JP2022166386A - トナーおよびトナーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低温定着性、省エネルギー性、高速化及び高画質化を実現するトナー及びトナー製造方法の提供。【解決手段】ポリエステル樹脂を有するトナー粒子を含有し、トナーの軟化点が150℃以下であり、トナー粒子がその表面から100nm以内にポリエステル樹脂を有し、TOF-SIMSによりトナー粒子の表面から深さ100nmまでイオン量を測定してカウントした式(A)で示される構造のイオン量をカウントした全イオン量で割った値を規格値としたとき、トナー粒子の表面から100nm以内の範囲に規格値のピークが1個以上存在し、1個以上存在するピークのうち規格値が最大であるピークの規格値をA(dmax)とし、トナー粒子の表面における規格値をA(0)としたとき、A(dmax)及びA(0)が1.15≦A(dmax)/A(0)≦5.00及び0.010≦A(0)を満たすトナー並びにトナーの製造方法。JPEG2022166386000020.jpg20170【選択図】図1
Description
本開示は、電子写真法に用いるトナーおよびトナーの製造方法に関する。
近年、複写機やプリンターなどの電子写真画像形成装置には、更なる省エネルギー性が求められている。そのため、トナーについても、より低温で定着し得るトナーの開発が進められてきている。特許文献1は、結晶性ポリエステルを用いることにより粘弾特性を制御したトナーを開示している。特許文献1は、当該トナーによれば、トナーが十分に溶融しない状態で定着ニップを通過する時に該トナーが定着フィルム上に付着し、そのまま一周した後に紙上に定着される、いわゆるコールドオフセットが抑制できることが記載されている。また、そうした結晶性材料を微小なドメインとしてトナー内に分散させることで、粘弾特性を制御しやすいとの記載もある。特許文献2では、トナーに結晶性ポリエステルと融点ワックスを用いてドメイン制御を行うことで、シャープメルト性に優れ、低温定着性と高温における保存性を両立したトナーが開示されている。
従来、トナーに機能性を付与する材料として、樹脂設計の多様性の観点からポリエステル樹脂を含有するトナーが多く用いられている。例えばポリエステル樹脂を表層として用いたトナーでは、ポリエステル樹脂の量、組成、極性および酸価などを制御することで、帯電性の向上に効果を発現することが、特許文献3および特許文献4に記載されている。
しかしながら省エネルギー性がさらに強く求められるにつれて、特許文献1~4に記載のトナーの低温定着性をさらに向上することが求められるようになってきている。
本開示は、優れた低温定着性を有し、省エネルギー性、高速化および高画質化を実現するトナーおよびトナーの製造方法を提供するものである。
本開示のトナーは、ポリエステル樹脂を有するトナー粒子を含有するトナーであって、
定荷重押し出し方式の細管式レオメータによって求められる該トナーの軟化点が、150℃以下であり、
該トナー粒子が、該トナー粒子の表面から100nm以内に該ポリエステル樹脂を有し、
飛行時間型二次イオン質量分析法により、トナー粒子の表面から深さ100nmまでイオン量を測定し、カウントした下記式(A)で示される構造のイオン量を、カウントした全イオン量で割った値を規格値としたとき、トナー粒子の表面から100nm以内の範囲に、規格値のピークが1個以上存在し、
1個以上存在する該ピークのうち規格値が最大であるピークの規格値をA(dmax)とし、該トナー粒子の表面における規格値をA(0)としたとき、該A(dmax)及
び該A(0)が、下記式(1)および(2)を満たす、トナー。
1.15≦A(dmax)/A(0)≦5.00 (1)
0.010≦A(0) (2)
定荷重押し出し方式の細管式レオメータによって求められる該トナーの軟化点が、150℃以下であり、
該トナー粒子が、該トナー粒子の表面から100nm以内に該ポリエステル樹脂を有し、
飛行時間型二次イオン質量分析法により、トナー粒子の表面から深さ100nmまでイオン量を測定し、カウントした下記式(A)で示される構造のイオン量を、カウントした全イオン量で割った値を規格値としたとき、トナー粒子の表面から100nm以内の範囲に、規格値のピークが1個以上存在し、
1個以上存在する該ピークのうち規格値が最大であるピークの規格値をA(dmax)とし、該トナー粒子の表面における規格値をA(0)としたとき、該A(dmax)及
び該A(0)が、下記式(1)および(2)を満たす、トナー。
1.15≦A(dmax)/A(0)≦5.00 (1)
0.010≦A(0) (2)
本開示のトナーの製造方法は、ポリエステル樹脂を含有する樹脂粒子を得る工程と、
得られた樹脂粒子が水系媒体に分散している懸濁液を得る分散工程と、
該懸濁液を95℃以上においてpH(1)で処理した後に、pH(2)で処理する処理工程と、
処理工程で処理された懸濁液を50℃/min以上の冷却速度で冷却する冷却工程と、を有し、
該pH(1)および該pH(2)が、下記式(10)および(11)を満たす、トナーの製造方法。
pH(1)<pH(2) (10)
6.0≦pH(2)≦10.5 (11)
得られた樹脂粒子が水系媒体に分散している懸濁液を得る分散工程と、
該懸濁液を95℃以上においてpH(1)で処理した後に、pH(2)で処理する処理工程と、
処理工程で処理された懸濁液を50℃/min以上の冷却速度で冷却する冷却工程と、を有し、
該pH(1)および該pH(2)が、下記式(10)および(11)を満たす、トナーの製造方法。
pH(1)<pH(2) (10)
6.0≦pH(2)≦10.5 (11)
本開示では、優れた低温定着性を有し、省エネルギー性、高速化および高画質化を実現するトナーおよびトナーの製造方法を提供することができる。
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。数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
「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。例えば、ポリマー中の重合性単量体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。重合性単量体とは下記式(C)で表すことができる。
「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。例えば、ポリマー中の重合性単量体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。重合性単量体とは下記式(C)で表すことができる。
式(C)中、RA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、RBは任意の置換基を表す。
(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。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いう。
(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。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いう。
本発明者らが鋭意検討を行ったところ、トナー粒子中のポリエステル樹脂の分子鎖の配向状態を制御することで、優れた低温定着性を有し、省エネルギー性、高速化および高画質化を実現できることを見出した。
本開示のトナーは、ポリエステル樹脂を有するトナー粒子を含有するトナーであって、
定荷重押し出し方式の細管式レオメータによって求められる該トナーの軟化点が、150℃以下であり、
該トナー粒子が、該トナー粒子の表面から100nm以内に該ポリエステル樹脂を有し、
飛行時間型二次イオン質量分析法により、トナー粒子の表面から深さ100nmまでイオン量を測定し、カウントした下記式(A)で示される構造のイオン量を、カウントした全イオン量で割った値を規格値としたとき、トナー粒子の表面から100nm以内の範囲に、規格値のピークが1個以上存在し、
1個以上存在する該ピークのうち規格値が最大であるピークの規格値をA(dmax)とし、該トナー粒子の表面における規格値をA(0)としたとき、該A(dmax)及び該A(0)が、下記式(1)および(2)を満たす、トナー。
1.15≦A(dmax)/A(0)≦5.00 (1)
0.010≦A(0) (2)
定荷重押し出し方式の細管式レオメータによって求められる該トナーの軟化点が、150℃以下であり、
該トナー粒子が、該トナー粒子の表面から100nm以内に該ポリエステル樹脂を有し、
飛行時間型二次イオン質量分析法により、トナー粒子の表面から深さ100nmまでイオン量を測定し、カウントした下記式(A)で示される構造のイオン量を、カウントした全イオン量で割った値を規格値としたとき、トナー粒子の表面から100nm以内の範囲に、規格値のピークが1個以上存在し、
1個以上存在する該ピークのうち規格値が最大であるピークの規格値をA(dmax)とし、該トナー粒子の表面における規格値をA(0)としたとき、該A(dmax)及び該A(0)が、下記式(1)および(2)を満たす、トナー。
1.15≦A(dmax)/A(0)≦5.00 (1)
0.010≦A(0) (2)
これまで、ポリエステル樹脂をトナー粒子の表面近傍に有するトナーにおいて、従来のポリエステル樹脂中の式(A)で示される構造はランダムに配向し存在することから、制御が困難であった。しかし、本発明者らはポリエステル樹脂中のモノマー構成、モノマー比、分子量等を鋭意検討することで、式(A)で示される構造の配向状態を制御することに成功した。具体的には、ポリエステル樹脂の構造における極性および組成分布に着目し、例えばポリエステル樹脂の末端のカルボン酸部位に含まれる式(A)で示される構造など極性の高い部位をトナー粒子の表面に偏在させ、かつ後述するような組成分布が異なる部位同士のかさ高さの違いを利用して制御することで、式(A)で示される構造の配向状態の制御が初めて可能となった。これにより、優れた低温定着性を有し、省エネルギー性、高速化および高画質化を実現できるトナーが得られた。
本開示のトナーは、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)により、トナー粒子の表面から深さ100nmまでイオン量を測定し、カウントした下記式(A)で示される構造のイオン量を、カウントした全イオン量で割った値を規格値としたとき、トナー粒子の表面から100nm以内の範囲に、規格値のピークが1個以上存在する。これは、式(A)で示される構造の表面近傍での存在状態を本開示の範囲に制御する前提条件であり、本開示のトナー粒子が、トナー粒子の表面から100nm以内に該ポリエステル樹脂を有することを示す。
該規格値のピークの数は、好ましくは1個~2個であり、より好ましくは1個である。
該規格値のピークの数は、好ましくは1個~2個であり、より好ましくは1個である。
飛行時間型二次イオン質量分析法では、測定方法の詳細は後述するが、試料表面近傍の元素や分子種を高い感度で検出することができる。式(A)で示される構造は、主にポリエステル樹脂のエステル結合部位および末端のカルボン酸部位に含まれる分子構造の一部である。
また、TOF-SIMSによりトナー粒子の表面から深さ100nmまでイオン量を測定したときに1個以上存在する規格値のピークにおいて、1個以上存在する該ピークのうち規格値が最大であるピークの規格値をA(dmax)とし、該トナー粒子の表面における規格値をA(0)としたとき、該A(dmax)及び該A(0)が、下記式(1)および(2)を満たす。
1.15≦A(dmax)/A(0)≦5.00 (1)
0.010≦A(0) (2)
1.15≦A(dmax)/A(0)≦5.00 (1)
0.010≦A(0) (2)
式(1)は、トナー粒子の表面より深く、かつトナー粒子の表面から100nm以内のある領域に、式(A)で示される構造を偏在させていることを表している。式(1)を満たすことで、トナーの定着時におけるトナー同士の接着性を向上させることができる。これは、式(A)で示される構造が偏在している状態のトナー表面が定着過程で熱や圧を受けたとき、偏在している状態から急速に均一な存在状態になろうとすることでトナーの変形が助長され、トナー同士の接着性向上につながったと考えている。
式(2)は、トナー粒子の表面(すなわちトナー粒子の表面から深さ0nm)における式(A)で示される構造の存在量がある一定以上であることを表している。式(1)と式(2)を同時に満たすことで、トナーとメディアである紙との接着性を向上させることができる。これは前述のトナー変形の助長に加えて、紙の主成分であるセルロースと式(A)で示される構造との親和性が高いことから、式(A)で示される構造のトナー粒子の最表面での存在量がある一定以上であることで、トナー溶融時にトナー表面近傍の紙への濡れ拡がり速度が速まり、トナーと紙の接着性向上につながったと考えている。
式(1)においてA(dmax)/A(0)が1.15以上であると、トナー同士の接着性が十分である。A(dmax)/A(0)が5.00以下であれば、ポリエステル樹脂において分子量、酸価などの物性が極端に高いもしくは低いものを使用または併用することなく式(A)で示される構造の配向の制御が可能であり、また、トナー中の式(A)で示される構造すなわちポリエステル樹脂の過度な偏在によりトナー粒子の表面の帯電分布がブロードになることで発生する、トナー飛散による定着後の濃度ムラなどの弊害を抑制できる。A(dmax)/A(0)は、好ましくは1.20~5.00であり、より好
ましくは1.30~3.00である。A(dmax)およびA(0)は、ポリエステル樹脂が特定の組成分布を有するようにモノマーの種類および量を選択することにより制御することができる。
ましくは1.30~3.00である。A(dmax)およびA(0)は、ポリエステル樹脂が特定の組成分布を有するようにモノマーの種類および量を選択することにより制御することができる。
さらに、式(2)においてA(0)が0.010以上であることで、トナーと紙との接着性向上の効果が十分に得られる。なお、ポリエステル樹脂をトナー粒子の表面から100nm以内に含有するトナーにおいては、トナー粒子の表面から深さ0nm、すなわちトナー粒子の表面において必ずある一定量の式(A)で示される構造が存在してしまうため、A(0)が0.010未満のトナーの製造・制御が困難である。
上記式(A)で示される構造をトナー粒子の表面近傍に偏在させることができるメカニズムとして、本発明者らは次のように推測している。ポリエステル樹脂分子中で非極性基と極性基とを偏在化させるなど、ポリエステル樹脂中の構造式(A)の存在状態も考慮して、特定の組成分布を有するようにポリエステル樹脂を設計することで、ポリエステル樹脂中での式(A)で示される構造の存在状態の制御が可能になると考えている。
具体的な手法としては、例えば、トナー粒子の表面近傍において、ポリエステル樹脂分子中でのポリマーの末端のカルボン酸基の配向状態をそろえる、もしくは極性分布が大きく異なる組成のポリマーを併用するなどによって、組成分布の異なるエステル結合部位を存在させることができる。さらに、例えば式(A)で示される構造を含むポリエステル樹脂を含有する樹脂粒子において、樹脂粒子に水系媒体中である一定以上のpHと熱で処理することや、樹脂粒子を乾粉の状態で表面を熱などによって改質することで、よりポリエステル樹脂中の式(A)で示される構造(エステル結合部位)がトナー粒子の表面に移行しやすくなる。また、式(A)で示される構造を含むポリエステル樹脂として、組成分布が異なる2種以上を併用することで、嵩高さに差が生じ、トナー粒子の最表面近傍において2種以上のポリエステル樹脂間で立体障害を引き起こすことで、トナー粒子の最表面ではなく、トナー粒子の表面から深さ100nm以内の領域に、式(A)で示される構造を精密に偏在させることができると考えている。
具体的な手法としては、例えば、トナー粒子の表面近傍において、ポリエステル樹脂分子中でのポリマーの末端のカルボン酸基の配向状態をそろえる、もしくは極性分布が大きく異なる組成のポリマーを併用するなどによって、組成分布の異なるエステル結合部位を存在させることができる。さらに、例えば式(A)で示される構造を含むポリエステル樹脂を含有する樹脂粒子において、樹脂粒子に水系媒体中である一定以上のpHと熱で処理することや、樹脂粒子を乾粉の状態で表面を熱などによって改質することで、よりポリエステル樹脂中の式(A)で示される構造(エステル結合部位)がトナー粒子の表面に移行しやすくなる。また、式(A)で示される構造を含むポリエステル樹脂として、組成分布が異なる2種以上を併用することで、嵩高さに差が生じ、トナー粒子の最表面近傍において2種以上のポリエステル樹脂間で立体障害を引き起こすことで、トナー粒子の最表面ではなく、トナー粒子の表面から深さ100nm以内の領域に、式(A)で示される構造を精密に偏在させることができると考えている。
以下、本開示のトナーに関して、好ましい形態、好ましい材料構成、好ましい製造方法について説明する。
(トナー)
前記式(A)で示される構造を前述のような偏在状態に制御するために、トナー粒子をTOF-SIMSで分析したときの該規格値のうち、トナー粒子の表面から深さ100nmにおける規格値をA(100)としたとき、上記A(dmax)及びA(100)が、下記式(3)を満たすことが好ましい。
1.15≦A(dmax)/A(100)≦5.00 (3)
式(3)は、トナー粒子の表面から100nm以下の位置より浅く、かつトナー粒子の表面から100nm以内のある領域に、式(A)で示される構造を偏在させていることを表している。式(3)を満たすことで、トナーの飛散をより抑制し、濃度ムラがより少ない画像を得ることができる。A(dmax)/A(100)は、より好ましくは1.50~3.00である。A(100)は、ポリエステル樹脂が特定の組成分布を有するようにモノマーの種類および量を選択したり、ポリエステル樹脂の添加量を変更したりすることで制御できる。
前記式(A)で示される構造を前述のような偏在状態に制御するために、トナー粒子をTOF-SIMSで分析したときの該規格値のうち、トナー粒子の表面から深さ100nmにおける規格値をA(100)としたとき、上記A(dmax)及びA(100)が、下記式(3)を満たすことが好ましい。
1.15≦A(dmax)/A(100)≦5.00 (3)
式(3)は、トナー粒子の表面から100nm以下の位置より浅く、かつトナー粒子の表面から100nm以内のある領域に、式(A)で示される構造を偏在させていることを表している。式(3)を満たすことで、トナーの飛散をより抑制し、濃度ムラがより少ない画像を得ることができる。A(dmax)/A(100)は、より好ましくは1.50~3.00である。A(100)は、ポリエステル樹脂が特定の組成分布を有するようにモノマーの種類および量を選択したり、ポリエステル樹脂の添加量を変更したりすることで制御できる。
また、前記A(0)が、下記式(4)を満たすことが好ましい。
0.010≦A(0)≦0.100 (4)
A(0)が0.010以上であれば、前述のトナーと紙との接着性向上の効果がより好ましく発揮され、A(0)が0.100以下であれば、トナー粒子の表面の式(A)で示される構造の存在量が過多とならないため、トナーの変形を助長する効果が得られやすい
。A(0)は、より好ましくは0.010~0.080である。
0.010≦A(0)≦0.100 (4)
A(0)が0.010以上であれば、前述のトナーと紙との接着性向上の効果がより好ましく発揮され、A(0)が0.100以下であれば、トナー粒子の表面の式(A)で示される構造の存在量が過多とならないため、トナーの変形を助長する効果が得られやすい
。A(0)は、より好ましくは0.010~0.080である。
前記A(100)が、下記式(5)を満たすことが好ましい。
0.010≦A(100)≦0.100 (5)
式(5)を満たすことで、トナー粒子の表面から100nm以内の式(A)で示される構造の存在状態の制御をしやすく、トナー粒子がコアシェル構造を有する場合はシェルの厚みを100nm~200nmに制御しやすい。A(100)は、より好ましくは0.010~0.080である。
0.010≦A(100)≦0.100 (5)
式(5)を満たすことで、トナー粒子の表面から100nm以内の式(A)で示される構造の存在状態の制御をしやすく、トナー粒子がコアシェル構造を有する場合はシェルの厚みを100nm~200nmに制御しやすい。A(100)は、より好ましくは0.010~0.080である。
定荷重押し出し方式の細管式レオメータによって求められるトナーの軟化点は、150℃以下である。定荷重押し出し方式の細管式レオメータでは、測定方法の詳細は後述するが、圧縮形成した試料の熱に対する溶融性を見ることができる。軟化点はその溶融性の指標であり、軟化点が低いほどより低温でトナーが溶融しやすいと考えられる。低温定着性を得るためには、トナー粒子の表面近傍の溶融により、トナー粒子の表面近傍に偏在している式(A)で示される構造が動きやすい状態になることが必要であり、該軟化点が150℃以下のときに、十分な溶融性が得られる。該軟化点は、好ましくは140℃以下であり、より好ましくは130℃以下である。該軟化点の下限は特に制限されないが、例えば100℃以上とすることができる。該軟化点は、ポリエステル樹脂や結着樹脂の組成設計や結晶性材料の量により制御することができる。
(ポリエステル樹脂)
トナーは、ポリエステル樹脂を有するトナー粒子を含有する。該ポリエステル樹脂は、後述する結着樹脂として用いてもよく、結着樹脂以外の成分として用いてもよい。また、トナー粒子が後述するコアシェル構造を有する場合は、シェルが該ポリエステル樹脂を含有してもよく、コアが該ポリエステル樹脂を含有してもよい。
トナーは、ポリエステル樹脂を有するトナー粒子を含有する。該ポリエステル樹脂は、後述する結着樹脂として用いてもよく、結着樹脂以外の成分として用いてもよい。また、トナー粒子が後述するコアシェル構造を有する場合は、シェルが該ポリエステル樹脂を含有してもよく、コアが該ポリエステル樹脂を含有してもよい。
トナー粒子中の該ポリエステル樹脂の含有量は、1.0質量%~95.0質量%であることが好ましい。トナー粒子が該ポリエステル樹脂とは別に、後述する結着樹脂を含有する場合は、トナー粒子中の該ポリエステル樹脂の含有量は、1.0質量%~30.0質量%であることがより好ましい。トナー粒子が結着樹脂として該ポリエステル樹脂を含有する場合は、トナー粒子中の該ポリエステル樹脂の含有量は、50.0質量%~95.0質量%であることがより好ましい。
該ポリエステル樹脂は特に限定されず、公知のポリエステル樹脂を用いることができるが、非晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。
ポリエステル樹脂の材料構成としては特に制限されず、公知のものを使用し得る。モノマーには、例えば、2価のアルコールモノマー成分と、2価の酸モノマー成分とが挙げられる。
2価の酸モノマー成分としては、例えば以下のジカルボン酸又はその誘導体が上げられる。フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸などのベンゼンジカルボン酸類もしくはその無水物又はそれらの低級アルキルエステル;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸などのアルキルジカルボン酸類もしくはその無水物又はそれらの低級アルキルエステル;n-ドデセニルコハク酸、n-ドデシルコハク酸などのアルケニルコハク酸類もしくはアルキルコハク酸類、又はその無水物あるいはそれらの低級アルキルエステル;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸類もしくはその無水物又はそれらの低級アルキルエステル。2価の酸モノマー成分は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
2価のアルコールモノマー成分としては、例えば以下のものが挙げられる。エチレングリコール、ポ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、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4-シクロヘキサンジ
メタノール(CHDM)、イソソルビド、水素化ビスフェノールA、ビスフェノール及びその誘導体。2価のアルコールモノマー成分は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
ポリエステル樹脂の材料構成としては特に制限されず、公知のものを使用し得る。モノマーには、例えば、2価のアルコールモノマー成分と、2価の酸モノマー成分とが挙げられる。
2価の酸モノマー成分としては、例えば以下のジカルボン酸又はその誘導体が上げられる。フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸などのベンゼンジカルボン酸類もしくはその無水物又はそれらの低級アルキルエステル;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸などのアルキルジカルボン酸類もしくはその無水物又はそれらの低級アルキルエステル;n-ドデセニルコハク酸、n-ドデシルコハク酸などのアルケニルコハク酸類もしくはアルキルコハク酸類、又はその無水物あるいはそれらの低級アルキルエステル;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸類もしくはその無水物又はそれらの低級アルキルエステル。2価の酸モノマー成分は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
2価のアルコールモノマー成分としては、例えば以下のものが挙げられる。エチレングリコール、ポ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、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4-シクロヘキサンジ
メタノール(CHDM)、イソソルビド、水素化ビスフェノールA、ビスフェノール及びその誘導体。2価のアルコールモノマー成分は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
ポリエステル樹脂は、上述の2価の酸モノマー成分および2価のアルコールモノマー成分以外に、1価のカルボン酸化合物、3価以上のカルボン酸化合物などの酸モノマー成分、および、1価のアルコール化合物、3価以上のアルコール化合物などのアルコールモノマー成分を構成成分として含有してもよい。
1価のカルボン酸化合物としては、例えば、安息香酸、p-メチル安息香酸などの炭素数30以下の芳香族カルボン酸、ステアリン酸、ベヘン酸などの炭素数30以下の脂肪族カルボン酸などが挙げられる。
また、1価のアルコール化合物としては、例えば、ベンジルアルコールなどの炭素数30以下の芳香族アルコール、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ベへニルアルコールなどの炭素数30以下の脂肪族アルコールなどが挙げられる。
