JP5505388B2 - 静電荷像現像用トナー - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる静電荷像現像用トナーに関する。
近年、静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)の分野では、市場からの要求に応じてそれに適した電子写真装置、およびこれに使用可能なトナーの開発が急ピッチで進められている。
例えば、高画質化に対応したトナーとしては、個々のトナー粒子毎の現像挙動が揃うことにより、微小ドットの再現性が著しく向上することから、粒径分布がシャープであるものが求められており、このために、トナー粒子の形状や粒度分布を任意に制御可能な製造方法として乳化重合凝集法が提案されている。この方法は、結着樹脂微粒子の乳化分散液に着色剤微粒子の分散液や必要に応じてワックス微粒子の分散液を混合し、撹拌しながら、凝集剤の添加、pHの制御などにより、これらの微粒子を凝集させ、さらに加熱によって凝集粒子を融着させることにより、トナー粒子を得るものである。
例えば、省エネルギー化の観点から、少ないエネルギーで定着できる低温定着トナーの開発が進められている。トナーの定着温度を下げるためには、結着樹脂の溶融温度や溶融粘度を下げることが必要である。しかしながら、結着樹脂の溶融温度や溶融粘度を下げるために、ガラス転移点(Tg)が低い結着樹脂や分子量の小さい結着樹脂を用いると、トナーの耐熱保管性が低下するなど新たな問題が生じる。
この問題を解決するために、低温定着性と耐熱保管性との両方を満足するためにトナー粒子をコア−シェル構造のものとすることが行われている。すなわち、低温定着性に優れたコア粒子の表面に軟化点が高く耐熱性に優れた微粒子を用いてシェル層を形成することによって、低温定着性と耐熱保管性との両方を満足するトナーを作製することができる。特に、乳化重合凝集法によるトナーの製造においては、このような形状制御を容易に行うことができるという利点がある。
しかしながら、近年、プロダクションプリント分野において、複写機、プリンターの高速化および対応紙種の拡大が進む中、従来のコア−シェル構造のトナーによっては、さらなる低温定着性と耐熱保管性との両方を満足することが困難になってきている。
このような問題を解決するために、シェル層の材料としてポリエステル樹脂を用いたトナーが開発されている。ポリエステル樹脂は、スチレン−アクリル系樹脂と比較して高いガラス転移点を維持したまま低軟化点設計が容易に行えるという利点があり、シェル層にポリエステル樹脂を用いることで、低温定着性・耐熱保管性の良好なトナーを得ることができる。
しかしながら、ポリエステル樹脂を用いたシェル層を有するトナーを用いると、定着時にオフセット現象や定着ローラに対する画像支持体の巻き付き現象などが生じて十分な定着分離性が得られない、という問題がある。
これに対し、ポリアミド樹脂を用いたシェル層を有するトナーが提案されている(特許文献1参照)。
このようなトナーを用いることにより、ポリエステル樹脂を用いた場合よりは多少低温定着性に劣るものの、定着時のオフセット現象や巻き付き現象が抑制され、さらに、形成された定着画像について、優れた折り目定着性およびこすり定着性が得られる、という利点が得られる。
特開2007−148200号公報
しかしながら、スチレン−アクリル系樹脂とポリアミド樹脂は親和性に乏しく、コア粒子を構成するコア樹脂としてスチレン−アクリル系樹脂を用い、シェル層を構成するシェル樹脂としてポリアミド樹脂を用いた場合には、薄層で均一なシェル層の形成が困難であるため、十分な耐熱保管性を得ることができない、という問題がある。また、コア粒子と、シェル層を形成すべき微粒子との融着が生じにくいために、トナー粒子の形状制御が困難となり、従って、表面が平滑なトナー粒子を作製することが難しく、その結果、十分な耐破砕性が得られずに、連続プリント時に現像器内でトナーが撹拌されることによってシェル層の剥離が生じ、その結果、画像形成した際に得られた画像に画像ノイズが生じ、良好な画質が確保されない、という問題もある。
本発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、その目的は、優れた耐熱保管性および優れた耐破砕性が得られると共に、定着分離性、並びに、形成された定着画像における優れた折り目定着性およびこすり定着性が得られる静電荷像現像用トナーを提供することにある。
本発明の静電荷像現像用トナーは、スチレン−アクリル系樹脂を含むコア粒子の表面に、
ポリアミドセグメントの末端にスチレン−アクリル系重合体セグメントが結合されてなるスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂、および/または、ポリエステルポリアミドセグメントの末端にスチレン−アクリル系重合体セグメントが結合されてなるスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂を含有してなるシェル層が形成されてなるトナー粒子よりなることを特徴とする。
本発明の静電荷像現像用トナーにおいては、前記シェル層に含有されるスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂およびスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂におけるスチレン−アクリル系重合体セグメントの含有割合が5質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
また、本発明の静電荷像現像用トナーにおいては、前記トナー粒子における、前記シェル層に含有されるスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂およびスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂の含有割合が5質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
本発明の静電荷像現像用トナーによれば、シェル層に、ポリアミドセグメントの末端にスチレン−アクリル系重合体セグメントが結合されたスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂、および/または、ポリエステルポリアミドセグメントの末端にスチレン−アクリル系重合体セグメントが結合されたスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂が含有されているために、コア粒子とシェル層との高い親和性が得られて当該シェル層が薄層で均一なものとされているので、優れた耐熱保管性が得られると共に、定着分離性、並びに、形成された定着画像における優れた折り目定着性およびこすり定着性が得られ、さらに、現像器内において撹拌されても破砕されることのない耐破砕性が十分に得られ、その結果、高速機などの高機能機においても高い画質の画像が得られる。
以下、本発明について具体的に説明する。
〔トナー〕
本発明のトナーは、少なくともスチレン−アクリル系樹脂を含むコア樹脂を含有するコア粒子の表面に、スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂を含むシェル樹脂よりなるシェル層が形成されてなるトナー粒子よりなるものである。
スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂は、ポリアミドセグメントの末端にスチレン−アクリル系重合体セグメントが結合されてなるスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂、および/または、ポリエステルポリアミドセグメントの末端にスチレン−アクリル系重合体セグメントが結合されてなるスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂から構成される。
スチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂は、これを形成するためのポリエステルポリアミドセグメントにおけるアミド結合およびエステル結合の合計100モル%中、アミド結合が70モル%以上のものであることが好ましく、より好ましくは80モル%以上である。
〔シェル層〕
本発明のトナーにおいて、シェル層を構成するシェル樹脂は、トナー粒子においてコア樹脂と共に結着樹脂を構成するものである。
シェル樹脂において、スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂と共に含有させることのできる樹脂としては、例えばスチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。
トナー粒子におけるスチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂の含有割合は、5質量%以上30質量%以下であることが好ましく、10質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
トナー粒子におけるスチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂の含有割合が上記の範囲にあることにより、十分な低温定着性が確保されながら優れた耐熱保管性および耐破砕性が確実に得られる。一方、トナー粒子におけるスチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂の含有割合が5質量%未満である場合は、コア粒子とシェル層との十分な親和性が得られずに所望のシェル層を形成することができないために、十分な耐熱保管性または耐破砕性が十分に得られないおそれがある。また、トナー粒子におけるスチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂の含有割合が30質量%を超える場合は、トナー粒子におけるコア樹脂の含有割合が過少になるため、十分な低温定着性が得られないおそれがある。
トナーを構成するシェル樹脂にスチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂を用いることにより、以下の効果が得られる。
すなわち、一般に、トナー粒子の設計においてポリアミド樹脂を結着樹脂として用いることの利点は、ある程度の低温定着性と耐熱保管性との両方を有し、かつ、定着分離性や形成された定着画像における定着強度が好適に得られるという、特性のバランスがよいことにある。そして、シェル層に用いられるポリアミド樹脂にスチレン−アクリル系重合体セグメントを導入することによって、ポリアミド樹脂の特性を維持したままコア粒子のスチレン−アクリル系樹脂との親和性が高められ、これにより、薄層でありながらより均一な膜厚でかつその表面が平滑なシェル層を形成することができる。従って、本発明のトナーによれば、ある程度の低温定着性と耐熱保管性との両方を有し、また、定着分離性、並びに、形成された定着画像における折り目定着性およびこすり定着性が得られ、さらに、シェル層が剥がれ難くなったことにより、現像器内において撹拌されてストレスを受けても破砕されることのない耐破砕性が十分に得られ、その結果、例えば高速機などの高機能機においても画像ノイズのない高い画質の画像が得られる。
