(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-25
(45)【発行日】2024-11-05
(54)【発明の名称】トナー
(51)【国際特許分類】
G03G 9/087 20060101AFI20241028BHJP
G03G 9/097 20060101ALI20241028BHJP
【FI】
G03G9/087
G03G9/087 325
G03G9/097 365
(21)【出願番号】P 2020142510
(22)【出願日】2020-08-26
【審査請求日】2023-08-03
(31)【優先権主張番号】P 2019156503
(32)【優先日】2019-08-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】井上 洸紀
(72)【発明者】
【氏名】中川 義広
(72)【発明者】
【氏名】浅岡 順也
(72)【発明者】
【氏名】笹野 優
(72)【発明者】
【氏名】照井 雄平
(72)【発明者】
【氏名】片山 健太
【審査官】塚田 剛士
(56)【参考文献】
【文献】特開2011-203511(JP,A)
【文献】特開2019-003129(JP,A)
【文献】特開2000-305318(JP,A)
【文献】特開2010-145994(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03G 9/087
G03G 9/097
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
結着樹脂及びワックスを含有するトナー粒子を含むトナーであって、
該トナー粒子は、下記式(1)で表される有機ケイ素重合体を含み、
透過型電子顕微鏡により観察される該トナー粒子の断面において、
該トナー粒子の該断面の重心から該断面の輪郭までの距離Aのうち、該重心から該距離Aの80%以下の領域に該有機ケイ素重合体が存在し、
該有機ケイ素重合体のSP値と該ワックスのSP値との差の絶対値が、0.70(cal/cm
3)
1/2以下であることを特徴とするトナー。
R
1-SiO
3/2 (1)
式(1)中、R
1は、炭素数1以上4以下のアルキル基である。
【請求項2】
前記ワックスのSP値(cal/cm
3)
1/2が、8.30以上9.00以下である請求項1に記載のトナー。
【請求項3】
前記ワックスが、エステルワックスを含有する請求項1又は2に記載のトナー。
【請求項4】
前記エステルワックスが下記式(2)で表される請求項3に記載のトナー。
式(2)中、R
1は、炭素数2以上6以下の直鎖アルキレン基を表し、R
2及びR
3は、それぞれ独立して炭素数10以上21以下の直鎖アルキル基を表す。
【請求項5】
前記トナー粒子中の前記ワックスの含有量が、6.00質量%以上16.00質量%以下である請求項1~4のいずれか一項に記載のトナー。
【請求項6】
前記トナー粒子中の前記有機ケイ素重合体の含有量が、0.040質量%以上0.800質量%以下である請求項1~5のいずれか一項に記載のトナー。
【請求項7】
前記結着樹脂が、スチレンアクリル樹脂を含む請求項1~6のいずれか一項に記載のトナー。
【請求項8】
前記結着樹脂が、スチレンアクリル樹脂を含み、
該スチレンアクリル樹脂は、スチレンアクリル系共重合体部位を有し、
該スチレンアクリル系共重合体部位が、スチレン-アクリル酸アルキルエステル共重合体及びスチレン-メタクリル酸アルキルエステル共重合体からなる群から選択される少なくとも一を含み、
該アクリル酸アルキルエステル及び該メタクリル酸アルキルエステルのアルキル基の炭素数が、2以上8以下である請求項1~7のいずれか一項に記載のトナー。
【請求項9】
前記有機ケイ素重合体のSP値(cal/cm
3)
1/2が、8.00以上9.70以下である請求項1~8のいずれか一項に記載のトナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電子写真、静電印刷、磁気記録のような、画像形成方法において静電荷画像を顕像化するためのトナーに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、複写機やプリンター、ファックスにおいては、省エネルギー化が大きな技術的課題として考えられており、画像定着装置にかかる熱量の大幅な削減が望まれている。したがって、トナーにおいては、より低エネルギーでの画像定着が可能な、いわゆる「低温定着性」のニーズが高まっている。
トナーの低温定着性を改善するための一般的な方法としては、使用する結着樹脂の軟化を目的として結着樹脂のガラス転移温度(Tg)を低くする方法が挙げられる。しかしながら、単に結着樹脂のTgを低下させるだけでは、定着時の離形性不足による定着部材へのオフセットの発生や、トナーの保存中における耐熱性の低下などが起こる。
【0003】
Tgを低下させずに、定着時にトナーを十分に軟化させる方法として、可塑剤を添加することが行われている。特許文献1では、可塑性に優れた軟化剤を用いることにより、定着時のトナー粘度を低下させる方法が開示されている。しかし、定着時にトナーを十分に軟化させるためには、結着樹脂に対する可塑能力が大きい可塑剤を用いる必要がある。このような可塑剤を用いた場合、保存時における可塑剤のトナー粒子表面への染み出しが起こりやすく、ブロッキングや流動性低下による画像弊害が発生する。
上記の要求に対して、特許文献2では、シリカ微粒子をトナー中に内包させることで、結着樹脂と親和性の低いワックスがシリカ凝集体に吸着され、結着樹脂中に均一に分散することにより、トナー母粒子の表面へのワックスの染み出しを抑制している。その結果、トナー母粒子の流動性が向上し、製造装置内での付着と堆積が防止されることが開示されている。
【0004】
また、低温定着性向上に伴うトナーの強度低下の課題に対しては、特許文献3において、低融点の結晶性樹脂を用いた際の部材汚染に対して、パールネックレスタイプのシリカを内包し、強度を上げることが提案されている。これにより低温定着とトナーの強度低下に伴う部材汚染防止の両立を行っている。
また、特許文献4においては、エステルワックスの使用によるトナーの可塑化に起因する現像耐久性の低下や高温環境下の保存安定性の弊害に対して、ビニル系極性樹脂を併用し、水系媒体中でトナーを製造している。これにより、トナー内層からトナー表層に向かって、エステルワックス、結着樹脂、ビニル系極性樹脂が存在し、エステルワックスと結着樹脂が一部相溶したコアシェル構造をとることができる。
トナー表層近傍により高極性のカルボキシル基を持つビニル系極性樹脂が濃度勾配を持って存在することで、結着樹脂と相溶したエステルワックスがトナー表層近傍に存在することを抑制できる。そのため、トナー表層近傍が可塑化しにくくなる。よって、現像耐久性及び保存安定性の低下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開第2013/047296号
【文献】特開2007-334118号公報
【文献】特開2009-42386号公報
【文献】特開2012-078628号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に記載のトナーのように、可塑性に優れた軟化剤はトナー粒子表面へ移行しやすく、保存中にトナー粒子表面への可塑剤の露出が起こり、流動性低下による画像濃度の低下などが生じる。
特許文献2に記載のトナーのように、シリカ微粒子をトナー中に内包させるだけでは、シリカの親水性が高いことから、疎水性の高いワックスを吸着することは難しく、低温定着と耐熱保存性を両立させるためには未だ若干の課題が存在している。
特許文献3に記載のトナーのように、パールネックレスタイプのシリカを内包させるだけでは、トナー全体の強度の向上によりフィルミングは向上するが、バインダー中を移動し、表面に染み出してくるワックスをトナー内部に留めることはできず、耐熱保存性向上に関しては不十分である。
特許文献4に記載のトナーのように、極性樹脂でトナー表層を覆うことで耐熱保存性が向上するものの、定着時のワックス染み出しによるメディアからの離型性については不利な傾向にある。また、表層設計に制約があり、レーザービームプリンターの本体設計の多様化に対して、トナー設計の自由度が低い傾向にある。
【0007】
本発明は、上記のような問題点を解決したトナーを提供するものである。
すなわち、本発明は、結着樹脂の可塑性に優れたワックスを用いた場合であっても、低温定着性と、耐熱保存性を両立し、かつ、ワックスのトナー粒子表面への染み出しに起因する部材汚染による画像濃度低下などの画像弊害のない耐熱保存性に優れたトナーを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
結着樹脂及びワックスを含有するトナー粒子を含むトナーであって、
該トナー粒子は、下記式(1)で表される有機ケイ素重合体を含み、
透過型電子顕微鏡により観察される該トナー粒子の断面において、
該トナー粒子の該断面の重心から該断面の輪郭までの距離Aのうち、該重心から該距離Aの80%以下の領域に該有機ケイ素重合体が存在し、
該有機ケイ素重合体のSP値と該ワックスのSP値との差の絶対値が、0.70(cal/cm3)1/2以下であることを特徴とするトナー。
R1-SiO3/2 (1)
(式(1)中、R1は、炭素数1以上4以下のアルキル基である)
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、結着樹脂の可塑性に優れたワックスを用いた場合であっても、低温定着性と、耐熱保存性を両立し、かつ、ワックスのトナー粒子表面への染み出しに起因する部材汚染による画像濃度低下などの画像弊害のない耐熱保存性に優れたトナーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】トナー粒子中の有機ケイ素重合体の存在状態を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明について詳細に説明する。
数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。
以下の記載において、数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
【0012】
トナーは、結着樹脂及びワックスを有するトナー粒子を含むトナーであって、トナー粒子は、式(1)で表される有機ケイ素重合体を含む。
