JP6237710B2 - 静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Description
しかしながら、このようなトナーにおいても、光沢度の過度な上昇を抑制するにはいまだ十分ではなく、得られる画像が光沢の高いものとなって、文字画像においてはギラツキによって文字が読みにくくなる、という問題がある。また、プリントスピードの高速化に対応したトナーの更なる低温定着化、紙種拡大(コート紙などにプリントした場合)の要求に対して、問題が解決されていないのが現状である。
すなわち、低温定着性と低光沢の画像を形成する特性(低光沢性)とを両立するのは困難であり、十分な低光沢性を確保するには至っていない。
前記結着樹脂が、少なくとも非晶性ビニル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含有し、
前記静電荷像現像用トナーのゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定される分子量分布を示すクロマトグラムから算出される重量平均分子量が、50000〜90000の範囲内であり、
前記分子量分布を示すクロマトグラムにおいて、分子量が100000以上の樹脂成分の比率が、10〜20面積%の範囲内であり、
前記結晶性ポリエスエル樹脂の融点が、65〜85℃の範囲内であり、かつ、
前記結着樹脂中、前記結晶性ポリエステル樹脂の含有率が、5〜20質量%の範囲内であり、
前記結晶性ポリエステル樹脂が、多価アルコール成分と多価カルボン酸成分の重縮合反応生成物であり、
前記多価アルコール成分の炭素数(C(alcohol))と、前記多価カルボン酸成分の炭素数(C(acid))とが、下記式(1)〜(3)の関係を満たすことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
C(acid)−C(alcohol)≧4 式(1)
C(acid)≧10 式(2)
C(alcohol)≦6 式(3)
ることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
2.前記多価アルコール成分の炭素数(C(alcohol))と、前記多価カルボン酸成分の炭素数(C(acid))とが、下記式(4)の関係を満たすことを特徴とする第1項に記載の静電荷像現像用トナー。
C(acid)−C(alcohol)≧6 式(4)
3.前記結晶性ポリエステル樹脂の、前記多価アルコール成分が、1,6−ヘキサンジオールであり、前記多価カルボン酸成分が、ドデカン二酸であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の静電荷像現像用トナー。
本発明においては、融点が65〜85℃の範囲内である結晶性ポリエステル樹脂を用いているため、加熱定着時に結晶性ポリエステル樹脂が融解し非晶性樹脂と相溶することにより、樹脂を十分に軟化させることができ低温定着性を得ることができるものと考えられる。
また、分子量100000以上となるような高分子量成分は、結晶性ポリエステル樹脂と相溶が進みにくいために、トナー全体としては一定の弾性を保つことができる。したがって、加熱定着時に画像表面に凹凸形状が形成されるため、低光沢の画像を得ることができる。つまり、加熱定着時、結晶性ポリエステル樹脂は、非晶性樹脂の分子量が高くない成分とは相溶して粘度を低下させる一方で、非晶性樹脂の高分子量成分とは相溶が進みにくいために、トナー全体として一定の弾性を保つことができ、その結果、低温定着性を満足しつつ、低光沢な画像を形成することができる。
さらには、高分子量成分を含むメインバインダー中では、結晶性ポリエステル樹脂の熱運動が高分子量樹脂によりブロックされるため、結晶性ポリエステル樹脂のトナーからの脱離が生じず、長期にわたり白スジなどの画像不良がおきることなく、高品質な画像を安定して形成することができるものと推察している。
非晶性ビニル樹脂は、分子量制御性が高く、分子量100000以上となるような高分子量成分を得るのに適している。また、結晶性ポリエステル樹脂と適度に相溶するため、低温定着性と低光沢性とを両立するのに適している。
ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を用いると、メインバインダーと結晶性ポリエステル樹脂の親和性が適度に上がるために、結晶性ポリエステル樹脂のトナー母体粒子中の分散性も良好となり、低温定着化と画像安定化への効果が大きい。
なお、本発明において、非晶性樹脂ユニットの含有率は、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の合成段階における結晶性ポリエステル樹脂ユニットの原料モノマーと非晶性樹脂ユニットの原料モノマーとの総量(100質量%)に対する非晶性樹脂ユニットの原料モノマーの含有率(質量%)とする。
原料の炭素数が規定された結晶性ポリエステル樹脂は、主鎖の鎖長が異なる多価アルコール成分と多価カルボン酸とを用いて形成されていることから、炭素数の短い分岐鎖と炭素数の長い分岐鎖とが、交互にポリエステル鎖に結合されたものとなる。このため、結晶化する際、規則性が低い部分が存在すると考えられる。従って、結着樹脂を構成する結晶性ポリエステル樹脂として、原料の炭素数が規定された結晶性ポリエステル樹脂を用いることにより、熱定着において結晶性ポリエステル樹脂の融点より高い温度の熱エネルギーが付与された際に、結晶の規則性が低い部分から順次に融解していくため、良好な低温定着性が得られる。
本発明の静電荷像現像用トナーは、少なくとも結着樹脂と離型剤とを含むトナー母体粒子を含有する。
重量平均分子量(Mw)が50000未満であると、光沢度が高く、長期の画像安定性が悪化してしまい、90000より大きいと低温定着性が悪化してしまう。
分子量が100000以上の樹脂成分の比率が10面積%未満であると、光沢度が高く、長期の画像安定性が悪化してしまい、20面積%より大きいと低温定着性が悪化してしまう。
さらには、トナーの分子量が300000以上の樹脂成分の比率が、2〜9面積%の範囲内であることが好ましい。
すなわち、装置「HLC−8220」(東ソー社製)及びカラム「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZM−M3連」(東ソー社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2mL/minで流し、測定試料を室温(25℃)において超音波分散機を用いて5分間処理を行う溶解条件で濃度1mg/mLになるようにテトラヒドロフランに溶解させ、次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して試料溶液を得、この試料溶液10μLを上記のキャリア溶媒とともに装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて検出し、測定試料の有する分子量分布を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて測定した検量線を用いて算出する。検量線測定用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を測定し、検量線を作成する。また、検出器には屈折率検出器が用いられる。
高分子量成分(例えば、分子量100000以上)の比率は、上記のとおりにGPCによって測定した分子量分布を示すクロマトグラムにおいて、THF可溶分のトナー由来のピークの総面積を100面積%としたときの、分子量が100000以上の樹脂成分の面積比率として算出した。
本発明に係るトナー母体粒子は、少なくとも結着樹脂と離型剤とを含んで構成されている。
本発明においては、トナー母体粒子に外添剤を添加したものをトナー粒子といい、トナー母体粒子又はトナー粒子の集合体をトナーという。トナー母体粒子は、一般的には、そのままでもトナー粒子として用いることもできるが、本発明においては、トナー母体粒子に外添剤を添加したものをトナー粒子として用いる。
本発明に係る結着樹脂は、少なくとも非晶性ビニル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含有している。
本発明に係る非晶性ビニル樹脂は、ビニル基を有する単量体(以下、「ビニル単量体」という。)を用いて形成されるものであり、非晶性ビニル樹脂としては、スチレン・アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂などが挙げられ、中でも、スチレン・アクリル樹脂であることが好ましい。
