以下に、実施するための形態を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明者らは、前記した従来技術の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、結着樹脂、ワックス及び着色剤を含有するトナーであって、着色剤として、下記一般式(1)で表される構造を有する色素化合物を含有することで濃濃度依存性なく彩度の高いトナーを提供できることを見出した。濃度依存なく高濃度側でも高彩度を保持できる要因として、ピリドン環のN−N結合基およびカルボン酸アミド基に水素をそれぞれ有していることが考えられる。
[一般式(1)中、R
1は、アルキル基またはアラルキル基を表し、R
2、R
4、R
5は、それぞれ独立してアルキル基を表す。R
3はアルキル基、フェニル基またはアルキル基で置換されたフェニル基を表す。R
6は、アルキル基、アシル基を表す。
一般式(1)中、R
3が一般式(2)または一般式(3)で表わされる構造を有することが好ましい。
一般式(2)中、R
7は水素原子、アルキル基、またはアルコキシ基を表す。R
8またはR
9は独立してアルキル基を表す。一般式(3)中、R
10乃至R
14はそれぞれ独立してアルキル基、アルコキシ基を表す。*は、結合部位を表す。]
まず、一般式(1)で表される構造を有する色素化合物について説明する。
一般式(1)中、R1におけるアルキル基としては、特に限定されるものではないが、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、オクチル基、ドデシル基、ノナデシル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、2−エチルプロピル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキセニルエチル基などの飽和、または不飽和の直鎖状、分岐状、または、環状の炭素数1乃至20個の1級乃至3級のアルキル基が挙げられる。
一般式(1)中、R1におけるアラルキル基としては、特に限定されるものではないが、ベンジル基、トリメチルベンジル基、ジメチルベンジル基等が挙げられる。
一般式(1)中、R2におけるアルキル基としては、特に限定されるものではないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基の如き飽和、または、不飽和の直鎖状、もしくは、分岐状の炭素数1乃至4個の1級乃至3級のアルキル基が挙げられる。
一般式(1)中、R3におけるアルキル基としては、特に限定されるものではないが、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、オクチル基、ドデシル基、ノナデシル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、2−エチルプロピル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキセニルエチル基などの飽和、または不飽和の直鎖状、分岐状、または、環状の炭素数1乃至20個の1級乃至3級のアルキル基が挙げられる。特に好ましくは一般式(2)の構造。さらに好ましくは一般式(2)中のR7乃至R9がメチル基の場合、樹脂との相溶性が良くなり、発色性が優れるため好ましい。
一般式(1)中、R3におけるフェニル基とアルキル基を置換するフェニル基としては、特に限定されるものではないが、フェニル基、キシリル基、メシチル基が挙げられる。特に好ましくは一般式(3)の構造。さらに好ましくは一般式(3)中のR10、R14がメチル基であるこが挙げられる。
一般式(1)中、R4及びR5におけるアルキル基としては、特に限定されるものではないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、オクチル基、ドデシル基、ノナデシル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、2−エチルプロピル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキセニル基の如き飽和、または不飽和の直鎖状、もしくは環状の、炭素数1乃至20個の1級乃至3級のアルキル基が挙げられる。特に、2−エチルヘキシル基などの分岐状のアルキル基を用いる場合、樹脂との相溶性が良くなり、発色性が優れるため好ましい。
一般式(1)中、R6におけるアルキル基としては、特に限定されるものではないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、オクチル基、ドデシル基、ノナデシル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、2−エチルプロピル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキセニルエチル基の如き飽和、または、不飽和の直鎖状、分岐状、もしくは環状の、炭素数1乃至20個の1級乃至3級のアルキル基が挙げられる。
R6におけるアシル基としては、特に限定されるものではないが、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基、または、ピバロイル基が挙げられる。
R7〜R14におけるアルキル基としては、特に限定されるものではないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基等の炭素数1〜4個のアルキル基が挙げられる。
R7〜R14におけるアルコキシ基としては、特に限定されるものではないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシル基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基等のアルコキシ基が挙げられる。
本発明にかかる一般式(1)で表される構造を有する色素化合物は、国際公開第92/19684号に記載されている公知の方法と、J.Am.Chem.Soc.,70,4045(1948)を参考にして合成することが可能である。ただし、製造方法がこれに限定されるわけではない。
一般式(1)にはシス−トランス構造異性体があるが、シス型、トランス型のいずれも本発明の技術的範囲に属する。
本発明の色素化合物の好ましい例として、色素化合物(1)乃至(41)を以下に示すが、下記の化合物に限定されるものではない。
本発明の一般式(1)で表される色素化合物は、各トナーの製造手段に応じて色調などを調整するために、単独、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。さらに、公知の顔料や染料と2種以上を組み合わせて用いることもできる。
次に、本発明のトナーに関して説明する。まず、本発明のトナーの構成材料について説明する。
<結着樹脂について>
本発明のトナーに用いる結着樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性樹脂などを挙げることができる。
具体的には、スチレン、p−クロロスチレン、α−メチルスチレンの如きスチレン類の単独重合体または共重合体(スチレン系樹脂);アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシルの如きビニル基を有するエステル類の単独重合体または共重合体(ビニル系樹脂);アクリロニトリル、メタクリロニトリルの如きビニルニトリル類の単独重合体または共重合体(ビニル系樹脂);ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル単独重合体または共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン類の単独重合体または共重合体(ビニル系樹脂);エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレンの如きオレフィン類の単独重合体または共重合体(オレフィン系樹脂);エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂の如き非ビニル縮合系樹脂、及びこれら非ビニル縮合系樹脂とビニル系モノマーとのグラフト重合体が挙げられる。好ましくはポリエステル樹脂である。これらの樹脂は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂として用いることができるポリエステル樹脂は、酸由来の構成成分(ジカルボン酸)とアルコール由来の構成成分(ジオール)とから合成されるものである。本明細書において、「酸由来の構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を指し、「アルコール由来の構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を指す。
