JP7005873B2 - 静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Description
特許文献2では、結着樹脂を含有し、アルキル化ポリアルキレンビグアニド、アルキル化ポリアルキレングアニジン、及びアルキル化ポリアルキレンイミンから選ばれる少なくとも1種の化合物を表面に有するトナー粒子、を含む静電荷像現像用トナーが記載されている。これにより、画像濃度のムラの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが得られると記載されている。
本発明は、耐久性及び着色力に優れる静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像用トナーの製造方法に関する。
本発明は、以下の〔1〕及び〔2〕に関する。
〔1〕酸性基を有する非晶性樹脂と、着色剤と、ワックスと、炭素数12以上30以下の脂肪族炭化水素基、並びにアミノ基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、ジアゾ基、及びアジ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の塩基性窒素含有基を有する化合物Bと、を含有する、静電荷像現像用トナー。
〔2〕酸性基を有する非晶性樹脂と、着色剤と、ワックスと、炭素数12以上30以下の脂肪族炭化水素基、並びにアミノ基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、ジアゾ基、及びアジ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の塩基性窒素含有基を有する化合物Bとの共存下で熱処理する工程を含み、
前記熱処理する工程の最高温度が前記化合物Bの融点より10℃低い温度以上、前記化合物Bの融点より100℃高い温度以下である、静電荷像現像用トナーの製造方法。
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)は、酸性基を有する非晶性樹脂(以下、「非晶性樹脂A」ともいう)と、着色剤と、ワックスと、炭素数12以上30以下の脂肪族炭化水素基、並びにアミノ基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、ジアゾ基、及びアジ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の塩基性窒素含有基を有する化合物B(以下、単に「化合物B」ともいう)と、を含有する。
本発明のトナーによれば、耐久性及び着色力に優れる。その理由は定かではないが、次のように考えられる。
樹脂が結晶性であるか非晶性であるかについては、結晶性指数により判定される。結晶性指数は、後述する実施例に記載の測定方法における、樹脂の軟化点と吸熱の最大ピーク温度との比(軟化点(℃)/吸熱の最大ピーク温度(℃))で定義される。結晶性樹脂とは、結晶性指数が0.6以上1.4以下のものである。非晶性樹脂とは、結晶性指数が0.6未満又は1.4超のものである。結晶性指数は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。
本明細書において、「結着樹脂」とは、非晶性樹脂Aを含むトナー中に含まれる樹脂成分を意味する。
明細書中、ポリエステルのカルボン酸成分には、その化合物のみならず、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アルキルエステル(アルキル基の炭素数1以上3以下)も含まれる。
非晶性樹脂Aは、耐久性及び着色力に優れるトナーを得る観点から、酸性基を有する。
酸性基としては、例えば、カルボキシ基が挙げられる。
非晶性樹脂Aは、酸性基を有する限り特に限定されないが、例えば、非晶性ポリエステル系樹脂が挙げられる。非晶性ポリエステル系樹脂の場合、樹脂のポリマー鎖末端のカルボキシ基は、少なくとも前述の酸性基に該当する。
非晶性ポリエステル系樹脂としては、例えば、非晶性ポリエステル樹脂、変性された非晶性ポリエステル系樹脂が挙げられる。変性された非晶性ポリエステル系樹脂としては、例えば、非晶性ポリエステル樹脂がウレタン結合で変性されたウレタン変性ポリエステル系樹脂、非晶性ポリエステル樹脂がエポキシ結合で変性されたエポキシ変性ポリエステル系樹脂、ポリエステル樹脂セグメントとビニル系樹脂セグメントとを含む非晶性複合樹脂が挙げられる。
以下、非晶性ポリエステル樹脂の各成分について説明する。
アルコール成分としては、例えば、芳香族ジオール、直鎖又は分岐の脂肪族ジオール、脂環式ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。これらの中でも、芳香族ジオールが好ましい。
芳香族ジオールは、好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物であり、より好ましくは式(I):
(式中、OR1及びR2Oはオキシアルキレン基であり、R1及びR2はそれぞれ独立にエチレン基又はプロピレン基であり、x及びyはアルキレンオキサイドの平均付加モル数を示し、それぞれ正の数であり、xとyの和の値は、1以上、好ましくは1.5以上であり、16以下、好ましくは8以下、より好ましくは4以下である)で表されるビスフェノールAのアルキ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としては、例えば、ビスフェノールA〔2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン〕のポリオキシプロピレン付加物、ビスフェノールAのポリオキシエチレン付加物が挙げられる。これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。
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、アルコール成分中、好ましくは70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%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
