JP2023001872A - トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】低温定着性を満足しつつ、長期間の使用でも外添剤の部材への移行を抑制し、画像スジや部材汚染を改善したトナー。【解決手段】トナー粒子を有するトナーであって、該トナー粒子はコア粒子及び該コア粒子の表面のシェルを有するコアシェル構造を有し、該シェルは特定の式で表されるモノマーユニットを有する重合体を含有し、該トナーは粒径30nm以上300nm以下である外添剤Aを有し、該外添剤Aはシリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子からなる群から選択される少なくとも一であり、該外添剤Aによる該トナー粒子の表面の被覆率が0.3面積%以上であることを特徴とするトナー。【選択図】なし
Description
本開示は、電子写真法などを利用した記録方法に用いられるトナーに関する。
近年、コンピューターやマルチメディアの発達に伴い、複写機やプリンターなどの画像形成装置に対するユーザーのニーズも変化し、長寿命化、小型化、高速化といったより一層の性能向上が求められている。例えば、プリント枚数の多いオフィスでの使用においては、画像出力数によらず、出力画質の変動がないことが求められている。これに対応するため、トナーにおいても耐久性といった性能のより一層の向上が必要となる。
特許文献1ではトナーの耐久性を高める技術として、大粒径の外添剤を使用している。
特許文献2では、保存安定性、環境安定性及び現像耐久性に優れたトナーとして、有機ケイ素重合体を含有する表層を有するトナーが開示されている。
特許文献3では、2種類以上のケイ素化合物により表面を覆われたトナーの製造方法が開示されている。
特許文献2では、保存安定性、環境安定性及び現像耐久性に優れたトナーとして、有機ケイ素重合体を含有する表層を有するトナーが開示されている。
特許文献3では、2種類以上のケイ素化合物により表面を覆われたトナーの製造方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1のように、大粒径外添剤を多量添加することで耐久性を向上させる場合、大粒径外添剤は、その大きさ故にトナー粒子表面に対する物理的・静電的な付着力が弱いため、固着させることが困難となる。固着されなかった大粒径外添剤は、帯電部材や感光ドラム等への部材汚染を引き起こし、画像欠陥(ベタ画像の縦スジ)が発生してしまう。また、特許文献2のような方法はトナーの離型剤や樹脂成分が、トナーの内部から表面に染み出す現象(ブリード)に対して効果的な手段であるが、外添剤を使用した場合、長期耐久使用による部材汚染に対しては更なる改善が必要となる。特許文献3のような方法により製造されたトナーは、高温高湿環境においても、優れた帯電安定性を示すが、外添剤を使用した場合、長期耐久使用による部材汚染に対しては改善が必要とされる。
本開示は、低温定着性を満足しつつ、長期間の使用でも外添剤の部材への移行を抑制し、画像スジや部材汚染を改善したトナーを提供する。
本開示は、トナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子は、コア粒子及び該コア粒子の表面のシェルを有するコアシェル構造を有し、
該シェルは、下記式(I)で表されるモノマーユニットを有する重合体を含有し、
該トナーは、粒径30nm以上300nm以下である外添剤Aを有し、
該外添剤Aは、シリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子からなる群から選択される少なくとも一であり、
該外添剤Aによる該トナー粒子の表面の被覆率が、0.3面積%以上であるトナーに関
する。
(式(I)中、L1は-COO(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、L1のカルボニルが主鎖の炭素原子に結合している。R1は水素又はメチル基を示す。また、R2~10はそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基を示す。)
該トナー粒子は、コア粒子及び該コア粒子の表面のシェルを有するコアシェル構造を有し、
該シェルは、下記式(I)で表されるモノマーユニットを有する重合体を含有し、
該トナーは、粒径30nm以上300nm以下である外添剤Aを有し、
該外添剤Aは、シリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子からなる群から選択される少なくとも一であり、
該外添剤Aによる該トナー粒子の表面の被覆率が、0.3面積%以上であるトナーに関
する。
本開示によれば、低温定着性を満足しつつ、長期間の使用でも外添剤の部材への移行を抑制し、画像スジや部材汚染を改善したトナー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。また、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。
本開示は、トナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子は、コア粒子及び該コア粒子の表面のシェルを有するコアシェル構造を有し、
該シェルは、下記式(I)で表されるモノマーユニットを有する重合体を含有し、
該トナーは、粒径30nm以上300nm以下である外添剤Aを有し、
該外添剤Aは、シリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子からなる群から選択される少なくとも一であり、
該外添剤Aによる該トナー粒子の表面の被覆率が、0.3面積%以上であるトナーに関する。
(式(I)中、L1は-COO(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、L1のカルボニルが主鎖の炭素原子に結合している。R1は水素又はメチル基を示す。また、R2~10はそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基を示す。)
該トナー粒子は、コア粒子及び該コア粒子の表面のシェルを有するコアシェル構造を有し、
該シェルは、下記式(I)で表されるモノマーユニットを有する重合体を含有し、
該トナーは、粒径30nm以上300nm以下である外添剤Aを有し、
該外添剤Aは、シリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子からなる群から選択される少なくとも一であり、
該外添剤Aによる該トナー粒子の表面の被覆率が、0.3面積%以上であるトナーに関する。
(式(I)中、L1は-COO(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、L1のカルボニルが主鎖の炭素原子に結合している。R1は水素又はメチル基を示す。また、R2~10はそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基を示す。)
本発明者らは、上記トナーにより、長期間の使用でも外添剤の部材への移行を抑制し、画像スジや部材汚染を改善したトナーを提供することができることを見出した。この理由を本発明者らは次のように推測している。本発明者らはトナー粒子表面と、外添剤との親和性を高め、さらに接触頻度・接触面積を増加させることで、外添剤の部材への移行を抑制できると考えた。
上記構成の場合、トナー粒子のシェルが含有する重合体中に含まれる式(I)で表されるモノマーユニットにシロキサン構造が含まれている。このため、式(I)で表されるモノマーユニットとシロキサン結合を有する外添剤との親和性が高くなり、トナー粒子と外添剤は密着しやすくなる。
また、式(I)で表されるモノマーユニットはアルキレン基及び縮合反応が起こらないトリメチルシリル基を含有し、柔軟な分子構造である。このため、式(I)で表されるモノマーユニット中のシロキサン構造と外添剤との接触面積が増加することで、外添剤の部材への移行を抑制することができる。
また、式(I)で表されるモノマーユニットが有するC=O部位とSi-O部位は、炭素数1以上10以下であるアルキレン基によってつながっている。このような構造の場合、それぞれ分極したC=O部位とSi-O部位は互いに静電的な相互作用が働く範囲にあり、電荷の授受が生じる。これにより、トナー粒子と外添剤の間に働く静電的引力は大きくなり、トナー粒子表面からの外添剤の脱離を抑制することができるようになる。結果として、長期間の使用でも画像スジを抑制することができる。
さらに、式(I)で表されるモノマーユニットは、トリメチルシリル基を含有し、モノマーユニット間の縮合反応が起こらないような構造であるため、シェルが硬くなりにくく、低温定着性を阻害しにくいと考えている。
また、トナーは、粒径が30nm以上300nm以下である大粒径の外添剤Aを含む。
そして、外添剤Aによるトナー粒子の表面の被覆率が0.3面積%以上となるように制御する。これにより、トナーの流動性を十分に付与できる。外添剤Aによるトナー粒子表面の被覆率は20.0面積%以下であることが好ましく、1.5面積%以上10.0面積%以下であることがより好ましい。該被覆率が20.0面積%以下の場合には、トナー粒子に対して固着されない外添剤Aの量が低減されるため、初期の画像スジや画像カブリといった弊害の発生を抑制できる。外添剤Aのトナー粒子表面への被覆率は外添剤Aの粒径、添加量で制御することができる。
そして、外添剤Aによるトナー粒子の表面の被覆率が0.3面積%以上となるように制御する。これにより、トナーの流動性を十分に付与できる。外添剤Aによるトナー粒子表面の被覆率は20.0面積%以下であることが好ましく、1.5面積%以上10.0面積%以下であることがより好ましい。該被覆率が20.0面積%以下の場合には、トナー粒子に対して固着されない外添剤Aの量が低減されるため、初期の画像スジや画像カブリといった弊害の発生を抑制できる。外添剤Aのトナー粒子表面への被覆率は外添剤Aの粒径、添加量で制御することができる。
外添剤Aは30nm以上300nm以下の粒径を有する粒子である。粒径が30nm以上の場合、外添剤の静電凝集が生じにくく、規制不良による画像弊害を回避することができる。トナー表面の外添剤が静電凝集した場合、外添剤の被覆率が低下し、トナーの流動性が低下するため、規制不良による画像弊害が発生する。規制不良とは、現像ローラ上のトナーの積載量をトナー規制部材で十分に規制できなくなる現象であり、現像ローラ上に規制しきれなかったトナーのコートが不均一になり、これにより画像ムラが発生する画像弊害をいう。
外添剤Aの粒径が300nmより大きい場合には、外添剤Aがトナー粒子表面に安定的に留まりにくく、部材汚染を引き起こすことがある。尚、外添剤Aとして認定される粒子の個数平均粒径を算出したとき、50nm以上200nm以下であることが好ましい。
以下、トナーの構成について詳細に述べるがそれらに限定されるわけではない。
<シェル>
トナー粒子は、コア粒子及び該コア粒子の表面のシェルを有するコアシェル構造を有する。シェルは、必ずしもコア粒子の全体を被覆する必要はなく、コア粒子が露出する部分があってもよい。シェルは式(I)で表されるモノマーユニットを含有する重合体を有する。好ましくは、シェルは式(I)で表されるモノマーユニットを含有する重合体からなる。シェル中の式(I)で表されるモノマーユニットを含有する重合体の含有割合は、好ましくは50質量%~100質量%であり、より好ましくは75質量%~100質量%であり、さらに好ましくは90質量%~100質量%である。
<シェル>
トナー粒子は、コア粒子及び該コア粒子の表面のシェルを有するコアシェル構造を有する。シェルは、必ずしもコア粒子の全体を被覆する必要はなく、コア粒子が露出する部分があってもよい。シェルは式(I)で表されるモノマーユニットを含有する重合体を有する。好ましくは、シェルは式(I)で表されるモノマーユニットを含有する重合体からなる。シェル中の式(I)で表されるモノマーユニットを含有する重合体の含有割合は、好ましくは50質量%~100質量%であり、より好ましくは75質量%~100質量%であり、さらに好ましくは90質量%~100質量%である。
式(I)中、L1は-COO(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、L1のカルボニルが主鎖の炭素原子に結合している。R1は水素又はメチル基を示す。また、R2~10は、それぞれ独立に炭素数1~4(好ましくは1~3、より好ましくは1又は2、さらに好ましくは1)のアルキル基を示す。式(I)のモノマーユニットを複数含有する場合、各モノマーユニットに含まれるn、R1、R2~10は、それぞれ同一であっても、異なっていてもよい。
また、式(I)中のnは、1~8であることが好ましく、1~5であることがより好ましく、1~3であることがさらに好ましい。1~5であると、式(I)中の分極したC=O部位とSi-O部位の距離がより近くなるため、電荷の授受が生じやすくなる。
シェルが含有する重合体は、式(I)で表されるモノマーユニット単独で構成されていてもよく、式(I)で表されるモノマーユニットと1種以上のその他のモノマーユニットとの共重合体でもよい。共重合に用いる重合性単量体は、作製するトナー粒子に応じて適宜設定することができるが、例えば、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体を用いることができる。ビニル系重合性単量体としては、単官能性重合性単量体又は多官能性重合性単量体を使用することができる。
単官能性重合性単量体としては、例えば、以下のものを挙げることができる。
スチレン;α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチ
ルスチレン、p-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-n-ブチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-n-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン、p-メトキシスチレン、p-フェニルスチレン等のスチレン誘導体;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、iso-ブチルアクリレート、tert-ブチルアクリレート、n-アミルアクリレート、n-ヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、n-オクチルアクリレート、n-ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2-ベンゾイルオキシエチルアクリレート等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、n-プロピルメタクリレート、iso-プロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、iso-ブチルメタクリレート、tert-ブチルメタクリレート、n-アミルメタクリレート、n-ヘキシルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、n-オクチルメタクリレート、n-ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレート等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、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニル等のビニルエステル;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等のビニルエーテル;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等のビニルケトン。
スチレン;α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチ
ルスチレン、p-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-n-ブチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-n-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン、p-メトキシスチレン、p-フェニルスチレン等のスチレン誘導体;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、iso-ブチルアクリレート、tert-ブチルアクリレート、n-アミルアクリレート、n-ヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、n-オクチルアクリレート、n-ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2-ベンゾイルオキシエチルアクリレート等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、n-プロピルメタクリレート、iso-プロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、iso-ブチルメタクリレート、tert-ブチルメタクリレート、n-アミルメタクリレート、n-ヘキシルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、n-オクチルメタクリレート、n-ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレート等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、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニル等のビニルエステル;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等のビニルエーテル;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等のビニルケトン。
