JP2019194639A - トナー及びトナーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1ではサリチル酸系の樹脂を顔料分散剤として用いた例が記載されている。
この課題を解決するために、特許文献2ではサリチル酸系の樹脂と脂肪酸金属塩を併用した例が記載されており、トナー粒子中での顔料の偏在を抑制し、高い着色力を有するトナーを実現している。
しかしながら、特許文献2に記載されているような脂肪酸金属塩は、高温高湿下での保管中やトナーの製造工程中で金属原子から脂肪酸が脱離してしまう場合があることがわかった。脱離した脂肪酸は一般的に可塑剤として働き易く、トナー粒子表面を可塑することによって、高温高湿下でトナー粒子同士の融着によるブロッキングを引き起こしてしまう懸念がある。そのため、高温高湿下での使用や保管に耐えつつ、高い着色力を有するトナーとしては不十分な場合がある。
本発明の目的は、高い着色力と高温高湿下での保存性能(耐熱保存性)を両立するトナーを提供することである。
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
本発明者らは鋭意検討の結果、以下の構成を有するトナーが高い着色力と耐熱保存性とを両立することを見出した。
即ち、本発明のトナーは、顔料、結着樹脂、サリチル酸系樹脂及びアルミニウム化合物を含有するトナー粒子を有するトナーであって、該アルミニウム化合物は、アルミニウムキレート化合物及びアルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つであり、該アルミニウムキレート化合物がβケトエステル型配位子を有することを特徴とするトナーである。
一般的に有機顔料は酸性、塩基性の両性の極性を持つことが多く、サリチル酸系の樹脂は顔料に対して吸着しやすいと考えられる。また、サリチル酸基は、アルミニウム化合物と錯体を形成しやすい。そのため、顔料表面において、サリチル酸系樹脂−アルミニウム化合物の複合体が形成されていることが示唆される。
顔料の分散においては、高分子を吸着させることによって立体反発を持たせることが有効であり、サリチル酸系樹脂は、主鎖骨格によって立体反発性が発現し、顔料分散性を向上させていると考えられる。また、サリチル酸部位にアルミニウム化合物が配位することによって、サリチル酸基の極性を中和し、顔料の偏在を抑制していると考えられる。これら理由から、高い着色力を実現していると考えられる。
本発明では、アルミニウム化合物として、βケトエステル型配位子を有するアルミニウムキレート化合物及びアルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つを有することにより、トナー製造時や高温高湿下での保存時に配位子の脱離を防ぐことによって、顔料分散性と耐熱保存性を両立することが可能となっていると考えられる。
アルミニウムキレート化合物は、アルミニウムを中心金属として、2座以上の配位結合が可能な配位子が配位した化合物である。また、アルミニウムキレート化合物は、βケトエステル型配位子を有することを特徴とする。βケトエステル型配位子を有することにより、アルミニウムからの配位子の脱離を抑制しつつ、トナー製造時の重合性単量体や溶媒への溶解性や結着樹脂との親和性を上げることができるため、高い着色力と耐熱保存性が両立できる。
アルミニウムキレート化合物は公知のものを用いることができる。例えば、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)やアルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)などを用いることができる。
アルミニウムキレート化合物は、式(1)で示される構造を有することが好ましい。
アルミニウムキレート化合物が式(1)の構造を有する場合、サリチル酸系樹脂への配位のし易さと、配位子の脱離のし難さが両立し易く、高い着色力と耐熱保存性を維持し易くなる。式(1)の構造を有するものとして、下記構造式で示されるプレンアクトAL−M(川研ファインケミカル社製)などが挙げられる。
アルミニウムアルコレート化合物が式(2)の構造を有する場合、結着樹脂への親和性が高くなる他、懸濁重合法や溶解懸濁法でトナーを製造する際、重合性単量体、有機溶媒への溶解性が高くなるため、着色力の向上効果が発現しやすい。
アルミニウムキレート化合物及びアルミニウムアルコレート化合物の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、0.10質量部以上5.0質量部以下であることが好ましく、0.30質量部以上3.0質量部以下がより好ましい。この範囲を満たす場合、本発明の効果が発現しやすい。
サリチル酸基が式(3)の構造を有する場合、顔料との吸着性が良化し、着色力が向上しやすくなる。
前記式(3)の構造の含有量は、サリチル酸系樹脂1分子中の全モノマーユニットを基準として1mol%以上10mol%以下であることが好ましく、2mol%以上7mol%以下であることがより好ましい。前記範囲を満たす場合、顔料への吸着性が向上しやすく、着色力が向上しやすい。なお、モノマーユニットとは、ポリマー中のモノマー物質の反応した形態をいう。
