JP7030460B2 - トナー - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式、及び、静電印刷方式などに用いられるトナーに関する。
近年、電子写真方式のフルカラー複写機が広く普及するに従い、更なる高速化、高画質化、省エネルギー化等が要求されている。具体的な省エネルギー対応策としては、定着工程での消費電力を低下させるために、より低い定着温度で定着できるトナーが求められている。
そこで、低温定着を達成するために、非晶性ポリエステル樹脂の可塑剤として結晶性ポリエステル樹脂を用いたトナーが提案されている(特許文献1)。結晶性ポリエステル樹脂を用いることで、可塑された非晶性ポリエステル樹脂は低粘度化し、低温定着性に対し、ある一定の効果は得られた。さらに、非晶性ポリエステル樹脂のSP値と結晶性ポリエステル樹脂のSP値を制御することで、低温定着性に対して更なる効果を得る提案もなされている(特許文献2)。
また、その他の方法としてガラス転移温度の低い樹脂を用いることで、定着温度を下げることが提案されている。ガラス転移温度の低い樹脂としてエチレン-酢酸ビニル共重合体やエチレン-アクリル酸メチル系共重合体のようなエチレン系エステル基含有共重合体を含有したトナーが提案されている(特許文献3)。
特開2004-046095号公報 特開2012-063559号公報 特開2011-128410号公報
しかし、結晶性ポリエステル樹脂を用いることで、可塑されたトナーは低粘度化するため、高温高湿環境下において、坪量の小さいメディアに画像出力する場合、定着ローラーからメディアが分離せず、定着ローラーに巻き付く場合があった。また、近年のますます高まる高速化、省エネルギー化の要求に対しては、上記の結晶性ポリエステル樹脂を用いたトナーのSP値制御だけでは、低温定着性に対して満足できなくなってきている。さらに、トナーが低粘度化しているため、長期間の画像出力における現像器の撹拌等により、トナー表面にスペーサーとして存在させていた無機微粒子が埋め込まれやすくなっている。そのため、トナーの付着力が高くなることから、転写効率が悪化し、画質濃度が低下する場合があった。
一方、エチレン系エステル基含有共重合体をメインバインダーとして用いたトナーは、優れた低温定着性が得られるものも存在する。しかし、エチレン系エステル基含有共重合体は体積抵抗が高いため、摩擦帯電によって生じた電荷が、トナー表面に局在化して存在しやすい。そのため、トナーの静電潜像担持体に対する静電的付着力が増加し、転写効率が悪化し、画質濃度が低下する場合があった。
以上のことから、低温定着性を向上させた上で、長期間の画像出力において高い転写効率を維持できるトナーの開発が急務となっている。
本発明は、結着樹脂およびシリコーン化合物を含有するトナー粒子を有するトナーであり、
前記トナー粒子の表層に存在する結着樹脂が、オレフィン系エステル基含有共重合体を50質量%より多く含有し、
前記結着樹脂が、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体を含有し、
前記トナーのESCAにより測定されるSi-C結合に由来するSi量が、全元素に対して、5.0atom%以上10.0atom%以下であることを特徴とするトナーに関する。
本発明のトナーを用いることにより、低温定着性と高い転写効率を両立したトナーを提供することができる。
本発明のトナーは、結着樹脂およびシリコーン化合物を含有するトナー粒子を有するトナーであり、
前記トナー粒子の表層に存在する結着樹脂が、オレフィン系エステル基含有共重合体を50質量%より多く含有し、
前記トナーのESCAにより測定されるSi-C結合に由来するSi量が、全元素に対して、5.0atom%以上10.0atom%以下であることを特徴とする。
上述のように、オレフィン系エステル基含有共重合体は体積抵抗が高いため、摩擦帯電によって生じた電荷が、トナー表面に局在化して存在しやすいため、トナーの静電潜像担持体に対する静電付着力が増加し、転写効率が悪化し、画質濃度が低下する場合があった。しかしながら、オレフィン系エステル基含有共重合体は、疎水性が高いため、電荷維持性等の高温高湿環境下における諸々の課題に対して、良好な性能を示す利点もある。
そこで、本発明者等は、オレフィン系エステル基含有共重合体の利点を活かしながら、転写効率を改善する検討に努めた。はじめに、静電潜像担持体との付着力を低減させる目的として、スペーサーとなる粒径の大きい無機微粒子を多量にトナー表面に固着させる検討を行ったものの、転写効率に関して大きな改善は見られなかった。このことから、転写効率の悪化は、非静電付着力よりも、電荷の局在化に由来する静電付着力が支配的であることが明らかになった。そこで、本発明者等は、オレフィン系エステル基含有共重合体をメインバインダーとして用いつつ、局在化した電荷を拡散させる検討をさらに進めた。
その結果、シリコーン化合物が電荷を拡散させる効果があることを見出した。その理由は定かではないか、シリコーン化合物は、高抵抗、高粘度の液体であるため、薄膜としてトナー粒子表面を覆うことができ、シリコーン化合物で被覆されたトナーを帯電させると、表面のシリコーン化合物が電荷を帯びる。するとシリコーン化合物は自己の電荷間の反発により、トナー表面を動き、結果として電荷が拡散され、非局在化したと考えられる。その結果、静電潜像担持体に対する静電付着力が低下し、転写効率が良化したと考えられる。
本発明のトナーは、トナー粒子の表層に存在する結着樹脂が、オレフィン系エステル基含有共重合体を50質量%より多く含有している。トナー粒子の表面に、オレフィン系エステル基含有共重合体が主成分として存在していることから、極性の近しいシリコーン化合物との濡れ性が高くなり、トナー表面に均一にシリコーン化合物薄膜を形成することができる。その結果、トナー表面の電荷が拡散され、トナーの静電潜像担持体に対する静電付着力が減少し、高い転写効率が得られる。
一方、前記のシリコーン化合物の電荷の拡散効果は、一見、トナーの帯電量を低下させる懸念を招くように考えられる。しかし、トナー粒子の表層に存在する結着樹脂に、オレフィン系エステル基含有共重合体を50質量%より多く含有させることで、オレフィン系エステル基樹脂及びシリコーン化合物に共通して由来する高抵抗の物性を伴ったトナー表面が形成できるため、電荷の絶対量を変化しにくくなっている。その結果、転写時に印加される転写バイアスによる電界強度Eがトナーに付与されたときにかかる力を高く維持できるため、高い転写効率が得られる。さらに、エラストマーとしてゴム弾性を有するオレフィン系エステル基含有共重合体が、トナー粒子の表層に存在することから、無機微粒子の埋め込まれが軽減される。その結果、静電潜像担持体に対する非静電付着力の増加も抑制することができるため、高い転写効率が得られる。
一方、トナー粒子の表層に存在する結着樹脂が、オレフィン系エステル基含有共重合体を50質量%より少ない場合、極性差が大きくなるため、シリコーン化合物との濡れ性が低くなり、トナー粒子表面に不均一にシリコーン化合物ドメインが形成され、トナー表面の電荷が拡散されず、トナーの静電潜像担持体に対する静電付着力が大きいため、高い転写効率が得られない。さらに、オレフィン系エステル基含有共重合体のエラストマーとしてのゴム弾性の効果も発現しないことから、無機微粒子が埋め込まれ、静電潜像担持体に対する非静電付着力も増加ため、高い転写効率が得られなくなる。
ここで、本発明におけるトナー粒子の表層に存在する結着樹脂とは、以下のFT-IR-ATR法により分析できる範囲に存在する樹脂を指す。FT-IR-ATR法において、プリズムとしてGeを用いた測定すると、赤外光のもぐりこみ深さが浅いため、トナー粒子の表層のごく浅い領域の分析をすることが可能である。
また、本発明におけるオレフィン系エステル基含有共重合体とは、エチレン、プロピレンなどのα-オレフィンとエステル基含有モノマーの共重合体である。具体的には、エチレン-ビニルエステル共重合体、エチレン-アクリル酸エチル共重合体(EEA)、及びエチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)などが挙げられる。これらのオレフィン系エステル基含有共重合体は単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。
また、本発明のトナーは、ESCAにより測定されるSi-C結合に由来するSi量が、全元素に対して、5.0atom%以上10.0atom%以下である。これは、トナー表面に存在するシリコーン化合物量を示している。ESCAにより測定されるSi-C結合に由来するSi量が、前記範囲の場合、トナー表面に存在するシリコーン化合物量が適正な範囲に制御されており、トナー表面に均一にシリコーン化合物薄膜を形成できていることを意味している。その結果、トナー表面の電荷が拡散され、トナーの静電潜像担持体に対する静電付着力が減少し、高い転写効率が得られる。
一方、ESCAにより測定されるSi-C結合に由来するSi量が、5.0atom%より少ない場合、トナー表面に存在するシリコーン化合物量が少なすぎるため、トナー表面にシリコーン化合物薄膜を形成できていないことを意味し、トナー表面の電荷が拡散されず、トナーの静電潜像担持体に対する静電付着力が大きいため、高い転写効率が得られない。また、ESCAにより測定されるSi-C結合に由来するSi量が、10.0atom%より多い場合、過剰のシリコーン化合物がトナー表面に存在しているため、トナー表面の電荷が拡散は得られるものの、過剰のシリコーン化合物が、静電潜像担持体と液架橋を形成し、静電潜像担持体に対する非静電付着力が増加するため、高い転写効率が得られなくなる。
以上のことから、トナー粒子の表層に存在する結着樹脂が、オレフィン系エステル基含有共重合体を50質量%より多く含有し、トナーのESCAにより測定されるSi-C結合に由来するSi量が、全元素に対して、5.0atom%以上10.0atom%以下であると、静電付着力、及び非静電付着力の観点から、高い転写効率が得られる。
また、本発明のオレフィン系エステル基含有共重合体は、下記式(1)で示されるユニットY1と、下記式(2)で示されるユニットおよび下記式(3)で示されるユニットの群から選択される少なくとも1種のユニットY2とを有することが、低温定着性、転写効率、及び定着分離性の観点から好ましい。
Figure 0007030460000001
(式中、R1はHまたはCH3を示し、R2はHまたはCH3を示し、R3はCH3またはC25を示し、R4はHまたはCH3を示し、R5はCH3またはC25を示す。)
以下、式(1)で示されるユニットY1と、式(2)で示されるユニットおよび式(3)で示されるユニットの群から選択される少なくとも1種のユニットY2に関し具体的に説明する。
前記オレフィン系エステル基含有共重合体が、
前記式(1)で示されるユニットおよび前記式(2)で示されるユニットにおいて、式中のR1がH、R2がH、R3がCH3であるエチレン-酢酸ビニル共重合体、
前記式(1)で示されるユニットおよび前記式(3)で示されるユニットにおいて、R1がH、R4がH、R5がCH3であるエチレン-アクリル酸メチル共重合体、
前記式(1)で示されるユニットおよび前記式(3)で示されるユニットにおいてR1がH、R4がH、R5がC25であるエチレン-アクリル酸エチル共重合体、および
前記式(1)および前記式(3)で示されるユニットにおいて、R1がH、R4がCH3、R5がCH3であるエチレン-メタクリル酸メチル共重合体は、ポリエチレンよりも融点を低く設計できるために低温定着性の観点から好ましい。さらに、エラストマーとしてゴム弾性を発現させることができることから、無機微粒子の埋め込まれが軽減され、転写効率の観点からも好ましい。さらに、融点以上の温度で、エチレン部分の結晶が融解しても、エチレン-酢酸ビニル共重合体の重量平均分子量を高くすることで、シャープメルト性を持ちつつ、高温領域では高い粘度を維持できるため、定着分離性の観点からも好ましい。
また、本発明のオレフィン系エステル基含有共重合体は、エステル基濃度がオレフィン系エステル基含有共重合体の全質量に対して2.0質量%以上18.0質量%以下あることが、低温定着性、定着分離性、及び転写効率の観点から好ましい。本発明のエステル基濃度とは樹脂中のエステル基[-C(=O)O-]結合部位が質量%でどのくらい含有されているかを示す値であり、具体的には下記式によって表される値である。エステル基濃度がオレフィン系エステル基含有共重合体の全質量に対して2.0質量%以上18.0質量%以下である場合、トナーの保存性を担保できる範囲内でポリエチレンよりも融点を低く設計できるために低温定着性の観点から好ましい。さらに、エラストマーとしてゴム弾性を発現させることができることから、定着分離性の観点から好ましい。また、エステル基濃度がオレフィン系エステル基含有共重合体の全質量に対して2.0質量%以上18.0質量%以下である場合、融点、及び、抵抗を最適な範囲に制御されていることを指す。そのため、無機微粒子の埋め込まれの軽減や、トナー表面の電荷が拡散性の良化ができることから、トナーの静電潜像担持体に対する静電付着力、または非静電付着力が減少し、転写効率の観点からも好ましい。
エステル基濃度(単位:%)=[(N×44)/数平均分子量]×100
