JP7638744B2 - トナー及びトナーの製造方法 - Google Patents
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Description
該結着樹脂は、第一の樹脂及び第二の樹脂を含有し、
該第一の樹脂は、融点Tpが50℃以上90℃以下の結晶性樹脂であり、
該第二の樹脂は、非晶性樹脂であり、
透過型電子顕微鏡により観察される該トナー粒子の断面において、
該第一の樹脂を含むマトリクスと、該第二の樹脂を含むドメインとで構成されるマトリクスドメイン構造が存在し、
該トナー粒子断面の全面積のうち、該第一の樹脂を含む該マトリクスの占める面積割合が35面積%以上70面積%以下であり、
該ドメインの最も長い方向を長手方向としたとき、該ドメインの該長手方向の角度の標準偏差が、25°以下であることを特徴とするトナー。
該結着樹脂は、第一の樹脂及び第二の樹脂を含有し、
該第一の樹脂は、融点Tpが50℃以上90℃以下の結晶性樹脂であり、
該第二の樹脂は、非晶性樹脂であり、
透過型電子顕微鏡により観察される該トナー粒子の断面において、
該第一の樹脂を含むマトリクスと、該第二の樹脂を含むドメインとで構成されるマトリクスドメイン構造が存在し、
該トナー粒子断面の全面積のうち、該第一の樹脂を含む該マトリクスの占める面積割合が35面積%以上70面積%以下であり、
該ドメインの最も長い方向を長手方向としたとき、該ドメインの該長手方向の角度の標準偏差が、25°以下であるトナーに関する。
リクスドメイン構造を有するトナーにおいて、定着時、離型剤は第一の樹脂を含むマトリクス介して、トナー粒子表面に移行していると考えられる。
<第一の樹脂>
結着樹脂は、第一の樹脂を含有し、第一の樹脂は結晶性樹脂である。結晶性樹脂としては、公知の結晶性樹脂を用いることができる。例えば、結晶性ビニル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリウレタン樹脂、及び結晶性ポリウレア樹脂が挙げられる。また、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-メチルアクリレート共重合体、エチレン-エチルアクリレート共重合体、エチレン-ブチルアクリレート共重合体、エチレン-メチルメタクリレート共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸共重合体などのエチレン共重合体等も挙げられる。
00以下である。
21.00 (J/cm3)0.5 ≦SP2 ・・・(4)
25.00 (J/cm3)0.5 ≦SP2 ・・・(4´)
R3は、-C≡N、
-C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1~4のアルキル基を表す。)、
ヒドロキシ基、
-COOR31(R31は水素原子、炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のヒドロキシアルキル基を表す。)、
-NH-C(=O)-N(R33)2(2つのR33はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基を表す。)、
-COO(CH2)2NHCOOR34(R34は炭素数1~4のアルキル基を表す。)、又は
-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R35)2(2つのR35はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基を表す。)である。
R4は、水素原子又はメチル基を表す。)
第二のモノマーユニットを形成する第二の重合成単量体としては、具体的には、例えば以下に挙げる重合性単量体が挙げられる。好ましくは、上記式(2)又は(3)で表されるモノマーユニットを形成しうる重合性単量体を用いる。
ニトリル基を有する単量体;例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等。
ヒドロキシ基を有する単量体;例えば、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル等。
カルボキシ基を有する単量体;例えば、メタクリル酸、アクリル酸、(メタ)アクリル酸-2-カルボキシエチル。
で、上記式(4)の範囲に含まれない(すなわち、第一の重合性単量体、及び第二の重合性単量体とは異なる)第三の重合性単量体が重合した第三のモノマーユニットを含んでいてもよい。第三の重合性単量体としては、上記第二の重合性単量体として例示した単量体のうち、上記式(4)を満たさない単量体を用いることができる。
結着樹脂は、第二の樹脂を含有し、第二の樹脂は非晶性樹脂である。ドメインを形成する第二の樹脂は、公知の非晶性樹脂を用いることができ、低温定着性、定着分離性の観点からポリエステル樹脂、スチレンアクリル樹脂、又はそれらのハイブリッド樹脂であることが好ましい。スチレンアクリル樹脂としては、通常トナーに使用されるスチレンアクリル樹脂が好適に用いることができる。
その酸無水物又はその低級アルキルエステルとが挙げられる。
結着樹脂は、顔料分散性を向上させるなどの目的により、本開示の効果を損なわない程度に、第一の樹脂、第二の樹脂以外の第三の樹脂を含有してもよい。該樹脂としては、以下のものが挙げられる。ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビ
ニルブチラール、テルペン樹脂、クマロン-インデン樹脂、石油系樹脂。
トナーは離型剤を含む。離型剤は、第一の樹脂及び第二の樹脂との組み合わせで最適なものを選択して使用するとよい。定着時に離型剤が第一の樹脂を介してトナー粒子表面に移行していると考えられる。そのため、離型剤の融点は、第一の樹脂の融点Tp以上、第二の樹脂の軟化店温度Tm以下が好ましい。離型剤としては以下のものが挙げられる。なお、ワックスは離型剤と同義である。
