性ポリエステル1]は、数平均分子量2400、重量平均分子量6300、Tg43℃、酸価28であった。
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価51であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
加熱乾燥した二口フラスコに、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780モル部と、ポリオキシエチレン(2,2)?2,2?ビス(4?ヒドロキシフェニル)プロパン18モル部、テレフタル酸47モル部と、フマル酸24モル部と、n?ドデセニルコハク酸24モル部を原料に、触媒としてジブチル錫オキサイドを入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、230℃で12時間共縮重合反応させ、その後、230℃で徐々に減圧して、[非結晶性ポリエステル樹脂2]を得た。[非結晶性ポリエステル2]は、数平均分子量6700、重量平均分子量17400、Tg61℃、酸価14であった。
金属製2L容器に[非結晶性ポリエステル樹脂2]を125部、酢酸エチル75部を入れ、65℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷し[非結晶性ポリエステルの溶液1]を得た。
金属製2L容器に[非結晶性ポリエステル樹脂2]を100部、酢酸エチル100部を入れ、65℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷し[非結晶性ポリエステルの溶液2]を得た。
金属製2L容器に[非結晶性ポリエステル樹脂2]を75部、酢酸エチル125部を入れ、65℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷し[非結晶性ポリエステル溶液液3]を得た。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
水1200部、カーボンブラック(Printex35デクサ製)〔DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5〕540部、ポリエステル樹脂1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、[マスターバッチ1]を得た。
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン600部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製 サンワックスLEL−400:軟化点128℃)300部を入れ充分溶解し、窒素置換後、スチレン2310部、アクリロニトリル270部、アクリル酸ブチル150部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート78部およびキシレン455部の混合溶液を175℃で3時間かけて滴下して重合し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、ワックス分散剤を得た。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤77部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。[顔料・WAX分散液1]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤77部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、5パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液2]を得た。[顔料・WAX分散液2]の平均粒径は0.35μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤71部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液2]を得た。
[原料溶解液2]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液3]を得た。[顔料・WAX分散液3]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤66部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液3]を得た。
[原料溶解液3]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液4]を得た。[顔料・WAX分散液4]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カル
ナバWAX110部、ワックス分散剤55部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液4]を得た。
[原料溶解液4]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液5]を得た。[顔料・WAX分散液5]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]359部、カル
ナバWAX110部、ワックス分散剤77部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル966部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液5]を得た。
[原料溶解液5]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の60%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液6]を得た。[顔料・WAX分散液6]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は52%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]359部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤66部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル966部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液6]を得た。
[原料溶解液6]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液7]を得た。[顔料・WAX分散液7]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]359部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤55部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル966部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液7]を得た。
[原料溶解液7]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の60%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液8]を得た。[顔料・WAX分散液8]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は48%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤33部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液8]を得た。
[原料溶解液8]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液9]を得た。[顔料・WAX分散液9]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤110部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液9]を得た。
[原料溶解液9]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液10]を得た。[顔料・WAX分散液10]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
金属製2L容器に[結晶性ポリエステル樹脂1]を100g、酢酸エチル400gを入れ、75℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷した。これにガラスビーズ(3mmφ)500mlを加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で10時間粉砕を行い、[結晶性ポリエステル分散液1]を得た。
金属製2L容器に[結晶性ポリエステル樹脂2]を100g、酢酸エチル400gを入れ、75℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷した。これにガラスビーズ(3mmφ)500mlを加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で10時間粉砕を行い、[結晶性ポリエステル分散液2]を得た。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し、5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、0.14μmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。
水990部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で20時間熟成を行い、[分散スラリー2]を得た。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー2]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー2]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー3]を得た。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー2]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー2]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で20時間熟成を行い、[分散スラリー4]を得た。
