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JP2018101069A - トナー - Google Patents

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JP2018101069A
JP2018101069A JP2016247541A JP2016247541A JP2018101069A JP 2018101069 A JP2018101069 A JP 2018101069A JP 2016247541 A JP2016247541 A JP 2016247541A JP 2016247541 A JP2016247541 A JP 2016247541A JP 2018101069 A JP2018101069 A JP 2018101069A
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仁思 佐野
Hitoshi Sano
仁思 佐野
橋本 武
Takeshi Hashimoto
武 橋本
伊知朗 菅野
Ichiro Sugano
伊知朗 菅野
浜 雅之
Masayuki Hama
雅之 浜
小松 望
Nozomi Komatsu
望 小松
裕斗 小野▲崎▼
Yuto Onozaki
裕斗 小野▲崎▼
諒文 松原
Akifumi Matsubara
諒文 松原
小堀 尚邦
Naokuni Kobori
尚邦 小堀
藤川 博之
Hiroyuki Fujikawa
博之 藤川
翼 藤崎
Tsubasa Fujisaki
翼 藤崎
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Abstract

【課題】低温定着性と連続印刷時のカブリの発生を抑制しつつ、高温高湿下における帯電安定性を両立するトナーを提供する。【解決手段】カルボキシル基含有結晶性樹脂を含有する粒子の表面がカルボジイミド基またはエポキシ基を有する化合物で処理されてなるトナー粒子を有するトナーである。【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式、静電印刷方式、トナージェット方式に用いられるトナーに関する。
近年、電子写真法を用いた画像形成装置は、より高速化し、より信頼性の高いものが求められている。また、省電力化、ウェイトタイムの短縮化などの要望も高く、これらに対応するために、トナーとしては、低温定着性への要求が高まっている。
低温定着性を達成する目的で、結着樹脂として非晶性樹脂だけでなく、結晶性樹脂を使用するという提案が数多くされており、低温定着性を達成する上で、有効な手段の一つとなっている。しかしながら、高速現像システムでは、現像器内での、現像ローラー、規制部材及び撹拌部材等によるトナーへのストレスがより大きくなる。特に多数枚の連続印刷を行った際、スペーサー粒子が、トナー表面に埋没し、凝集力抑制効果が十分に発揮できず、安定的な摩擦帯電特性を維持することが困難となり易い。特に、上述した結晶性樹脂を非晶性樹脂の可塑化促進を目的として用いた場合、トナーの強靭性が損なわれ、これらの埋没現象が発生し易い。埋没現象が発生したトナーは、トナー同士が凝集しやすくなるため、摩擦帯電が起こりにくく、印刷するほど帯電量が減少する。帯電量が減少したトナーは、キャリア上に静電的拘束力が低下するため、現像担示体の回転による遠心力により、キャリアからトナーが飛散し、非画像部にトナーが飛散しカブリが発生するという問題がる(特許文献1)。
このような問題を解決するために、トナー粒子の表面を架橋させトナー粒子表面にシェルを形成させることで、トナー粒子表面の強靭性を補強し、スペーサー粒子を埋没させないようにする方法が提案されている(特許文献2)。しかしながら、特許文献2に開示された方法では、トナー粒子表面をシェルで覆ってしまうことで、低温定着性を犠牲にしており、低温定着性と連続通紙時の帯電安定性との両立は非常に困難であった。
また一方で、低温定着性のために使用する結晶性樹脂は、非晶性樹脂に対して、一般に低抵抗であることが知られている。トナー粒子の表面に結晶性樹脂のような低抵抗成分が有ると、その部分から摩擦帯電で得られた電荷が、トナー粒子に接している部材などにリークし、帯電が維持しづらい。また、高温高湿環境においては、空気中へのリークも大きくなるため、このような環境下に置かれた複写機では、長い休止の後に出した最初の画像の濃度が、通常よりも濃く印刷されるという課題がある。これらの課題に対して、例えば特許文献3では非晶性ポリエステル中の結晶性樹脂の相溶性を制御する方法が提案されているが、近年求められる低温定着性と帯電安定性を同時に実現するには不十分であり改良の余地がある。
特開2012−63718号公報 特開2012−141523号公報 特開2015−82070号公報
本発明は、以上のような課題を鑑みたものであり、低温定着性と連続印刷時及び高温高湿下における帯電安定性を両立するトナーを提供することである。
上記の課題は以下の構成で解決することができる。
すなわち、本発明は、カルボキシル基含有結晶性樹脂を含有する粒子の表面がカルボジイミド基またはエポキシ基を有する化合物で処理されてなるトナー粒子を有するトナーに関する。
低温定着性と連続印刷時及び高温高湿下における帯電安定性を両立するトナーを提供することができる。
トナー粒子表面の熱処理に好適な表面処理装置の説明図である。
以下に本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
本発明トナーは、カルボキシル基含有結晶性樹脂を含有する粒子の表面がカルボジイミド基またはエポキシ基を有する化合物で処理されてなるトナー粒子を有するものである。
つまり本発明者らは、カルボキシ基含有結晶性樹脂を含有する粒子の表面をカルボジイミド基またはエポキシ基を有する化合物で処理することにより、低温定着性と連続印刷時のカブリの発生を抑制しつつ、高温高湿下における帯電安定性を両立するトナーを得ることが出来ることを見出した。
このような構成を有する本発明のトナーを用いることによる作用効果について、本発明者らは以下のように考える。
本発明における結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において吸熱ピークが観測される樹脂である。
一般的に結晶性樹脂は、非晶性樹脂と比較して帯電安定性が劣るという特性があり、特に高温高湿環境ではこの特性が顕著に表れる。トナー粒子の表面にこのような特性を持つ結晶性樹脂が存在している場合、摩擦停電によりトナー粒子表面に生じた電荷が、表面にある結晶性樹脂部分からリークするために、トナーの電荷を維持することが難しくなり帯電安定性に課題を生じる。
本発明では、カルボキシル基を含有する結晶性樹脂を含有する粒子の表面に存在しているカルボキシル基を含有した結晶性樹脂を、エポキシ基あるいはカルボジイミド基を有する化合物で処理することによって、結晶性樹脂に含有されているカルボキシル基同士が結合する。そのため、粒子表面に存在する結晶性樹脂の結晶構造をアモルファス状態にすることができる。これは、エポキシ基あるいはカルボジイミド基を有する化合物での処理前後の、DSCの吸熱ピーク面積(ΔH)の減少から確認できる。その結果、粒子表面の結晶性樹脂のみアモルファス状態になりつつ、内部の結晶性樹脂は結晶構造を維持された粒子を形成できる。結晶性樹脂は分子が規則正しく配列しているため、結晶内において規則的なポテンシャルエネルギーを形成している。しかし、結晶性を失いアモルファス状態になると、分子が規則的に配列していないため、ポテンシャルエネルギーがランダムになり、電荷が動きづらくなる。つまり、トナー粒子表面に存在する結晶性を失いアモルファス状態になった樹脂は、結晶性樹脂と比較して電気抵抗が高くなるため、帯電安定性が優れると考えられる。そのため、トナー粒子表面の結晶性樹脂からの電荷のリークを抑えることができることで、トナー粒子内部の結晶性樹脂の低温定着性を損なわずに高温高湿環境下での高い帯電安定性という効果を発現したと考えられる。さらに、トナー粒子表面に存在する結晶性を失った結晶性樹脂は、結晶性樹脂同士が架橋された構造を取っているため、トナー粒子表面の強靭性が増し、電子写真工程の現像工程における外添剤の埋め込み等のトナーの劣化を抑制する。そのため、連続通紙時における帯電安定性を維持できる。
本発明においてその目的を達成するために好ましいトナーの構成を以下に詳述する。
本発明トナーのバインダー樹脂(結着樹脂)でもあるカルボキシル基含有結晶性樹脂には、公知のポリエステル樹脂を用いる(好ましくは粒子100質量部当たり2質量部以上50質量部以下含有で)ことができ、次に述べるポリエステル樹脂A、ポリエステル樹脂B、又は、これらを適宜混合したものが好ましく用いられる。
(ポリエステル樹脂A)
本発明のトナーに用いられるポリエステル樹脂Aは、芳香族ジオールを主成分としたアルコール成分とカルボン酸成分とを縮重合することにより得られることを特徴とする。
ポリエステル樹脂Aで用いられる芳香族ジオールとしては、特に限定されないが、下記式(a)で示されるビスフェノール誘導体及び下記式(b)で示されるジオール類が挙げられる。
Figure 2018101069
(式中、Rはエチレン又はプロピレン基、x,yはそれぞれ1以上の整数であり、かつx+yの平均値は2〜7である。)
Figure 2018101069
上記式(a)で示されるビスフェノール誘導体としては、例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等を挙げることができる。また、場合により、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のジオール類、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールAの如き他のジオール類を上記式(a)で示されるビスフェノール誘導体又は上記式(b)で示されるジオール類と併用することも可能である。
その他、ポリエステル樹脂Aに用いることができるアルコール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ソルビット、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセリン、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
上述のように、ポリエステル樹脂Aを構成するアルコール成分の主成分は、芳香族ジオールである。ここで、ポリエステル樹脂Aを構成するアルコール成分において、芳香族ジオールは、80モル%以上100モル%以下の割合で含有することを特徴とし、90モル%以上100モル%以下の割合で含有することが好ましい。
ポリエステル樹脂のポリエステルユニットに用いられる多価カルボン酸モノマーとしては、以下の多価カルボン酸モノマーを使用することができる。
2価のカルボン酸成分としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸、これらの酸の無水物及びこれらの低級アルキルエステルが挙げられる。これらのうち、マレイン酸、フマル酸、テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸が好ましく用いられる。
3価以上のカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステルとしては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸、これらの酸無水物又はこれらの低級アルキルエステルが挙げられる。これらのうち、特に1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、すなわちトリメリット酸又はその誘導体が安価で、反応制御が容易であるため、好ましく用いられる。これらの2価のカルボン酸等及び3価以上のカルボン酸は、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
本発明ではポリエステル樹脂Aとして、ポリエステル樹脂を主成分とするならば他の樹脂成分を含有するハイブリッド樹脂であっても良い。例えば、ポリエステル樹脂とビニル系樹脂とのハイブリッド樹脂が挙げられる。ハイブリッド樹脂のような、ビニル系樹脂やビニル系共重合ユニットとポリエステル樹脂の反応生成物を得る方法としては、ビニル系樹脂やビニル系共重合ユニット及びポリエステル樹脂のそれぞれと反応しうるモノマー成分を含むポリマーが存在しているところで、どちらか一方もしくは両方の樹脂の重合反応を行う方法が好ましい。
例えば、ポリエステル樹脂成分を構成するモノマーのうちビニル系共重合体と反応し得るものとしては、例えば、フタル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸の如き不飽和ジカルボン酸又はその無水物等が挙げられる。ビニル系共重合体成分を構成するモノマーのうちポリエステル樹脂成分と反応し得るものとしては、カルボキシル基又はヒドロキシ基を有するものや、アクリル酸もしくはメタクリル酸エステル類が挙げられる。