本発明において、非晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry:DSC)により得られる吸熱曲線において、昇温時に明確な吸熱ピークを有さない樹脂と定義される。ここで、「明確な吸熱ピーク」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/minで測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。吸熱曲線は、例えば、示差走査熱量計「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用いて測定することができる。
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、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、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−ドデシルスチレン及びこれらの誘導体など。
(2)(メタ)アクリル酸エステル系単量体
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル及びこれらの誘導体など。
(3)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルなど。
(4)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテルなど。
(5)ビニルケトン類
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトンなど。
(6)N−ビニル化合物類
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンなど。
(7)その他
ビニルナフタレン、ビニルピリジンなどのビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体など。
カルボキシ基を有する単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステルなどが挙げられる。
スルホン酸基を有する単量体としては、スチレンスルホン酸、アリルスルホコハク酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などが挙げられる。
リン酸基を有する単量体としては、アシドホスホオキシエチルメタクリレートなどが挙げられる。
多官能性ビニル類としては、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジ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アクリレート、トリ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アクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレートなどが挙げられる。
本発明に係る結晶性ポリエステル樹脂は、結着樹脂中における含有率が5〜20質量%の範囲内であり、かつ、融点(Tmc)が65〜85℃の範囲内であることを特徴とする。
結晶性ポリエステル樹脂の含有率が5質量%より小さい場合、低温定着性が悪化し、20質量%より大きい場合には、耐熱保管性や長期の画像安定性が悪化してしまう。結晶性ポリエステル樹脂の含有率は、7〜15質量%の範囲内であることが好ましい。
また、結晶性ポリエステル樹脂の融点が65℃より低い場合には、耐熱保管性が悪化し、85℃より高い場合には、低温定着性が悪化してしまう。結晶性ポリエステル樹脂の融点は、70〜80℃の範囲内であることが好ましい。
例えば、示差走査熱量計「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用いて求めることができる。測定は、昇降速度10℃/minで室温(25℃)から150℃まで昇温し、5分間150℃で等温保持する1回目の昇温過程、冷却速度10℃/minで150℃から0℃まで冷却し、5分間0℃で等温保持する冷却過程、及び、昇降速度10℃/minで0℃から150℃まで昇温する2回目の昇温過程をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によって行う。上記測定は、トナー3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、示差走査熱量計「ダイヤモンドDSC」のサンプルホルダーにセットして行う。リファレンスとして空のアルミニウム製パンを使用する。
上記測定において、1回目の昇温過程により得られた吸熱曲線から解析を行い、結晶性ポリエステル樹脂由来の吸熱ピークのトップ温度を結晶性ポリエステル樹脂の融点(Tmc)(℃)とする。
本発明において、「結晶性」樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)により得られる吸熱曲線において、昇温時に明確な吸熱ピークを有する樹脂と定義される。ここで、「明確な吸熱ピーク」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/minで測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。
ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂ユニットからなる主鎖に他成分を共重合させた構造を有する樹脂や、結晶性ポリエステル樹脂ユニットを他成分からなる主鎖に共重合させた構造を有する樹脂が挙げられる。
C(acid)≧10 式(2)
C(alcohol)≦6 式(3)
同様に、多価アルコール成分を2種以上含有する場合、上記C(alcohol)は、最も含有率(mol換算)の多い多価アルコール成分の炭素数とする。同率の場合は、炭素数が最も大きい多価カルボン酸成分の炭素数をC(alcohol)とする。
なお、結晶性ポリエステル樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分子量分布は、前述したトナーの分子量分布の測定と同様にして、測定することができる。
上記の多価アルコール成分と多価カルボン酸成分との使用比率としては、多価カルボン酸成分のカルボキシ基に対する多価アルコール成分のヒドロキシ基の当量比を、1.5/1〜1/1.5の範囲内とすることが好ましく、1.2/1〜1/1.2の範囲内とすることがより好ましい。
具体的には、スズ化合物としては、酸化ジブチルスズ、オクチル酸スズ、ジオクチル酸スズ、これらの塩等などを挙げることができる。
チタン化合物としては、テトラノルマルブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラメチルチタネート、テトラステアリルチタネートなどのチタンアルコキシド、ポリヒドロキシチタンステアレートなどのチタンアシレート、チタンテトラアセチルアセトナート、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネートなどのチタンキレートなどを挙げることができる。
ゲルマニウム化合物としては、二酸化ゲルマニウムなどを挙げることができる。
アルミニウム化合物としては、ポリ水酸化アルミニウムなどの酸化物、アルミニウムアルコキシド、トリブチルアルミネートなどを挙げることができる。
これらは、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記形態とすることにより、結晶性ポリエステル樹脂ユニットの配向をより高めることができ、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の結晶性を向上させることができる。
なお、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂には、更に、スルホン酸基、カルボキシ基、ウレタン基などの置換基が導入されていてもよい。上記置換基の導入は、結晶性ポリエステル樹脂ユニット中でもよいし、以下で詳説するポリエステル樹脂以外の非晶性樹脂ユニット中であってもよい。
ポリエステル樹脂以外の非晶性樹脂ユニットは、上記結晶性ポリエステル樹脂以外の非晶性樹脂に由来する部分である。
また、非晶性樹脂ユニットは、当該ユニットと同じ化学構造及び分子量を有する樹脂について示差走査熱量測定(DSC)を行ったときに、融点を有さず、比較的高いガラス転移温度(Tg)を有する樹脂ユニットである。
