JP2012108485A - 静電荷像現像用トナーおよびその製造方法 - Google Patents

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知美 大柴
Takeshi Omura
大村  健
Tatsuya Nagase
達也 長瀬
Hajime Tadokoro
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Abstract

【課題】 基本的に高画質の画像を形成することができ、さらに、優れた低温定着性を有しながら優れた耐高温オフセット性および優れた機械的強度が得られるトナーおよびその製造方法の提供。
【解決手段】 トナーは、非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂および架橋構造を有するアクリル系樹脂からなる結着樹脂を含有するトナー粒子からなるトナーであって、前記架橋構造を有するアクリル系樹脂が、式(1):CH2 =CR1 −C(=O)O−Z−OC(=O)−CR2 =CH2 で表される架橋剤に由来の架橋部位を有することを特徴とする。式中、R1 、R2 は、各々、水素原子または炭素数1〜3のアルキル基、Zは、炭素数2〜90の炭化水素基を示す。炭化水素基は、エーテル結合、エステル結合、複素環および置換基を有していてもよい。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)およびその製造方法に関する。
近年、市場からの高画質化の要求に応じてそれに適した電子写真方式のトナーの開発が進められており、このようなトナーとして、粒径分布がシャープであり、微小ドットの再現性の高い、乳化重合凝集法による重合トナーが知られている。
一方、画像形成装置の省エネルギー化、高速化および省スペース化を図るために、より一層の低温定着性に優れたトナーが望まれており、このようなトナーとして、シャープメルト性を有する結晶性ポリエステル樹脂を用いて結着樹脂の融点や溶融粘度を下げる方法が知られている。しかしながら、このようなトナーにおいては、機械的強度(耐ストレス性)や耐高温オフセット性が低下するなどの新たな問題が生じる。
低温定着性と機械的強度の両方を得る発明として、例えば特許文献1には、最内層から順に、それぞれ結晶性ポリエステル樹脂、非晶質ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂による層が積層された多層構造を有する樹脂微粒子による重合トナーが開示されている。
しかしながら、上記の重合トナーにおいては、高温オフセット現象が発生しやすい、という問題がある。
このような問題を解決するために、結着樹脂内に結晶性ポリエステル樹脂と共に非晶性ポリエステル樹脂および架橋構造を有するアクリル系樹脂を含有させたトナーが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
このようなトナーにおいては、架橋構造を有するアクリル系樹脂が高弾性成分であるため、結晶性ポリエステル樹脂による低温定着性が維持されながら優れた耐高温オフセット性を得ることができる。
しかしながら、上記のトナーは、架橋構造を有するアクリル系樹脂が架橋剤としてジビニルベンゼンを用いて形成されたものであるので、得られる機械的強度が小さい、すなわち脆く、その結果、形成された画像に画像不良が発生する場合がある、という問題がある。
特開2007−57823号公報 特開2010−55093号公報
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、基本的に高画質の画像を形成することができ、さらに、優れた低温定着性を有しながら優れた耐高温オフセット性および優れた機械的強度が得られる静電荷像現像用トナーおよびその製造方法を提供することにある。
本発明のトナーは、非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂および架橋構造を有するアクリル系樹脂からなる結着樹脂を含有するトナー粒子からなるトナーであって、
前記架橋構造を有するアクリル系樹脂が、
式(1):CH2 =CR1 −C(=O)O−Z−OC(=O)−CR2 =CH2
〔上記式中、R1 、R2 は、各々、水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を示し、Zは、炭素数2〜90の炭化水素基を示す。ただし、当該炭化水素基は、エーテル結合、エステル結合、複素環および置換基を有していてもよい。〕
本発明のトナーにおいては、前記架橋構造を有するアクリル系樹脂が、前記一般式(1)中、R1 、R2 が、各々、水素原子またはメチル基であり、Zが、炭素数6〜40の炭化水素基であるものであることが好ましい。
また、本発明のトナーにおいては、前記架橋構造を有するアクリル系樹脂が、前記一般式(1)中、Zが炭素数6〜12の直鎖アルキレン基であるものであること、または、Zが、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物またはビスフェノールAエチレンオキサイドプロピレンオキサイド付加物に由来の基であるものであることが好ましい。
さらに、本発明のトナーにおいては、前記トナー粒子が、非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂および架橋構造を有するアクリル系樹脂からなる結着樹脂を含有するコア粒子と、当該コア粒子の外周面を被覆する、非晶性ポリエステル樹脂よりなるシェル層とよりなる、コア−シェル構造を有する構成とすることができる。
本発明のトナーの製造方法は、非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂および架橋構造を有するアクリル系樹脂を有する結着樹脂を含有するトナー粒子からなるトナーを製造する方法であって、
少なくともアクリル系重合性単量体および架橋剤を含む油相液を水系媒体中において分散させた状態で重合処理を行うことにより、架橋構造を有するアクリル系樹脂からなる架橋アクリル系樹脂微粒子を形成させる工程と、
水系媒体中において、非晶性ポリエステル樹脂からなる非晶性ポリエステル樹脂微粒子と、結晶性ポリエステル樹脂からなる結晶性ポリエステル樹脂微粒子と、前記架橋アクリル系樹脂微粒子とを凝集、融着させることによりトナー粒子を形成する工程とを含み、
前記架橋アクリル系樹脂微粒子を形成させるための架橋剤が、下記式(1)で表されるものであることを特徴とする。
式(1):CH2 =CR1 −C(=O)O−Z−OC(=O)−CR2 =CH2
〔上記式中、R1 、R2 は、各々、水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を示し、Zは、炭素数2〜90の炭化水素基を示す。ただし、当該炭化水素基は、エーテル結合、エステル結合、複素環および置換基を有していてもよい。〕
本発明のトナーによれば、基本的に高画質の画像を形成することができ、さらに、優れた低温定着性を有しながら優れた耐高温オフセット性を有し、しかも、優れた機械的強度が得られる。
本発明のトナーにおいて優れた機械的強度が得られる理由としては、結着樹脂内に特定の架橋剤に由来の架橋部位を有する、すなわち、当該特定の架橋剤における長鎖部分が導入されているために、この長鎖部分による可撓性が発揮されることによると推測される。
本発明のトナーの製造方法によれば、上記のトナーを容易に製造することができる。
また、本発明のトナーの製造方法によれば、特定の架橋剤の作用によって非晶性ポリエステル樹脂および結晶性ポリエステル樹脂に対するアクリル系樹脂の親和性および相溶性が向上されるために、融着時に十分な進行が得られ、従って、製造上の負荷を低減させることができる。
以下、本発明について具体的に説明する。
〔トナーの製造方法〕
本発明のトナーの製造方法は、少なくともアクリル系重合性単量体および長鎖部分を有する特定の架橋剤を含む油相液を水系媒体中において分散させた状態で重合処理を行うことにより、架橋構造を有するアクリル系樹脂(以下、「架橋アクリル系樹脂」ともいう。)からなる架橋アクリル系樹脂微粒子を形成させる工程と、水系媒体中において、非晶性ポリエステル樹脂からなる非晶性ポリエステル樹脂微粒子と、結晶性ポリエステル樹脂からなる結晶性ポリエステル樹脂微粒子と、前記架橋アクリル系樹脂微粒子とを凝集、融着させることによりトナー粒子を形成する工程とを経る方法である。
本発明のトナーの製造方法に用いられる特定の架橋剤は、上記式(1)で表されるものである。
上記式(1)において、R1 、R2 は、各々、水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を示す。
また、Zは、炭素数2〜90の炭化水素基を示す。ただし、当該炭化水素基は、エーテル結合、エステル結合、複素環および置換基を有していてもよい。
基Zを構成する炭化水素基としては、直鎖状、分岐鎖状または環状のいずれの形態を有するものであってもよく、また、不飽和結合を有するものであっても有さないものであってもよい。
このような特定の架橋剤としては、具体的には、以下のようなものなどが挙げられる。
(1)ジアクリレート化合物
1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、1,10−デカンジオールジアクリレート、1,12−ドデカンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、トリメチロールエタンジアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイドプロピレンオキサイド付加物ジアクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物ジアクリレート、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物ジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、1,10−デカンジオールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレートなど、
(2)ジメタクリレート化合物
1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,5−ペンタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、1,10−デカンジオールジメタクリレート、1,12−ドデカンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、トリメチロールエタンジメタクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物ジメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物ジメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレートなど、
(3)トリ(メタ)アクリレート化合物
ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド付加物トリアクリレート、ε−カプロラクトン変性トリス−(2−アクリロキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンエトキシトリアクリレートなど、
(4)テトラ(メタ)アクリレート化合物
ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、N,N,N’,N’−テトラキス(β−ヒドロキシエチル)エチレンジアミンのアクリル酸エステル、N,N,N’,N’−テトラキス(β−ヒドロキシエチル)エチレンジアミンのメタクリル酸エステル、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレートなど、
(5)ヘキサ(メタ)アクリレート化合物
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレートなど。
本発明のトナーの製造方法の一例を具体的に示すと、
(1−A)結晶性ポリエステル樹脂を合成し、当該結晶性ポリエステル樹脂による微粒子(以下、「結晶性ポリエステル樹脂微粒子」ともいう。)の分散液を調製する結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液調製工程、
(1−B)非晶性ポリエステル樹脂を合成し、当該非晶性ポリエステル樹脂を有機溶媒中に溶解または分散させた油相液を調製し、水系媒体中に油相液による油滴を形成させた後で有機溶媒を除去することにより、当該非晶性ポリエステル樹脂による微粒子(以下、「非晶性ポリエステル樹脂微粒子」ともいう。)の分散液を調製する非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液調製工程、
(1−C)少なくともアクリル系重合性単量体および特定の架橋剤を含む油相液を水系媒体中において分散させた状態で重合処理を行うことにより、架橋アクリル系樹脂からなる架橋アクリル系樹脂微粒子を形成させる架橋アクリル系樹脂微粒子分散液調製工程、
(1−D)必要に応じて、着色剤を水系媒体中に微粒子状に分散させて着色剤の微粒子(以下、「着色剤微粒子」ともいう。)の分散液を調製する着色剤微粒子分散液調製工程、