脂環式ジオールとしては、例えば、水素添加ビスフェノールA〔2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン〕、水素添加ビスフェノールAの炭素数2以上4以下のアルキレンオキサイド(平均付加モル数2以上12以下)付加物が挙げられる。
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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、ソルビトールが挙げられる。
これらのアルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
ジカルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸、直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸が挙げられる。これらの中でも、芳香族ジカルボン酸、及び、直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が挙げられる。これらの中でも、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。
芳香族ジカルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは20モル%以上、より好ましくは30モル%以上、更に好ましくは40モル%以上であり、そして、好ましくは90モル%以下、より好ましくは80モル%以下、更に好ましくは75モル%以下である。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、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としては、例えば、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が挙げられる。これらの中でも、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が好ましく、ドデセニルコハク酸がより好ましい。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは1モル%以上、より好ましくは2モル%以上、更に好ましくは3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、更に好ましくは10モル%以下である。
3価以上の多価カルボン酸を含む場合、3価以上の多価カルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは3モル%以上、より好ましくは5モル%以上、更に好ましくは10モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、そして、好ましくは40モル%以下、より好ましくは35モル%以下、更に好ましくは30モル%以下である。
これらのカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
非晶性樹脂Aは、例えば、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合により得られる。
必要に応じて、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)、酸化ジブチル錫、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等のエステル化触媒をアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対し0.01質量部以上5質量部以下;没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸と同じ。)等のエステル化助触媒をアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対し0.001質量部以上0.5質量部以下用いて重縮合してもよい。
重縮合反応の温度は、好ましくは120℃以上、より好ましくは160℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは230℃以下である。なお、重縮合は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
非晶性樹脂Aの軟化点は、耐熱保存性をより向上させる観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、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。
非晶性樹脂Aの軟化点、ガラス転移温度、及び酸価は、原料モノマーの種類及びその使用量、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができ、また、それらの値は、実施例に記載の方法により求められる。
なお、非晶性樹脂Aを2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた軟化点、ガラス転移温度及び酸価の値がそれぞれ前述の範囲内であることが好ましい。
非晶性樹脂Aの含有量は、トナー粒子中、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上であり、そして、好ましくは98質量%以下、より好ましくは95質量%以下、更に好ましくは93質量%以下である。
トナーは、耐久性及び着色力に優れるトナーを得る観点から、ワックスを含有する。
ワックスとしては、例えば、炭化水素ワックス、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、脂肪酸類、高級アルコール類、脂肪酸金属塩が挙げられる。
