JP6493321B2 - 静電潜像現像用トナー - Google Patents

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Description

本発明は、静電潜像現像用トナー及びその製造方法に関する。
カプセルトナーに含まれるトナー粒子は、コアと、コアの表面に形成されたシェル層(カプセル層)とを備える(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されたトナーの製造方法では、コア(トナー芯材)と、2種類のガラス転移点(ガラス転移温度)の異なる樹脂微粒子とを混合して、コアの表面にシェル層を形成している。
特開2001−201891号公報
しかしながら、特許文献1に開示される技術だけでは、耐熱保存性及び低温定着性の両方に優れる静電潜像現像用トナーを提供することは困難である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、キャリアを汚染しにくく、かつ、耐熱保存性及び低温定着性に優れる静電潜像現像用トナー及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る静電潜像現像用トナーは、コアと、前記コアの表面に形成されたシェル層とを備えるトナー粒子を、複数含む。前記シェル層は、膜状の第1ドメインと、粒子状の第2ドメインとを有する。前記第1ドメインは実質的に非架橋樹脂から構成される。前記第2ドメインは実質的に架橋樹脂から構成される。前記架橋樹脂のガラス転移点は、前記非架橋樹脂のガラス転移点よりも高い。前記トナー粒子の断面撮影像において、前記コアの表面領域のうち前記第1ドメインが覆う領域の合計長さの割合は、前記コアの周長に対して45%以上80%以下である。前記トナー粒子の断面撮影像において、前記第1ドメインの表面に付着する前記第2ドメインの個数は、前記トナー粒子が備える全ての前記第2ドメインの個数に対して30個数%以上70個数%以下である。
本発明に係る静電潜像現像用トナーの製造方法は、第1シェル層形成工程と、第2シェル層形成工程とを含む。前記第1シェル層形成工程では、湿式法で、トナーコアの表面に、被覆率45%以上80%以下で非架橋樹脂膜を形成する。前記第2シェル層形成工程では、乾式法で、温度32℃以上37℃以下の条件で、前記非架橋樹脂膜が形成された前記トナーコアと、架橋樹脂粒子とを混合して、前記トナーコア及び前記非架橋樹脂膜の各々の表面に、前記架橋樹脂粒子を付着させる。
本発明によれば、キャリアを汚染しにくく、かつ、耐熱保存性及び低温定着性に優れる静電潜像現像用トナー及びその製造方法を提供することが可能になる。
本発明の実施形態に係る静電潜像現像用トナーに含まれるトナー粒子(特に、トナー母粒子)の断面構造の一例を示す図である。 図1に示されるトナー母粒子の表面の一部を拡大して示す図である。 本発明の実施形態に係るトナーについて、透過電子顕微鏡(TEM)を用いてトナー母粒子の断面(特に、シェル層の断面)を撮影した写真である。
本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、粉体(より具体的には、トナーコア、トナー母粒子、外添剤、又はトナー等)に関する評価結果(形状又は物性などを示す値)は、何ら規定していなければ、粉体から平均的な粒子を相当数選び取って、それら平均的な粒子の各々について測定した値の個数平均である。
また、粉体の個数平均粒子径は、何ら規定していなければ、顕微鏡を用いて測定された1次粒子の円相当径(粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径)の個数平均値である。また、粉体の体積中位径(D50)の測定値は、何ら規定していなければ、ベックマン・コールター株式会社製の「コールターカウンターマルチサイザー3」を用いて測定した値である。また、酸価及び水酸基価の各々の測定値は、何ら規定していなければ、「JIS(日本工業規格)K0070−1992」に従って測定した値である。また、数平均分子量(Mn)及び質量平均分子量(Mw)の各々の測定値は、何ら規定していなければ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定した値である。
以下、化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。化合物名の後に「系」を付けて重合体名を表す場合には、重合体の繰返し単位が化合物又はその誘導体に由来することを意味する。また、アクリル及びメタクリルを包括的に「(メタ)アクリル」と総称する場合がある。
本実施形態に係るトナーは、例えば正帯電性トナーとして、静電潜像の現像に好適に用いることができる。本実施形態のトナーは、複数のトナー粒子(それぞれ後述する構成を有する粒子)を含む粉体である。トナーは、1成分現像剤として使用してもよい。また、混合装置(より具体的には、ボールミル等)を用いてトナーとキャリアとを混合して2成分現像剤を調製してもよい。高画質の画像を形成するためには、キャリアとしてフェライトキャリアを使用することが好ましい。また、長期にわたって高画質の画像を形成するためには、キャリアコアと、キャリアコアを被覆する樹脂層とを備える磁性キャリア粒子を使用することが好ましい。キャリア粒子に磁性を付与するためには、磁性材料(例えば、フェライト)でキャリアコアを形成してもよいし、磁性粒子を分散させた樹脂でキャリアコアを形成してもよい。また、キャリアコアを被覆する樹脂層中に磁性粒子を分散させてもよい。樹脂層を構成する樹脂の例としては、フッ素樹脂(より具体的には、PFA又はFEP等)、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、及びフェノール樹脂からなる群より選択される1種以上の樹脂が挙げられる。高画質の画像を形成するためには、2成分現像剤におけるトナーの量は、キャリア100質量部に対して、5質量部以上15質量部以下であることが好ましい。キャリア粒子の粒子径は、20μm以上120μm以下であることが好ましい。なお、2成分現像剤に含まれる正帯電性トナーは、キャリアとの摩擦により正に帯電する。
本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子は、コア(以下、トナーコアと記載する)と、トナーコアの表面に形成されたシェル層(カプセル層)とを備える。トナーコアは結着樹脂を含有する。また、トナーコアは、内添剤(例えば、着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉)を含有してもよい。シェル層の表面(又は、シェル層で覆われていないトナーコアの表面領域)に外添剤が付着していてもよい。なお、必要がなければ外添剤を割愛してもよい。以下、外添剤が付着する前のトナー粒子を、トナー母粒子と記載する。また、シェル層を形成するための材料を、シェル材料と記載する。
本実施形態に係るトナーは、例えば電子写真装置(画像形成装置)において画像の形成に用いることができる。以下、電子写真装置による画像形成方法の一例について説明する。
まず、電子写真装置の像形成部(帯電装置及び露光装置)が、画像データに基づいて感光体(例えば、感光体ドラムの表層部)に静電潜像を形成する。次に、形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像する。現像工程では、帯電したトナーを静電潜像に付着させて、感光体上にトナー像を形成する。そして、続く転写工程では、感光体上のトナー像を中間転写体(例えば、転写ベルト)に転写した後、さらに中間転写体上のトナー像を記録媒体(例えば、紙)に転写する。その後、定着装置(定着方式:加熱ローラー及び加圧ローラーによるニップ定着)によりトナーを加熱及び加圧して、記録媒体にトナーを定着させる。その結果、記録媒体に画像が形成される。例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの4色のトナー像を重ね合わせることで、フルカラー画像を形成することができる。なお、転写方式は、感光体上のトナー像を、中間転写体を介さず、記録媒体に直接転写する直接転写方式であってもよい。また、定着方式は、ベルト定着方式であってもよい。
本実施形態に係るトナーは、次に示す構成(以下、基本構成と記載する)を有する静電潜像現像用トナーである。
(トナーの基本構成)
静電潜像現像用トナーが、トナーコア及びシェル層を備えるトナー粒子を、複数含む。シェル層は、膜状の第1ドメインと、粒子状の第2ドメインとを有する。第1ドメインは実質的に非架橋樹脂から構成される。第2ドメインは実質的に架橋樹脂から構成される。架橋樹脂のガラス転移点(Tg)は、非架橋樹脂のガラス転移点(Tg)よりも高い。トナー粒子の断面撮影像において、トナーコアの表面領域のうち第1ドメインが覆う領域の合計長さの割合は、トナーコアの周長に対して45%以上80%以下である。トナー粒子の断面撮影像において、第1ドメインの表面に付着する第2ドメインの個数は、トナー粒子が備える全ての第2ドメインの個数に対して30個数%以上70個数%以下である。第1ドメインは、粒状感のない膜であってもよいし、粒状感のある膜であってもよい。
以下、トナー粒子の断面撮影像において、トナーコアの表面領域のうち第1ドメインが覆う領域の合計長さの、トナーコアの周長に対する割合を、「第1被覆率」と記載する場合がある。また、トナー粒子の断面撮影像において、トナーコアの表面領域のうち第1ドメイン及び第2ドメインの少なくとも一方が覆う領域の合計長さの、トナーコアの周長に対する割合を、「第2被覆率」と記載する場合がある。また、トナー粒子の断面撮影像において、トナー粒子が備える全ての第2ドメインの個数に対する、第1ドメインの表面に付着する第2ドメインの個数の割合を、「多重被覆割合」と記載する場合がある。
上記基本構成を有するトナーは、キャリアを汚染しにくく、かつ、耐熱保存性及び定着性の両方に優れる。以下、上記基本構成の作用及び効果について詳述する。