[顔料・WAX分散液2]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー3]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー3]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー5]を得た。
[顔料・WAX分散液3]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー4]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー4]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー6]を得た。
[顔料・WAX分散液4]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー5]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー5]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー7]を得た。
[顔料・WAX分散液5]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー6]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー6]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー8]を得た。
[顔料・WAX分散液6]664部、[非結晶性ポリエステルの溶液1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー7]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー7]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー9]を得た。
[顔料・WAX分散液7]664部、[非結晶性ポリエステルの溶液2]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー8]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー8]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー10]を得た。
[顔料・WAX分散液8]664部、[非結晶性ポリエステルの溶液3]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー9]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー9]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー11]を得た。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で30時間熟成を行い、[分散スラリー12]を得た。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー10]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー10]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で2時間熟成を行い、[分散スラリー13]を得た。
[顔料・WAX分散液5]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー9]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー9]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で30時間熟成を行い、[分散スラリー14]を得た。
[顔料・WAX分散液5]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー11]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー11]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で2時間熟成を行い、[分散スラリー15]を得た。
[顔料・WAX分散液9]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー12]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー12]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で30時間熟成を行い、[分散スラリー16]を得た。
[顔料・WAX分散液9]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー13]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー13]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で2時間熟成を行い、[分散スラリー17]を得た。
[顔料・WAX分散液10]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー14]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー14]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で30時間熟成を行い、[分散スラリー18]を得た。
[顔料・WAX分散液10]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー15]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー15]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で2時間熟成を行い、[分散スラリー19]を得た。
[顔料・WAX分散液9]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー12]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー12]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー20]を得た。
[顔料・WAX分散液10]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー14]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー14]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー21]を得た。
(実施例1)
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い[トナー1]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー3]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例3の[トナー3]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー4]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例4の[トナー4]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー5]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例5の2[トナー5]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー6]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例6の[トナー6]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー7]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例7の[トナー7]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー8]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例8の[トナー8]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー9]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例9の[トナー9]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー10]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例10の[トナー10]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー11]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例11の[トナー11]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー12]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例1の[トナー12]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー13]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例2の[トナー13]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー14]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例3の[トナー14]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー15]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例4の[トナー15]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー16]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例5の[トナー16]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー17]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例6の[トナー17]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー18]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例7の[トナー18]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー19]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例8の[トナー19]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー20]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例9の[トナー20]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー21]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例10の[トナー21]を得た。