(ここで、Nはオレフィン系エステル基含有共重合体の1分子当りのエステル基数の平均であり、44はエステル基[-C(=O)O-]の式量である。)
また、本発明のシリコーン化合物は、前記結着樹脂100質量部に対して15質量部以上30質量部以下であることが、転写効率、及び定着分離性の観点から好ましい。トナー表面のシリコーン化合物量は、シリコーンオイルの粘度、添加量、トナー製法によって変化してくる。シリコーン化合物が、前記結着樹脂100質量部に対して15質量部以上30質量部以下である場合、トナー表面に存在するシリコーン化合物量が適正な範囲に制御されており、トナー表面に均一にシリコーン化合物薄膜を形成できるため、転写効率の観点から好ましい。さらに、定着時に染み出すシリコーン化合物量も適正な範囲に制御され、定着フィルムと画像上のトナー層との間に、シリコーン化合物の界面を形成し泣き別れるため、定着分離性の観点からも好ましい。
また、本発明のシリコーン化合物は、シリコーンオイルであり、25℃における動粘度が300mm2/s以上1000mm2/s以下であることが転写効率及び定着分離性の観点から好ましい。トナー表面のシリコーン化合物量は、シリコーンオイルの粘度、添加量、トナー製法によって変化してくる。シリコーンオイルの25℃における動粘度が300mm2/s以上1000mm2/s以下である場合、トナー表面に存在するシリコーンオイル量が適正な範囲に制御されており、トナー表面に均一にシリコーンオイル薄膜を形成できるため、転写効率の観点から好ましい。さらに、シリコーンオイルの25℃における動粘度は、静電潜像担持体との非静電付着力には相関がみられ、シリコーンオイルの25℃における動粘度が300mm2/s以上1000mm2/s以下である場合、静電潜像担持体との非静電付着力が小さい領域であるため、転写効率の観点から好ましい。さらに、シリコーンオイルの25℃における動粘度は、温度に対する揮発性と相関がみられ、シリコーンオイルの25℃における動粘度が300mm2/s以上1000mm2/s以下である場合、定着時に揮発するシリコーンオイルがほぼなく、すべてのシリコーンオイルが、定着フィルムと画像上のトナー層との間にシリコーン化合物の界面形成に寄与するため、定着分離性の観点からも好ましい。
また、本発明の結着樹脂は、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体を含有することが、転写効率及び低温定着性の観点から好ましい。カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体は、前記式(1)で示されるユニットY1にカルボキシル基を有する成分をランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合された樹脂、およびそれらの樹脂を高分子反応により改変させたものをさす。共重合される成分としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチルなどが挙げられる。結着樹脂が、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体を含有している場合、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体が極性基を有していることから、適度に空気中の水分を給水し、さらにトナー表面抵抗の均一性が増すため、転写効率の観点から好ましい。さらに、カルボキシル基が紙表面の水酸基水素結合を形成し、トナーと紙の密着性が高まることから、低温定着性の観点からも好ましい。
さらに、本発明のトナーは、懸濁重合法、混練粉砕法、乳化凝集法、及び溶解懸濁法などの公知のトナーの製造方法において、製造工程中あるいは製造後に得られたトナーを、有機溶剤と接触させる工程および分離工程があることが、転写効率の観点から好ましい。トナーと有機溶剤と接触させる工程があることで、有機溶剤と親和性の高い低分子量のシリコーン化合物が洗浄され、分子量分布がシャープなシリコーン化合物の薄膜がトナー表面に形成される。その結果、さらにトナー表面の電荷の拡散性が増し、トナーの静電潜像担持体に対する静電付着力が減少するため、転写効率の観点から好ましい。
<オレフィン系エステル基含有共重合体>
本発明におけるオレフィン系エステル基含有共重合体は、前記オレフィン系エステル基含有共重合体の質量の総和をZ1、式(1)、式(2)、式(3)で示されるユニットの質量をそれぞれl、m、nとする。樹脂成分中に含有される前記オレフィン系エステル基含有共重合体の(l+m+n)/Z1の値は0.80以上であることが低温定着性、定着分離性及び転写効率の観点から好ましく、0.95以上であることがより好ましく、1.00であることがさらに好ましい。
ユニットY1およびユニットY2以外で、前記オレフィン系エステル基含有共重合体中に含まれてもよいユニットの例としては、例えば、式(4)で示されるユニットや、式(5)で示されるユニットが挙げられる。これらは前記オレフィン系エステル基含有共重合体を製造する共重合反応の際に相当するモノマーを添加したり、前記オレフィン系エステル基含有共重合体を高分子反応により変性させることで導入することができる。
Figure 0007030460000002
本発明における前記オレフィン系エステル基含有共重合体は、トナー粒子の表層に存在する結着樹脂の50質量%より多く含有していることが必要であり、より好ましくは70質量%以上含有させることが、低温定着性、定着分離性及び転写効率の観点から好ましい。より好ましくは、トナー粒子の表層に存在する結着樹脂だけでなく、トナー粒子を構成する結着樹脂が前記オレフィン系エステル基含有共重合体であることが、低温定着性の観点から好ましい。前記オレフィン系エステル基含有共重合体は、ガラス転移温度が0℃以下であるために、前記オレフィン系エステル基含有共重合体比率を高めるほど、低温定着性が良好になる。また、前記オレフィン系エステル基含有共重合体比率を高めるほど、溶融後のトナーの粘性応力の効果や、エラストマー性能による無機微粒子の埋め込まれの抑制効果が高まるため、定着分離性及び転写効率が良好になる。
本発明における前記オレフィン系エステル基含有共重合体の酸価は10mgKOH/g以下が好ましく、より好ましくは5mgKOH/g以下であり、実質的に0mgKOH/gであることが転写効率の観点から好ましい。前記オレフィン系エステル基含有共重合体の酸価が上記範囲内である場合、トナーの水分吸着量が少ないことから、液架橋による静電潜像担持体に対する非静電付着力の増加が抑制することができるため、高い転写効率が得られる。
本発明における前記オレフィン系エステル基含有共重合体は、メルトフローレートが、5g/10分以上30g/10分以下であることが、定着分離性の観点から好ましい。メルトフローレートは、JIS K 7210に基づき、190℃、21.2N(2160g)荷重の条件で測定を行う。樹脂成分中に複数の前記オレフィン系エステル基含有共重合体を含有する場合は、溶融混合後に前記条件にて測定を行う。メルトフローレートが上記範囲内である場合、溶融後のトナーの粘度がある程度維持されていることを示している。つまり、定着ニップ出口における紙上のトナーにおいて、溶融変形して紙に定着されているものの、粘性応力を発現させることができるため、定着フィルムに巻き付くことなく、紙上に留まることができるため、定着分離性が良化する。メルトフローレートは、前記オレフィン系エステル基含有共重合体の分子量を変えることで制御することが可能であり、分子量を大きくすることでメルトフローレートを下げることができる。具体的には、前記オレフィン系エステル基含有共重合体の分子量は、重量平均分子量50000以上500000以下であることが、定着分離性と画像の光沢性の両立の観点から好ましく、100000以上がより好ましい。
本発明における前記オレフィン系エステル基含有共重合体は、破断伸度が300%以上であることが、低温定着性の観点から好ましく、500%以上であることがより好ましい。破断伸度が300%以上になることによって定着物の折り曲げ耐性が良好になる。破断伸度は、JIS K 7162に基づいた条件で測定した。結着樹脂中に複数の前記オレフィン系エステル基含有共重合体を含有する場合は、溶融混合した後に前記条件により測定を行なった。
本発明における前記オレフィン系エステル基含有共重合体は、融点が、60℃以上100℃以下であることが、低温定着性、定着分離性及び転写効率の観点から好ましい。融点は、オレフィン系エステル基含有共重合体のエステル基濃度を変えることで制御することが可能であり、エステル基濃度を高めることで融点を下げることができる。オレフィン系エステル基含有共重合体の融点が上記範囲である場合、トナーの保存性を担保しつつ、定着時には溶融し粘度が低下するため、低温定着性及び保存性が良好となる。また、オレフィン系エステル基含有共重合体の融点が上記範囲である場合、適量のエステル基濃度であるため、エラストマーとしてゴム弾性を発現させることができることから、定着分離性が良好となる。また、無機微粒子の埋め込まれの軽減や、トナー表面の電荷が拡散性の良化ができることから、トナーの静電潜像担持体に対する静電付着力、または非静電付着力が減少し、転写効率が良好となる。
<カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体>
本発明におけるカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体は、前記式(1)で示されるユニットY1にカルボキシル基を有する成分をランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合された樹脂、およびそれらの樹脂を高分子反応により改変させたものをさす。共重合される成分としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチルなどが挙げられる。また、物性に影響しない程度であれば、前記式(1)で示されるユニットY1や前記酸基以外のユニットを含んでもよく、前記式(1)で示されるユニットY1や前記酸基以外のユニットの含有量としては、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体の全質量に対し、20質量%以下、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下であり、実質的に0質量%であることが、転写効率及び低温定着性の観点からさらに好ましい。また、低温定着性の観点から、前記式(1)で示されるユニットY1は、融点を低く設計できるためポリエチレンが好ましく、カルボキシル基を有する成分はアクリル酸、メタクリル酸であることが好ましい。すなわち、エチレン-アクリル酸共重合体またはエチレン-メタクリル酸共重合体がトナーと紙との密着性を向上する。
本発明におけるカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体は、結着樹脂成分の全質量に対して10質量%以上50質量%以下含有されることが好ましく、10質量%以上30質量%以下が、転写効率及び低温定着性の観点から好ましい。カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体が上記含有量である場合、適度に空気中の水分を給水し、さらにトナー表面抵抗の均一性が増すため、転写効率が良化する。さらに、カルボキシル基が紙表面の水酸基水素結合を形成し、トナーと紙の密着性が高まることから、低温定着性が良化する。
本発明におけるカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体は、酸価50mgKOH/g以上300mgKOH/g以下であることが、転写効率及び低温定着性の観点から好ましい。酸価50mgKOH/g以上300mgKOH/g以下のオレフィン系酸基含有共重合体を含有することによって、適度に空気中の水分を給水し、さらにトナー表面抵抗の均一性が増すため、転写効率が良化する。さらに、カルボキシル基が紙表面の水酸基水素結合を形成し、トナーと紙の密着性が高まることから、低温定着性が良化する。
本発明における前記カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体は、メルトフローレートが、10g/10分以上200g/10分以下であることが、低温定着性の観点から好ましい。メルトフローレートは、JIS K 7210に基づき、190℃、21.2N(2160g)荷重の条件で測定を行う。樹脂成分中に複数の前記カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体を含有する場合は、溶融混合後に前記条件にて測定を行う。メルトフローレートが上記範囲内である場合、前記オレフィン系エステル基含有共重合体と相溶するため、トナー間誤差なく前記カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体を均等に含有させることができるため、安定した低温定着性が得られる。メルトフローレートは、前記前記カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体の分子量を変えることで制御することが可能であり、分子量を大きくすることでメルトフローレートを下げることができる。具体的には、前記前記カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体の分子量は、重量平均分子量50000以上500000以下であることが、低温定着性の観点から好ましく、100000以上がより好ましい。
