(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024152606
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】静電荷像現像用トナー
(51)【国際特許分類】
G03G 9/087 20060101AFI20241018BHJP
G03G 9/08 20060101ALI20241018BHJP
G03G 9/09 20060101ALI20241018BHJP
【FI】
G03G9/087 331
G03G9/08 381
G03G9/09
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024017487
(22)【出願日】2024-02-07
(31)【優先権主張番号】P 2023066513
(32)【優先日】2023-04-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002620
【氏名又は名称】弁理士法人大谷特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】村田 将一
(72)【発明者】
【氏名】山本 泰輝
(72)【発明者】
【氏名】新谷 貫太
【テーマコード(参考)】
2H500
【Fターム(参考)】
2H500AA01
2H500AA06
2H500BA11
2H500CA06
2H500CB14
2H500EA31B
2H500EA39B
2H500EA41B
2H500EA44B
2H500EA55C
(57)【要約】
【課題】プラスチックフィルムなどの印刷媒体(基材)に対して、堅牢性の高い印刷塗膜を形成できる静電荷像現像用トナーに関する。
【解決手段】結着樹脂及び着色剤を含む静電荷像現像用トナーであって、
結着樹脂が、エステル基濃度6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下の結晶性ポリエステル系樹脂Cを含有し、
着色剤が、BET比表面積が200m2/g以上のカーボンブラックを含有する、
静電荷像現像用トナー。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
結着樹脂及び着色剤を含む静電荷像現像用トナーであって、
結着樹脂が、エステル基濃度6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下の結晶性ポリエステル系樹脂Cを含有し、
着色剤が、BET比表面積が200m2/g以上のカーボンブラックを含有する、
静電荷像現像用トナー。
【請求項2】
着色剤が、BET比表面積210m2/g以上250m2/g以下のカーボンブラックを含有する、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項3】
結着樹脂が、更に、非晶性ポリエステル系樹脂Aを含有する、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項4】
結晶性ポリエステル系樹脂Cが、エチレングリコールを80mol%以上含有するアルコール成分と、カルボン酸成分との重縮合物を含む、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項5】
結晶性ポリエステル系樹脂Cが、モノアルコール由来の構成単位及び/又はモノカルボン酸由来の構成単位を含む、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項6】
樹脂粒子及び着色剤粒子を凝集させる工程及び融着させる工程を含む、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーを製造する方法であって、
樹脂粒子が、エステル基濃度6.5smol/g以上9.0mmol/g以下の結晶性ポリエステル系樹脂Cを含有し、
着色剤粒子が、BET比表面積200m2/g以上のカーボンブラックを含有する、
静電荷像現像用トナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に用いられる静電荷像現像用トナーに関する。
【背景技術】
【0002】
印刷メディアの多様化により、紙以外の印刷メディアへの電子写真印刷が求められ始めている。主要なメディアとして、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、及びポリエチレンフィルムなどのプラスチックフィルムがあり、ペットボトルラベルや種々のパッケージなどに用いられている。これらプラスチックフィルムは、表面が平滑であるために、当該表面と、当該表面に電子写真用トナーを印刷して形成される塗膜(印刷塗膜)との間にアンカー効果が働きにくく、プラスチックフィルムから印刷塗膜が剥がれやすい。また、プラスチックフィルムは熱に弱いために、電子写真用トナーを熱定着させると印刷メディアがカールやシュリンクを引き起こす。
【0003】
特許文献1には、低温定着性、及びトナーの耐熱保存性に優れ、且つ、印刷物の保存性が優れる、静電荷像現像用トナーを提供することを目的として、非晶質ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含有し、前記非晶質ポリエステル樹脂が、アルコール成分(A-al)と、炭素数16以上18以下の直鎖脂肪族炭化水素基が置換したコハク酸又はその無水物を含むカルボン酸成分(A-ac)との重縮合物であり、前記結晶性ポリエステル樹脂が、アルコール成分(C-al)とカルボン酸成分(C-ac)との重縮合物であり、前記アルコール成分(C-al)として炭素数6以上24以下のモノアルコール、及び前記カルボン酸成分(C-ac)として炭素数6以上24以下のモノカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する静電荷像現像用トナーが記載されている。
【0004】
特許文献2には、ポリプロピレンフィルム又はポリエチレンフィルムへの画像形成方法であって、得られる画像の画像濃度に優れ、更に、画像の耐擦過性に優れる画像形成方法を提供することを目的として、結着樹脂中に結晶性ポリエステル樹脂Cを含有するトナーにより、ポリプロピレンフィルム又はポリエチレンフィルムに画像を形成する方法であり、該結晶性ポリエステル樹脂CのSP値が9.0以上10.1以下であり、結着樹脂中の結晶性ポリエステル樹脂Cの含有量が10質量%以上60質量%以下であり、該ポリプロピレンフィルム又はポリエチレンフィルムの印刷面の表面張力が35mN/m以上49mN/m以下であり、定着温度が、ポリプロピレンフィルム又はポリエチレンフィルムの融点より5℃高い温度以下である、画像形成方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2020-60687号公報
【特許文献2】特開2022-54448号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ペットボトルラベルやパッケージフィルムなどの包装印刷物は、内容物の品質保護や情報表示の観点から、印刷塗膜に高い堅牢性が求められる。包装印刷物用の印刷インキを用いて形成される印刷塗膜では、鉛筆硬度試験による塗膜硬度の評価がなされており、鉛筆硬度でB以上の硬度が求められている。本発明者らが検討したところ、プラスチックフィルム等の印刷媒体に、特許文献1に記載の静電荷像現像用トナー、及び特許文献2に記載の画像形成方法により、印刷塗膜を形成して得られる上記包装印刷物は、テープ剥離試験や爪擦り試験に対する印刷塗膜の堅牢性は得られるものの、鉛筆硬度試験に対する堅牢性には改善の余地があることが分かった。
本発明は、プラスチックフィルムなどの印刷媒体(基材)に対して、堅牢性の高い印刷塗膜を形成できる静電荷像現像用トナーに関する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、エステル基濃度が特定の範囲にある結晶性ポリエステル樹脂を含有する結着樹脂と、BET比表面積が特定の範囲にあるカーボンブラックを含有する着色剤とを組み合わせて含む静電荷像現像用トナーにより、堅牢性の高い印刷塗膜を形成できることを見出した。
本発明は、以下の〔1〕に関する。
〔1〕結着樹脂及び着色剤を含む静電荷像現像用トナーであって、
結着樹脂が、エステル基濃度6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下の結晶性ポリエステル系樹脂Cを含有し、
着色剤が、BET比表面積が200m2/g以上のカーボンブラックを含有する、
静電荷像現像用トナー。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、プラスチックフィルムなどの印刷媒体(基材)に対して、堅牢性の高い印刷塗膜を形成できる静電荷像現像用トナーが提供される。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[静電荷像現像用トナー]
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう)は、結着樹脂及び着色剤を含む。
結着樹脂は、エステル基濃度6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下の結晶性ポリエステル系樹脂C(以下、単に「樹脂C」ともいう)を含有する。また着色剤は、BET比表面積200m2/g以上のカーボンブラックを含有する。
以上の特徴により、本発明のトナーにより堅牢性の高い印刷塗膜が得られる。
【0010】
本発明のトナーにより、堅牢性の高い印刷塗膜が得られる理由は定かではないが、次のように考えられる。
本発明者らが検討した結果、BET比表面積の高いカーボンブラックは、一次粒子が小さい粒子であるため着色力が高く、潜在的に高い画像濃度を有する印刷物が得られる点で有用である。しかし、BET比表面積が高いカーボンブラックは、粒子表面に存在する質量単位当たりの官能基(例えば、カルボキシ基及びヒドロキシ基)の数も増加する。そのため、BET比表面積の高いカーボンブラックは、結着樹脂中で分散しにくく凝集しやすい。そして、粉砕法での混練、又は、ケミカル法での融着工程を経てトナーを作製する場合、カーボンブラック及び結着樹脂を含有する原料混合物を、加熱して、粘度が低い状態で保持すると、BET比表面積の高いカーボンブラックは、水素結合等の作用により凝集してしまう。
本発明では、エステル基濃度を特定の範囲内に制御した結晶性ポリエステル樹脂を含有する結着樹脂を用いることで、カーボンブラック表面の官能基と、結晶性ポリエステル樹脂のエステル部とが、水素結合等により互いに相互作用する。そのため、BET比表面積の高い(一次粒径の小さい)カーボンブラックが、カーボンブラック及び結着樹脂を含有する原料混合物中で凝集することが抑制され、結晶性ポリエステル樹脂とカーボンブラックがトナー粒子中に均一に分散したトナーを得ることができる。分散したカーボンブラックが、結晶性ポリエステル樹脂の、定着後の冷却再結晶化を誘発し、結晶性ポリエステル樹脂が素早く再結晶化するため、上記トナーを用いて作製された印刷物の塗膜強度(鉛筆硬度)を向上させることができると考えられる。
【0011】
本明細書における各種用語の定義等を以下に示す。
明細書中、ポリエステル系樹脂のカルボン酸成分には、その化合物のみならず、反応中に分解してカルボン酸を生成する無水物、及び各カルボン酸のアルキルエステル(アルキル基の炭素数1以上3以下)も含まれる。
樹脂が結晶性であるか非晶性であるかについては、結晶性指数により判定される。結晶性指数は、後述する実施例に記載の測定方法における、樹脂の軟化点と吸熱の最大ピーク温度との比(軟化点(℃)/吸熱の最大ピーク温度(℃))で定義される。結晶性樹脂とは、結晶性指数が0.6以上1.4以下のものである。非晶性樹脂とは、吸熱ピークが観測されないか、観測される場合は、結晶性指数が0.6未満又は1.4超のものである。結晶性指数は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。