3価以上のカルボン酸化合物としては、特に制限されないが、例えばトリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸などが挙げられる。
また、3価以上のアルコール化合物としては、例えば、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセリンなどが挙げられる。
上記酸モノマー成分およびアルコールモノマー成分は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
1価のカルボン酸化合物としては、例えば、安息香酸、p-メチル安息香酸などの炭素数30以下の芳香族カルボン酸、ステアリン酸、ベヘン酸などの炭素数30以下の脂肪族カルボン酸などが挙げられる。
また、1価のアルコール化合物としては、例えば、ベンジルアルコールなどの炭素数30以下の芳香族アルコール、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ベへニルアルコールなどの炭素数30以下の脂肪族アルコールなどが挙げられる。
3価以上のカルボン酸化合物としては、特に制限されないが、例えばトリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸などが挙げられる。
また、3価以上のアルコール化合物としては、例えば、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセリンなどが挙げられる。
上記酸モノマー成分およびアルコールモノマー成分は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
ポリエステル樹脂における下記式(B)で示されるモノマーユニットの含有比率が、ポリエステル樹脂の質量に対して30.0質量%以上50.0質量%以下(より好ましくは40.0質量%~50.0質量%)であり、
ポリエステル樹脂における下記式(C)で示されるモノマーユニットの含有比率が、ポリエステル樹脂の質量に対して25.0質量%以上50.0質量%以下(より好ましくは25.0質量%~40.0質量%)であり、
ポリエステル樹脂における下記式(D)で示されるモノマーユニットの含有比率が、ポリエステル樹脂の質量に対して1.0質量%以上50.0質量%以下(より好ましくは20.0質量%~30.0質量%)であることが好ましい。
ポリエステル樹脂における下記式(C)で示されるモノマーユニットの含有比率が、ポリエステル樹脂の質量に対して25.0質量%以上50.0質量%以下(より好ましくは25.0質量%~40.0質量%)であり、
ポリエステル樹脂における下記式(D)で示されるモノマーユニットの含有比率が、ポリエステル樹脂の質量に対して1.0質量%以上50.0質量%以下(より好ましくは20.0質量%~30.0質量%)であることが好ましい。
また、ポリエステル樹脂の25℃、10000Hzにおける誘電正接の値が、0.0070以上0.0140以下であることが好ましい。該誘電正接の値は、ポリエステル樹脂の材料構成を変更することにより制御することができるが、下記式(E)で示されるモノマーユニットをポリエステル樹脂中に含有させることで好ましく制御することができる。すなわち、ポリエステル樹脂は、下記式(E)で示されるモノマーユニットを含有することが好ましく、ポリエステル樹脂における下記式(E)で示されるモノマーユニットの含有比率が、ポリエステル樹脂の質量に対して1.0質量%以上5.0質量%以下(より好ましくは2.0質量%~4.0質量%)であることがより好ましい。
さらに、ポリエステル樹脂のクロロホルム可溶分に対し、貧溶媒としてアセトニトリル、良溶媒としてクロロホルムを使用し、アセトニトリル100質量%の移動相の組成から、クロロホルム100質量%の移動相の組成に直線的に変化させたときの溶出成分をグラジェントポリマー溶出クロマトグラフィー分析した際に、2個以上のピークが得られ、2個以上の該ピークのうち最大のピークのピークトップ値を規格化した値(最大のピーク強度を示すピークの規格値)をS(1)とし、2番目に大きいピークのピークトップ値を規格化した値(2番目に大きいピーク強度を示すピークの規格値)をS(2)としたとき、S(1)及びS(2)が、下記式(6)を満たすことが好ましい。
0.40≦S(2)/S(1)<1.00 (6)
0.40≦S(2)/S(1)<1.00 (6)
詳細な測定方法は後述するが、グラジェントポリマー溶出クロマトグラフィー(GPEC)分析は、極性を有するポリマーを極性の高さの違いでカラムによって分離できる分析手法である。式(6)は、ポリエステル樹脂中に極性が異なる部位が存在する、すなわち組成分布を有することを示している。組成分布を有することで、ポリエステル樹脂中に含まれる式(A)で示される構造のトナー中における存在状態を偏在させやすくなる。
GPEC測定では、極性が離れるほどピークが離れた位置に現れる。そのため、2個以上のピークは重なっていてもよいが、S(1)を有するピークとS(2)を有するピークは独立していることが好ましい。つまり、ポリエステル樹脂は極性部と非極性部とがある程度の距離を保ったまま存在していることが好ましい。このように極性部と非極性部とを偏在させることで、ポリエステル樹脂内において式(A)で示される構造の偏在が起こりやすくなる。S(2)/S(1)が0.40以上であれば、S(1)を有するピークとS(2)を有するピークが独立して現れやすい。S(2)/S(1)は、0.50~0.80であることがより好ましい。S(2)/S(1)は、ポリエステル樹脂を構成するモノマーの組成を変更することにより制御することができる。
GPEC測定では、極性が離れるほどピークが離れた位置に現れる。そのため、2個以上のピークは重なっていてもよいが、S(1)を有するピークとS(2)を有するピークは独立していることが好ましい。つまり、ポリエステル樹脂は極性部と非極性部とがある程度の距離を保ったまま存在していることが好ましい。このように極性部と非極性部とを偏在させることで、ポリエステル樹脂内において式(A)で示される構造の偏在が起こりやすくなる。S(2)/S(1)が0.40以上であれば、S(1)を有するピークとS(2)を有するピークが独立して現れやすい。S(2)/S(1)は、0.50~0.80であることがより好ましい。S(2)/S(1)は、ポリエステル樹脂を構成するモノマーの組成を変更することにより制御することができる。
ポリエステル樹脂重量平均分子量(Mw)は9000~15000であることが好ましく、10000~13000であることがより好ましい。また、ポリエステル樹脂の酸価は4.0mgKOH/g~10.0mgKOH/gであることが好ましく、4.5mgKOH/g~8.0mgKOH/gであることがより好ましい。
ポリエステル樹脂の製造方法については、特に制限されるものではなく、公知の方法を用いることができる。
(結着樹脂)
トナー粒子は、結着樹脂を含有することが好ましい。トナー粒子中の結着樹脂の含有量は、50.0質量%~95.0質量%であることが好ましい。
結着樹脂としては特に制限されないが、上記本開示のポリエステル樹脂を結着樹脂として用いることもできる。その他、例えば以下の樹脂も結着樹脂として挙げられる。
重合性単量体を用いたビニル系樹脂、上記本開示のポリエステル樹脂以外のポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、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、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、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。
好ましくは、スチレン-アクリル樹脂などのビニル系樹脂、ポリエステル樹脂(上記本開示のポリエステル樹脂、および、本開示のポリエステル樹脂以外のポリエステル樹脂のいずれをも含む)、ポリエステル樹脂とビニル系樹脂が混合、又は両者が一部反応したハイブリッド樹脂であり、より好ましくはスチレン-アクリル樹脂および上記本開示のポリエステル樹脂である。これらの結着樹脂は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
トナー粒子は、結着樹脂を含有することが好ましい。トナー粒子中の結着樹脂の含有量は、50.0質量%~95.0質量%であることが好ましい。
結着樹脂としては特に制限されないが、上記本開示のポリエステル樹脂を結着樹脂として用いることもできる。その他、例えば以下の樹脂も結着樹脂として挙げられる。
重合性単量体を用いたビニル系樹脂、上記本開示のポリエステル樹脂以外のポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、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、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、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。
好ましくは、スチレン-アクリル樹脂などのビニル系樹脂、ポリエステル樹脂(上記本開示のポリエステル樹脂、および、本開示のポリエステル樹脂以外のポリエステル樹脂のいずれをも含む)、ポリエステル樹脂とビニル系樹脂が混合、又は両者が一部反応したハイブリッド樹脂であり、より好ましくはスチレン-アクリル樹脂および上記本開示のポリエステル樹脂である。これらの結着樹脂は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
(重合性単量体)
結着樹脂を生成しうる重合性単量体としては、例えば、ラジカル重合が可能なビニル系モノマーが用いられる。前記ビニル系モノマーとしては、単官能性モノマー及び多官能性モノマーを使用することができる
単官能性モノマーとしては、例えば、スチレン;α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、ο-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-フェニルスチレンなどのスチレン誘導体;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、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2-ベンゾイルオキシエチルアクリレートなどのアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、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;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトンなどのビニルケトンが挙げられる。
多官能性モノマーとしては、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルエーテル等が挙げられる。
重合性単量体は、上記の中でも、スチレン又はスチレン誘導体およびアクリル重合性単量体を含むことが好ましい。これらの重合性単量体は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
結着樹脂を生成しうる重合性単量体としては、例えば、ラジカル重合が可能なビニル系モノマーが用いられる。前記ビニル系モノマーとしては、単官能性モノマー及び多官能性モノマーを使用することができる
単官能性モノマーとしては、例えば、スチレン;α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、ο-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-フェニルスチレンなどのスチレン誘導体;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、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2-ベンゾイルオキシエチルアクリレートなどのアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、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;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトンなどのビニルケトンが挙げられる。
多官能性モノマーとしては、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルエーテル等が挙げられる。
重合性単量体は、上記の中でも、スチレン又はスチレン誘導体およびアクリル重合性単量体を含むことが好ましい。これらの重合性単量体は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
また重合性単量体に対して架橋剤を用いることもできる。具体的には、以下に例示するような2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられる。プロピレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,3-ブタンジオールジメタクリレートなどの二重結合を2個有するカルボン酸エステル、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンのような芳香族ジビニル化合物、ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン等のジビニル化合物、及び3個以上のビニル基を有する化合物。低温定着性と高温弾性の向上の両立の観点で、カルボン酸エステルを用いることが好ましい。これらの架橋剤は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
架橋剤の添加量は、結着樹脂を生成する重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し0.01質量部以上5.00質量部以下が好ましく、0.10質量部以上3.00質量部以下がより好ましい。
架橋剤の添加量は、結着樹脂を生成する重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し0.01質量部以上5.00質量部以下が好ましく、0.10質量部以上3.00質量部以下がより好ましい。
トナー粒子の製造に際し、重合開始剤を使用してもよい。重合開始剤としては、疎水性開始剤及び水溶性開始剤などが用いられる。好ましくは、重合反応時の反応温度における半減期が0.5~30時間のものである。また重合性単量体100質量部に対し0.5質量部~20質量部の添加量で重合反応を行うと、通常、分子量1万~10万の間に極大値を有する重合体が得られ、適当な強度と溶融特性を有するトナー粒子を得ることができるため好ましい。
重合開始剤としては、以下の、2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどの過酸化物系重合開始剤等が例示できる。これらの重合開始剤は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
重合性単量体の重合度を制御するために、公知の連鎖移動剤、重合禁止剤等を更に添加し用いることも可能である。
重合開始剤としては、以下の、2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどの過酸化物系重合開始剤等が例示できる。これらの重合開始剤は1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
重合性単量体の重合度を制御するために、公知の連鎖移動剤、重合禁止剤等を更に添加し用いることも可能である。
(コアシェル構造)
トナー粒子は、コア及び該コアを被覆するシェルを有すること、すなわちコアシェル構造を有することが好ましい。該コアは、スチレン-アクリル樹脂を含有することが好ましい。また、シェルが、本開示のポリエステル樹脂を含有することが好ましい。トナー粒子が、スチレン-アクリル樹脂を含有するコアと、該コアを被覆し、本開示のポリエステル樹脂を含有するシェルとを有するコアシェル構造であることで、トナー粒子の表面近傍におけるポリエステル樹脂の式(A)で示される構造の配向状態をより制御しやすい。
トナーが該コアシェル構造を有するトナー粒子を有するとき、本開示のポリエステル樹脂の含有量は、スチレン-アクリル樹脂100質量部に対して1.0質量部以上10.0質量部以下であることが好ましく、5.00質量部以上10.0質量部以下であることがより好ましい。また、透過型電子顕微鏡で観察される前記トナーの断面において、シェルの厚みは100nm以上200nm以下であることが好ましく、100nm以上150nm以下であることがより好ましい。シェルの厚みは、ポリエステル樹脂を構成するモノマーの組成とポリエステル樹脂の含有量により制御することができる。
トナー粒子は、コア及び該コアを被覆するシェルを有すること、すなわちコアシェル構造を有することが好ましい。該コアは、スチレン-アクリル樹脂を含有することが好ましい。また、シェルが、本開示のポリエステル樹脂を含有することが好ましい。トナー粒子が、スチレン-アクリル樹脂を含有するコアと、該コアを被覆し、本開示のポリエステル樹脂を含有するシェルとを有するコアシェル構造であることで、トナー粒子の表面近傍におけるポリエステル樹脂の式(A)で示される構造の配向状態をより制御しやすい。
トナーが該コアシェル構造を有するトナー粒子を有するとき、本開示のポリエステル樹脂の含有量は、スチレン-アクリル樹脂100質量部に対して1.0質量部以上10.0質量部以下であることが好ましく、5.00質量部以上10.0質量部以下であることがより好ましい。また、透過型電子顕微鏡で観察される前記トナーの断面において、シェルの厚みは100nm以上200nm以下であることが好ましく、100nm以上150nm以下であることがより好ましい。シェルの厚みは、ポリエステル樹脂を構成するモノマーの組成とポリエステル樹脂の含有量により制御することができる。
(結晶性材料)
トナー粒子は結晶性材料を含有することが好ましく、トナー粒子がコアシェル構造を有する場合には結晶性材料をコアが含有することが好ましい。トナーが該コアシェル構造を
有するトナー粒子を有するとき、結晶性材料の含有量は、スチレン-アクリル樹脂100質量部に対して5.00質量部以上50質量部以下であることが好ましく、5.00質量部以上10.0質量部以下であることがより好ましい。
結晶性材料としては特に制限されず、結晶性を有する公知の材料を用いることができる。ここで、結晶性を有するとは、示差走査熱量計(DSC)を用いた測定において、明瞭な融点を示すことをいう。
結晶性材料としては、低温定着性及び離型性の観点から、エステルワックス、炭化水素系ワックスおよび結晶性ポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも一を用いることが好ましい。エステルワックスとは、脂肪酸エステルを主成分とするワックスである。
トナー粒子は結晶性材料を含有することが好ましく、トナー粒子がコアシェル構造を有する場合には結晶性材料をコアが含有することが好ましい。トナーが該コアシェル構造を
有するトナー粒子を有するとき、結晶性材料の含有量は、スチレン-アクリル樹脂100質量部に対して5.00質量部以上50質量部以下であることが好ましく、5.00質量部以上10.0質量部以下であることがより好ましい。
結晶性材料としては特に制限されず、結晶性を有する公知の材料を用いることができる。ここで、結晶性を有するとは、示差走査熱量計(DSC)を用いた測定において、明瞭な融点を示すことをいう。
結晶性材料としては、低温定着性及び離型性の観点から、エステルワックス、炭化水素系ワックスおよび結晶性ポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも一を用いることが好ましい。エステルワックスとは、脂肪酸エステルを主成分とするワックスである。
以下に、好ましいエステルワックスについて説明する。なお、以下で述べる官能数は、1分子中に含まれるエステル基の数を示している。例えば、ベヘン酸ベヘニルであれば1官能のエステルワックスであり、ジペンタエリスリトールヘキサベヘネートであれば6官能のエステルワックスである。
1官能のエステルワックスとしては、脂肪族アルコールと脂肪族カルボン酸の縮合物が好ましい。このとき、該脂肪族アルコールの炭素数としては炭素数6~26が好ましく、該脂肪族カルボン酸の炭素数としては炭素数6~26が好ましい。
脂肪族アルコールの例としては、例えば、1-ヘキサノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、1-ノナノール、1-デカノール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、ベヘニルアルコール、ステアリルアルコールが挙げられる。また、脂肪族カルボン酸の例としては、例えば、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ベヘン酸、ステアリン酸が挙げられる。
2官能のエステルワックスとしては、例えば、ジカルボン酸とモノアルコール、ジオールとモノカルボン酸の組み合わせが使用出来る。
ジカルボン酸として例えば、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸が挙げられる。
ジオールとしては例えば、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-ドデカンジオールが挙げられる。
ジカルボン酸と縮合させるモノアルコールとしては、脂肪族アルコールが好ましい。具体的には例えば、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、ドコサノール、トリコサノール、テトラコサノール、ペンタコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサノール等が挙げられる。中でも、ドコサノールは定着性や現像性の観点で好ましい。
ジオールと縮合させるモノカルボン酸としては、脂肪族カルボン酸が好ましい。具体的には例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸等が挙げられる。中でも、ベヘン酸は定着性や現像性の観点で好ましい。
なお、ここでは直鎖脂肪酸、直鎖アルコールを例示したが、分岐構造を有する脂肪酸や分岐構造を有するアルコールを用いてもよい。
これらのエステルワックスは、1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
1官能のエステルワックスとしては、脂肪族アルコールと脂肪族カルボン酸の縮合物が好ましい。このとき、該脂肪族アルコールの炭素数としては炭素数6~26が好ましく、該脂肪族カルボン酸の炭素数としては炭素数6~26が好ましい。
脂肪族アルコールの例としては、例えば、1-ヘキサノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、1-ノナノール、1-デカノール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、ベヘニルアルコール、ステアリルアルコールが挙げられる。また、脂肪族カルボン酸の例としては、例えば、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ベヘン酸、ステアリン酸が挙げられる。
2官能のエステルワックスとしては、例えば、ジカルボン酸とモノアルコール、ジオールとモノカルボン酸の組み合わせが使用出来る。
ジカルボン酸として例えば、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸が挙げられる。
ジオールとしては例えば、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-ドデカンジオールが挙げられる。
ジカルボン酸と縮合させるモノアルコールとしては、脂肪族アルコールが好ましい。具体的には例えば、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、ドコサノール、トリコサノール、テトラコサノール、ペンタコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサノール等が挙げられる。中でも、ドコサノールは定着性や現像性の観点で好ましい。
ジオールと縮合させるモノカルボン酸としては、脂肪族カルボン酸が好ましい。具体的には例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸等が挙げられる。中でも、ベヘン酸は定着性や現像性の観点で好ましい。
なお、ここでは直鎖脂肪酸、直鎖アルコールを例示したが、分岐構造を有する脂肪酸や分岐構造を有するアルコールを用いてもよい。
これらのエステルワックスは、1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
以下、結晶性材料としての結晶性ポリエステル樹脂について述べる。結晶性ポリエステル樹脂は、特に限定されず、公知のものを使用できるが、飽和ポリエステルであることが好ましい。
さらに、結晶性ポリエステル樹脂は、脂肪族モノカルボン酸及び脂肪族モノアルコールからなる群から選択される少なくとも一ならびに脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールの縮合物であることが好ましい。より好ましくは、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ジオール
および脂肪族モノカルボン酸の縮合物である。結晶性ポリエステル樹脂の構成成分として脂肪族モノカルボン酸及び脂肪族モノアルコールからなる群から選択される少なくとも一を含有させることで、結晶性ポリエステル樹脂の分子量や水酸基価の調整がしやすくなる。
さらに、結晶性ポリエステル樹脂は、脂肪族モノカルボン酸及び脂肪族モノアルコールからなる群から選択される少なくとも一ならびに脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールの縮合物であることが好ましい。より好ましくは、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ジオール
および脂肪族モノカルボン酸の縮合物である。結晶性ポリエステル樹脂の構成成分として脂肪族モノカルボン酸及び脂肪族モノアルコールからなる群から選択される少なくとも一を含有させることで、結晶性ポリエステル樹脂の分子量や水酸基価の調整がしやすくなる。
以下、結晶性材料としての結晶性ポリエステル樹脂に使用できるモノマーを例示する。
脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ヘキサデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸などが挙げられる。
脂肪族ジオールとしては、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、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、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、1,16-ヘキサデカンジオール、1,18-オクタデカンジオールなどが挙げられる。
脂肪族モノカルボン酸としては、デカン酸(カプリン酸)、ドデカン酸(ラウリン酸)、テトラデカン酸(ミリスチン酸)、ヘキサデカン酸(パルミチン酸)、オクタデカン酸(ステアリン酸)、エイコサン酸(アラキジン酸)、ドコサン酸(ベヘン酸)、テトラコサン酸(リグノセリン酸)などが挙げられる。
脂肪族モノアルコールとしては、ラウリルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコールなどが挙げられる。
このようなモノカルボン酸及びモノアルコールを用いることで、末端にアルキル基(好ましくは炭素数2以上24以下のアルキル基)を有する結晶性ポリエステル樹脂を得ることができる。
ここで、モノカルボン酸はカルボン酸が一つであるため、モノカルボン酸由来の構造は結晶性ポリエステル樹脂の分子鎖の末端に位置する。
これらのモノマーは、1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ヘキサデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸などが挙げられる。
脂肪族ジオールとしては、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、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、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、1,16-ヘキサデカンジオール、1,18-オクタデカンジオールなどが挙げられる。
脂肪族モノカルボン酸としては、デカン酸(カプリン酸)、ドデカン酸(ラウリン酸)、テトラデカン酸(ミリスチン酸)、ヘキサデカン酸(パルミチン酸)、オクタデカン酸(ステアリン酸)、エイコサン酸(アラキジン酸)、ドコサン酸(ベヘン酸)、テトラコサン酸(リグノセリン酸)などが挙げられる。
脂肪族モノアルコールとしては、ラウリルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコールなどが挙げられる。
このようなモノカルボン酸及びモノアルコールを用いることで、末端にアルキル基(好ましくは炭素数2以上24以下のアルキル基)を有する結晶性ポリエステル樹脂を得ることができる。
ここで、モノカルボン酸はカルボン酸が一つであるため、モノカルボン酸由来の構造は結晶性ポリエステル樹脂の分子鎖の末端に位置する。
これらのモノマーは、1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
上記結晶性ポリエステル樹脂の製造方法は特に制限されないが、通常のポリエステル合成法で製造することができる。例えば、ジカルボン酸成分とジオール成分をエステル化反応、又はエステル交換反応した後、減圧下又は窒素ガスを導入して常法に従って重縮合反応させることによって上記結晶性ポリエステル樹脂を得ることができる。
炭化水素系ワックスとは、脂肪族炭化水素系ワックスであり、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプッシュワックス、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックスなどである。これらの炭化水素系ワックスは、1種を単独又は2種以上を併用して用いることができる。
トナー粒子のコアが結晶性材料を含有するとき、透過型電子顕微鏡で観察される前記トナーの断面において、
結晶性材料のドメインの平均個数が、8個以上500個以下(より好ましくは250個~500個)であり、
結晶性材料のドメインの長径の個数平均が、50nm以上300nm以下(より好ましくは100nm~200nm)であり、
該断面の輪郭から、該輪郭と該断面の幾何中心との間の距離の25%以下の領域に存在する該ドメインの割合(以下、該割合を「25%比率」ともいう)が、該断面に存在する全ドメイン数に対して60個数%以上100個数%以下(より好ましくは80個数%~95個数%)である
ことが好ましい。結晶性材料のドメインを上記のように制御することで、定着時以外の結
晶性材料の固定化による染み出し抑制と、定着時の均一なトナー溶融の観点で有利であり、低温定着性をより向上できる。
結晶性材料のドメインの平均個数および結晶性材料のドメインの長径の個数平均径は、後述する冷却工程における冷却速度と、結晶性材料の添加量により制御することができる。さらに、上記25%比率は、冷却工程における冷却速度、結晶性材料の添加量に加えて、冷却開始温度と終了温度の差を適切に設定することにより制御することができる。
結晶性材料のドメインの平均個数が、8個以上500個以下(より好ましくは250個~500個)であり、
結晶性材料のドメインの長径の個数平均が、50nm以上300nm以下(より好ましくは100nm~200nm)であり、
該断面の輪郭から、該輪郭と該断面の幾何中心との間の距離の25%以下の領域に存在する該ドメインの割合(以下、該割合を「25%比率」ともいう)が、該断面に存在する全ドメイン数に対して60個数%以上100個数%以下(より好ましくは80個数%~95個数%)である
ことが好ましい。結晶性材料のドメインを上記のように制御することで、定着時以外の結
晶性材料の固定化による染み出し抑制と、定着時の均一なトナー溶融の観点で有利であり、低温定着性をより向上できる。
結晶性材料のドメインの平均個数および結晶性材料のドメインの長径の個数平均径は、後述する冷却工程における冷却速度と、結晶性材料の添加量により制御することができる。さらに、上記25%比率は、冷却工程における冷却速度、結晶性材料の添加量に加えて、冷却開始温度と終了温度の差を適切に設定することにより制御することができる。
(着色剤)
トナー粒子は、着色剤を含有してもよい。黒色着色剤としては、例えば、磁性体およびカーボンブラックが使用でき、以下に示すイエロー着色剤、マゼンタ着色剤およびシアン着色剤を用いて黒色に調色されたものも利用できる。
イエロー着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、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が挙げられる。具体的には、例えば、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、128、129、138、147、150、151、154、155、168、180、185、214が挙げられる。
マゼンタ着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が挙げられる。具体的には、例えば、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、238、254、269、C.I.ピグメントバイオレッド19が挙げられる。
シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。具体的には、例えば、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66が挙げられる。
これらの着色剤は、1種単独又は2種以上を混合して用いることができ、固溶体の状態で用いることもできる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中への分散性の点から選択される。着色剤の含有量は、結着樹脂を生成し得る重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し1質量部以上100質量部以下であることが好ましい。
トナー粒子は、着色剤を含有してもよい。黒色着色剤としては、例えば、磁性体およびカーボンブラックが使用でき、以下に示すイエロー着色剤、マゼンタ着色剤およびシアン着色剤を用いて黒色に調色されたものも利用できる。
イエロー着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、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が挙げられる。具体的には、例えば、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、128、129、138、147、150、151、154、155、168、180、185、214が挙げられる。
マゼンタ着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が挙げられる。具体的には、例えば、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、238、254、269、C.I.ピグメントバイオレッド19が挙げられる。
シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。具体的には、例えば、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66が挙げられる。
これらの着色剤は、1種単独又は2種以上を混合して用いることができ、固溶体の状態で用いることもできる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中への分散性の点から選択される。着色剤の含有量は、結着樹脂を生成し得る重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し1質量部以上100質量部以下であることが好ましい。
トナーは、着色剤として磁性体をトナー粒子に含有させた磁性トナーとすることも可能である。磁性体は、四三酸化鉄やγ-酸化鉄などの磁性酸化鉄を主成分とするものであり、リン、コバルト、ニッケル、銅、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、ケイ素などの元素を含んでもよい。これら磁性体は、窒素吸着法によるBET比表面積が2m2/g~30m2/gであることが好ましく、3m2/g~28m2/gであることがより好ましい。また、モース硬度が5~7のものが好ましい。磁性体の形状としては、多面体、8面体、6面体、球形、針状、鱗片状などがあるが、多面体、8面体、6面体、球形等の異方性の少ないものが、画像濃度を高める上で好ましい。
磁性体は、個数平均粒径が0.10μm~0.40μmであることが好ましい。一般に磁性体の粒径は小さい方が着色力は上がるものの磁性体が凝集しやすくなるため、上記範囲が着色力と凝集性のバランスの観点で好ましい。
なお、磁性体の個数平均粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて測定できる。具体的には、エポキシ樹脂中へ観察すべきトナー粒子を十分に分散させた後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させ得られた硬化物を得る。得られた硬化物をミクロトームにより薄片状のサンプルとして、透過型電子顕微鏡(TEM)において1万倍ないしは4万倍の拡大倍率の
写真で視野中の100個の磁性体粒子径を測定する。そして、磁性体の投影面積に等しい円の相当径を基に、個数平均粒径の算出を行う。また、画像解析装置により粒径を測定することも可能である。
なお、磁性体の個数平均粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて測定できる。具体的には、エポキシ樹脂中へ観察すべきトナー粒子を十分に分散させた後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させ得られた硬化物を得る。得られた硬化物をミクロトームにより薄片状のサンプルとして、透過型電子顕微鏡(TEM)において1万倍ないしは4万倍の拡大倍率の
写真で視野中の100個の磁性体粒子径を測定する。そして、磁性体の投影面積に等しい円の相当径を基に、個数平均粒径の算出を行う。また、画像解析装置により粒径を測定することも可能である。
磁性体は、例えば下記の方法で製造することができる。第一鉄塩水溶液に、鉄成分に対して当量又は当量以上の水酸化ナトリウム等のアルカリを加え、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製する。調製した水溶液のpHをpH7以上に維持しながら空気を吹き込み、水溶液を70℃以上に加温しながら水酸化第一鉄の酸化反応を行い、磁性酸化鉄粉体の芯となる種晶をまず生成する。
次に、種晶を含むスラリー状の液に前に加えたアルカリの添加量を基準として約1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを5~10に維持しながら空気を吹き込みながら水酸化第一鉄の反応を進め、種晶を芯にして磁性酸化鉄粉体を成長させる。この時、任意のpH及び反応温度、撹拌条件を選択することにより、磁性体の形状及び磁気特性をコントロールすることが可能である。酸化反応が進むにつれて液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは5未満にしない方が好ましい。このようにして得られた磁性体を定法によりろ過、洗浄、乾燥することにより磁性体を得ることができる。
次に、種晶を含むスラリー状の液に前に加えたアルカリの添加量を基準として約1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを5~10に維持しながら空気を吹き込みながら水酸化第一鉄の反応を進め、種晶を芯にして磁性酸化鉄粉体を成長させる。この時、任意のpH及び反応温度、撹拌条件を選択することにより、磁性体の形状及び磁気特性をコントロールすることが可能である。酸化反応が進むにつれて液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは5未満にしない方が好ましい。このようにして得られた磁性体を定法によりろ過、洗浄、乾燥することにより磁性体を得ることができる。
また、水系媒体中でトナーを製造する場合、磁性体表面を疎水化処理してもよい。疎水化処理の方法は特に制限されず、乾式法及び湿式法のどちらでもよい。乾式法にて表面処理をする場合、洗浄・ろ過・乾燥した磁性体にカップリング剤処理を行うことができる。湿式法にて表面処理を行う場合、酸化反応終了後、乾燥させたものを再分散させる、又は酸化反応終了後、洗浄、濾過して得られた酸化鉄体を乾燥せずに別の水系媒体中に再分散させ、カップリング処理を行うことができる。
磁性体の表面処理において使用できるカップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。より好ましく用いられるのはシランカップリング剤であり、例えば下記式(7)で示されるものである。
RmSiYn (7)
式中、Rはアルコキシ基を示し、mは1から3の整数を示し、Yはアルキル基、ビニル基、エポキシ基、(メタ)アクリル基などの官能基を示し、nは1から3の整数を示す。但し、m+n=4である。
式(7)のYがアルキル基であるものを好ましく用いることが出来る。より好ましいのは、Yが炭素数3以上16以下のアルキル基であり、特に好ましくはYが炭素数3以上10以下のアルキル基である。
上記シランカップリング剤を用いる場合、単独で処理する、或いは複数の種類を併用して処理することが可能である。複数の種類を併用する場合、それぞれのカップリング剤で個別に処理してもよいし、同時に処理してもよい。
用いるカップリング剤の総処理量は磁性体100質量部に対して0.9質量部以上3.0質量部以下であることが好ましく、磁性体の表面積、カップリング剤の反応性等に応じて処理剤の量を調整することができる。
RmSiYn (7)
式中、Rはアルコキシ基を示し、mは1から3の整数を示し、Yはアルキル基、ビニル基、エポキシ基、(メタ)アクリル基などの官能基を示し、nは1から3の整数を示す。但し、m+n=4である。
式(7)のYがアルキル基であるものを好ましく用いることが出来る。より好ましいのは、Yが炭素数3以上16以下のアルキル基であり、特に好ましくはYが炭素数3以上10以下のアルキル基である。
上記シランカップリング剤を用いる場合、単独で処理する、或いは複数の種類を併用して処理することが可能である。複数の種類を併用する場合、それぞれのカップリング剤で個別に処理してもよいし、同時に処理してもよい。
用いるカップリング剤の総処理量は磁性体100質量部に対して0.9質量部以上3.0質量部以下であることが好ましく、磁性体の表面積、カップリング剤の反応性等に応じて処理剤の量を調整することができる。
前述した材料に加えて、公知の機能性樹脂、帯電制御剤、導電性付与剤や滑剤、研磨剤等をトナー粒子に含有させてもよい。
(トナーの製造方法)
トナー粒子の製造方法としては、公知の乾式法、乳化重合法、溶解懸濁法、懸濁重合法等いずれの製造方法でもよい。トナー粒子の表面近傍の式(A)で示される構造の存在状態を本開示の範囲に制御するためには、次の各工程を有することが好ましい。
ポリエステル樹脂を含有する樹脂粒子を得る工程と、
得られた樹脂粒子を水系媒体に分散させて懸濁液を得る分散工程と、 得られた懸濁液
を、95℃以上においてpH(1)で処理した後に、pH(2)で処理する処理工程と、
処理工程で処理された懸濁液を50℃/min以上の冷却速度で冷却する冷却工程と、を有し、
pH(1)およびpH(2)が、下記式(10)および(11)を満たすように処理する工程。(以下、該要件を充足する処理工程を特に「高温高pH処理工程」と記載する。)
pH(1)<pH(2) (10)
6.0≦pH(2)≦10.5 (11)
トナー粒子の製造方法としては、公知の乾式法、乳化重合法、溶解懸濁法、懸濁重合法等いずれの製造方法でもよい。トナー粒子の表面近傍の式(A)で示される構造の存在状態を本開示の範囲に制御するためには、次の各工程を有することが好ましい。
ポリエステル樹脂を含有する樹脂粒子を得る工程と、
得られた樹脂粒子を水系媒体に分散させて懸濁液を得る分散工程と、 得られた懸濁液
を、95℃以上においてpH(1)で処理した後に、pH(2)で処理する処理工程と、
処理工程で処理された懸濁液を50℃/min以上の冷却速度で冷却する冷却工程と、を有し、
pH(1)およびpH(2)が、下記式(10)および(11)を満たすように処理する工程。(以下、該要件を充足する処理工程を特に「高温高pH処理工程」と記載する。)
pH(1)<pH(2) (10)
6.0≦pH(2)≦10.5 (11)
この高温高pH処理工程により、前記ポリエステル樹脂末端のカルボン酸をトナー粒子の表面側に配向させ、エステル結合部位をトナー粒子の表面近傍に偏在させることができると考えられる。そのため、式(A)で示される構造の配向状態をより精密に制御でき、トナー粒子の表面から100nm以内の深さに偏在させやすい。また、ポリエステル樹脂などの材料選択性も向上する。
95℃以上(より好ましくは95℃~100℃)という、通常より高温の条件下で上記pHの範囲内の処理を行うことで、ポリエステル樹脂内の分子の配向状態を動かしやすくできる。式(10)において、pH(2)をpH(1)よりも大きくすることで、得られた樹脂粒子中で固定化したポリエステル樹脂の配向状態を変更させやすくできる。
具体的には、式(11)においてpH(2)を6.0以上にすることでポリエステル樹脂の末端のカルボン酸が酸乖離しやすくなるため、ポリエステル樹脂の末端のカルボン酸側がトナー粒子の表面側に選択的に向きやすくなり、配向状態をより精密に制御しやすい。またpH(2)を10.5以下にすることで、粗粒の生成を引き起こしやすい泡の発生が抑制され、生成された粗粒起因の帯電不良に伴うカブリの発生を抑制できる。pH(2)は、より好ましくは7.0~9.0である。また、pH(1)は、より好ましくは3.0以上6.0未満である。
具体的には、式(11)においてpH(2)を6.0以上にすることでポリエステル樹脂の末端のカルボン酸が酸乖離しやすくなるため、ポリエステル樹脂の末端のカルボン酸側がトナー粒子の表面側に選択的に向きやすくなり、配向状態をより精密に制御しやすい。またpH(2)を10.5以下にすることで、粗粒の生成を引き起こしやすい泡の発生が抑制され、生成された粗粒起因の帯電不良に伴うカブリの発生を抑制できる。pH(2)は、より好ましくは7.0~9.0である。また、pH(1)は、より好ましくは3.0以上6.0未満である。
懸濁重合法、乳化凝集法など水系媒体中でトナー粒子を製造する場合には、樹脂粒子が水系媒体に分散している懸濁液が得られるので、該懸濁液を用いて上記高温高pH処理を行うことが好ましい。粉砕法など乾式でトナー粒子を製造する場合には、得られた樹脂粒子を水系媒体にリスラリーして懸濁液を得たのちに上記高温高pH処理工程を経ることが好ましい。高温高pH処理工程を経ない場合には、後述するような樹脂粒子に対する表面改質工程を行うことが好ましい。
本開示においては、水系媒体中で重合性単量体組成物を造粒し、前記重合性単量体組成物の粒子を形成する懸濁重合法によりトナー粒子を製造することが好ましい。
懸濁重合法によるトナー粒子の製造方法では、ポリエステル樹脂を含有する樹脂粒子を得る工程として、重合性単量体およびポリエステル樹脂を含有する重合性組成物の粒子を水系媒体の中で形成する造粒工程と、前記重合性組成物の前記粒子に含まれる前記重合性単量体を重合させることにより樹脂粒子を得る重合工程と、を有することができる。
重合工程後、前記高温高pH処理工程を行うことが好ましい。
さらに、高温高pH処理後に、結晶性材料のドメインの存在位置、サイズを制御する冷却工程、結晶性材料の結晶化度を制御する保持(アニール)工程、を経て所望の粒径を有するトナー粒子を得る工程があると好ましい。
懸濁重合法によるトナー粒子の製造方法では、ポリエステル樹脂を含有する樹脂粒子を得る工程として、重合性単量体およびポリエステル樹脂を含有する重合性組成物の粒子を水系媒体の中で形成する造粒工程と、前記重合性組成物の前記粒子に含まれる前記重合性単量体を重合させることにより樹脂粒子を得る重合工程と、を有することができる。
重合工程後、前記高温高pH処理工程を行うことが好ましい。
さらに、高温高pH処理後に、結晶性材料のドメインの存在位置、サイズを制御する冷却工程、結晶性材料の結晶化度を制御する保持(アニール)工程、を経て所望の粒径を有するトナー粒子を得る工程があると好ましい。
結晶性材料のドメインの存在位置およびサイズを制御するにあたっては、トナーの製造方法が、懸濁液を冷却する冷却工程を有することが好ましい。また、結晶性材料の結晶化度を制御する保持(アニール)工程を有することも好ましい。その中でも、高温高pH処理工程を経た懸濁液を冷却後の温度に下げるまでの冷却速度を高めることがより好ましい。具体的には、冷却速度が50℃/min以上であることが好ましく、50℃/min以
上350℃/min以下であることがより好ましく、100℃/min以上300℃/min以下であることがさらに好ましい。また、冷却工程の冷却開始温度が70℃以上100℃以下であることも好ましい。
上350℃/min以下であることがより好ましく、100℃/min以上300℃/min以下であることがさらに好ましい。また、冷却工程の冷却開始温度が70℃以上100℃以下であることも好ましい。
アニール工程のアニール温度が40℃以上65℃以下であることも好ましい。アニール工程の保持時間は特に制限されないが、1時間~10時間とすることができる。
以上のようにして得られた樹脂粒子に対し、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、トナー粒子を得ることができる。トナー粒子はそのままトナーとして用いることができるが、必要により流動性向上剤としての無機粒子を混合しトナー粒子の表面に付着させることで、トナーを得ることもできる。
無機粒子としては、公知のものが使用可能である。好ましくは、チタニア粒子、湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如きシリカ粒子、それらシリカをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、又はシリコーンオイル等により表面処理を施した無機粒子である。表面処理を施した無機粒子は、メタノール滴定試験によって滴定された疎水化度が30以上98以下であることが好ましい。
以下、粉砕法によるトナー粒子の製造方法の一例を詳細に説明する。 原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、ポリエステル樹脂、及び、必要に応じて結着樹脂、着色剤、その他の添加剤等を、所定量秤量して配合し、混合することができる。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、FMミキサー、ナウターミキサー、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。
次に、混合した材料を溶融混練して、着色剤等を分散させて混練物を得ることができる。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る。連続生産できる優位性から、1軸又は2軸押出機が好ましい。1軸又は2軸押出機としては例えば、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混練物は、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。
ついで、混練物の冷却物を、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕することができる。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(フロイント・ターボ株式会社製)やエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕することができる。
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し、樹脂粒子を得ることができる。
更に、得られた樹脂粒子を水系媒体にリスラリーして懸濁液を得たのちに上記高温高pH処理工程を経ることが好ましい。高温高pH処理工程を経ない場合には、得られた樹脂粒子を表面改質工程で表面改質、すなわち球形化処理を行うことが好ましい。表面改質工程としては、熱風を用いた熱球形化処理が好ましく用いられる。熱風を用いた樹脂粒子の表面改質処理に使用できる装置としては、例えば、サーフュージョンシステム(日本ニユ
