JP2022144517A - トナー及びトナーの製造方法 - Google Patents

トナー及びトナーの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2022144517A
JP2022144517A JP2021045565A JP2021045565A JP2022144517A JP 2022144517 A JP2022144517 A JP 2022144517A JP 2021045565 A JP2021045565 A JP 2021045565A JP 2021045565 A JP2021045565 A JP 2021045565A JP 2022144517 A JP2022144517 A JP 2022144517A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
toner
dia
hydrocarbon group
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021045565A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022144517A5 (ja
Inventor
一貴 村田
Kazutaka Murata
武 橋本
Takeshi Hashimoto
幸裕 阿部
Yukihiro Abe
未紀 上田
Miki Ueda
隼人 井田
Hayato Ida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2021045565A priority Critical patent/JP2022144517A/ja
Priority to US17/654,481 priority patent/US20220299901A1/en
Publication of JP2022144517A publication Critical patent/JP2022144517A/ja
Publication of JP2022144517A5 publication Critical patent/JP2022144517A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/0825Developers with toner particles characterised by their structure; characterised by non-homogenuous distribution of components
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/087Binders for toner particles
    • G03G9/08742Binders for toner particles comprising macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • G03G9/08755Polyesters
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/0802Preparation methods
    • G03G9/0815Post-treatment
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/0819Developers with toner particles characterised by the dimensions of the particles
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/0821Developers with toner particles characterised by physical parameters
    • G03G9/0823Electric parameters
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/087Binders for toner particles
    • G03G9/08702Binders for toner particles comprising macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • G03G9/08706Polymers of alkenyl-aromatic compounds
    • G03G9/08708Copolymers of styrene
    • G03G9/08711Copolymers of styrene with esters of acrylic or methacrylic acid

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Abstract

【課題】優れた低温定着性を示した上で、優れたエンボス転写性を示すトナー。【解決手段】結着樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、該結着樹脂は、第一の樹脂及び第二の樹脂を含有し、該第一の樹脂は結晶性樹脂であり、該第二の樹脂は非晶性樹脂であり、透過型電子顕微鏡により観察される該トナー粒子の断面において、該第一の樹脂を含むマトリクスと、該第二の樹脂を含むドメインとで構成されるマトリクスドメイン構造が存在し、該マトリクスと該ドメインを合わせた全面積のうち、該第一の樹脂を含む該マトリクスの占める面積割合が35面積%以上70面積%以下であり、該トナーをヘキサンで洗浄した後の炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)が1.10以上であることを特徴とするトナー。【選択図】なし