炭化水素基に関して、「(イソ又はターシャリー)」及び「(イソ)」を括弧とする記載は、これらの接頭辞が存在する場合としない場合の双方を意味し、これらの接頭辞が存在しない場合には、ノルマルを示す。
「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味する。
「スチレン系化合物」とは、無置換又は置換のスチレンを意味する。
【0012】
〔トナー粒子〕
本発明において、トナー粒子は、結着樹脂及び着色剤を含む。
【0013】
<結着樹脂>
本発明において、結着樹脂は、エステル基濃度6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下の結晶性ポリエステル系樹脂Cを含有する。
以下、エステル基濃度6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下の結晶性ポリエステル系樹脂Cを単に、「樹脂C」と称することもある。
【0014】
(結晶性ポリエステル系樹脂C)
樹脂Cは、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物を含み、エステル基濃度が6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下である。結晶性ポリエステル系樹脂Cは、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物であることが好ましく、ポリエステル樹脂セグメントと、付加重合樹脂セグメントとを含む複合樹脂でもよい。
【0015】
樹脂Cは、印刷塗膜の堅牢性の観点から、エステル基濃度が6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下であり、好ましくは6.7mmol/g以上であり、そして、好ましくは8.8mmol/g以下、より好ましくは8.5mmol/g以下、更に好ましくは8.2mmol/g以下である。樹脂Cのエステル基濃度は、次の式により算出される。
【0016】
【数1】
〔式中、Aは結晶性ポリエステル系樹脂Cの原料モノマーがすべて反応した際に生成する全エステル結合量(mol)であり、Bは、結晶性ポリエステル系樹脂Cを構成する原料モノマーの全質量(g)である。なお、式中の( )内は、各数値の単位を意味する。〕
なお、結晶性ポリエステル系樹脂Cとして、2種以上の樹脂を混合して使用する場合には、結晶性ポリエステル系樹脂Cのエステル基濃度の加重平均を結晶性ポリエステル系樹脂Cのエステル基濃度とする。また、結晶性ポリエステル系樹脂Cが、複合樹脂である場合、Bは、ポリエステル樹脂由来の構成部分(ポリエステル樹脂セグメント)の原料モノマーの全質量(g)とする。
【0017】
以下、アルコール成分及びカルボン酸成分について説明する。以下のアルコール成分及びカルボン酸成分は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0018】
結晶性ポリエステル系樹脂Cは、印刷塗膜の堅牢性の観点及びエステル基濃度を調整する観点から、アルコール成分が短鎖脂肪族ジオールを含有すること、及び/又は、カルボン酸成分が短鎖脂肪族ジカルボン酸を含有することが好ましく、アルコール成分が短鎖脂肪族ジオールを含有することがより好ましい。
【0019】
脂肪族ジオールの炭素数は、好ましくは2以上であり、そして、好ましくは16以下、より好ましくは12以下、更に好ましくは8以下、更に好ましくは6以下である。
脂肪族ジオールとしては、直鎖の脂肪族ジオールが好ましく、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、炭素数2以上6以下の直鎖の短鎖脂肪族ジオールが好ましく、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、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更に好ましい。
【0020】
脂肪族ジオールの量は、アルコール成分中、好ましくは60mol%以上、より好ましくは70mol%以上、更に好ましくは80mol%以上、更に好ましくは85mol%以上であり、そして100mol%以下である。
【0021】
また、エチレングリコールの量は、アルコール成分中、好ましくは60mol%以上、より好ましくは70mol%以上、更に好ましくは80mol%以上、更に好ましくは85mol%以上であり、そして100mol%以下である。
【0022】
アルコール成分は、印刷塗膜の堅牢性の観点から、1官能(1価)のアルコールを含んでもよい。1価のアルコールとしては、例えば、カプリンアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール等の脂肪族モノアルコール等が挙げられる。
アルコール成分が1価のアルコールを含む場合、1価のアルコールの量は、アルコール成分中、好ましくは1mol%以上、より好ましくは3mol%以上、更に好ましくは5mol%以上であり、そして、好ましくは25mol%以下、より好ましくは20mol%以下、更に好ましくは15mol%以下である。
【0023】
アルコール成分は、脂肪族ジオール及び1価のアルコールとは異なる他のアルコール成分を含有していてもよい。
他のアルコール成分としては、例えば、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等の芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物;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等の3価以上のアルコールが挙げられる。
【0024】
脂肪族ジカルボン酸の炭素数は、印刷塗膜の堅牢性の観点から、好ましくは4以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは12以上であり、そして、好ましくは16以下、より好ましくは14以下である。脂肪族ジカルボン酸は、α、ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸であることが好ましい。
脂肪族ジカルボン酸の具体例としては、例えば、コハク酸、フマル酸、アジピン酸、セバシン酸、1,11-ウンデカン二酸、1,12-ドデカン二酸、及び、1,14-テトラデカン二酸が挙げられる。中でも印刷塗膜の堅牢性の観点から、フマル酸、セバシン酸、1,12-ドデカン二酸及び1,14-テトラデカン二酸から選ばれる1種以上が好ましく、セバシン酸、1,12-ドデカン二酸及び1,14-テトラデカン二酸から選ばれる1種以上がより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸成分の量は、カルボン酸成分中、好ましくは70mol%以上、より好ましくは75mol%以上、更に好ましくは80mol%以上、更に好ましくは85mol%以上であり、そして、100mol%以下であり、カルボン酸成分が以下のモノカルボン酸を含む場合は、好ましくは99mol%以下、より好ましくは97mol%以下、更に好ましくは95mol%以下である。
【0025】
カルボン酸成分は、印刷塗膜の堅牢性の観点から、モノカルボン酸を含むことが好ましい。モノカルボン酸の炭素数は、同様の観点から、好ましくは6以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは12以上、更に好ましくは16以上であり、そして、好ましくは24以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは20以下である。
モノカルボン酸としては、カプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはカプリル酸、ラウリン酸、ステアリン酸、ベヘン酸であり、低温定着性及び堅牢性の高い印刷塗膜を得る観点から、より好ましくはステアリン酸、ベヘン酸であり、更に好ましくはステアリン酸である。
カルボン酸成分がモノカルボン酸を含む場合、モノカルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは1mol%以上、より好ましくは3mol%以上、更に好ましくは5mol%以上であり、そして、好ましくは25mol%以下、より好ましくは20mol%以下、更に好ましくは15mol%以下である。
カルボン酸成分は、脂肪族ジカルボン酸及びモノカルボン酸とは異なる他のカルボン酸成分を含有していてもよい。他のカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;トリメリット酸等の3価以上の多価カルボン酸が挙げられる。
【0026】
樹脂Cは、印刷塗膜の堅牢性の観点から、エチレングリコールを80mol%以上含有するアルコール成分と、カルボン酸成分との重縮合物を含むことが好ましい。また、樹脂Cは、同様の観点から、モノアルコール由来の構成単位及び/又はモノカルボン酸由来の構成単位を含むことが好ましく、モノカルボン酸由来の構成単位を含むことがより好ましい。
【0027】
アルコール成分の水酸基に対するカルボン酸成分のカルボキシ基の当量比〔COOH基/OH基〕は、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上であり、そして、好ましくは1.3以下、より好ましくは1.2以下である。
【0028】
(結晶性ポリエステル系樹脂Cの製造方法)
樹脂Cは、例えば、アルコール成分及びカルボン酸成分を含む原料モノマーを重縮合することにより製造することができる。
【0029】
アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合は、例えば、不活性ガス雰囲気中にて、必要に応じて、エステル化触媒、エステル化助触媒、重合禁止剤等の存在下、120℃以上250℃以下程度の温度で行うことができる。
エステル化触媒としては、例えば、酸化ジブチル錫、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)等の錫化合物、チタニウムジイソプロポキシビス(トリエタノールアミネート)等のチタン化合物が挙げられる。エステル化触媒と共に用い得るエステル化助触媒としては、例えば、没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸)が挙げられる。
エステル化触媒の使用量は、樹脂Cの原料モノマーであるアルコール成分、及びカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上10質量部以下である。
エステル化助触媒の使用量は、アルコール成分、及びカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上1質量部以下である。
また、重合禁止剤としては、例えば、4-tert-ブチルカテコール等のラジカル重合禁止剤が挙げられる。
重合禁止剤を用いる場合、重合禁止剤の使用量はアルコール成分、及びカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上1質量部以下である。
【0030】
(結晶性ポリエステル系樹脂Cの物性)
樹脂Cの軟化点は、好ましくは60℃以上、より好ましくは65℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下、更に好ましくは100℃以下である。
