WO2025205153A1 - トナー、トナーカートリッジ、画像形成装置及びトナーの製造方法 - Google Patents
トナー、トナーカートリッジ、画像形成装置及びトナーの製造方法Info
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Definitions
- the present invention relates to a toner that has sufficient low-temperature fixability when printing on film while producing excellent printed images, a toner cartridge and image forming device that contain this toner, and a method for producing this toner.
- toner-based machines have been used not only in printers and copiers for office and home printing, but also in commercial printing machines such as label printing machines, and their applications are expanding.
- Toner for developing electrostatic images is generally composed of toner base particles containing binder resin, colorant, wax, etc., with solid fine particles such as silica attached as an external additive to the surface.
- Styrene acrylic resin or polyester resin is usually used as the binder resin for the toner base particles.
- toner When forming an image on a print medium, the toner is heated to fix it, and the electricity required for this heating accounts for the majority of the power consumption of image forming devices such as copiers. For this reason, toner is required to have the ability to fix at lower temperatures (low-temperature fixability).
- the printing medium is often not only conventional paper but also plastic films such as polypropylene (PP) and polyethylene terephthalate (PET). These plastic films are prone to deterioration when exposed to excessive heat, so they require even better low-temperature fixability than that of conventional paper media. Furthermore, depending on the viscosity of the toner, the printed image may have low strength and become brittle.
- plastic films such as polypropylene (PP) and polyethylene terephthalate (PET).
- a toner for developing electrostatic images with excellent low-temperature fixing properties has been proposed, which has a core-shell structure in which a shell is provided on the surface of a core particle.
- the core binder resin is a styrene acrylic resin
- the shell binder resin is an amorphous polyester resin.
- the shell binder resin has a specified low viscosity, specifically, a storage modulus at 70°C (G'(70°C)) of 500,000 Pa or more and a storage modulus at 100°C (G'(100°C)) of 5,000 Pa or less (Patent Document 1).
- toners used to develop electrostatic images are often required to have a low environmental impact.
- bisphenol A known as an environmental hormone
- toners that do not contain it are in demand. It is also desirable to minimize the content of other substances harmful to the human body and volatile organic compounds (VOCs) in toners.
- VOCs volatile organic compounds
- toners with excellent low-temperature fixability have been available, such as those described in Patent Document 1, but their low-temperature fixability is insufficient for use in printing on plastic films. Furthermore, there is a demand for printed images with greater strength.
- the present invention aims to solve the problems of the conventional technology described above and provide a toner that has sufficient low-temperature fixability when printing on film and also has excellent printed image strength.
- the present inventors have conducted extensive studies to solve the above-mentioned problems, and have found that the above-mentioned problems can be solved by using a toner that contains at least base particles and an external additive, wherein the base particles contain an amorphous polyester resin and a crystalline polyester resin, and have a complex viscosity of 100,000 Pa s or less at 80°C and a complex viscosity of 2,000 Pa s or less at 110°C when measured at a measurement frequency of 6.28 rad/sec and a temperature rise rate of 4°C/min, and when 20 g of the toner is placed in a thermo-hygrostat kept at a temperature of 50°C and a relative humidity of 40%, and held for 20 hours, and then sieved through a 60-mesh sieve, the remaining rate on the sieve is less than 5%. That is, the present invention is summarized as follows.
- a method for producing a toner comprising at least a step of producing polymer primary particles, a coagulation step, a ripening step, and an external addition step, the toner contains at least base particles and an external additive, the base particles contain an amorphous polyester resin, a crystalline polyester resin, and a colorant, the toner has a complex viscosity of 100,000 Pa s or less at 80°C and a complex viscosity of 2,000 Pa s or less at 110°C when measured at a measurement frequency of 6.28 rad/sec and a temperature rise rate of 4°C/min; 20 g of the toner is placed in a thermo-hygrostat at a temperature of 50°C and a relative humidity of 40%, and after being kept therein for 20 hours, when the toner is sieved through a 60-mesh sieve, the remaining rate on the sieve is less than 5%;
- the present invention provides a toner that has sufficient low-temperature fixability when printing on film and also has excellent printed image strength, as well as a toner cartridge and image forming device containing this toner, and a method for manufacturing this toner.
- the base particles may further contain a colorant and/or wax, and preferably contain a colorant and wax. Furthermore, the base particles may further contain a charge control agent or other components as needed.
- the complex viscosity of this toner is 100,000 Pa s or less at 80°C, and 2,000 Pa s or less at 110°C. With both values in these ranges, the toner melts and adheres quickly to a printing medium when exposed to a predetermined temperature, and has sufficient low-temperature fixability, particularly when printing on film.
- the complex viscosity of the present toner at 80° C. is preferably 100,000 Pa ⁇ s or less, more preferably 50,000 Pa ⁇ s or less, and even more preferably 30,000 Pa ⁇ s or less, from the viewpoint of fixing at a temperature of 100° C. or less when printing on a film.
- the complex viscosity at 80° C. is preferably 10,000 Pa ⁇ s or more, and more preferably 20,000 Pa ⁇ s or more, from the viewpoint of the strength of the printed image.
- the complex viscosity of the toner at 110° C. is preferably 2000 Pa ⁇ s or less, more preferably 1500 Pa ⁇ s or less, and even more preferably 1000 Pa ⁇ s or less.
- the complex viscosity at 110° C. is preferably 400 Pa ⁇ s or more, and more preferably 600 Pa ⁇ s or more.
- the complex viscosity at 80°C to 110°C can be measured by the method described in the Examples below.
- the following measures (1) to (5) may be taken during the production of the present toner or in the component composition of the present toner.
- (1) Decrease the molecular weight and crosslinking rate of the amorphous polyester.
- (2) In the case of a core-shell toner, the proportion of the core is increased.
- (3) Disperse crystalline polyester in the core.
- (4) Disperse a low-melting-point wax in the core.
- (5) Disperse a plasticizer in the core.
- the following measures (1) to (5) can be taken during the production of the present toner or in the component composition of the present toner.
- (1) Increase the molecular weight and crosslinking rate of the amorphous polyester.
- (2) In the case of a core-shell toner, the proportion of the shell is increased.
- (3) When dispersing a crystalline polyester in the core, select one that separates from the amorphous polyester for the core at room temperature. (4) Disperse high-melting-point wax in the core. (5) Increase the amount of external additives.
- an amorphous polyester resin and a crystalline polyester resin in combination can improve fixability in a specific temperature range without unnecessarily lowering the viscosity of the amorphous polyester resin.
- the toner base particles have a core-shell structure, it becomes easier to achieve a balance between low-temperature fixability and print image strength.
- this toner uses the above-mentioned amorphous polyester resin and crystalline polyester resin, and when measured at a measurement frequency of 6.28 rad/sec and a temperature rise rate of 4°C/min, has a complex viscosity of 100,000 Pa s or less at 80°C and a complex viscosity of 2,000 Pa s or less at 110°C.
- the toner When 20 g of the toner is placed in a thermo-hygrostat kept at a temperature of 50°C and a relative humidity of 40%, and is held there for 20 hours, and then sieved, the remaining percentage on the sieve is less than 5%.
- the toner can be fixed at low fixing temperatures (100° C. or lower) used in film printing and the like, and at low fixing temperatures (100 to 140° C.) used in general paper printing. Specifically, when the complex viscosities at 80° C. and 110° C. are within the above ranges, the toner becomes sufficiently soft even in the low temperature range of 100° C.
- the toner has sufficient fixability even in the low temperature range. Furthermore, by making the residual rate less than a certain value, the toner particles have a certain degree of viscosity, i.e., strength, even at room temperature after fixing, and adhesion between toner particles in a printed image is ensured, which is thought to make the toner advantageous in adhesion tests and abrasion resistance tests of printed images.
- Toners for developing electrostatic images in commercial label printing machines are often required to have low-temperature fixability and low environmental impact.
- environmental hormones which disrupt the natural hormone functions of living organisms, are of particular concern.
- bisphenol A derivatives are commonly used as polyester resin monomers from the viewpoints of offset resistance, low-temperature fixability, and control of charging characteristics.
- bisphenol A has been found to exhibit estrogen-like effects (estrogen: female hormone), and it has been pointed out that it specifically binds to specific receptors and acts as a substance that activates the receptors. It is considered an endocrine disruptor and an environmental hormone, and in recent years, there has been a growing movement to restrict it around the world.
- the total content of bisphenol A and other compounds having a bisphenol structure in the present toner is preferably less than 100 ppm, more preferably less than 50 ppm, and even more preferably less than 10 ppm. Therefore, in producing the present toner, it is preferable to avoid using bisphenol A and other compounds having a bisphenol structure as much as possible.
- Other compounds having a bisphenol structure include alkylene oxide adducts of bisphenol A, and in particular, ethylene oxide adducts (EO adducts) and propylene oxide adducts (PO adducts) are often used as polyester resin monomers for toners.
- the total content of bisphenol A and other compounds having a bisphenol structure, such as bisphenol A (EO adduct) and bisphenol A (PO adduct) in the toner is measured by the method described in the Examples section below.
- the present toner preferably has a total content of trimellitic anhydride and compounds containing trimellitic acid of less than 1000 ppm, more preferably less than 500 ppm, and even more preferably less than 100 ppm. Therefore, in producing the present toner, it is preferable to avoid using trimellitic anhydride, trimellitic acid, and derivative compounds thereof as much as possible.
- the total content of trimellitic anhydride and trimellitic acid in the toner is measured by the method described in the Examples section below.
- the total content of antimony and tin is preferably less than 1000 ppm, more preferably less than 500 ppm, and even more preferably less than 100 ppm.
- the total content of heavy metals including antimony and tin is preferably less than 1000 ppm, more preferably less than 500 ppm, and even more preferably less than 100 ppm. Therefore, in producing the present toner, it is preferable to avoid the use of antimony, tin, and other heavy metal components as much as possible.
- the total content of tin and antimony in the toner is measured by the method described in the Examples section below.
- core-shell structure refers to a structure in which the surface of a core component is coated with a shell component.
- the core-shell structure is not limited to a structure in which the core component is completely coated with the shell component.
- the core-shell structure may be one in which the surface of the core component is partially exposed, or may be one in which the surface of the core component is partially dispersed within the shell component.
- the shell component refers to a component that is unevenly distributed on the surface of the toner base particle.
- the shell component may be in the form of fine particles or a thin film when formed into a toner.
- the shell component may cover the core component continuously or discontinuously.
- the toner base particles may further contain colorants, waxes, charge control agents, and other components as needed.
- these components may be contained in either the core or the shell, but are preferably contained in the core.
- the amorphous polyester resin is a polyester resin that has a glass transition point (Tg) in an endothermic curve obtained by differential scanning calorimetry (DSC), but does not have a melting point, i.e., a clear endothermic peak upon heating, and exhibits amorphous properties.
- Tg glass transition point
- DSC differential scanning calorimetry
- the amorphous polyester resin can be obtained by subjecting a polycarboxylic acid monomer (derivative) and a polyhydric alcohol monomer (derivative) as raw materials to a polycondensation reaction in the presence of an appropriate polymerization catalyst.
- a polycarboxylic acid monomer derivative for example, alkyl esters, acid anhydrides and acid chlorides of polycarboxylic acid monomers can be used.
- the polyhydric alcohol monomer derivative for example, an ester of a polyhydric alcohol monomer and a hydroxycarboxylic acid can be used.
- polycarboxylic acid monomers include oxalic acid, succinic acid, maleic acid, adipic acid, ⁇ -methyladipic acid, azelaic acid, sebacic acid, nonanedicarboxylic acid, decanedicarboxylic acid, undecanedicarboxylic acid, dodecanedicarboxylic acid, fumaric acid, citraconic acid, diglycolic acid, cyclohexane-3,5-diene-1,2-dicarboxylic acid, malic acid, citric acid, hexahydroterephthalic acid, malonic acid, pimelic acid, tartaric acid, mucic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrachlorophthalic acid, chlorophthalic acid, nitrophthalic acid, p-calcium phosphate, methyl phthalic acid ...
- carboxylic acids examples include dicarboxylic acids such as carboxyphenylacetic acid, p-phenylenediacetic acid, m-phenylenediglycolic acid, p-phenylenediglycolic acid, o-phenylenediglycolic acid, diphenylacetic acid, diphenyl-p,p'-dicarboxylic acid, naphthalene-1,4-dicarboxylic acid, naphthalene-1,5-dicarboxylic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, anthracenedicarboxylic acid, and dodecenylsuccinic acid; and tricarboxylic or higher carboxylic acids such as naphthalenetricarboxylic acid, naphthalenetetracarboxylic acid, pyrenetricarboxylic acid, and pyrenetetracarboxylic acid.
- dicarboxylic acids such as carboxyphenylacetic acid,
- preferred dicarboxylic acids are maleic acid, adipic acid, fumaric acid, cyclohexane-3,5-diene-1,2-dicarboxylic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid, more preferred are adipic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid, and even more preferred are isophthalic acid and terephthalic acid.
- polyhydric alcohol monomers examples include aliphatic polyhydric alcohol monomers (aliphatic polyhydric alcohol monomers, alicyclic polyhydric alcohol monomers), aromatic polyhydric alcohol monomers, etc.
- aliphatic polyhydric alcohols are preferred because they can reduce the melt viscosity when the molecular weight is increased.
- Aliphatic polyhydric alcohol monomers include, for example, dihydric alcohols such as ethylene glycol, neopentyl glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, hexanediol, cyclohexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, octanediol, decanediol, dodecanediol, 1,4-benzenediol, and 1,3-benzenediol; and trihydric or higher alcohols (polyols) such as glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, hexamethylolmelamine, hexaethylolmelamine, tetramethylolbenzoguanamine, tetraethylolbenzoguanamine
- the dihydric alcohol from the viewpoints of reducing the colorability of the resin, ease of availability of raw materials, and charging properties, ethylene glycol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, and propylene glycol are preferred, ethylene glycol and neopentyl glycol are more preferred, and ethylene glycol is even more preferred.
- the trihydric or higher alcohol glycerin, pentaerythritol, and trimethylolpropane are preferred, and trimethylolpropane is more preferred, from the viewpoint of ease of adjusting the polymerization rate.
- the use of the above-mentioned aliphatic polyhydric alcohols is preferable in that it allows the viscosity to be reduced without excessively reducing the molecular weight of the amorphous polyester resin, compared to the use of aromatic polyhydric alcohols. This makes it possible to achieve low-temperature fixation while preventing a decrease in image strength of printed matter due to a decrease in molecular weight, thereby further enjoying the effects of the present invention.
- the amorphous polyester resin in order to achieve a higher level of balance between viscosity characteristics and charging properties, it is preferable for the amorphous polyester resin to use two or more aliphatic polyhydric alcohol monomers as the polyhydric alcohol monomer, and it is particularly preferable for it to contain the above-mentioned dihydric alcohol and trihydric or higher alcohol.
- the molar ratio of the dihydric alcohol to the trihydric or higher alcohol is preferably 50/50 to 99.9/0.1, more preferably 80/20 to 99.5/0.5, and even more preferably 90/10 to 99/1.
- the dihydric alcohol contains an aliphatic polyhydric alcohol having a branched chain structure, such as neopentyl glycol or propylene glycol, and in particular an aliphatic dihydric alcohol.
- the content of the aliphatic polyhydric alcohol having a branched chain structure, in particular an aliphatic dihydric alcohol, in the polyhydric alcohol monomer is preferably 1 to 80 mol%, more preferably 10 to 70 mol%, and even more preferably 20 to 60 mol%.
- the ratio of polycarboxylic acid monomer (derivative) to polyhydric alcohol monomer (derivative) used in the polycondensation reaction is preferably such that the equivalent ratio (OH)/(COOH) of the hydroxyl groups (OH) of the polyhydric alcohol to the carboxyl groups (COOH) of the polycarboxylic acid is within the range of 1.5/1 to 1/1.5.
- the glass transition temperature (Tg) of the amorphous polyester resin is preferably in the range of 45°C or higher and 65°C or lower, from the viewpoint of achieving both print image strength and low-temperature fixability.
- the more suitable range for the glass transition temperature (Tg) of the amorphous polyester resin differs slightly between core and shell applications, as shown below.
- the present toner may contain an amorphous polyester resin having a glass transition temperature of more than 65°C, particularly more than 70°C, within a range that does not impair the low-temperature fixability of the toner.
- an amorphous polyester resin having a glass transition temperature of more than 70°C is contained, the content of the amorphous polyester resin having a glass transition temperature of 70°C or higher relative to the total mass of the present toner is preferably less than 30% by mass, more preferably less than 20% by mass, even more preferably less than 10% by mass, even more preferably less than 5% by mass, particularly preferably less than 1% by mass, and most preferably zero.
- the content of crystalline polyester resins having a glass transition temperature of 70° C is particularly preferably zero.
- the toner does not contain an amorphous polyester resin having a glass transition temperature of 70° C. or higher, no glass transition peak is detected in a temperature range of 70° C. or higher in measurement by a differential scanning calorimeter (DSC).
- DSC differential scanning calorimeter
- amorphous polyester resins having a glass transition temperature of 70°C or higher examples include polyethylene terephthalate (PET) which uses terephthalic acid as the dicarboxylic acid component and ethylene glycol as the aliphatic dialcohol component, and polybutylene terephthalate (PBT) which uses terephthalic acid as the dicarboxylic acid component and 1,4-butanediol as the aliphatic dialcohol component.
- PET polyethylene terephthalate
- PBT polybutylene terephthalate
- the amorphous polyester resin contained in the present toner is preferably composed of a polyester resin other than PET or PBT.
- the present toner preferably does not have a glass transition peak in a temperature range of 70° C. or higher in DSC, and more preferably does not have a glass transition peak in a temperature range of 65° C. or higher.
- the glass transition temperature of the amorphous polyester resin is measured by the method described in the Examples section below.
- the softening temperature of the amorphous polyester resin used in cores is preferably within the range of 95 to 130°C. If the softening temperature is above the lower limit above, the image strength of the printed material is maintained. If the softening temperature is below the upper limit above, low-temperature fixability is not significantly impaired.
- the softening temperature of the amorphous polyester resin used in cores is more preferably 100°C or higher, even more preferably 105°C or higher, and more preferably 125°C or lower, even more preferably 120°C or lower.
- the softening temperature of the amorphous polyester resin used for the shell is preferably within the range of 105 to 140°C. If the softening temperature is above the lower limit above, the image strength of the printed material will be maintained. If the softening temperature is below the upper limit above, the target low-temperature fixability can be achieved by combining it with an appropriate crystalline polyester.
- the softening temperature of the amorphous polyester resin used for the shell is more preferably 110°C or higher, even more preferably 115°C or higher, and more preferably 135°C or lower, even more preferably 130°C or lower.
- the softening temperature of the amorphous polyester resin is measured by the method described in the Examples section below.
- the acid value of the amorphous polyester resin is preferably 4 mgKOH/g or more. If the acid value is equal to or greater than the lower limit, sufficient stability is obtained for use as a polyester dispersion in the aggregation step of preparing toner base particles. On the other hand, an acid value of 20 mg KOH/g or less is preferred from the viewpoint of ease of preparation of aggregated particles. If the acid value is higher than 20 mg KOH/g, the dispersion becomes too stable and aggregation tends to be difficult.
- the acid value of the amorphous polyester resin is more preferably 5 mgKOH/g or more, and even more preferably 6 mgKOH/g or more, and is more preferably 18 mgKOH/g or less, and even more preferably 15 mgKOH/g or less.
- a toner containing a crystalline polyester resin exhibits a clear crystalline melting peak derived from the crystalline polyester when measured by DSC.
- This melting peak in the toner may appear at a temperature different from the melting peak of the crystalline polyester resin alone, depending on the degree of compatibility with the binder resin component in the toner, i.e., the amorphous polyester resin.
- this melting peak is observed during the first temperature rise in the DSC measurement, but is not observed during re-heating after cooling to room temperature after once heating.
- the crystalline polyester resin is completely compatible with the amorphous polyester resin, which is the binder resin in the toner, when melted, and is also the principle behind the addition of a crystalline polyester resin to reduce the viscosity of the toner. Therefore, whether or not a toner contains a crystalline polyester resin can be confirmed by observing a melting peak during the first temperature rise in DSC measurement and disappearing the melting peak during the second temperature rise.
- the method for producing the crystalline polyester resin and the amorphous polyester resin is not particularly limited, and they can be produced using known methods for producing polyester resins. For example, a monomer mixture containing an acid component, an alcohol component, etc. is charged into a reaction vessel, heated to an elevated temperature, and an esterification reaction or an ester exchange reaction is carried out, followed by removal of water or alcohol produced by the reaction. Subsequently, a polycondensation reaction is carried out, during which the pressure inside the reaction vessel is gradually reduced, and polycondensation is carried out while distilling off the alcohol component under a vacuum of 150 mmHg (20 kPa) or less, preferably 15 mmHg (2 kPa) or less.
- Catalysts used in the esterification reaction, transesterification reaction, and polycondensation include titanium-based catalysts, tin-based catalysts such as dibutyltin oxide, calcium acetate, calcium acetate hydrate, tin acetate, tin disulfide, tin oxide, and 2-ethylhexanetin, zinc acetate, antimony trioxide, and germanium dioxide.
- titanium-based catalysts are preferred because they facilitate the production of polyester resins with reduced total VOCs (TVOC: Total Volatile Organic Compound).
- the toner of the present invention preferably has a total content of antimony and tin of less than 1000 ppm, and therefore it is not preferable to use a tin-based catalyst or antimony trioxide as the catalyst.
- titanium catalysts include titanium alkoxide compounds having an alkoxy group, titanium carboxylate compounds, titanyl carboxylate, titanyl carboxylate salts, and titanium chelate compounds.
- titanium alkoxide compounds having an alkoxy group include tetramethoxytitanium, tetraethoxytitanium, tetrapropoxytitanium, tetrabutoxytitanium, tetrapentoxytitanium, and tetraoctoxytitanium.
- titanium carboxylate compounds include titanium formate, titanium acetate, titanium propionate, titanium octanoate, titanium oxalate, titanium succinate, titanium maleate, titanium adipate, titanium sebacate, titanium hexanetricarboxylate, titanium isooctanetricarboxylate, titanium octanetetracarboxylate, titanium decanetetracarboxylate, titanium benzoate, titanium phthalate, titanium terephthalate, titanium isophthalate, titanium 1,3-naphthalenedicarboxylate, titanium 4,4-biphenyldicarboxylate, titanium 2,5-toluenedicarboxylate, titanium anthracenedicarboxylate, titanium trimellitate, titanium 2,4,6-naphthalenetricarboxylate, titanium pyromelliticate, and titanium 2,3,4,6-naphthalenetetracarboxylate.
- titanium tetrabutoxide is preferred.
- the titanium catalyst may be used alone
- the toner may contain a colorant. Any known colorant can be used as the colorant contained in the toner of the present invention. Specific examples of the colorant include carbon black, aniline blue, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, Hansa yellow, rhodamine dyes and pigments, chrome yellow, quinacridone dyes, benzidine yellow, rose bengal, triallylmethane dyes, monoazo dyes, disazo dyes, and condensed azo dyes and pigments, and any known dyes and pigments can be used alone or in combination.