本発明における前記カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体は、破断伸度が300%以上であることが、低温定着性の観点から好ましく、500%以上であることがより好ましい。破断伸度が300%以上になることによって定着物の折り曲げ耐性が良好になる。破断伸度は、JIS K 7162に基づいた条件で測定した。結着樹脂中に複数の前記前記カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体を含有する場合は、溶融混合した後に前記条件により測定を行なった。
本発明における前記カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体は、融点が50℃以上100℃以下であることが、低温定着性及び保存性の観点から好ましい。カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体の融点が上記範囲である場合、トナーの保存性を担保しつつ、定着時には溶融し粘度が低下するため、低温定着性及び保存性が良好となる。
<結着樹脂>
本発明におけるトナー粒子は、結着樹脂として、前記オレフィン系エステル基含有共重合体や前記オレフィン系酸基含有共重合体以外に、他の重合体を併用してもよい。具体的には、下記の重合体などを用いることが可能である。ポリスチレン、ポリ-p-クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン-p-クロルスチレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-メタクリル酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。
<離型剤>
本発明におけるトナー粒子は、離型剤としてシリコーンオイルを含有している。シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等を用いることができる。この中でも、ジメチルシリコーンオイルが、転写効率及び定着分離性の観点から好ましい。シリコーンオイルがジメチルシリコーンオイルである場合、オレフィン系エステル基含有共重合体及びカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体との極性差が大きくなるため、シリコーンオイルがトナー表面に染み出しやすくなり、トナー表面にシリコーンオイル薄膜を形成できる。その結果、トナー表面の電荷が拡散され、トナーの静電潜像担持体に対する静電付着力が減少し、高い転写効率が得られる。さらに、定着時にシリコーンオイルが染み出しやすいため、定着フィルムと画像上のトナー層との間に、シリコーンオイルの界面を形成し泣き別れるため、定着分離性が良化する。
<可塑剤>
本発明におけるトナー粒子は、融点が50℃以上100℃以下の脂肪族炭化水素化合物を、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上40質量部以下含有することが低温定着性の観点から好ましい。脂肪族炭化水素化合物は加熱すると前記オレフィン系エステル基含有共重合体を可塑化することができる。そのために、トナー中に脂肪族炭化水素化合物を含有させることで、トナーを加熱定着時にマトリックスを形成している前記オレフィン系エステル基含有共重合体が可塑化し、低温定着性が良化する。さらに、融点が50℃以上100℃以下の脂肪族炭化水素化合物は前記オレフィン系エステル基含有共重合体の核剤としても作用する。そのために、前記オレフィン系エステル基含有共重合体のミクロな運動性が抑制され帯電性が良化する。脂肪族炭化水素化合物は、10質量部以上30質量部以下含有されることが低温定着性と帯電性の観点からより好ましい。
具体的な脂肪族炭化水素化合物としては、ヘキサコサンや、トリアコサン、ヘキサトリアコサンなどの炭素数が20以上60以下の飽和炭化水素が挙げられる。
<着色剤>
本発明におけるトナー粒子は、着色剤を含有していてもよい。前記着色剤としては、以下のものが挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調色したものが挙げられる。着色剤には、顔料を単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。
マゼンタトナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。
マゼンタトナー用染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121;C.I.ディスパースレッド9;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27;C.I.ディスパーバイオレット1のような油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28のような塩基性染料。
シアントナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー2、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1~5個置換した銅フタロシアニン顔料。
シアントナー用染料としては、C.I.ソルベントブルー70が挙げられる。
イエロートナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。
イエロートナー用染料としては、C.I.ソルベントイエロー162が挙げられる。
これらの着色剤は、単独または混合して、さらには固溶体の状態で用いることができる。前記着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、及びトナーへの分散性の点から選択される。
前記着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上30.0質量部以下であることが好ましい。
<無機微粒子>
本発明におけるトナーは、必要に応じて無機微粒子を含有してもよい。無機微粒子は、トナー粒子に内添してもよいし外添剤としてトナー粒子と混合してもよい。
外添剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムのような無機微粒子が好ましい。無機微粒子は、シラン化合物、シリコーンオイル又はそれらの混合物のような疎水化剤で疎水化されていることが好ましい。
流動性向上のための外添剤としては、比表面積が50m2/g以上400m2/g以下の無機微粒子が好ましく、耐久安定性のためには、比表面積が10m2/g以上50m2/g以下の無機微粒子であることが好ましい。流動性向上と耐久安定性とを両立させるためには、比表面積が上記範囲の無機微粒子を併用してもよい。
外添剤の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上10.0質量部以下であることが好ましい。トナー粒子と外添剤との混合は、ヘンシェルミキサーのような公知の混合機を用いることができる。
<現像剤>
本発明におけるトナーは、一成分系現像剤としても使用できるが、ドット再現性をより向上させるために、また、長期にわたり安定した画像を供給するために、磁性キャリアと混合して、二成分系現像剤として用いることもできる。
該磁性キャリアとしては、例えば、酸化鉄;鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、及び希土類のような金属粒子、それらの合金粒子、それらの酸化物粒子;フェライトなどの磁性体;磁性体と、この磁性体を分散した状態で保持するバインダー樹脂とを含有する磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア);など、一般に公知のものを使用できる。
トナーを磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として使用する場合、その際の磁性キャリアの混合比率は、二成分系現像剤中のトナー濃度として、2質量%以上15質量%以下であることが好ましく、より好ましくは4質量%以上13質量%以下である。
<トナーの製造方法>
本発明のトナー粒子は、任意の方法で製造することができるが、水系媒体中にて製造されるトナー粒子であることが好ましい。その理由は、水系媒体中で製造することにより、本発明のトナーのようなカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体を含有する場合には、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体がトナー表面に配向しやすくなるため、紙との密着性を良化させる効果が大きい。更に後述の乳化凝集法で製造される乳化凝集トナーであることが、より好ましい。コアシェル構造を作製することが容易であることに加えて、粒径制御が容易となり、シャープな粒径分布を有するトナー粒子を作製することが容易になるためである。
<乳化凝集法>
乳化凝集法とは、目的の粒子径に対して、十分に小さい、トナーの構成材料から成る微粒子の水系分散液を前もって準備し、その微粒子を水系媒体中でトナーの粒子径になるまで凝集し、加熱により樹脂を融着させてトナーを製造する方法である。
すなわち、乳化凝集法では、トナーの構成材料から成る微粒子分散液を作製する分散工程、トナーの構成材料から成る微粒子を凝集させて、トナーの粒子径になるまで粒子径を制御する凝集工程、得られた凝集粒子に含まれる樹脂を融着させる融合工程、その後の冷却工程、得られたトナーをろ別し、イオン交換水などで洗浄するろ過・洗浄工程、及び洗浄したトナーの水分を除去し乾燥する工程を経てトナーが製造される。
乳化凝集法においては、前記有機溶剤との接触工程および分離工程は、前記ろ過・洗浄工程で得られたトナーのウェットケーキに対し有機溶剤で処理する工程、または最終的に乾燥工程を経て得られたトナーに対し、前記有機溶剤で処理する工程が該当する。
<分散工程>
(結着樹脂微粒子分散液)
結着樹脂微粒子分散液は、公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。公知の方法としては、例えば、乳化重合法、自己乳化法、有機溶剤に溶解させた樹脂溶液に水系媒体を添加していくことで樹脂を乳化する転相乳化法、又は、有機溶剤を用いず、水系媒体中で高温処理することで強制的に樹脂を乳化する強制乳化法が挙げられる。
具体的には、結着樹脂をこれらが溶解する有機溶媒に溶解して、界面活性剤や塩基性化合物を加える。その際、結着樹脂が融点を有する結晶性樹脂であれば、融点以上に加熱して溶解させれば良い。続いて、ホモジナイザーなどにより撹拌を行いながら、水系媒体をゆっくり添加し樹脂微粒子を析出させる。その後、加熱又は減圧して溶剤を除去することにより、樹脂微粒子の水系分散液を作製する。ここで、オレフィン系エステル基含有共重合体及びカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体を溶解するために使用する有機溶媒としては、オレフィン系エステル基含有共重合体及びカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体を溶解できるものであればどのようなものでも使用可能であるが、トルエンなどの水と均一相を形成する有機溶媒を用いることが、粗粉の発生を抑える観点から好ましい。
分散工程時に使用する界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、カルボン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤などが挙げられる。界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
分散工程時に使用する塩基性化合物としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの無機塩基;アンモニア、トリエチルアミン、トリメチルアミン、ジメチルアミノエタノール、及びジエチルアミノエタノールなどの有機塩基が挙げられる。塩基性化合物は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、水系分散液中における結着樹脂微粒子の分散粒径は、トナー粒子として適切な体積平均粒径である3μm以上10μm以下のトナー粒子を得ることが容易である観点から、体積分布基準の50%粒径(D50)が0.05μm以上1.0μm以下であることが好ましく、0.05μm以上0.4μm以下であることがより好ましい。なお、体積分布基準の50%粒径(D50)の測定には、動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を使用する。
(着色剤微粒子分散液)
