JP2021012242A - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
吸熱量比ΔHCW/W=ΔHCW/ΔHW (1)
ΔHCW:前記結着樹脂組成物として測定した場合における、ポリプロピレン系ワックス(W−1)1g当たりの溶融吸熱ピークの吸熱量
ΔHW:ポリプロピレン系ワックス(W−1)を単独で測定した場合における、ポリプロピレン系ワックス(W−1)1g当たりの溶融吸熱ピークの吸熱量
(ΔHCW及びΔHWは、いずれも示差走査熱量計によって、昇温速度10℃/minの条件で測定される吸熱量である。)
本発明は、PP、PE、普通紙など、多種の記録媒体に対する定着性にすぐれ、また、耐久性に優れた静電荷像現像用トナーが得られる、静電荷像現像用トナーの製造方法に関する。
本発明は、以下の〔1〕に関する。
〔1〕樹脂粒子及び着色剤粒子を、水系媒体中で凝集及び融着させる工程を含む静電荷像現像用トナーの製造方法であって、前記樹脂粒子が、同一又は異なる粒子内に、非晶性ポリエステル系樹脂Aと、結晶性ポリエステル樹脂Cとを含有し、前記非晶性ポリエステル系樹脂Aが、ポリエステル系樹脂B由来の構成部位、及び反応性官能基を有する変性ポリイソブテン重合体G由来の構成部位を有し、前記ポリエステル系樹脂由来の構成部位と前記変性ポリイソブテン重合体G由来の構成部位とが共有結合を介して連結している、静電荷像現像用トナーの製造方法。
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)の製造方法は、樹脂粒子及び着色剤粒子を、水系媒体中で凝集及び融着させる工程を含む。
前記樹脂粒子は、同一又は異なる粒子内に、非晶性ポリエステル系樹脂A(以下、単に「樹脂A」ともいう)と、結晶性ポリエステル樹脂C(以下、単に「樹脂C」ともいう)とを含有する。
そして、前記非晶性ポリエステル系樹脂Aが、ポリエステル系樹脂B由来の構成部位、及び反応性官能基を有する変性ポリイソブテン重合体G由来の構成部位を有し、前記ポリエステル系樹脂B由来の構成部位と前記変性ポリイソブテン重合体G由来の構成部位とが共有結合を介して連結している。
以上の製造方法により、多種の記録媒体(以下、「多メディア」ともいう)に対する定着性(以下、「多メディア定着性」ともいう)に優れ、また、耐久性に優れるトナーが得られる。
更に、非晶性ポリエステル系樹脂Aがポリイソブテン部分を有することにより、PP、PEのような疎水性の記録媒体に対しての定着性が向上したと考えられる。特に、従来のトナーでは、ポリエチレン(PE)に対する良好な定着性を得ることが困難であったが、本発明によれば、記録媒体がポリエチレンであっても、良好な定着性が得られる。
なお、本発明の効果に関する上記のメカニズムは推定であり、これに限定されるものではない。
明細書中、ポリエステル系樹脂のカルボン酸成分には、その化合物のみならず、反応中に分解してカルボン酸を生成する無水物、及び各カルボン酸のアルキルエステル(アルキル基の炭素数1以上3以下)も含まれる。
樹脂が結晶性であるか非晶性であるかについては、結晶性指数により判定される。結晶性指数は、後述する実施例に記載の測定方法における、樹脂の軟化点と吸熱の最大ピーク温度との比(軟化点(℃)/吸熱の最大ピーク温度(℃))で定義される。結晶性樹脂とは、結晶性指数が0.6以上1.4以下のものである。非晶性樹脂とは、結晶性指数が0.6未満又は1.4超のものである。結晶性指数は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。
炭化水素基に関して、「(イソ又はターシャリー)」及び「(イソ)」を括弧とする記載は、これらの接頭辞が存在する場合としない場合の双方を意味し、これらの接頭辞が存在しない場合には、ノルマルを示す。
「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味する。
「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートから選ばれる少なくとも1種を意味する。
「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基及びメタクリロイル基から選ばれる少なくとも1種を意味する。
「スチレン系化合物」とは、無置換又は置換のスチレンを意味する。
「主鎖」とは、付加重合体中で相対的に最も長い結合鎖を意味する。
樹脂粒子、及び着色剤粒子を水系媒体中で凝集させて凝集粒子を得る工程(以下、「工程1」ともいう)、及び
該凝集粒子を水系媒体中で融着させる工程(以下、「工程2」ともいう)
を含む。
なお、工程1の後、工程2の前に、工程1で得られた凝集粒子1に非晶性樹脂を含む樹脂粒子Yを付着させて、凝集粒子2を得る工程(以下、「工程1’」ともいう。)を有していてもよい。
以下、当該実施態様を例にとり、本発明について説明する。
工程1では、樹脂粒子及び着色剤粒子を凝集させて凝集粒子を得る。工程1では、樹脂粒子及び着色剤粒子に加え、離型剤粒子などのその他添加剤を凝集させてもよい。
工程1において樹脂粒子は、非晶性ポリエステル系樹脂Aを含有する樹脂粒子X、結晶性ポリエステル樹脂Cを含有する樹脂粒子Y、同一粒子内に非晶性ポリエステル系樹脂A及び結晶性ポリエステル樹脂Cを含有する樹脂粒子XYのいずれを用いてもよいが、非晶性ポリエステル系樹脂A及び結晶性ポリエステル樹脂Cを含有する樹脂粒子XYを用いることが好ましい。
樹脂粒子は、多メディア定着性及び耐久性に優れるトナーを得る観点から、同一又は異なる粒子内に非晶性ポリエステル系樹脂A(樹脂A)と、結晶性ポリエステル樹脂Cとを含有する。
非晶性ポリエステル系樹脂A(樹脂A)は、ポリエステル系樹脂B由来の構成部位及び反応性官能基を有する変性ポリイソブテン重合体G由来の構成部位を有し、ポリエステル系樹脂B由来の構成部位(以下、「構成部位B」ともいう)及び変性ポリイソブテン重合体G由来の構成部位(以下、「構成部位G」ともいう)が共有結合を介して連結している。
共有結合としては、エステル結合、エーテル結合、アミド結合、ウレタン結合、及びこれらの結合と連結基とを有する結合が挙げられる。
連結基としては、炭素数1以上6以下の2価以上の炭化水素基が挙げられる。連結基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、フェニレン基等が挙げられる。
これらの中でも、エステル結合により連結していることが好ましく、エステル結合により構成部位Bと構成部位Gとが直接連結していることが好ましい。
−ポリエステル系樹脂B−
非晶性ポリエステル系樹脂Aは、ポリエステル系樹脂B由来の構成部位を有する。ここで、「ポリエステル系樹脂B由来の構成部位」とは、非晶性ポリエステル系樹脂A中の、ポリエステル系樹脂Bの一部が、他の原子団と結合する、ポリエステル系樹脂Bに由来する部分構造である。
ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、変性されたポリエステル系樹脂が挙げられる。変性されたポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂のウレタン変性物、ポリエステル樹脂のエポキシ変性物、ポリエステル樹脂セグメントと付加重合樹脂セグメントとを含む複合樹脂が挙げられる。これらの中でも、ポリエステル系樹脂Bは、好ましくはポリエステル樹脂、複合樹脂、より好ましくは複合樹脂である。
複合樹脂は、例えば、芳香族基を有するアルコール、好ましくは芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物を含むアルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物であるポリエステル樹脂セグメント、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合物である付加重合樹脂セグメント、及び、前記ポリエステル樹脂セグメントと前記付加重合樹脂セグメントとを共有結合を介して結合した両反応性モノマー由来の構成単位を含む。
ポリエステル系樹脂Bは、好ましくは非晶性である。
アルコール成分としては、例えば、芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物、直鎖又は分岐の脂肪族ジオール、脂環式ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。
芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物としては、好ましくは式(I):