多官能性重合性単量体としては、例えば、以下のものを挙げることができる。
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、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’-ビス(4-(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2’-ビス(4-(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、2,2’-ビス(4-(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、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、ジビニルナフタリン、ジビニルエーテル等。
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、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’-ビス(4-(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2’-ビス(4-(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、2,2’-ビス(4-(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、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、ジビニルナフタリン、ジビニルエーテル等。
また、式(I)で表されるモノマーユニットを有する重合体中の式(I)で表されるモノマーユニットの含有割合は、50質量%以上であることが好ましい。式(I)で表されるモノマーユニットの含有割合が50質量%以上であるとき、トナー粒子と外添剤Aとの接触界面に存在するモノマーユニットの割合が増加し、外添剤Aとの接触面積が増えるため、上述したメカニズムによる効果が得られやすい。該含有割合は、より好ましくは70質量%~100質量%であり、さらに好ましくは90質量%~100質量%である。
走査型電子顕微鏡を用い倍率1万倍で撮影された前記トナー粒子の反射電子像において、シェルによるコア粒子の表面の被覆率が80面積%以上であることが好ましい。シェルによるコア粒子の表面の被覆率が80面積%以上である場合、コア粒子表面に存在するシェルの割合が高く、外添剤Aとの接触確率が増えるため、上述したメカニズムによる効果が得られやすい。シェルによるコア粒子表面の被覆率の算出方法については後述する。該
被覆率は、より好ましくは85面積%以上であり、さらに好ましくは90面積%以上である。上限は特に制限されないが、好ましくは100面積%以下であり、より好ましくは97面積%以下である。該被覆率は、外添剤Aの粒径、添加量により制御できる。
被覆率は、より好ましくは85面積%以上であり、さらに好ましくは90面積%以上である。上限は特に制限されないが、好ましくは100面積%以下であり、より好ましくは97面積%以下である。該被覆率は、外添剤Aの粒径、添加量により制御できる。
また、シェルの含有量は、コア粒子100質量部に対して、0.10質量部以上4.00質量部以下であることが好ましく、0.30質量部以上2.00質量部以下であることがより好ましい。0.10質量部以上であるとき、シェル中に含まれる式(I)で表されるモノマーユニット量が好適であるため、上記効果がより得られやすい。4.00質量部以下である場合、定着阻害を起こしにくくなる。
トナーにおいて、式(I)で表されるモノマーユニットを含む重合体はトナー粒子が含有するシェル中に含まれる。これは、1H-NMRによりシェルを構造解析することで確認することができる。詳細な手順については後述する。
<外添剤A>
外添剤Aについて説明する。外添剤Aは、30nm以上300nm以下の粒径を有する粒子である。外添剤Aはシリカ微粒子、及び有機ケイ素重合体微粒子からなる群から選択される少なくとも一である。外添剤Aは、好ましくはシリカ微粒子を含む。また、外添剤Aは、好ましくはシリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子を含む。形状は、球形であることが好ましく、長径/短径が1.3以下であることが好ましい。
外添剤Aについて説明する。外添剤Aは、30nm以上300nm以下の粒径を有する粒子である。外添剤Aはシリカ微粒子、及び有機ケイ素重合体微粒子からなる群から選択される少なくとも一である。外添剤Aは、好ましくはシリカ微粒子を含む。また、外添剤Aは、好ましくはシリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子を含む。形状は、球形であることが好ましく、長径/短径が1.3以下であることが好ましい。
上記を満たしていれば外添剤Aは特段限定されず、ゾルゲルシリカ微粒子や溶融シリカ微粒子、有機ケイ素重合体微粒子、及びこれらを併用したものを例示することができる。また、これら粒子をシランカップリング剤やチタンカップリング剤、シリコーンオイルなどにより表面処理してもよい。
有機ケイ素重合体微粒子としては、具体的にはシロキサン結合を主鎖とする有機ケイ素重合体の微粒子を挙げることができる。有機ケイ素重合体は式(1)~(4)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも一により形成される。R11~R16は、例えば炭素数1~6のアルキル基又はフェニル基である。
中でも、有機ケイ素重合体が式(3)の構造(以下、「T3単位構造」ともいう)を多く含む場合には、外添剤として機能しつつ、埋め込み圧力を受けても適度に変形して圧力を効果的に分散できるバランスの取れた弾性を得ることができる。すなわち、流動性を付
与しつつトナー粒子内部に埋没しにくい粒子が得られる。
与しつつトナー粒子内部に埋没しにくい粒子が得られる。
具体的には29Si-NMRの測定において、有機ケイ素重合体微粒子に含有される全ケイ素に由来するピークの合計面積に対する、T3単位構造を有するケイ素に由来するピークの面積の割合が、0.70以上1.00以下であることが好ましい。より好ましくは0.90以上1.00以下である。R16は特に制限されることはないが、炭素数1~6(好ましくは1又は2、より好ましくは1)のアルキル基又はフェニル基である場合にはトナー粒子からの有機ケイ素重合体微粒子の移行が好適に抑制できる。
有機ケイ素重合体微粒子の製法は特に限定されず、例えば、水にシラン化合物を滴下し、触媒により加水分解、縮合反応させた後、得られた懸濁液を濾過、乾燥し、得ることができる。触媒の種類、配合比、反応開始温度、滴下時間などにより粒径をコントロールすることができる。
触媒として酸性触媒は塩酸、フッ化水素酸、硫酸、硝酸などが挙げられ、塩基性触媒はアンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられるが、これらに限定はされない。
以下に、有機ケイ素重合体微粒子を製造するための有機ケイ素化合物について説明する。
有機ケイ素重合体は下記式(Z)で表される構造を有する有機ケイ素化合物の縮合物であることが好ましい。
触媒として酸性触媒は塩酸、フッ化水素酸、硫酸、硝酸などが挙げられ、塩基性触媒はアンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられるが、これらに限定はされない。
以下に、有機ケイ素重合体微粒子を製造するための有機ケイ素化合物について説明する。
有機ケイ素重合体は下記式(Z)で表される構造を有する有機ケイ素化合物の縮合物であることが好ましい。
(式(Z)中、Raは、有機官能基を表す。R1、R2及びR3は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基、又は(好ましくは炭素数1以上3以下の)アルコキシ基を表す。)
Raは有機官能基であり特に制限されることはないが、好ましい例として炭素数が1以上6以下(好ましくは1~3、より好ましくは1又は2)の炭化水素基(好ましくはアルキル基)やアリール基(好ましくはフェニル基)が挙げられる。
R1、R2及びR3は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基、又は、アルコキシ基である。これらは反応基であり、加水分解、付加重合及び縮合して架橋構造を形成する。また、R1、R2及びR3の加水分解、付加重合及び縮合は、反応温度、反応時間、反応溶媒及びpHによって制御することができる。式(Z)のようにRaを除く一分子中に3つの反応基(R1、R2及びR3)を有する有機ケイ素化合物を、三官能性シランともいう。
Raは有機官能基であり特に制限されることはないが、好ましい例として炭素数が1以上6以下(好ましくは1~3、より好ましくは1又は2)の炭化水素基(好ましくはアルキル基)やアリール基(好ましくはフェニル基)が挙げられる。
R1、R2及びR3は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基、又は、アルコキシ基である。これらは反応基であり、加水分解、付加重合及び縮合して架橋構造を形成する。また、R1、R2及びR3の加水分解、付加重合及び縮合は、反応温度、反応時間、反応溶媒及びpHによって制御することができる。式(Z)のようにRaを除く一分子中に3つの反応基(R1、R2及びR3)を有する有機ケイ素化合物を、三官能性シランともいう。
式(Z)としては以下のものが挙げられる。
p-スチリルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルジエトキシメトキシシラン、メチルエトキシジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、メチルメトキシジクロロシラン、メチルエトキシジクロロシラン、メチルジメトキシクロロシラン、メチルメトキシエトキシクロロシラン、メチルジエトキシクロロシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルジアセトキシメトキシシラン、メチルジ
アセトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジメトキシシラン、メチルアセトキシメトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジエトキシシラン、メチルトリヒドロキシシラン、メチルメトキシジヒドロキシシラン、メチルエトキシジヒドロキシシラン、メチルジメトキシヒドロキシシラン、メチルエトキシメトキシヒドロキシシラン、メチルジエトキシヒドロキシシラン、のような三官能性のメチルシラン;エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリクロロシラン、エチルトリアセトキシシラン、エチルトリヒドロキシシラン、のような三官能性のエチルシラン;プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、プロピルトリアセトキシシラン、プロピルトリヒドロキシシラン、のような三官能性のプロピルシラン;ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、ブチルトリアセトキシシラン、ブチルトリヒドロキシシラン、のような三官能性のブチルシラン;ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリクロロシラン、ヘキシルトリアセトキシシラン、ヘキシルトリヒドロキシシラン、のような三官能性のヘキシルシラン;フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリアセトキシシラン、フェニルトリヒドロキシシランのような三官能性のフェニルシラン。有機ケイ素化合物は単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
p-スチリルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルジエトキシメトキシシラン、メチルエトキシジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、メチルメトキシジクロロシラン、メチルエトキシジクロロシラン、メチルジメトキシクロロシラン、メチルメトキシエトキシクロロシラン、メチルジエトキシクロロシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルジアセトキシメトキシシラン、メチルジ
アセトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジメトキシシラン、メチルアセトキシメトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジエトキシシラン、メチルトリヒドロキシシラン、メチルメトキシジヒドロキシシラン、メチルエトキシジヒドロキシシラン、メチルジメトキシヒドロキシシラン、メチルエトキシメトキシヒドロキシシラン、メチルジエトキシヒドロキシシラン、のような三官能性のメチルシラン;エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリクロロシラン、エチルトリアセトキシシラン、エチルトリヒドロキシシラン、のような三官能性のエチルシラン;プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、プロピルトリアセトキシシラン、プロピルトリヒドロキシシラン、のような三官能性のプロピルシラン;ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、ブチルトリアセトキシシラン、ブチルトリヒドロキシシラン、のような三官能性のブチルシラン;ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリクロロシラン、ヘキシルトリアセトキシシラン、ヘキシルトリヒドロキシシラン、のような三官能性のヘキシルシラン;フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリアセトキシシラン、フェニルトリヒドロキシシランのような三官能性のフェニルシラン。有機ケイ素化合物は単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
また、式(Z)で表される構造を有する有機ケイ素化合物とともに、以下を併用してもよい。一分子中に4つの反応基を有する有機ケイ素化合物(四官能性シラン)、一分子中に2つの反応基を有する有機ケイ素化合物(二官能性シラン)又は1つの反応基を有する有機ケイ素化合物(一官能性シラン)。例えば以下のようなものが挙げられる。
ジメチルジエトキシシラン、テトラエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリイソシアネートシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルジエトキシメトキシシラン、ビニルエトキシジメトキシシラン、ビニルエトキシジヒドロキシシラン、ビニルジメトキシヒドロキシシラン、ビニルエトキシメトキシヒドロキシシラン、ビニルジエトキシヒドロキシシラン、のような三官能性のビニルシラン。
有機ケイ素重合体を形成するモノマー中の、式(Z)で表される構造の含有量は、50モル%以上が好ましく、より好ましくは60モル%以上である。
ジメチルジエトキシシラン、テトラエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリイソシアネートシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルジエトキシメトキシシラン、ビニルエトキシジメトキシシラン、ビニルエトキシジヒドロキシシラン、ビニルジメトキシヒドロキシシラン、ビニルエトキシメトキシヒドロキシシラン、ビニルジエトキシヒドロキシシラン、のような三官能性のビニルシラン。
有機ケイ素重合体を形成するモノマー中の、式(Z)で表される構造の含有量は、50モル%以上が好ましく、より好ましくは60モル%以上である。
トナーには、上記効果を損なわない程度に、必要に応じて外添剤A以外の微粒子を外添剤として併用することができる。これにより、例えば流動性、帯電性、クリーニング性などを制御することができる。
外添剤としては、例えば、シリカ微粒子のほかに、アルミナ微粒子、酸化チタン微粒子などよりなる無機酸化物微粒子や、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子などの無機ステアリン酸化合物微粒子、あるいは、チタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛などの無機チタン酸化合物微粒子などが挙げられる。
シリカ微粒子としては、例えば、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成された、いわゆる乾式法又はヒュームドシリカと称される乾式シリカ微粒子、及び、水ガラスなどから製造された、いわゆる湿式シリカ微粒子の両者が使用可能である。
また、乾式シリカ微粒子においては、製造工程において、塩化アルミニウム、塩化チタンなど他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粒子を得ることも可能である。
これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイル、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニスなどによって、表面処理が行われていることが好ましい。表面処理剤は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これによりトナーの帯電量の調整、耐熱保管性の向上、環境安定性の向上が可能となる。
