JP6794788B2 - トナーの製造方法 - Google Patents
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Description
減等を目的とした一層の省エネルギー化を図るために、より低い温度で熱定着可能な静電
荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)が要求されている。
本発明において、トナーは、下記で説明する第1の工程〜第4の工程を含む製造方法により得ることができる。なお、本発明でいう「トナー母体粒子」とは、少なくとも結着樹脂を含有し、必要に応じて着色剤を含有してなり、かつ外添剤を含まない粒子であって、電子写真方式の画像形成に使用されるトナーの母体を構成するものである。トナー母体粒子は、そのままでもトナーとして使用することができるが、通常、外添剤を添加して使用する。また、トナー母体粒子は、単層構造であってもよく、コアシェル構造であってもよい。ここでいう「コアシェル構造」とは、コア粒子とその表面を被覆するシェル層とを備える多層構造である。かかるシェル層は、コア粒子の表面を全て被覆してもよく、部分的に被覆しコア粒子が露出してもよい。また、コアシェル構造の断面は、透過型電子顕微鏡(TEM)、走査型ブローブ顕微鏡(SPM)等の公知の観察手段によって確認できる。
本発明において、(a)準備工程(単に「工程(a)」とも称する)は、トナー母体粒子を製造するための各分散液を調製する工程である。より具体的に、工程(a)は、結晶性樹脂を含む結着樹脂と水系媒体とを含む分散液を調製する工程を含む、また、必要に応じて、着色剤分散液を調製する工程などを含み得る。さらに、必要に応じて係る樹脂を単量体から合成する工程も含み得る。なお、各分散液または樹脂は、市販のものをそのまま使用してもよい。以下、各分散液の好適な構成および調製方法について、説明する。
本発明に係る結着樹脂は、必須成分として結晶性樹脂を含み、好ましくは結晶性樹脂と非晶性樹脂とを含む。本明細書において、「結着樹脂が結晶性樹脂を含む」とは、結着樹脂が結晶性樹脂そのものを含む態様であってもよいし、後述のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂における結晶性ポリエステル重合セグメントのように、他の樹脂中に含まれるセグメントを含む態様であってもよい。また本明細書において、「結着樹脂が非晶性樹脂を含む」とは、結着樹脂が、非晶性樹脂そのものを含む態様であってもよいし、後述のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂における非晶性重合セグメントのように、他の樹脂中に含まれるセグメントを含む態様であってもよい。
本発明において、結晶性樹脂とは、示差走査熱量計(DSC)で測定した示差熱量曲線において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。明確な吸熱ピークとは、具体的には、DSC測定において、昇温速度10℃/分で測定した際に、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。なお、DSC測定は、示差走査熱量計(島津製作所製)を用い、この装置の検出部の温度補正にはインジウムと亜鉛との融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。
多価カルボン酸の例として、コハク酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸などの飽和脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸;それらの酸無水物;およびそれらの炭素数1〜3のアルキルエステル;が含まれる。上記多価カルボン酸は、脂肪族ジカルボン酸であることが好ましい。
多価アルコールの例として、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、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、1,7−へプタンジオール、1,8−オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオールなどの脂肪族ジオール;および、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールなどの3価以上のアルコール;が含まれる。上記多価アルコールは、脂肪族ジオールであることが好ましい。
上記単量体(多価カルボン酸、多価アルコール)を用いた結晶性ポリエステル樹脂の形成方法は、特に限定されず、公知のエステル化触媒を利用して、上記多価カルボン酸および多価アルコールを重縮合する(エステル化する)ことにより、当該樹脂を形成することができる。用いられうるエステル化触媒としては、酢酸チタン、プロピオン酸チタン、ヘキサン酸チタン、オクタン酸チタンなどの脂肪族モノカルボン酸チタン、シュウ酸チタン、コハク酸チタン、マレイン酸チタン、アジピン酸チタン、セバシン酸チタンなどの脂肪族ジカルボン酸チタン、ヘキサントリカルボン酸チタン、イソオクタントリカルボン酸などの脂肪族トリカルボン酸チタン、オクタンテトラカルボン酸チタン、デカンテトラカルボン酸チタンなどの脂肪族ポリカルボン酸チタン、などの脂肪族カルボン酸チタン類、安息香酸チタンなどの芳香族モノカルボン酸チタン、フタル酸チタン、テレフタル酸チタン、イソフタル酸チタン、ナフタレンジカルボン酸チタン、ビフェニルジカルボン酸チタン、アントラセンジカルボン酸チタンなどの芳香族ジカルボン酸チタン;トリメリット酸チタン、ナフタレントリカルボン酸チタンなどの芳香族トリカルボン酸チタン;ベンゼンテトラカルボン酸チタン、ナフタレンテトラカルボン酸チタンなどの芳香族テトラカルボン酸チタン;などの芳香族カルボン酸チタン類、脂肪族カルボン酸チタン類や芳香族カルボン酸チタン類のチタニル化合物類およびそのアルカリ金属塩類、ジクロロチタン、トリクロロチタン、テトラクロロチタン、テトラブロモチタンなどのハロゲン化チタン類、テトラブトキシチタン(チタンテトラブトキサイド、Ti(O−n−Bu)4)、テトラオクトキシチタン、テトラステアリロキシチタンなどのテトラアルコキシチタン類、チタンアセチルアセトナート、チタンジイソプロポキシドビスアセチルアセトナート、チタントリエタノールアミネート、などのチタン含有触媒などが挙げられる。