また、本発明ではポリエステル樹脂Aとして、ポリエステル樹脂を主成分とするならば、上記のビニル系樹脂以外にも、従来より結着樹脂として知られている種々の樹脂化合物を併用することができる。このような樹脂化合物としては、例えばフェノール樹脂、天然樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロインデン樹脂、石油系樹脂等が挙げられる。
本発明におけるポリエステル樹脂Aは、通常のポリエステル合成法に従って製造することができる。例えば、前記したカルボン酸単量体とアルコ−ル単量体とをエステル化反応、またはエステル交換反応せしめた後、減圧下または窒素ガスを導入して常法に従って重縮合反応させることで所望のポリエステル樹脂を得ることができる。
上記エステル化またはエステル交換反応は、必要に応じて硫酸、チタンブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、酢酸マンガン、酢酸マグネシウムなどの通常のエステル化触媒またはエステル交換触媒を用いて行うことができる。
また、上記重縮合反応は、通常の重合触媒、例えばチタンブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、酢酸スズ、酢酸亜鉛、二硫化スズ、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムなど公知の触媒を使用して行うことができる。
また、本発明のポリエステル樹脂Aは、高分子量のポリエステル樹脂A(H)と低分子量のポリエステル樹脂A(L)を混ぜ合わせて使用しても良い。高分子量のポリエステル樹脂A(H)と低分子量のポリエステル樹脂A(L)の含有比率(H/L)は質量基準で10/90以上60/40以下であることが、低温定着性と耐ホットオフセット性の観点から好ましい。
高分子量のポリエステル樹脂A(H)のピーク分子量は10000以上20000以下であることが、耐ホットオフセット性の観点から好ましい。また、高分子量のポリエステル樹脂A(H)の酸価は15mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であることが、高温高湿環境下における帯電安定性の観点から好ましい。
低分子量のポリエステル樹脂A(L)の数平均分子量は1500以上3500以下であることが、低温定着性の観点から好ましい。また、低分子量のポリエステル樹脂A(L)の酸価は10mgKOH/g以上25mgKOH/g以下であることが、高温高湿環境下における帯電安定性の観点から好ましい。さらに、本発明の結着樹脂の水酸基価は2mgKOH/g以上20mgKOH/g以下であることが、低温定着性と保存性の観点から好ましい。
(ポリエステル樹脂B)
本発明のポリエステル樹脂Bは炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールを80mol%以上、好ましくは85mol%以上含有するアルコール成分と、炭素数6以上12以下の脂肪族ジカルボン酸を80mol%以上、好ましくは85mol%以上含有するカルボン酸成分との縮重合により得られることを特徴とする。
脂肪族ジオールとしては、特に限定されないが、鎖状(より好ましくは直鎖状)の脂肪族ジオールであることが好ましく、例えば、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、が好ましく例示される。
本発明において、ポリエステル樹脂Bのアルコール成分として脂肪族ジオールを主成分とするならば、上記脂肪族ジオール以外の多価アルコール単量体を併せて用いることもできる。該多価アルコール単量体のうち2価アルコール単量体としては、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等の芳香族アルコール;1,4−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。また、該多価アルコール単量体のうち3価以上の多価アルコール単量体としては、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等の芳香族アルコール;ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセリン、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の脂肪族アルコール等が挙げられる。
さらに、本発明において、ポリエステルBのアルコール成分として脂肪族ジオールを主成分とするならば、併せて1価のアルコ−ルを用いてもよい。該1価のアルコールとしては、例えばn−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、n−ヘキサノール、n−オクタノール、ラウリルアルコール、2−エチルヘキサノール、デカノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ドデシルアルコール等の1官能性アルコールなどが挙げられる。
一方、脂肪族ジカルボン酸としては、特に限定されないが、鎖状(より好ましくは直鎖状)の脂肪族ジカルボン酸であることが好ましい。具体例としてはシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、グルタコン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が挙げられ、これらの酸無水物または低級アルキルエステルを加水分解したものなども含まれる。
本発明において、ポリエステル樹脂Bのカルボン酸成分として脂肪族ジカルボン酸を主成分とするならば、脂肪族ジカルボン酸以外の多価カルボン酸を併せて用いることもできる。その他の多価カルボン酸単量体のうち、2価のカルボン酸としては、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族カルボン酸;n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸の脂肪族カルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸が挙げられ、これらの酸無水物または低級アルキルエステルなども含まれる。また、その他のカルボン酸単量体のうち、3価以上の多価カルボン酸としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸等の芳香族カルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、等の脂肪族カルボン酸が挙げられ、これらの酸無水物または低級アルキルエステル等の誘導体等も含まれる。
さらに、本発明において、ポリエステル樹脂Bのカルボン酸成分として脂肪族ジカルボン酸を主成分とするならば、併せて1価のカルボン酸を含有していてもよい。1価のカルボン酸としては、例えば安息香酸、ナフタレンカルボン酸、サリチル酸、4−メチル安息香酸、3−メチル安息香酸、フェノキシ酢酸、ビフェニルカルボン酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、オクタン酸、デカン酸、ドデカン酸、ステアリン酸などのモノカルボン酸が挙げられる。
本発明におけるポリエステル樹脂Bは、通常のポリエステル合成法に従って製造することができる。例えば、前記したカルボン酸単量体とアルコ−ル単量体とをエステル化反応、またはエステル交換反応せしめた後、減圧下または窒素ガスを導入して常法に従って重縮合反応させることで所望のポリエステル樹脂を得ることができる。
上記エステル化またはエステル交換反応は、必要に応じて硫酸、チタンブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、2−エチルヘキサン酸錫、酢酸マンガン、酢酸マグネシウムなどの通常のエステル化触媒またはエステル交換触媒を用いて行うことができる。
また、上記重縮合反応は、通常の重合触媒、例えばチタンブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、2−エチルヘキサン酸錫、酢酸スズ、酢酸亜鉛、二硫化スズ、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムなど公知の触媒を使用して行うことができる。重合温度、触媒量は特に限定されるものではなく、適宜に決めればよい。
エステル化もしくはエステル交換反応または重縮合反応において、得られるポリエステル樹脂Bの強度を上げるために全単量体を一括仕込みしたりしてもよい。また低分子量成分を少なくするために2価の単量体を先ず反応させた後、3価以上の単量体を添加して反応させたりする等の方法を用いてもよい。
ポリエステル樹脂Bの原料モノマーであるアルコール成分とカルボン酸成分とのモル比(カルボン酸成分/アルコール成分)は、0.80以上1.20以下であることが好ましい。
(エポキシ基またはカルボジイミド基を有する化合物)
本発明におけるトナーは、トナー粒子の表面に存在する結晶性樹脂のカルボキシル基と反応可能なエポキシ基またはカルボジイミド基を有する化合物を用いることを特徴とする。エポキシ基またはカルボジイミド基を有する化合物は、単独で使用しても構わないが、2種以上の化合物と併用しても構わない。エポキシ基またはカルボジイミド基を有する化合物の反応は、湿式あるいは乾式で熱により反応させることが出来る。
湿式での反応においては、水性分散媒体中で少なくとも結晶性樹脂を含有するバインダー樹脂を含有する微粒子分散体をトナーの粒径まで凝集させた後に、エポキシ基またはカルボジイミド基を有する化合物を添加し、結晶性樹脂との反応を進行させることで行う。したがって、湿式での反応においてはエポキシ基またはカルボジイミド基を有する化合物は水溶性であることが望ましい。水溶性のエポキシ基またはカルボジイミド基を有する化合物を用いることで、トナー粒子の最表面のみで反応が進行されやすくなるため、低温定着性とトナー粒子表面の強靭性の双方が実現されやすくなる。湿式での反応温度は、ワックスの融点以下の温度で行うことが望ましく、室温から80℃程度の温度範囲で反応を行うことが望ましい。反応時間は、例えば30分以上6時間以下がよく、1時間以上3時間以下が好ましい。反応時間が短い場合、反応が十分に進行せず、帯電安定等の効果を発現しにくい。また、反応時間が長すぎると、反応が過剰に進行しトナー粒子表面の強靭性が増すので、十分な低温定着性を得られないおそれがある。
乾式での反応においては、例えば、エポキシ基またはカルボジイミド基を有する化合物の微粒子をヘンシェルミキサーの如き公知の混合機を用いて、トナー粒子表面に固着させたあと、瞬間的にトナー粒子表面に高温の熱風を吹き付け、直後に冷風によってトナー粒子を冷却することによってトナー粒子の表面改質を行う熱風処理工程を行うことで、反応させることが出来る。したがって、乾式での反応においてはエポキシ基またはカルボジイミド基を有する化合物は固体であることが望ましい。
エポキシ基またはカルボジイミド基を有する化合物は、トナーの低温定着性と帯電安定性を考慮して、カルボジイミド基またはエポキシ基当量数当たりの単位質量が1500g/eq以下であるカルボジイミド基またはエポキシ基を有する化合物を、結晶性樹脂を含有する粒子100質量部当たり0.01質量部以上10質量部以下の処理量にて処理させることが望ましい。
エポキシ基を有する化合物としては、常温で液体あるいは固体であれば用いることが出来る。化合物1分子当たりに少なくとも2個以上のエポキシ基を含有することが望ましく、エポキシ基を有する化合物のエポキシ当量は50g/eq以上4000g/eq以下がよく、85g/eq以上1500g/eq以下であることが望ましい。
エポキシ基を含有する化合物との反応を効率的に行うために、結晶性樹脂の酸価が3mgKOH/g以上30mgKOH/g以下が望ましく、8mgKOH/g以上20mgKOH/g以下であることがより望ましい。
本発明に用いられるエポキシ基を有する化合物は、特に限定されないが、代表的なものを下記式(c)〜(i)に示す。
Figure 2018101069
Figure 2018101069
(式中、R2は水素原子または一価の置換基を示す。)
Figure 2018101069
(式中、R3はそれぞれ独立に、水素原子または一価の置換基を示す。nは0〜10の整数を示す。)
Figure 2018101069
(式中、R4はそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜12の置換基を示す。Xは芳香環を含む二価の有機基を示す。nは1〜10の整数を示す。)
Figure 2018101069
(式中、R5は水素原子または炭素数1〜12の置換基を示す。)
Figure 2018101069
(式中、R6はそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜12の置換基を示す。nは1〜10の整数を示す。)
Figure 2018101069
