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(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】2024-11-28
(45)【発行日】2024-12-06
(54)【発明の名称】静電荷像現像用トナー
(51)【国際特許分類】
   G03G 9/097 20060101AFI20241129BHJP
   G03G 9/087 20060101ALI20241129BHJP
【FI】
G03G9/097 344
G03G9/087 331
【請求項の数】 12
(21)【出願番号】P 2024070851
(22)【出願日】2024-04-24
(65)【公開番号】P2024159635
(43)【公開日】2024-11-08
【審査請求日】2024-09-12
(31)【優先権主張番号】P 2023074348
(32)【優先日】2023-04-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【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】100095832
【弁理士】
【氏名又は名称】細田 芳徳
(74)【代理人】
【識別番号】100187850
【弁理士】
【氏名又は名称】細田 芳弘
(72)【発明者】
【氏名】林 寛人
(72)【発明者】
【氏名】村田 将一
【審査官】中澤 俊彦
(56)【参考文献】
【文献】特開2022-102326(JP,A)
【文献】特開2022-016369(JP,A)
【文献】特開2019-099624(JP,A)
【文献】特開2019-066536(JP,A)
【文献】特開2004-280085(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03G 9/097
G03G 9/087
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
非晶質ポリエステル樹脂A及び4級アンモニウム塩化合物Xを含有する静電荷像現像用トナーであって、前記非晶質ポリエステル樹脂Aがアルコール成分とカルボン酸成分とポリエチレンテレフタレートとの重縮合物であり、前記4級アンモニウム塩化合物Xの含有量が、非晶質ポリエステル樹脂A100質量部に対して3質量部以上30質量部以下である、静電荷像現像用トナー。
【請求項2】
ポリエチレンテレフタレートの含有量が、テレフタル酸-エチレングリコールのユニットを1モルとして、アルコール成分とカルボン酸成分とポリエチレンテレフタレートの合計量中、5モル%以上75モル%以下である、請求項1記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項3】
ポリエチレンテレフタレートの含有量が、テレフタル酸-エチレングリコールのユニットを1モルとして、アルコール成分とカルボン酸成分とポリエチレンテレフタレートの合計量中、20モル%以上50モル%以下である、請求項1記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項4】
4級アンモニウム塩化合物Xが4級アンモニウム塩含有樹脂である、請求項1~3いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項5】
4級アンモニウム塩化合物Xの含有量が、非晶質ポリエステル樹脂A100質量部に対して8質量部以上20質量部以下である、請求項1~3いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項6】
ポリエチレンテレフタレートのIV値が、0.40以上0.85以下である、請求項1~3いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項7】
非晶質ポリエステル樹脂Aが、軟化点の差が10℃以上の軟化点の異なる非晶質樹脂を含有する、請求項1~3いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項8】
軟化点が高い方の非晶質樹脂の軟化点が、100℃以上170℃以下である、請求項7記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項9】
軟化点が低い方の非晶質樹脂の軟化点が、70℃以上130℃以下である、請求項7記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項10】
軟化点が高い方の非晶質樹脂の軟化点が低い方の非晶質樹脂に対する質量比が、10/90以上90/10以下である、請求項7記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項11】
非晶質ポリエステル樹脂Aが結着樹脂として含有されており、該非晶質ポリエステル樹脂Aの含有量が、結着樹脂中、70質量%以上である、請求項1~3いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項12】
4級アンモニウム塩化合物Xが、4級アンモニウム塩含有スチレン系樹脂である、請求項1~3いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
【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】
トナーの結着樹脂として、反応性の高いポリエチレンテレフタレートを用いたポリエステル樹脂を含有するトナーが検討されている。
【0003】
特許文献1には、結着樹脂及び着色剤を含有してなるトナーであって、前記結着樹脂が、軟化点が10℃以上異なる2種類の樹脂を含有してなり、軟化点の低い方の樹脂が、ポリエチレンテレフタレートもしくは変性ポリエチレンテレフタレートと、アルコール成分と、カルボン酸成分とを反応させて得られるポリエステル又は該ポリエステルを樹脂成分の一つとして有するハイブリッド樹脂である静電荷像現像用トナーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2004-280085号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一方、4級アンモニウム塩化合物は、高い正帯電性を有するが、帯電安定性に課題がある。
【0006】
本発明は、帯電安定性に優れた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】