炭化水素ワックスとしては、例えば、パラフィン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、フィッシャートロプシュ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、例えば、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミドが挙げられる。
これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。
これらの中でも、耐久性及び着色力をより向上させる観点から、炭化水素ワックス、エステルワックスが好ましく、炭化水素ワックスがより好ましく、合成炭化水素ワックスが更に好ましく、フィッシャートロプシュワックスが更に好ましい。
ワックスの含有量は、耐久性及び着色力をより向上させる観点から、結着樹脂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3質量部以上、更に好ましくは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、更に好ましくは10質量部以下である。
トナーは、耐久性及び着色力に優れるトナーを得る観点から、着色剤を含有する。
着色剤としては、顔料及び染料が用いられ、トナーの着色力を向上させる観点から、顔料が好ましい。顔料としては、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用できるが、有機顔料が好ましい。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、無機系複合酸化物が挙げられる。
有機顔料としては、例えば、マゼンタ顔料、シアン顔料、イエロー顔料が挙げられる。
マゼンタ有機顔料としては、例えば、モノアゾ化合物、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、ペリレン化合物が挙げられ、より具体的には、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48:1、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、238、254、269、C.I.ピグメントバイオレッド19が挙げられる。これらの中でも、ナフトール化合物が好ましく、C.I.ピグメントレッド269がより好ましい。
なお染料としては、例えば、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の染料が挙げられる。
これらの着色剤は、1種又は2種以上を用いてもよい。
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、トナー粒子中、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは8質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
化合物Bは、耐久性及び着色力に優れるトナーを得る観点から、炭素数12以上30以下の脂肪族炭化水素基、及び塩基性窒素含有基を有する。化合物Bは、非晶性樹脂中に分散していることが好ましい。つまり、化合物Bがトナー粒子内部に分散していることが好ましい。
アミノ基は、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基のいずれであってもよい。
化合物Bの非晶性樹脂Aへの親和性の観点からは、アミノ基が好ましい。
脂肪族炭化水素基の炭素数は、トナーの耐久性及び着色力をより向上させる観点から、好ましくは14以上、より好ましくは16以上、更に好ましくは20以上であり、そして、好ましくは24以下、より好ましくは22以下である。
脂肪族炭化水素基は、分岐状、直鎖状のいずれであってもよいが、直鎖状が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、例えば、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、イコシル基、ドコシル基が挙げられる。これらの中でも、トナーの耐久性及び着色力をより向上させる観点から、オクタデシル基、ドコシル基が好ましく、ドコシル基がより好ましい。
塩基性窒素含有基原料としては、例えば、ポリアルキレンイミン、ポリアリルアミン、ポリアミノアルキルメタクリレートが挙げられる。
ポリアルキレンイミンとしては、例えば、ポリエチレンイミンが挙げられる。
ポリアミノアルキルメタクリレートとしては、例えば、ポリジメチルアミノエチルメタクリレートが挙げられる。
これらの中でも、ポリエチレンイミンが好ましい。
ポリエチレンイミンは、1級アミノ基、2級アミノ基、及び3級アミノ基を含み、分岐構造を有することが好ましい。
ポリエチレンイミンの市販品としては、例えば、「エポミン」シリーズの「SP-003」、「SP-006」、「SP-012」、「SP-018」(以上、純正化学株式会社製)が挙げられる。
反応性の官能基を有する脂肪族炭化水素化合物としては、例えば、ハロゲン化アルカン、脂肪族モノカルボン酸が挙げられる。これらの中でも、ハロゲン化アルカンが好ましい。
ハロゲン化アルカンとしては、例えば、1-クロロドデカン、1-ブロモドデカン、1-クロロテトラデカン、1-ブロモテトラデカン、1-クロロヘキサデカン、1-ブロモヘキサデカン、1-クロロオクタデカン、1-ブロモオクタデカン、1-クロロイコサン、1-ブロモイコサン、1-クロロドコサン、1-ブロモドコサンが挙げられる。
化合物Bは、塩基性窒素含有基原料と脂肪族炭化水素基原料との反応により得られる。反応の際に、酸が発生する場合には、中和剤を用いてもよい。中和剤としては、例えば、塩基性化合物が挙げられ、アルカリ金属塩が好ましく、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸セシウムがより好ましい。