そして、透過型電子顕微鏡により観察されるトナー粒子の断面において、トナー粒子の該断面の重心から該断面の輪郭までの距離Aのうち、該重心から該距離Aの80%以下の領域に有機ケイ素重合体が存在し、有機ケイ素重合体のSP値とワックスのSP値との差の絶対値が0.70(cal/cm3)1/2以下である。
【0013】
低温定着性を達成するためには、エステルワックスなど結着樹脂とよく相溶し、可塑性に優れたワックスを用いることが好ましい。一方で、そのようなワックスは高温高湿下におけるトナーの耐熱保存性を低下させる要因となりやすい。
しかし、これに対し強固なシェル構造を構築することや、結着樹脂のTgを上げることは低温定着を妨げる傾向がある。すなわち、上記の耐熱保存性と低温定着性は互いに相補的な関係にあると考えられる。そのため、従来の技術ではこれらを両立することが難しかった。
【0014】
以上のことを解決するため、本発明者らはフィラーとして有機ケイ素重合体をトナーに内包させることに着目した。具体的には、ワックスと有機ケイ素重合体の溶解度パラメータ(SP値)の関係に着目して鋭意検討を行った。その結果、ワックスと有機ケイ素重合体の溶解度パラメータの差の絶対値を一定の値以下とし、さらに有機ケイ素重合体の存在位置を制御することで、低温定着性を達成しつつ、トナーの耐熱保存性を大きく向上できることを見出した。
すなわち、上記規定を満たすことで、低温定着性と、耐熱保存性を両立し、かつ、ワックスのトナー粒子表面への染み出しに起因する部材汚染による画像濃度低下などの画像弊害を抑制できる。
【0015】
溶解度パラメータ(SP値)とは値が近いもの同士が親和し易いことを示すパラメータのことである。SP値は一般的に使用されているFedors法[Poly.Eng.Sci.,14(2)147(1974)]により、構成されるモノマーの種類とモル比率から算出することができる。
SP値の単位は、(cal/cm3)1/2であるが、1(cal/cm3)1/2=2.046×103(J/m3)1/2によって(J/m3)1/2の単位に換算することができる。
【0016】
上記条件を満たすトナーとすることにより上記効果が得られる理由について、本発明者らは次のように考えている。
有機ケイ素重合体がトナー粒子に内包され、かつ、トナー粒子に内包される有機ケイ素重合体がワックスと近いSP値を持つことを特徴とする。有機ケイ素重合体とワックスが高い親和性を持つため、保存時にワックスは有機ケイ素重合体に誘引され、トナー粒子中に留められる。そのため、高温高湿下であっても、ワックスがトナー粒子表面へ露出することがなく、それに伴うブロッキングなどの弊害を抑制することができる。
なお、有機ケイ素重合体がトナー粒子に内包されることを、
図1に示されるように、トナー粒子の断面の重心から断面の輪郭までの距離Aのうち、重心から距離Aの80%以下の領域に有機ケイ素重合体が存在することと定義している。80%以下であると、有機ケイ素重合体とトナー粒子表面との距離が十分長いため、有機ケイ素重合体に留められたワックスがトナー粒子表面に出ることを抑制することができる。
該重心から距離Aの80%以下の領域に有機ケイ素重合体を存在させるためには、有機ケイ素重合体を重合性単量体や顔料などと混合し、重合性単量体組成物を得る際の分散時間、分散強度、有機ケイ素重合体の量などを調整することにより任意に存在位置を制御することができる。
【0017】
また、トナーには有機ケイ素重合体を用いる。有機ケイ素重合体は重合体形成に用いる有機ケイ素化合物の種類及び量、並びに、有機ケイ素重合体形成時の加水分解、付加重合及び縮合重合の反応温度、反応時間、反応溶媒及びpHを制御することによって、任意に部分構造を制御することができる。
特に、式(1)で表される構造を多く有する場合、三次元構造の重合体が形成され、有機ケイ素重合体の疎水性が高くなる。そのため、有機ケイ素重合体のSP値はワックスのSP値と近い値となり、ワックスの誘引効果が顕著に表れる。
また、有機ケイ素重合体はシリカなどの一般的な無機フィラーと比べ結着樹脂との親和性が高いため、添加量が少なくてもワックスの染み出しを十分に抑制することができる。そのため、フィラーの多量添加に起因する定着阻害により低温定着性を損なうことなく、ワックスのトナー粒子表面への染み出しに起因する部材汚染による画像濃度低下などの画像弊害を抑制することができる。
【0018】
有機ケイ素重合体は、下記式(1)で表される構造を有する。
R1-SiO3/2 (1)
式(1)中、R1は、炭素数1以上4以下(好ましくは1以上3以下、より好ましくは1又は2)のアルキル基である。R1は、さらに好ましくはメチル基である。
有機ケイ素重合体中の式(1)で表される構造の含有量は、好ましくは50質量%~100質量%であり、より好ましくは80質量%~100質量%であり、さらに好ましくは90質量%~100質量%であり、さらにより好ましくは95質量%~100質量%であり、特に好ましくは98質量%~100質量%である。
有機ケイ素重合体のSP値(cal/cm3)1/2は、8.00以上9.70以下であることが好ましく、8.50以上9.00以下であることがより好ましい。
また、トナー粒子中に、有機ケイ素重合体は粒子状の形態で存在していることが好ましい。有機ケイ素重合体の粒子の長径の個数平均値は10nm~200nm程度であることが好ましい。
【0019】
耐熱保存性をさらに高めるためには、有機ケイ素重合体のSP値とワックスのSP値との差の絶対値が、0.40(cal/cm3)1/2以下であることが好ましい。なお、下限値は特に限定されないが、0.00(cal/cm3)1/2以上程度であることが好ましい。有機ケイ素重合体とワックスのSP値の絶対値が近い値となることで、有機ケイ素重合体とワックスの誘引効果がより顕著に表れる。
【0020】
以下にトナーの製造方法に関して説明する。
トナーの製造方法は特に限定されないが、懸濁重合法及び溶解懸濁法が好適に用いられる。
懸濁重合法は、結着樹脂を形成し得る重合性単量体、有機ケイ素重合体及びワックス、並びに必要に応じて着色剤などの添加剤を含有する重合性単量体組成物の粒子を該水系媒体中で形成する造粒工程、及び、該造粒工程後、該重合性単量体組成物の粒子に含有される該重合性単量体を重合させてトナー粒子を形成する重合工程を有する。
溶解懸濁法は、結着樹脂及びワックス、並びに必要に応じて着色剤などの添加剤を含有するトナー粒子組成物と、該結着樹脂を溶解し得る有機溶媒とを混合した混合溶液を、該水系媒体中に分散し、該混合溶液の粒子を形成する造粒工程、及び、該造粒工程後、該混合溶液の粒子中に存在する該有機溶媒を除去してトナー粒子を形成する溶媒除去工程を有する。
【0021】
以下、懸濁重合法によるトナー製造を、詳細に説明するが、これに限定されるわけではない。
(重合性単量体組成物の調製)
結着樹脂を形成し得る重合性単量体、有機ケイ素重合体及びワックス、並びに必要に応
じて着色剤などの添加剤を含有する重合性単量体組成物を調製する。着色剤は予め一部の重合性単量体中に分散させ、その後に残りの重合性単量体などと混合してもよい。また、全ての成分を同時に混合して、重合性単量体組成物を調製してもよい。
【0022】
(造粒工程)
界面活性剤又は難水溶性無機微粒子を含む水系媒体に重合性単量体組成物を投入し、分散させることにより、水系媒体中に重合性単量体組成物の粒子を形成させる。これにより重合性単量体組成物の粒子を含む分散体を得る。
【0023】
(水系媒体の調製)
水系媒体の組成は特に限定されず、水を主として用いられた公知の水系媒体を使用するとよい。
水系媒体は、重合性単量体組成物の粒子の分散安定性を向上させる観点から、分散安定剤を含有してもよい。分散安定剤としては、以下に示す難水溶性無機微粒子が例示できるが、これらに限定されない。
【0024】
炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩;
リン酸アルミニウム、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸バリウム、リン酸亜鉛などのリン酸金属塩;
硫酸バリウム、硫酸カルシウムなどの硫酸塩;
水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化第二鉄の金属水酸化物;など。
これらは、単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
これらは、水系媒体中に微粒子として存在することにより分散安定剤としての機能を発揮する。
【0025】
(重合工程)
上述の造粒工程後、得られた重合性単量体組成物の粒子に含有される重合性単量体を重合させてトナー粒子を形成する。
重合工程において、重合開始剤を添加してもよい。
重合工程では、温度調節可能な一般的な撹拌手段を有する反応槽を用いるとよい。
重合温度は、通常40℃以上、好ましくは50~90℃である。重合温度は終始一定でもよいが、所望の分子量分布を得る目的で重合工程後半に昇温してもよい。
また、撹拌手段に用いられる撹拌羽根は重合性単量体組成物の粒子を滞留させることなく浮遊させ、かつ槽内の温度を均一に保てるようなものならばどのようなものを用いてもよい。
【0026】
撹拌羽根又は撹拌手段としては、パドル翼、傾斜パドル翼、三枚後退翼、プロペラ翼、ディスクタービン翼、ヘリカルリボン翼及びアンカー翼のような一般的な撹拌羽根が例示できる。
また、「フルゾーン」((株)神鋼環境ソリューション製)、「ツインスター」((株)神鋼環境ソリューション製)、「マックスブレンド」(住友重機(株)製)、「スーパーミックス」(佐竹化学機械工業(株)製)及び「Hi-Fミキサー」(綜研化学(株)製)などを用いてもよい。
【0027】
(蒸留工程)
重合工程後に、必要であれば未反応の重合性単量体や副生成物などの揮発性不純物を除去するために、重合終了後に一部水系媒体を蒸留工程により留去してもよい。蒸留工程は常圧又は減圧下で行うことができる。
【0028】
(洗浄工程、固液分離工程及び乾燥工程)
得られたトナー粒子の表面に付着した分散安定剤を除去する目的で、分散体中に酸又はアルカリを添加して、分散安定剤の除去処理をしてもよい。
その後、一般的な固液分離法によりトナー粒子は液相と分離されるが、酸又はアルカリ及びそれに溶解した分散安定剤成分を完全に取り除くため、再度水でトナー粒子を洗浄してもよい。この洗浄工程を何度か繰り返し、十分な洗浄が行われた後に、再び固液分離してトナー粒子を得るとよい。得られたトナー粒子は公知の乾燥手段により乾燥するとよい。
【0029】
(分級工程)