必要に応じて用いられる着色剤微粒子分散液は、以下に挙げる公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。
着色剤、水系媒体及び分散剤を公知の撹拌機、乳化機、及び分散機のような混合機により混合することで調製できる。ここで用いる分散剤は、界面活性剤及び高分子分散剤といった公知のものを使用できる。
界面活性剤及び高分子分散剤のいずれの分散剤も後述する洗浄工程において除去できるが、洗浄効率の観点から、界面活性剤が好ましい。
界面活性剤としては、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、及びせっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、及び4級アンモニウム塩型のようなカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、及び多価アルコール系のようなノニオン界面活性剤が挙げられる。
これらの中でもノニオン界面活性剤又はアニオン界面活性剤が好ましい。また、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤とを併用してもよい。界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。界面活性剤の水系媒体中における濃度は、0.5質量%以上5質量%以下になるようにするとよい。
着色剤微粒子分散液における着色剤微粒子の含有量は特に制限はないが、着色剤微粒子分散液の全質量に対して1質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
また、水系分散液中における着色剤微粒子の分散粒径は、最終的に得られるトナー中での着色剤の分散性の観点から、体積分布基準の50%粒径(D50)が0.5μm以下であることが好ましい。また、同様の理由で、体積分布基準の90%粒径(D90)が2μm以下であることが好ましい。なお、水系媒体中に分散した着色剤微粒子の分散粒径は、動的光散乱式粒度分布計(ナノトラックUPA-EX150:日機装製)で測定する。
着色剤を水系媒体中に分散させる際に用いる公知の撹拌機、乳化機、及び分散機のような混合機としては、超音波ホモジナイザー、ジェットミル、圧力式ホモジナイザー、コロイドミル、ボールミル、サンドミル、及びペイントシェーカーが挙げられる。これらを単独もしくは組み合わせて用いてもよい。
(可塑剤微粒子分散液)
本発明の可塑剤微粒子分散液は、以下に挙げる公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。
可塑剤微粒子分散液は、界面活性剤を含有した水系媒体に可塑剤を加え、可塑剤の融点以上に加熱するとともに、強い剪断付与能力を有するホモジナイザー(例えば、エム・テクニック社製の「クレアミックスWモーション」)や圧力吐出型分散機(例えば、ゴーリン社製の「ゴーリンホモジナイザー」)で粒子状に分散させた後、融点未満まで冷却することで作製することができる。
水系分散液中における可塑剤微粒子の分散粒径は、体積分布基準の50%粒径(D50)が0.03μm以上1.0μm以下であることが好ましく、0.1μm以上0.5μm以下であることがより好ましい。また、1μm以上の粗大粒子が存在しないことが好ましい。
可塑剤微粒子の分散粒径が上記範囲内であることで、トナー中に可塑剤が微分散して存在させることが可能となり、定着時の可塑効果を最大限発現させ、良好な低温定着が可能となる。なお、水系媒体中に分散した可塑剤微粒子の分散粒径は、動的光散乱式粒度分布計(ナノトラックUPA-EX150:日機装製)で測定する。
(シリコーン化合物微粒子分散液)
シリコーン化合物微粒子分散液は、結着樹脂とシリコーン化合物とを混合した複合微粒子分散液として作製することがより好ましい。これは、トナー中のシリコーン化合物含有量を高めつつ、トナー表面のシリコーン化合物量を適正な範囲にしやすいため、定着分離性及び転写効率の観点から好ましい。。
具体的には、上記結着樹脂微粒子分散液を作製する工程において、結着樹脂を有機溶剤に溶解させた溶液にシリコーン化合物を混合しておけば良い。
また、シリコーン化合物微粒子分散液は、別途以下に挙げる公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。
シリコーン化合物、水系媒体及び分散剤を公知の撹拌機、乳化機、及び分散機のような混合機により混合することで調製できる。ここで用いる分散剤は、界面活性剤及び高分子分散剤といった公知のものを使用できる。
界面活性剤及び高分子分散剤のいずれの分散剤も後述する洗浄工程において除去できるが、洗浄効率の観点から、界面活性剤が好ましい。
界面活性剤としては、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、及びせっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、及び4級アンモニウム塩型のようなカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、及び多価アルコール系のようなノニオン界面活性剤が挙げられる。
これらの中でもノニオン界面活性剤又はアニオン界面活性剤が好ましい。また、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤とを併用してもよい。界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。該界面活性剤の水系媒体中における濃度は、0.5質量%以上5質量%以下になるようにするとよい。
シリコーン化合物微粒子分散液におけるシリコーン化合物微粒子の含有量は特に制限はないが、シリコーン化合物微粒子分散液の全質量に対して1質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
また、水系分散液中におけるシリコーン化合物の分散粒径は、トナー表面のシリコーン化合物量を制御しやすい観点から、体積基準の50%粒径(D50)が0.5μm以下であることが好ましい。また、同様の理由で、体積基準の90%粒径(D90)が2.0μm以下であることが好ましい。なお、水系媒体中に分散したシリコーン化合物の分散粒径は、動的光散乱式粒度分布径(ナノトラック:日機装製)などで測定することができる。
シリコーン化合物を水系媒体中に分散させる際に用いる公知の撹拌機、乳化機、及び分散機のような混合機としては、超音波ホモジナイザー、ジェットミル、圧力式ホモジナイザー、コロイドミル、ボールミル、サンドミル、及びペイントシェーカーが挙げられる。これらを単独もしくは組み合わせて用いてもよい。
<混合工程>
混合工程では、結着樹脂微粒子分散液、可塑剤微粒子分散液、シリコーン化合物微粒子分散液、及び必要に応じて着色剤微粒子分散液を混合した混合液を調製する。ホモジナイザー、及びミキサーのような公知の混合装置を用いて行うことができる。
<凝集工程>
凝集工程では、混合工程で調製された混合液中に含まれる微粒子を凝集し、目的とする粒径の凝集体を形成させる。このとき、凝集剤を添加混合し、必要に応じて加熱及び/または機械的動力を適宜加えることにより、結着樹脂微粒子、可塑剤微粒子、シリコーン化合物微粒子、および必要に応じて着色剤微粒子が凝集した凝集体を形成させる。
凝集剤としては、2価以上の金属イオンを含有する凝集剤を用いることが好ましい。
2価以上の金属イオンを含有する凝集剤は、凝集力が高く、少量の添加により目的を達成することが可能である。これらの凝集剤は、結着樹脂微粒子分散液、可塑剤微粒子分散液、シリコーン化合物分散液、および着色剤微粒子分散液中に含まれるイオン性界面活性剤をイオン的に中和することができる。その結果、塩析及びイオン架橋の効果により、結着樹脂微粒子、可塑剤微粒子、シリコーン化合物微粒子及び着色剤微粒子を凝集させる。
2価以上の金属イオンを含有する凝集剤としては、2価以上の金属塩または金属塩の重合体が挙げられる。具体的には、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、及び塩化亜鉛のような2価の無機金属塩が挙げられる。又、塩化鉄(III)、硫酸鉄(III)、硫酸アルミニウム、及び塩化アルミニウムのような3価の金属塩が挙げられる。又、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、及び多硫化カルシウムのような無機金属塩重合体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
凝集剤は、乾燥粉末及び水系媒体に溶解させた水溶液のいずれの形態で添加してもよいが、均一な凝集を起こさせるためには、水溶液の形態で添加するのが好ましい。
また、凝集剤の添加及び混合は、混合液中に含まれる樹脂のガラス転移温度または融点以下の温度で行うことが好ましい。この温度条件下で混合を行うことで、比較的に均一に凝集が進行する。混合液への凝集剤の混合は、ホモジナイザー、及びミキサーのような公知の混合装置を用いて行うことができる。本発明における凝集工程は、水系媒体中でトナー粒子サイズの凝集体を形成する工程である。凝集工程において製造される凝集体の体積基準の50%粒径(D50)は、3μm以上10μm以下であることが好ましい。
<融合工程>
融合工程においては、凝集工程で得られた凝集体を含む分散液に、凝集工程と同様の撹拌下で、凝集停止剤が添加される。凝集停止剤としては、界面活性剤の酸性極性基を解離側へ平衡を移動させ、凝集粒子を安定化する塩基性化合物が挙げられる。又、界面活性剤の酸性極性基と凝集剤である金属イオンとのイオン架橋を部分的に解離し、金属イオンと配位結合を形成させることで、凝集粒子を安定化するキレート剤などが挙げられる。これらのうち、凝集停止の効果がより大きいキレート剤が好ましい。
凝集停止剤の作用により、分散液中での凝集粒子の分散状態が安定となった後、結着樹脂のガラス転移温度または融点以上に加熱し、凝集粒子を融合する。
キレート剤としては、公知の水溶性キレート剤であれば特に限定されない。具体的には、酒石酸、クエン酸、及びグルコン酸のようなオキシカルボン酸、並びに、これらのナトリウム塩;イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、及びエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)、並びに、これらのナトリウム塩;が挙げられる。
キレート剤は、凝集粒子の分散液中に存在する凝集剤の金属イオンに配位することで、この分散液中の環境を、静電的に不安定で凝集しやすい状態から、静電的に安定で更なる凝集が生じにくい状態へと変化させることができる。これにより、分散液中の凝集粒子の更なる凝集を抑え、凝集粒子を安定化させ、トナー粒子をことができる。
キレート化剤は、添加量が少量でも効果があり、粒度分布もシャープなトナー粒子が得られることから、3価以上のカルボン酸を有する有機金属塩であることが好ましい。
また、キレート剤の添加量は、凝集状態からの安定化と洗浄効率を両立する観点から、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く、2.5質量部以上15質量部以下であることがより好ましい。なお、トナー粒子の体積基準の50%粒径(D50)は、3μm以上10μm以下であることが好ましい。
<冷却工程>
冷却工程においては、融合工程で得られたトナー粒子を含む分散液の温度を、結着樹脂の結晶化温度及び/またはガラス転移温度より低い温度まで冷却する工程である。冷却を結晶化温度及び/またはガラス転移温度より低い温度まで行わないと、粗大粒子が発生してしまう。具体的な冷却速度は0.1~50℃/分である。
<洗浄工程>
洗浄工程においては、冷却工程で得られたトナー粒子を、洗浄、ろ過、繰り返すことによりトナー粒子中の不純物を除去することができる。具体的にはエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)及びそのNa塩などのキレート剤を含有した水溶液を用いてトナー粒子を洗浄し、さらに純水で洗浄することが好ましい。純水での洗浄はろ過を複数回繰り返すことによりトナー粒子中の金属塩や界面活性剤などを除くことができる。ろ過の回数は3~20回が製造効率の点から好ましく、3~10回がより好ましい。
<有機溶剤と接触させる工程および分離工程>
有機溶剤と接触させる工程および分離工程においては、必要に応じて、洗浄工程で得られたトナー粒子を、有機溶剤と接触させ、分離することにより、有機溶剤と親和性の高い低分子量のシリコーン化合物が洗浄され、分子量分布がシャープなシリコーン化合物の薄膜がトナー表面に形成させることができる。用いられる有機溶剤は、従来の離型剤を洗浄するような溶剤とは異なり、むしろシリコーン化合物との親和性がある一定値以上低いことが重要である。親和性が高すぎると、離型剤であるシリコーン化合物をトナー粒子から引き抜きすぎてしまい、定着分離性が悪化してしまう。従って、本発明の有機溶剤とシリコーン化合物との親和性を制御することが重要である。具体的な有機溶剤としては、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、及びこれらの混合物などが挙げられる。
