JP6773296B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、離型剤の脱離量が少なく、かつ耐熱保存性に優れるトナーを得ることが可能な静電荷像現像用トナーの製造方法、該静電荷像現像用トナーの製造方法に用いられる離型剤粒子の水系分散液の製造方法、及び離型剤粒子の水系分散液を提供することを課題とする。
[1] 工程(1):離型剤と、樹脂粒子(A)の水系分散液とを混合し、乳化させて、離型剤粒子の水系分散液を得る工程、
工程(2):工程(1)で得られた離型剤粒子の水系分散液と、樹脂粒子(B)の水系分散液とを混合し、凝集させて、凝集粒子を得る工程、及び
工程(3):工程(2)で得られた凝集粒子を融着させて融着粒子を得る工程
を含む静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
樹脂粒子(A)が、ポリエステル樹脂(X)を含有し、
ポリエステル樹脂(X)が、水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックス由来の構成成分を含有するポリエステル樹脂であり、
樹脂粒子(A)の体積平均粒径(DV)が、0.01μm以上1.0μm以下である、
静電荷像現像用トナーの製造方法。
[2]工程(1):離型剤と、樹脂粒子(A)の水系分散液とを混合し、乳化させて、離型剤粒子の水系分散液を得る工程、
を含む離型剤粒子の水系分散液の製造方法であって、
樹脂粒子(A)がポリエステル樹脂(X)を含有し、
ポリエステル樹脂(X)が、水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックス由来の構成成分を含有するポリエステル樹脂であり、
樹脂粒子(A)の体積平均粒径(DV)が、0.01μm以上1.0μm以下である、
離型剤粒子の水系分散液の製造方法。
[3]離型剤と、前記離型剤の周囲に付着した樹脂粒子(A)とを含む、離型剤粒子の水系分散液であって、
樹脂粒子(A)がポリエステル樹脂(X)を含有し、
ポリエステル樹脂(X)が、水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックス由来の構成成分を含有するポリエステル樹脂であり、
樹脂粒子(A)の体積平均粒径(DV)が、0.01μm以上1.0μm以下である、離型剤粒子の水系分散液。
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう)の製造方法は、
工程(1):離型剤と、樹脂粒子(A)の水系分散液とを混合し、乳化させて、離型剤粒子の水系分散液を得る工程、
工程(2):工程(1)で得られた離型剤粒子の水系分散液と、樹脂粒子(B)の水系分散液とを混合し、凝集させて、凝集粒子を得る工程、及び
工程(3):工程(2)で得られた凝集粒子を融着させて融着粒子を得る工程
を含む静電荷像現像用トナーの製造方法であって、樹脂粒子(A)が、ポリエステル樹脂(X)を含有し、ポリエステル樹脂(X)が、水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックス由来の構成成分を含有するポリエステル樹脂であり、樹脂粒子(A)の体積平均粒径(DV)が、0.01μm以上1.0μm以下である、静電荷像現像用トナーの製造方法である。
前述のように、凝集融着法によりトナーを製造する場合、離型剤を水性媒体中に分散させ離型剤粒子を作製する際に、界面活性剤の代わりに樹脂粒子を用いることで、分散力の高い界面活性剤の使用量を抑えることができ、凝集・融着工程において、界面活性剤の高い分散力による離型剤の脱離をある程度は抑制することができる。しかしながら、特に加熱を介する融着工程においては、離型剤はより脱離し易くなり、より強く融着粒子を構成する樹脂中に離型剤を捕捉する力が必要と考えられる。
本発明においては、離型剤を、水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックス由来の構成成分を含有するポリエステル樹脂(X)を含有する樹脂粒子(A)で分散させている。ポリエステル樹脂(X)は、水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックスの存在下で調製することにより得られるものであり、炭化水素ワックス由来の構成成分が結合したものとなる。ポリエステル樹脂(X)のポリエステル部分は適度な極性を有するため、炭化水素ワックス由来の構成成分を結合させたポリエステル樹脂(X)を含有する樹脂粒子(A)は、あたかも界面活性剤の代わりとして機能し、離型剤を水性媒体中に良好に分散させることが可能となるものと考えられる。
樹脂粒子(A)によって離型剤を分散させるにあたっては、より粒径の小さい樹脂粒子(A)で離型剤を分散させることで、多くの樹脂粒子(A)が離型剤の外周に付着できるため、より分散性が安定した離型剤粒子を得ることができる。樹脂粒子(A)を付着した離型剤粒子は、凝集工程における撹拌混合によって、トナー粒子を形成する樹脂粒子の集合体の中に取り込まれやすくなる。更に、融着工程において、樹脂粒子の集合体が融着するとともに、炭化水素ワックス由来の構成成分が極性の低い離型剤との親和性に優れるため、離型剤を樹脂のマトリックス中に補足しやすくなり、離型剤の脱離及びトナー表面への露出が抑制されると考えられる。そして、融点の比較的低い離型剤の脱離及びトナー粒子表面への露出が抑制されることで、トナーの耐熱保存性が向上するものと考えられる。
本発明のトナーの製造方法における工程(1)は、離型剤と、樹脂粒子(A)の水系分散液とを混合し、乳化させて、離型剤粒子の水系分散液を得る工程である。
本発明に係る離型剤粒子の水系分散液の製造方法は、上記工程(1)を含む。
離型剤としては、ワックスが挙げられる。ワックスとしては、例えば、炭化水素ワックス(以下、後述のポリエステル樹脂(X)に含まれる炭化水素ワックス(W2)と区別して、「炭化水素ワックス(W1)」ともいう。)、エステルワックス、シリコーンワックス、脂肪酸アミドワックスが挙げられる。
炭化水素ワックス(W1)としては、例えば、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物又は石油系炭化水素ワックス;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリブテンワックス等のポリオレフィンワックス等の合成炭化水素ワックスが挙げられる。
エステルワックスとしては、例えば、モンタンワックス等の鉱物又は石油系エステルワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の植物系エステルワックス;ミツロウ等の動物系エステルワックスが挙げられる。
脂肪酸アミドワックスとしては、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等が挙げられる。
これらの中でも、トナーの離型性の観点から、炭化水素ワックス(W1)又はエステルワックスが好ましく、炭化水素ワックス(W1)がより好ましく、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、及びポリオレフィンワックスから選ばれる少なくとも1種が更に好ましく、パラフィンワックスがより更に好ましい。
本発明において、離型剤の融点は、実施例に記載の方法によって求められる。離型剤を2種以上併用する場合、融点は、得られるトナーに含有される離型剤中、最も質量比の大きい離型剤の融点を、本発明における離型剤の融点とする。なお、全てが同一の質量比の場合は、最も低い融点の離型剤の融点を本発明における離型剤の融点とする。
樹脂粒子(A)は、ポリエステル樹脂(X)を含有する。この樹脂粒子(A)は、前述のとおり、離型剤の分散剤として機能する。
ポリエステル樹脂(X)は、水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックス由来の構成成分を含有するポリエステル樹脂である。
水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックス(以下、「炭化水素ワックス(W2)」ともいう)は、水酸基及びカルボキシ基のいずれか一方、又は両方を有していてもよいが、ポリエステルとの反応性の観点、並びに離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性を向上させる観点から、水酸基及びカルボキシ基の両方を有する炭化水素ワックスが好ましい。
炭化水素ワックス(W2)は、炭化水素ワックスを公知の方法で変性させて得られる。炭化水素ワックス(W2)の原料としては、パラフィンワックス、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、ポリエチレンワックス等の炭化水素ワックスが挙げられ、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスが好ましい。パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの市販品としては、「HNP−11」、「HNP−9」、「HNP−10」、「FT−0070」、「HNP−51」、「FNP−0090」(以上、日本精蝋株式会社製)等が挙げられる。