また、サリチル酸系樹脂は下記式(4)で示される構造を有することが好ましい。
サリチル酸系樹脂が式(4)の構造を有する場合、式(4)の構造が、樹脂の疎水性を上げることによって、顔料−サリチル酸系樹脂−アルミニウム化合物の複合体を形成した
際、顔料を疎水化し、トナー粒子表面への露出を抑制し易い。そのため、耐熱性が向上し易い。式(4)の構造は、例えば、式(4)で示される構造の置換位置にビニル基などの重合性官能基を有する化合物をモノマーとして用いることでサリチル酸系樹脂に導入することができる。
また、式(4)の構造がポリマーの立体障害による反発力を向上させ、顔料分散性が良くなることにより、着色力が向上し易くなる。式(4)で示される構造は、サリチル酸系樹脂1分子中の全モノマーユニットを基準として2.0mol%以上10.0mol%以下であることが好ましい。2.0mol%以上である場合、顔料の疎水化の効果が発現し易く、耐熱性が向上し易い。また、立体反発力が向上するため、着色力が向上し易い。10.0mol%以下の場合、式(4)の部位が顔料への吸着を阻害しにくいため、着色力が向上し易い。3.0mol%以上8.0mol%以下であることがより好ましい。式(3)及び式(4)の樹脂1分子中のモル濃度は樹脂の合成時における単量体の仕込み比を変更することで制御できる。
10質量部以上である場合、顔料分散の効果が発現し易く、着色力が向上し易い。2000質量部以下である場合、アルミニウムキレート化合物、及びアルミニウムアルコレート化合物のサリチル酸と配位しない遊離のアルミニウム化合物が生成しにくく、耐熱性が向上し易い。また、アルミニウムを介した顔料間の橋かけ凝集を防止できるため、着色力が向上し易い。
ブラック顔料としては、例えば、カーボンブラックなどが挙げられる。
イエロー顔料としては、例えば、縮合顔料、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物などが挙げられる。より具体的には、例えば、C.I.Pigment Yellow 3、7、10、12、13、14、15、17、23、24、60、62、74、75、83、93、94、95、99、100、101、104、108、109、110、111、117、123、128、129、138、139、147、148、150、155、166、168、169、177、179、180、181、183、185、191:1、191、192、193、199などが挙げられる。
シアン顔料としては、例えば、フタロシアニン化合物、フタロシアニン化合物の誘導体、アントラキノン化合物,塩基染料レーキ化合物などが挙げられる。より具体的には、C.I.Pigment Blue 1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:
4、15:6、60、62、66などが挙げられる。
顔料とサリチル酸系樹脂との吸着率試験における吸着率が20.0%以上であることが好ましい。吸着率試験については、詳細は後述する。該吸着率が20.0%以上である場合、顔料分散効果が発現し易くなるため、着色力が向上し易い。また、サリチル酸系樹脂−アルミニウム化合物複合体の遊離が少ないので耐熱性が向上し易い。
該吸着率は好ましくは40.0%以上である。一方、上限は特に制限されないが、好ましくは99.5%以下であり、より好ましくは98.0%以下である。
サリチル酸系樹脂の顔料への吸着率は樹脂中のサリチル酸部位のモル濃度を変更することか、サリチル酸部位の構造を変更することで制御することができる。また、樹脂中に式(4)のようなかさ高い官能基を有する場合、これらの官能基を変更することでも制御することができる。
サリチル酸系樹脂は、例えば、式(3)で示される構造の置換位置にビニル基などの重合性官能基を有する化合物をモノマーとして用いることで合成することができる。その場合、式(3)で示される構造は以下の式(3−2)で表される。サリチル酸系樹脂は、式(3−2)で表される構造を有するビニル系重合体であることが好ましい。
式(4)で示される構造も同様に、式(4)で示される構造の置換位置にビニル基などの重合性官能基を有する化合物をモノマーとして用いることで、サリチル酸系樹脂に導入することができる。
結着樹脂としては、ビニル系樹脂、マレイン酸共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂など公知の樹脂を用いることができる。この中でもビニル系樹脂とポリエステル樹脂が製造容易性の観点から好ましく、高温高湿下での保存や使用の観点からスチレン系ビニル樹脂がさらに好ましい。
スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、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、p−メトキシスチレン、及びp−フェニルスチレンのようなスチレン系単量体;
メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチル
ヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、及び2−ベンゾイルオキシエチルアクリレートのようなアクリル系重合性単量体類;
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、及びジブチルフォスフェートエチルメタクリレートなどのメタクリル系重合性単量体類;が挙げられる。
これらは単独又は二種以上組み合わせて使用することができる。
多価カルボン酸としてはシュウ酸、グルタル酸、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、β−メチルアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、フマル酸、シトラコン酸、ジグリコール酸、シクロヘキサン−3,5−ジエン−1,2−ジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、マロン酸、ピメリン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p−カルボキシフェニル酢酸、p−フェニレン二酢酸、m−フェニレンジグリコール酸、p−フェニレンジグリコール酸、o−フェニレンジグリコール酸、ジフェニル酢酸、ジフェニル−p,p’−ジカルボン酸、ナフタレン−1,4−ジカルボン酸、ナフタレン−1,5−ジカルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。また、ジカルボン酸以外の多価カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸等が挙げられる。
例えば、結着樹脂を得るための重合性単量体、顔料、及びサリチル酸系樹脂、アルミニウムキレート化合物及びアルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つ、並びに必要に応じて離型剤等の添加剤を含む重合性単量体組成物を水系媒体に懸濁・造粒し、重合性単量体組成物中の重合性単量体を重合する懸濁重合法;
結着樹脂、顔料、及びサリチル酸系樹脂、アルミニウムキレート化合物及びアルミニウ
ムアルコレート化合物の少なくとも一つ、並びに必要に応じて離型剤等の各種トナー構成材料を混練、粉砕、分級する混練粉砕法;
結着樹脂を乳化して分散した分散液と、顔料、サリチル酸系樹脂、並びにアルミニウムキレート化合物及びアルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つを含む顔料分散液と、必要に応じて離型剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化凝集法;
結着樹脂を構成する重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、顔料、サリチル酸系樹脂、並びにアルミニウムキレート化合物及びアルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つを含む顔料分散液と、必要に応じて離型剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;
有機溶媒中に結着樹脂、顔料、及びサリチル酸系樹脂、アルミニウムキレート化合物及びアルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つ、並びに必要に応じて離型剤等を含む有機溶媒分散液を水系媒体に懸濁させて造粒する溶解懸濁法;等が使用できる。
(i)アルミニウムキレート化合物及びアルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つ、顔料、サリチル酸系樹脂、並びに結着樹脂を形成しうる重合性単量体を含む重合性単量体組成物を水系媒体中で造粒し、該重合性単量体組成物を重合してトナー粒子を製造する工程;
(ii)有機溶媒中にアルミニウムキレート化合物及びアルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つ、顔料、結着樹脂、並びにサリチル酸系樹脂を含む有機溶媒分散液を水系媒体中で造粒し、有機溶媒を除去してトナー粒子を製造する工程;
を有することを特徴とするトナーの製造方法。
また、以下の工程(iii)又は(iv)を有することがより好ましい。
(iii)上記混合物、及び重合性単量体を含む重合性単量体組成物を水系媒体中で造粒し、該重合性単量体組成物を重合してトナー粒子を製造する工程
(iv)有機溶媒中に、上記混合物、及び結着樹脂を含む有機溶媒分散液を水系媒体中で造粒し、有機溶媒を除去してトナー粒子を製造する工程
ていることが好ましい。さらに、トナーは必要に応じて、前述以外の外添剤をトナー粒子に混合してもよい。
<樹脂の重量平均分子量及び数平均分子量の測定方法>
重量平均分子量(Mw)並びに数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、以下のようにして測定する。