外添剤Aの含有割合は、トナー粒子100質量部に対し、好ましくは0.1~6.0質量部であり、より好ましくは0.5~2.5質量部であり、さらに好ましくは1.5~2.2質量部である。
<結着樹脂>
コア粒子は結着樹脂を含んでもよい。結着樹脂は特段限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、スチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニル化合物及びその置換体の単重合体;スチレン-プロピレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリル酸エチル共重合体、スチレン-アクリル酸ブチル共重合体、スチレン-アクリル酸オクチル共重合体、スチレン-アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン-メタクリル酸メチル共重合体、スチレン-メタクリル酸エチル共重合体、スチレン-メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン-メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン-ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-マレイン酸エステル共重合体などの芳香族ビニル化合物の共重合体;エチレン、プロピレンなどの脂肪族ビニル化合物及びその置換体の単重合体;ポリ酢酸ビニル、ポリプロピオン酸ビニル、ポリ安息香酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、ポリ安息香酸ビニル、ポリ蟻酸ビニル、ポリビニルブチラールのようなビニル樹脂;ビニルエーテル系樹脂;ビニルケトン系樹脂;アクリル系重合体;メタクリル系重合体;シリコーン樹脂;ポリエステル樹脂;ポリアミド樹脂;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂などが挙げられる。これらは単独で又は複数種を組み合わせて用いることができる。
コア粒子は結着樹脂を含んでもよい。結着樹脂は特段限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、スチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニル化合物及びその置換体の単重合体;スチレン-プロピレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリル酸エチル共重合体、スチレン-アクリル酸ブチル共重合体、スチレン-アクリル酸オクチル共重合体、スチレン-アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン-メタクリル酸メチル共重合体、スチレン-メタクリル酸エチル共重合体、スチレン-メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン-メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン-ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-マレイン酸エステル共重合体などの芳香族ビニル化合物の共重合体;エチレン、プロピレンなどの脂肪族ビニル化合物及びその置換体の単重合体;ポリ酢酸ビニル、ポリプロピオン酸ビニル、ポリ安息香酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、ポリ安息香酸ビニル、ポリ蟻酸ビニル、ポリビニルブチラールのようなビニル樹脂;ビニルエーテル系樹脂;ビニルケトン系樹脂;アクリル系重合体;メタクリル系重合体;シリコーン樹脂;ポリエステル樹脂;ポリアミド樹脂;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂などが挙げられる。これらは単独で又は複数種を組み合わせて用いることができる。
芳香族ビニル化合物の共重合体には、以下の、芳香族ビニル化合物、アクリル系重合性単量体、及びメタクリル系重合性単量体などのビニル系共重合体を用いることができる。
芳香族ビニル化合物及びその置換体としては、以下のものが例示できる。
スチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-n-ブチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-n-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン、p-メトキシスチレン、p-フェニルスチレンのような、スチレン又はスチレン誘導体が挙げられる。
スチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-n-ブチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-n-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン、p-メトキシスチレン、p-フェニルスチレンのような、スチレン又はスチレン誘導体が挙げられる。
アクリル系重合体を形成する重合性単量体としては、アクリル酸、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、iso-プロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、iso-ブチルアクリレート、tert-ブチルアクリレート、n-アミルアックリレート、n-ヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、n-オクチルアクリレート、n-ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2-ベンゾイルオキシエチルアクリレートのようなアクリル系重合性単量体が挙げられる。
メタクリル系重合体を形成する重合性単量体としては、メタクリル酸、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、iso-プロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、iso-ブチルメタクリレート、tert-ブチルメタクリレート、n-アミルメタクリレート、n-ヘキシルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、n-オクチルメタクリレート、n-ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートのようなメタクリル系重合性単量体が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、下記に挙げるカルボン酸成分とアルコール成分との縮重合物を用いることができる。カルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、フマル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、及びトリメリット酸が挙げられる。アルコール成分としては、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、グリセリン、トリメチロールプロパン、及びペンタエリスリトールが挙げられる。
また、ポリエステル樹脂は、ウレア基を含有したポリエステル樹脂であってもよい。ポリエステル樹脂としては末端などのカルボキシ基はキャップしないことが好ましい。
高温時におけるトナーの粘度変化の改良を目的として結着樹脂が重合性官能基を有していてもよい。重合性官能基としては、ビニル基、イソシアネート基、エポキシ基、アミノ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基が挙げられる。
高温時におけるトナーの粘度変化の改良を目的として結着樹脂が重合性官能基を有していてもよい。重合性官能基としては、ビニル基、イソシアネート基、エポキシ基、アミノ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基が挙げられる。
結着樹脂は、ビニル系樹脂又はポリエステル樹脂であることが好ましく、ビニル系樹脂であることがより好ましい。結着樹脂がビニル系樹脂である場合、コアシェル構造のコアとシェルで共重合することができ、長期の耐久によるトナーの割れや、欠けといった弊害を防ぐことができる。
この中でも、結着樹脂は、スチレン-アクリル酸ブチルなど、スチレン-(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合体に代表されるスチレン(メタ)アクリル系共重合体であることが現像特性、定着性などの点でより好ましい。なお、重合体の製造方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
<ワックス>
トナー粒子は、ワックスを含有してもよい。ワックスとしては特段の制限なく公知のワックスを用いることができる。ワックスとしては以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、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などの脂肪族炭化水素系ワックス、酸化ポリエチレンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、又はそれらのブロック共重合物、カルナバワックス、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、及び脱酸カルナバワックスなどの脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸などの飽和直鎖脂肪酸類、ブラシジン酸、エレオステアリン酸、パリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールなどの飽和アルコール類、ソルビトールなどの多価アルコール類、リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド類、m-キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸
亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの)、脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類、ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物、植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシ基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。上記ワックスは、1種を又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
トナー粒子は、ワックスを含有してもよい。ワックスとしては特段の制限なく公知のワックスを用いることができる。ワックスとしては以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、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などの脂肪族炭化水素系ワックス、酸化ポリエチレンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、又はそれらのブロック共重合物、カルナバワックス、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、及び脱酸カルナバワックスなどの脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸などの飽和直鎖脂肪酸類、ブラシジン酸、エレオステアリン酸、パリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールなどの飽和アルコール類、ソルビトールなどの多価アルコール類、リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド類、m-キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸
亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの)、脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類、ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物、植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシ基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。上記ワックスは、1種を又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
エステルワックスを形成する脂肪族アルコールの例としては、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、ミリスチルアルコール、1-ヘキサデカノール、ステアリルアルコール、アラキジルアルコール、ベヘニルアルコール、リグノセ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、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、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸が挙げられる。
ワックスの含有量は、結着樹脂又は重合性単量体100.0質量部に対して0.5質量部以上30.0質量部以下であることが好ましい。
ワックスの含有量は、結着樹脂又は重合性単量体100.0質量部に対して0.5質量部以上30.0質量部以下であることが好ましい。
<着色剤>
トナー粒子は着色剤を含有してもよい。着色剤は特段限定されず、例えば以下に示す公知のものを使用することができる。
黄色顔料としては、黄色酸化鉄、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキなどの縮合アゾ化合物、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が用いられる。具体的には以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、155、168、180。
橙色顔料としては以下のものが挙げられる。パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンジGK。
トナー粒子は着色剤を含有してもよい。着色剤は特段限定されず、例えば以下に示す公知のものを使用することができる。
黄色顔料としては、黄色酸化鉄、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキなどの縮合アゾ化合物、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が用いられる。具体的には以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、155、168、180。
橙色顔料としては以下のものが挙げられる。パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンジGK。
赤色顔料としては、ベンガラ、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドC、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、ブリラントカーミン3B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキなどの縮合アゾ化合物、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。具体的には以下のものが挙げられる。
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、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254、269。
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、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254、269。
青色顔料としては、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBGなどの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等が挙げられる。具体的には以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66。
C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66。
紫色顔料としては、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。緑色顔料としては、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンGが挙げられる。