(2)非晶性ポリエステル樹脂微粒子、結晶性ポリエステル樹脂微粒子、架橋アクリル系樹脂微粒子および必要に応じて着色剤微粒子、離型剤による微粒子、荷電制御剤による微粒子などのトナー構成成分の微粒子を、水系媒体中で凝集、融着させてトナー粒子を形成する凝集・融着工程、
(3)得られるトナー粒子を水系媒体中より濾別し、当該トナー粒子から界面活性剤などを洗浄除去する濾過・洗浄工程、
(4)洗浄処理されたトナー粒子の乾燥工程、
から構成され、必要に応じて
(5)乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する外添剤添加工程
を加えることができる。
本発明のトナーを構成するトナー粒子は、非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂および架橋アクリル系樹脂からなる結着樹脂を含有するコア粒子と、その外周面を被覆する、シェル樹脂よりなるシェル層とよりなるコア−シェル構造のものとされていてもよい。シェル層を構成するシェル樹脂としては、非晶性ポリエステル樹脂のみを用いることが好ましい。非晶性ポリエステル樹脂のみよりなるシェル層を有するトナー粒子によって構成されるトナーによれば、感光体の汚染が抑止され、さらに優れた低温定着性および高い機械的強度が得られる。また、高温オフセット現象を抑制する観点から、シェル層を構成するシェル樹脂として非晶性ポリエステル樹脂および架橋アクリル系樹脂を併用することもできる。
トナー粒子がコア−シェル構造を有するものとする場合は、上記の製造方法の一例の(2)凝集・融着工程において、まず、コア粒子を形成すべき非晶性ポリエステル樹脂微粒子、結晶性ポリエステル樹脂微粒子および架橋アクリル系樹脂微粒子および必要に応じて着色剤微粒子、離型剤による微粒子、荷電制御剤による微粒子などのトナー構成成分の微粒子を、水系媒体中で凝集、融着させてコア粒子を形成し、次いで、コア粒子の分散液中にシェル層を形成すべき非晶性ポリエステル樹脂微粒子を添加し、前記コア粒子の表面にこの非晶性ポリエステル樹脂微粒子を凝集、融着させることにより、コア粒子の表面を被覆するシェル層を形成することにより、製造することができる。
(1−A)結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液調製工程
この結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液調製工程は、トナー粒子を構成する結着樹脂の材料となる結晶性ポリエステル樹脂を合成し、この結晶性ポリエステル樹脂を水系媒体中に微粒子状に分散させて結晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液を調製する工程である。
本発明において、結晶性ポリエステル樹脂とは、示差走査熱量測定法(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するポリエステル樹脂をいう。このような結晶性ポリエステル樹脂であれば、特に限定されず、例えば、結晶性ポリエステル樹脂による主鎖に他成分を共重合させた構造を有する樹脂について、この樹脂が上記のように明確な吸熱ピークを示すものであれば、本発明でいう結晶性ポリエステル樹脂に該当する。
本発明において使用される結晶性ポリエステル樹脂は、その融点が30〜99℃の範囲であることが好ましく、45〜88℃の範囲であることがより好ましい。
ここに、結晶性ポリエステル樹脂の融点は、吸熱ピークのピークトップの温度を示し、示差走査カロリメーター「DSC−7」(パーキンエルマー製)および熱分析装置コントローラー「TAC7/DX」(パーキンエルマー製)を用いて示差走査熱量分析によってDSC測定したものである。
具体的には、結晶性ポリエステル樹脂0.5mgをアルミニウム製パン(KITNO.0219−0041)に封入し、これを「DSC−7」のサンプルホルダーにセットし、測定温度0〜200℃で、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分の測定条件で、Heat−cool−Heatの温度制御を行い、その2nd.Heatにおけるデータをもとに解析を行った。ただし、リファレンスの測定には空のアルミニウム製パンを使用した。
この結晶性ポリエステル樹脂は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による数平均分子量(Mn)が好ましくは100〜10,000、さらに好ましくは800〜5,000、重量平均分子量(Mw)が好ましくは1,000〜50,000、さらに好ましくは2,000〜30,000である。
結晶性ポリエステル樹脂におけるTHF可溶分の重量平均分子量(Mw)が1,000未満である場合は、後述する凝集・融着工程において非晶性ポリエステル樹脂と相溶してしまうことにより、得られるトナー粒子が粒子全体として融点の低いものとなって耐ブロッキング性に劣るものとなるおそれがあり、50,000より大きい場合は、得られるトナーが低温定着性に劣るものとなるおそれがある。
GPCによる分子量測定は、以下のように行った。すなわち、装置「HLC−8220」(東ソー社製)およびカラム「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZM−M3連」(東ソー社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2ml/minで流し、測定試料(結晶性ポリエステル樹脂)を室温において超音波分散機を用いて5分間処理を行う溶解条件で濃度1mg/mlになるようにテトラヒドロフランに溶解させ、次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して試料溶液を得、この試料溶液10μLを上記のキャリア溶媒と共に装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて検出し、測定試料の有する分子量分布を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて測定した検量線を用いて算出する。検量線測定用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical社製の分子量が6×102 、2.1×103 、4×103 、1.75×104 、5.1×104 、1.1×105 、3.9×105 、8.6×105 、2×106 、4.48×106 のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を測定し、検量線を作成した。また、検出器には屈折率検出器を用いた。
結晶性ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分とジオール成分とから生成させることができる。
ジカルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸を用いることが好ましく、芳香族ジカルボン酸を併用してもよい。脂肪族ジカルボン酸としては、直鎖型のものを用いることが好ましい。ジカルボン酸成分は、1種類のものに限定されるものではなく、2種類以上を混合して用いてもよい。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸などが挙げられ、また、これらの低級アルキルエステルや酸無水物を用いることもできる。上記の脂肪族ジカルボン酸の中でも、入手容易性の観点から、アジピン酸、セバシン酸、1,10−デカンジカルボン酸を用いることが好ましい。
脂肪族ジカルボン酸と共に用いることのできる芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸などが挙げられる。これらの中でも、入手容易性および乳化容易性の観点から、テレフタル酸、イソフタル酸、t−ブチルイソフタル酸を用いることが好ましい。
芳香族ジカルボン酸の使用量は、結晶性ポリエステル樹脂を形成するためのジカルボン酸成分全体を100構成モル%とした場合の20構成モル%以下とされることが好ましく、より好ましくは10構成モル%以下、特に好ましくは5構成モル%以下である。芳香族ジカルボン酸の使用量が20構成モル%以下とされることにより、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性を確保することができて製造されるトナーに優れた低温定着性が得られ、最終的に形成される画像に光沢性が得られると共に融点降下による画像保存性の低下が抑制され、さらに、当該結晶性ポリエステル樹脂を含む油相液を用いて油滴を形成させるときに、確実に乳化状態を得ることができる。
また、ジオール成分としては、脂肪族ジオールを用いることが好ましく、必要に応じて脂肪族ジオール以外のジオールを含有させてもよい。
ジオール成分としては、脂肪族ジオールの中でも、主鎖を構成する炭素原子の数が2〜22である直鎖型の脂肪族ジオールを用いることがより好ましく、さらに、入手容易性や確実な低温定着性の発現、高い光沢性を有する画像が得られるという観点から、主鎖を構成する炭素原子の数が2〜14である直鎖型の脂肪族ジオールを用いることが特に好ましい。
用いる直鎖型の脂肪族ジオールの主鎖を構成する炭素原子の数が2〜22であることにより、ジカルボン酸成分として芳香族ジカルボン酸が併用される場合においても低温定着性が阻害されるレベルの融点を有するポリエステル樹脂が形成されることがなく、製造されるトナーに十分な低温定着性が得られ、また、最終的に形成される画像に高い光沢性が得られる。
ジオール成分としては、分岐型の脂肪族ジオールを用いることもできるが、この場合、結晶性の確保の観点から、直鎖型の脂肪族ジオールと共に使用し、かつ、当該直鎖型の脂肪族ジオールの割合を高めにして使用することが好ましい。このように直鎖型の脂肪族ジオールの割合を高めにして使用することによって、結晶性が確保されて製造されるトナーに優れた低温定着性が確実に得られ、最終的に形成される画像において融点降下による画像保存性の低下が抑制され、さらには耐ブロッキング性が確実に得られる。
ジオール成分は、1種類のものに限定されるものではなく、2種類以上を混合して用いてもよい。
結晶性ポリエステル樹脂を形成するためのジオール成分としては、脂肪族ジオールの含有量が80構成モル%以上とされることが好ましく、より好ましくは90構成モル%以上である。ジオール成分における脂肪族ジオールの含有量が80構成モル%以上とされることにより、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性を確保することができて製造されるトナーに優れた低温定着性が得られると共に最終的に形成される画像に光沢性が得られる。
脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−ドデカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオールなどが挙げられ、これらの中でも、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールを用いることが好ましい。
脂肪族ジオール以外のジオールとしては、二重結合を有するジオール、スルホン酸基を有するジオールなどが挙げられ、具体的には、二重結合を有するジオールとしては、例えば、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,6−ジオール、4−ブテン−1,8−ジオールなどが挙げられる。
ジオール成分における二重結合を有するジオールの含有量は20構成モル%以下とされることが好ましく、より好ましくは2〜10構成モル%である。二重結合を有するジオールの含有量が20構成モル%以下であることにより、得られるポリエステル樹脂が融点の大幅に低減されたものとなることがなく、従って、フィルミングが発生するおそれが小さい。
上記のジオール成分とジカルボン酸成分との使用比率は、ジオール成分のヒドロキシル基[OH]とジカルボン酸成分のカルボキシル基[COOH]との当量比[OH]/[COOH]が、1.5/1〜1/1.5とされることが好ましく、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。
ジオール成分とジカルボン酸成分との使用比率が上記の範囲にあることにより、所望の分子量を有する結晶性ポリエステル樹脂を確実に得ることができる。
以上のような結晶性ポリエステル樹脂を水系媒体中に分散させる方法としては、当該結晶性ポリエステル樹脂を有機溶媒中に溶解または分散させて油相液を調製し、油相液を、転相乳化などによって水系媒体中に分散させて、所望の粒径に制御された状態の油滴を形成させた後、有機溶媒を除去する方法が挙げられる。
本発明において、「水系媒体」とは、少なくとも水が50質量%以上含有されたものをいい、水以外の成分としては、水に溶解する有機溶剤を挙げることができ、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、メチルセルソルブ、テトラヒドロフランなどが挙げられる。これらのうち、樹脂を溶解しない有機溶剤であるメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールのようなアルコール系有機溶剤を使用することが好ましい。