例えば、スチレン、ブチルアクリレート及びアクリル酸によって形成される樹脂(又は樹脂ユニット)と、スチレン、ブチルアクリレート及びメタクリル酸によって形成される樹脂(又は樹脂ユニット)とは、少なくともポリアクリルを構成する化学結合を有しているため、これらは同種の樹脂である。さらに例示すると、スチレン、ブチルアクリレート及びアクリル酸によって形成される樹脂(又は樹脂ユニット)と、スチレン、ブチルアクリレート、アクリル酸、テレフタル酸及びフマル酸によって形成される樹脂(又は樹脂ユニット)とは、互いに共通する化学結合として、少なくともポリアクリルを構成する化学結合を有している。したがって、これらも同種の樹脂である。
ビニル樹脂ユニットとしては、ビニル単量体が重合したものであれば特に制限されないが、例えば、アクリル酸エステル樹脂ユニット、スチレン・アクリル酸エステル樹脂ユニット、エチレン・酢酸ビニル樹脂ユニットなどが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
スチレン・アクリル樹脂ユニットの形成方法は、特に制限されず、公知の油溶性又は水溶性の重合開始剤を使用して単量体を重合する方法が挙げられる。油溶性の重合開始剤としては、具体的には、以下に示すアゾ系又はジアゾ系重合開始剤や過酸化物系重合開始剤がある。
過酸化物系重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、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、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルパーオキシ)トリアジン等が挙げられる。
また、乳化重合法で樹脂粒子を形成する場合は、水溶性ラジカル重合開始剤が使用可能である。水溶性重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸及びその塩、過酸化水素等が挙げられる。
本発明に係る結着樹脂に含まれるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の製造方法は、上記結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性樹脂ユニットとを分子結合させた構造の共重合体を形成することが可能な方法であれば、特に制限されるものではない。ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の具体的な製造方法としては、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
この方法では、まず、上述した非晶性樹脂ユニットを構成する単量体(好ましくは、スチレン単量体と(メタ)アクリル酸エステル単量体といったビニル単量体)を付加反応させて非晶性樹脂ユニットを形成する。
次に、非晶性樹脂ユニットの存在下で、多価アルコール成分と多価カルボン酸成分とを重縮合反応させて結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する。このとき、多価アルコール成分と多価カルボン酸成分とを重縮合反応させるとともに、非晶性樹脂ユニットに対し、多価アルコール成分又は多価カルボン酸を付加反応させることにより、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂が形成される。
若しくは、結晶性ポリエステル樹脂ユニットの形成時、多価アルコール成分又は多価カルボン酸成分と反応可能であり、かつ、非晶性樹脂ユニットと反応可能な部位を有する化合物を使用してもよい。
上記の方法を用いることにより、非晶性樹脂ユニットに結晶性ポリエステル樹脂ユニットが分子結合した構造(グラフト構造)のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を形成することができる。
この方法では、まず、多価アルコール成分と多価カルボン酸成分とを重縮合反応させて結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する。また、結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する反応系とは別に、上述した非晶性樹脂ユニットを構成する単量体を付加重合させて非晶性樹脂ユニットを形成する。このとき、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性樹脂ユニットとが互いに反応可能な部位を組み込んでおくと好ましい。なお、このような反応可能な部位を組み込む方法は、上述のとおりであるため、その詳細な説明は省略する。
また、上記反応可能な部位が結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性樹脂ユニットに組み込まれていない場合は、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性樹脂ユニットとが共存する系を形成しておき、そこへ結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性樹脂ユニットと結合可能な部位を有する化合物を投入する方法を採用してもよい。そして、当該化合物を介して、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性樹脂ユニットとが分子結合した構造のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を形成することができる。
この方法では、まず、多価アルコール成分と多価カルボン酸とを重縮合反応させて、結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成しておく。
次に、結晶性ポリエステル樹脂ユニットの存在下で、非晶性樹脂ユニットを構成する単量体を重合反応させて非晶性樹脂ユニットを形成する。このとき、上記(1)と同様に、結晶性ポリエステル樹脂ユニット又は非晶性樹脂ユニット中に、これらユニットが互いに反応可能な部位を組み込んでおくと好ましい。なお、このような反応可能な部位を組み込む方法は、上述のとおりであるため、その詳細な説明は省略する。
上記(1)〜(3)の形成方法の中でも、(1)の方法は非晶性樹脂ユニット鎖に結晶性ポリエステル樹脂ユニット鎖をグラフト化した構造のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を形成しやすいことや生産工程を簡素化できるため好ましい。
(1)の方法は、非晶性樹脂ユニットをあらかじめ形成してから結晶性ポリエステル樹脂ユニットを結合させるため、結晶性ポリエステル樹脂ユニットの配向が均一になりやすい。したがって、本発明で規定するトナーに適したハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を確実に形成することができるので好ましい。
離型剤としては、特に限定されるものではなく公知の種々のワックスを用いることができ、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの分枝鎖状炭化水素ワックス、パラフィンワックス、サゾールワックスなどの長鎖炭化水素系ワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナバワックス、モンタンワックス、ベヘン酸ベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。
離型剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、通常1〜30質量部の範囲内とされ、より好ましくは5〜20質量部の範囲内とされる。離型剤の含有量が上記範囲内であることにより、十分な定着分離性が得られる。
また、トナー母体粒子中における離型剤の含有量は、3〜15質量%の範囲内であることが好ましい。
着色剤としては、一般に知られている染料及び顔料を用いることができる。
黒色のトナーを得るための着色剤としては、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどのカーボンブラック、マグネタイト、フェライトなどの磁性体、染料、非磁性酸化鉄を含む無機顔料などの公知の種々のものを任意に使用することができる。
カラーのトナーを得るための着色剤としては、染料、有機顔料などの公知のものを任意に使用することができ、有機顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同81:4、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222、同238、同269、C.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、C.I.ピグメントブルー15:3、同60、同76などを挙げることができ、染料としては、例えば、C.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同68、同11、同122、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69、同70、同93、同95などを挙げることができる。