前記酸由来の構成成分としては、特に限定されるものではないが、脂肪族ジカルボン酸由来の構成成分、2重結合を持つジカルボン酸由来の構成成分、スルホン酸基を持つジカルボン酸由来の構成成分が挙げられる。具体的には、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、それらの低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられる。特に、脂肪族ジカルボン酸由来の構成成分が望ましく、さらに、脂肪族ジカルボン酸における脂肪族部位が飽和カルボン酸であることが好ましい。
前記アルコール由来の構成成分としては、特に限定されるものではないが、脂肪族ジオールが望ましい。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−デカンジオール、1,11−ドデカンジオール、1,12−ウンデカンジオール、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が挙げられる。
本発明においては、トナー粒子の機械的強度を高めると共に、トナー分子の分子量を制御するために、結着樹脂の合成時に架橋剤を用いることもできる。
本発明のトナーに用いられる架橋剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、二官能の架橋剤として、ジビニルベンゼン、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、エチレングリコ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、1,4−ブタンジオ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、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200、#400、#600の各ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエステル型ジアクリレート、および前記ジアクリレートをジメタクリレートに変えたものが挙げられる。
多官能の架橋剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、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、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレートおよびそのメタクリレート、2,2−ビス(4−メタクリロキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテートが挙げられる。
架橋剤の含有量としては、トナーの定着性、耐オフセット性の点で、前記結着樹脂100質量部に対して、0.05乃至10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1乃至5質量部である。
<ワックス成分について>
ワックスとは、トナー定着時のオフセットを防止する目的で使用される材料を意味する。
本発明において使用することができるワックス成分としては、特に限定されるものではないが、具体的には、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムの如き石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックスおよびその誘導体、フィッシャー・トロプシュ法による炭化水素ワックスおよびその誘導体、ポリエチレンに代表されるポリオレフィンワックスおよびその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックスの如き天然ワックスおよびそれらの誘導体が挙げられる。誘導体には酸化物や、ビニルモノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物も含まれる。また、高級脂肪族アルコールの如きアルコール、ステアリン酸、パルミチン酸の如き脂肪族あるいはその化合物、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油およびその誘導体、植物ワックス、動物ワックスが挙げられる。これらは単独、もしくは併せて用いることができる。
ワックス成分の添加量としては、結着樹脂100質量部に対する含有量が総量で2.5乃至15質量部の範囲であることが好ましく、3.0乃至10質量部の範囲であることがさらに好ましい。ワックス成分の添加量が2.5質量部以上であればオイルレス定着が困難とならず、15質量部以下であればトナー粒子中でのワックス成分の量が多すぎず、余剰のワックス成分がトナー粒子の表面に多く存在して、所望の帯電特性を阻害することもない。
<着色剤について>
本発明のトナーにおける着色剤としては、一般式(1)で表わされる色素化合物を用いるが、一般式(1)で表わされる色素化合物を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。また、必要に応じて他の色素化合物を併用することができる。
併用することができる他の色素化合物としては、特にこれらに限定されるものではないが、縮合アゾ化合物、アゾ金属錯体、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物、メチン化合物、アリルアミド化合物が挙げられる。具体的には、C.I.Pigment Orange 1、5、13、15、16、34、36、38、62、64、67、72、74;C.I.Pigment Red 2、3、4、5、6、7、12、16、17、23、31、32、41、48、48:1、48:2、48:3、48:4、53:1、57:1、81:1、112、122、123、130、144、146、149、150、166、168、169、170、176、177、178、179、181、184、185、187、190、194、202、206、208、209、210、220、221、224、238、242、245、253、254、255、258、266、269、282;C.I.Pigment Violet 13、19、25、32、50、及びこれらの誘導体として分類される種々の色素化合物が挙げられる。
これら着色剤の含有量は、使用する色素化合物の種類によって異なるが、トナー中の結着樹脂100質量部に対して総量で1乃至20質量部であることが好ましい。
<荷電制御剤について>
本発明のトナーにおいては、必要に応じて荷電制御剤を混合して用いることも可能である。これにより、現像システムに応じた最適な摩擦帯電量のコントロールが可能となる。
荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、トナーを直接重合法により製造する場合には、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。
前記荷電制御剤としては、例えば、トナーを負帯電に制御するものとして、スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体、サリチル酸誘導体及びその金属錯体、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸や、その金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類、尿素誘導体、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、樹脂系荷電制御剤が挙げられる。
また、トナーを正帯電に制御するものとしては、例えば、ニグロシンおよび脂肪酸金属塩などによるニグロシン変性物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き4級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など)、高級脂肪酸の金属塩、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドの如きジオルガノスズオキサイド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレート類、樹脂系荷電制御剤が挙げられる。これらの荷電制御剤は単独で、もしくは必要に応じて2種以上組み合わせて用いてもよい。
<流動化剤について>
本発明のトナーにおいては、流動化剤として無機微粉体を添加してもよい。無機微粉体としては、シリカ、酸化チタン、アルミナまたはそれらの複酸化物や、これらを表面処理したものなどの微粉体が使用できる。
次に、本発明のトナーの製造方法について説明する。本発明のトナーの製造方法としては、従来使用されている、粉砕法、懸濁重合法、懸濁造粒法、乳化重合法、乳化凝集法などが挙げられる。製造時の環境負荷が少なく、かつ粒径の制御性に優れるという観点から、特に、懸濁重合法、懸濁造粒法など、水系媒体中で造粒する製造法によって得ることが好ましい。