水系媒体の使用量は、油相液100質量部に対して、50〜2,000質量部であることが好ましく、100〜1,000質量部であることがより好ましい。
水系媒体の使用量を上記の範囲とすることで、水系媒体中において油相液を所望の粒径に乳化分散させることができる。
水系媒体中には、分散安定剤が溶解されていてもよく、また、この水系媒体中には、油滴の分散安定性を向上させる目的で、界面活性剤や樹脂微粒子などが添加されていてもよい。
分散安定剤としては、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなどの無機化合物を挙げることができるが、得られるトナー母体粒子中より分散安定剤を除去する必要があることから、リン酸三カルシウムなどのように酸やアルカリに可溶性のものを使用することが好ましく、または環境面の視点からは、酵素により分解可能なものを使用することが好ましい。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤などが挙げられ、また、フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤やカチオン性界面活性剤も使用することができる。
また、分散安定性の向上のための樹脂微粒子としては、粒径が0.5〜3μmのものが好ましく、具体的には、粒径が1μmおよび3μmのポリメタクリル酸メチル樹脂微粒子、粒径が0.5μmおよび2μmのポリスチレン樹脂微粒子、粒径が1μmのポリスチレン−アクリロニトリル樹脂微粒子などが挙げられる。
油相液の調製に使用される有機溶媒としては、油滴の形成後の除去処理が容易である観点から、沸点が低く、かつ、水への溶解性が低いものが好ましく、具体的には、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。これらは1種単独であるいは2種以上組み合わせて用いることができる。
有機溶媒の使用量は、結晶性ポリエステル樹脂100質量部に対して、通常1〜300質量部、好ましくは1〜100質量部、さらに好ましくは25〜70質量部である。
油相液の乳化分散は、機械的エネルギーを利用して行うことができ、乳化分散を行うための分散機としては、特に限定されるものではなく、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機などが挙げられ、具体的には例えばTK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)などを挙げることができる。
油滴の分散径は60〜1000nmとされることが好ましく、さらに好ましくは80〜500nmである。
油滴の分散径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「LA−750」(株式会社堀場製作所製)を用いて測定した体積基準のメジアン径である。この油滴の分散径は、乳化分散時の機械的エネルギーの大きさによりコントロールすることができる。
油滴の形成後における有機溶媒の除去は、トナー粒子が水系媒体中に分散された状態の分散液全体を、徐々に層流の撹拌状態で昇温し、一定の温度域において強い撹拌を与えた後、脱溶媒を行うなどの操作により行うことができる。
また、分散安定剤を用いてトナー粒子を形成する場合は、有機溶媒の除去処理に加えて、酸やアルカリを添加して混合することにより、当該分散安定剤の除去処理も行う。
(1−B)非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液調製工程
この非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液調製工程は、トナー粒子を構成する結着樹脂の材料となる非晶性ポリエステル樹脂を得るための非晶性ポリエステル樹脂を合成し、この非晶性ポリエステル樹脂を水系媒体中に微粒子状に分散させて非晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液を調製する工程である。
本発明において、非晶性ポリエステル樹脂とは、上記の結晶性ポリエステル樹脂以外のポリエステル樹脂をいい、通常は融点を有さず、比較的高いガラス転移点温度(Tg)を有するものである。
非晶性ポリエステル樹脂は、多価アルコール成分と多価カルボン酸成分とを用い、上記の結晶性ポリエステル樹脂の合成工程と同様にして合成することができる。
この非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移点温度(Tg)は、20〜90℃であることが好ましく、特に35〜65℃であることが好ましい。
また、この非晶性ポリエステル樹脂の軟化点は、80〜220℃であることが好ましく、特に80〜150℃であることが好ましい。
ここに、非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移点温度(Tg)は、示差走査カロリメーター「DSC−7」(パーキンエルマー製)、および熱分析装置コントローラー「TAC7/DX」(パーキンエルマー製)を用いて測定したものである。具体的には、非晶性ポリエステル樹脂4.50mgをアルミニウム製パン「KITNO.0219−0041」に封入し、これを「DSC−7」のサンプルホルダーにセットし、リファレンスの測定には空のアルミニウム製パンを使用し、測定温度0〜200℃で、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分の測定条件で、Heat−cool−Heatの温度制御を行い、その2nd.Heatにおけるデータを取得し、第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1の吸熱ピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線との交点をガラス転移点温度(Tg)として示す。なお、1st.Heat昇温時は200℃にて5分間保持する。
また、軟化点は、以下のように測定したものである。すなわち、まず、20℃、50%RHの環境下において、非晶性ポリエステル樹脂1.3gをシャーレに入れ平らにならし、12時間以上放置した後、成型器「SSP−10A」(島津製作所製)によって3820kg/cm2 の力で30秒間加圧し、直径1cmの円柱型の成型サンプルを作成する。次いで、この成型サンプルを、24℃、50%RHの環境下において、フローテスター「CFT−500D」(島津製作所製)により、荷重196N(20kgf)、開始温度60℃、予熱時間300秒間、昇温速度6℃/分の条件で、円柱型ダイの穴(1mm径×1mm)より、直径1cmのピストンを用いて予熱終了時から押し出し、昇温法の溶融温度測定方法でオフセット値5mmの設定で測定したオフセット法温度Toffsetを、非晶性ポリエステル樹脂の軟化点とした。
この非晶性ポリエステル樹脂は、THF可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による数平均分子量(Mn)が好ましくは2,000〜10,000、より好ましくは2,500〜8,000、重量平均分子量(Mw)が好ましくは3,000〜100,000、より好ましくは4,000〜70,000である。
非晶性ポリエステル樹脂におけるTHF可溶分の重量平均分子量(Mw)が3,000未満である場合は、得られるトナーが耐ブロッキング性に劣るものとなるおそれがあり、100,000より大きい場合は、得られるトナーが低温定着性が得られないものとなるおそれがある。
GPCによる分子量測定は、測定試料として非晶性ポリエステル樹脂のTHF可溶分を用いたことの他は結晶性ポリエステル樹脂の分子量測定と同様の方法によって行われる。
非晶性ポリエステル樹脂を形成すべき多価アルコール成分としては、例えば、上述の脂肪族ジオールに加え、ビスフェノールA、ビスフェノールFなどのビスフェノール類、およびこれらのエチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物などのビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などを挙げることができ、また、3価以上の多価アルコール成分としては、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなどが挙げられる。さらに、製造コストや環境性から、シクロヘキサンジメタノールやネオペンチルアルコールなどを用いることが好ましい。これらは、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、非晶性ポリエステル樹脂を形成すべき多価アルコール成分としては、2−ブチン−1,4ジオール、3−ブチン−1,4ジオール、9−オクタデゼン−7,12ジオールなどの不飽和多価アルコールなども用いることができる。
また、非晶性ポリエステル樹脂を形成すべき多価カルボン酸成分としては、上述の脂肪族ジカルボン酸に加え、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸が挙げられ、得られる非晶性ポリエステル樹脂の溶融粘度を適当なものにする目的で、トリメリット酸、ピロメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸を用いてもよい。これらは、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、非晶性ポリエステル樹脂を形成すべき多価カルボン酸成分としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸、イソドデセニルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、n−オクテニルコハク酸などの不飽和脂肪族ジカルボン酸;およびこれらの酸無水物または酸塩化物などの不飽和多価カルボン酸も用いることができる。
また、非晶性ポリエステル樹脂を形成すべき多価カルボン酸成分に、コーヒー酸などの重合性不飽和結合を有するモノカルボン酸を少量併用してもよい。
以上のような非晶性ポリエステル樹脂を水系媒体中に分散させる方法としては、結晶性ポリエステル樹脂を水系媒体中に分散させる場合と同様に、当該非晶性ポリエステル樹脂を有機溶媒中に溶解または分散させて油相液を調製し、油相液を、転相乳化などによって水系媒体中に分散させて、所望の粒径に制御された状態の油滴を形成させた後、有機溶媒を除去する方法が挙げられる。
油滴の分散径は60〜1000nmとされることが好ましく、さらに好ましくは80〜500nmである。
油滴の分散径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「LA−750」(株式会社堀場製作所製)を用いて測定した体積基準のメジアン径である。この油滴の分散径は、乳化分散時の機械的エネルギーの大きさによりコントロールすることができる。
(1−C)架橋アクリル系樹脂微粒子分散液調製工程
この架橋アクリル系樹脂微粒子分散液調製工程は、トナー粒子を構成する結着樹脂の材料となる架橋アクリル系樹脂を合成すると共に、この架橋アクリル系樹脂が水系媒体中に微粒子状に分散されてなる架橋アクリル系樹脂微粒子の分散液を調製する工程である。
この架橋アクリル系樹脂微粒子の分散液における架橋アクリル系樹脂微粒子は、乳化重合法によって作製されることが好ましい。
乳化重合法においては、架橋アクリル系樹脂を形成するべきアクリル系重合性単量体および特定の架橋剤を含む油相液を水系媒体中において分散させた後、ラジカル重合開始剤を投入してアクリル系重合性単量体を特定の架橋剤の存在下において重合させることにより、架橋アクリル系樹脂微粒子が形成される。
架橋アクリル系樹脂微粒子は、組成の異なる樹脂よりなる2層以上の構成とすることもでき、この場合、常法に従った乳化重合処理(第1段重合)により調製した樹脂微粒子の分散液に、重合開始剤と重合性単量体とを添加し、この系を重合処理(第2段重合)する方法を採用することができる。
架橋アクリル系樹脂を合成するためのアクリル系重合性単量体としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどのメタクリル酸エステル誘導体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニルなどのアクリル酸エステル誘導体などが挙げられ、特に、疎水性単量体であるアクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチルや、イオン性解離基であるカルボキシル基を有するアクリル酸、メタクリル酸を用いることが好ましい。これらは1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
架橋アクリル系樹脂は、スチレン系重合性単量体を共重合させたものであってもよく、スチレン系重合性単量体としては、例えばスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレンなどのスチレンあるいはスチレンスチレン誘導体が挙げられ、特に、疎水性単量体であるスチレンを用いることが好ましい。これらは1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