有機溶剤は水を含んでいても良く、含水量は、有機溶剤100質量部に対し、0質量部以上10質量部以下であることが好ましい。有機溶剤の含水量を有機溶剤100質量部に対し、10質量部以下にすることで、トナー粒子表面近傍の低分子量のシリコーン化合物を除去することができる。
トナー粒子と有機溶剤の接触工程の処理時間は、1分以上60分以下であることが好ましい。
トナー粒子と有機溶剤の接触工程において、トナー粒子と有機溶剤を混合してトナー粒子の有機溶剤分散液を得る場合、撹拌は撹拌翼による撹拌でも良く、ホモジナイザーや超音波分散機などによる撹拌でも良いが、トナー粒子を均一に処理する観点から、ホモジナイザーや超音波分散機などでの撹拌下処理することが好ましい。
トナー粒子と前記有機溶剤との分離工程は、接触工程で得られたトナー粒子の有機溶剤分散液あるいは、トナーウェットケーキと有機溶剤の混合物をろ過などにより物理的に分離する工程である。トナー粒子と有機溶剤とを分離することができれば、特に方法に限定されるものではないが、吸引ろ過、加圧ろ過、あるいは遠心分離による分離方法が挙げられる。
トナー粒子と有機溶剤との接触工程および分離工程は、接触と分離の工程を複数回繰り返して処理しても良い。特に、トナーウェットケーキと有機溶剤の混合物を処理する場合は、トナーウェットケーキ中に存在する水の影響により、シリコーン化合物の除去性が落ちる場合があるため、複数回処理することがより好ましい。
<乾燥工程>
乾燥工程においては、上記工程で得られたトナー粒子の乾燥を行う。
<外添工程>
外添工程においては、必要に応じて、乾燥工程で得られたトナー粒子に無機微粒子が外添処理される。具体的には、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム等の無機微粒子や、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂微粒子を、乾燥状態で剪断力を印加して添加することが好ましい。
トナー及び原材料の各種物性の測定法について以下に説明する。
<ESCAによるSi-C結合に由来するSi量の測定方法>
トナーの表層のSi-C結合に由来するSi量は、ESCAによって求めたものである。
装置:Quantum2000(アルバック―ファイ社製)
サンプル測定範囲:Φ100μm
光電子取り込み角度:45°
X線:50μ12.5W15kV
PassEnergy:46.95eV
Step Size:0.200eV
No of Sweeps:1~20
設定測定時間:30min
測定原理としては、X線源を利用して光電子を発生させ、物質の固有の科学的な結合に基づくエネルギーを計測する。X線としては単色化されたAl-Kαを使用し、ビーム径50μm、Pass Energy46.95eVの条件で測定を行う。そこで得られた全ピーク面積に対するSi原子のピーク面積の割合を計算することで、トナー表面に存在するシリコーンオイル量を定量することができる。
トナーに無機微粒子としてシリカが外添されている場合は、Si原子のピーク面積をさらに、シリコーンオイル由来のピークとシリカ由来のピークに帰属して面積を求める必要がある。それぞれの帰属に関しては、結合エネルギーの違いを利用して帰属させる。具体的には、シリコーンオイルは、結合エネルギー101eV~102eVの間にSi-C結合に由来するピークを有し、シリカは、103eV~104eVの間にSiO2に由来するピークを有することから、Si原子のピーク面積を、各結合エネルギーの面積に帰属させて求めることができる。
<オレフィン系エステル基含有共重合体のエステル基濃度測定方法>
オレフィン系エステル基含有共重合体のエステル基濃度は、1H NMRによって求めたものである。以下の条件で測定したユニット(1)で示されるアルケニルの水素、ユニット(2)で示されるアセチル基の水素、ユニット(3)で示される酸素に結合したメチル基またはエチレン基の水素の積分比をそれぞれ比較することでそれぞれのユニット比率が算出できる。得られたユニット比率を下記式に導入することで、エステル基濃度が算出できる。
エステル基濃度(単位:質量%)=[(N×44)/数平均分子量]×100
ここで、Nはオレフィン系エステル基含有共重合体の1分子当りのエステル基数の平均であり、44はエステル基[-C(=O)O-]の式量である。
装置:(社製)
溶媒:重アセトン5ml(テトラメチルシランが化学シフト0.00ppmの内部標準として含まれる)
試料:5mg
繰り返し時間:2.7秒
積算回数:16回
例えば、実施例1に用いられるオレフィン系エステル基含有共重合体1(エチレン-酢酸ビニル共重合体)のユニット比率の算出は、1.14-1.36ppmのピークがエチレンユニットのCH2-CH2に相当し、2.04ppm付近のピークが酢酸ビニルユニットのCH3に相当するため、それらのピークの積分値の比を計算して行なった。
<オレフィン系エステル基含有共重合体及びカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体の酸価測定方法>
酸価とは、試料1g中に含有されている遊離脂肪酸、樹脂酸の如き酸成分を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数である。測定方法は、JIS-K0070に準じ以下のように測定する。
(1)試薬
・溶剤:トルエン-エチルアルコール混液(2:1)を、使用直前にフェノールフタレインを指示薬として0.1mol/Lの水酸化カリウムエチルアルコール溶液で中和しておく。
・フェノールフタレイン溶液:フェノールフタレイン1gをエチルアルコール(95体積%)100mLに溶かす。
・0.1mol/Lの水酸化カリウムエチルアルコール溶液:水酸化カリウム7.0gをできるだけ少量の水に溶かしエチルアルコール(95体積%)を加えて1Lとし、2~3日放置後ろ過する。標定はJIS K 8006(試薬の含量試験中滴定に関する基本事項)に準じて行う。
(2)操作
試料として樹脂1~20gを正しくはかりとり、これに前記溶剤100mL及び指示薬として前記フェノールフタレイン溶液数滴を加え、試料が完全に溶けるまで十分に振る。固体試料の場合は水浴上で加温して溶かす。冷却後これを前記0.1mol/Lの水酸化カリウムエチルアルコール溶液で滴定し、指示薬の微紅色が30秒間続いたときを中和の終点とする。
(3)計算式
次の式によって酸価を算出する。
A=B×f×5.611/S
A:酸価(mgKOH/g)
B:0.1mol/Lの水酸化カリウムエチルアルコール溶液の使用量(mL)
f:0.1mol/Lの水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクター
S:試料(g)
<オレフィン系エステル基含有共重合体及びカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体の融点の測定方法>
オレフィン系エステル基含有共重合体及びカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体の融点は、示差走査熱量分析装置「Q2000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418-82に準じて測定する。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、試料約3mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いて、以下の条件で測定する。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:30℃
測定終了温度:180℃
得られたDSC曲線より、吸熱ピークのピーク温度を融点とする。
<トナー粒子の表層に存在する結着樹脂中のオレフィン系エステル基含有共重合体比率の測定方法>
トナー粒子の表層に存在する結着樹脂中のオレフィン系エステル基含有共重合体比率は、FT-IR-ATR法において、ATR結晶としてGeを用いた測定によって求めたものである。以下の条件で測定した各結着樹脂の特徴的なピークの強度を比較することで、各結着樹脂の構成比を求めることができる。
ATR法によるFT-IRスペクトルは、Universal ATR Sampling Accessory(ユニバーサルATR測定アクセサリー)を装着したSpectrum One(フーリエ変換赤外分光分析装置)PerkinElmer社製を用いて行った。
赤外光の入射角は45°に設定した。
ATR結晶としては、GeのATR結晶(屈折率=4.0)を用いて行った。
その他の条件は以下の通りである。
Range
Start:4000cm-1
End:600cm-1(GeのATR結晶)
Duration
Scan number:4
Resolution:4.00cm-1
Advanced:CO2/H2O補正あり
例えば、実施例1のトナー粒子1の表層に存在する結着樹脂中のオレフィン系エステル基含有共重合体比率は、以下の手順で行った。トナー粒子1は、オレフィン系エステル基含有共重合体1(R1=H、R2=H、R3=CH3)及びカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体1を含有している。
オレフィン系エステル基含有共重合体は、1724cm-1~1744cm-1の間にエステル基のカルボニルに由来するピークを有し、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体1は、1690cm-1~1720cm-1の間にカルボン酸基のカルボニル伸縮に由来するピークを有することから、下記手法により算出することが可能である。
オレフィン系エステル基含有共重合体ピークPaおよびカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体1ピークPbの算出方法
(1)GeのATR結晶(屈折率=4.0)を装置に装着する。
(2)Scan typeをBackground、UnitsをEGYに設定し、バックグラウンドを測定する。
(3)Scan typeをSample、UnitsをAに設定する。
(4)トナー粒子をATR結晶の上に、0.01g精秤する。
(5)圧力アームでサンプルを加圧する(Force Gaugeは100)。
(6)サンプルを測定する。
(7)得られたFT-IRスペクトルを、Automatic Correctionでベースライン補正をする。
(8)1724cm-1以上1744cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値を算出する(Pa1)。
(9)1640cm-1と1780cm-1の吸収ピーク強度の平均値を算出する(Pa2)。
(10)Pa1-Pa2=Paとする。
Pa=1724cm-1以上1744cm-1以下の範囲の最大吸収ピーク強度
(11)1690cm-1以上1720cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値を算出する(Pb1)。
(12)1640cm-1と1780cm-1の吸収ピーク強度の平均値を算出する(Pb2)。
(13)Pb1-Pb2=Pbとする。
Pb=1690cm-1以上1720cm-1以下の範囲の最大吸収ピーク強度
樹脂単体を用いて測定したオレフィン系エステル基含有共重合体のピーク強度は0.042であり、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体1のピーク強度は0.040であったことから、上記のようにして求めたPaとPbを用い、Pa´=Pa/0.042、Pb´=Pb/0.040とした時に、Pa´/(Pa´+Pb´)を算出することで、オレフィン系エステル基含有共重合体及びカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体1を含有するトナー粒子の表層に存在するレフィン系エステル基含有共重合体比率を算出することができる。
<ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)の測定方法>
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
まず、室温で24時間かけて、トナーをテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.1質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム:Shodex KF-801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10mL
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
<オレフィン系エステル基含有共重合体及びカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体の重量平均分子量(Mw)の測定方法>
オレフィン系エステル基含有共重合体及びカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