(式中、OR及びROはオキシアルキレン基であり、Rはそれぞれ独立にエチレン又はプロピレン基であり、x及びyはアルキレンオキシドの平均付加モル数を示し、それぞれ正の数であり、xとyの和の値は、1以上、好ましくは1.5以上であり、16以下、好ましくは8以下、より好ましくは4以下である)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含むことが好ましい。
式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキシド付加物、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのエチレンオキシド付加物等が挙げられる。これらの1種又は2種以上を用いてもよい。
アルコール成分として、式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を使用する場合、その含有量は、アルコール成分中、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
脂環式ジオールとしては、例えば、水素添加ビスフェノールA〔2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン〕、水素添加ビスフェノールAの炭素数2以上4以下のアルキレンオキシド付加物(平均付加モル数2以上12以下)が挙げられる。
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールが挙げられる。
これらのアルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
アルコール成分として、式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を使用しない場合には、直鎖又は分岐の脂肪族ジオールの含有量は、アルコール成分中、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
これらの中でも、カルボン酸成分は、耐久性をより向上させる観点から、好ましくは、芳香族ジカルボン酸化合物を含む。
芳香族ジカルボン酸化合物としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が挙げられる。これらの中では、低温定着性の観点から、テレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、テレフタル酸が更に好ましい。
芳香族ジカルボン酸化合物の含有量は、カルボン酸成分中、低温定着性の観点から、好ましくは20モル%以上、より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは60モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、好ましくは85モル%以下、より好ましくは70モル%以下である。
炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸としては、オクチルコハク酸やドデセニルコハク酸(テトラプロペニルコハク酸)等が挙げられる。
これらの中でも、フマル酸が好ましい。
脂肪族ジカルボン酸化合物の含有量は、カルボン酸成分中、耐久性の観点から、好ましくは1モル%以上、より好ましくは3モル%以上、更に好ましくは5モル%以上であり、そして、好ましくは30モル%以下、より好ましくは20モル%以下、更に好ましくは10モル%以下である。
3価以上のカルボン酸化合物の含有量は、カルボン酸成分中、低温定着性の観点から、好ましくは5モル%以上、より好ましくは15モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、そして、好ましくは60モル%以下、より好ましくは40モル%以下、更に好ましくは30モル%以下である。
アルコール成分は1価のアルコールを、カルボン酸成分は1価のカルボン酸化合物を、適宜含有してもよい。
ポリエステル系樹脂Bが複合樹脂である場合、付加重合樹脂セグメントは、より優れた多メディア定着性及び耐久性を得る観点から、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合物である。
スチレン系化合物としては、無置換又は置換のスチレンが挙げられる。スチレンに置換される置換基としては、例えば、炭素数1以上5以下のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルコキシ基、スルホ基又はその塩が挙げられる。
スチレン系化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、tert−ブチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、スチレンスルホン酸又はその塩が挙げられる。これらの中でも、スチレンが好ましい。
付加重合樹脂セグメントの原料モノマー中、スチレン系化合物の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは80質量%以上であり、そして、100質量%以下であり、好ましくは98質量%以下、より好ましくは95質量%以下、更に好ましくは93質量%以下である。
(メタ)アクリル酸アルキルにおけるアルキル基の炭素数は、より優れた画像濃度を得る観点から、好ましくは1以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは6以上、更に好ましくは10以上、更に好ましくは14以上、更に好ましくは16以上であり、そして、好ましくは24以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは20以下である。
(メタ)アクリル酸アルキルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸(イソ)プロピル、(メタ)アクリル酸(イソ又はターシャリー)ブチル、(メタ)アクリル酸(イソ)アミル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸(イソ)オクチル、(メタ)アクリル酸(イソ)デシル、(メタ)アクリル酸(イソ)ドデシル、(メタ)アクリル酸(イソ)パルミチル、(メタ)アクリル酸(イソ)ステアリル、(メタ)アクリル酸(イソ)ベヘニルが挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリルが好ましく、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリルがより好ましく、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリルが更に好ましく、メタクリル酸ステアリルが更に好ましい。
「両反応性モノマー由来の構成単位」とは、両反応性モノマーの官能基、不飽和結合部位が反応した単位を意味する。
両反応性モノマーとしては、例えば、分子内に、水酸基、カルボキシ基、エポキシ基、第1級アミノ基及び第2級アミノ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する付加重合性モノマーが挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から、水酸基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する付加重合性モノマーが好ましく、カルボキシ基を有する付加重合性モノマーがより好ましい。
カルボキシ基を有する付加重合性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸が挙げられる。これらの中でも、重縮合反応と付加重合反応の双方の反応性の観点から、アクリル酸、メタクリル酸が好ましく、アクリル酸がより好ましい。
両反応性モノマー由来の構成単位の量は、複合樹脂のポリエステル樹脂セグメントのアルコール成分100モル部に対して、好ましくは1モル部以上、より好ましくは3モル部以上、更に好ましくは5モル部以上であり、そして、好ましくは30モル部以下、より好ましくは25モル部以下、更に好ましくは20モル部以下である。