架橋アクリル系樹脂は、スチレン系重合性単量体を共重合させたものであることが好ましく、特に、スチレン、(メタ)アクリル酸および特定の架橋剤を共重合させたものであることが好ましい。この場合、アクリル系重合性単量体とスチレン系重合性単量体の好ましい共重合比は、質量基準で80:20〜10:90とされることが好ましい。このような共重合比とされることによって、個々のトナー粒子における共重合組成比を均一なものにすることができる。
また、架橋アクリル系樹脂は、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などのイオン性解離基を有する、上述のアクリル系重合性単量体以外の重合性単量体を共重合させたものであってもよく、イオン性解離基を有する重合性単量体としては、具体的には、例えばマレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル、スチレンスルホン酸、アリルスルフォコハク酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、アシドホスホオキシエチルメタクリレート、3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートなどが挙げられる。
架橋アクリル系樹脂微粒子を乳化重合法によって作製する場合において用いられるラジカル重合開始剤としては、水溶性の重合開始剤であれば適宜のものを使用することができ、具体的には、例えば2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二硫酸塩無水物、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]水和物、2,2’−アゾビス{2−[1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル]プロパン}二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2’−アゾビス(1−イミノ−1−ピロリジノ−2−エチルプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]など水溶性アゾ開始剤;過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸およびその塩、過酸化水素などの水溶性重合開始剤を挙げることができる。これら1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
架橋アクリル系樹脂微粒子を得るための重合処理においては、反応温度が60℃以上95℃以下とされることが好ましい。
この架橋アクリル系樹脂を合成する過程においては、架橋アクリル系樹脂の分子量を調整することを目的として、一般的に用いられる連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては特に限定されるものではなく、例えば2−クロロエタノール、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタンなどのメルカプタンおよびスチレンダイマーなどを挙げることができる。
この架橋アクリル系樹脂微粒子分散液調製工程において合成される架橋アクリル系樹脂は、テトラヒドロフラン(THF)不溶分(ゲル分)が0.5〜50質量%のものであることが好ましい。
架橋アクリル系樹脂におけるTHF不溶分は、トナー粒子中の架橋成分の含有量を示すものであって、これが0.5質量%未満である場合は、良好な耐高温オフセット性が得られないおそれがあり、50質量%を超える場合は、トナーの製造時に融着の進行が緩慢となるために製造負荷が大きくなるおそれがある。
架橋アクリル系樹脂のTHF不溶分は、固形状の架橋アクリル系樹脂を測定試料として、所定量(約0.03g)の試料を所定量(約100mL)のTHFに20時間浸漬し、その後、120メッシュの金網で濾過し、得られる残存固形分の試料に対する質量%を算出することにより、得られるものである。
また、この架橋アクリル系樹脂微粒子分散液調製工程において合成される架橋アクリル系樹脂は、THF可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による重量平均分子量(Mw)が50,000〜1,000,000であることが好ましい。
架橋アクリル系樹脂におけるTHF可溶分の重量平均分子量(Mw)が50,000未満である場合は、得られるトナーに良好な耐高温オフセット性が得られないおそれがあり、1,000,000より大きい場合は、得られるトナーが定着を阻害されるものとなるおそれがある。
GPCによる分子量測定は、測定試料として架橋アクリル系樹脂のTHF可溶分を用いたことの他は結晶性ポリエステル樹脂の分子量測定と同様の方法によって行われる。
この架橋アクリル系樹脂のガラス転移点温度(Tg)は、20〜120℃であることが好ましく、特に35〜100℃であることが好ましい。
また、この架橋アクリル系樹脂の軟化点は、80〜200℃であることが好ましく、特に110〜180℃であることが好ましい。
架橋アクリル系樹脂のガラス転移点(Tg)および軟化点は、測定試料として架橋アクリル系樹脂を用いたことの他は非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移点(Tg)および軟化点と同様の方法によって測定される。
この架橋アクリル系樹脂微粒子分散液調製工程において得られる架橋アクリル系樹脂微粒子の分散液における架橋アクリル系樹脂微粒子の平均粒子径は、体積基準のメジアン径で50〜400nmとされることが好ましく、さらに好ましくは80〜200nmである。
架橋アクリル系樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定されるものである。
(1−D)着色剤微粒子分散液調製工程
この着色剤微粒子分散液調製工程は、トナー粒子として着色剤を含有するものを所望する場合に必要に応じて行う工程であって、着色剤を水系媒体中に微粒子状に分散させて着色剤微粒子の分散液を調製する工程である。
〔着色剤〕
着色剤としては、一般に知られている染料および顔料を用いることができる。
黒色のトナーを得るための着色剤としては、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどのカーボンブラック、マグネタイト、フェライトなどの磁性体、染料、非磁性酸化鉄を含む無機顔料などの公知の種々のものを任意に使用することができる。
カラーのトナーを得るための着色剤としては、染料、有機顔料などの公知のものを任意に使用することができ、具体的には、有機顔料としては例えばC.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同81:4、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222、同238、同269、C.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、C.I.ピグメントブルー15;3、同60、同76などを挙げることができ、染料としては例えばC.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同68、同11、同122、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同69、同70、同93、同95などを挙げることができる。
各色のトナーを得るための着色剤は、各色について、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。
着色剤の分散は、機械的エネルギーを利用して行うことができる。
着色剤微粒子は、分散した状態で体積基準のメジアン径が10〜300nmとされることが好ましく、さらに好ましくは100〜200nm、特に好ましくは100〜150nmである。
着色剤微粒子の体積基準のメジアン径は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定されるものである。
(2)凝集・融着工程
この凝集・融着工程は、架橋アクリル系樹脂微粒子の分散液と、結晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液と、非晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液と、必要に応じて、着色剤微粒子の分散液と、離型剤、荷電制御剤などの他のトナー粒子構成成分の分散液とを添加、混合し、pH調整による微粒子表面の反発力と電解質体よりなる凝集剤の添加による凝集力とのバランスを取りながら緩慢に凝集させ、平均粒径および粒度分布を制御しながら会合を行うと同時に、加熱撹拌することで微粒子間の融着を行って形状制御を行うことにより、トナー粒子を形成する工程である。
この凝集・融着工程においては、凝集系における各微粒子を安定に分散させるために、水系媒体中に界面活性剤を追加してもよい。
界面活性剤としては、特に限定されずに公知の種々のものを用いることができるが、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウムなどのスルホン酸塩;ドデシル硫酸ナトリウム、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などの硫酸エステル塩;オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウムなどの脂肪酸塩などのイオン性界面活性剤を好適なものとして例示することができる。
また、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールとのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレノキサイドとのエステル、ソルビタンエステルなどのノニオン性界面活性剤も使用することができる。
以上の界面活性剤は、所望に応じて、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。
この凝集・融着工程において用いられる凝集剤としては、例えば1価、2価または3価の金属塩を挙げることができる。凝集剤を構成する金属としては、リチウム、カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属;アルミニウムなどが挙げられる。前記金属の対イオン(塩を構成する陰イオン)としては、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオンなどが挙げられる。
この凝集・融着工程における架橋アクリル系樹脂微粒子の反応系への添加割合は、最終的に得られるトナー粒子中における含有量が1〜40質量%となる割合とされることが好ましい。これが1質量%より少ない場合は、良好な耐高温オフセット性が得られないおそれがあり、40質量%よりも多い場合は、融着の進行が緩慢となるために製造負荷が大きくなるおそれがあり、さらに、十分な低温定着性が得られないおそれがある。
また、この凝集・融着工程における結晶性ポリエステル樹脂微粒子の反応系への添加割合は、最終的に得られるトナー粒子中における含有量が0.3〜39質量%となる割合とされることが好ましい。これが0.3質量%より少ない場合は、得られるトナーが十分な低温定着性を得られないものとなるおそれがあり、39質量%よりも多い場合は、得られるトナーが耐ブロッキング性に劣るものとなるおそれがある。
また、この凝集・融着工程における非晶性ポリエステル樹脂微粒子の反応系への添加割合は、最終的に得られるトナー粒子中における含有量が15〜98質量%となる割合とされることが好ましい。これが15質量%より少ない場合は、得られるトナーが帯電特性や耐ブロッキング性に劣るものとなるおそれがあり、98質量%よりも多い場合は、得られるトナーが十分な低温定着性を得られないものとなるおそれがある。
また、この凝集・融着工程における結晶性ポリエステル樹脂微粒子および非晶性ポリエステル樹脂微粒子の反応系への相対的な添加割合は、質量比で1:99〜40:60であることが好ましく、より好ましくは10:90〜40:60である。結晶性ポリエステル樹脂微粒子が過多である場合は、得られるトナーが耐熱保管性に劣ったものとなるおそれがあり、結晶性ポリエステル樹脂微粒子が過少である場合は得られるトナーに十分な低温定着性が得られないおそれがある。
さらに、この凝集・融着工程における着色剤微粒子の反応系への添加割合は、最終的に得られるトナー粒子中における含有量が1〜10質量%となる割合とされることが好ましく、より好ましくは2〜8質量%である。着色剤の含有量がトナー中に1質量%未満である場合は、所望の着色力が得られないおそれがあり、一方、着色剤の含有量がトナー中の10質量%を超える場合は、着色剤の遊離やキャリアなどへの付着が発生し、帯電性に影響を与える場合がある。
トナー粒子中に離型剤や荷電制御剤などの内添剤を導入する場合は、この凝集・融着工程(2)の前に内添剤のみよりなる内添剤微粒子の分散液を調製し、この凝集・融着工程(2)において架橋アクリル系樹脂微粒子の分散液、結晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液および非晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液と共に当該内添剤微粒子の分散液を混合する。