白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛が挙げられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、非磁性フェライト、マグネタイト、上記黄色系着色剤、赤色系着色剤及び青色系着色剤を用い黒色に調色されたものが挙げられる。これらの着色剤は、単独又は混合して、さらには固溶体の状態で用いることができる。
必要により、重合阻害のない物質により着色剤の表面処理を施してもよい。
なお、着色剤の含有量は、結着樹脂又は重合性単量体100.0質量部に対して1.0質量部以上15.0質量部以下であることが好ましい。
白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛が挙げられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、非磁性フェライト、マグネタイト、上記黄色系着色剤、赤色系着色剤及び青色系着色剤を用い黒色に調色されたものが挙げられる。これらの着色剤は、単独又は混合して、さらには固溶体の状態で用いることができる。
必要により、重合阻害のない物質により着色剤の表面処理を施してもよい。
なお、着色剤の含有量は、結着樹脂又は重合性単量体100.0質量部に対して1.0質量部以上15.0質量部以下であることが好ましい。
<荷電制御剤>
トナー粒子は荷電制御剤を含有してもよい。荷電制御剤としては公知のものが利用できるが、摩擦帯電速度が速く、かつ一定の摩擦帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、トナー粒子を重合法により製造する場合には、重合阻害性が低く、水系媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が好ましい。
荷電制御剤としてはトナーを負荷電性に制御するものと正荷電性に制御するものがある。
トナー粒子は荷電制御剤を含有してもよい。荷電制御剤としては公知のものが利用できるが、摩擦帯電速度が速く、かつ一定の摩擦帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、トナー粒子を重合法により製造する場合には、重合阻害性が低く、水系媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が好ましい。
荷電制御剤としてはトナーを負荷電性に制御するものと正荷電性に制御するものがある。
トナーを負荷電性に制御するものとしては、例えば以下のものが挙げられる。モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸及びダイカルボン酸系の金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールのようなフェノール誘導体類、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、カリックスアレーン、樹脂系荷電制御剤。
一方、トナーを正荷電性に制御するものとしては、例えば以下のものが挙げられる。
ニグロシン及び脂肪酸金属塩のようなニグロシン変性物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、トリブチルベンジルアンモニウム-1-ヒドロキシ-4-ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートのような4級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩のようなオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など)、高級脂肪酸の金属塩、樹脂系荷電制御剤
ニグロシン及び脂肪酸金属塩のようなニグロシン変性物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、トリブチルベンジルアンモニウム-1-ヒドロキシ-4-ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートのような4級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩のようなオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など)、高級脂肪酸の金属塩、樹脂系荷電制御剤
荷電制御剤は、単独又は2種類以上組み合わせて使用することができる。これら荷電制御剤の中でも、含金属サリチル酸系化合物が好ましく、特にその金属がアルミニウム又はジルコニウムであるものが好ましい。
荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100.0質量部に対して0.1質量部以上20.0質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部以上10.0質量部以下である。
荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100.0質量部に対して0.1質量部以上20.0質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部以上10.0質量部以下である。
また、荷電制御樹脂としては、スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体を用いることが好ましい。スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体としては、特にスルホン酸基含有アクリルアミド系モノマーまたはスルホン酸基含有メタクリルアミド系モノマーを共重合比で2質量%以上含有することが好ましい。より好ましくは共重合比で5質量%以上含有するこ
とである。
荷電制御樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が35℃以上90℃以下、ピーク分子量(Mp)が10,000以上30,000以下、重量平均分子量(Mw)が25,000以上50,000以下であるものが好ましい。
とである。
荷電制御樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が35℃以上90℃以下、ピーク分子量(Mp)が10,000以上30,000以下、重量平均分子量(Mw)が25,000以上50,000以下であるものが好ましい。
この荷電制御樹脂を用いた場合、トナー粒子に求められる熱特性に影響を及ぼすことなく、好ましい摩擦帯電特性を付与することができる。さらに、荷電制御樹脂がスルホン酸基を含有しているため、着色剤の分散液中の荷電制御樹脂自身の分散性、及び、着色剤の分散性が向上し、着色力、透明性、及び、摩擦帯電特性をより向上させることができる。
続いて、トナーを得る方法について詳細に述べる。
<シェルの形成方法>
トナー粒子は、シェルを含有する。シェルは式(I)で表されるモノマーユニットを含有する重合体を有する。式(I)で表されるモノマーユニットを含有する重合体を得るには、特段の制限はなく、公知の方法を用いることができる。例えば、以下の方法が挙げられる。反応後の形態が式(I)で表されるモノマーユニットとなる重合性単量体を重合する方法。具体的には以下の重合性単量体が例示される。
<シェルの形成方法>
トナー粒子は、シェルを含有する。シェルは式(I)で表されるモノマーユニットを含有する重合体を有する。式(I)で表されるモノマーユニットを含有する重合体を得るには、特段の制限はなく、公知の方法を用いることができる。例えば、以下の方法が挙げられる。反応後の形態が式(I)で表されるモノマーユニットとなる重合性単量体を重合する方法。具体的には以下の重合性単量体が例示される。
3-(メタクリロイルオキシ)プロピルトリス(トリメチルシリルオキシ)シラン、3-(アクリロイルオキシ)プロピルトリス(トリメチルシリルオキシ)シラン、3-(メタクリロイルオキシ)プロピルトリス(トリエチルシリルオキシ)シラン、3-(メタクリロイルオキシ)ヘキシルトリス(トリメチルシリルオキシ)シラン、3-(メタクリロイルオキシ)オクチルトリス(トリメチルシリルオキシ)シラン。
上記の重合性単量体は、合成して得ることもできる。合成方法に特段の制限はなく、公知の方法を用いることができる。例えば、以下に示す三官能性シランと一官能性シランの反応により得ることができる。三官能性シランは、式(II)で表される化合物である。
(式(II)中、L2は-COO(CH2)n-を示す(nは1~10の整数)。R17は水素又はメチル基を示す。Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は(好ましくは炭素数1~3の)アルコキシ基である。)具体的に以下のものが挙げられる。
3-メタクリロキシメチルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルエトキシジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリクロロシラン、3-メタクリロキシプロピルメトキシジクロロシラン、3-メタクリロキシプロピルジメトキシクロロシラン、3-メタクリロキシメチルトリヒドロキシシラン、3-メタクリロキシプ
ロピルトリヒドロキシシラン、アクリロキシプロピルトリヒドロキシシラン、3-メタクリロキシプロピルエトキシジヒドロキシシランなどが例示される。
ロピルトリヒドロキシシラン、アクリロキシプロピルトリヒドロキシシラン、3-メタクリロキシプロピルエトキシジヒドロキシシランなどが例示される。
一官能性シランは、式(III)で表される化合物である。
(式中、Rd、Re及びRfはそれぞれ独立に炭素数1~4(好ましくは1~3、より好ましくは1又は2、さらに好ましくは1)のアルキル基を示し、Rgは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は(好ましくは炭素数1~3の)アルコキシ基である。)
具体的な化合物としては以下のものが例示される。
トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリプロピルエトキシシラン、クロロトリメチルシラン、クロロトリエチルシラン、クロロトリプロピルシラン。
トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリプロピルエトキシシラン、クロロトリメチルシラン、クロロトリエチルシラン、クロロトリプロピルシラン。
三官能性シランが有するハロゲン原子、ヒドロキシ基又はアルコキシ基(以下、反応基ともいう)それぞれが独立して、一官能性シランが有するハロゲン原子、ヒドロキシ基、又はアルコキシ基(以下、反応基ともいう)と加水分解、縮合する。これにより、式(I)で表されるモノマーユニットを形成する重合性単量体を得ることができる。
式(I)で表されるモノマーユニットを含有する重合体を有するシェルの形成方法には特段の制限はなく、公知の方法を用いることができる。例えば、コア粒子が分散した水系媒体中でシェルを形成する重合性単量体を重合し、コア粒子上にシェルを形成する方法が挙げられる。また、後述のコア粒子の製造工程中にシェルを形成する重合性単量体を添加し、重合することでシェルを形成する方法、シェルを形成する重合性単量体を重合し、得られた重合体を後述のコア粒子の製造工程中に添加することでシェルを形成する方法が挙げられる。
中でも、シェルの被覆率を高くすることが可能であることから、コア粒子が分散した水系媒体中でシェルを形成する重合性単量体を重合し、コア粒子上にシェルを形成する方法が好ましい。
以下に、シェルの形成方法についてより詳細に説明する。コア粒子上にシェルを形成する場合、コア粒子を水系媒体に分散し、コア粒子分散液を得る工程(工程1)、及び式(I)で表されるモノマーユニットを含む重合体を含有するシェルを形成する工程(工程2)を含むことが好ましい。
工程1において、コア粒子分散液を得る方法としては、水系媒体中で製造したコア粒子の分散液をそのまま用いる方法、及び乾燥したコア粒子を水系媒体に投入し、機械的に分散させる方法等が挙げられる。乾燥したコア粒子を水系媒体に分散させる場合、分散助剤を用いてもよい。
分散助剤としては、公知の分散安定剤や界面活性剤などを用いることができる。具体的には、分散安定剤として以下の、リン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸マ
グネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタ珪酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等の無機分散安定剤、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプン等の有機分散安定剤が挙げられる。また、界面活性剤として以下のアルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸塩等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のノニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤が挙げられる。中でも、無機分散安定剤を含むことが好ましく、リン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム等のリン酸塩を含む分散安定剤を含むことがより好ましい。
グネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタ珪酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等の無機分散安定剤、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプン等の有機分散安定剤が挙げられる。また、界面活性剤として以下のアルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸塩等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のノニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤が挙げられる。中でも、無機分散安定剤を含むことが好ましく、リン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム等のリン酸塩を含む分散安定剤を含むことがより好ましい。
工程2において、シェルを形成するための重合性単量体はそのままコア粒子分散液に加えてもよく、重合性単量体をイオン交換水に分散させた分散液をコア粒子分散液に加えてもよい。中でも、シェルが均一に形成しやすくなることから、重合性単量体をイオン交換水に分散させた分散液を加えることが好ましい。重合性単量体をイオン交換水に分散させる場合、分散機としては、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、又は超音波分散機等が挙げられる。
重合開始剤を添加する場合、任意のタイミングと所要時間で行うことができる。重合開始剤は一般的に水溶性開始剤が用いられる。例えば、以下のものが挙げられる。過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、2,2’-アゾビス(N,N’-ジメチレンイソブチロアミジン)塩酸塩、2,2’-アゾビス(2-アミノジノプロパン)塩酸塩、アゾビス(イソブチルアミジン)塩酸塩、2,2’-アゾビスイソブチロニトリルスルホン酸ナトリウム、硫酸第一鉄又は過酸化水素。
これらの重合開始剤は単独又は複数を併用して使用でき、重合性単量体の重合度を制御するために、連鎖移動剤、重合禁止剤等をさらに添加し用いることも可能である。重合体の重量平均分子量(Mw)は反応温度、反応時間、開始剤量および連鎖移動剤量により調整することができる。シェルの重合体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは9000~120000であり、より好ましくは11000~110000であり、さらに好ましくは15000~100000である。
<コア粒子の製造>
コア粒子の製造方法は公知の手段を用いることができ、混練粉砕法といった乾式製造法や、懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化凝集法、乳化重合凝集法といった湿式製造法を用いることができる。特に、トナー粒子の粒度分布シャープ化やトナー粒子の平均円形度向上、コアシェル構造化の観点からは湿式製造法を好ましく用いることができる。一例として、懸濁重合法でコア粒子を得る方法を以下に述べる。
コア粒子の製造方法は公知の手段を用いることができ、混練粉砕法といった乾式製造法や、懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化凝集法、乳化重合凝集法といった湿式製造法を用いることができる。特に、トナー粒子の粒度分布シャープ化やトナー粒子の平均円形度向上、コアシェル構造化の観点からは湿式製造法を好ましく用いることができる。一例として、懸濁重合法でコア粒子を得る方法を以下に述べる。
まず、結着樹脂を生成しうる重合性単量体、及び必要に応じて各種添加物を混合し、分散機を用いて、溶解又は分散させた重合性単量体組成物を調製する。各種添加物として、着色剤、ワックス、荷電制御剤、重合開始剤、連鎖移動剤などが挙げられる。分散機としては、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、又は超音波分散機等が挙げられる。
次いで、重合性単量体組成物を、難水溶性の無機微粒子を含有する水系媒体中に投入し、高速撹拌機又は超音波分散機などの高速分散機を用いて、重合性単量体組成物の液滴を調製する(造粒工程)。
その後、液滴中の重合性単量体を重合してコア粒子を得る(重合工程)。
その後、液滴中の重合性単量体を重合してコア粒子を得る(重合工程)。