Description

本開示は、電子写真方式、静電記録方式、静電印刷方式、トナージェット方式等に用いられるトナー、及び該トナーの製造方法に関する。
近年、電子写真方式のフルカラー複写機が広く普及するに従い、高速化、高画質化に加えて、省エネルギー性能、スリープ状態からの復旧時間短縮、多種多様なメディアへの対応など、付加的な性能の向上も要求されている。具体的には、省エネルギー化に対応したトナーとして、定着工程での消費電力を低下させるために、より低い温度で定着できる、低温定着性に優れたトナーが求められている。
特許文献1に記載のトナーは、シャープメルト性を有する結晶性ビニル樹脂をメインバインダーで使用しているため、優れた低温定着性が可能となっている。特許文献2及び3に記載のトナーは、マトリクスドメイン構造を有し、シャープメルト性を有する結晶性樹脂がマトリクスを形成するため優れた低温定着性が可能となっている。
特開2014-130243号公報 特開2014-059489号公報 特開2014-142632号公報
一方、多種多様なメディアの一つであるエンボス紙は、紙表面に凹凸があるため、転写工程での凹部へのトナー転写性が低く、凹部と凸部で画像濃度差が発生しやすくなる。そこで、エンボス紙に対しても画像濃度差が発生しないエンボス転写性に優れたトナーが求められている。
特許文献1に記載のトナーは、分子運動性が高い結晶性樹脂を使用しているため、電荷が拡散し、ドラムや中間転写ベルト(ITB)といった部材に電荷がリークし、トナー一粒がもつ帯電量が低くなる。その結果、電界駆動力が小さくなり、エンボス転写性が、劣る場合があることがわかった。
特許文献2に記載のトナーは、トナー粒子表面が結晶性樹脂と非晶性樹脂の異種材料で構成されているため、その界面で電荷がトラップされ、電荷の拡散が不十分となり、接触面の帯電量が高くなる。その結果、部材との静電的な付着力が高くなり、エンボス転写性が、劣る場合がある。また、特許文献3に記載のトナーは、トナー粒子表面が分子運動性の低い非晶性樹脂のシェルで覆われているため、電荷の拡散が不十分となり、接触面の帯電量が高くなる。その結果、部材との静電的な付着力が高くなり、エンボス転写性が、劣る場合がある。
本開示は、優れた低温定着性を示した上で、優れたエンボス転写性を示すトナーを提供する。
本開示は、結着樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該結着樹脂は、第一の樹脂及び第二の樹脂を含有し、
該第一の樹脂は結晶性樹脂であり、
該第二の樹脂は非晶性樹脂であり、
透過型電子顕微鏡により観察される該トナー粒子の断面において、
該第一の樹脂を含むマトリクスと、該第二の樹脂を含むドメインとで構成されるマトリクスドメイン構造が存在し、
該マトリクスと該ドメインを合わせた全面積のうち、該第一の樹脂を含む該マトリクスの占める面積割合が35面積%以上70面積%以下であり、
該トナーをヘキサンで洗浄した後の炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)が1.10以上であるトナーに関する。
[該炭化水素基指数(Ge)は、ATR法により、ATR結晶としてGeを用い、赤外光入射角として45°の条件で測定して得られたFT-IRスペクトルにおいて、C-Hの伸縮振動に対応する2800cm-1~2900cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をA(Ge)とし、C=Oの伸縮振動に対応する1500cm-1~1800cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をB(Ge)としたときのA(Ge)/B(Ge)の値であり、該炭化水素基指数(DIA)は、ATR法により、ATR結晶としてダイヤモンドを用い、赤外光入射角として45°の条件で測定して得られたFT-IRスペクトルにおいて、C-Hの伸縮振動に対応する2800cm-1~2900cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をA(DIA)とし、C=Oの伸縮振動に対応する1500cm-1~1800cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をB(DIA)としたときのA(DIA)/B(DIA)の値である。]
本開示により、優れた低温定着性を示した上で、優れたエンボス転写性を示すトナーを提供できる。
熱球形化処理装置の例
本開示において、数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルを意味する。「モノマーユニット」とは、ポリマー中のビニル系モノマーが重合した主鎖中の、炭素-炭素結合1区間を1ユニットとする。ビニル系モノマーとは下記式(Z)で示すことができる。
Figure 2022144517000001
式(Z)中、RZ1は、水素原子、又はアルキル基(好ましくは炭素数1~3のアルキル基であり、より好ましくはメチル基)を表し、RZ2は、任意の置換基を表す。結晶性樹脂とは、示差走査熱量計(DSC)測定において明確な吸熱ピークを示す樹脂を指す。
本開示は、結着樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該結着樹脂は、第一の樹脂及び第二の樹脂を含有し、
該第一の樹脂は結晶性樹脂であり、
該第二の樹脂は非晶性樹脂であり、
透過型電子顕微鏡により観察される該トナー粒子の断面において、
該第一の樹脂を含むマトリクスと、該第二の樹脂を含むドメインとで構成されるマトリクスドメイン構造が存在し、
該マトリクスと該ドメインを合わせた全面積のうち、該第一の樹脂を含む該マトリクスの占める面積割合が35面積%以上70面積%以下であり、
該トナーをヘキサンで洗浄した後の炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)が1.10以上であるトナーに関する。
[該炭化水素基指数(Ge)は、ATR法により、ATR結晶としてGeを用い、赤外光入射角として45°の条件で測定して得られたFT-IRスペクトルにおいて、C-Hの伸縮振動に対応する2800cm-1~2900cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をA(Ge)とし、C=Oの伸縮振動に対応する1500cm-1~1800cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をB(Ge)としたときのA(Ge)/B(Ge)の値であり、該炭化水素基指数(DIA)は、ATR法により、ATR結晶としてダイヤモンドを用い、赤外光入射角として45°の条件で測定して得られたFT-IRスペクトルにおいて、C-Hの伸縮振動に対応する2800cm-1~2900cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をA(DIA)とし、C=Oの伸縮振動に対応する1500cm-1~1800cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をB(DIA)としたときのA(DIA)/B(DIA)の値である。]
上記トナーによれば、低温定着性とエンボス転写性を両立するトナーを提供することができる。本発明者らが鋭意検討した結果、結晶性樹脂と非晶性樹脂のマトリクスドメイン構造、結晶性樹脂を含むマトリクスの占有面積、トナーをヘキサンで洗浄した後の炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)を特定の範囲に制御することにより、上記課題を解決できることを見出した。
上記課題を解決するに至った理由を、本発明者らは以下のように推測している。トナーの転写性は電場による電界駆動力とドラムやITBといった部材との付着力の大小関係で決まり、電界駆動力が付着力を上回るときトナーは転写可能となる。エンボス転写性が低下するのは、エンボス紙の凹部のような部材とのギャップが大きい場合に、その分電界駆動力が小さくなり、トナーの転写性が劣るためである。また、電界駆動力はトナー一粒がもつ帯電量に大きく依存するのに対し、付着力は部材との接触面の帯電量に大きく依存する。そのため、電界駆動力を上げるために闇雲にトナーの帯電量をあげると、同時に付着力も大きくなるため、エンボス転写性の良化にはつながらない。さらに、非静電的な付着力低減のためにトナー表面に無機微粒子を多く添加することが考えられるが、無機微粒子が定着を阻害するため、低温定着性に劣る。
本発明者らは、結晶性樹脂を含むマトリクスと、非晶性樹脂を含むドメインとで構成されるマトリクスドメイン構造を有し、結晶性樹脂と非晶性樹脂の存在状態を制御することで、低温定着性に優れるとともに、電界駆動力を維持しつつ付着力を下げられ、優れたエンボス転写性が得られる場合があることを発見した。詳細な検討を行った結果、トナー粒子の断面におけるマトリクスの占有面積、及びトナー粒子表面と内部の結晶性樹脂と非晶性樹脂の存在状態が影響していることがわかった。
結晶性樹脂を含むマトリクスと非晶性樹脂を含むドメインとで構成されるマトリクスドメイン構造を有し、マトリクスとドメインを合わせた全面積のうち、第一の樹脂を含むマトリクスの占める面積割合が35面積%以上70面積%以下であることが必要である。また、トナーをヘキサンで洗浄した後の炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)を1.10以上にすることが必要である。
これらを満足することで、分子運動性が高い結晶性樹脂がトナー粒子表面に選択的に多く存在するため、トナー粒子表面の電荷拡散が促進され、接触面の帯電量が抑制され、静電的な付着力を低減できる。一方、トナー粒子内部に存在する結晶性樹脂と非晶性樹脂の界面で電荷がトラップされトナー一粒あたりの帯電量は維持することができるため、電界駆動力は維持できる。結果、マトリクスドメイン構造のマトリクスを結晶性樹脂としトナー粒子表面にマトリクスを選択的に多く存在させることで、低温定着性に優れるとともに、電界駆動力を維持しつつ静電的な付着力を下げられ、エンボス転写性にも優れるトナーが得られた。
マトリクスとドメインを合わせた全面積のうち、マトリクスの占める面積割合は40面積%以上60面積%以下が好ましい。マトリクスの占める面積割合が上記の範囲を満たすことで、結晶性樹脂による電荷の拡散、及び結晶性樹脂と非晶性樹脂の界面による電荷のトラップのバランスが良好となり、エンボス転写性が良化する。上記面積割合は、マトリクスを形成する結晶性樹脂とドメインを形成する非晶性樹脂の比率により制御しうる。
ATR(Attenuated Total Reflection)法では、試料より高い屈折率を有する結晶(ATR結晶)に、試料を密着させ、臨界角以上の入射角で赤外光を結晶に入射させる。すると、入射光は密着した試料と結晶の界面で全反射を繰り返し出射する。この時、赤外光は試料と結晶の界面で反射するのではなく、試料側にわずかににじみこんでから全反射する。このにじみこみ深さは、波長、入射角及びATR結晶の屈折率に依存する。
=λ/(2πn)×[sinθ-(n/n-1/2
:にじみ込み深さ
:試料の屈折率(本開示では1.5としている)
:ATR結晶の屈折率(ATR結晶がGeの場合の屈折率;4.0、ATR結晶がダイヤモンドの場合の屈折率;2.4)
θ:入射角
このため、ATR結晶の屈折率や入射角を変えることで、にじみこみ深さの異なるFT-IRスペクトルを得ることができる。その特性を利用し、トナー粒子表面における結晶性樹脂を含むマトリクスの偏在度合いを指数化している。ATR結晶としては、GeのATR結晶(屈折率:4.0)、ダイヤモンドのATR結晶(屈折率:2.4)を用いる。ATR結晶としてGeを使用した際のにじみこみ深さは試料表面から約200nmであり、ダイヤモンドを使用した際のにじみこみ深さは試料表面から約700nmである。
炭化水素基指数(Ge)は、ATR法により、ATR結晶としてGeを用い、赤外光入射角として45°の条件で測定して得られたFT-IRスペクトルにおいて、C-Hの伸縮振動に対応する2800cm-1~2900cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をA(Ge)とし、C=Oの伸縮振動に対応する1500cm-1~1800cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をB(Ge)としたときのA(Ge)/B(Ge)の値である。
また、炭化水素基指数(DIA)は、ATR法により、ATR結晶としてダイヤモンドを用い、赤外光入射角として45°の条件で測定して得られたFT-IRスペクトルにおいて、C-Hの伸縮振動に対応する2800cm-1~2900cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をA(DIA)とし、C=Oの伸縮振動に対応する1500cm-1~1800cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をB(DIA)としたときのA(DIA)/B(DIA)の値である。
C-Hの伸縮振動に対応する2800cm-1~2900cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度は、アルキル基の存在を表している。また、C=Oの伸縮振動に対応する150
0cm-1~1800cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度は、カルボニル基の存在を表している。したがって、炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)は、トナー粒子表面からの深さ約700nmの位置における結晶性樹脂の量に対する深さ約200nmの位置における結晶性樹脂の量の割合、すなわち、トナー粒子表面における結晶性樹脂を含むマトリクスの偏在度合いを表している。
トナーをヘキサンで洗浄した後の炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)は1.20以上が好ましい。炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)が1.20以上であることでトナー粒子表面に存在する結晶性樹脂が多くなり、電荷の拡散がより促進されエンボス転写性がより良好になる。炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)の上限は特に制限されないが、好ましくは1.60以下であり、より好ましくは1.40以下である。
炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)の制御方法としては加熱によるトナー粒子の表面処理の有無及び熱風処理温度、コアシェル構造の有無及びシェル剤の種類・添加量などが挙げられる。熱風処理温度を高くすると粘度が低い結晶性樹脂がより表面に析出し、炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)は大きくなる。またシェル剤として結晶性材料を適正量使用すると炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)は大きくなる。
トナー粒子の断面観察において、ドメインの円相当径の個数平均径は20nm以上500nm以下であることが好ましく、100nm以上300nm以下がより好ましい。ドメインの円相当径の個数平均径が上記の範囲を満たすことで、トナー中におけるドメインの分散性が良好となり、結晶性樹脂と非晶性樹脂の界面による電荷のトラップが促進され、エンボス転写性がより良好となる。
ドメインの円相当径の個数平均径の制御方法としてはマトリクスとドメインの樹脂のSP値の関係、溶融混練工程の混練温度及びスクリューの回転数や、凝集工程の攪拌回転数などが挙げられる。マトリクスとドメインの樹脂のSP値が近いとマトリクスとドメインの相溶性が高まり、ドメインの円相当径の個数平均径は小さくなる。またスクリューの回転数や攪拌回転数を上げると樹脂に対するせん断力が強くなり、ドメインの円相当径の個数平均径は小さくなる。
トナー粒子の30℃80%RH環境で測定された電荷減衰速度係数は10~70であることが好ましく、20以上50以下がより好ましい。該電荷減衰速度係数が上記の範囲を満たすことで、電荷の拡散が良好となり、エンボス転写性がより良好となる。30℃80%RH環境で測定された電荷減衰速度係数の制御方法としては樹脂のSP値や分子構造、トナー粒子表面の材料組成などが挙げられる。分子運動性が低い樹脂がトナー粒子表面に多く存在すると電荷減衰速度係数は小さくなる。
結着樹脂は、第一の樹脂を含有し、第一の樹脂は結晶性樹脂である。結晶性樹脂としては、公知の結晶性樹脂を用いることができる。例えば、結晶性ビニル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリウレタン樹脂、及び結晶性ポリウレア樹脂が挙げられる。また、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-メチルアクリレート共重合体、エチレン-エチルアクリレート共重合体、エチレン-ブチルアクリレート共重合体、エチレン-メチルメタクリレート共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸共重合体などのエチレン共重合体等も挙げられる。
低温定着性の観点から、結晶性ビニル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。また、ビニル樹脂とポリエステル樹脂が結合したハイブリッド樹脂であってもよい。第一の
樹脂は、ビニル樹脂を含むことが好ましく、ビニル樹脂であることがより好ましく、下記式(1)で表される第一のモノマーユニットを有することが好ましい。第一の樹脂は、下記式(1)で表されるモノマーユニットを有するビニル系樹脂であることが好ましい。なお、ビニル系樹脂は、ビニル基などのエチレン性不飽和結合を有する基を含む化合物の重合体又は共重合体である。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。
Figure 2022144517000002
式(1)中、RZ1は、水素原子又はメチル基を表し、Rは、炭素数18~36のアルキル基を表す。上記式(1)で表される第一のモノマーユニットは、側鎖にRで示される炭素数18~36のアルキル基を有しており、この部分があることで、結晶性を発現しやすい。式(1)で表される第一のモノマーユニットは、炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一である第一の重合性単量体に由来するモノマーユニットであることが好ましい。第一の樹脂が上記式(1)で表される第一のモノマーユニットを有することで、櫛形の結晶構造をもつため分子運動性が適度に抑えられ、電荷の拡散が良好となり、エンボス転写性がより良好となる。
炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、炭素数18~36の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル[(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸ヘンエイコサニル、(メタ)アクリル酸ベヘニル、(メタ)アクリル酸リグノセリル、(メタ)アクリル酸セリル、(メタ)アクリル酸オクタコシル、(メタ)アクリル酸ミリシル、(メタ)アクリル酸ドトリアコンチル等]及び炭素数18~36の分岐のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル[(メタ)アクリル酸2-デシルテトラデシル等]が挙げられる。
これらの内、低温定着性の観点から、炭素数18~36の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一が好ましく、炭素数18~30の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一がより好ましく、直鎖の(メタ)アクリル酸ステアリル及び(メタ)アクリル酸ベヘニルからなる群から選択される少なくとも一がさらに好ましい。第一のモノマーユニットを形成するモノマーは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
また、第一の樹脂中の第一のモノマーユニットの含有割合は30.0質量%以上80.0質量%以下であることが好ましく、40.0質量%以上70.0質量%以下がより好ましい。第一の樹脂中の第一のモノマーユニットの含有割合が上記の範囲を満たすことで、電荷の拡散が良好となり、エンボス転写性がより良好となる。なお、結晶性樹脂が、2種以上の炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来するモノマーユニットを有する場合、第一のモノマーユニットの含有割合は、それらの合計の質
量比率を表す。
第一のモノマーユニットのSP値(J/cm0.5を、SP1としたとき、SP1は、20.00未満であることが好ましく、19.00以下であることがより好ましく、18.40以下であることがさらに好ましい。その下限値は、特に限定されないが、17.00以上であることが好ましい。
ここで、SP値とは、溶解度パラメータ(Solubility parameter)の略であり、溶解性の指標となる値である。算出方法については後述する。なお、SP値の単位は、(J/cm0.5であるが、1(cal/cm0.5=2.045×10(J/cm0.5によって(cal/cm0.5の単位に換算することができる。