複合樹脂中のポリエステル樹脂セグメントの含有量は、ポリエステル樹脂セグメント、付加重合樹脂セグメント、及び両反応性モノマー由来の構成単位の合計量に対して、好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは55質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
非晶性ポリエステル系樹脂Aは、変性ポリイソブテン重合体G由来の構成部位を有する。
なお、ポリイソブテンは、ポリイソブチレンと同義である。
変性ポリイソブテン重合体Gは、反応性官能基を有する。該反応性官能基としては、例えば、カルボン酸基、無水カルボン酸基、ヒドロキシ基、エポキシ基、イソシアネート基が挙げられる。これらの中でも、カルボン酸基又は無水カルボン酸基が好ましい。すなわち、変性ポリイソブテン重合体Gは、カルボン酸変性ポリイソブテン重合体及び無水カルボン酸変性ポリイソブテン重合体(以下、これらを総称して、「酸変性ポリイソブテン重合体」ともいう)から選択される少なくとも1つであることが好ましい。
酸変性ポリイソブテン重合体は、ポリイソブテン(好ましくはポリイソブテンの主鎖末端)が、カルボン酸化合物により変性された酸変性物であることが好ましく、該カルボン酸化合物としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、イソクロトン酸、それらの無水物、又はアルキル基の炭素数が1以上3以下のアルキルエステルが例示される。これらの中でも、前記カルボン酸化合物としては、マレイン酸、イタコン酸、イソクロトン酸、及びそれらの無水物が好ましく、無水マレイン酸で変性されたポリイソブテンであることがより好ましい。
片末端型の酸変性物は、片末端に不飽和結合を有するポリイソブテン重合体に、不飽和結合を有するカルボン酸化合物又はその無水物をEne反応させることで得られる。片末端に不飽和結合を有するポリイソブテン重合体は、公知の方法により得られるが、例えば、バナジウム系触媒、チタン系触媒、ジルコニウム系触媒等を用いて製造することができる。
ポリイソブテン重合体を無水マレイン酸で変性することにより、無水コハク酸部位が導入されると、1つ又は2つのポリエステル系樹脂Bに由来する構成部位をエステル結合を介して連結することができる。特に無水マレイン酸末端変性ポリイソブテン重合体を用いることで、ポリイソブテン重合体の末端の無水コハク酸部位により、1つ又は2つ、好ましくは2つのポリエステル系樹脂B由来の構成部位が連結した構造を有する非晶性ポリエステル系樹脂Aが得られると考えられる。そのため、無水マレイン酸により変性されたポリイソブテン重合体を用いることで、耐久性がより向上すると考えられる。
重量平均分子量は、標準試料としてポリスチレンを用いて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定する。
なお、上記量に関して、アルコール成分及びカルボン酸成分の脱水量は考慮しないものとする。
本発明において、非晶性ポリエステル系樹脂Aは、例えば、
(a)変性ポリイソブテン重合体Gの存在下、アルコール成分とカルボン酸成分とを含む原料モノマーを重縮合して得られる、又は
(b)ポリエステル系樹脂Bに、変性ポリイソブテン重合体Gを反応させて得られる。
上記反応は、例えば、脱水縮合、エステル交換反応が挙げられる。
反応条件は、変性ポリイソブテン重合体Gのカルボン酸基又は無水カルボン酸基と、アルコール成分、カルボン酸成分等が脱水縮合又はエステル交換する条件が好ましい。
非晶性ポリエステル系樹脂Aを得る方法としては、より詳細には、例えば、
(i)反応初期から変性ポリイソブテン重合体Gを存在させ、アルコール成分とカルボン酸成分とを含む原料モノマーを重縮合する、
(ii)反応の途中から変性ポリイソブテン重合体Gを存在させ、アルコール成分とカルボン酸成分とを含む原料モノマーを重縮合する、
(iii)アルコール成分とカルボン酸成分とを含む原料モノマーを重縮合した後に、変性ポリイソブテン重合体Gを存在させる、
(iv)ポリエステル系樹脂Bを加熱溶解させ、温度180℃以上250℃以下の条件で変性ポリイソブテン重合体Gを存在させる、
方法が挙げられる。
これらの中でも、製造容易性の観点から、(ii)の方法が好ましい。
エステル化触媒としては、例えば、酸化ジブチル錫、2−エチルヘキサン酸錫(II)等の錫化合物、チタニウムジイソプロポキシビス(トリエタノールアミネート)等のチタン化合物が挙げられる。エステル化触媒とともに用い得るエステル化助触媒としては、例えば、没食子酸が挙げられる。
エステル化触媒の使用量は、非晶性ポリエステル系樹脂Aの原料であるアルコール成分、及びカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上であり、そして、好ましくは1質量部以下、より好ましくは0.6質量部以下である。
エステル化助触媒の使用量は、アルコール成分、及びカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.1質量部以下である。
無水マレイン酸により末端が変性されたポリイソブテン重合体を用いた場合、1つ又は2つ、好ましくは2つのポリエステル系樹脂Bに由来する構成部位がエステル結合を介して連結することができる。そのため、多メディア定着性及び耐久性をより向上させることができる。
工程aの後に工程bを行ってもよいし、工程bの後に工程aを行ってもよく、工程aと工程bを同時に行ってもよい。
工程aにおいて、カルボン酸成分の一部を重縮合反応に供し、次いで工程bを実施した後に、カルボン酸成分の残部を重合系に添加し、工程aの重縮合反応及び必要に応じて両反応性モノマーとの反応を更に進める方法がより好ましい。また、変性ポリイソブテン重合体Gは、上記の工程中のいずれで添加してもよいが、工程aにおいて、カルボン酸成分の一部を重縮合反応に供し、次いで工程bを実施した後に、変性ポリイソブチレン系重合体Gを添加し、更に、カルボン酸成分の残部を重合系に添加し、重縮合反応等を更に進める方法が好ましい。
重合開始剤の使用量は、付加重合樹脂セグメントの原料モノマー100質量部に対して、好ましくは1質量部以上20質量部以下である。
付加重合反応の温度は、好ましくは110℃以上、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは150℃以上であり、そして、好ましくは280℃以下、より好ましくは250℃以下、更に好ましくは、200℃以下である。
非晶性ポリエステル系樹脂Aの軟化点は、保存性をより向上させる観点から、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上、更に好ましくは110℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは170℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは130℃以下である。
樹脂Aの軟化点、ガラス転移温度、及び酸価は、原料モノマーの種類及びその使用量、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができ、また、それらの値は、実施例に記載の方法により求められる。
本発明において、樹脂粒子は、低温定着性、多メディア定着性及び耐久性向上の観点から、結晶性ポリエステル樹脂Cを含有する。
結晶性ポリエステル樹脂Cは、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物である。
α,ω−脂肪族ジオールの炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは6以上であり、そして、好ましくは16以下、より好ましくは14以下、更に好ましくは12以下である。
α,ω−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−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が挙げられる。これらの中でも、1,4−ブタンジオール、又は1,10−デカンジオールが好ましい。
α,ω−脂肪族ジオールの量は、アルコール成分中、好ましくは80モル%以上、より好ましくは85モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
脂肪族ジカルボン酸の炭素数は、好ましくは4以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは10以上であり、そして、好ましくは14以下、より好ましくは12以下である。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸が挙げられる。これらの中でも、セバシン酸、ドデカン二酸、又はテトラデカン二酸が好ましく、セバシン酸がより好ましい。これらのカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