また、本発明のトナーは、液体現像法に用いられる現像剤(以下、液体現像剤と呼ぶ)にも用いることができる。
<色素分散体について>
本発明のトナーに用いられる色素分散体について説明する。
本発明でいう色素分散体とは、分散媒体中に、前記着色剤が分散している状態のものをいう。色素分散体は、例えば下記のようにして得られる。
分散媒体中に、前記着色剤と、必要に応じて樹脂を溶かし込み、撹拌しながら十分に分散媒体になじませる。さらに、ボールミル、ペイントシェーカー、ディゾルバー、アトライター、サンドミル、ハイスピードミルの如き分散機により機械的せん断力を加えることで、着色剤を安定に均一な微粒子状に微分散させることができる。
なお、前記分散媒体とは、水、有機溶剤またはそれらの混合物のことを指す。
分散媒体として水を用いる場合、着色剤は乳化剤を用いて水に分散させることができる。乳化剤としては、例えば、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤が挙げられる。カチオン界面活性剤としては、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイドが挙げられる。アニオン界面活性剤としては、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウムの如き脂肪酸石鹸、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウムが挙げられる。ノニオン界面活性剤としては、ドデシルポリオキシエチレンエーテル、ヘキサデシルポリオキシエチレンエーテル、ノニルフェニルポリオキシエチレンエーテル、ラウリルポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンモノオレアートポリオキシエチレンエーテル、モノデカノイルショ糖が挙げられる。
分散媒体として用いることができる有機溶剤としては、特に限定はされないが、メチルアルコール、エチルアルコール、変性エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−アミルアルコール、3−ペンタノール、オクチルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノールの如きアルコール類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルの如きグリコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンの如きケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、セロソルブアセテートの如きエステル類;ヘキサン、オクタン、石油エーテル、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンの如き炭化水素系溶剤;四塩化炭素、トリクロロエチレン、テトラブロムエタンの如きハロゲン化炭化水素系溶剤;ジエチルエーテル、ジメチルグリコール、トリオキサン、テトラヒドロフランの如きエーテル類;メチラール、ジエチルアセタールの如きアセタール類;ギ酸、酢酸、プロピオン酸の如き有機酸類;ニトロベンゼン、ジメチルアミン、モノエタノールアミン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドの如き硫黄・窒素含有有機化合物類が挙げられる。
また、分散媒体として、重合性単量体を用いることもできる。重合性単量体は、付加重合性あるいは縮重合性単量体であり、好ましくは、付加重合性単量体である。具体的には、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、o−エチルスチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレンの如きスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリロニトリル、アクリル酸アミドの如きアクリレート系単量体;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベヘニル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリロニトリル、メタクリル酸アミドの如きメタクリレート系単量体;エチレン、プロピレン、ブチレン、ブタジエン、イソプレン、イソブチレン、シクロヘキセンの如きオレフィン系単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、ヨウ化ビニルの如きハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニルの如きビニルエステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンの如きビニルケトン化合物を挙げることができる。これらは使用用途に応じて、単独または2種以上組み合わせて用いてもよい。本発明の色素分散体を用いて重合トナーを製造する場合には、前記重合性単量体の中でも、スチレンまたはスチレン系単量体を単独もしくは他の重合性単量体と混合して使用することが好ましい。特に扱い易さから、スチレンが好ましい。
前記色素分散体に加えることができる樹脂としては、本発明のトナーの結着樹脂として使用できる樹脂を使用することができる。具体的には、ポリスチレン樹脂、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリアクリル酸樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、アクリル酸系共重合体、メタクリル酸系共重合体、ポリエステル樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルメチルエーテル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリペプチド樹脂が挙げられる。これらの樹脂は単独、あるいは2種以上混合して用いてもよい。
前記色素分散体における、分散媒体中の着色剤の量は、分散媒体100質量部に対して1.0乃至30質量部であることが好ましい。より好ましくは2.0乃至20質量部、特に好ましくは3.0乃至15質量部である。1.0質量部未満であると、十分なトナー濃度を確保することが難しい場合があり、20質量部を超えるとトナー粒子に内包されない着色剤が増加する傾向にある。着色剤の含有量が前記の範囲内であれば、粘度の上昇や着色剤分散性の悪化を防止することができ、良好な着色力を発揮させることができる。
前記色素分散体は、公知の方法、例えば、ろ過、デカンテーションまたは遠心分離によって単離することができる。溶剤は洗浄によって除去することもできる。
前記色素分散体には、製造時にさらに助剤を添加しても良い。具体的には、例えば、表面活性剤、顔料及び非顔料分散剤、充填剤、標準化剤(standardizers)、樹脂、ワックス、消泡剤、静電防止剤、防塵剤、増量剤、濃淡着色剤(shading colorants)、保存剤、乾燥抑制剤、レオロジー制御添加剤、湿潤剤、酸化防止剤、UV吸収剤、光安定化剤、またはこれらの組み合わせである。
前記色素分散体を用いることにより、分散媒中で分散粘度の増加が抑制できるため、トナー製造工程上のハンドリングが容易になる。さらに、着色剤の分散性が良好に保たれるため、高着色力を有するトナーが提供される。
<懸濁重合法トナーの製造方法>
本発明のトナーは懸濁重合法によって製造することができる。懸濁重合法トナーの製造方法について説明する。まず、一般式(1)で表される色素化合物を含む着色剤、重合性単量体、ワックス成分および重合開始剤などを混合して重合性単量体組成物を調製する。次に、該重合性単量体組成物を水系媒体中に分散して重合性単量体組成物の粒子を造粒する。そして、水系媒体中にて重合性単量体組成物の粒子中の重合性単量体を重合させてトナー粒子を得る。
前記懸濁重合法に用いられる重合開始剤としては、公知の重合開始剤を挙げることができ、例えば、アゾ化合物、有機過酸化物、無機過酸化物、有機金属化合物、光重合開始剤が挙げられる。より具体的には、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(イソブチレート)の如きアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、ジtert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、tert−へキシルパーオキシベンゾエート、tert−ブチルパーオキシベンゾエートの如き有機過酸化物系重合開始剤、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムの如き無機過酸化物系重合開始剤、過酸化水素−第1鉄系、BPO−ジメチルアニリン系、セリウム(IV)塩−アルコール系の如きレドックス開始剤、アセトフェノン系、ベンゾインエーテル系、ケタール系が挙げられる。これらは、単独または2種以上組み合わせて使用することができる。