得られたトナー粒子は十分にシャープな粒度分布を有するものであるが、さらにシャープな粒度を要求される場合には風力分級機などで分級を行なうことにより、所望の粒度分布から外れるトナー粒子を分別して取り除くこともできる。
【0030】
(外添工程)
得られたトナー粒子はそのままトナーとしてもよいし、トナー粒子に添加剤を外部添加してトナーとしてもよい。
外添工程では、トナーへの各種特性付与を目的とした添加剤(外添剤ともいうことがある)を使用するとよい。
添加剤は、トナー粒子に添加した場合の耐久性の観点から、トナー粒子の重量平均粒径の1/10以下の粒径であることが好ましい。
添加剤の粒径とは、電子顕微鏡による観察から求めた個数平均粒径を意味する。
【0031】
次に、溶解懸濁法によるトナーの製造について説明するが、これに限定されるわけではない。
(混合溶液の調製)
結着樹脂、有機ケイ素重合体及びワックス、並びに必要に応じて着色剤などの添加剤を含有するトナー粒子組成物と、結着樹脂を溶解し得る有機溶媒とを混合した混合溶液を調製する。
調製方法は、結着樹脂を溶解し得る有機溶媒中に攪拌をしながら結着樹脂及びワックスなどを徐々に添加していき、溶解又は分散させればよい。ただし、着色剤として顔料を用いる場合や、ワックスや帯電制御剤などのなかで有機溶媒に溶解しにくいようなものを添加する場合、有機溶媒への添加に先立って粒子を小さくしておくとよい。
分散に際しては公知のビーズミルやディスクミルなどの分散機を用いることができる。
【0032】
(造粒工程)
得られた混合溶液を、水系媒体中に分散させ、混合溶液の粒子を形成させる。
界面活性剤又は難水溶性無機微粒子を含む水系媒体に混合溶液を投入し、分散させることにより、水系媒体中に混合溶液の粒子を形成させる。これにより混合溶液の粒子を含む分散体を得る。
トナー粒子組成物が、イソシアネート基を有する変性樹脂を含有する場合は、活性水素基含有化合物を添加し、水系媒体中で、活性水素基含有化合物と、活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する変性樹脂を反応させることにより結着樹脂を生成させてもよい。
【0033】
界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。
アルキルベンゼンスルホン酸塩、α-オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性剤;
アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアン
モニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤;
脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤;
アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN-アルキル-N,N-ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤。
分散安定剤としては、上述水系媒体の調製で例示したものを用いるとよい。
【0034】
(溶媒除去工程)
上述の造粒工程後、得られた混合溶液の粒子中に存在する有機溶媒を除去する。
例えば、系全体を攪拌しながら徐々に昇温し、該粒子中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいは、混合溶液の粒子を含む分散体を攪拌しながら減圧し、有機溶媒を蒸発除去してもよい。
【0035】
トナーに用いられる材料に関して説明する。
結着樹脂を形成し得る重合性単量体の具体例は以下の通りである。
スチレン;α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-n-ブチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-n-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン、p-メトキシスチレン、p-フェニルスチレンのようなスチレン誘導体;
メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、iso-プロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、iso-ブチルアクリレート、tert-ブチルアクリレート、n-アミルアクリレート、n-ヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、n-オクチルアクリレート、n-ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2-ベンゾイルオキシエチルアクリレートのようなアクリル系重合性単量体;
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、iso-プロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、iso-ブチルメタクリレート、tert-ブチルメタクリレート、n-アミルメタクリレート、n-ヘキシルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、n-オクチルメタクリレート、n-ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートのようなメタクリル系重合性単量体。
【0036】
重合性単量体は、単独又は2種以上組み合わせて使用することができる。
これらの中でも、スチレン又はスチレン誘導体を単独又は混合して、又はそれらとほかの重合性単量体と混合して使用することがトナーの現像特性及び耐久性などの点から好ましい。特に結着樹脂がスチレンアクリル樹脂を含むことが好ましく、スチレンアクリル樹脂であることがより好ましい。この場合、ワックス、特にエステルワックスとの相溶性が高く、低温定着性が向上するため、本発明の効果がより顕著に発現する。
スチレンアクリル樹脂は、スチレンアクリル系共重合体部位を有することが好ましい。例えば、スチレンアクリル樹脂は、スチレンアクリル系共重合体部位及びポリエステル部位を有するハイブリッド樹脂であってもよい。スチレンアクリル樹脂中のスチレンアクリル系共重合体部位の含有量は、好ましくは50質量%~100質量%であり、より好ましくは80質量%~100質量%であり、さらに好ましくは90質量%~100質量%である。
スチレンアクリル系共重合体部位が、スチレン-アクリル酸アルキルエステル共重合体及びスチレン-メタクリル酸アルキルエステル共重合体からなる群から選択される少なくとも一を含むことが好ましい。そして、アクリル酸アルキルエステル及びメタクリル酸ア
ルキルエステルのアルキル基の炭素数が2以上8以下(より好ましくは3以上8以下)であることが好ましい。
炭素数が2以上であることで、Tgの低下が抑えられ、耐熱安定性が向上する。また、炭素数が8以下であることで、Tgが高すぎず定着性が良好になる。
【0037】
トナー粒子は着色剤を含有してもよい。着色剤としては、有機顔料、油性染料などトナーに用いられる公知の着色剤が挙げられる。以下に具体例を示すがこれらに限定されるわけではない。
シアン系着色剤に用いられる顔料としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、並びに、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。
具体的には、以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3及びC.I.ピグメントブルー15:4。
マゼンタ系着色剤に用いられる顔料としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物及びペリレン化合物が挙げられる。
具体的には、以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド31、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド150及びC.I.ピグメントレッド269。
【0038】
イエロー系着色剤に用いられる顔料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物及びアリルアミド化合物が挙げられる。
具体的には、以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー180及びC.I.ピグメントイエロー185。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、並びに、上記イエロー系、マゼンタ系及びシアン系着色剤を用い黒色に調色されたものが挙げられる。
着色剤の含有量は、結着樹脂を形成し得る重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
【0039】
ワックスとしては、以下に示す公知のワックスを用いることができる。
パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス及びフィッシャートロプシュワックスのようなポリメチレンワックス;
アミドワックス、ペトロラタムなどの石油系ワックス及びその誘導体;モンタンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びキャンデリラワックスなどの天然ワックス及びそれらの誘導体、硬化ヒマシ油及びその誘導体;
植物ワックス、動物ワックス、高級脂肪酸、長鎖アルコール、エステルワックス、ケトンワックス及びこれらのグラフト化合物、又はブロック化合物のような誘導体など。
これらは単独又は2種以上組み合わせて使用することができる。
ワックスは、エステルワックスを含有することが好ましく、エステルワックスであることがより好ましい。
【0040】
ワックスの少なくとも1つは、融点(示差走査熱量計で測定される、温度20~200℃の範囲における吸熱曲線の最大吸熱ピークに対応する温度)が30℃以上120℃以下であることが好ましく、50℃以上100℃以下であることがより好ましい。
また、室温で固体のワックスであることが好ましく、特に、融点が50℃以上100℃以下の固体ワックスが、トナーの耐ブロッキング性、多数枚耐久性、低温定着性及び耐オフセット性の点から好ましい。