外添剤処理を施したトナー5重量%とシリコーン樹脂を被覆した平均粒子径が40μmの銅−亜鉛フェライトキャリア95重量%からなる現像剤を調製し、毎分A4サイズの用紙を45枚印刷できるリコー製imagio Neo 450を用いて、連続印刷して下記の基準で評価した。
(耐熱保存性)
トナーを50℃で8時間保管した後、42メッシュの篩で2分間篩い、金網上の残存率を測定した。
このとき、耐熱保存性が良好なトナー程、残存率は小さい。
なお、耐熱保存性は、残存率が10%未満である場合を◎、残存率が10%以上30%未満である場合を〇、30%以上である場合を×として、判定した。
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用した複写機MF2200(リコー社製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6200紙(リコー社製)に複写テストを行った。
具体的には、定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)及びホットオフセット温度(定着上限温度)を求めた。
定着下限温度の評価条件は、紙送りの線速度を120〜150mm/秒、面圧を1.2kgf/cm2、ニップ幅を3mmとした。
また、定着上限温度の評価条件は、紙送りの線速度を50mm/秒、面圧を2.0kgf/cm2、ニップ幅を4.5mmとした。
なお、従来の低温定着トナーの定着下限温度は、140℃程度である。
このとき、定着下限温度は、120℃未満である場合を◎、120℃以上130℃未満である場合を○、130℃以上140℃未満である場合を×、140℃以上150℃未満である場合を××として、判定した。
また、定着上限温度は、190℃以上である場合を◎、170℃以上190℃未満である場合を○、170℃未満である場合を×として、判定した。
(定着時の離型性)
定着時の分離を判断する指標として定着ニップを通過した用紙と定着ローラの剥離力を考える。トナーの付着量を一定の値になるよう統一された用紙を定着装置に通過させ、定着ニップ直後、分離抵抗力測定装置を設ける。定着ニップ部を通過した用紙は定着ローラに巻きつく力を持って搬送されるため検出爪に押し付けられる形で搬送される。
このときの押し付け力を検出爪の他端に設けたロードセルにより読み取るようにする。
この値が用紙を定着ローラから剥離するのに必要な力でありこれを分離抵抗力とする。
この所定の条件のもとに測定された分離抵抗力の大小により定着ローラからの用紙の分離が可能か否かを判断する。
なお、分離抵抗力はワックスの染み出しやすさを示すものとも言える。
◎:分離抵抗力小 ○:分離抵抗力大 ×:分離不可能
また、実施例1,2と実施例3,4とを比較すると、[プレポリマー1]の量、[ケチミン化合物1]の量が、DSC昇温一回目におけるガラス転移温度Tg(1st)、トナーのDSC昇温ニ回目におけるガラス転移温度Tg(2nd)が変化する要因となっているといえる。
また、実施例1と実施例5を比較すると、顔料・WAX分散液の作製の条件の違いによりワックスの染み出しやすさが異なり、分離抵抗力に差が生じる要因となっているといえる。
また、実施例6と実施例7と実施例8を比較すると、ワックス分散剤の部数の差がFTIR−ATR法によるトナー強度の変化の要因となっているといえる。
また、実施例1と実施例9を比較すると、プレポリマーの有無による差が定着上限の変化の要因となっているといえる。
また、実施例9、実施例10、実施例11を比較すると、非結晶性ポリエステル2の固形分量の差がFTIR−ATR法によるトナー強度の差を生み、それが耐熱保存性・低温定着性・分離抵抗力に寄与していることがわかる。
また、本実施形態によれば、結着樹脂成分は非結晶性樹脂成分として変性ポリエステル樹脂系樹脂からなる結着樹脂前駆体を含み、油相に前記結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物を溶解させ、乳化分散液中で前記結着樹脂前駆体を架橋反応及び/または伸長反応させるものである。これにより、非結晶性樹脂に結晶性ポリエステルを導入することができる。
また、本実施形態によれば、結晶性ポリエステルとして、炭素数4〜12の飽和ジカルボン酸と、炭素数4〜12の飽和ジオールから構成されることにより、上記特性を満足するトナーを得ることができる。
また、本実施形態によれば、結晶性ポリエステルのGPC測定における数分子量Mnの500以下の割合が0%以上2.0%以下であり、かつ、Mnの1000以下の割合が0%以上4.0%以下である。結晶性ポリエステルの分子量については、分子量分布がシャープで低分子量のものが低温定着性に優れ、分子量が低い成分が多いと耐熱保存性が悪化するという観点から、上記範囲で低温定着性、耐熱保存性の両立が達成される。
また、本実施形態によれば、油相に結晶性ポリエステル樹脂及び離型剤(ワックス)の分散性を向上させる分散剤を含む。これにより、結晶性ポリエステル樹脂とワックスの結着樹脂への分散性を良好にすることができ、トナー表面近傍の結晶性ポリエステル及びワックスの抑制できる。よって、上記特性を満足するトナーを得ることができる。
また、本実施形態によれば、上記トナーを含む現像剤を用いることにより、低温定着性、耐熱保存性、分離性能を兼ね備えた現像剤を提供することができる。
従来の混練粉砕法により得られるトナーは、小粒径化が困難であり、その形状は不定形で、その粒径分布はブロードである。また、高温の定着温度が必要とされ、省エネルギー化が困難である等の問題点があった。さらに、混練粉砕法では、粉砕の際に、離型剤(ワックス)の界面で割れるために、離型剤(ワックス)がトナー表面に多く存在する。このため、定着時の離型効果が出る反面、キャリア、感光体、ブレードへのトナーの付着が起こりやすくなり、画像形成プロセス全体からみると、その性能は満足のいくものではない。
また、請求項2の発明は、請求項1のトナーであって、前記結着樹脂成分は前記非結晶性樹脂成分として変性ポリエステル樹脂系樹脂からなる結着樹脂前駆体を含み、前記油相に前記結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物を溶解させ、前記乳化分散液中で前記結着樹脂前駆体を架橋反応及び/または伸長反応させることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2のトナーであって、前記結晶性ポリエステルが、炭素数4〜12の飽和ジカルボン酸と、炭素数4〜12の飽和ジオールから構成されることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3の何れかのトナーであって、前記結晶性ポリエステルのGPC測定における数分子量Mnの500以下の割合が0%以上2.0%以下であり、かつ、Mnの1000以下の割合が0%以上4.0%以下であることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3または4の何れかのトナーであって、前記油相に前記結晶性ポリエステル樹脂及び前記離型剤の分散性を向上させる分散剤を含むことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、静電潜像の現像に用いる現像剤であって、請求項1乃至5の何れかのトナーを含むことを特徴とするものである。
昇温一回目におけるガラス転移温度Tg(1st)は、トナーを形成する最もガラス転移温度の低い樹脂として用いられる結晶性ポリエステルのガラス転移温度に由来するものである。しかし、上記製造工程中で結晶性ポリエステルと非結晶性ポリエステルが一部もしくは全部が相溶した場合、Tg(1st)が大幅に低くなってしまう。Tg(1st)が45℃より低い場合は、耐熱保存性が悪化する。一方、Tg(1st)が65℃より高い場合は、トナーが溶融開始する温度が高くなり、低温定着性が得られない。よって、Tg(1st)が45℃以上65℃以下となるようにする。
昇温ニ回目におけるガラス転移温度、すなわち、熱溶融後のガラス転移温度Tg(2nd)は、トナーを形成する材料に由来するものではなく、上記製造工程中で、樹脂の相溶化により新たに生ずる特徴的な温度である。Tg(2nd)が25℃より低い場合は、定着時における樹脂の相溶化が過度であり、定着時の分離性が悪化する。一方、Tg(1st)が35℃より高い場合は、定着時における樹脂の相溶化が不十分であり、低温定着性が悪化する。よって、Tg(2nd)が25℃以上35℃以下となるようにする。
1/2流出開始温度(T1/2)も、樹脂の粘度低下の指標となるもので、例えば高架式フローテスターを用いて試料を溶融流出させたときフローカーブから求められ、流出開始点から流出終了点までのストローク変化量の1/2になるときの温度である。(T1/2)が120℃より低い場合は、定着時の分離性が悪化する。一方、(T1/2)が135℃より大きい場合、トナーの軟化開始温度が高くなり、低温定着性が得られない。よって、(T1/2)が120℃以上135℃以下となるようにする。