各色のトナーを得るための着色剤は、各色について、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、1〜10質量部の範囲内であることが好ましく、より好ましくは2〜8質量部の範囲内である。
荷電制御剤としては、公知の種々の化合物を用いることができる。
荷電制御剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、通常0.1〜5.0質量部の範囲内とされる。
本発明に係るトナー母体粒子は、そのままで本発明の静電荷像現像用トナーを構成することができるが、流動性、帯電性、クリーニング性などを改良するために、当該トナー母体粒子に、いわゆる後処理剤である流動化剤、クリーニング助剤などの外添剤を添加してもよい。
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、シリコーンオイルなどによって、耐熱保管性の向上、環境安定性の向上のために、光沢処理が行われていることが好ましい。
トナー粒子の平均粒径は、例えば、体積基準のメジアン径(d50)で3〜10μmの範囲内であることが好ましく、5〜8μmの範囲内であることがより好ましい。
このトナー粒子の平均粒径は、製造時において使用する凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、結着樹脂の組成等によって制御することができる。
体積基準のメジアン径(d50)が上記範囲内であることにより、1200dpi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可能となる。
具体的には、測定試料(トナー)を、界面活性剤溶液(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、測定範囲である2〜60μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、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(d50)とされる。
トナー粒子は、帯電特性の安定性、低温定着性の観点から、平均円形度が0.930〜1.000の範囲内であることが好ましく、0.950〜0.995の範囲内であることがより好ましい。
平均円形度が上記範囲内であることにより、個々のトナー粒子が破砕しにくくなって摩擦帯電付与部材の汚染が抑制されてトナーの帯電性が安定し、また、形成される画像において画質が高いものとなる。
具体的には、測定試料(トナー)を界面活性剤入り水溶液にて馴染ませ、超音波分散処理を1分間行って分散させた後、「FPIA−2100」(Sysmex社製)によって、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3000〜10000個の適正濃度で撮影を行い、個々のトナー粒子について下記式(I)に従って円形度を算出し、各トナー粒子の円形度を加算し、全トナー粒子数で除することにより算出した値である。HPF検出数が上記の範囲内であれば、再現性が得られる。
円形度=(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
本発明の静電荷像現像用トナーは、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。トナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子が好ましい。
また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂等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た分散型キャリア等用いてもよい。
キャリアの体積基準のメジアン径(d50)としては、20〜100μmの範囲内であることが好ましく、25〜80μmの範囲内であることがより好ましい。
キャリアの体積基準のメジアン径(d50)は、代表的には湿式分散機を備えたレーザー回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
〈トナー母体粒子の製造方法〉
本発明に係るトナー母体粒子の製造方法としては、例えば、懸濁重合法、乳化凝集法、その他の公知の方法等を挙げることができるが、中でも乳化凝集法を用いることが好ましい。この乳化凝集法によれば、製造コスト及び製造安定性の観点から、トナー粒子の小粒径化を容易に図ることができる。
(2)結晶性ポリエステル樹脂を有機溶媒に溶解し、水系分散媒中に乳化分散させ、有機溶媒を除去することにより結晶性ポリエステル樹脂微粒子を作製する、結晶性ポリエステル樹脂微粒子作製工程
(3)水系媒体中に着色剤微粒子が分散されてなる、着色剤微粒子の水系分散液調製工程
(4)水系媒体中において、非晶性ビニル樹脂微粒子と着色剤微粒子と結晶性ポリエステル樹脂微粒子とを凝集させてコア粒子を形成する、コア粒子形成工程
(5)会合粒子を熱エネルギーにより熟成させて形状を制御しトナー母体粒子を得る、熟成工程
(6)トナー母体粒子の分散液を冷却する、冷却工程
(7)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等を除去する、濾過・洗浄工程
(8)洗浄されたトナー母体粒子を乾燥する、乾燥工程
(9)乾燥されたトナー母体粒子に外添剤を添加する、外添剤添加工程
この工程においては、非晶性ビニル樹脂微粒子の水系分散液が調製される。
非晶性ビニル樹脂微粒子の水系分散液は、非晶性ビニル樹脂を得るためのビニル単量体を使用してミニエマルション重合法によって調製することができる。
例えば、界面活性剤を含有した水系媒体中にビニル単量体を添加し、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からのラジカルにより当該液滴中において重合反応を進行させる。なお、液滴中に油溶性の重合開始剤が含有されていてもよい。
この工程において使用される界面活性剤としては、従来公知の種々のアニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を用いることができる。
この工程において使用される重合開始剤は、従来公知の種々のものを用いることができる。重合開始剤の具体例としては、過硫酸塩(過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等)が好ましく用いられる。その他、アゾ系化合物(4,4′−アゾビス4−シアノ吉草酸及びその塩、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩等)、パーオキシド化合物、アゾビスイソブチロニトリル等を用いてもよい。
この工程においては、非晶性ビニル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特に限定されるものではなく、例えば2−クロロエタノール、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン等のメルカプタンや、スチレンダイマー等を挙げることができる。
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、非晶性ビニル樹脂微粒子、着色剤微粒子及び結晶性ポリエステル樹脂微粒子とともに当該内添剤微粒子を凝集させることにより、トナー母体粒子中に導入することもできるが、この工程においてあらかじめ導入する方法を採用することが好ましい。
本発明において、スチレン・アクリル系樹脂微粒子の体積基準のメジアン径(d50)は、「マイクロトラックUPA−150」(日機装社製)を用いて測定される値である。
この工程においては、結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液が調製される。
結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液は、結晶性ポリエステル樹脂を合成し、この結晶性ポリエステル樹脂を水系媒体中に微粒子状に分散することによって調製することができる。具体的には、結晶性ポリエステル樹脂を有機溶媒中に溶解又は分散させて油相液を調製し、油相液を、転相乳化等によって水系媒体中に分散させて、所望の粒径に制御された状態の油滴を形成させた後、有機溶媒を除去することにより調製することができる。