【0041】
また、ワックスのSP値(cal/cm3)1/2が、8.30以上9.00以下であることが好ましく、8.50以上9.00以下であることがより好ましい。ワックスのSP値が8.30以上であると、有機ケイ素重合体との親和性が高くなり、ワックスの染み出しが抑えられ、耐熱安定性が向上する。また、結着樹脂へ相溶性しやすくなるため、低温定着性向上に有利である。ワックスのSP値が9.00以下であると、親水性が高くなりすぎないため、トナー製造時、及び保存時にワックスがトナー粒子表面に露出しにくくなる。そのため、耐熱安定性が向上する。
トナー粒子中のワックス(好ましくはエステルワックス)の含有量は、6.00質量%以上16.00質量%以下であることが好ましく、6.68質量%以上15.19質量%以下であることがより好ましい。
ワックスの含有量が上記下限値以上であると樹脂に対する可塑能力が高く、本発明の効果が顕著に発現する。一方、上限値以下の場合は耐熱安定性が良好になる。また、耐オフセット性も良好になり、トナーのドラム融着やトナーの現像スリーブ融着を起こしにくい。
【0042】
アルコール成分とカルボン酸成分との縮合物であるエステルワックスは、極性が高く、結着樹脂への相溶性が高い。そのため、トナーを可塑化させやすく低温定着性向上への寄与が大きい。また、有機ケイ素重合体とも親和性も高いため、本発明の効果が顕著に発現する。
特に、エステルワックスが、ジオールと脂肪族モノカルボン酸とのエステル化合物を含有することが好ましい。具体的には、下記式(2)で表され、炭素数2以上6以下のジオールと炭素数14以上22以下の脂肪族モノカルボン酸とのエステル化合物であることが好ましい。
【0043】
【0044】
上記式(2)中、R1は、炭素数2以上6以下(好ましくは2以上3以下)の直鎖アルキレン基を表し、R2及びR3は、それぞれ独立して炭素数10以上21以下(好ましくは13以上18以下)の直鎖アルキル基を表す。
炭素数2以上6以下のジオールとしては、エチレングリコール、ジ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、1,6-ヘキサンジオールなどが挙げられる。
炭素数14以上22以下の脂肪族モノカルボン酸としては、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸などの脂肪族モノカルボン酸が挙げられる。
エステルワックスが上述の構造をとることで、結着樹脂への相溶性が高く、本発明の効果が顕著に発現される。
【0045】
なお、上述した物性を求めるにあたって、ワックスをトナーから抽出することを必要とする場合には、抽出方法は特に制限されるものではなく、例えば、以下のような方法を用いることができる。
例えば、所定量のトナーをトルエンにてソックスレー抽出し、得られたトルエン可溶分から溶剤を除去した後、クロロホルム不溶分を得る。その後、IR法などにより同定分析をする。
また、定量及び物性に関しては、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いて測定を行うとよい。
測定時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ガラス転移温度とする。また、得られた昇温時のDSC曲線からワックスの最大吸熱ピークのピーク温度(融点)が得られる。
【0046】
有機ケイ素重合体は、下記式(Z)で表される構造を有する有機ケイ素化合物を含む化合物の縮重合物であることが好ましい。
【化2】
【0047】
式(Z)中、R1は、炭素数1以上4以下のアルキル基を表す。
R1は、重合後、式(1)におけるR1になるものであって、好ましい基も同様である。
R2、R3及びR4は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基、又は、(好ましくは炭素数1~4、より好ましくは炭素数1~3の)アルコキシ基を表す(以下、反応基ともいう)。
これらの反応基が加水分解、付加重合及び縮重合して架橋構造を形成する。加水分解性が室温で穏やかであることから、R2、R3及びR4はアルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基やエトキシ基であることがより好ましい。また、R2、R3及びR4の加水分解、付加重合及び縮合重合は、反応温度、反応時間、反応溶媒及びpHによって制御することができる。
有機ケイ素重合体を得るには、式(Z)で表されるような、一分子中に1つの非反応性の基(R1)と3つの反応基(R2、R3及びR4)を有する有機ケイ素化合物(以下、三官能性シランともいう)を1種又は複数種を組み合わせて用いるとよい。
【0048】
上記式(Z)で表される化合物としては以下のものが挙げられる。
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルジエトキシメトキシシラン、メチルエトキシジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、メチルメトキシジクロロシラン、メチルエトキシジクロロシラン、メチルジメトキシクロロシラン、メチルメトキシエトキシクロロシラン、メチルジエトキシクロロシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルジアセトキシメトキシシラン、メチルジアセトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジメトキシシラン、メチルアセトキシメトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジエトキシシラン、メチルトリヒドロキシシラン、メチルメトキシジヒドロキシシラン、メチルエトキシジヒドロキシシラン、メチルジメトキシヒドロキシシラン、メチルエトキシメトキシヒドロキシシラン、メチルジエトキシヒドロキシシラン、のような三官能性のメチルシラン。
エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリクロロシラン、エチルトリアセトキシシラン、エチルトリヒドロキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、プロピルトリアセトキシシラン、プロピルトリヒドロキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、ブチルトリアセトキシシラン、ブチルトリヒドロキシ
シラン、のような三官能性のシラン。
【0049】
また、本発明において、本発明の効果を損なわない程度に、式(Z)で表される構造を有する有機ケイ素化合物とともに、以下を併用して得られた有機ケイ素重合体を用いても良い。一分子中に4つの反応基を有する有機ケイ素化合物(四官能性シラン)、一分子中に3つの反応基を有する有機ケイ素化合物(三官能性シラン)、一分子中に2つの反応基を有する有機ケイ素化合物(二官能性シラン)又は1つの反応基を有する有機ケイ素化合物(一官能性シラン)。例えば以下のようなものが挙げられる。
ジメチルジエトキシシラン、テトラエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン;
ビニルトリイソシアネートシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルジエトキシメトキシシラン、ビニルエトキシジメトキシシラン、ビニルエトキシジヒドロキシシラン、ビニルジメトキシヒドロキシシラン、ビニルエトキシメトキシヒドロキシシラン、ビニルジエトキシヒドロキシシラン、のような三官能性のビニルシラン;
ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリクロロシラン、ヘキシルトリアセトキシシラン、ヘキシルトリヒドロキシシラン;
フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリアセトキシシラン、フェニルトリヒドロキシシランのような三官能性のフェニルシラン。
【0050】
トナー粒子中の有機ケイ素重合体の含有量は、0.040質量%以上0.800質量%以下であることが好ましい。また、より好ましくは0.060質量%以上0.600質量%以下である。
0.040質量%以上の場合、有機ケイ素化合物の添加によるワックスの誘引効果がより強く働き、耐熱保存性向上の効果が大きい。また、0.800質量%以下の場合、有機ケイ素重合体による定着時の伝熱阻害や、ワックスの誘引効果が強すぎることによる、結着樹脂の可塑能力の低下が無く、低温安定性向上に効果がある。さらに、フィラー粒子の多量添加による、造粒の乱れが生じにくく、粒度分布のシャープなトナーを製造することができる。
【0051】
トナー粒子は、トナー粒子の帯電量を所望の値に制御するために、荷電制御剤が配合(内部添加)、又は混合(外部添加)されていてもよい。
荷電制御剤としては公知のものが利用できる。
例えば、トナー粒子を負帯電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。
有機金属化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ系染料金属化合物、アセチルアセトン金属化合物;芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、その無水物、又はそのエステル類;ビスフェノールなどのフェノール誘導体類。
さらに、以下のものが挙げられる。尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、カリックスアレーン、ケイ素化合物、スチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸共重合体、スチレン-アクリル-スルホン酸共重合体などのスルホン酸基含有樹脂、非金属カルボン酸系化合物。
【0052】
一方、トナー粒子を正帯電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。
ニグロシン及びその脂肪酸金属塩による変性物;トリブチルベンジルアンモニウム-1-ヒドロキシ-4-ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートのような四級アンモニウム塩;ホスホニウム塩のようなオニウム塩及びこれらのレ
ーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、又はフェロシアン化物)、高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートのようなジオルガノスズボレート類。
荷電制御剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
荷電制御剤の含有量は、結着樹脂を形成し得る重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対して、0.01質量部以上20質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上10質量部以下であることがより好ましい。
【0053】
重合工程では、重合開始剤を用いてもよい。重合開始剤としては、アゾ系重合開始剤や有機過酸化物系開始剤が挙げられる。
アゾ系重合開始剤としては以下のものが挙げられる。
2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビスメチルブチロニトリル。
【0054】
有機過酸化物系開始剤としては以下のものが挙げられる。
ベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキシド、2,4-ジクロロベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、tert-ブチル-パーオキシピバレート。
また、酸化性物質と還元性物質を組み合わせたレドックス系開始剤を用いることもできる。酸化性物質としては過酸化水素、過硫酸塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩など)の無機過酸化物、4価のセリウム塩のような酸化性金属塩が挙げられる。
【0055】
還元性物質としては還元性金属塩(2価の鉄塩、1価の銅塩、3価のクロム塩)、アンモニア、低級アミン(メチルアミン、エチルアミンのような炭素数1~6のアミン)、ヒドロキシルアミンなどのアミノ化合物、チオ硫酸ナトリウム、ナトリウムハイドロサルファイト、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートのような還元性硫黄化合物、低級アルコール(炭素数1~6)、アスコルビン酸又はその塩、及びその低級アルデヒド(炭素数1~6)。
重合開始剤は10時間半減期温度を参考に選択され、単独又は混合して利用される。
重合開始剤の添加量は、一般的には重合性単量体100質量部に対して、0.5質量部以上20質量部以下程度である。
【0056】
各種架橋剤を用いることもできる。架橋剤としては、以下のものが挙げられる。
ジビニルベンゼン、4,4’-ジビニルビフェニル、ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート。
【0057】
溶解懸濁法における結着樹脂としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。また、上記の重合性単量体を重合することによって得られるものを用いることができる。
具体的には、スチレン、クロロスチレンなどのスチレン類;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレンなどのモノオレフィン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メ
タクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシルなどのα-メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテルなどのビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類、などの単独重合体、又は共重合体などが挙げられる。
【0058】
スチレン又はその置換体の重合体としては、ポリスチレン、ポリp-クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどが挙げられる。
スチレン系共重合体としては、スチレン-p-クロロスチレン共重合体、スチレン-プロピレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリル酸エチル共重合体、スチレン-アクリル酸ブチル共重合体、スチレン-アクリル酸オクチル共重合体、スチレン-メタクリル酸メチル共重合体、スチレン-メタクリル酸エチル共重合体、スチレン-メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン-α-クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-インデン共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-マレイン酸エステル共重合体などが挙げられる。
【0059】
代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン-アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン-メタクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。これらは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。
懸濁重合の場合と同様に、結着樹脂がスチレンアクリル樹脂であることが好ましい。スチレンアクリル樹脂については前述のとおりである。
【0060】
有機溶媒は、結着樹脂を溶解し得るものであれば特に限定されないが、沸点が100℃未満の揮発性であることが、後の溶媒除去が容易になる点から好ましい。
有機溶媒としては、以下のものが挙げられる。これらは、単独又は2種以上組合せて用いることができる。
トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど。
【0061】
有機溶媒中に溶解又は分散させる樹脂がポリエステル骨格を有する樹脂である場合、該樹脂の溶解性の観点から、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系の溶媒、又はメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系の溶媒が好ましい。
また、溶媒除去性の観点から、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトンがより好ましい。
【0062】
溶解懸濁法において、変性樹脂(以下「プレポリマー」と称することがある)を用いてもよい。変性樹脂としては、活性水素基含有化合物と反応可能な部位を少なくとも有しているものであれば特に制限はなく、公知の樹脂などの中から適宜選択することができる。具体例には、ポリオール樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、これらの誘導体樹脂などが挙げられる。
これらは、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。
これらの中でも、溶融時の高流動性、透明性の点で、ポリエステル樹脂が好ましい。
該プレポリマーにおける活性水素基含有化合物と反応可能な部位としては、特に制限は
なく、公知の置換基などの中から適宜選択することができる。具体例には、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシ基、酸クロリド基などが挙げられる。
これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。これらの中でも、イソシアネート基が好ましい。
【0063】
活性水素基含有化合物は、水系媒体中で、活性水素基含有化合物と反応可能な変性樹脂が伸長反応、架橋反応などする際の伸長剤、架橋剤などとして作用する。
活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。具体例には、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体がイソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーである場合には、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーと伸長反応、架橋反応などの反応により高分子量化可能な点で、アミン類が好適である。
【0064】
該活性水素基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。具体例には、水酸基(アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシ基、メルカプト基などが挙げられる。これらは、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。これらの中でも、アルコール性水酸基が好ましい。
【0065】
トナーには、各種粉体特性を改良する目的で、外添剤が添加されていてもよい。
外添剤としては、以下のものが挙げられる。
酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛のような金属酸化物;窒化ケイ素のような窒化物;炭化物炭化ケイ素のような炭化物;硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムのような無機金属塩;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムのような脂肪酸金属塩;カーボンブラック、シリカ。
外添剤の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、0.01質量部以上10質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.05質量部以上5質量部以下である。外添剤は単独で用いても、併用してもよい。また、これらの外添剤は疎水化処理をされたものがより好ましい。
【0066】
トナー粒子は、磁性体を含有する磁性トナー粒子としてもよい。
トナー粒子に含有される磁性体は着色剤の役割を兼ねることもできる。該磁性体としては、以下のものが挙げられる。