FTIR−ATR法により計測される結晶性ポリエステル樹脂及び離型剤に由来のピーク強度比から、トナー粒子表面近傍における結晶性ポリエステル及び離型剤の偏在に関する指標を得ることができる。このピーク強度比が低い場合は、結晶性ポリエステル及び離型剤がトナー粒子表面に少ないことを示しており、0.10より小さいと分離性が悪化する。一方、ピーク強度比が高い場合は、結晶性ポリエステル及び離型剤がトナー粒子表面に多いことを示しており、0.20より大きいとトナーの耐熱保存性が悪化する。離型剤がトナー表面近傍に多く存在すると、分離性が良くなる反面、周囲への付着が起こりやすくなり耐熱保存性が悪化する。さらに、結晶性ポリエステルがトナー粒子表面近傍に多く存在すると耐熱保存性が悪くなる。これは、一般的に結晶性ポリエステルはガラス転移点が0℃以下、結晶化度は100%以下であるため、分散している結晶性ポリエステルはガラス転移点が0℃以下の非晶質部分を有している。このような部分を有する結晶性ポリエステルがトナー粒子表面近傍に多く存在すると耐熱保存性が悪くなると考えられる。よって、分離性を得つつも耐熱保存性を改良するため、FTIR−ATR法により計測される結晶性ポリエステル樹脂及び離型剤に由来するピーク強度比が0.10以上0.20以下となるようにする。
後述する実験に示すように、上記四つの条件を満足することによって、良好な低温定着性、耐熱保存性、及び、良好な分離性能を有するトナーを得ることができる。
本発明のトナーは、有機溶媒中に、少なくとも着色剤、離型剤(ワックス)、結晶性ポリエステル分散液と非結晶性樹脂成分とを含む結着樹脂成分、これら以外の結着樹脂成分を溶解させて得られる油相に、微粒子分散剤の存在する水系媒体中に分散させて乳化分散液を得、有機溶剤を除去して得られるものである。このようにして得るトナーのDSC昇温一回目におけるガラス転移温度Tg(1st)が45℃以上65℃以下であり、DSC昇温ニ回目におけるガラス転移温度Tg(2nd)が25℃以上35℃以下であり、1/2流出開始温度(T1/2)が120℃以上135℃以下、FTIR−ATR法により計測される結晶性ポリエステル樹脂及び離型剤に由来するピーク強度比が0.10以上0.20以下となるようにする。
また、結着樹脂成分は変性ポリエステル樹脂系樹脂からなる結着樹脂前駆体を含み、油相に結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物を溶解させ、乳化分散液中で結着樹脂前駆体を架橋反応及び/または伸長反応させるものである。
(有機溶媒)
有機溶媒としては、高温で結晶性ポリエステル樹脂を完全に溶解して均一溶液を形成し、その反面、低温に冷却すると結晶性ポリエステル樹脂と相分離し、不透明な不均一溶液を形成するものが使用される。具体例としてトルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。
トナー中で結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性をもつがゆえに定着開始温度付近において、急激な粘度低下を示す熱溶融特性を示す。つまり、溶融開始温度直前までは結晶性による耐熱保存性が良く、溶融開始温度では急激な粘度低下(シャープメルト性)を起こし、定着することから、良好な耐熱保存性と低温定着性を兼ね備えたトナーを設計することが出来る。また、離型幅(定着下限温度とホットオフセット発生温度の差)についても、良好な結果を示すトナーを設計できることが判った。
CPG測定装置の条件は、以下のものである。
カラム:TSKgel SuperHZM―H 15cm 3連(東ソー社製)
温度:40℃
溶媒:THF
流速:0.35ml/min
試料:0.15%の試料を0.4ml注入
試料の前処理は、試料をテトラヒドロフランTHF(安定剤含有 和光純薬製)に0.15wt%で溶解後0.2μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いる。前記THF試料溶液を100μl注入して測定する。試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、昭和電工社製ShowdexSTANDARDのStd.No S−7300、S−210、S−390、S−875、S−1980、S−10.9、S−629、S−3.0、S−0.580、トルエンを用いた。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
10mgKOH/g< A <40mgKOH/g
0mgKOH/g< B <20mgKOH/g
20mgKOH/g<A+B<40mgKOH/g
酸価Aが10mgKOH/g 以下である場合、記録部材である紙との親和性が悪化し、耐熱保存性が悪化する場合がある。また、酸価Aが40mgKOH/g 以上、もしくは、水酸基価Bが20mgKOH/g 以下の場合、高温高湿下でのトナーの帯電能力が低下する恐れがある。また、酸価Aと水酸基価Bの合計A+Bが20mgKOH/g 以下の場合、非晶質ポリエステルとの相溶性が低下し、低温定着性が充分得られない場合がある。また酸価Aと水酸基価Bの合計A+Bが40mgKOH/g以上の場合、結晶性ポリエステルが非晶質ポリステルとの相溶性が上がりすぎるため、耐熱保存性が悪化する場合がある。
酸価は樹脂中のカルボン酸基の数、水酸基値は水酸基の数の指標であり、これらは、JIS K0070−1992に準拠した方法を用いて測定される。
結晶性ポリエステル20gと有機溶媒80gを所定の温度下で、1時間攪拌する。
攪拌した後の溶液を、所定の温度下で、桐山ロート(桐山製作所製)に、桐山ロート用ろ紙No.4(桐山製作所製)をセットし、アスピレーターで吸引ろ過し、有機溶媒と結晶性ポリエステルを分離する。分離して得られた有機溶媒を有機溶媒の沸点+50℃の温度で1時間加熱して有機溶剤を蒸発させ、加熱前後の重量変化から、有機溶剤中に溶解していた結晶性ポリエステルの溶解量を算出する。
トナーの結着樹脂成分は、結着樹脂前駆体を含有することが好ましい。
結着樹脂前駆体としては、変性ポリエステル系樹脂からなる結着樹脂前駆体が好ましく、イソシアネートやエポキシなどにより変性されたポリエステルプレポリマーを挙げることができる。これは、活性水素基を持つ化合物(アミン類など)と伸長反応し、離型幅(定着下限温度とホットオフセット発生温度の差)の向上に効果をおよぼす。このポリエステルプレポリマーの合成方法としては、ベースとなるポリエステル樹脂に、従来公知のイソシアネート化剤やエポキシ化剤などを反応させることで容易に合成することが出来る。イソシアネート化剤としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。また、エポキシ化剤としては、エピクロロヒドリンなどをその代表例としてあげることが出来る。
このポリエステルプレポリマー中のイソシアネート化剤の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.5重量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。
結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物としては、活性水素基を有する化合物が挙げられ、その代表として、アミン類をあげることができる。アミン類としては、ジアミン化合物、3価以上のポリアミン化合物、アミノアルコール化合物、アミノメルカプタン化合物、アミノ酸化合物、および、これらのアミノ基をブロックした化合物などが挙げられる。ジアミン化合物としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上のポリアミン化合物としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール化合物としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン化合物としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
本発明の着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
離型剤は、融点が50〜120℃のワックスであることが好ましい。
このようなワックスは、定着ローラとトナー界面の間で離型剤として効果的に作用することができるため、定着ローラにオイル等の離型剤を塗布しなくても高温耐オフセット性を向上させることができる。
なお、ワックスの融点は、示差走査熱量計であるTG−DSCシステムTAS−100(理学電機社製)を用いて、最大吸熱ピークを測定することにより求められる。
ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。
また、これらの天然ワックス以外の離型剤としては、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。
さらに、1、2―ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド;低分子量の結晶性高分子である、ポリメタクリル酸n−ステアリル、ポリメタクリル酸n−ラウリル等のポリアクリレートのホモポリマー又はコポリマー(例えば、アクリル酸n−ステアリルーメタクリル酸エチル共重合体等)等の側鎖に長鎖アルキル基を有する結晶性高分子も離型剤として用いることができる。
本実施形態のトナーは、上記離型剤としてのワックスを分散するためのワックス分散剤を用いる。ワックスは結着樹脂成分である非結晶性樹脂との相溶性が低いために、ワックス分散剤を使用しない場合、トナー粒子表面近傍にワックスが多く偏在する。ワックス分散剤を用いると、ワックスと結着樹脂との親和性が上がり、トナー内部にワックスが分散される。このワックス分散剤は、ワックスの分散性を良好にすると共に、結晶性ポリエステル樹脂の分散性を良好にする効果を有している。すなわち、ワックス分散剤は結晶性ポリエステル樹脂及び離型剤(ワックス)の分散性を向上させる分散剤としての機能を有するものである。このような、ワックス分散剤の量を変化させることで、トナー表面近傍の結晶性ポリエステル及びワックスの偏在量を制御できる。
ポリオレフィン樹脂としては、オレフィン類の重合体、オレフィン類の重合体の酸化物、オレフィン類の重合体の変性物、オレフィン類と共重合可能な他の単量体との共重合物などが挙げられる。
また、オレフィン類の重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/1−ブテン共重合体、プロピレン/1−ヘキセン共重合体などが挙げられる。オレフィン類の重合体の酸化物としては、上記オレフィン類の重合体の酸化物等が挙げられる。オレフィン類の重合体の変性物としては、上記オレフィン類の重合体のマレイン酸誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸ジメチル等)付加物などが挙げられる。オレフィン類と共重合可能な他の単量体との共重合物としては、不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸等]、不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(C1〜C18)エステル、マレイン酸アルキル(C1〜C18)エステル等]等の単量体とオレフィン類との共重合体等が挙げられる。