前記重合開始剤の濃度は、重合性単量体100質量部に対して0.1乃至20質量部の範囲である場合が好ましく、より好ましくは0.1乃至10質量部の範囲である。前記重合開始剤の種類は、重合法により若干異なるが、10時間半減温度を参考に、単独または混合して使用される。
前記懸濁重合法で用いられる水系媒体には、分散安定化剤を含有させることが好ましい。該分散安定化剤としては、公知の無機系および有機系の分散安定化剤を用いることができる。無機系の分散安定化剤としては、例えば、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナが挙げられる。有機系の分散安定化剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプンが挙げられる。また、ノニオン性、アニオン性、カチオン性の界面活性剤を利用することもできる。例えば、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、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウムが挙げられる。
前記分散安定化剤のうち、本発明においては、酸に対して可溶性のある難水溶性無機分散安定化剤を用いることが好ましい。また、本発明においては、難水溶性無機分散安定化剤を用い、水系分散媒体を調製する場合に、これらの分散安定化剤が重合性単量体100質量部に対して0.2乃至2.0質量部の範囲となるような割合で使用することが好ましい。かかる割合であることが重合性単量体組成物の水系媒体中での液滴安定性を増すためである。また、本発明においては、重合性単量体組成物100質量部に対して300乃至3000質量部の範囲の水を用いて水系媒体を調製することが好ましい。
本発明において、前記難水溶性無機分散安定化剤を用いて水系媒体を調製する場合には、市販の分散安定化剤をそのまま用いて分散させてもよい。しかし、細かい均一な粒度を有する分散安定化剤粒子を得るために、水中にて高速撹拌下に、前記難水溶性無機分散安定化剤を生成させて調製することが好ましい。例えば、リン酸カルシウムを分散安定化剤として使用する場合、高速撹拌下でリン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合してリン酸カルシウムの微粒子を形成することで、好ましい分散安定化剤を得ることができる。
<懸濁造粒法トナーの製造方法>
本発明のトナーは、懸濁造粒法によっても製造することができる。懸濁造粒法の製造工程では加熱工程を有さないため、低融点ワックスを用いた場合に起こる樹脂とワックス成分の相溶化を抑制し、相溶化に起因するトナーのガラス転移温度の低下を防止することができる。また、懸濁造粒法は、結着樹脂の選択肢が広く、一般的に定着性に有利とされるポリエステル樹脂を主成分にすることが容易である。そのため、懸濁重合法を適用できない樹脂組成のトナーを製造する場合に有利な製造方法である。
前記懸濁造粒法により製造されるトナー粒子は、例えば下記のようにして製造される。
まず、一般式(1)で表される色素化合物を含有する着色剤、結着樹脂、ワックス成分などを溶剤中で混合して溶剤組成物を調製する。次に、該溶剤組成物を水系媒体中に分散させて溶剤組成物の粒子を造粒し、トナー粒子懸濁液を得る。そして、得られた懸濁液を加熱、または減圧して溶剤を除去することで、トナー粒子を得ることができる。
前記懸濁造粒法に用いることができる溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ヘキサンの如き炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、トリクロロエタン、四塩化炭素の如き含ハロゲン炭化水素類、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロピルアルコールの如きアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールの如き多価アルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブの如きセロソルブ類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンの如きケトン類、ベンジルアルコールエチルエーテル、ベンジルアルコールイソプロピルエーテル、テトラヒドロフランの如きエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルの如きエステル類が挙げられる。これらは単独で、または必要に応じて2種以上混合して用いてもよい。これらのうち、前記トナー粒子懸濁液中の溶剤を容易に除去するため、沸点が低く、かつ前記結着樹脂を十分に溶解できる溶剤を用いることが好ましい。
前記溶剤の使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、50乃至5000質量部の範囲である場合が好ましく、120乃至1000質量部の範囲である場合がより好ましい。
前記懸濁造粒法で用いられる水系媒体は、分散安定化剤を含有することが好ましい。該分散安定化剤としては、公知の無機系および有機系の分散安定化剤を用いることができる。無機系の分散安定化剤としては、例えば、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウムが挙げられる。有機系の分散安定化剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウムの如き水溶性高分子、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウムの如きアニオン性界面活性剤、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの如きカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイドの如き両性イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミンの如きノニオン性界面活性剤が挙げられる。
前記分散安定化剤の使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、0.01乃至20質量部の範囲である場合が、該溶剤組成物の水系媒体中での液滴安定性の点で好ましい。
<粉砕法トナーの製造方法>
本発明のトナーは粉砕法によっても製造することができる。粉砕法トナーは、混合機、熱混練機、分級機など、当該事業者には公知の製造装置を用いて製造することができる。
まず、一般式(1)で表される色素化合物を含有する着色剤に、必要に応じて結着樹脂や磁性体、ワックス、荷電制御剤、その他のトナー成分を混合する。これらをヘンシェルミキサーまたはボールミルの如き混合機により十分混合する。次に、ロール、ニーダー及びエクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融させる。さらに、捏和及び混練して樹脂類を互いに相溶させた中に、ワックスや磁性体を分散させる。冷却固化の後、粉砕及び分級を行うことで粉砕法トナーを得ることができる。
粉砕法トナーに用いることができる結着樹脂としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、テルペン系樹脂、フェノール系樹脂、脂肪族系または脂環族炭化水素系樹脂、芳香族系石油系樹脂,さらにロジン,変性ロジンが挙げられる。中でもビニル系樹脂とポリエステル系樹脂が優れた帯電性や定着性を得ることができるという観点から好ましい。特にポリエステル系樹脂を用いた場合、帯電性や定着性の効果が大きくなるため、より好ましい。
これらの樹脂は単独で用いてもよいし、必要に応じて2種以上を併用してもよい。2種以上の樹脂を混合して用いる場合、トナーの粘弾性特性を制御するために、分子量の異なる樹脂を混合することが好ましい。
粉砕法トナーに用いられる結着樹脂のガラス転移温度は、好ましくは45乃至80℃、より好ましくは55乃至70℃であり、数平均分子量(Mn)は2,500乃至50,000、重量平均分子量(Mw)は10,000乃至1,000,000であることが好ましい。
結着樹脂としてポリエステル系樹脂を用いる場合、特に制限はされないが、全成分中、アルコール成分/酸成分が45/55乃至55/45のmol%比であるものが好ましい。本発明で用いられるポリエステル系樹脂は、分子鎖の末端基数が増えると、トナーの帯電特性において環境依存性が大きくなる。そのため、酸価は90mgKOH/g以下が好ましく、50mgKOH/g以下がより好ましい。また、水酸基価は50mgKOH/g以下が好ましく、30mgKOH/g以下がより好ましい。