トナー粒子は、必要に応じて着色剤を含有していてもよい。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;イエロー着色剤と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。
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。
トナー粒子は、必要に応じて荷電制御剤を含有してもよい。荷電制御剤を配合することにより、荷電特性を安定化、現像システムに応じた最適の摩擦帯電量のコントロールが可能となる。荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速く、且つ一定の帯電量を安定して保持できる、芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。
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と混合してもよい。無機微粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子又はそれらの複酸化物微粒子のような微粒子が挙げられる。無機微粒子の中でもシリカ微粒子及び酸化チタン微粒子が、流動性改良及び帯電均一化のために好ましい。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。
トナーは、一成分系現像剤としても使用できるが、長期にわたり安定した画像が得られるという点で、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がより好ましい。
トナーの製造方法は特に制限されず、公知の製造方法を採用できる。好ましくは、溶融混錬粉砕法である。溶融混錬粉砕法は、例えば、結着樹脂及び離型剤を含有する組成物を溶融混練して溶融混練物を得る溶融混練工程、及び溶融混練物を冷却固化し、得られた冷却固化物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程を有する。
が好ましい。
<原料混合工程>
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、例えば、結着樹脂、及び離型剤、並びに必要に応じて着色剤、及び荷電制御剤等の他の成分を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。
次に、混合した材料を溶融混練して、結着樹脂中に離型剤等を分散させる。その溶融混練工程では、加圧ニーダー、バンバリィミキサーのようなバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができ、連続生産できる優位性から、1軸又は2軸押出機が主流となっている。例えば、KTK型2軸押出機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出機(東芝機械社製)、PCM混練機(池貝鉄工製)、2軸押出機(ケイ・シー・ケイ社製)、コ・ニーダー(ブス社製)、ニーデックス(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。さらに、溶融混練することによって得られる樹脂組成物は、2本ロール等で圧延され、冷却工程で水などによって冷却してもよい。
ついで、樹脂組成物の冷却物は、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、例えば、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルのような粉砕機で粗粉砕した後
、更に、例えば、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)、ターボ・ミル(ターボ工業製)やエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕する。
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)のような分級機や篩分機を用いて分級する。
得られたトナー粒子は、そのままトナーとして用いてもよい。必要に応じて、トナー粒子の表面に外添剤を外添処理し、トナーとしてもよい。外添剤を外添処理する方法としては、分級されたトナーと公知の各種外添剤を所定量配合し、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)、ノビルタ(ホソカワミクロン株式会社製)等の混合装置を外添機として用いて、撹拌・混合する方法が挙げられる。
まず、存在量の基準サンプルとなる薄片を作製する。可視光硬化性樹脂(アロニックス
LCRシリーズ D800)中に結晶性樹脂である第一の樹脂を十分に分散させた後、短波長光を照射し硬化させる。得られた硬化物を、ダイアモンドナイフを備えたウルトラミクロトームで切り出し、250nmの薄片状サンプルを作製する。同様にして非晶性樹脂である第二の樹脂についても薄片状サンプルを作製する。
加速電圧:200kV
電子線照射サイズ:1.5nm
ライブタイムリミット:600sec
デッドタイム:20~30
マッピング分解能:256×256
Particles>Fit Ellipse>Minorにより選択でき、長手方向の角度は、Analyzeメニュー
>Analyze Particles>Fit Ellipse>Ma Angleにより選択できる。
トナーに含まれる各材料の溶剤への溶解度の差を利用して、トナーから各材料を分離することができる。