具体的には、ワックス分散剤を分散している溶媒で光軸調整した後、バックグラウンドを測定する。その後、循環を開始しワックス分散液を滴下する。透過率が安定したことを確認した後に超音波を下記条件で照射する。照射した後に透過率の値が70〜95%の範囲となる条件で分散粒子径を測定した。本測定装置は粒子径の測定再現性の点からLA−920の透過率の値が70〜95%の範囲となる条件で測定することが重要である。また、超音波照射後に透過率が前記値から外れた場合は再度測定を行う必要がある。前記透過率の値を得るために前記分散液の滴下量を調節する必要がある。
測定・解析条件は以下のように設定した。
データ取り込み回数:15回
相対屈折率:1.20
循環:5
超音波強度:7
本実施形態のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。
さらに、本実施形態のトナーは、結着樹脂成分として非結晶性の未変性ポリエステル樹脂を用いる。変性ポリエステル系樹脂からなる結着樹脂前駆体を架橋及び/又は伸長反応させて得られる変性ポリエステル樹脂と未変性のポリエステル樹脂は、少なくとも一部が相溶していることが好ましい。これにより、低温定着性及び耐ホットオフセット性を向上させることができる。このため、変性ポリエステル樹脂と未変性のポリエステル樹脂のポリオールとポリカルボン酸は、類似の組成であることが好ましい。また、未変性ポリエステル樹脂として、結晶性ポリエステル分散液に用いた非結晶性ポリエステル樹脂も未変性であれば、用いることができる。
−10mgKOH/g<A−C<10mgKOH/g
結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステルと酸価と水酸基価の差が10以上である場合、結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステルの相溶性、親和性が乏しく、低温定着性に劣る場合がある。また結晶性ポリエステルがトナー表面に露出しやすくなり、現像部への汚染、フィルミングが生じやすくなる場合がある。
一例として、ウレア変性ポリエステル樹脂を製造方法について説明する。
まず、ポリオールとポリカルボン酸を、テトラブトキシチタネート、ジブチルスズオキサイド等の触媒の存在下で、150〜280℃に加熱し、必要に応じて、減圧しながら生成する水を除去して、水酸基を有するポリエステル樹脂を得る。次に、水酸基を有するポリエステル樹脂とポリイソシアネートを40〜140℃で反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーを得る。さらに、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン類を0〜140℃で反応させ、ウレア変性ポリエステル樹脂を得る。
ウレア変性ポリエステル樹脂の数平均分子量は、通常、1000〜10000であり、1500〜6000が好ましい。
溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレン等);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等);エステル類(酢酸エチル等);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等);エーテル類(テトラヒドロフラン等)等のイソシアネート基に対して不活性なものが挙げられる。
なお、未変性のポリエステル樹脂を併用する場合は、水酸基を有するポリエステル樹脂と同様に製造したものを、ウレア変性ポリエステル樹脂の反応後の溶液に混合してもよい。
なお、ポリエステル樹脂以外の結着樹脂成分としては、ポリスチレン、ポリ(p−クロロスチレン)、ポリビニルトルエン等のスチレン又はスチレン置換体の重合体;スチレン‐p‐クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられる。
本実施形態のトナーの製造に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
また高分子系保護コロイドもしくは、水に不溶な有機微粒子により分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエ一テル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
分散剤を使用した場合には、分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。
用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
本実施形態のトナーは、流動性や現像性、帯電性を補助するために外添剤を含有してもよい。
外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、特に5nm〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m^「2」^/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
本実施形態のトナーはキャリアを使用しない1成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとして用いることができる。また、本実施形態のトナーは、キャリアを有する2成分系現像剤として用いることができる。
また、被覆樹脂は、必要に応じて、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等の導電粉等を含有していてもよい。導電粉は、平均粒子径が1μm以下であることが好ましい。平均粒子径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
コールターカウンター法による粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−II及びコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。
本実施形態においては、コールターカウンターTA−II型測定装置に、個数分布及び体積分布を出力するインターフェイス(日科技研社製)を介して、PC−9801パーソナルコンピューター(NEC社製)を接続して、粒度分布の測定を行う。
具体的には、まず、電解液100〜150ml中に、分散剤として、界面活性剤(好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml加える。なお、電解液とは、1級塩化ナトリウムを用いて、約1重量%の水溶液を調製したものであり、例えば、ISOTON−II(コールター社製)が使用できる。次に、試料を2〜20mg加えて懸濁させた後に、超音波分散機で1〜3分間分散させる。100μmアパーチャーを用いて、得られた分散液からトナーの体積及び個数を測定し、体積分布及び個数分布を算出する。
なお、チャンネルは、2.00μm以上2.52μm未満、2.52μm以上3.17μm未満、3.17μm以上4.00μm未満、4.00μm以上5.04μm未満、5.04μm以上6.35μm未満、6.35μm以上8.00μm未満、8.00μm以上10.08μm未満、10.08μm以上12.70μm未満、12.70μm以上16.00μm未満、16.00μm以上20.20μm未満、20.20μm以上25.40μm未満、25.40μm以上32.00μm未満及び32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径が2.00μm以上40.30μm未満の粒子を対象とする。
本実施形態のトナーの体積平均粒径は3μm以上7μm以下であることが好ましく、個数平均粒径に対する体積平均粒径の比が1.2以下であることが好ましい。また、粒径が2μm以下である成分を1個数%以上10個数%以下含有することが好ましい。
具体的には、試料0.5g(酢酸エチル可溶分では0.3g)をトルエン120mlに添加して、23℃で約10時間撹拌することにより溶解させる。次に、エタノール30mlを添加して試料溶液とする。なお、試料が溶解しない場合は、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の溶媒を用いる。さらに、電位差自動滴定装置DL−53 Titrator(メトラー・トレド社製)及び電極DG113‐SC(メトラー・トレド社製)を用いて、23℃で酸価を測定し、解析ソフトLabX Light Version 1.00.000を用いて解析する。
なお、装置の校正には、トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を用いる。
このとき、測定条件は、水酸基価の場合と同様である。
酸価は、以上のようにして測定することができるが、具体的には、予め標定された0.1N水酸化カリウム/アルコール溶液で滴定し、滴定量から、式酸価[mgKOH/g]=滴定量[ml]×N×56.1[mg/ml]/試料重量[g](ただし、Nは、0.1N水酸化カリウム/アルコール溶液のファクター)により酸価を算出する。
具体的には、まず、試料約5mgを入れたアルミ製試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次に、10℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱した時のトナーのガラス転移温度をT1とし、更に1回目の加熱後150℃で10分間放置し、降温速度10℃/minにて10℃まで試料を冷却して10分間放置し、更に昇温速度10℃/minで2回目の加熱した時のトナーのガラス転移温度をT2として測定する。トナーガラス転移点は、システム中の解析プログラムを用いて、ガラス転移点近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出する。
トナーの1/2流出開始温度(T1/2)は樹脂の粘度低下の指標となるものである。1/2流出開始温度(T1/2)が120℃より低い場合は、定着時の分離性が悪化する。一方、1/2流出開始温度(T1/2)が135℃より大きい場合、トナーの軟化開始温度が高くなり、低温定着性が得られない。よって、(T1/2)が120℃以上135℃以下となるようにする。
具体的には、まず、試料として、トナー3gを自動ペレット成型器(「Type M No.50 BRP−E」、MAEKAWA TESTING MACHINE CO.製)で6tの荷重で1分間プレスして40mmφ(厚さ約2mm)ペレットを作製した。そのトナーペレット表面を上記FTIR装置装置により測定した。測定条件は、下記のとおりである。
測定条件
測定範囲:4000−675[cm−1]
使用窓材:Ge
ゲイン4:4.0
ミラー速度:0.6327
アパーチャー:100
ビームスプリッタ:KBr
得られたワックス及び結晶性ポリエステル樹脂由来のピーク(2850cm−1)と結着樹脂由来のピーク(828cm−1)との強度比(P2850/P828)をトナー粒子表面近傍の相対的なワックス量及び結晶性ポリエステル樹脂量とした。値は測定場所を変えて4回測定した後の平均値を用いた。