また、本発明においては、グリシジル基とビニル基を有する化合物をモノマーの一つとして重合させたものも使用できる。使用できるモノマーとして、グリシジルアルコールと不飽和カルボン酸のエステル、不飽和グリシジルエーテルなどがあり、例えば、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸β−メチルグリシジル、メタクリル酸β−メチルグリシジル、アリルグリシジルエーテル、アリルβ−メチルグリシジルエーテルなどが挙げられる。
特に、下記式(j)で表されるグリシジルモノマーが好ましく用いられる。
Figure 2018101069
(式中、R8はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、カルボシキシル基及びアルコキシカルボニル基を示す。)
このようなグリシジル基を有するモノマーは単独あるいは混合して、ビニル系モノマーとして公知の重合方法により共重合させることにより前記グリシジル基含有ビニル樹脂を得ることができる。
グリシジル基を有するビニル樹脂は、重量平均分子量(Mw)が、好ましくは2,000乃至10,0000、より好ましくは3,000乃至40,000であることが良い。Mwが2,000以上であると、前記ビニル樹脂で処理した時にトナー粒子表面の強靭性が保たれ、現像安定性への効果も十分となる。また、Mwが100,000以下であると、定着性への悪影響もない。
カルボジイミド基を含有する化合物は、水溶性または水分散性であることが望ましく、また、1種単独で用いても、2種以上組み合わせて用いても良い。カルボジイミド基を有する化合物のカルボジイミド当量は、100g/eq以上1000g/eq以下であることが望ましい。カルボジイミド当量は、カルボジイミド基1molあたりの化学式量を表す。
カルボジイミド基を含有する化合物は、公知のホスホリン系触媒を用いて、有機ジイソシアネート化合物の脱二酸化炭素を伴う縮合反応より製造できる。また、場合によって、末端にイソシアネート基と反応する官能基を含有する親水性セグメントを反応させて、親水性のカルボジイミド基含有化合物を得ることができる。
イソシアネート基を含有する化合物としては、公知のイソシアネート化合物が用いられる。例えば、脂肪族ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート。脂環式ジイソシアネート及び、これらの混合物等が挙げられる。
(ワックス)
本発明のトナーは、必要に応じワックスを含有することができる。本発明のトナーに用いられるワックスとしては、例えば以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキレン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの。さらに、以下のものが挙げられる。パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸の如き飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸の如き不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如き飽和アルコール類;ソルビトールの如き多価アルコール類;パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸の如き脂肪酸類と、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如きアルコール類とのエステル類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドの如き脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドの如き飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミドの如き不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミドの如き芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムの如き脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸の如きビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加によって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物。さらに、脂肪族モノアミン及び脂肪族ジアミンと、脂肪族物カルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸とが縮合したアミド化合物も用いられる。脂肪族モノアミンとしては、オクチルアミン、デシルアミン、ウラリルアミン、ミリスチルアミン、パルミチルアミン、ステアリルアミン、アラキルアミン、ベヘニルアミン、2−エチルヘキシルアミン、オレイルアミン、エルシルアミン等が挙げられる。ジアミンとしては、エチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、メタキシレンジアミン、トリレンジアミン、パラキシレンジアミン、フェニレンジアミン、イソホロンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、4,4−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4−ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。
これらのワックスの中でも、低温定着性、耐ホットオフセット性を向上させるという観点で、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き炭化水素系ワックス、もしくはカルナバワックスの如き脂肪酸エステル系ワックスが好ましい。本発明においては、耐ホットオフセット性がより向上する点で、炭化水素系ワックスがより好ましい。
該ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、1.0質量部以上15質量部以下で使用されることが好ましい。該ワックスの含有量がこの範囲にあるとき、高温でのホットオフセット性を維持に効率的に発揮することが可能となり易い。
また、トナーの保存性と耐高温オフセット性の両立の観点から、示差走査熱量分析装置(DSC)で測定される昇温時の吸熱曲線において、温度30℃以上200℃以下の範囲に存在する最大吸熱ピークのピーク温度が50℃以上110℃以下であることが好ましい。
(荷電制御剤)
本発明においては、トナーには、摩擦帯電電荷量を制御するための荷電制御剤を必要に応じて含有させることもできる。トナーに含有される荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速く且つ一定の帯電量を安定して保持できる芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。
ネガ系荷電制御剤としては、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ジカルボン酸金属化合物、スルホン酸又はカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、スルホン酸塩或いはスルホン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、カルボン酸塩或いはカルボン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。ポジ系荷電制御剤としては、四級アンモニウム塩、前記四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物が挙げられる。荷電制御剤はトナー粒子に対して内添しても良いし外添しても良い。荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100質量部に対し0.2質量部以上10質量部以下が好ましい。
(着色剤)
本発明のトナーに含有できる着色剤としては、以下のものが挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤とマゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調色したものが挙げられる。着色剤には、顔料を単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。
マゼンタ着色顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。
マゼンタ着色染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121;C.I.ディスパースレッド9;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27;C.I.ディスパーバイオレット1の如き油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28の如き塩基性染料。
シアン着色顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー2、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料。
シアン着色染料としては、C.I.ソルベントブルー70がある。
イエロー着色顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。
イエロー着色染料としては、C.I.ソルベントイエロー162がある。
上記着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下で使用されることが好ましい。
(流動性向上剤)
本発明のトナーには、無機微粉体等の流動性向上剤を用いることができる。流動性向上剤としては、以下のものが挙げられる。フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末;湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ;これらのシリカをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、又はシリコーンオイル等により表面処理した処理シリカ。好ましい流動性向上剤としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された微粉体であり、乾式法シリカ又はヒュームドシリカである。
その中でも、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を疎水化処理した処理シリカ微粉体が好ましく用いられる。処理シリカ微粉体は、メタノール滴定試験によって滴定された疎水化度が30以上98以下であることが好ましい。
シリカ微粉体の疎水化方法としては、シリカ微粉体と反応する有機ケイ素化合物、あるいはシリカ微粉体を物理吸着する有機ケイ素化合物で化学的に処理する方法が挙げられる。好ましい方法は、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する方法である。有機ケイ素化合物としては、以下のものが挙げられる。ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフエニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、1−ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサン、およびジメチルポリシロキサン。これらは1種あるいは2種以上の混合物で用いられる。
シリカ微粉体は、シリコーンオイルによって処理されていても良く、また、シリコーンオイルと上記有機ケイ素化合物とを併用して処理されていても良い。シリコーンオイルとしては、25℃における粘度が30mm2/s以上1000mm2/s以下であるものが好ましい。例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルが挙げられる。
シリコーンオイルによるシリカ微粉体の疎水化処理の方法としては、以下の方法が挙げられる。シランカップリング剤で処理されたシリカ微粉体とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサーの如き混合機を用いて直接混合する方法;ベースとなるシリカ微粉体にシリコーンオイルを噴霧する方法。あるいは適当な溶剤中にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた後、シリカ微粉体を加え混合し溶剤を除去する方法。シリコーンオイル処理シリカは、シリコーンオイルの処理後にシリカを不活性ガス中で温度200℃以上(より好ましくは250℃以上)で加熱し、表面のコートを安定化させたものがより好ましい。
無機微粉体は、トナー粒子100.0質量部に対して0.1質量部以上8.0質量部以下用いることが好ましく、より好ましくは0.1質量部以上4.0質量部以下である。