マグネタイト、ヘマタイト、フェライトのような酸化鉄;鉄、コバルト、ニッケルのような金属又はこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金及びそれらの混合物。
磁性体の含有量は、結着樹脂を形成し得る重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対して、20質量部以上200質量部以下であることが好ましく、より好ましくは40質量部以上100質量部以下である。
【0067】
磁性体を用いる場合には、トナー粒子中での磁性体の分散性を向上させるために、磁性体の表面を疎水化処理することが好ましい。
疎水化処理にはシランカップリング剤やチタンカップリング剤などのカップリング剤類を用いるとよい。
なかでも、シランカップリング剤が好ましい。
シランカップリング剤としては以下のものが挙げられる。
ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジ
メチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n-ヘキサデシルトリメトキシシラン、n-オクタデシルトリメトキシシラン。
【0068】
以下、各物性の測定方法について説明する。
<トナー粒子の体積基準のメディアン径(Dv50)、個数基準のメディアン径(Dn50)及び粒度分布の測定方法>
トナー粒子の体積基準のメディアン径(Dv50)、及び個数基準のメディアン径(Dn50)は、以下のようにして算出する。
測定装置としては、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(株)製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、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(株)製)を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター(株)製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。
専用ソフトの「標準測定方法(SOMME)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。
前記専用ソフトの「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。
【0069】
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに前記電解水溶液約30mLを入れる。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(株)製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL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 Tetra150」(日科機バイオス(株)製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2mL添加する。
(4)前記(2)のビーカーを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、トナー粒子約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてト
ナー粒子を分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、体積基準のメディアン径(Dv50)、及び個数基準のメディアン径(Dn50)を算出する。
粒度分布を示すDv50とDn50の比(Dv50/Dn50)は1.00に近いほど粒度分布がシャープである。
【0070】
<溶解性パラメータ(SP値)の計算方法>
SP値は、Fedorsの式(4)を用いて求める。ここでのΔei、及びΔviの値は「コーティングの基礎科学」54~57頁、1986年(槇書店)の表3-9による原子及び原子団の蒸発エネルギーとモル体積(25℃)を参考にする。
δi=[Ev/V]1/2=[Δei/Δvi]1/2 式(4)
Ev:蒸発エネルギー
V:モル体積
Δei:i成分の原子又は原子団の蒸発エネルギー
Δvi:i成分の原子又は原子団のモル体積
例えば、ヘキサンジオールは、原子団(-OH)×2+(-CH2)×6から構成され、計算SP値は下記式で求められる。
δi=[Δei/Δvi]1/2=[{(5220)×2+(1180)×6}/{(13)×2+(16.1)×6}]1/2
SP値(δi)は11.95となる。
なお、SP値の単位は、(cal/cm3)1/2である。
【0071】
(トナーからのワックス及び有機ケイ素重合体のSP値の測定)
前述の方法で、トナーからワックスを分離し同定分析した結果を用いて、当該方法によりワックスのSP値を算出できる。
また、後述する、NMRによる有機ケイ素重合体の構造の確認の結果を用いて、当該方法により有機ケイ素重合体のSP値を算出できる。
【0072】
<走査透過型電子顕微鏡(STEM)を用いたトナー粒子の断面観察によって測定される、有機ケイ素重合体の存在位置の測定方法>
トナー粒子の断面観察は以下の方法により行う。
トナー粒子の断面を観察する具体的な方法としては、常温硬化性のエポキシ樹脂中にトナーを十分分散させた後、40℃の雰囲気下で2日間硬化させる。得られた硬化物からダイヤモンド刃を備えたミクロトームを用い薄片状のサンプルを切り出す。このサンプルを走査透過型電子顕微鏡(JEM2800 日本電子社製)(STEM)で1万~10万倍の倍率に拡大し、トナー粒子の断面を観察する。
トナーに用いる樹脂と有機ケイ素化合物の中の原子の原子量の違いを利用し、原子量が大きいとコントラストが明るくなることを利用して確認を行っている。さらに、材料間のコントラストを付けるためには四酸化ルテニウム染色法及び四酸化オスミウム染色法を用いてもよい。
有機ケイ素重合体の正確な存在位置については、FEI社製電子顕微鏡Tecnai TF20XTを用い、加速電圧200kVでトナー粒子断面の明視野像を取得する。次にGatan社製EELS検出器GIF Tridiemを用い、Three Window法によりSi-K端(99eV)のEFマッピング像を取得して、トナー粒子の断面の重心から断面の輪郭までの距離Aのうち、該重心から該距離Aの80%以下の領域に有機ケイ素重合体が存在することを確認する。
また、有機ケイ素重合体とシリカを区別するには、酸素についてもEFマッピング像を取得し、その輝度の差により区別を行う。
【0073】
<有機ケイ素重合体の存在する範囲の求め方>
以下に示す各種計測については、市販の画像解析ソフトウェア、WinROOF(三谷商事株式会社製)を用いる。
有機ケイ素重合体はトナー粒子中に3次元的に均一に分散していると考えられるため、有機ケイ素重合体がトナー粒子内部に含まれていても、各々の粒子についてランダムに切り出された断面において観察される確率は低い。上記を鑑みて、下記方法にて有機ケイ素重合体の存在する範囲を求める。
トナー粒子の断面の重心から有機ケイ素重合体を通るトナー粒子の断面の輪郭までの線分を引く。該線分における該重心から有機ケイ素重合体までの長さLをすべて測定する。なお、一つの有機ケイ素重合体粒子のうち該重心に最も近い位置で長さLを測定するものとする。線分の長さ(距離A)に対する長さLの割合をX%とする。一つのトナー粒子の断面において、観察されるすべての有機ケイ素重合体についてX%を計測する。
100粒子を観察し、計測された全てのX%のうち、最小値をXminとする。Xminが80%以下であるとき、測定試料が、トナー粒子の断面の重心から該断面の輪郭までの距離Aのうち、該重心から該距離Aの80%以下の領域に有機ケイ素重合体が存在するトナー粒子であると判断する。
なお、Xminは、例えば、1%~70%程度であることが好ましく、10%~60%程度であることがより好ましい。
また、Xの相加平均値は、例えば、10%~70%程度であることが好ましく、20%~60%程度であることがより好ましい。
【0074】
<式(1)で表される構造の確認方法>
トナー粒子に含有される有機ケイ素重合体における、式(1)で表される構造の確認には以下の方法を用いる。
式(1)のR1で表されるアルキル基の有無は、13C-NMRにより確認する。また、式(1)の詳細な構造は1H-NMR、13C-NMR及び29Si-NMRにより確認する。使用する装置及び測定条件を以下に示す。
「測定条件」
装置:BRUKER製 AVANCE III 500
プローブ:4mm MAS BB/1H
測定温度:室温
試料回転数:6kHz
試料:測定試料(NMR測定用のトナー粒子のテトラヒドロフランTHF不溶分)150mgを直径4mmのサンプルチューブに入れる。
当該方法にて、式(1)のR1で表されるアルキル基の有無を確認する。シグナルが確認できたら、式(1)の構造は“あり”とする。
【0075】
「13C-NMR(固体)の測定条件」
測定核周波数:125.77MHz
基準物質:Glycine(外部標準:176.03ppm)
観測幅:37.88kHz
測定法:CP/MAS
コンタクト時間:1.75ms
繰り返し時間:4s
積算回数:2048回
LB値:50Hz
【0076】
「29Si-NMR(固体)の測定方法」
「測定条件」
装置:BRUKER製 AVANCE III 500
プローブ:4mm MAS BB/1H
測定温度:室温
試料回転数:6kHz
試料:測定試料(NMR測定用のトナー粒子のTHF不溶分)150mgを直径4mmのサンプルチューブに入れる。
測定核周波数:99.36MHz
基準物質:DSS(外部標準:1.534ppm)
観測幅:29.76kHz
測定法:DD/MAS、CP/MAS
29Si 90° パルス幅:4.00μs@-1dB
コンタクト時間:1.75ms~10ms
繰り返し時間:30s(DD/MASS)、10s(CP/MAS)
積算回数:2048回
LB値:50Hz
【0077】
(外添剤の分離方法)
トナー粒子に外添剤が外添されているトナーにおいて、トナー粒子をサンプルとして使用する場合には、外添剤を取り除く。具体的な方法は、以下の通りである。