第一の樹脂は、第一のモノマーユニットとは異なる、下記式(2)及び下記式(3)で表されるモノマーユニットからなる群から選択される少なくとも一である第二のモノマーユニットを有することが好ましい。また第二のモノマーユニットのSP値をSP2(J/cm0.5としたとき、以下の関係式(4)を満たすことが好ましい。下記式(4´)を満たすことがより好ましい。SPの上限は特に制限されないが、好ましくは30.00以下である。
21.00 (J/cm0.5 ≦SP2 ・・・(4)
25.00 (J/cm0.5 ≦SP2 ・・・(4´)
第二のモノマーユニットのSP2が上記式(4)を満足することで、第二のモノマーユニットが高極性となり、第一及び第二のモノマーユニット間に極性差が生じる。かかる極性差により、第一のモノマーユニットの結晶化が促進されることで、優れた低温定着性が得られる。具体的には、第一のモノマーユニットは、結晶性樹脂に組み込まれ、第一のモノマーユニット同士が集合することで結晶性を発現する。
通常の場合、第一のモノマーユニットの結晶化は、他のモノマーユニットが組み込まれていると阻害されるため、結晶性樹脂として結晶性を発現しにくくなる。この傾向は、結晶性樹脂の一分子内において複数種のモノマーユニット同士がランダムに結合していると顕著になる。しかし、極性差を有する第一の重合性単量体及び第二のモノマーユニットを形成する第二の重合性単量体を使用することで、重合時に第一の重合性単量体と第二の重合性単量体がランダムに結合するのではなく、ある程度連続して結合できると考えられる。それにより、第一のモノマーユニット同士が集合したブロックが形成され、結晶性樹脂はブロック共重合体となり、他のモノマーユニットが組み込まれていても結晶性を高めることが可能となり、優れた低温定着性が得られる。
Figure 2022144517000003
(式(2)中、Xは単結合又は炭素数1~6のアルキレン基を示す。
は、
ニトリル基(-C≡N)、
アミド基(-C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1~4のアルキル基を表す。))、
ヒドロキシ基、
-COOR31(R31は水素原子、炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のヒドロキシアルキル基を表す。)、
ウレア基(-NH-C(=O)-N(R33(2つのR33はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基を表す。))、
-COO(CHNHCOOR34(R34は炭素数1~4のアルキル基を表す。)、又は
-COO(CH-NH-C(=O)-N(R35(2つのR35はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基を表す。)である。
は、水素原子又はメチル基を表す。)
Figure 2022144517000004
(式(3)中、Rは、炭素数1~4のアルキル基を表し、
は、水素原子又はメチル基を表す。)
第二のモノマーユニットを形成する第二の重合成単量体としては、具体的には、例えば以下に挙げる重合性単量体が挙げられる。好ましくは、上記式(2)又は(3)で表されるモノマーユニットを形成しうる重合性単量体を用いる。
ニトリル基を有する単量体;例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等。
ヒドロキシ基を有する単量体;例えば、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル等。
アミド基を有する単量体;例えば、アクリルアミド、炭素数1~30のアミンとエチレン性不飽和結合を有する炭素数2~30のカルボン酸(アクリル酸及びメタクリル酸等)を公知の方法で反応させた単量体。
ウレア基を有する単量体:例えば炭素数3~22のアミン[1級アミン(ノルマルブチルアミン、t―ブチルアミン、プロピルアミン及びイソプロピルアミン等)、 2級アミン(ジノルマルエチルアミン、ジノルマルプロピルアミン、ジノルマルブチルアミン等)、アニリン及びシクロキシルアミン等]と、エチレン性不飽和結合を有する炭素数2~30のイソシアネートとを公知の方法で反応させた単量体等。
カルボキシ基を有する単量体;例えば、メタクリル酸、アクリル酸、(メタ)アクリル酸-2-カルボキシエチル。
なかでも、ニトリル基、アミド基、ヒドロキシ基、ウレア基を有する単量体を使用する
ことが好ましい。より好ましくは、ニトリル基、アミド基、ヒドロキシ基、及びウレア基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体である。アクリロニトリル、メタクリロニトリルは特に好ましい。
また、第二のモノマーユニットとして、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、オクチル酸ビニルといったビニルエステル類も好ましく用いられる。なかでも、ビニルエステル類は、非共役モノマーであって前記第一の重合性単量体との反応性が適度に保たれやすく、重合体の結晶性をあげやすいため、低温定着性の観点から好ましい。
第一の樹脂中の第二のモノマーユニットの含有割合は、5.0質量%~40.0質量%であることが好ましく、10.0質量%~30.0質量%であることがより好ましい。
上述した第一のモノマーユニット、第二のモノマーユニットの質量比率を損ねない範囲で、上記式(4)の範囲に含まれない(すなわち、第一の重合性単量体、及び第二の重合性単量体とは異なる)第三の重合性単量体が重合した第三のモノマーユニットを含んでいてもよい。第三の重合性単量体としては、上記第二の重合性単量体として例示した単量体のうち、上記式(4)を満たさない単量体を用いることができる。
例えば、以下の単量体も用いることが可能である。スチレン、o-メチルスチレンなどのスチレン及びその誘導体、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸-n-ブチル、(メタ)アクリル酸-t-ブチル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシルのような(メタ)アクリル酸エステル類。その中でも、第三の重合性単量体は、電荷の拡散の観点からスチレンであることが好ましい。第一の樹脂中の第三のモノマーユニットの含有割合は、5.0質量%~50.0質量%であることが好ましく、10.0質量%~30.0質量%であることがより好ましい。
第一のモノマーユニットのSP値(J/cm0.5を、SP3としたとき、SP3は、19.00以上25.00以下であることが好ましく、19.50以上21.00以下であることがより好ましい。
該結着樹脂は、第二の樹脂を含有し、第二の樹脂は非晶性樹脂である。第二の樹脂は、電荷のトラップの観点からポリエステル樹脂、スチレンアクリル樹脂、又はそれらのハイブリッド樹脂であることが好ましく、スチレンアクリル樹脂がより好ましい。スチレンアクリル樹脂としては、通常トナーに使用されるスチレンアクリル樹脂が好適に用いることができる。
スチレン系モノマーとしては、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-フェニルスチレンが挙げられる。これらのスチレン系モノマーは、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
(メタ)アクリル系モノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、iso-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、iso-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、n-アミル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メ
タ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、n-ノニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジメチルフォスフェートエチル(メタ)アクリレート、ジエチルフォスフェートエチル(メタ)アクリレート、ジブチルフォスフェートエチル(メタ)アクリレート及び2-ベンゾイルオキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、マレイン酸が挙げられる。これらの(メタ)アクリル系モノマーは、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
ポリエステル樹脂としては、通常トナーに使用されるポリエステル樹脂を好適に用いることができる。該ポリエステル樹脂に用いられるモノマーとしては、多価アルコール(2価又は3価以上のアルコール)と、多価カルボン酸(2価又は3価以上のカルボン酸)、その酸無水物又はその低級アルキルエステルとが挙げられる。
多価アルコールとしては、以下のものが挙げられる。2価アルコールとして、以下のビスフェノール誘導体が挙げられる。ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)-ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンなど。
その他の多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4-ブテンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセリン、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。これらの多価アルコールは、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
多価カルボン酸としては、以下のものが挙げられる。2価のカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、n-ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n-ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸、n-オクテニルコハク酸、n-オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸、これらの酸の無水物及びこれらの低級アルキルエステルが挙げられる。これらのうち、マレイン酸、フマル酸、テレフタル酸、n-ドデセニルコハク酸が好ましく用いられる。
3価以上のカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステルとしては、以下のものが挙げられる。1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチル-2-メチレンカルボキシプロパン、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸、これらの酸無水物又はこれらの低級アル
キルエステル。
これらのうち、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)又はその酸無水物などの誘導体が安価で、反応制御が容易であるため、好ましく用いられる。これらの多価カルボン酸は、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
<その他の樹脂>
結着樹脂は、顔料分散性を向上させるなどの目的により、本開示の効果を損なわない程度に、第一の樹脂、第二の樹脂以外の第三の樹脂を含有してもよい。該樹脂としては、以下のものが挙げられる。ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロン-インデン樹脂、石油系樹脂。
<ワックス>
トナー粒子は、必要に応じてワックスを含有していてもよい。ワックスとしては、以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキレン共重合体、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のような炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスのような炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックスのような脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスのような脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの。
さらに、以下のものが挙げられる。パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸のような飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、パリナリン酸のような不飽和脂肪酸類;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ような飽和アルコール類;ソルビトールのような多価アルコール類;パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸のような脂肪酸類と、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ようなアルコール類とのエステル類;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ような脂肪酸アミド類;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ような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ような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ような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ような脂肪族金属塩(一般に金属石けん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ような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ような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によって得られるヒドロキシ基を有するメチルエステル化合物。
ワックスは炭化水素系ワックスを含むことが好ましい。ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、2.0質量部~30.0質量部であることが好ましい。
<着色剤>
トナー粒子は、必要に応じて着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、以下のものが挙げられる。黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤とマゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調色したものが挙げられる。着色剤には、顔料を
単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。
マゼンタトナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。
マゼンタトナー用染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121;C.I.ディスパースレッド9;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27;C.I.ディスパースバイオレット1のような油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28のような塩基性染料。
シアントナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー2、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1~5個置換した銅フタロシアニン顔料。シアントナー用染料としては、C.I.ソルベントブルー70がある。
イエロートナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。イエロートナー用染料としては、C.I.ソルベントイエロー162がある。
これらの着色剤は、単独又は混合して、さらには固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、及びトナーへの分散性の点から選択される。着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して0.1質量部~30.0質量部であることが好ましい。
<荷電制御剤>
トナー粒子は、必要に応じて荷電制御剤を含有してもよい。荷電制御剤を配合することにより、荷電特性を安定化、現像システムに応じた最適の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るが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速く、且つ一定の帯電量を安定して保持できる、芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。
ネガ系荷電制御剤としては、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ジカルボン酸金属化合物、スルホン酸又はカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、スルホン酸塩又はスルホン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、カルボン酸塩又はカルボン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、
カリックスアレーンが挙げられる。
荷電制御剤はトナー粒子に対して内添してもよいし、外添してもよい。荷電制御剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対し、0.2質量部~10.0質量部が好ましく、0.5質量部~10.0質量部がより好ましい。
<無機微粒子>
トナーは、必要に応じて無機微粒子を含有してもよい。無機微粒子は、トナー粒子に内添してもよいし、外添剤としてトナーと混合してもよい。無機微粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子又はそれらの複酸化物微粒子のような微粒子が挙げられる。無機微粒子の中でもシリカ微粒子及び酸化チタン微粒子が、流動性改良及び帯電均一化のために好ましい。無機微粒子は、シラン化合物、シリコーンオイル又はそれらの混合物のような疎水化剤で疎水化されていることが好ましい。
流動性を向上させる観点からは、外添剤としての無機微粒子は、比表面積が50m/g~400m/gであることが好ましい。また、耐久安定性を向上させる観点からは、外添剤としての無機微粒子は、比表面積が10m/g~50m/gであることが好ましい。流動性向上と耐久安定性とを両立させるために、比表面積が上記範囲の無機微粒子を併用してもよい。
外添剤の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部~10.0質量部であることが好ましい。トナー粒子と外添剤との混合は、ヘンシェルミキサーのような公知の混合機を用いることができる。
<現像剤>
トナーは、一成分系現像剤としても使用できるが、長期にわたり安定した画像が得られるという点で、磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として用いることがより好ましい。
磁性キャリアとしては、例えば、表面を酸化した鉄粉、或いは、未酸化の鉄粉や、鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、希土類の如き金属粒子、それらの合金粒子、酸化物粒子、フェライト等の磁性体や、磁性体と、この磁性体を分散した状態で保持するバインダー樹脂とを含有する磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア)等、一般に公知のものを使用できる。
トナーを磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として使用する場合、その際のキャリア混合比率は、二成分系現像剤中のトナー濃度として、好ましくは2.0質量%以上15.0質量%以下、より好ましくは4.0質量%以上13.0質量%以下にすると通常良好な結果が得られる。
<トナーの製造方法>
トナーの製造方法は特に制限されず、粉砕法、懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化凝集法、分散重合法などの公知の方法を用いることができる。以下、粉砕法でのトナー製造手順について説明する。
<原料混合工程>
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、例えば、結着樹脂、並びに必要に応じてワックス、着色剤、及び荷電制御剤等の他の成分を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本
コークス工業株式会社製)などが挙げられる。
<溶融混練工程>