例えば、トナーコアを樹脂膜で覆うことで、トナーの耐熱保存性を向上させることができる。樹脂膜を形成するための材料としては、樹脂粒子を使用することができる。樹脂粒子を溶かして(又は、変形させて)膜状の形態で硬化させることで、樹脂膜を形成することができる。ガラス転移点(Tg)の低い非架橋樹脂粒子を用いてトナーコアの表面に樹脂膜を形成することで、トナーコアの表面を広範囲にわたって薄い樹脂膜(低Tgの非架橋樹脂膜)で覆うことが可能になる。しかし、こうして形成された非架橋樹脂膜では、厚さのばらつきが大きくなり易い。こうした膜厚むらは、樹脂粒子の凝集に起因すると考えられる。トナーコアの表面領域のうち、樹脂膜からトナーコアが露出する領域(樹脂膜で覆われない領域)の面積の割合が大きくなると、トナーの耐熱保存性が悪くなる傾向がある。一方、トナーコアの表面が全体的に樹脂膜で覆われるように樹脂膜の厚さを全体的に厚くすると、トナーの低温定着性が悪くなる傾向がある。
発明者は、トナーコアの表面を非架橋樹脂膜で不完全に(低い被覆率で)覆って、その膜の隙間を架橋樹脂粒子で埋めることにより、十分なトナーの耐熱保存性を確保し得ることを見出した。トナーコア及び非架橋樹脂膜の各々の表面に付着した架橋樹脂粒子が、トナー粒子間でスペーサーとして機能することにより、第1被覆率(非架橋樹脂膜の被覆率)が低くても、十分なトナーの耐熱保存性を確保し易くなると考えられる。
前述の基本構成を有するトナーでは、第1被覆率(トナー粒子の断面撮影像において、トナーコアの表面領域のうち第1ドメインが覆う領域の合計長さの、トナーコアの周長に対する割合)が45%以上80%以下である。トナーコアの表面領域のうち第1ドメインが覆う領域(以下、第1被覆領域と記載する場合がある)は、第1ドメインのみで覆われているトナーコアの表面領域と、第1ドメイン及び第2ドメインの両方で覆われているトナーコアの表面領域とを含む。第1被覆率(単位:%)は、式「第1被覆率=100×第1被覆領域の面積/トナーコアの表面全域の面積」で表される。なお、第1ドメインを厚く形成し過ぎると、第1被覆率が高くなり過ぎて、トナーの低温定着性が悪くなる傾向がある。また、第1被覆率が低過ぎると、トナーの耐熱保存性を確保するために多くの第2ドメインが必要になり、トナーの耐熱保存性及び低温定着性を両立させることが困難になると考えられる。
また、前述の基本構成を有するトナーでは、シェル層が、膜状の第1ドメインと、粒子状の第2ドメインとを有する。第1ドメインは実質的に非架橋樹脂から構成される。第2ドメインは実質的に架橋樹脂から構成される。架橋樹脂のガラス転移点(Tg)は、非架橋樹脂のガラス転移点(Tg)よりも高い。こうした第1ドメイン(低Tgの非架橋樹脂膜)及び第2ドメイン(高Tgの架橋樹脂粒子)でトナーコアを覆うことで、トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図ることが可能になる。トナーコアの表面領域のうち第1ドメインからトナーコアが露出する領域に第2ドメインが存在することで、第1ドメインの厚さを比較的薄くしてトナーの低温定着性を確保しつつ、トナーの耐熱保存性を向上させることが可能になる。
架橋樹脂のTgは、非架橋樹脂のTgよりも45℃以上高いことが特に好ましい。第2ドメインが、比較的高いTgを有することで、トナー粒子の耐熱性向上に寄与すると考えられる。良質なシェル層を形成するためには、架橋樹脂のTgから非架橋樹脂のTgを引いた差(=架橋樹脂のTg−非架橋樹脂のTg)が、45℃以上65℃以下であることが好ましい。架橋樹脂及び非架橋樹脂の各々のガラス転移点(Tg)は、例えば、樹脂の成分(モノマー)の種類又は量(配合比)を変更することで、調整することができる。
トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、第2被覆率(トナー粒子の断面撮影像において、トナーコアの表面領域のうち第1ドメイン及び第2ドメインの少なくとも一方が覆う領域の合計長さの、トナーコアの周長に対する割合)が70%以上99%以下であることが好ましい。トナーコアの表面領域のうち第1ドメイン及び第2ドメインの少なくとも一方が覆う領域(以下、第2被覆領域と記載する場合がある)は、第1ドメインのみで覆われているトナーコアの表面領域と、第2ドメインのみで覆われているトナーコアの表面領域と、第1ドメイン及び第2ドメインの両方で覆われているトナーコアの表面領域とを含む。第2被覆率(単位:%)は、式「第2被覆率=100×第2被覆領域の面積/トナーコアの表面全域の面積」で表される。
前述の基本構成を有するトナーでは、多重被覆割合(トナー粒子の断面撮影像において、トナー粒子が備える全ての第2ドメインの個数に対する、第1ドメインの表面に付着する第2ドメインの個数の割合)が30個数%以上70個数%以下である。発明者は、多重被覆割合を30個数%以上70個数%以下にすることで、キャリアを汚染しにくく、かつ、耐熱保存性及び低温定着性に優れるトナーが得られ易くなることを見出した。多重被覆割合が大き過ぎると、十分なトナーの低温定着性を確保しにくくなる。また、多重被覆割合が大き過ぎると、連続印刷によりシェル層の第2ドメイン(架橋樹脂粒子)がトナーからキャリアに移行し易くなり、キャリア汚染(キャリア粒子に異物が付着する現象)が生じ易くなる。キャリア汚染が生じると、キャリアの帯電付与性(トナーを帯電させる性能)が低下する傾向がある。他方、多重被覆割合が小さ過ぎると、十分なトナーの耐熱保存性を確保しにくくなる。第2ドメインは、第1ドメインの表面よりもトナーコアの表面に強く付着し易い。
多重被覆割合を30個数%以上70個数%以下にするためには、トナーコアのガラス転移点が、第1ドメインを構成する非架橋樹脂のガラス転移点よりも低く、第1ドメインが化学的な力でトナーコアに付着しており、第2ドメインが物理的な力でトナーコアに付着していることが好ましい。例えば、第1ドメインの材料とトナーコアとを含む分散液を高温に保つことで、液中で第1ドメインの材料とトナーコアとが化学的に反応して、化学的な力でトナーコアの表面に付着(詳しくは、化学的に結合)した第1ドメイン(非架橋樹脂膜)を形成することができる。例えば、攪拌羽根を備える混合機(攪拌装置)を用いて、トナーコア(詳しくは、第1ドメインが形成されたトナーコア)と架橋樹脂粒子とを混合することで、架橋樹脂粒子の一部(底部)がトナーコアの表層部に埋め込まれ、物理的な力でトナーコアの表面に付着(詳しくは、物理的に結合)した第2ドメイン(架橋樹脂粒子)が形成される。機械的な衝撃力によって架橋樹脂粒子がトナーコアに付着する。トナーコアのガラス転移点が、第1ドメインを構成する非架橋樹脂のガラス転移点よりも低い場合には、第1ドメインが形成されたトナーコアと、架橋樹脂粒子とを、適度に加温した環境で混合することによって、多重被覆割合を30個数%以上70個数%以下に調整し易くなる。詳しくは、トナーコアのガラス転移点が比較的低い場合には、混合時の温度に応じて、トナーコアの表面の付着力が変化し易くなる。混合時の温度が高くなるほど、トナーコアの表面の付着力が高くなり、架橋樹脂粒子がトナーコアの表面に付着し易くなる傾向がある。このため、混合時の温度を高くすることで多重被覆割合を小さくすることができ、混合時の温度を低くすることで多重被覆割合を大きくすることができる。
トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、トナー粒子の断面撮影像において、トナーコアの表面からの第1ドメインの算術平均高さ(以下、第1シェル厚と記載する)が10nm以上50nm未満であり、トナーコアの表面からの第2ドメインの算術平均高さ(以下、第2シェル厚と記載する)が70nm以上100nm以下であることが好ましい。第2ドメインが第1シェル厚に対して比較的大きな粒子径(第2シェル厚)を有することで、第2ドメインが、トナー粒子間でスペーサーとして機能し、トナー粒子同士の凝集を抑制すると考えられる。
トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、上記基本構成において、第1ドメイン及び第2ドメインが、トナーコアの表面から、第1ドメイン、第2ドメインの順の積層構造を有することが好ましい。こうしたシェル層の積層構造は、シェル層形成工程において、低Tgの非架橋樹脂膜をトナーコアの表面に形成してから、高Tgの架橋樹脂粒子をトナーコアの表面に付着させることで、形成できる。第1ドメイン及び第2ドメインを同時に形成する場合、低Tgの非架橋樹脂が高Tgの架橋樹脂に優先してトナーコアに付着する傾向があるものの、部分的には架橋樹脂粒子上に非架橋樹脂膜が形成されると考えられる。トナーコアの表面領域において架橋樹脂粒子及び非架橋樹脂膜の順で積層される領域が多くなり過ぎると、トナーの低温定着性が悪くなると考えられる。トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、トナーコアのガラス転移点が30℃以上40℃以下であり、第1ドメインを構成する非架橋樹脂のガラス転移点が60℃以上90℃以下であり、第2ドメインを構成する架橋樹脂のガラス転移点が100℃以上150℃以下であることが特に好ましい。
トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、第1ドメインと第2ドメインとが互いに同一の極性を有することが好ましい。第1ドメインと第2ドメインとが電気的に反発することで、第1ドメインの隙間に第2ドメインが配置され易くなる。また、トナーコアとシェル層との結合を強めるためには、第1ドメイン及び第2ドメインがそれぞれ、トナーコアの極性(例えば、アニオン性)とは逆の極性(例えば、カチオン性)を有することが好ましい。
以下、図1及び図2を参照して、本実施形態に係るトナーの構成の一例について説明する。なお、図1は、本発明の実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子(特に、トナー母粒子)の構成の一例を示す図である。図2は、図1に示されるトナー母粒子の一部を拡大して示す図である。
図1に示されるトナー母粒子10は、トナーコア11と、トナーコア11の表面に形成されたシェル層12とを備える。シェル層12は、実質的に樹脂から構成される。シェル層12は、トナーコア11の表面を覆っている。