水酸基を有する炭化水素ワックスの市販品としては、「ユニリン(登録商標)700」、「ユニリン(登録商標)425」、「ユニリン(登録商標)550」(以上、ベーカー・ペトロライト社製)等が挙げられる。
カルボキシ基を有する炭化水素ワックスの市販品としては、「ハイワックス1105A」(無水マレイン酸変性エチレン−プロピレン共重合体、三井化学株式会社製)等が挙げられる。
水酸基及びカルボキシ基を有する炭化水素ワックスの市販品としては、「パラコール6420」、「パラコール6470」、「パラコール6490」、「パラコール6500」(以上、日本精蝋株式会社製)等が挙げられる。
この方法により、炭化水素ワックス(W2)が有する水酸基は、多価カルボン酸成分(X−ac)のカルボキシ基と縮合し、炭化水素ワックス(W2)が有するカルボキシ基は、多価アルコール成分(X−al)の水酸基と縮合するため、ポリエステル樹脂(X)は、炭化水素ワックス(W2)由来の構成成分を含有するものとなる。
多価アルコール成分(X−al)は、離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性をより向上させる観点から、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を含むものが好ましい。多価アルコール成分(X−al)中、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の含有量は、同様の観点から、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上、より更に好ましくは98モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、そして、より更に好ましくは100モル%である。
ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物は、好ましくはビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物及びビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物から選ばれる1種以上であり、より好ましくはビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物である。
ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物のアルキレンオキサイドの平均付加モル数は、離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性をより向上させる観点から、好ましくは1以上、より好ましくは1.2以上、更に好ましくは1.5以上であり、そして、好ましくは16以下、より好ましくは12以下、更に好ましくは8以下、より更に好ましくは4以下である。
これらの多価アルコール成分(X−al)は、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。
多価カルボン酸成分(X−ac)としては、ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸、並びにそれらの無水物及びそれらの炭素数1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。これらの中でも、離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性をより向上させる観点から、ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸成分(X−ac)には、遊離酸だけでなく、反応中に分解して酸を生成する無水物、及び各カルボン酸の炭素数1以上3以下のアルキルエステルも含まれる。
芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸の炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、そして、好ましくは30以下、より好ましくは20以下である。
炭素数2以上30以下の脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、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、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、アゼライン酸、炭素数1以上20以下のアルキル基又は炭素数2以上20以下のアルケニル基で置換されたコハク酸等が挙げられ、離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性をより向上させる観点から、フマル酸が好ましい。炭素数1以上20以下のアルキル基又は炭素数2以上20以下のアルケニル基で置換されたコハク酸の具体例としては、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸等が挙げられる。
これらの多価カルボン酸成分(X−ac)は、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。
ポリエステル樹脂(X)の軟化点は、水性媒体中におけるポリエステル樹脂(X)を含有する樹脂粒子(A)の分散安定性を向上させる観点、並びに離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性に優れるトナーを得る観点から、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは75℃以上であり、そして、好ましくは130℃以下、より好ましくは110℃以下、更に好ましくは90℃以下である。
ポリエステル樹脂(X)は、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。
なお、ポリエステル樹脂(X)を2種以上混合して使用する場合は、その軟化点、ガラス転移温度及び酸価は、各々2種以上のポリエステル樹脂(X)の混合物として、実施例に記載の方法によって得られた値である。
ポリエステル樹脂(X)は、例えば、多価アルコール成分(X−al)と多価カルボン酸成分(X−ac)とを、炭化水素ワックス(W2)の存在下で、不活性ガス雰囲気中にて、重縮合することにより製造することができる。反応性の観点から、エステル化触媒、エステル化助触媒等の触媒を用いてもよく、更にラジカル重合禁止剤を用いてもよい。
ラジカル重合禁止剤の使用量は、多価アルコール成分(X−al)と多価カルボン酸成分(X−ac)との総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.2質量部以下である。
樹脂粒子(A)の水系分散液は、前述のポリエステル樹脂(X)を含有する樹脂を水性媒体中に分散させたものである。
樹脂粒子(A)の水系分散液を得る方法としては、ポリエステル樹脂(X)等を水性媒体に添加し、分散機等によって分散処理を行う方法、ポリエステル樹脂(X)等に水性媒体を徐々に添加して転相乳化させる方法等が挙げられ、転相乳化による方法が好ましい。
転相乳化法としては、ポリエステル樹脂(X)を含有する樹脂を有機溶媒に溶解させて得られた溶液に、水性媒体を添加して転相乳化する方法(以下、単に「方法(1−1)」ともいう)、ポリエステル樹脂(X)を含有する樹脂を溶融して混合して得られた樹脂混合物に、水性媒体を添加して転相乳化する方法(以下、単に「方法(1−2)」ともいう)等が挙げられる。
転相乳化によると、界面活性剤を使用せずとも樹脂粒子(A)の水系分散液を製造することができるため、離型剤の脱離及び露出が抑制され、トナーの耐熱保存性が向上する。
樹脂粒子(A)は離型剤の分散剤として機能することから、より均質な樹脂粒子(A)の水系分散液を製造しやすい点で、方法(1−1)が好ましい。以下、方法(1−1)について説明する。
樹脂粒子(A)の水系分散液の製造に用いられる水性媒体としては水を主成分とするものが好ましく、樹脂粒子(A)の水系分散液の分散安定性を向上させる観点、及び環境性の観点から、水性媒体中の水の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは100質量%であり、そして、100質量%以下であり、そして、より更に好ましくは実質的に100質量%である。水としては、脱イオン水又は蒸留水が好ましく用いられる。
水と共に水性媒体を構成し得る水以外の成分としては、炭素数1以上5以下のアルキルアルコール;アセトン、メチルエチルケトン等の炭素数3以上5以下のジアルキルケトン;テトラヒドロフラン等の環状エーテル等の水に溶解する有機溶媒が用いられる。