<乳化凝集法トナーの製造方法>
本発明のトナーは乳化凝集法によっても製造することもできる。乳化凝集法トナーの製造方法について説明する。まず、各種分散液を調製する。このとき、必要に応じてワックス分散液、樹脂粒子分散液、一般式(1)で表される色素化合物を含有する着色剤粒子分散液、その他トナー成分を混合して調製してもよい。これらの混合液を凝集し凝集体粒子を形成する工程(凝集工程)、並びに、該凝集体粒子を加熱し融合する工程(融合工程)、洗浄工程、乾燥工程を経て、乳化凝集法トナーを得ることができる。
各種分散液は、界面活性剤などの分散剤を用いて製造することができる。
界面活性剤としては、水溶性高分子、無機化合物、及び、イオン性または非イオン性の界面活性剤が挙げられる。特に、分散性の問題から分散性が高いイオン性が好ましく、アニオン性界面活性剤がより好ましく用いられる。
界面活性剤の具体例としては、これらに限定されるものではないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウムの如き水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウムの如きアニオン性界面活性剤;ラウリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの如きカチオン性界面活性剤;ラウリルジメチルアミンオキサイドの如き両性イオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミンの如きノニオン性界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムの如き無機化合物が挙げられる。なお、これらは単独で用いても良く、また、必要に応じて2種以上を組み合せて用いてもよい。
前記界面活性剤の分子量は、優れた洗浄性と界面活性能を得ることができるという観点から、100乃至10,000が好ましく、より好ましくは200乃至5,000である。
乳化凝集法トナーに用いられるワックス分散液は、ワックスを水系媒体に分散させて成る。ワックス分散液は公知の方法で調製される。
前記ワックスは、具体的には、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスの如き炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き炭化水素系ワックスの酸化物、またはそれらのブロック共重合物;カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックスの如き脂肪酸エステル系ワックス類;脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステル類の一部または全部を脱酸化したもの;パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸の如き飽和直鎖脂肪酸類;ブランジン酸、エレオステアリン酸、パリナリン酸の如き不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如き飽和アルコール類;ソルビトールの如き多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドの如き脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドの如き飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドの如き不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドの如き芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムの如き脂肪族金属塩(一般的に金属石鹸といわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸の如きビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られる、ヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物;炭素数12以上の長鎖アルキルアルコール、または長鎖アルキルカルボン酸;などが用いられる場合が多い。この中でも、離型性と樹脂への分散性のバランスの観点から、炭化水素系ワックス類、脂肪酸エステル系ワックス類、飽和アルコール類が好ましい例として挙げられる。またこれらのワックスは単独で用いてもよく、必要に応じて2種以上を併用してもよい。
前記ワックスは、融点が50℃以上200℃以下のものが好ましく、55℃以上150℃以下のものがより好ましい。融点が50℃より低いワックスでは、トナーの耐ブロッキング性が低下する場合があり、200℃より高い場合は定着時のワックス染み出し性が低下し、オイルレス定着における剥離性を低下させる場合がある。
なお、前記融点とは、ASTM D3418−82に準じて測定された示差走査熱量(DSC)曲線における主体吸熱ピーク温度を示す。具体的には、ワックスの融点は、示差走査熱量計(メトラー・トレード(株)製:DSC822)を用い、測定温度範囲を30乃至200℃、昇温速度を5℃/minとして測定した。ワックスの融点は、常温常湿環境下における2回目の昇温過程によって得られた、温度30乃至200℃の範囲におけるDSC曲線における主体吸熱ピーク温度である。
乳化凝集法トナーに用いる樹脂粒子分散液は、樹脂粒子を水系媒体に分散させることによって得られる。前記水系媒体とは、水を主要成分とする媒体を意味する。水系媒体の具体例としては、水そのもの、水にpH調整剤を添加したもの、水に有機溶剤を添加したものが挙げられる。
前記樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子を構成する樹脂としては、トナーに適した樹脂であれば特に制限されないが、電子写真装置における定着温度以下のガラス転移温度を有する熱可塑性結着樹脂が好ましい。
具体例としては、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレンの如きスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリロニトリル、メタクリロニトリルの如きビニル基系モノマー、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル系モノマー、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトンの如きビニルケトン系モノマー、エチレン、プロピレン、ブタジエンの如きポリオレフィン系モノマーなどの単重合体、もしくはこれらを2種以上組み合せて得られる共重合体、または当該単重合体及び共重合体の混合物、さらにはエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂など、もしくは非ビニル縮合系樹脂、またはこれらと前記ビニル系樹脂との混合物、或いはこれらの存在下でビニル系モノマーを重合することで得られるグラフト重合体を挙げることができ、トナーとしての定着性と帯電性能の面から、ポリスチレン樹脂またはポリエステル樹脂が特に好ましく用いられる。これらの樹脂は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記樹脂粒子分散液は公知の方法で調製される。例えば、ビニル系単量体、特にスチレン系単量体を構成要素とする樹脂粒子を含む樹脂粒子分散液の場合は、界面活性剤などを用いて、当該単量体を乳化重合させることで調製することができる。
また、その他の樹脂粒子分散液(例えばポリエステル樹脂粒子分散液)の調製方法としては、イオン性の界面活性剤及び高分子電解質と共にホモジナイザーの如き分散機により水に分散させる方法が挙げられる。その後、溶剤を蒸散することにより、樹脂粒子分散液を調製することができる。また、樹脂に界面活性剤を加え、ホモジナイザーなどの分散機により水中にて乳化分散する方法や、転相乳化法などにより、樹脂粒子分散液を調製してもよい。
樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の体積基準のメジアン径は0.005乃至1.0μmが好ましく、0.01乃至0.4μmがより好ましい。1.0μm以上ではトナー粒子として適切な重量平均粒径である3.0乃至7.5μmのトナー粒子を得ることが困難になる。
樹脂粒子の平均粒径は、例えば、動的光散乱法(DLS)、レーザー散乱法、遠心沈降法、field−flow fractionation法、電気的検知体法などを用いて測定することができる。なお、本発明における平均粒径とは、特に断りが無ければ、後述するように、20℃、0.01質量%固形分濃度で、動的光散乱法(DLS)/レーザードップラー法で測定された体積基準の50%累積粒径値(D50)のことを意味する。