水系媒体中には、油滴の分散安定性を向上させる目的で、界面活性剤等が添加されていてもよい。界面活性剤としては、上記の工程に挙げたものと同様のものを挙げることができる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機溶媒の使用量は、結晶性ポリエステル樹脂100質量部に対して、通常1〜300質量部の範囲内である。
油相液の乳化分散は、機械的エネルギーを利用して行うことができる。
本発明において、結晶性ポリエステル樹脂微粒子の体積基準のメジアン径(d50)は、「マイクロトラックUPA−150」(日機装社製)を用いて測定される値である。
この工程は、トナー母体粒子として着色剤を含有するものを所望する場合に、必要に応じて行う工程であって、着色剤を水系媒体中に微粒子状に分散させて着色剤微粒子の水系分散液を調製する工程である。
着色剤の分散は、機械的エネルギーを利用して行うことができ、使用する分散機としては、特に限定されないが、好ましくは超音波分散機、機械的ホモジナイザー、マントンゴーリンや圧力式ホモジナイザー等の加圧分散機、サンドグラインダー、ゲッツマンミルやダイヤモンドファインミル等の媒体型分散機が挙げられる。
本発明において、着色剤微粒子の体積基準のメジアン径(d50)は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定される値である。
この工程においては、非晶性ビニル樹脂微粒子、着色剤微粒子及び結晶性ポリエステル樹脂微粒子、並びに必要に応じて、その他のトナー構成成分の微粒子を凝集させて、コア粒子を形成する。
具体的には、水系媒体中に上記の各微粒子が分散された水系分散液中に、臨界凝集濃度以上の凝集剤を加え、非晶性ビニル樹脂微粒子のガラス転移温度(Tg)以上の温度にすることによって、凝集させる。
この工程において使用される凝集剤としては、特に限定されるものではないが、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩等の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、リチウム等の1価の金属塩、カルシウム、マグネシウム、マンガン、銅等の2価の金属塩、鉄、アルミニウム等の3価の金属塩等が挙げられる。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、硫酸マンガン等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、2価の金属塩を用いることが特に好ましい。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
この工程は、必要に応じて行われるものであって、当該熟成工程においては、コア粒子形成工程によって得られたトナー母体粒子を熱エネルギーにより所望の形状になるまで熟成させてトナー母体粒子を形成させる熟成処理が行われる。
熟成処理は、具体的には、会合粒子が分散された系を加熱撹拌することにより、会合粒子の形状を所望の円形度になるまで、加熱温度、撹拌速度、加熱時間等により調整することにより行われる。
この工程は、トナー母体粒子の分散液を冷却処理する工程である。冷却処理の条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却することが好ましい。冷却処理の具体的な方法としては、特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法等を例示することができる。
この工程は、冷却されたトナー母体粒子の分散液から当該トナー母体粒子を固液分離し、固液分離によって得られたトナーケーキ(ウェット状態にあるトナー母体粒子をケーキ状に凝集させた集合物)から界面活性剤や凝集剤等の付着物を除去して洗浄する工程である。
固液分離には、特に限定されずに、遠心分離法、ヌッチェ等を使用して行う減圧濾過法、フィルタープレス等を使用して行う濾過法等を用いることができる。また、洗浄においては、濾液の電気伝導度が10μS/cmになるまで水洗浄することが好ましい。
この工程は、洗浄処理されたトナーケーキを乾燥する工程であり、一般的に行われる公知のトナー母体粒子の製造方法における乾燥工程に従って行うことができる。
具体的には、トナーケーキの乾燥に使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機等を挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機等を使用することが好ましい。
乾燥されたトナー母体粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。
なお、乾燥されたトナー母体粒子同士が弱い粒子間引力で凝集している場合には、その凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサー等の機械式の解砕装置を使用することができる。
この工程は、トナー母体粒子に対して外添剤を添加する場合に、必要に応じて行う工程である。
上記のトナー母体粒子は、そのままトナーとして用いることができるが、流動性、帯電性、クリーニング性等を改良するために、当該トナー母体粒子に、いわゆる流動化剤、クリーニング助剤等の外添剤を添加した状態で使用してもよい。
外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置を使用することができる。
また、結晶性樹脂分散液を添加するタイミングとしては、工程(4)のコア粒子形成工程の初期段階(昇温過程)であることが好ましい。
すなわち、装置「HLC−8220」(東ソー社製)及びカラム「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZM−M3連」(東ソー社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2mL/minで流し、測定試料を室温(25℃)において超音波分散機を用いて5分間処理を行う溶解条件で濃度1mg/mLになるようにテトラヒドロフランに溶解させ、次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して試料溶液を得、この試料溶液10μLを上記のキャリア溶媒とともに装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて検出し、測定試料の有する分子量分布を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて測定した検量線を用いて算出した。検量線測定用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、10点の標準ポリスチレン試料を測定し、検量線を作成した。また、検出器には屈折率検出器を用いた。
高分子量成分(分子量100000以上)の比率は、上記のとおりにGPCによって測定した分子量分布を示すクロマトグラムにおいて、THF可溶分のトナー由来のピークの総面積を100面積%としたときの、分子量が100000以上の樹脂成分の面積比率として算出した。
上記測定において、1回目の昇温過程により得られた吸熱曲線から解析を行い、結晶性ポリエステル樹脂由来の吸熱ピークのトップ温度を結晶性ポリエステル樹脂の融点(Tmc)(℃)とした。
〈離型剤微粒子の分散液(W)の調製〉
離型剤としてベヘン酸ベヘニル450質量部、ラウリル硫酸ナトリウム50質量部及びイオン交換水3500質量部を80℃に加熱して、IKA社製のウルトラタラクスT50にて十分に分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積基準のメジアン径(d50)が180nmの離型剤の微粒子が分散された離型剤微粒子の分散液(W)を調製した。
〈結晶性ポリエステル樹脂の合成〉
(1)結晶性ポリエステル樹脂(c1)の合成
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー及び精留塔を備えた反応容器に、ドデカン二酸200質量部、1,6−ヘキサンジオール102質量部を仕込み、反応系の温度を1時間かけて190℃に上昇させ、反応系内が均一に撹拌されていることを確認した後、触媒としてTi(OBu)4を0.3質量部投入し、更に、生成される水を留去しながら反応系の温度を150℃から6時間かけて240℃に上昇させ、更に、240℃に維持した状態で6時間脱水縮合反応を継続して重合反応を行うことにより、結晶性ポリエステル樹脂(c1)を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂(c1)は、重量平均分子量(Mw)が14500、融点(Tmc)が70℃であった。