脂肪族ジカルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは80モル%以上、より好ましくは85モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
結晶性ポリエステル樹脂Cの軟化点は、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは80℃以上であり、そして、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下、更に好ましくは90℃以下である。
樹脂粒子は、多メディア定着性及び耐久性を向上させる観点から、同一又は異なる樹脂中に非晶性ポリエステル系樹脂A及び結晶性ポリエステル樹脂Cを含有する。ここで、以下の説明においては、同一粒子内に非晶性ポリエステル系樹脂A及び結晶性ポリエステル樹脂Cを含有する樹脂粒子XYについて説明する。
樹脂粒子の分散液は、非晶性ポリエステル系樹脂A及び結晶性ポリエステル樹脂Cを水系媒体中に分散させることで得られる。
水系媒体としては、水を主成分とするものが好ましく、樹脂粒子の分散液の分散安定性を向上させる観点、及び環境性の観点から、水系媒体中の水の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上であり、そして、100質量%以下であり、更に好ましくは100質量%である。水としては、脱イオン水又は蒸留水が好ましい。水系媒体に含まれうる水以外の成分としては、例えば、炭素数1以上5以下のアルキルアルコール;アセトン、メチルエチルケトン等の総炭素数3以上5以下のジアルキルケトン;テトラヒドロフラン等の環状エーテル等の水に溶解する有機溶媒が挙げられる。これらの中でも、メチルエチルケトンが好ましい。
転相乳化に用いる有機溶媒としては、樹脂を溶解すれば特に限定されないが、例えば、メチルエチルケトンが挙げられる。
有機溶媒溶液には、中和剤を添加することが好ましい。中和剤としては、例えば、塩基性物質が挙げられる。塩基性物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;アンモニア、トリメチルアミン、ジエタノールアミン等の含窒素塩基性物質が挙げられる。これらの中でも、水酸ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物が好ましい。
樹脂粒子XYに含まれる樹脂の中和度は、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上、更に好ましくは40モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは80モル%以下、更に好ましくは70モル%以下である。
なお、樹脂粒子に含まれる樹脂の中和度は、下記式によって求めることができる。
中和度(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{樹脂粒子XYを構成する樹脂の加重平均酸価(mgKOH/g)×樹脂粒子XYを構成する樹脂の質量(g)}/(56×1000)]〕×100
水系媒体を添加する際の有機溶媒溶液温度は、樹脂粒子XYの分散安定性を向上させる観点から、好ましくは樹脂粒子XYを構成する非晶性ポリエステル系樹脂Aのガラス転移温度以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは65℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、そして、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下、更に好ましくは80℃以下である。
分散液中の樹脂粒子XYのCV値は、高画質の画像が得られるトナーを得る観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上であり、そして、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下である。
体積中位粒径D50及びCV値は、後述の実施例に記載の方法で求められる。
非晶性ポリエステル系樹脂Aを含有する樹脂粒子X、結晶性ポリエステル樹脂Cを含有する樹脂粒子Yのいずれも、前述の方法に準じて製造することができる。樹脂粒子X、及び樹脂粒子Yの体積中位粒径D50及びCV値の好適範囲は前述の範囲と同様である。
本発明において、結着樹脂として、上述した非晶性ポリエステル系樹脂A及び結晶性ポリエステル樹脂Cに加え、他の樹脂を含有していてもよい。
他の樹脂としては、上述した変性ポリイソブテン重合体Gに由来する構成部位を有しない、非晶性ポリエステル樹脂が例示される。他のポリエステル樹脂と併用することによって、結着樹脂全体としての変性ポリイソブテン重合体Gに由来する構成部位の含有量を制御したり、軟化点を所望の範囲とすることができる。
本発明に用いられる着色剤としては、顔料及び染料が挙げられ、印刷物の画像濃度を向上させる観点から、顔料が好ましい。
顔料としては、シアン顔料、イエロー顔料、マゼンタ顔料、黒色顔料が挙げられる。
シアン顔料は、フタロシアニン顔料が好ましく、銅フタロシアニンがより好ましい。イエロー顔料は、モノアゾ顔料、イソインドリン顔料、ベンズイミダゾロン顔料が好ましく、マゼンタ顔料は、キナクリドン顔料、BONAレーキ顔料等の溶性アゾ顔料、ナフトールAS顔料等の不溶性アゾ顔料が好ましい。黒色顔料は、カーボンブラックが好ましい。
染料としては、アクリジン染料、アゾ染料、ベンゾキノン染料、アジン染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、フタロシアニン染料、アニリンブラック染料等が挙げられる。
着色剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
樹脂粒子及び着色剤粒子の凝集は、離型剤の存在下で行ってもよい。
離型剤としては、例えば、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンポリエチレン共重合体ワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、サゾールワックス等の炭化水素ワックス又はそれらの酸化物;カルナウバワックス、モンタンワックス又はそれらの脱酸ワックス、脂肪酸エステルワックス等のエステルワックス;脂肪酸アミド類、脂肪酸類、高級アルコール類、脂肪酸金属塩が挙げられる。これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。
これらの中でも、離型剤としては、炭化水素ワックス、エステルワックスが好ましく、炭化水素ワックスがより好ましい。
離型剤は、離型剤粒子の分散液として、樹脂粒子及び着色剤粒子と混合し、凝集させることが好ましい。
離型剤粒子の分散液は、界面活性剤を用いて得ることも可能であるが、離型剤と後述する樹脂粒子Pとを混合して得ることが好ましい。離型剤と樹脂粒子Pを用いて離型剤粒子を調製することで、樹脂粒子Pにより離型剤粒子が安定化され、界面活性剤を使用しなくても離型剤を水系媒体中に分散させることが可能となる。離型剤粒子の分散液中では、離型剤粒子の表面に樹脂粒子Pが多数付着した構造を有していると考えられる。
離型剤の種類及び添加量は、前述の離型剤と同様である。
複合樹脂Dの軟化点は、好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上であり、そして、好ましくは140℃以下、より好ましくは120℃以下、更に好ましくは100℃以下である。
複合樹脂Dのガラス転移温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上であり、そして、好ましくは80℃以下、より好ましくは60℃以下である。
複合樹脂Dのその他の樹脂特性の好適範囲、アルコール成分及びカルボン酸成分の好適例等は、ポリエステル系樹脂Bが複合樹脂である場合について示した例と同様である。付加重合樹脂セグメントの原料モノマーは、炭素数4以上22以下のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルを含んでいてもよい。