本発明は、非晶質ポリエステル樹脂A及び4級アンモニウム塩化合物Xを含有する静電荷像現像用トナーであって、前記非晶質ポリエステル樹脂Aがアルコール成分とカルボン酸成分とポリエチレンテレフタレートとの重縮合物であり、前記4級アンモニウム塩化合物Xの含有量が、非晶質ポリエステル樹脂A100質量部に対して3質量部以上30質量部以下である、静電荷像現像用トナーに関する。
【発明の効果】
【0008】
本発明の静電荷像現像用トナーは、帯電安定性において優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の静電荷像現像用トナーは、アルコール成分とカルボン酸成分とポリエチレンテレフタレート(PET)との重縮合物である非晶質ポリエステル樹脂Aと4級アンモニウム塩化合物Xを含有する点に大きな特徴を有する。本発明の静電荷像現像用トナーが、帯電安定性に優れる理由は定かではないが、以下のように推察される。
【0010】
4級アンモニウム塩化合物はカチオン状態を取るため、非晶質ポリエステル樹脂との相性が悪く、非晶質ポリエステル樹脂中での分散が困難であり、帯電安定性に課題がある。これに対して、本発明では、アルコール成分とカルボン酸成分とPETとの重縮合物(非晶質ポリエステル樹脂A)を用いることで、トナーの帯電安定性が向上することを見出した。これは、非晶質ポリエステル樹脂AのPET由来のエチレングリコール部分を挟んだエステル基がカチオン部位である4級アンモニウム塩化合物と相互作用しやすいことに加え、アルコール成分とカルボン酸成分とポリエチレンフタレートの重縮合反応において、PETは解重合を受けながらエステル交換反応によりポリエステル樹脂鎖に取り込まれるものの、完全にランダム化はせず、非晶質ポリエステル樹脂A中にはポリエチレンテレフタレート成分と呼べるある程度の長さのユニットとして存在するため、4級アンモニウム塩化合物との相互作用がより増大し、非晶質ポリエステル樹脂中での4級アンモニウム塩化合物の分散性が向上する結果、導電性パスが減少し帯電安定性が向上するものと推察される。
【0011】
非晶質ポリエステル樹脂Aは、アルコール成分とカルボン酸成分とPETとの重縮合物である。
【0012】
アルコール成分としては、低温定着性の観点から、式(I):
【0013】
【化1】
【0014】
(式中、OR及びROはオキシアルキレン基であり、Rはエチレン基及び/又はプロピレン基であり、x及びyはアルキレンオキサイドの平均付加モル数を示し、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、そして、16以下、好ましくは8以下、より好ましくは6以下、さらに好ましくは4以下である)
で表される化合物が好ましい。式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物としては、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシプロピレン付加物、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシエチレン付加物等が挙げられる。これらの1種又は2種以上を用いることが好ましい。
【0015】
式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の含有量は、アルコール成分中、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは100モル%である。
【0016】
他のアルコール成分としては、脂肪族ジオール、3価以上のアルコール等が挙げられる。
【0017】
脂肪族ジオールとしては、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、1,4-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、1,4-ブテンジオール、1,3-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。
【0018】
3価以上のアルコールとしては、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
【0019】
カルボン酸成分は、帯電安定性の観点から、芳香族ジカルボン酸系化合物を含有することが好ましい。
【0020】
芳香族ジカルボン酸系化合物としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、これらの酸の無水物、これらの酸の炭素数が1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。
【0021】
芳香族ジカルボン酸系化合物の含有量は、カルボン酸成分中、好ましくは60モル%以上、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上である。なお、カルボン酸成分には、PETに含まれるテレフタル酸単位も含める。
【0022】
他のカルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸系化合物、3価以上のカルボン酸系化合物等が挙げられる。
【0023】
脂肪族ジカルボン酸系化合物としては、フマル酸、マレイン酸、コハク酸、炭化水素基で置換されたコハク酸誘導体、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、これらの酸の無水物、これらの酸の炭素数が1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。
【0024】
炭化水素基で置換されたコハク酸誘導体の具体例としては、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、テトラプロペニルコハク酸、デセニルコハク酸、それらの酸無水物、それらの炭素数が1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。これらの中では、低温定着性の観点から、ドデセニルコハク酸、テトラプロペニルコハク酸、又はそれらの酸無水物が好ましく、ドデセニルコハク酸無水物がより好ましい。
【0025】
コハク酸誘導体における炭化水素基の炭素数は、疎水性の観点から、好ましくは8以上、より好ましくは10以上、さらに好ましくは12以上であり、そして、好ましくは20以下、より好ましくは18以下、さらに好ましくは16以下である。
【0026】
3価以上のカルボン酸系化合物としては、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、ピロメリット酸、これらの酸の無水物及びアルキル基の炭素数が1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられ、これらの中では、トリメリット酸系化合物が好ましい。