また例えば、非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液調製工程(1−A)または結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液調製工程(1−B)または架橋アクリル系樹脂微粒子分散液調製工程(1−C)において非晶性ポリエステル樹脂または結晶性ポリエステル樹脂と内添剤とを分子レベルで混在させてこれを用いることによりトナー粒子中に導入することもできる。
〔離型剤〕
離型剤としては、特に限定されるものではなく、公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどの低分子量ポリオレフィン類;合成エステルワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油などの植物系ワックス;モンタンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックスなどの鉱物、石油系ワックス;これらの変性物などが挙げられる。
離型剤の添加量は、最終的に得られるトナー粒子中における結着樹脂100質量部に対して通常0.5〜25質量部、好ましくは3〜15質量部となる量とされる。
〔荷電制御剤〕
荷電制御剤としては、公知の種々の化合物を用いることができる。
荷電制御剤の添加量は、最終的に得られるトナー粒子中における結着樹脂100質量部に対して通常0.1〜10質量部、好ましくは0.5〜5質量部となる量とされる。
(3)濾過・洗浄工程
この濾過・洗浄工程では、得られたトナー粒子の分散液を冷却し、この冷却されたトナー粒子の分散液からトナー粒子を固液分離してトナー粒子を濾別する濾過処理と、濾別されたトナー粒子(ケーキ状の集合物)から界面活性剤などの付着物を除去する洗浄処理とが施される。具体的な固液分離および洗浄の方法としては、遠心分離法、ヌッチェなどを使用する減圧濾過法、フィルタープレスなどを使用する濾過法などが挙げられ、これらは特に限定されるものではない。
(4)乾燥工程
この乾燥工程では、洗浄処理されたトナー粒子を乾燥処理が施される。この乾燥工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などが挙げられ、これらは特に限定されるものではない。なお、乾燥処理されたトナー粒子中の水分量は、5質量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは2質量%以下とされる。
ここに、トナー粒子の水分量の測定はカール・フィッシャー電量滴定法にて実施される。具体的には、水分計「AO−6、AQI−601」(AQ−6用インターフェイス)、加熱気化装置「LE−24S」からなる自動熱気化水分測定システム「AQS−724」(平沼産業社製)を用い、20℃、50%RHの環境下にて24時間放置したトナー粒子0.5gをガラス製20mlのサンプル管に精密に秤量して入れ、テフロン(登録商標)コートのシリコーンゴムパッキングを用いて密栓し、以下の測定条件および試薬にてこの密栓した環境中に存在する水分量の測定を行う。さらに、この密栓した環境中の水分量を補正するため、空のサンプルを同時に2本測定する。
・試料加熱温度:110℃
・試料加熱時間:1分
・窒素ガス流量:150ml/分
・試薬:対極液(陰極液);ハイドラナール クーロマット CG−K(HYDRANAL(R)−Coulomat CG−K)、発生液(陽極液);ハイドラナール クーロマット AK(HYDRANAL(R)−Coulomat AK)
また、乾燥処理されたトナー粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集して凝集体を形成している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサーなどの機械式の解砕装置を使用することができる。
(5)外添剤添加工程
この外添剤添加工程は、乾燥処理されたトナー粒子に、流動性、帯電性の改良およびクリーニング性の向上などの目的で、荷電制御剤や種々の無機微粒子、有機微粒子、および滑剤などの外添剤を添加する工程であって、必要に応じて行われる。外添剤を添加するために使用される装置としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの種々の公知の混合装置を挙げることができる。
無機微粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナなどの無機酸化物粒子の使用が好ましく、さらに、これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤などによって疎水化処理されていることが好ましい。
この外添剤の添加量は、トナー中に0.1〜5.0質量%、好ましくは0.5〜4.0質量%であることが好ましい。また、外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
以上のような製造方法によれば、基本的に高画質の画像を形成することができ、さらに、優れた低温定着性を有しながら優れた耐高温オフセット性を有し、しかも、優れた機械的強度を有するトナーを少ない製造負荷で容易に製造することができる。
〔トナー〕
本発明のトナーは、以上のような製造方法によって得られるものであって、具体的には、非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂および架橋アクリル系樹脂からなる結着樹脂を含有するトナー粒子からなるトナーであって、架橋アクリル系樹脂が、上記式(1)で表される特定の架橋剤に由来の架橋部位を有することを特徴とする。
本発明に係るトナー粒子においては、結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量が1〜50質量%であることが好ましい。トナー粒子における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は、トナー粒子中の架橋成分の含有量を示すものであり、これが1質量%未満である場合は、良好な耐高温オフセット性が得られないおそれがあり、50質量%を超える場合は、トナーの製造時に融着の進行が緩慢となるために製造負荷が大きくなるおそれがある。
トナー粒子における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は、トナーを測定試料として、所定量(約0.03g)の試料を所定量(約100mL)のTHFに20時間浸漬し、その後、120メッシュの金網で濾過し、得られる残存固形分の質量を測定し、当該トナーに結着樹脂以外のTHF不溶分(例えば着色剤、離型剤など)が含まれている場合は、予め定量しておいたその他のTHF不溶分の質量を前記残存固形分の質量から減じ、これについて、試料に対する質量%を算出することにより、得られるものである。
また、本発明に係るトナー粒子における結着樹脂に由来するTHF不溶分において、アクリル系樹脂に由来する成分の含有量が1〜100質量%であることが好ましい。THF不溶分におけるアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は、特定の架橋剤に由来する架橋部位の含有量を示すものであり、これが1質量%未満である場合、当該トナー粒子が機械的強度の不十分なものとなるおそれがある。
結着樹脂に由来するTHF不溶分におけるアルカリ系樹脂に由来する成分の含有量は、メチル化剤を用いる反応熱分解ガスクロマトグラフィー/質量分析法(反応Py−GC/MS)によって測定されるものである。具体的には、メチル化剤としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ(TMAH)を用い、熱分解装置「PY2020D」および「SS−1010E」(共にフロンティア・ラボ社製)を、質量選択型検出器ガスクロマトグラフに接続して反応Py−GC/MSを行う。分解条件としては、トナー0.1mgをステンレス製熱分解用試料容器に添加し、メチル化剤2μLを滴下し、熱分解温度400℃にて行うものとする。
〔トナーの機械的強度〕
以上のような製造方法によって得られた本発明のトナーは、10%変形強度が9〜50MPaである機械的強度を有することが好ましい。
この10%変形強度は、微小圧縮試験機「MCT−W201」(島津製作所社製)を用いて圧縮試験モードで測定される値である。
〔トナーのガラス転移点および軟化点〕
また、本発明のトナーは、そのガラス転移点温度(Tg)が30〜60℃、特に35〜54℃であることが好ましく、また、軟化点が70〜140℃、特に80〜137℃であることが好ましい。
ここに、ガラス転移点温度(Tg)および軟化点は、測定試料をトナーとしたことの他は上記と同様の方法によって測定されるものである。
〔トナー粒子の粒径〕
以上のような製造方法によって得られるトナー粒子は、その粒径が体積基準のメジアン径で3〜8μmであることが好ましい。このトナー粒子の粒径は、凝集・融着工程における凝集剤の濃度や有機溶剤の添加量、または融着時間、さらにはポリエステル樹脂の組成によって制御することができる。体積基準のメジアン径が3〜8μmであることにより、定着工程において、飛翔して加熱部材に付着し定着オフセットを発生させる付着力の大きいトナー粒子が少なくなり、また、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドットなどの画質が向上する。
また、トナーの粒度分布は、CV値が16〜35であることが好ましく、さらに好ましくは18〜22である。
CV値は、下記式(x)によって求められるものである。ただし、算術平均粒径とは25,000個のトナー粒子について、体積基準の粒子径xの平均値であり、この算術平均粒径は「コールターマルチサイザーIII 」(ベックマン・コールター社製)によって測定されたものである。
式(x):CV値(%)={(標準偏差)/(算術平均粒径)}×100
トナーの体積基準のメジアン径は、「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用のコンピューターシステム(ベックマン・コールター社製)を接続した装置を用いて測定・算出したものである。
具体的には、トナー0.02gを、界面活性剤溶液20mL(トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を調製し、このトナー分散液を、サンプルスタンド内の電解液「ISOTONII」(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が5〜10%になるまでピペットにて注入する。ここで、この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。測定装置において、測定粒子カウント数を25,000個、アパーチャ径を50μmにし、測定範囲1〜30μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率が大きい方から50%の粒子径(体積D50%径)を体積基準のメジアン径とする。
〔トナーの平均円形度〕
また、以上のような製造方法によって得られるトナーは、このトナーを構成する個々のトナー粒子について、転写効率の向上の観点から、平均円形度が0.930〜1.000であることが好ましく、より好ましくは0.945〜0.995である。
この平均円形度が0.930〜1.000の範囲にあることにより、記録材に転写されたトナー層におけるトナー粒子の充填密度が高くなって定着性が向上し、定着オフセットが発生しにくくなる。また、個々のトナー粒子が破砕しにくくなって摩擦帯電付与部材の汚染が減少し、トナーの帯電性が安定する。
トナー粒子の平均円形度は、「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いて測定した値である。具体的には、トナーを界面活性剤入り水溶液にてなじませ、超音波分散処理を1分間行って分散させた後、「FPIA−2100」(Sysmex社製)によって、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3,000〜10,000個の適正濃度で撮影を行い、個々のトナー粒子について下記式(y)に従って円形度を算出し、各トナー粒子の円形度を加算し、全トナー粒子数で除することにより算出した値である。HPF検出数が上記の範囲であれば、再現性が得られる。
式(y):
円形度=(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子役影像の周囲長)
〔現像剤〕
以上のようなトナーは、例えば磁性体を含有させて一成分磁性トナーとして使用する場合、いわゆるキャリアと混合して二成分現像剤として使用する場合、非磁性トナーを単独で使用する場合などが考えられ、いずれも好適に使用することができる。
二成分現像剤を構成するキャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来から公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子を用いることが好ましい。
キャリアとしては、その体積平均粒径としては15〜100μmのものが好ましく、25〜60μmのものがより好ましい。キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