第一分離:23℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(第二の樹脂)と不溶分(第一の樹脂、離型剤、着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第二分離:100℃のMEKに、第一分離で得られた不溶分(第一の樹脂、離型剤、着色剤、無機微粒子など)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂、離型剤)と不溶分(着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第三分離:23℃のクロロホルムに、第二分離で得られた可溶分(第一の樹脂、離型剤)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂)と不溶分(離型剤)を分離する。
第一分離:23℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(第二の樹脂、第三の樹脂)と不溶分(第一の樹脂、離型剤、着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第二分離:23℃のトルエンに第一分離で得られた可溶分(第二の樹脂、第三の樹脂)を溶解させ、可溶分(第三の樹脂)と不溶分(第二の樹脂)を分離する。
第三分離:100℃のMEKに、第一分離で得られた不溶分(第一の樹脂、離型剤、着色剤、無機微粒子など)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂、離型剤)と不溶分(着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第四分離:23℃のクロロホルムに、第三分離で得られた可溶分(第一の樹脂、離型剤)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂)と不溶分(離型剤)を分離する。
上記分離で得られた各分離工程において、可溶分及び不溶分の質量を測定することで、トナーにおける、結着樹脂中の第一の樹脂及び第二の樹脂の含有量を算出する。また、トナーから分離した第一の樹脂などの構造の特定は1H-NMRなど公知の方法を採用しうる。
SP値は、Fedorsによって提案された算出方法に従い、以下のようにして求める。それぞれの重合性単量体について、分子構造中の原子又は原子団に対して、「Polym.Eng.Sci.,14(2),147-154(1974)」に記載の表から蒸発エネルギー(Δei)(cal/mol)及びモル体積(Δvi)(cm3/mol)を求め、(4.184×ΣΔei/ΣΔvi)0.5をSP値(J/cm3)0.5とする。なお、モノマーユニットのSP値は、重合性単量体の二重結合が重合によって開裂した状態の分子構造の原子又は原子団に対して、上記と同様の算出方法によって算出する。
樹脂などのテトラヒドロフラン(THF)可溶分の重量平均分子量(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、樹脂などの試料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「マイショリディスク」(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0.8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
樹脂などの融点、並びに、吸熱ピーク及び吸熱量の測定は、DSC Q1000(TA
Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定を行う。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:20℃
測定終了温度:180℃
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5mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、示差走査熱量測定を行う。リファレンスとしては銀製の空パンを用いる。1回目の昇温過程における最大吸熱ピークのピーク温度を、融点とする。なお、最大吸熱ピークとは、ピークが複数あった場合に、吸熱量が最大となるピークのことである。さらに、該最大吸熱ピークの吸熱量を求める。
樹脂の軟化点の測定は、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。また、「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。
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/cm2(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(粒子)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。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに電解水溶液約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、この水槽中にコンタミノンNを約2mL添加する。
(4)前記(2)のビーカーを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(粒子)約10mgを少量ずつ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(粒子)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。
・溶媒:トルエン 100.0部
・単量体組成物 100.0部
(単量体組成物は、以下のアクリル酸ベヘニル、アクリロニトリル及びスチレンを以下に示す割合で混合したものである)
(アクリル酸ベヘニル 60.0部)
(アクリロニトリル 10.0部)
(スチレン 27.5部)
・重合開始剤 0.5部