両反応性モノマーを含む、下記の付加重合系樹脂(スチレン・アクリル樹脂:StAc)ユニットの原料モノマー及びラジカル重合開始剤を滴下ロートに入れた。
n−ブチルアクリレート 2.7質量部
アクリル酸 0.5質量部
重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド) 1.7質量部
1,6−ヘキサンジオール 128質量部
その後、エステル化触媒としてTi(OBu)4を0.8質量部投入し、235℃まで昇温、常圧下(101.3kPa)にて5時間、更に減圧下(8kPa)にて1時間反応を行った。
得られたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c2)は、重量平均分子量(Mw)が18900、融点(Tmc)が69℃であった。
ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c2)の合成において、付加重合系樹脂(スチレン・アクリル樹脂:StAc)ユニットの原料モノマー及びラジカル重合開始剤の量を下記のように変更した以外は同様にして、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c3)〜(c5)を合成した。
スチレン 22.2質量部
n−ブチルアクリレート 7.8質量部
アクリル酸 1.3質量部
重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド) 4.6質量部
スチレン 51.7質量部
n−ブチルアクリレート 18.3質量部
アクリル酸 3.0質量部
重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド) 10.7質量部
スチレン 66.5質量部
n−ブチルアクリレート 23.5質量部
アクリル酸 3.9質量部
重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド) 13.7質量部
両反応性モノマーを含む、下記の付加重合系樹脂(スチレン・アクリル樹脂:StAc)ユニットの原料モノマー及びラジカル重合開始剤を滴下ロートに入れた。
n−ブチルアクリレート 13.0質量部
アクリル酸 2.0質量部
重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド) 7.0質量部
1,4−ブタンジオール 153質量部
その後、エステル化触媒としてTi(OBu)4を0.8質量部投入し、235℃まで昇温、常圧下(101.3kPa)にて5時間、更に減圧下(8kPa)にて1時間反応を行った。
得られたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c6)は、重量平均分子量(Mw)が24500、融点(Tmc)が75℃であった。
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー及び精留塔を備えた反応容器に、セバシン酸275質量部、1,12−ドデカンジオール275質量部を仕込み、反応系の温度を1時間かけて190℃に上昇させ、反応系内が均一に撹拌されていることを確認した後、触媒としてTi(OBu)4を0.3質量部投入し、更に、生成される水を留去しながら反応系の温度を190℃から6時間かけて240℃に上昇させ、更に、240℃に維持した状態で6時間脱水縮合反応を継続して重合反応を行うことにより、結晶性ポリエステル樹脂(c7′)を得た。続いて、得られた結晶性ポリエステル樹脂(c7′)を、冷却管、撹拌機及び窒素導入管を備えた反応槽中に移し、酢酸エチル300質量部、ヘキサメチレンジイソシアネート44質量部を加え、窒素気流下にて80℃で5時間反応させた。
得られたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c7)は、重量平均分子量(Mw)が52000、融点(Tmc)が79℃であった。
両反応性モノマーを含む、下記の付加重合系樹脂(スチレン・アクリル樹脂:StAc)ユニットの原料モノマー及びラジカル重合開始剤を滴下ロートに入れた。
n−ブチルアクリレート 16.2質量部
アクリル酸 2.7質量部
重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド) 9.4質量部
1,6−ヘキサンジオール 237質量部
その後、エステル化触媒としてTi(OBu)4を0.8質量部投入し、235℃まで昇温、常圧下(101.3kPa)にて5時間、更に、減圧下(8kPa)にて1時間反応を行った。
得られたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c8)は、重量平均分子量(Mw)が18000、融点(Tmc)が60℃であった。
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー及び精留塔を備えた反応容器に、フマル酸148質量部、アジピン酸61質量部、1,6−ヘキサンジオール205質量部を仕込み、反応系の温度を1時間かけて190℃に上昇させ、反応系内が均一に撹拌されていることを確認した後、触媒としてTi(OBu)4を0.3質量部投入し、更に、生成される水を留去しながら反応系の温度を190℃から6時間かけて240℃に上昇させ、更に、240℃に維持した状態で6時間脱水縮合反応を継続して重合反応を行うことにより、結晶性ポリエステル樹脂(c9)を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂(c9)は、重量平均分子量(Mw)が20400、融点(Tmc)が90℃であった。
(1)結晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液(C1)の調製
上記で得られた結晶性ポリエステル樹脂(c1)72質量部をメチルエチルケトン72質量部に、70℃で30分撹拌し溶解させた。次に、この溶液を撹拌しながら、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液2.5質量部を添加した。次いで、イオン交換水250質量部にポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムを濃度が1質量%になるよう溶解させた水溶液を70分にわたり滴下した。
次いで、この乳化液を70℃で保温したまま、ダイヤフラム式真空ポンプ「V−700」(BUCHI社製)を使用し、15kPa(150mbar)の減圧下で3時間撹拌することで、メチルエチルケトンを蒸留除去し、結晶性ポリエステル樹脂(c1)による微粒子が分散された結晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液(C1)を調製した。
結晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液(C1)に含まれる粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定器「LA−750(HORIBA製)」にて測定した結果、132nmであった。
結晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液(C1)の調製において、結晶性ポリエステル樹脂(c1)を、それぞれハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c2)〜(c8)、結晶性ポリエステル樹脂(c9)に変更した以外は同様にして、結晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液(C2)〜(C9)を調製した。
〈非晶性ビニル樹脂微粒子の分散液(A1)の調製〉
(1)第1段重合
撹拌装置、温度センサー、冷却管及び窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム5質量部と、イオン交換水3000質量部とを仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を75℃に昇温させた。
昇温後、過硫酸カリウム(KPS)3質量部をイオン交換水100質量部に溶解させたものを添加し、液温を75℃とした後、スチレン(St)568質量部、n−ブチルアクリレート(BA)164質量部及びメタクリル酸(MAA)68質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下し、滴下終了後、75℃において3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)を行い、樹脂微粒子(a1)の分散液を調製した。