キャリアとしては、さらに樹脂により被覆されているもの、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させたいわゆる樹脂分散型キャリアを用いることが好ましい。被覆用の樹脂組成としては、特に限定はないが、例えば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂あるいはフッ素含有重合体系樹脂などが用いられる。また、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、フェノール系樹脂など使用することができる。
〔画像形成方法〕
以上のようなトナーは、接触加熱方式による定着工程を含む画像形成方法に好適に用いることができる。画像形成方法としては、具体的には、以上のようなトナーを使用して、例えば像担持体上に静電的に形成された静電潜像を、現像装置において現像剤を摩擦帯電部材によって帯電させることにより顕在化させてトナー像を得、このトナー像を記録材に転写し、その後、記録材上に転写されたトナー像を接触加熱方式の定着処理によって記録材に定着させることにより、可視画像が得られる。
また、以上のようなトナーは、優れた機械的強度を有することから、高速現像による現像工程を含む画像形成方法にも好適である。なお、高速現像による現像工程とは、A4サイズの用紙に対して、印字率5%にて毎分60ページ以上の出力を行う場合における現像工程をいう。
以上のようなトナーによれば、基本的に高画質の画像を形成することができ、さらに、優れた低温定着性を有しながら優れた耐高温オフセット性を有し、しかも、優れた機械的強度を有するトナーを容易に製造することができる。
このようなトナーにおいて優れた機械的強度が得られる理由としては、結着樹脂内に特定の架橋剤に由来の架橋部位を有する、すなわち、当該特定の架橋剤における長鎖部分が導入されているために、この長鎖部分による可撓性が発揮されることによると推測される。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明の実施形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔非晶性ポリエステル樹脂の合成例A〕
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた反応容器に、
多価カルボン酸
・フマル酸:4.2質量部
・テレフタル酸:78質量部
多価アルコール
・2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンプロピレンオキサイド2モル付加物:152質量部
・2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンエチレンオキサイド2モル付加物:48質量部
を仕込み、反応系の温度を1時間かけて190℃に上昇させ、反応系内が均一に撹拌されていることを確認した後、触媒としてTi(OBu)4 を、多価カルボン酸全量に対して0.006質量%となる量を投入し、さらに、生成される水を留去しながら反応系の温度を同温度から6時間かけて240℃に上昇させ、さらに240℃に維持した状態で6時間脱水縮合反応を継続して重合反応を行うことにより、非晶性ポリエステル樹脂〔A〕を得た。得られた非晶性ポリエステル樹脂〔A〕は、重量平均分子量(Mw)が2,700、ガラス転移点(Tg)が63℃、軟化点が95℃であった。非晶性ポリエステル樹脂〔A〕の分子量、ガラス転移点(Tg)および軟化点は、上述の通りに測定した。
〔非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液の調製例A1〕
撹拌動力を与えるアンカー翼の備えられた反応容器に、メチルエチルケトンとイソプロピルアルコールを添加し、その後、上記の非晶性ポリエステル樹脂〔A〕をハンマーミルで粗粉砕したものを徐々に添加して撹拌し、溶解または分散させて油相を得た。次いで、撹拌されている油相に希アンモニア水溶液を適量滴下して、さらに、この油相をイオン交換水に滴下して転相乳化させた後、エバポレータで減圧しながら脱溶剤を行うことにより、非晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液を得、さらに、この分散液にイオン交換水を追加して固形分(非晶性ポリエステル樹脂微粒子)が40質量%となるよう調整することにより、非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔A1〕を得た。
得られた非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔A1〕における非晶性ポリエステル樹脂微粒子の体積基準のメジアン径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)によって測定したところ、182nmであった。
〔結晶性ポリエステル樹脂の合成例B〕
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた反応容器に、
多価カルボン酸
・1,10−ドデカン二酸:200質量部
多価アルコール
・1,9−ノナンジオール:140質量部
を仕込み、反応系の温度を1時間かけて190℃に上昇させ、反応系内が均一に撹拌されていることを確認した後、触媒としてTi(OBu)4 を、多価カルボン酸全量に対して0.006質量%となる量を投入し、さらに、生成される水を留去しながら反応系の温度を同温度から6時間かけて240℃に上昇させ、さらに240℃に維持した状態で6時間脱水縮合反応を継続して重合反応を行うことにより、結晶性ポリエステル樹脂〔B〕を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂〔B〕は、重量平均分子量(Mw)が2,900、融点が65℃であった。結晶性ポリエステル樹脂〔B〕の分子量および融点は、上述の通りに測定した。
〔結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液の調製例B1〕
非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液の調製例A1において、非晶性ポリエステル樹脂〔A〕の代わりに結晶性ポリエステル樹脂〔B〕を用いたことの他は同様にして、固形分(結晶性ポリエステル樹脂微粒子)が40質量%である結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔B1〕を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔B1〕における結晶性ポリエステル樹脂微粒子の体積基準のメジアン径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)によって測定したところ、207nmであった。
〔架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C1〕
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を付けたセパラブルフラスコに予めアニオン系活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:DBS)2gをイオン交換水740gに溶解させた活性剤溶液を添加し、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら内温を80℃に昇温させた。
一方で、
スチレン:295質量部
アクリル酸:52質量部
1,9−ノナンジオールジアクリレート:40質量部
n−オクチルメルカプタン:0.8質量部
を混合し、80℃に加湿して溶解させ、単量体溶液を作製した。ここで循環経路を有する機械式分散機により上記2つの加熱溶液を混合分散させ、均一な分散粒子径を有する乳化粒子を作製した。次いで、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)3.3gをイオン交換水350gに溶解させた溶液を添加して80℃にて3時間加熱、撹拌することにより、架橋アクリル系樹脂微粒子の分散液を得、さらに、この分散液にイオン交換水を追加して固形分(架橋アクリル系樹脂微粒子)が20質量%となるよう調整することにより、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C1〕を得た。
得られた架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C1〕における架橋アクリル系樹脂微粒子の体積基準のメジアン径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)によって測定したところ、125nmであった。
また、この架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C1〕を固液分離し軟化点を測定したところ、161.3℃であった。
また、この架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C1〕を固液分離し、テトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量(Mw)を測定したところ、160,300であった。THF不溶分(ゲル分)は、架橋アクリル系樹脂微粒子の固形分全量の20.2質量%であった。
〔マゼンタ着色剤微粒子分散液の調製例〕
脱イオン水195質量部にアニオン界面活性剤「ネオゲンRK」(第一工業製薬社製)5質量部を混合溶解させ、C.I.Pigment Red 122(クラリアントジャパン社製)50質量部を入れてホモジナイザー「ウルトラタラックス」(IKA社製)により10分間分散させることにより、固形分(マゼンタ着色剤微粒子)が20質量%であるマゼンタ着色剤微粒子分散液〔M〕を得た。
得られたマゼンタ着色剤微粒子分散液〔M〕におけるマゼンタ着色剤微粒子の体積基準のメジアン径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)によって測定したところ、185nmであった。
〔離型剤微粒子分散液の調製例〕
脱イオン水195質量部にアニオン性界面活性剤「ネオゲンRK」(第一工業製薬社製)5質量部およびパラフィンワックス「FNP92」(融点91℃、日本精蝋社製)50質量部を入れて60℃に加熱し、「ウルトラタラックスT50」(IKA社製)にて十分に分散させた後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理することにより、固形分(離型剤微粒子)が20質量%である離型剤微粒子分散液〔W〕を得た。
得られた離型剤微粒子分散液〔W〕における離型剤微粒子の体積基準のメジアン径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)によって測定したところ、170nmであった。
〔トナーの製造例1〕
非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔A1〕:1,195質量部
結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔B1〕:190質量部
架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C1〕:735質量部
マゼンタ着色剤微粒子分散液〔M〕:200質量部
離型剤微粒子分散液〔W〕:380質量部
アニオン性界面活性剤「ネオゲンRK」(第一工業製薬社製):8質量部
イオン交換水:300質量部
を、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を取り付けた反応容器に入れて撹拌した。容器内の温度を30℃に調整した後、この溶液に1.0質量%の硝酸水溶液を添加し、pHを3.0に調整した。
次いで、ホモジナイザー「ウルトラタラックスT50」(IKA社製)で分散させながら、47℃まで昇温させ、「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にて粒径を測定しながら、凝集粒子の体積基準のメジアン径(D50)が6.5μmになった時点で、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを9.0に調整した。さらに液温度90℃で3時間にわたって加熱撹拌した後、6℃/minの条件で30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを2.0に調整し、その後、撹拌を停止して、トナー粒子を作製した。
生成させたトナー粒子を固液分離し、15Lのイオン交換水による洗浄を4回繰り返し、その後、40℃の温風で乾燥し、トナー粒子〔1〕によるトナー〔1X〕を得た。トナー〔1X〕におけるトナー粒子〔1〕の体積基準のメジアン径(D50)は6.55μm、平均円形度は0.964であった。
得られたトナー〔1X〕に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)1質量%および疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)1質量%を添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により混合し、その後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去する外添剤処理を施した。これをトナー〔1〕とする。