結晶性ポリエステル重合セグメントとは、結晶性ポリエステル樹脂に由来する部分を指す。すなわち、結晶性ポリエステル樹脂を構成するものと同じ化学構造の分子鎖を指す。
非晶性重合セグメントとは、非晶性樹脂に由来する部分を指す。すなわち、非晶性樹脂を構成するものと同じ化学構造の分子鎖を指す。非晶性重合セグメントは、本発明における結着樹脂に含まれうる非晶性樹脂と、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂との親和性に寄与し得る。ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂が非晶性重合セグメントを含有することは、例えば、NMR測定、メチル化反応Py−GC/MS測定を用いて化学構造を特定することによって確認することができる。
スチレンアクリル重合セグメントは、少なくとも、スチレン単量体と、(メタ)アクリル酸エステル単量体と、を付加重合させて形成されるものである。ここでいうスチレン単量体は、CH2=CH−C6H5の構造式で表されるスチレンの他に、スチレン構造中に公知の側鎖や官能基を有する構造のものを含むものである。また、ここでいう(メタ)アクリル酸エステル単量体は、CH2=CHCOOR(Rはアルキル基)で表されるアクリル酸エステル化合物や、メタクリル酸エステル化合物の他に、アクリル酸エステル誘導体やメタクリル酸エステル誘導体等の構造中に公知の側鎖や官能基を有するエステル化合物を含むものである。
スチレン単量体の具体例としては、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、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−ドデシルスチレン等が挙げられる。これらスチレン単量体は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。
また、(メタ)アクリル酸エステル単量体の具体例としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、フェニルアクリレート等のアクリル酸エステル単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル等が挙げられる。これらのうち、長鎖アクリル酸エステル単量体を使用することが好ましい。具体的には、メチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートが好ましい。
アゾ系またはジアゾ系重合開始剤としては、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。
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、ジイソプロピルパー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、t−ブチルパーオキシピバレート、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。
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重合セグメントと、非晶性重合セグメントとを化学結合させた構造の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、先ず、上述した非晶性重合セグメン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重合セグメントを形成する。次に、非晶性重合セグメントの存在下で、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とを重合反応させて結晶性ポリエステル重合セグメントを形成する。このとき、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とを縮合反応させると共に、非晶性重合セグメントに対し、多価カルボン酸成分または多価アルコール成分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。
本発明において、結晶性樹脂を水系媒体中に分散させる方法としては、当該結晶性樹脂を有機溶媒(溶剤)中に溶解または分散させて油相液を調製し、油相液を転相乳化など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方法が挙げられる。
本発明に係る水系媒体とは、水の含有量が50質量%以上の媒体をいう。水以外の成分としては、水に溶解する有機溶媒が挙げられ、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等が挙げられる。これらのうち、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の樹脂を溶解しないアルコール系有機溶媒が特に好ましい。
分散安定剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、リン酸三カルシウムなどのように酸やアルカリに可溶性のものを使用することが好ましく、または環境面の視点からは、酵素により分解可能なものを使用することが好ましい。