本発明のトナーにおいては、スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂におけるスチレン−アクリル系重合体セグメントの含有割合(以下、「スチレン−アクリル変性量」ともいう。)は5質量%以上30質量%以下であることが好ましく、特に、5質量%以上20質量%以下であることが好ましい。
ここに、スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂におけるスチレン−アクリル変性量とは、スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂がスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂のみによって構成される場合、および、スチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂のみによって構成される場合は、スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂またはスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂におけるスチレン−アクリル変性量をいい、スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂がスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂およびスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂の両方によって構成される場合は、各樹脂のスチレン−アクリル変性量の質量平均値をいう。
スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂におけるスチレン−アクリル変性量は、具体的には、スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂を合成するために用いられる材料の全質量、すなわち、ポリアミドセグメントとなる多価カルボン酸モノマーおよび/または多価アミンモノマーと、スチレン−アクリル系重合体セグメントとなる芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体と、これらを結合させるための両反応性モノマーを合計した全質量に対する、芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体の質量の割合をいう。
また、スチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂におけるスチレン−アクリル変性量は、具体的には、スチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂を合成するために用いられる材料の全質量、すなわち、ポリエステルポリアミドセグメントとなる多価カルボン酸モノマー、多価アルコールモノマーおよび/または多価アミンモノマーと、スチレン−アクリル系重合体セグメントとなる芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体と、これらを結合させるための両反応性モノマーを合計した全質量に対する、芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体の質量の割合をいう。
スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂におけるスチレン−アクリル変性量が上記の範囲にあることにより、スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂におけるコア粒子との親和性が適正に制御され、薄層でありながらより均一な膜厚でかつ平滑なシェル層を形成することができる。一方、スチレン−アクリル変性量が過小である場合は、均一な膜厚のシェル層を形成することができず、部分的にコア粒子が露出してしまう結果、十分な耐熱保管性および耐破砕性が得られない。また、スチレン−アクリル変性量が過大である場合は、スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂が軟化点の高いものとなるため、トナー粒子全体として十分な低温定着性が得られない。
また、本発明のトナーにおいては、スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂を構成するスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂のポリアミドセグメントおよび/またはスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂のポリエステルポリアミドセグメントを形成するために多価カルボン酸モノマーとして脂肪族不飽和ジカルボン酸が用いられ、このポリアミドセグメントおよび/またはポリエステルポリアミドセグメントに当該脂肪族不飽和ジカルボン酸に由来の構造単位が含有されることが好ましい。
脂肪族不飽和ジカルボン酸とは、分子内にビニレン基を有する鎖状のジカルボン酸をいう。
脂肪族不飽和ジカルボン酸に由来の構造単位を有するスチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂によれば、薄層でありながらより均一な膜厚でかつ平滑なシェル層を確実に形成することができる。
このスチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂を構成するスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂のポリアミドセグメントを構成する多価カルボン酸モノマーに由来の構造単位における、脂肪族不飽和ジカルボン酸に由来の構造単位の含有割合(以下、「特定の不飽和ジカルボン酸含有割合」ともいう。)、および、スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂を構成するスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂のポリエステルポリアミドセグメントを構成する多価カルボン酸モノマーに由来の構造単位における特定の不飽和ジカルボン酸含有割合は、それぞれ、25モル%以上75モル%以下とされることが好ましく、特に30モル%以上60モル%以下であることがより好ましい。
特定の不飽和ジカルボン酸含有割合が上記の範囲にあることにより、薄層でありながらより均一な膜厚でかつ平滑なシェル層を一層確実に形成することができる。一方、特定の不飽和ジカルボン酸含有割合が過小である場合は、十分な耐熱保管性および帯電性が得られないことがあり、また、特定の不飽和ジカルボン酸含有割合が過大である場合は、十分な帯電性が得られないことがある。
脂肪族不飽和ジカルボン酸に由来の構造単位としては、下記一般式(A)で表されるものに由来の構造単位であることが好ましい。
一般式(A):HOOC−(CR1 =CR2 −COOH
〔式中、R1 、R2 は水素原子、メチル基またはエチル基であって、互いに同じであっても異なっていてもよい。nは1または2の整数である。〕
このような脂肪族不飽和ジカルボン酸に由来の構造単位が含有されていることにより、薄層でありながらより均一な膜厚でかつ平滑なシェル層を一層確実に形成することができる。
これは、ビニレン基を有する脂肪族不飽和ジカルボン酸に由来の構造単位を有するスチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂を用いることにより、例えば後述する乳化重合凝集法によってトナー粒子を製造する場合に、エマルション化したときの当該スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂による微粒子の乳化安定性が向上するために、コア粒子の表面への凝集が均一に進むためと推察される。また、ビニレン基を有する脂肪族不飽和ジカルボン酸に由来の構造単位を有するスチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂は、極性が高いものであるために、これを用いてトナー粒子を例えば後述する乳化重合凝集法によって製造する場合に、シェル層を形成すべきスチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂による微粒子のポリアミドセグメント部分およびポリエステルポリアミド部分が、凝集粒子における表面側に配向し易くなったためとも推察される。
シェル樹脂は、低温定着性および定着分離性などの定着性、並びに、耐熱保管性および耐ブロッキング性などの耐熱性を確実に得る観点から、ガラス転移点が50〜70℃であることが好ましく、より好ましくは50〜65℃であり、かつ、軟化点が80〜110℃であることが好ましい。
シェル樹脂のガラス転移点は、ASTM(米国材料試験協会規格)D3418−82に規定された方法(DSC法)によって測定された値である。
また、シェル樹脂の軟化点は、以下のように測定されるものである。
まず、20℃±1℃、50%±5%RHの環境下において、シェル樹脂1.1gをシャーレに入れ平らにならし、12時間以上放置した後、成型器「SSP−10A」(島津製作所製)によって3820kg/cm2 の力で30秒間加圧し、直径1cmの円柱型の成型サンプルを作成し、次いで、この成型サンプルを、24℃±5℃、50%±20%RHの環境下において、フローテスター「CFT−500D」(島津製作所製)により、荷重196N(20kgf)、開始温度60℃、予熱時間300秒間、昇温速度6℃/分の条件で、円柱型ダイの穴(1mm径×1mm)より、直径1cmのピストンを用いて予熱終了時から押し出し、昇温法の溶融温度測定方法でオフセット値5mmの設定で測定したオフセット法温度Toffsetが、シェル樹脂の軟化点とされる。
トナーを構成する結着樹脂におけるシェル樹脂の含有割合は、結着樹脂全量の5〜40質量%であることが好ましく、10〜30質量%であることがより好ましい。
結着樹脂におけるシェル樹脂の含有割合が過度に低い場合は、十分な耐熱保管性が得られないおそれがあり、また、結着樹脂におけるシェル樹脂の含有割合が過度に高い場合は、トナー粒子におけるコア樹脂の含有割合が過少になるため、十分な低温定着性が得られないおそれがある。
〔スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂の作製方法〕
スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂を製造する方法としては、既存の一般的なスキームを使用することができる。代表的な方法としては、次の3つが挙げられる。
(A−1)ポリアミドセグメントを予め重合しておき、当該ポリアミドセグメントに両反応性モノマーを反応させ、さらに、スチレン−アクリル系重合体セグメントを形成するための芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体を反応させることにより、スチレン−アクリル系重合体セグメントを形成する方法。