まず、135℃で6時間かけて、オレフィン系エステル基含有共重合体及びカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体をトルエンに溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、トルエンに可溶な成分の濃度が約0.1質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:HLC-8121GPC/HT(東ソー社製)
カラム:TSKgel GMHHR-H HT(7.8cm I.D×30cm)2連(東ソー社製)
検出器:高温用RI
温度:135℃
溶媒:トルエン
流速:1.0mL/min
試料:0.1%の試料を0.4mL注入
試料の分子量算出にあたっては単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量較正曲線を使用する。さらに、Mark-Houwink粘度式から導き出される換算式でポリエチレン換算をすることによって算出する。
<トナーの軟化点(Tm)の測定方法>
軟化点は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT-500D」(島津製作所社製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行う。
本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。
本発明においては、「流動特性評価装置 フローテスターCFT-500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とする。
なお、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。
まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax-Smin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとなるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度である。
測定には、約1.0gの試料を、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT-100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。
CFT-500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
<トナーの重量平均粒径(D4)の測定方法>
トナーの重量平均粒径(D4)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出する。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μm以上60μm以下に設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに前記電解水溶液約30mLを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2mL添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
<トナーの平均円形度の測定方法>
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA-3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
フロー式粒子像分析装置「FPIA-3000」(シスメックス社製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は512×512画素の画像処理解像度(一画素あたり0.37×0.37μm)で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積Sや周囲長L等が計測される。
次に、上記面積Sと周囲長Lを用いて円相当径と円形度を求める。円相当径とは、粒子像の投影面積と同じ面積を持つ円の直径のことであり、円形度Cは、円相当径から求めた円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割った値として定義され、次式で算出される。
円形度C=2×(π×S)1/2/L
粒子像が円形の時に円形度は1.000になり、粒子像外周の凹凸の程度が大きくなればなるほど円形度は小さい値になる。各粒子の円形度を算出後、円形度0.200以上1.000以下の範囲を800分割し、得られた円形度の相加平均値を算出し、その値を平均円形度とする。
具体的な測定方法は、以下の通りである。
まず、ガラス製の容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水約20mLを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.2mL加える。
さらに測定試料を約0.02g加え、超音波分散器を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却する。超音波分散器としては、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散器(「VS-150」(ヴェルヴォクリーア社製))を用い、水槽内には所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に該コンタミノンNを約2mL添加する。
測定には、標準対物レンズ(10倍)を搭載した該フロー式粒子像分析装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE-900A」(シスメックス社製)を使用する。該手順に従い調製した分散液を該フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて3000個のトナー粒子を計測する。
そして、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を円相当径1.98μm以上39.96μm以下とし、トナーの平均円形度を求める。
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子(例えば、Duke Scientific社製の「RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A」をイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から2時間毎に焦点調整を実施することが好ましい。
<オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体微粒子、非晶性ポリエステル樹脂微粒子、シリコーン化合物微粒子、脂肪族炭化水素化合物微粒子、及び、着色剤微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)の測定方法>
オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体微粒子、非晶性ポリエステル樹脂微粒子、シリコーン化合物微粒子、脂肪族炭化水素化合物微粒子、及び、着色剤微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)の測定には、動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いた。測定試料(樹脂微粒子)の凝集を防ぐため、ファミリーフレッシュ(花王株式会社製)を含む水溶液中に測定試料が分散した分散液を投入して撹拌した後、上記装置に注入し、2回測定を行ってその平均値を求めた。測定条件としては、測定時間を30秒とし、試料粒子屈折率を1.49とし、分散媒を水とし、分散媒屈折率を1.33とした。測定試料の体積粒度分布を測定し、測定結果から累積体積分布における小粒子径側からの累積体積が50%になる粒子径を各微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)として算出した。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。「部」は「質量部」を意味する。なお、実施例5~19は参考例である。
<オレフィン系エステル基含有共重合体1(R1=H、R2=H、R3=CH3)の製造例>
・ポリエチレン 75.2部
(総モル数に対して90.3mol%)
・酢酸ビニル 24.8部
(総モル数に対して9.7mol%)
・イソブチルアルデヒド(連鎖移動剤) 4.2部
・ジ-t-ブチルパーオキサイド(ラジカル発生触媒) 0.0025部
上記材料を秤量し、高圧ポンプを使用して管状反応器に圧送し、反応圧力240MPa、反応ピーク温度250℃の重合条件でポリエチレンと酢酸ビニルとを共重合させ、オレフィン系エステル基含有共重合体1を得た。得られたオレフィン系エステル基含有共重合体1は、重量平均分子量(Mw)が110000、融点(Tp)が86℃、メルトフローレート(MFR)が12g/10分、酸価(Av)が0mgKOH/gであった。
<オレフィン系エステル基含有共重合体2~5の製造例>
オレフィン系エステル基含有共重合体1の製造例において、それぞれのモノマー及び質量部数を表1となるように変更した以外は同様にして反応を行い、オレフィン系エステル基含有共重合体2~5を得た。オレフィン系エステル基含有共重合体2~5の物性を表2に示す。
Figure 0007030460000003
Figure 0007030460000004
<カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体1の製造例>
・ポリエチレン 86.1部
(総モル数に対して95.0mol%)
・メタクリル酸 13.9部
(総モル数に対して5.0mol%)
・イソブチルアルデヒド(連鎖移動剤) 4.2部
・ジ-t-ブチルパーオキサイド(ラジカル発生触媒) 0.0025部
上記材料を秤量し、高圧ポンプを使用して管状反応器に圧送し、反応圧力240MPa、反応ピーク温度250℃の重合条件でポリエチレンとメタクリル酸とを共重合させ、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体1を得た。得られたカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体1は、重量平均分子量(Mw)が90000、融点(Tp)が90℃、メルトフローレート(MFR)が60g/10分、酸価(Av)が90mgKOH/gであった。
<非晶性ポリエステル樹脂1の製造例>
・ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン
76.3部
(多価アルコールの総モル数に対して100.0mol%)
・テレフタル酸 16.1部
(多価カルボン酸の総モル数に対して60.0mol%)
・コハク酸 7.6部
(多価カルボン酸の総モル数に対して40.0mol%)
・チタンテトラブトキシド(エステル化触媒) 0.5部
冷却管、撹拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。
次に反応槽内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、4時間反応させた。
さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、160℃まで冷却し、大気圧に戻した(第1反応工程)。
・tert-ブチルカテコール(重合禁止剤) 0.1部
その後、上記材料を加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度を180℃に維持したまま、1時間反応させ、ASTM D36-86に従って測定した軟化点が100℃に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め(第2反応工程)、非晶性ポリエステル樹脂1を得た。
得られた非晶性ポリエステル樹脂1は、重量平均分子量(Mw)が6000、軟化点(Tm)が100℃、ガラス転移温度(Tg)が54℃、酸価(Av)が5mgKOH/gであった。
<オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子1分散液の製造例>
・トルエン(和光純薬製) 300g
・オレフィン系エステル基含有共重合体1 100g
上記材料を秤量・混合し、90℃で溶解させた。