重合開始剤は、重合性単量体組成物を調製する際に混合してもよく、水系媒体中に液滴を形成させる直前に重合性単量体組成物中に混合してもよい。また、液滴の造粒中や造粒完了後、すなわち重合反応を開始する直前に、必要に応じて重合性単量体や他の溶媒に溶解した状態で加えることもできる。重合性単量体を重合して結着樹脂を得たあと、必要に応じて脱溶剤処理を行い、コア粒子の分散液を得るとよい。
乳化凝集法や懸濁重合法などによって結着樹脂を得る場合、重合性単量体としては、特段の制限なく従来公知の単量体を用いることができる。具体的には、結着樹脂の項に挙げたビニル系単量体が挙げられる。
重合開始剤としては、特段の制限なく公知の重合開始剤を用いることができる。具体的には以下のものが挙げられる。
重合開始剤としては、特段の制限なく公知の重合開始剤を用いることができる。具体的には以下のものが挙げられる。
過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化クミル、過酸化-tert-ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、ペルオキシ炭酸ジイソプロピル、テトラリンヒドロペルオキシド、1-フェニル-2-メチルプロピル-1-ヒドロペルオキシド、過トリフェニル酢酸-tert-ヒドロペルオキシド、過ギ酸-tert-ブチル、過酢酸-tert-ブチル、過安息香酸-tert-ブチル、過フェニル酢酸-tert-ブチル、過ヒドロキシ酢酸-tert-ブチル、過N-(3-トルイル)パルミチン酸-tert-ブチル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-ト、t-ブチルパーオキシイソブチレ-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に代表される過酸化物系重合開始剤;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-ヒドロキシ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に代表されるアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;などが挙げられる。
外添剤Aとして有機ケイ素重合体微粒子の製造については前述の通りである。シリカ微粒子の製法としてはどのような製法であってもよいが、ゾルゲル法であることが好ましい。ゾルゲル法によるシリカ微粒子の製造方法について、以下に説明する。まず、水が存在する有機溶媒中において、アルコキシシランを触媒により加水分解、縮合反応させて、シリカゾル懸濁液を得る。そして、シリカゾル懸濁液から溶媒を除去し、乾燥して、シリカ微粒子を得る。
ゾルゲル法によるシリカ微粒子の長径は、加水分解・縮合反応工程における反応温度、アルコキシシランの滴下速度、水、有機溶媒及び触媒の重量比、撹拌速度によってコントロールすることが可能である。このようにして得られるシリカ微粒子は通常親水性であり、表面シラノール基が多い。そのため、トナーの外添剤として使用する場合、シリカ微粒子は表面を疎水化処理させることが好ましい。
疎水化処理の方法としては、シリカゾル懸濁液から溶媒を除去し、乾燥させた後に、疎水化処理剤で処理する方法と、シリカゾル懸濁液に、直接的に疎水化処理剤を添加して乾燥と同時に処理する方法が挙げられる。粒度分布半値幅の制御、および飽和水分吸着量の制御という観点で、シリカゾル懸濁液に直接疎水化処理剤を添加する手法が好ましい。
疎水化方法としては、シリカと反応または物理吸着する有機ケイ素化合物で化学的に処
理する方法が挙げられる。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成されたシリカを有機ケイ素化合物で処理する。そのような有機ケイ素化合物としては、以下のものが挙げられる。
理する方法が挙げられる。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成されたシリカを有機ケイ素化合物で処理する。そのような有機ケイ素化合物としては、以下のものが挙げられる。
ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフエニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン。
さらには、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α-クロルエチルトリクロルシラン、β-クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレートが挙げられる。
さらには、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジヒドロキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、1-ヘキサメチルジシロキサンが挙げられる。
さらには、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3-ジフェニルテトラメチルジシロキサンおよび1分子当り2~12個のシロキサン単位を有し、末端に位置する単位のSiに水酸基を1つずつ有するジメチルポリシロキサンが例示できる。
これらは1種または2種以上の混合物で用いられる。
さらには、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α-クロルエチルトリクロルシラン、β-クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレートが挙げられる。
さらには、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジヒドロキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、1-ヘキサメチルジシロキサンが挙げられる。
さらには、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3-ジフェニルテトラメチルジシロキサンおよび1分子当り2~12個のシロキサン単位を有し、末端に位置する単位のSiに水酸基を1つずつ有するジメチルポリシロキサンが例示できる。
これらは1種または2種以上の混合物で用いられる。
また、シリコーンオイルで処理する場合、好ましいシリコーンオイルとしては、25℃における粘度が30mm2/s以上1000mm2/s以下のものが用いられる。例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α-メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルがある。
シリコーンオイル処理の方法としては、以下の方法が挙げられる。シリカとシリコーンオイルとをFMミキサーのような混合機を用いて直接混合する方法。シリカにシリコーンオイルを噴霧する方法。または適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解または分散せしめた後、シリカを加え混合し溶剤を除去する方法。シリコーンオイル処理シリカは、シリコーンオイルの処理後にシリカを不活性ガス中で温度200℃以上(より好ましくは250℃以上)に加熱し表面のコートを安定化させることがより好ましい。
さらに、シリカ微粒子をトナー粒子の表面に単分散させやすくしたり、安定したスペーサー効果を発揮させたりするために、シリカ微粒子が解砕処理をされたものであってもよい。
さらに、シリカ微粒子をトナー粒子の表面に単分散させやすくしたり、安定したスペーサー効果を発揮させたりするために、シリカ微粒子が解砕処理をされたものであってもよい。
<現像剤>
トナーは、磁性又は非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。
キャリアとしては、例えば鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金など、公知の材料からなる磁性粒子を用いることができる。これらの中ではフェライト粒子を用いることが好ましい。また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなる樹脂分散型キャリアなどを用いてもよい。
キャリアとしては、体積平均粒径が15μm以上100μm以下のものが好ましく、25μm以上80μm以下のものがより好ましい。
トナーは、磁性又は非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。
キャリアとしては、例えば鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金など、公知の材料からなる磁性粒子を用いることができる。これらの中ではフェライト粒子を用いることが好ましい。また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなる樹脂分散型キャリアなどを用いてもよい。
キャリアとしては、体積平均粒径が15μm以上100μm以下のものが好ましく、25μm以上80μm以下のものがより好ましい。
続いて、トナーからトナー粒子を単離する方法について詳細に述べる。トナー粒子が含有するシェルを分析する場合、以下のようにしてトナーから単離したトナー粒子を用いて後述の測定を行う。
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(容量50ml)に、上記ショ糖濃厚液を31gと、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6mL入れる。ここにトナー1.0gを添加し、スパチュラなどでトナーのかたまりをほぐす。遠心分離用チューブをシェイカー(AS-1N アズワン株式会社より販売)にて300spm(strokes per min)、20分間振とうする。振とう後、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 株式会社コクサン製)にて3500rpm、30分間の条件で分離する。
この操作により、トナー粒子と外添剤とが分離される。トナー粒子と水溶液が十分に分離されていることを目視で確認し、最上層に分離したトナー粒子をスパチュラ等で採取する。採取したトナー粒子を減圧濾過器で濾過した後、乾燥機で1時間以上乾燥し、測定用試料を得る。この操作を複数回実施して、必要量を確保する。
続いて、以下にトナー粒子からシェルが含有する重合体を単離する方法について詳細に述べる。トナー粒子が含有するシェルを単離して分析する場合、以下のようにしてトナー粒子からシェルが含有する重合体を単離し、後述の測定を行う。トナー粒子中のシェルが含有する重合体の取り出しはテトラヒドロフラン(THF)を用いた抽出物を溶媒グラジエント溶出法により分離することで行う。調製方法を以下に示す。
トナー粒子10.0gを秤量し、円筒濾紙(東洋濾紙製No.84)に入れてソックスレー抽出器にかける。溶媒としてTHF200mLを用いて20時間抽出し、抽出液を脱溶剤して得られた固体がTHF可溶分である。THF可溶分には式(I)で表されるモノマーユニットを含む重合体が含まれる。これを複数回行い、必要な量のTHF可溶分を得る。
溶媒グラジエント溶出法には、グラジエント分取HPLC(島津製作所製LC-20AP高圧グラジエント分取システム、Waters社製SunFire分取カラム50mmφ250mm)を用いる。カラム温度は30℃、流量は50mL/分、移動相には貧溶媒としてアセトニトリル、良溶媒としてTHFを用いる。抽出により得られたTHF可溶分0.02gをTHF1.5mLに溶解させたものを分離のための試料とする。移動相はアセトニトリル100%の組成から開始し、試料注入後5分経過した時点で毎分4%ずつTHFの比率を増加させ、25分かけて移動相の組成をTHF100%とする。得られた分画を乾固させることで成分を分離することができる。
どの分画成分が式(I)で表されるユニットを含有する重合体であるかは後述する1H-NMR測定により判別することができる。なお、トナー粒子が有するシェルの含有量は単離操作後の収量と抽出に用いたトナーの質量から求めることができる。
溶媒グラジエント溶出法には、グラジエント分取HPLC(島津製作所製LC-20AP高圧グラジエント分取システム、Waters社製SunFire分取カラム50mmφ250mm)を用いる。カラム温度は30℃、流量は50mL/分、移動相には貧溶媒としてアセトニトリル、良溶媒としてTHFを用いる。抽出により得られたTHF可溶分0.02gをTHF1.5mLに溶解させたものを分離のための試料とする。移動相はアセトニトリル100%の組成から開始し、試料注入後5分経過した時点で毎分4%ずつTHFの比率を増加させ、25分かけて移動相の組成をTHF100%とする。得られた分画を乾固させることで成分を分離することができる。
どの分画成分が式(I)で表されるユニットを含有する重合体であるかは後述する1H-NMR測定により判別することができる。なお、トナー粒子が有するシェルの含有量は単離操作後の収量と抽出に用いたトナーの質量から求めることができる。
続いて、以下、各物性の測定方法について詳細に述べる。
<シェルに含有される重合体の構造解析及び式(I)で表されるモノマーユニットの含有割合の算出方法>
得られた重合体が構造式(I)で表されるユニットを含有する場合、1H-NMR測定により同定することができる。
<シェルに含有される重合体の構造解析及び式(I)で表されるモノマーユニットの含有割合の算出方法>
得られた重合体が構造式(I)で表されるユニットを含有する場合、1H-NMR測定により同定することができる。
具体的な測定方法は下記の通りである。
測定装置 :FT NMR装置 JNM-EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数 :64回
測定温度 :30℃
測定装置 :FT NMR装置 JNM-EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数 :64回
測定温度 :30℃
試料50mgを内径5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒として重クロロホルム(CDCl3)を添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて測定試料を調製する。当該測定試料を用いて上記条件にて測定する。モノマーユニットの含有割合を算出する場合、構造式(I)中のR2~10のアルキル基に帰属されるピークの積分値I(a)と重合体主鎖のメチレン基に帰属されるピークの積分値I(b)を用いて下式により算出する。
I(a)/I(b)×100
I(a)/I(b)×100
<シェルによるコア粒子の表面の被覆率測定>
FE-SEMS-4800(日立製作所製)により、1万倍の倍率で、複数のトナー粒子の写真を撮影する。観察により得られた画像中のトナー粒子はシェルで被覆された部分が高輝度に、コア粒子が低輝度に表されているので、二値化により、シェルによるトナー粒子表面の被覆率を定量化することができる。二値化の条件は観察装置やスパッタ条件により適切に選択することができる。ここでは二値化に画像処理ソフト「ImageJ」を用い、背景輝度分布をSubtract Backgroundメニューから平坦化半径
40ピクセルで除去した後、輝度閾値50で二値化した。
FE-SEMS-4800(日立製作所製)により、1万倍の倍率で、複数のトナー粒子の写真を撮影する。観察により得られた画像中のトナー粒子はシェルで被覆された部分が高輝度に、コア粒子が低輝度に表されているので、二値化により、シェルによるトナー粒子表面の被覆率を定量化することができる。二値化の条件は観察装置やスパッタ条件により適切に選択することができる。ここでは二値化に画像処理ソフト「ImageJ」を用い、背景輝度分布をSubtract Backgroundメニューから平坦化半径
40ピクセルで除去した後、輝度閾値50で二値化した。
画像解析により、画像中の一つのトナー粒子をソフト上で選択する。次に、画像解析の実行により、選択したトナー粒子の面積を得る。この面積をS(a)とする。面積を測定したトナー粒子中に暗部が観測された場合、暗部をソフト上で選択する。続いて、解析の実行により、選択した暗部の面積を得る。トナー粒子中に観測された暗部の面積の総和をS(b)とする。シェルによる被覆率は下記式により算出する。
被覆率(面積%)=(S(a)-S(b))/S(a)×100
この測定をトナー粒子100個に対して行い、その算術平均値をシェルによるコア粒子の表面の被覆率とする。
被覆率(面積%)=(S(a)-S(b))/S(a)×100
この測定をトナー粒子100個に対して行い、その算術平均値をシェルによるコア粒子の表面の被覆率とする。
<外添剤Aの粒径の測定>
FE-SEMS-4800(日立製作所製)により、3万倍の倍率で、トナーの表面の写真を撮影する。その拡大写真を用いて外添剤の長径の測定を行い、長径が30nm以上300nm以下のものが外添剤Aとなる。外添剤Aの個数平均粒径を測定する際には、トナー100個以上に対して表面に存在する外添剤Aの長径の測定を行い、その個数平均値を個数平均粒径とする。
FE-SEMS-4800(日立製作所製)により、3万倍の倍率で、トナーの表面の写真を撮影する。その拡大写真を用いて外添剤の長径の測定を行い、長径が30nm以上300nm以下のものが外添剤Aとなる。外添剤Aの個数平均粒径を測定する際には、トナー100個以上に対して表面に存在する外添剤Aの長径の測定を行い、その個数平均値を個数平均粒径とする。
トナー粒子の表面に複数種の外添剤が含まれているトナーに対しても同様に測定できる。S-4800で反射電子像の観察を行った際に、EDAXなど元素分析を用いて、各微粒子の元素を特定することにより同一種の外添剤の区別が可能である。また、形状の特徴等から同一種の外添剤を選び出すことが可能である。
<外添剤Aによるトナー粒子の表面の被覆率>
外添剤Aによるトナー粒子の表面の被覆率は、外添剤Aの粒径を測定した観察画像(倍率3万倍)より測定される。視野の中心にトナー粒子の略中心が来るように、かつ視野全体にトナー粒子が映るように設定する。観察した画像から、画像処理ソフト「ImageJ」を使用し、以下のように算出する。