方法(1−1)は、まず、ポリエステル樹脂(X)を含有する樹脂を有機溶媒に溶解させ、ポリエステル樹脂(X)を含有する樹脂混合物の有機溶媒溶液を得、次いで、得られた溶液に水性媒体を添加して転相乳化する方法である。
有機溶媒としては、ポリエステル樹脂(X)を溶解し、水性媒体への転相を容易にする観点から、溶解性パラメータ(SP値:POLYMER HANDBOOK THIRD EDITION 1989 by John Wiley & Sons,Inc)で表したとき、好ましくは15.0MPa1/2以上、より好ましくは16.0MPa1/2以上、更に好ましくは17.0MPa1/2以上であり、そして、好ましくは26.0MPa1/2以下、より好ましくは24.0MPa1/2以下、更に好ましくは22.0MPa1/2以下である。
ポリエステル樹脂(X)に対する中和剤の使用当量(モル%)は、好ましくは10モル%以上、より好ましくは30モル%以上であり、そして、好ましくは150モル%以下、より好ましくは120モル%以下、更に好ましくは100モル%以下である。
なお、中和剤の使用当量(モル%)は、下記式によって求めることができる。中和剤の使用当量は、100モル%以下の場合、中和度と同義であり、下記式で中和剤の使用当量が100モル%を超える場合には、中和剤が樹脂の酸基に対して過剰であることを意味し、このときの樹脂の中和度は100モル%とみなす。
中和剤の使用当量={[中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量]/〔[ポリエステル樹脂(X)の酸価(mgKOH/g)×樹脂の質量(g)]/(56×1000)〕}×100
水性媒体を添加する際の温度は、樹脂粒子(A)の分散安定性を向上させる観点から、樹脂のガラス転移温度以上が好ましい。具体的には、水性媒体を添加する際の温度は、樹脂粒子(A)の分散安定性を向上させる観点、及び後の凝集工程で均一な凝集粒子を得る観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上であり、そして、好ましくは85℃以下、より好ましくは80℃以下、更に好ましくは75℃以下である。
水性媒体の添加速度は、小粒径の樹脂粒子(A)を得る観点から、転相が終了するまでは、樹脂粒子(A)を構成する樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部/分以上、より好ましくは1質量部/分以上、更に好ましくは5質量部/分以上であり、そして、好ましくは50質量部/分以下、より好ましくは30質量部/分以下、更に好ましくは20質量部/分以下である。転相後の水性媒体の添加速度には制限はない。
有機溶媒の除去方法は、特に限定されず、任意の方法を用いることができるが、水性媒体に溶解しているため蒸留するのが好ましい。有機溶媒は、完全に除去されず水系分散液中に残留していてもよい。この場合、有機溶媒の残存量は、水系分散液中、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下、更に好ましくは実質的に0%である。
樹脂粒子(A)の水系分散液の分散媒中、水の含有量は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは99質量%以上であり、そして、100質量%以下であり、そして、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
転相乳化により得られる樹脂粒子(A)の水系分散液の固形分濃度は、トナーの生産性を向上させる観点、及び樹脂粒子(A)の水系分散液の分散安定性を向上させる観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、より更に好ましくは25質量%以下である。
なお、固形分は不揮発性成分の総量である。
離型剤粒子の水系分散液は、前述の離型剤と、前述の樹脂粒子(A)の水系分散液と必要に応じて水性媒体とを混合し、乳化することにより得られる。
工程(1)においては、離型剤と、樹脂粒子(A)を用いて離型剤粒子を調製することで、ポリエステル部分が適度に極性を有するために、特に界面活性剤を使用しなくても離型剤を水性媒体中に分散させることが可能となる。
超音波分散機としては、例えば、超音波ホモジナイザーが挙げられる。その市販品としては、「US−150T」、「US−300T」、「US−600T」(株式会社日本精機製作所製)、「SONIFIER(登録商標)4020−400」、「SONIFIER(登録商標)4020−800」(ブランソン社製)等が挙げられる。
前記分散機を使用する前に、離型剤、及び樹脂粒子(A)の水系分散液、必要に応じて水性媒体を、あらかじめホモミキサー、ボールミル等の混合機で予備分散させておいてもよい。
当該観点から、界面活性剤の使用量は、離型剤粒子中、好ましくは5質量%以下、より好ましくは2質量%以下、更に好ましくは1質量%以下、より更に好ましくは0.5質量%以下であり、そして、0質量%以上である。
離型剤粒子の水系分散液の分散安定性をより向上させる等の事情により界面活性剤を使用する場合には、界面活性剤の使用量は、離型剤粒子中の離型剤100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.02質量部以上、更に好ましくは0.05質量部以上である。
この乳化時の加熱温度は、離型剤粒子の水系分散液の生産性を向上させる観点から、好ましくは離型剤の融点以上かつ80℃以上、より好ましくは85℃以上、更に好ましくは90℃以上であり、そして、好ましくは100℃以下、より好ましくは98℃以下、更に好ましくは95℃以下である。
乳化時の加熱時間は、離型剤粒子の水系分散液の生産性を向上させる観点から、好ましくは5分以上、より好ましくは10分以上、更に好ましくは15分以上であり、そして、好ましくは3時間以下、より好ましくは2時間以下、更に好ましくは1時間以下である。
工程(2)は、工程(1)で得られた離型剤粒子の水系分散液と、樹脂粒子(B)の水系分散液とを混合し、凝集させて、凝集粒子を得る工程である。
工程(2)において用いられる樹脂粒子(B)の総量100質量部に対する、離型剤粒子の量は、離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性に優れるトナーを得る観点から、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、そして、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。
工程(2A):工程(1)で得られた離型剤粒子の水系分散液と、樹脂粒子(B)の水系分散液とを混合し、凝集させて、凝集粒子(1)を得る工程
工程(2B):工程(2A)で得られた凝集粒子(1)に、樹脂粒子(B’)を添加して、樹脂粒子(B’)を付着してなる凝集粒子(2)(樹脂粒子(B’)付着凝集粒子)を得る工程
なお、工程(2)、特に工程(2A)において、着色剤を添加してもよい。
樹脂粒子(B)は、トナーの結着樹脂として機能する。
本発明における樹脂粒子(B)は、ポリエステル樹脂(Y)を含有することが好ましい。
樹脂粒子(B)中におけるポリエステル樹脂(Y)の含有量は、トナーの低温定着性及び耐熱保存性の観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは99質量%以上であり、そして、100質量%以下であり、そして、より更に好ましくは100質量%である。
ポリエステル樹脂(Y)は、多価アルコール成分(Y−al)と多価カルボン酸成分(Y−ac)とを重縮合することにより得られるものである。
ポリエステル樹脂(Y)として、前述のポリエステル樹脂(X)を含有してもよい。
多価アルコール成分(Y−al)は、トナーの低温定着性及び耐熱保存性の観点から、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を含むものが好ましい。多価アルコール成分(Y−al)中、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の含有量は、同様の観点から、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上、より更に好ましくは98モル%以上であり、そして、100質量%以下であり、そして、より更に好ましくは100モル%である。
ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物は、好ましくはビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物及びビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物から選ばれる1種以上である。
ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物のアルキレンオキサイドの平均付加モル数は、トナーの低温定着性及び耐熱保存性の観点から、好ましくは1以上、より好ましくは1.2以上、更に好ましくは1.5以上であり、そして、好ましくは16以下、より好ましくは12以下、更に好ましくは8以下、より更に好ましくは4以下である。