樹脂粒子Pの分散液は、例えば、前述の転相乳化法により得ることができる。
樹脂粒子Pの体積中位粒径D50は、離型剤粒子の分散安定性の観点から、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.03μm以上であり、そして、好ましくは0.3μm以下、より好ましくは0.2μm以下である。
樹脂粒子PのCV値は、離型剤粒子の分散安定性の観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上であり、そして、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下、更に好ましくは30%以下である。
分散時の加熱温度は、好ましくはワックスの融点以上かつ80℃以上、より好ましくは85℃以上、更に好ましくは90℃以上であり、そして、好ましくは、樹脂粒子Pに含まれる樹脂の軟化点より10℃高い温度未満かつ100℃以下、より好ましくは98℃以下、更に好ましくは95℃以下である。
離型剤粒子のCV値は、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上であり、そして、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下、更に好ましくは30%以下である。
離型剤粒子の体積中位粒径D50及びCV値の測定方法は実施例に記載の方法による。
他の添加剤としては、例えば、荷電制御剤、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニング性向上剤が挙げられる。
工程1では、各粒子の分散液を混合し、混合分散液を調製する際、樹脂粒子、着色剤粒子、及び必要に応じて添加される離型剤粒子等の任意成分の分散安定性を向上させる観点から、界面活性剤の存在下で行ってもよい。界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル及びポリオキシエチレンアルケニルエーテル類等の非イオン性界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤を使用する場合、その使用量は、樹脂粒子100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上であり、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは3質量部以下である。
凝集剤としては、例えば、第四級塩等のカチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン等の有機系凝集剤、無機系凝集剤が挙げられる。無機系凝集剤としては、例えば、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等の無機金属塩;硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等の無機アンモニウム塩;2価以上の金属錯体が挙げられる。
凝集性を向上させ均一な凝集粒子を得る観点から、1価以上5価以下の無機系凝集剤が好ましく、1価以上2価以下の無機金属塩、無機アンモニウム塩がより好ましく、無機アンモニウム塩が更に好ましく、硫酸アンモニウムが更に好ましい。
凝集を停止させる方法としては、分散液を冷却する方法、凝集停止剤を添加する方法、分散液を希釈する方法等が挙げられる。不必要な凝集を確実に防止する観点からは、凝集停止剤を添加して凝集を停止させる方法が好ましい。
凝集停止剤としては、界面活性剤が好ましく、アニオン性界面活性剤がより好ましい。アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩等が挙げられる。これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。凝集停止剤は、水溶液で添加してもよい。
凝集停止剤の添加量は、不必要な凝集を確実に防止する観点から、樹脂粒子中の樹脂100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上、更に好ましくは10質量部以上であり、そして、トナーへの残留を低減する観点から、好ましくは60質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。
ここで、樹脂粒子X’に使用される非晶性ポリエステル系樹脂としては、上述した非晶性ポリエステル系樹脂(樹脂A1)が例示される。樹脂粒子X’は、前述の樹脂粒子XYと同様の方法により得られる。
また、トナーの製造方法が工程1’を有する場合には、工程1’において凝集粒子2が、トナー粒子として適度な粒径に成長したところで凝集を停止させることが好ましく、上述の凝集停止剤を添加して凝集を停止させる方法が好ましい。
工程2では、例えば、凝集粒子を水系媒体内で融着させる。
融着によって、凝集粒子に含まれる各粒子を融着し、融着粒子が得られる。
融着により得られた融着粒子の体積中位粒径D50は、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは10μm以下、より好ましくは8μm以下、更に好ましくは6μm以下である。
融着は、上記好ましい円形度に達した後に終了することが好ましい。
円形度は、実施例に記載の方法により測定される。
工程2の後に後処理工程を行ってもよく、融着粒子を単離することによってトナー粒子が得られる。工程2で得られた融着粒子は、水系媒体中に存在するため、まず、固液分離を行うことが好ましい。固液分離には、吸引濾過法等が好ましく用いられる。
固液分離後に洗浄を行うことが好ましい。このとき、添加した界面活性剤も除去することが好ましいため、界面活性剤の曇点以下で水系媒体により洗浄することが好ましい。洗浄は複数回行うことが好ましい。
次に乾燥を行うことが好ましい。乾燥方法としては、例えば、真空低温乾燥法、振動型流動乾燥法、スプレードライ法、冷凍乾燥法、フラッシュジェット法が挙げられる。
トナー粒子の体積中位粒径D50は、高画質の画像を得る観点、トナーのクリーニング性をより向上させる観点から、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは10μm以下、より好ましくは8μm以下、更に好ましくは6μm以下である。
トナー粒子の体積中位粒径D50及びCV値は、実施例に記載の方法により測定できる。
トナーは、トナー粒子を含む。
トナー粒子をトナーとしてそのまま用いることもできるが、流動化剤等を外添剤としてトナー粒子表面に添加処理したものをトナーとして使用することが好ましい。
外添剤としては、例えば、疎水性シリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化セリウム、カーボンブラック等の無機材料の微粒子、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、シリコーン樹脂等のポリマー微粒子が挙げられる。これらの中でも、疎水性シリカが好ましい。外添剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。また、粒径の異なる疎水性シリカを2種以上使用してもよい。
外添剤を用いてトナー粒子の表面処理を行う場合、外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4.5質量部以下、更に好ましくは4質量部以下である。
なお、「アルキレンオキシド(X)」等の標記において、かっこ内の数値Xは、アルキレンオキシドの平均付加モル数を意味する。
〔樹脂及び変性ポリイソブテン重合体Gの酸価〕
樹脂及び変性ポリイソブテン重合体Gの酸価は、JIS K 0070:1992に記載の中和滴定法に従って測定した。ただし、測定溶媒をクロロホルムとした。
(1)軟化点
フローテスター「CFT−500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(2)結晶性指数
示差走査熱量計「Q100」(ティー エイ インスツルメント ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで試料をそのまま1分間静止させ、その後、昇温速度10℃/minで180℃まで昇温し熱量を測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度(1)として、(軟化点(℃))/(吸熱の最大ピーク温度(1)(℃))により、結晶性指数を求めた。