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,10−デカンジオール2300g、1、8−オクタンジオール2530g、ハイドロキノン5.0gを入れ、180℃で8時間反応させた後、200℃に昇温して4時間反応させ、さらに8.3kPaにて2時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂1を得た。DSCの昇温二回目より算出される吸熱ピーク温度(T2−cp):70℃、吸熱ショルダー温度1(T2−cs1):65℃、吸熱ショルダー温度2(T2−cs2):73℃、Mn3000、Mw12000であった。
〜結晶性ポリエステル樹脂2の合成〜
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,10−アジピン酸2320g、1、8−ペンタンジオール2880g、ハイドロキノン4.9gを入れ、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaにて2時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂2を得た。DSCの昇温二回目より算出される吸熱ピーク温度(T2−cp):58℃、吸熱ショルダー温度1(T2−cs1):40℃、吸熱ショルダー温度2(T2−cs2):65℃、Mn2500、Mw12000であった。
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で7時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で4時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[非結晶性ポリエステル1]を得た。[非結晶性ポリエステル1]は、数平均分子量2400、重量平均分子量6300、Tg43℃、酸価28であった。
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価51であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
加熱乾燥した二口フラスコに、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780モル部と、ポリオキシエチレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン18モル部、テレフタル酸47モル部と、フマル酸24モル部と、n−ドデセニルコハク酸24モル部を原料に、触媒としてジブチル錫オキサイドを入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、230℃で12時間共縮重合反応させ、その後、230℃で徐々に減圧して、[非結晶性ポリエステル樹脂2]を得た。[非結晶性ポリエステル2]は、数平均分子量6700、重量平均分子量17400、Tg61℃、酸価14であった。
金属製2L容器に[非結晶性ポリエステル樹脂2]を125部、酢酸エチル75部を入れ、65℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷し[非結晶性ポリエステルの溶液1]を得た。
金属製2L容器に[非結晶性ポリエステル樹脂2]を100部、酢酸エチル100部を入れ、65℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷し[非結晶性ポリエステルの溶液2]を得た。
金属製2L容器に[非結晶性ポリエステル樹脂2]を75部、酢酸エチル125部を入れ、65℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷し[非結晶性ポリエステル溶液液3]を得た。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
水1200部、カーボンブラック(Printex35デクサ製)〔DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5〕540部、ポリエステル樹脂1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、[マスターバッチ1]を得た。
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン600部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製 サンワックスLEL−400:軟化点128℃)300部を入れ充分溶解し、窒素置換後、スチレン2310部、アクリロニトリル270部、アクリル酸ブチル150部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート78部およびキシレン455部の混合溶液を175℃で3時間かけて滴下して重合し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、ワックス分散剤を得た。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤77部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。[顔料・WAX分散液1]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤77部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、5パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液2]を得た。[顔料・WAX分散液2]の平均粒径は0.35μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤71部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液2]を得た。
[原料溶解液2]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液3]を得た。[顔料・WAX分散液3]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤66部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液3]を得た。
[原料溶解液3]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液4]を得た。[顔料・WAX分散液4]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カル
ナバWAX110部、ワックス分散剤55部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液4]を得た。
[原料溶解液4]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液5]を得た。[顔料・WAX分散液5]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]359部、カル
ナバWAX110部、ワックス分散剤77部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル966部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液5]を得た。
[原料溶解液5]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の60%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液6]を得た。[顔料・WAX分散液6]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は52%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]359部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤66部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル966部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液6]を得た。
[原料溶解液6]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液7]を得た。[顔料・WAX分散液7]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]359部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤55部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル966部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液7]を得た。
[原料溶解液7]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の60%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液8]を得た。[顔料・WAX分散液8]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は48%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤33部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液8]を得た。
[原料溶解液8]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液9]を得た。[顔料・WAX分散液9]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、ワックス分散剤110部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液9]を得た。
[原料溶解液9]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非結晶性ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液10]を得た。[顔料・WAX分散液10]の平均粒径は0.5μm、固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
金属製2L容器に[結晶性ポリエステル樹脂1]を100g、酢酸エチル400gを入れ、75℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷した。これにガラスビーズ(3mmφ)500mlを加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で10時間粉砕を行い、[結晶性ポリエステル分散液1]を得た。