(その他外添剤)
本発明では、流動性向上や摩擦帯電量調整のために、その他の外添剤が添加されていてもよい。
当該外添剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸ストロンチウムの如き無機微粒子が好ましい。トナー粒子と外添剤との混合は、ヘンシェルミキサーの如き公知の混合機を用いることができるが、混合できればよく、特に装置は限定されるものではない。
(製造方法)
本発明のトナーの製造方法は、乳化凝集法、溶融混練法、溶解懸濁法など従来公知のトナー製造方法であれば特に限定されないが、原材料の分散性の観点から乳化凝集法が好ましい。そして、得られたトナー粒子の表面に存在するカルボキシル基を含有する結晶性樹脂をエポキシ基またはカルボジイミド基を含有する化合物で処理する。
例えば、乳化凝集法で製造する場合、まず目的の粒子径に対して、十分に小さい樹脂微粒子を前もって準備し、その樹脂微粒子を水系媒体中で凝集することによりコア粒子を製造する。乳化凝集法では、樹脂微粒子の乳化工程、凝集工程、融合工程、粒子表面処理工程、冷却工程、洗浄乾燥工程を経てトナー粒子が製造される。
以下、各工程の詳細について詳しく述べる。
(樹脂微粒子の乳化工程)
ポリエステル樹脂を主成分とする樹脂微粒子は公知の方法で調製できる。例えば、前記樹脂を有機溶剤に溶かして水系媒体に添加し、界面活性剤や高分子電解質と共にホモジナイザーなどの分散機により水系媒体に粒子分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を除去することにより、樹脂粒子分散液を作製することができる。または転相乳化法を用いてもよい。溶解させるために使用する有機溶剤としては、前記樹脂を溶解させるものであればどのようなものでも使用可能であるが、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、クロロホルムなどが溶解性の観点から好ましい。
また、水系媒体中に前記樹脂と界面活性剤、塩基等を加え、クレアミックス、ホモミキサー、ホモジナイザーなどの高速剪断力をかける分散機により実質的に有機溶媒を含まない水系媒体で乳化分散することが環境負荷の点からこの好ましい。特に、沸点が100℃以下の有機溶剤の含有量が、100μg/g以下であることが好ましい。上記の範囲外の場合、トナーを製造する際、有機溶剤を除去、回収する工程が新たに必要になり、廃水処理対策に負荷がかかる。なお水系媒体中の有機溶剤含有量はガスクロマトグラフィー(GC)を用いて測定することができる。
乳化時に使用する界面活性剤としては、特に限定されるものでは無いが、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、カルボン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤などが挙げられる。当該界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は0.005μm以上1.0μm以下が好ましく、0.01μm以上0.4μm以下がより好ましい。1.0μm以下であるとトナー粒子として適切な体積基準のメジアン径である4.0μm以上7.0μm以下のトナー粒子を得やすい。なお体積基準のメジアン径は動的光散乱式粒度分布計(ナノトラックUPA−EX150:日機装社製)、レーザー散乱法、遠心沈降法、field−flow fractionation法、電気的検知体法等を使用することで測定可能である。
また、樹脂微粒子の乳化工程と同様にして、離型剤の乳化工程、着色剤の乳化工程も調整できる。
(凝集工程)
凝集工程とは、上述の樹脂微粒子、色材微粒子、離型剤微粒子を必要量に応じて混合し混合液を調製し、ついで、調製された混合液中に含まれる粒子を凝集し、凝集体を形成させる工程である。当該凝集体を形成させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えばpH調整剤、凝集剤、及び分散安定化剤を前記混合液中に添加・混合し、温度、機械的動力等を適宜加える方法が好適に例示できる。
前記pH調整剤としては、特に限定されるものではないが、アンモニア、水酸化ナトリウムの如きアルカリ、硝酸、クエン酸の如き酸が挙げられる。
前記凝集剤としては、例えば、ナトリウム、カリウム等の1価の金属の金属塩;カルシウム、マグネシウム等の2価の金属の金属塩;鉄、アルミニウム等の3価の金属の金属塩があげられる。
前記分散安定剤としては、特に限定されるものではないが、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の如き水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウムの如きアニオン性界面活性剤;ラウリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの如きカチオン性界面活性剤;ラウリルジメチルアミンオキサイドの如き両性イオン性界面活性剤、;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミンの如きノニオン性界面活性剤;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、炭酸バリウムの如き無機化合物が挙げられる。
なお、これらは1種を単独で用いてもよく、また、必要に応じて2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記pH調整剤、前記凝集剤、前記分散安定剤等の添加・混合は、混合液中に含まれる樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)以下の温度で行うことが好ましい。この温度条件下で上記混合を行うと、凝集が安定した状態で進行する。上記混合は、公知の混合装置、ホモジナイザー、ミキサー等を用いて行うことができる。
ここで形成される凝集体の重量平均粒径としては、特に制限はないが、通常、得ようとするトナー粒子の重量平均粒径と同じ程度になるよう4.0μm以上7.0μm以下に制御するとよい。制御は、例えば、上記凝集剤等の添加・混合時の温度と上記撹拌混合の条件を適宜設定・変更することにより容易に行うことができる。なお、トナー粒子の粒度分布はコールター法による粒度分布解析装置(コールターマルチサイザーIII:コールター社製)にて測定できる。
(融合工程)
融合工程とは、上記凝集体を、樹脂のガラス転移点(Tg)以上に加熱し融合することで、凝集体表面を平滑化させた粒子を製造する工程である。一次融合工程に入る前に、トナー粒子間の融着を防ぐため、キレート剤、pH調整剤、界面活性剤等を適宜投入することができる。
キレート剤の例としては、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)及びそのNa塩等のアルカリ金属塩、グルコン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、クエン酸カリウム及びクエン酸ナトリウム、ニトロトリアセテート(NTA)塩、COOH及びOHの両方の官能性を含む多くの水溶性ポリマー類(高分子電解質)が挙げられる。
上記加熱の温度としては、凝集体に含まれる樹脂のガラス転移温度(Tg)から、樹脂が熱分解する温度の間であればよい。加熱・融合の時間としては、加熱の温度が高ければ短い時間で足り、加熱の温度が低ければ長い時間が必要である。即ち、加熱・融合の時間は、加熱の温度に依存するので一概に規定することはできないが、一般的には10分乃至10時間である。
(粒子表面処理工程)
融合工程を経たトナー粒子の分散液に対して、エポキシ基又はカルボジイミド基を含有する化合物を添加し、トナー粒子表面に存在する結晶性樹脂のカルボキシル基とエポキシ基またはカルボジイミド基を反応させる。エポキシ基またはカルボジイミド基との反応温度は、50℃以上100℃以下がよく、より60℃以上90℃以下が望ましい。また、エポキシ基またはカルボジイミド基との反応時間は、0.5時間以上8時間以下がよく、より2時間以上5時間以内が望ましい。
(冷却工程)
冷却工程とは、前記粒子を含む水系媒体の温度を、コア用樹脂のガラス転移点(Tg)より低い温度まで冷却する工程である。冷却をTgより低い温度まで行わないと、粗大粒子が発生してしまう。具体的な冷却速度は0.1℃/分以上50℃/分以下である。
<洗浄乾燥工程>
前記工程を経て作製した粒子を、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムでpHを調整されたイオン交換水で洗浄ろ過を行い、続いて、イオン交換水で洗浄、ろ過を複数回行う。その後、乾燥し、乳化凝集トナー粒子を得ることができる。
さらに、得られたトナー粒子の表面に、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム等の無機粒体や、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂粒子を、乾燥状態で剪断力を印加して添加してもよい。
他の製造方法として溶融混練法について説明する。
溶融混練法は、トナー粒子の原材料であるトナー組成物を溶融混練し、得られた混練物を粉砕することを特徴とする。製造方法の例を挙げて説明する。
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、上述したようなポリエステル樹脂A、ポリエステル樹脂B、必要に応じてワックス、着色剤等の他の成分を、所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。
次に、混合した材料を溶融混練して、結着樹脂中に他原材料等を分散させる。溶融混練工程では、加圧ニーダー、バンバリィミキサーの如きバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができ、連続生産できる優位性から、1軸又は2軸押出機が主流となっている。例えば、KTK型2軸押出機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出機(東芝機械社製)、PCM混練機(池貝鉄工製)、2軸押出機(ケイ・シー・ケイ社製)、コ・ニーダー(ブス社製)、ニーデックス(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。更に、溶融混練することによって得られる樹脂組成物は、2本ロール等で圧延され、冷却工程で水などによって冷却してもよい。
ついで、樹脂組成物の冷却物は、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、例えば、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルの如き粉砕機で粗粉砕した後、更に、例えば、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)、ターボ・ミル(ターボ工業製)やエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕する。
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)の如き分級機や篩分機を用いて分級し、トナー粒子を得る。
また、本発明では、必要に応じ、前記溶融混練法、或いは乳化凝集製法等により得られたトナー粒子表面に無機微粉体や樹脂粒子などの添加剤を加えて混合分散させ、その分散させた状態で熱風による表面処理により添加剤をトナー粒子表面に固着させる熱処理工程を行うことが好ましい。
例えば、図1で表される表面処理装置を用いて熱風により表面処理を行い、必要に応じて分級をすることによりトナーを得ることができる。
原料定量供給手段1により定量供給された混合物は、圧縮気体調整手段2により調整された圧縮気体によって、原料供給手段の鉛直線上に設置された導入管3に導かれる。導入管を通過した混合物は、原料供給手段の中央部に設けられた円錐状の突起状部材4により均一に分散され、放射状に広がる8方向の供給管5に導かれ熱処理が行われる処理室6に導かれる。
このとき、処理室に供給された混合物は、処理室内に設けられた混合物の流れを規制するための規制手段9によって、その流れが規制される。このため処理室に供給された混合物は、処理室内を旋回しながら熱処理された後、冷却される。
供給された混合物を熱処理するための熱は、熱風供給手段7から供給され、分配部材12で分配され、熱風を旋回させるための旋回部材13により、処理室内に熱風を螺旋状に旋回させて導入される。その構成としては、熱風を旋回させるための旋回部材13が、複数のブレードを有しており、その枚数や角度により、熱風の旋回を制御することができる。処理室内に供給される熱風は、熱風供給手段7の出口部における温度が100℃以上300℃以下であることが好ましく、130℃以上170℃以下であることがより好ましい。熱風供給手段の出口部における温度が上記の範囲内であれば、混合物を加熱しすぎることによるトナー粒子の融着や合一を防止しつつ、トナー粒子を均一に球形化処理することが可能となる。このときの円形度としては、0.955以上0.980以下であることが好ましい。熱風は熱風供給手段出口11から供給される。