(3)融点及びガラス転移温度
示差走査熱量計「Q100」(ティー エイ インスツルメント ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度(2)とした。結晶性樹脂の時には該ピーク温度を融点とした。
また、非晶性樹脂の場合にピークが観測されるときはそのピークの温度を、ピークが観測されずに段差が観測されるときは該段差部分の曲線の最大傾斜を示す接線と該段差の低温側のベースラインの延長線との交点の温度をガラス転移温度とした。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、試料をテトラヒドロフランに溶解させた。次いで、この溶液をポアサイズ2μmのフッ素樹脂フィルター「FP−200」(住友電気工業株式会社製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(2)測定
測定装置:HLC−8220GPC(東ソー株式会社製)
分析カラム:GMHXL+G3000HXL(東ソー株式会社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
流速:1mL/min
カラム温度:40℃
試料溶液100μLを注入して測定を行った。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン(東ソー株式会社製のA−500(Mw:5.0×102)、A−1000(Mw:1.01×103)、A−2500(Mw:2.63×103)、A−5000(Mw:5.97×103)、F−1(Mw:1.02×104)、F−2(Mw:1.81×104)、F−4(Mw:3.97×104)、F−10(Mw:9.64×104)、F−20(Mw:1.90×105)、F−40(Mw:4.27×105)、F−80(Mw:7.06×105)、F−128(Mw:1.09×106))を標準試料として作成したものを用いた。括弧内は分子量を示す。
示差走査熱量計「Q100」(ティー エイ インスツルメント ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温した後、200℃から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで、試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定し、吸熱の最大ピーク温度を融点とした。
(1)測定装置:レーザー回折型粒径測定機「LA−920」(株式会社堀場製作所製)
(2)測定条件:測定用セルに試料分散液をとり、蒸留水を加え、吸光度が適正範囲になる濃度で体積中位粒径D50及び体積平均粒径Dvを測定した。また、CV値は次の式に従って算出した。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径Dv)×100
赤外線水分計「FD−230」(株式会社ケツト科学研究所製)を用いて、測定試料5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分、水分量の変動幅0.05%)にて、水分(質量%)を測定した。固形分濃度は次の式に従って算出した。
固形分濃度(質量%)=100−水分(質量%)
赤外線水分計「FD−230」(株式会社ケツト科学研究所製)を用いて、トナー粒子5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分、水分量の変動幅0.05%)にて、水分(質量%)を測定した。
凝集粒子の体積中位粒径D50は、次のとおり測定した。
・測定機:「コールターマルチサイザー(登録商標)III」(ベックマンコールター株式会社製)
・アパチャー径:50μm
・解析ソフト:「マルチサイザー(登録商標)IIIバージョン3.51」(ベックマンコールター株式会社製)
・電解液:「アイソトン(登録商標)II」(ベックマンコールター株式会社製)
・測定条件:試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、改めて3万個の粒子を測定し、その粒径分布から体積中位粒径D50を求めた。
次の条件で融着粒子の円形度を測定した。
・測定装置:フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス株式会社製)
・分散液の調製:融着粒子の分散液を固形分濃度が0.001〜0.05質量%になるように脱イオン水で希釈して調製した。
・測定モード:HPF測定モード
トナー粒子の体積中位粒径D50は、次のとおり測定した。
測定装置、アパチャー径、解析ソフト、電解液は、前述の凝集粒子の体積中位粒径D50の測定で用いたものと同様のものを用いた。
・分散液:ポリオキシエチレンラウリルエーテル「エマルゲン(登録商標)109P」(花王株式会社製、HLB(Hydrophile−Lipophile Balance)=13.6)を前記電解液に溶解させ、濃度5質量%の分散液を得た。
・分散条件:前記分散液5mLに乾燥後のトナー粒子の測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、前記電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製した。
・測定条件:前記試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、その粒径分布から体積中位粒径D50及び体積平均粒径DVを求めた。
また、CV値(%)は次の式に従って算出した。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径DV)×100
〔多メディア定着〕
普通紙への定着性
上質紙「J紙A4サイズ」(富士ゼロックス株式会社製)に市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」(株式会社沖データ製)を用いて、トナーの紙上の付着量が0.40〜0.45mg/cm2となるベタ画像をA4紙の上端から5mmの余白部分を残し、50mmの長さで定着させずに出力した。
次に、定着器を温度可変に改造した同プリンタを用意し、定着器の温度を95℃にし、A4縦方向に1枚当たり4秒の速度でトナーを定着させ、印刷物を得た。
印刷物の画像上の上端の余白部分からベタ画像にかけて、メンディングテープ「Scotch(登録商標)メンディングテープ810」(スリーエムジャパン株式会社製、幅18mm)を長さ50mmに切ったものを軽く貼り付けた後、500gのおもり(接触面積1963mm2)を載せ、速さ10mm/sで1往復押し当てた。その後、貼付したテープを下端側から剥離角度180°、速さ10mm/sで剥がし、テープ剥離後の印刷物を得た。テープ貼付前及び剥離後の印刷物の下に上質紙「エクセレントホワイト紙A4サイズ」(株式会社沖データ製)を30枚敷き、各印刷物のテープ貼付前及び剥離後の定着画像部分の反射画像濃度を、測色計「SpectroEye」(GretagMacbeth社製、光射条件;標準光源D50、観察視野2°、濃度基準DINNB、絶対白基準)を用いて測定し、各反射画像濃度から次の式に従って定着率を算出した。
定着率(%)=(テープ剥離後の反射画像濃度/テープ貼付前の反射画像濃度)×100
上質紙「J紙A4サイズ」(富士ゼロックス株式会社製)を、OHPシート「CG3500 A4サイズ」(スリーエムジャパン株式会社製)上に片面のみコロナ処理されたPPフィルム「FOR−15」(フタムラ化学株式会社製)をコロナ処理された面が印字面になるように貼付し、テープ剥離試験に使用するテープをメンディングテープ「Scotch(登録商標)メンディングテープ810」(スリーエムジャパン株式会社製、幅18mm)から、セロハンテープ「セロテープ(登録商標)CT15」(ニチバン株式会社製)に変更した以外は、普通紙への定着性と同様にして、ポリプロピレンへの定着率を算出した。
上質紙「J紙A4サイズ」(富士ゼロックス株式会社製)を高密度ポリエチレンフィルム「HD」(タマポリ株式会社製)のコロナ処理された面を印字面にして、テープ剥離試験に使用するテープをメンディングテープ「Scotch(登録商標)メンディングテープ810」(スリーエムジャパン株式会社製、幅18mm)から、セロハンテープ「セロテープ(登録商標)CT15」(ニチバン株式会社製)に変更した以外は、普通紙への定着性と同様にして、ポリエチレンへの定着率を算出した。
(スジムラ発生までの時間)