まず、室温で、樹脂をテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マイショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:高速GPC装置「HLC−8220GPC」[東ソー(株)製]
カラム:LF−604の2連[昭和電工(株)製]
溶離液:THF
流速:0.6mL/min
オーブン温度:40℃
試料注入量:0.020mL
サンプルの分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
トナー粒子及びトナーの重量平均粒径(D4)は、精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いて測定する。測定は下記条件で行う。
実効測定チャンネル数:2万5千チャンネル
コントロールモーター総個数:50000個
アパチャー:100μm
カレント:1600μA
ゲイン;2
Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値で測定する。測定データを装置付属の専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)を算出する。なお、前述の専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
・スチレン 20.0g
・顔料 1.0g
・ガラスビーズ(1.0mm) 20.0g
・サリチル酸系樹脂 0.10g
以上の材料をガラス容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)にて1時間分散を行い、ナイロンメッシュにてガラスビーズを取り除く。得られた溶液を、遠心分離機「mini spin plus(eppendolf社製)」を用い、14000×g、10分の条件で遠心分離を行い、得られた上澄みをポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マイショリディスク」(東ソー社製)で濾過する。得られた溶液を、前述のサリチル酸系樹脂の重量平均分子量及び数平均分子量の測定方法と同様にして測定する。
最大強度として得られるRI(屈折率)のピーク面積をM1とする。上記材料から顔料、サリチル酸系樹脂をそれぞれ抜いたサンプルを同様にして調製し、同様の測定方法にて得られたRIのピーク面積をそれぞれM2、M3とする。吸着率は以下の式より算出する。
吸着率(%)=100×[1−(M1−M3)/M2]
下記手順に従ってサリチル酸系樹脂を合成した。
2,4−ジヒドロキシ安息香酸 78.6gをメタノール400mLに溶解させ、炭酸
カリウム152.0gを加えて60℃に加熱した。この反応液に4−(クロロメチル)スチレン87.9gとメタノール100mlに混合溶解させた溶解液を滴下し、60℃にて2.5時間反応させた。得られた反応液を冷却後、濾過し、メタノールで洗浄した。
得られた析出物を塩酸により、pH1の水1Lに分散させた。その後、濾過水洗し、80℃で乾燥し、下記式で示される化合物S1を55.7g得た。
2,5−ジヒドロキシ安息香酸100.0gをメタノール2000mLに溶解させ、炭酸カリウム88.3gを加えて67℃に加熱した。この反応液に4−(クロロメチル)スチレン102.0gを22分間で滴下し、67℃にて12時間反応させた。得られた反応液を冷却後、メタノールを減圧留去し、ヘキサンにて洗浄し、ろ過した。残渣をメタノールに溶解させ、さらに水に滴下し再沈殿させ、析出物をろ過した。この再沈殿操作を2回繰り返し、残渣を80℃にて48時間乾燥させ、下記式で示される化合物S2を48.7g得た。
化合物S3としては、4−ビニルサリチル酸を用いた。
拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した反応容器にトルエン60.0部を仕込み、窒素気流下で還流した。
次に、以下の原料及び溶媒を混合し、単量体混合液を調製した。
・スチレン 100.0部
・化合物S1 11.5部
・ステアリルメタクリレート 21.7部
・トルエン 60.0部
この単量体混合液に、さらに重合開始剤としてt−ブチルパーオキシイソプロピルモノカルボネート(75%炭化水素系溶媒希釈品)を10.0部混合し、前述の反応容器に30分間かけて滴下した。125℃で攪拌し、所望の分子量が得られた時点で室温まで冷却した。得られた重合体含有組成物をメタノール1400部、アセトン10部の混合溶液に、攪拌下、10分間で滴下し、樹脂組成物を沈殿・晶析させた。得られた樹脂組成物をろ過し、メタノール200部で2回リンス洗浄した。得られた樹脂粉末を減圧下、60℃で10時間乾燥し、サリチル酸系樹脂1を得た。得られたサリチル酸系樹脂1の分析結果を表1に示す。
表1に示す組成に従って、使用するモノマーの種類及びそれぞれの量、重合温度及び開始剤量を適宜変更したこと以外は、サリチル酸系樹脂1の合成例と同様の方法でサリチル酸系樹脂2〜11を合成した。合成した各サリチル酸系樹脂の分析結果を表1に示す。
撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、ビスフェノールA−PO2モル付加物50部、テレフタル酸24.0部、イソフタル酸23.0部、トリメリット酸3.0部を混合した混合物100部を添加して撹拌しながら温度130℃まで加熱した。その後、エステル化触媒としてジ(2−エチルヘキサン酸)錫0.52
部を加え、温度200℃に昇温し所望の分子量になるまで縮重合しポリエステル樹脂1を得た。得られたポリエステル樹脂のMnは3500、Mwは12000であった。
撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、ビスフェノールA−PO2モル付加物100部、テレフタル酸21.7部、セバシン酸23.5部を添加して撹拌しながら温度130℃まで加熱した。その後、エステル化触媒としてジ(2−エチルヘキサン酸)錫0.52部を加え、温度200℃に昇温し所望の分子量になるまで縮重合しポリエステル樹脂2を得た。得られたポリエステル樹脂1のMnは8000、Mwは27000であった。
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した反応容器にキシレン200部を仕込んだ。スチレン75部とアクリル酸n−ブチル25部と重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの75%トルエン溶液10.0部を混合し、前記反応容器に撹拌しながら滴下した。65℃で加熱撹拌し、所望の分子量に達したところで反応液を冷却して反応を停止させた。反応液をメタノール中で固液分離して精製した後、減圧下40℃で乾燥しスチレンアクリル樹脂1を得た。得られたスチレンアクリル樹脂1のMnは14000、Mwは35000であった。
・スチレン 216.0部
・カーボンブラック 36.0部
Nipex35(Orion Engineerred Carbons社製)
・サリチル酸系樹脂1 2.6部
・プレンアクトAL−M 5.1部
(川研ファインケミカル社製)
上記材料をアトライタ(三井三池化工機株式会社製)に導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(180部)を用いて250rpm、25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液(MB)1を調製した。
・マスターバッチ分散液(MB)1 51.7部
・スチレン単量体 31.1部
・n−ブチルアクリレート単量体 24.7部
・炭化水素系ワックス 8.4部
(HNP−9日本精鑞社製)
・ポリエステル樹脂1 3.6部
上記材料を混合して65℃に加温し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業(株)製)を用いて、3500rpmにて60分間均一に溶解し分散し、トナー組成物溶解液を得た。
続いて、還流管、撹拌機、温度計、窒素導入管を備えた四つ口容器中にイオン交換水600部と0.1mol/LのNa3PO4水溶液116部と1.0mol/LのHCl水溶液1.0部を添加し、高速撹拌装置T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社)を用いて10,000rpmで撹拌しながら、60℃に保持した。ここに1.0mol/L
のCaCl2水溶液17.4部を徐々に添加し、微細な難水溶性分散安定剤Ca3(PO4)2を含む水系分散媒体を調製した。
上記水系媒体中に上記トナー組成物溶解液を投入し、重合開始剤としてパーブチルPV(10時間半減期温度54.6℃(日本油脂製)) 10.0部を加え、温度60℃にて高速撹拌装置T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、撹拌速度10,000rpmで20分間攪拌し、造粒した。
その後、プロペラ式攪拌装置に移して100rpmで攪拌しつつ、温度70℃で5時間反応させた後、温度80℃まで昇温し、更に2時間反応を行った。
次に、イオン交換水を100.0部添加して、還流管を取り外し、蒸留装置を取り付けた。容器内の温度が100℃の蒸留を5時間行った。蒸留終了後、30℃まで冷却し、容器内に希塩酸を添加してpHを1.5まで下げて、分散安定剤を溶解させた。さらに、濾別、洗浄、乾燥をして、重量平均粒子径(D4)が6.2μmのトナー粒子1を得た。
トナー粒子1の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を1.5部(数平均一次粒子径:10nm)添加し、三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)で300秒間混合工程を行い、トナー1を得た。
トナー1の製造例で、トナー粒子の材料を表2−1、2−2のように変更した以外は同様にして、トナー1〜20を得た。得られたトナー24〜27について表2−1、2−2に示す。