(A−2)スチレン−アクリル系重合体セグメントを予め重合しておき、当該スチレン−アクリル系重合体セグメントに両反応性モノマーを反応させ、さらに、ポリアミドセグメントを形成するための多価カルボン酸モノマーおよび多価アミンモノマーを反応させることにより、ポリアミドセグメントを形成する方法。
(B)ポリアミドセグメントおよびスチレン−アクリル系重合体セグメントをそれぞれ予め重合しておき、これらに両反応性モノマーを反応させることにより、両者を結合させる方法。
本明細書において、両反応性モノマーとは、スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂のポリアミドセグメントを形成するための多価カルボン酸モノマーおよび/または多価アミンモノマーおよび/または、後述するスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂のポリエステルポリアミドセグメントを形成するための多価アルコールモノマーと反応し得る基と、重合性不飽和基とを有するモノマーである。
(A−1)の方法について具体的に説明すると、
(1)ポリアミドセグメントとなる、未変性のポリアミド樹脂と、芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体と、両反応性モノマーとを混合する混合工程、
(2)芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体を重合させる重合工程
を経ることにより、ポリアミドセグメントの末端にスチレン−アクリル系重合体セグメントを形成させることができる。
混合工程(1)においては、加熱することが好ましい。加熱温度としては、未変性のポリアミド樹脂、芳香族系ビニル単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体および両反応性モノマーを混合させることができる範囲であればよく、良好な混合が得られると共に、重合制御が容易となることから、例えば80〜120℃とすることができ、より好ましくは85〜115℃、さらに好ましくは90〜110℃である。
未変性のポリアミド樹脂、芳香族系ビニル単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体および両反応性モノマーのうち、芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体の使用割合は、用いられる樹脂材料の全質量、すなわち前記の4者の全質量を100質量%としたときの芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体の合計の割合が5質量%以上30質量%以下とされ、特に、5質量%以上20質量%以下とされることが好ましい。
用いられる樹脂材料の全質量に対する芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体の合計の割合が上記の範囲にあることにより、スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂とコア粒子との親和性が適正に制御され、薄層でありながらより均一な膜厚でかつ平滑なシェル層を形成することができる。一方、当該割合が過小である場合は、得られるスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂が、均一な膜厚のシェル層を形成することができるものとならず、部分的にコア粒子が露出してしまう結果、得られるトナーに十分な耐熱保管性および耐破砕性が得られない。また、当該割合が過大である場合は、得られるスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂が軟化点の高いものとなるため、得られるトナーが、全体として十分な低温定着性が得られないものとなる。
また、芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体の相対的な割合は、下記式(ア)で表されるFOX式で算出されるガラス転移点(Tg)が35〜80℃、好ましくは40〜60℃の範囲となるような割合とされることが好ましい。
式(ア):1/Tg=Σ(Wx/Tgx)
〔式(ア)において、Wxは単量体xの重量分率、Tgxは単量体xの単独重合体のガラス転移点である。〕
なお、本明細書においては、両反応性モノマーはガラス転移点の計算に用いないものとする。
未変性のポリアミド樹脂、芳香族系ビニル単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体および両反応性モノマーのうち、両反応性モノマーの使用割合は、用いられる樹脂材料の全質量、すなわち前記の4者の全質量を100質量%としたときの両反応性モノマーの割合が0.1質量%以上5.0質量%以下とされ、特に、0.5質量%以上3.0質量%以下とされることが好ましい。
〔芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体〕
スチレン−アクリル系重合体セグメントを形成するための芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体は、ラジカル重合を行うことができるエチレン性不飽和結合を有するものである。
芳香族系ビニル単量体としては、例えば、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、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、p−エチルスチレン、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、2,4−ジメチルスチレン、3,4−ジクロロスチレンなどおよびその誘導体が挙げられる。
これらの芳香族系ビニル単量体は1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、β−ヒドロキシアクリル酸エチル、γ−アミノアクリル酸プロピル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどが挙げられる。
これらの(メタ)アクリル酸エステル系単量体は1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
スチレン−アクリル系重合体セグメントを形成するための芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、優れた帯電性、画質特性などを得る観点から、スチレンまたはその誘導体を多く用いることが好ましい。具体的には、スチレンまたはその誘導体の使用量が、スチレン−アクリル系重合体セグメントを形成するために用いられる全単量体(芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体)中の50質量%以上であることが好ましい。
〔両反応性モノマー〕
スチレン−アクリル系重合体セグメントを形成するための両反応性モノマーとしては、ポリエステルセグメントを形成するための多価カルボン酸モノマーおよび/または多価アルコールモノマーと反応し得る基と重合性不飽和基とを有するモノマーであればよく、具体的には、例えばアクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸および無水マレイン酸などを用いることができる。
〔ポリアミド樹脂〕
本発明に係るスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂を作製するために用いるポリアミド樹脂は、多価カルボン酸モノマー(誘導体)および多価アミンモノマーを原料として適宜の触媒の存在下で重縮合反応によって製造されたものとすることができる。
多価カルボン酸モノマー誘導体としては、多価カルボン酸モノマーのアルキルエステル、酸無水物および酸塩化物を用いることができる。
多価カルボン酸モノマーとしては、例えばシュウ酸、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、β−メチルアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、フマル酸、シトラコン酸、ジグリコール酸、シクロヘキサン−3,5−ジエン−1,2−ジカルボン酸、リンゴ酸、クエン酸、ヘキサヒドロテレフタール酸、マロン酸、ピメリン酸、酒石酸、粘液酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p−カルボキシフェニル酢酸、p−フェニレン二酢酸、m−フェニレンジグリコール酸、p−フェニレンジグリコール酸、o−フェニレンジグリコール酸、ジフェニル酢酸、ジフェニル−p,p′−ジカルボン酸、ナフタレン−1,4−ジカルボン酸、ナフタレン−1,5−ジカルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、ドデセニルコハク酸などの2価のカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸などの2価以上のカルボン酸などを挙げることができる。
多価カルボン酸モノマーとしては、フマル酸、マレイン酸、メサコン酸などの脂肪族不飽和ジカルボン酸を用いることが好ましく、特に、上記一般式(A)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸を用いることが好ましい。
脂肪族不飽和ジカルボン酸を用いることにより、得られたスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂が、確実に、薄層でありながらより均一な膜厚でかつ平滑なシェル層を形成することができるものとなる。特に、上記一般式(A)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸を用いることにより、得られたスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂が、一層確実に、薄層でありながらより均一な膜厚でかつ平滑なシェル層を形成することができるものとなる。
用いる全多価カルボン酸モノマーにおける脂肪族不飽和ジカルボン酸の割合は、25モル%以上75モル%以下とされることが好ましく、特に30モル%以上60モル%以下であることがより好ましい。
用いる脂肪族不飽和ジカルボン酸の割合が上記の範囲にあることにより、得られたスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂が、より一層確実に、薄層でありながらより均一な膜厚でかつ平滑なシェル層を形成することができるものとなる。一方、用いる脂肪族不飽和ジカルボン酸の割合が過小である場合は、得られるトナーに十分な耐熱保管性および耐破砕性が得られないことがあり、また、用いる脂肪族不飽和ジカルボン酸の割合が過大である場合は、得られるトナーに十分な帯電性が得られないことがある。