ーマチック工業社製)がある。また、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、クリプトロンコスモシステム(川崎重工業社製)、イノマイザーシステム(ホソカワミクロン社製)などのき高速気流中衝撃法を応用した表面改質装置、メカノフュージヨンシステム(ホソカワミクロン社製)、メカノミル(岡田精工社社製)などの乾式メカノケミカル法を応用した表面改質装置において、樹脂粒子を加熱することで表面改質を行ってもよい。
ーマチック工業社製)がある。また、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、クリプトロンコスモシステム(川崎重工業社製)、イノマイザーシステム(ホソカワミクロン社製)などのき高速気流中衝撃法を応用した表面改質装置、メカノフュージヨンシステム(ホソカワミクロン社製)、メカノミル(岡田精工社社製)などの乾式メカノケミカル法を応用した表面改質装置において、樹脂粒子を加熱することで表面改質を行ってもよい。
また、図5に示すような表面改質装置を用いることもできる。オートフィーダー102を用い、樹脂粒子101は供給ノズル103を通り、表面改質装置内部104に供給される。ブロワー109により、表面改質装置内部104の空気は吸引されているので、供給ノズル103から導入された樹脂粒子101は機内に分散する。機内に分散された樹脂粒子101は、熱風導入口105から導入される熱風で、瞬間的に熱が加えられて表面改質される。導入される熱風の温度は100℃以上450℃以下に調整可能であり、トナー処方に応じて随時、設定変更することが出来る。熱風の温度を100℃以上とすることは、熱処理の均一性や生産性の観点から好ましい。また、熱風の温度を450℃以下とすると、表面改質装置自体の大型化を抑制できたり、処理時の樹脂粒子が受ける熱エネルギーを調整することが容易となったりする。また、表面改質装置内の温度コントロールが十分に行えるようになり、融着現象が発生することを抑制できる場合がある。
図5の装置ではヒーターにより熱風を発生させているが、樹脂粒子の表面改質に十分な熱風を発生させられるものであればヒーターに限定されない。表面改質された樹脂粒子107は、冷風導入口106から導入される冷風で瞬時に冷却されてもよい。このとき、冷風としては除湿された圧縮エアーまたはN2ガスを用いることができる。また、該冷風の他に装置内に導入される気流との相互作用によって装置内に最適な温度分布を構成する観点から、冷風の温度は-100℃以上60℃以下であることが好ましく、より好ましくは-20℃以上20℃以下である。冷風の温度が-100℃~60℃であると、熱処理に過剰なエネルギーが必要になる場合が減り、処理自体が均一になりやすい。
また、樹脂粒子を球形化してもよい。例えば、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工業社製)などを用いて、樹脂粒子の球形化を行うことができる。
得られた樹脂粒子はそのままトナー粒子とすることができ、該トナー粒子はそのままトナーとすることができ、必要により流動性向上剤としての無機粒子をトナー粒子と混合しトナー粒子の表面に付着させることでトナーを得ることができる。しかしながら、得られた樹脂粒子を水系媒体にリスラリーして懸濁液を得たのちに、上述の高温高pH処理を行うことが好ましい。
その後、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、必要により流動性向上剤としての無機粒子を混合し表面に付着させることでトナーを得ることができる。無機粒子としては、公知のものが使用可能である。好ましくは、チタニア粒子、湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如きシリカ粒子、それらシリカをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、又はシリコーンオイル等により表面処理を施した無機粒子である。表面処理を施した無機粒子は、メタノール滴定試験によって滴定された疎水化度が30以上98以下であることが好ましい。
以下、乳化凝集法によるトナー粒子の製造方法の一例を詳細に説明する。
(重合体分散液調製工程)
結着樹脂粒子分散液は、例えば、以下のようにして調製される。結着樹脂が、ビニル系
単量体の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂)である場合には、ビニル系単量体をイオン性界面活性剤中で乳化重合やシード重合等を行うことにより、ビニル系樹脂の粒子をイオン性界面活性剤に分散させてなる分散液を調製することができる。
(重合体分散液調製工程)
結着樹脂粒子分散液は、例えば、以下のようにして調製される。結着樹脂が、ビニル系
単量体の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂)である場合には、ビニル系単量体をイオン性界面活性剤中で乳化重合やシード重合等を行うことにより、ビニル系樹脂の粒子をイオン性界面活性剤に分散させてなる分散液を調製することができる。
結着樹脂が、ポリエステル樹脂などのビニル系樹脂以外の樹脂の場合には、イオン性界面活性剤や高分子電解質を溶解した水系媒体に該樹脂を混合する。その後、この溶液を樹脂の融点又は軟化点以上に加熱して溶解させ、ホモジナイザー等の剪断力の強力な分散機を用い、結着樹脂粒子をイオン性界面活性剤に分散させてなる分散液が調製することができる。
分散の手段としては、特に制限はないが、例えば、回転剪断型ホモジナイザーやメディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどのそれ自体公知の分散装置が挙げられる。また、分散液を調製する方法として転相乳化法を用いてもよい。転相乳化法は、結着樹脂を有機溶媒に溶解し、必要に応じて中和剤や分散安定剤を添加して、撹拌下にて、水系溶媒を滴下して、乳化粒子を得た後、樹脂分散液中の有機溶媒を除去して、乳化液を得る方法である。このとき、中和剤や分散安定剤の投入順は適宜変更してもよい。
分散の手段としては、特に制限はないが、例えば、回転剪断型ホモジナイザーやメディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどのそれ自体公知の分散装置が挙げられる。また、分散液を調製する方法として転相乳化法を用いてもよい。転相乳化法は、結着樹脂を有機溶媒に溶解し、必要に応じて中和剤や分散安定剤を添加して、撹拌下にて、水系溶媒を滴下して、乳化粒子を得た後、樹脂分散液中の有機溶媒を除去して、乳化液を得る方法である。このとき、中和剤や分散安定剤の投入順は適宜変更してもよい。
乳化凝集法では、必要に応じて、着色剤粒子分散液を用いることができる。着色剤粒子分散液は、少なくとも着色剤粒子を分散剤中に分散させてなるものである。乳化凝集法では、必要に応じて、ワックス粒子分散液を用いることができる。ワックス粒子分散液は、少なくともワックス粒子を分散剤中に分散させてなるものである。
(凝集工程)
凝集粒子を形成する凝集工程は、結着樹脂粒子、並びに必要に応じて着色剤粒子、及びワックス粒子等を含む水系媒体中で、結着樹脂粒子、並びに必要に応じて添加される着色剤粒子及びワックス粒子等を含む凝集粒子を形成する工程である。
凝集粒子を形成する凝集工程は、結着樹脂粒子、並びに必要に応じて着色剤粒子、及びワックス粒子等を含む水系媒体中で、結着樹脂粒子、並びに必要に応じて添加される着色剤粒子及びワックス粒子等を含む凝集粒子を形成する工程である。
(融合工程)
融合工程は、得られた凝集粒子を加熱して融着する工程である。融合工程に入る前に、トナー粒子間の融着を防ぐため、pH調整剤、極性界面活性剤、非極性界面活性剤等を適宜投入することができる。
加熱の温度としては、凝集粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度(樹脂の種類が2種類以上の場合は最も高いガラス転移温度を有する樹脂のガラス転移温度)以上、該樹脂の分解温度未満であればよい。したがって、前記加熱の温度は、前記結着樹脂粒子の樹脂の種類に応じて異なり、一概に規定することはできないが、一般的には凝集粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度以上140℃以下である。なお、加熱は、それ自体公知の加熱装置・器具を用いて行うことができる。
融合工程は、得られた凝集粒子を加熱して融着する工程である。融合工程に入る前に、トナー粒子間の融着を防ぐため、pH調整剤、極性界面活性剤、非極性界面活性剤等を適宜投入することができる。
加熱の温度としては、凝集粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度(樹脂の種類が2種類以上の場合は最も高いガラス転移温度を有する樹脂のガラス転移温度)以上、該樹脂の分解温度未満であればよい。したがって、前記加熱の温度は、前記結着樹脂粒子の樹脂の種類に応じて異なり、一概に規定することはできないが、一般的には凝集粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度以上140℃以下である。なお、加熱は、それ自体公知の加熱装置・器具を用いて行うことができる。
融着の時間としては、加熱の温度が高ければ短い時間で足り、加熱の温度が低ければ長い時間とすることが好ましい。即ち、融着の時間は、加熱の温度に依存するので一概に規定することはできないが、一般的には30分以上10時間以下である。
上記、分散液調製工程、凝集工程、および融合工程を得ることで、樹脂粒子が得られる。得られた樹脂粒子をそのまま公知の方法による濾過、洗浄、乾燥などの次工程に進ませてトナー粒子を得ることもできるが、前記高温高pH処理を経ることが好ましい。
その後、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、必要により流動性向上剤としての無機粒子を混合し表面に付着させることでトナーを得ることができる。無機粒子としては、公知のものが使用可能である。好ましくは、チタニア粒子、湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如きシリカ粒子、それらシリカをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、又はシリコーンオイル等により表面処理を施した無機粒子である。表面処理を施した無機粒子は、メタノール滴定試験によって滴定された疎水化度が30以上98以下であることが好ましい。
上記、分散液調製工程、凝集工程、および融合工程を得ることで、樹脂粒子が得られる。得られた樹脂粒子をそのまま公知の方法による濾過、洗浄、乾燥などの次工程に進ませてトナー粒子を得ることもできるが、前記高温高pH処理を経ることが好ましい。
その後、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、必要により流動性向上剤としての無機粒子を混合し表面に付着させることでトナーを得ることができる。無機粒子としては、公知のものが使用可能である。好ましくは、チタニア粒子、湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如きシリカ粒子、それらシリカをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、又はシリコーンオイル等により表面処理を施した無機粒子である。表面処理を施した無機粒子は、メタノール滴定試験によって滴定された疎水化度が30以上98以下であることが好ましい。
<各種物性の測定方法>
次に、ポリエステル樹脂、トナー粒子及びトナーに係る物性の測定方法は以下に示す通りである。後述の実施例においてもこれらの方法に基づいて物性値を測定している。
次に、ポリエステル樹脂、トナー粒子及びトナーに係る物性の測定方法は以下に示す通りである。後述の実施例においてもこれらの方法に基づいて物性値を測定している。
<トナー軟化点の測定方法>
トナーの軟化点の測定は、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。
本開示においては、「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Ymaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Yminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Ymax-Ymin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとYmin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。
測定試料としては、約1.6gのトナーを、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。
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:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
トナーの軟化点の測定は、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。
本開示においては、「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Ymaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Yminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Ymax-Ymin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとYmin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。
測定試料としては、約1.6gのトナーを、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。
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:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
<飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)による、イオン量(二次イオン質量/二次イオン電荷数(m/z))の測定方法>
TOF-SIMSを用いたイオン量(ピーク強度)の測定には、アルバック・ファイ社製、TRIFT-IVを使用する。
分析条件は以下の通りである。
サンプル調整:トナーをインジウムシートに付着させる
サンプル前処理:なし
一次イオン:Auイオン
加速電圧:30kV
電荷中和モード:On
測定モード:Positive
ラスター:200μm
測定時間:60s
TOF-SIMSを用いたイオン量(ピーク強度)の測定には、アルバック・ファイ社製、TRIFT-IVを使用する。
分析条件は以下の通りである。
サンプル調整:トナーをインジウムシートに付着させる
サンプル前処理:なし
一次イオン:Auイオン
加速電圧:30kV
電荷中和モード:On
測定モード:Positive
ラスター:200μm
測定時間:60s
通常、TOF-SIMSは表面分析手法であり、深さ方向のデータはおよそ1nmのデータとなる。そのためトナー粒子内部の強度はアルゴンガスクラスターイオンによりトナ
ー粒子をスパッタし、表面を削ることで測定を行う。
スパッタ条件は以下の通りである。
加速電圧:10kV
電流:3.4nA
ラスター:600μm
照射時間:5s
ー粒子をスパッタし、表面を削ることで測定を行う。
スパッタ条件は以下の通りである。
加速電圧:10kV
電流:3.4nA
ラスター:600μm
照射時間:5s
深さの測定は事前に同条件でポリメチルメタクリレート(PMMA)膜をスパッタすることで照射時間と関係を確認し、300sの照射時間で表面を100nm削ることを確認した。
本開示において、上記条件において1回スパッタするごとに1回測定を行うことを繰り返し、トナー粒子の表面から深さ100nmにおける強度は上記条件で60回スパッタした際に測定されたイオン量の値とする。
また、トナー粒子の最表面における強度は、トナーから外添剤を下記方法で外してトナー粒子を得たのち、トナー粒子のスパッタを行わず測定されたイオン量の値とする。
本開示において、上記条件において1回スパッタするごとに1回測定を行うことを繰り返し、トナー粒子の表面から深さ100nmにおける強度は上記条件で60回スパッタした際に測定されたイオン量の値とする。
また、トナー粒子の最表面における強度は、トナーから外添剤を下記方法で外してトナー粒子を得たのち、トナー粒子のスパッタを行わず測定されたイオン量の値とする。
規格値、A(0)、A(100)、A(dmax)の算出・定義:アルバック・ファイ社標準ソフト(Win Cadense)に従い、式(A)で示される構造の質量数である43.5~44.5の合計カウント数を式(A)で示される構造のイオン量(二次イオン質量/二次イオン電荷数(m/z))とし、この値をトナーの測定においてカウントした全イオン量で割った値を規格値とする。該規格値を算出する操作を、上記条件で60回測定したイオン量すべてについて行い、縦軸を規格値、横軸をトナー粒子の表面からの深さd(nm)としてプロットし、図1に示すようなグラフを得る。
前述の通り、トナーから外添剤を外したトナー粒子の表面(トナー粒子の表面から深さ0nm)における規格値をA(0)とする。また、トナー粒子の表面から深さ100nmにおける規格値をA(100)とする。さらに、トナー粒子の表面から深さ100nmまでイオン量を測定した規格値において、その規格値がA(0)の値の1.05倍以上であり、かつA(100)の値の1.05倍以上であるときの値を有するときにその規格値をピークと定義し、その中で最大のピークを、A(dmax)とする。
前述の通り、トナーから外添剤を外したトナー粒子の表面(トナー粒子の表面から深さ0nm)における規格値をA(0)とする。また、トナー粒子の表面から深さ100nmにおける規格値をA(100)とする。さらに、トナー粒子の表面から深さ100nmまでイオン量を測定した規格値において、その規格値がA(0)の値の1.05倍以上であり、かつA(100)の値の1.05倍以上であるときの値を有するときにその規格値をピークと定義し、その中で最大のピークを、A(dmax)とする。
<外添剤の除去>
(1)非磁性トナーの場合
イオン交換水100mLにスクロース(キシダ化学製)160g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上記シェイカーにて1分当たり350往復の条件で30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(H-9R;株式会社コクサン社製)にて、58.33S-1、30分間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外添剤が存在する。上層のトナー粒子を採取してろ過し、40℃に温めたイオン交換水2Lで通水洗浄し、洗浄したトナー粒子を取り出す。
(1)非磁性トナーの場合
イオン交換水100mLにスクロース(キシダ化学製)160g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上記シェイカーにて1分当たり350往復の条件で30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(H-9R;株式会社コクサン社製)にて、58.33S-1、30分間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外添剤が存在する。上層のトナー粒子を採取してろ過し、40℃に温めたイオン交換水2Lで通水洗浄し、洗浄したトナー粒子を取り出す。
(2)磁性トナーの場合
イオン交換水100mLに、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(株)製)を6mL入れ分散媒を作製する。この分散媒に、トナー5gを添加し、超音波分散機(アズワン(株)VS-150)で5分間分散させる。その後、いわき産
業(株)製「KM Shaker」(model:V.SX)にセットし、1分当たり350往復の条件で20分間振盪する。
その後、ネオジム磁石を用いてトナー粒子を拘束し採取する。このトナーを40℃に温めたイオン交換水2Lで通水洗浄し、洗浄したトナー粒子を取り出す。
イオン交換水100mLに、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(株)製)を6mL入れ分散媒を作製する。この分散媒に、トナー5gを添加し、超音波分散機(アズワン(株)VS-150)で5分間分散させる。その後、いわき産
業(株)製「KM Shaker」(model:V.SX)にセットし、1分当たり350往復の条件で20分間振盪する。
その後、ネオジム磁石を用いてトナー粒子を拘束し採取する。このトナーを40℃に温めたイオン交換水2Lで通水洗浄し、洗浄したトナー粒子を取り出す。
〈グラジエントポリマー溶出クロマトグラフィー(GPEC)〉
測定に供する試料としては、クロロホルムを用いて樹脂濃度が0.1質量%となるように調整し、その溶液を0.45μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過したものを用いた。グラジエントポリマー溶出クロマトグラフィー(GPEC)測定条件を以下に示す。
装置 :ULTIMATE3000(Thermo Fisher Scientific製)
移動相 :A クロロホルム(HPLC)、B アセトニトリル(HPLC)
グラジエント:2min(A/B=0/100)→25min(A/B=100/0)
(なお、移動相の変化の勾配は直線になるようした。)
流速 :1.0mL/分
注入 :0.1質量%×20μL
カラム :Tosoh TSKgel ODS(4.6mmφ×150mm×5μm)
カラム温度 :40℃
検出器 :Corona荷電化粒子検出器(Corona-CAD)(Thermo
Fisher Scientific製)
なお、各ピークの化学種、溶出時の移動相の組成等による検出感度の違いに起因するピーク強度のばらつきの影響を無くし、試料間での比較をし易くするため、各クロマトグラム上の最大強度のピークトップで縦軸の規格化を行い、同一の表示スケールとなるように調整する。
測定で得られた最大強度のピークトップの規格値をS(1)したとき、次に高い強度のピークトップの規格値をS(2)とする。なお、最大強度のピークトップの規格値であるS(1)の0.10倍以上の規格値を有するものをピークとみなす。
測定に供する試料としては、クロロホルムを用いて樹脂濃度が0.1質量%となるように調整し、その溶液を0.45μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過したものを用いた。グラジエントポリマー溶出クロマトグラフィー(GPEC)測定条件を以下に示す。
装置 :ULTIMATE3000(Thermo Fisher Scientific製)
移動相 :A クロロホルム(HPLC)、B アセトニトリル(HPLC)
グラジエント:2min(A/B=0/100)→25min(A/B=100/0)
(なお、移動相の変化の勾配は直線になるようした。)
流速 :1.0mL/分
注入 :0.1質量%×20μL
カラム :Tosoh TSKgel ODS(4.6mmφ×150mm×5μm)
カラム温度 :40℃
検出器 :Corona荷電化粒子検出器(Corona-CAD)(Thermo
Fisher Scientific製)
なお、各ピークの化学種、溶出時の移動相の組成等による検出感度の違いに起因するピーク強度のばらつきの影響を無くし、試料間での比較をし易くするため、各クロマトグラム上の最大強度のピークトップで縦軸の規格化を行い、同一の表示スケールとなるように調整する。
測定で得られた最大強度のピークトップの規格値をS(1)したとき、次に高い強度のピークトップの規格値をS(2)とする。なお、最大強度のピークトップの規格値であるS(1)の0.10倍以上の規格値を有するものをピークとみなす。
<ポリエステル樹脂の分子量の測定方法>
結晶性ポリエステル分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
まず、室温で結晶性ポリエステル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
溶離液:THF
流速:0.6ml/min
オーブン温度:40℃
試料注入量:0.020ml
試料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。
結晶性ポリエステル分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
まず、室温で結晶性ポリエステル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
溶離液:THF
流速:0.6ml/min
オーブン温度:40℃
試料注入量:0.020ml
試料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。
<ポリエステル樹脂の酸価>
酸価は試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。本開示における酸価は、JIS K 0070-1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
0.1モル/l水酸化カリウムエチルアルコール溶液(キシダ化学社製)を用いて滴定を行う。上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクターは、電位差滴定装置(京都電子工業株式会社製 電位差滴定測定装置AT-510)を用いて求めることができる。0.100モル/l塩酸100mlを250mlトールビーカーに取り、上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液で滴定し、中和に要した上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液の量から求める。上記0.100モル/l塩酸は、JIS K 8001-1998に準じて作成されたものを用いる。
酸価は試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。本開示における酸価は、JIS K 0070-1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
0.1モル/l水酸化カリウムエチルアルコール溶液(キシダ化学社製)を用いて滴定を行う。上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクターは、電位差滴定装置(京都電子工業株式会社製 電位差滴定測定装置AT-510)を用いて求めることができる。0.100モル/l塩酸100mlを250mlトールビーカーに取り、上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液で滴定し、中和に要した上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液の量から求める。上記0.100モル/l塩酸は、JIS K 8001-1998に準じて作成されたものを用いる。