トナー1の製造例で、トナー粒子の材料を表2−1、2−2のように変更した以外は同様にして、比較用トナー1〜4を得た。得られた比較用トナー1〜4について表2−1、2−2に示す。
・メチルエチルケトン 144.0部
・カーボンブラック 36.0部
・サリチル酸系樹脂1 3.6部
・プレンアクトAL−M 5.1部
上記材料をアトライタに導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(180部)を用いて250rpm、25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液21を調製した。
・マスターバッチ分散液21 76.2部
・メチルエチルケトン 58.8部
・スチレンアクリル樹脂1 262.3部
・炭化水素系ワックス 22.2部
(HNP−9日本精鑞社製)
・ポリエステル樹脂1 9.5部
上記材料を混合して75℃に加温し、T.K.ホモミクサーを用いて、5000rpmにて60分間均一に溶解し分散し、トナー組成物溶解液を得た。
一方、T.K.ホモミクサーを備えた2リットルの四つ口フラスコ中に、イオン交換水1000.0部に0.1モル/L−Na3PO4水溶液480.0部を投入後、T.K.ホモミクサーを10,000rpmに調整して60℃に加温した。その後、1.0モル/L−CaCl2水溶液71.9部と10%塩酸3.9部とを徐々に添加してリン酸カルシウム化
合物を含む水系媒体を得た。
次に、トナー組成物溶解液を上記水系媒体へ投入した。これを、温度75℃、T.K.ホモミクサーにて13,000rpmで30分間撹拌しトナー組成物溶解液を造粒した。そ
の後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ温度85℃に昇温し、常圧下で5時間蒸留を行った。次いで減圧下で残存溶媒をさらに留去したのち、水系媒体を冷却してトナー粒子の分散液を得た。
トナー粒子の分散液に塩酸を加えpHを1.4にし、1時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解させた。これを加圧濾過器にて、0.4Mpaの圧力下で固液分離を行い、トナーケーキを得た。次に、イオン交換水を加圧濾過器に満水になるまで加え、0.4Mpaの圧力で洗浄した。この洗浄操作を、三度繰り返したのち乾燥し、トナー粒子21を得た。得られたトナー粒子の重量平均粒径(D4)は6.4μmであった。
得られたトナー粒子21を、トナー粒子1と同様に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を添加して、トナー21を得た。なお、トナー21における顔料とサリチル酸系樹脂との吸着率は80%である。
トナーの製造例
・メチルエチルケトン 120.0部
・カーボンブラック 30.0部
・サリチル酸系樹脂1 3.0部
・プレンアクトAL−M 4.3部
上記材料をアトライタに導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(180部)を用いて250rpm、25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液22を調製した。
温度120℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、株式会社池貝製)に、ポリエステル樹脂2:116.3部を投入し、さらにマスターバッチ分散液22(143.7部)を3回に分けて投入し混練することで溶媒を除去した。
・ポリエステル樹脂2 271.3部
・炭化水素系ワックス 32.9部
(HNP−9日本精鑞社製)
次いで、上記の材料を投入し混練を行った。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T−250、フロイント・ターボ工業株式会社製)にて微粉砕した。さらに回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)を用いて分級を行い、トナー粒子22を得た。回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)の運転条件は、分級ローター回転数を50.0s−1で分級を行った。得られたトナー粒子22の重量平均粒径(D4)は6.2μmであった。
得られたトナー粒子22を、トナー粒子1と同様に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を添加してトナー22を得た。得られたトナー22における顔料とサリチル酸系樹脂との吸着率は80%である。
<着色剤粒子分散液1の製造例>
・メチルエチルケトン 240.0部
・カーボンブラック 60.0部
・サリチル酸系樹脂1 6.0部
・プレンアクトAL−M 8.6部
上記材料をアトライタに導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(180部)を用いて250rpm、25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液23を調製した。