別途、イオン交換水700gにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.0g、ラウリン酸ナトリウム10.0gを加え90℃で加熱溶解させた。次いで前記のトルエン溶液と水溶液を混ぜ合わせ、超高速撹拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用いて7000rpmで撹拌した。さらに、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)用いて200MPaの圧力で乳化した。その後、エバポレーターを用いて、トルエンを除去し、イオン交換水で濃度調整を行いオレフィン系エステル基含有共重合体微粒子1の濃度20%の水系分散液(オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子1分散液)を得た。
前記オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子1の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.40μmであった。
<オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子2~5分散液の製造例>
オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子1分散液の製造例において、それぞれのオレフィン系エステル基含有共重合体を表3となるように変更した以外は同様にして乳化を行い、オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子2~5分散液を得た。オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子2~5の物性を表3に示す。
Figure 0007030460000005
<カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体微粒子1分散液の製造例>
・トルエン(和光純薬製) 300g
・カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体1 100g
上記材料を秤量・混合し、90℃で溶解させた。
別途、イオン交換水700gにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.0g、ラウリン酸ナトリウム10.0g、及び、N,N-ジメチルアミノエタノール6.4gを加え90℃で加熱溶解させた。次いで前記のトルエン溶液と水溶液を混ぜ合わせ、超高速撹拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用いて7000rpmで撹拌した。さらに、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)用いて200MPaの圧力で乳化した。その後、エバポレーターを用いて、トルエンを除去し、イオン交換水で濃度調整を行いカルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体微粒子1の濃度20%の水系分散液(カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体微粒子1分散液)を得た。
前記カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体微粒子1の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.40μmであった。
<非晶性ポリエステル樹脂微粒子1分散液の製造例>
・テトラヒドロフラン(和光純薬製) 300g
・非晶性ポリエステル樹脂1 100g
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 0.5g
上記材料を秤量・混合し、溶解させた。
次いで、1mol/Lのアンモニア水を20.0g加え、超高速撹拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用いて4000rpmで撹拌した。さらに、イオン交換水700gを8g/minの速度で添加し、非晶性ポリエステル樹脂微粒子を析出させた。その後、エバポレーターを用いて、テトラヒドロフランを除去し、イオン交換水で濃度調整を行い非晶性ポリエステル樹脂微粒子1の濃度20%の水系分散液(非晶性ポリエステル樹脂微粒子1分散液)を得た。
前記非晶性ポリエステル樹脂微粒子1の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.13μmであった。
<シリコーンオイル微粒子1分散液の製造例>
・シリコーンオイル1 100g
(ジメチルシリコーンオイル 信越化学製:KF96-500CS
動粘度500mm2/s)
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 5g
・イオン交換水 395g
上記材料を秤量・混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)を用いて約1時間分散して、シリコーンオイル1を分散させてなるシリコーンオイル微粒子1の濃度20%の水系分散液(シリコーンオイル微粒子1分散液)を得た。
前記シリコーンオイル微粒子1の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.09μmであった。
<シリコーンオイル微粒子2~5分散液の製造例>
シリコーンオイル微粒子1分散液の製造例において、それぞれのシリコーンオイルを表4となるように変更した以外は同様にして乳化を行い、シリコーンオイル微粒子2~5分散液を得た。シリコーンオイル微粒子2~5の物性を表4に示す。
Figure 0007030460000006
<脂肪族炭化水素化合物微粒子分散液の製造例>
・脂肪族炭化水素化合物HNP-51(日本精蝋製) 100g
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 5g
・イオン交換水 395g
上記材料を秤量し、撹拌装置付きの混合容器に投入した後、90℃に加熱し、クレアミックスWモーション(エム・テクニック製)へ循環させて分散処理を60分間行った。分散処理の条件は、以下のようにした。
・ローター外径3cm
・クリアランス0.3mm
・ローター回転数19000r/min
・スクリーン回転数19000r/min
分散処理後、ローター回転数1000r/min、スクリーン回転数0r/min、冷却速度10℃/minの冷却処理条件にて40℃まで冷却することで、脂肪族炭化水素化合物微粒子の濃度20%の水系分散液(脂肪族炭化水素化合物微粒子分散液)を得た。
前記脂肪族炭化水素化合物微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.15μmであった。
<着色剤微粒子分散液の製造>
・着色剤 50.0g
(シアン顔料 大日精化製:Pigment Blue 15:3)
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 7.5g
・イオン交換水 442.5g
上記材料を秤量・混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)を用いて約1時間分散して、着色剤を分散させてなる着色剤微粒子の濃度10%の水系分散液(着色剤微粒子分散液)を得た。
前記着色剤微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.20μmであった。
<トナー1製造例>
・オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子1分散液 375g
・カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体微粒子1分散液 125g
・シリコーンオイル微粒子1分散液 125g
・脂肪族炭化水素化合物微粒子分散液 150g
・着色剤微粒子分散液 80g
・イオン交換水 160g
前記の各材料を丸型ステンレス製フラスコに投入、混合した後、10%硫酸マグネシウム水溶液60gを添加した。続いてホモジナイザー ウルトラタラックスT50(IKA社製)を用いて5000r/minで10分間分散した。その後、加熱用ウォーターバス中で撹拌翼を用いて、混合液が撹拌されるような回転数を適宜調節しながらで73℃まで加熱した。73℃で20分保持した後、形成された凝集粒子の体積平均粒径を、コールターマルチサイザーIIIを用い、重量平均粒径(D4)が約6.2μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
前記凝集粒子の分散液に、5%エチレンジアミン4酢酸ナトリウム水溶液330gを追加した後、撹拌を継続しながら、98℃まで加熱した。そして、98℃で1時間保持することで凝集粒子を融合させた。
その後、50℃まで冷却し3時間保持することでエチレン-酢酸ビニル共重合体の結晶化を促進させた。その後、25度まで冷却し、ろ過・固液分離した後、ろ過物を5%エチレンジアミン4酢酸ナトリウム水溶液で洗浄し、さらにイオン交換水で洗浄を行った。洗浄終了後に真空乾燥機を用いて乾燥することで、重量平均粒径(D4)が約6.1μmのトナー粒子1を得た。
得られた100部のトナー粒子1とエタノール400部とを混合した後、超音波洗浄機を用い5分間分散させてトナーのエタノール分散液を得た。続いて、トナーのエタノール分散液をろ過・固液分離した後、トナーのウェットケーキに対し、さらに250質量部のエタノールを添加し、ろ過・固液分離し後に真空乾燥機をを用いて乾燥することで、有機溶剤の接触工程および分離工程を経たトナー粒子1を得た。
得られた100部の有機溶剤の接触工程および分離工程を経たトナー粒子1とヘキサメチルジシラザンで表面処理した疎水性シリカ微粒子(BET:200m2/g)1.0部、及びイソブチルトリメトキシシランで表面処理した酸化チタン微粒子(BET:80m2/g)1.0部を、ヘンシェルミキサーFM-75型(三井三池化工機製)で回転数30s-1、回転時間10minで混合して、トナー1を得た。トナー1の構成材料を表5に示す。
トナー1の重量平均粒径(D4)は6.1μm、平均円形度は0.975、軟化点(Tm)は90℃、及びESCAにより測定されるSi-O結合に由来するSi量は7.5atom%であった。トナー1の物性を表6に示す。
<トナー2~18及び20~22の製造例>
トナー1の製造例において、オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子1分散液、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体微粒子1分散液、非晶性ポリエステル樹脂微粒子1分散液、及び、シリコーンオイル微粒子1分散液を表5となるように変更し、トナー粒子1の有機溶剤の接触工程および分離工程を省いた以外は同様の操作を行い、トナー2~18及びトナー20~22を得た。トナー2~18及びトナー20~22の物性を表6に示す。
<トナー19製造例>
・非晶性ポリエステル樹脂微粒子1分散液 400g
・シリコーンオイル微粒子4分散液 70g
・脂肪族炭化水素化合物微粒子分散液 150g
・着色剤微粒子分散液 80g
・イオン交換水 160g
前記の各材料を丸型ステンレス製フラスコに投入、混合した後、10%硫酸マグネシウム水溶液60gを添加した。続いてホモジナイザー ウルトラタラックスT50(IKA社製)を用いて5000r/minで10分間分散した。その後、加熱用ウォーターバス中で撹拌翼を用いて、混合液が撹拌されるような回転数を適宜調節しながらで73℃まで加熱した。73℃で5分保持した後、形成された凝集粒子の体積平均粒径を、コールターマルチサイザーIIIを用い、適宜確認し、重量平均粒径(D4)が約5.2μmである凝集粒子が形成されたところで、下記材料を3分間かけて投入した。
・オレフィン系エステル基含有共重合体微粒子5分散液 100g
投入後、73℃で10分保持した後、形成された凝集粒子の体積平均粒径を、コールターマルチサイザーIIIを用い、重量平均粒径(D4)が約6.2μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
前記凝集粒子の分散液に、5%エチレンジアミン4酢酸ナトリウム水溶液330gを追加した後、撹拌を継続しながら、98℃まで加熱した。そして、98℃で1時間保持することで凝集粒子を融合させた。
その後、50℃まで冷却し3時間保持することでエチレン-酢酸ビニル共重合体の結晶化を促進させた。その後、25度まで冷却し、ろ過・固液分離した後、ろ過物を5%エチレンジアミン4酢酸ナトリウム水溶液で洗浄し、さらにイオン交換水で洗浄を行った。洗浄終了後に真空乾燥機を用いて乾燥することで、重量平均粒径(D4)が約6.1μmのトナー粒子19を得た。
得られたトナー粒子19とヘキサメチルジシラザンで表面処理した疎水性シリカ微粒子(BET:200m2/g)1.0部、及びイソブチルトリメトキシシランで表面処理した酸化チタン微粒子(BET:80m2/g)1.0部を、ヘンシェルミキサーFM-75型(三井三池化工機製)で回転数30s-1、回転時間10minで混合して、トナー19を得た。トナー19の構成材料を表5に示す。
トナー19の重量平均粒径(D4)は6.1μm、平均円形度は0.975、軟化点(Tm)は98℃、及びESCAにより測定されるSi-O結合に由来するSi量は5.8atom%であった。トナー19の物性を表6に示す。