反応温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、そして、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下、更に好ましくは100℃以下である。
上記比率(A/N)は、以下の通りに算出する。
比率(A/N)=[脂肪族炭化水素基原料1分子あたりの反応性官能基数(A)×(脂肪族炭化水素基原料の仕込量/脂肪族炭化水素基原料の分子量)]/[塩基性窒素含有基原料のアミン価(mmol/g)×塩基性窒素含有基原料の仕込量]
ただし、無水マレイン酸部位を有するポリオレフィン骨格原料において、1分子あたりの反応性官能基数は1とする。
塩基性窒素含有基原料のアミン価は、塩酸滴定法又は過塩素酸滴定によって測定できる。
化合物Bの融点は、トナーの耐久性及び着色力をより向上させる観点から、好ましくは34℃以上、より好ましくは45℃以上、更に好ましくは50℃以上、更に好ましくは60℃以上であり、そして、好ましくは150℃以下、より好ましくは100℃以下、更に好ましくは80℃以下である。
化合物Bのアミン価は、前述の方法により測定できる。
化合物Bの含有量は、トナー粒子中、トナーの耐久性及び着色力をより向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上であり、そして、好ましく30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、更に好ましくは6質量%以下である。
トナーは、荷電制御剤を含有していてもよい。
荷電制御剤は、正帯電性荷電制御剤、負帯電性荷電制御剤のいずれを含有していてもよい。
正帯電性荷電制御剤としては、ニグロシン染料、例えば「ニグロシンベースEX」、「オイルブラックBS」、「オイルブラックSO」、「ボントロンN-01」、「ボントロンN-04」、「ボントロンN-07」、「ボントロンN-09」、「ボントロンN―11」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)等;3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩化合物、例えば「ボントロンP-51」(オリヱント化学工業株式会社製)、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、「COPY CHARGE PX VP435」(クラリアント社製)等;ポリアミン樹脂、例えば「AFP―B」(オリヱント化学工業株式会社製)等;イミダゾール誘導体、例えば「PLZ―2001」、「PLZ―8001」(以上、四国化成工業株式会社製)等;スチレン-アクリル系樹脂、例えば「FCA-701PT」(藤倉化成株式会社製)等が挙げられる。
荷電制御剤の中でも、負帯電性荷電制御剤が好ましく、サリチル酸化合物の金属化合物がより好ましい。
トナー粒子をトナーとしてそのまま用いることもできるが、後述の外添剤をトナー粒子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。
トナーは、好ましくは乾式トナーとして用いられる。
トナーは、溶融混練法、乳化転相法、乳化重合法、乳化凝集法等の従来より公知のいずれの方法により得られたトナーであってもよいが、生産性や着色剤の分散性の観点から、溶融混練法による粉砕トナーが好ましい。
本発明のトナーの製造方法は、好ましくは、酸性基を有する非晶性樹脂Aと、着色剤と、ワックスと、炭素数12以上30以下の脂肪族炭化水素基、並びにアミノ基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、ジアゾ基、及びアジ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の塩基性窒素含有基を有する化合物Bとの共存下で熱処理する工程を含む。
ここで、熱処理する工程の最高温度は、化合物Bの融点より10℃低い温度以上、化合物Bの融点より100℃高い温度以下である。
このような、製造方法により、トナーの耐久性及び着色力をより向上させることができる。定かではないが、非晶性樹脂Aと化合物Bとの共存下、化合物Bの融点より10℃低い温度以上で熱処理することで、非晶性樹脂Aと化合物Bが化学的な相互作用を及ぼしつつ、完全相溶に至らず、結着樹脂中で化合物Bを微分散することができ、化合物Bの有する脂肪族炭化水素基が、着色剤及びワックスの分散性を向上させ、耐久性及び着色力に優れるトナーが得られると考えられる。
例えば、溶融混練法においては、後述の溶融混練工程が、当該熱処理工程に相当する。乳化凝集法においては、凝集後の融着工程が当該熱処理工程に相当する。
工程1:非晶性樹脂A、着色剤、ワックス、及び化合物Bを含有する混合物を溶融混練する工程、及び
工程2:工程1で得られた溶融混練物を粉砕、分級しトナー粒子を得る工程
を含む。
当該工程1における最高温度が、前述の熱処理する工程の最高温度の範囲であることが好ましい。
工程1の溶融混練には、密閉式ニーダー、一軸押出機、又は二軸押出機、オープンロール型混練機等の公知の混練機を用いて行うことができる。これらの中でも混練温度を広く設定することのできる二軸押出機が好ましい。
溶融混練する温度は、好ましくは80℃以上160℃以下である。
工程1で得られた溶融混練物を、粉砕が可能な程度に冷却した後、続く工程2に供する。
粗粉砕に好適に用いられる粉砕機としては、例えば、ハンマーミル、アトマイザー、ロートプレックスが挙げられる。微粉砕に好適に用いられる粉砕機としては、例えば、流動層式ジェットミル、衝突板式ジェットミル、回転型機械式ミルが挙げられる。これらの中でも、粉砕効率の観点から、流動層式ジェットミル、衝突板式ジェットミルが好ましく、衝突板式ジェットミルがより好ましい。
トナー粒子のCV値は、高画質の画像を得る観点から、好ましくは12%以上、より好ましくは14%以上、更に好ましくは16%以上であり、そして、好ましくは45%以下、より好ましくは40%以下である。