トナー母粒子10では、図2に示すように、シェル層12が、膜状の第1ドメイン12aと、粒子状の第2ドメイン12bとを有する。図2に示す例では、トナーコア11の表面領域のうち、第1ドメイン12aからトナーコア11が露出する領域に、第2ドメイン12bが存在する。また、第1ドメイン12a上にも、第2ドメイン12bが存在する。シェル層12は、第1ドメイン12aのみで構成される領域(以下、第1領域と記載する)と、第2ドメイン12bのみで構成される領域(以下、第2領域と記載する)と、第1ドメイン12a及び第2ドメイン12bが重なる領域(以下、第3領域と記載する)とを含む。また、第1ドメイン12a及び第2ドメイン12bは、トナーコア11の表面から、第1ドメイン12a、第2ドメイン12bの順の積層構造を有する。すなわち、第1ドメイン12aは、第2ドメイン12bよりもトナーコア11側に位置する。第1ドメイン12aは化学的な力でトナーコア11に付着しており、第2ドメイン12bは物理的な力でトナーコア11及び第1ドメイン12aの各々の表面に付着している。
例えば、透過電子顕微鏡(TEM)を用いてトナー母粒子10の断面を観察することで、シェル層12の形態を確認できる。図3は、本実施形態に係るトナーについて、TEMを用いてトナー母粒子10の断面(特に、シェル層12の断面)を撮影した写真である。図3の写真から、第1ドメイン12a及び第2ドメイン12bが、トナーコア11の表面から、第1ドメイン12a、第2ドメイン12bの順の積層構造を有することを確認できる。
画像形成に適したトナーを得るためには、トナーの体積中位径(D50)が4μm以上9μm以下であることが好ましい。
次に、トナーコア(結着樹脂及び内添剤)、シェル層、及び外添剤について、順に説明する。トナーの用途に応じて必要のない成分(例えば、内添剤又は外添剤)を割愛してもよい。
<好適な熱可塑性樹脂>
熱可塑性樹脂の好適な例としては、スチレン系樹脂、アクリル酸系樹脂(より具体的には、アクリル酸エステル重合体又はメタクリル酸エステル重合体等)、オレフィン系樹脂(より具体的には、ポリエチレン樹脂又はポリプロピレン樹脂等)、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、N−ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、又はウレタン樹脂が挙げられる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の繰返し単位が導入された共重合体(より具体的には、スチレン−アクリル酸系樹脂又はスチレン−ブタジエン系樹脂等)を使用してもよい。
スチレン−アクリル酸系樹脂は、1種以上のスチレン系モノマーと1種以上のアクリル酸系モノマーとの共重合体である。スチレン−アクリル酸系樹脂を合成するためには、例えば以下に示すような、スチレン系モノマー及びアクリル酸系モノマーを好適に使用できる。
スチレン系モノマーの好適な例としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、ビニルトルエン、α−クロロスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、又はp−エチルスチレンが挙げられる。
アクリル酸系モノマーの好適な例としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸アルキルエステルの好適な例としては、(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−プロピル、(メタ)アクリル酸iso−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸iso−ブチル、又は(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルが挙げられる。(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルの好適な例としては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、又は(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチルが挙げられる。
ポリエステル樹脂は、1種以上の多価アルコールと1種以上の多価カルボン酸とを縮重合させることで得られる。ポリエステル樹脂を合成するためのアルコールとしては、例えば以下に示すような、2価アルコール(より具体的には、ジオール類又はビスフェノール類等)又は3価以上のアルコールを好適に使用できる。ポリエステル樹脂を合成するためのカルボン酸としては、例えば以下に示すような、2価カルボン酸又は3価以上のカルボン酸を好適に使用できる。
ジオール類の好適な例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−ブテン−1,4−ジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、又はポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
ビスフェノール類の好適な例としては、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、又はビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物が挙げられる。
3価以上のアルコールの好適な例としては、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、又は1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
2価カルボン酸の好適な例としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、コハク酸、アルキルコハク酸(より具体的には、n−ブチルコハク酸、イソブチルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、又はイソドデシルコハク酸等)、又はアルケニルコハク酸(より具体的には、n−ブテニルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、又はイソドデセニルコハク酸等)が挙げられる。
3価以上のカルボン酸の好適な例としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、又はエンポール三量体酸が挙げられる。
[トナーコア]
(結着樹脂)
トナーコアでは、一般的に、成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナーコア全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。例えば、結着樹脂がエステル基、水酸基、エーテル基、酸基、又はメチル基を有する場合には、トナーコアはアニオン性になる傾向が強くなり、結着樹脂がアミノ基又はアミド基を有する場合には、トナーコアはカチオン性になる傾向が強くなる。トナーコアとシェル層との反応性を高めるためには、結着樹脂の水酸基価及び酸価の少なくとも一方が10mgKOH/g以上であることが好ましい。
結着樹脂としては、エステル基、水酸基、エーテル基、酸基、及びメチル基からなる群より選択される1種以上の基を有する樹脂が好ましく、水酸基及び/又はカルボキシル基を有する樹脂がより好ましい。このような官能基を有する結着樹脂は、シェル材料と反応して化学的に結合し易い。こうした化学的な結合が生じると、トナーコアとシェル層との結合が強固になる。また、結着樹脂としては、活性水素を含む官能基を分子中に有する樹脂も好ましい。
トナーコアの結着樹脂としては、熱可塑性樹脂(より具体的には、前述の「好適な熱可塑性樹脂」等)が好ましい。トナーコア中の着色剤の分散性、トナーの帯電性、及び記録媒体に対するトナーの定着性を向上させるためには、結着樹脂としてスチレン−アクリル酸系樹脂又はポリエステル樹脂を用いることが特に好ましい。また、耐熱保存性及び低温定着性に優れるトナーを得るためには、トナーコアが、非結晶性ポリエステル樹脂に加えて、結晶性ポリエステル樹脂(例えば、1種以上の多価アルコールと1種以上の多価カルボン酸と1種以上のスチレン系モノマーと1種以上のアクリル酸系モノマーとの重合体)を含有することが好ましい。
トナーコアの結着樹脂としてスチレン−アクリル酸系樹脂を使用する場合、トナーコアの強度及びトナーの定着性を向上させるためには、スチレン−アクリル酸系樹脂の数平均分子量(Mn)が2000以上3000以下であることが好ましい。スチレン−アクリル酸系樹脂の分子量分布(数平均分子量(Mn)に対する質量平均分子量(Mw)の比率Mw/Mn)は10以上20以下であることが好ましい。
トナーコアの結着樹脂としてポリエステル樹脂を使用する場合、トナーコアの強度及びトナーの定着性を向上させるためには、ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)が1000以上2000以下であることが好ましい。ポリエステル樹脂の分子量分布(数平均分子量(Mn)に対する質量平均分子量(Mw)の比率Mw/Mn)は9以上21以下であることが好ましい。
(着色剤)
トナーコアは、着色剤を含有してもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。トナーを用いて高画質の画像を形成するためには、着色剤の量が、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
トナーコアは、黒色着色剤を含有していてもよい。黒色着色剤の例としては、カーボンブラックが挙げられる。また、黒色着色剤は、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤を用いて黒色に調色された着色剤であってもよい。
トナーコアは、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、又はシアン着色剤のようなカラー着色剤を含有していてもよい。