多価アミンモノマーとしては、例えばエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ポリアミン;イソポロンジアミン、シクロヘキシレンジアミンなどの脂環式ポリアミン;キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタンなどの芳香族ポリアミンなどが挙げられる。これらのうち、脂肪族トリアミンを用いることが好ましく、特に、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、1,3−ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミンの単独物、または、これらの単独物とジエチレントリアミンとの混合物を用いることが好ましい。
上記の多価カルボン酸モノマーと多価アミンモノマーの比率は、多価カルボン酸のカルボキシル基[COOH]と、多価アミンモノマーのアミノ基[NH2 ]との当量比[COOH]/[NH2 ]が、通常0.6〜1.4、好ましくは0.7〜1.3、さらに好ましくは0.8〜1.2である。
未変性のポリアミド樹脂を合成するための触媒としては、従来公知の種々の触媒を使用することができる。
スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂を得るための未変性のポリアミド樹脂は、酸価とアミン価の合計が通常50mg・KOH/g以下、好ましくは30mg・KOH/g以下であり、さらに好ましくは20mg・KOH/g以下である。
未変性のポリアミド樹脂の酸価とアミン価の合計が上記の範囲にあることにより、トナーに優れた帯電性が得られる。
酸価は、JIS K 0070に準拠し、ジエチルエーテル/エタノール混合溶剤の代わりに、溶剤としてテトラヒドロフランを用い、滴定法として電位差滴定を採用して測定されるものである。
また、アミン価は、試料(ポリアミド樹脂)1gを、トルエン:イソプロピルアルコール=1:1の容量混合物100mLに溶解させ、この溶液に1/30N塩酸−メタノール溶液を滴下し、電位差適定によって測定されるものである。
スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂を得るための未変性のポリアミド樹脂は、ガラス転移点が40〜70℃であることが好ましく、より好ましくは50〜65℃の範囲である。
また、当該未変性のポリアミド樹脂の数平均分子量(Mn)は、500〜20,000であることが好ましく、より好ましくは1,000〜15,000の範囲である。
当該未変性のポリアミド樹脂は、用いる多価カルボン酸モノマーおよび/または多価アミンモノマーとして、カルボン酸価数またはアミン価数を選択することなどによって、一部枝分かれ構造や架橋構造などが形成されていてもよい。
〔重合開始剤〕
重合工程(2)においては、ラジカル重合開始剤の存在下で重合を行うことが好ましく、ラジカル重合開始剤の添加の時期は特に制限されないが、ラジカル重合の制御が容易であるという点で、混合工程(1)の後で添加することが好ましい。
重合開始剤としては、公知の種々の重合開始剤が好適に用いられる。具体的には、例えば過酸化水素、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、過メトキシ酢酸−tert−ブチル、過N−(3−トルイル)パルミチン酸−tert−ブチルなどの過酸化物類;2,2′−アゾビス(2−アミノジプロパン)塩酸塩、2,2′−アゾビス−(2−アミノジプロパン)硝酸塩、1,1′−アゾビス(1−メチルブチロニトリル−3−スルホン酸ナトリウム)、4,4′−アゾビス−4−シアノ吉草酸、ポリ(テトラエチレングリコール−2,2′−アゾビスイソブチレート)などのアゾ化合物などが挙げられる。
〔連鎖移動剤〕
また、当該重合工程(2)においては、スチレン−アクリル系重合体セグメントの分子量を調整することを目的として、一般的に用いられる連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては特に限定されるものではなく、例えばアルキルメルカプタン、メルカプト脂肪酸エステルなどを挙げることができる。
連鎖移動剤は、上記の混合工程において樹脂材料と共に混合させておくことが好ましい。
連鎖移動剤の添加量は、所望するスチレン−アクリル系重合体セグメントの分子量や分子量分布によって異なるが、具体的には芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体、並びに両反応性モノマーの合計量に対して、0.1〜5質量%の範囲で添加することが好ましい。
重合工程(2)における重合温度は、特に限定されず、芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体間の重合および未変性のポリアミド樹脂への結合が進行する範囲において適宜選択することができる。重合温度としては、例えば、85℃以上125℃以下であることが好ましく、90℃以上120℃以下であることがより好ましく、95℃以上115℃以下であることがさらに好ましい。
スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂の作製においては、重合工程後の残留モノマー量など乳化物からの揮発性有機物質が、1,000ppm以下に抑制されることが実用上好ましく、より好ましくは500ppm以下、さらに好ましくは200ppm以下である。
〔スチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂の作製方法〕
スチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂を製造する方法としては、上述のスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂の作製方法と同様のスキームを使用することができる。代表的な方法としては、次の3つが挙げられる。
(A−1)ポリエステルポリアミドセグメントを予め重合しておき、当該ポリエステルポリアミドセグメントに両反応性モノマーを反応させ、さらに、スチレン−アクリル系重合体セグメントを形成するための芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体を反応させることにより、スチレン−アクリル系重合体セグメントを形成する方法。
(A−2)スチレン−アクリル系重合体セグメントを予め重合しておき、当該スチレン−アクリル系重合体セグメントに両反応性モノマーを反応させ、さらに、ポリエステルポリアミドセグメントを形成するための多価カルボン酸モノマーおよび多価アルコールモノマーおよび多価アミンモノマーを反応させることにより、ポリエステルポリアミドセグメントを形成する方法。
(B)ポリエステルポリアミドセグメントおよびスチレン−アクリル系重合体セグメントをそれぞれ予め重合しておき、これらに両反応性モノマーを反応させることにより、両者を結合させる方法。
(A−1)の方法について具体的に説明すると、上述のスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂の作製方法において、未変性のポリアミド樹脂の代わりに未変性のポリエステルポリアミド樹脂を用いることの他は同様に行うことができる。
〔ポリエステルポリアミド樹脂〕
本発明に係るスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂を作製するために用いる、ポリエステルポリアミドセグメントとなるポリエステルポリアミド樹脂は、多価カルボン酸モノマー(誘導体)、並びに、多価アルコールモノマーおよび多価アミンモノマーを原料として適宜の触媒の存在下で重縮合反応によって製造されたものとすることができる。
多価カルボン酸モノマー誘導体としては、多価カルボン酸モノマーのアルキルエステル、酸無水物および酸塩化物を用いることができる。
多価カルボン酸モノマーおよび多価アミンモノマーとしては、上記に挙げたものを挙げることができる。
多価アルコールモノマーとしては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、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などの2価のアルコール;グリセリン、ペンタエリスリトール、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラエチロールベンゾグアナミンなどの3価以上のポリオールなどを挙げることができる。
上記の多価カルボン酸モノマーと多価アミンモノマーと多価アルコールモノマーの比率は、多価カルボン酸のカルボキシル基[COOH]と、多価アミンモノマーのアミノ基[NH2 ]および多価アルコールモノマーの水酸基[OH]の合計の当量比[COOH]/([NH2 ]+[OH])が、通常0.6〜1.4、好ましくは0.7〜1.3、さらに好ましくは0.8〜1.2である。
また、多価アミンモノマーと多価アルコールモノマーの比率は、多価アミンモノマーのアミノ基[NH2 ]と、多価アルコールモノマーの水酸基[OH]のとの当量比[NH2 ]:[OH]が、通常7:3〜10:1とされることが好ましい。
ポリエステルポリアミド樹脂を合成するための触媒としては、従来公知の種々の触媒を使用することができる。
スチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂を得るための未変性のポリエステルポリアミド樹脂は、酸価とアミン価の合計が通常50mg・KOH/g以下、好ましくは30mg・KOH/g以下であり、さらに好ましくは20mg・KOH/g以下である。
未変性のポリエステルポリアミド樹脂の酸価とアミン価の合計が上記の範囲にあることにより、トナーに優れた帯電性が得られる。
スチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂を得るための未変性のポリエステルポリアミド樹脂は、ガラス転移点が40〜70℃であることが好ましく、より好ましくは50〜65℃の範囲である。
また、当該未変性のポリエステルポリアミド樹脂の数平均分子量(Mn)は、500〜20,000であることが好ましく、より好ましくは1,000〜15,000の範囲である。
当該未変性のポリエステルポリアミド樹脂は、用いる多価カルボン酸モノマーおよび/または多価アルコールモノマーおよび/または多価アミンモノマーとして、カルボン酸価数またはアミン価数を選択することなどによって、一部枝分かれ構造や架橋構造などが形成されていてもよい。
〔コア粒子〕
本発明のトナーを構成するコア粒子は、少なくともスチレン−アクリル系樹脂を含むコア樹脂を含有するものであって、着色剤を含有したものであっても、着色剤を含有しないものであってもよい。コア粒子を構成するコア樹脂は、トナー粒子においてシェル樹脂と共に結着樹脂を構成する。
コア粒子を構成するコア樹脂は、スチレン−アクリル系樹脂の他に、従来から電子写真用トナーの結着樹脂として用いられる樹脂を含んでもよく、このようなその他の樹脂としては、公知の種々の樹脂を用いることができる。
〔スチレン−アクリル系樹脂〕