外添剤としては、例えば、疎水性シリカ、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、及びポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、シリコーン樹脂等のポリマー微粒子が挙げられる。これらの中でも、疎水性シリカが好ましい。
外添剤を用いる場合、外添剤の添加量は、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4.5質量部以下、更に好ましくは4質量部以下である。
〔樹脂の酸価〕
樹脂の酸価は、JIS K 0070-1992に記載の中和滴定法に従って測定した。ただし、測定溶媒をクロロホルムとした。
(1)軟化点
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。
(2)結晶性指数
示差走査熱量計「Q100」(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、室温(20℃)から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで試料をそのまま1分間保持させ、その後、昇温速度10℃/minで180℃ま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(1)として、(軟化点(℃))/(吸熱の最大ピーク温度(1)(℃))により、結晶性指数を求めた。
(3)融点及びガラス転移温度
示差走査熱量計「Q100」(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(2)とした。結晶性樹脂の時には該ピーク温度を融点とした。
また、非晶性樹脂の場合にピークが観測されるときはそのピークの温度を、ピークが観測されずに段差が観測されるときは該段差部分の曲線の最大傾斜を示す接線と該段差の低温側のベースラインの延長線との交点の温度をガラス転移温度とした。
示差走査熱量計「Q100」(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。
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を求めた。
(1) 試料溶液の調製
試料濃度が0.2g/100mLになるように、原料を、0.15mol/LのNa2SO4を含有する1質量%酢酸水溶液に溶解させる。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「FP-200」(住友電気工業株式会社製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(2) 分子量測定
以下の測定装置と分析カラムを用い、溶離液として0.15mol/LのNa2SO4を含有する1質量%酢酸水溶液を、1mL/minの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させる。そこに試料溶液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、数種類の標準プルラン(タイプ名(Mw):「P-5」(5.9×103)、「P-50」(4.73×104)、「P-200」(2.12×105)、「P-800」(7.08×105);いずれも昭和電工株式会社製)を標準試料として、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。
測定装置:「HLC-8320GPC」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「α」+「α-M」+「α-M」(いずれも東ソー株式会社製)
(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:測定用セルに試料分散液をとり、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)及び体積平均粒径を測定した。また、CV値は次の式に従って算出した。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径)×100
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、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)及び体積平均粒径を求めた。
また、CV値(%)は次の式に従って算出した。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径)×100
〔耐久性(スジムラ発生までの時間)〕
現像ローラを目視で見ることができるように改造したIDカートリッジを備えた市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」(株式会社沖データ製)のIDカートリッジにトナーを実装し、温度30℃、相対湿度80%の条件下で、70r/min(36枚/分相当)で空回し運転を行い、現像ローラ表面のスジムラの発生を目視にて観察し、スジムラが発生するまでの時間を測定し、耐久性の指標とした。数値が大きいほど、耐久性に優れていることを表す。
なお、スジムラとは現像ローラ上に付着しているトナー量にばらつきが発生している状態のことをいい、スジムラの発生により、印刷の際に画像濃度に濃淡が発生する。
上質紙「J紙A4サイズ」(富士ゼロックス株式会社製)に市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」(株式会社沖データ製)を用いて、トナーの紙上の付着量が0.30±0.01mg/cm2となるベタ画像を出力した。
次に、定着器の温度を150℃に設定し、A4縦方向に1枚あたり1.7秒の速度でトナーを定着させて、印刷物を得た。
印刷物の下に上質紙「エクセレントホワイト紙A4サイズ」(株式会社沖データ製)を30枚敷き、出力した印刷物のベタ画像部分の反射画像濃度を、測色計「SpectroEye」(GretagMacbeth社製、光射条件;標準光源D50、観察視野2°、濃度基準DINNB、絶対白基準)を用いて測定し、画像上の任意の10点を測定した値を平均して画像濃度とした。数値が大きいほど、画像濃度に優れ、トナーの着色力が高いことを示す。