更に熱処理された熱処理トナー粒子は冷風供給手段8から供給される冷風によって冷却され、冷風供給手段8から供給される温度は−20℃乃至30℃であることが好ましい。冷風の温度が上記の範囲内であれば、熱処理トナー粒子を効率的に冷却することができ、混合物の均一な球形化処理を阻害することなく、熱処理トナー粒子の融着や合一を防止することができる。冷風の絶対水分量は、0.5g/m3以上15.0g/m3以下であることが好ましい。
次に、冷却された熱処理トナー粒子は、処理室の下端にある回収手段10によって回収される。なお、回収手段の先にはブロワー(不図示)が設けられ、それにより吸引搬送される構成となっている。
また、粉体粒子供給口14は、供給された混合物の旋回方向と熱風の旋回方向が同方向になるように設けられており、表面処理装置の回収手段10は、旋回された粉体粒子の旋回方向を維持するように、処理室の外周部に設けられている。さらに、冷風供給手段8から供給される冷風は、装置外周部から処理室内周面に、水平かつ接線方向から供給されるよう構成されている。粉体供給口から供給される熱処理前トナー粒子の旋回方向、冷風供給手段から供給された冷風の旋回方向、熱風供給手段から供給された熱風の旋回方向がすべて同方向である。そのため、処理室内で乱流が起こらず、装置内の旋回流が強化され、熱処理前トナー粒子に強力な遠心力がかかり、熱処理前トナー粒子の分散性が更に向上するため、合一粒子の少ない、形状の揃った熱処理トナー粒子を得ることができる。
その後、必要に応じ選択された無機微粉体や樹脂粒子などの外部添加剤を加えて混合他の無機微粒子を外添し、流動性付与、帯電安定性を向上させてもよい。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。
(キャリア)
本発明のトナーは、長期にわたり安定した画像が得られるという点で、磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として用いることが好ましい。
磁性キャリアとしては、例えば、表面を酸化した鉄粉、或いは、未酸化の鉄粉や、鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、希土類の如き金属粒子、それらの合金粒子、酸化物粒子、フェライト等の磁性体や、磁性体と、この磁性体を分散した状態で保持するバインダー樹脂とを含有する磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア)等、一般に公知のものを使用できる。
次に、本発明に関わる各物性の測定方法について記載する。
(軟化点(Tm)の測定方法)
樹脂の軟化点の測定は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」(島津製作所社製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行う。本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。
本発明においては、「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とする。尚、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax−Smin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとなるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度である。
測定試料は、約1.0gの樹脂を、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT−100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。
CFT−500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
(ガラス転移温度(Tg))の測定)
樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、樹脂約5mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定範囲30乃至200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。一度180℃まで昇温させ10分間保持し、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程で、温度30乃至100℃の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、樹脂のガラス転移温度(Tg)とする。
(数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)の測定)
樹脂のTHF可溶分の分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流量で流し、THF試料溶液を約100μl注入して測定する。試料の分子量測定にあたっては試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント値との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては例えば、東ソー社製あるいは昭和電工社製の分子量が102〜107程度のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。また、検出器はRI(屈折率)検出器を用いる。尚、カラムとしては市販のポリスチレンジェルカラムを複数本組み合わせるのが良く、例えば以下の組み合わせが挙げられる。昭和電工社製のshodex GPC KF−801,802,803,804,805,806,807,800Pの組み合せや、東ソー社製のTSKgel G1000H(HXL)、G2000H(HXL)、G3000H(HXL)、G4000H(HXL)、G5000H(HXL)、G6000H(HXL)、G7000H(HXL)、TSKgurd columnの組み合せ。
また、試料は以下のようにして作製する。
試料50mgをTHF10ml中に入れ、25℃で数時間放置した後、十分振とうし、THFとよく混ぜ(試料の合一体が無くなるまで)、更に12時間以上静置する。尚、THF中における放置時間の合計が24時間となるようにする。その後、サンプル処理フィルター(ポアサイズ0.2μm以上0.5μm以下、例えばマイショリディスクH−25−2(東ソー社製)など使用できる。)を通過させたものをGPCの試料とする。
(融点(Tm)の測定)
結晶性ポリエステル樹脂B、ワックスの融点は、示差走査熱量分析装置「Q2000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定したDSC曲線において、最大吸熱ピークのピーク温度を融点とする。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。具体的には、試料約2mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。尚、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度30〜200℃の範囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピーク温度を融点とする。
(吸熱量(ΔH)の測定)
本発明におけるトナー等(トナー、結晶性ポリエステル)の最大吸熱ピークのピーク温度(Tp)は、DSC Q1000(TA Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定を行う。測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、試料約5mgを精秤し、銀製のパンの中に入れ、一回測定を行う。リファレンスとしては銀製の空パンを用いる。
トナーを試料とする場合において、最大吸熱ピーク(結着樹脂由来の最大吸熱ピーク)がワックス及び結晶性樹脂以外の樹脂の吸熱ピークと重なっていない場合には、得られた最大吸熱ピークの吸熱量をそのまま結晶性樹脂に由来する最大吸熱ピークの吸熱量として扱う。一方、トナーを試料とする場合において、ワックス及び結着樹脂以外の樹脂の吸熱ピークが結着樹脂の最大吸熱ピークと重なっている場合は、ワックス及び結着樹脂以外の樹脂に由来する吸熱量を、得られた最大吸熱ピークの吸熱量から差し引く必要がある。
なお、最大吸熱ピークとは、ピークが複数あった場合に、吸熱量が最大となるピークのことを意味する。また、最大吸熱ピークの吸熱量(ΔH)はピークの面積から装置付属の解析ソフトを用いて計算により求める。
(酸価の測定)
酸価は試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。本発明における酸価は、JIS K 0070−1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
0.1モル/Lの水酸化カリウムエチルアルコール溶液(キシダ化学社製)を用いて滴定を行う。前記水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクターは、電位差滴定装置(京都電子工業株式会社製 電位差滴定測定装置AT−510)を用いて求めることができる。0.100モル/Lの塩酸100mLを250mLトールビーカーに取り、前記水酸化カリウムエチルアルコール溶液で滴定し、中和に要した前記水酸化カリウムエチルアルコール溶液の量から求める。前記0.100モル/Lの塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
下記に酸価測定の際の測定条件を示す。
滴定装置:電位差滴定装置AT−510(京都電子工業株式会社製)
電極:複合ガラス電極ダブルジャンクション型(京都電子工業株式会社製)
滴定装置用制御ソフトウエア:AT−WIN
滴定解析ソフト:Tview
滴定時における滴定パラメーター並びに制御パラメーターは下記のように行う。
滴定パラメーター
滴定モード:ブランク滴定
滴定様式:全量滴定
最大滴定量:20mL
滴定前の待ち時間:30秒
滴定方向:自動
制御パラメーラー
終点判断電位:30dE
終点判断微分値:50dE/dmL
終点検出範囲の設定:設定しない
制御速度モード:標準
ゲイン:1
データ採取電位:4mV
データ採取滴定量:0.1mL
本試験;
測定サンプル0.100gを250mLのトールビーカーに精秤し、トルエン/エタノール(3:1)の混合溶液150mLを加え、1時間かけて溶解する。前記電位差滴定装置を用い、前記水酸化カリウムエチルアルコール溶液を用いて滴定する。
空試験;
試料を用いない(すなわちトルエン/エタノール(3:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
A=[(C−B)×f×5.611]/S
(式中、A:酸価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウムエチルアルコール溶液の添加量(mL)、C:本試験の水酸化カリウムエチルアルコール溶液の添加量(mL)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。)
(水酸基価の測定方法)
水酸基価とは,試料1gをアセチル化するとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数である。本発明における水酸基価はJIS K 0070−1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
特級無水酢酸25.0gをメスフラスコ100mLに入れ、ピリジンを加えて全量を100mLにし、十分に振りまぜてアセチル化試薬を得る。得られたアセチル化試薬は、湿気、炭酸ガス等に触れないように、褐色びんにて保存する。
1.0モル/L水酸化カリウムエチルアルコール溶液(キシダ化学社製)を用いて滴定を行う。前記水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクターは、電位差滴定装置(京都電子株式会社製 電位差滴定測定装置AT−510)を用いて求めることができる。1.00mol/L塩酸100mLを250mLトールビーカーに取り、前記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した前記水酸化カリウムエチルアルコール溶液の量から求める。前記1.00mol/L塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
下記に水酸基価測定の際の測定条件を示す。
滴定装置:電位差滴定装置AT−510(京都電子工業株式会社製)
電極:複合ガラス電極ダブルジャンクション型(京都電子工業株式会社製)