外添剤Aによるトナー粒子の表面の被覆率は、外添剤Aの粒径を測定した観察画像(倍率3万倍)より測定される。視野の中心にトナー粒子の略中心が来るように、かつ視野全体にトナー粒子が映るように設定する。観察した画像から、画像処理ソフト「ImageJ」を使用し、以下のように算出する。
粒子解析により、画像中の長径が30nm以上300nm以下である外添剤Aのみをソフト上で選択する。次に、測定の設定より、選択画面の面積を表示させる。この値を、全視野の面積で除することにより、外添剤Aの被覆率とする。この測定を100視野に対して行い、その算術平均値を外添剤Aの被覆率(面積%)とする。
<重量平均粒径及び個数平均粒径の測定方法>
トナー、トナー粒子、又はコア粒子(以下、トナーなど、ともいう)の重量平均粒径及び個数平均粒径は、以下のようにして算出する。測定装置としては、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)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、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(株)製)を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
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1.0質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOMME)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。
前記専用ソフトの「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とおりである。
トナー、トナー粒子、又はコア粒子(以下、トナーなど、ともいう)の重量平均粒径及び個数平均粒径は、以下のようにして算出する。測定装置としては、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)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、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(株)製)を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
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1.0質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOMME)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。
前記専用ソフトの「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とおりである。
(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200.0mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに電解水溶液30.0mLを入れる。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(株)製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を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 Tetra150」(日科機バイオス(株)製)を準備する。超音波分散器の水槽内に3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを2.0mL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、トナーなど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℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーなどを分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径及び個数平均粒径を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径である。専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径
である。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに電解水溶液30.0mLを入れる。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(株)製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を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 Tetra150」(日科機バイオス(株)製)を準備する。超音波分散器の水槽内に3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを2.0mL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、トナーなど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℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーなどを分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径及び個数平均粒径を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径である。専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径
である。
<数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)の測定方法>
重合体、樹脂又はトナー粒子のTHF可溶分の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)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24時間かけて、試料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%となるように調製する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム:Shodex KF-801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10mL
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(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。
重合体、樹脂又はトナー粒子のTHF可溶分の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)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24時間かけて、試料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%となるように調製する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム:Shodex KF-801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10mL
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(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。
本発明を以下に示す実施例により具体的に説明する。しかし、これは本発明をなんら限定するものではない。以下にトナーおよびトナーの製造方法について記載する。実施例及び比較例の処方における「部」及び「%」は特に断りがない場合、全て質量基準である。
<コア粒子分散液の製造例>
<コア粒子分散液1>
イオン交換水390.0部を入れた反応容器に、リン酸ナトリウム(12水和物)11.2部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、12000rpmにて撹拌した。撹拌を維持しながら、イオン交換水10.0部に7.4部の塩化カルシウム(2水和物)を溶解した塩化カルシウム水溶液を反応容器に一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。さらに、反応容器内の水系媒体に1.0mol/Lの塩酸を投入し、pHを6.0に調整し、水系媒体1を調製した。
<コア粒子分散液1>
イオン交換水390.0部を入れた反応容器に、リン酸ナトリウム(12水和物)11.2部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、12000rpmにて撹拌した。撹拌を維持しながら、イオン交換水10.0部に7.4部の塩化カルシウム(2水和物)を溶解した塩化カルシウム水溶液を反応容器に一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。さらに、反応容器内の水系媒体に1.0mol/Lの塩酸を投入し、pHを6.0に調整し、水系媒体1を調製した。
(重合性単量体組成物1の調製)
・スチレン 60.0部
・C.I.Pigment Blue15:3 6.3部
上記材料をアトライタ(日本コークス工業株式会社製)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5.0時間分散させて、顔料が分散された着色剤分散液1を調製した。
・スチレン 60.0部
・C.I.Pigment Blue15:3 6.3部
上記材料をアトライタ(日本コークス工業株式会社製)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5.0時間分散させて、顔料が分散された着色剤分散液1を調製した。
次いで、着色剤分散液1に下記材料を加えた。
・スチレン 10.0部
・アクリル酸n-ブチル 30.0部
・ポリエステル樹脂 5.0部
(テレフタル酸と、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2mol付加物との縮重合
物、重量平均分子量Mw=10000、酸価:8.2mgKOH/g)
・炭化水素ワックスHNP9(融点:76℃、日本精蝋社製) 6.0部
上記材料を65℃に保温し、T.K.ホモミクサーを用いて、500rpmにて均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物1を調製した。
・スチレン 10.0部
・アクリル酸n-ブチル 30.0部
・ポリエステル樹脂 5.0部
(テレフタル酸と、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2mol付加物との縮重合
物、重量平均分子量Mw=10000、酸価:8.2mgKOH/g)
・炭化水素ワックスHNP9(融点:76℃、日本精蝋社製) 6.0部
上記材料を65℃に保温し、T.K.ホモミクサーを用いて、500rpmにて均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物1を調製した。
(造粒工程)
水系媒体1の温度を70℃、撹拌装置の回転数を12500rpmに保ちながら、水系媒体1中に重合性単量体組成物1を投入し、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート8.0部を添加した。そのまま撹拌装置にて12500rpmを維持しつつ10分間造粒した。
水系媒体1の温度を70℃、撹拌装置の回転数を12500rpmに保ちながら、水系媒体1中に重合性単量体組成物1を投入し、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート8.0部を添加した。そのまま撹拌装置にて12500rpmを維持しつつ10分間造粒した。
(重合工程)
高速撹拌装置からプロペラ撹拌羽根を備えた撹拌機に変更し、200rpmで撹拌しながら70℃を保持して5.0時間重合を行い、さらに85℃に昇温して2.0時間加熱することで重合反応を行った。さらに、98℃に昇温して3.0時間加熱することで残留モノマーを除去し、イオン交換水を加えて分散液中のコア粒子濃度が30.0%になるように調整し、コア粒子1が分散したコア粒子分散液1を得た。コア粒子1の個数平均粒径(D1)は6.3μm、重量平均粒径(D4)は6.9μmであった。
高速撹拌装置からプロペラ撹拌羽根を備えた撹拌機に変更し、200rpmで撹拌しながら70℃を保持して5.0時間重合を行い、さらに85℃に昇温して2.0時間加熱することで重合反応を行った。さらに、98℃に昇温して3.0時間加熱することで残留モノマーを除去し、イオン交換水を加えて分散液中のコア粒子濃度が30.0%になるように調整し、コア粒子1が分散したコア粒子分散液1を得た。コア粒子1の個数平均粒径(D1)は6.3μm、重量平均粒径(D4)は6.9μmであった。
<コア粒子分散液2>
下記材料を秤量し、混合及び溶解させた。
・スチレン 70.0部
・アクリル酸n-ブチル 25.1部
・アクリル酸 1.3部
・ヘキサンジオールジアクリレート 0.4部
・n-ラウリルメルカプタン 3.2部
この溶液にネオゲンRK(第一工業製薬株式会社製)の10%水溶液を添加して、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて分散させた。さらに10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸カリウム0.15部をイオン交換水10.0部に溶解させた水溶液を添加した。
窒素置換をした後、温度70℃で6.0時間乳化重合を行った。重合終了後、反応液を室温まで冷却し、イオン交換水を添加することで固形分濃度が12.5%、体積基準のメジアン径が0.2μmの樹脂粒子分散液を得た。
下記材料を秤量し、混合及び溶解させた。
・スチレン 70.0部
・アクリル酸n-ブチル 25.1部
・アクリル酸 1.3部
・ヘキサンジオールジアクリレート 0.4部
・n-ラウリルメルカプタン 3.2部
この溶液にネオゲンRK(第一工業製薬株式会社製)の10%水溶液を添加して、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて分散させた。さらに10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸カリウム0.15部をイオン交換水10.0部に溶解させた水溶液を添加した。
窒素置換をした後、温度70℃で6.0時間乳化重合を行った。重合終了後、反応液を室温まで冷却し、イオン交換水を添加することで固形分濃度が12.5%、体積基準のメジアン径が0.2μmの樹脂粒子分散液を得た。
以下の材料を秤量し混合した。
・ワックス(ベヘン酸ベヘニル) 100.0部
・ネオゲンRK 17.0部
・イオン交換水 385.0部
湿式ジェットミルJN100(株式会社常光製)を用いて1時間分散してワックス粒子分散液を得た。ワックス粒子分散液の固形分濃度は20.0%であった。
・ワックス(ベヘン酸ベヘニル) 100.0部
・ネオゲンRK 17.0部
・イオン交換水 385.0部
湿式ジェットミルJN100(株式会社常光製)を用いて1時間分散してワックス粒子分散液を得た。ワックス粒子分散液の固形分濃度は20.0%であった。
以下の材料を秤量し混合した。
・C.I.Pigment Blue15:3 63.0部
・ネオゲンRK 17.0部
・イオン交換水 920.0部
湿式ジェットミルJN100を用いて1時間分散して着色剤粒子分散液を得た。着色剤粒子分散液の固形分濃度は10.0%であった。
・C.I.Pigment Blue15:3 63.0部
・ネオゲンRK 17.0部
・イオン交換水 920.0部
湿式ジェットミルJN100を用いて1時間分散して着色剤粒子分散液を得た。着色剤粒子分散液の固形分濃度は10.0%であった。
・樹脂粒子分散液 160.0部
・ワックス粒子分散液 10.0部
・着色剤粒子分散液 18.9部
・硫酸マグネシウム 0.3部
上記材料を、ホモジナイザー(IKA社製)を用いて分散させた後、撹拌させながら、65℃まで加温した。65℃で1.0時間撹拌した後、光学顕微鏡にて観察すると、個数平均粒径が6.0μmである凝集体粒子が形成されていることが確認された。ネオゲンRK(第一工業製薬株式会社製)2.5部加えた後、80℃まで昇温して2.0時間撹拌して、融合させた。冷却後、ろ過し、ろ別した固体を720.0部のイオン交換水で、1.0時間撹拌洗浄した。再度ろ過してから乾燥させ、コア粒子2を得た。
・ワックス粒子分散液 10.0部
・着色剤粒子分散液 18.9部
・硫酸マグネシウム 0.3部
上記材料を、ホモジナイザー(IKA社製)を用いて分散させた後、撹拌させながら、65℃まで加温した。65℃で1.0時間撹拌した後、光学顕微鏡にて観察すると、個数平均粒径が6.0μmである凝集体粒子が形成されていることが確認された。ネオゲンRK(第一工業製薬株式会社製)2.5部加えた後、80℃まで昇温して2.0時間撹拌して、融合させた。冷却後、ろ過し、ろ別した固体を720.0部のイオン交換水で、1.0時間撹拌洗浄した。再度ろ過してから乾燥させ、コア粒子2を得た。