スチレン−アクリル系樹脂を形成するために用いられる重合性単量体としては、上記に挙げた芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体を挙げることができる。上記の芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体は、それぞれ1種単独で、またはそれぞれ2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合性単量体として、上記の芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体と共に、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、酢酸ビニルなどや、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、エチレン、プロピレン、ブチレン塩化ビニル、N−ビニルピロリドン、ブタジエンなどを用いることもできる。
また、重合性単量体として、上記の芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体と共に、多官能ビニル系単量体を用いることもできる。多官能ビニル系単量体としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキしレングリコールなどのジアクリレート;ジビニルベンゼン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパンなどの三級以上のアルコールのジメタクリレートおよびトリメタクリレートなどが挙げられる。
コア樹脂を得るための重合性単量体全体における多官能ビニル系単量体の割合(共重合比)は、通常0.001〜5質量%とされ、好ましくは0.003〜2質量%、より好ましくは0.01〜1質量%とされる。
多官能ビニル系単量体の使用により、テトラヒドロフランに不溶のゲル成分が生成されるが、ゲル成分は、コア樹脂全体の40質量%以下とされることが好ましく、より好ましくは20質量%以下である。
コア樹脂におけるスチレン−アクリル系樹脂の含有割合は、コア樹脂100質量%中において75〜100質量%であることが好ましく、80〜100質量%であることがさらに好ましい。
以上のコア樹脂は、ガラス転移点が30〜60℃であることが好ましく、より好ましくは30〜50℃である。また、軟化点が80〜110℃であることが好ましく、より好ましくは90〜100℃である。
コア樹脂のガラス転移点および軟化点は、測定試料としてコア樹脂を用いて上述と同様に測定されるものである。
〔着色剤〕
コア粒子が着色剤を含有したものとして構成される場合の着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、染料、顔料などを任意に使用することができる。
カーボンブラックとしてはチャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックなどを用いることができる。
磁性体としては鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属、これらの金属を含む合金、フェライト、マグネタイトなどの強磁性金属の化合物などを用いることができる。
また、顔料としてはC.I.ピグメントレッド2、同3、同5、同7、同15、同16、同48:1、同48:3、同53:1、同57:1、同81:4、同122、同123、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同208、同209、同222、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、C.I.ピグメントイエロー3、同9、同14、同17、同35、同36、同65、同74、同83、同93、同94、同98、同110、同111、同138、同139、同153、同155、同180、同181、同185、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントブルー15:3、同15:4、同60、中心金属が亜鉛、チタン、マグネシウムなどであるフタロシアニン顔料などを用いることができ、これらの混合物も用いることができる。染料としてはC.I.ソルベントレッド1、同3、同14、同17、同18、同22、同23、同49、同51、同52、同58、同63、同87、同111、同122、同127、同128、同131、同145、同146、同149、同150、同151、同152、同153、同154、同155、同156、同157、同158、同176、同179、ピラゾロトリアゾールアゾ染料、ピラゾロトリアゾールアゾメチン染料、ピラゾロンアゾ染料、ピラゾロンアゾメチン染料、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95などを用いることができ、またこれらの混合物も用いることができる。
着色剤の数平均一次粒子径は種類により異なるが、概ね10〜200nm程度であることが好ましい。
コア粒子が着色剤を含有したものとして構成される場合のトナーにおける着色剤の含有割合は、結着樹脂全量に対して1〜30質量%であることが好ましく、より好ましくは2〜20質量%である。
〔トナーの製造方法〕
本発明のトナーは、公知の種々の方法によって製造することができるが、コア粒子の表面に均一にシェル層を形成させることができることから、水系媒体に分散されたコア樹脂微粒子と着色剤微粒子などを凝集、融着させてコア粒子を形成し、当該コア粒子の表面にシェル樹脂微粒子を凝集、融着させることによりトナー粒子が得られる乳化重合凝集法によって製造することが好ましい。
本発明のトナーを、乳化重合凝集法によって製造する場合の、着色剤を含有するトナーの製造例を具体的に示すと、
(1−1)水系媒体中において、シェル樹脂によるシェル樹脂微粒子を形成して当該シェル樹脂微粒子が分散されてなる分散液を調製するシェル樹脂微粒子分散液調製工程、
(1−2)水系媒体中において、コア樹脂によるコア樹脂微粒子を重合により形成して当該コア樹脂微粒子が分散されてなる分散液を調製するコア樹脂重合工程、
(1−3)水系媒体中に、着色剤による着色剤微粒子が分散されてなる分散液を調製する着色剤微粒子分散液調製工程、
(2)水系媒体中でコア樹脂微粒子および着色剤微粒子を凝集させてコア粒子を形成するコア粒子形成工程、
(3)コア粒子が分散されてなる水系媒体中に、シェル樹脂微粒子を添加してコア粒子の表面にシェル樹脂微粒子を凝集、融着させてコア−シェル構造を有するトナー母体粒子を形成するシェル化工程、
(4)熱エネルギーにより熟成させて、トナー母体粒子の形状を調整する熟成工程、
(5)トナー母体粒子の分散系(水系媒体)からトナー母体粒子を濾別し、当該トナー母体粒子から界面活性剤などを除去する洗浄工程、
(6)洗浄処理されたトナー母体粒子を乾燥する乾燥工程、
から構成され、必要に応じて、
(7)乾燥処理されたトナー粒子母体に外添剤を添加する外添剤添加工程
を加えることができる。
(1−1)シェル樹脂微粒子分散液調製工程
このシェル樹脂微粒子分散液調製工程において、シェル樹脂微粒子の分散液は、例えば、超音波分散法、ビーズミル分散法などにより、界面活性剤を添加した水系直接分散法により得ることができる。
このシェル樹脂微粒子分散液調製工程において得られるシェル樹脂微粒子の平均粒子径は、体積基準のメジアン径で例えば50〜500nmの範囲にあることが好ましい。
なお、体積基準のメジアン径は、「UPA−150」(マイクロトラック社製)を用いて測定したものである。
本発明において、「水系媒体」とは、水50〜100質量%と、水溶性の有機溶媒0〜50質量%とからなる媒体をいう。水溶性の有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフランを例示することができ、得られる樹脂を溶解しないアルコール系有機溶媒が好ましい。
〔界面活性剤〕
水系媒体中には、分散させた微粒子の凝集を防ぐために、分散安定剤が添加されていることが好ましい。
分散安定剤としては、公知の種々のカチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤などの界面活性剤を使用することができる。
カチオン性界面活性剤の具体例としては、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデイシルトリメチルアンオニウムブロマイドなどが挙げられる。
ノニオン性界面活性剤の具体例としては、ドデシルポリオキシエチレンエーテル、ヘキサデシルポリオキシエチレンエーテル、ノリルフェニルポリキオシエチレンエーテル、ラウリルポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンモノオレアートポリオキシエチレンエーテル、スチリルフェニルポリオキシエチレンエーテル、モノデカノイルショ糖などが挙げられる。
アニオン性界面活性剤の具体例としては、ステアリン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウムなどの脂肪族石鹸や、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレン(2)ラウリルエーテル硫酸ナトリウムなどが挙げることができる。
以上の界面活性剤は、所望に応じて、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
(1−2)コア樹脂重合工程
このコア樹脂重合工程においては、コア樹脂微粒子が形成されて、これがコア粒子形成工程に供される。
具体的には、コア樹脂に係る樹脂微粒子は、臨界ミセル濃度(CMC)以下の界面活性剤を含有した水系媒体中に、コア樹脂を形成するための重合性単量体に、必要に応じてワックスや荷電制御剤などのその他のトナー構成成分を溶解あるいは分散させた単量体溶液を添加し、機械的エネルギーを加えて液滴を形成させ、次いで、水溶性のラジカル重合開始剤を添加して、液滴中において重合反応を進行させる。なお、前記液滴中に油溶性の重合開始剤が含有されていてもよい。このようなコア樹脂重合工程においては、機械的エネルギーを付与して強制的に乳化(液滴の形成)処理が必須となる。かかる機械的エネルギーの付与手段としては、ホモミキサー、超音波、マントンゴーリンなどの強い撹拌または超音波振動エネルギーの付与手段を挙げることができる。
このコア樹脂重合工程において形成させるコア樹脂微粒子は、組成の異なる樹脂よりなる2層以上の構成のものとすることもでき、この場合、常法に従った乳化重合処理(第1段重合)により調製した第1樹脂粒子の分散液に、重合開始剤と重合性単量体とを添加し、この系を重合処理(第2段重合)する方法を採用することができる。
コア樹脂重合工程において界面活性剤を使用する場合は、界面活性剤として、例えば上述のシェル樹脂微粒子分散液調製工程において使用することのできる界面活性剤として挙げたものと同じものを使用することができる。
本発明のトナー粒子中には、結着樹脂および着色剤の他に、必要に応じてワックスや荷電制御剤、磁性粉などの内添剤が含有されていてもよく、このような内添剤は、前述のように、例えば、このコア樹脂重合工程において、予め、コア樹脂を形成するための単量体溶液に溶解または分散させておくことによってコア粒子中に導入することができる。