イエロー着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、及びアリールアミド化合物からなる群より選択される1種以上の化合物を使用できる。イエロー着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー(3、12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、191、又は194)、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、又はC.I.バットイエローを好適に使用できる。
マゼンタ着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、及びペリレン化合物からなる群より選択される1種以上の化合物を使用できる。マゼンタ着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントレッド(2、3、5、6、7、19、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、又は254)を好適に使用できる。
シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物、アントラキノン化合物、及び塩基染料レーキ化合物からなる群より選択される1種以上の化合物を使用できる。シアン着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントブルー(1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、又は66)、フタロシアニンブルー、C.I.バットブルー、又はC.I.アシッドブルーを好適に使用できる。
(離型剤)
トナーコアは、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーコアのアニオン性を強めるためには、アニオン性を有するワックスを用いてトナーコアを作製することが好ましい。トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合物、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、パラフィンワックス、又はフィッシャートロプシュワックスのような脂肪族炭化水素ワックス;酸化ポリエチレンワックス又はそのブロック共重合体のような脂肪族炭化水素ワックスの酸化物;キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう、又はライスワックスのような植物性ワックス;みつろう、ラノリン、又は鯨ろうのような動物性ワックス;オゾケライト、セレシン、又はペトロラタムのような鉱物ワックス;モンタン酸エステルワックス又はカスターワックスのような脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスのような、脂肪酸エステルの一部又は全部が脱酸化したワックスを好適に使用できる。1種類の離型剤を単独で使用してもよいし、複数種の離型剤を併用してもよい。
結着樹脂と離型剤との相溶性を改善するために、相溶化剤をトナーコアに添加してもよい。
(電荷制御剤)
トナーコアは、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、トナーの帯電安定性又は帯電立ち上がり特性を向上させる目的で使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電可能か否かの指標になる。
トナーコアに負帯電性の電荷制御剤(より具体的には、有機金属錯体又はキレート化合物等)を含有させることで、トナーコアのアニオン性を強めることができる。また、トナーコアに正帯電性の電荷制御剤(より具体的には、ピリジン、ニグロシン、又は4級アンモニウム塩等)を含有させることで、トナーコアのカチオン性を強めることができる。ただし、トナーにおいて十分な帯電性が確保される場合には、トナーコアに電荷制御剤を含有させる必要はない。
(磁性粉)
トナーコアは、磁性粉を含有していてもよい。磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれら金属の1種以上を含む合金等)、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、又は二酸化クロム等)、又は強磁性化処理が施された材料(より具体的には、熱処理により強磁性が付与された炭素材料等)を好適に使用できる。1種類の磁性粉を単独で使用してもよいし、複数種の磁性粉を併用してもよい。
磁性粉からの金属イオン(例えば、鉄イオン)の溶出を抑制するためには、磁性粉を表面処理することが好ましい。酸性条件下でトナーコアの表面にシェル層を形成する場合に、トナーコアの表面に金属イオンが溶出すると、トナーコア同士が固着し易くなる。磁性粉からの金属イオンの溶出を抑制することで、トナーコア同士の固着を抑制することができると考えられる。
[シェル層]
本実施形態に係るトナーは、前述の基本構成を有する。シェル層は、膜状の第1ドメインと、粒子状の第2ドメインとを有する。第1ドメインは実質的に非架橋樹脂から構成される。第2ドメインは実質的に架橋樹脂から構成される。
トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、第1ドメインを構成する非架橋樹脂が、非架橋の熱可塑性樹脂(より具体的には、前述の「好適な熱可塑性樹脂」等)であることが好ましく、スチレン系モノマー(より具体的には、スチレン等)に由来する1種以上の繰返し単位と、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(より具体的には、アクリル酸エチル等)に由来する1種以上の繰返し単位と、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル(より具体的には、アクリル酸2−ヒドロキシブチル等)に由来する1種以上の繰返し単位とを含む樹脂であることが特に好ましい。なお、樹脂において、ビニル化合物に由来する繰返し単位は、炭素二重結合「C=C」により付加重合していると考えられる。ビニル化合物は、ビニル基(CH2=CH−)、又はビニル基中の水素が置換された基を有する化合物(より具体的には、エチレン、プロピレン、ブタジエン、塩化ビニル、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、又はスチレン等)である。
トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、第2ドメインを構成する架橋樹脂が、架橋構造を有する熱可塑性樹脂(より具体的には、前述の「好適な熱可塑性樹脂」等)であることが好ましく、架橋アクリル酸系樹脂(より具体的には、メタクリル酸エステル重合体等)であることが特に好ましい。アクリル酸系樹脂に架橋構造を導入するための架橋剤としては、アルキレングリコールの(メタ)アクリル酸エステル(より具体的には、ジメタクリル酸エチレングリコール等)が好ましい。
トナーの正帯電性を強めるためには、シェル層がカチオン界面活性剤を含有することが好ましい。例えば、シェル層を形成するために使用したカチオン界面活性剤を除去せずにあえて残すことで、シェル層にカチオン界面活性剤を含有させることができる。シェル層に含有させるカチオン界面活性剤としては、例えば、アミン塩(より具体的には、第1級アミンの酢酸塩等)、又は4級アンモニウム塩(より具体的には、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、アクリロイルオキシアルキルトリメチルアンモニウム塩、メタクリロイルオキシアルキルトリメチルアンモニウム塩、又は塩化ベンゼトニウム等)が好ましい。
[外添剤]
トナー母粒子の表面に外添剤(詳しくは、複数の外添剤粒子を含む粉体)を付着させてもよい。例えば、トナー母粒子(粉体)と外添剤(粉体)とを一緒に攪拌することで、外添剤粒子の一部(底部)がトナー母粒子の表層部に埋め込まれ、物理的な力でトナー母粒子の表面に外添剤粒子が付着(物理的結合)する。外添剤は、例えばトナーの流動性又は取扱性を向上させるために使用される。トナー粒子からの外添剤の脱離を抑制しながら外添剤の機能を十分に発揮させるためには、外添剤の量(複数種の外添剤を使用する場合には、それら外添剤の合計量)が、トナー母粒子100質量部に対して、0.5質量部以上10質量部以下であることが好ましい。トナーの流動性又は取扱性を向上させるためには、外添剤粒子として、粒子径0.005μm以上1.000μm以下の無機粒子を使用することが好ましい。
外添剤粒子としては、無機粒子が好ましく、シリカ粒子、又は金属酸化物(より具体的には、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、又はチタン酸バリウム等)の粒子が特に好ましい。1種類の外添剤を単独で使用してもよいし、複数種の外添剤を併用してもよい。
[トナーの製造方法]
キャリアを汚染しにくく、かつ、耐熱保存性及び低温定着性に優れる静電潜像現像用トナーを製造するためには、トナーの製造方法が、次に示す第1シェル層形成工程及び第2シェル層形成工程を含むことが好ましい。第1シェル層形成工程では、湿式法で、トナーコアの表面に、被覆率(前述の第1被覆率に相当する被覆率)45%以上80%以下で非架橋樹脂膜を形成する。第2シェル層形成工程では、乾式法で、温度32℃以上37℃以下の条件で、非架橋樹脂膜が形成されたトナーコアと、架橋樹脂粒子とを混合して、トナーコア及び非架橋樹脂膜の各々の表面に、架橋樹脂粒子を付着させる。
(トナーコアの準備)
好適なトナーコアを容易に得るためには、凝集法又は粉砕法によりトナーコアを製造することが好ましく、粉砕法によりトナーコアを製造することがより好ましい。