界面活性剤としては、例えば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等のカチオン性界面活性剤、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム(ドデシル硫酸ナトリウム)、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアニオン性界面活性剤、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等のノニオン性界面活性剤等の公知の界面活性剤を用いることができる。これらのうちの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、分散安定性の向上のための樹脂微粒子としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂微粒子、ポリスチレン樹脂微粒子、ポリスチレン−アクリロニトリル樹脂微粒子などが挙げられる。
本発明に係るトナーは、非晶性樹脂を含むことが好ましい。非晶性樹脂を含むことにより、加熱定着の際、結晶性樹脂と非晶性樹脂とが相溶し、トナーの低温定着性が向上する。
本発明において、非晶性ビニル樹脂は、ビニル化合物を重合した非晶性ビニル樹脂であれば特に制限されず、例えば、アクリル酸エステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂などが挙げられる。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。なかでも、低温定着性と耐熱性とを両立する観点から、スチレン−アクリル酸エステル樹脂(スチレン−アクリル樹脂)が好ましい。スチレン−アクリル樹脂で用いられるスチレン単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体は、上述と同様であるため、ここでは説明を省略する。
非晶性ビニル樹脂粒子分散液は、例えば溶剤を用いることなく、水系媒体中において非晶性ビニル樹脂の分散処理を行う方法、あるいは非晶性ビニル樹脂を酢酸エチルなどの溶剤に溶解させて溶液とし、分散機を用いて当該溶液を水系媒体中に乳化分散させた後、脱溶剤処理を行う方法などが挙げられる。好適には、水系媒体中において非晶性ビニル樹脂の分散処理を行い、非晶性ビニル樹脂粒子分散液を調製する。
重合反応に使用できる重合開始剤としては、公知のものを使用することができ、例えば過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩、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、4,7’−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)等のアゾ化合物、過酸化水素等の過酸化物等が挙げられる。
重合反応時には、樹脂粒子の分子量を制御する観点から、連鎖移動剤を添加することができる。使用できる連鎖移動剤としては、例えば連鎖移動剤としては、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などのメルカプタン;n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート、ステアリル−3−メルカプトプロピオネートなどのメルカプトプロピオン酸;およびスチレンダイマーなどを用いることができる。これらは一種単独であるいは二種以上組み合わせて用いることができる。
重合反応時には、分散液中の樹脂粒子の凝集等を防ぎ、良好な分散状態を維持する観点から、界面活性剤を添加することができる。
本発明に用いられる離型剤としては、特に限定されるものではなく、公知のものを使用することができる。具体的には、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、フィッシャートロプシュ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、カルナウバワックス、モンタンワックス、ベヘニルベヘネート(ベヘン酸ベヘニル)、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、脂肪酸ポリグリセリンエステル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。
本発明にかかる結着樹脂は、非晶性ビニル樹脂との併用時に適度な相溶度が得られ、トナー粒子の形状制御性や定着後の画像強度が得られる等の観点から、ハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。
非晶性ポリエステル重合セグメントは、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸成分)と、2価以上のアルコール(多価アルコール成分)との重縮合反応によって得られる公知のポリエステル樹脂に由来する部分であって、DSCにおいて、明確な吸熱ピークが認められない重合セグメントをいう。
非晶性ビニル重合セグメントは、結着樹脂に非晶性ビニル樹脂が含まれる場合に、該非晶性ビニル樹脂とハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂との親和性を制御することができる。
(2)非晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性ビニル重合セグメントとをそれぞれ形成しておき、これらを結合させてハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂を製造する方法
(3)非晶性ポリエステル重合セグメントを予め形成しておき、当該非晶性ポリエステル重合セグメントの存在下で非晶性ビニル重合セグメントを形成する重合反応を行ってハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂を製造する方法