樹脂Cの融点は、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは65℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは95℃以下、更に好ましくは90℃以下である。
【0031】
樹脂Cの酸価は、好ましくは2mgKOH/g以上、より好ましくは4mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは20mgKOH/g以下、より好ましくは15mgKOH/g以下、更に好ましくは10mgKOH/g以下である。
【0032】
樹脂Cのエステル基濃度、軟化点、融点及び酸価は、原料モノマーの種類及びその使用量、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができ、軟化点、融点及び酸価は、後述の実施例に記載の方法により求められる。なお、樹脂Cを2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られたエステル基濃度、軟化点、融点及び酸価の値がそれぞれ前記範囲内であることが好ましい。
【0033】
(非晶性ポリエステル系樹脂A)
本発明において、結着樹脂は、非晶性ポリエステル系樹脂Aを含有することが好ましい。以下、非晶性ポリエステル系樹脂Aを単に、「樹脂A」と称することもある。
樹脂Aは、トナーの結着樹脂として用いられ、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物を含む非晶性ポリエステル系樹脂である。
樹脂Aとしては、例えば、ポリエステル樹脂、変性されたポリエステル系樹脂が挙げられる。変性されたポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂のウレタン変性物、ポリエステル樹脂のエポキシ変性物、ポリエステル樹脂セグメントと付加重合樹脂セグメントとを含む複合樹脂が挙げられる。これらの中でも、樹脂Aは、好ましくはポリエステル樹脂及び複合樹脂であり、より好ましくは複合樹脂である。
【0034】
樹脂Aのアルコール成分としては、例えば、芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物、脂肪族ジオール、脂環式ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。これらの中でも、低温定着性に優れるトナーを得る観点から、芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物が好ましい。
芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物は、好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物であり、より好ましくは式(I):
【0035】
【化1】
(式中、OR
1及びR
2Oはオキシアルキレン基であり、R
1及びR
2はそれぞれ独立にエチレン基又はプロピレン基であり、x及びyはアルキレンオキシドの平均付加mol数を示し、それぞれ正の数であり、xとyの和の値は、1以上、好ましくは1.5以上であり、16以下、好ましくは8以下、より好ましくは4以下である)で表される2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキシド付加物である。
【0036】
式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物としては、例えば、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物等が挙げられる。これらの中でも、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物を含有することが好ましい。
アルコール成分中、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物の含有量は、好ましくは80mol%以上、より好ましくは90mol%以上であり、そして、100mol%以下であり、更に好ましくは100mol%である。
【0037】
脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、1,6-ヘキサンジオール、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、1,12-ドデカンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオールが挙げられる。
脂環式ジオールとしては、例えば、水素添加ビスフェノールA〔2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン〕、水素添加ビスフェノールAの炭素数2以上4以下のアルキレンオキシド(平均付加mol数2以上12以下)付加物が挙げられる。
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールが挙げられる。
これらのアルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
【0038】
樹脂Aのカルボン酸成分としては、例えば、ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸が挙げられる。
ジカルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸が挙げられる。これらの中でも、芳香族ジカルボン酸、及び、脂肪族ジカルボン酸から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が挙げられる。これらの中でも、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
芳香族ジカルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは20mol%以上、より好ましくは30mol%以上、更に好ましくは40mol%以上であり、そして、好ましくは85mol%以下、より好ましくは80mol%以下、更に好ましくは75mol%以下である。
【0039】
脂肪族ジカルボン酸の炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、そして、好ましくは30以下、より好ましくは20以下である。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、アゼライン酸、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸が挙げられる。炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸としては、例えば、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸が挙げられる。これらの中でも、フマル酸、セバシン酸、アジピン酸、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸が好ましい。
脂肪族ジカルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは5mol%以上、より好ましくは10mol%以上、更に好ましくは15mol%以上であり、そして、好ましくは50mol%以下、より好ましくは45mol%以下、更に好ましくは40mol%以下である。
脂環式ジカルボン酸としては、例えば、シクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。
【0040】
3価以上の多価カルボン酸としては、好ましくは3価のカルボン酸であり、例えばトリメリット酸又はその無水物が挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸を含む場合、3価以上の多価カルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは3mol%以上、より好ましくは6mol%以上、更に好ましくは9mol%以上であり、そして、好ましくは25mol%以下、より好ましくは20mol%以下、更に好ましくは15mol%以下である。
これらのカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
【0041】
アルコール成分の水酸基に対するカルボン酸成分のカルボキシ基の当量比〔COOH基/OH基〕は、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上であり、そして、好ましくは1.3以下、より好ましくは1.2以下である。
【0042】
樹脂Aが複合樹脂である場合、付加重合樹脂セグメントとしては、例えば、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合物が挙げられる。
スチレン系化合物としては、例えば、無置換又は置換スチレンが挙げられる。スチレンに置換される置換基としては、例えば、炭素数1以上5以下のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルコキシ基、スルホン酸基又はその塩が挙げられる。
スチレン系化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、スチレンスルホン酸又はその塩が挙げられる。これらの中でも、スチレンが好ましい。
付加重合樹脂セグメントの原料モノマー中、スチレン系化合物の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは75質量%以上であり、そして、100質量%以下であり、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
【0043】
スチレン系化合物以外の原料モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル等の(メタ)アクリル酸エステル;エチレン、プロピレン、ブタジエン等のオレフィン類;塩化ビニル等のハロビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ビニリデンクロリド等のハロゲン化ビニリデン;N-ビニルピロリドン等のN-ビニル化合物が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、(メタ)アクリル酸アルキルがより好ましい。
(メタ)アクリル酸アルキルにおけるアルキル基の炭素数は、好ましくは1以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは6以上であり、そして、好ましくは24以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは20以下である。
(メタ)アクリル酸アルキルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸(イソ)プロピル、(メタ)アクリル酸(イソ又はターシャリー)ブチル、(メタ)アクリル酸(イソ)アミル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸(イソ)オクチル、(メタ)アクリル酸(イソ)デシル、(メタ)アクリル酸(イソ)ドデシル、(メタ)アクリル酸(イソ)パルミチル、(メタ)アクリル酸(イソ)ステアリル、(メタ)アクリル酸(イソ)ベヘニル等が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル又は(メタ)アクリル酸ステアリル、より好ましくは(メタ)アクリル酸ステアリル、更に好ましくはメタクリル酸ステアリルである。