現像ローラを目視で見ることができるように改造したIDカートリッジを備えた市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」(株式会社沖データ製)のIDカートリッジにトナーを実装し、温度25℃、相対湿度50%の条件下で、70r/min(36枚/分相当)で空回し運転を行い、現像ローラ表面のスジムラの発生を目視にて観察し、スジムラが発生するまでの時間を測定し、耐久性の指標とした。数値が大きいほど、耐久性に優れていることを表す。
なお、スジムラとは現像ローラ上に付着しているトナー量にばらつきが発生している状態のことをいい、スジムラの発生により、印刷の際に画像濃度に濃淡が発生する。
〔非晶性ポリエステル系樹脂Aの製造〕
製造例A1(樹脂A−1の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキシド(2.2)付加物5835g、テレフタル酸1328g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)39g、及び没食子酸3.9gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で10時間保持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて1時間保持した。その後、160℃まで冷却し、大気圧に戻した後、ポリイソブテン無水コハク酸(主鎖の片末端を無水マレイン酸で変性したポリイソブテン重合体)743gを入れ、235℃に昇温し、235℃で5時間保持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて1時間保持した。その後、215℃まで冷却し、大気圧に戻した後、フマル酸126g、トリメリット酸無水物576gを入れ、215℃で1時間保持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂A−1を得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキシド(2.2)付加物3395g、テレフタル酸837g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)24g、及び没食子酸2.4gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で10時間保持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて1時間保持した。その後、160℃まで冷却し、160℃に保持した状態で、スチレン2388g、メタクリル酸ステアリル265g、アクリル酸112g、及びジブチルパーオキシド318gの混合物を1時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持した後、ポリイソブテン無水コハク酸743gを入れ、235℃に昇温し、235℃で5時間保持した。215℃まで冷却し、大気圧に戻した後、フマル酸73g、トリメリット酸無水物335gを入れ、215℃で1時間保持した。更にフラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂A−2を得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキシド(2.2)付加物4597g、テレフタル酸1090g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)32g、及び没食子酸3.2gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で10時間保持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて1時間保持した。その後、160℃まで冷却し、160℃に保持した状態で、スチレン1194g、メタクリル酸ステアリル133g、アクリル酸76g、及びジブチルパーオキシド159gの混合物を1時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持した後、ポリイソブテン無水コハク酸743gを入れ、235℃に昇温し、235℃で5時間保持した後、215℃まで冷却し、大気圧に戻した後、フマル酸99g、トリメリット酸無水物454gを入れ、215℃で1時間保持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂A−3を得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキシド(2.2)付加物5939g、テレフタル酸1183g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)39g、及び没食子酸3.9gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で10時間保持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて1時間保持した。その後、215℃まで冷却し、大気圧に戻した後、フマル酸128g、トリメリット酸無水物586gを入れ、215℃で1時間保持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂A−81を得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
製造例C1(樹脂C−1の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、1,10−デカンジオール3471g及びセバシン酸4029gを入れ、撹拌しながら、135℃に昇温し、135℃で3時間保持した後、135℃から200℃まで10時間かけて昇温した。その後、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)15gを加え、更に200℃にて1時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaの減圧下にて1時間保持し、樹脂C−1を得た。物性を表2に示す。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキシド(2.2)付加物4313g、テレフタル酸818g、コハク酸727g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)30g、及び没食子酸3.0gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で5時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、160℃まで冷却し、160℃に保持した状態で、スチレン2756g、メタクリル酸ステアリル689g、アクリル酸142g、及びジブチルパーオキシド413gの混合物を1時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持した後、200℃まで昇温し、更にフラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂D−1を得た。物性を測定した結果、軟化点91℃、ガラス転移温度42℃、酸価24mgKOH/g、結晶性指数1.8であった。
製造例XY1(樹脂粒子分散液XY−1の製造)
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた内容積3Lの容器に、樹脂A−1を195g、樹脂C−1を105g、メチルエチルケトン360g、及び脱イオン水59gを入れ、73℃にて2時間かけて樹脂を溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を、樹脂の酸価に対して中和度60モル%になるように添加して、30分撹拌した。
次いで、73℃に保持したまま、280r/min(周速度88m/min)で撹拌しながら、脱イオン水600gを60分かけて添加し、転相乳化した。継続して73℃に保持したまま、メチルエチルケトンを減圧下で留去し水系分散液を得た。その後、280r/min(周速度88m/min)で撹拌を行いながら水系分散液を30℃に冷却した後、固形分濃度が20質量%になるように脱イオン水を加えることにより、樹脂粒子分散液XY−1を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径D50及びCV値を表3に示す。