【0027】
原料モノマーには、軟化点調整の観点から、3価以上のモノマー(3価以上のアルコール及び/又は3価以上のカルボン酸系化合物)が含まれていてもよい。
【0028】
3価以上のモノマーの含有量は、アルコール成分とカルボン酸成分の合計量中、好ましくは1モル%以上、より好ましくは3モル%以上であり、そして、好ましくは20モル%以下、より好ましくは15モル%以下である。アルコール成分及びカルボン酸成分には、PETに含まれるエチレングリコール単位とテレフタル酸単位も含める。
【0029】
アルコール成分には1価のアルコールが、カルボン酸成分には1価のカルボン酸系化合物が、適宜含まれていてもよい。
【0030】
また、本明細書において、マクロモノマーやヒドロキシカルボン酸は、アルコール成分及びカルボン酸成分には含めない。
【0031】
PETは、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合反応により、及び/又はPETの一部が解重合を受けて生成するエチレングリコールとテレフタル酸が、原料モノマーとして重縮合反応に供され、ポリエステル樹脂に取り込まれる。PETは、エチレングリコールとテレフタル酸の等モル重縮合物として、PETを構成するエチレングリコールとテレフタル酸をそれぞれアルコール成分とカルボン酸成分としてみなす。
【0032】
PETは新品のVirgin PETであっても、再生PETであってもよい。
再生PETは、使用済みのPETを回収し、必要に応じて洗浄や他の材料との選別等を行った後粉砕され、粉砕物を解重合によりモノマー単位まで分解し、これを原料として再合成して得られたものをいう。
【0033】
本発明において、PETは、従来用いられているPETに比べて比較的低IV値、即ち低分子量のPETであることが好ましい。低IV値(低分子量)のPETをポリエステル樹脂に導入することにより、PETの解重合がより均一に進行する。
【0034】
PETのIV値は、上記の観点から、好ましくは0.40以上、より好ましくは0.45以上、さらに好ましくは0.50以上、さらに好ましくは0.55以上であり、そして、低温定着性及び解重合の均一化の観点から、好ましくは0.85以下、より好ましくは0.80以下、さらに好ましくは0.75以下、さらに好ましくは0.70以下、さらに好ましくは0.65以下である。IV値とは固有粘度であり、分子量の指標となる。PETのIV値は、重縮合時間等により調整することができる。
【0035】
IV値が0.40以上0.85以下のPETの市販品としては、RAMAPET L1(Indorama Ventures社製、IV値:0.60)、RAMAPET BF3067(Indorama Ventures社製、IV値:0.65)、RAMAPET N2G(Indorama Ventures社製、IV値:0.75)、TRN-NTJ(帝人(株)製、IV値:0.53)、TRN-RTJC(帝人(株)製、IV値:0.64)、RAMAPET S1(Indorama Ventures社製、IV値:0.84)、UK-31(ウツミリサイクルシステムズ(株)製、IV値:0.67)等が挙げられる。
【0036】
低IV値のPETの含有量は、重縮合に供されるPETの総量中、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは100質量%である。
【0037】
PETの含有量は、アルコール成分とカルボン酸成分とPETの合計量中、定着性の観点から、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、さらに好ましくは20モル%以上であり、そして、好ましくは75モル%以下、より好ましくは50モル%以下、さらに好ましくは40モル%以下である。非晶質ポリエステル樹脂Aが2種以上の樹脂からなる場合は、それぞれの樹脂のPET含有量の加重平均値を非晶質ポリエステル樹脂AのPET含有量とする。
なお、PETは、エチレングリコールとテレフタル酸、テレフタル酸ジメチル等との等モル重縮合物であることから、テレフタル酸-エチレングリコ-ルのユニット(Mw:192)を1モルとして換算する。従って、PETのモル数=エチレングリコール単位のモル数=テレフタル酸単位のモル数である。
【0038】
カルボン酸成分(PET中のテレフタル酸単位を含む)のアルコール成分(PET中のエチレングリコール単位を含む)に対する当量比(COOH基/OH基)は、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.7以上、さらに好ましくは0.75以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.15以下である。
【0039】
非晶質ポリエステル樹脂Aは、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分とを不活性ガス雰囲気中、好ましくはエステル化触媒の存在下、さらに必要に応じて、エステル化助触媒、重合禁止剤等の存在下、好ましくは160℃以上、より好ましくは200℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下の温度で重縮合させて製造することができる。
【0040】
エステル化触媒としては、酸化ジブチル錫、2-エチルヘキサン酸錫(II)等の錫化合物、チタンジイソプロポキシビス(トリエタノールアミネート)、チタンジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)等のチタン化合物等が挙げられる。エステル化触媒の使用量は、アルコール成分と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、より好ましくは0.1質量部以上であり、そして、好ましくは1.5質量部以下、より好ましくは1質量部以下である。エステル化助触媒としては、没食子酸等が挙げられる。エステル化助触媒の使用量は、アルコール成分と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、より好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.1質量部以下である。重合禁止剤としては、tert-ブチルカテコール等が挙げられる。重合禁止剤の使用量は、アルコール成分と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、より好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.1質量部以下である。