【0044】
付加重合樹脂セグメント中に(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位を含む場合、付加重合樹脂セグメントの原料モノマー中、(メタ)アクリル酸エステルの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは35質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
【0045】
付加重合樹脂セグメントの原料モノマー中における、スチレン系化合物と(メタ)アクリル酸エステルとの総量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、更に好ましくは100質量%である。
【0046】
複合樹脂は、好ましくは、ポリエステル樹脂セグメント及び付加重合樹脂セグメントと共有結合を介して結合した両反応性モノマー由来の構成単位を有する。
「両反応性モノマー由来の構成単位」とは、両反応性モノマーの官能基、付加重合性基が反応した単位を意味する。
付加重合性基としては、例えば、炭素-炭素不飽和結合(エチレン性不飽和結合)が挙げられる。
両反応性モノマーとしては、例えば、分子内に、水酸基、カルボキシ基、エポキシ基、第1級アミノ基及び第2級アミノ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する付加重合性モノマーが挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から、水酸基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する付加重合性モノマーが好ましく、カルボキシ基を有する付加重合性モノマーがより好ましい。
カルボキシ基を有する付加重合性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸が挙げられる。これらの中でも、重縮合反応と付加重合反応の双方の反応性の観点から、アクリル酸、メタクリル酸が好ましく、アクリル酸がより好ましい。
両反応性モノマーがカルボキシ基を有する付加重合性モノマーである場合、両反応性モノマー由来の構成単位の量は、複合樹脂のポリエステル樹脂セグメントのアルコール成分100mol部に対して、好ましくは1mol部以上、より好ましくは5mol部以上、更に好ましくは8mol部以上であり、そして、好ましくは30mol部以下、より好ましくは25mol部以下、更に好ましくは20mol部以下である。
【0047】
複合樹脂中のポリエステル樹脂セグメントの含有量は、ポリエステル樹脂セグメント及び付加重合樹脂セグメントの合計量に対して、好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは55質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。なお、両反応性モノマー由来の構成単位は、ポリエステル樹脂セグメントとする。
【0048】
複合樹脂中の付加重合樹脂セグメントの含有量は、ポリエステル樹脂セグメント及び付加重合樹脂セグメントの合計量に対して、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは55質量%以下、更に好ましくは45質量%以下である。
【0049】
複合樹脂中の両反応性モノマー由来の構成単位の量は、ポリエステル樹脂セグメント及び付加重合樹脂セグメントの合計量に対して、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは0.8質量%以上であり、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、更に好ましくは4質量%以下である。
【0050】
複合樹脂中の、ポリエステル樹脂セグメントと付加重合樹脂セグメントの総量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上であり、そして、100質量%以下、更に好ましくは100質量%である。
【0051】
上記量は、ポリエステル樹脂セグメント、付加重合樹脂セグメントの原料モノマー、両反応性モノマー、ラジカル重合開始剤の量の比率を基準に算出し、ポリエステル樹脂セグメント等の質量は、重縮合により生じた水の質量を除いた質量を基準とする。なお、ラジカル重合開始剤を用いた場合、ラジカル重合開始剤の質量は、付加重合樹脂セグメントに含めて計算する。
【0052】
(非晶性ポリエステル系樹脂Aの製造方法)
<<非晶性ポリエステル樹脂の製造方法>>
樹脂Aが非晶性ポリエステル樹脂である場合、樹脂Aは、例えば、上記の樹脂Cと同様に、アルコール成分及びカルボン酸成分を含む原料モノマーを重縮合することにより製造することができる。
【0053】
<<複合樹脂の製造方法>>
樹脂Aがポリエステル樹脂セグメントと付加重合樹脂セグメントとを含む複合樹脂である場合、例えば、アルコール成分及びカルボン酸成分を重縮合させる工程Aと、付加重合樹脂セグメントの原料モノマー及び両反応性モノマーを付加重合させる工程Bとを含む方法により製造してもよい。
工程Aの後に工程Bを行ってもよいし、工程Bの後に工程Aを行ってもよく、工程Aと工程Bを同時に行ってもよい。
工程Aにおいて、カルボン酸成分の一部を重縮合反応に供し、次いで工程Bを実施した後に、カルボン酸成分の残部を重合系に添加し、工程Aの重縮合反応及び両反応性モノマー又は両反応性モノマーに由来する構成単位が有する、例えばカルボキシ基との重縮合反応を更に進める方法が好ましい。
【0054】
工程Aでは、必要に応じて、上記結晶性ポリエステル系樹脂Cの製造方法に記載したエステル化触媒及びエステル化助触媒を、同様の使用量で用いて重縮合してもよい。
また、重縮合にフマル酸等の不飽和結合を有するモノマーを使用する際には、必要に応じて、上記結晶性ポリエステル系樹脂Cの製造方法に記載した重合禁止剤を、同様の使用量で用いてもよい。
重縮合反応の温度は、好ましくは120℃以上、より好ましくは160℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下である。なお、重縮合は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
【0055】
工程Bの付加重合のラジカル重合開始剤としては、例えば、ジブチルパーオキシド等の過酸化物、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が挙げられる。
ラジカル重合開始剤の使用量は、付加重合樹脂セグメントの原料モノマー100質量部に対して、好ましくは1質量部以上20質量部以下である。
付加重合の温度は、好ましくは110℃以上、より好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは230℃以下、より好ましくは220℃以下、更に好ましくは210℃以下である。
【0056】
(非晶性ポリエステル系樹脂Aの物性)
樹脂Aの軟化点は、好ましくは70℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、好ましくは140℃以下、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは125℃以下である。
樹脂Aのガラス転移温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上、更に好ましくは40℃以上であり、そして、好ましくは80℃以下、より好ましくは75℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
【0057】
樹脂Aの酸価は、好ましくは5mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上、更に好ましくは15mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは35mgKOH/g以下、更に好ましくは30mgKOH/g以下である。
【0058】
樹脂Aの軟化点、ガラス転移温度及び酸価は、原料モノマーの種類及びその使用量、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができ、また、それらの値は、実施例に記載の方法により求められる。
なお、樹脂Aを2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた軟化点、ガラス転移温度及び酸価がそれぞれ上記の範囲内であることが好ましい。
【0059】
トナー粒子中の結着樹脂の含有量は、印刷物の画像濃度の観点から、好ましくは60質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは70質量%以上であり、そして、好ましくは98質量%以下である。
結着樹脂中の樹脂Cの含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上であり、そして、好ましくは45質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは35質量%以下である。
結着樹脂中の樹脂C及び樹脂Aの合計含有量は、印刷物の画像濃度の観点から、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上であり、そして、好ましくは100質量%以下、より好ましくは100質量%である。
トナー粒子中、樹脂Aの含有量に対する、樹脂Cの含有量の質量比(樹脂C/樹脂A)は、印刷塗膜の堅牢性の観点から、好ましくは10/90以上、より好ましくは15/85以上、更に好ましくは20/80以上であり、そして、好ましくは45/55以下、より好ましくは40/60以下、更に好ましくは35/65以下である。
【0060】
<着色剤>
本発明において、着色剤は、BET比表面積200m2/g以上のカーボンブラック(以下、単に「カーボンブラック」又は「顔料」と記載することもある)を含有する。
【0061】
カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラックが挙げられる。これらの中でも、着色力の観点から、ファーネスブラックが好ましい。
カーボンブラックのpH値は、トナーの画像濃度をより向上させる観点から、好ましくは5.0以上、より好ましくは6.0以上、更に好ましくは7.0以上であり、そして、好ましくは10以下、より好ましくは9.0以下、更に好ましくは8.5以下である。
カーボンブラックのpH値の測定は、具体的には以下の手順で行うことができる。
(1)カーボンブラック6gとpH7の蒸留水79mLとエタノール1gを容器に採取し混合する。
(2)これを15分間煮沸し、その後常温まで30分で冷却する。
(3)デカンテーションにより上澄みを除去し、固形分30~35質量%のスラリーを得る。
(4)スラリーにpH電極を差し込み、pHを測定する。
このスラリーのpH値をカーボンブラックのpH値とする。
pHメータとしては、例えば、「Seven2Go S2」(METTLER TOLEDO社製)が挙げられる。
カーボンブラックのジブチルフタレート(DBP)吸油量は、トナーの帯電性の観点から、好ましくは30ml/100g以上、より好ましくは60ml/100g以上、更に好ましくは100ml/100g以上であり、そして、好ましくは160ml/100g以下、より好ましくは140ml/100g以下、更に好ましくは125ml/100g以下である。
カーボンブラックのDBP吸油量は、ISO4656(JIS K6217-4:2008)の「オイル吸油量の求め方」に準拠して測定される。