イオン交換水100mLにスクロース(キシダ化学製)160gを加え、湯せんをしながら溶解させショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブに該ショ糖濃厚液31gと、6mLのコンタミノンNを入れ、分散液を作製する。この分散液にトナー1gを添加し、スパチュラなどでトナーのかたまりをほぐす。
遠心分離用チューブをシェイカー(いわき産業(株)製「KM Shaker」)にて
1分当たり350往復の条件で20分間振盪する。振盪後、溶液をスイングローター用ガラスチューブ(50mL)に入れ替えて、遠心分離機(H-9R;株式会社コクサン社製)にて、3500rpm、30分間の条件で遠心分離を行う。遠心分離後のガラスチューブ内においては、最上層にはトナー粒子が存在し、下層の水溶液側には外添剤が存在するため、最上層のトナー粒子のみを回収する。
なお、外添剤が十分に取り除ききれていない場合には、必要に応じて遠心分離を繰り返し行い、分離を十分に行った後、トナー液を乾燥しトナー粒子を採集する。
【0078】
(有機ケイ素重合体に被覆されたトナーの解析)
トナー粒子表面に有機ケイ素重合体が存在するトナー粒子について解析を行う場合、有機ケイ素重合体でトナー粒子表面を被覆する前に一部をサンプリングし、冷却をして、その後、塩酸を添加し、pHを1.4以下として分散安定剤を溶解し、ろ過、洗浄、乾燥を行うことによって分析に用いることができる。
【0079】
<ガラス転移温度Tg(℃)の測定方法>
ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いて測定する。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、試料約10mg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る。
測定範囲30~200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。
この昇温過程で、温度40℃~100℃の範囲において比熱変化が得られる。
該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、試料のガラス転移温度Tg(℃)とする。
【0080】
<トナー粒子中の有機ケイ素重合体量の含有量の測定>
蛍光X線でケイ素の量を測定することでトナー粒子中の有機ケイ素重合体量を測定できる。
各元素の蛍光X線の測定は、JIS K 0119-1969に準ずるが、具体的には以下の通りである。
測定装置としては、波長分散型蛍光X線分析装置「Axios」(PANalytical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「SuperQ ver.4.0F」(PANalytical社製)を用いる。なお、X線管球
のアノードとしてはRhを用い、測定雰囲気は真空、測定径(コリメーターマスク径)は10mm、測定時間10秒とする。
また、軽元素を測定する場合にはプロポーショナルカウンタ(PC)、重元素を測定する場合にはシンチレーションカウンタ(SC)で検出する。
測定サンプルとしては、専用のプレス用アルミリング直径10mmの中にトナー粒子を約1g入れて平らにならし、錠剤成型圧縮機「BRE-32」(前川試験機製作所社製)を用いて、20MPaで60秒間加圧し、厚さ約2mmに成型したペレットを用いる。
上記条件で測定を行い、得られたX線のピーク位置をもとに元素を同定し、単位時間あたりのX線光子の数である計数率(単位:cps)からその濃度を算出する。
トナー粒子中の定量方法としては、例えばケイ素量はトナー粒子100質量部に対して、例えば、シリカ(SiO2)微粉末を0.5質量部となるように添加し、コーヒーミルを用いて充分混合する。同様にして、シリカ微粉末を2.0質量部、5.0質量部となるようにトナー粒子とそれぞれ混合し、これらを検量線用の試料とする。
それぞれの試料について、錠剤成型圧縮機を用いて上記のようにして検量線用の試料のペレットを作製し、PETを分光結晶に用いた際に回折角(2θ)=109.08°に観測されるSi-Kα線の計数率(単位:cps)を測定する。この際、X線発生装置の加速電圧、電流値はそれぞれ、24kV、100mAとする。得られたX線の計数率を縦軸に、各検量線用試料中のSiO2添加量を横軸として、一次関数の検量線を得る。
次に、分析対象のトナー粒子を、錠剤成型圧縮機を用いて上記のようにしてペレットとし、そのSi-Kα線の計数率を測定する。そして、上記の検量線からトナー中の有機ケイ素重合体の含有量を求める。
【0081】
<ワックスの含有量、ガラス転移温度(Tg)、及び融点の測定方法>
ワックスの含有量、ガラス転移温度(Tg)、及び融点は、示差走査熱量計「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、試料1mg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る。
まず、試料としてトナーを用い、0℃から150℃まで、昇温速度10℃/分で昇温し、この時に観測されるワックス由来の吸熱ピークの吸熱量をH1(J/g)とする。
150℃で15分間保持した後、150℃から0℃まで、降温速度10℃/分で冷却する。さらに、0℃で10分間保持した後、0℃から150℃まで、昇温速度10℃/分で2回目の昇温し、この時に観測されるワックス由来の吸熱ピークの吸熱量をH2(J/g)とする。
なお、吸熱量は、吸熱ピークが現れる温度領域において、昇温で得られた吸熱ピークを示す示差走査熱量曲線と示差走査熱量曲線のベースラインにより囲われた面積より算出する。
また、上記の測定をワックス単独で同様にして行い、2回目の昇温過程における吸熱ピークのピーク温度をワックスの融点(℃)とし、吸熱量をHw(J/g)とする。
ここで、ワックスの含有量(質量%)は以下の計算式で求める。
ワックスの含有量(質量%)=100×H1/Hw
トナー又は樹脂のガラス転移温度(Tg)は、上記測定装置を用い、試料1mgについて、測定範囲20℃から140℃の間で、昇温速度1℃/min、振幅温度幅±0.318℃/minの設定でモジュレーション測定を行う。この昇温過程で、温度20℃から140℃の範囲において比熱変化が得られる。
ガラス転移温度は、得られた比熱変化曲線の比熱変化が出る前と出た後の、各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線とガラス転移の階段状変化部分の曲線が交わる点の温度(℃)とする。
【実施例】
【0082】
以下、本発明を実施例と比較例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、以下の処方に記載されている「部」及び「%」は特に断りがない場合、全て質量基準である。
【0083】
<有機ケイ素重合体1の製造>
(アパタイト分散液の調整)
イオン交換水916.4部、リン酸ナトリウム14.83部、塩酸6.4部を容器内に投入した後、60℃に昇温し、リン酸ナトリウム水溶液を作製した。一方、イオン交換水60.2部に塩化カルシウム8.60gを溶解させ塩化カルシウム水溶液を作製した。前述のリン酸ナトリウム水溶液をクレアミックス(エム・テクニック(株)製)にて12000rpmの回転数で撹拌を行い、前述の塩化カルシウム水溶液を添加し、30分保持してアパタイト分散液を得た。
【0084】
(有機ケイ素化合物の加水分解液の調整)
メチルトリメトキシシラン100部、及び塩酸にてpHを4に調整したイオン交換水112部を容器に入れてパドル撹拌翼にて混合し、目視で相分離が確認されなくなるまで撹拌をして有機ケイ素化合物の加水分解液を得た。
【0085】
(重合/固液分離/乾燥工程)
アパタイト分散液400部を容器に入れ、ウォーターバスで55℃に昇温し、パドル撹拌翼にて200rpmで撹拌を行った。その後アパタイト分散液中に有機ケイ素化合物の加水分解液22.1部を添加した。10分後、ギアポンプを用いて7.94質量%の炭酸ナトリウム水溶液9.7部を15分かけて添加して、3時間重合を行った。
その後、分散液を冷却した後に、撹拌しながら10質量%塩酸30部を加え、2.5時間撹拌し有機ケイ素重合体1を含む分散液を得た。該分散液から有機ケイ素重合体1を濾別し、水洗後、温度40℃にて48時間乾燥して有機ケイ素重合体1を得た。
【0086】
<有機ケイ素重合体2の製造>
有機ケイ素化合物をメチルトリメトキシシラン100部から、メチルトリメトキシシラン97部及びフェニルトリメトキシシラン3部の併用に変更した以外は有機ケイ素重合体1と同様の方法で、有機ケイ素重合体2を得た。
【0087】
<有機ケイ素重合体3の製造>
有機ケイ素化合物をメチルトリメトキシシラン100部から、メチルトリメトキシシラン94部及びフェニルトリメトキシシラン6部の併用に変更した以外は有機ケイ素重合体1と同様の方法で、有機ケイ素重合体3を得た。
【0088】
<有機ケイ素重合体4の製造>
有機ケイ素化合物をメチルトリメトキシシラン100部から、メチルトリメトキシシラン92部及びフェニルトリメトキシシラン8部の併用に変更した以外は有機ケイ素重合体1と同様の方法で、有機ケイ素重合体4を得た。
【0089】
<トナー粒子1の製造例>
・スチレン 72.0部
・n-ブチルアクリレート 28.0部
・1,6-ヘキサンジオールジアクリレート 0.6部
・銅フタロシアニン顔料(ピグメントブルー15:3) 6.2部
・サリチル酸アルミニウム化合物 0.8部
(ボントロンE88;オリエント化学工業社製)
・極性樹脂 4.0部
(ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物と、テレフタル酸及びイソフタル酸との縮重合反応により得られた飽和ポリエステル樹脂;重量平均分子量が13000、酸価が8mgKOH/g、ガラス転移温度が74℃)
・ワックス (エチレングリコールジステアレート:融点76℃) 10部
・有機ケイ素重合体1 0.10部
以上の材料を混合し、得られた混合物に15mmのセラミックビーズを入れ、湿式アトライタ(日本コークス工業製)を用いて2時間分散して、重合性単量体組成物を得た。
一方、イオン交換水414.0部にリン酸ナトリウム(Na3PO4)6.3部を投入し、クレアミックス(エム・テクニック社製)を用いて撹拌しながら、60℃に加温した。その後、3.6部の塩化カルシウム(CaCl2)を25.5部のイオン交換水に溶解した塩化カルシウム水溶液を添加して、さらに撹拌を続け、リン酸三カルシウム(Ca3(PO4)2)からなる分散安定剤を含む水系媒体を調整した。