乳化凝集法トナーに用いる着色剤粒子分散液は、一般式(1)で表される色素化合物を含有する着色剤を界面活性剤などの分散剤と共に水系媒体に分散させることで製造することができる。着色剤粒子は公知の方法で分散されるが、例えば、回転せん断型ホモジナイザー、ボールミル、サンドミル、アトライターの如きメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機などが好ましく用いられる。
着色剤の含有量は、樹脂100.0質量部に対し1.0乃至20.0質量部であることが好ましい。1.0質量部未満であると、十分なトナー濃度を確保することが難しい場合があり、20.0質量部を超えるとトナー粒子に内包されない着色剤が増加する傾向にある。
用いられる界面活性剤の使用量は、着色剤100質量部に対して、0.01乃至10.0質量部、好ましくは、0.1乃至5.0質量部、特にトナー粒子中の界面活性剤の除去が容易となるため、0.5質量部乃至3.0質量部の範囲で用いることが好ましい。その結果、得られたトナー中に残留する界面活性剤量が少なくなり、トナーの画像濃度が高く、かつ、カブリが発生しにくいといった効果が得られる。
[凝集工程]
凝集体粒子を形成させる方法としては、特に限定されるものではないが、pH調整剤、凝集剤、安定剤などを前記混合液中に添加・混合し、温度、機械的動力(撹拌)などを適宜加える方法が好適に例示できる。
前記pH調整剤としては、特に限定されるものではないが、アンモニア、水酸化ナトリウムの如きアルカリ、硝酸、クエン酸の如き酸があげられる。
前記凝集剤としては、特に限定されるものではないが、塩化ナトリウム、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸アルミニウムの如き無機金属塩の他、2価以上の金属錯体があげられる。
前記安定剤としては、主に界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウムの如き水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウムの如きアニオン性界面活性剤;ラウリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの如きカチオン性界面活性剤;ラウリルジメチルアミンオキサイドの如き両性イオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミンの如きノニオン性界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムの如き無機化合物が挙げられる。なお、これらは単独で用いても良く、また、必要に応じて2種以上を組み合せて用いてもよい。
ここで形成される凝集粒子の平均粒径としては、特に限定されるものではないが、通常、得ようとするトナー粒子の平均粒径と同じ程度になるように制御するとよい。制御は、例えば、前記凝集剤などの添加・混合時の温度と前記撹拌混合の条件を適宜設定・変更することにより容易に行うことができる。さらに、トナー粒子間の融着を防ぐため、前記pH調整剤、前記界面活性剤などを適宜投入することができる。
[融合工程]
融合工程では、前記凝集体粒子を加熱して融合することでトナー粒子を形成する。加熱の温度としては、凝集体粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度(Tg)から樹脂の分解温度の間であればよい。例えば、凝集工程と同様の撹拌下で、界面活性剤の添加やpH調整などにより、凝集の進行を止め、樹脂粒子の樹脂のガラス転移温度以上の温度に加熱することにより凝集体粒子を融合・合一させる。加熱の時間としては、融合が十分に進む程度でよく、具体的には10分間乃至10時間程度行えばよい。
また、融合工程の前後に、微粒子を分散させた微粒子分散液を添加混合し、前記凝集体粒子に微粒子を付着させてコア・シェル構造を形成する工程(付着工程)をさらに含むことも可能である。
[洗浄工程]
乳化凝集法においては、融合工程後に得られたトナー粒子を適切な条件で洗浄、濾過、乾燥などすることにより、トナー粒子を得る。この場合、トナーとして十分な帯電特性、信頼性を確保するために、前記トナー粒子を十分に洗浄することが好ましい。
洗浄方法としては、限定されるものではないが、例えば、トナー粒子を含む懸濁液を濾過する。次に、得られた濾物を蒸留水を用いて撹拌洗浄し、濾過する。帯電性が優れたトナーを得ることができるという観点から、濾液の電気伝導度が150μS/cm以下になるまで洗浄を繰り返す。電気伝導度が150μS/cmより大きいと、トナーの帯電特性が低下し、結果としてカブリや画像濃度の低下などの欠陥が生じる。
さらに、得られたトナー粒子の表面に、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウムの如き無機粒体や、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂の如き樹脂粒子を剪断力を印加して乾燥状態で添加してもよい。これらの無機粒体や樹脂粒子は、流動性助剤やクリーニング助剤などの外添剤として機能する。
[乾燥工程]
乾燥工程には、通常の振動型流動乾燥法、スプレードライ法、凍結乾燥法、フラッシュジェット法など、公知の方法を利用することができる。トナー粒子の乾燥後の含水分率は、1.5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは1.0質量%以下である。
本発明のトナーは、重量平均粒径D4が4.0乃至9.0μmであり、重量平均粒径D4と個数平均粒径D1の比(以下、重量平均粒径D4/個数平均粒径D1またはD4/D1という)が1.35未満であることが好ましい。さらには、重量平均粒径D4が4.9乃至7.5μmであり、D4/D1が1.30未満であることがより好ましい。重量平均粒径D4の値において4.0μm未満の割合が増加した場合は、電子写真現像システムに適用したときに帯電安定化が達成しづらくなり、多数枚の連続現像動作(耐久動作)において、画像カブリや現像スジなどの画像劣化が発生しやすくなる。特に2.5μm以下の微粉が増加した場合には、より傾向が顕著になる。また重量平均粒径D4が8.0μmを超える割合が増加した場合には、ハーフトーン部の再現性が大きく低下し、得られた画像はガサついた画像になり好ましくない。特に10.0μm以上の粗粉が増加するとより傾向が顕著に現れる。D4/D1が1.35を超える場合は、カブリや転写性が低下するとともに、細線などの線幅の太さばらつきが大きくなり、鮮鋭性が低下する。
なお、本発明のトナーの重量平均粒径D4と個数平均粒径D1の調製方法は、トナー母粒子の製造方法によって異なる。例えば懸濁重合法の場合は、水系分散媒体調製時に使用する分散剤濃度や反応撹拌速度、または反応撹拌時間などをコントロールすることにより調製することができる。
本発明のトナーは、フロー式粒子像分析装置で測定される該トナーの平均円形度が0.930乃至0.995であり、より好ましくは0.960乃至0.990であることが、トナーの転写性の点から好ましい。
本発明のトナーは、磁性トナーまたは非磁性トナーどちらでも良い。磁性トナーとして用いる場合には、本発明のトナーを構成するトナー粒子は、磁性材料を混合して用いても良い。このような磁性材料としては、マグネタイト、マグヘマイト、フェライトの如き酸化鉄、または他の金属酸化物を含む酸化鉄、Fe、Co、Niのような金属、あるいは、これらの金属とAl、Co、Cu、Pb、Mg、Ni、Sn、Zn、Sb、Be、Bi、Cd、Ca、Mn、Se、Ti、W、Vのような金属との合金およびこれらの混合物が挙げられる。
<液体現像剤の製造方法>
以下、液体現像剤の製造方法について説明する。
まず、電気絶縁性担体液に一般式(1)で表される色素化合物、樹脂、必要に応じて、荷電制御剤,ワックスなどの助剤を分散または溶解させて製造する。また、先に濃縮トナーを作り、さらに電気絶縁性担体液で希釈して現像剤を調製するというような、二段法で調製してもよい。本発明の一般式(1)で表される色素化合物に、さらに公知の顔料や染料などの色素化合物を単独、または、2種以上組み合わせ、追加して用いてもよい。
用いることができる分散機としては、特に限定されるものではないが、例えば、回転せん断型ホモジナイザー、ボールミル、サンドミル、アトライターの如きメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機などが好ましく用いられる。
用いられることができるワックス及び樹脂は前記と同様である。
前記荷電制御剤としては、静電荷現像用液体現像剤に用いられているものであれば、特に制限されることはないが、例えば、ナフテン酸コバルト,ナフテン酸銅,オレイン酸銅,オレイン酸コバルト,オクチル酸ジルコニウム,オクチル酸コバルト,ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム,ドデシルべンゼンスルホン酸カルシウム,大豆レシチン,アルミニウムオクトエートが挙げられる。