下記に酸価測定の際の測定条件を示す。
滴定装置:電位差滴定装置AT-510(京都電子工業株式会社製)
電極:複合ガラス電極ダブルジャンクション型(京都電子工業株式会社製)
滴定装置用制御ソフトウエア:AT-WIN
滴定解析ソフト:Tview
滴定時における滴定パラメーター並びに制御パラメーターは下記のように行う。
滴定パラメーター
滴定モード:ブランク滴定
滴定様式:全量滴定
最大滴定量:20ml
滴定前の待ち時間:30秒
滴定方向:自動
制御パラメーター
終点判断電位:30dE
終点判断電位値:50dE/dmL
終点検出判断:設定しない
制御速度モード:標準
ゲイン:1
データ採取電位:4mV
データ採取滴定量:0.1ml
滴定装置:電位差滴定装置AT-510(京都電子工業株式会社製)
電極:複合ガラス電極ダブルジャンクション型(京都電子工業株式会社製)
滴定装置用制御ソフトウエア:AT-WIN
滴定解析ソフト:Tview
滴定時における滴定パラメーター並びに制御パラメーターは下記のように行う。
滴定パラメーター
滴定モード:ブランク滴定
滴定様式:全量滴定
最大滴定量:20ml
滴定前の待ち時間:30秒
滴定方向:自動
制御パラメーター
終点判断電位:30dE
終点判断電位値:50dE/dmL
終点検出判断:設定しない
制御速度モード:標準
ゲイン:1
データ採取電位:4mV
データ採取滴定量:0.1ml
本試験;測定サンプル0.100gを250mlのトールビーカーに精秤し、トルエン/エタノール(3:1)の混合溶液150mlを加え、1時間かけて溶解する。上記電位差滴定装置を用い、上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液を用いて滴定する。
空試験;試料を用いない(すなわちトルエン/エタノール(3:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
A=[(C-B)×f×5.611]/S
式中、A:酸価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウムエチルアルコール溶液の添加量(ml)、C:本試験の水酸化カリウムエチルアルコール溶液の添加量(ml)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。
空試験;試料を用いない(すなわちトルエン/エタノール(3:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
A=[(C-B)×f×5.611]/S
式中、A:酸価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウムエチルアルコール溶液の添加量(ml)、C:本試験の水酸化カリウムエチルアルコール溶液の添加量(ml)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。
<トナー粒子中のポリエステル樹脂の各ユニットの同定と含有量の定量方法>
上記分析には、熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析計(以下、熱分解GC/MSともいう)及びNMRを用いる。なお、本開示では、分子量1500以上の成分を測定の対象とする。分子量1500未満の領域は、ワックスの割合が高く、樹脂成分がほぼ含有されていない領域と思われるためである。
熱分解GC/MSでは、ポリエステル樹脂中の全構成ユニットを決定し、各ユニットの
ピーク面積から各ユニットの含有量を求めることができるが、定量を行うには基準となる濃度既知のサンプルによるピーク強度の規格化が必要となる。一方、NMRではポリエステル樹脂中の全構成ユニットの決定および定量を、濃度既知のサンプルを用いることなく求めることが可能である。そこで、構成ユニットの同定には、NMRと熱分解GC/MSの両方のスペクトルを状況に応じて比較しながら行う。
具体的には、NMR測定時の抽出溶媒である、重水素化クロロホルムに溶けない樹脂成分が5.0質量%未満の場合、NMRの測定による定量を行う。
一方、NMR測定時の抽出溶媒である、重水素化クロロホルムに溶けない樹脂成分が5.0質量%以上存在した場合には、重水素化クロロホルム可溶分に対して、NMRおよび熱分解GC/MSの両方の測定を行い、重水素化クロロホルム不溶分に対して、熱分解GC/MSの測定を行う。この場合は、先ず重水素化クロロホルム可溶分のNMR測定を行い、構成ユニットの同定と定量を行う(定量結果1)。次いで、重水素化クロロホルム可溶分に対して、熱分解GC/MS測定を行い、各構成ユニットに帰属されるピークのピーク面積を求める。NMR測定で得られた定量結果1を用いて、各構成ユニットの量と熱分解GC/MSのピーク面積との関係を求める。次いで、重水素化クロロホルム不溶分の熱分解GC/MS測定を行い、各構成ユニットに帰属されるピークのピーク面積を求める。重水素化クロロホルム可溶分の測定で得られた各構成ユニットの量と熱分解GC/MSのピーク面積との関係から、重水素化クロロホルム不溶分における構成ユニットの定量を行う(定量結果2)。そして、定量結果1と定量結果2とを合わせて、最終的な各構成ユニットの定量結果となる。
上記分析には、熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析計(以下、熱分解GC/MSともいう)及びNMRを用いる。なお、本開示では、分子量1500以上の成分を測定の対象とする。分子量1500未満の領域は、ワックスの割合が高く、樹脂成分がほぼ含有されていない領域と思われるためである。
熱分解GC/MSでは、ポリエステル樹脂中の全構成ユニットを決定し、各ユニットの
ピーク面積から各ユニットの含有量を求めることができるが、定量を行うには基準となる濃度既知のサンプルによるピーク強度の規格化が必要となる。一方、NMRではポリエステル樹脂中の全構成ユニットの決定および定量を、濃度既知のサンプルを用いることなく求めることが可能である。そこで、構成ユニットの同定には、NMRと熱分解GC/MSの両方のスペクトルを状況に応じて比較しながら行う。
具体的には、NMR測定時の抽出溶媒である、重水素化クロロホルムに溶けない樹脂成分が5.0質量%未満の場合、NMRの測定による定量を行う。
一方、NMR測定時の抽出溶媒である、重水素化クロロホルムに溶けない樹脂成分が5.0質量%以上存在した場合には、重水素化クロロホルム可溶分に対して、NMRおよび熱分解GC/MSの両方の測定を行い、重水素化クロロホルム不溶分に対して、熱分解GC/MSの測定を行う。この場合は、先ず重水素化クロロホルム可溶分のNMR測定を行い、構成ユニットの同定と定量を行う(定量結果1)。次いで、重水素化クロロホルム可溶分に対して、熱分解GC/MS測定を行い、各構成ユニットに帰属されるピークのピーク面積を求める。NMR測定で得られた定量結果1を用いて、各構成ユニットの量と熱分解GC/MSのピーク面積との関係を求める。次いで、重水素化クロロホルム不溶分の熱分解GC/MS測定を行い、各構成ユニットに帰属されるピークのピーク面積を求める。重水素化クロロホルム可溶分の測定で得られた各構成ユニットの量と熱分解GC/MSのピーク面積との関係から、重水素化クロロホルム不溶分における構成ユニットの定量を行う(定量結果2)。そして、定量結果1と定量結果2とを合わせて、最終的な各構成ユニットの定量結果となる。
具体的には、以下の操作を行う。
(1)トナー500mgを30mLのガラス製サンプル瓶に精秤し、重水素化クロロホルムを10mL加えた後、蓋をし、超音波分散機によって1時間分散し溶解させる。次いで、0.4μm径のメンブランフィルターによりろ過を行い、ろ液を回収する。この際、重水素化クロロホルム不溶分は、メンブランフィルター上に残存する。
(2)ろ液のうち3mLから、分取高効率液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて、フラクションコレクターにより分子量1500未満の成分を除き、分子量1500未満の成分が除かれた樹脂溶液を回収する。ロータリーエバポレーターを用いて回収した溶液からクロロホルムを除去し、樹脂を得る。なお、分子量1500未満の成分については、分子量が既知のポリスチレン樹脂の測定をあらかじめ行い、溶出時間を求めておくことで決定しておく。
(3)得られた樹脂20mgを、重水素化クロロホルム1mLに溶解させ、1H-NMR測定を行い、ポリエステル樹脂に使用される各構成ユニットについて、スペクトルを帰属し、定量値を求める。
(4)重水素クロロホルム不溶分の分析が必要であれば、熱分解GC/MSにて分析を行う。必要に応じて、メチル化などの誘導化処理を行う。
(1)トナー500mgを30mLのガラス製サンプル瓶に精秤し、重水素化クロロホルムを10mL加えた後、蓋をし、超音波分散機によって1時間分散し溶解させる。次いで、0.4μm径のメンブランフィルターによりろ過を行い、ろ液を回収する。この際、重水素化クロロホルム不溶分は、メンブランフィルター上に残存する。
(2)ろ液のうち3mLから、分取高効率液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて、フラクションコレクターにより分子量1500未満の成分を除き、分子量1500未満の成分が除かれた樹脂溶液を回収する。ロータリーエバポレーターを用いて回収した溶液からクロロホルムを除去し、樹脂を得る。なお、分子量1500未満の成分については、分子量が既知のポリスチレン樹脂の測定をあらかじめ行い、溶出時間を求めておくことで決定しておく。
(3)得られた樹脂20mgを、重水素化クロロホルム1mLに溶解させ、1H-NMR測定を行い、ポリエステル樹脂に使用される各構成ユニットについて、スペクトルを帰属し、定量値を求める。
(4)重水素クロロホルム不溶分の分析が必要であれば、熱分解GC/MSにて分析を行う。必要に応じて、メチル化などの誘導化処理を行う。
<NMRの測定条件>
測定装置:ブルカー・バイオスピン(株)社製 Bruker AVANCE 500
測定核:1H
測定周波数:500.1MHz
積算回数:16回
測定温度:室温
測定装置:ブルカー・バイオスピン(株)社製 Bruker AVANCE 500
測定核:1H
測定周波数:500.1MHz
積算回数:16回
測定温度:室温
<熱分解GC/MSの測定条件>
熱分解装置:日本分析工業(株)社製 TPS-700
熱分解温度:400℃~600℃での適正値、本件では590℃
GC/MS装置:サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)社製 ISQ
カラム:「HP5-MS」(アジレント/19091S-433)、長さ30m、内径0
.25mm、膜厚0.25μm
(GC/MS条件)
注入口条件:
InletTemp:250℃、
SplitFlow:50ml/min
GC昇温条件:40℃(5min)→10℃/min(300℃)→300℃(20min)
マスレンジ:m/z=10~550
熱分解装置:日本分析工業(株)社製 TPS-700
熱分解温度:400℃~600℃での適正値、本件では590℃
GC/MS装置:サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)社製 ISQ
カラム:「HP5-MS」(アジレント/19091S-433)、長さ30m、内径0
.25mm、膜厚0.25μm
(GC/MS条件)
注入口条件:
InletTemp:250℃、
SplitFlow:50ml/min
GC昇温条件:40℃(5min)→10℃/min(300℃)→300℃(20min)
マスレンジ:m/z=10~550
<ポリエステル樹脂の誘電正接の測定方法>
4284AプレシジョンLCRメーター(ヒューレット・パッカード社製)を用いて、周波数10000Hzにおける複素誘電率の測定値から誘電正接(tanδ=ε”/ε’)を算出する。
乳鉢で粗粉砕したポリエステル樹脂を0.3g~0.7g秤量し、350Kgf/cm2の荷重を2分間かけて成型し、直径25mm、厚さ1mm以下の円盤状の測定試料にする。この測定試料を直径25mmの誘電率測定治具(電極)を装着したARES(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製)を用い、25℃で、350gの荷重をかけた状態で1000Hz~100000Hzの周波数範囲で3回測定する。そして、各測定の10000Hzにおける測定値の平均値を算出することにより得られる。
ポリエステル樹脂を単独で入手できる場合は、当該ポリエステル樹脂を用いて測定することができる。トナーのみ入手できている場合は、上記ポリエステル樹脂の各ユニットの同定と含有量の定量で記載した(1)~(2)の操作と同様の操作を行ってトナーからポリエステル樹脂を単離してから誘電正接の測定を行う。
4284AプレシジョンLCRメーター(ヒューレット・パッカード社製)を用いて、周波数10000Hzにおける複素誘電率の測定値から誘電正接(tanδ=ε”/ε’)を算出する。
乳鉢で粗粉砕したポリエステル樹脂を0.3g~0.7g秤量し、350Kgf/cm2の荷重を2分間かけて成型し、直径25mm、厚さ1mm以下の円盤状の測定試料にする。この測定試料を直径25mmの誘電率測定治具(電極)を装着したARES(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製)を用い、25℃で、350gの荷重をかけた状態で1000Hz~100000Hzの周波数範囲で3回測定する。そして、各測定の10000Hzにおける測定値の平均値を算出することにより得られる。
ポリエステル樹脂を単独で入手できる場合は、当該ポリエステル樹脂を用いて測定することができる。トナーのみ入手できている場合は、上記ポリエステル樹脂の各ユニットの同定と含有量の定量で記載した(1)~(2)の操作と同様の操作を行ってトナーからポリエステル樹脂を単離してから誘電正接の測定を行う。
<結晶性材料のドメインの平均個数、長径の個数平均径および割合の算出方法>
結晶性材料のドメインの長径の個数平均径とは、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察されるトナー断面画像をもとに、結晶性材料のドメインの長径から求められる個数平均径を意味する。
透過型電子顕微鏡(TEM)で観察されるトナー断面は以下のようにして作製する。
トナー粒子断面の観察は、トナー粒子断面をルテニウム染色することによって行う。結晶性材料は、非晶性樹脂よりもルテニウムで染色されにくいため、コントラストが明瞭になり、観察が容易となる。
まず、カバーガラス(松波硝子社、角カバーグラス 正方形 No.1)上に、トナーを一層となるように散布し、オスミウム・プラズマコーター(filgen社、OPC80T)を用いて、保護膜としてトナーにOs膜(5nm)及びナフタレン膜(20nm)を施す。次に、PTFE製のチューブ(Φ1.5mm×Φ3mm×3mm)に光硬化性樹脂D800(日本電子社)を充填し、チューブの上に前記カバーガラスをトナーが光硬化性樹脂D800に接するような向きで静かに置く。この状態で光を照射して樹脂を硬化させた後、カバーガラスとチューブを取り除くことで、最表面にトナーが包埋された円柱型の樹脂を形成する。超音波ウルトラミクロトーム(Leica社、UC7)により、切削速度0.6mm/sで、円柱型の樹脂の最表面からトナー粒子の半径(重量平均粒径(D4)が8.0μmの場合は4.0μm)の長さだけ切削して、トナー粒子の断面を出す。次に、磁性トナーの場合は膜厚250nmに、非磁性トナーの場合は膜厚70nmになるように切削し、トナー粒子断面の薄片サンプルを作製した。このような手法で切削することで、トナー粒子中心部の断面を得ることができる。
得られた薄片サンプルを真空電子染色装置(filgen社、VSC4R1H)を用いて、RuO4ガス500Pa雰囲気で15分間染色し、TEM(JEOL社、JEM2800)を用いてTEM観察を行う。
TEMのプローブサイズは1nm、画像サイズ1024×1024pixelにて画像を取得した。また、明視野像のDetector ControlパネルのContra
stを1425、Brightnessを3750、Image ControlパネルのContrastを0.0、Brightnessを0.5、Gammmaを1.00に調整して、画像を取得する。
結晶性材料のドメインの長径の個数平均径とは、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察されるトナー断面画像をもとに、結晶性材料のドメインの長径から求められる個数平均径を意味する。
透過型電子顕微鏡(TEM)で観察されるトナー断面は以下のようにして作製する。
トナー粒子断面の観察は、トナー粒子断面をルテニウム染色することによって行う。結晶性材料は、非晶性樹脂よりもルテニウムで染色されにくいため、コントラストが明瞭になり、観察が容易となる。
まず、カバーガラス(松波硝子社、角カバーグラス 正方形 No.1)上に、トナーを一層となるように散布し、オスミウム・プラズマコーター(filgen社、OPC80T)を用いて、保護膜としてトナーにOs膜(5nm)及びナフタレン膜(20nm)を施す。次に、PTFE製のチューブ(Φ1.5mm×Φ3mm×3mm)に光硬化性樹脂D800(日本電子社)を充填し、チューブの上に前記カバーガラスをトナーが光硬化性樹脂D800に接するような向きで静かに置く。この状態で光を照射して樹脂を硬化させた後、カバーガラスとチューブを取り除くことで、最表面にトナーが包埋された円柱型の樹脂を形成する。超音波ウルトラミクロトーム(Leica社、UC7)により、切削速度0.6mm/sで、円柱型の樹脂の最表面からトナー粒子の半径(重量平均粒径(D4)が8.0μmの場合は4.0μm)の長さだけ切削して、トナー粒子の断面を出す。次に、磁性トナーの場合は膜厚250nmに、非磁性トナーの場合は膜厚70nmになるように切削し、トナー粒子断面の薄片サンプルを作製した。このような手法で切削することで、トナー粒子中心部の断面を得ることができる。
得られた薄片サンプルを真空電子染色装置(filgen社、VSC4R1H)を用いて、RuO4ガス500Pa雰囲気で15分間染色し、TEM(JEOL社、JEM2800)を用いてTEM観察を行う。
TEMのプローブサイズは1nm、画像サイズ1024×1024pixelにて画像を取得した。また、明視野像のDetector ControlパネルのContra
stを1425、Brightnessを3750、Image ControlパネルのContrastを0.0、Brightnessを0.5、Gammmaを1.00に調整して、画像を取得する。
上記の通り、トナーをルテニウム染色すると、結晶性材料は染色されにくいため、TEM観察をしたときに、結晶性材料のドメインは黒く見える。このようにして結晶性材料のドメインを識別する。結晶性材料のドメインの個数および長径の個数平均径の算出においては、100個以上のトナーの断面を上記の方法で観察する。観察したトナーについて全ての結晶性材料のドメインの個数および長径を計測し、個数の平均値および長径の個数平均径を算出する。得られた個数および個数平均径を、結晶性物質のドメインの個数および長径の個数平均径とする。
トナー断面の輪郭から、該輪郭と該断面の中心間の距離の25%以下の領域に存在する結晶性ドメインの割合(25%比率)は、以下のように算出する。
25%比率とは、トナー粒子断面の輪郭から、該輪郭と該断面の中心点間の距離の25%以内の領域に存在している結晶性材料の割合(個数%)である。
該25%比率の算出方法は、以下の通りである。
上記TEM画像において、後述する方法で、トナー粒子断面の輪郭及び中心点をもとめる。観察するトナー粒子の断面はトナーの重量平均粒径(D4)に対して、0.9≦R
/D4≦1.1の関係を満たす長径R(μm)を呈するものとする。トナー粒子断面の輪郭は、上記TEM画像で観察されるトナー粒子の表面に沿ったものとする。また、トナー粒子断面の中心点は、トナー粒子断面の重心とする。
得られた中心点から、トナー粒子断面の輪郭上の点に対して線を引く。該線上において、輪郭から、該輪郭と該断面の中心点間の距離の25%の位置を特定する。
そして、トナー粒子断面の輪郭に対して一周分、この操作を行い、トナー粒子断面の輪郭から、該輪郭と該断面の中心点間の距離の25%の境界線を明示する(図4)。
該25%の境界線が明示されたTEM画像をもとに、1つのトナー粒子の断面における結晶性材料のドメインの個数(以下Aと称する)を計測する。また、1つのトナー粒子の断面における、トナー粒子断面の輪郭から、該輪郭と該断面の中心点間の距離の25%以内の領域に存在する結晶性材料のドメインの個数(以下Bと称する)を計測する。
なお、上記25%の境界線上に存在する結晶性材料のドメインは上記「B」として計測する。
次いで、以下の式により、1つのトナー粒子の断面における25%比率を算出する。
1つのトナー粒子の断面における25%比率={「B」/「A」}×100(%)
これを100個のトナー粒子の断面について行い、その相加平均値を、25%比率とする。
25%比率とは、トナー粒子断面の輪郭から、該輪郭と該断面の中心点間の距離の25%以内の領域に存在している結晶性材料の割合(個数%)である。
該25%比率の算出方法は、以下の通りである。
上記TEM画像において、後述する方法で、トナー粒子断面の輪郭及び中心点をもとめる。観察するトナー粒子の断面はトナーの重量平均粒径(D4)に対して、0.9≦R
/D4≦1.1の関係を満たす長径R(μm)を呈するものとする。トナー粒子断面の輪郭は、上記TEM画像で観察されるトナー粒子の表面に沿ったものとする。また、トナー粒子断面の中心点は、トナー粒子断面の重心とする。
得られた中心点から、トナー粒子断面の輪郭上の点に対して線を引く。該線上において、輪郭から、該輪郭と該断面の中心点間の距離の25%の位置を特定する。
そして、トナー粒子断面の輪郭に対して一周分、この操作を行い、トナー粒子断面の輪郭から、該輪郭と該断面の中心点間の距離の25%の境界線を明示する(図4)。
該25%の境界線が明示されたTEM画像をもとに、1つのトナー粒子の断面における結晶性材料のドメインの個数(以下Aと称する)を計測する。また、1つのトナー粒子の断面における、トナー粒子断面の輪郭から、該輪郭と該断面の中心点間の距離の25%以内の領域に存在する結晶性材料のドメインの個数(以下Bと称する)を計測する。
なお、上記25%の境界線上に存在する結晶性材料のドメインは上記「B」として計測する。
次いで、以下の式により、1つのトナー粒子の断面における25%比率を算出する。
1つのトナー粒子の断面における25%比率={「B」/「A」}×100(%)
これを100個のトナー粒子の断面について行い、その相加平均値を、25%比率とする。
<コアシェル構造のシェルの厚みの算出方法>
上記の方法で得られたルテニウム染色したトナー断面のTEM画像において、トナー表面近傍における結晶性材料のドメインが観察されない部分(結晶性材料を含有しない部分)をシェルとする。100個以上のトナーにおいて断面を観察し、輪郭から結晶性材料を含有しない領域までの距離の平均値を算出し、その値をシェルの厚みとした。
上記の方法で得られたルテニウム染色したトナー断面のTEM画像において、トナー表面近傍における結晶性材料のドメインが観察されない部分(結晶性材料を含有しない部分)をシェルとする。100個以上のトナーにおいて断面を観察し、輪郭から結晶性材料を含有しない領域までの距離の平均値を算出し、その値をシェルの厚みとした。
<トナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)の測定方法>
トナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)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、具体的には「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)を使用する。
なお、測定、解析を行なう前に、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から60μmまでに設定する。
トナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)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、具体的には「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)を使用する。
なお、測定、解析を行なう前に、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から60μmまでに設定する。
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丸底ビーカーに前記電解水溶液約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、解析ソフトの「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平底ビーカーに前記電解水溶液約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、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
4.前記2.のビーカーを前記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、トナー約10mgを少量ずつ前記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℃以下となるように適宜調節する。
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を分散した前記5.の電解質水溶液を滴下し、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なう。
7.測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/個数%、グラフ/体積%とそれぞれ設定したときの、分析/個数統計値(算術平均)、分析/体積統計値(算術平均)画面の「算術径」がそれぞれ個数平均粒径(D1)、重量平均粒径(D4)である。
1.Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約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、解析ソフトの「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平底ビーカーに前記電解水溶液約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、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