- the colorant include carbon black, aniline blue, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, Hansa yellow, rhodamine dyes and pigments, chrome yellow, quinacridone dyes, benzidine yellow, rose bengal, triallylmethane dyes, monoazo dyes, disazo dyes, and condensed azo dyes and pigments, and any known dyes and pigments can be used alone or in combination.
- the magenta toner preferably contains a quinacridone dye/pigment and/or a monoazo dye/pigment.
- the black toner preferably contains carbon black.
- the cyan toner preferably contains a copper phthalocyanine dye or pigment.
- the yellow toner preferably contains at least one dye/pigment selected from monoazo-based, disazo-based, and condensed azo-based dyes/pigments.
- cyan examples include C.I. Pigment Blue 15:3 and C.I. Pigment Blue 15:4; yellow includes C.I. Pigment Yellow 74, C.I. Pigment Yellow 83, which is a disazo dye/pigment, and C.I. Pigment Yellow 93, C.I. Pigment Yellow 155, C.I. Pigment Yellow 180, and C.I. Pigment Yellow 185, and magenta includes C.I. Pigment Red 48:1, C.I. Pigment Red 53:1, C.I. Pigment Red 57:1, and C.I. Pigment Red 5, as well as quinacridone dye/pigment C.I. Pigment Red 122 and C.I. Pigment Red 209, and monoazo dye/pigment C. Examples include CI Pigment Red 269 (238), etc.
- the colorant in a proportion of 3 to 20% by mass relative to the total mass (100% by mass) of the toner base particles.
- the toner may further contain a wax, and by containing a wax, it is possible to improve low-temperature fixability and high-temperature offset property.
- the wax may be contained in any form in the toner, and for example, the wax may be present in a form in which the binder resin and the wax are partially or entirely compatible with each other, the core may be separated as a domain and encapsulated, the shell may be separated as a domain and encapsulated, or the wax may be present separated on the surface of the toner.
- the toner contains an ester-based wax.
- ester waxes examples include ester waxes having a long-chain aliphatic group, such as behenyl behenate, montanic acid ester, stearyl stearate, and erythritol tetrabehenate.
- monoester waxes containing primarily C18 and/or C22 hydrocarbons are more preferred, and among these, behenyl behenate, stearyl behenate, behenyl stearate, and those containing primarily these are particularly preferred from the viewpoints of low dust and low-temperature fixation.
- the number of carbon atoms in one molecule of the ester wax is preferably 36 or more, and more preferably 40 or more.
- the number of carbon atoms in one molecule of the ester wax is preferably 95 or less, more preferably 60 or less, even more preferably 48 or less, and particularly preferably 44 or less.
- the toner may contain other waxes in addition to the ester wax, or other waxes may be used in combination with the ester wax.
- examples include olefin waxes such as low-molecular-weight polyethylene, low-molecular-weight polypropylene, and copolymerized polyethylene; paraffin wax; vegetable waxes such as hydrogenated castor oil and carnauba wax; ketones having a long-chain alkyl group such as distearyl ketone; silicones having an alkyl group; higher fatty acids such as stearic acid; higher fatty acid amides such as oleic acid amide and stearic acid amide; etc.
- Preferred examples include hydrocarbon waxes such as paraffin wax and Fischer-Tropsch wax; and silicone waxes.
- the amount of wax contained in the toner is preferably 3 to 20% by mass, more preferably 5 to 10% by mass, based on the total mass (100% by mass) of the toner base particles.
- the present toner may contain a charge control agent to improve the charging characteristics of the toner.
- a charge control agent to improve the charging characteristics of the toner.
- Any known charge control agent can be used.
- charge control agents for positive charging include nigrosine dyes, amino group-containing vinyl copolymers, quaternary ammonium salt compounds, polyamine resins, etc.
- charge control agents for negative charging include metal-containing azo dyes containing metals such as chromium, zinc, iron, cobalt, and aluminum, and salts and metal complexes of salicylic acid or alkylsalicylic acid with the above metals.
- the amount of the charge control agent is preferably from 0.1 to 25% by mass, more preferably from 1 to 15% by mass, based on the total mass (100% by mass) of the toner.
- the charge control agent may be mixed inside the toner base particles or may be attached to the surface of the toner base particles.
- the toner contains an external additive to improve the fluidity and charge controllability of the toner.
- the external additive is usually attached to the surface of the toner base particles, but the degree to which the external additive is embedded in the base particles may be in any state. That is, a part or all of the external additive may be attached to the base particle surface in a point-contact manner or embedded therein, and a part or all of the external additive may be present in a dispersed or aggregated state on the base particle surface.
- the particle size of the external additive particles be such that the ratio (particle size of the external additive particles) / (average particle size of the toner base particles) is in the range of 0.1% to 5% of the average particle size of the toner base particles.
- External additives can be selected from a variety of inorganic or organic fine particles. Two or more types of external additives may be used in combination.
- Inorganic fine particles that can be used include various carbides such as silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, vanadium carbide, tantalum carbide, niobium carbide, tungsten carbide, chromium carbide, molybdenum carbide, and calcium carbide; various nitrides such as boron nitride, titanium nitride, and zirconium nitride; various borides such as zirconium boride; various oxides such as titanium oxide, calcium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, copper oxide, aluminum oxide, cerium oxide, silica, and colloidal silica; various titanate compounds such as calcium titanate, magnesium titanate, and strontium titanate; phosphate compounds such as calcium phosphate; sulfides such as molybdenum disulfide; fluorides such as magnesium fluoride and carbon fluoride; various metal soaps such as aluminum stearate, calcium
- organic fine particles fine particles of styrene-based resin, acrylic-based resin, epoxy-based resin, melamine-based resin, etc. can be used. Furthermore, charging stability can be improved by using fine particles containing fluorine atoms.
- silica, titanium oxide, alumina, zinc oxide, various carbon blacks, and conductive carbon black are particularly suitable.
- the external additives used may be inorganic or organic fine particles whose surfaces have been subjected to a surface treatment such as hydrophobization using a treatment agent such as a silane coupling agent such as hexamethyldisilazane (HMDS) or dimethyldichlorosilane (DMDS), a titanate-based coupling agent, a silicone oil treatment agent such as silicone oil, dimethylsilicone oil, modified silicone oil, or amino-modified silicone oil, silicone varnish, a fluorine-based silane coupling agent, a fluorine-based silicone oil, or a coupling agent having an amino group or a quaternary ammonium base. Two or more of these treatment agents may also be used in combination.
- a silane coupling agent such as hexamethyldisilazane (HMDS) or dimethyldichlorosilane (DMDS)
- HMDS hexamethyldisilazane
- DMDS dimethyldichlorosilane
- the amount of external additive added is preferably 1.0 part by mass or more, particularly preferably 1.5 parts by mass or more, and preferably 6.5 parts by mass or less, particularly preferably 5.5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the toner base particles.
- conductive fine particles may be used as an external additive from the perspective of charge control.
- conductive fine particles include metal oxides such as conductive titanium oxide, silica, and magnetite, or those doped with a conductive substance; organic fine particles in which a polymer having conjugated double bonds, such as polyacetylene, polyphenylacetylene, or poly-p-phenylene, is doped with a conductive substance such as a metal; and carbon, typified by carbon black and graphite. From the perspective of imparting conductivity without impairing the fluidity of the toner, conductive fine particles such as conductive titanium oxide or those doped with a conductive substance are more preferred.
- the lower limit of the content of the conductive fine particles, relative to 100 parts by mass of the toner base particles, is preferably 0.05 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more, and particularly preferably 0.2 parts by mass or more.
- the upper limit of the content of the conductive fine particles is preferably 3 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or less, and particularly preferably 1 part by mass or less.
- the volume median particle diameter (Dv50) of the present toner is preferably 7.0 ⁇ m or less, more preferably 6.5 ⁇ m or less, and even more preferably 6.3 ⁇ m or less.
- the volume median particle diameter (Dv50) of the present toner is preferably 3.0 ⁇ m or more, more preferably 4.0 ⁇ m or more, even more preferably 4.5 ⁇ m or more, even more preferably 5.0 ⁇ m or more, even more preferably 5.5 ⁇ m or more, and particularly preferably 6.0 ⁇ m or more.
- volume median particle diameter (Dv50) in the present invention is measured by the method described in the Examples section below and is defined as the value measured in this manner.
- the volume median particle diameter (Dv50) is also defined as the value measured on toner particles that include toner base particles and external additives and are finally obtained in the manufacturing process.
- the shape of the toner preferably has an average circularity of 0.92 or more, more preferably 0.95 or more, and even more preferably 0.96 or more, as measured using a flow particle image analyzer FPIA-3000 (manufactured by Malvern Instruments).
- the average circularity is preferably 0.99 or less, more preferably 0.98 or less, and even more preferably 0.97 or less.
- the present toner can be produced by producing the present toner base particles by a known method and externally adding an external additive to the present toner base particles.
- each raw material is prepared as particles smaller than the toner base particles, and these are mixed, aggregated, and aged to obtain toner base particles.
- fine particles of a binder resin and, if necessary, colorant particles, wax, a charge control agent, etc. are mixed, aggregated, and aged (heat fused), and then filtered, washed, and dried to obtain toner base particles.
- the binder resin fine particles can be obtained by polycondensing raw material monomers to obtain a binder resin, and then mixing and emulsifying the obtained binder resin with an aqueous medium.
- polyester resin fine particles as an aqueous emulsion by emulsification.
- the binder resin is mixed with an aqueous medium and emulsified by applying shear force, whereby primary polymer particles of the binder resin can be obtained.
- emulsifiers for applying shear force examples include homogenizers, homomixers, pressure kneaders, extruders, and media dispersers. If the viscosity of the binder resin during emulsification is high and the primary resin particles do not become small enough to reach the desired particle size, an emulsifier capable of pressurizing the resin to atmospheric pressure or higher can be used to raise the temperature to the higher of either the melting point or the glass transition temperature of the resin, thereby emulsifying the resin in a state where the viscosity of the resin is reduced, thereby obtaining primary particles of the desired particle size.
- Another method for lowering resin viscosity is to mix an organic solvent into the binder resin beforehand.
- organic solvents include ketone-based solvents such as tetrahydrofuran (THF), methyl acetate, ethyl acetate, and methyl ethyl ketone, and benzene-based solvents such as benzene, toluene, and xylene.
- ketone-based solvents such as tetrahydrofuran (THF), methyl acetate, ethyl acetate, and methyl ethyl ketone
- benzene-based solvents such as benzene, toluene, and xylene.
- alcohol-based solvents such as ethanol and isopropyl alcohol may be added to the water or resin to improve compatibility with aqueous media and control particle size distribution. If an organic solvent is added, it must be removed from the emulsion after emulsification. Methods for removing
- salts such as sodium chloride and potassium chloride, ammonia, etc. may be added to control particle size distribution, and emulsifiers and dispersants may also be added.
- emulsifiers can be used, but one or more emulsifiers selected from cationic surfactants, anionic surfactants, and nonionic surfactants can be used in combination. Of these, anionic surfactants are preferred from the standpoints of ease of particle production, cleanability, and waste liquid treatment.
- cationic surfactants include dodecyl ammonium chloride, dodecyl ammonium bromide, dodecyl trimethyl ammonium bromide, dodecyl pyridinium chloride, dodecyl pyridinium bromide, and hexadecyl trimethyl ammonium bromide.
- Anionic surfactants include, for example, fatty acid soaps such as sodium stearate and sodium dodecanoate, sodium dodecyl sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, and sodium lauryl sulfate.
- nonionic surfactants include polyoxyethylene dodecyl ether, polyoxyethylene hexadecyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene sorbitan monooleate ether, and monodecanoyl sucrose.
- Dispersants include, for example, water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and sodium polyacrylate; and inorganic compounds such as tricalcium phosphate, aluminum hydroxide, calcium sulfate, calcium carbonate, and barium carbonate.
- water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and sodium polyacrylate
- inorganic compounds such as tricalcium phosphate, aluminum hydroxide, calcium sulfate, calcium carbonate, and barium carbonate.
- the amount of emulsifier and dispersant used is preferably 0.01 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of binder resin.
- phase inversion emulsification may also be used as a method for emulsifying a binder resin obtained by any polymerization method by mixing it with an aqueous medium.
- the phase inversion emulsification method involves adding an organic solvent, neutralizing agent, and dispersion stabilizer to the binder resin as needed, adding an aqueous medium dropwise under stirring to obtain emulsified particles, and then removing the organic solvent from the resin dispersion to obtain an emulsion.
- the organic solvent may be the same as the organic solvent mentioned above. Common acids and alkalis such as nitric acid, hydrochloric acid, sodium hydroxide, and ammonia may be used as neutralizing agents.
- the median diameter (D50) of the polymer primary particles of the binder resin (hereinafter also referred to as resin primary particles) is preferably 100 nm or more, more preferably 150 nm or more, and even more preferably 180 nm or more.
- the median diameter (D50) of the resin primary particles is preferably 350 nm or less, more preferably 300 nm or less, and even more preferably 280 nm or less.
- the median diameter (D50) of the primary particles of the binder resin is measured by the method described in the Examples section below.
- the resin primary particles, and if necessary, colorant particles, a charge control agent, wax, etc. are mixed simultaneously or sequentially. From the viewpoint of uniformity of composition and particle size, it is preferable to prepare dispersions of the respective components in advance, i.e., a resin primary particle dispersion, if necessary, a colorant particle dispersion, a charge control agent dispersion, and a wax microparticle dispersion, and then mix them to obtain a mixed dispersion.
- the primary particles of the core binder resin and the primary particles of the shell binder resin may be charged at the same time, or some or all of the primary particles of the core binder resin may be aggregated with other components and then the primary particles of the shell binder resin may be added.
- the shell component When primary particles of the core binder resin (also referred to as the core component) and primary particles of the shell binder resin (also referred to as the shell component) are charged simultaneously, if the polarity of the shell component is designed so that it is thermodynamically intermediate in polarity between the core component and the medium (e.g., water), the shell component will spontaneously adhere to the periphery of the core component.
- the core binder resin also referred to as the core component
- the shell component the polarity of the shell component is designed so that it is thermodynamically intermediate in polarity between the core component and the medium (e.g., water)
- the shell component When adhering the shell component in a wet medium such as water and/or organic solvent, it is preferable to add the shell component after the composition of the raw materials for the core component has been determined (when toner base particles are produced by aggregating particles smaller than the toner base particles, some or all of the core component has been aggregated), as this allows the shell component to be more easily positioned on the surface of the core component.
- a wet medium such as water and/or organic solvent
- the shell component may be added once or multiple times.
- the shell component added the first time may be different from the shell component added the next time or thereafter, and any combination may be used.
- the internal temperature was raised to 34.0 ° C. over 40 minutes, and then raised to 38.0 ° C. over 90 minutes.
- the volume median particle size (Dv50) was measured using a Multisizer and was found to be 5.46 ⁇ m.
- the resulting dispersion was extracted and filtered using a No. 5C filter paper manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd., under suction with an aspirator.
- the cake remaining on the filter paper was transferred to a stainless steel container equipped with a stirrer (propeller blade), and ion-exchanged water with an electrical conductivity of 1 ⁇ S/cm was added and stirred to disperse uniformly, followed by stirring for 30 minutes. This process was repeated until the electrical conductivity of the filtrate reached 2 ⁇ S/cm, after which the resulting cake was dried for 48 hours in a fan dryer set at 30°C, yielding toner base particles B1.
- toner base particles B1 100 parts
- 1.5 parts of large particle size silica RX50 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
- 2.0 parts of large particle size silica NAX50 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
- 0.6 parts of small particle size silica R812 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
- the core/shell structure of this toner T1 is as shown in Table 3.
- the toner T1 obtained in Example 1 does not contain any bisphenol A derivatives, trimellitic anhydride components, antimony, or tin in its manufacturing process, and therefore does not substantially contain these components.
- Example 2 Toner T2 was produced in the same manner as Toner T1, except that in Example 1, Amorphous Polyester Dispersion P2 was used in an amount such that the solid content was 73 parts, Crystalline Polyester Dispersion C1 was used in an amount such that the solid content was 5 parts, and Amorphous Polyester Dispersion P2 for the shell was changed to Amorphous Polyester Dispersion P3.
- the core/shell structure of this toner T2 is as shown in Table 3.
- Toner T3 was prepared in the same manner as Toner T1 in Example 1, except that the crystalline polyester dispersion C1 was used in an amount such that the solid content was 10 parts, the wax dispersion W1 was used in an amount of 0.0 parts (no addition), and the amorphous polyester dispersion P2 for the shell was changed to the amorphous polyester dispersion P1.
- the core/shell structure of this toner T3 is as shown in Table 3.
- Example 4 Toner T4 was produced in the same manner as Toner T1, except that in Example 1, Amorphous Polyester Dispersion P2 was used in an amount such that the solid content was 68 parts, Crystalline Polyester Dispersion C1 was used in an amount such that the solid content was 10 parts, and Amorphous Polyester Dispersion P2 for the shell was changed to Amorphous Polyester Dispersion P3.
- the core/shell structure of this toner T4 is as shown in Table 3.
- Example 5 Toner T5 was produced in the same manner as Toner T1, except that in Example 1, amorphous polyester dispersion P2 was used in an amount such that the solid content was 68 parts, crystalline polyester dispersion C1 was used in an amount such that the solid content of crystalline polyester dispersion C2 was 10 parts, and amorphous polyester dispersion P2 for the shell was changed to amorphous polyester dispersion P3.
- the core/shell structure of this toner T5 is as shown in Table 3.
- Example 6 Toner T6 was produced in the same manner as Toner T1, except that in Example 1, Amorphous Polyester Dispersion P2 was used in an amount such that the solid content of Amorphous Polyester Dispersion P1 was 68 parts, and Crystalline Polyester Dispersion C1 was used in an amount such that the solid content was 10 parts, and Amorphous Polyester Dispersion P2 for the shell was changed to Amorphous Polyester Dispersion P1.
- the core/shell structure of this toner T6 is as shown in Table 3.
- Toner T7 was produced in the same manner as Toner T1 in Example 1, except that Amorphous Polyester Dispersion P2 was added in an amount such that the solid content of Amorphous Polyester Dispersion P1 was 78 parts, Crystalline Polyester Dispersion C1 was added in an amount of 0.0 part (no addition), and Amorphous Polyester Dispersion P2 for the shell was changed to Amorphous Polyester Dispersion P1.
- the core/shell structure of this toner T7 is as shown in Table 3.
- Toner T8 was produced in the same manner as Toner T1 in Example 1, except that Amorphous Polyester Dispersion P2 was used in an amount such that the solid content was 78 parts, Crystalline Polyester Dispersion C1 was used in an amount of 0.0 parts (no addition), and Amorphous Polyester Dispersion P2 for the shell was changed to Amorphous Polyester Dispersion P1.
- the core/shell structure of this toner T8 is as shown in Table 3.
- Toner T10 was produced in the same manner as Toner T1, except that in Example 1, Amorphous Polyester Dispersion P2 was used in an amount such that the solid content was 73 parts, Crystalline Polyester Dispersion C1 was used in an amount such that the solid content of Crystalline Polyester Dispersion C3 was 5.0 parts, and Amorphous Polyester Dispersion P2 for the shell was changed to Amorphous Polyester Dispersion P3.
- the core/shell structure of this toner T10 is as shown in Table 3.
- Toner T11 was produced in the same manner as Toner T1 in Example 1, except that Amorphous Polyester Dispersion P2 was added in an amount such that the solids content of Amorphous Polyester Dispersion P5 was 78 parts, Crystalline Polyester Dispersion C1 was added in an amount of 0.0 part (no addition), and Amorphous Polyester Dispersion P2 for the shell was changed to Amorphous Polyester Dispersion P1.
- the core/shell structure of this toner T11 is as shown in Table 3.
- Toner T12 was produced in the same manner as Toner T1 in Example 1, except that Amorphous Polyester Dispersion P2 was added in an amount such that the solids content of Amorphous Polyester Dispersion P4 was 78 parts, Crystalline Polyester Dispersion C1 was added in an amount of 0.0 part (no addition), and Amorphous Polyester Dispersion P2 for the shell was changed to Amorphous Polyester Dispersion P1.
- the core/shell structure of this toner T12 is as shown in Table 3.
- Toner T13 was produced in the same manner as Toner T1, except that in Example 1, Amorphous Polyester Dispersion P2 was used in an amount such that the solid content was 85 parts, Wax Dispersion W1 was used in an amount such that the solid content was 10.0 parts, and Amorphous Polyester Dispersion P2 for the shell was used in an amount such that the solid content was 0.0 parts (no addition).
- the core/shell structure of this toner T13 is as shown in Table 3.
- the toners T1 to T13 thus obtained were subjected to quantitative analysis of bisphenol A, bisphenol A (EO adduct), bisphenol A (PO adduct), trimellitic acid, tin, and antimony.
- the quantitative analysis method was as described above.
- the total contents of bisphenol A, bisphenol A (EO adduct) and bisphenol A (PO adduct) were all 50 ppm or less.
- the total content of trimellitic anhydride and trimellitic acid was 10 ppm or less.
- the tin content was less than 10 ppm in all cases, and the antimony content was 1 ppm or less in all cases.
- the volume median particle diameter (Dv50) and average circularity of the obtained toners T1 to T13 were measured. The results are shown in Table 4.
- the complex viscosity and sieving residual ratio of the obtained toners T1 to T13 were measured. The results are shown in Table 5.
- the obtained toner was used to print an unfixed toner image with a toner adhesion amount of approximately 0.6 mg/cm2 on a PET film (Diafoil T-600E, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) using a commercially available printer equipped with a non-magnetic single-component developing rubber roller, a metal blade, and an organic photoreceptor charged by a charging roller (PCR) at a printing speed of 16 ppm, and the fixing unit was removed.
- the heat roll fixing machine used had a roller diameter of 27 mm, a nip width of 9 mm, and a heater on the upper roller.
- the roller surface was made of PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), and silicone oil was not applied.
- the roller surface temperature was set to 130°C, and fixing was performed at a fixing speed of 229 mm/sec to prepare an evaluation sample.
- Cellotape registered trademark
- the area percentage (%) of toner remaining on the PET film of the evaluation sample was measured, assuming the area adhered with the Cellotape (registered trademark) to be 100%. Low-temperature fixability was evaluated from this area percentage using the following evaluation criteria.
- the evaluation results are shown in Table 5. (Evaluation criteria) Good: 70% or more of the toner remained on the PET film.
- ⁇ 40% or more but less than 70% of the toner remained on the PET film.
- x Toner remained on less than 40% of the PET film, or the fixed image was offset.
- the obtained toner was used in a commercially available printer equipped with a non-magnetic single-component developing rubber roller, a metal blade, and an organic photoreceptor charged by a charging roller (PCR), with the fixing unit removed, at a printing speed of 16 ppm, to print an unfixed toner image with a deposition amount of approximately 0.8 mg/ cm2 on glossy PET-coated recording paper (water-resistant paper Kareka, manufactured by Kokusai Pulp & Paper Co., Ltd.) using two toner cartridges.