使用する樹脂を表3のように変更した以外は、製造例XY1と同様にして、樹脂粒子分散液XY−2、XY−3、XY−81、XY−82を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径D50及びCV値を表3に示す。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた内容積3Lの容器に、樹脂D−1を200g及びメチルエチルケトン200gを入れ、73℃にて2時間かけて樹脂を溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を、樹脂D−1の酸価に対して中和度60モル%になるように添加して、30分撹拌した。
次いで、73℃に保持したまま、280r/min(周速度88m/min)で撹拌しながら、脱イオン水700gを50分かけて添加し、転相乳化した。継続して73℃に保持したまま、メチルエチルケトンを減圧下で留去し水系分散体を得た。その後、280r/min(周速度88m/min)で撹拌を行いながら水系分散体を30℃に冷却した後、固形分濃度が20質量%になるように脱イオン水を加えることにより、樹脂粒子分散液P−1を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径D50は0.09μm、CV値は23%であった。
製造例W1(離型剤粒子分散液W−1の製造)
内容積1Lのビーカーに、脱イオン水120g、樹脂粒子分散液P−1 86g、及びパラフィンワックス「HNP−9」(日本精蝋株式会社製、融点75℃)40gを添加し、90〜95℃に温度を保持して溶融させ、撹拌し、溶融混合物を得た。
得られた溶融混合物を更に90〜95℃に温度を保持しながら、超音波ホモジナイザー「US−600T」(株式会社日本精機製作所製)を用いて、20分間分散処理した後に室温(20℃)まで冷却した。脱イオン水を加え、固形分濃度を20質量%に調整し、離型剤粒子分散液W−1を得た。分散液中の離型剤粒子の体積中位粒径D50は0.47μm、CV値は27%であった。
製造例Z1(着色剤粒子分散液Z−1の製造)
内容積1Lのビーカーに、マゼンタ顔料「パーマネントカーミン3810」(山陽色素株式会社製、C.I.ピグメントレッド269)100g、ポリオキシエチレン(13)ジスチレン化フェニルエーテル「エマルゲンA−60」(花王株式会社製、ノニオン性界面活性剤)35g、及び脱イオン水300gを混合し、ホモミキサー「T.K.AGI HOMOMIXER 2M−03」(プライミクス株式会社製)を用いて室温下で撹拌翼の回転速度8000rpmで1時間分散させた後、「Microfluidizer M−110EH」(Microfluidics社製)を用いて150MPaの圧力で15PASS処理した後、200メッシュのフィルターを通し、固形分濃度が24質量%になるように脱イオン水を加えることにより着色剤粒子分散液Z−1を得た。得られた着色剤粒子の体積中位粒径D50は0.19μm、CV値は28%であった。
実施例1(トナー1の製造)
脱水管、撹拌装置及び熱電対を装備した内容積3Lの4つ口フラスコに、樹脂粒子分散液XY−1を500g、離型剤粒子分散液W−1を82g、着色剤粒子分散液Z−1を60g、ポリオキシエチレン(50)ラウリルエーテル「エマルゲン150」(花王株式会社製、非イオン性界面活性剤)の10質量%水溶液3g、及び15質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液「ネオペレックスG−15」(花王株式会社製、アニオン性界面活性剤)3gを温度25℃で混合した。次に、当該混合物を撹拌しながら、硫酸アンモニウム43gを脱イオン水580gに溶解した水溶液に4.8質量%水酸化カリウム水溶液を添加してpH8.6に調整した溶液を、25℃で10分かけて滴下した。その後、62℃まで2時間かけて昇温し、凝集粒子の体積中位粒径D50が5.2μmになるまで、62℃で保持し、凝集粒子の分散液を得た。
得られた凝集粒子の分散液に、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム「エマールE−27C」(花王株式会社製、アニオン性界面活性剤、有効濃度27質量%)48g、脱イオン水600g、及び0.1mol/Lの硫酸水溶液70gを混合した水溶液を添加した。その後、80℃まで1時間かけて昇温し、80℃で30分保持した後、0.1mol/Lの硫酸水溶液15gを添加し、更に80℃で15分保持した。その後、再度0.1mol/Lの硫酸水溶液15gを添加し、円形度が0.970になるまで80℃で保持することにより、凝集粒子が融着した融着粒子の分散液を得た。
得られた融着粒子分散液を30℃に冷却し、分散液を吸引濾過して固形分を分離した後、25℃の脱イオン水で洗浄し、25℃で2時間吸引濾過した。その後、真空定温乾燥機「DRV622DA」(ADVANTEC社製)を用いて、33℃で24時間真空乾燥を行って、水分量0.5質量%以下のトナー粒子を得た。得られたトナー粒子の物性を表4に示す。
トナー粒子100質量部、疎水性シリカ「RY50」(日本アエロジル株式会社製、個数平均粒径;0.04μm)2.5質量部、及び疎水性シリカ「キャボシル(登録商標)TS720」(キャボットジャパン株式会社製、個数平均粒径;0.012μm)1.0質量部をヘンシェルミキサーに入れて撹拌し、150メッシュの篩を通過させてトナー1を得た。得られたトナーの評価結果を表4に示す。
使用する樹脂粒子分散液の種類を表4に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー2、3、81、82を作製した。得られたトナー粒子の物性、及びトナーの評価結果を表4に示す。
Claims (7)
- 樹脂粒子及び着色剤粒子を、水系媒体中で凝集及び融着させる工程を含む静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
前記樹脂粒子が、同一又は異なる粒子内に、非晶性ポリエステル系樹脂Aと、結晶性ポリエステル樹脂Cとを含有し、
前記非晶性ポリエステル系樹脂Aが、ポリエステル系樹脂B由来の構成部位、及び反応性官能基を有する変性ポリイソブテン重合体G由来の構成部位を有し、前記ポリエステル系樹脂B由来の構成部位と前記変性ポリイソブテン重合体G由来の構成部位とが共有結合を介して連結している、
静電荷像現像用トナーの製造方法。 - 前記変性ポリイソブテン重合体Gが、カルボン酸変性ポリイソブテン及び無水カルボン酸変性ポリイソブテンから選択される、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記変性ポリイソブテン重合体Gが、ポリイソブテンがマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、及びこれらの酸無水物より選ばれた少なくとも1種の酸により変性されたポリイソブテンである、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記非晶性ポリエステル系樹脂A中の変性ポリイソブテン重合体Gに由来する構成部位の量が、ポリエステル樹脂B由来の構成部位を形成するアルコール成分及びカルボン酸成分の合計100質量部に対して、1質量部以上60質量部以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂Cと前記非晶性ポリエステル系樹脂Aとの質量比(C/A)が、3/97以上50/50以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記変性ポリイソブテン重合体Gの重量平均分子量が、300以上50,000以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記ポリエステル系樹脂Bが、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物であるポリエステル樹脂セグメント、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合物である付加重合樹脂セグメント、及び、前記ポリエステル樹脂セグメントと前記付加重合樹脂セグメントとを共有結合を介して結合した両反応性モノマー由来の構成単位を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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