カーボンブラックのBET比表面積は、より高画像濃度の印刷物を得ることができ、かつ、環境安定性に優れた静電荷像現像用トナーを得る観点から、好ましくは205m2/g以上、より好ましくは210m2/g以上であり、そして、好ましくは290m2/g以下、より好ましくは275m2/g以下、更に好ましくは260m2/g以下、更に好ましくは250m2/g以下である。
カーボンブラックのBET比表面積は、JIS K 6217-2:2017に準拠し、実施例に記載の方法により測定できる。
なお、カーボンブラックの中には、FDA(Food and Drug Administration:アメリカ食品医薬品局)により食品接触物質として承認されているものがあり、本発明のトナーを包装紙などの食品と接触する可能性のある印刷物に適用する場合には、それらを使用することが好ましい。すなわち、FDAの承認基準に準拠し、カーボンブラックに含まれる多環芳香族炭化水素(PAH)の量は、質量基準で10ppb以下であることが好ましい。
【0062】
商業的に入手できるカーボンブラックとしては、例えば、「Printex F80」(オリオン・エンジニアドカーボン社製、pH 8.1、DBP吸油量105ml/100g、BET比表面積225m2/g)、「Black Pearls 4750」(キヤボットコーポレーション製、pH 7.9、DBP吸油量117ml/100g、BET比表面積240m2/g)、「Monarch 4750」(キヤボットコーポレーション製、pH 7.9、DBP吸油量122ml/100g、BET比表面積258m2/g)、及び「Monarch 880」(キヤボットコーポレーション製、pH 7.4、DBP吸油量105ml/100g、BET比表面積258m2/g)が例示される。
カーボンブラックは1種又は2種以上を用いてもよい。
【0063】
トナー粒子中のカーボンブラックの含有量は、印刷物の画像濃度の観点から、好ましくは2質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは4質量%以上であり、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
また、トナー粒子中のカーボンブラックの含有量は、高い画像濃度の印刷物を得る観点から、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上であり、そして、環境安定性の観点から、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。
【0064】
トナー粒子は、着色剤として、上述した特定のBET比表面積を有するカーボンブラックに加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、他の着色剤を含有していてもよいが、他の着色剤の含有量は、着色剤全体の好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下、更に好ましくは他の着色剤を含有しないことである。
【0065】
<離型剤>
トナー粒子は、離型剤を含有することが好ましい。
離型剤としては、例えば、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、エチレンプロピレン共重合体ワックス;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等の炭化水素系ワックス又はそれらの酸化物;カルナウバワックス、モンタンワックス又はそれらの脱酸ワックス、脂肪酸エステルワックス等のエステル系ワックス;脂肪酸アミド類、脂肪酸類、高級アルコール類、脂肪酸金属塩が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いてもよい。
【0066】
離型剤の融点は、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上であり、そして、好ましくは160℃以下、より好ましくは140℃以下、更に好ましくは120℃以下、更に好ましくは100℃以下である。
離型剤の含有量は、トナー粒子中、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは6質量%以下である。
【0067】
その他、トナー粒子は、荷電制御剤、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を含んでいてもよい。
【0068】
<トナー粒子の物性>
トナー粒子の体積中位粒径D50は、良好な画質の印刷塗膜を得る観点、トナーのクリーニング性をより向上させる観点から、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは10μm以下、より好ましくは8μm以下、更に好ましくは7μm以下である。
【0069】
トナー粒子の円形度は、良好な画質の印刷塗膜(画像)を得る観点から、好ましくは0.955以上、より好ましくは0.960以上であり、そして、クリーニング性の観点から、好ましくは0.990以下、より好ましくは0.985以下、更に好ましくは0.980以下である。
【0070】
トナー粒子のCV値は、トナーの生産性を向上させる観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは12%以上、更に好ましくは14%以上であり、そして、良好な画質を得る観点から、好ましくは50%以下、より好ましくは45%以下、更に好ましくは40%以下である。
トナー粒子の体積中位粒径D50及び円形度は、実施例に記載の方法により測定できる。
【0071】
〔トナーの製造方法〕
本発明の一実施態様に係るトナーの製造方法は、溶融混練法、乳化転相法、懸濁重合法、乳化凝集法等の公知のいずれの方法であってもよいが、乳化凝集法、溶融混練法が好ましく、乳化凝集法がより好ましい。
【0072】
<乳化凝集法>
乳化凝集法は、樹脂Cを含有する樹脂粒子と、カーボンブラックを含有する着色剤とを、水系媒体中で凝集させる工程及び融着させる工程を含む。
【0073】
(樹脂粒子を凝集させる工程)
樹脂粒子を凝集させる工程では、水系媒体中で、樹脂Cを含有する樹脂粒子と、カーボンブラックとを凝集させて、凝集粒子1を得る。樹脂粒子を含む樹脂粒子分散液と、着色剤(カーボンブラック)を含有する着色剤粒子分散液とを混合して、これらの粒子を凝集させて凝集粒子1を得ることが好ましい。結着樹脂が樹脂Cに加えて樹脂A等の樹脂C以外の樹脂を含有する場合には、樹脂Cと同一若しくは異なる粒子に含有させて凝集させてもよく、樹脂Cと樹脂Aを同一の粒子に含有させて凝集させることが好ましい。ここで、樹脂粒子と着色剤に加えて、離型剤を更に凝集させることが好ましい。
また、樹脂粒子を凝集させる工程において、凝集粒子1は、荷電制御剤、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を含んでいてもよい。
本発明において、水系媒体とは、水を主成分とする媒体であり、水系媒体中の水の含有量は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上であり、そして、100質量%以下である。水としては、脱イオン水又は蒸留水が好ましい。
水と共に水系媒体を構成し得る水以外の成分としては、炭素数1以上5以下のアルキルアルコール;アセトン、メチルエチルケトン等の炭素数3以上5以下のジアルキルケトン;テトラヒドロフラン等の環状エーテル等の水に溶解する有機溶媒が挙げられる。
【0074】
<<樹脂粒子分散液の製造方法>>
樹脂粒子は、水系媒体を用いて、水系分散液として製造するのが好ましい。
【0075】
分散は、公知の方法を用いて行うことができるが、転相乳化法により分散することが好ましい。転相乳化法としては、例えば、樹脂の有機溶媒溶液又は溶融した樹脂に、水系媒体を添加して転相乳化する方法が挙げられる。樹脂の有機溶媒溶液に水系媒体を添加して転相乳化する方法が好ましい。
転相乳化に用いる有機溶媒としては、樹脂を溶解し、水溶性であれば特に限定されないが、例えば、樹脂C及び樹脂Aに対してはメチルエチルケトンが挙げられる。
有機溶媒溶液には、中和剤を添加してもよい。中和剤としては、例えば、塩基性物質が挙げられる。塩基性物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;アンモニア、トリメチルアミン、ジエタノールアミン等の含窒素塩基性物質が挙げられる。これらの中でも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物が好ましい。
樹脂粒子を構成する樹脂の中和度は、好ましくは40mol%以上、より好ましくは50mol%以上、更に好ましくは55mol%以上であり、そして、好ましくは100mol%以下、より好ましくは95mol%以下、更に好ましくは90mol%以下である。
なお、樹脂粒子を構成する樹脂の中和度は、下記式によって求めることができる。
中和度(mol%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{樹脂粒子を構成する樹脂の加重平均酸価(mgKOH/g)×樹脂粒子を構成する樹脂の質量(g)}/(56×1000)]〕×100
【0076】
樹脂の有機溶媒溶液、又は溶融した樹脂を撹拌しながら、水系媒体を徐々に添加して転相させる。
水系媒体を添加する際の有機溶媒溶液の温度は、樹脂粒子の分散安定性を向上させる観点から、好ましくは樹脂粒子を構成する樹脂のガラス転移温度以上、より好ましくは70℃以上であり、そして、好ましくは100℃以下、より好ましくは95℃以下、更に好ましくは90℃以下である。
【0077】
転相乳化の後に、必要に応じて、得られた分散液から蒸留等により有機溶媒を除去してもよい。また、濾過等によって樹脂粒子を単離してもよい。転相乳化の後に得られた分散液から有機溶媒を除去した樹脂粒子の水系分散液を用いることが好ましい。この場合、有機溶媒の残存量は、分散液中、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下、更に好ましくは実質的に0質量%である。
【0078】
樹脂粒子の体積中位粒径D50は、好ましくは0.08μm以上、より好ましくは0.12μm以上であり、そして、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.5μm以下、更に好ましくは0.3μm以下である。
樹脂粒子のCV値は、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上であり、そして、好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下である。
樹脂粒子の体積中位粒径D50及びCV値は、実施例に記載の方法により測定される。
【0079】
樹脂粒子の水系分散液の固形分濃度は、トナーの生産性を向上させる観点、及び樹脂粒子の水系分散液の分散安定性を向上させる観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは35質量%以下である。
なお、固形分は不揮発性成分の総量である。
【0080】
<<着色剤粒子分散液の製造方法>>
着色剤粒子分散液は、カーボンブラックを含有する着色剤と水系媒体とを、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機等の分散機を用いて分散して得ることが好ましい。当該分散は、顔料の分散安定性を向上させる観点から、分散剤の存在下で行うことが好ましい。分散剤としては、界面活性剤が挙げられる。また、付加重合体Eの存在下で行ってもよい。付加重合体Eは芳香族基を有する付加重合性モノマーaに由来する構成単位を有することが好ましく、更に、イオン性基を有する付加重合性モノマーb、ポリアルキレンオキシド基を有する付加重合性モノマーc、及びマクロモノマーdからなる群から選ばれる少なくとも1種を更に含有することが好ましい。付加重合体Eを用いた着色剤粒子分散液については、特開2021-026129号公報に記載の付加重合体Eが参照される。