- the heat roll fixing machine used had a roller diameter of 27 mm, a nip width of 9 mm, and a fixing speed of 95 mm/sec.
- the upper roller had a heater, the roller surface was made of PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), and silicone oil was not applied.
- the roller surface temperature was set to 150°C, and recording paper bearing an unfixed toner image with a deposition amount of approximately 0.8 mg/ cm2 was transported to the fixing nip, resulting in a fixed image.
- An abrasion test was performed by scraping the fixed image with a vertically placed flathead screwdriver.
- the tip width of the flathead screwdriver was 1 mm, and a weight of 250 g was applied to the tip.
- the travel distance was 2 cm, and a total of three reciprocal abrasion tests were performed.
- the travel speed was approximately 1 cm/s, and the angle between the travel direction and the tip of the flathead screwdriver was 90°.
- the degree of abrasion was visually observed and evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 5. (Evaluation criteria) ⁇ : No scraping was performed at all, or scraping left one or less small white dots. ⁇ : The length of the scraped line was less than 3 mm, or multiple small white dots were found. ⁇ : The length of the scraped line was 3 mm or more.
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Abstract
少なくとも母粒子及び外添剤を含むトナーであって、前記母粒子が、非晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含有し、測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満であるトナー。
Description
本発明は、フィルムへの印刷において十分な低温定着性を有しながら印刷画像の強度に優れたトナーと、このトナーを含有するトナーカートリッジ及び画像形成装置、並びにこのトナーの製造方法に関する。
静電荷像現像用トナーは、プリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において、静電荷像を可視化する画像形成に用いられている。電子写真方式による画像の形成を例にとると、先ず感光体ドラム上に静電潜像を形成する。次いで、この静電潜像をトナーにより現像した後、転写紙等の印刷媒体に転写し、トナーを加熱して定着させることによって画像形成が行われる。
近年、オフィスプリント用や家庭プリント用のプリンタや複写機のみならず、ラベル印刷機などに代表される商業用印刷機においてもトナーを用いたマシンが使用されており、用途が拡大している。
静電荷像現像用トナーは、結着樹脂、着色剤、ワックスなどを含有するトナー母粒子の表面に、シリカ等の固体微粒子を外添剤として付着させてなる構成のものが一般的である。トナー母粒子の結着樹脂としては、通常、スチレンアクリル樹脂やポリエステル樹脂が用いられている。
印刷媒体に画像を形成する際、トナーを定着させるためにトナーを加熱するが、この加熱のための電力が複写機などの画像形成装置の消費電力の大部分を占めている。このため、トナーには、より低い温度で定着する性質(低温定着性)が求められている。
前述の商業印刷においては、印刷媒体が従来の紙のみならずポリプロピレン(PP)やポリエチレンテレフタラート(PET)などのプラスチックフィルムが用いられることが多い。これらのプラスチックフィルムは、熱をかけすぎると変質してしまう事から、従来の紙媒体における低温定着性よりも更に優れた低温定着性が求められる。
また、トナーの粘性によっては、印刷画像の強度が低く、脆くなってしまうという問題も存在する。
また、トナーの粘性によっては、印刷画像の強度が低く、脆くなってしまうという問題も存在する。
従来、低温定着性に優れたトナーとして、コア粒子の表面にシェルを設けたコアシェル構造の静電荷像現像用トナーにおいて、コアの結着樹脂としてスチレンアクリル樹脂を用い、シェルの結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂を用い、このシェルの結着樹脂として所定の低粘度を有するもの、具体的には、70℃における貯蔵弾性率(G’(70℃))が500000Pa以上であり、かつ、100℃における貯蔵弾性率(G’(100℃))が5000Pa以下であるものを用いた静電荷像現像用トナーが提案されている(特許文献1)。
また、前述の商業印刷において、特に食品包装などに用いられるラベル印刷機などで使用する静電荷像現像用トナーとしては、環境負荷が低いという性能が求められることもある。具体的には、特に環境ホルモンとして知られるビスフェノールAは問題視されており、これを含有しないトナーが求められている。また、その他の人体有害性の物質や揮発性有機化合物(VOC)についても、トナー中の含有量をできる限り少なくすることが望まれている。
従来、低温定着性に優れたトナーとして、特許文献1のようなトナーがあるが、プラスチックフィルムへの印刷用途として用いるには低温定着性が不十分であった。また、印刷画像についてもより強度の高いものが望まれている。
本発明は、上記従来技術の問題を解決し、フィルムへの印刷において十分な低温定着性を有し、さらに印刷画像の強度にも優れるトナーを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ね、母粒子及び外添剤を少なくとも含むトナーであって、前記母粒子が、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を含有し、測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満であるものを用いることで上記課題を解決できることを知見した。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
[1] 少なくとも母粒子及び外添剤を含むトナーであって、
前記母粒子が、非晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、
当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満である、トナー。
前記母粒子が、非晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、
当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満である、トナー。
[2]前記母粒子がコアシェル構造を有する[1]に記載のトナー。
[3] 前記トナー中のビスフェノールA及びその他のビスフェノール構造を有する化合物の合計含有量が100ppm未満である[1]又は[2]に記載のトナー。
[4] 前記トナー中の無水トリメリット酸及びトリメリット酸の合計含有量が1000ppm未満である[1]~[3]のいずれかに記載のトナー。
[5] 前記トナー中のアンチモン及びスズの合計含有量が1000ppm未満である[1]~[4]のいずれかに記載のトナー。
[6] 前記結晶性ポリエステル樹脂の融点が62℃以上90℃以下である[1]~[5]のいずれかに記載のトナー。
[7] 前記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度が45℃以上65℃以下である[1]~[6]のいずれかに記載のトナー。
[8]前記非晶性ポリエステル樹脂の酸価が4mgKOH/g以上20mgKOH/g以下である[1]~[7]のいずれかに記載のトナー。
[9] 前記80℃における複素粘度が30000Pa・s以下である[1]~[8]のいずれかに記載のトナー。
[10] 前記110℃における複素粘度が1000Pa・s以下である[1]~[9]のいずれかに記載のトナー。
[11] 前記結晶性ポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタレート以外のポリエステル樹脂である[1]~[10]のいずれかに記載のトナー。
[12] 示差走査熱量測定(DSC)において、200℃以上の温度域に結晶融解ピークをもたない[1]~[11]のいずれかに記載のトナー。
[13] 前記非晶性ポリエステル樹脂が、ポリエステルを形成する構造として2種以上の脂肪族多価アルコールに由来する構造を有する[1]~[12]のいずれかに記載のトナー。
[14] 前記脂肪族多価アルコールとして、分岐鎖型の脂肪族多価アルコールを含む[13]に記載のトナー。
[15] 前記脂肪族多価アルコールとして、2価のアルコールと3価以上のアルコールを含む[13]又は[14]に記載のトナー。
[16] 前記母粒子が、さらに着色剤を含有する[1]~[15]のいずれかに記載のトナー。
[17] 体積中位粒径(Dv50)が3.0μm以上7.0μm以下である[1]~[16]のいずれかに記載のトナー。
[18] 平均円形度が0.92以上0.99以下である[1]~[17]のいずれかに記載のトナー。
[19] [1]~[18]のいずれかに記載のトナーを含有するトナーカートリッジ。
[20] [1]~[18]のいずれかに記載のトナーを含有する画像形成装置。
[21] 少なくとも、重合体一次粒子の製造工程、凝集工程、熟成工程及び外添工程を有するトナーの製造方法であって、
前記トナーが、母粒子及び外添剤を少なくとも含むトナーであり、
前記母粒子が、非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂及び着色剤を含有し、
前記トナーの、測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、
当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満であり、
前記重合体一次粒子が乳化重合法によって得られる、トナーの製造方法。
前記トナーが、母粒子及び外添剤を少なくとも含むトナーであり、
前記母粒子が、非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂及び着色剤を含有し、
前記トナーの、測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、
当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満であり、
前記重合体一次粒子が乳化重合法によって得られる、トナーの製造方法。
本発明によれば、フィルムへの印刷において十分な低温定着性を有し、さらに印刷画像の強度にも優れるトナーと、このトナーを含有するトナーカートリッジ及び画像形成装置、ないし、このトナーの製造方法が提供される。
以下、本発明を実施するための形態(以下、発明の実施の形態)について詳細に説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。
本明細書において「X~Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」或いは「好ましくはYより小さい」の意も包含する。
また、「X以上」(Xは任意の数字)或いは「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、「Xより大きいことが好ましい」或いは「Y未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
また、「X以上」(Xは任意の数字)或いは「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、「Xより大きいことが好ましい」或いは「Y未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
[トナー]
本発明の実施形態に係るトナー(以下「本トナー」と称する。)は、少なくとも母粒子及び外添剤を含むトナーであり、前記母粒子が、非晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含有し、測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満である。
本発明の実施形態に係るトナー(以下「本トナー」と称する。)は、少なくとも母粒子及び外添剤を含むトナーであり、前記母粒子が、非晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含有し、測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満である。
前記母粒子は、さらに着色剤及び/又はワックスを含有してもよく、着色剤及びワックスを含有することが好ましい。また、前記母粒子は、必要に応じてさらに帯電制御剤やその他の成分を含有してもよい。
<複素粘度>
本トナーの、測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度は100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度は2000Pa・s以下である。両者がそれぞれこの範囲であることにより、所定の温度がかかった際に一気に印刷媒体上へと融着し、特にフィルムへの印刷において十分な低温定着性を有するトナーとなる。
本トナーの80℃における複素粘度は、フィルムへの印刷において100℃以下の温度で定着する場合の観点から、100000Pa・s以下であることが好ましく、50000Pa・s以下であることがより好ましく、30000Pa・s以下であることがさらに好ましい。一方、80℃における複素粘度は、印刷画像の強度の観点から、10000Pa・s以上であることが好ましく、20000Pa・s以上であることがより好ましい。
本トナーの110℃における複素粘度は、低温定着性の観点から、2000Pa・s以下であることが好ましく、1500Pa・s以下であることがより好ましく、1000Pa・s以下であることがさらに好ましい。一方、110℃における複素粘度は、印刷画像の強度の観点から、400Pa・s以上であることが好ましく、600Pa・s以上であることがより好ましい。
80℃ないし110℃における前記複素粘度は、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
本トナーの、測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度は100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度は2000Pa・s以下である。両者がそれぞれこの範囲であることにより、所定の温度がかかった際に一気に印刷媒体上へと融着し、特にフィルムへの印刷において十分な低温定着性を有するトナーとなる。
本トナーの80℃における複素粘度は、フィルムへの印刷において100℃以下の温度で定着する場合の観点から、100000Pa・s以下であることが好ましく、50000Pa・s以下であることがより好ましく、30000Pa・s以下であることがさらに好ましい。一方、80℃における複素粘度は、印刷画像の強度の観点から、10000Pa・s以上であることが好ましく、20000Pa・s以上であることがより好ましい。
本トナーの110℃における複素粘度は、低温定着性の観点から、2000Pa・s以下であることが好ましく、1500Pa・s以下であることがより好ましく、1000Pa・s以下であることがさらに好ましい。一方、110℃における複素粘度は、印刷画像の強度の観点から、400Pa・s以上であることが好ましく、600Pa・s以上であることがより好ましい。
80℃ないし110℃における前記複素粘度は、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
本トナーの前記複素粘度を上記好適範囲とする方法としては、例えば、本トナーの製造時、或いは本トナーの成分組成において、以下の(1)~(5)のような工夫などを行うことが挙げられる。
(1) 非晶性ポリエステルの分子量や架橋率を下げる。
(2) コアシェルトナーの場合にはコアの割合を増やす。
(3) コア中に結晶性ポリエステルを分散させる。
(4) コア中に融点の低いワックスを分散させる。
(5) コア中に可塑剤を分散させる。
(1) 非晶性ポリエステルの分子量や架橋率を下げる。
(2) コアシェルトナーの場合にはコアの割合を増やす。
(3) コア中に結晶性ポリエステルを分散させる。
(4) コア中に融点の低いワックスを分散させる。
(5) コア中に可塑剤を分散させる。
<残存率>
本トナーは、当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満である。前記残存率がこの範囲であることにより、トナーを定着した際に結着樹脂の脆さによる印刷画像の強度の低下が抑えられる。
本トナーの前記残存率は、印刷画像の強度の観点から、5%未満であることが好ましく、1%未満であることがより好ましく、0.5%未満であることがさらに好ましい。また、同様の観点から、前記残存率は0%であること、すなわち、ふるい上にトナーが残存しないことが最も好ましい。
本トナーは、当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満である。前記残存率がこの範囲であることにより、トナーを定着した際に結着樹脂の脆さによる印刷画像の強度の低下が抑えられる。
本トナーの前記残存率は、印刷画像の強度の観点から、5%未満であることが好ましく、1%未満であることがより好ましく、0.5%未満であることがさらに好ましい。また、同様の観点から、前記残存率は0%であること、すなわち、ふるい上にトナーが残存しないことが最も好ましい。
本トナーの前記残存率を上記上限未満とする方法としては、例えば、本トナーの製造時、或いは本トナーの成分組成において、以下の(1)~(5)ような工夫などを行うことが挙げられる。
(1) 非晶性ポリエステルの分子量や架橋率を上げる。
(2) コアシェルトナーの場合にはシェルの割合を増やす。
(3) コア中に結晶性ポリエステルを分散させる場合には室温でコア用の非晶性ポリエステルと分離するものを選択する。
(4) コア中に融点の高いワックスを分散させる。
(5) 外添剤の量を増やす。
(1) 非晶性ポリエステルの分子量や架橋率を上げる。
(2) コアシェルトナーの場合にはシェルの割合を増やす。
(3) コア中に結晶性ポリエステルを分散させる場合には室温でコア用の非晶性ポリエステルと分離するものを選択する。
(4) コア中に融点の高いワックスを分散させる。
(5) 外添剤の量を増やす。
<メカニズム>
トナーは一定の熱をかけることで溶融し、印刷媒体へと定着するが、より低温で溶融するためには、低い温度においても一定以下の粘度まで軟らかくなる必要がある。一方で、トナー全体の粘度が低すぎたり、トナーの粒子表面に軟らかい成分が偏在していると、トナーのブロッキングなどが起こりやすくなる。ブロッキングとは、ある程度の温度がかかった時にトナーが軟らかくなり、トナー粒子同士で接着してしまう現象である。この現象が発生するということは、室温などにおいても結着樹脂が軟らかくなっていることを意味し、樹脂の粘度が極端に低いトナーは、印刷された際に、トナー粒子同士における密着性が低いため、印刷画像の強度が低下してしまう。
本トナーは、母粒子の結着樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を含有する。非晶性ポリエステル樹脂は、一定以下の粘度まで軟らかくしても、分子内水素結合が存在することにより、分子同士の結びつきが強くなり、結果としてトナー粒子間における密着性が高くなるため、印刷画像の強度の低下を抑制することができる。さらに、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を併用すると、結晶性ポリエステル樹脂がシャープメルトすることにより、非晶性ポリエステル樹脂と相溶し、トナーを急激に低粘度化することが可能となる。即ち、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を併用することで、非晶性ポリエステル樹脂の粘度を必要以上に下げることなく、特定温度領域における定着性を上げることができると考えられる。
また、トナー母粒子をコアシェル構造とすると、低温定着性と印刷画像強度のバランスを取ることがより容易になる。
さらに、本トナーは、上記の非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を用いた上で、測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満である。
80℃及び110℃における複素粘度を前記範囲とすることにより、フィルム印刷などにおける低温定着温度(100℃以下)、及び、一般的な紙印刷における低温定着温度(100~140℃)において定着可能となる。具体的には、80℃及び110℃における複素粘度が前記範囲であると、100℃以下の低温領域でもトナーが充分軟らかくなり、フィルム媒体への密着性も充分となるため、低温領域でも定着性を十分に有するトナーとなると考えられる。
また、前記残存率を一定値未満とすることにより、定着後の室温においてもトナー粒子が一定程度の粘度、即ち強度を有し、印刷画像におけるトナー粒子間の密着性が担保されるため、印刷画像の密着性試験や耐擦性試験において有利なトナーとなると考えられる。
トナーは一定の熱をかけることで溶融し、印刷媒体へと定着するが、より低温で溶融するためには、低い温度においても一定以下の粘度まで軟らかくなる必要がある。一方で、トナー全体の粘度が低すぎたり、トナーの粒子表面に軟らかい成分が偏在していると、トナーのブロッキングなどが起こりやすくなる。ブロッキングとは、ある程度の温度がかかった時にトナーが軟らかくなり、トナー粒子同士で接着してしまう現象である。この現象が発生するということは、室温などにおいても結着樹脂が軟らかくなっていることを意味し、樹脂の粘度が極端に低いトナーは、印刷された際に、トナー粒子同士における密着性が低いため、印刷画像の強度が低下してしまう。
本トナーは、母粒子の結着樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を含有する。非晶性ポリエステル樹脂は、一定以下の粘度まで軟らかくしても、分子内水素結合が存在することにより、分子同士の結びつきが強くなり、結果としてトナー粒子間における密着性が高くなるため、印刷画像の強度の低下を抑制することができる。さらに、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を併用すると、結晶性ポリエステル樹脂がシャープメルトすることにより、非晶性ポリエステル樹脂と相溶し、トナーを急激に低粘度化することが可能となる。即ち、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を併用することで、非晶性ポリエステル樹脂の粘度を必要以上に下げることなく、特定温度領域における定着性を上げることができると考えられる。
また、トナー母粒子をコアシェル構造とすると、低温定着性と印刷画像強度のバランスを取ることがより容易になる。
さらに、本トナーは、上記の非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を用いた上で、測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満である。
80℃及び110℃における複素粘度を前記範囲とすることにより、フィルム印刷などにおける低温定着温度(100℃以下)、及び、一般的な紙印刷における低温定着温度(100~140℃)において定着可能となる。具体的には、80℃及び110℃における複素粘度が前記範囲であると、100℃以下の低温領域でもトナーが充分軟らかくなり、フィルム媒体への密着性も充分となるため、低温領域でも定着性を十分に有するトナーとなると考えられる。
また、前記残存率を一定値未満とすることにより、定着後の室温においてもトナー粒子が一定程度の粘度、即ち強度を有し、印刷画像におけるトナー粒子間の密着性が担保されるため、印刷画像の密着性試験や耐擦性試験において有利なトナーとなると考えられる。
<環境負荷について>
商業印刷用のラベル印刷機などの静電荷像現像用トナーとしては、低温定着性に加えて環境負荷が低いという性能を求められることが多い。食品包装用途などにおいては、生物の本来のホルモン作用をかく乱する物質である環境ホルモンが特に問題視されている。
ポリエステルトナーにおいては、耐オフセット性や低温定着性、帯電特性の制御の観点から、ポリエステル樹脂のモノマーとしてビスフェノールA誘導体を用いたものが一般的である。しかしながら、ビスフェノールAは、エストロゲン様作用(エストロゲン:女性ホルモン)を示すことが判明し、特定の受容体に特異的に結合して、受容体を活性化する物質として働くことが指摘され、内分泌かく乱物質である環境ホルモンだとして、近年、制限の動きが世界各国で強まっている。例えば欧州においては、2017年に欧州REACH規則における高懸念物質(SVHC)に追加されている。
また、ポリエステル樹脂の酸モノマーとして一般的に用いられる無水トリメリット酸についても、人体有害性(呼吸器感作性)の観点から使用を制限する動きがある。
さらに、ポリエステル樹脂の触媒として用いられる重金属触媒由来の重金属のコンタミネーションもできるだけ抑えることが望ましい。
商業印刷用のラベル印刷機などの静電荷像現像用トナーとしては、低温定着性に加えて環境負荷が低いという性能を求められることが多い。食品包装用途などにおいては、生物の本来のホルモン作用をかく乱する物質である環境ホルモンが特に問題視されている。
ポリエステルトナーにおいては、耐オフセット性や低温定着性、帯電特性の制御の観点から、ポリエステル樹脂のモノマーとしてビスフェノールA誘導体を用いたものが一般的である。しかしながら、ビスフェノールAは、エストロゲン様作用(エストロゲン:女性ホルモン)を示すことが判明し、特定の受容体に特異的に結合して、受容体を活性化する物質として働くことが指摘され、内分泌かく乱物質である環境ホルモンだとして、近年、制限の動きが世界各国で強まっている。例えば欧州においては、2017年に欧州REACH規則における高懸念物質(SVHC)に追加されている。
また、ポリエステル樹脂の酸モノマーとして一般的に用いられる無水トリメリット酸についても、人体有害性(呼吸器感作性)の観点から使用を制限する動きがある。
さらに、ポリエステル樹脂の触媒として用いられる重金属触媒由来の重金属のコンタミネーションもできるだけ抑えることが望ましい。
これらのことから、本トナーは、ビスフェノールA及びその他のビスフェノール構造を有する化合物の合計含有量が100ppm未満であることが好ましく、50ppm未満であることがより好ましく、10ppm未満であることがさらに好ましい。
従って、本トナーの製造に当っては、ビスフェノールA及びその他のビスフェノール構造を有する化合物を極力使用しないようにすることが好ましい。
なお、その他のビスフェノール構造を有する化合物とは、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加体などが主に挙げられる、特にエチレンオキサイド付加体(EO付加体)及びプロピレンオキサイド付加体(PO付加体)は、トナー用のポリエステル樹脂モノマーとして用いられることが多い。
本トナー中のビスフェノールA並びに、その他のビスフェノール構造を有する化合物としてのビスフェノールA(EO付加体)及びビスフェノールA(PO付加体)の合計含有量は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
従って、本トナーの製造に当っては、ビスフェノールA及びその他のビスフェノール構造を有する化合物を極力使用しないようにすることが好ましい。
なお、その他のビスフェノール構造を有する化合物とは、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加体などが主に挙げられる、特にエチレンオキサイド付加体(EO付加体)及びプロピレンオキサイド付加体(PO付加体)は、トナー用のポリエステル樹脂モノマーとして用いられることが多い。