イオン交換水:250.0部に、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR)5部を混合溶解した。そこへマスターバッチ分散液23を滴下しながらホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)により、乳化分散を行い、全量加えた後さら
に10分間分散した。この分散液を常温減圧下で、固形分量25%になるまで溶媒留去してから、超音波バスにより30分間分散し、中心径200nm、固形分量25%の着色剤粒子分散液1を得た。
・メチルエチルケトン 200.0部
・ポリエステル樹脂2 280.2部
上記材料を、撹拌機を備えたリアクターに投入し、70℃で60分溶解、混合した後、95℃に加熱したイオン交換水1200部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.0部、1N NaOH水溶液を3.0部溶解した中和用水溶液をフラスコ中に投入し、ホ
モジナイザー(ウルトラタラックス)で5分間乳化した。この分散液を60℃減圧下で、固形分量20%になるまで溶媒留去してから、超音波バスにより30分間分散し、室温(25℃)の水にてフラスコを冷却した。これにより樹脂粒子のメジアン径が250nm、固形分量が20質量%の樹脂粒子分散液1を得た。
・アニオン性界面活性剤 1.4部
(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR)
・イオン交換水 350.0部
・炭化水素系ワックス 70.0部
(HNP−9日本精鑞社製)
上記成分を混合し、120℃に加熱して、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径170nmの20質量%の離型剤粒子分散液1を得た。
・メチルエチルケトン 100.0部
・ポリエステル樹脂1 70.6部
上記材料を、撹拌機を備えたリアクターに投入し、70℃で60分溶解、混合した後、95℃に加熱したイオン交換水350部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.4部、1N NaOH水溶液を3.0部溶解した中和用水溶液をフラスコ中に投入し、ホモ
ジナイザー(ウルトラタラックス)で5分間乳化した。この分散液を60℃減圧下で、固形分量20%になるまで溶媒留去してから、超音波バスにより30分間分散し、室温(25℃)の水にてフラスコを冷却した。これにより樹脂粒子のメジアン径が240nm、固形分量が20質量%の被覆樹脂粒子分散液1を得た。
・樹脂粒子分散液1 1868.0部
・着色剤粒子分散液1 105.6部
・アニオン性界面活性剤 25.0部
(Dowfax2A1: 20%水溶液)
・離型剤粒子分散液1 112.0部
まず、pHメーター、攪拌羽、温度計を具備した重合釜に、上記原料のうち、樹脂粒子分散液1、アニオン性界面活性剤、及びイオン交換水250部を入れ、130rpmで15分間攪拌しながら、界面活性剤を樹脂粒子分散液1になじませた。これに着色剤粒子分散液1及び離型剤分散液1を加え混合した後、この原料混合物に0.3モル/Lの硝酸水溶液を加えて、pHを4.8に調製した。
ついで、ウルトラタラックスにより3000rpmでせん断力を加えながら、凝集剤として硫酸アルミニウムの10%硝酸水溶液20.0部を滴下した。この凝集剤滴下の途中で、原料混合物の粘度が増大するので、粘度上昇した時点で、滴下速度を緩め、凝集剤が一箇所に偏らないようにした。凝集剤の滴下が終了したら、さらに回転数5000rpm
に上げて5分間攪拌し、凝集剤と原料混合物を充分混合した。
ついで、上記原料混合物をマントルヒーターにて25℃に加温しながら500rpmで攪拌した。一次粒径が形成するのを確認した後、凝集粒子を成長させるために0.1℃/分で43℃まで昇温した。凝集粒子の成長を随時確認し、その凝集速度によって凝集温度や攪拌の回転数を変えた。
上記凝集工程で凝集粒子が5.2μmに成長したところで、被覆樹脂粒子分散液1を加え、攪拌しながら20分間保持した。その後、被覆した凝集粒子の成長を停止させるために、1モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加え、原料混合物のpHを7.6に制御した。ついで、凝集粒子を融合させるために、pHを7.6に調整しながら昇温速度1℃/minで85℃まで昇温した。85℃に達してからは、融合を進めるためにpHを7.6もしくはそれ未満に調整し、光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、粒径の成長を停止させる為に、氷水を注入して降温速度10℃/分で急冷した。
ついで、得られた粒子を洗浄する目的で、15μmメッシュで一度篩分した。その後、固形分に対しておよそ10倍量のイオン交換水(30℃)を加え、20分攪拌した後、一旦濾過を行った。さらにろ紙上に残った固形分をスラリーに分散して、30℃のイオン交換水で4回繰り返し洗浄を行い、乾燥させ、トナー粒子23を得た。得られたトナー粒子23の重量平均粒径(D4)は5.8μmであった。