トナー〔1〕における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は7.1質量%、うちアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は50.9質量%であった。
〔架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C2〕
架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C1において、1,9−ノナンジオールジアクリレートの代わりに1,10−デカンジオールジアクリレートを使用したことの他は同様にして、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C2〕を得た。
得られた架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C2〕について、上記と同様にして測定した架橋アクリル系樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は143nm、軟化点は154.8℃、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)は155,200であり、THF不溶分の含有量は固形分全量の14.5質量%であった。
〔架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C3〕
架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C1において、1,9−ノナンジオールジアクリレート40質量部の代わりにビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物ジアクリレート30質量部を使用したことの他は同様にして、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C3〕を得た。
得られた架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C3〕について、上記と同様にして測定した架橋アクリル系樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は118nm、軟化点は135.2℃、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)は158,100であり、THF不溶分の含有量は固形分全量の7.7質量%であった。
〔架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C4〕
架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C1において、1,9−ノナンジオールジアクリレート40質量部の代わりに1,9−ノナンジオールジメタクリレート30質量部を使用したことの他は同様にして、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C4〕を得た。
得られた架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C4〕について、上記と同様にして測定した架橋アクリル系樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は131nm、軟化点は148.8℃、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)は161,200であり、THF不溶分の含有量は固形分全量の9.8質量%であった。
〔架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C5〕
架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C1において、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:DBSの添加量を4gとし、1,9−ノナンジオールジアクリレート40質量部の代わりにドデカプロピレングリコールエチレンオキサイド6モル付加物ジメタクリレート48質量部を使用したことの他は同様にして、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C5〕を得た。
得られた架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C5〕について、上記と同様にして測定した架橋アクリル系樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は85nm、軟化点は178.4℃、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)は150,500であり、THF不溶分の含有量は固形分全量の45.1質量%であった。
〔架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C6〕
架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C5において、ドデカプロピレングリコールエチレンオキサイド6モル付加物ジメタクリレート48質量部の代わりにビスフェノールAエチレンオキサイド10モル付加物ジアクリレート47質量部を使用したことの他は同様にして、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C6〕を得た。
得られた架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C6〕について、上記と同様にして測定した架橋アクリル系樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は80nm、軟化点は167.0℃、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)は143,300であり、THF不溶分の含有量は固形分全量の45.7質量%であった。
〔架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C7〕
架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C1において、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:DBSの添加量を1.2gとし、1,9−ノナンジオールジアクリレート40質量部の代わりに2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート43質量部を使用したことの他は同様にして、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C7〕を得た。
得られた架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C7〕について、上記と同様にして測定した架橋アクリル系樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は175nm、軟化点は152.3℃、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)は87,300であり、THF不溶分の含有量は固形分全量の24.9質量%であった。
〔架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C8〕
架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C1において、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:DBSの添加量を1.0gとし、1,9−ノナンジオールジアクリレート40質量部の代わりに1,6−ヘキサンジオールジアクリレート7質量部を使用したことの他は同様にして、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C8〕を得た。
得られた架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C8〕について、上記と同様にして測定した架橋アクリル系樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は193nm、軟化点は112.0℃、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)は123,300であり、THF不溶分の含有量は固形分全量の0.7質量%であった。
〔架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C9〕
架橋アクリル系樹脂微粒子分散液の調製例C1において、1,9−ノナンジオールジアクリレートの代わりにジビニルベンゼンを使用したことの他は同様にして、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C9〕を得た。
得られた架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C9〕について、上記と同様にして測定した架橋アクリル系樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は138nm、軟化点は140.3℃、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)は164,300であり、THF不溶分の含有量は固形分全量の7.1質量%であった。
得られた架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C1〕〜〔C9〕の物性を表1に示す。
〔トナーの製造例2〕
トナーの製造例1において、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C1〕735質量部の代わりに、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C2〕840質量部を使用したことの他は同様にして、トナー〔2〕を得た。
トナー〔2〕における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は5.4質量%、うちアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は53.7質量%であった。
〔トナーの製造例3〕
トナーの製造例1において、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C1〕735質量部の代わりに、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C3〕460質量部を使用したことの他は同様にして、トナー〔3〕を得た。
トナー〔3〕における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は4.0質量%、うちアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は23.5質量%であった。
〔トナーの製造例4〕
トナーの製造例3において、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C3〕の代わりに、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C4〕を使用したことの他は同様にして、トナー〔4〕を得た。
トナー〔4〕における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は4.1質量%、うちアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は28.2質量%であった。
〔トナーの製造例5〕
非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔A1〕:1,015質量部
結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔B1〕:190質量部
架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C5〕:2230質量部
マゼンタ着色剤微粒子分散液〔M〕:200質量部
離型剤微粒子分散液〔W〕:380質量部
アニオン性界面活性剤「ネオゲンRK」(第一工業製薬社製):8質量部
イオン交換水:300質量部
を、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を取り付けた反応容器に入れて撹拌した。容器内の温度を30℃に調整した後、この溶液に1.0質量%の硝酸水溶液を添加し、pHを3.0に調整した。