【0081】
顔料の分散安定性を向上させる界面活性剤としては、例えば、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤が挙げられ、顔料の分散安定性を向上させる観点から、好ましくは非イオン性界面活性剤である。非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル類、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル類、ポリオキシアルキレンアリールエーテル類が挙げられる。これらの中でも、ポリオキシエチレンアリールエーテル類が好ましく、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルがより好ましい。
【0082】
着色剤粒子分散液中、着色剤(カーボンブラック)と分散剤との質量比(着色剤/分散剤)は、トナーの帯電性及び印刷物の画像濃度の観点から、好ましくは50/50以上、より好ましくは60/40以上、更に好ましくは65/35以上であり、そして、好ましくは95/5以下、より好ましくは90/10以下である。
【0083】
着色剤粒子分散液中、着色剤の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
着色剤粒子分散液の固形分濃度は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
【0084】
着色剤粒子の体積中位粒径D50は、トナー粒子中での分散性向上の観点から、好ましくは0.02μm以上、より好ましくは0.04μm以上、更に好ましくは0.06μm以上であり、そして、好ましくは0.20μm以下、より好ましくは0.15μm以下、更に好ましくは0.10μm以下である。
着色剤粒子のCV値は、トナー粒子中での分散性向上の観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上であり、そして、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下、更に好ましくは30%以下である。
着色剤粒子の体積中位粒径D50及びCV値は、実施例の方法によって測定される。
【0085】
<<離型剤粒子分散液の製造方法>>
離型剤粒子分散液は、例えば、離型剤と樹脂粒子の分散液と必要に応じて水系媒体とを、離型剤の融点以上の温度で、ホモジナイザー、高圧分散機、超音波分散機等の分散機を用いて分散することによって得られる。
分散時の加熱温度は、好ましくは離型剤の融点以上かつ80℃以上、より好ましくは85℃以上、更に好ましくは90℃以上であり、そして、好ましくは100℃以下、より好ましくは98℃以下、更に好ましくは96℃以下である。
【0086】
離型剤粒子分散液は、界面活性剤を用いて得ることも可能であるが、離型剤と樹脂粒子とを混合して得ることが好ましい。離型剤と樹脂粒子を用いて離型剤粒子を調製することで、樹脂粒子を構成する樹脂により離型剤粒子が安定化され、界面活性剤を使用しなくても離型剤を水系媒体中に分散させることが可能となる。離型剤粒子分散液中では、離型剤粒子の表面に樹脂粒子が多数付着した構造を有していると考えられる。
離型剤を分散する樹脂粒子を構成する樹脂は、好ましくはポリエステル系樹脂であり、ポリエステル樹脂セグメントと付加重合樹脂セグメントを有する複合樹脂を用いることがより好ましい。離型剤粒子分散液及び複合樹脂については、特開2021-182045号公報が参照される。また、前述の非晶性ポリエステル系樹脂Aを用いてもよい。離型剤を分散する樹脂粒子の分散液は、前述の樹脂粒子分散液の製造方法により得られる。
【0087】
離型剤粒子の体積中位粒径D50は、凝集により均一な凝集粒子を得る観点から、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.2μm以上、更に好ましくは0.3μm以上であり、そして、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.8μm以下、更に好ましくは0.6μm以下である。
離型剤粒子分散液中の離型剤粒子のCV値は、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上であり、そして、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下である。
離型剤粒子分散液中の離型剤粒子の体積中位粒径D50及びCV値は、実施例に記載の方法により測定される。
【0088】
-界面活性剤-
樹脂粒子を凝集させる工程では、各粒子の分散液を混合し、混合分散液を調製する際、樹脂粒子、離型剤粒子、着色剤粒子等の分散安定性を向上させる観点から、界面活性剤の存在下で行ってもよい。界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル及びポリオキシエチレンアルケニルエーテル類等の非イオン性界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤を使用する場合、その総使用量は、凝集粒子1における結着樹脂 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、更に好ましくは0.5質量部以上であり、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは3質量部以下である。
【0089】
-凝集剤-
樹脂粒子を凝集させる工程では、凝集を効率的に行う観点から、凝集剤を添加することが好ましい。
凝集剤としては、例えば、第四級塩等のカチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン等の有機系凝集剤、無機系凝集剤が挙げられる。無機系凝集剤としては、例えば、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等の無機金属塩;硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等の無機アンモニウム塩;2価以上の金属錯体が挙げられる。
凝集性を向上させ均一な凝集粒子1を得る観点から、1価以上5価以下の無機系凝集剤が好ましく、1価以上2価以下の無機金属塩、無機アンモニウム塩がより好ましく、無機アンモニウム塩が更に好ましく、硫酸アンモニウムが更に好ましい。
【0090】
凝集剤を用いて、例えば、0℃以上40℃以下の樹脂粒子、離型剤粒子、及び着色剤粒子を含む混合分散液に、凝集粒子1における結着樹脂100質量部に対し25質量部以上50質量部以下の凝集剤を添加し、樹脂粒子、離型剤粒子、及び着色剤粒子を水系媒体中で凝集させて、凝集粒子1を得る。更に、凝集を促進させる観点から、凝集剤を添加した後に分散液の温度を上げることが好ましい。
【0091】
凝集を停止させる方法としては、分散液を冷却する方法、凝集停止剤を添加する方法、分散液を希釈する方法等が挙げられる。不必要な凝集を確実に防止する観点からは、凝集停止剤を添加して凝集を停止させる方法が好ましい。
【0092】
-凝集停止剤-
凝集停止剤としては、界面活性剤が好ましく、アニオン性界面活性剤がより好ましい。アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、アリールスルホン酸塩、アリールスルホン酸ホルマリン縮合物等が挙げられ、好ましくはアリールスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、より好ましくはβ-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩である。これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。凝集停止剤は、水溶液で添加してもよい。
凝集停止剤の添加量は、不必要な凝集を確実に防止する観点から、凝集粒子1における結着樹脂100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上であり、そして、トナーへの残留を低減する観点から、好ましくは15質量部以下、より好ましくは12質量部以下、更に好ましくは9質量部以下である。
【0093】
凝集粒子1の体積中位粒径D50は、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは10μm以下、より好ましくは8μm以下、更に好ましくは7μm以下である。
凝集粒子1の分散液中の体積中位粒径D50は、実施例に記載の方法により測定される。
【0094】
なお、本発明において、樹脂粒子を凝集させる工程の後、融着させる工程の前に、得られた凝集粒子1に非晶性樹脂を含むシェル用樹脂粒子を付着させて凝集させ、凝集粒子2を得る工程を有していてもよい。シェル用樹脂粒子を凝集させる工程を有することで、コアシェル構造を有するトナー粒子を得ることができる。
シェル用樹脂粒子としては、好ましくは非晶性樹脂、より好ましくは非晶性ポリエステル系樹脂であり、上述した樹脂Aを用いてもよい。
シェル用樹脂粒子分散液は、前述の樹脂粒子分散液の製造方法により得られる。
また、トナーの製造方法がシェル用樹脂粒子を凝集させる工程を有する場合には、該工程において凝集粒子2が、トナー粒子として適度な粒径に成長したところで凝集を停止させることが好ましく、上述の凝集停止剤を添加して凝集を停止させる方法が好ましい。
凝集粒子1の質量に対する、シェル用樹脂粒子の質量比[シェル用樹脂粒子/凝集粒子1]は、トナーの低温定着性の観点から、好ましくは1/99以上、より好ましくは3/97以上、更に好ましくは5/95以上であり、そして、好ましくは25/75以下、より好ましくは20/80以下、更に好ましくは15/85以下である。
【0095】
(融着させる工程)
融着させる工程では、例えば、凝集粒子を水系媒体中で融着させる。
融着によって、凝集粒子に含まれる各粒子を融着し、融着粒子が得られる。
融着させる工程においては、凝集粒子の融着性を向上させる観点、並びにトナーの低温定着性を向上させる観点から、凝集粒子に含まれる非晶性ポリエステル樹脂のうち最も高いガラス転移温度を有する樹脂のガラス転移温度以上の温度で保持する。
凝集粒子を融着させる際の保持(加熱)温度は、トナーの生産性を向上させる観点から、好ましくは非晶性ポリエステル樹脂中の最も高いガラス転移温度を有する樹脂のガラス転移温度以上、より好ましくは2℃高い温度以上、更に好ましくは5℃高い温度以上であり、そして、非晶性ポリエステル樹脂中の最も高いガラス転移温度を有する樹脂のガラス転移温度より、好ましくは30℃高い温度以下、より好ましくは25℃高い温度以下、更に好ましくは20℃高い温度以下である。
その際、所望の円形度となるまで、上記の温度で保持することが好ましい。
【0096】
融着により得られた融着粒子の体積中位粒径D50は、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは10μm以下、より好ましくは8μm以下、更に好ましくは7μm以下である。
【0097】
融着により得られる融着粒子の円形度は、好ましくは0.955以上、より好ましくは0.960以上であり、そして、好ましくは0.990以下、より好ましくは0.985以下、更に好ましくは0.980以下である。
融着は、上記好ましい円形度に達した後に終了することが好ましい。
円形度は、実施例に記載の方法により測定される。
【0098】
(後処理工程)
融着させる工程の後に後処理工程を行ってもよく、融着粒子を単離することによってトナー粒子が得られる。融着させる工程で得られた融着粒子は、水系媒体中に存在するため、まず、固液分離を行うことが好ましい。固液分離には、吸引濾過法等が好ましく用いられる。