金属製2L容器に[結晶性ポリエステル樹脂2]を100g、酢酸エチル400gを入れ、75℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷した。これにガラスビーズ(3mmφ)500mlを加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で10時間粉砕を行い、[結晶性ポリエステル分散液2]を得た。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し、5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、0.14μmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。
水990部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で20時間熟成を行い、[分散スラリー2]を得た。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー2]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー2]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー3]を得た。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー2]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー2]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で20時間熟成を行い、[分散スラリー4]を得た。
[顔料・WAX分散液2]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー3]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー3]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー5]を得た。
[顔料・WAX分散液3]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー4]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー4]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー6]を得た。
[顔料・WAX分散液4]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー5]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー5]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー7]を得た。
[顔料・WAX分散液5]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー6]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー6]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー8]を得た。
[顔料・WAX分散液6]664部、[非結晶性ポリエステルの溶液1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー7]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー7]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー9]を得た。
[顔料・WAX分散液7]664部、[非結晶性ポリエステルの溶液2]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー8]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー8]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー10]を得た。
[顔料・WAX分散液8]664部、[非結晶性ポリエステルの溶液3]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー9]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー9]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー11]を得た。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で30時間熟成を行い、[分散スラリー12]を得た。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー10]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー10]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で2時間熟成を行い、[分散スラリー13]を得た。
[顔料・WAX分散液5]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー9]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー9]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で30時間熟成を行い、[分散スラリー14]を得た。
[顔料・WAX分散液5]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー11]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー11]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で2時間熟成を行い、[分散スラリー15]を得た。
[顔料・WAX分散液9]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー12]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー12]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で30時間熟成を行い、[分散スラリー16]を得た。
[顔料・WAX分散液9]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー13]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー13]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で2時間熟成を行い、[分散スラリー17]を得た。
[顔料・WAX分散液10]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー14]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー14]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で30時間熟成を行い、[分散スラリー18]を得た。
[顔料・WAX分散液10]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液2]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー15]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー15]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で2時間熟成を行い、[分散スラリー19]を得た。
[顔料・WAX分散液9]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー12]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー12]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー20]を得た。
[顔料・WAX分散液10]664部、[プレポリマー1]を109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]を73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー14]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー14]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー21]を得た。
(実施例1)