次に、混合した材料を溶融混練して、結着樹脂中にワックス等を分散させる。その溶融混練工程では、加圧ニーダー、バンバリィミキサーのようなバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができ、連続生産できる優位性から、1軸又は2軸押出機が主流となっている。例えば、KTK型2軸押出機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出機(東芝機械社製)、PCM混練機(池貝鉄工製)、2軸押出機(ケイ・シー・ケイ社製)、コ・ニーダー(ブス社製)、ニーデックス(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。さらに、溶融混練することによって得られる樹脂組成物は、2本ロール等で圧延され、冷却工程で水などによって冷却してもよい。溶融混練工程の混練温度、スクリューの回転数などにより、第一の樹脂と第二の樹脂の分散状態、ドメインの個数平均径などを制御することが可能である。
<粉砕工程>
ついで、樹脂組成物の冷却物は、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、例えば、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルのような粉砕機で粗粉砕した後、更に、例えば、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)、ターボ・ミル(ターボ工業製)やエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕する。
<分級工程>
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)のような分級機や篩分機を用いて分級する。
<熱球形化処理工程>
また、必要に応じて、粉砕後に、ハイブリタイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、メカノフージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)、メテオレインボー MR Type(日本ニューマチック社製)を用いて、球形化処理などのトナー粒子の表面処理を行うこともできる。
特に、加熱によるトナー粒子の表面処理は、粘度が低い結晶性樹脂が表面に析出するため炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)を制御しやすくする観点から好ましい。また、上記のような加熱によるトナー粒子の表面処理は疎水場で行われるため、疎水性が高い材料が表面に配向し、電荷の拡散の制御の観点からも好ましい。例えば、図1で表される熱球形化処理装置を用いて、熱風により表面処理を行うこともできる。すなわち、トナー粒子は粉砕トナー粒子であることが好ましく、粉砕トナー粒子の熱処理物であることがより好ましい。トナーの製造方法は、熱風によりトナー粒子の表面処理を行い、熱処理トナー粒子を得る工程を有することが好ましい。
図1において、原料定量供給手段1により定量供給された混合物は、圧縮気体調整手段2により調整された圧縮気体によって、処理室6の中心軸上に設置された導入管3に導かれる。導入管を通過した混合物は、原料供給手段の中央部に設けられた円錐状の突起状部材4により均一に分散され、放射状に広がる8方向の供給管5に導かれ、粉体粒子供給口14から、熱処理が行われる処理室6に導かれる。
このとき、処理室6に供給された混合物は、処理室6内に設けられた混合物の流れを規制するための規制手段9によって、その流れが規制される。このため処理室6に供給され
た混合物は、処理室6内を旋回しながら熱処理された後、冷却される。
供給された混合物を熱処理するための熱風は、熱風供給手段7から供給され、熱風を旋回させるための旋回部材13により、処理室6内に熱風を螺旋状に旋回させて導入される。その構成としては、熱風を旋回させるための旋回部材13が、複数のブレードを有しており、その枚数や角度により、熱風の旋回を制御することができる。このとき、略円錐状の分配部材12により、旋回される熱風の偏りを少なくすることができる。
処理室6内に供給される熱風は、熱風供給手段7の熱風出口部11における温度が100℃~300℃であることが好ましく、105℃~200℃であることがより好ましい。熱風供給手段7の熱風出口部11における温度が上記の範囲内であれば、混合物を加熱しすぎることによるトナー粒子の融着や合一を防止しつつ、トナー粒子を均一に球形化処理することが可能となり、エンボス転写性がより良好となるため好ましい。
さらに、熱処理された熱処理トナー粒子は冷風供給手段8(8-1、8-2、8-3)から供給される冷風によって冷却される。冷風供給手段8から供給される冷風の温度は-20℃~30℃であることが好ましい。冷風の温度が上記の範囲内であれば、熱処理トナー粒子を効率的に冷却することができ、混合物の均一な球形化処理を阻害することなく、熱処理トナー粒子の融着や合一を防止することができる。冷風の絶対水分量は、0.5g/m以上15.0g/m以下であることが好ましい。
次に、冷却された熱処理トナー粒子は、処理室6の下端にある回収手段10によって回収される。なお、回収手段10の先にはブロワー(不図示)が設けられ、それにより吸引搬送される構成となっている。
また、粉体粒子供給口14は、供給された混合物の旋回方向と熱風の旋回方向が同方向になるように設けられており、回収手段10は、旋回された粉体粒子の旋回方向を維持するように、処理室6の外周部に設けられている。さらに、冷風供給手段8から供給される冷風は、装置外周部から処理室6内周面に、水平かつ接線方向から供給されるよう構成されている。粉体粒子供給口14から供給されるトナー粒子の旋回方向、冷風供給手段8から供給された冷風の旋回方向、熱風供給手段7から供給された熱風の旋回方向がすべて同方向である。そのため、処理室6内で乱流が起こらず、装置内の旋回流が強化され、トナー粒子に強力な遠心力がかかり、トナー粒子の分散性がさらに向上するため、合一粒子の少ない、形状の揃ったトナー粒子を得ることができる。
<外添工程>
得られたトナー粒子は、そのままトナーとして用いてもよい。必要に応じて、トナー粒子の表面に外添剤を外添処理し、トナーとしてもよい。外添剤を外添処理する方法としては、分級されたトナーと公知の各種外添剤を所定量配合し、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)、ノビルタ(ホソカワミクロン株式会社製)等の混合装置を外添機として用いて、撹拌・混合する方法が挙げられる。
また、乳化凝集法でトナー粒子を製造する場合について説明する。乳化凝集法では、トナー粒子の構成材料から成る微粒子分散液を作製する分散工程、トナー粒子の構成材料から成る微粒子を凝集させて、トナー粒子の粒子径になるまで粒子径を制御する凝集工程、得られた凝集粒子に含まれる樹脂を融着させる融合工程、その後の冷却工程、得られたトナーをろ別し、過剰な多価金属イオンを除去する金属除去工程、イオン交換水などで洗浄するろ過・洗浄工程、及び洗浄したトナー粒子の水分を除去し乾燥する工程などを経てトナー粒子が製造される。
<樹脂微粒子分散液を調製する工程(分散工程)>
樹脂微粒子分散液は、公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。公知の方法としては、例えば、乳化重合法、自己乳化法、有機溶剤に溶解させた樹脂溶液に水系媒体を添加していくことで樹脂を乳化する転相乳化法、又は、有機溶剤を用いず、水系媒体中で高温処理することで強制的に樹脂を乳化する強制乳化法が挙げられる。
具体的には、第一の樹脂、第二の樹脂など結着樹脂を、これらを溶解できる有機溶媒に溶解して、必要に応じて界面活性剤や塩基性化合物を加える。その際、結着樹脂が融点を有する結晶性樹脂であれば、融点以上に加熱して溶解させればよい。続いて、ホモジナイザーなどにより撹拌を行いながら、水系媒体をゆっくり添加し樹脂微粒子を析出させる。その後、加熱又は減圧して溶剤を除去することにより、樹脂微粒子の水系分散液を作製する。該樹脂を溶解するために使用する有機溶媒としては、該樹脂を溶解できるものであればどのようなものでも使用可能であるが、トルエンなどの水と均一相を形成する有機溶媒を用いることが、粗粉の発生を抑える観点から好ましい。
上記乳化時に使用する界面活性剤としては、特に限定されるものでは無いが、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、カルボン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系などのアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型などのカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系などの非イオン系界面活性剤などが挙げられる。該界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
分散工程時に使用する塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムなどの無機塩基;アンモニア、トリエチルアミン、トリメチルアミン、ジメチルアミノエタノール、及びジエチルアミノエタノールなどの有機塩基が挙げられる。該塩基性化合物は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、樹脂微粒子の水系分散液中における結着樹脂の微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)は、0.05μm~1.00μmであることが好ましく、0.05μm~0.40μmであることがより好ましい。体積分布基準の50%粒径(D50)を上記範囲に調整することで、トナー粒子として適切な重量平均粒径である3μm~10μmのトナー粒子を得ることが容易になる。なお、体積分布基準の50%粒径(D50)の測定には、動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を使用する。
<着色剤微粒子分散液>
必要に応じて用いられる着色剤微粒子分散液は、以下に挙げる公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。着色剤、水系媒体及び分散剤を公知の撹拌機、乳化機、及び分散機のような混合機により混合することで調製できる。ここで用いる分散剤は、界面活性剤及び高分子分散剤といった公知のものを使用できる。界面活性剤及び高分子分散剤のいずれの分散剤も後述する洗浄工程において除去できるが、洗浄効率の観点から、界面活性剤が好ましい。
界面活性剤としては、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、及びせっけん系などのアニオン界面活性剤;アミン塩型、及び4級アンモニウム塩型のようなカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、及び多価アルコール系のようなノニオン界面活性剤が挙げられる。これらの中でもノニオン界面活性剤又はアニオン界面活性剤が好ましい。また、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤とを併用してもよい。該界面活性剤は、1種単独で使用してもよい
し、2種以上を併用してもよい。該界面活性剤の水系媒体中における濃度は、0.5質量%~5質量%が好ましい。
着色剤微粒子分散液における着色剤微粒子の含有量は特に制限はないが、着色剤微粒子分散液の全質量に対して1質量%~30質量%であることが好ましい。また、着色剤の水系分散液中における着色剤微粒子の分散粒径は、最終的に得られるトナー粒子中での着色剤の分散性の観点から、体積分布基準の50%粒径(D50)が0.50μm以下であることが好ましい。また、同様の理由で、体積分布基準の90%粒径(D90)が2μm以下であることが好ましい。なお、水系媒体中に分散した着色剤微粒子の分散粒径は、動的光散乱式粒度分布計(ナノトラックUPA-EX150:日機装製)で測定する。
着色剤を水系媒体中に分散させる際に用いる公知の撹拌機、乳化機、及び分散機のような混合機としては、超音波ホモジナイザー、ジェットミル、圧力式ホモジナイザー、コロイドミル、ボールミル、サンドミル、及びペイントシェーカーが挙げられる。これらを単独又は組み合わせて用いてもよい。
<ワックス微粒子分散液>
必要に応じてワックス微粒子分散液を用いてもよい。ワックス微粒子分散液は、以下に挙げる公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。ワックス微粒子分散液は、界面活性剤を含有した水系媒体にワックスを加え、ワックスの融点以上に加熱するとともに、強い剪断付与能力を有するホモジナイザー(例えば、エム・テクニック社製の「クレアミックスWモーション」)や圧力吐出型分散機(例えば、ゴーリン社製の「ゴーリンホモジナイザー」)で粒子状に分散させた後、融点未満まで冷却することで作製することができる。
ワックスの水系分散液中におけるワックス微粒子分散液の分散粒径は、体積分布基準の50%粒径(D50)が0.03μm~1.0μmであることが好ましく、0.10μm~0.50μmであることがより好ましい。また、1μm以上の粗大粒子が存在しないことが好ましい。
ワックス微粒子分散液の分散粒径が上記範囲内であることで、トナー粒子中にワックスを微分散して存在させることが可能となり、定着時の染み出し効果を最大限発現させ、良好な分離性を得ることが可能となる。なお、水系媒体中に分散したワックス微粒子分散液の分散粒径は、動的光散乱式粒度分布計(ナノトラックUPA-EX150:日機装製)で測定できる。
<混合工程>
混合工程では、第一の樹脂微粒子分散液及び第二の樹脂微粒子分散液、並びに、必要に応じてワックス微粒子分散液及び着色剤微粒子分散液などを混合した混合液を調製する。ホモジナイザー、及びミキサーのような公知の混合装置を用いて行うことができる。
<凝集体粒子を形成する工程(凝集工程)>
凝集工程では、混合工程で調製された混合液中に含まれる微粒子を凝集し、目的とする粒径の凝集体を形成させる。このとき、必要に応じて凝集剤を添加混合し、加熱及び機械的動力の少なくとも一方を適宜加えることにより、樹脂微粒子と、必要に応じてワックス微粒子及び着色剤微粒子などと、が凝集した凝集体を形成させる。機械的動力を調整することで、第一の樹脂と第二の樹脂の分散状態、ドメインの個数平均径などを制御することが可能である。
凝集剤としては、必要に応じて2価以上の金属イオンを含有する凝集剤を用いてもよい
。2価以上の金属イオンを含有する凝集剤は、凝集力が高く、少量の添加により目的を達成することが可能である。これらの凝集剤は、樹脂微粒子分散液、ワックス微粒子分散液、及び着色剤微粒子分散液中に含まれるイオン性界面活性剤をイオン的に中和することもできる。その結果、塩析及びイオン架橋の効果により、樹脂微粒子、ワックス微粒子、及び着色剤微粒子を凝集させやすい。
凝集工程では、必要に応じて凝集体が形成された後に、新たに樹脂微粒子分散液を加えてもよい。樹脂微粒子分散液を新たに加え凝集させることで、コアシェル構造が実現できる。シェルに使用する材料や添加量を調整することで炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)を制御することができる。シェル剤として結晶性樹脂を適正量使用すると炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)は大きくなり、非晶性樹脂を適正量使用すると炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)は小さくなる。
凝集工程は、水系媒体中でトナー粒子サイズの凝集体を形成する工程である。該凝集工程において製造される凝集体の重量平均粒径は、3μm~10μmであることが好ましい。該重量平均粒径は、コールター法による粒度分布解析装置(コールターマルチサイザーIII:コールター製)で測定できる。
<融合工程>
融合工程において、凝集工程で得られた凝集体を含む分散液に、凝集工程と同様の撹拌下で、凝集停止剤を添加してもよい。凝集停止剤としては、界面活性剤の酸性極性基を解離側へ平衡を移動させ、凝集粒子を安定化する塩基性化合物が挙げられる。又、界面活性剤の酸性極性基と凝集剤である金属イオンとのイオン架橋を部分的に解離し、金属イオンと配位結合を形成させることで、凝集粒子を安定化するキレート剤などが挙げられる。
凝集停止剤の作用により、分散液中での凝集粒子の分散状態が安定となった後、結着樹脂のガラス転移温度又は融点以上に加熱し、凝集粒子を融合するとよい。融合時に温度を調整することにより、ドメインの個数平均径を制御することも可能である。得られたトナー粒子の重量平均粒径は、3μm~10μm程度であることが好ましい。
<ろ過工程、洗浄工程、乾燥工程、分級工程>
その後、トナー粒子の固形分をろ別するろ過工程、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程、粒度調整のための分級工程を行い、トナー粒子を得る。得られたトナー粒子はそのままトナーとして用いてもよい。得られたトナー粒子に対し、無機微粒子、及び必要に応じて他の外添剤を混合して、トナーを得てもよい。トナー粒子と無機微粒子、及びその他の外添剤との混合は、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)、ノビルタ(ホソカワミクロン株式会社製)などの混合装置を用いることができる。
各種物性の測定方法について以下に説明する。
<トナーからのトナー粒子の分離>
トナーから、以下の方法により、トナー粒子を分離できる。
イオン交換水100mLにスクロース(キシダ化学製)200gを加え、湯せんをしながら溶解させショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブに該ショ糖濃厚液31gと、6mLのコンタミノンN(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)を入れ、分散液を作製する。この分散液にトナー1gを添加し、スパチュラなどでトナーのかたまりをほぐす。
遠心分離用チューブをシェイカー(いわき産業(株)製「KM Shaker」(mo
del:V.SX))にて1分当たり350往復の条件で20分間振盪する。振盪後、溶液をスイングローター用ガラスチューブ(50mL)に入れ替えて、遠心分離機にて、3500rpm、30分の条件で遠心分離を行う。遠心分離後のガラスチューブ内においては、最上層にはトナー粒子が存在し、下層の水溶液側には無機微粒子が存在する。最上層のトナー粒子を採取する。
<トナーからの各材料の分離方法>
トナーに含まれる各材料の溶剤への溶解度の差を利用して、トナーから各材料を分離することができる。
第一分離:23℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(第二の樹脂)と不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第二分離:100℃のMEKに、第一分離で得られた不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂、ワックス)と不溶分(着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第三分離:23℃のクロロホルムに、第二分離で得られた可溶分(第一の樹脂、ワックス)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂)と不溶分(ワックス)を分離する。
(第三の樹脂を含む場合)
第一分離:23℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(第二の樹脂、第三の樹脂)と不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第二分離:23℃のトルエンに第一分離で得られた可溶分(第二の樹脂、第三の樹脂)を溶解させ、可溶分(第三の樹脂)と不溶分(第二の樹脂)を分離する。
第三分離:100℃のMEKに、第一分離で得られた不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂、ワックス)と不溶分(着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第四分離:23℃のクロロホルムに、第三分離で得られた可溶分(第一の樹脂、ワックス)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂)と不溶分(ワックス)を分離する。
(トナーにおける、結着樹脂中の第一の樹脂及び第二の樹脂の含有量の測定)
上記分離で得られた各分離工程において、可溶分及び不溶分の質量を測定することで、トナーにおける、結着樹脂中の第一の樹脂及び第二の樹脂の含有量を算出する。
<第一、第二及び第三の樹脂を構成する各モノマーユニットの同定及び含有割合の測定方法>
樹脂中の各モノマーユニットの同定及び含有割合の測定は、H-NMRにより以下の条件にて行う。
測定装置 :FT NMR装置 JNM-EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数 :64回
測定温度 :30℃
試料 :測定試料50mgを内径5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒として重クロロホルム(CDCl)を添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて調製する。