固液分離後に洗浄を行うことが好ましい。このとき、添加した界面活性剤も除去することが好ましいため、界面活性剤の曇点以下で水系媒体により洗浄することが好ましい。洗浄は複数回行うことが好ましい。
次に乾燥を行うことが好ましい。乾燥方法としては、例えば、真空定温乾燥法、振動型流動乾燥法、スプレードライ法、冷凍乾燥法、フラッシュジェット法が挙げられる。
【0099】
<溶融混練法>
本発明において、溶融混練法は、例えば、結着樹脂、着色剤、及び必要に応じて、離型剤等の添加剤をヘンシェルミキサー等の混合機で均一に混合した後、密閉式ニーダー、1軸もしくは2軸の押出機、オープンロール型混練機等で溶融混練する。続いて、冷却、粉砕、分級して製造することによりトナー粒子を得ることができる。
【0100】
トナーはトナー粒子を含む。得られたトナー粒子はそのまま本発明のトナーとして用いることができる。また、トナー粒子の表面に、外添剤を添加処理したものを本発明のトナーとして用いることが好ましい。
【0101】
<外添剤>
外添剤としては、例えば、疎水性シリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化セリウム、カーボンブラック等の無機材料の微粒子、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、シリコーン樹脂等のポリマー微粒子が挙げられる。これらの中でも、疎水性シリカが好ましい。外添剤は1種を単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。また、粒径の異なる疎水性シリカを2種以上使用してもよい。
外添剤を用いてトナー粒子の表面処理を行う場合、外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4.5質量部以下、更に好ましくは4質量部以下である。
【0102】
トナーは、電子写真方式の印刷において、静電荷像現像に用いられる。トナーは、例えば、一成分系現像剤として、又はキャリアと混合して二成分系現像剤として使用することができる。
【実施例0103】
以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。各性状値は、次の方法により、測定、評価した。
なお、「アルキレンオキシド(X)」等の標記において、かっこ内の数値Xは、アルキレンオキシドの平均付加mol数を意味する。
【0104】
[測定方法]
〔樹脂の酸価〕
樹脂の酸価は、JIS K 0070:1992に記載の中和滴定法に従って測定した。ただし、測定溶媒をクロロホルムとした。
【0105】
〔樹脂の軟化点、結晶性指数、融点及びガラス転移温度〕
(1)軟化点
フローテスター「CFT-500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(2)結晶性指数
示差走査熱量計「Q100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで温度をそのまま1分間保持し、その後、昇温速度10℃/minで180℃まで昇温し熱量を測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度(1)として、(軟化点(℃))/(吸熱の最大ピーク温度(1)(℃))により、結晶性指数を求めた。
(3)融点及びガラス転移温度
示差走査熱量計「Q100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度(2)とした。結晶性樹脂の時には該ピーク温度を融点とした。また、非晶性樹脂の場合にピークが観測されるときはそのピークの温度を、ピークが観測されずに段差が観測されるときは該段差部分の曲線の最大傾斜を示す接線と該段差の低温側のベースラインの延長線との交点の温度をガラス転移温度とした。
【0106】
〔離型剤の融点〕
示差走査熱量計「Q100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定し、吸熱の最大ピーク温度を融点とした。
【0107】
〔樹脂粒子、離型剤粒子、着色剤粒子の体積中位粒径D50及びCV値〕
(1)測定装置:レーザー回折型粒径測定機「LA-920」(株式会社堀場製作所製)
(2)測定条件:測定用セルに試料分散液を入れ、蒸留水を加え、吸光度が適正範囲になる濃度で体積中位粒径D50及び体積平均粒径DVを測定した。また、CV値(粒径分布)は下記の式に従って算出した。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径DV)×100
【0108】
〔樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液、及び離型剤粒子分散液の固形分濃度〕
赤外線水分計「FD-230」(株式会社ケツト科学研究所製)を用いて、測定試料5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5min/変動幅0.05%)にて、水分(質量%)を測定した。固形分濃度は下記の式に従って算出した。
固形分濃度(質量%)=100-水分(質量%)
【0109】
〔凝集粒子の体積中位粒径D50〕
凝集粒子の体積中位粒径D50は以下の通り測定した。
・測定機:「コールターマルチサイザー(登録商標)III」(ベックマンコールター株式会社製)
・アパチャー径:50μm
・解析ソフト:「マルチサイザー(登録商標)IIIバージョン3.51」(ベックマンコールター株式会社製)
・電解液:「アイソトン(登録商標)II」(ベックマンコールター株式会社製)
・測定条件:試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、その粒径分布から体積中位粒径D50を求めた。
【0110】
〔融着粒子及びトナー粒子の円形度〕
次の条件で、融着粒子の円形度を測定した。
・測定装置:フロー式粒子像分析装置「FPIA-3000」(シスメックス株式会社製)
・分散液の調製:融着粒子又はトナー粒子の分散液を固形分濃度が0.001~0.05質量%になるように脱イオン水で希釈して調製した。
・測定モード:HPF測定モード
【0111】
〔トナー粒子の体積中位粒径D50〕
トナー粒子の体積中位粒径D50は以下の通り測定した。
測定機、アパチャー径、解析ソフト、電解液は、前述の凝集粒子の体積中位粒径D50の測定で用いたものと同様のものを用いた。
・分散液:ポリオキシエチレンラウリルエーテル「エマルゲン(登録商標)109P」(花王株式会社製、HLB(Hydrophile-Lipophile Balance):13.6)を前記電解液に溶解させ、濃度5質量%の分散液を得た。
・分散条件:前記分散液5mLにトナー粒子の測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、前記電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を作製した。
・測定条件:前記試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、その粒径分布から体積中位粒径D50を求めた。
【0112】
〔BET比表面積〕
カーボンブラックのBET比表面積はJIS K6217-2:2017の「比表面積の求め方」に準拠して測定した。測定装置は多検体高性能比表面積/細孔分布測定装置「3FLEX」(株式会社島津製作所製)を用いて、試料1.0gを検出方法に容量法、測定方法に多点法を用いて測定した。
【0113】
[樹脂の製造]
〔結晶性ポリエステル系樹脂Cの製造〕
製造例C1~C4、C51、C52(樹脂C-1~C-4、C-51、C-52の製造)
表1に示すアルコール成分及びカルボン酸成分を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10L容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、200℃まで8時間かけて昇温を行った。その後、エステル化触媒を添加し、8kPaにて表1に示す軟化点に達するまで反応を行い、結晶性ポリエステル系樹脂C-1~C-4、C-51、C-52を得た。物性を表1に示す。
【0114】
製造例C5(樹脂C-5の製造)
表1に示すアルコール成分、カルボン酸成分、及び重合禁止剤を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10L容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、200℃まで8時間かけて昇温を行った。その後、表1に示すエステル化触媒を添加し、8kPaにて表1に示す軟化点に達するまで反応を行い、結晶性ポリエステル樹脂C-5を得た。物性を表1に示す。
【0115】
【0116】
〔非晶性ポリエステル樹脂の製造〕
製造例A1(樹脂A-1の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキシド(2.2)付加物4367g、テレフタル酸1098g、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)32g、及び没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸)3.2gを入れ、窒素雰囲気下、反応系を撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で5時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、160℃まで冷却し、160℃に保持した状態で、スチレン1070g、メタクリル酸ステアリル267g、アクリル酸144g、及びジブチルパーオキシド160gの混合物を3時間かけて反応系に滴下した。その後、反応系を30分間160℃に保持した後、200℃まで昇温し、更にフラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、190℃まで冷却し、フマル酸174g、セバシン酸378g、トリメリット酸無水物240g、及び4-tert-ブチルカテコール3.2gを加え、210℃まで10℃/hrで昇温し、その後、4kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂A-1を得た。物性値を表2に示す。
【0117】
製造例D1(樹脂D-1の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキシド(2.2)付加物3450g、テレフタル酸655g、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)24g、及び没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸)2.4gを入れ、窒素雰囲気下、反応系を撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で5時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、160℃まで冷却し、160℃に保持した状態で、スチレン2133g、メタクリル酸ステアリル533g、アクリル酸114g、及びジブチルパーオキシド320gの混合物を3時間かけて滴下した。その後、反応系を30分間160℃に保持した後、200℃まで昇温し、更にフラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、190℃まで冷却し、コハク酸582gを加え、210℃まで10℃/hrで昇温し、その後、4kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂D-1を得た。物性値を表2に示す。
【0118】