製造例A1(非晶性樹脂A-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のポリオキシプロピレン(2.2)付加物3325g、ビスフェノールAのポリオキシエチレン(2.2)付加物3088g、テレフタル酸1798g、ドデセニルコハク酸無水物255g、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)28g、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸2.8gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で10時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、190℃まで冷却し、トリメリット酸無水物730gを加え、220℃まで10℃/hrで昇温し、その後、フラスコ内の圧力を下げ、10kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、非晶性樹脂A-1を得た。物性を表1に示す。
製造例B1(化合物B-1の製造)
冷却管、窒素導入管、撹拌機、脱水管及び熱電対を装備した内容積2Lの四つ口フラスコに、塩基性窒素含有基原料として「ポリエチレンイミン1200」(純正化学工業株式会社製)20g、ハロゲン化アルカンとして1-クロロドコサン(東京化成工業株式会社製)92g、炭酸カリウム微細粉末(和光純薬工業株式会社製)55g、及び超脱水アセトニトリル(和光純薬工業株式会社製)212gを入れ、窒素ガスで反応容器内を置換した。反応容器内を80℃に加温して200時間保持した後、減圧して溶剤を留去し、1H-NMR分析によるハロゲン化アルカンの末端のプロトンピーク(3.5~3.6ppm)の残留率から、反応率が95%以上であることを確認し、化合物B-1を得た。物性を表2に示す。
塩基性窒素含有基原料、ハロゲン化アルカン、炭酸カリウム微細粉末、及び超脱水アセトニトリルの種類及び量を、表2に示すように変更した以外は製造例B1と同様にして、化合物B-2を得た。物性を表2に示す。
実施例1(トナー1の製造)
ヘンシェルミキサーに、非晶性樹脂A-1を100質量部、化合物B-1を4質量部、イエロー顔料「トナーイエローHG」(クラリアントケミカルズ株式会社製、C.I.ピグメントイエロー180)10質量部、フィッシャートロプシュワックス「FT-115」(日本精蝋株式会社製、融点:105℃)8質量部、負帯電性荷電制御剤「ボントロン E-81」(オリヱント化学工業株式会社製)0.2質量部を添加し、混合した後、同方向回転二軸押出機「PCM-30」(株式会社池貝製、軸の直径2.9cm、軸の断面積7.06cm2)用いて溶融混練した。運転条件は、バレル設定温度 110℃、軸回転数 200r/min(軸の回転の周速 0.30m/sec)、混合物供給速度 10kg/h(軸の単位断面積あたりの混合物供給量 1.42kg/h・cm2)であった。得られた溶融混練物を冷却、ロートプレックスで粗粉砕した後、ジェットミルにて粉砕し、気流式分級機で分級して、体積中位粒径(D50)6.0μm、CV値30%のトナー粒子を得た。
該トナー粒子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。得られたトナーの評価結果を表3に示す。
表3に示すように、非晶性樹脂、化合物B、ワックス、着色剤の種類及び量を変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー2~10,51~54を得た。得られたトナーの評価結果を表3に示す。
Claims (6)
- 酸性基を有する非晶性樹脂と、着色剤と、ワックスと、炭素数12以上30以下の脂肪族炭化水素基、塩基性窒素含有基を有する化合物Bと、を含有する、静電荷像現像用トナーであって、
前記化合物Bが、塩基性窒素含有基原料と脂肪族炭化水素基原料との反応物であり、
前記塩基性窒素含有基原料が、ポリアルキレンイミン、ポリアリルアミン、及びポリアミノアルキルメタクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種である、静電荷像現像用トナー。 - 前記化合物Bが前記非晶性樹脂中に分散している、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記着色剤が、アゾ系化合物である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記ワックスが、炭化水素ワックス及びエステルワックスからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1~3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記非晶性樹脂が、ポリエステル系樹脂である、請求項1~4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 酸性基を有する非晶性樹脂と、着色剤と、ワックスと、炭素数12以上30以下の脂肪族炭化水素基、塩基性窒素含有基を有する化合物Bとの共存下で熱処理する工程を含み、
前記熱処理する工程の最高温度が前記化合物Bの融点より10℃低い温度以上、前記化合物Bの融点より100℃高い温度以下である、静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
前記化合物Bが、塩基性窒素含有基原料と脂肪族炭化水素基原料との反応物であり、
前記塩基性窒素含有基原料が、ポリアルキレンイミン、ポリアリルアミン、及びポリアミノアルキルメタクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種である、静電荷像現像用トナーの製造方法。
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