得られたH-NMRチャートより、第一のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークの中から、他のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値Sを算出する。同様に、第二のモノマーユニットの構
成要素に帰属されるピークの中から、他のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値Sを算出する。
さらに、樹脂が第三のモノマーユニットを有する場合は、第三のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークから、他のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値Sを算出する。
第一のモノマーユニットの含有割合は、上記積分値S、S及びSを用いて、以下のようにして求める。なお、n、n、nはそれぞれの部位について着眼したピークが帰属される構成要素における水素の数である。
第一のモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S/n)/((S/n)+(S/n)+(S/n))}×100
同様に、第二のモノマーユニット、及び、第三のモノマーユニットの含有割合は以下のように求める。
第二のモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S/n)/((S/n)+(S/n)+(S/n))}×100
第三のモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S/n)/((S/n)+(S/n)+(S/n))}×100
なお、樹脂において、ビニル基以外の構成要素に水素原子が含まれない重合性単量体が使用されている場合は、13C-NMRを用いて測定原子核を13Cとし、シングルパルスモードにて測定を行い、H-NMRにて同様にして算出する。モノマーユニットの分子量をもとに、モル%から質量%に変換することができる。
<示差走査型熱量測定法(DSC)により測定される吸熱ピークのピークトップ温度測定方法>
樹脂やワックスなどの示差走査型熱量測定法(DSC)により測定される吸熱ピークのピークトップ温度は、示差走査熱量分析装置「Q2000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418-82に準じて測定する。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。具体的には、試料3mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いて、以下の条件で測定する。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:30℃
測定終了温度:180℃
測定範囲30~180℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。一度180℃まで昇温させ10分間保持し、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程で、温度30℃~80℃の範囲における温度―吸熱量曲線から、試料のピークトップ温度を算出する。
<トナーの断面観察、マトリクスドメイン構造の測定>
まず、存在量の基準サンプルとなる薄片を作製する。可視光硬化性樹脂(アロニックス
LCRシリーズ D800)中に結晶性樹脂である第一の樹脂を十分に分散させた後、短波長光を照射し硬化させる。得られた硬化物を、ダイアモンドナイフを備えたウルトラミクロトームで切り出し、250nmの薄片状サンプルを作製する。同様にして非晶性樹脂である第二の樹脂についても薄片状サンプルを作製する。
また、第一の樹脂と第二の樹脂を質量基準で30/70、70/30で混合し、溶融混練した混練物を作製する。
これらについても同様に可視光硬化性樹脂中に分散させ硬化させたのちに切り出すことで薄片状サンプルを作製する。次いで、切り出したサンプルを透過型電子顕微鏡(日本電子社製電子顕微鏡JEM-2800)(TEM―EDX)を用いてこれら基準サンプルの断
面を観察し、EDXを用いて元素マッピングを行う。マッピングする元素としては、炭素、酸素、窒素とする。マッピング条件としては、以下の通りとする。
加速電圧:200kV
電子線照射サイズ:1.5nm
ライブタイムリミット:600sec
デッドタイム:20~30
マッピング分解能:256×256
各元素の(10nm四方の面積における平均)スペクトル強度をもとに(酸素元素の強度/炭素元素強度)及び(窒素元素強度/炭素元素強度)を算出し、第一の樹脂と第二の樹脂の質量比率に対して検量線を作成する。第一の樹脂のモノマーユニットに窒素原子が含まれる場合には(窒素元素強度/炭素元素強度)の検量線を用いて今後の定量を行う。
次に、トナーサンプルの分析を行う。可視光硬化性樹脂(アロニックス LCRシリーズ D800)中にトナーを十分に分散させた後、短波長光を照射し硬化させる。得られた硬化物を、ダイアモンドナイフを備えたウルトラミクロトームで切り出し、250nmの薄片状サンプルを作製する。次いで、切り出したサンプルに対し透過型電子顕微鏡(日本電子社製電子顕微鏡JEM-2800)(TEM―EDX)を用いた観察を行う。トナー粒子の断面画像を取得し、EDXを用いて元素マッピングを行う。マッピングする元素としては、炭素、酸素、窒素とする。
なお、観察するトナー粒子断面は以下のように選択する。まずトナー粒子断面画像から、トナー粒子の断面積を求め、その断面積と等しい面積を持つ円の直径(円相当径)を求める。この円相当径とトナー粒子の重量平均粒径(D4)との差の絶対値が1.0μm以内のトナー粒子断面画像についてのみ観察する。観察画像により確認されるドメインについて、各元素の(10nm四方の平均)スペクトル強度をもとに(酸素元素の強度/炭素元素強度)及び/又は(窒素元素強度/炭素元素強度)を算出し、前記検量線と比較することにより第一の樹脂と第二の樹脂の比率を算出する。第二の樹脂の比率が80%以上のドメインを本開示のドメインとする。
トナー粒子断面のうち、マトリクスドメイン構造を形成しているトナー粒子断面の割合が、80個数%以上である場合、測定対象のトナーにおいて、トナー粒子断面がマトリクスドメイン構造を有していると判断する。なお、連続相であるマトリクス中に、不連続相であるドメインが分散している状態をマトリクスドメイン構造とする。ここで、連続相とはトナー粒子断面において、第一の樹脂の面積又は第二の樹脂の占める面積において、それらの90面積%以上が1つの連続した領域として存在する場合、第一の樹脂又は第二の樹脂が連続相であると判断する。
観察画像により確認されるドメインを特定したのち、二値化処理により、トナー粒子断面に存在するドメインの粒径を求める。粒径はドメインの円相当径とする。これをトナー粒子1つあたり10点測定し、トナー粒子10個のドメイン粒径の算術平均値をドメインの円相当径の個数平均径(μm)とする。
一方、ドメインの面積については、一つのトナー粒子断面画像に存在する全てのドメインの面積を合計して総面積を求め、S1とする。トナー粒子100個のドメインの総面積(すなわち、S1+S2・・・+S100)を算出し、100個の算術平均値を「ドメインの面積」とする。
トナー粒子の断面の面積については、ドメインの面積を求める際に用いたトナー断面画像から求めたトナー粒子の断面積の総計(トナー粒子100個分)を求め、その算術平均
値を「トナー粒子断面の全面積」とする。また、「トナー粒子断面の全面積」-[ドメインの面積]を、[マトリクスの面積]とする。そして、[マトリクスの面積]/([ドメインの面積]+[マトリクスの面積])×100を、マトリクスとドメインを合わせた全面積のうち、マトリクスの占める面積割合とする。なお、二値化処理及び個数平均径の計算には、画像処理ソフト「ImageJ」を用いる。
<炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)の測定>
まず、トナーをヘキサン洗浄することで、ワックスなどの低分子材料を取り除く。
(1)ガラス製の100mL平底ビーカーにヘキサン30mL入れる。
(2)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量の水を入れる。
(3)前記(1)のビーカーを超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(4)前記(3)のビーカーに超音波を照射した状態で、トナー10mgを少量ずつ添加し、分散させる。そして、さらに5分間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(5)前記(4)で得られた分散液を減圧濾過器で濾過し、乾燥機で3時間以上乾燥させ、ヘキサン洗浄されたトナーを得る。
FT-IRスペクトルは、ユニバーサルATR測定アクセサリー(Universal
ATR Sampling Accessory)を装着したフーリエ変換赤外分光分析装置(Spectrum One:PerkinElmer社製)を用い、ATR法で測
定する。具体的な測定手順と、炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)の算出方法は以下の通りである。赤外光(λ=5μm)の入射角は45°に設定する。ATR結晶としては、GeのATR結晶(屈折率:4.0)、ダイヤモンドのATR結晶(屈折率:2.4)を用いる。その他の条件は以下の通りである。ATR結晶としてGeを使用した際の測定部位は試料表面から約200nmであり、ダイヤモンドを使用した際の測定部位は試料表面から約700nmである。
Range
Start:4000cm-1
End:600cm-1(GeのATR結晶)
400cm-1(ダイヤモンドのATR結晶)
Duration
Scan number:16
Resolution:4.00cm-1
Advanced:CO/HO補正あり
[炭化水素基指数(Ge)の算出方法]
(1)GeのATR結晶を装置に装着する。
(2)Scan typeをBackground、UnitsをEGYに設定し、バッ
クグラウンドを測定する。
(3)Scan typeをSample、UnitsをAに設定する。
(4)トナーをATR結晶の上に、0.01g精秤する。
(5)圧力アームでサンプルを加圧する。(Force Gaugeは90)
(6)サンプルを測定する。
(7)得られたFT-IRスペクトルを、Automatic Correctionで
ベースライン補正をする。
(8)2800cm-1~2900cm-1の範囲の吸収ピーク強度の最大値を算出する。(これをA1(Ge)とする)
(9)2800cm-1と2900cm-1の吸収強度の平均値を算出する。(これをA2(Ge)とする)
(10)A1(Ge)-A2(Ge)=A(Ge)とする。該A(Ge)を、C-Hの伸縮振動に対応する2800cm-1~2900cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度と規定する。
(11)1500cm-1~1800cm-1の範囲の吸収ピーク強度の最大値を算出する(これをB1(Ge)とする)。
(12)1500cm-1と1800cm-1の吸収強度の平均値を算出する(これをB2(Ge)とする)
(13)B1(Ge)-B2(Ge)=B(Ge)とする。該B(Ge)を、C=Oの伸縮振動に対応する1500cm-1と1800cm-1以下の範囲の最大吸収ピーク強度と規定する。
(14)A(Ge)/B(Ge)=炭化水素基指数(Ge)とする。
[炭化水素基指数(DIA)の算出方法]
(1)ダイヤモンドのATR結晶を装置に装着する。
(2)Scan typeをBackground、UnitsをEGYに設定し、バッ
クグラウンドを測定する。
(3)Scan typeをSample、UnitsをAに設定する。
(4)トナーをATR結晶の上に、0.01g精秤する。
(5)圧力アームでサンプルを加圧する。(Force Gaugeは90)
(6)サンプルを測定する。
(7)得られたFT-IRスペクトルを、Automatic Correctionで
ベースライン補正をする。
(8)2800cm-1~2900cm-1の範囲の吸収ピーク強度の最大値を算出する。(これをA1(DIA)とする)
(9)2800cm-1と2900cm-1の吸収強度の平均値を算出する。(これをA2(DIA)とする)
(10)A1(DIA)-A2(DIA)=A(DIA)とする。該A(DIA)を、C-Hの伸縮振動に対応する2800cm-1~2900cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度と規定する。
(11)1500cm-1~1800cm-1の範囲の吸収ピーク強度の最大値を算出する(これをB1(DIA)とする)。
(12)1500cm-1と1800cm-1の吸収強度の平均値を算出する(これをB2(DIA)とする)
(13)B1(DIA)-B2(DIA)=B(DIA)とする。該B(DIA)を、C=Oの伸縮振動に対応する1500cm-1と1800cm-1以下の範囲の最大吸収ピーク強度と規定する。
(14)A(DIA)/B(DIA)=炭化水素基指数(DIA)とする。
[炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)の測定の算出方法]
上記のようにして求めた炭化水素基指数(Ge)と炭化水素基指数(DIA)を用い、炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)を算出する。
<電荷減衰の測定方法>
トナー粒子の電荷減衰速度係数は、静電気拡散率測定装置NS-D100(ナノシーズ社製)を用いて測定した。まず、サンプルパンにトナー粒子を100mg程度充填し、表面を平滑にするために擦切る。サンプルパンをX線除電機でX線を30秒間照射し、トナ
ー粒子の帯電を除電する。除電したサンプルパンを測定用プレートに載せる。表面電位計の0補正のため、金属板をReferenceとして同時に載せる。サンプルを載せた測定用プレートは測定前に30℃80%RHの環境に1時間以上放置する。測定条件は以下のように設定する。
チャージ時間:0.1秒
測定時間:1800秒
測定間隔:1秒
放電極性:-
電極:あり
初期の電位を-600Vに設定し、帯電直後からの表面電位の変化を測定した。得られた結果を以下の式にフィッティングすることで、電荷減衰速度係数αを求める。
= Vexp(-αt1/2
:時間tにおける表面電位(V)
:初期の表面電位(V)
t:帯電印加後からの時間(秒)
α:電荷減衰速度係数
<トナー(粒子)の重量平均粒径(D4)の測定方法>
トナー(粒子)の重量平均粒径(D4)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による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)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出する。測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、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を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μm以上60μm以下に設定する。具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに電解水溶液約200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに電解水溶液約30mLを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2mL添加する。
(4)前記(2)のビーカーを超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー(粒子)約10mgを少量ずつ電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナー(粒子)を分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)を算出する。なお、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。
<樹脂微粒子、ワックス微粒子、及び着色剤微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)の測定方法>
各微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)の測定には、動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いる。具体的には、以下の手順に従って測定する。測定試料の凝集を防ぐため、ファミリーフレッシュ(花王株式会社製)を含む水溶液中に、測定試料が分散した分散液を投入して撹拌する。撹拌後、測定試料を上記装置に注入し、2回測定を行ってその平均値を求める。測定条件としては、測定時間を30秒とし、試料粒子屈折率を1.49とし、分散媒を水とし、分散媒屈折率を1.33とする。測定試料の体積粒度分布を測定し、測定結果から累積体積分布における小粒子径側からの累積体積が50%になる粒子径を、各微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)とする。
<樹脂の軟化点(Tm)の測定方法>
樹脂の軟化点の測定は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT-500D」(島津製作所社製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行う。本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。また、「流動特性評価装置 フローテスターCFT-500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とする。なお、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。
まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量(流出終了点、Smaxとする)と、流出が開始した時点におけるピストンの降下量(最低点、Sminとする)との差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax-Smin)/2)。そして、ピストンの降下量がXとSminの和となるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度である。測定試料は、約1.0gの樹脂を、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT-100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。測定における具体的な操作は、装置に付属のマニュアルに従って行う。CFT-500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf/cm(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
以上、本発明の基本的な構成と特色について述べたが、以下、実施例に基づいて具体的に本願発明について説明する。しかしながら、本発明は何らこれに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り部及び%は、質量基準である。
<結晶性樹脂1の製造例>
・溶媒:トルエン 100.0部
・単量体組成物 100.0部
(単量体組成物は以下のアクリル酸ベヘニル・アクリロニトリル・スチレンを以下に示す割合で混合したものとする)
(アクリル酸ベヘニル(第一の重合性単量体): 55.0部)
(アクリロニトリル(第二の重合性単量体): 18.0部)
(スチレン(第三の重合性単量体): 27.0部)
・重合開始剤 t-ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV):0.5部
還流冷却管、撹拌機、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、窒素雰囲気下、上記材料を投入した。反応容器内を200rpmで撹拌しながら、70℃に加熱して12時間重合反応を行い、単量体組成物の重合体がトルエンに溶解した溶解液を得た。続いて、上記溶解液を25℃まで降温した後、1000.0部のメタノール中に上記溶解液を撹拌しながら投入し、メタノール不溶分を沈殿させた。得られたメタノール不溶分をろ別し、さらにメタノールで洗浄後、40℃で24時間真空乾燥して結晶性樹脂1を得た。結晶性樹脂1の温度―吸熱量曲線のピークトップ温度は62℃であった。上記結晶性樹脂1をNMRで分析したところ、アクリル酸ベヘニル由来のモノマーユニットが55.0質量%、アクリロニトリル由来のモノマーユニットが18.0質量%、スチレン由来のモノマーユニットが27.0質量%含まれていた。
<結晶性樹脂2~結晶性樹脂12の製造例>
結晶性樹脂1の製造例において、それぞれの重合性単量体及び部数を表1となるように変更した以外は同様にして反応を行い、結晶性樹脂2~12を得た。得られた結晶性樹脂をNMRで分析し、結晶性樹脂1と同様に、処方と同じ質量割合で各モノマーユニットが含まれることを確認した。
Figure 2022144517000005