これらの多価アルコール成分(Y−al)は、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。
多価カルボン酸成分(Y−ac)としては、ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸、並びにそれらの無水物及びそれらの炭素数1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。これらの中でも、離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性をより向上させる観点から、ジカルボン酸が好ましく、ジカルボン酸と3価以上の多価カルボン酸とを併用することがより好ましい。
多価カルボン酸成分(Y−ac)には、遊離酸だけでなく、反応中に分解して酸を生成する無水物、及び各カルボン酸の炭素数1以上3以下のアルキルエステルも含まれる。
芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられ、離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性をより向上させる観点から、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸の炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、そして、好ましくは30以下、より好ましくは20以下である。
炭素数2以上30以下の脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、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、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、アゼライン酸、炭素数1以上20以下のアルキル基又は炭素数2以上20以下のアルケニル基で置換されたコハク酸等が挙げられる。炭素数1以上20以下のアルキル基又は炭素数2以上20以下のアルケニル基で置換されたコハク酸の具体例としては、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸等が挙げられる。これらの中でも、離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性をより向上させる観点から、アジピン酸、ドデセニルコハク酸が好ましい。
3価以上の多価カルボン酸を含む場合の含有量は、離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性を向上させる観点から、多価カルボン酸成分(Y−ac)中、好ましくは3モル%以上、より好ましくは5モル%以上であり、そして、好ましくは30モル%以下、より好ましくは20モル%以下である。
ポリエステル樹脂(Y)の軟化点は、トナーの低温定着性の観点、並びに離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性に優れるトナーを得る観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは75℃以上、更に好ましくは80℃以上、より更に好ましくは85℃以上であり、そして、好ましくは140℃以下、より好ましくは125℃以下、更に好ましくは110℃以下、より更に好ましくは100℃以下である。
ポリエステル樹脂(Y)は、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。なお、ポリエステル樹脂(Y)を2種以上混合して使用する場合は、その軟化点、ガラス転移温度及び酸価は、各々2種以上のポリエステル樹脂(Y)の混合物として、実施例に記載の方法によって得られた値である。
ポリエステル樹脂(Y)は、例えば、多価アルコール成分(Y−al)と多価カルボン酸成分(Y−ac)とを、不活性ガス雰囲気中にて、重縮合することにより製造することができる。反応性の観点から、エステル化触媒、エステル化助触媒等の触媒を用いてもよく、更にラジカル重合禁止剤を用いてもよい。
重縮合反応の後半に反応系を減圧することにより、反応を促進させることが好ましい。
エステル化触媒の使用量は、反応性の観点から、多価アルコール成分(Y−al)と多価カルボン酸成分(Y−ac)との総量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは2質量部以下である。
エステル化助触媒の使用量は、反応性の観点から、多価アルコール成分(Y−al)と多価カルボン酸成分(Y−ac)との総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.2質量部以下である。
樹脂粒子(B)を構成する樹脂としては、上記のポリエステル樹脂(Y)以外に、トナーに用いられる公知の樹脂、例えば、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル共重合体、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン等を使用することができる。
樹脂粒子(B)には、本発明の効果を損なわない範囲で、着色剤、離型剤、帯電制御剤を含有させてもよい。その他、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤等の添加剤等を含有させてもよい。
なお、着色剤は、後述するとおり、樹脂粒子(B)とは別に着色剤粒子として用意しておき、当該着色剤粒子を樹脂粒子(B)と共に凝集させて、凝集粒子とするのが好ましい。
樹脂粒子(B)は、樹脂、必要に応じて界面活性剤、その他の前記の任意成分を水性媒体中に分散させ、樹脂粒子(B)の水系分散液として得る方法によって製造することが好ましい。
樹脂粒子(B)の水系分散液の製造に用いられる水性媒体としては、前記樹脂粒子(A)の水系分散液の製造において用いられるものと同様に、水を主成分とするものが好ましい。水性媒体中の水の含有量は、樹脂粒子(B)の水系分散液の分散安定性を向上させる観点、及び環境性の観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上であり、そして、100質量%以下であり、そして、より更に好ましくは100質量%である。
水としては、脱イオン水又は蒸留水が好ましく用いられる。
樹脂粒子(B)の水系分散液を得る方法としては、前記樹脂粒子(A)の水系分散液の製造において説明した転相乳化による方法が好ましく、中和剤、界面活性剤、分散条件等の好ましい態様も同じである。
樹脂粒子(A)の水系分散液の製造と同様に、転相乳化の後に、必要に応じて、転相乳化で得られた分散液から有機溶媒を除去する工程を有していてもよい。
樹脂粒子(B)の水系分散液の分散媒中、水の含有量は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは99質量%以上であり、そして、100質量%以下であり、そして、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
界面活性剤の使用量は、離型剤の脱離及び露出を抑制する観点から、樹脂粒子(B)100質量部に対して、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
樹脂粒子(B)の水系分散液の分散安定性をより向上させる等の事情により界面活性剤を使用する場合には、界面活性剤の使用量は、水性媒体中における分散安定性の観点から、樹脂粒子(B)100質量部に対して、好ましくは0質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上である。
工程(2)では、更に着色剤を添加して凝集粒子を得てもよい。この場合、着色剤を水性媒体に分散させた着色剤粒子分散液を工程(2)において添加して、凝集粒子を得てもよい。
着色剤としては、顔料及び染料が用いられ、トナーの画像濃度を向上させる観点から、顔料が好ましい。
顔料としては、カーボンブラック、無機系複合酸化物、ベンジジンイエロー、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、ベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、銅フタロシアニン、フタロシアニングリーン等が挙げられ、これらの中でも、銅フタロシアニンが好ましい。
染料としては、アクリジン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、インジゴ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系等が挙げられる。
着色剤は、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。