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い[トナー1]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー3]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例3の[トナー3]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー4]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例4の[トナー4]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー5]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例5の2[トナー5]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー6]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例6の[トナー6]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー7]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例7の[トナー7]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー8]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例8の[トナー8]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー9]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例9の[トナー9]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー10]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例10の[トナー10]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー11]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、実施例11の[トナー11]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー12]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例1の[トナー12]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー13]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例2の[トナー13]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー14]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例3の[トナー14]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー15]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例4の[トナー15]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー16]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例5の[トナー16]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー17]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例6の[トナー17]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー18]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例7の[トナー18]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー19]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例8の[トナー19]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー20]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例9の[トナー20]を得た。
実施例1において、[分散スラリー1]を[分散スラリー21]に変更した以外は実施例1と同様に操作して、比較例10の[トナー21]を得た。
外添剤処理を施したトナー5重量%とシリコーン樹脂を被覆した平均粒子径が40μmの銅−亜鉛フェライトキャリア95重量%からなる現像剤を調製し、毎分A4サイズの用紙を45枚印刷できるリコー製imagio Neo 450を用いて、連続印刷して下記の基準で評価した。
(耐熱保存性)
トナーを50℃で8時間保管した後、42メッシュの篩で2分間篩い、金網上の残存率を測定した。
このとき、耐熱保存性が良好なトナー程、残存率は小さい。
なお、耐熱保存性は、残存率が10%未満である場合を◎、残存率が10%以上30%未満である場合を〇、30%以上である場合を×として、判定した。
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用した複写機MF2200(リコー社製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6200紙(リコー社製)に複写テストを行った。
具体的には、定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)及びホットオフセット温度(定着上限温度)を求めた。
定着下限温度の評価条件は、紙送りの線速度を120〜150mm/秒、面圧を1.2kgf/cm^「2」^、ニップ幅を3mmとした。
また、定着上限温度の評価条件は、紙送りの線速度を50mm/秒、面圧を2.0kgf/cm^「2」^、ニップ幅を4.5mmとした。
なお、従来の低温定着トナーの定着下限温度は、140℃程度である。
このとき、定着下限温度は、120℃未満である場合を◎、120℃以上130℃未満である場合を○、130℃以上140℃未満である場合を×、140℃以上150℃未満である場合を××として、判定した。
また、定着上限温度は、190℃以上である場合を◎、170℃以上190℃未満である場合を○、170℃未満である場合を×として、判定した。
(定着時の離型性)
定着時の分離を判断する指標として定着ニップを通過した用紙と定着ローラの剥離力を考える。トナーの付着量を一定の値になるよう統一された用紙を定着装置に通過させ、定着ニップ直後、分離抵抗力測定装置を設ける。定着ニップ部を通過した用紙は定着ローラに巻きつく力を持って搬送されるため検出爪に押し付けられる形で搬送される。
このときの押し付け力を検出爪の他端に設けたロードセルにより読み取るようにする。
この値が用紙を定着ローラから剥離するのに必要な力でありこれを分離抵抗力とする。
この所定の条件のもとに測定された分離抵抗力の大小により定着ローラからの用紙の分離が可能か否かを判断する。
なお、分離抵抗力はワックスの染み出しやすさを示すものとも言える。
◎:分離抵抗力小 ○:分離抵抗力大 ×:分離不可能
また、実施例1,2と実施例3,4とを比較すると、[プレポリマー1]の量、[ケチミン化合物1]の量が、DSC昇温一回目におけるガラス転移温度Tg(1st)、トナーのDSC昇温ニ回目におけるガラス転移温度Tg(2nd)が変化する要因となっているといえる。
また、実施例1と実施例5を比較すると、顔料・WAX分散液の作製の条件の違いによりワックスの染み出しやすさが異なり、分離抵抗力に差が生じる要因となっているといえる。
また、実施例6と実施例7と実施例8を比較すると、ワックス分散剤の部数の差がFTIR−ATR法によるトナー強度の変化の要因となっているといえる。
また、実施例1と実施例9を比較すると、プレポリマーの有無による差が定着上限の変化の要因となっているといえる。
また、実施例9、実施例10、実施例11を比較すると、非結晶性ポリエステル2の固形分量の差がFTIR−ATR法によるトナー強度の差を生み、それが耐熱保存性・低温定着性・分離抵抗力に寄与していることがわかる。
また、本実施形態によれば、結着樹脂成分は非結晶性樹脂成分として変性ポリエステル樹脂系樹脂からなる結着樹脂前駆体を含み、油相に前記結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物を溶解させ、乳化分散液中で前記結着樹脂前駆体を架橋反応及び/または伸長反応させるものである。これにより、非結晶性樹脂に結晶性ポリエステルを導入することができる。
また、本実施形態によれば、結晶性ポリエステルとして、炭素数4〜12の飽和ジカルボン酸と、炭素数4〜12の飽和ジオールから構成されることにより、上記特性を満足するトナーを得ることができる。
また、本実施形態によれば、結晶性ポリエステルのGPC測定における数分子量Mnの500以下の割合が0%以上2.0%以下であり、かつ、Mnの1000以下の割合が0%以上4.0%以下である。結晶性ポリエステルの分子量については、分子量分布がシャープで低分子量のものが低温定着性に優れ、分子量が低い成分が多いと耐熱保存性が悪化するという観点から、上記範囲で低温定着性、耐熱保存性の両立が達成される。
また、本実施形態によれば、油相に結晶性ポリエステル樹脂及び離型剤(ワックス)の分散性を向上させる分散剤を含む。これにより、結晶性ポリエステル樹脂とワックスの結着樹脂への分散性を良好にすることができ、トナー表面近傍の結晶性ポリエステル及びワックスの抑制できる。よって、上記特性を満足するトナーを得ることができる。
また、本実施形態によれば、上記トナーを含む現像剤を用いることにより、低温定着性、耐熱保存性、分離性能を兼ね備えた現像剤を提供することができる。
Claims (6)
- 有機溶媒中に、少なくとも結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性樹脂成分とを含む結着樹脂成分、着色剤、離型剤を溶解・分散させて得られる油相を微粒子分散剤の存在する水系媒体中に分散させて乳化分散液を得、有機溶剤を除去して得られる静電荷像現像用のトナーであって、
前記トナーのDSC昇温一回目におけるガラス転移温度Tg(1st)が45℃以上65℃以下であり、前記トナーのDSC昇温ニ回目におけるガラス転移温度Tg(2nd)が25℃以上35℃以下であり、トナーの1/2流出開始温度(T1/2)が120℃以上135℃以下であり、FTIR−ATR法により計測される前記結晶性ポリエステル樹脂及び前記離型剤に由来するピーク強度比が0.10以上0.20以下であることを特徴とするトナー。 - 請求項1のトナーであって、前記結着樹脂成分は前記非結晶性樹脂成分として変性ポリエステル樹脂系樹脂からなる結着樹脂前駆体を含み、前記油相に前記結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物を溶解させ、前記乳化分散液中で前記結着樹脂前駆体を架橋反応及び/または伸長反応させることを特徴とするトナー。
- 請求項1または2のトナーであって、前記結晶性ポリエステルが、炭素数4〜12の飽和ジカルボン酸と、炭素数4〜12の飽和ジオールから構成されることを特徴とするトナー。
- 請求項1、2または3の何れかのトナーであって、前記結晶性ポリエステルのGPC測定における数分子量Mnの500以下の割合が0%以上2.0%以下であり、かつ、Mnの1000以下の割合が0%以上4.0%以下であることを特徴とするトナー。
- 請求項1、2、3または4の何れかのトナーであって、前記油相に前記結晶性ポリエステル樹脂及び前記離型剤の分散性を向上させる分散剤を含むことを特徴とするトナー。
- 静電潜像の現像に用いる現像剤であって、請求項1乃至5の何れかのトナーを含むことを特徴とする現像剤。
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