イオン交換水390.0部を入れた反応容器に、リン酸ナトリウム(12水和物)11.2部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、12500rpmにて撹拌しながら、イオン交換水10.0部に7.4部の塩化カルシウム(2水和物)を溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。さらに、反応容器中の水系媒体に1.0mol/Lの塩酸を投入し、pHを6.0に調整し、水系媒体2を調製した。
水系媒体2中にコア粒子2を100.0部投入し、温度60℃にてT.K.ホモミクサーを用いて5000rpmで回転させながら30分間分散した。イオン交換水を加えて分散液中のコア粒子2の固形分濃度が30.0%になるように調整し、コア粒子分散液2を得た。コア粒子2の個数平均粒径(D1)は6.3μm、重量平均粒径(D4)は7.5μmであった。
<コア粒子分散液3>
<ポリエステル樹脂1の調製工程>
・テレフタル酸:11.1mol部
・ビスフェノールA-プロピレンオキシド2モル付加物(PO-BPA):10.9mol部
上記単量体をエステル化触媒とともにオートクレーブに仕込み、減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置及び撹拌装置をオートクレーブに装着し、窒素雰囲気下、減圧しながら、常法に従って215℃でTgが70℃になるまで反応を行い、ポリエステル樹脂1を得た。得られたポリエステル樹脂1は、重量平均分子量(Mw)7,930、数平均分子量(Mn)3,090であった。
<ポリエステル樹脂1の調製工程>
・テレフタル酸:11.1mol部
・ビスフェノールA-プロピレンオキシド2モル付加物(PO-BPA):10.9mol部
上記単量体をエステル化触媒とともにオートクレーブに仕込み、減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置及び撹拌装置をオートクレーブに装着し、窒素雰囲気下、減圧しながら、常法に従って215℃でTgが70℃になるまで反応を行い、ポリエステル樹脂1を得た。得られたポリエステル樹脂1は、重量平均分子量(Mw)7,930、数平均分子量(Mn)3,090であった。
<ポリエステル樹脂2の調製工程>
・ビスフェノールAエチレンオキシド2モル付加物 725部
・フタル酸 285部
・ジブチル錫オキシド 2.5部
上記材料を220℃にて撹拌して7時間反応し、更に減圧下で5時間反応させた後、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート190部と2時間反応し、イソシアネート基含有ポリエステル樹脂を得た。イソシアネート基含有ポリエステル樹脂25部とイソホロンジアミン1部を50℃で2時間反応させ、ウレア基を含有するポリエステルを主成分とするポリエステル樹脂2を得た。得られたポリエステル樹脂2は、重量平均分子量(Mw)22,000、数平均分子量(Mn)3,020であった。
・ビスフェノールAエチレンオキシド2モル付加物 725部
・フタル酸 285部
・ジブチル錫オキシド 2.5部
上記材料を220℃にて撹拌して7時間反応し、更に減圧下で5時間反応させた後、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート190部と2時間反応し、イソシアネート基含有ポリエステル樹脂を得た。イソシアネート基含有ポリエステル樹脂25部とイソホロンジアミン1部を50℃で2時間反応させ、ウレア基を含有するポリエステルを主成分とするポリエステル樹脂2を得た。得られたポリエステル樹脂2は、重量平均分子量(Mw)22,000、数平均分子量(Mn)3,020であった。
<コア粒子3の調製工程>
還流管、撹拌機、温度計、窒素導入管を備えた5つ口耐圧容器中にイオン交換水700部と0.1モル/Lのリン酸ナトリウム水溶液1000部と1.0モル/Lの塩酸24.0部を添加し、高速撹拌装置T.K.ホモミクサー(特殊機化工業社製)を用いて12,000rpmで撹拌しながら、63℃に保持した。ここに1.0モル/Lの塩化カルシウム水溶液85部を徐々に添加し、分散安定剤を含む水系分散媒体3を調製した。その後、
以下の原料を用いて、トナー粒子前駆体組成物を作製した。
・ポリエステル樹脂1 60.0部
・ポリエステル樹脂2 40.0部
・C.I.Pigment Blue15:3 6.5部
・荷電性制御剤 0.5部
(3,5-ジ-tert-ブチルサリチル酸のアルミニウム化合物)
・ワックス(べヘン酸ベヘニル) 10.0部
上記材料を、トルエン400部に溶解して、63℃まで昇温させて、トナー粒子前駆体組成物を得た。次に上記組成物を水系分散媒体3に投入し、高速撹拌装置で12,000rpmに撹拌しながら、5分間造粒した。その後、高速撹拌装置をプロペラ式撹拌器に変えて、内温を70℃に昇温させた。昇温に要した時間は10分間であった。さらに、ゆっくり撹拌しながら95℃に昇温し、5.0時間加熱することでトルエンを除去した。
冷却後、コア粒子3の固形分濃度が30.0%になるように調整し、コア粒子分散液3を得た。コア粒子3の個数平均粒径(D1)は6.2μm、重量平均粒径(D4)は7.4μmであった。
還流管、撹拌機、温度計、窒素導入管を備えた5つ口耐圧容器中にイオン交換水700部と0.1モル/Lのリン酸ナトリウム水溶液1000部と1.0モル/Lの塩酸24.0部を添加し、高速撹拌装置T.K.ホモミクサー(特殊機化工業社製)を用いて12,000rpmで撹拌しながら、63℃に保持した。ここに1.0モル/Lの塩化カルシウム水溶液85部を徐々に添加し、分散安定剤を含む水系分散媒体3を調製した。その後、
以下の原料を用いて、トナー粒子前駆体組成物を作製した。
・ポリエステル樹脂1 60.0部
・ポリエステル樹脂2 40.0部
・C.I.Pigment Blue15:3 6.5部
・荷電性制御剤 0.5部
(3,5-ジ-tert-ブチルサリチル酸のアルミニウム化合物)
・ワックス(べヘン酸ベヘニル) 10.0部
上記材料を、トルエン400部に溶解して、63℃まで昇温させて、トナー粒子前駆体組成物を得た。次に上記組成物を水系分散媒体3に投入し、高速撹拌装置で12,000rpmに撹拌しながら、5分間造粒した。その後、高速撹拌装置をプロペラ式撹拌器に変えて、内温を70℃に昇温させた。昇温に要した時間は10分間であった。さらに、ゆっくり撹拌しながら95℃に昇温し、5.0時間加熱することでトルエンを除去した。
冷却後、コア粒子3の固形分濃度が30.0%になるように調整し、コア粒子分散液3を得た。コア粒子3の個数平均粒径(D1)は6.2μm、重量平均粒径(D4)は7.4μmであった。
<コア粒子分散液4>
・結着樹脂 スチレンとアクリル酸n-ブチルの共重合体 100.0部
(スチレン:アクリル酸n-ブチル共重合比=70:30、Mp=22000、Mw=35000、Mw/Mn=2.4)
・C.I.Pigment Blue15:3 6.3部
・非晶性ポリエステル樹脂(テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフェノールAの縮合体 Mw:7800、Tg:70℃、酸価8.0mgKOH/g)
5.0部
・フィッシャートロプシュワックス(融点78℃) 5.0部
上記材料をFMミキサ(日本コークス工業株式会社製)で前混合した後、二軸混練機(池貝鉄工社製PCM-30型)によって、溶融混練して混練物を得た。得られた混練物を冷却し、ハンマーミル(ホソカワミクロン社製)で粗粉砕した後、機械式粉砕機(ターボ工業社製T-250)で粉砕して微粉砕粉末を得た。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(日鉄鉱業社製:EJ-L-3型)を用いて分級し、コア粒子4を得た。
イオン交換水390.0部を入れた反応容器に、リン酸ナトリウム(12水和物)11.2部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。
・結着樹脂 スチレンとアクリル酸n-ブチルの共重合体 100.0部
(スチレン:アクリル酸n-ブチル共重合比=70:30、Mp=22000、Mw=35000、Mw/Mn=2.4)
・C.I.Pigment Blue15:3 6.3部
・非晶性ポリエステル樹脂(テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフェノールAの縮合体 Mw:7800、Tg:70℃、酸価8.0mgKOH/g)
5.0部
・フィッシャートロプシュワックス(融点78℃) 5.0部
上記材料をFMミキサ(日本コークス工業株式会社製)で前混合した後、二軸混練機(池貝鉄工社製PCM-30型)によって、溶融混練して混練物を得た。得られた混練物を冷却し、ハンマーミル(ホソカワミクロン社製)で粗粉砕した後、機械式粉砕機(ターボ工業社製T-250)で粉砕して微粉砕粉末を得た。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(日鉄鉱業社製:EJ-L-3型)を用いて分級し、コア粒子4を得た。
イオン交換水390.0部を入れた反応容器に、リン酸ナトリウム(12水和物)11.2部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。
T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、12500rpmにて撹拌する。撹拌を維持しながら、イオン交換水10.0部に7.4部の塩化カルシウム(2水和物)を溶解した塩化カルシウム水溶液を反応容器に一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。さらに、反応容器内の水系媒体に1.0モル/Lの塩酸を投入し、pHを6.0に調整し、水系媒体4を調製した。
水系媒体4中にコア粒子4を200.0部投入し、温度60℃にてT.K.ホモミクサーを用いて5000rpmで回転させながら30分間分散した。イオン交換水を加えて分散液中のトナー粒子濃度が30.0%になるように調整し、コア粒子分散液4を得た。コア粒子4の個数平均粒径(D1)は5.3μm、重量平均粒径(D4)は6.8μmであった。
<シリカ微粒子1の調製>
攪拌機、滴下漏斗及び温度計を備えた3Lのガラス製反応器に、メタノール687.9部、純水42.0部及び28質量%のアンモニア水47.1部を入れて混合した。得られた溶液の温度を35℃に調整し、攪拌しながらテトラエトキシシラン1100.0部及び
5.4質量%アンモニア水395.2部を同時に添加し始めた。テトラエトキシシランは5時間かけて、アンモニア水は4時間かけて、それぞれを滴下した。滴下が終了した後、さらに0.2時間攪拌を継続することにより、親水性の球状のゾルゲルシリカ微粒子のメタノール-水分散液を得た。
攪拌機、滴下漏斗及び温度計を備えた3Lのガラス製反応器に、メタノール687.9部、純水42.0部及び28質量%のアンモニア水47.1部を入れて混合した。得られた溶液の温度を35℃に調整し、攪拌しながらテトラエトキシシラン1100.0部及び
5.4質量%アンモニア水395.2部を同時に添加し始めた。テトラエトキシシランは5時間かけて、アンモニア水は4時間かけて、それぞれを滴下した。滴下が終了した後、さらに0.2時間攪拌を継続することにより、親水性の球状のゾルゲルシリカ微粒子のメタノール-水分散液を得た。
次いで、ガラス製反応器にエステルアダプターと冷却管とを取り付け、上記分散液を65℃に加熱してメタノールを留去した。その後、留去したメタノールと同量の純水を添加した。この分散液を80℃、減圧下で乾燥させた。得られたシリカ微粒子を、恒温槽にて400℃で10分間加熱した。得られたシリカ微粒子(未処理シリカ)を、パルベライザー(ホソカワミクロン(株)製)にて解砕処理を行った。
続いて、シリカ微粒子、100.0部を反応容器に入れ、窒素雰囲気下、攪拌しながら5.0部のジメチルシリコーンオイル(信越化学工業(株)製:KF96-50CS)を5.0部のノルマルヘキサンで希釈した溶液をスプレーした。その後、この混合物を300℃にて60分、窒素気流下で攪拌して乾燥し、冷却することで、シリカ微粒子1を得た。
<シリカ微粒子2~3の調製>
シリカ微粒子1の調製において、28質量%のアンモニア水を表1に記載の部数とし、またテトラエトキシシランの滴下時間、滴下終了後の攪拌継続時間を表1に記載の条件に変更した以外は同様にして、シリカ微粒子2~3を得た。
シリカ微粒子1の調製において、28質量%のアンモニア水を表1に記載の部数とし、またテトラエトキシシランの滴下時間、滴下終了後の攪拌継続時間を表1に記載の条件に変更した以外は同様にして、シリカ微粒子2~3を得た。
<シリカ微粒子4の調製>
個数平均粒径が10nmの乾式シリカ微粉体[BET比表面積300m2/g]100部に対しジメチルシリコーンオイル(信越化学工業(株)製:KF96-50CS)30部で疎水化処理を行った。
個数平均粒径が10nmの乾式シリカ微粉体[BET比表面積300m2/g]100部に対しジメチルシリコーンオイル(信越化学工業(株)製:KF96-50CS)30部で疎水化処理を行った。
<シリカ微粒子5の調製>
シリカ微粒子1の調製において、使用するメタノールの量を385.5部に変更した。さらに、テトラエトキシシランの滴下時間を7時間に変更し、5.4質量%アンモニア水の滴下時間を6時間に変更して、個数平均粒径380nmのシリカ微粒子5を得た。
尚、シリカ微粒子1~5は、いずれも長径/短径が1.3以下の球形粒子であった。
シリカ微粒子1の調製において、使用するメタノールの量を385.5部に変更した。さらに、テトラエトキシシランの滴下時間を7時間に変更し、5.4質量%アンモニア水の滴下時間を6時間に変更して、個数平均粒径380nmのシリカ微粒子5を得た。
尚、シリカ微粒子1~5は、いずれも長径/短径が1.3以下の球形粒子であった。
<有機ケイ素重合体微粒子1の調製>
下記の手順により有機ケイ素重合体微粒子1を調製した。第一工程として、温度計、攪拌機を備えた反応容器に、水:360部を入れ、濃度5.0質量%の塩酸:17部を添加して均一溶液とした。これを温度25℃で撹拌しながらメチルトリメトキシシラン136部を添加し、5時間撹拌した後、濾過してシラノール化合物又はその部分縮合物を含む透明な反応液を得た。
下記の手順により有機ケイ素重合体微粒子1を調製した。第一工程として、温度計、攪拌機を備えた反応容器に、水:360部を入れ、濃度5.0質量%の塩酸:17部を添加して均一溶液とした。これを温度25℃で撹拌しながらメチルトリメトキシシラン136部を添加し、5時間撹拌した後、濾過してシラノール化合物又はその部分縮合物を含む透明な反応液を得た。
第二工程として、温度計、攪拌機、滴下装置を備えた反応容器に、水:540部を入れ、濃度10.0質量%のアンモニア水:19部を添加して均一溶液とした。これを温度30℃で撹拌しながら、第一工程で得られた反応液100部を0.60時間かけて滴下し、6時間撹拌し懸濁液を得た。得られた懸濁液を遠心分離器にかけて微粒子を沈降させ取り出し、温度180℃の乾燥機で24時間乾燥させて有機ケイ素重合体微粒子1を得た。
<有機ケイ素重合体微粒子2~3の調製>
有機ケイ素重合体微粒子1の調製において、メチルトリメトキシシランを表2に記載の部数とし、また製造条件を表2に記載のように変更した以外は同様にして、有機ケイ素重合体微粒子2~3を得た。
尚、有機ケイ素重合体微粒子1~3は、いずれも長径/短径が1.3以下の球形粒子であった。
有機ケイ素重合体微粒子1の調製において、メチルトリメトキシシランを表2に記載の部数とし、また製造条件を表2に記載のように変更した以外は同様にして、有機ケイ素重合体微粒子2~3を得た。
尚、有機ケイ素重合体微粒子1~3は、いずれも長径/短径が1.3以下の球形粒子であった。
<トナー粒子の製造例>
<トナー粒子1>
(シェル形成工程)
反応容器内に下記サンプルを秤量し、プロペラ撹拌翼を用いて攪拌しながら溶液の温度を70℃にした。
・コア粒子分散液1 333.3部
次に、シェル形成に用いる重合性単量体3-(メタクリロイルオキシ)プロピルトリス(トリメチルシリルオキシ)シラン0.4部とイオン交換水6.0部を混合し、ホモジナイザーを用いて分散させた分散液を調製した。分散液を反応容器に投入し、温度70℃にてプロペラ撹拌翼を用いて攪拌した。攪拌を維持しながら、重合開始剤として過硫酸カリウム0.20部を反応容器に一括投入した。
溶液の温度を70℃に保持し、プロペラ撹拌羽根を用いて混合しながら、3.0時間保持した。温度を25℃に下げたのち、1mol/Lの塩酸でpHを1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過することにより、シェルを有するトナー粒子1を得た。
<トナー粒子1>
(シェル形成工程)
反応容器内に下記サンプルを秤量し、プロペラ撹拌翼を用いて攪拌しながら溶液の温度を70℃にした。
・コア粒子分散液1 333.3部
次に、シェル形成に用いる重合性単量体3-(メタクリロイルオキシ)プロピルトリス(トリメチルシリルオキシ)シラン0.4部とイオン交換水6.0部を混合し、ホモジナイザーを用いて分散させた分散液を調製した。分散液を反応容器に投入し、温度70℃にてプロペラ撹拌翼を用いて攪拌した。攪拌を維持しながら、重合開始剤として過硫酸カリウム0.20部を反応容器に一括投入した。
溶液の温度を70℃に保持し、プロペラ撹拌羽根を用いて混合しながら、3.0時間保持した。温度を25℃に下げたのち、1mol/Lの塩酸でpHを1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過することにより、シェルを有するトナー粒子1を得た。
<トナー粒子2~17,26>
トナー粒子1の製造例において、シェル材料として用いる重合性単量体、開始剤量を表3のように変更した以外は同様にしてトナー粒子2~17、26を得た。
トナー粒子1の製造例において、シェル材料として用いる重合性単量体、開始剤量を表3のように変更した以外は同様にしてトナー粒子2~17、26を得た。
<トナー粒子18~20>
トナー粒子1の製造例において、表3に記載した製造条件に変更した以外は同様にしてトナー粒子18~20を得た。
トナー粒子1の製造例において、表3に記載した製造条件に変更した以外は同様にしてトナー粒子18~20を得た。
<トナー粒子21>
トナー粒子1の製造例において、シェル形成工程を以下のように変更した以外は同様に
してトナー粒子21を得た。
(シェル形成工程)
コア粒子分散液1を反応容器に入れ、1mol/Lの塩酸でpHを1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過することにより、トナー粒子21を得た。