また、このような内添剤は、別途内添剤のみよりなる内添剤微粒子の分散液を調製し、コア粒子形成工程においてコア樹脂微粒子および着色剤微粒子と共に当該内添剤微粒子を凝集させることにより、トナー粒子中に導入することもできるが、コア樹脂重合工程において予め導入しておく方法を採用することが好ましい。
〔ワックス〕
ワックスとしては、例えば、低分子量ポリエチレンワックス、低分子量ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスのような炭化水素系ワックス類、カルナウバワックス、ペンタエリスリトールベヘン酸エステル、ベヘン酸ベヘニル、クエン酸ベヘニルなどのエステルワックス類などが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
ワックスとしては、トナーの低温定着性および離型性を確実に得る観点から、その融点が50〜95℃であるものを用いることが好ましい。
ワックスの含有割合は、結着樹脂全量に対して2〜20質量%であることが好ましく、より好ましくは3〜18質量%、さらに好ましくは4〜15質量%である。
〔帯電制御剤〕
また、本発明に係るトナー粒子中に、荷電制御剤を含有させる場合は、荷電制御剤としては、公知の種々のものを使用することができる。
荷電制御剤としては、水系媒体中に分散することができる公知の種々の化合物を用いることができ、具体的には、ニグロシン系染料、ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、サリチル酸金属塩あるいはその金属錯体などが挙げられる。
荷電制御剤の含有割合は、結着樹脂全量に対して0.1〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量%とされる。
〔重合開始剤〕
コア樹脂重合工程において使用される重合開始剤としては、上記と同様のものを使用することができる。
〔連鎖移動剤〕
コア樹脂重合工程においては、コア樹脂の分子量を調整することを目的として、一般的に用いられる連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては上記と同様のものを使用することができる。
このコア樹脂重合工程において得られるコア樹脂微粒子の平均粒子径は、体積基準のメジアン径で例えば50〜500nmの範囲にあることが好ましい。
なお、体積基準のメジアン径は、「UPA−150」(マイクロトラック社製)を用いて測定したものである。
(1−3)着色剤微粒子分散液調製工程
着色剤微粒子分散液は、着色剤を水系媒体中に分散することにより調製することができる。着色剤の分散処理は、着色剤が均一に分散されることから、水系媒体中において界面活性剤濃度を臨界ミセル濃度(CMC)以上にした状態で行われることが好ましい。着色剤の分散処理に使用する分散機としては、公知の種々の分散機を用いることができる。
使用される界面活性剤としては、例えば上述の界面活性剤と同様のものを挙げることができる。
この着色剤微粒子分散液調製工程において調製される着色剤微粒子分散液中の着色剤微粒子の分散径は、体積基準のメジアン径で10〜300nmとされることが好ましい。
この着色剤微粒子分散液中の着色剤微粒子の体積基準のメジアン径は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800(大塚電子社製)」で測定されるものである。
着色剤は、例えば、コア樹脂重合工程において、予めコア樹脂を形成するための単量体溶液に溶解または分散させておくことによって、トナー粒子中に導入してもよい。
(2)コア粒子形成工程
このコア粒子形成工程においては、必要に応じて、コア樹脂微粒子および着色剤微粒子と共に、ワックスや荷電制御剤などのその他のトナー構成成分の微粒子を凝集させることもできる。
コア樹脂微粒子および着色剤微粒子を凝集、融着する具体的な方法としては、水系媒体中に凝集剤を臨界凝集濃度以上となるよう添加し、次いで、コア樹脂微粒子のガラス転移点以上であって、かつ、これら混合物の融解ピーク温度(℃)以上の温度に加熱することによって、コア樹脂微粒子および着色剤微粒子などの微粒子の塩析を進行させると同時に融着を並行して進め、所望の粒子径まで成長したところで、凝集停止剤を添加して粒子成長を停止させ、さらに、必要に応じて粒子形状を制御するために加熱を継続して行う方法である。
この方法においては、凝集剤を添加した後に放置する時間をできるだけ短くして速やかにコア樹脂微粒子のガラス転移点以上であって、かつ、これら混合物の融解ピーク温度(℃)以上の温度に加熱することが好ましい。この理由は明確ではないが、塩析した後の放置時間によっては粒子の凝集状態が変動して粒径分布が不安定になったり、融着させた粒子の表面性が変動したりする問題が発生することが懸念されるためである。この昇温までの時間としては通常30分間以内であることが好ましく、10分間以内であることがより好ましい。また、昇温速度としては1℃/分以上であることが好ましい。昇温速度の上限は特に規定されるものではないが、急速な融着の進行による粗大粒子の発生を抑制する観点から、15℃/分以下とすることが好ましい。さらに、反応系がガラス転移点以上の温度に到達した後、当該反応系の温度を一定時間保持することにより、融着を継続させることが肝要である。これにより、コア粒子の成長と、融着とを効果的に進行させることができ、最終的に得られるトナー粒子の耐久性を向上することができる。
〔凝集剤〕
このコア粒子形成工程において使用する凝集剤としては、特に限定されるものではないが、金属塩から選択されるものが好適に使用される。金属塩としては、例えばナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属の塩などの一価の金属塩;カルシウム、マグネシウム、マンガン、銅などの二価の金属塩;鉄、アルミニウムなどの三価の金属塩などが挙げられる。具体的な金属塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガンなどを挙げることができ、これらの中で、より少量で凝集を進めることができることから、二価の金属塩を用いることが特に好ましい。これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
コア粒子形成工程において界面活性剤を使用する場合は、界面活性剤として、例えば上述のシェル樹脂微粒子分散液調製工程において使用することのできる界面活性剤として挙げたものと同じものを使用することができる。
このコア粒子形成工程において得られるコア粒子の粒径は、例えば体積基準のメジアン径(D50)が2〜9μmであることが好ましく、より好ましくは4〜7μmである。
コア粒子の体積基準のメジアン径は、「コールターマルチサイザー3」(コールター・ベックマン社製)によって測定されるものである。
(3)シェル化工程
このシェル化工程においては、コア粒子の分散液中にシェル樹脂微粒子を添加してコア粒子の表面にシェル樹脂微粒子を凝集、融着させ、コア粒子の表面にシェル層を被覆させてトナー母体粒子を形成する。
具体的には、コア粒子の分散液はコア粒子形成工程における温度を維持した状態でシェル樹脂微粒子の分散液を添加し、加熱撹拌を継続しながら数時間かけてゆっくりとシェル樹脂微粒子をコア粒子の表面に凝集、融着させることによってコア粒子の表面に厚さ100〜300nmのシェル層を被覆させてトナー母体粒子を形成する。加熱撹拌時間は、1〜7時間が好ましく、3〜5時間が特に好ましい。
(4)熟成工程
上記のコア粒子形成工程およびシェル化工程における加熱温度の制御によりある程度トナーにおけるトナー粒子の形状の均一化を図ることができるが、さらなる形状の均一化を図るために、熟成工程を経る。
この熟成工程は、加熱温度と時間の制御を行うことにより、粒径が一定で分布が狭く形成したトナー母体粒子表面が平滑だが均一な形状を有するものとなるよう制御する。具体的には、コア粒子形成工程およびシェル化工程において加熱温度を低めにして樹脂微粒子同士の融着の進行を抑制させて均―化を促進させ、この熟成工程においても加熱温度を低めに、かつ、時間を長くしてトナー母体粒子を所望の平均円形度となる、すなわち表面が均一な形状のものとなるよう制御する。
(5)洗浄工程〜(6)乾燥工程
洗浄工程および乾燥工程は、公知の種々の方法を採用して行うことができる。
(7)外添剤添加工程
この外添剤添加工程は、乾燥処理したトナー母体粒子に必要に応じて外添剤を添加、混合する工程である。
乾燥工程までの工程を経て作製されたトナー母体粒子は、そのままトナー粒子として使用することが可能であるが、トナーとしての帯電性能や流動性、あるいはクリーニング性を向上させる観点から、その表面に公知の無機微粒子や有機微粒子などの粒子、滑材を外添剤として添加することが好ましい。
外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
無機微粒子としては、例えばシリカ微粒子、アルミナ微粒子、酸化チタン微粒子などの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。
これら無機微粒子は、耐熱保管性および環境安定性の観点から、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、シリコーンオイルなどによって表面処理が行われたものであることが好ましい。
これらの外添剤の添加量は、トナー母体粒子100質量部に対して0.05〜5質量部、好ましくは0.1〜3質量部とされる。
外添剤の添加方法としては、乾燥されたトナー母体粒子に外添剤を粉体で添加する乾式法が挙げられ、混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミルなどの機械式の混合装置が挙げられる。
〔トナーの平均粒径〕
本発明のトナーの平均粒径は、例えば体積基準のメジアン径(D50)で3〜10μmであることが好ましい。この粒径は、例えば乳化重合凝集法を採用して製造する場合には、使用する凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。
体積基準のメジアン径が上記の範囲にあることにより、例えば1200dpi(dpi;1インチ(2.54cm)あたりのドット数)レベルの非常に微小なドット画像を忠実に再現することができる。
トナーの体積基準のメジアン径は「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用ソフト「Software V3.51」を搭載したコンピューターシステムを接続した測定装置を用いて測定・算出されるものである。具体的には、トナー0.02gを、界面活性剤溶液20mL(トナー粒子の分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー粒子分散液を調製し、このトナー粒子分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。ここで、この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャ径を100μmにして頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒子径が体積基準のメジアン径とされる。
〔トナー粒子の平均円形度〕
本発明のトナーは、このトナーを構成する個々のトナー粒子について、転写効率の向上の観点から、下記式(T)で示される円形度の算術平均値が0.850〜0.990であることが好ましい。