SP値の単位は、(J/cm0.5である。
表1中の略号は以下の通り。
BEA:ベヘニルアクリレート
SA:ステアリルアクリレート
MYA:ミリシルアクリレート
OA:オクタコサアクリレート
AN:アクリロニトリル
AA:アクリル酸
St:スチレン
<結晶性樹脂13の製造例>
・1,12-ドデカンジオール:46.5部
・ドデカン二酸:53.3部
・2-エチルヘキサン酸錫:0.5部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。フラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、140℃の温度で撹拌しつつ、3時間反応させた。次に、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度200℃に維持したまま、4時間反応させた。その後、反応槽内を5kPa以下へ減圧して200℃で3時間反応させることにより、結晶性樹脂13を得た。
<結晶性樹脂14、15の製造例>
結晶性樹脂13の製造例において、アルコール成分、カルボン酸成分を表2に記載のモノマーに変更したこと以外は同様にして製造を行い、結晶性樹脂14、15を得た。
Figure 2022144517000006
SP値の単位は、(J/cm0.5である。
表2中の略号は以下の通り。
DDO:ドデカンジオール
DDA:ドデカン二酸
HO:ヘキサンジオール
EG:エチレングリコール
AA:アジピン酸
<非晶性樹脂1の製造例>
オートクレーブにキシレン50.0部を仕込み、窒素で置換した後、撹拌下、密閉状態で185℃まで昇温した。ここに、スチレン75.0部、n-ブチルアクリレート25.0部、並びに、ジ-tert-ブチルパーオキサイド1.0部及びキシレン20.0部の混合溶液を、オートクレーブ内温度を185℃にコントロールしながら、3時間連続的に滴下し重合させた。さらに同温度で1時間保ち重合を完了させ、溶媒を除去し、非晶性樹脂1を得た。非晶性樹脂1のSP値は20.1(J/cm0.5、軟化点(Tm)は100℃であった。
<非晶性樹脂2の製造例>
還流冷却管、撹拌機、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、窒素雰囲気下、下記材料を投入した。
・ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン:73.4部(0.19モル)
・テレフタル酸:11.6部(0.07モル)
・アジピン酸:6.8部(0.05モル)
・チタニウムテトラブトキシド:2.0部
次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌し、生成する水を留去しながら2時間反応させた。さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、180℃まで冷却し、大気圧に戻した(第1反応工程)。
・無水トリメリット酸:8.2部(0.04モル)
・tert-ブチルカテコール(重合禁止剤):0.1部
その後、上記材料を加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度150℃に維持したまま4時間反応させ、温度を下げることで反応を止め、(第2反応工程)、第二の樹脂である非晶性樹脂2を得た。非晶性樹脂2のSP値は23.3(J/cm0.5、軟化点(Tm)は105℃であった。
<トナー1の製造例>
・結晶性樹脂1: 50.0部
・非晶性樹脂1: 50.0部
・ワックス1: 5.0部
(フィッシャートロプシュワックス;最大吸熱ピークのピーク温度90℃)
・着色剤1: 9.0部
(シアン顔料 大日精化製:Pigment Blue 15:3)
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、日本コークス工業株式会社製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、温度110℃に設定した二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて吐出温度120℃にて混練した。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(株)製)にて微粉砕した。さらにファカルティF-300(ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子1を
得た。運転条件は、分級ローター回転数を130s-1、分散ローター回転数を120s-1とした。
得られたトナー粒子を、図1で示す表面処理装置によって熱処理を行い、熱処理トナー粒子を得た。運転条件はフィード量=3kg/hrとし、また、熱風温度=130℃、熱風流量=6m/min.、冷風温度=-5℃、冷風流量=4m/min.、ブロワー風量=20m/min.、インジェクションエア流量=1m/min.とした。
得られた熱処理トナー粒子1(100部)に、ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m/gの疎水性シリカ微粒子0.5部、ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m/gの疎水性シリカ微粒子0.5部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM-75型、日本コークス工業株式会社製)で回転数30s-1、回転時間10min混合して、トナー1を得た。トナー1の重量平均粒径(D4)は約6.5μmであった。
<トナーの製造例2>
トナーの製造例1において、表3に記載の材料に変更したこと以外は同様にして製造を行い、トナー2を得た。
<トナーの製造例3~5>
トナーの製造例1において、熱球形化処理する際の熱風温度を表3のように変更したこと以外はトナーの製造例1と同様にして製造を行い、トナー3~5を得た。
<結晶性樹脂1微粒子分散液の製造例>
・トルエン(和光純薬製) 300部
・結晶性樹脂1 100部
上記材料を秤量及び混合し、100℃で溶解させた。別途、イオン交換水700部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.0部、ラウリン酸ナトリウム10.0部を加え100℃で加熱溶解させた。次いで前記のトルエン溶液と該水溶液を混ぜ合わせ、超高速攪拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用いて7000rpmで攪拌した。さらに、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)用いて200MPaの圧力で乳化した。その後、エバポレーターを用いて、トルエンを除去し、イオン交換水で濃度調整を行い結晶性樹脂1微粒子の濃度20質量%の水系分散液(結晶性樹脂微粒子1分散液)を得た。結晶性樹脂1の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.40μmであった。
<結晶性樹脂2~15微粒子分散液の製造例>
結晶性樹脂1微粒子分散液の製造例において、使用する結晶性材料をそれぞれ変えたこと以外は結晶性樹脂1微粒子分散液の製造例と同様にして製造を行い、結晶性樹脂2~15微粒子分散液を得た。
<非晶性樹脂1微粒子分散液の製造例>
・テトラヒドロフラン(和光純薬製) 300部
・非晶性樹脂1 100部
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 0.5部
上記材料を秤量及び混合し、溶解させた。次いで、1mol/Lのアンモニア水を20.0部加え、超高速攪拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用いて4000rpmで攪拌した。さらに、イオン交換水700部を8g/minの速度で添加し、非晶性樹脂1微粒子を析出させた。その後、エバポレーターを用いて、テトラヒドロフランを
除去し、イオン交換水で濃度調整を行い非晶性樹脂1微粒子の濃度20質量%の水系分散液(非晶性樹脂1微粒子分散液)を得た。非晶性樹脂1微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)は、0.14μmであった。
<非晶性樹脂2微粒子分散液の製造例>
非晶性樹脂1微粒子分散液の製造例において、使用する非晶性材料を変えたこと以外は非晶性樹脂1微粒子分散液の製造例と同様にして製造を行い、非晶性樹脂2微粒子分散液を得た。
<ワックス微粒子分散液の製造例>
・ワックス1 100.0部
(フィッシャートロプシュワックス;最大吸熱ピークのピーク温度90℃)
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 5部
・イオン交換水 395部
上記材料を秤量し、攪拌装置付きの混合容器に投入した後、90℃に加熱し、クレアミックスWモーション(エム・テクニック製)へ循環させて分散処理を60分間行った。分散処理の条件は、以下のようにした。
・ローター外径 :3cm
・クリアランス :0.3mm
・ローター回転数 :19000r/min
・スクリーン回転数:19000r/min
分散処理後、ローター回転数1000r/min、スクリーン回転数0r/min、冷却速度10℃/minの冷却処理条件にて40℃まで冷却することで、ワックス微粒子の濃度20質量%の水系分散液(ワックス微粒子分散液)を得た。ワックス微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.15μmであった。
<着色剤微粒子分散液の製造例>
・着色剤1 50.0部
(シアン顔料 大日精化製:Pigment Blue 15:3)
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 7.5部
・イオン交換水 442.5部
上記材料を秤量及び混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)を用いて約1時間分散して、着色剤を分散させてなる着色剤微粒子の濃度10質量%の水系分散液(着色剤微粒子分散液)を得た。着色剤微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.20μmであった。
上記の方法で製造した各分散液を用いて、下記の方法でトナー粒子を製造した。
<トナー6の製造例>
・結晶性樹脂1微粒子分散液 50.0部
・非晶性樹脂1微粒子分散液 50.0部
・ワックス微粒子分散液 5.0部
・着色剤微粒子分散液 9.0部
・イオン交換水 20.0部
・後処理用結晶性樹脂1微粒子分散液 3.0部
前記の後処理用結晶性樹脂1微粒子分散液以外の各材料を丸型ステンレス製フラスコに投入、混合した。続いてホモジナイザー ウルトラタラックスT50(IKA社製)を用
いて5000r/minで10分間分散した。1.0%硝酸水溶液を添加し、pHを3.0に調整した後、加熱用ウォーターバス中で撹拌翼を用いて、混合液が撹拌されるような回転数を適宜調節しながらで58℃まで加熱した。形成された凝集粒子を、コールターマルチサイザーIIIを用い、適宜確認し、重量平均粒径(D4)が約6.4μmになるまで保持した。その後、後処理用結晶性樹脂1微粒子分散液を追加し、さらに30分保持した後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。
その後、500r/minで攪拌を継続しながら、75℃まで加熱した。そして、75℃で1時間保持することで凝集粒子を融合させた。その後、50℃まで冷却し3時間保持することで樹脂の結晶化を促進させた。その後、25℃まで冷却し、ろ過及び固液分離した後、イオン交換水で十分に洗浄し、乾燥させることにより、トナー粒子6を得た。トナー粒子6の重量平均粒径(D4)は約6.5μmであった。得られたトナー粒子6に対し、トナー1の製造例と同様にして疎水性シリカ微粒子を外添し、トナー6を得た。
<トナーの製造例7~36>
トナーの製造例6において、表3に記載の材料、及び融合工程における回転数と温度に変更したこと以外は同様にして製造を行い、トナー7~36を得た。
<トナー37の製造例>
・結晶性樹脂12微粒子分散液 40.0部
・非晶性樹脂1微粒子分散液 60.0部
・ワックス微粒子分散液 5.0部
・着色剤微粒子分散液 9.0部
・イオン交換水 20.0部
・後処理用非晶性樹脂1微粒子分散液 5.0部
前記の後処理用非晶性樹脂1微粒子分散液以外の各材料を丸型ステンレス製フラスコに投入、混合した。続いてホモジナイザー ウルトラタラックスT50(IKA社製)を用いて5000r/minで10分間分散した。1.0%硝酸水溶液を添加し、pHを3.0に調整した後、加熱用ウォーターバス中で撹拌翼を用いて、混合液が撹拌されるような回転数を適宜調節しながらで58℃まで加熱した。形成された凝集粒子を、コールターマルチサイザーIIIを用い、適宜確認し、重量平均粒径(D4)が約6.3μmになるまで保持した。その後、後処理用非晶性樹脂1微粒子分散液を追加し、さらに30分保持した後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。
その後、450r/minで攪拌を継続しながら、70℃まで加熱した。そして、70℃で1時間保持することで凝集粒子を融合させた。その後、50℃まで冷却し3時間保持することで樹脂の結晶化を促進させた。その後、25℃まで冷却し、ろ過及び固液分離した後、イオン交換水で十分に洗浄し、乾燥させることにより、トナー粒子37を得た。得られたトナー粒子37に対し、トナー1の製造例と同様にして疎水性シリカ微粒子を外添し、トナー37を得た。
得られたトナー1~37の物性を表4にまとめた。
Figure 2022144517000007