以下、粉砕法の一例について説明する。まず、結着樹脂と、内添剤(例えば、着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉の少なくとも1つ)とを混合する。続けて、得られた混合物を溶融混練する。続けて、得られた溶融混練物を粉砕及び分級する。その結果、所望の粒子径を有するトナーコアが得られる。
以下、凝集法の一例について説明する。まず、結着樹脂、離型剤、及び着色剤の各々の微粒子を含む水性媒体中で、これらの粒子を所望の粒子径になるまで凝集させる。これにより、結着樹脂、離型剤、及び着色剤を含む凝集粒子が形成される。続けて、得られた凝集粒子を加熱して、凝集粒子に含まれる成分を合一化させる。その結果、トナーコアの分散液が得られる。その後、トナーコアの分散液から、不要な物質(界面活性剤等)を除去することで、トナーコアが得られる。
(シェル層の形成)
次に、得られたトナーコアの表面にシェル層を形成する。まず、イオン交換水に塩酸を加えて、弱酸性(例えば、3以上5以下から選ばれるpH)の水性媒体を調製する。続けて、pHが調整された水性媒体(例えば、酸性の水性媒体)に、トナーコアと、第1シェル材料(第1ドメインの材料)とを添加する。第1シェル材料としては、例えば、非架橋樹脂のサスペンション(非架橋樹脂粒子を含む液)を使用できる。
均質な第1ドメインを形成するためには、第1シェル材料を含む液を攪拌するなどして、第1シェル材料を液に溶解又は分散させることが好ましい。第1ドメイン形成時におけるトナーコア成分(特に、結着樹脂及び離型剤)の溶解又は溶出を抑制するためには、水性媒体中で第1ドメインを形成することが好ましい。水性媒体は、水を主成分とする媒体(より具体的には、純水、又は水と極性媒体との混合液等)である。水性媒体は溶媒として機能してもよい。水性媒体中に溶質が溶けていてもよい。水性媒体は分散媒として機能してもよい。水性媒体中に分散質が分散していてもよい。水性媒体中の極性媒体としては、例えば、アルコール(より具体的には、メタノール又はエタノール等)を使用できる。水性媒体の沸点は約100℃である。
上記トナーコア及び第1シェル材料は、室温の水性媒体に添加してもよいし、所定の温度に調整した水性媒体に添加してもよい。第1被覆率は、例えば、第1シェル材料の添加量に基づいて調整できる。第1シェル材料の適切な添加量は、トナーコアの比表面積に基づいて算出できる。
非架橋樹脂粒子は、液中でトナーコアの表面に付着する。トナーコアの表面に均一に非架橋樹脂粒子を付着させるためには、非架橋樹脂粒子を含む液中にトナーコアを高度に分散させることが好ましい。液中にトナーコアを高度に分散させるために、液中に界面活性剤を含ませてもよいし、強力な攪拌装置(例えば、プライミクス株式会社製「ハイビスディスパーミックス」)を用いて液を攪拌してもよい。界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩、又は石鹸を使用できる。
続けて、上記トナーコア及び非架橋樹脂粒子を含む液を攪拌しながら液の温度を所定の速度(例えば、0.1℃/分以上3℃/分以下から選ばれる速度)で第1保持温度(好ましくは、「非架橋樹脂のTg−10℃≦第1保持温度≦非架橋樹脂のTg+20℃」を満たす温度)まで上昇させる(第1昇温処理)。第1昇温処理の後(液の温度が第1保持温度に到達した後)、液を攪拌しながら液の温度を第1保持温度に所定の時間(例えば、1分間以上60分間以下から選ばれる時間)保ってもよい。第1昇温処理中(液の温度を第1保持温度へ上昇させている間)、又は第1昇温処理の後(液の温度を第1保持温度に保っている間)に、非架橋樹脂粒子が溶解して、トナーコアの表面に第1ドメイン(非架橋樹脂膜)が形成される。その結果、非架橋樹脂膜が形成されたトナーコア(後述する第2シェル材料が付与される前のトナー母粒子)が得られる。以下、第1ドメイン(非架橋樹脂膜)が形成され、かつ、第2ドメインが形成されていないトナーコアを、第1被覆コアと記載する。第1保持温度と、非架橋樹脂のTgとを調整することで、非架橋樹脂粒子の溶解状態を調整することができる。例えば、いったん樹脂粒子を完全に溶かすことで、粒状感のない膜を形成することができる。
上記のようにして第1ドメインを形成した後、第1被覆コアの分散液を、例えば常温(約25℃)まで冷却する。続けて、例えばブフナー漏斗を用いて、第1被覆コアの分散液をろ過する。これにより、第1被覆コアが液から分離(固液分離)され、ウェットケーキ状の第1被覆コアが得られる。続けて、得られたウェットケーキ状の第1被覆コアを洗浄する。続けて、洗浄された第1被覆コアを乾燥する。
続けて、混合装置を用いて、温度環境を所定の第2保持温度(好ましくは、温度32℃以上37℃以下から選ばれる温度)に保ちつつ、乾燥した第1被覆コア(粉体)と、架橋樹脂粒子(第2シェル材料)とを混合する。第1被覆コア(第1ドメインが形成されたトナーコア)の表面に架橋樹脂粒子を付着させることで、第1ドメイン(非架橋樹脂膜)と、第2ドメイン(架橋樹脂粒子)とが、この順で積層される。その結果、トナーコアの表面に、積層構造(下層:第1ドメイン、上層:第2ドメイン)を有するシェル層が形成され、トナー母粒子が得られる。
上記混合装置としては、例えばFMミキサー(日本コークス工業株式会社製)を使用できる。FMミキサーは、温度調節用ジャケット付きの混合槽を備え、混合槽内に、デフレクタと、温度センサーと、上羽根と、下羽根とをさらに備える。FMミキサーを用いて、混合槽内に投入された材料(より具体的には、粉体又はスラリー等)を混合する場合、下羽根の回転により、混合槽内の材料が旋回しながら上下方向に流動する。これにより、混合槽内に材料の対流が生じる。上羽根は、高速回転して、材料に剪断力を与える。FMミキサーは、材料に剪断力を与えることで、強力な混合力で材料を混合することを可能にしている。FMミキサーのジャケットに温度32℃以上37℃以下の水を循環させることで、温度32℃以上37℃以下の条件での混合が可能になる。トナーコアの表面に良質のシェル層を形成するためには、トナーコアのガラス転移点が30℃以上40℃以下であり、第1シェル材料(非架橋樹脂粒子)のガラス転移点が60℃以上90℃以下であり、第2シェル材料(架橋樹脂粒子)のガラス転移点が100℃以上150℃以下であることが好ましい。
上記のようにトナー母粒子を得た後、必要に応じて、混合機(例えば、日本コークス工業株式会社製のFMミキサー)を用いてトナー母粒子と外添剤とを混合して、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させてもよい。なお、乾燥工程でスプレードライヤーを用いる場合には、外添剤(例えば、シリカ粒子)の分散液をトナー母粒子に噴霧することで、乾燥工程と外添工程とを同時に行うことができる。こうして、トナー粒子を多数含むトナーが得られる。
なお、上記トナーの製造方法の内容及び順序はそれぞれ、要求されるトナーの構成又は特性等に応じて任意に変更することができる。例えば、外添工程の後で、トナーを篩別してもよい。また、必要のない工程は割愛してもよい。例えば、市販品をそのまま材料として用いることができる場合には、市販品を用いることで、その材料を調製する工程を割愛できる。また、液のpHを調整しなくても、シェル層を形成するための反応が良好に進行する場合には、pH調整工程を割愛してもよい。また、外添剤が不要であれば、外添工程を割愛してもよい。トナー母粒子の表面に外添剤を付着させない(外添工程を割愛する)場合には、トナー母粒子がトナー粒子に相当する。樹脂を合成するための材料としては、必要に応じて、モノマーに代えてプレポリマーを使用してもよい。また、所定の化合物を得るために、原料として、その化合物の塩、エステル、水和物、又は無水物を使用してもよい。効率的にトナーを製造するためには、多数のトナー粒子を同時に形成することが好ましい。同時に製造されたトナー粒子は、互いに略同一の構成を有すると考えられる。
本発明の実施例について説明する。表1に、実施例又は比較例に係るトナーT−1〜T−11(それぞれ静電潜像現像用トナー)を示す。また、表2には、トナーT−1〜T−11のいずれかの製造に用いられるシェル材料(サスペンションA−1〜A−5及び樹脂粒子B−1〜B−3)を示す。表2中の「粒子径」は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定された1次粒子の円相当径の個数平均値である。
以下、トナーT−1〜T−11の製造方法、評価方法、及び評価結果について、順に説明する。なお、誤差が生じる評価においては、誤差が十分小さくなる相当数の測定値を得て、得られた測定値の算術平均を評価値とした。また、Tg(ガラス転移点)、Mp(融点)、及びTm(軟化点)の測定方法はそれぞれ、何ら規定していなければ、次に示すとおりである。
<Tgの測定方法>
測定装置として、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いた。測定装置を用いて試料の吸熱曲線を測定することにより、試料のTg(ガラス転移点)を求めた。具体的には、試料(例えば、樹脂)約10mgをアルミ皿(アルミニウム製の容器)に入れて、そのアルミ皿を測定装置の測定部にセットした。また、リファレンスとして空のアルミ皿を使用した。吸熱曲線の測定では、測定部の温度を、測定開始温度25℃から200℃まで10℃/分の速度で昇温させた(RUN1)。その後、測定部の温度を200℃から25℃まで10℃/分の速度で降温させた。続けて、測定部の温度を再び25℃から200℃まで10℃/分の速度で昇温させた(RUN2)。RUN2により、試料の吸熱曲線(縦軸:熱流(DSC信号)、横軸:温度)を得た。得られた吸熱曲線から、試料のTgを読み取った。吸熱曲線中、比熱の変化点(ベースラインの外挿線と立ち下がりラインの外挿線との交点)の温度(オンセット温度)が試料のTg(ガラス転移点)に相当する。
<Tmの測定方法>
高化式フローテスター(株式会社島津製作所製「CFT−500D」)に試料(例えば、樹脂)をセットし、ダイス細孔径1mm、プランジャー荷重20kg/cm2、昇温速度6℃/分の条件で、1cm3の試料を溶融流出させて、試料のS字カーブ(横軸:温度、縦軸:ストローク)を求めた。続けて、得られたS字カーブから試料のTmを読み取った。S字カーブにおいて、ストロークの最大値をS1とし、低温側のベースラインのストローク値をS2とすると、S字カーブ中のストロークの値が「(S1+S2)/2」となる温度が、試料のTm(軟化点)に相当する。