着色剤の水性媒体への分散は、着色剤の分散安定性を向上させる観点から、界面活性剤の存在下で行うことが好ましい。
界面活性剤の量は、着色剤粒子の分散安定性を向上させる観点、並びに離型剤の脱離及び露出を抑制する観点から、着色剤100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、更に好ましくは15質量部以上であり、そして、好ましくは40質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは25質量部以下である。
工程(2A)では、前述の離型剤粒子の水系分散液、樹脂粒子(B)の水系分散液、及び必要に応じて凝集剤を混合し、凝集させて、凝集粒子(1)を得る。この際、前述の離型剤粒子の水系分散液、樹脂粒子(B)の水系分散液、並びに必要に応じて凝集剤、着色剤及び水性媒体を添加し、混合して凝集粒子(1)の水系分散液を得るのが好ましい。
なお、樹脂粒子(B)中に着色剤を混合しなかった場合には、本混合分散液中に着色剤を混合することが好ましい。この場合、着色剤は前述の着色剤粒子分散液として混合することが好ましい。着色剤を添加する場合、着色剤は、工程(2A)と工程(2B)の一方又は双方で添加してもよいが、工程(2A)で添加し、工程(2B)では添加しないことが好ましい。これにより、着色剤がトナーから脱離することがより抑制される。
混合分散液には、本発明の効果を阻害しない範囲で樹脂粒子(B)以外の樹脂粒子を混合してもよい。
混合の順に制限はなく、いずれかを順に添加してもよいし、同時に添加してもよい。
着色剤の含有量は、トナーの画像濃度を向上させる観点から、樹脂粒子(B)100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上であり、そして、好ましくは20質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。
離型剤粒子の含有量は、トナーの離型性を向上させる観点、並びに離型剤の脱離及び露出を抑制し、耐熱保存性に優れるトナーを得る観点から、樹脂粒子(B)100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは5質量部以上であり、そして、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。
混合温度は、凝集を制御して目的の粒径の凝集粒子を得る観点から、好ましくは0℃以上40℃以下である。
該界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系及びせっけん系(例えばアルキルエーテルカルボン酸塩等)等のアニオン性界面活性剤;アミン塩型及び第4級アンモニウム塩型等のカチオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレンオレイルエーテル及びポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル及びポリオキシエチレンアルケニルエーテル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート及びポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート等のポリオキシエチレンソルビタンエステル類、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート及びポリエチレングリコールモノオレエート等のポリオキシエチレン脂肪酸エステル類、オキシエチレン/オキシプロピレンブロックコポリマー等の非イオン性界面活性剤等が挙げられる。これらの中では、非イオン性界面活性剤が好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテル及びポリオキシエチレンアルケニルエーテル類が好ましく、ポリオキシエチレンラウリルエーテルがより好ましい。
界面活性剤を使用する場合、その使用量は、樹脂粒子(B)100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上であり、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは3質量部以下である。
凝集剤は、過剰な凝集を防ぎつつ目的の粒径のトナーを得る観点から、電解質を用いることが好ましく、塩を用いることがより好ましい。凝集剤の具体例としては、第四級塩のカチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン等の有機系凝集剤;無機金属塩、無機アンモニウム塩、2価以上の金属錯体等の無機系凝集剤が挙げられる。凝集性を向上させ均一な凝集粒子を得る観点から、無機系凝集剤が好ましい。
無機系凝集剤のカチオンの価数は、過剰な凝集を防ぎつつ、所望の粒径のトナーを得る観点から、好ましくは5価以下、より好ましくは2価以下、更に好ましくは1価である。無機系凝集剤の1価のカチオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン等が挙げられ、過剰な凝集を防ぎつつ目的の粒径のトナーを得る観点から、アンモニウムイオンが好ましい。
無機金属塩としては、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等の金属塩;ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム等の無機金属塩重合体が挙げられる。無機アンモニウム塩としては、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等が挙げられる。
凝集剤の水溶液の濃度は、樹脂粒子の凝集を制御して所望の粒径を得る観点から、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。凝集剤は、一時に添加しても、複数回に分割して添加してもよいし、連続的又は断続的に添加してもよい。凝集剤の添加時及び添加終了後には十分な撹拌をすることが好ましい。
凝集を制御して目的の粒径の凝集粒子を得る観点、及びトナーの生産性を向上させる観点から、凝集剤の滴下時間は1分以上120分以下が好ましい。滴下温度は凝集を制御して目的の粒径の凝集粒子を得る観点から、0℃以上50℃以下が好ましい。
更に、凝集を促進させ、凝集粒子の粒径を制御し粗大粒子の生成を抑制する観点から、凝集剤を添加した後に分散液の温度を上げて保持することが好ましい。保持する温度としては、50℃以上70℃以下が好ましい。凝集粒子の体積中位粒径(D50)をモニタリングすることによって、凝集の進行を確認することが好ましい。体積中位粒径(D50)の測定は実施例に記載の方法によって行う。
凝集粒子(1)の水系分散液中の微粉量は、トナーの耐熱保存性の観点、及び高画質の画像が得られるトナーを得る観点から、好ましくは10個数%以下、より好ましくは8個数%以下、更に好ましくは5個数%以下である。
なお、本明細書中、微粉とは、2μm以下の粒子(微粒子)のことをいう。
ここで、凝集粒子(1)の水系分散液中の微粉量とは、凝集粒子(1)の水系分散液中に含まれる粒子の総体積に占める微粉の個数パーセント濃度を意味し、実施例に記載の方法により測定することができる。
工程(2B)は、工程(2A)で得られた凝集粒子(1)に、樹脂粒子(B’)を添加して、樹脂粒子(B’)を付着してなる凝集粒子(2)(樹脂粒子(B’)付着凝集粒子)を得る工程である。この際、工程(2A)で説明した凝集粒子(1)の水系分散液に、樹脂粒子(B’)を一時に又は複数回分割して添加して、樹脂粒子(B’)を付着してなる凝集粒子(2)(樹脂粒子(B’)付着凝集粒子)の水系分散液を得るのが好ましい。
本工程(2B)を実施することにより、離型剤等がトナー粒子から脱離することをより良好に防止することができる。
本工程(2B)においては、樹脂粒子(B’)は、工程(2A)における樹脂粒子(B)と同じものであってもよく、異なる組成の樹脂粒子(B’)であってもよい。
ポリエステル樹脂(Y’)の軟化点は、耐熱保存性に優れるトナーを得る観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは85℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、好ましくは140℃以下、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは125℃以下である。
本工程(2B)における樹脂粒子(B’)の添加時期は、樹脂粒子(B’)を凝集粒子(1)に付着させることができれば特に制限はないが、凝集粒子(2)の粒径を制御する観点から、最初の凝集剤の添加終了後、融着工程までの間であることが好ましい。
凝集粒子(1)の分散液に樹脂粒子(B’)の分散液を添加するときには、凝集粒子(1)に樹脂粒子(B’)を効率的に付着させるために、前記凝集剤を本工程で用いてもよい。