前記電気絶縁性担体液としては、特に制限はないが、例えば109Ω・cm以上の高い電気抵抗と3以下の低い誘電率を有する有機溶剤を使用することが好ましい。具体的な例として、ヘキサン、ペンタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカンのような脂肪族炭化水素溶剤、アイソパーH,G,K,L,M(エクソン化学(株)製)、リニアレンダイマーA−20、A−20H(出光興産(株)製)のような、沸点が68乃至250℃の温度範囲のものが好ましい。これらは、系の粘度が高くならない範囲で単独、または、2種以上併用して用いてもよい。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、文中「部」及び「%」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。得られた反応生成物の同定は、下記に挙げる装置を用いた複数の分析方法によって行った。すなわち、使用した分析装置は、1H核磁気共鳴分光分析(ECA−400、日本電子(株)製)、MALDI MS(autoflex装置、ブルカー・ダルトニクス(株)製)を用いた。なお、MALDI MSにおいて検出イオンはネガティブモードを採用した。
[合成例1:化合物(1)の製造]
ピリドン化合物(1)10mmolのトルエン20mL懸濁液に、p−トルエンスルホン酸100mgを加え、70℃に昇温し、アルデヒド化合物(1)10mmolのトルエン20mL溶液を滴下した。さらに、共沸脱水を行いながら、160℃で6時間加熱還流させた。反応終了後、室温に冷却し、イソプロパノールで希釈した。減圧下濃縮後、残渣をカラムクロマトグラフィーにより精製(展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン)した。
濃硫酸 5mL、酢酸15mL を加え氷冷下撹拌する。0〜5℃を保持しながら 15mmolの中間体(1)を徐々に添加する。さらに同温度で35mmolのt−BuOHを滴下する。滴下後溶液を0〜5℃で保持しながら 1時間 撹拌し、その後徐々に液温を室温に戻す。
反応終了後、水500mL中に反応液を注ぎ込み、析出した沈殿を濾過後、クロロホルムで抽出し、炭酸水素ナトリウム溶液 で洗浄する。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下濃縮後、残渣をカラムクロマトグラフィーにより精製(展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン)した。4.8gの化合物(1)を得た。
[化合物(1)についての分析結果]
[1]MALDI−TOF−MSによる質量分析:m/z=781.177(M)
〈合成例2〜4:化合物(15)、(17)、(24)の製造〉
合成例1において、ピリドン化合物(1)およびアルデヒド化合物(1)をそれぞれ対応するピリドン化合物およびアルデヒド化合物に変更した以外は、合成例1と同様な操作で、化合物(15)、(17)、(24)を得た。
目的物であることは、上記分析により同定した。
[化合物(15)についての分析結果]
[1]MALDI−TOF−MSによる質量分析:m/z=753.594(M)
[化合物(17)についての分析結果]
[1]MALDI−TOF−MSによる質量分析:m/z=753.853(M)
[化合物(24)についての分析結果]
[1]MALDI−TOF−MSによる質量分析:m/z=621.550(M)
<トナーの製造>
以下に記載する方法で本発明のトナー及び比較用トナーを製造した。
〔実施例1:トナー(1)の製造〕
本発明の色素化合物である前記化合物(1)12部、スチレン120部の混合物をアトライター(日本コークス工業(株)製)により3時間分散させて色素分散体(1)を得た。
高速撹拌装置T.K.ホモミキサー(プライミクス(株)製)を備えた2L用四つ口フラスコ中にイオン交換水710部と0.1mol/l−リン酸三ナトリウム水溶液450部を添加し、回転数を12000rpmに調整して温度60℃に加温した。ここに1.0mol/l−塩化カルシウム水溶液68部を徐々に添加して、微小な難水溶性分散安定剤リン酸カルシウムを含む水系分散媒体を調製した。
・色素分散体(1) 133.2部
・スチレン単量体 46.0部
・n−ブチルアクリレート単量体 34.0部
・サリチル酸アルミニウム化合物 2.0部
(オリエント化学工業(株)製 ボントロンE−88)
・樹脂 10.0部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度Tg=65℃、重量平均分子量Mw=10000、数平均分子量Mn=6000)
・エステルワックス 25.0部
(DSC測定における最大吸熱ピークのピーク温度=70℃、Mn=704)
・ジビニルベンゼン単量体 0.10部
前記混合物を60℃に加温し、T.K.ホモミキサーを用いて5000rpmにて均一に溶解・分散した。これに重合開始剤である2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
前記水系媒体中に前記重合性単量体組成物を投入し、回転数12000rpmを維持しつつ15分間造粒した。その後高速撹拌器からプロペラ撹拌羽根に撹拌器を変え、液温60℃にて重合を5時間継続させた後、液温を80℃に昇温させ8時間重合を継続させた。重合反応終了後、80℃/減圧下で残存単量体を留去した後、液温を30℃まで冷却し、重合体微粒子分散体を得た。
次に、重合体微粒子分散体を洗浄容器に移し、撹拌しながら、希塩酸を添加してpH1.5に調整し、2時間撹拌させた。濾過器で固液分離を行い、重合体微粒子を得た。重合体微粒子の水への再分散と固液分離とを、リン酸カルシウムを含むリン酸とカルシウムの化合物が十分に除去されるまで、繰り返し行った。その後に、最終的に固液分離した重合体微粒子を、乾燥機で十分に乾燥してトナー母粒子(1)を得た。
得られたトナー母粒子100部に対し、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(数平均一次粒子径7nm)1.00部、ルチル型酸化チタン微粉体(数平均一次粒子径45nm)0.15部、ルチル型酸化チタン微粉体(数平均一次粒子径200nm)0.50部をヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)で5分間乾式混合して、本発明のトナー(1)を得た。
〔実施例2乃至4:トナー(2)乃至(4)の製造〕
実施例1において、化合物(1)を化合物(15)、(17)、(24)に各々変更した以外は実施例1と同様にして本発明のトナー(2)乃至(4)を得た。
〔実施例5乃び6:トナー(5)乃び(6)の製造〕
実施例1において、化合物(1)12部を用いる代わりに、化合物(1)6部とC.I.Pigment Red 122(クラリアントジャパン(株)製、商品名「Toner Magenta E」)6部の2種を用いることに変更した以外は、実施例1と同様にして本発明のトナー(5)を得た。
実施例1において、化合物(1)12部を用いる代わりに、化合物(24)6部とC.I.Pigment Red 122(クラリアントジャパン(株)製、商品名「Toner Magenta E」)6部の2種を用いることに変更した以外は、実施例1と同様にして本発明のトナー(6)を得た。
〔比較例1及び2:比較用トナー(1)及び(2)の製造〕
実施例1において、化合物(1)を下記比較化合物(1)、(2)に各々変更した以外は実施例1と同様にして比較用トナー(1)、(2)を得た。
〔実施例7:トナー(7)の製造〕
スチレン82.6部、アクリル酸n−ブチル9.2部、アクリル酸1.3部、ヘキサンジオールアクリレート0.4部、n−ラウリルメルカプタン3.2部を混合し溶解させた。この溶液にネオゲンRK(第一工業製薬(株)製)1.5部のイオン交換水150部の水溶液を添加して、分散させた。さらに10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸カリウム0.15部のイオン交換水10部の水溶液を添加した。窒素置換した後、温度70℃で6時間乳化重合を行った。重合終了後、反応液を室温まで冷却し、イオン交換水を添加することで固形分濃度が12.5質量%、体積基準のメジアン径が0.2μmの樹脂粒子分散液を得た。
エステルワックス(DSC測定における最大吸熱ピークのピーク温度=70℃、数平均分子量Mn=704)100部、ネオゲンRK15部をイオン交換水385部に混合させ、湿式ジェットミル JN100((株)常光製)を用いて約1時間分散してワックス分散液を得た。ワックス粒子分散液の濃度は20質量%であった。