<Mpの測定方法>
測定装置として、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いた。測定装置を用いて試料の吸熱曲線を測定することにより、試料のMp(融点)を求めた。具体的には、試料(例えば、離型剤又は樹脂)約15mgをアルミ皿(アルミニウム製の容器)に入れて、そのアルミ皿を測定装置の測定部にセットした。また、リファレンスとして空のアルミ皿を使用した。吸熱曲線の測定では、測定部の温度を、測定開始温度30℃から170℃まで10℃/分の速度で昇温させた。昇温中、試料の吸熱曲線(縦軸:熱流(DSC信号)、横軸:温度)を測定した。得られた吸熱曲線から、試料のMpを読み取った。吸熱曲線中、融解熱による最大ピーク温度が試料のMp(融点)に相当する。
[材料の準備]
(結晶性ポリエステル樹脂の合成)
温度計(熱電対)、脱水管、窒素導入管、及び攪拌装置を備えた容量10Lの4つ口フラスコ内に、1,6−ヘキサンジオール2643g、1,4−ブタンジオール864g、及びコハク酸2945gを入れた。続けて、フラスコ内容物を温度160℃に加熱して、添加した材料を溶解させた。続けて、滴下漏斗を用いて、スチレン等の混合液(スチレン1831gとアクリル酸161gとジクミルパーオキサイド110gとの混合液)を1時間かけてフラスコ内に滴下した。続けて、フラスコ内容物を攪拌しながら温度170℃で1時間反応させて、フラスコ内のスチレン及びアクリル酸を重合させた。その後、減圧雰囲気(圧力8.3kPa)に1時間保って、フラスコ内の未反応のスチレン及びアクリル酸を除去した。続けて、2−エチルヘキサン酸錫(II)40gと、没食子酸3gとを、フラスコ内に加えた。続けて、フラスコ内容物を昇温させて、温度210℃で8時間反応させた。続けて、減圧雰囲気(圧力8.3kPa)かつ温度210℃の条件で、フラスコ内容物を1時間反応させた。その結果、Tm92℃、Mp96℃、結晶性指数0.95の結晶性ポリエステル樹脂が得られた。なお、樹脂の結晶性指数は、樹脂の融点(Mp)に対する樹脂の軟化点(Tm)の比率(=Tm/Mp)に相当する。
(非結晶性ポリエステル樹脂Aの合成)
温度計(熱電対)、脱水管、窒素導入管、及び攪拌装置を備えた容量10Lの4つ口フラスコ内に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物370gと、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物3059gと、テレフタル酸1194gと、フマル酸286gと、2−エチルヘキサン酸錫(II)10gと、没食子酸2gとを入れた。続けて、窒素雰囲気かつ温度230℃の条件で、反応率が90質量%以上になるまで、フラスコ内容物を反応させた。反応率は、式「反応率=100×実際の反応生成水量/理論生成水量」に従って計算した。続けて、減圧雰囲気(圧力8.3kPa)で、反応生成物(樹脂)のTmが所定の温度(89℃)になるまで、フラスコ内容物を反応させた。その結果、Tm89℃、Tg50℃の非結晶性ポリエステル樹脂Aが得られた。
(非結晶性ポリエステル樹脂Bの合成)
非結晶性ポリエステル樹脂Bの合成方法は、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物370g、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物3059g、テレフタル酸1194g、及びフマル酸286gに代えて、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物1286g、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物2218g、及びテレフタル酸1603gを使用した以外は、非結晶性ポリエステル樹脂Aの合成方法と同じであった。非結晶性ポリエステル樹脂Bに関しては、Tmが111℃、Tgが69℃であった。
(非結晶性ポリエステル樹脂Cの合成)
温度計(熱電対)、脱水管、窒素導入管、及び攪拌装置を備えた容量10Lの4つ口フラスコ内に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物4907gと、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物1942gと、フマル酸757gと、ドデシルコハク酸無水物2078gと、2−エチルヘキサン酸錫(II)30gと、没食子酸2gとを入れた。続けて、窒素雰囲気かつ温度230℃の条件で、前述の式で表される反応率が90質量%以上になるまで、フラスコ内容物を反応させた。続けて、減圧雰囲気(圧力8.3kPa)で、フラスコ内容物を1時間反応させた。続けて、無水トリメリット酸548gをフラスコ内に加えて、減圧雰囲気(圧力8.3kPa)かつ温度220℃の条件で、反応生成物(樹脂)のTmが所定の温度(127℃)になるまで、フラスコ内容物を反応させた。その結果、Tm127℃、Tg51℃の非結晶性ポリエステル樹脂Cが得られた。
(サスペンションA−1の調製)
温度計及び攪拌羽根を備えた容量1Lの3つ口フラスコを温度30℃のウォーターバスにセットし、フラスコ内に、イオン交換水875mLと、カチオン界面活性剤(日本乳化剤株式会社製「テクスノール(登録商標)R5」、成分:アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩)75mLとを入れた。その後、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を80℃に昇温させた。続けて、80℃のフラスコ内容物に2種類の液(第1の液及び第2の液)をそれぞれ5時間かけて滴下した。第1の液は、スチレン12mLと、メタクリル酸2−ヒドロキシブチル4mLと、アクリル酸エチル4mLとの混合液であった。第2の液は、過硫酸カリウム0.5gをイオン交換水30mLに溶かした溶液であった。続けて、フラスコ内の温度を80℃にさらに2時間保って、フラスコ内容物を重合させた。その結果、樹脂微粒子のサスペンションA−1が得られた。
(サスペンションA−2の調製)
サスペンションA−2の調製方法は、各材料の添加量に関して、スチレンの12mLを13mLに、メタクリル酸2−ヒドロキシブチルの4mLを5mLに、アクリル酸エチルの4mLを3mLに、それぞれ変更した以外は、サスペンションA−1の調製方法と同じであった。
(サスペンションA−3の調製)
サスペンションA−3の調製方法は、カチオン界面活性剤(テクスノールR5)の使用量を75mLから70mLに変更し、第1の液として、スチレン12mLと、メタクリル酸2−ヒドロキシブチル4mLと、アクリル酸エチル4mLとの混合液の代わりに、スチレン13mLと、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル6mLと、アクリル酸メチル2mLとの混合液を使用した以外は、サスペンションA−1の調製方法と同じであった。
(サスペンションA−4の調製)
サスペンションA−4の調製方法は、カチオン界面活性剤(テクスノールR5)の使用量を75mLから70mLに変更し、第1の液として、スチレン12mLと、メタクリル酸2−ヒドロキシブチル4mLと、アクリル酸エチル4mLとの混合液の代わりに、スチレン12mLと、メタクリル酸2−ヒドロキシブチル2mLと、アクリル酸ブチル4mLとの混合液を使用した以外は、サスペンションA−1の調製方法と同じであった。
(サスペンションA−5の調製)
サスペンションA−5の調製方法は、カチオン界面活性剤(テクスノールR5)の使用量を75mLから70mLに変更し、第1の液として、スチレン12mLと、メタクリル酸2−ヒドロキシブチル4mLと、アクリル酸エチル4mLとの混合液の代わりに、スチレン12mLと、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル7mLと、アクリル酸メチル2mLとの混合液を使用した以外は、サスペンションA−1の調製方法と同じであった。
(樹脂粒子B−1の調製)
温度計(熱電対)、窒素導入管、攪拌装置、及び熱交換器(コンデンサー)を備えた容量3Lのフラスコ内に、イオン交換水1000gと、カチオン界面活性剤(日本乳化剤株式会社製「テクスノールR5」、成分:アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩)4gとを入れた。続けて、温度30℃のフラスコ内容物を攪拌しながら、フラスコ内に窒素を導入しつつ窒素置換を30分間行った。その後、フラスコ内に過硫酸カリウム2gを入れた。そして、フラスコ内容物を攪拌して過硫酸カリウムを溶解させた。続けて、フラスコ内に窒素を導入しながらフラスコ内の温度を80℃に昇温させた。そして、フラスコ内の温度が80℃に到達した時点から2時間かけて、メタクリル酸メチル250gとジメタクリル酸1,4−ブタンジオール4gとの混合液をフラスコ内に滴下した。混合液の滴下中、温度80℃かつ回転速度300rpmの条件でフラスコ内容物を攪拌し続けた。滴下終了後、フラスコ内の温度を80℃にさらに8時間保って、フラスコ内容物を重合させた。その結果、エマルションが得られた。続けて、得られたエマルションを、室温(約25℃)まで冷却した後、ろ過(固液分離)して、固形物を得た。その後、得られた固形物を乾燥して、樹脂粒子B−1(粉体)を得た。
(樹脂粒子B−2の調製)
樹脂粒子B−2の調製方法は、メタクリル酸メチル250gとジメタクリル酸1,4−ブタンジオール4gとの混合液の代わりに、メタクリル酸メチル250gとジメタクリル酸エチレングリコール4gとの混合液を使用した以外は、樹脂粒子B−1の調製方法と同じであった。
(樹脂粒子B−3の調製)
樹脂粒子B−3の調製方法は、ジメタクリル酸エチレングリコールの使用量を4gから5gに変更した以外は、樹脂粒子B−2の調製方法と同じであった。