【0119】
〔樹脂粒子分散液の製造〕
製造例X1(樹脂粒子分散液X-1の製造)
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた内容積3Lの容器に、樹脂C-1を75g、樹脂A-1を225g、メチルエチルケトンを300g、及び脱イオン水を59g入れ、73℃にて2時間かけて樹脂を溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を、樹脂の酸価に対して中和度60mol%になるように添加して、30分撹拌した。
次いで、73℃に保持したまま、280r/min(周速度88m/min)で撹拌しながら、脱イオン水600gを60分かけて添加し、転相乳化した。継続して73℃に保持したまま、メチルエチルケトンを減圧下で留去し水系分散液を得た。その後、280r/min(周速度63m/min)で撹拌を行いながら水系分散液を30℃に冷却した後、固形分濃度が20質量%になるように脱イオン水を加えることにより、樹脂粒子分散液X-1を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径D50及びCV値を表3に示す。
【0120】
製造例X2~X5、X51、X52(樹脂粒子分散液X-2~X-5、X-51、X-52の製造)
使用する樹脂の種類を表3に示すように変更した以外は、製造例X1と同様にして、樹脂粒子分散液X-2~X-5、X-51、X-52を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径D50及びCV値を表3に示す。
【0121】
【0122】
製造例Y1(樹脂粒子分散液Y-1の製造)
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた内容積3Lの容器に、樹脂D-1を200g及びメチルエチルケトン200gを入れ、73℃にて2時間かけて樹脂を溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を、樹脂D-1の酸価に対して中和度60mol%になるように添加して、30分撹拌した。
次いで、73℃に保持したまま、280r/minで撹拌しながら、脱イオン水700gを50分かけて添加し、転相乳化した。得られた溶液を、73℃に保持したまま、メチルエチルケトンを減圧下で留去し水系分散液を得た。その後、280r/minで撹拌を行いながら水系分散液を30℃に冷却した後、固形分濃度が20質量%になるように脱イオン水を加えることにより、樹脂粒子分散液Y-1を得た。樹脂粒子の体積中位粒径は0.09μm、CV値は23%であった。
【0123】
〔離型剤粒子分散液の製造〕
製造例W1(離型剤粒子分散液W-1の製造)
内容積1Lのビーカーに、脱イオン水120g、樹脂粒子分散液Y-1 86g、及びパラフィンワックス「HNP-9」(日本精蝋株式会社製、融点75℃)40gを添加し、90~95℃に温度を保持して溶融させ、撹拌し、溶融混合物を得た。
得られた溶融混合物を更に90~95℃に温度を保持しながら、超音波ホモジナイザー「US-600T」(株式会社日本精機製作所製)を用いて、20分間分散処理した後に室温(20℃)まで冷却した。得られた分散物に脱イオン水を加え、固形分濃度を20質量%に調整し、離型剤粒子分散液W-1を得た。離型剤粒子の体積中位粒径D50は0.47μm、CV値は27%であった。
【0124】
〔着色剤粒子分散液の製造〕
製造例E1(着色剤粒子分散液E-1の製造)
内容積2L容器にカーボンブラック「Printex F80」(BET比表面積225m2/g)(オリオン・エンジニアドカーボン製)160g、非イオン性界面活性剤(ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル)「エマルゲンA-60」40g、及び、脱イオン水 750gを添加して、ディスパー翼を備えた撹拌機「ラボ・リューション」(プライミクス株式会社製)を用いて6400rpm/minにて20℃にて1時間撹拌を行った。その後、200メッシュのフィルターを通し、ホモジナイザー「Microfluidizer M-110EH」(Microfluidics社製)を用いて150MPaの圧力で15パス処理した。その後、200メッシュのフィルターを通し、固形分濃度が20質量%になるように脱イオン水を加えることにより、着色剤粒子分散液E-1を得た。着色剤粒子の体積中位粒径D50及びCV値を表4に示す。
【0125】
製造例E2、E3、E51(着色剤粒子分散液E-2、E-3、E-51の製造)
使用する着色剤を変更した以外は、製造例E1と同様にして着色剤粒子分散液を得た。得られた着色剤粒子分散液E-2、E-3、及びE-51中の着色剤粒子の体積中位粒径D50及びCV値を表4に示す。
【0126】
【0127】
[トナーの製造]
実施例1(トナー1の製造)
脱水管、撹拌装置及び熱電対を装備した内容積3Lの4つ口フラスコに、樹脂粒子分散液X-1を500g、離型剤粒子分散液W-1を35g、着色剤粒子分散液E-1を44g、15質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液「ネオペレックスG-15」(花王株式会社製、アニオン性界面活性剤)を1.1g入れ、温度25℃で混合した。次に、得られた混合物を撹拌しながら、硫酸アンモニウム40gを脱イオン水570gに溶解した水溶液に4.8質量%水酸化カリウム水溶液を添加してpH8.4に調整した溶液を、25℃で10分かけて滴下した後、61℃まで2時間かけて昇温し、凝集粒子の体積中位粒径D50が6.3μmになるまで、61℃で保持し、凝集粒子1の分散液を得た。
得られた凝集粒子1の分散液に、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム「エマールE-27C」(花王株式会社製、アニオン性界面活性剤、有効濃度27質量%)20g、脱イオン水280g、及び0.1mol/Lの硫酸水溶液40gを混合した水溶液を添加した。その後、75℃まで1時間かけて昇温し、75℃で30分保持した後、0.1mol/Lの硫酸水溶液15gを添加し、更に75℃で15分保持した。その後、再度0.1mol/Lの硫酸水溶液15gを添加し、円形度が0.970になるまで75℃で保持することにより、凝集粒子1が融着した融着粒子の分散液を得た。
得られた融着粒子の分散液を30℃に冷却し、当該分散液を吸引濾過して固形分を分離した後、25℃の脱イオン水で洗浄し、25℃で2時間吸引濾過した。その後、真空定温乾燥機「DRV622DA」(ADVANTEC社製)を用いて、33℃で24時間真空乾燥を行って、トナー粒子を得た。トナー粒子100質量部、疎水性シリカ「RY50」(日本アエロジル株式会社製、個数平均粒径;0.04μm)2.5質量部、及び疎水性シリカ「キャボシル(登録商標)TS720」(キャボットコーポレーション製、個数平均粒径;0.012μm)1.0質量部をヘンシェルミキサーに入れて撹拌し、150メッシュの篩を通過させてトナー1を得た。得られたトナー粒子の体積中位粒径D50は6.0μm、円形度は0.970であった。得られたトナー1を下記の通り評価した。トナー1の評価結果を表5に示す。
【0128】
[トナーの評価]
〔印刷塗膜の鉛筆硬度(印刷塗膜の堅牢性)評価〕
A4サイズにカットしたポリプロピレンフィルムラベル、OPP50C(リンテック株式会社製)に、市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」(沖電気工業株式会社製)を用いて、トナーのフィルムラベル上の付着量が0.43~0.45mg/cm2となるベタ画像を、A4サイズのフィルムラベルの上端から5mmの余白部分を残し、50mmの長さで定着させずに出力した。次に、定着器を温度可変に改造した同プリンタを用意し、定着器の温度を100℃にし、A4縦方向に1枚あたり3秒の速度でトナー1を定着させて印刷塗膜を形成して、ラベル印刷物を得た(A4縦で20枚/分相当)。
得られたラベル印刷物について、JIS K5600-5-4に準拠して、鉛筆引掻き塗膜硬さ試験機(「D-NP(型番)」、株式会社東洋精機製作所製)、及び鉛筆引掻き値試験用鉛筆(6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、F、H)(三菱鉛筆株式会社製)を用いて、印刷塗膜の鉛筆硬度を測定した。6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、F、Hの順に、各硬度の鉛筆で印刷塗膜を引掻く試験を5回行い、3回以上傷跡が生じなかった鉛筆の最も大きい硬度を、ラベル印刷物の印刷塗膜の鉛筆硬度とした。「H」が最も印刷塗膜の鉛筆硬度(印刷塗膜の堅牢性)に優れる。
【0129】
実施例2~7、比較例1~3(トナー2~7、81~83の製造)
使用する樹脂粒子分散液及び着色剤粒子分散液の種類を表5に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー2~7、81~83を作製した。トナー2~7、81~83の評価結果を表5に示す。
【0130】
【0131】
実施例8(トナー8の作製)
樹脂A-1 75質量部、樹脂C-1 25質量部、カーボンブラック(Printex F80 キャボットコーポレーション製)7質量部、及び離型剤としてパラフィンワックス「HNP-9」(日本精蝋株式会社製、融点75℃)5質量部をヘンシェルミキサーにて混合した。得られた混合物を、混練部分の全長1560mm、スクリュー径42mm、バレル内径43mmの同方向回転二軸押出機を用い、スクリュー回転速度200r/min、バレル設定温度100℃で溶融混練し、溶融混練物を得た。混合物の供給速度は20kg/時間、平均滞留時間は約18秒であった。得られた溶融混練物を冷却、粗粉砕した後、ジェットミルにて粉砕し、気流式分級機(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて分級して、体積中位粒径D50が6.0μmの粉体(トナー粒子)を得た。
トナー粒子100質量部、疎水性シリカ「RY50」(日本アエロジル株式会社製、個数平均粒径;0.04μm)2.5質量部、及び疎水性シリカ「キャボシル(登録商標)TS720」(キャボットコーポレーション製、個数平均粒径;0.012μm)1.0質量部をヘンシェルミキサーに入れて撹拌し、150メッシュの篩を通過させてトナー8を得た。トナー8の評価結果を表6に示す。
【0132】
【0133】
本発明のトナー(実施例1~8のトナー)は、エステル基濃度6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下の結晶性ポリエステル系樹脂Cを含有する結着剤、および、BET比表面積が200m2/g以上のカーボンブラックを含有する着色剤を含み、該トナーから得られた印刷塗膜の鉛筆硬度は「B」以上であり、印刷塗膜の堅牢性に優れる。
これに対して、比較例1のトナーは、エステル基濃度6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下の樹脂Cを含有する結着剤を用いたが、BET比表面積が200m2/g未満(116m2/g)のカーボンブラックを用いたことから、該トナーから得られた印刷塗膜の鉛筆硬度が「3B」であり、十分な印刷塗膜の堅牢性が得られなかった。また、比較例2のトナーは、BET比表面積が200m2/g以上のカーボンブラックを用いたが、エステル基濃度が9.0mmol/gを超える(12.0mmol/g)樹脂Cを用いたことから、該トナーから得られた印刷塗膜の鉛筆硬度が「4B」であり、十分な印刷塗膜の堅牢性が得られなかった。更に、比較例3のトナーは、BET比表面積が200m2/g以上のカーボンブラックを用いたが、エステル基濃度が6.5mmol未満(6.3mmol/g)の樹脂Cを用いたことから、該トナーから得られた印刷塗膜の鉛筆硬度が「5B」であり、十分な印刷塗膜の堅牢性が得られなかった。