本発明の色素化合物である前記化合物(1)100部、アニオン性界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬(株)製)15部をイオン交換水885部に混合させ、湿式ジェットミル JN100((株)常光製)を用いて約1時間分散して分散液(1)を得た。着色剤粒子の体積基準のメジアン径は、0.15μmであった。
樹脂粒子分散液160部、ワックス分散液10部、分散液(1)10部、硫酸マグネシウム0.2部をホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散させた後、65℃まで昇温した。65℃で1時間撹拌した後、光学顕微鏡で、平均粒径が約5.5μmである凝集体粒子が形成されていることを確認した。さらに、ネオゲンRK2.2部を加えた後、80℃まで昇温して2時間撹拌した。室温に冷却後、ろ過し、ろ別した固体を720部のイオン交換水に入れ、1時間分散洗浄を行った。固体をろ過し、ろ液の電気伝導度が150μS/cm以下となるまで、イオン交換水による分散洗浄を繰り返した。真空乾燥機を用いて乾燥させ、トナー母粒子(7)を得た。
前記トナー母粒子(7)100部に、BET法で測定した比表面積が200m2/gである疎水化処理されたシリカ微粉体1.8部をヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)で乾式混合し、トナー(7)を得た。
〔実施例8及至10:トナー(8)及至(10)の製造〕
実施例7において、化合物(1)を化合物(15)、(17)、(24)に各々変更した以外は実施例7と同様の操作で本発明のトナー(8)乃至(10)を得た。
〔実施例11:トナー(11)の製造〕
実施例7において、化合物(1)100部を用いる代わりに、化合物(1)50部とC.I.Pigment Red 122(クラリアントジャパン(株)製、商品名「Toner Magenta E」)50部の2種を用いることに変更した以外は、実施例7と同様にして本発明のトナー(11)を得た。
〔比較例3及び4:比較用トナー(3)及至(4)の製造〕
実施例7において、化合物(1)を比較化合物(1)、(2)に各々変更した以外は実施例7と同様にして比較用トナー(3)、(4)を得た。
〔実施例12:トナー(12)の製造〕
結着樹脂(ポリエステル樹脂):100部(Tg55℃、酸価20mgKOH/g、水酸基価16mgKOH/g、ピークトップ分子量Mp=4500、数平均分子量Mn=2300、重量平均分子量Mw=38000)、本発明の色素化合物である前記化合物(1):6部、1,4−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物:0.5部、パラフィンワックス(最大吸熱ピーク温度78℃):5部を、ヘンシェルミキサー(FM−75J型、三井鉱山(株)製)でよく混合した後、温度130℃に設定した2軸混練機(PCM−45型、池貝鉄鋼(株)製)にて60kg/hrのFeed量で混練(吐出時の混練物温度は約150℃)した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗砕した後、機械式粉砕機(T−250:フロイント・ターボ(株)製)にて20kg/hrのFeed量で微粉砕した。 さらに得られたトナー微粉砕物を、コアンダ効果を利用した多分割分級機により分級することで、トナー母粒子(12)を得た。
前記トナー母粒子(12)100部に、BET法で測定した比表面積が200m2/gである疎水化処理されたシリカ微粉体1.8部をヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)で乾式混合し、トナー(12)を得た。
〔実施例13及至15:トナー(13)及至(15)の製造〕
実施例12において、化合物(1)を化合物(15)、(14)、(24)に各々変更した以外は実施例12と同様の方法で本発明のトナー(13)乃至(15)を得た。
〔実施例16乃び17:トナー(16)及び(17)の製造〕
実施例12において、化合物(1)6部を用いる代わりに、化合物(1)3部とC.I.Pigment Red 122(クラリアントジャパン(株)製、商品名「Toner Magenta E」)3部の2種を用いることに変更した以外は、実施例12と同様にして本発明のトナー(16)を得た。
実施例12において、化合物(1)6部を用いる代わりに、化合物(24)3部とC.I.Pigment Red 122(クラリアントジャパン(株)製、商品名「Toner Magenta E」)3部の2種を用いることに変更した以外は、実施例12と同様にして本発明のトナー(17)を得た。
〔比較例5及び6:比較用トナー(5)、(6)の製造〕
実施例10において、化合物(1)を比較化合物(1)、(2)に各々変更した以外は実施例10と同様にして比較用トナー(5)、(6)を得た。
<評価>
前記トナー粒子の評価を以下のように行った。なお、評価結果については後述の表1に示した。
<トナーの粒径評価>
トナー粒子の重量平均粒径D4、及び個数平均粒径D1の測定
前記トナーの個数平均粒径(D1)及び重量平均粒径(D4)はコールター法による粒度分布解析にて測定した。測定装置として、コールターカウンターTA−IIあるいはコールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター(株)製)を用い、該装置の操作マニュアルに従い測定した。電解液としては、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%塩化ナトリウム水溶液を調製した。例えば、ISOTON−II(コールターサイエンティフィックジャパン(株)製)が使用できる。具体的な測定方法としては、前記電解水溶液100乃至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乃至5mL加え、さらに測定試料(トナー粒子)を2乃至20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1乃至3分間分散処理を行う。得られた分散処理液について、100μmのアパーチャーを装着した前記測定装置を用いて、2.00μm以上のトナーの体積、個数を測定し、トナーの体積分布と個数分布とを算出する。得られたデータを用いて、トナー粒子の個数分布から求めた個数平均粒径(D1)と、トナー粒子の体積分布から求めたトナー粒子の重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)及びD4/D1を求めた。
前記チャンネルとしては、2.00乃至2.52μm、2.52乃至3.17μm、3.17乃至4.00μm、4.00乃至5.04μm、5.04乃至6.35μm、6.35乃至8.00μm、8.00乃至10.08μm、10.08乃至12.70μm、12.70乃至16.00μm、16.00乃至20.20μm、20.20乃至25.40μm、25.40乃至32.00μm、32.00乃至40.30μmの13チャンネルを用いる。
評価は以下のように行い、D4/D1が1.35未満であれば、良好な粒度分布であると判断した。
A:D4/D1が1.30未満(粒度分布が非常に良い)
B:D4/D1が1.30以上1.35未満(粒度分布が良い)
C:D4/D1が1.35以上(粒度分布が悪い)
表1より明らかなように、懸濁重合によるトナーの製造であっても、良好な粒度分布を有するトナーが得られることが分かる。
<画像サンプル評価>
次に上述のトナー(1)〜(17)、及び、(比1)〜(比6)を用いて、画像サンプルを出力し、後述する画像特性を比較評価した。なお、画像特性の比較に際し画像形成装置としてLBP−5300(キヤノン(株)製)の改造機を使用した通紙耐久を行った。改造内容としてはプロセスカートリッジ(以下、CRGとする)内の現像ブレードを厚み8μmのSUSブレードに交換した。その上でトナー担持体である現像ローラーに印加する現像バイアスに対して−200Vのブレードバイアスを印加できるようにした。
評価に際しては各トナーを個別に充填したCRGを評価項目毎に用意した。そして各々のトナーを充填したCRGごとに画像形成装置にセッティングし、下記に記載した評価項目毎に評価した。評価結果は表2に示す。
[トナーの発色性評価]
上述のトナー(1)〜(17)、及び、(比1)〜(比6)を用いて、載り量0.3mg/cm2、0.7mg/cm2の画像サンプルを作製した。この画像サンプルに関して、反射濃度計SpectroLino(Gretag Macbeth社製)にて、L*a*b*表色系における色度(L*、a*、b*)を測定した。なお、C*=((a*)2+(b*)2)1/2である。
載り量0.3mg/cm2のときの明度L*をL*(0.3)、彩度C*をC*(0.3)とし、載り量0.7mg/cm2のときの明度L*をL*(0.7)、彩度C*をC*(0.7)としたとき、下式で表されるSを用いて、評価を行った。
S=(L*(0.3)−L*(0.7))/(C*(0.3)−C*(0.7))
A:Sが−0.5≦S(彩度、および明度が非常に良好)
B:Sが−0.5>S>―1.0(彩度、および明度が良好)
C:Sが―1.0≧S(彩度、あるいは明度に劣る)