上記のようにして得たサスペンションA−1〜A−5及び樹脂粒子B−1〜B−3の各々に含まれる樹脂微粒子に関して、粒子径(個数平均1次粒子径)及びガラス転移点(Tg)は、表2に示すとおりであった。例えば、サスペンションA−1に含まれる樹脂微粒子に関して、個数平均1次粒子径は53nmであり、ガラス転移点(Tg)は68℃であった。また、サスペンションA−1〜A−5はそれぞれ、非架橋樹脂の分散液であった。樹脂粒子B−1〜B−3はそれぞれ、架橋樹脂粒子であった。
[トナーの製造方法]
(トナーコアの作製)
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−20B」)を用いて、第1結着樹脂(前述の手順で合成した結晶性ポリエステル樹脂)100gと、第2結着樹脂(前述の手順で合成した非結晶性ポリエステル樹脂A)300gと、第3結着樹脂(前述の手順で合成した非結晶性ポリエステル樹脂B)100gと、第4結着樹脂(前述の手順で合成した非結晶性ポリエステル樹脂C)600gと、着色剤(山陽色素株式会社製「カラーテックス(登録商標)ブルーB1021」、成分:フタロシアニンブルー)144gと、第1離型剤(株式会社加藤洋行製「カルナウバワックス1号」、成分:カルナバワックス)12gと、第2離型剤(日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP−3」、成分:エステルワックス)48gとを、回転速度2400rpmで混合した。
続けて、得られた混合物を、2軸押出機(株式会社池貝製「PCM−30」)を用いて、材料供給速度5kg/時、軸回転速度160rpm、設定温度(シリンダー温度)100℃の条件で溶融混練した。その後、得られた混練物を冷却した。続けて、冷却された混練物を、粉砕機(旧東亜機械製作所製「ロートプレックス16/8型」)を用いて粗粉砕した。続けて、得られた粗粉砕物を、ジェットミル(日本ニューマチック工業株式会社製「超音波ジェットミルI型」)を用いて微粉砕した。続けて、得られた微粉砕物を、分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ−LABO型」)を用いて分級した。その結果、Tg36℃、体積中位径(D50)6μmのトナーコアが得られた。
(第1シェル層形成工程)
温度計及び攪拌羽根を備えた容量1Lの3つ口フラスコをウォーターバスにセットし、フラスコ内にイオン交換水300mLを入れた。その後、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を30℃に保った。続けて、フラスコ内に希塩酸を加えて、フラスコ内容物のpHを4に調整した。続けて、フラスコ内に第1シェル材料(表1に示される種類の分散液)15mLを加えた。例えばトナーT−1の製造では、第1シェル材料としてサスペンションA−1をフラスコ内に添加した。
続けて、フラスコ内にトナーコア(前述の手順で作製したトナーコア)300gを添加して、フラスコ内容物を回転速度300rpmで1時間攪拌した。続けて、フラスコ内にイオン交換水300mLを添加した。
続けて、フラスコ内容物を回転速度100rpmで攪拌しながら、フラスコ内の温度を1℃/分の速度で78℃まで上げた。そして、フラスコ内の温度が78℃になった時点で、フラスコ内に水酸化ナトリウムを加えて、フラスコ内容物のpHを7に調整した。続けて、フラスコ内容物をその温度が常温(約25℃)になるまで冷却して、第1被覆コア(後述する第2シェル材料が付与される前のトナー母粒子)を含む分散液を得た。第1被覆コアは、トナーコアと、トナーコアの表面を覆う非架橋樹脂膜(膜化した第1シェル材料:シェル層の第1ドメイン)とを備えていた。
(洗浄工程)
上記のようにして得られた第1被覆コアの分散液を、ブフナー漏斗を用いてろ過(固液分離)して、ウェットケーキ状の第1被覆コアを得た。その後、得られたウェットケーキ状の第1被覆コアをイオン交換水に再分散させた。さらに、分散とろ過とを5回繰り返して、第1被覆コアを洗浄した。
(乾燥工程)
続けて、得られた第1被覆コアを、濃度50質量%のエタノール水溶液に分散させた。これにより、第1被覆コアのスラリーが得られた。続けて、連続式表面改質装置(フロイント産業株式会社製「コートマイザー(登録商標)」)を用いて、熱風温度45℃かつブロアー風量2m3/分の条件で、スラリー中の第1被覆コアを乾燥させた。その結果、第1被覆コアの粉体が得られた。
(第2シェル層形成工程)
続けて、温度調節用のジャケットを備える容量10LのFMミキサー(日本コークス工業株式会社製)を用いて、表1に示す温度の水をジャケットに循環させながら、第1被覆コア100質量部と、第2シェル材料(表1に示される種類の樹脂粒子)1.25質量部とを、1分間混合した。例えばトナーT−1の製造では、温度34.5℃(±2.5℃)の水をFMミキサーのジャケットに循環させながら、100質量部の第1被覆コアと、1.25質量部の樹脂粒子B−1とを、FMミキサーを用いて1分間混合した。この混合により、第1被覆コアの表面に架橋樹脂粒子(第2シェル材料:シェル層の第2ドメイン)が付着した。その結果、トナー母粒子の粉体が得られた。
なお、トナーT−11の製造では、上記第2シェル層形成工程を行わず、乾燥工程の次に、以下に示す外添工程を行った。トナーT−11では、第1被覆コアがトナー母粒子に相当する。
(外添工程)
続けて、得られたトナー母粒子100質量部に対して、正帯電性シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)REA90」、内容:表面処理により正帯電性が付与された乾式シリカ粒子、個数平均1次粒子径:20nm)1質量部と、導電性酸化チタン粒子(チタン工業株式会社製「EC−100」、基体:TiO2粒子、被覆層:SbドープSnO2膜、個数平均1次粒子径:約0.35μm)0.5質量部とを、上記FMミキサー(FM−10B)に投入し、そのFMミキサー(FM−10B)を用いて、表1に示す温度の水をFMミキサーのジャケットに循環させながら、トナー母粒子と外添剤(シリカ粒子及び酸化チタン粒子)とを5分間混合した。これにより、トナー母粒子の表面に外添剤が付着した。その後、200メッシュ(目開き75μm)の篩を用いて篩別を行った。その結果、多数のトナー粒子を含むトナー(表1に示されるトナーT−1〜T−11)が得られた。ただし、トナーT−10の製造では、第2シェル層形成工程及び外添工程でトナー母粒子が固着(凝集)し、トナーを完成させることができなかった。トナー母粒子の固着(凝集)が生じた理由は、処理温度(39.5℃±2.5℃)が高過ぎたからであると考えられる。
上記のようにして得たトナーT−1〜T−11に関して、第1被覆率と多重被覆割合との各々の測定結果は、表1に示すとおりであった。例えば、トナーT−1に関して、第1被覆率は80%であり、多重被覆割合は70%であった。第1被覆率と多重被覆割合との各々の測定方法は、以下に示すとおりであった。
<トナー粒子の断面の撮影>
試料(トナー)を可視光硬化性樹脂(東亞合成株式会社製「アロニックス(登録商標)D−800」)で包埋して、硬化物を得た。その後、超薄切片作製用ナイフ(住友電気工業株式会社製「スミナイフ(登録商標)」:刃幅2mm、刃先角度45°のダイヤモンドナイフ)及びウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ株式会社製「EM UC6」)を用いて、切削速度0.3mm/秒で硬化物を切削することで、厚さ150nmの薄片を作製した。得られた薄片を、銅メッシュ上で四酸化ルテニウム水溶液の蒸気中に10分間暴露して、Ru染色した。続けて、染色された薄片試料の断面を、透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子株式会社製「JSM−6700F」)を用いて撮影した。
(第1被覆率の測定方法)
上記のようにして得たTEM撮影像(トナー粒子の断面撮影像)を、画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いて解析することにより、第1被覆率を測定した。TEM撮影像(トナー粒子の断面撮影像)において、トナーコアの表面領域(外縁を示す輪郭線)のうち、膜状ドメインに覆われている領域の合計長さの割合(第1被覆率)を計測した。詳しくは、式「第1被覆率=100×膜状ドメインに覆われている領域の長さの合計/トナーコアの周長」に基づいて、トナーコアの第1被覆率を求めた。試料(トナー)に含まれる10個のトナー粒子についてそれぞれ、第1被覆率を測定した。そして、得られた10個の測定値の算術平均を、試料(トナー)の評価値(第1被覆率)とした。
(多重被覆割合の測定方法)
上記のようにして得たTEM撮影像(トナー粒子の断面撮影像)を、画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いて解析することにより、多重被覆割合(トナー粒子が備える全ての第2ドメインの個数に対する、第1ドメインの表面に付着する第2ドメインの個数の割合)を測定した。TEM撮影像(トナー粒子の断面撮影像)において、シェル層の第1ドメイン(トナーコアの表面で膜化した第1シェル材料)の表面に付着する架橋樹脂粒子(第2シェル材料)の個数XAと、トナーコアの表面に付着する架橋樹脂粒子(第2シェル材料)の個数XBとを測定し、式「XT=100×XA/(XA+XB)」に基づいて、多重被覆割合XTを求めた。
[評価方法]
各試料(トナーT−1〜T−11)の評価方法は、以下のとおりである。ただし、完成できなかったトナーT−10については評価しなかった。
(耐熱保存性)
試料(トナー)2gを容量20mLのポリエチレン製容器に入れて、その容器を、58℃に設定された恒温器内に3時間静置した。その後、恒温器から取り出したトナーを室温まで冷却して、評価用トナーを得た。
続けて、得られた評価用トナーを、質量既知の100メッシュ(目開き150μm)の篩に載せた。そして、トナーを含む篩の質量を測定し、篩上のトナーの質量(篩別前のトナーの質量)を求めた。続けて、パウダーテスター(ホソカワミクロン株式会社製)に篩をセットし、パウダーテスターのマニュアルに従い、レオスタッド目盛り5の条件で30秒間、篩を振動させ、評価用トナーを篩別した。そして、篩別後に、トナーを含む篩の質量を測定することで、篩上に残留したトナーの質量(篩別後のトナーの質量)を求めた。篩別前のトナーの質量と篩別後のトナーの質量とから、次の式に基づいて凝集度(単位:質量%)を求めた。