上記(1)〜(3)の形成方法の中でも、(1)の方法は、非晶性ビニル重合セグメントに非晶性ポリエステル重合セグメントがグラフト化した構造であるハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂を形成し易いことや生産工程を簡素化できるため好ましい。
ハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液は、例えば溶剤を用いることなく、水系媒体中においてハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂の分散処理を行う方法(あ)、あるいはハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂を有機溶媒(溶剤)中に溶解または分散させて油相液を調製し、油相液を転相乳化など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方法(い)などが挙げられる。方法(あ)における水系媒体および分散方法は上記(a−2)欄に記載した通りである。方法(い)の詳細は、上記(a−1)欄に記載した通りである。
本発明において、着色剤としては、カラートナーの着色剤に用いられる公知の無機または有機着色剤が用いられる。当該着色剤の例には、カーボンブラック、磁性体、顔料および染料が含まれる。上記着色剤は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。
本工程において、着色剤を水系媒体中に分散させて、着色剤粒子分散液を調製することができる。
上述したように、(b)トナー母体粒子の製造工程は、上記第1の工程を含んでもよい。ここで、「トナー母体粒子の製造工程が第1の工程を含む」とは、工程(b)の中で行われる操作の中に、第1の工程の要件(定義)を満たす操作があれば、当該工程(b)は、第1の工程を含むと定義する。第1の工程の要件を満たす操作とは、下記の通りである。
本発明において、結晶性樹脂を含む結着樹脂と媒体とを含有する分散液を当該結晶性樹脂の融点以上の温度に加熱する工程を、「第1の工程」と定義する。当該結晶性樹脂の融点以上の温度に加熱することにより、結晶性樹脂が非晶状態となり、定着時にトナー可塑化を阻害すると考えられる原料の結晶性樹脂由来の粗大な結晶性部位が消滅する。
凝集・融着法とは、結晶性樹脂を含む結着樹脂と水系媒体とを含む分散液を、加熱することによって、分散液中の粒子間の凝集、融着を進行させる方法である。以下では、トナー母体粒子が、コア部に結晶性樹脂および非晶性ビニル樹脂を含み、シェル層にハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂を含む、コアシェル構造を有する粒子である例を示しながら、当該製造工程を説明する。
使用できる凝集剤としては、特に限定されないが、アルカリ金属塩、2価の金属塩、3価の金属塩等の金属塩が挙げられる。
懸濁重合法とは、結晶性樹脂と、重合性単量体と、必要に応じて着色剤、離型剤、重合開始剤、分散安定剤などの添加剤と、を水系媒体に懸濁させて油滴分散粒子を形成し、その後加熱して重合を行い、トナー母体粒子を製造する方法である。
第2の工程は、上記第1の工程で得られた分散液を冷却する工程である。具体的には、後述の方法で測定される結晶性樹脂の融点Tm(℃)よりも高温に加熱された上記分散液を、Rc−25℃未満の温度まで冷却する。
以下、図2a〜図2cを参照して、本発明における第2の工程の分散液の温度変化の例を説明する。例えば、図2a、図2bに示されるように、第2の工程中、分散液を昇温することなくRc未満の温度まで冷却する。図2bのように一定の降温速度で冷却してもよく、図2aのように降温速度を変化させてもよい。また、図2cのように昇温と降温とを繰り返してもよく、いずれも本発明の範囲に含まれる。
第3の工程は、第2の工程で冷却された分散液を、Rc−25℃未満の温度で1時間以上維持する工程である(以下、単に「熱処理前待機」ともいう)。
以下、図3a〜図3eを参照して、本発明における第3の工程の分散液の温度変化の例を説明する。
第4の工程は、第3の工程で所定の温度で所定の時間維持した後の分散液を、Rc−25℃以上の温度に維持する工程である(以下、単に「熱処理」ともいう)。
以下、図4a〜図4fを参照して、本発明における第4の工程の分散液の温度変化の例を説明する。
冷却工程では、上述した第4の工程により得られたトナー母体粒子の分散液を冷却する。
本工程では、上記(c)冷却工程で冷却した後のトナー母体粒子の分散液をろ過してトナー粒子を固液分離し、得られたウェット状のトナーケーキ(ケーキ形状のトナー母体粒子の集合体をいう。)を洗浄して、界面活性剤、凝集剤等を除去する。
トナー母体粒子に外添剤を添加する場合、乾燥後のトナー母体粒子に外添剤を添加して混合する。これにより、トナーを得ることができる。
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、トナー母体粒子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できる。
〔結晶性樹脂の融点の測定〕
結晶性樹脂の融点(Tm)は、示差走査熱量測定(DSC)により測定した。具体的には、結晶性樹脂の試料3.0mgをアルミニウム製パンKITNo.B0143013に封入し、熱分析装置 Diamond DSC(パーキンエルマー社製)のサンプルホルダーにセットして、加熱、冷却、加熱の順に温度を変動させた。1回目と2回目の加熱時には、10℃/分の昇温速度で室温(25℃)から150℃まで昇温して150℃を5分間保持し、冷却時には、10℃/分の降温速度で150℃から0℃まで降温して0℃の温度を5分間保持した。2回目の加熱時に得られる吸熱曲線における吸熱ピークのピークトップの温度を結晶性樹脂の融点(Tm(℃))として測定した。