トナー粒子1の製造例において、シェル形成工程を以下のように変更した以外は同様に
してトナー粒子21を得た。
(シェル形成工程)
コア粒子分散液1を反応容器に入れ、1mol/Lの塩酸でpHを1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過することにより、トナー粒子21を得た。
<トナー粒子22~24>
トナー粒子1の製造例において、表3に記載した製造条件に変更した以外は同様にしてトナー粒子22~24を得た。
トナー粒子1の製造例において、表3に記載した製造条件に変更した以外は同様にしてトナー粒子22~24を得た。
<トナー粒子25>
トナー粒子1の製造例において、シェル形成工程を以下のように変更した以外は同様にしてトナー粒子25を得た。
(シェル形成工程)
反応容器内に下記サンプルを秤量し、プロペラ撹拌翼を用いて攪拌しながら溶液の温度を70℃にした。
・コア粒子分散液1 333.3部
次に、シェル形成に用いる重合性単量体[3-(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン]3.00部を投入し、温度70℃にてプロペラ撹拌翼を用いて攪拌した。攪拌を維持しながら、重合開始剤として過硫酸カリウム0.50部を反応容器に一括投入した。溶液の温度を70℃に保持し、プロペラ撹拌翼を用いて混合しながら、3.0時間保持した。次に、1mol/LのNaOH水溶液を加えてpH8.0に調整した。その後、容器内を70℃で3.0時間維持した。その後、メトキシトリメチルシラン0.10部を添加し、容器内を70℃で3.0時間攪拌した。
温度を25℃に下げたのち、1mol/Lの塩酸でpHを1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過することにより、シェルを有するトナー粒子25を得た。
トナー粒子1の製造例において、シェル形成工程を以下のように変更した以外は同様にしてトナー粒子25を得た。
(シェル形成工程)
反応容器内に下記サンプルを秤量し、プロペラ撹拌翼を用いて攪拌しながら溶液の温度を70℃にした。
・コア粒子分散液1 333.3部
次に、シェル形成に用いる重合性単量体[3-(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン]3.00部を投入し、温度70℃にてプロペラ撹拌翼を用いて攪拌した。攪拌を維持しながら、重合開始剤として過硫酸カリウム0.50部を反応容器に一括投入した。溶液の温度を70℃に保持し、プロペラ撹拌翼を用いて混合しながら、3.0時間保持した。次に、1mol/LのNaOH水溶液を加えてpH8.0に調整した。その後、容器内を70℃で3.0時間維持した。その後、メトキシトリメチルシラン0.10部を添加し、容器内を70℃で3.0時間攪拌した。
温度を25℃に下げたのち、1mol/Lの塩酸でpHを1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過することにより、シェルを有するトナー粒子25を得た。
<トナー1の製造>
100部のトナー粒子1と、1.0部のシリカ微粒子1、1.0部の有機ケイ素重合体微粒子1をヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)で5分間混合してトナー1を得た。ヘンシェルミキサのジャケット温度は10℃に設定し、回転羽根の周速は38m/secとした。
100部のトナー粒子1と、1.0部のシリカ微粒子1、1.0部の有機ケイ素重合体微粒子1をヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)で5分間混合してトナー1を得た。ヘンシェルミキサのジャケット温度は10℃に設定し、回転羽根の周速は38m/secとした。
<トナー2~36、及び比較トナー1~8の製造>
トナー1の製造において、表4に従ってトナー粒子の種類を変更し、シリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子の種類を変更した。添加量についても表4に従って変更した。それ以外は、トナー1の製造と同様にして、トナー2~36及び比較トナー1~8を得た。
トナー1の製造において、表4に従ってトナー粒子の種類を変更し、シリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子の種類を変更した。添加量についても表4に従って変更した。それ以外は、トナー1の製造と同様にして、トナー2~36及び比較トナー1~8を得た。
トナー粒子1~26の物性を表5に示し、トナー1~36及び比較トナー1~8の物性を表6に示す。なお、シェルの含有量を測定したところ、各トナーは、表3の添加量に相当する値のシェルを含んでいた。
表3中、重合性単量体の種類の列において/で区切られている番号はその両者を用いたことを示す。また、量の列において/で区切られている数値はそれぞれの投入量を示す。
[実施例1~36、比較例1~8]
上記トナー1~36及び比較トナー1~8を用いて、評価を行った。評価結果を表7に示す。以下に、評価方法及び評価基準について説明する。
上記トナー1~36及び比較トナー1~8を用いて、評価を行った。評価結果を表7に示す。以下に、評価方法及び評価基準について説明する。
<耐久後の画像スジの評価>
画像スジは、幅0.1~0.5mm程度の縦スジであり、全面ハーフトーン画像を出力した際に観察されやすい画像不良である。画像形成装置としてLBP712Ci(キヤノン社製)の改造機を使用した。本体のプロセススピードを270mm/secに改造した。そして、この条件で画像形成が可能となるように必要な調整を行った。また、シアンカートリッジからトナーを除去し、代わりに評価対象のトナーを100gずつ充填した。
画像スジは、幅0.1~0.5mm程度の縦スジであり、全面ハーフトーン画像を出力した際に観察されやすい画像不良である。画像形成装置としてLBP712Ci(キヤノン社製)の改造機を使用した。本体のプロセススピードを270mm/secに改造した。そして、この条件で画像形成が可能となるように必要な調整を行った。また、シアンカートリッジからトナーを除去し、代わりに評価対象のトナーを100gずつ充填した。
常温常湿環境下(23℃、60%RH)での使用時の画像スジを評価した。評価紙として、XEROX4200用紙(XEROX社製75g/m2)を用いた。常温常湿環境下において、印字率0.5%となる文字画像を4秒ごとに2枚出力する間欠使用を15000枚実施した後に全面に50%ハーフトーン画像を出力し、スジの有無を観察した。この時の評価結果を耐久後の画像スジ(耐久スジ)とした。評価結果を表7に示す。
(評価基準)
A:スジが未発生。
B:画像上スジはないが、現像ローラ上1~2本スジがある。
C:画像上スジが1本ある。
D:画像上スジが2本ある。
E:画像上スジが3本以上ある。
(評価基準)
A:スジが未発生。
B:画像上スジはないが、現像ローラ上1~2本スジがある。
C:画像上スジが1本ある。
D:画像上スジが2本ある。
E:画像上スジが3本以上ある。
<規制不良の評価>
画像形成装置としてLBP712Ci(キヤノン社製)の改造機を使用した。本体のプロセススピードを270mm/secに改造した。そして、この条件で画像形成が可能となるように必要な調整を行った。また、シアンカートリッジからトナーを除去し、代わりに評価するトナーを100gずつ充填した。
画像形成装置としてLBP712Ci(キヤノン社製)の改造機を使用した。本体のプロセススピードを270mm/secに改造した。そして、この条件で画像形成が可能となるように必要な調整を行った。また、シアンカートリッジからトナーを除去し、代わりに評価するトナーを100gずつ充填した。
規制不良の評価は、低温低湿環境(15℃、10%RH)において、15000枚通紙後の現像ローラ表面のトナーコートの状態観察を行い、トナーへの余剰帯電に起因するコート不良(規制不良)の有無を下記基準で目視観察した。耐久試験の画像は、印字率が0.5%となるような横線を4秒ごとに2枚出力する間欠使用を15000枚実施した後に全面に50%ハーフトーン画像を出力し、確認した。
A:現像ローラ上にコート不良が観察されない。
B:現像ローラ上に僅かにコート不良が存在するが画像には出ていない。
C:現像ローラ上に明らかなコート不良が存在するが画像に出ていない。
D:現像ローラ上にはコート不良が存在し、コート不良に起因する画像欠陥が表れる。
A:現像ローラ上にコート不良が観察されない。
B:現像ローラ上に僅かにコート不良が存在するが画像には出ていない。
C:現像ローラ上に明らかなコート不良が存在するが画像に出ていない。
D:現像ローラ上にはコート不良が存在し、コート不良に起因する画像欠陥が表れる。
<低温定着性の評価>
定着ユニットを外したカラーレーザープリンターLBP712Ci(キヤノン社製)を用意し、シアンカートリッジからトナーを取り出して、代わりに評価するトナーを充填した。記録媒体としては、カラーレーザーコピア用紙(キヤノン製、80g/m2)を使用した。次いで、充填したトナーを用いて、トナー載り量0.20mg/cm2となるように縦2.0cm、横15.0cmの未定着画像を、通紙方向に対し上端部から1.0cmの部分に形成した。次いで、取り外した定着ユニットを定着温度とプロセススピードを調節できるように改造し、これを用いて未定着画像の定着試験を行った。
定着ユニットを外したカラーレーザープリンターLBP712Ci(キヤノン社製)を用意し、シアンカートリッジからトナーを取り出して、代わりに評価するトナーを充填した。記録媒体としては、カラーレーザーコピア用紙(キヤノン製、80g/m2)を使用した。次いで、充填したトナーを用いて、トナー載り量0.20mg/cm2となるように縦2.0cm、横15.0cmの未定着画像を、通紙方向に対し上端部から1.0cmの部分に形成した。次いで、取り外した定着ユニットを定着温度とプロセススピードを調節できるように改造し、これを用いて未定着画像の定着試験を行った。
まず、常温常湿環境下(23℃、60%RH)、プロセススピードを270mm/s、定着線圧27.4kgfに設定し、初期温度を140℃として設定温度を5℃ずつ順次昇温させながら、各温度で上記未定着画像の定着を行った。
低温定着性の評価基準は以下の通りである。低温側定着開始点とは、画像の表面を4.9kPa(50g/cm2)の荷重をかけたシルボン紙(ダスパー K-3)で0.2m/秒の速度で5回摺擦したときに、摺擦前後の画像濃度の濃度低下率が10.0%以下に
なる最低温度のことである。定着がしっかり行われない場合には、上記画像濃度の低下率は増える傾向にある。なお、画像濃度の測定は、分光濃度計500シリーズX-Rite社)を用いた。
(評価基準)
A:低温側定着開始点が145℃以下。
B:低温側定着開始点が150℃。
C:低温側定着開始点が155℃。
D:低温側定着開始点が160℃以上。
なる最低温度のことである。定着がしっかり行われない場合には、上記画像濃度の低下率は増える傾向にある。なお、画像濃度の測定は、分光濃度計500シリーズX-Rite社)を用いた。
(評価基準)
A:低温側定着開始点が145℃以下。
B:低温側定着開始点が150℃。
C:低温側定着開始点が155℃。
D:低温側定着開始点が160℃以上。
本開示は、以下の構成に関する。
(構成1)
トナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子は、コア粒子及び該コア粒子の表面のシェルを有するコアシェル構造を有し、
該シェルは、下記式(I)で表されるモノマーユニットを有する重合体を含有し、
該トナーは、粒径30nm以上300nm以下である外添剤Aを有し、
該外添剤Aは、シリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子からなる群から選択される少なくとも一であり、
該外添剤Aによる該トナー粒子の表面の被覆率が、0.3面積%以上であることを特徴とするトナー。
(式(I)中、L1は-COO(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、L1の
カルボニルが主鎖の炭素原子に結合している。R1は水素又はメチル基を示す。また、R2~10はそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基を示す。)
(構成2)
前記重合体中の前記式(I)で表されるモノマーユニットの含有割合が、50質量%以上である構成1に記載のトナー。
(構成3)
走査型電子顕微鏡を用い倍率1万倍で撮影された前記トナー粒子の反射電子像において、前記シェルによる前記コア粒子の表面の被覆率が、80面積%以上である構成1又は2に記載のトナー。
(構成4)
前記シェルの含有量が、前記コア粒子100質量部に対して、0.10質量部以上4.00質量部以下である構成1~3のいずれかに記載のトナー。
(構成5)
前記コア粒子が、結着樹脂を含有し、
該結着樹脂が、ビニル系樹脂を含有する構成1~4のいずれかに記載のトナー。
(構成6)
前記外添剤Aが、前記シリカ微粒子を含む構成1~5のいずれかに記載のトナー。
(構成7)
前記外添剤Aが、前記シリカ微粒子及び前記有機ケイ素重合体微粒子を含む構成1~6のいずれかに記載のトナー。
(構成1)
トナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子は、コア粒子及び該コア粒子の表面のシェルを有するコアシェル構造を有し、
該シェルは、下記式(I)で表されるモノマーユニットを有する重合体を含有し、
該トナーは、粒径30nm以上300nm以下である外添剤Aを有し、
該外添剤Aは、シリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子からなる群から選択される少なくとも一であり、
該外添剤Aによる該トナー粒子の表面の被覆率が、0.3面積%以上であることを特徴とするトナー。
(式(I)中、L1は-COO(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、L1の
カルボニルが主鎖の炭素原子に結合している。R1は水素又はメチル基を示す。また、R2~10はそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基を示す。)
(構成2)
前記重合体中の前記式(I)で表されるモノマーユニットの含有割合が、50質量%以上である構成1に記載のトナー。
(構成3)
走査型電子顕微鏡を用い倍率1万倍で撮影された前記トナー粒子の反射電子像において、前記シェルによる前記コア粒子の表面の被覆率が、80面積%以上である構成1又は2に記載のトナー。
(構成4)
前記シェルの含有量が、前記コア粒子100質量部に対して、0.10質量部以上4.00質量部以下である構成1~3のいずれかに記載のトナー。
(構成5)
前記コア粒子が、結着樹脂を含有し、
該結着樹脂が、ビニル系樹脂を含有する構成1~4のいずれかに記載のトナー。
(構成6)
前記外添剤Aが、前記シリカ微粒子を含む構成1~5のいずれかに記載のトナー。
(構成7)
前記外添剤Aが、前記シリカ微粒子及び前記有機ケイ素重合体微粒子を含む構成1~6のいずれかに記載のトナー。
Claims (7)
- トナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子は、コア粒子及び該コア粒子の表面のシェルを有するコアシェル構造を有し、
該シェルは、下記式(I)で表されるモノマーユニットを有する重合体を含有し、
該トナーは、粒径30nm以上300nm以下である外添剤Aを有し、
該外添剤Aは、シリカ微粒子及び有機ケイ素重合体微粒子からなる群から選択される少なくとも一であり、
該外添剤Aによる該トナー粒子の表面の被覆率が、0.3面積%以上であることを特徴とするトナー。
(式(I)中、L1は-COO(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、L1の
カルボニルが主鎖の炭素原子に結合している。R1は水素又はメチル基を示す。また、R2~10はそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基を示す。) - 前記重合体中の前記式(I)で表されるモノマーユニットの含有割合が、50質量%以上である請求項1に記載のトナー。
- 走査型電子顕微鏡を用い倍率1万倍で撮影された前記トナー粒子の反射電子像において、前記シェルによる前記コア粒子の表面の被覆率が、80面積%以上である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記シェルの含有量が、前記コア粒子100質量部に対して、0.10質量部以上4.00質量部以下である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記コア粒子が、結着樹脂を含有し、
該結着樹脂が、ビニル系樹脂を含有する請求項1又は2に記載のトナー。 - 前記外添剤Aが、前記シリカ微粒子を含む請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記外添剤Aが、前記シリカ微粒子及び前記有機ケイ素重合体微粒子を含む請求項1又は2に記載のトナー。
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2022
- 2022-05-11 JP JP2022078276A patent/JP2023001872A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN116698551A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-05 | 苏州快捷康生物技术有限公司 | 水产组织中隐色孔雀石绿胶体金法检测的样品前处理方法 |
CN116698551B (zh) * | 2023-08-09 | 2023-10-13 | 苏州快捷康生物技术有限公司 | 水产组织中隐色孔雀石绿胶体金法检测的样品前处理方法 |
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