凝集度=100×篩別後のトナーの質量/篩別前のトナーの質量
凝集度が50質量%以下であれば○(良い)と評価し、凝集度が50質量%を超えれば×(良くない)と評価した。
(2成分現像剤の調製)
現像剤用キャリア(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製の「TASKalfa5550ci」用キャリア)100質量部と、試料(トナー)10質量部とを、ボールミルを用いて30分間混合して、2成分現像剤を調製した。得られた2成分現像剤を用いて、以下に示す手順で、最低定着温度、及び架橋樹脂粒子のキャリア移行性を評価した。
(最低定着温度)
上述のようにして調製した2成分現像剤を用いて画像を形成して、最低定着温度を評価した。評価機としては、Roller−Roller方式の加熱加圧型の定着装置を備えるプリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−C5250DN」を改造して定着温度を変更可能にした評価機)を用いた。上述のようにして調製した2成分現像剤を評価機の現像装置に投入し、試料(補給用トナー)を評価機のトナーコンテナに投入した。
上記評価機を用いて、温度23℃かつ湿度60%RHの環境下、90g/m2の紙(A4サイズの印刷用紙)に、線速200mm/秒、トナー載り量1.0mg/cm2の条件で、大きさ25mm×25mmのソリッド画像(詳しくは、未定着のトナー像)を形成した。続けて、画像が形成された紙を評価機の定着装置に通した。
最低定着温度の評価では、定着温度の設定範囲が100℃以上200℃以下であった。詳しくは、定着装置の定着温度を100℃から5℃ずつ(ただし、最低定着温度付近では2℃ずつ)上昇させて、ソリッド画像(トナー像)を紙に定着できる最低温度(最低定着温度)を測定した。トナーを定着させることができたか否かは、以下に示すような折擦り試験で確認した。詳しくは、定着装置に通した評価用紙を、画像を形成した面が内側となるように折り曲げ、布帛で被覆した1kgの分銅を用いて、折り目上の画像を5往復摩擦した。続けて、紙を広げ、紙の折り曲げ部(ソリッド画像が形成された部分)を観察した。そして、折り曲げ部のトナーの剥がれの長さ(剥がれ長)を測定した。剥がれ長が1mm以下となる定着温度のうちの最低温度を、最低定着温度とした。最低定着温度が145℃以下であれば○(良い)と評価し、最低定着温度が145℃を超えれば×(良くない)と評価した。
(キャリア汚染性)
前述のようにして調製した2成分現像剤を複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa5550ci」)にセットし、試料(トナー)を補給しながら印字率5%の画像(文字パターン)を温度20℃、湿度65%RHの環境下で連続1万枚出力する耐刷試験を行った。
上記耐刷試験の後、複合機の現像装置から2成分現像剤を取り出して、795メッシュ(目開き16μm)の篩を用いて2成分現像剤中のトナーとキャリアとを分離して、評価用キャリア(耐刷試験後のキャリア)を得た。得られた評価用キャリアについてGC/MS分析を行い、GC/MS法マススペクトルを得た。そして、上記耐刷試験によりトナーからキャリアに移行してキャリアに付着した架橋樹脂粒子の量(架橋樹脂粒子のキャリア移行量)を求めた。GC/MS分析の条件と、架橋樹脂粒子のキャリア移行量の求め方とは、以下のとおりであった。
(GC/MS分析)
評価用キャリアを測定対象とした。測定装置としては、ガスクロマトグラフ質量分析計(株式会社島津製作所製「GCMS−QP2010 Ultra」)及びマルチショット・パイロライザー(フロンティア・ラボ株式会社製「PY−3030D」)を用いた。カラムとしては、GCカラム(アジレント・テクノロジー社製「Agilent(登録商標)J&W ウルトライナートキャピラリGCカラム DB−5ms」、相:シロキサンポリマーにアリレンを入れてポリマーの主鎖を強化したアリレン相、内径:0.25mm、膜厚:0.25μm、長さ:30m)を用いた。測定対象100μgについて、以下の条件でGC/MS分析を行い、架橋樹脂粒子(第2シェル材料)に由来するピークを含むマススペクトル(横軸:イオンの質量/イオンの電荷数、縦軸:検出強度)を得た。
・熱分解温度:加熱炉「600℃」、インターフェイス部「320℃」
・昇温条件:40℃から速度28℃/分で320℃まで昇温し、320℃で5分間保持した。
・キャリアガス:ヘリウム(He)ガス(線速度36.1cm/分)
・カラムヘッド圧力:49.7kPa
・注入モード:スプリット注入(スプリット比1:200)
・キャリア流量:全流量「204mL/分」、カラム流量「1mL/分」、パージ流量「3mL/分」
(架橋樹脂粒子のキャリア移行量の求め方)
上記GC/MS分析により評価用キャリア(測定量:YB[g])について得たマススペクトル(GC/MS法マススペクトル)に基づいて、評価用キャリア1gあたりの架橋樹脂粒子の付着量(架橋樹脂粒子のキャリア移行量)を求めた。詳しくは、予め作成した検量線(GC/MS法マススペクトルのピーク面積と架橋樹脂粒子の付着量との関係を示す検量線)を用いて、測定された架橋樹脂粒子(第2シェル材料)由来のピーク面積から、評価用キャリアに付着した架橋樹脂粒子の量YA(単位:g)を求めた。そして、式「YT=100×YA/YB」に従って架橋樹脂粒子のキャリア移行量YT(単位:質量%)を算出した。
架橋樹脂粒子のキャリア移行量YTが、0.10質量%以下であれば○(良い)と評価し、0.10質量%を超えれば×(良くない)と評価した。
[評価結果]
各試料(トナーT−1〜T−11)についての評価結果を、表3に示す。表3は、耐熱保存性(凝集度)、低温定着性(最低定着温度)、及びキャリア汚染性(架橋樹脂粒子のキャリア移行量)の各々の評価結果を示している。
トナーT−1〜T−6(実施例1〜6に係るトナー)はそれぞれ、前述の基本構成を有していた。詳しくは、トナーT−1〜T−6ではそれぞれ、シェル層が、膜状の第1ドメインと、粒子状の第2ドメインとを有していた。第1ドメインは実質的に非架橋樹脂から構成されていた。第2ドメインは実質的に架橋樹脂から構成されていた。また、架橋樹脂のガラス転移点(Tg)は、非架橋樹脂のガラス転移点(Tg)よりも高かった(表1参照)。例えば、トナーT−1では、非架橋樹脂のTgが68℃(表2参照)であり、架橋樹脂のTgが114℃(表2参照)であった。トナー粒子の断面撮影像において、トナーコアの表面領域のうち第1ドメインが覆う領域の合計長さの割合は、トナーコアの周長に対して45%以上80%以下であった(表1中の「第1被覆率」参照)。トナー粒子の断面撮影像において、第1ドメインの表面に付着する第2ドメインの個数は、トナー粒子が備える全ての第2ドメインの個数に対して30個数%以上70個数%以下であった(表1中の「多重被覆割合」参照)。
さらに、トナーT−1〜T−6ではそれぞれ、前述の方法(「トナー粒子の断面の撮影」参照)で得たトナー粒子の断面撮影像において、第2被覆率が70%以上99%以下であり、第1シェル厚が10nm以上50nm未満であり、第2シェル厚が70nm以上100nm以下であった。また、第1ドメイン及び第2ドメインは、トナーコアの表面から、第1ドメイン、第2ドメインの順の積層構造を有していた。
表3に示されるように、トナーT−1〜T−6はそれぞれ、キャリアを汚染しにくく、かつ、耐熱保存性及び低温定着性に優れていた。
本発明に係る静電潜像現像用トナーは、例えば複写機、プリンター、又は複合機において画像を形成するために用いることができる。
10 トナー母粒子
11 トナーコア
12 シェル層
12a 第1ドメイン
12b 第2ドメイン

Claims (4)

  1. コアと、前記コアの表面に形成されたシェル層とを備えるトナー粒子を、複数含む静電潜像現像用トナーであって、
    前記シェル層は、膜状の第1ドメインと、粒子状の第2ドメインとを有し、
    前記第1ドメインは実質的に非架橋樹脂から構成され、前記第2ドメインは実質的に架橋樹脂から構成され、
    前記架橋樹脂のガラス転移点は、前記非架橋樹脂のガラス転移点よりも高く、
    前記トナー粒子の断面撮影像において、前記コアの表面領域のうち前記第1ドメインが覆う領域の合計長さの割合は、前記コアの周長に対して45%以上80%以下であり、
    前記トナー粒子の断面撮影像において、前記第1ドメインの表面に付着する前記第2ドメインの個数は、前記トナー粒子が備える全ての前記第2ドメインの個数に対して30個数%以上70個数%以下であり、
    前記非架橋樹脂は、スチレン系モノマーに由来する1種以上の繰返し単位と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する1種以上の繰返し単位と、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルに由来する1種以上の繰返し単位とを含む樹脂であり、
    前記架橋樹脂は、架橋アクリル酸系樹脂である、静電潜像現像用トナー。
  2. 前記コアのガラス転移点は、前記非架橋樹脂のガラス転移点よりも低く、
    前記第1ドメインは化学的な力で前記コアに付着しており、
    前記第2ドメインは物理的な力で前記コアに付着している、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
  3. 前記第1ドメイン及び前記第2ドメインは、前記コアの表面から、前記第1ドメイン、前記第2ドメインの順の積層構造を有する、請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナー。
  4. 前記コアのガラス転移点が30℃以上40℃以下であり、前記非架橋樹脂のガラス転移点が60℃以上90℃以下であり、前記架橋樹脂のガラス転移点が100℃以上150℃以下である、請求項3に記載の静電潜像現像用トナー。
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