滴定装置用制御ソフトウエア:AT−WIN
滴定解析ソフト:Tview
滴定時における滴定パラメーター並びに制御パラメーターは下記のように行う。
滴定パラメーター
滴定モード:ブランク滴定
滴定様式:全量滴定
最大滴定量:80mL
滴定前の待ち時間:30秒
滴定方向:自動
制御パラメーラー
終点判断電位:30dE
終点判断微分値:50dE/dmL
終点検出範囲の設定:設定しない
制御速度モード:標準
ゲイン:1
データ採取電位:4mV
データ採取滴定量:0.5mL
本試験;
粉砕した測定サンプル2.00gを200mL丸底フラスコに精秤し、これに前記のアセチル化試薬5.00mLを、ホールピペットを用いて正確に加える。この際、試料がアセチル化試薬に溶解しにくいときは、特級トルエンを少量加えて溶解する。
フラスコの口に小さな漏斗をのせ、97℃のグリセリン浴中にフラスコ底部1cmを浸して加熱する。このときフラスコの首の温度が浴の熱を受けて上昇するのを防ぐため、丸い穴をあけた厚紙をフラスコの首の付根にかぶせることが好ましい。
1時間後、グリセリン浴からフラスコを取り出して放冷する。放冷後、漏斗から水1.00mLを加えて振り動かして無水酢酸を加水分解する。さらに完全に加水分解するため、再びフラスコをグリセリン浴中で10分間加熱する。放冷後、エチルアルコール5.00mLで漏斗およびフラスコの壁を洗う。
得られたサンプルを250mLのトールビーカーに移し、トルエン/エタノール(3:1)の混合溶液100mLを加え、1時間かけて溶解する。前記電位差滴定装置を用い、前記水酸化カリウムエチルアルコール溶液を用いて滴定する。
空試験;
試料を用いない以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
得られた結果を下記式に代入して、水酸基価を算出する。
A=[{(B−C)×28.05×f}/S]+D
ここで、A:水酸基価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウムエチルアルコール溶液の添加量(mL)、C:本試験の水酸化カリウムエチルアルコール溶液の添加量(mL)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)、D:樹脂の酸価(mgKOH/g)である。
(トナーの重量平均粒径(D4)の測定)
トナーの重量平均粒径(D4)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行ない、算出する。測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムを脱イオン水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
尚、測定、解析を行なう前に、以下のように専用ソフトの設定を行なう。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の(1)〜(7)の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mlの丸底ビーカー内に前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行なう。そして、解析ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去する。
(2)ガラス製の100mlの平底ビーカー内に前記電解水溶液約30mlを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)を脱イオン水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量の脱イオン水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液中に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカー内に、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50,000個になるまで測定を行なう。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)を算出する。尚、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
(トナーの平均円形度の測定方法)
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は512×512画素の画像処理解像度(一画素あたり0.37×0.37μm)で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積Sや周囲長L等が計測される。
次に、上記面積Sと周囲長Lを用いて円相当径と円形度を求める。円相当径とは、粒子像の投影面積と同じ面積を持つ円の直径のことであり、円形度Cは、円相当径から求めた円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割った値として定義され、次式で算出される。
円形度C=2×(π×S)1/2/L
粒子像が円形の時に円形度は1.000になり、粒子像外周の凹凸の程度が大きくなればなるほど円形度は小さい値になる。各粒子の円形度を算出後、円形度0.200乃至1.000の範囲を800分割し、得られた円形度の相加平均値を算出し、その値を平均円形度とする。
具体的な測定方法は、以下の通りである。まず、ガラス製の容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水約20mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.2ml加える。更に測定試料を約0.02g加え、超音波分散器を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却する。超音波分散器としては、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散器(例えば「VS−150」(ヴェルヴォクリーア社製))を用い、水槽内には所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に該コンタミノンNを約2ml添加する。
測定には、標準対物レンズ(10倍)を搭載した該フロー式粒子像分析装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(シスメックス社製)を使用した。該手順に従い調整した分散液を該フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて3000個のトナー粒子を計測する。そして、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を指定することにより、その範囲の粒子の個数割合(%)、平均円形度を算出することができる。トナーの平均円形度は、円相当径1.98μm以上39.96μm以下とし、トナーの平均円形度を求めた。
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子(例えば、Duke Scientific社製の「RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A」をイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から2時間毎に焦点調整を実施することが好ましい。
なお、本願実施例では、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像分析装置を使用した。解析粒子径を円相当径1.98μm以上39.69μm未満に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行った。
(エポキシ当量の測定方法)
基本操作は、JISK−7236に準ずる。
(1)試料を0.1g〜2.0(g)を精秤し、試料の重さをW(g)とする。
(2)300(ml)のビーカーに試料を入れ、クロロホルム10ml及び酢酸20mlに溶解する。
(3)この溶液に、臭化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液10mlを加える。
(4)0.1mol/lの過塩素酸酢酸溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。(例えば、京都電子株式会社製の電位差滴定装置AT−400(Win workstation)とABP−410電動ビュレットを用い、測定できる。)
(5)この時の過塩素酸酢酸溶液の使用量をS(ml)とし、同時にブランクを測定し、この時の過塩素酸酢酸溶液の使用量をB(ml)とする。
(6)次式よりエポキシ当量を計算する。fは過塩素酸酢酸溶液のファクター、Kは過塩素酸酢酸溶液の温度補正値、tは試料測定時の過塩素酸酢酸溶液の液温、t0は標定時の過塩素酸酢酸溶液の液温である。
エポキシ当量(g/eq)=1000×W/(f×K×(S−B))
温度補正値K=1−(t−t0)/1000
以下、製造例及び実施例により本発明を説明する。
(ポリエステル樹脂Aの製造例)
(低分子量ポリエステル樹脂A(L)の製造例1)
・ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:360.0質量部(1.0モル)
・テレフタル酸:140.0質量部(0.85モル)
・2−エチルヘキサン酸錫(エステル化触媒):2.5質量部(0.006モル)
冷却管、撹拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、4時間反応させた。さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、180℃まで冷却し、大気圧に戻した(第1反応工程)。
・無水トリメリット酸:9.6質量部(0.05モル)
・tert−ブチルカテコール(重合禁止剤):0.5質量部(0.003モル)
その後、上記材料を加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度180℃に維持したまま、1時間反応させ、ASTM D36−86に従って測定した軟化点が94℃に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め(第2反応工程)、低分子量ポリエステル樹脂A(L)−1を得た。得られた低分子量ポリエステル樹脂A(L)−1の軟化点(Tm)は94℃、ガラス転移温度(Tg)は57℃、数平均分子量2500、酸価13mgKOH/gであった。
(低分子量ポリエステル樹脂A(L)の製造例2)
低分子量ポリエステル樹脂A(L)の製造例1において、無水トリメリット酸:9.6質量部(0.05モル)を4.8質量部(0.025モル)に変更する以外は同様にして低分子量ポリエステル樹脂A(L)−2を得た。得られた低分子量ポリエステル樹脂A(L)−2の軟化点(Tm)は93℃、ガラス転移温度(Tg)は56℃、数平均分子量2300、酸価7mgKOH/gであった。
(低分子量ポリエステル樹脂A(L)の製造例3)
低分子量ポリエステル樹脂A(L)の製造例1において、無水トリメリット酸:9.6質量部(0.05モル)を15.4質量部(0.08モル)に変更する以外は同様にして低分子量ポリエステル樹脂A(L)−3を得た。得られた低分子量ポリエステル樹脂A(L)−3の軟化点(Tm)は95℃、ガラス転移温度(Tg)は58℃、数平均分子量2700、酸価18mgKOH/gであった。
(低分子量ポリエステル樹脂A(L)の製造例4)
低分子量ポリエステル樹脂A(L)の製造例1において、無水トリメリット酸:9.6質量部(0.05モル)を19.2質量部(0.1モル)に変更する以外は同様にして低分子量ポリエステル樹脂A(L)−4を得た。得られた低分子量ポリエステル樹脂A(L)−4の軟化点(Tm)は92℃、ガラス転移温度(Tg)は55℃、数平均分子量2100、酸価2mgKOH/gであった。
(低分子量ポリエステル樹脂A(L)の製造例5)
低分子量ポリエステル樹脂A(L)の製造例1において、無水トリメリット酸:9.6質量部(0.05モル)を0.96質量部(0.005モル)に変更する以外は同様にして低分子量ポリエステル樹脂A(L)−5を得た。得られた低分子量ポリエステル樹脂A(L)−5の軟化点(Tm)は96℃、ガラス転移温度(Tg)は59℃、数平均分子量3000、酸価25mgKOH/gであった。
(低分子量ポリエステル樹脂A(L)の製造例6)
低分子量ポリエステル樹脂A(L)の製造例1において、2−エチルヘキサン酸錫:0.01モルをジオクチル錫オキサイド:0.01モルに変更する以外は同様にして低分子量ポリエステル樹脂A(L)−6を得た。得られた低分子量ポリエステル樹脂A(L)−6の軟化点(Tm)は95℃、ガラス転移温度(Tg)は58℃、数平均分子量2600、酸価15mgKOH/gであった。
(高分子量ポリエステル樹脂A(H)の製造例1)
・ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:360.0質量部(1.0モル)