本トナー中のビスフェノールA並びに、その他のビスフェノール構造を有する化合物としてのビスフェノールA(EO付加体)及びビスフェノールA(PO付加体)の合計含有量は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
また、本トナーは、無水トリメリット酸及びトリメリット酸を有する化合物の合計含有量が1000ppm未満であることが好ましく、500ppm未満であることがより好ましく、100ppm未満であることがさらに好ましい。
従って、本トナーの製造に当っては、無水トリメリット酸やトリメリット酸、その誘導体化合物を極力使用しないようにすることが好ましい。
本トナー中の無水トリメリット酸及びトリメリット酸の合計含有量は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
従って、本トナーの製造に当っては、無水トリメリット酸やトリメリット酸、その誘導体化合物を極力使用しないようにすることが好ましい。
本トナー中の無水トリメリット酸及びトリメリット酸の合計含有量は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
さらに、アンチモン及びスズの合計含有量が1000ppm未満であることが好ましく、500ppm未満であることがより好ましく、100ppm未満であることがさらに好ましい。
特に、アンチモン及びスズを含む重金属の合計含有量が1000ppm未満であることが好ましく、500ppm未満であることがより好ましく、100ppm未満であることがさらに好ましい。
従って、本トナーの製造に当っては、アンチモンやスズ、その他の重金属成分を極力使用しないようにすることが好ましい。
本トナー中のスズ及びアンチモンの合計含有量は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
特に、アンチモン及びスズを含む重金属の合計含有量が1000ppm未満であることが好ましく、500ppm未満であることがより好ましく、100ppm未満であることがさらに好ましい。
従って、本トナーの製造に当っては、アンチモンやスズ、その他の重金属成分を極力使用しないようにすることが好ましい。
本トナー中のスズ及びアンチモンの合計含有量は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
<トナー母粒子>
本トナーの母粒子(以下、「本トナー母粒子」とも称する。)は、非晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含有する。
本発明の効果をより享受できることから、本トナー母粒子はコアシェル構造であることが好ましく、コアの結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステルを含み、シェルの結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂を含むことがより好ましい。
本トナーの母粒子(以下、「本トナー母粒子」とも称する。)は、非晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含有する。
本発明の効果をより享受できることから、本トナー母粒子はコアシェル構造であることが好ましく、コアの結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステルを含み、シェルの結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂を含むことがより好ましい。
本発明において「コアシェル構造」とは、コア成分の表面をシェル成分が被覆する構造をいう。コアシェル構造は、シェル成分によりコア成分が完全に被覆された構造のものに限定されない。コアシェル構造は、コア成分の表面が一部露出しているものであってもよく、一部がシェル成分中に分散されていてもよい。
後述するような何れのトナー母粒子の調製方法においても、該シェル成分とは、トナー母粒子の表面に偏在しているものを言う。トナーになったときのシェル成分の形状は、微粒子であっても薄膜であってもよい。シェル成分は、連続的にコア成分を覆っていても非連続的にコア成分を覆っていてもよい。
水系及び/又は有機溶剤を連続相とする湿式媒体中で、トナー母粒子を作製する場合には、コア成分と同時にシェル微粒子を添加し、熱力学的にコア成分と湿式媒体の界面にシェル微粒子を配置する方法(極性を制御する方法)と、コア成分の後にシェル微粒子を添加し、物理的にコア成分の表面に配置させる方法がある。更に、この熱力学的にコア成分と湿式媒体の界面にシェル微粒子を配置させる方法(極性を制御する方法)と、コア成分の後にシェル微粒子を添加し、物理的にコア成分の表面に配置させる方法を組み合わせて用いることもできる。
コア成分の後にシェル微粒子を添加する場合は、コア成分の組成及び/又は形状が決まってから(その後の、加熱、熟成、攪拌等によって、コア成分の形状、物性、相溶等は変化することがある)、追添加する方法も挙げられる。
本トナー母粒子は、必要に応じてさらに着色剤、ワックス、帯電制御剤及びその他の成分を含有してもよい。本トナー母粒子がコアシェル構造である場合、これらの成分はコア、シェルのどちらに含有されていてもよいが、コアに含有されていることが好ましい。
<非晶性ポリエステル樹脂>
非晶性ポリエステル樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)により得られる吸熱曲線において、ガラス転移点(Tg)を有するが、融点すなわち昇温時の明確な吸熱ピークがない非晶性を示すポリエステル樹脂をいう。
非晶性ポリエステル樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)により得られる吸熱曲線において、ガラス転移点(Tg)を有するが、融点すなわち昇温時の明確な吸熱ピークがない非晶性を示すポリエステル樹脂をいう。
非晶性ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸モノマー(誘導体)及び多価アルコールモノマー(誘導体)を原料として適宜の重合触媒の存在下で重縮合反応によって得られる。
多価カルボン酸モノマー誘導体としては、例えば、多価カルボン酸モノマーのアルキルエステル、酸無水物及び酸塩化物を用いることができる。
多価アルコールモノマー誘導体としては、例えば、多価アルコールモノマーのエステル及びヒドロキシカルボン酸を用いることができる。
多価カルボン酸モノマー誘導体としては、例えば、多価カルボン酸モノマーのアルキルエステル、酸無水物及び酸塩化物を用いることができる。
多価アルコールモノマー誘導体としては、例えば、多価アルコールモノマーのエステル及びヒドロキシカルボン酸を用いることができる。
多価カルボン酸モノマーとしては、例えば、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、β-メチルアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、フマル酸、シトラコン酸、ジグリコール酸、シクロヘキサン-3,5-ジエン-1,2-ジカルボン酸、リンゴ酸、クエン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、マロン酸、ピメリン酸、酒石酸、粘液酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p-カルボキシフェニル酢酸、p-フェニレン二酢酸、m-フェニレンジグリコール酸、p-フェニレンジグリコール酸、o-フェニレンジグリコール酸、ジフェニル酢酸、ジフェニル-p,p’-ジカルボン酸、ナフタレン-1,4-ジカルボン酸、ナフタレン-1,5-ジカルボン酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、ドデセニルコハク酸などの2価のカルボン酸;ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸などの3価以上のカルボン酸などが挙げられる。これらは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、2価のカルボン酸としては、トナーの保存安定性、ハンドリング性、コスト、供給量の観点から、マレイン酸、アジピン酸、フマル酸、シクロヘキサン-3,5-ジエン-1,2-ジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸がより好ましく、イソフタル酸、テレフタル酸がさらに好ましい。
これらの中でも、2価のカルボン酸としては、トナーの保存安定性、ハンドリング性、コスト、供給量の観点から、マレイン酸、アジピン酸、フマル酸、シクロヘキサン-3,5-ジエン-1,2-ジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸がより好ましく、イソフタル酸、テレフタル酸がさらに好ましい。
多価アルコールモノマーとしては、脂肪族多価アルコールモノマー(脂肪族多価アルコールモノマー、脂環式多価アルコールモノマー)、芳香族多価アルコールモノマー等が挙げられる。中でも、高分子量化した場合の溶融粘度を下げることができる点からは、脂肪族多価アルコールが好ましい。
脂肪族多価アルコールモノマーとしては、例えば、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、1,4-ベンゼンジオール、1,3-ベンゼンジオールなどの2価のアルコール;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、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラエチロールベンゾグアナミン、1,2,4-トリヒドロキシベンゼンなどの3価以上のアルコール(ポリオール)などが挙げられる。これらは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、2価のアルコールとしては、樹脂の着色性の低減、原料の入手のしやすさ、帯電特性の観点から、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、プロピレングリコールが好ましく、エチレングリコール、ネオペンチルグリコールがより好ましく、エチレングリコールがさらに好ましい。
3価以上のアルコールとしては、重合速度の調整のしやすさの観点から、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が好ましく、トリメチロールプロパンがより好ましい。
上述した脂肪族多価アルコールを用いることにより、芳香族多価アルコールを用いた場合に比べ、非晶性ポリエステル樹脂の分子量を過度に下げることなく、低粘度化することができる点で好ましい。これにより、分子量の低下による印刷物の画像強度の低下を防ぎつつ、低温定着を達成することができ、本発明の効果をより享受することができる。
3価以上のアルコールとしては、重合速度の調整のしやすさの観点から、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が好ましく、トリメチロールプロパンがより好ましい。
上述した脂肪族多価アルコールを用いることにより、芳香族多価アルコールを用いた場合に比べ、非晶性ポリエステル樹脂の分子量を過度に下げることなく、低粘度化することができる点で好ましい。これにより、分子量の低下による印刷物の画像強度の低下を防ぎつつ、低温定着を達成することができ、本発明の効果をより享受することができる。
また、非晶性ポリエステル樹脂は、粘度特性や帯電特性をより高水準でバランスさせる点から、多価アルコールモノマーとして2種以上の脂肪族多価アルコールモノマーを用いることが好ましく、中でも、上述した2価のアルコールと3価以上のアルコールを含むことが好ましい。多価アルコールモノマーにおける2価のアルコールと3価以上のアルコールの合計を100モルとしたときの、2価のアルコールと3価以上のアルコールの含有モル比(2価のアルコール/3価以上のアルコール)は、50/50~99.9/0.1であることが好ましく、80/20~99.5/0.5であることがより好ましく、90/10~99/1であることがさらに好ましい。
また、結晶性ポリエステルとの親和性を高め、トナー母粒子の内部に結晶性ポリエステルを留めやすくなる結果、保存安定性の向上が期待できる点からは、2価のアルコールとして、ネオペンチルグリコール、プロピレングリコール等の分岐鎖構造を有する脂肪族多価アルコール、特に脂肪族2価アルコールを含むことが好ましい。多価アルコールモノマーに占める、分岐鎖構造を有する脂肪族多価アルコール、特に脂肪族2価アルコールの含有割合は、上記観点から、1~80モル%であることが好ましく、10~70モル%であることがより好ましく、20~60モル%であることが更に好ましい。
重縮合反応に供する多価カルボン酸モノマー(誘導体)と多価アルコールモノマー(誘導体)の比率は、多価アルコールのヒドロキシ基(OH)と多価カルボン酸のカルボキシ基(COOH)との当量比(OH)/(COOH)が、1.5/1~1/1.5の範囲内にあることが好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、45℃以上65℃以下の範囲内であることが、印刷画像の強度と低温定着性の両立の観点から好ましい。非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、コア用途の場合とシェル用途の場合とで以下の通り、より好適な範囲が若干異なる。
コア用途の非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、45~60℃の範囲内にあることが好ましい。非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度が上記下限以上であれば印刷物の画像強度が維持される。非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度が上記上限以下であれば、適当な結晶性ポリエステルと組み合わせることにより、目標の低温定着性を達成可能である。コア用途の非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度はより好ましくは50℃以上、更に好ましくは53℃以上であり、一方、より好ましくは58℃以下、更に好ましくは56℃以下である。
シェル用途の非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、53~65℃の範囲内にあることが好ましい。非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度が上記下限以上であれば印刷物の画像強度が維持される。非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度が上記上限以下であれば、低温定着性を著しく悪化させない。シェル用途の非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度はより好ましくは54℃以上、更に好ましくは58℃以上であり、一方、より好ましくは62℃以下である。
本トナーは、ガラス転移温度が65℃を超える、特に70℃を超える非晶性ポリエステル樹脂を、トナーの低温定着性を損なわない範囲で含んでいてもよいが、ガラス転移温度が70℃を超える非晶性ポリエステル樹脂を含む場合、本トナーの全質量に対する、ガラス転移温度が70℃以上である非晶性ポリエステル樹脂の含有量は、30質量%未満であることが好ましく、20質量%未満であることがより好ましく、10質量%未満がさらに好ましく、5質量%未満がよりさらに好ましく、1質量%未満が特に好ましく、含まないことが最も好ましい。
とりわけ、ガラス転移温度が70℃以上である結晶性ポリエステル樹脂は、本トナーの全質量に対する含有量は、5質量%未満、1質量%未満が好ましく、含まないことが最も好ましい。
本トナーがガラス転移温度が70℃以上である非晶性ポリエステル樹脂を含まない場合、示差走査熱量測定装置(DSC)による測定において、70℃以上の温度域にガラス転移ピークが検出されない。
ガラス転移温度が70℃以上である非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、脂肪族ジアルコール成分としてエチレングリコールを用いたポリエチレンテレフタレート(PET)や、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、脂肪族ジアルコール成分として1,4-ブタンジオールを用いたポリブチレンテレフタレート(PBT)が挙げられる。
すなわち、本トナー中に含まれる非晶性ポリエステル樹脂は、PET又はPBT以外のポリエステル樹脂で構成されることが好ましい。
また、本トナーは、DSCにおいて、70℃以上の温度域にガラス転移ピークをもたないことが好ましく、更には65℃以上の温度域にガラス転移ピークをもたないことが好ましい。
とりわけ、ガラス転移温度が70℃以上である結晶性ポリエステル樹脂は、本トナーの全質量に対する含有量は、5質量%未満、1質量%未満が好ましく、含まないことが最も好ましい。
本トナーがガラス転移温度が70℃以上である非晶性ポリエステル樹脂を含まない場合、示差走査熱量測定装置(DSC)による測定において、70℃以上の温度域にガラス転移ピークが検出されない。
ガラス転移温度が70℃以上である非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、脂肪族ジアルコール成分としてエチレングリコールを用いたポリエチレンテレフタレート(PET)や、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、脂肪族ジアルコール成分として1,4-ブタンジオールを用いたポリブチレンテレフタレート(PBT)が挙げられる。
すなわち、本トナー中に含まれる非晶性ポリエステル樹脂は、PET又はPBT以外のポリエステル樹脂で構成されることが好ましい。
また、本トナーは、DSCにおいて、70℃以上の温度域にガラス転移ピークをもたないことが好ましく、更には65℃以上の温度域にガラス転移ピークをもたないことが好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
コア用途の非晶性ポリエステル樹脂の軟化温度は、95~130℃の範囲内にあることが好ましい。軟化温度が上記下限以上であれば印刷物の画像強度が維持される。軟化温度が上記上限以下であれば、低温定着性を著しく悪化させない。コア用途の非晶性ポリエステル樹脂の軟化温度はより好ましくは100℃以上、更に好ましくは105℃以上であり、一方、より好ましくは125℃以下、更に好ましくは120℃以下である。
シェル用途の非晶性ポリエステル樹脂の軟化温度は、105~140℃の範囲内にあることが好ましい。軟化温度が上記下限以上であれば印刷物の画像強度が維持される。軟化温度が上記上限以下であれば、適当な結晶性ポリエステルと組み合わせることにより、目標の低温定着性を達成可能である。シェル用途の非晶性ポリエステル樹脂の軟化温度はより好ましくは110℃以上、更に好ましくは115℃以上であり、一方、より好ましくは135℃以下、更に好ましくは130℃以下である。
非晶性ポリエステル樹脂の軟化温度は後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
非晶性ポリエステル樹脂の酸価は、4mgKOH/g以上であることが好ましい。
酸価が上記下限以上であれば、トナー母粒子作成の際の凝集工程においてポリエステル分散液として用いるのに充分な安定性が得られる。一方で、酸価は20mgKOH/g以下であることが凝集粒子の作成のしやすさの観点から好ましい。酸価が20mgKOH/gよりも高い場合には、分散液の安定性が高く、凝集が困難な傾向となる。
非晶性ポリエステル樹脂の酸価はより好ましくは5mgKOH/g以上、更に好ましくは6mgKOH/g以上であり、一方、より好ましくは18mgKOH/g以下であり、更に好ましくは15mgKOH/g以下である。
酸価が上記下限以上であれば、トナー母粒子作成の際の凝集工程においてポリエステル分散液として用いるのに充分な安定性が得られる。一方で、酸価は20mgKOH/g以下であることが凝集粒子の作成のしやすさの観点から好ましい。酸価が20mgKOH/gよりも高い場合には、分散液の安定性が高く、凝集が困難な傾向となる。
非晶性ポリエステル樹脂の酸価はより好ましくは5mgKOH/g以上、更に好ましくは6mgKOH/g以上であり、一方、より好ましくは18mgKOH/g以下であり、更に好ましくは15mgKOH/g以下である。
非晶性ポリエステル樹脂の酸価は後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
非晶性ポリエステル樹脂は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定されるポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)が5000~30000であることが好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の質量平均分子量(Mw)が5000以上であることにより、高い画像強度が得られる。非晶性ポリエステル樹脂の質量平均分子量(Mw)が30000以下であることにより、複素粘度を下げることができる。
非晶性ポリエステル樹脂の質量平均分子量(Mw)の測定方法は、後掲の実施例の項に記載の通りである。
非晶性ポリエステル樹脂の質量平均分子量(Mw)が5000以上であることにより、高い画像強度が得られる。非晶性ポリエステル樹脂の質量平均分子量(Mw)が30000以下であることにより、複素粘度を下げることができる。
非晶性ポリエステル樹脂の質量平均分子量(Mw)の測定方法は、後掲の実施例の項に記載の通りである。
本トナー母粒子は、コア、シェルの各々に非晶性ポリエステル樹脂の1種のみを含むものであってもよく、モノマー組成や物性等の異なるものを2種以上含むものであってもよい。コアの非晶性ポリエステル樹脂とシェルの非晶性ポリエステル樹脂とは同一のものであってもよく異なるものであってもよい。
コアを構成する非晶性ポリエステル樹脂は、本トナー母粒子の全質量に対して60質量%以上、85質量%以下の割合で含有されることが好ましい。本トナー母粒子中のコアを構成する非晶性ポリエステル樹脂の含有量が60質量%以上であれば印刷物への定着性に優れたトナーが得られる。この観点から、本トナー母粒子中のコアを構成する非晶性ポリエステル樹脂の含有量は特に63質量%以上、とりわけ65質量%以上であることが好ましい。一方、本トナー母粒子中のコアを構成する非晶性ポリエステル樹脂含有量が85質量%以下であれば印刷強度に優れたトナーが得られる。この観点から、本トナー母粒子中のコアを構成する非晶性ポリエステル樹脂の含有量は特に83質量%以下、とりわけ80質量%以下であることが好ましい。
シェルを構成する非晶性ポリエステル樹脂は、本トナー母粒子の全質量に対して5質量%以上、20質量%以下の割合で含有されることが好ましい。本トナー母粒子中のシェルを構成する非晶性ポリエステル樹脂の含有量が5質量%以上であれば印刷強度に優れたトナーが得られる。この観点から、本トナー母粒子中のシェルを構成する非晶性ポリエステル樹脂の含有量は特に7質量%以上、とりわけ10質量%以上であることが好ましい。一方、本トナー母粒子中のシェルを構成する非晶性ポリエステル樹脂の含有量が20質量%以下であれば印刷物への定着性に優れたトナーが得られる。この観点から、本トナー母粒子中のシェルを構成する非晶性ポリエステル樹脂の含有量は特に17質量%以下、とりわけ15質量%以下であることが好ましい。
本トナー母粒子中の非晶性ポリエステル樹脂の合計の含有量は、本トナー母粒子中の全質量に対して65質量%以上、90質量%以下であることが好ましい。本トナー母粒子中の非晶性ポリエステル樹脂の合計含有量が65質量%以上であれば、印刷物への定着性に優れたトナーが得られる。この観点から、本トナー母粒子中の非晶性ポリエステル樹脂の合計含有量は特に70質量%以上、とりわけ75質量%以上であることが好ましい。一方、本トナー母粒子中の非晶性ポリエステル樹脂の合計含有量が90質量%以下であれば、機能を出すのに充分なワックスや結晶性ポリエステルの添加が可能である。この観点から、本トナー母粒子中の非晶性ポリエステル樹脂の合計含有量は特に85質量%以下、とりわけ80質量%以下であることが好ましい。
<結晶性ポリエステル樹脂>
結晶性ポリエステル樹脂とは、示差走査熱量測定装置(DSC)による測定において結晶の融解ピークを有するポリエステル樹脂を意味する。
結晶性ポリエステル樹脂とは、示差走査熱量測定装置(DSC)による測定において結晶の融解ピークを有するポリエステル樹脂を意味する。
結晶性ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸モノマー(誘導体を含む。以下、「ジカルボン酸成分」と称す場合がある。)及び脂肪族ジアルコールモノマー(誘導体を含む。以下、「脂肪族ジアルコール成分」と称す場合がある。)を原料として適宜の重合触媒の存在下で重縮合反応によって得られる。
ジカルボン酸成分としては、特に制限されず、例えば、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸等、テレフタル酸、イソフタル酸が挙げられる。
これらの中でも、結晶性制御、融点制御の観点から、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸が好ましく、アジピン酸、セバシン酸がより好ましく、セバシン酸がさらに好ましい。
これらのジカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
これらの中でも、結晶性制御、融点制御の観点から、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸が好ましく、アジピン酸、セバシン酸がより好ましく、セバシン酸がさらに好ましい。
これらのジカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
脂肪族ジアルコール成分としては、特に制限されず、例えば、エチレングリコール、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-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,15-ペンタデカンジオール、1,16-ヘキサデカンジオールが挙げられる。
これらの中でも、結晶性制御、融点制御の観点から、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,6-ヘキサンジオールが好ましく、エチレングリコール、1,6-ヘキサンジオールがより好ましく、エチレングリコールがさらに好ましい。
これらの脂肪族アルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
これらの中でも、結晶性制御、融点制御の観点から、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,6-ヘキサンジオールが好ましく、エチレングリコール、1,6-ヘキサンジオールがより好ましく、エチレングリコールがさらに好ましい。
これらの脂肪族アルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
重縮合反応に供するジカルボン酸成分と脂肪族ジアルコール成分の比率は、脂肪族アルコール成分のヒドロキシ基(OH)とジカルボン酸成分のカルボキシ基(COOH)との当量比(OH)/(COOH)が、1.5/1~1/1.5の範囲内にあることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の融点(Tm)は、62~90℃の範囲内にあることが好ましい。融点が上記下限以上であれば、トナー粒子の著しいブロッキングを生じさせず、画像強度も維持される。融点が上記上限以下であれば、適度な量の結晶性ポリエステル樹脂を添加することで優れた低温定着性が達成される。
結晶性ポリエステル樹脂の融点(Tm)を調整する方法は、特に限定されないが、例えば、用いるジカルボン酸成分や脂肪族ジアルコール成分の組み合わせを調整したり、分子量、結晶化度等を適宜調整する方法が挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂の融点(Tm)を調整する方法は、特に限定されないが、例えば、用いるジカルボン酸成分や脂肪族ジアルコール成分の組み合わせを調整したり、分子量、結晶化度等を適宜調整する方法が挙げられる。
本トナーは、融点が90℃を超える結晶性ポリエステル樹脂を、トナーの低温定着性を損なわない範囲で含んでいてもよいが、融点が90℃を超える結晶性ポリエステル樹脂を含む場合、本トナーの全質量に対する、融点が90℃以上である結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、30質量%未満であることが好ましく、20質量%未満であることがより好ましく、10質量%未満がさらに好ましく、5質量%未満がよりさらに好ましく、1質量%未満が特に好ましく、含まないことが最も好ましい。
とりわけ、融点が200℃以上である結晶性ポリエステル樹脂は、本トナーの全質量に対する含有量は、5質量%未満、1質量%未満が好ましく、含まないことが最も好ましい。
本トナーが融点が200℃以上である結晶性ポリエステル樹脂を含まない場合、示差走査熱量測定装置(DSC)による測定において、200℃以上の温度域に結晶融解ピークが検出されない。