Figure 0007030460000007
Figure 0007030460000008
<磁性コア粒子1の製造例>
・工程1(秤量・混合工程):
Fe23 62.7部
MnCO3 29.5部
Mg(OH)2 6.8部
SrCO3 1.0部
上記材料を上記組成比となるようにフェライト原材料を秤量した。その後、直径1/8インチのステンレスビーズを用いた乾式振動ミルで5時間粉砕・混合した。
・工程2(仮焼成工程):
得られた粉砕物をローラーコンパクターにて、約1mm角のペレットにした。このペレットを目開き3mmの振動篩にて粗粉を除去し、次いで目開き0.5mmの振動篩にて微粉を除去した後、バーナー式焼成炉を用いて、窒素雰囲気下(酸素濃度0.01体積%)で、温度1000℃で4時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。得られた仮焼フェライトの組成は、下記の通りである。
(MnO)a(MgO)b(SrO)c(Fe23d
上記式において、a=0.257、b=0.117、c=0.007、d=0.393
・工程3(粉砕工程):
得られた仮焼フェライトをクラッシャーで0.3mm程度に粉砕した後に、直径1/8インチのジルコニアビーズを用い、仮焼フェライト100部に対し、水を30部加え、湿式ボールミルで1時間粉砕した。得られたスラリーを、直径1/16インチのアルミナビーズを用いた湿式ボールミルで4時間粉砕し、フェライトスラリー(仮焼フェライトの微粉砕品)を得た。
・工程4(造粒工程):
フェライトスラリーに、仮焼フェライト100部に対して分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム1.0部、バインダーとしてポリビニルアルコール2.0部を添加し、スプレードライヤー(製造元:大川原化工機)で、球状粒子に造粒した。得られた粒子を粒度調整した後、ロータリーキルンを用いて、650℃で2時間加熱し、分散剤やバインダーの有機成分を除去した。
・工程5(焼成工程):
焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度1.00体積%)で、室温から温度1300℃まで2時間で昇温し、その後、温度1150℃で4時間焼成した。その後、4時間をかけて、温度60℃まで降温し、窒素雰囲気から大気に戻し、温度40℃以下で取り出した。
・工程6(選別工程):
凝集した粒子を解砕した後に、磁力選鉱により低磁力品をカットし、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、体積分布基準の50%粒径(D50)37.0μmの磁性コア粒子1を得た。
<被覆樹脂1の調製>
シクロヘキシルメタクリレートモノマー 26.8質量%
メチルメタクリレートモノマー 0.2質量%
メチルメタクリレートマクロモノマー 8.4質量%
(片末端にメタクリロイル基を有する重量平均分子量5000のマクロモノマー)
トルエン 31.3質量%
メチルエチルケトン 31.3質量%
アゾビスイソブチロニトリル 2.0質量%
上記材料のうち、シクロヘキシルメタクリレートモノマー、メチルメタクリレートモノマー、メチルメタクリレートマクロモノマー、トルエン、メチルエチルケトンを、還流冷却器、温度計、窒素導入管及び撹拌装置を取り付けた四つ口のセパラブルフラスコに入れ、窒素ガスを導入して充分に窒素雰囲気にした。その後、80℃まで加温し、アゾビスイソブチロニトリルを添加して5時間還流し重合させた。得られた反応物にヘキサンを注入して共重合体を沈殿析出させ、沈殿物を濾別後、真空乾燥して被覆樹脂1を得た。
次いで、30部の被覆樹脂1を、トルエン40部及びメチルエチルケトン30部に溶解させて、重合体溶液1(固形分30質量%)を得た。
<被覆樹脂溶液1の調製>
重合体溶液1(樹脂固形分濃度30%) 33.3質量%
トルエン 66.4質量%
カーボンブラックRegal330(キャボット製) 0.3質量%
(一次粒径25nm、窒素吸着比表面積94m2/g、DBP吸油量75mL/100g)
を、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、ペイントシェーカーで1時間分散をおこなった。得られた分散液を、5.0μmのメンブランフィルターで濾過をおこない、被覆樹脂溶液1を得た。
<磁性キャリア1の製造例>
(樹脂被覆工程):
常温で維持されている真空脱気型ニーダーに、磁性コア粒子1及び被覆樹脂溶液1を投入した(被覆樹脂溶液の投入量は、100部の磁性コア粒子1に対して樹脂成分として2.5部になる量)。投入後、回転速度30rpmで15分間撹拌し、溶媒が一定以上(80質量%)揮発した後、減圧混合しながら80℃まで昇温し、2時間かけてトルエンを留去した後冷却した。得られた磁性キャリアを、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口70μmの篩を通した後、風力分級器で分級し、体積分布基準の50%粒径(D50)38.2μmの磁性キャリア1を得た。
<二成分系現像剤1の製造例>
92.0部の磁性キャリア1と8.0部のトナー1をV型混合機(V-20、セイシン企業製)により混合し、二成分系現像剤1を得た。
<二成分系現像剤2~22の製造例>
二成分系現像剤1の製造例において、表7のように変更する以外は同様の操作を行い、二成分系現像剤2~22を得た。
Figure 0007030460000009
〔実施例1〕
上記二成分系現像剤1を用いて、評価を行った。
画像形成装置として、キヤノン製デジタル商業印刷用プリンターimageRUNNER ADVANCE C9075 PRO改造機を用い、シアン位置または/及びマゼンタ位置の現像器に二成分系現像剤1を入れた。装置の改造点としては、定着温度、プロセススピード、現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及び、レーザーパワーを自由に設定できるように変更した。画像出力評価は、所望の画像比率のFFh画像(ベタ画像)を出力し、FFh画像のトナーの載り量が所望になるようにVDC、VD、及びレーザーパワーを調整して、後述の評価を行った。FFhとは、256階調を16進数で表示した値であり、00hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFhが256階調の256階調目(ベタ部)である。
以下の評価方法に基づいて評価し、その結果を表8に示す。
[転写効率]
紙:CS-680(68.0g/m2
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
評価画像:上記A4用紙の中心に2cm×5cmの画像を配置
紙上のトナーの載り量:0.35mg/cm2(FFh画像)
(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
試験環境:高温高湿環境(温度30℃/湿度80%RH(以下H/H))
評価機の安定化及び耐久評価として、画像比率0.1%の帯チャートを用いて、A4用紙に10000枚出力を行った。その後、静電潜像担持体上に上記評価画像を形成し、中間転写体に転写され、かつ記録紙に転写される前に、評価機を止めた。止めた評価機の中間転写体を取り出し、転写された画像に透明な粘着テープを貼ってトナーを採取し、粘着テープごと記録紙に貼り付けた。光学濃度系で画像の濃度を測定し、粘着テープのみを記録紙に貼った箇所の濃度を差し引き、転写濃度Aを求めた。また、評価機の静電潜像担持体を取り出し、転写残トナーについても同様の方法で転写残濃度Bを求めた。粘着テープは透明で弱粘着のスーパーステック(リンテック社製)を使用し、光学濃度計はX-Riteカラー反射濃度計(X-Rite社製)を使用した。そして、下記式を用いて、転写効率を算出した。得られた転写効率を下記の評価基準に従って評価した。
転写効率={転写濃度A/(転写濃度A+転写残濃度B)}×100
(評価基準)
A:転写効率98.0%以上 (非常に優れている)
B:転写効率95.0%以上、98.0%未満(優れている)
C:転写効率92.0%以上、95.0%未満(良好である)
D:転写効率90.0%以上、92.0%未満(問題ないレベルである)
E:転写効率90.0%未満 (許容できない)
[低温定着性]
紙:CS-680(68.0g/m2
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
紙上のトナーの載り量:1.20mg/cm2
(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
評価画像:上記A4用紙の中心に2cm×5cmの画像を配置
定着試験環境:低温低湿環境:温度15℃/湿度10%RH(以下「L/L」)
定着温度:150℃
プロセススピード:377mm/sec
上記評価画像を出力し、低温定着性を評価した。画像濃度低下率の値を低温定着性の評価指標とした。画像濃度低下率は、X-Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X-Rite社製)を用い、先ず、中心部の画像濃度を測定する。次に、画像濃度を測定した部分に対し、4.9kPa(50g/cm2)の荷重をかけてシルボン紙により定着画像を摺擦(5往復)し、画像濃度を再度測定する。そして、下記式を用いて摺擦前後での画像濃度の低下率を算出した。得られた画像濃度の低下率を下記の評価基準に従って評価した。
画像濃度の低下率=(摩擦前の画像濃度-摩擦後の画像濃度)/摩擦前の画像濃度×100
(評価基準)
A:画像濃度の低下率5.0%未満 (非常に優れている)
B:画像濃度の低下率5.0%以上、8.0%未満 (優れている)
C:画像濃度の低下率8.0%以上、10.0%未満 (良好である)
D:画像濃度の低下率10.0%以上、13.0%未満(問題ないレベルである)
E:画像濃度の低下率13.0%以上 (許容できない)
[定着分離性]
紙:GFR-070(70.0g/m2
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
紙上のトナーの載り量:1.20mg/cm2
(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
評価画像:上記A4用紙の長手方向に先端余白3mm空けて29cm×5cmの画像を配置
定着試験環境:高温高湿環境:温度30℃/湿度80%RH(以下「H/H」)
定着温度:120℃から170℃まで1℃刻みで通紙
プロセススピード:321mm/sec
上記評価画像を出力し、定着分離性を評価した。各定着温度で通紙を行い、通紙時に定着ローラーに巻き付きが起こるかを目視で観測し、巻き付きが見られない上限の温度を定着分離可能温度とした。定着分離可能温度を下記の評価基準に従って評価した。
(評価基準)
A:定着分離可能温度160℃以上 (非常に優れている)
B:定着分離可能温度150℃以上、160℃未満(優れている)
C:定着分離可能温度140℃以上、150℃未満(良好である)
D:定着分離可能温度130℃以上、140℃未満(問題ないレベルである)
E:定着分離可能温度130℃未満 (許容できない)
〔実施例2~19、および比較例1~3〕
二成分系現像剤2~22を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表8に示す。
Figure 0007030460000010

Claims (4)

  1. 結着樹脂およびシリコーン化合物を含有するトナー粒子を有するトナーであり、
    前記トナー粒子の表層に存在する結着樹脂が、オレフィン系エステル基含有共重合体を50質量%より多く含有し、
    前記結着樹脂が、カルボキシル基を有するオレフィン系酸基含有共重合体を含有し、
    前記トナーのESCAにより測定されるSi-C結合に由来するSi量が、全元素に対して、5.0atom%以上10.0atom%以下であることを特徴とするトナー。
  2. 前記オレフィン系エステル基含有共重合体が、下記式(1)で示されるユニットY1と、下記式(2)で示されるユニットおよび下記式(3)で示されるユニットの群から選択される少なくとも1種のユニットY2とを有し、エステル基濃度がオレフィン系エステル基含有共重合体の全質量に対して2.0質量%以上18.0質量%以下ある請求項1に記載のトナー。
    Figure 0007030460000011
    (式中、R 1 はHまたはCH 3 を示し、R 2 はHまたはCH3を示し、R 3 はCH3またはC25を示し、R 4 はHまたはCH3を示し、R 5 はCH3またはC25を示す。)
  3. 前記シリコーン化合物が前記結着樹脂100質量部に対して15質量部以上30質量部以下である請求項1または2に記載のトナー。
  4. 前記シリコーン化合物がシリコーンオイルであり、前記シリコーンオイルの25℃における動粘度が300mm2/s以上1000mm2/s以下である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のトナー。
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