[t-ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV)]
第一の樹脂1(結晶性樹脂1)の製造例において、それぞれの単量体及び質量部数を表1のように変更した以外は同様にして反応を行い、第一の樹脂2~9(結晶性樹脂2~9)を得た。
BEA:アクリル酸ベヘニル(SP値:18.3)
SA:アクリル酸ステアリル(SP値:18.4)
MYA:アクリル酸ミリシル(SP値:18.1)
GEA:アクリル酸ゲジル(SP値:18.0)
AN:アクリロニトリル(SP値:29.4)
AA:アクリル酸(SP値:28.7)
MN:メタクリロニトリル(SP値:27.5)
St:スチレン(SP値:20.1)
・1,12-ドデカンジオール:46.5部
・ドデカン二酸:53.3部
・2-エチルヘキサン酸錫:0.5部
冷却管、攪拌機、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。フラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、140℃の温度で撹拌しつつ、3時間反応させた。次に、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度200℃に維持したまま、4時間反応させた。その後、反応槽内を5kPa以下へ減圧して200℃で3時間反応させることにより、結晶性樹脂10を得た。
オートクレーブにキシレン50.0部を仕込み、窒素で置換した後、撹拌下、密閉状態で185℃まで昇温した。ここに、スチレン80.7部、アクリル酸-n-ブチル17.8部、ジビニルベンゼン1.1部、及びアクリル酸0.5部、並びに、ジ-tert-ブチルパーオキサイド1.5部及びキシレン20.0部の混合溶液を、オートクレーブ内温度を185℃にコントロールしながら、3時間連続的に滴下し重合させた。さらに同温度で1時間保ち重合を完了させ、溶媒を除去し、第二の樹脂1(非晶性樹脂1)を得た。該第二の樹脂1(非晶性樹脂1)の重量平均分子量(Mw)は40000で、軟化点(Tm)は100℃であった。
第二の樹脂1(非晶性樹脂1)の製造例において、ジ-tert-ブチルパーオキサイドの部数を1.5部から4.0部に変更した以外は同様にして反応を行い、第二の樹脂2
(非晶性樹脂2)を得た。該第二の樹脂2(非晶性樹脂2)の重量平均分子量(Mw)は15000で、軟化点(Tm)は70℃であった。
第二の樹脂1(非晶性樹脂1)の製造例において、ジ-tert-ブチルパーオキサイドの部数を1.5部から5.0部に変更した以外は同様にして反応を行い、第二の樹脂3(非晶性樹脂3)を得た。該第二の樹脂3(非晶性樹脂3)の重量平均分子量(Mw)は10000で、軟化点(Tm)は65℃であった。
(ポリエステル樹脂1の処方)
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2.2mol付加物) 50.0mol部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド(2.2mol付加物) 50.0mol部
・テレフタル酸 65.0mol部
・無水トリメリット酸 25.0mol部
・アクリル酸 10.0mol部
上記ポリエステル樹脂1を生成するモノマーの混合物90部を4口フラスコに仕込み、減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置及び攪拌装置を装着して窒素雰囲気下にて160℃で攪拌した。そこに、ビニル系樹脂を生成するビニル系重合性単量体(スチレン81.0部、アクリル酸-n-ブチル17.0部、アクリル酸0.9部、ジビニルベンゼン1.1部)10部及び重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド1部を滴下ロートから4時間かけて滴下し、160℃で5時間反応させた。その後、230℃に昇温して、ポリエステル樹脂を生成するモノマーの総量に対して0.2部のチタンテトラブトキシドを添加し、軟化点が115℃になるまで重合を行った。反応終了後、容器から取り出し、冷却、粉砕して第二の樹脂4(非晶性樹脂4)を得た。
・結晶性樹脂1 50.0部
・非晶性樹脂1 50.0部
・ワックス1 5.0部
(フィッシャートロプシュワックス;融点90℃)
・着色剤1 9.0部
(シアン顔料 大日精化製:Pigment Blue 15:3)
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、日本コークス工業株式会社製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、温度130℃に設定した二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にてスクリュー回転数250rpm、吐出温度130℃にて混練した。得られた混練物をドラムフレーカー(MBD30-30、日本コークス社製)によって冷却しながら圧延した。冷却水の温度は15℃に設定し、圧延・冷却後の樹脂組成物の厚さが1.0mmになるように条件を設定した。溶融後から第一の樹脂の融点Tp以下になるまでの温度は(10秒)であり、圧延後から第一の樹脂の融点Tp以下になるまでの冷却速度は(7℃/秒)であった。
量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子0.5部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM-75型、日本コークス工業株式会社製)で回転数30s-1、回転時間10min混合して、トナー1を得た。製造したトナー1を前述した方法に基づいて、トナーの断面観察を行い、ドメインマトリクス構造、ドメインの平均長径、ドメインの長手方向の角度の標準偏差、La/Lbを評価し、その結果を表3に示す。