融点が200℃以上である結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、脂肪族ジアルコール成分としてエチレングリコールを用いたポリエチレンテレフタレート(PET)や、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、脂肪族ジアルコール成分として1,4-ブタンジオールを用いたポリブチレンテレフタレート(PBT)が挙げられる。
すなわち、本トナー中に含まれる結晶性ポリエステル樹脂は、PET又はPBT以外のポリエステル樹脂で構成されることが好ましい。
また、本トナーは、DSCにおいて、200℃以上の温度域に結晶性融解ピークをもたないことが好ましく、更には90℃以上の温度域に結晶融解ピークをもたないことが好ましい。
とりわけ、融点が200℃以上である結晶性ポリエステル樹脂は、本トナーの全質量に対する含有量は、5質量%未満、1質量%未満が好ましく、含まないことが最も好ましい。
本トナーが融点が200℃以上である結晶性ポリエステル樹脂を含まない場合、示差走査熱量測定装置(DSC)による測定において、200℃以上の温度域に結晶融解ピークが検出されない。
融点が200℃以上である結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、脂肪族ジアルコール成分としてエチレングリコールを用いたポリエチレンテレフタレート(PET)や、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、脂肪族ジアルコール成分として1,4-ブタンジオールを用いたポリブチレンテレフタレート(PBT)が挙げられる。
すなわち、本トナー中に含まれる結晶性ポリエステル樹脂は、PET又はPBT以外のポリエステル樹脂で構成されることが好ましい。
また、本トナーは、DSCにおいて、200℃以上の温度域に結晶性融解ピークをもたないことが好ましく、更には90℃以上の温度域に結晶融解ピークをもたないことが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の酸価は、80mgKOH/g以下であることが凝集粒子の作成のしやすさの観点から好ましい。酸価が80mgKOH/gよりも高い場合には、分散液の安定性が高く、凝集が困難である。
結晶性ポリエステル樹脂の酸価は、より好ましくは75mgKOH/g以下であり、更に好ましくは70mgKOH/g以下である。
結晶性ポリエステル樹脂の酸価は、より好ましくは75mgKOH/g以下であり、更に好ましくは70mgKOH/g以下である。
なお、結晶性ポリエステル樹脂の酸価は後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
本トナー母粒子は、コアに、結晶性ポリエステル樹脂の1種のみを含むものであってもよく、モノマー組成や物性等の異なるものを2種以上含むものであってもよい。
結晶性ポリエステル樹脂は、本トナー母粒子の全質量に対して3質量%以上、20質量%以下の割合で含有されることが好ましい。本トナー母粒子中の結晶性ポリエステル樹脂の含有量が3質量%以上であれば低温定着性に優れたトナーが得られる。この観点から、本トナー母粒子中の結晶性ポリエステル樹脂の含有量は特に5質量%以上、とりわけ8質量%以上であることが好ましい。一方、本トナー母粒子中の結晶性ポリエステル樹脂の含有量が20質量%以下であれば画像強度が充分なトナーが得られる。この観点から、本トナー母粒子中の結晶性ポリエステル樹脂の含有量は特に18質量%以下、とりわけ15質量%以下であることが好ましい。
コアを構成する非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との含有量比は、複素粘度と残存率のバランスの観点から、これらの合計100質量部に対して非晶性ポリエステル樹脂:結晶性ポリエステル樹脂(質量比)=97:3~80:20であることが好ましく、95:5~85:15であることがより好ましく、93:7~90:10であることがさらに好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂を含有するトナーは前述の通り、DSCによる測定において、結晶性ポリエステル由来の明確な結晶の融解ピークを有する。トナーにおけるこの融解ピークは、トナー中の結着樹脂成分、即ち、非晶性ポリエステル樹脂との相溶の程度によって、結晶性ポリエステル樹脂単体における融解ピークと異なる温度で出現する場合もある。また、この融解ピークはDSCによる測定の1回目の昇温時に見られ、一度昇温した後に室温程度まで冷却した後での再昇温時には観測されない。これは結晶性ポリエステル樹脂が溶融時にトナー中の結着樹脂である非晶性ポリエステル樹脂に完全に相溶するためであり、結晶性ポリエステル樹脂を添加することによりトナーを低粘度化する原理でもある。
従って、トナー中に結晶性ポリエステル樹脂を含むか否かは、DSCによる測定において、1回目の昇温時に融解ピークが観測され、2回目の昇温時にその融解ピークが消失することをもって確認することができる。
従って、トナー中に結晶性ポリエステル樹脂を含むか否かは、DSCによる測定において、1回目の昇温時に融解ピークが観測され、2回目の昇温時にその融解ピークが消失することをもって確認することができる。
<ポリエステル樹脂の製造方法>
結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂であるポリエステル樹脂の製造方法としては特に制限されず、公知のポリエステル樹脂の製造方法を用いて製造することができる。例えば、酸成分及びアルコール成分等を含む単量体混合物を反応容器に投入し、加熱昇温して、エステル化反応またはエステル交換反応を行い、反応で生じた水またはアルコールを除去する。その後引き続き重縮合反応を実施するが、このとき反応装置内を徐々に減圧し、150mmHg(20kPa)以下、好ましくは15mmHg(2kPa)以下の真空下でアルコール成分を留出除去させながら重縮合を行う。
結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂であるポリエステル樹脂の製造方法としては特に制限されず、公知のポリエステル樹脂の製造方法を用いて製造することができる。例えば、酸成分及びアルコール成分等を含む単量体混合物を反応容器に投入し、加熱昇温して、エステル化反応またはエステル交換反応を行い、反応で生じた水またはアルコールを除去する。その後引き続き重縮合反応を実施するが、このとき反応装置内を徐々に減圧し、150mmHg(20kPa)以下、好ましくは15mmHg(2kPa)以下の真空下でアルコール成分を留出除去させながら重縮合を行う。
エステル化反応、エステル交換反応、重縮合時に用いる触媒としては、チタン系触媒、ジブチルスズオキシド、酢酸カルシウム、酢酸カルシウム水和物、酢酸スズ、二硫化スズ、酸化スズ、2エチルヘキサンスズ等のスズ系触媒、酢酸亜鉛、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムなどが挙げられる。これらのうち、触媒としては、VOCの総量(TVOC:Total Volatile Organic Compound)が低減されたポリエステル樹脂が得られやすい点で、チタン系触媒が好ましい。
前述の通り、本発明のトナーは、好ましくはアンチモン及びスズの合計含有量が1000ppm未満であることから、触媒としてスズ系触媒や三酸化アンチモンを用いることは好ましくない。
前述の通り、本発明のトナーは、好ましくはアンチモン及びスズの合計含有量が1000ppm未満であることから、触媒としてスズ系触媒や三酸化アンチモンを用いることは好ましくない。
チタン系触媒としては、例えばアルコキシ基を有するチタンアルコキシド化合物、カルボン酸チタン化合物、カルボン酸チタニル、カルボン酸チタニル塩、チタンキレート化合物などが挙げられる。
アルコキシ基を有するチタンアルコキシド化合物としては、例えばテトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラペントキシチタン、テトラオクトキシチタンなどが挙げられる。
カルボン酸チタン化合物としては、例えば蟻酸チタン、酢酸チタン、プロピオン酸チタン、オクタン酸チタン、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、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、安息香酸チタン、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、1,3-ナフタレンジカルボン酸チタン、4,4-ビフェニルジカルボン酸チタン、2,5-トルエンジカルボン酸チタン、アントラセンジカルボン酸チタン、トリメリット酸チタン、2,4,6-ナフタレントリカルボン酸チタン、ピロメリット酸チタン、2,3,4,6-ナフタレンテトラカルボン酸チタンなどが挙げられる。これらのうち、テトラブトキシチタンが好ましい。
チタン系触媒は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
アルコキシ基を有するチタンアルコキシド化合物としては、例えばテトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラペントキシチタン、テトラオクトキシチタンなどが挙げられる。
カルボン酸チタン化合物としては、例えば蟻酸チタン、酢酸チタン、プロピオン酸チタン、オクタン酸チタン、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、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、安息香酸チタン、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、1,3-ナフタレンジカルボン酸チタン、4,4-ビフェニルジカルボン酸チタン、2,5-トルエンジカルボン酸チタン、アントラセンジカルボン酸チタン、トリメリット酸チタン、2,4,6-ナフタレントリカルボン酸チタン、ピロメリット酸チタン、2,3,4,6-ナフタレンテトラカルボン酸チタンなどが挙げられる。これらのうち、テトラブトキシチタンが好ましい。
チタン系触媒は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
<着色剤>
本トナーは着色剤を含有していてもよい。
本トナーに含まれる着色剤としては、公知の着色剤を任意に用いることができる。着色剤の具体的な例としては、カーボンブラック、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエロー、ローダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン系、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、モノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系染顔料等、公知の任意の染顔料を単独で又は混合して用いることができる。
本トナーは着色剤を含有していてもよい。
本トナーに含まれる着色剤としては、公知の着色剤を任意に用いることができる。着色剤の具体的な例としては、カーボンブラック、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエロー、ローダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン系、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、モノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系染顔料等、公知の任意の染顔料を単独で又は混合して用いることができる。
フルカラートナーの場合には、イエローは、モノアゾ系、ジスアゾ系、ポリアゾ系、縮合アゾ系の染顔料;マゼンタは、キナクリドン系及び/又はモノアゾ系の染顔料;シアンは、フタロシアニン系の染顔料;ブラックはカーボンブラック等をそれぞれ用いることが好ましい。トナーセットの組み合わせとしては、以下が好ましい。
マゼンタトナーは、キナクリドン系の染顔料及び/又はモノアゾ系の染顔料を含有することが好ましい。
ブラックトナーはカーボンブラックを含有することが好ましい。
シアントナーは銅フタロシアニン系の染顔料を含有することが好ましい。
イエロートナーは、モノアゾ系、ジスアゾ系、及び縮合アゾ系から選ばれる少なくとも1種の染顔料を含有することが好ましい。
マゼンタトナーは、キナクリドン系の染顔料及び/又はモノアゾ系の染顔料を含有することが好ましい。
ブラックトナーはカーボンブラックを含有することが好ましい。
シアントナーは銅フタロシアニン系の染顔料を含有することが好ましい。
イエロートナーは、モノアゾ系、ジスアゾ系、及び縮合アゾ系から選ばれる少なくとも1種の染顔料を含有することが好ましい。
具体的には、シアンとしては、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、イエローとしては、C.I.ピグメントイエロー74、ジスアゾ系染顔料であるC.I.ピグメントイエロー83、縮合アゾ系染顔料であるC.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、マゼンタとしては、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド5、キナクリドン系染顔料であるC.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド209、モノアゾ系染顔料であるC.I.ピグメントレッド269(238)等を挙げることができる。
着色剤は、本トナー母粒子の全質量(100質量%)に対して、3~20質量%の割合で用いることが好ましい。
<ワックス>
本トナーは更にワックスを含有していてもよく、ワックスを含有することで、低温定着性や、高温オフセット性を向上させることができる。トナー中、ワックスはどのような形態で含有されていてもよく、例えば、結着樹脂とワックスの一部または全部が相溶して存在していてもよく、コアをドメインとして分離して内包されていてもよく、シェルをドメインとして分離して内包されていてもよく、トナーの表面に分離して存在していてもよい。
本トナーは更にワックスを含有していてもよく、ワックスを含有することで、低温定着性や、高温オフセット性を向上させることができる。トナー中、ワックスはどのような形態で含有されていてもよく、例えば、結着樹脂とワックスの一部または全部が相溶して存在していてもよく、コアをドメインとして分離して内包されていてもよく、シェルをドメインとして分離して内包されていてもよく、トナーの表面に分離して存在していてもよい。
本トナーが含有するワックスの種類は、限定されるものではない。中でも、エステル系ワックスを含有することが好ましい。
(エステル系ワックス)
エステル系ワックスとしては、例えばベヘン酸ベヘニル、モンタン酸エステル、ステアリン酸ステアリル、エリスリトールテトラベヘネート等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックスなどを挙げることができる。
中でも、C18及び/又はC22の炭化水素を主体的に含むモノエステルワックスが更に好ましく、中でも、低ダスト及び低温定着の観点から、ベヘン酸ベヘニル、ベヘン酸ステアリル、ステアリン酸ベヘニル、それらを主体的に含むものが特に好ましい。
エステル系ワックスの一分子中の炭素数は、低ダストの観点から、36以上が好ましく、40以上がより好ましい。他方、エステル系ワックスの一分子中の炭素数は、低温定着の観点から、95以下が好ましく、60以下がより好ましく、48以下がさらに好ましく、44以下が特に好ましい。
エステル系ワックスとしては、例えばベヘン酸ベヘニル、モンタン酸エステル、ステアリン酸ステアリル、エリスリトールテトラベヘネート等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックスなどを挙げることができる。
中でも、C18及び/又はC22の炭化水素を主体的に含むモノエステルワックスが更に好ましく、中でも、低ダスト及び低温定着の観点から、ベヘン酸ベヘニル、ベヘン酸ステアリル、ステアリン酸ベヘニル、それらを主体的に含むものが特に好ましい。
エステル系ワックスの一分子中の炭素数は、低ダストの観点から、36以上が好ましく、40以上がより好ましい。他方、エステル系ワックスの一分子中の炭素数は、低温定着の観点から、95以下が好ましく、60以下がより好ましく、48以下がさらに好ましく、44以下が特に好ましい。
(その他のワックス)
本トナーは、上記エステル系ワックス以外に、他のワックスを含有してもよいし、他のワックスを上記エステル系ワックスと併用してもよい。
例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、共重合ポリエチレン等のオレフィン系ワックス;パラフィンワックス;水添ひまし油、カルナバワックス等の植物系ワックス;ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン;アルキル基を有するシリコーン;ステアリン酸等の高級脂肪酸;オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等の高級脂肪酸アミド;等が例示される。好ましくは、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の炭化水素系ワックス;シリコーン系ワックス;等を挙げることができる。
本トナーは、上記エステル系ワックス以外に、他のワックスを含有してもよいし、他のワックスを上記エステル系ワックスと併用してもよい。
例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、共重合ポリエチレン等のオレフィン系ワックス;パラフィンワックス;水添ひまし油、カルナバワックス等の植物系ワックス;ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン;アルキル基を有するシリコーン;ステアリン酸等の高級脂肪酸;オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等の高級脂肪酸アミド;等が例示される。好ましくは、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の炭化水素系ワックス;シリコーン系ワックス;等を挙げることができる。
(ワックスの量)
本トナーに含まれるワックスの量は、本トナー母粒子の全質量(100質量%)に対して3~20質量%であることが好ましく、より好ましくは5~10質量%である。
本トナーに含まれるワックスの量は、本トナー母粒子の全質量(100質量%)に対して3~20質量%であることが好ましく、より好ましくは5~10質量%である。
<帯電制御剤>
本トナーは、トナーの帯電特性向上のために、帯電制御剤を含有することができる。
帯電制御剤としては公知のものを任意に用いることができる。帯電制御剤の具体的な例としては、正帯電性用としてニグロシン染料、アミノ基含有ビニル系コポリマー、四級アンモニウム塩化合物、ポリアミン樹脂等が挙げられる。負帯電性用としてクロム、亜鉛、鉄、コバルト、アルミニウム等の金属を含有する含金属アゾ染料、サリチル酸若しくはアルキルサリチル酸の前記した金属との塩、金属錯体等が挙げられる。
本トナーは、トナーの帯電特性向上のために、帯電制御剤を含有することができる。
帯電制御剤としては公知のものを任意に用いることができる。帯電制御剤の具体的な例としては、正帯電性用としてニグロシン染料、アミノ基含有ビニル系コポリマー、四級アンモニウム塩化合物、ポリアミン樹脂等が挙げられる。負帯電性用としてクロム、亜鉛、鉄、コバルト、アルミニウム等の金属を含有する含金属アゾ染料、サリチル酸若しくはアルキルサリチル酸の前記した金属との塩、金属錯体等が挙げられる。
帯電制御剤の量は、本トナーの全質量(100質量%)に対して0.1~25質量%が好ましく、1~15質量%がより好ましい。
帯電制御剤はトナー母粒子内部に混合してもよく、トナー母粒子表面に付着させた形で用いてもよい。
帯電制御剤はトナー母粒子内部に混合してもよく、トナー母粒子表面に付着させた形で用いてもよい。
<外添剤>
本トナーは、トナーの流動性向上及び帯電制御性向上のために、外添剤を含有する。外添剤は、通常、トナー母粒子の表面に付着させるが、外添剤の母粒子に対する埋まり込みの程度はいかなる状態であってもよい。すなわち、外添剤の一部または全部が母粒子表面で点で接するように付着していても、埋まり込んで付着していてもよく、外添剤の一部または全部が母粒子表面で分散して存在していても、凝集して存在していてもよい。
本トナーは、トナーの流動性向上及び帯電制御性向上のために、外添剤を含有する。外添剤は、通常、トナー母粒子の表面に付着させるが、外添剤の母粒子に対する埋まり込みの程度はいかなる状態であってもよい。すなわち、外添剤の一部または全部が母粒子表面で点で接するように付着していても、埋まり込んで付着していてもよく、外添剤の一部または全部が母粒子表面で分散して存在していても、凝集して存在していてもよい。
外添剤粒子の粒径としては、トナー母粒子の平均粒子径に対し、(外添剤粒子の粒子径)/(トナー母粒子の平均粒子径)が0.1%~5%の範囲のものが望ましい。
外添剤としては、各種無機又は有機微粒子の中から適宜選択して使用することができる。2種類以上の外添剤を併用してもよい。
無機微粒子としては、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化タングステン、炭化クロム、炭化モリブデン、炭化カルシウム等の各種炭化物、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム等の各種窒化物、ホウ化ジルコニウム等の各種ホウ化物、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化アルミニウム、酸化セリウム、シリカ、コロイダルシリカ等の各種酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の各種チタン酸化合物、リン酸カルシウム等のリン酸化合物、二硫化モリブデン等の硫化物、フッ化マグネシウム、フッ化炭素等のフッ化物、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の各種金属石鹸、滑石、ベントナイト、各種カーボンブラックや導電性カーボンブラック、マグネタイト、フェライト等を用いることができる。
有機微粒子としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂等の微粒子を用いることができる。また、フッ素原子を含有する微粒子を用いて帯電安定性を向上させることができる。
これら外添剤の中では、特に、シリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、各種カーボンブラックや導電性カーボンブラック等が好適に使用される。
外添剤は、前記の無機又は有機微粒子の表面を、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、ジメチルジクロロシラン(DMDS)等のシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、シリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイル、変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル等のシリコーンオイル処理剤、シリコーンワニス、フッ素系シランカップリング剤、フッ素系シリコーンオイル、アミノ基や第4級アンモニウム塩基を有するカップリング剤等の処理剤によって疎水化等の表面処理が施されているものを使用することもできる。該処理剤は2種以上を併用することもできる。
外添剤の添加量は、本トナー母粒子100質量部に対して、1.0質量部以上が好ましく、1.5質量部以上が特に好ましく、6.5質量部以下が好ましく、5.5質量部以下が特に好ましい。
本トナーにおいては、帯電制御の観点から、外添剤として導電性微粒子を使用してもよい。導電性微粒子としては、例えば、導電性酸化チタン、シリカ、マグネタイト等の金属酸化物又はそれらに導電性物質をドープしたもの、ポリアセチレンやポリフェニルアセチレン、ポリ-p-フェニレン等の共役2重結合を有するポリマーに金属等の導電性物質をドープした有機微粒子、カーボンブラックやグラファイトに代表される炭素等を挙げることができる。トナーの流動性を損なわず導電性を付与できるという観点から、導電性微粒子としては導電性酸化チタン又はその導電性物質をドープしたものがより好ましい。
導電性微粒子の含有量は、本トナー母粒子100質量部に対して、下限は、0.05質量部以上が好ましく、0.1質量部以上であることがより好ましく、0.2質量部以上であることが特に好ましい。一方、導電性微粒子の含有量の上限は、3質量部以下が好ましく、2質量部以下がより好ましく、特に好ましくは1質量部以下である。
<本トナーの形態>
本トナーの体積中位粒径(Dv50)は、画像再現性及びトナー消費の観点から、7.0μm以下であることが好ましく、中でも6.5μm以下、その中でも6.3μm以下であることがさらに好ましい。
他方、粉塵に対する環境安全性の観点から、本トナーの体積中位粒径(Dv50)は、3.0μm以上であることが好ましく、中でも4.0μm以上、その中でも4.5μm以上であることがより好ましく、中でも5.0μm以上、その中でも5.5μm以上であることがさらに好ましく、6.0μm以上であることが特に好ましい。
本発明における「体積中位粒径(Dv50)」は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定し、そのように測定したものとして定義される。また、体積中位粒径(Dv50)は、トナー母粒子と外添剤とを備えた、製造工程で最終的に得られたトナー粒子に対して測定したものとして定義される。
本トナーの体積中位粒径(Dv50)は、画像再現性及びトナー消費の観点から、7.0μm以下であることが好ましく、中でも6.5μm以下、その中でも6.3μm以下であることがさらに好ましい。
他方、粉塵に対する環境安全性の観点から、本トナーの体積中位粒径(Dv50)は、3.0μm以上であることが好ましく、中でも4.0μm以上、その中でも4.5μm以上であることがより好ましく、中でも5.0μm以上、その中でも5.5μm以上であることがさらに好ましく、6.0μm以上であることが特に好ましい。
本発明における「体積中位粒径(Dv50)」は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定し、そのように測定したものとして定義される。また、体積中位粒径(Dv50)は、トナー母粒子と外添剤とを備えた、製造工程で最終的に得られたトナー粒子に対して測定したものとして定義される。
本トナーの形状は、フロー式粒子像分析装置FPIA-3000(マルバーン社製)を用いて測定した平均円形度が、0.92以上であることが好ましく、0.95以上であることがより好ましく、0.96以上であることがさらに好ましい。一方、前記平均円形度は0.99以下であることが好ましく、0.98以下であることがより好ましく、0.97以下であることがさらに好ましい。
[トナーの製造方法]
本トナーは、公知の方法により本トナー母粒子を製造し、本トナー母粒子に外添剤を外添することにより製造することができる。
本トナーは、公知の方法により本トナー母粒子を製造し、本トナー母粒子に外添剤を外添することにより製造することができる。
<本トナー母粒子の製造方法>
各原料をトナー母粒子より小さい粒子として用意し、これらを混合・凝集・熟成することでトナー母粒子を得る方法を用いることができる。例えば、結着樹脂の微粒子と、必要に応じて、着色剤粒子、ワックスや帯電制御剤等を混合して凝集・熟成(熱融着)させ、ろ過洗浄・乾燥を行うことで、トナー母粒子を得ることができる。
前記結着樹脂の微粒子は、原料モノマーの重縮合を行って結着樹脂を得た後に水系媒体と混合して乳化することによって、得ることができる。水系で行う乳化凝集法で粒子を凝集することで、最終的な母粒子の円形度などを制御しやすいという観点から、ポリエステル樹脂の微粒子は、乳化により、水系エマルジョンとして得ることが好ましい。
各原料をトナー母粒子より小さい粒子として用意し、これらを混合・凝集・熟成することでトナー母粒子を得る方法を用いることができる。例えば、結着樹脂の微粒子と、必要に応じて、着色剤粒子、ワックスや帯電制御剤等を混合して凝集・熟成(熱融着)させ、ろ過洗浄・乾燥を行うことで、トナー母粒子を得ることができる。
前記結着樹脂の微粒子は、原料モノマーの重縮合を行って結着樹脂を得た後に水系媒体と混合して乳化することによって、得ることができる。水系で行う乳化凝集法で粒子を凝集することで、最終的な母粒子の円形度などを制御しやすいという観点から、ポリエステル樹脂の微粒子は、乳化により、水系エマルジョンとして得ることが好ましい。
(結着樹脂を得た後に水系媒体と混合して乳化する方法)
任意の重合方法で結着樹脂を得た後、該結着樹脂を水系媒体と混合し、剪断力を与えて乳化することで、結着樹脂の重合体一次粒子を得ることができる。
任意の重合方法で結着樹脂を得た後、該結着樹脂を水系媒体と混合し、剪断力を与えて乳化することで、結着樹脂の重合体一次粒子を得ることができる。