得られたトナー粒子23を、トナー粒子1と同様に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を添加して、トナー23を得た。得られたトナー23における顔料とサリチル酸系樹脂との吸着率は80%である。
トナー1〜27、比較用トナー1〜4について、下記の様に、着色力、耐熱保存性の評価を行った。
市販のカラーレーザープリンターSatera LBP7700C(キヤノン(株)社製)用のカートリッジから中に入っているトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、試験トナー(150g)を充填した。
また、該カラーレーザープリンターの定着機を外して未定着画像を出力できるように変更し、画像濃度を調節可能にした。さらに、一色のカートリッジだけの装着でも作動するよう改造した。外した定着機は、定着機単体でも動作できるように改良し、さらにプロセススピードと温度を制御できるように外部定着機として改造した。
上記カートリッジをプリンターに装着し、転写材の上部に30mmの空白の後、横150mm×縦30mmの帯画像を作成した。さらに帯画像のトナー載り量が0.35mg/cm2となるように設定した。転写材は、A4サイズのGF−C081(キヤノン社製、81.4g/m2)を用いた。
この帯画像を10枚出力し、カラーレーザープリンターLBP7700Cの外部定着機を用いて、プロセススピード230mm/sec、150℃で定着した。
得られた定着画像の画像濃度を測定して着色力を評価した。
なお、画像濃度の測定にはMODEL404 color reflection densitometer(X−rite社製)を用いて測定した。原稿濃度が0.00の白下地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度を測定し、定着画像1枚に付き左部、中央部及び右部の3点ずつ測定し、定着画像10枚の算術平均値で評価した。評価基準は以下の通りである。C以上が本発明の効果が得られるレベルとした。評価結果を表3に示す。
A:画像濃度が1.40以上
B:画像濃度が1.30以上1.40未満
C:画像濃度が1.25以上1.30未満
D:画像濃度が1.25未満
各トナー5gを50ccポリカップに取り、温度50℃/湿度80%RH、温度55℃/湿度80%RHの2環境でそれぞれ24時間放置した。放置したトナーの凝集塊の有無を調べて評価した。C以上が本発明の効果が得られるレベルとした。評価結果を表3に示す。
(評価基準)
A:凝集塊発生せず
B:軽微な凝集塊が発生するが、軽く指で押すと崩れる
C:凝集塊が発生するが、軽く指で押すと崩れる
D:完全に凝集、指で強く押してもくずれない
Claims (9)
- 顔料、結着樹脂、サリチル酸系樹脂及びアルミニウム化合物を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該アルミニウム化合物は、アルミニウムキレート化合物及びアルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つであり、
該アルミニウムキレート化合物がβケトエステル型配位子を有することを特徴とするトナー。 - 前記サリチル酸系樹脂100質量部に対する前記アルミニウムキレート化合物及びアルミニウムアルコレート化合物の含有量が、10質量部以上2000質量部以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記顔料と前記サリチル酸系樹脂との吸着率試験における吸着率が20.0%以上である請求項1〜6のいずれか1項に記載のトナー。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のトナーの製造方法であって、
前記アルミニウムキレート化合物及び前記アルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つ、前記顔料、並びに前記サリチル酸系樹脂を混合し、混合物を調製する工程を有するトナーの製造方法。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載のトナーの製造方法であって、
該製造方法が、下記(i)又は(ii)の工程を有するトナーの製造方法。
(i)前記アルミニウムキレート化合物及び前記アルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つ、前記顔料、前記サリチル酸系樹脂、並びに前記結着樹脂を形成しうる重合性単量体を含む重合性単量体組成物を水系媒体中で造粒し、該重合性単量体組成物を重合してトナー粒子を製造する工程;
(ii)有機溶媒中に、前記アルミニウムキレート化合物及び前記アルミニウムアルコレート化合物の少なくとも一つ、前記顔料、前記結着樹脂、並びに前記サリチル酸系樹脂を含む有機溶媒分散液を水系媒体中で造粒し、該有機溶媒を除去してトナー粒子を製造する工程;
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