結着樹脂である結晶性樹脂および非晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、以下のようにゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した分子量分布から求めた。
非晶性樹脂のガラス転移点(Tg)は、ASTM(米国材料試験協会規格)D3418−82に規定された方法(DSC法)にしたがって測定した。測定には、DSC−7示差走査カロリメーター(パーキンエルマー社製)、TAC7/DX熱分析装置コントローラー(パーキンエルマー社製)等を用いて行った。
トナー母体粒子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した。トナー母体粒子以外にも、結晶性樹脂粒子、非晶性樹脂粒子、着色剤粒子、トナー母体粒子のコア部、コアシェル構造のトナー母体粒子、外添剤を有するトナー粒子、並びにその他の添加剤粒子等のそれぞれの体積基準のメジアン径についても、トナー母体粒子の体積基準のメジアン径と同様にして測定した。
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HELOS(SYMPATEC社製)により測定した。
トナー母体粒子(外添剤を含まないトナー粒子)の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(Sysmex社製)を用い、所定数(実施例ではHPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数を4000個とした)のトナー母体粒子における、粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長L1と、粒子投影像の周囲長L2とから、下記式から算出した円形度Cの総和を、当該所定数で除することにより求めた。なお、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(Sysmex社製)と同様の装置、例えば、FPIA−2100(Sysmex社製)等を用いて測定を行うこともできる。またHPF検出数は、3000〜10000個の適正濃度範囲であれば、十分な再現性が得られる。
〔結晶性樹脂の再結晶化温度(Rc)の測定〕
再結晶化温度(Rc)は、示差走査熱量測定(DSC)により、上記の結晶性樹脂の融点の測定と同装置、同サンプル封入方法にてサンプルセットを行った後に、結晶性樹脂を10℃/分の昇温速度で室温から100℃まで昇温し、1分間保持し、0.1℃/分の降温速度で0℃まで降温し、降温時に得られた測定曲線における発熱ピークのピークトップの温度として求めた。
(結晶性ポリエステル樹脂1の合成)
両反応性単量体を含む、下記のスチレンアクリル重合セグメントの原料単量体およ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。
上記で得られた結晶性ポリエステル樹脂1 100質量部を、400質量部の酢酸エチルに溶解させ、あらかじめ調製しておいた0.26質量%濃度のドデシル硫酸ナトリウム溶液 638質量部と混合させた。得られた混合液を撹拌しながら、超音波ホモジナイザーUS−150T(株式会社日本精機製作所製)によりV−LEVEL 300μAで30分間の超音波分散処理を行った。その後、40℃に加温した状態で、ダイヤフラム真空ポンプV−700(BUCHI社製)を使用し、減圧下で3時間撹拌しながら酢酸エチルを完全に除去し、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1を調製した。当該分散液中の結晶性ポリエステル樹脂粒子は、体積基準のメジアン径が160nmであった。
(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、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部およびイオン交換水3000質量部を仕込み、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10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた溶液を添加し、再度液温を80℃として、下記単量体の混合液を1時間かけて滴下した。
n−ブチルアクリレート 250.0質量部
メタクリル酸 68.0質量部。
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7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、98℃に加熱した。加熱後、上記第1段重合により調製した非晶性ビニル樹脂粒子分散液(1−a)を固形分換算で80質量部と、下記単量体、連鎖移動剤及び離型剤を90℃にて溶解させた混合液とを添加した。
n−ブチルアクリレート(BA) 95.0質量部
メタクリル酸(MAA) 20.0質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート(連鎖移動剤) 1.5質量部
ベヘン酸ベヘニル(離型剤、融点73℃) 190.0質量部。
上記第2段重合により得られた非晶性ビニル樹脂粒子分散液(1−b)にさらにイオン交換水400質量部を添加し、よく混合した後、過硫酸カリウム11質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた溶液を添加した。さらに、82℃の温度条件下で、下記単量体及び連鎖移動剤の混合液を1時間かけて滴下した。
2−エチルヘキシルアクリレート(2EHA) 143.2質量部
メタクリル酸(MAA) 52.0質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8.0質量部。
下記スチレン−アクリル樹脂の単量体、非晶性ポリエステル樹脂とスチレン−アクリル樹脂のいずれとも反応する置換基を有する単量体及び重合開始剤の混合液を滴下ロートに入れた。