・テレフタル酸:91.3質量部(0.55モル)
・フマル酸:17.4質量部(0.15モル)
・2−エチルヘキサン酸錫(エステル化触媒):2.5質量部(0.006モル)
冷却管、撹拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、2時間反応させた。さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、180まで冷却し、大気圧に戻した(第1反応工程)。
・無水トリメリット酸:28.8質量部(0.15モル)
・tert−ブチルカテコール(重合禁止剤):0.5質量部(0.003モル)
その後、上記材料を加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度160℃に維持したまま、15時間反応させ、ASTM D36−86に従って測定した軟化点が132℃に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め(第2反応工程)、高分子量ポリエステル樹脂A(H)−1を得た。得られた高分子量ポリエステル樹脂A(H)−1の軟化点(Tm)は132℃、ガラス転移温度(Tg)は61℃、ピーク分子量15000、酸価21mgKOH/gであった。
(ポリエステル樹脂Bの製造例1)
・1,6−ヘキサンジオール:115.8質量部(0.98モル)
・ドデカン二酸:230.3質量部(1.00モル)
・ジオクチル酸錫:8.10質量部(0.02モル)
冷却管、撹拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、140℃の温度で撹拌しつつ、6時間反応させ、次いで、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させてポリエステル樹脂B−1を得た。得られたポリエステル樹脂B−1は、重量平均分子量10,000、酸価16mgKOH/g、示差走査熱量分析によるDSC曲線において、55℃に最大吸熱ピークを有した。
(ポリエステル樹脂Bの製造例2乃至12)
アルコール成分、酸成分の種類を表1及び表2に記載の様に変更し、それ以外は、製造例1と同様にしてポリエステル樹脂B−2乃至B−12を得た。これらのポリエステル樹脂Bの物性を表1に示す。
(ポリエステル樹脂Bの製造例13)
・1,6−ヘキサンジオール:147.5質量部(1.25モル)
・ドデカン二酸:230.3質量部(1.00モル)
・ジオクチル酸錫:8.10質量部(0.02モル)
冷却管、撹拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、140℃の温度で撹拌しつつ、6時間反応させ、次いで、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させた。続いて、温度を100℃まで下げた後、1−ヘキサノールを20.4質量部(0.20モル)加え、140℃に昇温して、さらに2時間反応させポリエステル樹脂B−13を得た。得られたポリエステル樹脂B−13の物性を表1に示す。
Figure 2018101069
(結晶性樹脂Cの製造例)
温度計、分水器、撹拌器を備えたフラスコに、窒素雰囲気下、エチレンジアミン60.0質量部(1.0モル)、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト6.9質量部(0.01モル)を加え、常温で1時間撹拌した。続いて、ステアリン酸546.7質量部(2.2モル)を加え、190℃で反応水を除去しながら、5時間反応させた。その後、減圧条件下で、未反応のステアリン酸を除去し、樹脂Cを得た。得られた結晶性樹脂Cは、酸価6.0KOH/g、融点140℃であった。
(カルボキシル基含有ビニル樹脂1の製造例)
窒素雰囲気にしたフラスコに、スチレン80質量部、アクリル酸n−ブチル19.5質量部、メタクリル酸4.5質量部、ジーt−ブチルパーオキサイド0.7質量部、キシレン200質量部を加え、キシレンを還流させながら6時間反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し、カルボキシル基含有ビニル樹脂1を得た。重量平均分子量25,000、酸価30KOH/gであった。
(エポキシ樹脂1の製造例)
温度計、滴下ロート、還流器、撹拌器を備えたフラスコに、ソルビトール182.2質量部(1.00モル)、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド5.0質量部(0.02モル)、メチルエチルケトンを加え、メチルエチルケトンを還流させた。続いて、エピクロルヒドリン388.5質量部(4.20モル)を3時間かけて滴下し、温度を保った状態で1時間撹拌した。続いて、25%水酸化ナトリウム水溶液656質量部(4.10モル)を5時間かけて滴下し、さらに1時間撹拌した。反応終了後、反応で生成した塩を濾過で取り除き、3回水洗して未反応エピクロルヒドリンを留去し、pHが中性になったことを確認した。次いで、共沸により脱水した後、減圧留去で溶媒を除去し目的のエポキシ樹脂1を333.6質量部得た。エポキシ当量は、102.0g/eqであった。エポキシ樹脂1が50質量%となるように、水を投入しエポキシ樹脂1含有溶液を得た。
(エポキシ樹脂2の製造例)
温度計、滴下ロート、還流器、撹拌器を備えたフラスコに、モノプロピレングリコール62.0質量部(1.00モル)、エピクロルヒドリン462.5質量部(5.00モル)、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド5.0質量部(0.02モル)を加え、70℃で1時間撹拌した。続いて、25%水酸化ナトリウム水溶液352質量部(2.20モル)を5時間かけて滴下し、さらに1時間撹拌した。反応終了後、反応で生成した塩を濾過で取り除き、メチルエチルケトンを加え、3回水洗して未反応エピクロルヒドリンを留去し、pHが中性になったことを確認した。次いで、共沸により脱水した後、減圧留去で溶媒を除去し目的のエポキシ樹脂2を168.0質量部得た。エポキシ当量は、92.0g/eqであった。エポキシ樹脂2が50質量%となるように、水を投入しエポキシ樹脂3含有溶液を得た。
(エポキシ樹脂3の製造例)
温度計、滴下ロート、還流器、撹拌器を備えたフラスコに、モノエチレングリコール62.0質量部(1.00モル)、エピクロルヒドリン462.5質量部(5.00モル)、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド5.0質量部(0.02モル)を加え、70℃で1時間撹拌した。続いて、25%水酸化ナトリウム水溶液352質量部(2.20モル)を5時間かけて滴下し、さらに1時間撹拌した。反応終了後、反応で生成した塩を濾過で取り除き、メチルエチルケトンを加え、3回水洗して未反応エピクロルヒドリンを留去し、pHが中性になったことを確認した。次いで、共沸により脱水した後、減圧留去で溶媒を除去し目的のエポキシ樹脂3を155.0質量部得た。エポキシ当量は、85.0g/eqであった。エポキシ樹脂3が50質量%となるように、水を投入しエポキシ樹脂2含有溶液を得た。
(エポキシ樹脂4の製造例)
窒素雰囲気にしたフラスコに、スチレン70質量部、アクリル酸n−ブチル17質量部、メタクリル酸グリシジル13質量部、ジーt−ブチルパーオキサイド7質量部、キシレン200質量部を加え、キシレンを還流させながら6時間反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し、エポキシ樹脂4を得た。重量平均分子量10,000、エポキシ当量1500g/eqであった。
(エポキシ樹脂5の製造例)
窒素雰囲気にしたフラスコに、スチレン75質量部、アクリル酸n−ブチル20質量部、メタクリル酸グリシジル5質量部、ジーt−ブチルパーオキサイド7質量部、キシレン200質量部を加え、キシレンを還流させながら6時間反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し、エポキシ樹脂5を得た。重量平均分子量12,000、エポキシ当量2,000g/eqであった。
得られたエポキシ樹脂5をテトラヒドロフランに溶解した。このテトラヒドロフラン溶液を室温においてホモジナイザー(IKAジャパン製:ウルトラタラクス)にて10000rpmで30分間撹拌しながら、界面活性剤として水酸化カリウム5質量部およびドデシルベンゼン−スルホン酸ナトリウム10質量部を添加したイオン交換水1000質量部を滴下した。固形分を回収し乾燥させた。体積平均粒径0.10μmのエポキシ樹脂5の微粒子を得た。
(カルボジイミド樹脂1の製造例)
温度計、還流機、撹拌器を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、トルエンジイソシアネート174.2質量部(1.00モル)、3−メチルー1−フェニルー2−ホスホレン−1−オキサイド4.00質量部(0.02モル)を加え、70℃で3時間反応させた。続いて、温度を40℃まで下げ、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル100質量部加え、同じ温度でさらに撹拌し、赤外吸収(IR)スペクトルでイソシアネート基の消失を確認してから、反応を停止させた。カルボジイミド樹脂1成分が50質量%となるように水を投入しカルボジイミド樹脂1含有の透明溶液を得た。
(カルボジイミド樹脂2の製造例)
温度計、還流機、撹拌器を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、ヘキサメチレンジイソシアネート168.2質量部(1.00モル)、3−メチルー1−フェニルー2−ホスホレン−1−オキサイド4.00質量部(0.02モル)を加え、170℃で5時間反応させた。続いて、温度を130℃まで下げ、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル100質量部加え、同じ温度でさらに撹拌し、赤外吸収(IR)スペクトルでイソシアネート基の消失を確認してから、反応を停止させた。カルボジイミド樹脂2成分が50質量%となるように水を投入しカルボジイミド樹脂2含有の透明溶液を得た。
(高分子量ポリエステル樹脂A(H)微粒子分散液(1)の製造例)
100質量部の高分子量ポリエステル樹脂A(H)−1をテトラヒドロフラン150質量部に溶解した。このテトラヒドロフラン溶液を室温においてホモジナイザー(IKAジャパン製:ウルトラタラクス)にて10000rpmで30分間撹拌しながら、界面活性剤として水酸化カリウム5質量部およびドデシルベンゼン−スルホン酸ナトリウム10質量部を添加したイオン交換水1000質量部を滴下した。この混合溶液を約75℃に加温することによりテトラヒドロフランを除去した。その後、固形分が8%になるようにイオン交換水で希釈し、体積平均粒径0.09μmの高分子量ポリエステル樹脂A(H)微粒子分散液(1)を得た。
(低分子量ポリエステル樹脂A(L)微粒子分散液(1)乃至(6)の製造例)
前記高分子量ポリエステル樹脂A(H)微粒子分散液(1)の調製において、前記高分子量ポリエステル樹脂A(H)−1を低分子量ポリエステル樹脂A(H)−1乃至6に変更する以外は同様にして低分子量ポリエステル樹脂A(L)微粒子分散液(1)乃至(6)を得た。
(ポリエステル樹脂B微粒子分散液(1)乃至(13)の製造例)
前記高分子量ポリエステル樹脂A(H)微粒子分散液(1)の調製において、前記高分子量ポリエステル樹脂A(H)−1をポリエステル樹脂B−1乃至13に変更する以外は同様にしてポリエステル樹脂B微粒子分散液(1)乃至(13)を得た。
(結晶性樹脂C微粒子分散液の製造例)
前記高分子量ポリエステル樹脂A(H)微粒子分散液(1)の調製において、前記高分子量ポリエステル樹脂A(H)−1を結晶性樹脂Cに変更する以外は同様にして結晶性樹脂C微粒子分散液を得た。
(カルボキシル基含有ビニル樹脂1微粒子分散液の製造例)
前記高分子量ポリエステル樹脂A(H)微粒子分散液(1)の調製において、前記高分子量ポリエステル樹脂A(H)−1をカルボキシル基含有ビニル樹脂1に変更する以外は同様にしてカルボキシル基含有ビニル樹脂1微粒子分散液を得た。
(色材微粒子分散液の製造例)
色材(シアン顔料:Pigment Blue 15:3) 10質量部
アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK) 1.5質量部
イオン交換水 88.5質量部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業社製)を用いて約1時間分散して、色材を分散させてなる色材微粒子の水系分散液を調製した。また、体積基準のメジアン径は動的光散乱式粒度分布径(ナノトラック:日機装社製)を用いて測定し、0.20μmであった。
(離型剤微粒子分散液(1)の製造例)
フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度90℃)5.0質量部
アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK) 1.0質量部