Figure 2022144517000008
表中、「マトリクスが占める面積割合」は、マトリクスとドメインを合わせた全面積のうち、マトリクスの占める面積割合(面積%)を示し、「ドメイン個数平均径」は、ドメインの円相当径の個数平均径を示す。
<磁性キャリア1の製造例>
・個数平均粒径0.30μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ65Am/kg)のマグネタイト1
・個数平均粒径0.50μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ65Am/kg)のマグネタイト2
上記の材料それぞれ100部に対し、4.0部のシラン化合物(3-(2-アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン)を加え、容器内にて100℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を処理した。
・フェノール:10質量%
・ホルムアルデヒド溶液:6質量%(ホルムアルデヒド40質量%、メタノール10質量%、水50質量%)
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト1:58質量%
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト2:26質量%
上記材料100部と、28質量%アンモニア水溶液5部、水20部をフラスコに入れ、攪拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温及び保持し、3時間重合反応させて、生成するフェノール樹脂を硬化させた。その後、硬化したフェノール樹脂を30℃まで冷却し、さらに水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性体分散型の球状の磁性キャリア1を得た。磁性キャリア1の体積基準の50%粒径(D50)は、34.2μmであった。
<二成分系現像剤1~37の製造例>
トナー1~37のそれぞれと磁性キャリア1(体積基準の50%粒径 34.2μm)とで、トナー濃度が9質量%になるようにV型混合機(V-10型:株式会社徳寿製作所)で0.5s-1、5分間で混合し、二成分系現像剤1~37を得た。
<トナー評価>
画像形成装置として、キヤノン製フルカラー複写機imagePRESS C800改造機を用い、シアンステーションの現像器に二成分系現像剤1を入れた。装置の改造点としては、定着温度、プロセススピード、現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧V、及び、レーザーパワーを自由に設定できるように変更した。画像出力評価は、所望の画像比率のFFh画像(ベタ画像)を出力し、紙上におけるFFh画像上のトナーの載り量が所望になるようにVDC、V、及びレーザーパワーを調整して、後述の評価を行った。FFhとは、256階調を16進数で表示した値であり、00hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFhが256階調の256階調目(ベタ部)である。以下の評価方法に基づいて評価し、その結果を表5に示す。
[低温定着性]
紙:mondiカラーコピー紙(300g/m
(mondi社より販売)
紙上のトナーの載り量:1.20mg/cm(FFh画像)
(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧V、及びレーザーパワーにより調整)
評価画像:上記A4用紙の中心に2cm×5cmの画像を配置
試験環境:低温低湿環境:温度15℃/湿度10%RH(以下「L/L」)
定着温度:170℃
プロセススピード:348mm/sec
上記評価画像を出力し、低温定着性を評価した。画像濃度低下率の値を低温定着性の評価指標とした。画像濃度低下率は、X-Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X-Rite社製)を用い、先ず、中心部の画像濃度を測定する。次に、画像濃度を測定した部分に対し、4.9kPa(50g/cm)の荷重をかけてシルボン紙により定着画像を摩擦(5往復)し、画像濃度を再度測定する。そして、下記式を用いて摩擦前後での画像濃度の低下率を算出した。得られた画像濃度の低下率を下記の評価基準に従って評価した。評価がA~Eであれば、良好と判断した。
画像濃度の低下率=
(摩擦前の画像濃度-摩擦後の画像濃度)/(摩擦前の画像濃度)×100
(評価基準)
A:画像濃度の低下率0.5%未満
B:画像濃度の低下率0.5%以上1.0%未満
C:画像濃度の低下率1.0%以上2.0%未満
D:画像濃度の低下率2.0%以上3.0%未満
E:画像濃度の低下率3.0%以上4.0%未満
F:画像濃度の低下率4.0%以上5.0%未満
G:画像濃度の低下率5.0%以上
[エンボス転写性]
紙:レザック66(302g/m
(特殊東海製紙社製より販売、エンボス紙)
紙上のトナーの載り量:0.90mg/cm(FFh画像)
(mondiカラーコピー紙(250g/m)(mondi社より販売)を用いて紙上のトナーの載り量は事前に確認、現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧V、及びレーザーパワーにより調整)
評価画像:レザック66のA4全面に画像を配置
定着試験環境:常温常湿環境(温度23℃/湿度50%RH(以下N/N))
定着温度:180℃
プロセススピード:173mm/sec
上記評価画像を出力し、エンボス転写性を評価した。輝度の標準偏差をエンボス転写性の評価指標とした。スキャナー(商品名:CanoScan 9000F、キヤノン(株
)製)を用いて、読み取り解像度1200dpi、画像補正処理OFFで画像を読み込み、2,550×2,550ピクセル(およそ10.8×10.8cm)の範囲でトリミングを行った。続けて、前述した画像データの輝度値ヒストグラム(縦軸:頻度(画素数)、横軸:輝度、輝度値は0~255の範囲で表される)を得た。また、得られた輝度値ヒストグラムに基づいて、画像データにおける輝度標準偏差を求めた。評価がA~Lであれば、良好と判断した。なお、輝度標準偏差の算出には、画像処理ソフト「ImageJ」を用いる。
(評価基準:輝度標準偏差)
A:2.0未満
B:2.0以上5.0未満
C:5.0以上8.0未満
D:8.0以上11.0未満
E:11.0以上14.0未満
F:14.0以上17.0未満
G:17.0以上20.0未満
H:20.0以上23.0未満
I:23.0以上26.0未満
J:26.0以上29.0未満
K:29.0以上32.0未満
L:32.0以上35.0未満
M:35.0以上38.0未満
N:38.0以上41.0未満
O:41.0以上
二成分現像剤2~37についても二成分現像剤1と同様の評価を行った。結果を表5に示す。
Figure 2022144517000009