凝集粒子(2)の体積中位粒径(D50)は、高画質の画像が得られるトナーを得る観点から、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは10μm以下、より好ましくは9μm以下、更に好ましくは8μm以下である。
凝集を停止させる方法としては、分散液を冷却する方法、凝集停止剤を添加する方法等が挙げられるが、不必要な凝集を確実に防止する観点から、凝集停止剤を添加して凝集を停止させる方法が好ましい。
凝集停止剤としては、界面活性剤を用いることが好ましく、アニオン性界面活性剤を用いることがより好ましい。アニオン性界面活性剤としては、アルキルエーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩等が挙げられ、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩が好ましく、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムがより好ましい。
凝集停止剤は、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。
凝集停止剤の添加量は、凝集を停止する観点から、トナー中の樹脂の総量100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは2質量部以上であり、そして、トナーへの残留を低減する観点から、好ましくは25質量部以下、より好ましくは15質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。凝集停止剤は、前記添加量であれば、いかなる形態で添加してもよいが、生産性を向上させる観点から、水溶液で添加することが好ましい。
工程(3)は、工程(2)で得られた凝集粒子を融着させて、融着粒子を得る工程である。
ここで、「工程(2)で得られた凝集粒子」とは、工程(2B)を実施しない場合には工程(2A)で得られた凝集粒子(1)のことをいい、工程(2B)を実施する場合には工程(2B)で得られた凝集粒子(2)のことをいう。
融着の際、工程(2)で得られた凝集粒子中の樹脂粒子、離型剤粒子等が、主として物理的に付着している状態であったものが、融着されて一体となり、融着粒子となっていると推定される。
凝集粒子(2)の水系分散液と融着粒子の分散液との間の微粉量の変化量、すなわち、融着粒子の分散液中の微粉量(m2)と、凝集粒子(2)の水系分散液中の微粉量(m1)との差〔m2−m1〕は、トナーの耐熱保存性の観点、及び高画質の画像が得られるトナーを得る観点から、小さいほど好ましく、具体的には、好ましくは10個数%以下、より好ましくは5個数%以下である。これらの微粉量の増加は、主として融着工程における離型剤粒子の脱離に起因するものであり、変化量が少ないほど、融着工程における離型剤の脱離が抑制されていることを示す。
微粉量の変化量の測定方法は実施例に示すとおりである。
融着粒子の円形度は、トナーの飛散を低減し高画質の画像を得る観点から、好ましくは0.940以上、より好ましくは0.950以上、更に好ましくは0.960以上であり、そして、好ましくは0.990以下、より好ましくは0.985以下、更に好ましくは0.980以下である。融着粒子の体積中位粒径(D50)及び円形度は、実施例に記載の方法によって求められる。
本発明においては、工程(3)の後に後処理工程を行ってもよく、融着粒子を単離することによってトナー粒子を得ることが好ましい。
工程(3)で得られた融着粒子は、水性媒体中に存在するため、まず、固液分離を行うことが好ましい。固液分離には、吸引濾過法等が好ましく用いられる。
固液分離後に洗浄を行うことが好ましい。樹脂粒子(A)及び樹脂粒子(B)の製造の際に非イオン性界面活性剤を用いた場合、添加した非イオン性界面活性剤も除去することが好ましいため、非イオン性界面活性剤の曇点以下で水性媒体により洗浄することが好ましい。洗浄は複数回行うことが好ましい。
次に乾燥を行うことが好ましいが、乾燥時の温度は、融着粒子自体の温度が、融着粒子を構成する樹脂のガラス転移温度の最小値より低くなるように設定することが好ましい。
乾燥方法としては、真空低温乾燥法、振動型流動乾燥法、スプレードライ法、冷凍乾燥法、フラッシュジェット法等、任意の方法を採用することができる。
乾燥等を行うことによって得られるトナー粒子を本発明のトナーとしてそのまま用いることもできるが、外添剤として流動化剤等の助剤をトナー粒子の表面に添加処理したものをトナーとして使用することが好ましい。外添剤としては、表面を疎水化処理したシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、酸化セリウム微粒子、カーボンブラック等の無機微粒子;ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー微粒子等が挙げられ、これらの中でも、疎水性シリカが好ましい。
外添剤の添加量は、外添剤による処理前のトナー粒子100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4.7質量部以下である。
本発明により得られる静電荷像現像用トナーは、一成分系現像剤として、又はキャリアと混合して二成分系現像剤として使用することができる。
JIS K 0070−1992に記載の中和滴定法に従って測定した。ただし、測定溶媒をアセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))とした。
フローテスター「CFT−500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
示差走査熱量計「Q−20」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで、試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とした。吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線と、該ピークの立ち上がり部分からピークの頂点まで最大傾斜を示す接線との交点温度をガラス転移温度とした。
示差走査熱量計「Q−20」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温した後、200℃から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで、試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定し、吸熱の最大ピーク温度を融点とした。
JIS K 0070−1992に記載の中和滴定法に従って測定した。但し、測定溶媒をキシレン及びエタノールの混合溶媒(質量比;キシレン:エタノール=3:5)とした。
以下に示すゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により数平均分子量(Mn)を測定した。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、試料をクロロホルムに25℃で溶解させ、次いで、この溶液をポアサイズ0.2μmのフッ素樹脂フィルター(製品名:「DISMIC」、型式「25JP」、ADVANTEC社製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(2)測定
以下の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてクロロホルムを、1mL/minの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させ、そこに前記試料溶液100μLを注入して分子量を測定した。試料の分子量(数平均分子量Mn)は、数種類の単分散ポリスチレン(製品名:「TSKgel標準ポリスチレン」;タイプ名(Mw):「A−500(5.0×102)」、「A1000(1.01×103)」、「A2500(2.63×103)」、「A−5000(5.97×103)」、「F−1(1.02×104)」、「F−2(1.81×104)」、「F−4(3.97×104)」、「F−10(9.64×104)」、「F−20(1.90×105)」、「F−40(4.27×105)」、「F−80(7.06×105)」、「F−128(1.09×106)」;いずれも東ソー株式会社製)を標準試料として、予め作成した検量線に基づき算出した。
・測定装置:「HLC−8220GPC」(東ソー株式会社製)
・分析カラム:「GMHXL」及び「G3000HXL」(東ソー株式会社製)
(1)測定装置:ゼータ電位・粒径測定システム「ELSZ−2」(大塚電子株式会社製)
(2)測定条件:測定用セルに蒸留水を加え、吸光度が適正範囲になる濃度で体積平均粒径を測定した。
(1)測定装置:レーザー回折型粒径測定機「LA−920」(株式会社堀場製作所製)
(2)測定条件:測定用セルに蒸留水を加え、吸光度が適正範囲になる濃度で体積中位粒径(D50)を測定した。