剪断力を与えるための乳化機としては、例えば、ホモジナイザー、ホモミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダー、メディア分散機等が挙げられる。
乳化時の結着樹脂の粘度が高く所望の粒径まで樹脂一次粒子が小さくならない場合は、大気圧以上に加圧可能な乳化機を用いて、樹脂の融点かガラス転移温度の何れかの高い温度以上に温度を上げ、樹脂粘度を下げた状態で乳化することで、所望の粒径の一次粒子を得ることができる。
乳化時の結着樹脂の粘度が高く所望の粒径まで樹脂一次粒子が小さくならない場合は、大気圧以上に加圧可能な乳化機を用いて、樹脂の融点かガラス転移温度の何れかの高い温度以上に温度を上げ、樹脂粘度を下げた状態で乳化することで、所望の粒径の一次粒子を得ることができる。
樹脂粘度を下げる別の方法として、あらかじめ結着樹脂に有機溶剤を混合する方法を用いてもよい。使用される有機溶剤としては、ポリエステル樹脂を溶解させるものであれば特に限定はないが、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレン等のベンゼン系溶剤等を用いることができる。更に、水系媒体との親和性向上、及び、粒度分布制御の目的で、エタノールやイソプロピルアルコール等のアルコール系溶剤を水若しくは樹脂に添加してもよい。有機溶剤を添加した場合は、乳化終了後、乳化液から有機溶剤を除去する必要がある。有機溶剤を除去する方法としては、常温若しくは加熱下で減圧しながら有機溶剤を揮発させる方法等がある。
また、粒度分布制御の目的で、塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩や、アンモニア等を添加してもよく、乳化剤や分散剤を添加してもよい。
乳化剤としては公知のものが使用できるが、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤の中から選ばれる1種又は2種以上の乳化剤を併用して用いることができる。その中でも、粒子の作成の容易さ、洗浄性、廃液処理の観点から、アニオン性界面活性剤が好ましい。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド、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、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられる。
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウム等の脂肪酸石けん、硫酸ドデシルナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等が挙げられる。
ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートエーテル、モノデカノイルショ糖等が挙げられる。
分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機化合物等が挙げられる。
乳化剤及び分散剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して、0.01~20質量部が好ましい。
また、任意の重合方法で結着樹脂を得た後に水系媒体と混合して乳化する方法としては、前述の方法のほかに転相乳化法を用いてもよい。転相乳化法は、結着樹脂に、必要に応じて有機溶剤や中和剤や分散安定剤を添加して、攪拌下にて水系媒体を滴下して乳化粒子を得た後、樹脂分散液中の有機溶剤を除去して、乳化液を得る方法である。有機溶剤は、前述の有機溶剤と同様のものを用いることができる。中和剤としては、硝酸、塩酸、水酸化ナトリウム、アンモニア等一般の酸、アルカリを用いることができる。
(結着樹脂の重合体一次粒子の粒径)
結着樹脂の重合体一次粒子(以下、樹脂一次粒子とも称する)の中位径(D50)は、100nm以上が好ましく、150nm以上がより好ましく、180nm以上がさらに好ましい。他方、樹脂一次粒子の中位径(D50)は、350nm以下が好ましく、300nm以下がより好ましく、280nm以下がさらに好ましい。
結着樹脂の一次粒子の中位径(D50)は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
結着樹脂の重合体一次粒子(以下、樹脂一次粒子とも称する)の中位径(D50)は、100nm以上が好ましく、150nm以上がより好ましく、180nm以上がさらに好ましい。他方、樹脂一次粒子の中位径(D50)は、350nm以下が好ましく、300nm以下がより好ましく、280nm以下がさらに好ましい。
結着樹脂の一次粒子の中位径(D50)は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
(凝集工程)
凝集工程においては、前記樹脂一次粒子、必要に応じて着色剤粒子、帯電制御剤、ワックス等を、同時に又は逐次に混合する。予めそれぞれの成分の分散液、即ち、樹脂一次粒子分散液、必要に応じ着色剤粒子分散液、帯電制御剤分散液、ワックス微粒子分散液を作製しておき、これらを混合して混合分散液を得ることが、組成の均一性及び粒径の均一性の観点で好ましい。
凝集工程においては、前記樹脂一次粒子、必要に応じて着色剤粒子、帯電制御剤、ワックス等を、同時に又は逐次に混合する。予めそれぞれの成分の分散液、即ち、樹脂一次粒子分散液、必要に応じ着色剤粒子分散液、帯電制御剤分散液、ワックス微粒子分散液を作製しておき、これらを混合して混合分散液を得ることが、組成の均一性及び粒径の均一性の観点で好ましい。
トナー母粒子がコアシェル構造である場合、コアの結着樹脂の一次粒子とシェルの結着樹脂の一次粒子は同時に仕込んでもよいし、コアの結着樹脂の一次粒子の一部若しくは全てを他の成分と凝集させた後に、シェルの結着樹脂の一次粒子を添加してもよい。
コアの結着樹脂の一次粒子(コア成分とも称する)とシェルの結着樹脂の一次粒子(シェル成分とも称する)を同時に仕込む場合は、熱力学的にコア成分と媒体(例えば、水)の中間の極性になる様にシェル成分の極性を設計すれば、自発的にコア成分の周りにシェル成分が付着した状態になる。水中及び/又は有機溶剤の様な湿式媒体中で、シェル成分を付着させる場合は、コア成分の原料の組成が決まった(トナー母粒子より小さい粒子を凝集してトナー母粒子を作製する場合には、コア成分の一部若しくは全てを凝集させた)後に、シェル成分を添加することが、よりコア成分の表面にシェル成分を配置させられる観点から好ましい。
シェル成分の添加は1回であってもよいし、複数回であってもよい。1回目のシェル成分と、次回以降のシェル成分とは、異なっていてもよく、いかなる組み合わせであってもよい。また、凝集工程で得られたコアシェル構造の粒子凝集体の安定性を増すためには、凝集工程の後の熟成工程において凝集粒子内の融着を行うことが好ましい。
着色剤粒子は、乳化剤の存在下で水中に分散した状態で用いるのが好ましく、着色剤粒子の体積平均粒径は、好ましくは0.01μm以上、特に好ましくは0.05μm以上であり、好ましくは3μm以下、特に好ましくは1μm以下である。
凝集工程において、凝集は、通常、攪拌装置を備えた槽内で行われるが、加熱して凝集させる方法、電解質を添加して凝集させる方法と、これらを組み合わせる方法とがある。
電解質を添加して凝集を行う場合の電解質としては、酸、アルカリ、塩の何れでもよく、有機系、無機系の何れでもよい。電解質としては、具体的には、酸として、塩酸、硝酸、硫酸、クエン酸等;アルカリとして、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等;塩として、NaCl、KCl、LiCl、Na2SO4、K2SO4、Li2SO4、MgCl2、CaCl2、MgSO4、CaSO4、ZnSO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、CH3COONa、C6H5SO3Na等が挙げられる。これらのうち、2価以上の多価の金属カチオンを有する無機塩が好ましい。
電解質の添加量は、電解質の種類、目的とする粒径等によって異なるが、混合分散液の固形成分100質量部に対して、0.02質量部以上が好ましく、0.05質量部以上が更に好ましい。また、電解質の添加量は、25質量部以下が好ましく、更には15質量部以下、特に10質量部以下が好ましい。
電解質を加えて凝集を行う場合の凝集温度は、好ましくは20℃以上、特に好ましくは30℃以上であり、好ましくは70℃以下、特に好ましくは60℃以下である。
電解質を加えて凝集を行う場合の凝集温度は、好ましくは20℃以上、特に好ましくは30℃以上であり、好ましくは70℃以下、特に好ましくは60℃以下である。
凝集に要する時間は装置形状や処理スケールにより最適化されるが、トナー母粒子の粒径が目的とする粒径に到達するためには、前記した所定の温度で、少なくとも30分以上保持することが好ましい。所定の温度へ到達するまでの昇温は、一定速度で昇温してもよいし、段階的に昇温することもできる。
(熟成工程)
熟成工程では、凝集工程で得られた混合分散液を充分な攪拌条件下で加熱する。
熟成工程の温度は、コアシェル構造である場合、好ましくはシェルの結着樹脂の一次粒子のTg以上、より好ましくはシェルの結着樹脂の一次粒子のTgより5℃高い温度以上である。
熟成工程に要する時間は、目的とするトナー母粒子の形状により異なるが、シェルの結着樹脂の一次粒子のTg以上に到達した後、好ましくは0.1~10時間、特に好ましくは0.5~5時間保持することが望ましい。
熟成工程では、凝集工程で得られた混合分散液を充分な攪拌条件下で加熱する。
熟成工程の温度は、コアシェル構造である場合、好ましくはシェルの結着樹脂の一次粒子のTg以上、より好ましくはシェルの結着樹脂の一次粒子のTgより5℃高い温度以上である。
熟成工程に要する時間は、目的とするトナー母粒子の形状により異なるが、シェルの結着樹脂の一次粒子のTg以上に到達した後、好ましくは0.1~10時間、特に好ましくは0.5~5時間保持することが望ましい。
凝集工程以降、好ましくは熟成工程以前又は熟成工程中の段階で、界面活性剤を添加するか、pHを調整するか、両者を併用することが好ましい。ここで用いられる界面活性剤としては、樹脂の一次粒子を製造する際に用いることのできる乳化剤から1種以上を選択して用いることができる。特に一次粒子を製造した際に用いた乳化剤と同じものを用いることが好ましい。
界面活性剤を添加する場合の添加量は限定されないが、混合分散液の固形成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.3質量部以上、また、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。
凝集工程以降、熟成工程の完了前の間に界面活性剤を添加するか、pHを調整することにより、凝集工程で得られた粒子凝集体同士の凝集等を抑制することができ、熟成工程の粗大粒子生成を抑制できる場合がある。
熟成工程の時間を制御することにより、重合体一次粒子が凝集した形状を保った葡萄型、融着が進んだジャガイモ型、更に融着が進んだ球状等、目的に応じて様々な形状のトナー母粒子を製造することができる。
<外添剤の外添方法>
外添剤の添加方法は、ヘンシェルミキサー等の高速攪拌機を用いる方法や、圧縮剪断応力を加えることのできる装置による方法等を挙げることができる。
トナーは、トナー母粒子に全ての外添剤を同時添加して外添する一段外添法により作製できる。トナーは、外添剤毎に外添する分段外添法により作製することもできる。
外添中の温度上昇を防止するために、容器に冷却装置を設置する、分段外添する等を行うことができる。
外添剤の添加方法は、ヘンシェルミキサー等の高速攪拌機を用いる方法や、圧縮剪断応力を加えることのできる装置による方法等を挙げることができる。
トナーは、トナー母粒子に全ての外添剤を同時添加して外添する一段外添法により作製できる。トナーは、外添剤毎に外添する分段外添法により作製することもできる。
外添中の温度上昇を防止するために、容器に冷却装置を設置する、分段外添する等を行うことができる。
[使用形態]
本トナーは、トナーをキャリアとともに用いる二成分系現像剤、又は、キャリアを使用しない磁性若しくは非磁性一成分系現像剤の何れの形態で用いてもよい。
本トナーは、トナーをキャリアとともに用いる二成分系現像剤、又は、キャリアを使用しない磁性若しくは非磁性一成分系現像剤の何れの形態で用いてもよい。
二成分系現像剤として用いる場合、キャリアとしては、鉄粉、マグネタイト粉、フェライト粉等の磁性物質又はそれらの表面に樹脂コーティングを施したものや磁性キャリア等公知のものを用いることができる。樹脂コーティングキャリアの被覆樹脂としては一般的に知られているスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル共重合系樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、フッ素樹脂、又はこれらの混合物等が利用できる。
[カートリッジ・画像形成装置]
次に、本トナーを有する画像形成装置(本発明の画像形成装置)の実施の形態について説明する。但し、実施の形態は以下の説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意に変形して実施することができる。
次に、本トナーを有する画像形成装置(本発明の画像形成装置)の実施の形態について説明する。但し、実施の形態は以下の説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意に変形して実施することができる。
画像形成装置は、電子写真感光体、帯電装置、露光装置、現像装置及びトナーを備えて構成され、更に、必要に応じて転写装置、クリーニング装置及び定着装置が設けられる。
前記電子写真感光体については特に制限はないが、例えば、円筒状の導電性支持体の表面に上述した感光層を形成したドラム状の感光体を用いることができる。
前記帯電装置は、電子写真感光体の表面を所定電位に均一帯電させるものである。一般的な帯電装置としては、コロトロンやスコロトロン等の非接触のコロナ帯電装置、あるいは接触型帯電装置が挙げられる。
前記帯電装置は、電子写真感光体の表面を所定電位に均一帯電させるものである。一般的な帯電装置としては、コロトロンやスコロトロン等の非接触のコロナ帯電装置、あるいは接触型帯電装置が挙げられる。
前記露光装置は、電子写真感光体に露光を行って電子写真感光体の感光面に静電潜像を形成することができるものであれば、その種類に特に制限はない。
前記転写装置は、トナーの帯電電位とは逆極性で所定電圧値(転写電圧)を印加し、電子写真感光体に形成されたトナー像を記録紙(用紙、媒体)に転写するものである。転写装置は、その種類に特に制限はなく、コロナ転写、ローラー転写等、任意の方式を用いた装置を使用することができる。
前記クリーニング装置は、電子写真感光体に付着している残留トナーをクリーニング部材で掻き落とし、残留トナーを回収するものである。但し、電子写真感光体表面に残留するトナーが少ないか、ほとんど無い場合には、クリーニング装置は無くても構わない。クリーニング装置について特に制限はなく、ブラシクリーナー、磁気ローラークリーナー、ブレードクリーナー等、任意のクリーニング装置を用いることができる。
前記転写装置は、トナーの帯電電位とは逆極性で所定電圧値(転写電圧)を印加し、電子写真感光体に形成されたトナー像を記録紙(用紙、媒体)に転写するものである。転写装置は、その種類に特に制限はなく、コロナ転写、ローラー転写等、任意の方式を用いた装置を使用することができる。
前記クリーニング装置は、電子写真感光体に付着している残留トナーをクリーニング部材で掻き落とし、残留トナーを回収するものである。但し、電子写真感光体表面に残留するトナーが少ないか、ほとんど無い場合には、クリーニング装置は無くても構わない。クリーニング装置について特に制限はなく、ブラシクリーナー、磁気ローラークリーナー、ブレードクリーナー等、任意のクリーニング装置を用いることができる。
以上のように構成された画像形成装置では、次のようにして画像の記録が行われる。
まず電子写真感光体の表面(感光面)が、帯電装置によって所定の電位に帯電される。この際、直流電圧により帯電させてもよく、直流電圧に交流電圧を重畳させて帯電させてもよい。
続いて、帯電された電子写真感光体の感光面を、記録すべき画像に応じて露光装置により露光し、感光面に静電潜像を形成する。そして、その電子写真感光体の感光面に形成された静電潜像の現像を、現像装置で行う。
現像装置は、トナーを現像ブレード等の規制部材により薄層化するとともに、所定の極性に摩擦帯電させ、現像ローラーに担持しながら搬送して、電子写真感光体の表面に接触させる。
続いて、帯電された電子写真感光体の感光面を、記録すべき画像に応じて露光装置により露光し、感光面に静電潜像を形成する。そして、その電子写真感光体の感光面に形成された静電潜像の現像を、現像装置で行う。
現像装置は、トナーを現像ブレード等の規制部材により薄層化するとともに、所定の極性に摩擦帯電させ、現像ローラーに担持しながら搬送して、電子写真感光体の表面に接触させる。
現像ローラーに担持された帯電トナーが電子写真感光体の表面に接触すると、静電潜像に対応するトナー像が電子写真感光体の感光面に形成される。そしてこのトナー像は、転写装置によって記録紙等に転写される。この後、転写されずに電子写真感光体の感光面に残留しているトナーが、クリーニング装置で除去される。
トナー像の記録紙等の印刷媒体への転写後、定着装置を通過させてトナー像を記録紙等の印刷媒体へ熱定着することで、最終的な画像が得られる。
なお、画像形成装置は、上述した構成に加え、例えば除電工程を行うことができる構成としてもよい。除電工程は、電子写真感光体に露光を行うことで電子写真感光体の除電を行う工程である。
トナー像の記録紙等の印刷媒体への転写後、定着装置を通過させてトナー像を記録紙等の印刷媒体へ熱定着することで、最終的な画像が得られる。
なお、画像形成装置は、上述した構成に加え、例えば除電工程を行うことができる構成としてもよい。除電工程は、電子写真感光体に露光を行うことで電子写真感光体の除電を行う工程である。
画像形成装置は更に変形して構成してもよく、例えば、前露光工程、補助帯電工程等の工程を行うことができる構成としたり、オフセット印刷を行う構成としたり、更には複数種のトナーを用いたフルカラータンデム方式の構成としてもよい。
トナーを収納する部材と、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置、及び定着装置のうち1つ又は2つ以上とを組み合わせて、一体型のカートリッジ(以下適宜「トナーカートリッジ」という)として構成し、このトナーカートリッジを複写機やレーザービームプリンター等の画像形成装置本体に対して着脱可能な構成にしてもよい。
本トナーはこのトナーカートリッジに適用され、本発明のトナーカートリッジが構成される。
本トナーはこのトナーカートリッジに適用され、本発明のトナーカートリッジが構成される。
[印刷媒体]
本トナーを用いて印刷を施す印刷媒体としては特に制限はなく、一般的な印刷用紙としての用紙(厚紙、はがき、封筒、普通紙、薄紙等を含む)、PET等の樹脂(プラスチック)や金属のコート紙、OHPシート、OHPフィルム、トレーシングペーパー等、一般的に画像形成装置で使用されるものであればよい。
特に本トナーは低温定着性に優れることから、より一層の低温定着性が必要とされるプラスチックフィルムを印刷媒体とする場合に有効である。
本トナーを用いて印刷を施す印刷媒体としては特に制限はなく、一般的な印刷用紙としての用紙(厚紙、はがき、封筒、普通紙、薄紙等を含む)、PET等の樹脂(プラスチック)や金属のコート紙、OHPシート、OHPフィルム、トレーシングペーパー等、一般的に画像形成装置で使用されるものであればよい。
特に本トナーは低温定着性に優れることから、より一層の低温定着性が必要とされるプラスチックフィルムを印刷媒体とする場合に有効である。
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する。但し、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
以下の実施例・比較例において、単に「部」とあるのは、「質量部」を意味する。
以下の実施例・比較例において、単に「部」とあるのは、「質量部」を意味する。
各種物性の測定方法は以下の通りである。
<中位径(D50)>
中位径(D50)は、日機装株式会社製 型式MicrotracNanotrac150(以下ナノトラックと略す)及び同社解析ソフトMicrotracParticle Analyzer Ver10.1.2-0.19EEを用いて測定した。
電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交換水を溶媒とし、溶媒屈折率:1.333、測定時間:120秒、測定回数:5回の測定条件で、取り扱い説明書に記載された方法で測定し、その平均値を求めた。その他の設定条件は、粒子屈折率:1.59、透過性:透過、形状:真球形、密度:1.04とした。
中位径(D50)は、日機装株式会社製 型式MicrotracNanotrac150(以下ナノトラックと略す)及び同社解析ソフトMicrotracParticle Analyzer Ver10.1.2-0.19EEを用いて測定した。
電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交換水を溶媒とし、溶媒屈折率:1.333、測定時間:120秒、測定回数:5回の測定条件で、取り扱い説明書に記載された方法で測定し、その平均値を求めた。その他の設定条件は、粒子屈折率:1.59、透過性:透過、形状:真球形、密度:1.04とした。
<体積中位粒径(Dv50)>
体積中位粒径(Dv50)は、ベックマン・コールター社製 マルチサイザーIII(アパーチャー径:100μm以下、マルチサイザーと略す)を用いて測定した。同社製 アイソトンIIを分散媒として、分散質濃度が0.03質量%になるように分散させて測定した。測定結果は、「体積粒径」として示した。
体積中位粒径(Dv50)は、ベックマン・コールター社製 マルチサイザーIII(アパーチャー径:100μm以下、マルチサイザーと略す)を用いて測定した。同社製 アイソトンIIを分散媒として、分散質濃度が0.03質量%になるように分散させて測定した。測定結果は、「体積粒径」として示した。
<平均円形度>
平均円形度は、分散質を分散媒(セルシース:マルバーン社製)に5720~7140個/μLとなるように分散させ、フロー式粒子分析装置(FPIA3000:マルバーン社製)を用いて、HPF分析量0.35μL、HPF検出量2000~2500個の条件下でHPFモードにより測定した。
平均円形度は、分散質を分散媒(セルシース:マルバーン社製)に5720~7140個/μLとなるように分散させ、フロー式粒子分析装置(FPIA3000:マルバーン社製)を用いて、HPF分析量0.35μL、HPF検出量2000~2500個の条件下でHPFモードにより測定した。
<質量平均分子量(Mw)>
ポリエステル樹脂のMwは、GPC法により、得られた溶出曲線のピーク値に相当する保持時間から、Mwを標準スチレン換算により求めた。
装置:東ソー社製 GPC装置 HLC-8320
カラム:TOSOH TSKgel SuperHM-H(直径6m×長さ150mm×2本)
溶媒:THF
カラム温度:40℃
流量:1mL/分
試料濃度:4mg/10mg
検量線:標準ポリスチレン
ポリエステル樹脂のMwは、GPC法により、得られた溶出曲線のピーク値に相当する保持時間から、Mwを標準スチレン換算により求めた。
装置:東ソー社製 GPC装置 HLC-8320
カラム:TOSOH TSKgel SuperHM-H(直径6m×長さ150mm×2本)
溶媒:THF
カラム温度:40℃
流量:1mL/分
試料濃度:4mg/10mg
検量線:標準ポリスチレン
<エマルション固形分濃度>
エマルション固形分濃度(単位:質量%)は、ケット科学研究所社製 赤外線水分計FD-610を用い、2gの試料を195℃で90分加熱して水分を蒸発させることにより求めた。
エマルション固形分濃度(単位:質量%)は、ケット科学研究所社製 赤外線水分計FD-610を用い、2gの試料を195℃で90分加熱して水分を蒸発させることにより求めた。
<ガラス転移温度(Tg)>
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、示差走差熱量計(島津製作所社製、「DSC-60」)を用いて、昇温速度5℃/minにおけるチャートのベースラインと吸熱カーブの接線との交点から測定した。測定試料は、10mg±0.5mgをアルミパン内に計量し、ガラス転移温度以上の100℃で10分融解後、ドライアイスを用いて急冷却処理したサンプルを用いて行った。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、示差走差熱量計(島津製作所社製、「DSC-60」)を用いて、昇温速度5℃/minにおけるチャートのベースラインと吸熱カーブの接線との交点から測定した。測定試料は、10mg±0.5mgをアルミパン内に計量し、ガラス転移温度以上の100℃で10分融解後、ドライアイスを用いて急冷却処理したサンプルを用いて行った。
<軟化温度(T4)>
ポリエステル樹脂の軟化温度は、フローテスター(島津製作所社製、「CFT-500D」)を用いて、1mmφ×10mmのノズル、荷重294N、昇温速度3℃/minの等速昇温下で、樹脂サンプル1.0g中の1/2量が流出したときの温度を測定し、これを軟化温度とした。
ポリエステル樹脂の軟化温度は、フローテスター(島津製作所社製、「CFT-500D」)を用いて、1mmφ×10mmのノズル、荷重294N、昇温速度3℃/minの等速昇温下で、樹脂サンプル1.0g中の1/2量が流出したときの温度を測定し、これを軟化温度とした。
<融点(Tm)>
結晶性ポリエステル樹脂の融点は、示差走差熱量計(島津製作所社製、「DSC-60」)を用いて、昇温速度5℃/minにおけるチャートの吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を融点とした。測定試料は、10mg±0.5mgをアルミパン内に計量し、ガラス転移温度以上の100℃で10分融解後、ドライアイスを用いて急冷却処理したサンプルを用いて行った。
結晶性ポリエステル樹脂の融点は、示差走差熱量計(島津製作所社製、「DSC-60」)を用いて、昇温速度5℃/minにおけるチャートの吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を融点とした。測定試料は、10mg±0.5mgをアルミパン内に計量し、ガラス転移温度以上の100℃で10分融解後、ドライアイスを用いて急冷却処理したサンプルを用いて行った。
<酸価>
ポリエステル樹脂の酸価は、以下のようにして測定した。
測定サンプル約0.2gを枝付き三角フラスコ内に精秤し(a(g))、ベンジルアルコール20mLを加え、窒素雰囲気下として230℃のヒーターにて15分加熱し測定サンプルを溶解した。室温まで放冷後、クロロホルム20mL、クレゾールレッド溶液数滴を加え、0.02規定のKOH溶液にて滴定した(滴定量=b(mL)、KOH溶液の力価=p)。ブランク測定を同様に行い(滴定量=c(mL))、以下の式に従って酸価を算出した。
酸価(mgKOH/g)={(b-c)×0.02×56.11×p}/a
ポリエステル樹脂の酸価は、以下のようにして測定した。
測定サンプル約0.2gを枝付き三角フラスコ内に精秤し(a(g))、ベンジルアルコール20mLを加え、窒素雰囲気下として230℃のヒーターにて15分加熱し測定サンプルを溶解した。室温まで放冷後、クロロホルム20mL、クレゾールレッド溶液数滴を加え、0.02規定のKOH溶液にて滴定した(滴定量=b(mL)、KOH溶液の力価=p)。ブランク測定を同様に行い(滴定量=c(mL))、以下の式に従って酸価を算出した。
酸価(mgKOH/g)={(b-c)×0.02×56.11×p}/a
<トナー中のビスフェノールAの定量>
トナー中のビスフェノールAの残存量はガスクロマトグラフ質量分析法(GC/MS法)により測定した。以下に測定方法の詳細を記載する。
[前処理]
トナー試料0.01gにビスフェノールA-d16(20mg/L、5μL)を加え、クロロホルム5mLで溶解し、メタノール2mLを加えて振とう抽出を行った。この溶液を窒素吹付け濃縮し、試料を再沈殿させてから上澄み液を移しとり、溶媒を乾固させた後にクロロホルム1mLで定容し、BSTFA(N,O-ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド)50μLを加え誘導体化した。
この溶液をバイアルに移し、GC/MS法により測定を行った。
[測定条件]
(装置)
GC/MS:アジレント・テクノロジー社製 Agilent 7890B/5977B
(GC)
カラムオーブン:60℃(1min)→20℃/min→325℃(20min)
注入口:280℃
注入量:1μL
カラム:DB-17MS 長さ30m、内径250μm、膜厚0.25μm
カラム流量:1.1mL/min
MSDトランスファーライン:290℃
(MS)
MS測定モード:SIM m/z357、372、368、386
MSイオン源:230℃
MS四重極:150℃
トナー中のビスフェノールAの残存量はガスクロマトグラフ質量分析法(GC/MS法)により測定した。以下に測定方法の詳細を記載する。
[前処理]
トナー試料0.01gにビスフェノールA-d16(20mg/L、5μL)を加え、クロロホルム5mLで溶解し、メタノール2mLを加えて振とう抽出を行った。この溶液を窒素吹付け濃縮し、試料を再沈殿させてから上澄み液を移しとり、溶媒を乾固させた後にクロロホルム1mLで定容し、BSTFA(N,O-ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド)50μLを加え誘導体化した。