n−ブチルアクリレート 20.0質量部
アクリル酸 10.0質量部
ジ−t−ブチルパーオキサイド(重合開始剤) 16.0質量部。
テレフタル酸 66.9質量部
フマル酸 47.4質量部。
上記シェル層ハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂100質量部を、400質量部の酢酸エチルに溶解し、あらかじめ調製しておいた0.26質量%濃度のドデシル硫酸ナトリウム溶液638質量部と混合した。混合液を撹拌しながら、超音波ホモジナイザーUS−150T(日本精機製作所製)によりV−LEVEL 300μAで30分間の超音波分散処理を行った。その後、40℃に加温した状態で、ダイヤフラム真空ポンプV−700(BUCHI社製)を使用し、減圧下で3時間撹拌しながら酢酸エチルを完全に除去して、固形分量が13.5質量%のシェル層用ハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を調製した。分散液中のハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂粒子は、体積基準のメジアン径が160nmであった。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加した溶液を撹拌しながら、銅フタロシアニン(C.I.ピグメントブルー15:3)420質量部を徐々に添加した。撹拌装置クレアミックス(登録商標)(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子分散液を調製した。当該分散液中の着色剤粒子は、体積基準のメジアン径が110nmであった。
(トナー1の製造)
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、上記で調製したコア用非晶性ビニル樹脂粒子分散液285質量部(固形分換算)、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1 40質量部(固形分換算)、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム塩を3.25質量部(固形分換算)及びイオン交換水2000質量部を投入した。室温(25℃)下、5モル/L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。さらに、着色剤粒子分散液30質量部(固形分換算)を投入し、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解させた溶液を、撹拌しながら、30℃において10分間かけて添加した。3分間放置した後、60分間かけて85℃まで昇温し、液温が85℃に到達した後、粒径の成長速度が0.01μm/分となるように撹拌速度を調整し、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)により測定した体積基準のメジアン径が6.0μmになるまで成長させた。次いで、シェル用ハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液37質量部(固形分換算)を30分間かけて投入し、分散液(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質量部に溶解させた水溶液を添加して、粒径の成長を停止させた。次いで、昇温して85℃の状態で撹拌し、平均円形度が0.970になるまで粒子の融着を進行させた。
(トナー2の製造)
実施例1のトナー1の製造において、樹脂粒子の成長・融着の温度(コア粒子の粒径を6.0μmまで成長させる工程における加熱温度、およびシェル層を被覆した後、円形度を調整するための工程における加熱温度の両方)を85℃から76℃に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー2を製造した。
(トナー3の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー3を製造した。
(トナー4の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー4を製造した。
(トナー5の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー5を製造した。
(トナー6の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー6を製造した。
(トナー7の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー7を製造した。
(トナー8の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー8を製造した。
(トナー9の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー9を製造した。
(トナー10の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー10を製造した。
(トナー11の製造)
懸濁重合
下記原料を混合し、得られた混合液を15mmのセラミックビーズを入れ、アトライター(三井三池化工機製)を用いて2時間分散して、重合性単量体組成物を得た。
n−ブチルアクリレート(BA) 16.7質量部
メタクリル酸(MAA) 3.5質量部
ベヘン酸ベヘニル(離型剤、融点73℃) 7.0質量部
結晶性ポリステル樹脂1 8.0質量部
銅フタロシアニン(C.I.ピグメントブルー) 7.0質量部