4.前記2.のビーカーを前記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、トナー約10mgを少量ずつ前記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℃以下となるように適宜調節する。
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を分散した前記5.の電解質水溶液を滴下し、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なう。
7.測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/個数%、グラフ/体積%とそれぞれ設定したときの、分析/個数統計値(算術平均)、分析/体積統計値(算術平均)画面の「算術径」がそれぞれ個数平均粒径(D1)、重量平均粒径(D4)である。
以下、本開示を実施例により具体的に説明するが、本開示は何らこれらに制限されるものではない。なお、以下の処方において、部は特に断りのない限り質量基準である。
<ポリエステル樹脂1の製造例>
無水トリメリット酸以外の原材料モノマーを下記表1に示した仕込み比率で混合した混合物100部と、触媒であるジ(2-エチルヘキサン酸)錫0.52部とを、窒素導入ラインと、脱水ラインと、攪拌機と、を装備した重合タンクに入れた。次に、重合タンク内
を窒素雰囲気にした後、200℃で加熱しながら6時間かけて重縮合反応を行った。更に、210℃に昇温した後、無水トリメリット酸を添加し、重合タンク内を40kPaまで減圧した後で更に縮合反応を行ってポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂の酸価および重量平均分子量(Mw)は表1のようになった。また、得られたポリエステル樹脂のGPEC測定を行ったところ、S(1)およびS(2)がそれぞれ独立したピークで得られた。この樹脂をポリエステル樹脂1とした。
無水トリメリット酸以外の原材料モノマーを下記表1に示した仕込み比率で混合した混合物100部と、触媒であるジ(2-エチルヘキサン酸)錫0.52部とを、窒素導入ラインと、脱水ラインと、攪拌機と、を装備した重合タンクに入れた。次に、重合タンク内
を窒素雰囲気にした後、200℃で加熱しながら6時間かけて重縮合反応を行った。更に、210℃に昇温した後、無水トリメリット酸を添加し、重合タンク内を40kPaまで減圧した後で更に縮合反応を行ってポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂の酸価および重量平均分子量(Mw)は表1のようになった。また、得られたポリエステル樹脂のGPEC測定を行ったところ、S(1)およびS(2)がそれぞれ独立したピークで得られた。この樹脂をポリエステル樹脂1とした。
<ポリエステル樹脂2~12の製造例>
下記表1の原材料モノマー仕込み比率にて、ポリエステル樹脂1と同様の操作を行い、ポリエステル樹脂2~12を製造した。その際、逐次サンプリング及び測定を行い、所望の分子量になったところで重合反応を停止させ、重合タンクから取り出した。得られた樹脂の物性を下記表1に示す。
なお、ポリエステル樹脂9においてBPAは、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAエチレンオキサイド3モル付加物をモル比で80.0対20.0(ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:ビスフェノールAエチレンオキサイド3モル付加物=80.0:20.0)の比率で用いた。BPAについて指定がない場合、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物を用いた。
GPEC測定により、ポリエステル樹脂2、3、4、6および8については前記S(1)、S(2)がそれぞれ独立した2つのピークで得られた。ポリエステル樹脂5、7および11に関しては、前記S(1)、S(2)は重なった2つのピークから得られた。ポリエステル樹脂9、10および12に関してはS(2)を定義できるピークが得られなかったため、S(2)/S(1)の部分は未記載となっている。
下記表1の原材料モノマー仕込み比率にて、ポリエステル樹脂1と同様の操作を行い、ポリエステル樹脂2~12を製造した。その際、逐次サンプリング及び測定を行い、所望の分子量になったところで重合反応を停止させ、重合タンクから取り出した。得られた樹脂の物性を下記表1に示す。
なお、ポリエステル樹脂9においてBPAは、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAエチレンオキサイド3モル付加物をモル比で80.0対20.0(ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:ビスフェノールAエチレンオキサイド3モル付加物=80.0:20.0)の比率で用いた。BPAについて指定がない場合、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物を用いた。
GPEC測定により、ポリエステル樹脂2、3、4、6および8については前記S(1)、S(2)がそれぞれ独立した2つのピークで得られた。ポリエステル樹脂5、7および11に関しては、前記S(1)、S(2)は重なった2つのピークから得られた。ポリエステル樹脂9、10および12に関してはS(2)を定義できるピークが得られなかったため、S(2)/S(1)の部分は未記載となっている。
※モノマー組成の表記はポリエステル組成物の質量を100としたときの質量%比を示す。
上記表中の略号はそれぞれ、
TPA:テレフタル酸
IPA:イソフタル酸
TMA:無水トリメリット酸
BPA:ビスフェノールA
EG:エチレングリコール
IS:イソソルビド
上記表中の略号はそれぞれ、
TPA:テレフタル酸
IPA:イソフタル酸
TMA:無水トリメリット酸
BPA:ビスフェノールA
EG:エチレングリコール
IS:イソソルビド
<ポリエステル樹脂13の製造例>
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:469部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:137部
・テレフタル酸:152部
・フマル酸:75部
・ドデシルコハク酸:114部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:469部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:137部
・テレフタル酸:152部
・フマル酸:75部
・ドデシルコハク酸:114部
上記モノマー成分を、撹拌機、温度計、コンデンサーおよび窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れ、触媒としてジブチル錫オキサイド4部を投入し、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃以上230℃以下で12時間共縮合反応させ、その後210℃以上250℃以下で徐々に減圧して、ポリエステル樹脂13を合成した。得られたポリエステル樹脂13の重量平均分子量は10500、酸価は12.4mgKOH/g、誘電正接は0.0063であった。また、GPEC測定により、得られたピ
ークは重なった2つのピークでありS(2)/S(1)は0.27であった。
ークは重なった2つのピークでありS(2)/S(1)は0.27であった。
<有機溶媒の非存在下での非晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液13の作製例>
ポリエステル樹脂13を200部、及び、水酸化ナトリウムの50質量%水溶液0.2部を、二軸押出機(TEM-26SS、東芝機械(株)製)の原料投入口に投入し、また、二軸押出機の4バレル目から、界面活性剤としてドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5質量%水溶液(三洋化成工業(株)製、エレミノールMON―7)4.1部を投入し、バレル温度90℃、スクリュー回転数400rpmで混練し、ポリエステル樹脂と水酸化ナトリウムと界面活性剤を混合した。
二軸押出機の5バレル目から90℃に調整したイオン交換水(イオン交換水1)を150部、7バレル目から90℃に調整したイオン交換水(イオン交換水2)を150部、9バレル目から90℃に調整したイオン交換水(イオン交換水3)を150部添加し、混練して非晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液13を得た。樹脂粒子の体積平均粒径D50vは179nmであった。また、固形分濃度はイオン交換水で調整して25.0質量%とした。
ポリエステル樹脂13を200部、及び、水酸化ナトリウムの50質量%水溶液0.2部を、二軸押出機(TEM-26SS、東芝機械(株)製)の原料投入口に投入し、また、二軸押出機の4バレル目から、界面活性剤としてドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5質量%水溶液(三洋化成工業(株)製、エレミノールMON―7)4.1部を投入し、バレル温度90℃、スクリュー回転数400rpmで混練し、ポリエステル樹脂と水酸化ナトリウムと界面活性剤を混合した。
二軸押出機の5バレル目から90℃に調整したイオン交換水(イオン交換水1)を150部、7バレル目から90℃に調整したイオン交換水(イオン交換水2)を150部、9バレル目から90℃に調整したイオン交換水(イオン交換水3)を150部添加し、混練して非晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液13を得た。樹脂粒子の体積平均粒径D50vは179nmであった。また、固形分濃度はイオン交換水で調整して25.0質量%とした。
<WAX1の製造>
窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した反応槽中に、ステアリン酸100部と、ステアリルアルコール10部とを加え、窒素気流下、180℃で反応水を留去しつつ、15時間常圧で反応させた。この反応によって得られたエステル化粗生成物100部に対して、トルエン20部と、エタノール4部とを加え、攪拌後30分間静置した後、エステル相から分離した水相(下層)を除去することによって、前記エステル化粗生成物を水洗した。水相のpHが7になるまで、上記水洗を4回繰り返した。その後、170℃、5kPaの減圧条件下で、水洗されたエステル相から溶媒を留去し、WAX1を得た。
窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した反応槽中に、ステアリン酸100部と、ステアリルアルコール10部とを加え、窒素気流下、180℃で反応水を留去しつつ、15時間常圧で反応させた。この反応によって得られたエステル化粗生成物100部に対して、トルエン20部と、エタノール4部とを加え、攪拌後30分間静置した後、エステル相から分離した水相(下層)を除去することによって、前記エステル化粗生成物を水洗した。水相のpHが7になるまで、上記水洗を4回繰り返した。その後、170℃、5kPaの減圧条件下で、水洗されたエステル相から溶媒を留去し、WAX1を得た。
<WAX2の製造>
酸モノマーをステアリン酸からベヘン酸に、アルコールモノマーをステアリルアルコールからベヘニルアルコールに変更した以外はWAX1の製造と同様の操作を行い、WAX2を得た。
酸モノマーをステアリン酸からベヘン酸に、アルコールモノマーをステアリルアルコールからベヘニルアルコールに変更した以外はWAX1の製造と同様の操作を行い、WAX2を得た。
<結晶性ポリエステル樹脂1の製造>
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した反応槽中に、酸モノマー1としてセバシン酸100.0部、酸モノマー2としてステアリン酸1.6部、アルコールモノマーとして1,9-ノナンジオール89.3部を投入した。撹拌しながら140℃に昇温し、窒素雰囲気下で140℃に加熱して常圧下で水を留去しながら8時間反応させた。次いで
、ジオクチル酸スズを0.57部加えた後、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させた。さらに、200℃に到達してから2時間反応させた後、反応槽内を5kPa以下に減圧して200℃で分子量を見ながら反応させて結晶性ポリエステル樹脂1を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂1を分析したところ、重量平均分子量が38000であった。
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した反応槽中に、酸モノマー1としてセバシン酸100.0部、酸モノマー2としてステアリン酸1.6部、アルコールモノマーとして1,9-ノナンジオール89.3部を投入した。撹拌しながら140℃に昇温し、窒素雰囲気下で140℃に加熱して常圧下で水を留去しながら8時間反応させた。次いで
、ジオクチル酸スズを0.57部加えた後、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させた。さらに、200℃に到達してから2時間反応させた後、反応槽内を5kPa以下に減圧して200℃で分子量を見ながら反応させて結晶性ポリエステル樹脂1を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂1を分析したところ、重量平均分子量が38000であった。
<結晶性ポリエステル樹脂2の製造>
・1,10-デカンジカルボン酸(ドデカン二酸):241部
・1,9-ノナンジオール:174部
上記モノマー成分を、撹拌機、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、前記モノマー成分100部に対してチタンテトラブトキサイド(試薬)を0.25部投入して、窒素ガス気流下170℃で3時間撹拌反応させた。更に、温度を210℃に上げて反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間撹拌反応させて、結晶性ポリエステル樹脂2を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂2の重量平均分子量(Mw)は、17,200であった。また結晶性ポリエステル樹脂2の酸価は11.4mgKOH/gであった。結晶性ポリエステル樹脂樹脂2の結晶融点は75℃であった。
・1,10-デカンジカルボン酸(ドデカン二酸):241部
・1,9-ノナンジオール:174部
上記モノマー成分を、撹拌機、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、前記モノマー成分100部に対してチタンテトラブトキサイド(試薬)を0.25部投入して、窒素ガス気流下170℃で3時間撹拌反応させた。更に、温度を210℃に上げて反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間撹拌反応させて、結晶性ポリエステル樹脂2を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂2の重量平均分子量(Mw)は、17,200であった。また結晶性ポリエステル樹脂2の酸価は11.4mgKOH/gであった。結晶性ポリエステル樹脂樹脂2の結晶融点は75℃であった。
<有機溶媒の存在下での結晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液2の作製>
・結晶性ポリエステル樹脂2:100部
・酢酸エチル:70部
・イソプロピルアルコール:15部
セパラブルフラスコに上記の酢酸エチルとイソプロピルアルコールを投入し、この混合媒体に結晶性ポリエステル樹脂2を徐々に投入し、スリーワンモーターで撹拌を施し、完全に溶解させて油相を得た。この油相に10質量%アンモニア水溶液を合計で3部となるようにスポイトで徐々に添加し、更にイオン交換水230部を10ml/minの速度で徐々に滴下して転相乳化させ、更にエバポレーターで減圧しながら脱溶媒を実施し、結晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液2を得た。
樹脂粒子の体積平均粒径D50vは165nmであった。また、固形分濃度はイオン交換水で調整して25.0質量%とした。
・結晶性ポリエステル樹脂2:100部
・酢酸エチル:70部
・イソプロピルアルコール:15部
セパラブルフラスコに上記の酢酸エチルとイソプロピルアルコールを投入し、この混合媒体に結晶性ポリエステル樹脂2を徐々に投入し、スリーワンモーターで撹拌を施し、完全に溶解させて油相を得た。この油相に10質量%アンモニア水溶液を合計で3部となるようにスポイトで徐々に添加し、更にイオン交換水230部を10ml/minの速度で徐々に滴下して転相乳化させ、更にエバポレーターで減圧しながら脱溶媒を実施し、結晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液2を得た。
樹脂粒子の体積平均粒径D50vは165nmであった。また、固形分濃度はイオン交換水で調整して25.0質量%とした。
<離型剤分散液の調製>
・離型剤(日本精鑞(株)製、商品名:FNP0090、融点89.7℃):270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK、有効成分量:60質量%):13.5部(有効成分として、離型剤に対して3.0質量%)
・イオン交換水:721.6部
上記の成分を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザー)で、内液温度120℃にて、離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、つづいて、40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤分散液を得た。この分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは230nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度を20.0質量%に調整し、離型剤分散液を得た。
・離型剤(日本精鑞(株)製、商品名:FNP0090、融点89.7℃):270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK、有効成分量:60質量%):13.5部(有効成分として、離型剤に対して3.0質量%)
・イオン交換水:721.6部
上記の成分を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザー)で、内液温度120℃にて、離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、つづいて、40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤分散液を得た。この分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは230nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度を20.0質量%に調整し、離型剤分散液を得た。
(着色剤分散液の調製)
・シアン顔料(大日精化(株)製:ECB301):200部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンSC):33部(有効成分60質量%。シアン顔料に対して10質量%)
・イオン交換水:750部
上記成分をすべて投入した際に液面の高さが容器の高さの1/3程度になる大きさのステンレス容器に、イオン交換水を280部とアニオン性界面活性剤33部とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、前記シアン顔料200部を投入し、撹拌機を用いて濡れて
いない顔料がなくなるまで撹拌すると共に、充分に脱泡させた。脱泡後に残りのイオン交換水を加え、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5,000回転で10分間分散した後、撹拌器で一昼夜撹拌させて脱泡した。脱泡後、再度ホモジナイザーを用いて、6,000回転で10分間分散した後、撹拌器で一昼夜撹拌させて脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて、圧力240MPaで分散した。分散は、トータル仕込み量と装置の処理能力とから換算して10パス相当行った。得られた分散液を72時間放置して沈殿物を除去し、イオン交換水を加えて、固形分濃度を15質量%に調整した。この着色剤分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは115nmであった。なお、該体積平均粒径D50vはマイクロトラックにて5回測定した内の、最大値と最小値を除いた3回の測定値の平均値を用いた。
・シアン顔料(大日精化(株)製:ECB301):200部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンSC):33部(有効成分60質量%。シアン顔料に対して10質量%)
・イオン交換水:750部
上記成分をすべて投入した際に液面の高さが容器の高さの1/3程度になる大きさのステンレス容器に、イオン交換水を280部とアニオン性界面活性剤33部とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、前記シアン顔料200部を投入し、撹拌機を用いて濡れて
いない顔料がなくなるまで撹拌すると共に、充分に脱泡させた。脱泡後に残りのイオン交換水を加え、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5,000回転で10分間分散した後、撹拌器で一昼夜撹拌させて脱泡した。脱泡後、再度ホモジナイザーを用いて、6,000回転で10分間分散した後、撹拌器で一昼夜撹拌させて脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて、圧力240MPaで分散した。分散は、トータル仕込み量と装置の処理能力とから換算して10パス相当行った。得られた分散液を72時間放置して沈殿物を除去し、イオン交換水を加えて、固形分濃度を15質量%に調整した。この着色剤分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは115nmであった。なお、該体積平均粒径D50vはマイクロトラックにて5回測定した内の、最大値と最小値を除いた3回の測定値の平均値を用いた。
(硫酸アルミニウム水溶液の調製)
・硫酸アルミニウム粉末(浅田化学工業(株)製:17質量%硫酸アルミニウム):35部
・イオン交換水:1,965部
上記の硫酸アルミニウム粉末及びイオン交換水を容器へ投入し、30℃にて、沈殿物が消失するまで撹拌混合して凝集剤である硫酸アルミニウム水溶液を調製した。
・硫酸アルミニウム粉末(浅田化学工業(株)製:17質量%硫酸アルミニウム):35部
・イオン交換水:1,965部
上記の硫酸アルミニウム粉末及びイオン交換水を容器へ投入し、30℃にて、沈殿物が消失するまで撹拌混合して凝集剤である硫酸アルミニウム水溶液を調製した。
<磁性体1:磁性酸化鉄の製造例>
Fe2+を2.0mol/L含有する硫酸鉄第一水溶液50リットルに、4.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液55リットルを混合撹拌し、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩水溶液を得た。この水溶液を85℃に保ち、20L/minで空気を吹き込みながら酸化反応を行い、コア粒子を含むスラリーを得た。
得られたスラリーをフィルタープレスにてろ過・洗浄した後、コア粒子を水中に再度分散させ、リスラリーした。このリスラリー液に、コア粒子100部あたりケイ素換算で0.20質量%となるケイ酸ソーダを添加し、スラリー液のpHを6.0に調整し、撹拌することでケイ素リッチな表面を有する磁性酸化鉄粒子を得た。得られたスラリーをフィルタープレスにてろ過、洗浄、更にイオン交換水にてリスラリーを行った。このリスラリー液(固形分50g/L)に500g(磁性酸化鉄に対して10質量%)のイオン交換樹脂SK110(三菱化学製)を投入し、2時間撹拌してイオン交換を行った。その後、イオン交換樹脂をメッシュでろ過して除去し、フィルタープレスにてろ過・洗浄し、乾燥・解砕して個数平均径が0.23μmの磁性体1(磁性酸化鉄)を得た。
Fe2+を2.0mol/L含有する硫酸鉄第一水溶液50リットルに、4.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液55リットルを混合撹拌し、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩水溶液を得た。この水溶液を85℃に保ち、20L/minで空気を吹き込みながら酸化反応を行い、コア粒子を含むスラリーを得た。
得られたスラリーをフィルタープレスにてろ過・洗浄した後、コア粒子を水中に再度分散させ、リスラリーした。このリスラリー液に、コア粒子100部あたりケイ素換算で0.20質量%となるケイ酸ソーダを添加し、スラリー液のpHを6.0に調整し、撹拌することでケイ素リッチな表面を有する磁性酸化鉄粒子を得た。得られたスラリーをフィルタープレスにてろ過、洗浄、更にイオン交換水にてリスラリーを行った。このリスラリー液(固形分50g/L)に500g(磁性酸化鉄に対して10質量%)のイオン交換樹脂SK110(三菱化学製)を投入し、2時間撹拌してイオン交換を行った。その後、イオン交換樹脂をメッシュでろ過して除去し、フィルタープレスにてろ過・洗浄し、乾燥・解砕して個数平均径が0.23μmの磁性体1(磁性酸化鉄)を得た。
<トナー1の製造例>
下記の手順によってトナー粒子およびトナーを製造した。
イオン交換水720部に0.1モル/L-Na3PO4水溶液450部を投入して60℃に加温した後、1.0モル/L-CaCl2水溶液67.7部を添加して、分散安定剤を含む水系媒体を得た。
(重合性単量体組成物の調整)
・スチレン 74.0部
・n-ブチルアクリレート 26.0部
・1,6-ヘキサンジオールジアクリレート 0.6部
・磁性体1 90部
・ポリエステル樹脂1 4.0部
上記材料をアトライター(三井三池化工機(株)製)を用いて均一に分散混合した後、60℃に加温し、そこにエステルワックスとしてWAX1を20.0部、炭化水素ワックスとしてパラフィンワックス(日本精蝋社製、HNP-51)10.0部を添加混合し、溶解して重合性単量体組成物を得た。
上記水系媒体中に上記単量体組成物を投入し、60℃、N2雰囲気下においてT.K.
ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)にて12000rpmで10分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ重合開始剤t-ブチルパーオキシピバレート8.0部を投入し、74℃に昇温して3時間反応させた。
反応終了後、前述の高温高pH処理工程として、懸濁液を100℃まで昇温させ、懸濁液のpH(1)が5.0の状態で2時間保持したのちに、懸濁液が100℃の状態のまま、0.9モル/L-Na2CO3水溶液を投入し、懸濁液のpH(2)を8.0に調整して30分保持した。その後、冷却工程として、懸濁液に7℃の水を投入し、200℃/minの速度で懸濁液を100℃から45℃まで冷却した後、48℃で3時間保持した。その後、25℃まで室温で自然冷却して冷やした。その際の冷却速度は、2℃/minであった。その後、懸濁液に塩酸を加えて十分洗浄することで分散安定剤を溶解させ、濾過・乾燥して重量平均粒径(D4)が7.2μmのトナー粒子1を得た。
100部のトナー粒子1に対して、下記材料をヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株)製FM-10型)で混合して、トナー1を得た。
・ヘキサメチルジシラザン25質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径20nmの疎水性シリカ粒子 0.5質量部
・ヘキサメチルジシラザン15質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径40nmの疎水性シリカ粒子 0.5質量部
得られたトナー1の物性を表4に記載した。
下記の手順によってトナー粒子およびトナーを製造した。
イオン交換水720部に0.1モル/L-Na3PO4水溶液450部を投入して60℃に加温した後、1.0モル/L-CaCl2水溶液67.7部を添加して、分散安定剤を含む水系媒体を得た。
(重合性単量体組成物の調整)
・スチレン 74.0部
・n-ブチルアクリレート 26.0部
・1,6-ヘキサンジオールジアクリレート 0.6部
・磁性体1 90部
・ポリエステル樹脂1 4.0部
上記材料をアトライター(三井三池化工機(株)製)を用いて均一に分散混合した後、60℃に加温し、そこにエステルワックスとしてWAX1を20.0部、炭化水素ワックスとしてパラフィンワックス(日本精蝋社製、HNP-51)10.0部を添加混合し、溶解して重合性単量体組成物を得た。
上記水系媒体中に上記単量体組成物を投入し、60℃、N2雰囲気下においてT.K.
ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)にて12000rpmで10分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ重合開始剤t-ブチルパーオキシピバレート8.0部を投入し、74℃に昇温して3時間反応させた。
反応終了後、前述の高温高pH処理工程として、懸濁液を100℃まで昇温させ、懸濁液のpH(1)が5.0の状態で2時間保持したのちに、懸濁液が100℃の状態のまま、0.9モル/L-Na2CO3水溶液を投入し、懸濁液のpH(2)を8.0に調整して30分保持した。その後、冷却工程として、懸濁液に7℃の水を投入し、200℃/minの速度で懸濁液を100℃から45℃まで冷却した後、48℃で3時間保持した。その後、25℃まで室温で自然冷却して冷やした。その際の冷却速度は、2℃/minであった。その後、懸濁液に塩酸を加えて十分洗浄することで分散安定剤を溶解させ、濾過・乾燥して重量平均粒径(D4)が7.2μmのトナー粒子1を得た。
100部のトナー粒子1に対して、下記材料をヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株)製FM-10型)で混合して、トナー1を得た。
・ヘキサメチルジシラザン25質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径20nmの疎水性シリカ粒子 0.5質量部
・ヘキサメチルジシラザン15質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径40nmの疎水性シリカ粒子 0.5質量部
得られたトナー1の物性を表4に記載した。
<トナー2の製造例>
下記材料をアトライタ(三井三池化工機株式会社)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5時間分散させ、顔料マスターバッチを得た。・スチレン 60.0部
・カーボンブラック(Orion Engineerred Carbons社製、商品名「Printex35」) 7部
・荷電制御剤(オリエント社製:ボントロンE-89) 0.10部
下記材料をアトライタ(三井三池化工機株式会社)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5時間分散させ、顔料マスターバッチを得た。・スチレン 60.0部
・カーボンブラック(Orion Engineerred Carbons社製、商品名「Printex35」) 7部
・荷電制御剤(オリエント社製:ボントロンE-89) 0.10部
イオン交換水720部に0.1モル/L-Na3PO4水溶液450部を投入して60℃に加温した後、1.0モル/L-CaCl2水溶液67.7部を添加して、分散安定剤を
含む水系媒体を得た。(重合性単量体組成物の調整)
・スチレン 14.0部
・n-ブチルアクリレート 26.0部
・1,6-ヘキサンジオールジアクリレート 0.6部
・顔料マスターバッチ 67.1部
・ポリエステル樹脂1 4.0部
含む水系媒体を得た。(重合性単量体組成物の調整)
・スチレン 14.0部
・n-ブチルアクリレート 26.0部
・1,6-ヘキサンジオールジアクリレート 0.6部
・顔料マスターバッチ 67.1部
・ポリエステル樹脂1 4.0部
その後の工程はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー2を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
<トナー3、4の製造例>
トナー1において、材料構成を表2に示すように変更し、高温高pH処理工程での懸濁液の温度およびpH、冷却工程での懸濁液の冷却開始温度、冷却速度および冷却終了温度、並びにアニール温度を表3に示すように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー3、4を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
トナー1において、材料構成を表2に示すように変更し、高温高pH処理工程での懸濁液の温度およびpH、冷却工程での懸濁液の冷却開始温度、冷却速度および冷却終了温度、並びにアニール温度を表3に示すように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー3、4を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
<トナー5~8の製造例>
トナー1において、ポリエステル樹脂1の部数を表2に示すように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー5~8を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
トナー1において、ポリエステル樹脂1の部数を表2に示すように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー5~8を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
<トナー9の製造例>
・ポリエステル樹脂1: 100.0部
・着色剤 磁性体1: 60.0部
・結晶性ポリエステル樹脂1: 20.0部
・離型剤 離型剤1(C105、サゾール社製、融点105℃): 2.0部
・荷電制御剤 T-77(保土谷化学社製): 2.0部
上記の材料をFMミキサー(日本コークスエ業社製)で前混合した後、二軸混練押し出し機(東芝機械社製TEM-26SS φ26mm L/D=48)によって溶融混練した。
そして、混練フィード20kg/h、回転数200rpmとし、ダイから吐出される樹脂の温度が150℃となるように、ダイ温度及び混練機ヒーター温度を調整した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、機械式粉砕機(ターボ工業社製T-250)で粉砕し、得られた微粉砕粉末を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級したのち、機械式表面処理装置(ホソカワミクロン社製ファカルティF-400)を用いて表面処理を行った。
表面処理条件は、分散回転数5500rpm、分級回転数7000rpm、ハンマーの個数を8個とし、1バッチの処理重量200g、処理時間60秒とした。
これにより、重量平均粒径(D4)6.8μmの樹脂粒子9を得た。
イオン交換水720部に0.1モル/L-Na3PO4水溶液450部を投入してN2雰囲気下において60℃に加温した後、1.0モル/L-CaCl2水溶液67.7部を添加して、分散安定剤を含む水系媒体を得た。
樹脂粒子9を水系媒体に加えてアトライター(三井三池化工機(株)製)を用いて均一に分散混合させて懸濁液を得た。得られた懸濁液をパドル撹拌翼で撹拌しつつ、前述の高温高pH処理工程として、懸濁液を100℃まで昇温させ、懸濁液のpH(1)が5.0の状態で2時間保持したのちに、懸濁液が100℃の状態のまま、0.9モル/L-Na2CO3水溶液を投入し、懸濁液のpH(2)を8.0に調整して30分保持した。その後、冷却工程として、分散液に7℃の水を投入し、200℃/minの速度で懸濁液を100℃から45℃まで冷却した後、48℃で3時間保持した。その後、25℃まで室温で自然冷却して冷やした。その際の冷却速度は、2℃/minであった。その後、懸濁液に塩酸を加えて十分洗浄することで分散安定剤を溶解させ、濾過・乾燥して重量平均粒径(D4)が6.9μmのトナー粒子9を得た。
100部のトナー粒子9に対して、25℃を保持し、70%RHに加湿しながら下記材料をヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株)製FM-10型)で混合して、トナー9を得た。
・ヘキサメチルジシラザン25質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径20nmの疎水性シリカ粒子 0.5部
・ヘキサメチルジシラザン15質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径40nmの疎水性シリカ粒子 0.5部
得られたトナー9の物性を表4に記載した。
・ポリエステル樹脂1: 100.0部
・着色剤 磁性体1: 60.0部
・結晶性ポリエステル樹脂1: 20.0部
・離型剤 離型剤1(C105、サゾール社製、融点105℃): 2.0部
・荷電制御剤 T-77(保土谷化学社製): 2.0部
上記の材料をFMミキサー(日本コークスエ業社製)で前混合した後、二軸混練押し出し機(東芝機械社製TEM-26SS φ26mm L/D=48)によって溶融混練した。
そして、混練フィード20kg/h、回転数200rpmとし、ダイから吐出される樹脂の温度が150℃となるように、ダイ温度及び混練機ヒーター温度を調整した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、機械式粉砕機(ターボ工業社製T-250)で粉砕し、得られた微粉砕粉末を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級したのち、機械式表面処理装置(ホソカワミクロン社製ファカルティF-400)を用いて表面処理を行った。
表面処理条件は、分散回転数5500rpm、分級回転数7000rpm、ハンマーの個数を8個とし、1バッチの処理重量200g、処理時間60秒とした。
これにより、重量平均粒径(D4)6.8μmの樹脂粒子9を得た。
イオン交換水720部に0.1モル/L-Na3PO4水溶液450部を投入してN2雰囲気下において60℃に加温した後、1.0モル/L-CaCl2水溶液67.7部を添加して、分散安定剤を含む水系媒体を得た。
樹脂粒子9を水系媒体に加えてアトライター(三井三池化工機(株)製)を用いて均一に分散混合させて懸濁液を得た。得られた懸濁液をパドル撹拌翼で撹拌しつつ、前述の高温高pH処理工程として、懸濁液を100℃まで昇温させ、懸濁液のpH(1)が5.0の状態で2時間保持したのちに、懸濁液が100℃の状態のまま、0.9モル/L-Na2CO3水溶液を投入し、懸濁液のpH(2)を8.0に調整して30分保持した。その後、冷却工程として、分散液に7℃の水を投入し、200℃/minの速度で懸濁液を100℃から45℃まで冷却した後、48℃で3時間保持した。その後、25℃まで室温で自然冷却して冷やした。その際の冷却速度は、2℃/minであった。その後、懸濁液に塩酸を加えて十分洗浄することで分散安定剤を溶解させ、濾過・乾燥して重量平均粒径(D4)が6.9μmのトナー粒子9を得た。
100部のトナー粒子9に対して、25℃を保持し、70%RHに加湿しながら下記材料をヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株)製FM-10型)で混合して、トナー9を得た。
・ヘキサメチルジシラザン25質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径20nmの疎水性シリカ粒子 0.5部
・ヘキサメチルジシラザン15質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径40nmの疎水性シリカ粒子 0.5部
得られたトナー9の物性を表4に記載した。
<トナー10の製造例>
(重合体分散液の調製)
・トルエン 300.0部
・ポリエステル樹脂1 100.0部
上記材料を秤量・混合し、90℃で溶解させた。
別途、イオン交換水700.0部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.0部、及びラウリン酸ナトリウム10.0部を加え90℃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重合体粒子の濃度が20質量%の重合体分散液を得た。
(結晶性材料分散液の調製)
・結晶性ポリエステル樹脂1 100.0部
・アニオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 5.0部
・イオン交換水 395.0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、結晶性材料の濃度が20質量%の結晶性材料分散液を得た。
(磁性体分散液の調製)
・磁性体1 50.0部
・イオン交換水 450.0部
上記材料を秤量・混合し、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、磁性体粒子の濃度が10質量%の磁性体分散液を得た。
(トナーの製造)
・重合体分散液 400.0部
・結晶性材料分散液 16.0部
・磁性体分散液 480.0部
・イオン交換水 100.0部
前記の各材料を丸型ステンレス製フラスコに投入し、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て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58℃まで加熱した。
形成された凝集粒子の体積平均粒径を、コールターマルチサイザーIIIを用い、適宜確認し、体積平均粒径が約6.0μmである凝集粒子が形成されたところで、攪拌を継続しながら、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いて58℃でpHが6.0の状態で2時間撹拌を続けた。その後、混合液の温度を100℃まで加温して100℃におけるpH(1)が5.0の状態でさらに2時間撹拌し、さらに5%水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH(2)を8.0にし、30分保持した。
その後、50℃まで冷却し、3時間保持することで重合体の結晶化を促進させた。
その後、25℃まで冷却し、ろ過・固液分離した後、イオン交換水で洗浄を行った。
洗浄終了後に真空乾燥機を用いて乾燥することで、重量平均粒径が6.8μmのトナー粒子10を得た。
100部のトナー粒子10に対して、下記材料をヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株)製FM-10型)で混合して、トナー10を得た。
・ヘキサメチルジシラザン25質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径20nmの疎水性シリカ粒子 0.5部
・ヘキサメチルジシラザン15質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径40nmの疎水性シリカ粒子 0.5部
得られたトナー10の物性を表4に記載した。
(重合体分散液の調製)
・トルエン 300.0部
・ポリエステル樹脂1 100.0部
上記材料を秤量・混合し、90℃で溶解させた。
別途、イオン交換水700.0部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.0部、及びラウリン酸ナトリウム10.0部を加え90℃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重合体粒子の濃度が20質量%の重合体分散液を得た。
(結晶性材料分散液の調製)
・結晶性ポリエステル樹脂1 100.0部
・アニオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 5.0部
・イオン交換水 395.0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、結晶性材料の濃度が20質量%の結晶性材料分散液を得た。
(磁性体分散液の調製)
・磁性体1 50.0部
・イオン交換水 450.0部
上記材料を秤量・混合し、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、磁性体粒子の濃度が10質量%の磁性体分散液を得た。
(トナーの製造)
・重合体分散液 400.0部
・結晶性材料分散液 16.0部
・磁性体分散液 480.0部
・イオン交換水 100.0部
前記の各材料を丸型ステンレス製フラスコに投入し、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て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58℃まで加熱した。
形成された凝集粒子の体積平均粒径を、コールターマルチサイザーIIIを用い、適宜確認し、体積平均粒径が約6.0μmである凝集粒子が形成されたところで、攪拌を継続しながら、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いて58℃でpHが6.0の状態で2時間撹拌を続けた。その後、混合液の温度を100℃まで加温して100℃におけるpH(1)が5.0の状態でさらに2時間撹拌し、さらに5%水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH(2)を8.0にし、30分保持した。
その後、50℃まで冷却し、3時間保持することで重合体の結晶化を促進させた。
その後、25℃まで冷却し、ろ過・固液分離した後、イオン交換水で洗浄を行った。
洗浄終了後に真空乾燥機を用いて乾燥することで、重量平均粒径が6.8μmのトナー粒子10を得た。
100部のトナー粒子10に対して、下記材料をヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株)製FM-10型)で混合して、トナー10を得た。
・ヘキサメチルジシラザン25質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径20nmの疎水性シリカ粒子 0.5部
・ヘキサメチルジシラザン15質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径40nmの疎水性シリカ粒子 0.5部
得られたトナー10の物性を表4に記載した。
<トナー11~15の製造例>
トナー1において、材料構成を表2に示すように変更し、高温高pH処理工程での懸濁液の温度およびpH、冷却工程での懸濁液の冷却開始温度、冷却速度および冷却終了温度、並びにアニール温度を表3に示すように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー11~15を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
トナー1において、材料構成を表2に示すように変更し、高温高pH処理工程での懸濁液の温度およびpH、冷却工程での懸濁液の冷却開始温度、冷却速度および冷却終了温度、並びにアニール温度を表3に示すように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー11~15を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
<トナー16の製造例>
トナー1の製造例において、0.9モル/L-Na2CO3水溶液を懸濁液に投入せず、材料構成を表2に示すように変更し、100℃に昇温させたときの懸濁液のpHを表3に示すように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー16を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
トナー1の製造例において、0.9モル/L-Na2CO3水溶液を懸濁液に投入せず、材料構成を表2に示すように変更し、100℃に昇温させたときの懸濁液のpHを表3に示すように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー16を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
<トナー17の製造例>
トナー9の製造例において、材料構成を表2に示すように変更し、得られた微粉砕粉末を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級したのち、図5に示す表面改質装置により表面改質を行って樹脂粒子を得、水系媒体における操作をせずに、得られた樹脂粒子をそのままトナー粒子とした以外は、トナー9と同様の操作を行い、トナー17を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。図5に示す表面改質装置による表面改質時の条件は以下に示すとおりである。
(表面改質時の条件)
原料供給速度 2.0kg/hr
熱風流量 4.5m3/min
熱風の吐出温度 220℃
冷風温度 3℃
冷風流量 3.0m3/min
トナー9の製造例において、材料構成を表2に示すように変更し、得られた微粉砕粉末を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級したのち、図5に示す表面改質装置により表面改質を行って樹脂粒子を得、水系媒体における操作をせずに、得られた樹脂粒子をそのままトナー粒子とした以外は、トナー9と同様の操作を行い、トナー17を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。図5に示す表面改質装置による表面改質時の条件は以下に示すとおりである。
(表面改質時の条件)
原料供給速度 2.0kg/hr
熱風流量 4.5m3/min
熱風の吐出温度 220℃
冷風温度 3℃
冷風流量 3.0m3/min
<トナー18の製造例>
トナー9の製造例において、材料構成を表2に示すように変更し、得られた樹脂粒子に水系媒体における操作をせずに、得られた樹脂粒子をそのままトナー粒子とした以外は、トナー9と同様の操作を行い、トナー18を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
トナー9の製造例において、材料構成を表2に示すように変更し、得られた樹脂粒子に水系媒体における操作をせずに、得られた樹脂粒子をそのままトナー粒子とした以外は、トナー9と同様の操作を行い、トナー18を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
<トナー19~21の製造例>
トナー1において、材料構成を表2に示すように変更し、高温高pH処理工程での懸濁液の温度およびpH、冷却工程での懸濁液の冷却開始温度、冷却速度および冷却終了温度、並びにアニール温度を表3に示すように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー19~21を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
トナー1において、材料構成を表2に示すように変更し、高温高pH処理工程での懸濁液の温度およびpH、冷却工程での懸濁液の冷却開始温度、冷却速度および冷却終了温度、並びにアニール温度を表3に示すように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー19~21を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
<トナー22、23の製造例>
トナー2において、材料構成を表2に示すように変更し、高温高pH処理工程での懸濁液の温度およびpH、冷却工程での懸濁液の冷却開始温度、冷却速度および冷却終了温度、並びにアニール温度を表3に示すように変更した以外は、トナー2の製造例と同様の操作を行い、トナー22,23を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
トナー2において、材料構成を表2に示すように変更し、高温高pH処理工程での懸濁液の温度およびpH、冷却工程での懸濁液の冷却開始温度、冷却速度および冷却終了温度、並びにアニール温度を表3に示すように変更した以外は、トナー2の製造例と同様の操作を行い、トナー22,23を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
<トナー24の製造例>
トナー1において、材料構成を表2に示すように変更し、高温高pH処理工程での懸濁液の温度およびpH、冷却工程での懸濁液の冷却開始温度、冷却速度および冷却終了温度、並びにアニール温度を表3にように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー24を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
トナー1において、材料構成を表2に示すように変更し、高温高pH処理工程での懸濁液の温度およびpH、冷却工程での懸濁液の冷却開始温度、冷却速度および冷却終了温度、並びにアニール温度を表3にように変更した以外は、トナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー24を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
<トナー25の製造例>