この溶液をバイアルに移し、GC/MS法により測定を行った。
[測定条件]
(装置)
GC/MS:アジレント・テクノロジー社製 Agilent 7890B/5977B
(GC)
カラムオーブン:60℃(1min)→20℃/min→325℃(20min)
注入口:280℃
注入量:1μL
カラム:DB-17MS 長さ30m、内径250μm、膜厚0.25μm
カラム流量:1.1mL/min
MSDトランスファーライン:290℃
(MS)
MS測定モード:SIM m/z357、372、368、386
MSイオン源:230℃
MS四重極:150℃
<トナー中のビスフェノールA(EO付加体)及びビスフェノールA(PO付加体)の定量>
トナー中のビスフェノールA(EO付加体)及びビスフェノールA(PO付加体)の残存量はガスクロマトグラフ質量分析法(GC/MS法)により測定した。以下に測定方法の詳細を記載する。
[前処理]
トナー試料0.01gにビスフェノールA-d16(20mg/L、5μL)を加え、クロロホルム5mLで溶解し、メタノール2mLを加えて振とう抽出を行った。この溶液を窒素吹付け濃縮し、試料を再沈殿させてから上澄み液を移しとり、溶媒を乾固させた後にクロロホルム1mLで定容し、BSTFA(N,O-ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド)50μLを加え誘導体化した。
この溶液をバイアルに移し、GC/MS法により測定を行った。
[測定条件]
(装置)
GC/MS:アジレント・テクノロジー社製 Agilent 7890B/5977B
(GC)
カラムオーブン:60℃(1min)→20℃/min→325℃(20min)
注入口:280℃
注入量:1μL
カラム:DB-17MS 長さ30m、内径250μm、膜厚0.25μm
カラム流量:1.1mL/min
MSDトランスファーライン:290℃
(MS)
MS測定モード:SIM m/z445、460、489、504、368、386
MSイオン源:230℃
MS四重極:150℃
トナー中のビスフェノールA(EO付加体)及びビスフェノールA(PO付加体)の残存量はガスクロマトグラフ質量分析法(GC/MS法)により測定した。以下に測定方法の詳細を記載する。
[前処理]
トナー試料0.01gにビスフェノールA-d16(20mg/L、5μL)を加え、クロロホルム5mLで溶解し、メタノール2mLを加えて振とう抽出を行った。この溶液を窒素吹付け濃縮し、試料を再沈殿させてから上澄み液を移しとり、溶媒を乾固させた後にクロロホルム1mLで定容し、BSTFA(N,O-ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド)50μLを加え誘導体化した。
この溶液をバイアルに移し、GC/MS法により測定を行った。
[測定条件]
(装置)
GC/MS:アジレント・テクノロジー社製 Agilent 7890B/5977B
(GC)
カラムオーブン:60℃(1min)→20℃/min→325℃(20min)
注入口:280℃
注入量:1μL
カラム:DB-17MS 長さ30m、内径250μm、膜厚0.25μm
カラム流量:1.1mL/min
MSDトランスファーライン:290℃
(MS)
MS測定モード:SIM m/z445、460、489、504、368、386
MSイオン源:230℃
MS四重極:150℃
<トナー中の無水トリメリット酸及びトリメリット酸の定量>
[前処理]
トナー試料0.01gにメタノール2mLを加えて超音波抽出後に窒素吹付け濃縮し1mLに定容した。この溶液をバイアルに移し、液体クロマトグラフタンデム質量分析法(LC/MS/MS法)により測定を行った。
[測定条件]
(装置)
LC/MS/MS:アジレント・テクノロジー社製 Agilent 1260/6460
(LC)
カラムオーブン:40℃
カラム:InertsustainC18 内径2.1mm、長さ10cm、粒径3μm
移動相A:5mM酢酸アンモニウム水溶液
移動相B:メタノール
流速:0.2mL/min
注入量:5μL
(MS/MS)
イオンソース:AJS ESI
モード:MRM
グラジエント:表1に示すグラジエント条件を適用した。
[前処理]
トナー試料0.01gにメタノール2mLを加えて超音波抽出後に窒素吹付け濃縮し1mLに定容した。この溶液をバイアルに移し、液体クロマトグラフタンデム質量分析法(LC/MS/MS法)により測定を行った。
[測定条件]
(装置)
LC/MS/MS:アジレント・テクノロジー社製 Agilent 1260/6460
(LC)
カラムオーブン:40℃
カラム:InertsustainC18 内径2.1mm、長さ10cm、粒径3μm
移動相A:5mM酢酸アンモニウム水溶液
移動相B:メタノール
流速:0.2mL/min
注入量:5μL
(MS/MS)
イオンソース:AJS ESI
モード:MRM
グラジエント:表1に示すグラジエント条件を適用した。
ガス温度:350℃
ガスフロー:9L/min
ネブライザー:50psi
シースガス温度:400℃
シースガスフロー:10L/min
キャピラリー:-3000V
ガスフロー:9L/min
ネブライザー:50psi
シースガス温度:400℃
シースガスフロー:10L/min
キャピラリー:-3000V
<トナー中のスズ及びアンチモンの定量>
トナー中のスズの定量はICP発光分光分析法により、トナー中のアンチモンの定量は水素化物発生原子吸光光度法によりそれぞれ行った。
トナー中のスズの定量はICP発光分光分析法により、トナー中のアンチモンの定量は水素化物発生原子吸光光度法によりそれぞれ行った。
<複素粘度>
複素粘度は、TA Instruments製レオメーターARESを用い、以下のようにして測定した。
トナーサンプル約1.3gを直径25mm用の治具に入れ、50℃に加熱したプレス機によって荷重30kgで10分間加圧し、ペレットに成形した。得られたペレットを直径25mmの円形パラレルプレートを装着した測定装置に入れ、120℃に昇温した状態で上部プレートを下げてペレットの厚さを3.0~3.5mmに調整した。
その後、降温し、測定周波数6.28rad/秒、初期温度40℃、測定前遅延時間3分、自動テンション調整(引っ張り方向、初期の力は0、自動テンション感度2.0g、自動テンション切り替え弾性率1.0×108Pa)、最終温度150℃、昇温速度4℃/分、測定サイクル時間1分、初期歪み0.1%、自動歪み調整の条件で測定した。
80℃及び110℃の複素粘度の値は、得られたデータから作成したグラフのそれぞれの値における複素粘度の値を読み取ることで算出した。
複素粘度は、TA Instruments製レオメーターARESを用い、以下のようにして測定した。
トナーサンプル約1.3gを直径25mm用の治具に入れ、50℃に加熱したプレス機によって荷重30kgで10分間加圧し、ペレットに成形した。得られたペレットを直径25mmの円形パラレルプレートを装着した測定装置に入れ、120℃に昇温した状態で上部プレートを下げてペレットの厚さを3.0~3.5mmに調整した。
その後、降温し、測定周波数6.28rad/秒、初期温度40℃、測定前遅延時間3分、自動テンション調整(引っ張り方向、初期の力は0、自動テンション感度2.0g、自動テンション切り替え弾性率1.0×108Pa)、最終温度150℃、昇温速度4℃/分、測定サイクル時間1分、初期歪み0.1%、自動歪み調整の条件で測定した。
80℃及び110℃の複素粘度の値は、得られたデータから作成したグラフのそれぞれの値における複素粘度の値を読み取ることで算出した。
<ふるい上の残存率>
ふるい上の残存率は以下の方法で測定した。
トナー20gをポリ容器に入れ、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持した。恒温恒湿機から容器を取り出した後、トナーを取り出して60メッシュのふるいにかけた。ふるい上に残存するトナーの重量を測定し、この重量のトナー全重量に対する割合である残存率(質量%)を求めた。
算出結果は「ふるい上残存率」として示した。
ふるい上の残存率は以下の方法で測定した。
トナー20gをポリ容器に入れ、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持した。恒温恒湿機から容器を取り出した後、トナーを取り出して60メッシュのふるいにかけた。ふるい上に残存するトナーの重量を測定し、この重量のトナー全重量に対する割合である残存率(質量%)を求めた。
算出結果は「ふるい上残存率」として示した。
次に、実施例・比較例で用いたワックス分散液、顔料分散液、重合体一次粒子分散液、非晶性ポリエステル分散液、結晶性ポリエステル分散液について説明する。
<ワックス分散液W1>
ワックスとしてエステルワックス1(ベヘン酸ステアリル、融点67℃)30部、20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(以下20%DBS水溶液と略す)1.93部、脱塩水68.7部を、45度傾斜3段パドル翼を備えたCSTR型撹拌層内に入れ、前記撹拌層内で90℃に加熱して20分混合した。
次いで、この分散液を90℃に加熱したまま、バルブホモジナイザー(ゴーリン社製、15-M-8PA型)を用いて25MPaの加圧条件で循環乳化を行い、ナノトラックで粒子径を測定し中位径(D50)が245nmになるまで分散して、ワックス分散液W1(エマルション固形分濃度:30.5%)を作製した。
ワックスとしてエステルワックス1(ベヘン酸ステアリル、融点67℃)30部、20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(以下20%DBS水溶液と略す)1.93部、脱塩水68.7部を、45度傾斜3段パドル翼を備えたCSTR型撹拌層内に入れ、前記撹拌層内で90℃に加熱して20分混合した。
次いで、この分散液を90℃に加熱したまま、バルブホモジナイザー(ゴーリン社製、15-M-8PA型)を用いて25MPaの加圧条件で循環乳化を行い、ナノトラックで粒子径を測定し中位径(D50)が245nmになるまで分散して、ワックス分散液W1(エマルション固形分濃度:30.5%)を作製した。
<顔料分散液G1>
プロペラ翼を備えた撹拌機の容器に、カーボンブラック(キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク社製、リーガル330R)20部、20%DBS水溶液1部、非イオン界面活性剤(花王社製、エマルゲン120)4部、導電率が2μS/cmのイオン交換水75部を加えて、予備分散して顔料プレミックス液を得た。当該プレミックス液を原料スラリーとして湿式ビーズミルに供給し、分散を行った。なお、前記湿式ビーズミルのステータの内径は120mmφ、セパレータの径は60mmφであり、分散用のメディアとしては直径0.1mmのジルコニアビーズを用いた。ステータの有効内容積は約2リットルであり、メディアの充填容積は1.4リットルとしたので、メディア充填率は70%であった。ロータの回転速度を一定(ロータ先端の周速が約11m/sec)として、供給口より前記原料スラリーを、無脈動定量ポンプにより供給速度約40リットル/hrで供給し、所定粒度に達した時点で分散を停止して、排出口より顔料分散液G1を得た。
なお、運転時にはジャケットから約10℃の冷却水を循環させながら行った。分散した顔料の中位径(D50)は157nm、顔料固形分濃度は24.6%であった。
プロペラ翼を備えた撹拌機の容器に、カーボンブラック(キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク社製、リーガル330R)20部、20%DBS水溶液1部、非イオン界面活性剤(花王社製、エマルゲン120)4部、導電率が2μS/cmのイオン交換水75部を加えて、予備分散して顔料プレミックス液を得た。当該プレミックス液を原料スラリーとして湿式ビーズミルに供給し、分散を行った。なお、前記湿式ビーズミルのステータの内径は120mmφ、セパレータの径は60mmφであり、分散用のメディアとしては直径0.1mmのジルコニアビーズを用いた。ステータの有効内容積は約2リットルであり、メディアの充填容積は1.4リットルとしたので、メディア充填率は70%であった。ロータの回転速度を一定(ロータ先端の周速が約11m/sec)として、供給口より前記原料スラリーを、無脈動定量ポンプにより供給速度約40リットル/hrで供給し、所定粒度に達した時点で分散を停止して、排出口より顔料分散液G1を得た。
なお、運転時にはジャケットから約10℃の冷却水を循環させながら行った。分散した顔料の中位径(D50)は157nm、顔料固形分濃度は24.6%であった。
<非晶性ポリエステル樹脂>
以下のようにして、非晶性ポリエステル樹脂A,B,C,D,Eを製造した。
表2に示す仕込み組成の多価カルボン酸成分と、多価アルコール成分と、重合触媒とを、蒸留塔備え付けの反応容器に投入した。なお、重合触媒の量は、酸成分に対する量(ppm)である。
次いで、反応容器中の撹拌翼の回転数を120rpmに保ち、昇温を開始し、反応系内の温度が265℃になるように加熱し、この温度を保持してエステル化反応を行った。反応系からの水の留出がなくなりエステル化反応が終了した後、反応系内の温度を下げて240℃に保ち、反応容器内を約40分かけて減圧し、真空度を133Paとし、反応系からアルコール成分を留出させながら重縮合反応を行った。
反応とともに反応系の粘度が上昇し、粘度上昇とともに真空度を上昇させ、撹拌翼のトルクが所望の軟化温度を示す値となるまで縮合反応を実施した。そして、所定のトルクを示した時点で撹拌を停止し、反応系を常圧に戻し、窒素により加圧して反応生成物を反応容器から取り出し(吐出し)、各非晶性ポリエステル樹脂を得た。
得られた非晶性ポリエステル樹脂A,B,C,D,Eの物性(ガラス転移温度、軟化温度、質量平均分子量、酸価)を測定した。これらの結果を表2に示す。
以下のようにして、非晶性ポリエステル樹脂A,B,C,D,Eを製造した。
表2に示す仕込み組成の多価カルボン酸成分と、多価アルコール成分と、重合触媒とを、蒸留塔備え付けの反応容器に投入した。なお、重合触媒の量は、酸成分に対する量(ppm)である。
次いで、反応容器中の撹拌翼の回転数を120rpmに保ち、昇温を開始し、反応系内の温度が265℃になるように加熱し、この温度を保持してエステル化反応を行った。反応系からの水の留出がなくなりエステル化反応が終了した後、反応系内の温度を下げて240℃に保ち、反応容器内を約40分かけて減圧し、真空度を133Paとし、反応系からアルコール成分を留出させながら重縮合反応を行った。
反応とともに反応系の粘度が上昇し、粘度上昇とともに真空度を上昇させ、撹拌翼のトルクが所望の軟化温度を示す値となるまで縮合反応を実施した。そして、所定のトルクを示した時点で撹拌を停止し、反応系を常圧に戻し、窒素により加圧して反応生成物を反応容器から取り出し(吐出し)、各非晶性ポリエステル樹脂を得た。
得られた非晶性ポリエステル樹脂A,B,C,D,Eの物性(ガラス転移温度、軟化温度、質量平均分子量、酸価)を測定した。これらの結果を表2に示す。
<非晶性ポリエステル分散液P1>
非晶性ポリエステル樹脂A 25部をメチルエチルケトン(MEK)75部に溶解し、ジメチルアミノエタノールを0.437g投入してスターラーで均一に撹拌して樹脂溶液を調製した。
次いで、脱塩水 100部を丸底フラスコに入れ、調製した前記樹脂溶液をさらに加えた後、ホモジナイザー(IKA社製 T25型)で10分間、回転数8000rpmで分散した。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、非晶性ポリエステル分散液P1を得た。非晶性ポリエステル分散液P1中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、180nmであった。
非晶性ポリエステル樹脂A 25部をメチルエチルケトン(MEK)75部に溶解し、ジメチルアミノエタノールを0.437g投入してスターラーで均一に撹拌して樹脂溶液を調製した。
次いで、脱塩水 100部を丸底フラスコに入れ、調製した前記樹脂溶液をさらに加えた後、ホモジナイザー(IKA社製 T25型)で10分間、回転数8000rpmで分散した。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、非晶性ポリエステル分散液P1を得た。非晶性ポリエステル分散液P1中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、180nmであった。
<非晶性ポリエステル分散液P2>
非晶性ポリエステル樹脂B 25部をメチルエチルケトン(MEK)75部に溶解し、ジメチルアミノエタノールを0.376g投入してスターラーで均一に撹拌して樹脂溶液を調製した。
次いで、脱塩水 100部を丸底フラスコに入れ、調製した前記樹脂溶液をさらに加えた後、ホモジナイザー(IKA社製 T25型)で10分間、回転数8000rpmで分散した。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、非晶性ポリエステル分散液P2を得た。非晶性ポリエステル分散液P2中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、190nmであった。
非晶性ポリエステル樹脂B 25部をメチルエチルケトン(MEK)75部に溶解し、ジメチルアミノエタノールを0.376g投入してスターラーで均一に撹拌して樹脂溶液を調製した。
次いで、脱塩水 100部を丸底フラスコに入れ、調製した前記樹脂溶液をさらに加えた後、ホモジナイザー(IKA社製 T25型)で10分間、回転数8000rpmで分散した。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、非晶性ポリエステル分散液P2を得た。非晶性ポリエステル分散液P2中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、190nmであった。
<非晶性ポリエステル分散液P3>
非晶性ポリエステル樹脂C 25部をメチルエチルケトン(MEK)75部に溶解し、ジメチルアミノエタノールを0.376g投入してスターラーで均一に撹拌して樹脂溶液を調製した。
次いで、脱塩水 100部を丸底フラスコに入れ、調製した前記樹脂溶液をさらに加えた後、ホモジナイザー(IKA社製 T25型)で10分間、回転数8000rpmで分散した。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、非晶性ポリエステル分散液P3を得た。非晶性ポリエステル分散液P3中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、200nmであった。
非晶性ポリエステル樹脂C 25部をメチルエチルケトン(MEK)75部に溶解し、ジメチルアミノエタノールを0.376g投入してスターラーで均一に撹拌して樹脂溶液を調製した。
次いで、脱塩水 100部を丸底フラスコに入れ、調製した前記樹脂溶液をさらに加えた後、ホモジナイザー(IKA社製 T25型)で10分間、回転数8000rpmで分散した。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、非晶性ポリエステル分散液P3を得た。非晶性ポリエステル分散液P3中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、200nmであった。
<非晶性ポリエステル分散液P4>
非晶性ポリエステル樹脂D 25部をメチルエチルケトン(MEK)75部に溶解し、ジメチルアミノエタノールを0.393g投入してスターラーで均一に撹拌して樹脂溶液を調製した。
次いで、脱塩水 100部を丸底フラスコに入れ、調製した前記樹脂溶液をさらに加えた後、ホモジナイザー(IKA社製 T25型)で10分間、回転数8000rpmで分散した。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、非晶性ポリエステル分散液P4を得た。非晶性ポリエステル分散液P4中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、202nmであった。
非晶性ポリエステル樹脂D 25部をメチルエチルケトン(MEK)75部に溶解し、ジメチルアミノエタノールを0.393g投入してスターラーで均一に撹拌して樹脂溶液を調製した。
次いで、脱塩水 100部を丸底フラスコに入れ、調製した前記樹脂溶液をさらに加えた後、ホモジナイザー(IKA社製 T25型)で10分間、回転数8000rpmで分散した。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、非晶性ポリエステル分散液P4を得た。非晶性ポリエステル分散液P4中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、202nmであった。
<非晶性ポリエステル分散液P5>
非晶性ポリエステル樹脂E 25部をメチルエチルケトン(MEK)75部に溶解し、ジメチルアミノエタノールを0.795g投入してスターラーで均一に撹拌して樹脂溶液を調製した。
次いで、脱塩水 100部を丸底フラスコに入れ、調製した前記樹脂溶液をさらに加えた後、ホモジナイザー(IKA社製 T25型)で10分間、回転数8000rpmで分散した。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、非晶性ポリエステル分散液P5を得た。非晶性ポリエステル分散液P5中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、201nmであった。
非晶性ポリエステル樹脂E 25部をメチルエチルケトン(MEK)75部に溶解し、ジメチルアミノエタノールを0.795g投入してスターラーで均一に撹拌して樹脂溶液を調製した。
次いで、脱塩水 100部を丸底フラスコに入れ、調製した前記樹脂溶液をさらに加えた後、ホモジナイザー(IKA社製 T25型)で10分間、回転数8000rpmで分散した。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、非晶性ポリエステル分散液P5を得た。非晶性ポリエステル分散液P5中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、201nmであった。
<結晶性ポリエステル樹脂分散液C1>
結晶性ポリエステル樹脂A(セバシン酸-エチレングリコール共重合体、融点72℃、酸価65.4mgKOH/g)54部をクロロホルム306部に溶解し、20%DBS水溶液9.0部、脱塩水531部を添加した。この混合液をホモミキサーで3分間、回転数5200rpmでプレミックスし、高圧ホモジナイザー(パウレック社製 マイクロフルイダイザー)を用い、20000psiの条件で1パス分散を行った。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、結晶性ポリエステル分散液C1を得た。結晶性ポリエステル分散液C1中の結晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、180nmであった。
結晶性ポリエステル樹脂A(セバシン酸-エチレングリコール共重合体、融点72℃、酸価65.4mgKOH/g)54部をクロロホルム306部に溶解し、20%DBS水溶液9.0部、脱塩水531部を添加した。この混合液をホモミキサーで3分間、回転数5200rpmでプレミックスし、高圧ホモジナイザー(パウレック社製 マイクロフルイダイザー)を用い、20000psiの条件で1パス分散を行った。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、結晶性ポリエステル分散液C1を得た。結晶性ポリエステル分散液C1中の結晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、180nmであった。
<結晶性ポリエステル樹脂分散液C2>
結晶性ポリエステル樹脂B(アジピン酸-テレフタル酸-1,6-ヘキサンジオール共重合体、融点80℃、酸価1.0mgKOH/g以下)72部を酢酸エチル408部に溶解し、20%DBS水溶液12.0部、脱塩水708部を添加した。この混合液をホモミキサーで3分間、回転数5200rpmでプレミックスし、高圧ホモジナイザー(パウレック社製 マイクロフルイダイザー)を用い、20000psiの条件で1パス分散を行った。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、結晶性ポリエステル分散液C2を得た。結晶性ポリエステル分散液C2中の結晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、190nmであった。
結晶性ポリエステル樹脂B(アジピン酸-テレフタル酸-1,6-ヘキサンジオール共重合体、融点80℃、酸価1.0mgKOH/g以下)72部を酢酸エチル408部に溶解し、20%DBS水溶液12.0部、脱塩水708部を添加した。この混合液をホモミキサーで3分間、回転数5200rpmでプレミックスし、高圧ホモジナイザー(パウレック社製 マイクロフルイダイザー)を用い、20000psiの条件で1パス分散を行った。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、結晶性ポリエステル分散液C2を得た。結晶性ポリエステル分散液C2中の結晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、190nmであった。
<結晶性ポリエステル樹脂分散液C3>
結晶性ポリエステル樹脂A(セバシン酸-エチレングリコール-プロピレングリコール共重合体、融点60.2℃、酸価6.4mgKOH/g)54部をクロロホルム306部に溶解し、20%DBS水溶液9.0部、脱塩水531部を添加した。この混合液をホモミキサーで3分間、回転数5200rpmでプレミックスし、高圧ホモジナイザー(パウレック社製 マイクロフルイダイザー)を用い、20000psiの条件で1パス分散を行った。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、結晶性ポリエステル分散液C3を得た。結晶性ポリエステル分散液C3中の結晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、185nmであった。
結晶性ポリエステル樹脂A(セバシン酸-エチレングリコール-プロピレングリコール共重合体、融点60.2℃、酸価6.4mgKOH/g)54部をクロロホルム306部に溶解し、20%DBS水溶液9.0部、脱塩水531部を添加した。この混合液をホモミキサーで3分間、回転数5200rpmでプレミックスし、高圧ホモジナイザー(パウレック社製 マイクロフルイダイザー)を用い、20000psiの条件で1パス分散を行った。
その後、アスピレーターを用いて80℃の条件で減圧蒸留して溶剤を取り除き、結晶性ポリエステル分散液C3を得た。結晶性ポリエステル分散液C3中の結晶性ポリエステル樹脂粒子の中位径(D50)をナノトラックを用いて測定したところ、185nmであった。
[実施例1]
次のようにしてトナーT1を作製した。
次のようにしてトナーT1を作製した。
撹拌装置、加熱冷却装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた混合器に、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が75部となる量、20%DBS水溶液を固形分が0.05部となる量、ワックス分散液W1を固形分が7部となる量、結晶性ポリエステル分散液C1を固形分が3部となる量、脱塩水を135部、10%硫酸マグネシウム七水和物水溶液を固形分が3.047部となる量、1%硫酸アルミニウム水溶液を固形分が0.082部となる量、顔料分散液G1を固形分が5部となる量を撹拌しながら順に添加した。40分かけて内温34.0℃まで昇温し、その後90分かけて38.0℃まで昇温した。ここでマルチサイザーを用いて体積中位粒径(Dv50)を測定したところ、5.46μmであった。
次に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が10部となる量と、20%DBS水溶液を0.2部(固形分(ポリエステル100部に対して2部となる量))とを混ぜた混合液を30分かけて滴下した。滴下が終了してから30分後、脱塩水を232部、10%EDTA水溶液を固形分が5.0部となる量添加した。4.8%水酸化カリウム水溶液を用い、系内のpHを8.4に調整し、90分かけて63℃まで昇温したのち、60分かけて67℃まで昇温した。その後30分かけて30℃まで冷却した。
次に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が10部となる量と、20%DBS水溶液を0.2部(固形分(ポリエステル100部に対して2部となる量))とを混ぜた混合液を30分かけて滴下した。滴下が終了してから30分後、脱塩水を232部、10%EDTA水溶液を固形分が5.0部となる量添加した。4.8%水酸化カリウム水溶液を用い、系内のpHを8.4に調整し、90分かけて63℃まで昇温したのち、60分かけて67℃まで昇温した。その後30分かけて30℃まで冷却した。