次いで、高速撹拌装置TK−ホモミキサー(特殊機化工業製)を備えた容器に、イオン交換水800質量部とリン酸三カルシウム15.5質量部とを添加し、回転数を15000回転/分に調整し、70℃に加温して水系分散媒体を得た。上記で調製した重合性単量体組成物92.2質量部(固形分換算)に重合開始剤であるt−ブチルパーオキシピバレート4.0質量部を添加し、これを上記の水系分散媒体に投入した。上記高速撹拌装置にて15000回転/分を維持しつつ、3分間分散させて造粒を行った。その後、高速撹拌装置からプロペラ撹拌羽根に撹拌機を代え、150回転/分で撹拌しながら70℃を保持して8.0時間重合を行い、体積基準のメジアン径が6.14μmであり、平均円形度が0.969であるトナー母体粒子の分散液を得た。当該分散液を80℃に昇温して4時間加熱した後、トナー1と同様のスキームで、冷却工程、熱処理前待機工程、および熱処理工程を行い、トナー11を得た。
(トナー12の製造)
実施例1のトナー1の製造において、樹脂粒子の成長・融着の温度(コア粒子の粒径を6.0μmまで成長させる工程における加熱温度、およびシェル層を被覆した後、円形度を調整するための工程における加熱温度のいずれも)を、85℃から70℃に変更し、降温速度2.5℃/分になるように調整したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー12を製造した。
(トナー13の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー13を製造した。
(トナー14の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー14を製造した。
(トナー15の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー15を製造した。
(トナー16の製造)
実施例1のトナー1の製造において、冷却工程、熱処理前の待機工程、熱処理工程を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー16を製造した。
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を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し、体積基準のメジアン径50μmのキャリアを得た。
[トナーの評価]
(低温定着性(アンダーオフセット)の評価〉
アンダーオフセットとは、定着装置を通過する際に与えられた熱によるトナー層の溶融が不十分であるために記録紙等の転写材から剥離してしまう画像欠陥をいう。低温定着性の評価は、画像形成装置(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製bizhub PRESS(商標登録)C1070)に上記で作製した各現像剤を順次装填し、常温・常湿(20℃・50%RH)環境下で、画像形成装置でNPI128g/m2(日本製紙製)に未定着ベタ画像(付着量11.3g/m2)を形成した。次に、定着装置の加圧ローラーの表面温度を100℃に設定し、加熱ローラーの表面温度を1℃刻みで130〜170℃の範囲で変更して、定着をした。このとき、アンダーオフセットが発生しない定着上ベルトの定着下限温度を計測した。また、定着下限温度の計測は、50℃、85%RHの高温高湿下に24時間曝露する前後のトナーの双方に対して行い、下記評価基準によって、低温定着性の評価を行い、定着下限温度155℃以下を合格とした。結果を表1に示す。
◎:定着下限温度が148℃以下、
○:定着下限温度が149〜151℃、
△:定着下限温度が152〜155℃、
×:定着下限温度が156℃以上。
◎:高温高湿下に曝露する前後の定着下限温度の差が2℃以下、
○:高温高湿下に曝露する前後の定着下限温度の差が3〜4℃、
△:高温高湿下に曝露する前後の定着下限温度の差が5〜6℃、
×:高温高湿下に曝露する前後の定着下限温度の差が7℃以上。
Claims (7)
- 結晶性樹脂を含む結着樹脂を含むトナー母体粒子の製造工程を含むトナーの製造方法であって、
前記結晶性樹脂を含む結着樹脂と媒体とを含む分散液を、前記結晶性樹脂の融点以上の温度に加熱する第1の工程と、
前記第1の工程で加熱された前記分散液を冷却する第2の工程と、
前記第2の工程で冷却された前記分散液を、前記結晶性樹脂の再結晶化温度をRc(℃)として、Rc−25℃未満の温度において6時間以上維持する第3の工程と、
前記第3の工程で得られた分散液を、Rc−25℃以上の温度で維持する第4の工程と、
を含み、
ここで、前記結晶性樹脂の再結晶化温度Rc(℃)は、前記結晶性樹脂の再結晶化が最も進行しやすい温度であり、
前記トナー母体粒子の製造工程が前記第1の工程を含むか、または、前記トナー母体粒子の製造工程の後に前記第1の工程〜前記第4の工程が順次行われる、トナーの製造方法。 - 前記第4の工程において、前記分散液をRc−25℃以上、Rc−5℃以下の温度範囲で30分以上維持する、請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記第4の工程において、前記分散液をRc−20℃以上、Rc−10℃以下の温度範囲で3時間以上維持する、請求項1または2に記載のトナーの製造方法。
- 前記第2の工程において、Rcよりも高温の分散液を、2℃/分以上の降温速度でRc未満まで冷却する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
- 前記結晶性樹脂が結晶性ポリエステル樹脂である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
- 前記結晶性樹脂を含む結着樹脂を凝集、融着させることを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
- 前記トナー母体粒子の製造工程は、前記結晶性樹脂を含む結着樹脂を前記結晶性樹脂の融点以上の温度に加熱して凝集、融着させることを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
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