式(T):円形度=粒子投影像と同等の投影面積を有する真円の周囲長/粒子投影像の周囲長
ここで、トナー粒子の平均円形度は「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いて測定される値である。
具体的には、トナー粒子を界面活性剤水溶液に湿潤させ、超音波分散を1分間行い、分散した後、「FPIA−2100」を用い、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3000〜10000個の適正濃度で測定を行う。この範囲であれば、再現性のある測定値が得られる。
以上のようなトナーによれば、シェル層に、スチレン−アクリル変性アミド結合含有樹脂が含有されているために、コア粒子とシェル層との高い親和性が得られて当該シェル層が薄層で均一なものとされているので、優れた耐熱保管性が得られると共に、定着分離性、並びに、形成された定着画像における優れた折り目定着性およびこすり定着性が得られ、さらに、現像器内において撹拌されても破砕されることのない耐破砕性が十分に得られ、その結果、高速機などの高機能機においても高い画質の画像が得られる。
〔現像剤〕
本発明のトナーは、磁性また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の従来から公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、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15〜100μmのものが好ましく、25〜80μmのものがより好ましい。
〔画像形成装置〕
本発明のトナーは、一般的な電子写真方式の画像形成方法に用いることができ、このような画像形成方法が行われる画像形成装置としては、例えば静電潜像担持体である感光体と、トナーと同極性のコロナ放電によって当該感光体の表面に一様な電位を与える帯電手段と、一様に帯電された感光体の表面上に画像データに基づいて像露光を行うことにより静電潜像を形成させる露光手段と、トナーを感光体の表面に搬送して前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像手段と、当該トナー像を必要に応じて中間転写体を介して画像支持体に転写する転写手段と、画像支持体上のトナー像を定着させる定着手段を有するものを用いることができる。このような構成を有する画像形成装置の中でも、複数の感光体に係る画像形成ユニットが中間転写体に沿って設けられた構成のカラー画像形成装置、特に、感光体が中間転写体上に直列配置させたタンデム型カラー画像形成装置に好適に用いることができる。
また、本発明のトナーは、定着温度(定着部材の表面温度)が100〜200℃とされる比較的低温のものにおいて好適に用いることができる。
さらに、本発明のトナーは、静電潜像担持体の線速が100〜500mm/secとされる高速機に好適に用いることができる。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明の実施形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔トナーの製造例1〕
(1)コア樹脂微粒子分散液の調製工程
(1−1)第1段重合
撹拌装置、温度センサー、温度制御装置、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に予めアニオン性界面活性剤「ラウリル硫酸ナトリウム」2.0質量部をイオン交換水2900質量部に溶解させたアニオン性界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。
このアニオン性界面活性剤溶液に重合開始剤「過硫酸カリウム(KPS)」9.0質量部を添加し、内温を78℃とさせた後、
スチレン 540質量部
n−ブチルアクリレート 154質量部
メタクリル酸 77質量部
n−オクチルメルカプタン 17質量部
からなる単量体溶液〔1〕を3時間かけて滴下した。滴下終了後、78℃において1時間にわたって加熱・撹拌することによって重合(第1段重合)を行うことにより、「樹脂微粒子〔a1〕」の分散液を調製した。
(1−2)第2段重合:中間層の形成
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、
スチレン 94質量部
n−ブチルアクリレート 27質量部
メタクリル酸 6質量部
n−オクチルメルカプタン 1.7質量部
からなる溶液に、離型剤としてパラフィンワックス(融点:73℃)51質量部を添加し、85℃に加温して溶解させて単量体溶液〔2〕を調製した。
一方、アニオン性界面活性剤「ラウリル硫酸ナトリウム」2質量部をイオン交換水1100質量部に溶解させた界面活性剤溶液を90℃に加温し、この界面活性剤溶液に上記の「樹脂微粒子〔a1〕」の分散液を、樹脂微粒子〔a1〕の固形分換算で28質量部添加した後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス」(エム・テクニック社製)により、前記単量体溶液〔2〕を4時間混合・分散させ、分散粒子径350nmの乳化粒子を含有する分散液を調製し、この分散液に重合開始剤「KPS」2.5質量部をイオン交換水110質量部に溶解させた開始剤水溶液を添加し、この系を90℃において2時間にわたって加熱・撹拌することによって重合(第2段重合)を行うことにより、「樹脂微粒子〔a11〕」の分散液を調製した。
(1−3)第3段重合:外層の形成
上記の「樹脂微粒子〔a11〕」の分散液に、重合開始剤「KPS」2.5質量部をイオン交換水110質量部に溶解させた開始剤水溶液を添加し、80℃の温度条件下において、
スチレン 230質量部
n−ブチルアクリレート 78質量部
メタクリル酸 16質量部
n−オクチルメルカプタン 4.2質量部
からなる単量体溶液〔3〕を1時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間にわたって加熱・撹拌することによって重合(第3段重合)を行った。その後、28℃まで冷却し、アニオン性界面活性剤溶液中にコア樹脂微粒子〔A〕が分散された「コア樹脂微粒子〔A〕の分散液」を作製した。
コア樹脂微粒子〔A〕のガラス転移点は45℃、軟化点は100℃であった。
(2)シェル樹脂微粒子分散液の調製工程
(2−1)シェル樹脂(スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂B1)の合成
窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した容量10リットルの四つ口フラスコに、
テレフタル酸 85質量部
フマル酸 60質量部
エチレンジアミン 60質量部
触媒(オクチル酸スズ) 1.5質量部
を入れ、200℃で8時間縮重合反応させ、さらに、8kPaで1時間反応させ、160℃まで冷却した後、
アクリル酸 10質量部
スチレン 30質量部
ブチルアクリレート 7質量部
重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド) 10質量部
の混合物を滴下ロートにより1時間かけて滴下し、滴下後、160℃に保持したまま、1時間付加重合反応を継続させた後、200℃に昇温し、10kPaで1時間保持した後、アクリル酸、スチレン、ブチルアクリレートを除去することにより、スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂〔B1〕を得た。
このスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂〔B1〕のガラス転移点は61℃、軟化点は108℃であった。
(2−2)シェル樹脂微粒子分散液の調製
得られたスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂〔B1〕100質量部を、「ランデルミル 形式:RM」(徳寿工作所社製)で粉砕し、予め作製した0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液638質量部と混合し、撹拌しながら超音波ホモジナイザー「US−150T」(日本精機製作所製)を用いてV−LEVEL、300μAで30分間超音波分散し、体積基準のメジアン径(D50)が250nmであるシェル樹脂微粒子〔B1〕が分散された「シェル樹脂微粒子〔B1〕の分散液」を作製した。
(3)着色剤微粒子分散液の調製工程
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に撹拌溶解し、この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック「モーガルL」(キャボット社製)420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子〔C〕が分散されてなる「着色剤微粒子〔C〕の分散液」を調製した。この分散液における着色剤微粒子〔C〕の粒子径を、マイクロトラック粒度分布測定装置「UPA−150」(日機装社製)を用いて測定したところ、117nmであった。
(4)凝集、融着−熟成−洗浄−乾燥−外添剤添加工程
撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた反応容器に、「コア樹脂微粒子〔A〕の分散液」を固形分換算で288質量部、イオン交換水2000質量部を投入し、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
その後、「着色剤微粒子〔C〕の分散液」を固形分換算で40質量部投入し、次いで、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて添加した。その後、3分間放置した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて80℃まで昇温し、80℃を保持したまま粒子成長反応を継続した。この状態で「コールターマルチサイザー3」(コールター・ベックマン社製)にてコア粒子の粒径を測定し、体積基準のメジアン径(D50)が6.0μmになった時点で、「シェル樹脂微粒子〔B1〕の分散液」を固形分換算で72質量部を30分間かけて投入し、反応液の上澄みが透明になった時点で、塩化ナトリウム190質量部をイオン交換水760質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。さらに、昇温を行い、90℃の状態で加熱撹拌することにより、粒子の融着を進行させ、トナーの平均円形度の測定装置「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いて(HPF検出数を4000個)平均円形度が0.945になった時点で30℃に冷却し、「トナー粒子〔1〕の分散液」を得た。
この「トナー粒子〔1〕の分散液」を遠心分離機で固液分離し、トナー粒子のウェットケーキを形成し、これを遠心分離機を用いて濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで35℃のイオン交換水で洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー」(セイシン企業社製)に移し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥した。