撹拌装置、温度センサー、冷却管及び窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム2質量部をイオン交換水3000質量部に溶解させた溶液を仕込み、70℃に加熱後、樹脂微粒子(a1)の分散液を固形分換算で72質量部と、スチレン(St)201質量部、n−ブチルアクリレート(BA)93質量部、メタクリル酸(MAA)20質量部及びn−オクチルメルカプタン4.2質量部からなる混合液に離型剤としてベヘン酸ベヘニル100質量部を70℃において溶解させた単量体混合液とを添加し、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、1時間混合、分散させて、乳化粒子(油滴)を含有する分散液を調製した。
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム(KPS)5質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を75℃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2段重合)を行い、これにより樹脂微粒子(a1′)の分散液を調製した。
樹脂微粒子(a1′)の分散液に過硫酸カリウム(KPS)5質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下において、スチレン(St)354質量部、n−ブチルアクリレート(BA)126質量部、メタクリル酸(MAA)33質量部及びn−オクチルメルカプタン8.4質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2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)を行い、その後、28℃まで冷却することにより、体積基準のメジアン径(d50)が168nmである、水系媒体中に離型剤を含有した非晶性樹脂(スチレン・アクリル樹脂)の微粒子が分散された非晶性ビニル樹脂微粒子の分散液(A1)を調製した。
非晶性ビニル樹脂微粒子の分散液(A1)の調製において、第2段重合における樹脂微粒子(a1)の分散液を固形分換算で90質量部、n−オクチルメルカプタンを3.8質量部に変更し、第3段重合における単量体混合液をスチレン(St)342質量部、n−ブチルアクリレート(BA)121質量部、メタクリル酸(MAA)32質量部及びn−オクチルメルカプタン8.1質量部に変更した以外は同様にして、非晶性ビニル樹脂微粒子の分散液(A2)を調製した。
非晶性ビニル樹脂微粒子の分散液(A1)の調製において、第1段重合における過硫酸カリウム(KPS)を6質量部に変更して、樹脂微粒子(a3)の分散液を調製し、第2段重合における樹脂微粒子(a1)の分散液72質量部(固形分換算)を樹脂微粒子(a3)の分散液45質量部(固形分換算)、n−オクチルメルカプタンを4.7質量部に変更し、第3段重合における単量体混合液をスチレン(St)373質量部、n−ブチルアクリレート(BA)132質量部、メタクリル酸(MAA)35質量部及びn−オクチルメルカプタン8.8質量部に変更した以外は同様にして、非晶性ビニル樹脂微粒子の分散液(A3)を調製した。
非晶性ビニル樹脂微粒子の分散液(A1)の調製において、第2段重合における樹脂微粒子(a1)を固形分換算で108質量部、n−オクチルメルカプタンを2.5質量部に変更し、第3段重合における単量体混合液をスチレン(St)329質量部、n−ブチルアクリレート(BA)117質量部、メタクリル酸(MAA)31質量部及びn−オクチルメルカプタン7.8質量部に変更した以外は同様にして、非晶性ビニル樹脂微粒子の分散液(A4)を調製した。
(1)第1段重合
撹拌装置、温度センサー、冷却管及び窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム5質量部と、イオン交換水3000質量部とを仕込み、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。
昇温後、過硫酸カリウム(KPS)10質量部をイオン交換水100質量部に溶解させたものを添加し、液温を80℃とした後、スチレン(St)568質量部、n−ブチルアクリレート(BA)164質量部、メタクリル酸(MAA)68質量部及びn−オクチルメルカプタン3.3質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下し、滴下終了後、80℃において3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)を行い、樹脂微粒子(a5)の分散液を調製した。
非晶性ビニル樹脂微粒子の分散液(A1)の調製において、第2段重合における樹脂微粒子(a1)の分散液72質量部(固形分換算)を樹脂微粒子(a5)の分散液45質量部(固形分換算)、n−オクチルメルカプタンを6.4質量部に変更した以外は同様にして、第2段重合を行った。
非晶性ビニル樹脂微粒子の分散液(A1)の調製において、第3段重合における単量体混合液をスチレン(St)373質量部、n−ブチルアクリレート(BA)132質量部、メタクリル酸(MAA)35質量部及びn−オクチルメルカプタン8.8質量部に変更した以外は同様にして、非晶性ビニル樹脂微粒子の分散液(A5)を調製した。
(1)非晶性ポリエステル樹脂(a6)の作製
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した四つ口フラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物(BPA−EO)50質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物(BPA−PO)249質量部、テレフタル酸(TPA)81質量部、フマル酸(FA)36質量部及びエステル化触媒(オクチル酸スズ)2質量部を入れ、230℃で8時間縮重合反応させた後、160℃まで冷却した。その後、無水トリメリット酸30質量部を添加したのち、230℃で3時間重縮合反応をさせた後、更に、8kPaで1時間反応させ、非晶性ポリエステル樹脂(a6)を得た。
非晶性樹脂(a6)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、あらかじめ作製した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」(日本精機製作所社製)を用いて、V−LEVEL、300μAで60分間超音波分散することにより、体積基準のメジアン径(d50)が160nmである非晶性ポリエステル樹脂の微粒子が分散された非晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液(A6)を調製した。
〈着色剤粒子の水系分散液(Bk)の調製〉
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加した。この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック(リーガル330R: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(株)製)を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子の水系分散液(Bk)を調製した。
得られた水系分散液(Bk)について、着色剤微粒子の平均粒径(体積基準のメジアン径(d50))は110nmであった。
〈トナー(1)の作製〉
撹拌装置、温度センサー及び冷却管を取り付けた反応容器に、非晶性ビニル樹脂微粒子の水系分散液(A1)210質量部(固形分換算)、非晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液(A6)184質量部(固形分換算)、結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液(C1)44質量部(固形分換算)、イオン交換水2000質量部を投入した後、5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpH(25℃換算)を10に調整した。
トナー(1)の作製において、非晶性樹脂微粒子の水系分散液、結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液を表3に記載のとおりに変更した以外は同様にして、トナー(2)〜(8)及び(10)〜(15)を作製した。