得られた分散液を抜き出し、東洋濾紙社製 No.5Cの濾紙を用いてアスピレーターにより吸引ろ過した。濾紙上に残ったケーキを撹拌機(プロペラ翼)を備えたステンレス容器に移し、電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水を加えて撹拌することにより均一に分散させ、その後30分間撹拌した。この工程をろ液の電気伝導度が2μS/cmになるまで繰り返した後、得られたケーキを30℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥することにより、トナー母粒子B1を得た。
このように作製したトナー母粒子B1(100部)に対し、大粒径シリカ RX50(日本アエロジル社製)を1.5部、大粒径シリカ NAX50(日本アエロジル社製)を2.0部、小粒径シリカ R812(日本アエロジル社製)を0.6部添加し、ヘンシェルミキサーにて5000rpmで1分間撹拌・混合し、その後篩別することによりトナーT1を得た。
このトナーT1のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
なお、実施例1で得られたトナーT1は、その製造工程において、ビスフェノールA誘導体、無水トリメリット酸成分を用いておらず、また、アンチモンやスズを用いていないことから、これらの成分を実質含有するものではない。以下の実施例2~6のトナーT2~T6についても同様である。
このトナーT1のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
なお、実施例1で得られたトナーT1は、その製造工程において、ビスフェノールA誘導体、無水トリメリット酸成分を用いておらず、また、アンチモンやスズを用いていないことから、これらの成分を実質含有するものではない。以下の実施例2~6のトナーT2~T6についても同様である。
[実施例2]
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が73部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を固形分が5部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P3に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT2を作製した。
このトナーT2のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が73部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を固形分が5部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P3に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT2を作製した。
このトナーT2のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
[実施例3]
実施例1において、結晶性ポリエステル分散液C1を固形分が10部となる量に、ワックス分散液W1を0.0部(添加無し)に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT3を作製した。
このトナーT3のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、結晶性ポリエステル分散液C1を固形分が10部となる量に、ワックス分散液W1を0.0部(添加無し)に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT3を作製した。
このトナーT3のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
[実施例4]
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が68部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を固形分が10部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P3に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT4を作製した。
このトナーT4のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が68部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を固形分が10部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P3に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT4を作製した。
このトナーT4のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
[実施例5]
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が68部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を結晶性ポリエステル分散液C2の固形分が10部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P3に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT5を作製した。
このトナーT5のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が68部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を結晶性ポリエステル分散液C2の固形分が10部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P3に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT5を作製した。
このトナーT5のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
[実施例6]
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1の固形分が68部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を固形分が10部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT6を作製した。
このトナーT6のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1の固形分が68部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を固形分が10部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT6を作製した。
このトナーT6のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
[比較例1]
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1の固形分が78部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を0.0部(添加無し)に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT7を作製した。
このトナーT7のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1の固形分が78部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を0.0部(添加無し)に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT7を作製した。
このトナーT7のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
[比較例2]
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が78部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を0.0部(添加無し)に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT8を作製した。
このトナーT8のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が78部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を0.0部(添加無し)に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT8を作製した。
このトナーT8のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
[比較例3]
実施例1において、結晶性ポリエステル分散液C1を結晶性ポリエステル分散液C2に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT9を作製した。
このトナーT9のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、結晶性ポリエステル分散液C1を結晶性ポリエステル分散液C2に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT9を作製した。
このトナーT9のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
[比較例4]
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が73部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を結晶性ポリエステル分散液C3の固形分が5.0部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P3に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT10を作製した。
このトナーT10のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が73部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を結晶性ポリエステル分散液C3の固形分が5.0部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P3に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT10を作製した。
このトナーT10のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
[比較例5]
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P5の固形分が78部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を0.0部(添加無し)に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT11を作製した。
このトナーT11のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P5の固形分が78部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を0.0部(添加無し)に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT11を作製した。
このトナーT11のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
[比較例6]
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P4の固形分が78部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を0.0部(添加無し)に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT12を作製した。
このトナーT12のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P4の固形分が78部となる量に、結晶性ポリエステル分散液C1を0.0部(添加無し)に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を非晶性ポリエステル分散液P1に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT12を作製した。
このトナーT12のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
[比較例7]
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が85部となる量に、ワックス分散液W1を0.0部(添加無し)に、結晶性ポリエステル分散液C1を固形分が10.0部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を0.0部(添加無し)に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT13を作製した。
このトナーT13のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
実施例1において、非晶性ポリエステル分散液P2を固形分が85部となる量に、ワックス分散液W1を0.0部(添加無し)に、結晶性ポリエステル分散液C1を固形分が10.0部となる量に、シェル用の非晶性ポリエステル分散液P2を0.0部(添加無し)に変えた以外は、トナーT1と同様の方法で、トナーT13を作製した。
このトナーT13のコア/シェル構造の構成は表3に示す通りである。
得られたトナーT1~T13中の、ビスフェノールA、ビスフェノールA(EO付加体)、ビスフェノールA(PO付加体)、トリメリット酸、スズ、アンチモンの定量分析を行った。定量分析の手法は前述の通りである。
結果としては、ビスフェノールA、ビスフェノールA(EO付加体)及びビスフェノールA(PO付加体)の合計含有量は、いずれも50ppm以下であった。
また、無水トリメリット酸及びトリメリット酸の合計含有量は、いずれも10ppm以下であった。
また、スズの含有量はいずれも10ppm未満であり、アンチモンの含有量は、いずれも1ppm以下であった。
結果としては、ビスフェノールA、ビスフェノールA(EO付加体)及びビスフェノールA(PO付加体)の合計含有量は、いずれも50ppm以下であった。
また、無水トリメリット酸及びトリメリット酸の合計含有量は、いずれも10ppm以下であった。
また、スズの含有量はいずれも10ppm未満であり、アンチモンの含有量は、いずれも1ppm以下であった。
得られたトナーT1~T13の体積中位粒径(Dv50)及び、平均円形度を測定した。結果を表4に示す。
また、得られたトナーT1~T13の複素粘度とふるい上残存率を測定し、結果を表5に示した。
また、得られたトナーT1~T13の複素粘度とふるい上残存率を測定し、結果を表5に示した。
[印刷評価]
<低温定着性評価>
得られたトナーを、印刷速度16ppm、非磁性一成分で現像ゴムローラー、金属ブレード、帯電ローラー(PCR)で帯電する有機感光体を搭載、定着ユニットを外した市販プリンタを用い、PETフィルム(ダイアホイルT-600E、三菱ケミカル株式会社製)に、トナー付着量約0.6mg/cm2の未定着のトナー像を印字した。
熱ロール定着機は、ローラー直径27mm、ニップ幅9mm、上部ローラーにヒーターを有し、ローラー表面がPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)で構成されており、シリコーンオイルは塗布されていないものを使用した。ローラーの表面温度を130℃に設定し、定着速度229mm/secにて定着して、評価用サンプルとした。評価用サンプルにセロテープ(登録商標)を密着させたのち剥がし、セロテープ(登録商標)を密着させた面積を100%としたときに、評価用サンプルのPETフィルム上にトナーが残存していた面積割合(%)を調べた。低温定着性は、この面積割合から以下の評価基準で評価した。評価結果を表5に示す。
(評価基準)
〇:70%以上のPETフィルム上にトナーが残存していた。
△:40%以上70%未満のPETフィルム上にトナーが残存していた。
×:40%未満のPETフィルム上にしかトナーが残存していなかった。もしくは定着画像がオフセットしていた。
<低温定着性評価>
得られたトナーを、印刷速度16ppm、非磁性一成分で現像ゴムローラー、金属ブレード、帯電ローラー(PCR)で帯電する有機感光体を搭載、定着ユニットを外した市販プリンタを用い、PETフィルム(ダイアホイルT-600E、三菱ケミカル株式会社製)に、トナー付着量約0.6mg/cm2の未定着のトナー像を印字した。
熱ロール定着機は、ローラー直径27mm、ニップ幅9mm、上部ローラーにヒーターを有し、ローラー表面がPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)で構成されており、シリコーンオイルは塗布されていないものを使用した。ローラーの表面温度を130℃に設定し、定着速度229mm/secにて定着して、評価用サンプルとした。評価用サンプルにセロテープ(登録商標)を密着させたのち剥がし、セロテープ(登録商標)を密着させた面積を100%としたときに、評価用サンプルのPETフィルム上にトナーが残存していた面積割合(%)を調べた。低温定着性は、この面積割合から以下の評価基準で評価した。評価結果を表5に示す。
(評価基準)
〇:70%以上のPETフィルム上にトナーが残存していた。
△:40%以上70%未満のPETフィルム上にトナーが残存していた。
×:40%未満のPETフィルム上にしかトナーが残存していなかった。もしくは定着画像がオフセットしていた。
<密着性評価>
得られたトナーを、印刷速度16ppm、非磁性一成分で現像ゴムローラー、金属ブレード、帯電ローラー(PCR)で帯電する有機感光体を搭載、定着ユニットを外した市販プリンタを用い、トナーカートリッジ2個を使って、PETコート紙である光沢記録紙(耐水紙カレカ、国際紙パルプ商事株式会社製)に、付着量約0.8mg/cm2の未定着のトナー像を印字した。
熱ロール定着機は、ローラー直径27mm、ニップ幅9mm、定着速度95mm/secであり、上ローラーにヒーターを有し、ローラー表面がPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)で構成されており、シリコーンオイルは塗布されていないものを使用した。
ローラーの表面温度を150℃に設定し、付着量約0.8mg/cm2の未定着のトナー像を担持した記録紙を定着ニップ部に搬送し、定着画像を得た。定着画像を垂直設置したマイナスドライバーで削ることで、削り試験を行った。マイナスドライバーの先端幅は1mm、先端への荷重は重りを用い、250gとした。移動距離は2cmとして、合計3往復削り試験を行った。移動速度は約1cm/s、移動方向とマイナスドライバーの先端面との角度は90°とした。削れた程度は目視観察し、以下の判定基準で評価した。評価結果を表5に示す。
(評価基準)
○:全く削れなかった、または、削れてできる小さい白点が一つ以下であった。
△:削れてできる線の長さが3mm未満であった、または、複数の小さい白点があった。
×:削れてできる線の長さが3mm以上であった。
得られたトナーを、印刷速度16ppm、非磁性一成分で現像ゴムローラー、金属ブレード、帯電ローラー(PCR)で帯電する有機感光体を搭載、定着ユニットを外した市販プリンタを用い、トナーカートリッジ2個を使って、PETコート紙である光沢記録紙(耐水紙カレカ、国際紙パルプ商事株式会社製)に、付着量約0.8mg/cm2の未定着のトナー像を印字した。
熱ロール定着機は、ローラー直径27mm、ニップ幅9mm、定着速度95mm/secであり、上ローラーにヒーターを有し、ローラー表面がPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)で構成されており、シリコーンオイルは塗布されていないものを使用した。
ローラーの表面温度を150℃に設定し、付着量約0.8mg/cm2の未定着のトナー像を担持した記録紙を定着ニップ部に搬送し、定着画像を得た。定着画像を垂直設置したマイナスドライバーで削ることで、削り試験を行った。マイナスドライバーの先端幅は1mm、先端への荷重は重りを用い、250gとした。移動距離は2cmとして、合計3往復削り試験を行った。移動速度は約1cm/s、移動方向とマイナスドライバーの先端面との角度は90°とした。削れた程度は目視観察し、以下の判定基準で評価した。評価結果を表5に示す。
(評価基準)
○:全く削れなかった、または、削れてできる小さい白点が一つ以下であった。
△:削れてできる線の長さが3mm未満であった、または、複数の小さい白点があった。
×:削れてできる線の長さが3mm以上であった。
<考察>
上記実施例及び比較例から、本トナーは、適切な複素粘度範囲及びふるい上残存率とすることにより、環境負荷の低い材料を使用しながら、低温定着性に優れ、印刷画像の強度にも優れたトナーであることが分かった。
上記実施例及び比較例から、本トナーは、適切な複素粘度範囲及びふるい上残存率とすることにより、環境負荷の低い材料を使用しながら、低温定着性に優れ、印刷画像の強度にも優れたトナーであることが分かった。
本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、発明の効果が奏される範囲内で様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
本出願は、2024年3月28日付で出願された日本特許出願2024-054130に基づいており、その全体が引用により援用される。
本出願は、2024年3月28日付で出願された日本特許出願2024-054130に基づいており、その全体が引用により援用される。
Claims (21)
- 少なくとも母粒子及び外添剤を含むトナーであって、
前記母粒子が、非晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、
当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満である、トナー。 - 前記母粒子がコアシェル構造を有する請求項1に記載のトナー。
- 前記トナー中のビスフェノールA及びその他のビスフェノール構造を有する化合物の合計含有量が100ppm未満である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記トナー中の無水トリメリット酸及びトリメリット酸の合計含有量が1000ppm未満である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記トナー中のアンチモン及びスズの合計含有量が1000ppm未満である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂の融点が62℃以上90℃以下である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度が45℃以上65℃以下である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記非晶性ポリエステル樹脂の酸価が4mgKOH/g以上20mgKOH/g以下である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記80℃における複素粘度が30000Pa・s以下である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記110℃における複素粘度が1000Pa・s以下である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタレート以外のポリエステル樹脂である請求項1又は2に記載のトナー。
- 示差走査熱量測定(DSC)において、200℃以上の温度域に結晶融解ピークをもたない請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記非晶性ポリエステル樹脂が、ポリエステルを形成する構造として2種以上の脂肪族多価アルコールに由来する構造を有する請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記脂肪族多価アルコールとして、分岐鎖型の脂肪族多価アルコールを含む請求項13に記載のトナー。
- 前記脂肪族多価アルコールとして、2価のアルコールと3価以上のアルコールを含む請求項13に記載のトナー。
- 前記母粒子が、さらに着色剤を含有する請求項1又は2に記載のトナー。
- 体積中位粒径(Dv50)が3.0μm以上7.0μm以下である請求項1又は2に記載のトナー。
- 平均円形度が0.92以上0.99以下である請求項1又は2に記載のトナー。
- 請求項1又は2に記載のトナーを含有するトナーカートリッジ。
- 請求項1又は2に記載のトナーを含有する画像形成装置。
- 少なくとも、重合体一次粒子の製造工程、凝集工程、熟成工程及び外添工程を有するトナーの製造方法であって、
前記トナーが、母粒子及び外添剤を少なくとも含むトナーであり、
前記母粒子が、非晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂及び着色剤を含有し、
前記トナーの、測定周波数6.28rad/秒、昇温速度4℃/分で測定した際の、80℃における複素粘度が100000Pa・s以下であり、110℃における複素粘度が2000Pa・s以下であり、
当該トナー20gを、温度50℃、相対湿度40%の恒温恒湿機内に配置し、20時間保持したのち60メッシュのふるいにかけた時の、ふるい上の残存率が5%未満であり、
前記重合体一次粒子が乳化重合法によって得られる、トナーの製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2024054130 | 2024-03-28 | ||
| JP2024-054130 | 2024-03-28 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025205153A1 true WO2025205153A1 (ja) | 2025-10-02 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/010144 Pending WO2025205153A1 (ja) | 2024-03-28 | 2025-03-17 | トナー、トナーカートリッジ、画像形成装置及びトナーの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025205153A1 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011133751A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Kyocera Mita Corp | 静電潜像現像用トナー、現像剤、トナーセット、及び現像剤セット |
| JP2019028227A (ja) * | 2017-07-28 | 2019-02-21 | 花王株式会社 | 静電荷像現像用トナーの製造方法 |
| JP2019056767A (ja) * | 2017-09-20 | 2019-04-11 | 富士ゼロックス株式会社 | 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 |
| JP2023097661A (ja) * | 2021-12-28 | 2023-07-10 | 花王株式会社 | 静電荷像現像用トナー |
-
2025
- 2025-03-17 WO PCT/JP2025/010144 patent/WO2025205153A1/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011133751A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Kyocera Mita Corp | 静電潜像現像用トナー、現像剤、トナーセット、及び現像剤セット |
| JP2019028227A (ja) * | 2017-07-28 | 2019-02-21 | 花王株式会社 | 静電荷像現像用トナーの製造方法 |
| JP2019056767A (ja) * | 2017-09-20 | 2019-04-11 | 富士ゼロックス株式会社 | 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 |
| JP2023097661A (ja) * | 2021-12-28 | 2023-07-10 | 花王株式会社 | 静電荷像現像用トナー |
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