次いで、ホモジナイザー「ウルトラタラックスT50」(IKA社製)で分散させながら、47℃まで昇温させ、「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にて粒径を測定しながら、凝集粒子の体積基準のメジアン径(D50)が6.3μmになった時点で、非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔A1〕180質量部を添加し、非晶性ポリエステル樹脂微粒子が上記凝集粒子に付着、融着するまで加熱撹拌してシェル層を形成させた。その後、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを9.0に調整した。さらに液温度90℃で3時間にわたって加熱撹拌した後、6℃/minの条件で30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを2.0に調整し、その後、撹拌を停止して、トナー粒子を作製した。
生成させたトナー粒子を固液分離し、15Lのイオン交換水による洗浄を4回繰り返し、その後、40℃の温風で乾燥し、トナー粒子〔5〕によるトナー〔5X〕を得た。トナー〔5X〕におけるトナー粒子〔5〕の体積基準のメジアン径(D50)は6.61μm、平均円形度は0.963であった。
得られたトナー〔5X〕に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)1質量%および疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)1質量%を添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により混合し、その後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去する外添剤処理を施した。これをトナー〔5〕とする。
トナー〔5〕における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は19.2質量%、うちアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は81.4質量%であった。
〔トナーの製造例6〕
トナーの製造例5において、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C5〕2230質量部の代わりに、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C4〕460質量部を使用したことの他は同様にして、トナー〔6〕を得た。
トナー〔6〕における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は4.6質量%、うちアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は23.4質量%であった。
〔トナーの製造例7〕
トナーの製造例1において、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C1〕735質量部の代わりに、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C6〕1800質量部を使用したことの他は同様にして、トナー〔7〕を得た。
トナー〔7〕における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は18.8質量%、うちアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は86.0質量%であった。
〔トナーの製造例8〕
トナーの製造例1において、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C1〕735質量部の代わりに、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C7〕375質量部を使用したことの他は同様にして、トナー〔8〕を得た。
トナー〔8〕における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は5.3質量%、うちアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は48.1質量%であった。
〔トナーの製造例9〕
トナーの製造例8において、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C7〕の代わりに、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C8〕を使用したことの他は同様にして、トナー〔9〕を得た。
トナー〔9〕における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は2.3質量%、うちアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は2.7質量%であった。
〔トナーの製造例10〕
トナーの製造例1において、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C1〕735質量部の代わりに、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C5〕2230質量部を使用したことの他は同様にして、トナー〔10〕を得た。
トナー〔10〕における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は21.5質量%、うちアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は83.8質量%であった。
〔トナーの製造例11〕
トナーの製造例3において、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C3〕の代わりに、架橋アクリル系樹脂微粒子分散液〔C9〕を使用したことの他は同様にして、トナー〔11〕を得た。
トナー〔11〕における結着樹脂に由来するTHF不溶分の含有量は3.8質量%、うちアクリル系樹脂に由来する成分の含有量は22.9質量%であった。
〔現像剤の製造例1〜11〕
このトナー〔1〕〜〔11〕の各々に、シリコーン樹脂を被覆した体積平均粒径60μmのフェライトキャリアを、前記トナーの濃度が6質量%になるよう混合することにより、現像剤〔1〕〜〔11〕を調製した。
〔評価1:耐高温オフセット性および低温オフセット性についての評価〕
現像剤〔1〕〜〔11〕について、市販の複合プリンタのフルカラー複写機「bizhub PRO C6501」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)において、定着装置を定着用ヒートローラの表面温度を100〜210℃の範囲で変更することができるように改造したものを用い、A4(坪量80g/m2 )普通紙を縦送りで搬送し、紙先端から20mmの位置に搬送方向に垂直な方向に伸びる5mm幅のベタ帯画像を定着させる定着実験を、設定される定着温度を100℃、105℃・・・と5℃刻みで増加させるよう変更しながら繰り返し行った。
低温オフセットによる画像汚れ、高温オフセットによる画像汚れが目視観察にて確認された定着実験における定着温度を、それぞれ、低温オフセットの温度、高温オフセットの温度として測定した。結果を表2に示す。
〔評価2:下限定着温度についての評価〕
現像剤〔1〕〜〔11〕について、市販の複合プリンタのフルカラー複写機「bizhub PRO C6501」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)において、定着装置を定着用ヒートローラの表面温度を100〜210℃の範囲で変更することができるように改造したものを用い、A4(坪量80g/m2 )普通紙上に、トナー付着量11mg/10cm2 のベタ画像を定着させる定着実験を、設定される定着温度を100℃、105℃・・・と5℃刻みで増加させるよう変更しながら繰り返し行った。
各定着温度に係る定着実験において得られたプリント物を、折り機で前記ベタ画像に荷重をかけるように折り、これに0.35MPaの圧縮空気を吹き付け、折り目を下記の評価基準に示す5段階にランク付けし、ランク3となる定着実験における定着温度を、下限定着温度とした。結果を表2に示す。
−評価基準−
ランク5:全く折れ目なし。
ランク4:一部折れ目に従った剥離あり。
ランク3:折れ目に従った細かい線状の剥離あり。
ランク2:折れ目に従った太い線状の剥離あり。
ランク1:大きな剥離あり。
〔評価3:機械的強度についての評価〕
トナー〔1〕〜〔11〕について、微小圧縮試験機「MCT−W201」(島津製作所社製)を用い、圧縮試験モードにてトナー粒子の10%変形強度を求めた。具体的には、温度21〜23℃、相対湿度45〜65%RHに管理された測定環境下において、最大試験荷重9.8mN、負荷速度0.89mN/secの測定条件で、個数平均粒径が±20%の範囲内にある任意のトナー粒子10個について、トナー粒子の変位量が10%となる圧縮荷重を各々測定し、このうちの最も大きい2個の測定値および最も小さい2個の測定値を除いた合計6個の測定値の算術平均値を、10%変形強度とした。本発明においては、10%変形強度が9〜50MPaの範囲であれば、実用上問題がなく、合格と判断した。結果を表2に示す。
Figure 2012108485
Figure 2012108485

Claims (6)

  1. 非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂および架橋構造を有するアクリル系樹脂からなる結着樹脂を含有するトナー粒子からなる静電荷像現像用トナーであって、
    前記架橋構造を有するアクリル系樹脂が、
    下記式(1)で表される架橋剤に由来の架橋部位を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
    式(1):CH2 =CR1 −C(=O)O−Z−OC(=O)−CR2 =CH2
    〔上記式中、R1 、R2 は、各々、水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を示し、Zは、炭素数2〜90の炭化水素基を示す。ただし、当該炭化水素基は、エーテル結合、エステル結合、複素環および置換基を有していてもよい。〕
  2. 前記架橋構造を有するアクリル系樹脂が、前記一般式(1)中、R1 、R2 が、各々、水素原子またはメチル基であり、Zが、炭素数6〜40の炭化水素基であるものであることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記架橋構造を有するアクリル系樹脂が、前記一般式(1)中、Zが炭素数6〜12の直鎖アルキレン基であるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記架橋構造を有するアクリル系樹脂が、前記一般式(1)中、Zが、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物またはビスフェノールAエチレンオキサイドプロピレンオキサイド付加物に由来の基であるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記トナー粒子が、非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂および架橋構造を有するアクリル系樹脂からなる結着樹脂を含有するコア粒子と、当該コア粒子の外周面を被覆する、非晶性ポリエステル樹脂よりなるシェル層とよりなる、コア−シェル構造を有するものであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂および架橋構造を有するアクリル系樹脂を有する結着樹脂を含有するトナー粒子からなる静電荷像現像用トナーを製造する方法であって、
    少なくともアクリル系重合性単量体および架橋剤を含む油相液を水系媒体中において分散させた状態で重合処理を行うことにより、架橋構造を有するアクリル系樹脂からなる架橋アクリル系樹脂微粒子を形成させる工程と、
    水系媒体中において、非晶性ポリエステル樹脂からなる非晶性ポリエステル樹脂微粒子と、結晶性ポリエステル樹脂からなる結晶性ポリエステル樹脂微粒子と、前記架橋アクリル系樹脂微粒子とを凝集、融着させることによりトナー粒子を形成する工程とを含み、
    前記架橋アクリル系樹脂微粒子を形成させるための架橋剤が、下記式(1)で表されるものであることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
    式(1):CH2 =CR1 −C(=O)O−Z−OC(=O)−CR2 =CH2
    〔上記式中、R1 、R2 は、各々、水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を示し、Zは、炭素数2〜90の炭化水素基を示す。ただし、当該炭化水素基は、エーテル結合、エステル結合、複素環および置換基を有していてもよい。〕
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