乾燥させたトナー粒子〔1〕に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm)1質量%および疎水性チタニア(数平均一次粒子径=20nm)0.3質量%を添加し、ヘンシェルミキサーにより混合することにより、トナー〔1〕を作製した。
〔トナーの作製例2〕
トナーの作製例1において、「シェル樹脂微粒子〔B〕の分散液」の代わりに、以下のように得た「シェル樹脂微粒子〔B2〕の分散液」を用いたことの他は同様にして、トナー〔2〕を作製した。
(1)シェル樹脂(スチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂B2)の合成
窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した容量10リットルの四つ口フラスコに、
テレフタル酸 85質量部
フマル酸 60質量部
エチレンジアミン 45質量部
触媒(オクチル酸スズ) 1.5質量部
を入れ、200℃で5時間縮重合反応させ、150℃まで冷却した後、
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 52質量部
を20分かけて添加し、反応温度を190℃に上昇しさらに反応を継続させた。2時間縮重合反応させて160℃まで冷却した後、
アクリル酸 10質量部
スチレン 30質量部
ブチルアクリレート 7質量部
重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド) 10質量部
の混合物を滴下ロートにより1時間かけて滴下し、滴下後、160℃に保持したまま、1時間付加重合反応を継続させた後、200℃に昇温し、10kPaで1時間保持した後、アクリル酸、スチレン、ブチルアクリレートを除去することにより、スチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂〔B2〕を得た。
このスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂〔B2〕のガラス転移点は60℃、軟化点は107℃であった。
(2)シェル樹脂微粒子分散液の調製
得られたスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂〔B2〕100質量部を、「ランデルミル 形式:RM」(徳寿工作所社製)で粉砕し、予め作製した0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液638質量部と混合し、撹拌しながら超音波ホモジナイザー「US−150T」(日本精機製作所製)を用いてV−LEVEL、300μAで30分間超音波分散し、体積基準のメジアン径(D50)が250nmであるシェル樹脂微粒子〔B2〕が分散された「シェル樹脂微粒子〔B2〕の分散液」を作製した。
〔トナーの作製例3〜12〕
トナーの作製例1の(2−2)シェル樹脂微粒子分散液の調製工程において、スチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂〔B1〕100質量部の代わりに、スチレンーアクリル変性ポリアミド樹脂〔B1〕および/または上記のスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂〔B2〕を、表1に示される質量比で合計100質量部用いることの他は同様にして、トナー〔3〕〜〔12〕を作製した。
〔現像剤の製造例1〜12〕
(1)キャリアの作製
フェライトコア100質量部とシクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート(共重合比5/5)の共重合体樹脂粒子5質量部とを、撹拌羽根付き高速混合機に投入し、120℃で30分間撹拌混合して機械的衝撃力の作用でフェライトコアの表面に樹脂コート層を形成させることにより、体積基準のメジアン径が50μmであるキャリアを得た。
キャリアの体積基準のメジアン径は、湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック社製)により測定した。
(2)トナーとキャリアの混合
トナー〔1〕〜〔12〕の各々に対して、上記のキャリアをトナー濃度が6%となるように添加し、ミクロ型V型混合機(筒井理化学器株式会社)によって回転速度45rpmで30分間混合することにより、現像剤〔1〕〜〔12〕を製造した。
以上の現像剤〔1〕〜〔12〕を用いて、定着強度、定着分離性、耐熱保管性および耐破砕性について評価した。
(1)定着強度
(1−1)折り目定着性
市販のカラー複合機「bizhub PRO C6500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)を用い、紙「NPi上質紙128g/m2 」(日本製紙製)上に、白紙に対する相対濃度(画像濃度)が0.8のベタ画像を定着温度160℃/120℃で定着させてテストプリントを得た。このテストプリントについて、これを折り曲げたときに折り曲げ部分におけるトナーの剥がれの割合(折り目定着率)を、以下のように算出し、これにより折り目定着性を評価した。結果を表1に示す。
折り目定着率は、具体的には、テストプリントを折り曲げ、折り曲げ端を3回指で擦った後、テストプリントを開き、ベタ画像を「JKワイパー」(株式会社クレシア製)で3回拭き取った後、折り曲げ箇所におけるベタ画像の画像濃度を測定し、下記式(1)に従って算出した。画像濃度は、マクベス反射濃度計「RD−918」により測定した。なお、折り目定着性が70%以上であれば実用上問題なく、合格と判断される。
式(1):折り目定着率(%)={(折り曲げ後の画像濃度)/(折り曲げ前の画像濃度)}×100
(1−2)こすり定着性
市販のカラー複合機「bizhub PRO C6500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)を用い、紙「NPi上質紙128g/m2 」(日本製紙製)上に、白紙に対する相対濃度(画像濃度)が1.00±0.05のパッチ画像を定着温度160℃/120℃で定着させてテストプリントを得た。このテストプリントのパッチ画像を、平織りの晒し木綿を用いて、22g/cm2 の荷重で15回擦った後、パッチ画像の画像濃度を測定し、下記式(2)に従ってこすり定着率を算出し、これによりこすり定着強度を評価した。結果を表1に示す。
画像濃度は、マクベス反射濃度計「RD−918」により測定した。なお、こすり定着率が70%以上であれば実用上問題なく、合格と判断される。
式(2):こすり定着率(%)={(擦った後の画像濃度)/(擦る前の画像濃度)}×100
(2)定着分離性
市販のカラー複合機「bizhub PRO C6500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)」を用い、一晩常温常湿環境(温度25℃、湿度50%RH)で調湿した紙「金藤85g/m2 T目」(王子製紙社製)上に、先端に5mmの余白を残して残りの領域にトナー付着量1.0g/m2 の全ベタ画像を定着温度195℃/120℃で定着させたテストプリントを得る試験を、トナー付着量を0.1g/m2 ずつ増やしながら繰り返し行い、紙詰まり(ジャム)が発生した直前のテストプリントに係るベタ画像のトナー付着量を測定し、それを分離限界付着量として定着分離性を評価した。なお、この分離限界付着量が大きいほど定着分離性に優れ、分離限界付着量が2.0(g/m2 )以上であれば実用上問題なく、合格と判断される。結果を表1に示す。
(3)耐熱保管性
トナー0.5gを内径21mmの10mLガラス瓶に取り、蓋を閉めて、タップデンサー「KYT−2000」(セイシン企業製)を用いて室温で600回振とうした後、蓋を取った状態で温度55℃、湿度35%RHの環境下に2時間放置した。次いで、トナーを48メッシュ(目開き350μm)の篩上に、トナーの凝集物が解砕しないよう注意しながらのせて、パウダーテスター(ホソカワミクロン社製)にセットし、押さえバー、ノブナットで固定し、送り幅1mmの振動強度に調節し、10秒間振動を加えた後、篩上に残存した残存トナー量を測定し、下記式(3)により残存トナー量の比率であるトナー凝集率を算出した。なお、20%以下であれば実用上問題なく、合格と判断される。結果を表1に示す。
式(3):トナー凝集率(%)={残存トナー量(g)/0.5(g)}×100
(4)耐破砕性
市販のカラー複合機「bizhub PRO C6500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)に搭載されている現像器に、上記の現像剤を投入し、単体駆動機にて600rpmの速度で3.5時間駆動させる撹拌テストを行った後、現像器内の現像剤をサンプリングし、トナーの粒度分布を「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にて測定した。撹拌テスト後の粒度分布において、個数平均粒径における2.5μm以下のトナー粒子の比率を評価した。なお、当該比率が2%以下であれば実用上問題なく、合格と判断される。結果を表1に示す。
Figure 0005505388
以上の結果から明らかなように、本発明のトナーは比較用のトナーに比べて、定着強度、定着分離性、耐熱保管性および耐破砕性ともに優れたものであることが確認された。

Claims (3)

  1. スチレン−アクリル系樹脂を含むコア粒子の表面に、
    ポリアミドセグメントの末端にスチレン−アクリル系重合体セグメントが結合されてなるスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂、および/または、ポリエステルポリアミドセグメントの末端にスチレン−アクリル系重合体セグメントが結合されてなるスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂を含有してなるシェル層が形成されてなるトナー粒子よりなることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  2. 前記シェル層に含有されるスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂およびスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂におけるスチレン−アクリル系重合体セグメントの含有割合が5質量%以上30質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記トナー粒子における、前記シェル層に含有されるスチレン−アクリル変性ポリアミド樹脂およびスチレン−アクリル変性ポリエステルポリアミド樹脂の含有割合が5質量%以上30質量%以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。


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