トナー9の製造例において、ポリエステル樹脂1をポリエステル樹脂9に変更し、得られた樹脂粒子に水系媒体における操作をせずに、得られた樹脂粒子をそのままトナー粒子として用いた以外は、トナー9と同様の操作を行い、トナー25を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
トナー9の製造例において、ポリエステル樹脂1をポリエステル樹脂9に変更し、得られた樹脂粒子に水系媒体における操作をせずに、得られた樹脂粒子をそのままトナー粒子として用いた以外は、トナー9と同様の操作を行い、トナー25を得た。得られたトナーの物性を表4に記載した。
<トナー26の製造例>
(アンモニウム化合物の添加)
アンモニウム化合物としては、10質量%アンモニア水溶液を用いた。結晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液2を作製した後、この結晶性ポリエステル樹脂の水分散液2へ、1,000部の結晶性ポリエステル樹脂2に対してアンモニウム化合物が2.5部になるように10質量%アンモニア水溶液を添加し、3分間撹拌した。
更に、非晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液13を作製した後、この非晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液13に対しても、1,000部のポリエステル樹脂13に対してアンモニウム化合物が2.5部になるように10質量%アンモニア水溶液を添加し、3分間撹拌した。
(アンモニウム化合物の添加)
アンモニウム化合物としては、10質量%アンモニア水溶液を用いた。結晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液2を作製した後、この結晶性ポリエステル樹脂の水分散液2へ、1,000部の結晶性ポリエステル樹脂2に対してアンモニウム化合物が2.5部になるように10質量%アンモニア水溶液を添加し、3分間撹拌した。
更に、非晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液13を作製した後、この非晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液13に対しても、1,000部のポリエステル樹脂13に対してアンモニウム化合物が2.5部になるように10質量%アンモニア水溶液を添加し、3分間撹拌した。
(トナー成分の分散液の調整)
アンモニウム化合物を添加した後、下記の各成分を、温度計、pH計、撹拌機、ジャケットを具備した撹拌槽に入れ、10分間撹拌した。
・アンモニウム化合物を添加した結晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液2:57部
・アンモニウム化合物を添加した非晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液13:635部・着色剤分散液:100部
・離型剤分散液:115部
・イオン交換水:200部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):7.0部
撹拌槽に入れた上記の分散液混合物に硫酸アルミニウム水溶液125部を徐々に添加しながら、撹拌槽の底弁より混合液をキャビトロンCD1010((株)ユーロテック製)に導入し、10分間分散した。添加終了後、ジャケットの温度を50℃にして昇温を開始し、120分間経過後マルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン-コールター社製)にて粒径を測定したところ、体積平均粒径は5.0μmであった。
その後、追加用の非晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液13を312部投入し、30分間保持した。その後、撹拌槽に4質量%水酸化ナトリウム水溶液を添加し、pHを9.0にした後、ジャケットの温度を上げて90℃まで昇温し、保持した。30分ごとに光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡(FE SEM)にて凝集粒子の形状及び表面性を観察したところ、4時間目で粒子の合一が確認されたので、得られたスラリーを40℃まで冷却した。
冷却後のスラリーを目開き15μmの振動篩(KGC800:(株)興和工業所製)で篩分処理した後、フィルタープレス(東京エンジニアリング工業(株)製)で濾過した。その後、トナー質量の10倍のイオン交換水をフィルタープレス装置内のトナーに通過させ、トナーを洗浄した。洗浄したトナーはループ型気流式乾燥機((株)セイシン企業製
フラッシュジェットドライヤーFJD-2)を用いてサイクロン捕集で乾燥を行い、トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(日本アエロジル(株)製、RY50)1.0部と疎水性酸化チタン(日本アエロジル(株)製、T805)0.8部とを加え、サンプルミルを用いて13,000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩で篩分して、トナーを得た。
アンモニウム化合物を添加した後、下記の各成分を、温度計、pH計、撹拌機、ジャケットを具備した撹拌槽に入れ、10分間撹拌した。
・アンモニウム化合物を添加した結晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液2:57部
・アンモニウム化合物を添加した非晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液13:635部・着色剤分散液:100部
・離型剤分散液:115部
・イオン交換水:200部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):7.0部
撹拌槽に入れた上記の分散液混合物に硫酸アルミニウム水溶液125部を徐々に添加しながら、撹拌槽の底弁より混合液をキャビトロンCD1010((株)ユーロテック製)に導入し、10分間分散した。添加終了後、ジャケットの温度を50℃にして昇温を開始し、120分間経過後マルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン-コールター社製)にて粒径を測定したところ、体積平均粒径は5.0μmであった。
その後、追加用の非晶性ポリエステル樹脂粒子の水分散液13を312部投入し、30分間保持した。その後、撹拌槽に4質量%水酸化ナトリウム水溶液を添加し、pHを9.0にした後、ジャケットの温度を上げて90℃まで昇温し、保持した。30分ごとに光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡(FE SEM)にて凝集粒子の形状及び表面性を観察したところ、4時間目で粒子の合一が確認されたので、得られたスラリーを40℃まで冷却した。
冷却後のスラリーを目開き15μmの振動篩(KGC800:(株)興和工業所製)で篩分処理した後、フィルタープレス(東京エンジニアリング工業(株)製)で濾過した。その後、トナー質量の10倍のイオン交換水をフィルタープレス装置内のトナーに通過させ、トナーを洗浄した。洗浄したトナーはループ型気流式乾燥機((株)セイシン企業製
フラッシュジェットドライヤーFJD-2)を用いてサイクロン捕集で乾燥を行い、トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(日本アエロジル(株)製、RY50)1.0部と疎水性酸化チタン(日本アエロジル(株)製、T805)0.8部とを加え、サンプルミルを用いて13,000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩で篩分して、トナーを得た。
<キャリアの作製>
Mn-Mg-Sr系フェライト粒子(平均粒径40μm):100部
・トルエン:14部
・シクロヘキシルメタアクリレート/ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体(共重合質量比99:1、重量平均分子量Mw8万):2.0部
・カーボンブラック(VXC72:キャボット社製):0.12部
フェライト粒子を除く上記成分及びガラスビーズ(φ1mm、トルエンと同量)を、関西ペイント(株)製サンドミルを用いて1,200ppmで30分間撹拌し、樹脂被覆層形成用溶液とした。更に、この樹脂被覆層形成用溶液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダーに入れ減圧し、トルエンを留去/乾燥することにより樹脂被覆キャリアを形成した。
Mn-Mg-Sr系フェライト粒子(平均粒径40μm):100部
・トルエン:14部
・シクロヘキシルメタアクリレート/ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体(共重合質量比99:1、重量平均分子量Mw8万):2.0部
・カーボンブラック(VXC72:キャボット社製):0.12部
フェライト粒子を除く上記成分及びガラスビーズ(φ1mm、トルエンと同量)を、関西ペイント(株)製サンドミルを用いて1,200ppmで30分間撹拌し、樹脂被覆層形成用溶液とした。更に、この樹脂被覆層形成用溶液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダーに入れ減圧し、トルエンを留去/乾燥することにより樹脂被覆キャリアを形成した。
(トナー26の作製)
上記樹脂被覆キャリア500部に対して前記トナー40部を加え、V型ブレンダーで20分間ブレンドした後、目開き212μmの振動篩により凝集体を除去してトナー26を得た。
上記樹脂被覆キャリア500部に対して前記トナー40部を加え、V型ブレンダーで20分間ブレンドした後、目開き212μmの振動篩により凝集体を除去してトナー26を得た。
Stはスチレン、BAはn-ブチルアクリレートを表し、St/BAは、コア中のスチレンとn-ブチルアクリレートの質量比を表す。
※1,2:記載がないものは明確なピーク値を検出できなかったことを表す。
※3:記載がないものは明確なシェルが存在しないことを表す。
※3:記載がないものは明確なシェルが存在しないことを表す。
次に実施例、比較例に関して詳細に説明する。
<実施例1>
トナー1を用いて、以下の評価を行った。
(評価1)定着性評価1(低温定着性)
評価は、23℃、50%RHの環境で実施した。定着メディアにはFOX RIVER
BOND紙(110g/m2)を用いた。表面の凹凸が比較的大きく、厚紙であるメディアを用いることで、後述の白抜けが発生しやすくなり、低温定着性を厳しく評価することができる。画像形成装置としては、市販のLBP―3100(キヤノン製)を改造し、印字速度を16枚/分から40枚/分に変更し、かつ定着器を外したものを使用した。
室温(25℃)の状態で、紙上のトナーの載り量を9g/m2となるように調節したのち、100枚のベタ黒画像を未定着の状態で、連続で印字した。その後、95枚目~100枚目の未定着のベタ黒画像について、定着ユニットを定着温度が調整できるように改造した改造定着器を用いて定着させ、白抜けの個数の平均値を計測した。ベタ黒画像を連続で印刷することにより、定着器の熱がメディアに奪われて十分な熱を保持していない状態となるため、トナーの低温定着性について厳しい評価となる。トナーの低温定着性が足りない場合、未定着トナーが白く抜けるいわゆる白抜け画像が出力される。10倍以上に拡大できる顕微鏡等を用いて、定着した95枚目~100枚目の計6枚のベタ黒画像を目視により観察し、発生した白抜けの個数の平均値を測定した。本評価において、白抜けの個数の平均値が10個未満になる定着器の温度により、定着性の性能を評価した。この温度が低いほど、低温定着性に優れたトナーであることを示す。評価結果を表5に示した。なお、該温度が205℃以下であれば本開示の効果が得られていると判断した。
<実施例1>
トナー1を用いて、以下の評価を行った。
(評価1)定着性評価1(低温定着性)
評価は、23℃、50%RHの環境で実施した。定着メディアにはFOX RIVER
BOND紙(110g/m2)を用いた。表面の凹凸が比較的大きく、厚紙であるメディアを用いることで、後述の白抜けが発生しやすくなり、低温定着性を厳しく評価することができる。画像形成装置としては、市販のLBP―3100(キヤノン製)を改造し、印字速度を16枚/分から40枚/分に変更し、かつ定着器を外したものを使用した。
室温(25℃)の状態で、紙上のトナーの載り量を9g/m2となるように調節したのち、100枚のベタ黒画像を未定着の状態で、連続で印字した。その後、95枚目~100枚目の未定着のベタ黒画像について、定着ユニットを定着温度が調整できるように改造した改造定着器を用いて定着させ、白抜けの個数の平均値を計測した。ベタ黒画像を連続で印刷することにより、定着器の熱がメディアに奪われて十分な熱を保持していない状態となるため、トナーの低温定着性について厳しい評価となる。トナーの低温定着性が足りない場合、未定着トナーが白く抜けるいわゆる白抜け画像が出力される。10倍以上に拡大できる顕微鏡等を用いて、定着した95枚目~100枚目の計6枚のベタ黒画像を目視により観察し、発生した白抜けの個数の平均値を測定した。本評価において、白抜けの個数の平均値が10個未満になる定着器の温度により、定着性の性能を評価した。この温度が低いほど、低温定着性に優れたトナーであることを示す。評価結果を表5に示した。なお、該温度が205℃以下であれば本開示の効果が得られていると判断した。
(評価2)定着性評価2(紙との接着性)
定着メディアにはFOX RIVER BOND紙(110g/m2)を用い、市販のLBP―3100(キヤノン製)を改造し、印字速度を16枚/分から40枚/分に変更し、定着器を外し、かつ現像バイアスを調整できるよう改造したものを使用した。評価画像はライン画像とした。
現像バイアスを振って画像部の反射濃度を高く設定することで画像上のトナー量を多くし、さらに表面の凹凸が比較的大きい厚紙を用いることで、定着工程において紙の凹部やトナー層の下層部のトナーが溶融しにくくなるため、剥がれに対して厳しく評価できる。評価環境としても、低温であると定着器が暖まりにくく、厳しい評価となる。評価手順を以下に示す。
まず、画像形成装置、および、定着ユニットを定着温度が調整できるように改造した改造定着器を、低温低湿環境(温度15℃、湿度10%)下に一晩放置した。その後、画像形成装置を用いて、FOX RIVER BOND紙を用いて紙上のトナーの載り量を9g/m2、ライン幅が180μmになるよう、現像バイアスを調整した横線の未定着画像を印字した。次に、改造定着器の定着温調を205℃に設定し、横線の未定着画像を定着させた。定着させたライン画像を低温低湿環境において1時間放置した後に、ライン画像に対してポリプロピレン製テープ(tesa社製、Klebeband 19mm×10mm)を貼り付け、ゆっくり剥がした。剥がした後の画像を目視及び顕微鏡で観察し、欠損の数を評価基準として評価した。欠損が少ないほど紙との接着性に優れたトナーであることを示す。評価結果を表5に記載した。なお、欠損の数が5個以下であれば本開示の効果が得られていると判断した。
定着メディアにはFOX RIVER BOND紙(110g/m2)を用い、市販のLBP―3100(キヤノン製)を改造し、印字速度を16枚/分から40枚/分に変更し、定着器を外し、かつ現像バイアスを調整できるよう改造したものを使用した。評価画像はライン画像とした。
現像バイアスを振って画像部の反射濃度を高く設定することで画像上のトナー量を多くし、さらに表面の凹凸が比較的大きい厚紙を用いることで、定着工程において紙の凹部やトナー層の下層部のトナーが溶融しにくくなるため、剥がれに対して厳しく評価できる。評価環境としても、低温であると定着器が暖まりにくく、厳しい評価となる。評価手順を以下に示す。
まず、画像形成装置、および、定着ユニットを定着温度が調整できるように改造した改造定着器を、低温低湿環境(温度15℃、湿度10%)下に一晩放置した。その後、画像形成装置を用いて、FOX RIVER BOND紙を用いて紙上のトナーの載り量を9g/m2、ライン幅が180μmになるよう、現像バイアスを調整した横線の未定着画像を印字した。次に、改造定着器の定着温調を205℃に設定し、横線の未定着画像を定着させた。定着させたライン画像を低温低湿環境において1時間放置した後に、ライン画像に対してポリプロピレン製テープ(tesa社製、Klebeband 19mm×10mm)を貼り付け、ゆっくり剥がした。剥がした後の画像を目視及び顕微鏡で観察し、欠損の数を評価基準として評価した。欠損が少ないほど紙との接着性に優れたトナーであることを示す。評価結果を表5に記載した。なお、欠損の数が5個以下であれば本開示の効果が得られていると判断した。
(評価3)定着性評価3(トナー飛散性:定着後の濃度ムラ)
23℃、50%RHの環境で実施した。メディアとしてはA4のカラーレーザーコピー用紙(キヤノン製、70g/m2)を用いた。画像形成装置としては、市販のLBP―3100(キヤノン製)を改造し、印字速度を16枚/分から40枚/分に変更し、定着器を外したものを使用した。また、未定着画像の定着には、定着ユニットを定着温度が調整できるように改造した改造定着器を用いた。
該画像形成装置を用いて、紙上のトナーの載り量を9g/m2となるように調節したのち、ベタ黒画像を未定着の状態で印字し、該改造定着器を用いて未定着画像を定着した。その定着画像の、無作為に選んだ10点における画像濃度を測定し、得られた測定値のうち最も高い値から最も低い測定値を減算し、何%の濃度差があるかで評価を行った。濃度差が小さいほどトナー飛散が抑制され、優れた性能であると判断した。濃度の測定はマクベス反射濃度計(マクベス社製)を用いて測定した。なお、濃度差が5.0%以下であれば本開示の効果が得られていると判断した。
23℃、50%RHの環境で実施した。メディアとしてはA4のカラーレーザーコピー用紙(キヤノン製、70g/m2)を用いた。画像形成装置としては、市販のLBP―3100(キヤノン製)を改造し、印字速度を16枚/分から40枚/分に変更し、定着器を外したものを使用した。また、未定着画像の定着には、定着ユニットを定着温度が調整できるように改造した改造定着器を用いた。
該画像形成装置を用いて、紙上のトナーの載り量を9g/m2となるように調節したのち、ベタ黒画像を未定着の状態で印字し、該改造定着器を用いて未定着画像を定着した。その定着画像の、無作為に選んだ10点における画像濃度を測定し、得られた測定値のうち最も高い値から最も低い測定値を減算し、何%の濃度差があるかで評価を行った。濃度差が小さいほどトナー飛散が抑制され、優れた性能であると判断した。濃度の測定はマクベス反射濃度計(マクベス社製)を用いて測定した。なお、濃度差が5.0%以下であれば本開示の効果が得られていると判断した。
<実施例2>
画像形成装置を、HP LaserJet Enterprise M653xを実施例1で使用したLBP―3100と同様に改造したものに変更し、表5に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
画像形成装置を、HP LaserJet Enterprise M653xを実施例1で使用したLBP―3100と同様に改造したものに変更し、表5に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
<実施例3~9>
表5に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様の評価を行った。
表5に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様の評価を行った。
<実施例10>
画像形成装置を、カラー複写機iRC-3200(キヤノン製)を実施例1で使用したLBP―3100と同様に改造したものに変更し、表5に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
画像形成装置を、カラー複写機iRC-3200(キヤノン製)を実施例1で使用したLBP―3100と同様に改造したものに変更し、表5に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
<実施例11~18>
表5に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様の評価を行った。
表5に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様の評価を行った。
<比較例1~3>
表6に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様の評価を行った。
表6に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様の評価を行った。
<比較例4、5>
画像形成装置を、HP LaserJet Enterprise M653xを実施例1で使用したLBP―3100と同様に改造したものに変更し、表6に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
画像形成装置を、HP LaserJet Enterprise M653xを実施例1で使用したLBP―3100と同様に改造したものに変更し、表6に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
<比較例6、7>
表6に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様の評価を行った。
表6に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様の評価を行った。
<比較例8>
画像形成装置を、カラー複写機iRC-3200(キヤノン製)を実施例1で使用したLBP―3100と同様に改造したものに変更し、表6に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
画像形成装置を、カラー複写機iRC-3200(キヤノン製)を実施例1で使用したLBP―3100と同様に改造したものに変更し、表6に示したようにトナーを変更した以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
1.離型剤のドメイン、2.結晶性ポリエステルのドメイン、3:トナー粒子断面の輪郭か
ら、該輪郭と該断面の中心点間の距離の25%の境界線
ら、該輪郭と該断面の中心点間の距離の25%の境界線
Claims (14)
- ポリエステル樹脂を有するトナー粒子を含有するトナーであって、
定荷重押し出し方式の細管式レオメータによって求められる該トナーの軟化点が、150℃以下であり、
該トナー粒子が、該トナー粒子の表面から100nm以内に該ポリエステル樹脂を有し、
飛行時間型二次イオン質量分析法により、トナー粒子の表面から深さ100nmまでイオン量を測定し、カウントした下記式(A)で示される構造のイオン量を、カウントした全イオン量で割った値を規格値としたとき、トナー粒子の表面から100nm以内の範囲に、規格値のピークが1個以上存在し、
1個以上存在する該ピークのうち規格値が最大であるピークの規格値をA(dmax)とし、該トナー粒子の表面における規格値をA(0)としたとき、該A(dmax)及び該A(0)が、下記式(1)および(2)を満たす、
ことを特徴とするトナー。
1.15≦A(dmax)/A(0)≦5.00 (1)
0.010≦A(0) (2)
- 前記ポリエステル樹脂が、非晶性ポリエステル樹脂である、請求項1に記載のトナー。
- 前記規格値のうち前記トナー粒子の表面から深さ100nmにおける規格値をA(100)としたとき、前記A(dmax)及び該A(100)が、下記式(3)を満たす、請求項1又は2に記載のトナー。
1.15≦A(dmax)/A(100)≦5.00 (3) - 前記ポリエステル樹脂における下記式(B)で示されるモノマーユニットの含有比率が、前記ポリエステル樹脂の質量に対して30.0質量%以上50.0質量%以下であり、
前記ポリエステル樹脂における下記式(C)で示されるモノマーユニットの含有比率が、前記ポリエステル樹脂の質量に対して25.0質量%以上50.0質量%以下であり、
前記ポリエステル樹脂における下記式(D)で示されるモノマーユニットの含有比率が、前記ポリエステル樹脂の質量に対して1.0質量%以上50.0質量%以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載のトナー。
(式(B)中、R1はベンゼン環を示す。)
(式(C)中、R2はエチレン基又はプロピレン基を示し、x及びyはそれぞれ1以上の整数であり、かつ、前記ポリエステル樹脂におけるx+yの平均値は2~10である。)
(式(D)中、R3はエチレン基又はプロピレン基を示す。) - 前記ポリエステル樹脂の25℃、10000Hzにおける誘電正接が、0.0070以上0.0140以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記A(0)が下記式(4)を満たす、請求項1~5のいずれか1項に記載のトナー。
0.010≦A(0)≦0.100 (4) - 前記A(100)が下記式(5)を満たす、請求項1~6のいずれか1項に記載のトナー。
0.010≦A(100)≦0.100 (5) - 前記ポリエステル樹脂のクロロホルム可溶分に対し、貧溶媒としてアセトニトリル、良溶媒としてクロロホルムを使用し、アセトニトリル100質量%の移動相の組成から、クロロホルム100質量%の移動相の組成に直線的に変化させたときの溶出成分をグラジェントポリマー溶出クロマトグラフィー分析した際に、2個以上のピークが得られ、
2個以上の該ピークのうち最大のピーク強度を示すピークの規格値をS(1)とし、2番目に大きいピーク強度を示すピークの規格値をS(2)としたとき、該S(1)及びS(2)が、下記式(6)を満たす、請求項1~7のいずれか1項に記載のトナー。
0.40≦S(2)/S(1)<1.00 (6) - 前記トナー粒子が、コア及び該コアを被覆するシェルを有するコアシェル構造を有し、
該コアが、スチレン-アクリル樹脂を含有し、
該シェルが、前記ポリエステル樹脂を含有する、請求項1~8のいずれか1項に記載のトナー。 - 前記ポリエステル樹脂の含有量が、前記スチレン-アクリル樹脂100質量部に対して1.0質量部以上10.0質量部以下である、請求項9に記載のトナー。
- 透過型電子顕微鏡で観察される前記トナーの断面において、前記シェルの厚みが100nm以上200nm以下である、請求項9又は10に記載のトナー。
- 前記コアが結晶性材料を含有し、
透過型電子顕微鏡で観察される前記トナーの断面において、
該結晶性材料のドメインの平均個数が、8個以上500個以下であり、
該結晶性材料のドメインの長径の個数平均が、50nm以上300nm以下であり、
該断面の輪郭から、該輪郭と該断面の幾何中心との間の距離の25%以下の領域に存在する前記ドメインの割合が、前記断面に存在する全ドメイン数に対して60個数%以上100個数%以下である、請求項9~11のいずれか1項に記載のトナー。 - 前記結晶性材料の含有量が、前記スチレン-アクリル樹脂100質量部に対して5.00質量部以上50質量部以下である、請求項9~12のいずれか1項に記載のトナー。
- ポリエステル樹脂を含有する樹脂粒子を得る工程と、
得られた樹脂粒子が水系媒体に分散している懸濁液を得る分散工程と、
該懸濁液を95℃以上においてpH(1)で処理した後に、pH(2)で処理する処理工程と、
処理工程で処理された懸濁液を50℃/min以上の冷却速度で冷却する冷却工程と、を有し、
該pH(1)および該pH(2)が、下記式(10)および(11)を満たす、トナーの製造方法。
pH(1)<pH(2) (10)
6.0≦pH(2)≦10.5 (11)
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