撹拌装置、温度センサー及び冷却管を取り付けた反応容器に、非晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液(A6)を358質量部(固形分換算)、結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液(C1)を44質量部(固形分換算)、離型剤微粒子の分散液(W)を35質量部(固形分換算)及びイオン交換水2000質量部を投入後、5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpH(25℃換算)を10に調整した。
得られたトナー粒子100質量部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)1.6質量部及び疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)0.6質量部を添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により回転翼周速35mm/secで20分間混合し、体積平均粒径が6.1μmであるトナー(9)を得た。
トナー(1)〜(15)に対して、シリコーン樹脂を被覆した体積平均粒径60μmのフェライトキャリアを、トナー粒子濃度が6質量%となるように添加して混合することにより、現像剤(1)〜(15)をそれぞれ作製した。
〈低温定着性〉
複写機「bizhub PRO(登録商標) C6501」(コニカミノルタ株式会社製)において、定着装置を、定着用ヒートローラーの表面温度を100〜200℃の範囲内で変更することができるように改造したものに、上記の現像剤(1)〜(15)をそれぞれ装填した。A4サイズの普通紙(坪量80g/m2)上に、トナー付着量11mg/10cm2のベタ画像を定着させる定着実験を、設定される定着温度を85℃から5℃刻みで増加させるよう変更しながら200℃まで繰り返し行った。
次いで、各定着温度の定着実験において得られたプリント物を、折り機で上記ベタ画像に荷重をかけるように折り、これに0.35MPaの圧縮空気を吹き付け、折り目を下記の評価基準に示す5段階にランク付けした。
ランク4:一部折れ目に従った剥離あり
ランク3:折れ目に従った細かい線状の剥離あり
ランク2:折れ目に従った太い線状の剥離あり
ランク1:大きな剥離あり
評価結果を表4に示す。
○:最低定着温度が150℃を超え160℃以下
△:最低定着温度が160℃を超え180℃以下
×:最低定着温度が180℃を超える
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(株式会社セイシン企業製)で室温(25℃)にて600回振とうした後、蓋を取った状態で55℃、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、トナーの凝集物を解砕しないように注意しながらのせて、パウダーテスター(ホソカワミクロン株式会社製)にセットし、押さえバー及びノブナットで固定し、送り幅1mmの振動強度に調整し、10秒間振動を加えた後、篩上の残存したトナー量からトナー凝集率(質量%)を算出した。
トナー凝集率は、下記式により算出される値である。
トナー凝集率(%)=(篩上の残存トナー質量(g)/0.5(g))×100
トナー凝集率を下記評価基準に従って評価し、トナーの耐熱保管性の指標とした。◎〜△を合格とした。
評価結果を表4に示す。
○:トナー凝集率が10質量%以上15質量%未満(トナーの耐熱保管性が良好)
△:トナー凝集率が15質量%以上20質量%以下(トナーの耐熱保管性が良好)
×:トナー凝集率が20質量%を超える(トナーの耐熱保管性が悪く、使用不可)
画像形成装置として、市販の複合機「bishub PRO C6501」(コニカミノルタ株式会社製)を用い、この複合機に現像剤(1)〜(15)を各々投入し、熱ローラー定着方式による定着装置の加熱部材の表面温度を180℃として、常温常湿(温度20℃、湿度50%RH)の環境下において、「POD128gグロスコート(128g/m2)」(王子製紙社製)上に画像を形成した。転写紙上のトナー量1.2mg/cm2に設定したベタ画像の光沢度を測定した。光沢度が17%以下を合格とした。
評価結果を表4に示す。
なお、光沢度は、光沢度計「Gloss Meter」(村上色彩工学研究所製)を用い、屈折率1.567のガラス表面を基準として入射角75°で測定した。
高温高湿環境(温度30℃、温度85%RH)において印字率10%の文字画像を10万枚連続してプリントした後、ベタ画像及びハーフトーン画像を含むテスト画像をプリントし、当該プリントにおける画像濃度と白スジを観察し、下記の評価基準に従って評価した。◎及び○を合格とした。
評価結果を表4に示す。
○:画像濃度の低下及び/又は白スジが目視で若干観察される(実用上問題のないレベル)。
×:画像濃度の低下及びカブリが目視で観察される。
以上から、静電荷像現像用トナーのゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定される分子量分布を示すクロマトグラムから算出される重量平均分子量が50000〜90000の範囲内であり、分子量分布を示すクロマトグラムにおいて、分子量が100000以上の樹脂成分の比率が10〜20面積%の範囲内であり、結晶性ポリエスエル樹脂の融点が65〜85℃の範囲内であり、かつ、結着樹脂中、結晶性ポリエステル樹脂の含有率が5〜20質量%の範囲内であることが、低温定着性及び低光沢性に優れ、更に、耐熱保管性に優れ、長期にわたり高品質な画像を安定して形成できる静電荷像現像用トナーを提供することに有用であることが確認された。
Claims (8)
- 少なくとも結着樹脂と離型剤とを含むトナー母体粒子を含有する静電荷像現像用トナーであって、
前記結着樹脂が、少なくとも非晶性ビニル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含有し、
前記静電荷像現像用トナーのゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定される分子量分布を示すクロマトグラムから算出される重量平均分子量が、50000〜90000の範囲内であり、
前記分子量分布を示すクロマトグラムにおいて、分子量が100000以上の樹脂成分の比率が、10〜20面積%の範囲内であり、
前記結晶性ポリエスエル樹脂の融点が、65〜85℃の範囲内であり、かつ、
前記結着樹脂中、前記結晶性ポリエステル樹脂の含有率が、5〜20質量%の範囲内であり、
前記結晶性ポリエステル樹脂が、多価アルコール成分と多価カルボン酸成分の重縮合反応生成物であり、
前記多価アルコール成分の炭素数(C(alcohol))と、前記多価カルボン酸成分の炭素数(C(acid))とが、下記式(1)〜(3)の関係を満たすことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
C(acid)−C(alcohol)≧4 式(1)
C(acid)≧10 式(2)
C(alcohol)≦6 式(3) - 前記多価アルコール成分の炭素数(C(alcohol))と、前記多価カルボン酸成分の炭素数(C(acid))とが、下記式(4)の関係を満たす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。
C(acid)−C(alcohol)≧6 式(4) - 前記結晶性ポリエステル樹脂の、前記多価アルコール成分が、1,6−ヘキサンジオールであり、前記多価カルボン酸成分が、ドデカン二酸であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結着樹脂中、非晶性ビニル樹脂の含有率が、50質量%以上であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂が、多価アルコール成分と多価カルボン酸成分の重縮合反応によって合成される結晶性ポリエステル樹脂ユニットと、ポリエステル樹脂以外の非晶性樹脂ユニットと、が共重合したハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記非晶性樹脂ユニットが、ビニル樹脂ユニットであることを特徴とする請求項5に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中、前記非晶性樹脂ユニットの含有率が、5〜20質量%の範囲内であることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結晶性ポリエスエル樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定される分子量分布を示すクロマトグラムから算出される重量平均分子量が、15000〜40000の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
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