赤外線水分計「FD−230」(株式会社ケツト科学研究所製)を用いて、測定試料5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分、水分量の変動幅0.05%)にて、水分(質量%)を測定した。固形分濃度は次の式に従って算出した。
固形分濃度(質量%)=100−水分(質量%)
凝集粒子の体積中位粒径(D50)は次の通り測定した。
・測定機:「コールターマルチサイザー(登録商標)III」(ベックマンコールター株式会社製)
・アパチャー径:50μm
・解析ソフト:「マルチサイザー(登録商標)IIIバージョン3.51」(ベックマンコールター株式会社製)
・電解液:「アイソトン(登録商標)II」(ベックマンコールター株式会社製)
・測定条件:試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、改めて3万個の粒子を測定し、その粒径分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
次の条件で融着粒子の円形度を測定した。
・測定装置:フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス株式会社製)
・分散液の調製:融着粒子の分散液を固形分濃度が0.001〜0.05質量%になるように脱イオン水で希釈して調製した。
・測定モード:HPF測定モード
トナー粒子の体積中位粒径(D50)は、次の通り測定した。
測定装置、アパチャー径、解析ソフト、電解液は、前記凝集粒子の体積中位粒径(D50)の測定で用いたものと同様のものを用いた。
・分散液:ポリオキシエチレンラウリルエーテル「エマルゲン(登録商標)109P」〔花王株式会社製、HLB(Hydrophile−Lipophile Balance)=13.6〕を前記電解液に溶解させ、濃度5質量%の分散液を得た。
・分散条件:前記分散液5mLに乾燥後のトナー粒子の測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製した。
・測定条件:前記試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、改めて3万個の粒子を測定し、その粒径分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
分散液中の2μm以下の粒子を微粉とし、融着前後における分散液中の微粉量の変化量を下記式より算出した。
微粉量の変化量=(融着粒子の分散液中の微粉量m2(個数%))−(凝集粒子(2)の水系分散液中の微粉量m1(個数%))
各分散液中の微粉量は、前記各粒子の体積中位粒径(D50)の測定の際に得られる。微粉量の変化量の数値が小さいほど、融着工程において離型剤の脱離が抑制されていることを表す。
内容積100mlの広口ポリビンにトナー20gを入れて密封し、任意の温度で48時間静置した。その後、25℃の温度下で密封したまま12時間以上静置して冷却した。次いで、「パウダーテスタ(登録商標)」(ホソカワミクロン株式会社製)の振動台に、目開き250μmのフルイをセットし、その上に前記トナー20gを乗せ30秒間振動を行い、フルイ上にトナーが残存するか否かを目視で判別し、残存しなかった保存温度の最大値を凝集しない最高温度とした。凝集しない最高温度が高いほど、トナーが耐熱保存性に優れることを表す。
製造例X1
(ポリエステル樹脂X−1の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(2.2)付加物2982g、フマル酸1018g、パラコール6490(日本精鑞株式会社製)370g、及び4−tert−ブチルカテコール2gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、210℃に昇温し、210℃で4時間保持して、ポリエステル樹脂X−1を得た。物性を表1に示す。
(ポリエステル樹脂X−2の製造)
製造例X1において、原料組成を表1に示すように変更した以外は、製造例X1と同様にして、ポリエステル樹脂X−2を得た。物性を表1に示す。
(ポリエステル樹脂X−3の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(2.2)付加物6160g、フマル酸2125g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)5g、及び4−tert−ブチルカテコール4gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、230℃に昇温し、230℃で3時間保持して、ポリエステル樹脂X−3を得た。物性を表1に示す。
(ポリエステル樹脂Y−1の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(2.2)付加物3250g、テレフタル酸830g、及びジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)24gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で5時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、−8kPa(G)にて4時間保持した。その後、210℃まで冷却し、大気圧に戻した後、アジピン酸438g及びトリメリット酸無水物192gを加え、210℃のまま、フラスコ内の圧力を下げ、−8kPa(G)にて4時間保持して、ポリエステル樹脂Y−1を得た。物性を表1に示す。
(ポリエステル樹脂Y−2の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(2.2)付加物5498g、2,2’−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン942g、テレフタル酸2282g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)50g、及び没食子酸5gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で5時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、−8kPa(G)にて5時間保持した。その後、200℃まで冷却し、大気圧に戻した後、ドデセニルコハク酸無水物1052g及びトリメリット酸無水物226gを加え、220℃まで昇温し、その後、フラスコ内の圧力を下げ、−50kPa(G)にて3時間保持して、ポリエステル樹脂Y−2を得た。物性を表1に示す。
製造例A1
(樹脂粒子の水系分散液A−1の製造)
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた内容積3Lの容器に、ポリエステル樹脂X−1を200g及びメチルエチルケトン100gを入れ、73℃にて2時間かけて樹脂を溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を、樹脂の酸価に対して中和度55モル%になるように添加して、30分撹拌した。
次いで、73℃に保持したまま、200r/min(周速度63m/min)で撹拌しながら、脱イオン水1000gを50分かけて添加し、転相乳化した。継続して73℃に保持したまま、メチルエチルケトンを減圧下で留去し水系分散液を得た。その後、280r/min(周速度88m/min)で撹拌を行いながら水系分散液を30℃に冷却した後、固形分濃度が20質量%になるように脱イオン水を加えることにより、樹脂粒子の水系分散液A−1を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径(DV)を表2に示す。
(樹脂粒子の水系分散液A−2〜A−6の製造)
樹脂の種類と中和度を表2に示すように変更した以外は、製造例A1と同様にして樹脂粒子の水系分散液A−2〜A−6を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径(DV)を表2に示す。
(樹脂粒子の水系分散液B−1の製造)
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた内容積3Lの容器に、ポリエステル樹脂Y−1を200g及びメチルエチルケトンを100g入れ、73℃にて2時間かけて樹脂を溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を、ポリエステル樹脂Y−1の酸価に対して中和度80モル%になるように添加して、30分撹拌した。
次いで、73℃に保持したまま、200r/min(周速度63m/min)で撹拌しながら、脱イオン水1000gを50分かけて添加し、転相乳化した。継続して73℃に保持したまま、メチルエチルケトンを減圧下で留去し水系分散液を得た。その後、280r/min(周速度88m/min)で撹拌を行いながら水系分散液を30℃に冷却した後、固形分濃度が20質量%になるように脱イオン水を加えることにより、樹脂粒子の水系分散液B−1を得た。分散液中の樹脂粒子の体積中位粒径(D50)を表3に示す。