Claims (9)

  1. 結着樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
    該結着樹脂は、第一の樹脂及び第二の樹脂を含有し、
    該第一の樹脂は結晶性樹脂であり、
    該第二の樹脂は非晶性樹脂であり、
    透過型電子顕微鏡により観察される該トナー粒子の断面において、
    該第一の樹脂を含むマトリクスと、該第二の樹脂を含むドメインとで構成されるマトリクスドメイン構造が存在し、
    該マトリクスと該ドメインを合わせた全面積のうち、該第一の樹脂を含む該マトリクスの占める面積割合が35面積%以上70面積%以下であり、
    該トナーをヘキサンで洗浄した後の炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)が1.10以上であることを特徴とするトナー。
    [該炭化水素基指数(Ge)は、ATR法により、ATR結晶としてGeを用い、赤外光入射角として45°の条件で測定して得られたFT-IRスペクトルにおいて、C-Hの伸縮振動に対応する2800cm-1~2900cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をA(Ge)とし、C=Oの伸縮振動に対応する1500cm-1~1800cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をB(Ge)としたときのA(Ge)/B(Ge)の値であり、該炭化水素基指数(DIA)は、ATR法により、ATR結晶としてダイヤモンドを用い、赤外光入射角として45°の条件で測定して得られたFT-IRスペクトルにおいて、C-Hの伸縮振動に対応する2800cm-1~2900cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をA(DIA)とし、C=Oの伸縮振動に対応する1500cm-1~1800cm-1の範囲の最大吸収ピーク強度をB(DIA)としたときのA(DIA)/B(DIA)の値である。]
  2. 前記トナー粒子の断面観察において、前記ドメインの円相当径の個数平均径が、20nm以上500nm以下である請求項1に記載のトナー。
  3. 前記トナー粒子の30℃80%RH環境で測定された電荷減衰速度係数が、10~70である請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 前記第一の樹脂は、下記式(1)で表される第一のモノマーユニットを有する請求項1~3のいずれか一項に記載のトナー。
    Figure 2022144517000010

    [式(1)中、RZ1は、水素原子又はメチル基を表し、Rは、炭素数18~36のアルキル基を表す。]
  5. 前記第一の樹脂中の前記第一のモノマーユニットの含有割合が、30.0質量%以上80.0質量%以下である請求項4に記載のトナー。
  6. 前記第二の樹脂は、ポリエステル樹脂、スチレンアクリル樹脂、又はそれらのハイブリ
    ッド樹脂である請求項1~5のいずれか一項に記載のトナー。
  7. 前記第二の樹脂は、スチレンアクリル樹脂である請求項1~6のいずれか一項に記載のトナー。
  8. 前記炭化水素基指数(Ge)/炭化水素基指数(DIA)が、1.20以上、1.60以下である請求項1~7のいずれか一項に記載のトナー。
  9. 請求項1~8のいずれか一項に記載のトナーの製造方法であって、
    該製造方法が、熱風により前記トナー粒子の表面処理を行い、熱処理トナー粒子を得る工程を有するトナーの製造方法。

JP2021045565A 2021-03-19 2021-03-19 トナー及びトナーの製造方法 Pending JP2022144517A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021045565A JP2022144517A (ja) 2021-03-19 2021-03-19 トナー及びトナーの製造方法
US17/654,481 US20220299901A1 (en) 2021-03-19 2022-03-11 Toner and method for producing toner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021045565A JP2022144517A (ja) 2021-03-19 2021-03-19 トナー及びトナーの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022144517A true JP2022144517A (ja) 2022-10-03
JP2022144517A5 JP2022144517A5 (ja) 2024-04-22

Family

ID=83284610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021045565A Pending JP2022144517A (ja) 2021-03-19 2021-03-19 トナー及びトナーの製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220299901A1 (ja)
JP (1) JP2022144517A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240219854A1 (en) * 2022-12-26 2024-07-04 Canon Kabushiki Kaisha Toner and toner production method

Also Published As

Publication number Publication date
US20220299901A1 (en) 2022-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6942614B2 (ja) トナー
JP6921609B2 (ja) トナーの製造方法
JP2018084740A (ja) トナー
JP2019003082A (ja) トナー
EP2124107A1 (en) Process for producing polymerization toner, process for producing binder resin for toner, and toner
JP6092699B2 (ja) 静電潜像現像用トナーの製造方法
US20210055668A1 (en) Toner
US20220299901A1 (en) Toner and method for producing toner
JP6700779B2 (ja) トナー
JP2022149313A (ja) トナー
JP2022144501A (ja) トナー及びトナーの製造方法
US20220365457A1 (en) Toner and method for producing toner
JP2022189436A (ja) トナー
US11914325B2 (en) Toner and method for producing toner
JP2011065144A (ja) トナーの製造方法
JP6779623B2 (ja) トナー及びトナーの製造方法
JP6786281B2 (ja) トナー及びトナーの製造方法
JP2022189435A (ja) トナー
JP7237667B2 (ja) トナー及びトナーの製造方法
JP2019120887A (ja) トナーの製造方法およびトナー
JP2022189732A (ja) トナー
JP7379113B2 (ja) 透明トナー
JP7175748B2 (ja) シアントナー
US20220413406A1 (en) Toner
JP2018084722A (ja) トナー及び二成分系現像剤

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240315

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240412

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20241016

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20241022