トナー1の製造例において、第一の樹脂及び第二の樹脂を表2に記載した樹脂に変更した以外は同様にして製造を行い、トナー2、6~8、23~28を得た。トナー2、6~8、23~28の評価結果を表3に示す。
トナー1の製造例において、圧延・冷却時の冷却水温度を表2に記載した条件に変更した以外は同様にして製造を行い、トナー3~5を得た。トナー3~5の評価結果を表3に示す。
トナー1の製造例において、第一の樹脂と第二の樹脂の比率を表2に記載した条件に変更した以外は同様にして製造を行い、トナー粒子9~14を得た。トナー9~14の評価結果を表3に示す。
トナー1の製造例において、第二の樹脂を表2に記載した樹脂に変更し、ワックス1を以下のワックス2に変更した以外は同様にして製造を行い、トナー15、16を得た。
・ワックス2 5.0部
(マイクロクリスタリンワックス;融点65℃)
トナー15,16の評価結果を表3に示す。
トナー1の製造例において、二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)の運転条件として、スクリュー回転数と吐出温度を表2に記載した条件に変更した以外は同様にして製造を行い、トナー17~22を得た。トナー17~22の評価結果を表3に示す。
乳化重合法を用いてトナー29を製造した。まず、下記に記す方法で各分散液を製造した。
・トルエン(和光純薬製) 300部
・結晶性樹脂1 100部
上記材料を秤量及び混合し、100℃で溶解させた。別途、イオン交換水700部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.0部、ラウリン酸ナトリウム10.0部を加え
100℃で加熱溶解させた。次いで前記のトルエン溶液と該水溶液を混ぜ合わせ、超高速攪拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用いて7000rpmで攪拌した。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結晶性樹脂1微粒子の濃度20質量%の水系分散液(結晶性樹脂微粒子1分散液)を得た。結晶性樹脂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。
・テトラヒドロフラン(和光純薬製) 300部
・非晶性樹脂1 100部
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 0.5部
上記材料を秤量及び混合し、溶解させた。次いで、1mol/Lのアンモニア水を20.0部加え、超高速攪拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用いて4000rpmで攪拌した。さらに、イオン交換水700部を8g/minの速度で添加し、非晶性樹脂1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樹脂1微粒子の濃度20質量%の水系分散液(非晶性樹脂1微粒子分散液)を得た。非晶性樹脂1微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)は、0.14μmであった。
・ワックス1 100.0部
(フィッシャートロプシュワックス;最大吸熱ピークのピーク温度90℃)
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 5部
・イオン交換水 395部
上記材料を秤量し、攪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
・着色剤1 50.0部
(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) 7.5部
・イオン交換水 442.5部
上記材料を秤量及び混合し、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質量%の水系分散液(着色剤微粒子分散液)を得た。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。
<トナー粒子の製造例>
・結晶性樹脂1微粒子分散液 50.0部
・非晶性樹脂1微粒子分散液 50.0部
・ワックス微粒子分散液 5.0部
・着色剤微粒子分散液 9.0部
・イオン交換水 20.0部
・後処理用結晶性樹脂1微粒子分散液 3.0部
・個数平均粒径0.30μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ65Am2/kg)のマグネタイト1
・個数平均粒径0.50μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ65Am2/kg)のマグネタイト2
上記の材料それぞれ100部に対し、4.0部のシラン化合物(3-(2-アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン)を加え、容器内にて100℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を処理した。
・ホルムアルデヒド溶液:6質量%(ホルムアルデヒド40質量%、メタノール10質量%、水50質量%)
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト1:58質量%
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト2:26質量%
上記材料100部と、28質量%アンモニア水溶液5部、水20部をフラスコに入れ、攪拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温及び保持し、3時間重合反応させて、生成するフェノール樹脂を硬化させた。その後、硬化したフェノール樹脂を30℃まで冷却し、さらに水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性体分散型の球状の磁性キャリア1を得た。磁性キャリア1の体積基準の50%粒径(D50)は、34.2μmであった。