イオン交換水 89質量部
以上を撹拌装置付きの混合容器に投入した後、90℃に加熱し、クレアミックスWモーション(エム・テクニック社製)へ循環しながらローター外径が3cm、クリアランスが0.3mmの剪断撹拌部位にて、ローター回転数19000r/min、スクリーン回転数19000r/minの条件にて撹拌し、60分間分散処理した後、ローター回転数1000r/min、スクリーン回転数1000r/min、冷却速度10℃/minの冷却処理条件にて40℃まで冷却することで、離型剤微粒子の水系分散液を得た。また、体積基準のメジアン径は動的光散乱式粒度分布径(ナノトラック:日機装製)を用いて測定し、0.15μmであった。
〔実施例1〕
(トナー粒子1の製造例)
低分子量ポリエステル樹脂A(L)微粒子分散液(1) 75.0質量部(樹脂相当分)
高分子量ポリエステル樹脂A(H)微粒子分散液(1) 25.0質量部(樹脂相当分)
ポリエステル樹脂B微粒子分散液(1) 25.0質量部(樹脂相当分)
離型剤微粒子分散液(1) 5.0質量部(離型剤相当分)
色剤微粒子分散液 5.0質量部(色剤相当分)
1.5質量%硫酸マグネシウム水溶液 10.0質量部
上記を、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散させた。続いて、0.1N水酸化ナトリウム水溶液でpHを8.1に調整した。その後、加熱用ウォーターバス中で45℃まで撹拌翼にて撹拌しながら加熱した。45℃で1時間保持した後、光学顕微鏡にて観察すると、平均粒径が約5.5μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。5質量%クエン酸三ナトリウム水溶液40質量部加えた後、撹拌を継続しながら85℃まで昇温して90分間保持しコア粒子を融合させた。次いで、撹拌を継続しながら、ウォーターバス内に水を入れ、25℃まで冷却した。また、コア粒子の粒径をコールター法による粒度分布解析装置(コールターマルチサイザーIII:コールター社製)で測定したところ、体積基準のメジアン径は5.6μmであった。
その後、エポキシ樹脂1含有溶液(エポキシ樹脂50質量%)を1.25質量部(樹脂相当分)、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム50質量部添加した後、75℃に昇温して2時間反応させた。
その後、ろ過・固液分離した後、水酸化ナトリウムでpHを8に調整した800質量部のイオン交換水を固形分に加え30分間撹拌洗浄した。その後再びろ過・固液分離を行った。続いて、800質量部のイオン交換水を固形分に加え30分間撹拌洗浄した。その後再びろ過・固液分離を行い、これを5回繰り返した。次に、得られた固形分を乾燥させることにより、トナー粒子1を得た。
得られたトナー粒子1の100質量部に、一次平均粒子径15.0nmのシリカ微粒子 1.0質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型)で回転数31.6s-1、回転時間5min混合し、目開き54μmの超音波振動篩を通過させトナー1を得た。
(二成分現像剤1の製造例)
前記トナー1とシリコーン樹脂で表面被覆した磁性フェライトキャリア粒子(個数平均粒径35μm)とで、トナー濃度が9質量%になるようにV型混合機(V−10型:株式会社徳寿製作所)で0.5s-1、回転時間5minで混合し、二成分系現像剤1を得た。
以下の方法(1)〜(3)に従って、トナーの性能評価を行った。
(1)定着性評価
キヤノン製フルカラー複写機imagePRESS C800のシアンステーションに上記二成分系現像剤を入れた現像器を搭載し、定着温度を取り外した状態で画像形成できるように改造し、未定着画像を形成した。評価には、キヤノン普通紙・ホワイトA4(坪量73g/m2)を用いた。
FFH画像(以下、ベタ部)のトナーの紙上への載り量が1.3mg/cm2となるように現像条件を適宜調整し、A4評価紙先端から3cm、評価紙中心の位置に2cm×10cmのベタ未定着画像を形成した。未定着画像は低温低湿環境下(15℃/10%RH)に24時間調湿した。
キヤノン製フルカラー複写機imagePRESS C800から定着器を取り出し、プロセススピード、上下の定着部材温度を独立に制御できるように改造した定着試験用治具を用い低温低湿環境下(15℃/10%RH)準備した。プロセススピードを400mm/secに調整し、下ベルト温度は90℃に固定した状態で、前記定着試験用治具の上ベルト温度を100〜200℃の範囲で5℃おきに調整した。前記の調湿済み未定着画像を通紙した。定着器を通過させた定着画像を4.9kPaの荷重をかけたレンズクリーニングワイパー(ダスパー 小津産業株式会社製)で5往復摺擦し、摺擦前後の画像濃度の濃度低下率が10%以下になる点を定着温度とした。10%を超えて濃度低下がおこると定着できていないとの判定基準のもと、画像濃度低下率10%を超えない最も低い上ベルト設定温度を定着開始温度とし、下記の評価基準に従って評価した。評価結果を表3に示す。
(評価基準:低温定着性)
A:115℃未満(非常に優れている)
B:115℃以上135℃未満(優れている)
C:135℃以上150℃未満(やや優れている)
D:150℃以上170℃未満(従来技術レベル;本発明において許容レベル)
E:170℃以上(従来より劣る;本発明において実用不可レベル)
(高湿環境トナー飛散評価)
キヤノン製フルカラー複写機imagePRESS C800のシアンステーションに上記二成分系現像剤を入れ、高温高湿環境下(30℃、80%RH)で、現像器におけるトナー飛散の評価を行った。画像比率45%のチャートで20,000枚の画像出力を行った後、画像形成装置本体内で現像装置のみ30秒間の空回転を行い、対向する感光体表面に付着したトナーをテーピングにより採取し、その量をフォトボルト反射濃度計(商品名:TC−6DS/A;東京電色株式会社製)にて測定した。下記の評価基準に従って評価した。評価結果を表3に示す。
(評価基準:トナー飛散カブリ)
A:5%未満(非常に優れている)
B:5%以上20%未満(優れている)
C:20%以上40%未満(やや優れている)
D:40%以上50%未満(従来技術レベル;本発明において許容レベル)
E:50%以上(従来より劣る;本発明において実用不可レベル)
(帯電性、放置後Q/M(mC/kg)維持率評価)
上記二成分系現像剤10.0gを50ccのポリ瓶に入れ、32.5℃、80%RHの環境下24時間放置し、前記環境下にてヤヨイ振蘯器200rpm5minで振蘯させ後、トナー帯電量をホソカワミクロン社製E−SpartAnalyserにて初期の平均帯電量(μC/g)測定した。
上記の評価を行ったポリ瓶中の二成分現像剤を、前記環境に2週間放置した後、上記同様にホソカワミクロン社製E−SpartAnalyserを用いて、放置後の平均帯電量(μC/g)を測定した。
初期の平均帯電量と放置後の平均帯電量との関係から、平均帯電量の維持率を計算し、下記評価基準に従って評価した。評価結果を表3に示す。
(評価基準:放置後Q/M(mC/kg)維持率評価)
A:90%以上(非常に優れている)
B:90%未満80%以上(優れている)
C:80%未満70%以上(やや優れている)
D:70%未満60%以上(従来技術レベル;本発明において許容レベル)
E:60%未満(従来より劣る;本発明において実用不可レベル)
〔実施例2乃至30及び32〕
高分子量ポリエステル樹脂A(H)、低分子量ポリエステル樹脂A(L)、ポリエステル樹脂B及びエポキシ基またはカルボジイミド基含有樹脂を、表2に記載の様に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー2乃至30及び32を作製し、同様に二成分現像剤2乃至30及び32作製した。さらに、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表3に示す。
〔実施例31〕
(トナー31の製造例)
低分子量ポリエステル樹脂A(L)−1 75.0質量部
結晶性ポリエステル樹脂B−12 60.0質量部
フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度90℃)5.0質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 5.0質量部
上記処方で示した原材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業株式会社製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、温度125℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、株式会社池貝製)にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕した。さらに回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子を得た。回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)の運転条件は、分級ローター回転数を50.0s-1で分級を行った。得られたトナー粒子は、重量平均粒径(D4)が5.8μmであった。
得られたトナー粒子 100質量部に、エポキシ樹脂5を12.0質量部、一次平均粒子径120nmのシリカ微粒子を5.0質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業株式会社製)で、回転数30s-1、回転時間5minで混合した。得られた混合物を用い、図1で示す表面処理装置によって熱処理を行い熱処理トナー粒子を得た。運転条件はフィード量=5kg/hrとし、また、熱風温度=220℃、熱風流量=6m3/min.、冷風温度=5℃、冷風流量=4m3/min.、冷風絶対水分量=3g/m3、ブロワー風量=20m3/min.、インジェクションエア流量=1m3/min.とした。得られた処理トナー粒子は、平均円形度が0.963、重量平均粒径(D4)が6.2μmであった。
得られたトナー粒子100.0質量部に、イソブチルトリメトキシシラン15.0質量%で表面処理した一次平均粒子径50nmの酸化チタン微粒子0.5質量部、及びヘキサメチルジシラザン20.0質量%で表面処理した一次平均粒子径15nmの疎水性シリカ微粒子1.0質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製FM−75型)で混合し、目開き54μmの超音波振動篩を通過させトナー31を得た。
(二成分現像剤31の製造例)
前記トナー31と、シリコーン樹脂で表面被覆した磁性フェライトキャリア粒子(個数平均粒径35μm)とで、トナー濃度が9質量%になるようにV型混合機(V−10型:株式会社徳寿製作所)で0.5s-1、回転時間5minで混合し、二成分系現像剤31を得た。実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表3に示す。
〔実施例33〕
ポリエステル樹脂B及びエポキシ基またはカルボジイミド基含有樹脂を、表2に記載の様に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー33を作製し、同様に二成分現像剤33を作製した。
さらに、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表3に示す。
〔比較例1乃至4〕
ポリエステル樹脂B及びエポキシ基またはカルボジイミド基含有樹脂を、表2に記載の様に変更した以外は、実施例1と同様にして、比較トナー1乃至4を作製し、同様に比較二成分現像剤1乃至4を作製した。さらに、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表3に示す。
Figure 2018101069
Figure 2018101069
1.原料定量供給手段、2.圧縮気体流量調整手段、3.導入管、4.突起状部材、5.供給管、6.処理室、7.熱風供給手段、8.冷風供給手段、9.規制手段、10.回収手段、11.熱風供給手段出口、12.分配部材、13.旋回部材、14.粉体粒子供給口

Claims (4)

  1. カルボキシル基含有結晶性樹脂を含有する粒子の表面がカルボジイミド基またはエポキシ基を有する化合物で処理されてなるトナー粒子を有するトナー。
  2. 前記結晶性樹脂は結晶性ポリエステル樹脂であり、前記結晶性ポリエステル樹脂の酸価が3mgKOH/g以上30mgKOH/g以下である請求項1に記載のトナー。
  3. 前記結晶性ポリエステル樹脂は、粒子100質量部当たり2質量部以上50質量部以下含有する請求項2に記載のトナー。
  4. カルボジイミド基またはエポキシ基当量数当たりの単位質量が1500g/eq以下である前記カルボジイミド基またはエポキシ基を有する化合物の処理量が、前記結晶性樹脂を含有する粒子100質量部当たり0.01質量部以上10質量部以下である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のトナー。
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