(樹脂粒子の水系分散液B−2の製造)
製造例B1において、ポリエステル樹脂Y−1をポリエステル樹脂Y−2に変更し、中和度を60モル%とした以外は、製造例B1と同様にして、樹脂粒子の水系分散液B−2を得た。分散液中の樹脂粒子の体積中位粒径(D50)を表3に示す。
製造例W1
(離型剤粒子の水系分散液W−1の製造)
内容積1Lのビーカーに、脱イオン水96g、樹脂粒子の水系分散液A−1 80g、及びパラフィンワックス「HNP−9」(日本精鑞株式会社製、融点75℃)40gを添加し、90〜95℃に温度を保持して溶融させ、撹拌し、溶融混合物を得た。
得られた溶融混合物を更に90〜95℃に温度を保持しながら、超音波ホモジナイザー「US−600T」(株式会社日本精機製作所製)を用いて、20分間分散処理した後に室温(25℃)まで冷却した。脱イオン水を加え、固形分濃度を20質量%に調整し、離型剤粒子の水系分散液W−1を得た。分散液中の離型剤粒子の体積中位粒径(D50)を表4に示す。
(離型剤粒子の水系分散液W−2〜W−7の製造)
製造例W1において、樹脂粒子の水系分散液の種類と使用量を表4に示すように変更した以外は、製造例W1と同様にして、離型剤粒子の水系分散液W−2〜W−7を得た。分散液中の離型剤粒子の体積中位粒径(D50)を表4に示す。
(離型剤粒子の水系分散液W−8の製造)
製造例W1において、樹脂粒子の水系分散液A−1を樹脂粒子の水系分散液A−6に変更した以外は、製造例W1と同様にして離型剤粒子の水系分散液W−8の製造を試みたが、離型剤を分散させることができなかった。
製造例E1
(着色剤粒子分散液E−1の製造)
内容積1Lのビーカーに、銅フタロシアニン顔料「ECB−301」(大日精化工業株式会社製)67.5g、アニオン性界面活性剤「ネオペレックス(登録商標)G−15」(花王株式会社製、15質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液)90g及び脱イオン水149gを混合し、超音波ホモジナイザー「US−600T」(株式会社日本精機製作所製)を用いて室温下で3時間分散させた後、固形分濃度が25質量%になるように脱イオン水を加えることにより着色剤分散液E−1を得た。分散液中の着色剤粒子の体積中位粒径(D50)は0.125μmであった。
実施例1
(トナー1の作製)
脱水管、撹拌装置及び熱電対を装備した内容積2Lの4つ口フラスコに、離型剤粒子の水系分散液W−1を20g、樹脂粒子の水系分散液B−1を200g、着色剤粒子分散液E−1を12.5g、及び非イオン性界面活性剤「エマルゲン(登録商標)150」(花王株式会社製、ポリオキシエチレン(平均付加モル数50)ラウリルエーテル)の10質量%水溶液4gを入れ、25℃で混合した。次に、該混合物を撹拌しながら、硫酸アンモニウム12.6gを脱イオン水124.5gに溶解した水溶液を、25℃で30分かけて滴下した後、60℃まで2時間かけて昇温し、凝集粒子の体積中位粒径(D50)が7.2μmになるまで、60℃で保持し、凝集粒子(1)の分散液を得た。
前記凝集粒子(1)の分散液の温度を60℃に保持しながら、樹脂粒子の水系分散液B−2 61.2gを、120分かけて滴下し、体積中位粒径(D50)が7.7μmの凝集粒子(2)の分散液を得た。
前記凝集粒子(2)の分散液に、アニオン性界面活性剤「エマール(登録商標)E−27C」(花王株式会社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、有効濃度27質量%)8.4gを脱イオン水827.4gで希釈した水溶液を添加した。その後、70℃まで1時間かけて昇温し、円形度が0.970になるまで70℃で保持することにより、凝集粒子が融着した融着粒子の分散液を得た。
得られた融着粒子の分散液を25℃に冷却し、吸引濾過して固形分を分離した後、25℃の脱イオン水で洗浄し、真空定温乾燥機(ADVANTEC社製のDRV622DA)を用いて、33℃で48時間真空乾燥を行って、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子の物性を表5に示す。
トナー粒子100質量部、疎水性シリカ「RY50」(日本アエロジル株式会社製、個数平均粒径;0.04μm)2.5質量部、及び疎水性シリカ「キャボシル(登録商標)TS720」(キャボットジャパン株式会社製、個数平均粒径;0.012μm)1.0質量部をヘンシェルミキサーに入れて撹拌し、150メッシュの篩を通過させてトナー1を得た。得られたトナー1の評価結果を表5に示す。
(トナー2〜8の作製)
実施例1において、使用する離型剤粒子の水系分散液の種類を表5に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを作製した。ただし、トナー8は、前述のとおり離型剤粒子の水系分散液W−8が得られなかったため、作製することができなかった。得られたトナーの評価結果を表5に示す。
Claims (10)
- 工程(1):離型剤と、樹脂粒子(A)の水系分散液とを混合し、乳化させて、離型剤粒子の水系分散液を得る工程、
工程(2):工程(1)で得られた離型剤粒子の水系分散液と、樹脂粒子(B)の水系分散液とを混合し、凝集させて、凝集粒子を得る工程、及び
工程(3):工程(2)で得られた凝集粒子を融着させて融着粒子を得る工程
を含む静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
樹脂粒子(A)が、ポリエステル樹脂(X)を含有し、
ポリエステル樹脂(X)が、水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックス由来の構成成分を含有するポリエステル樹脂であり、
樹脂粒子(A)の体積平均粒径(DV)が、0.01μm以上1.0μm以下であり、
前記工程(1)における樹脂粒子(A)の使用量が、離型剤100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下である、
静電荷像現像用トナーの製造方法。 - 前記離型剤粒子の体積中位粒径(D50)に対する樹脂粒子(A)の体積平均粒径(DV)の比が、0.01以上1.5以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記ポリエステル樹脂(X)が、水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックス由来の構成成分を、1質量%以上20質量%以下含有する、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記離型剤が、炭化水素ワックスである、請求項1〜3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 工程(1)の乳化温度が、前記離型剤の融点以上かつ80℃以上である、請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記離型剤粒子の水系分散液中における界面活性剤の使用量が、5質量%以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記樹脂粒子(B)が、ポリエステル樹脂(Y)を50質量%以上含有する、請求項1〜6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 工程(1):離型剤と、樹脂粒子(A)の水系分散液とを混合し、乳化させて、離型剤粒子の水系分散液を得る工程、
を含む離型剤粒子の水系分散液の製造方法であって、
樹脂粒子(A)がポリエステル樹脂(X)を含有し、
ポリエステル樹脂(X)が、水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックス由来の構成成分を含有するポリエステル樹脂であり、
樹脂粒子(A)の体積平均粒径(DV)が、0.01μm以上1.0μm以下であり、
前記工程(1)における樹脂粒子(A)の使用量が、離型剤100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下である、
離型剤粒子の水系分散液の製造方法。 - 離型剤と、前記離型剤の周囲に付着した樹脂粒子(A)とを含む、離型剤粒子の水系分散液であって、
樹脂粒子(A)がポリエステル樹脂(X)を含有し、
ポリエステル樹脂(X)が、水酸基又はカルボキシ基を有する炭化水素ワックス由来の構成成分を含有するポリエステル樹脂であり、
樹脂粒子(A)の体積平均粒径(DV)が、0.01μm以上1.0μm以下であり、
前記離型剤粒子の水系分散液中の樹脂粒子(A)の使用量が、離型剤100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下である、離型剤粒子の水系分散液。 - 前記離型剤粒子の水系分散液中の界面活性剤の使用量が0質量%以上2質量%以下である、請求項9に記載の離型剤粒子の水系分散液。
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