92.0部の磁性キャリア1に対して、8.0部のトナー1を加え、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1の製造例において、トナー1をそれぞれトナー2~29に変更する以外は同様にして製造を行い、二成分系現像剤2~29を得た。
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 C5560改造機を用い、シアン用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、紙上におけるFFh画像上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4に示す。
・紙:GFC-081(81.0g/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:0.70mg/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
・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:140℃
・プロセススピード:400mm/sec
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)
AA:画像濃度の低下率1.0%未満
A:画像濃度の低下率1.0%以上3.0%未満
B:画像濃度の低下率3.0%以上5.0%未満
C:画像濃度の低下率5.0%以上8.0%未満
D:画像濃度の低下率8.0%以上
・紙:CS-052(52.0g/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:0.60mg/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用紙の通紙方向長端に2cm×20cmの画像を紙先端から1.5mmの余白を置いて配置
・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:140℃から5℃おきに昇温
・プロセススピード:400mm/sec
上記評価画像を出力し、巻き付きの生じない最高定着温度にて、耐巻き付き性を以下の基準で評価した。
(評価基準)
AA:175℃以上
A:165℃以上175℃未満
B:155℃以上165℃未満
C:145℃以上155℃未満
D:145℃未満
二成分現像剤1の代わりに二成分系現像剤2~29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4に示す。
Claims (10)
- 結着樹脂及び離型剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該結着樹脂は、第一の樹脂及び第二の樹脂を含有し、
該第一の樹脂は、融点Tpが50℃以上90℃以下の結晶性樹脂であり、
該第二の樹脂は、非晶性樹脂であり、
透過型電子顕微鏡により観察される該トナー粒子の断面において、
該第一の樹脂の面積における90面積%以上が1つの連続した領域として存在するマトリクスと、TEM-EDXで測定されるスペクトル強度をもとに算出される該第一の樹脂と該第二の樹脂の比率における該第二の樹脂の比率が80%以上であるドメインとで構成されるマトリクスドメイン構造が存在し、
該トナー粒子断面の全面積のうち、該マトリクスの占める面積割合が35面積%以上70面積%以下であり、
該ドメインの最も長い方向を長手方向とし、該トナー粒子断面上に任意の基準軸を設定したとき、該基準軸と該ドメインの該長手方向とが成す角の角度の標準偏差が、25°以下であることを特徴とするトナー。 - 前記第二の樹脂の軟化温度Tmが、前記第一の樹脂の前記融点Tpよりも10℃以上高い請求項1に記載のトナー。
- 前記トナー粒子断面の全面積のうち、前記マトリクスの占める面積割合が60面積%以下である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記トナーの断面観察において、前記ドメインの前記長手方向の平均長さが、20nm以上500nm以下である請求項1~3のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記トナーの断面観察において、前記ドメインの前記長手方向の長さLaの、前記長手方向と垂直方向の最大長さLbに対する比率La/Lbが、8.0以下である請求項1~4のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記第一の樹脂が、ビニル樹脂を含み、
前記第二の樹脂が、スチレンアクリル樹脂を含む請求項1~6のいずれか一項に記載のトナー。 - 前記離型剤が、炭化水素系ワックスを含む請求項1~7のいずれか一項に記載のトナー。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載のトナーの製造方法であって、
前記第一の樹脂及び前記第二の樹脂を含む結着樹脂、並びに前記離型剤を含有する組成物を溶融混練して溶融混練物を得る溶融混練工程、及び
該溶融混練物を冷却固化し、得られた冷却固化物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程を有し、
該溶融混練物を冷却固化する際、冷却しながら圧延することを特徴とするトナーの製造方法。 - 請求項9に記載のトナーの製造方法であって、
前記第一の樹脂と前記第二の樹脂の混合物を150℃で溶融混練した溶融混練物を150℃で観察した際、前記第一の樹脂と前記第二の樹脂が相溶しない組み合わせであるトナーの製造方法。
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