重合性単量体組成物に重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート9.0部を添加し、これを上記水系媒体に投入し、上記クレアミックスにて15000回転/分を維持しつつ10分間の造粒工程を行った。
その後、一般的な撹拌機を備えた撹拌槽で、攪拌しながら70℃を保持して5時間重合工程を行った後、85℃まで昇温して1時間保持、さらに100℃まで昇温して2時間保持した。
その後、冷却をして、トナー粒子分散液1を得た。
トナー粒子分散液1に塩酸を添加し、pHを1.4以下として分散安定剤を溶解し、ろ過、洗浄、乾燥を行うことによってトナー粒子1を得た。
【0090】
<トナー粒子2~6、8~24、26~28の製造例>
用いる材料を表1のように変更した以外は、トナー粒子1の製造例と同様にして、トナー粒子2~6、8~24、26~28を得た。
なお、トナー27において、SiO2は一次粒子の個数平均粒径が40nmのシリカ微粒子を用いた。
【0091】
<トナー粒子7の製造例>
還流冷却管、攪拌機、窒素導入管を備えた反応容器に、窒素雰囲気下、下記材料を入れた。
・トルエン 110部
・ポリエステル樹脂 110部
(ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物とテレフタル酸との縮重合反応により得られる飽和ポリエステル樹脂溶解液;樹脂のTg=54.5℃)
上記反応容器内を毎分200回転で撹拌し、70℃に加熱して10時間撹拌し、結着樹脂溶解液7を得た。
次いで、
・結着樹脂溶解液7 201.2部
・極性樹脂 4.0部
(ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物とテレフタル酸及びイソフタ
ル酸との縮重合反応により得られる飽和ポリエステル樹脂溶解液;樹脂のTg=74℃)・ワックス (エチレングリコールジステアレート:融点76℃) 10部
・有機ケイ素重合体1 0.10部
・銅フタロシアニン顔料(ピグメントブルー15:3) 6.2部
・サリチル酸アルミニウム化合物 0.8部
(ボントロンE88;オリエント化学工業社製)
上記成分を直径15mmのセラミックビーズを入れた湿式アトライタ(日本コークス工業製)を用いて10時間混合分散させて、樹脂組成物溶解液7を得た。
一方、イオン交換水414.0部にリン酸ナトリウム(Na3PO4)6.3部を投入し、クレアミックス(エム・テクニック社製)を用いて撹拌しながら、60℃に加温した。
その後、3.6部の塩化カルシウム(CaCl2)を25.5部のイオン交換水に溶解した塩化カルシウム水溶液を添加して、さらに撹拌を続け、リン酸三カルシウム(Ca3(PO4)2)からなる分散安定剤を含む水系媒体を調製した。
樹脂組成物溶解液7を上記水系媒体に投入し、上記クレアミックスにて15000回転/分を維持しつつ10分間の造粒工程を行い、樹脂組成物分散液7を得た。
樹脂組成物分散液7を95℃に昇温して120分間撹拌を行うことによって樹脂組成物分散液7中のトルエンを除去した。
その後、冷却をして、トナー粒子分散液7を得た。
トナー粒子分散液7に塩酸を添加し、pHを1.4以下として分散安定剤を溶解し、ろ過、洗浄、乾燥を行うことによってトナー粒子7を得た。
【0092】
<トナー粒子25の製造例>
用いる材料を表1のように変更し、反応工程以降を次の通りに行った以外は、トナー粒子1の製造例と同様にして、トナー粒子25を得た。
(水系媒体Aの調整工程)
撹拌機、温度計を備えた容器に、イオン交換水 35.0部を秤量し、10質量%の塩酸を用いて、pHを5.0に調整した。撹拌しながら加熱し、温度を30℃にした。
その後、メチルトリメトキシシラン3.0部を添加し、1時間撹拌し、水系媒体Aを得た。
(反応工程/有機ケイ素重合体被覆トナー粒子作製工程)
重合性単量体組成物の分散液を別のタンクに移し、55℃に保持し、パドル撹拌翼で撹拌した。重合性単量体組成物の分散液に水系媒体A: 20.4部を添加し、撹拌をしながら30分間保持をした。その後、水酸化ナトリウム水溶液を用いてスラリーをpH9.0に調整して更に300分保持し、有機ケイ素重合体で被覆されたトナー粒子の分散液を得た。
その後、冷却をして、トナー粒子分散液25を得た。
トナー粒子分散液25に塩酸を添加し、pHを1.4以下として分散安定剤を溶解し、ろ過、洗浄、乾燥を行うことによってトナー粒子25を得た。
【0093】
(実施例1~25、及び比較例1~3)
得られた各トナー粒子100.0部に対して一次粒子の個数平均粒径が40nmのシリカ微粒子1.0部を加え、FMミキサ(日本コークス工業製)を用いて混合し、トナー1~25(実施例1~25のトナー)を得た。
また、同様にシリカ微粒子を混合して、トナー26~28(比較例1~3のトナー)を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
【0094】
【表1】
表1中、部は結着樹脂100部に対する部数である。含有量(質量%)は、トナー粒子中の含有量である。Tgは結着樹脂のTgである。有機ケイ素重合体のNo.の列におい
てSiO
2はSiO
2を添加したことを示す。SP値差はワックスのSP値と有機ケイ素重合体のSP値との差である。粒径は体積基準のメディアン径である。(A)はトナー粒子の断面の重心から該断面の輪郭までの距離Aのうち、該重心から該距離Aの80%以下の領域における、有機ケイ素重合体の有無を示す。
【0095】
得られた各トナーを以下に示す方法で評価した。結果は表2に示す。
<現像性に関する評価>
(高温高湿環境下に放置後の画像濃度;表中では評価1)
トナー200gを、温度40℃、湿度95%RHの環境下で、30日間放置し、これを評価用トナーとして用いた。
画像形成装置としてLBP-7700C(キヤノン製)を用い、シアンカートリッジからトナーを取り出し、代わりに評価するトナーを充填した。
常温常湿環境下(温度23℃、湿度50%RH)の環境下で、画像評価を行った。トナーの着色力の指標として画像濃度の測定を行った。
A4のカラーレーザーコピア用紙(キヤノン製、80g/m2)に、トナーの載り量が0.3mg/cm2になるように調整し、ベタ画像を出力した。
そして、該ベタ画像の濃度を測定(右上、右下、中心、左上、左下の5点平均)することにより評価した。なお、画像濃度は「504分光濃度計」(エックスライト社製)を用いて、画像濃度が0.00の白地部分に対する相対濃度を測定した。C以上を良好と判断した。
(評価基準)
A:濃度差1.45以上
B:濃度差1.35以上1.45未満
C:濃度差1.20以上1.35未満
D:濃度差1.05以上1.20未満
E:濃度差1.05未満
【0096】
(低温定着性;表中では評価2)
定着ユニットを外したカラーレーザープリンタ(HP Color LaserJet
3525dn、HP社製)を用意し、シアンカートリッジからトナーを取り出して、代わりに評価するトナーを充填した。
次いで、受像紙(HP Laser Jet90、H社製、90g/m2)上に、充填したトナーを用いて、縦2.0cm横15.0cmの未定着のトナー画像(トナーの載り量:0.9mg/cm2)を、通紙方向に対し上端部から1.0cmの部分に形成した。次いで、取り外した定着ユニットを定着温度とプロセススピードを調節できるように改造し、これを用いて未定着画像の定着試験を行った。
まず、常温常湿環境下(23℃、60%RH)、プロセススピードを250mm/sに設定し、初期温度を110℃として設定温度を5℃ずつ順次昇温させながら、各温度で上記未定着画像の定着を行った。
低温定着性の評価基準は以下の通りである。低温側定着開始点とは、低温オフセット現象(トナーの一部が定着器に付着してしまう現象)が観察されない下限温度のことである。C以上を良好と判断した。
A:低温側定着開始点が140℃以下
B:低温側定着開始点が145℃以上155℃以下
C:低温側定着開始点が160℃以上170℃以下
D:低温側定着開始点が175℃以上185℃以下
E:低温側定着開始点が190℃以上
【0097】
<耐熱性の評価>
(耐ブロッキング性の評価;表中では評価3)
トナーの耐ブロッキング性を下記方法で評価した。
約10gのトナーを100mLのポリプロピレン製のカップに入れ、温度45℃、湿度95%RHの環境下で、7日放置した後、目視で評価した。C以上を良好と判断した。
(評価基準)
A:凝集物は見られない。
B:凝集物はわずかに見られるが、容易に崩れる。
C:凝集物は見られるが、容易に崩れる。
D:凝集物は見られるが、振れば崩れる。
E:凝集物をつかむことができ、容易に崩れない。
【0098】
(トナーの濡れ性の評価;表中では評価4)
ワックスがブリードアウトするとトナー粒子表面の疎水化度が上がるため、メタノール濡れ性試験を用いて、トナーの疎水化度を測定した。
上記耐ブロッキング性の評価において、温度45℃、湿度95%RHの環境下で、7日間放置されたトナーと、放置されていないトナーについてメタノール濡れ性の測定を行い、下記式により、疎水化度の変化率を求めた。
疎水化度変化率が大きいほど、高温高湿環境下においてワックスのブリードアウトが起きていることとなる。
疎水化度変化率=(放置後のトナーの疎水化度)/(放置無しのトナーの疎水化度)
なお、トナーの疎水化度は、下記方法で取得したメタノール滴下量-透過率曲線から求めた。
まず、水60mLを、直径5cm、厚さ1.75mmの円筒型ガラス容器中に入れ、水中の気泡などを除去するために超音波分散器で5分間分散を行った。
次いで、トナーを目開き150μmのメッシュで振るい、メッシュを通ったトナー0.1gを精秤して、上記水が入れられた容器の中に添加し、測定用サンプル液を調製した。
そして、測定用サンプル液を、粉体濡れ性試験機「WET-100P」(レスカ社製)にセットし、マグネティックスターラーを用いて、5.0s-1(300rpm)の速度で攪拌した。
なお、マグネティックスターラーの回転子として、フッ素樹脂コーティングされた、長さ25mm、最大胴径8mmの紡錘型回転子を用いた。
次に、この測定用サンプル液中に、上記装置を通して、メタノールを0.8mL/minの滴下速度で連続的に添加しながら波長780nmの光で透過率を測定し、メタノール滴下量-透過率曲線を作成した。
得られたメタノール滴下量-透過率曲線より、透過率50%のなるときのメタノール濃度を疎水化度とした。
【0099】
【符号の説明】
【0100】
1:有機ケイ素重合体、2:トナー粒子の断面の重心から断面の輪郭までの距離Aのうち、該重心から該距離Aの80%以下の領域を表す境界線、3:トナー粒子の断面の重心、4:トナー粒子の断面の重心から断面の輪郭までの距離A、5:トナー粒子の断面の重心から距離Aの80%の距離