【0041】
なお、本発明において、ポリエステル樹脂は、実質的にその特性を損なわない程度に変性されたポリエステル樹脂であってもよい。変性されたポリエステル樹脂としては、例えば、特開平11-133668号公報、特開平10-239903号公報、特開平8-20636号公報等に記載の方法によりフェノール、ウレタン、エポキシ等によりグラフト化やブロック化したポリエステル樹脂が挙げられるが、変性されたポリエステル樹脂のなかでは、ポリエステル樹脂をポリイソシアネート化合物でウレタン伸長したウレタン変性ポリエステル樹脂が好ましい。
【0042】
非晶質ポリエステル樹脂Aの軟化点は、帯電安定性の観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは90℃以上、さらに好ましくは100℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは170℃以下、より好ましくは160℃以下、さらに好ましくは150℃以下である。
【0043】
なお、樹脂の結晶性は、軟化点と示差走査熱量計による吸熱の最大ピーク温度との比、即ち[軟化点/吸熱の最大ピーク温度]の値で定義される結晶性指数によって表わされる。
非晶質樹脂は、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1.4を超える、好ましくは1.5を超える、より好ましくは1.6以上の樹脂であるか、または、0.6未満、好ましくは0.5以下の樹脂である。
一方、結晶性樹脂は、結晶性指数が0.6以上、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.9以上であり、そして、1.4以下、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.1以下の樹脂である。
樹脂の結晶性は、原料モノマーの種類とその比率、及び製造条件(例えば、反応温度、反応時間、冷却速度)等により調整することができる。なお、吸熱の最大ピーク温度とは、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指す。結晶性樹脂においては、吸熱の最大ピーク温度を融点とする。
【0044】
なお、非晶質ポリエステル樹脂Aは、低温定着性及び定着幅の観点から、軟化点の異なる樹脂からなるものであってもよい。2種の樹脂の軟化点の差は、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60℃以下、より好ましくは40℃以下である。
【0045】
軟化点が高い方の非晶質樹脂(樹脂AH)の軟化点は、定着幅の観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは110℃以上、さらに好ましくは120℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは170℃以下、より好ましくは160℃以下、さらに好ましくは150℃以下である。
【0046】
また、軟化点が低い方の非晶質樹脂(樹脂AL)の軟化点は、帯電安定性の観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは90℃以上、さらに好ましくは100℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは130℃以下、より好ましくは125℃以下、さらに好ましくは120℃以下である。
【0047】
樹脂AHの樹脂ALに対する質量比(樹脂AH/樹脂AL)は、好ましくは10/90以上、より好ましくは20/80以上、さらに好ましくは30/70以上であり、そして、好ましくは90/10以下、より好ましくは80/20以下、さらに好ましくは75/25以下である。
【0048】
非晶質ポリエステル樹脂Aのガラス転移温度は、帯電安定性の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下である。
【0049】
非晶質ポリエステル樹脂Aの酸価は、低温定着性の観点から、好ましくは1mgKOH/g以上、より好ましくは3mgKOH/g以上であり、そして、帯電安定性の観点から、好ましくは20mgKOH/g以下、より好ましくは18mgKOH/g以下である。
【0050】
トナーにおいて、非晶質ポリエステル樹脂Aは結着樹脂として含有されている。
【0051】
非晶質ポリエステル樹脂Aの含有量は、結着樹脂中、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは100質量%である。
【0052】
また、結着樹脂の含有量は、トナー中、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上であり、そして、好ましくは100質量%未満、より好ましくは98質量%以下、さらに好ましくは95質量%以下である。
【0053】
4級アンモニウム塩化合物Xとしては、帯電安定性の観点から、高分子型の4級アンモニウム塩化合物である4級アンモニウム塩含有樹脂が好ましく、4級アンモニウム塩含有スチレン系樹脂がより好ましい。
【0054】
4級アンモニウム塩含有スチレン系樹脂は、特に限定されないが、例えば、スチレン単量体(M1)及び/又は(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(M2)と、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート単量体の4級アンモニウム塩(M3)との共重合体であることが好ましい。
【0055】
スチレン単量体(M1)は、スチレンであり、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-クロロスチレン等のスチレンの誘導体は含まない。
【0056】
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(M2)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられるが、アルキル基の炭素数は4以上12以下が好ましく、これらのなかでは、ブチル(メタ)アクリレート又は2-エチルヘキシル(メタ)アクリレートが好ましく、ブチル(メタ)アクリレートがより好ましい。
【0057】
ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート単量体の4級アンモニウム塩(M3)としては、式(II):
【0058】
【化2】
【0059】
(式中、Rは水素原子又はメチル基、Rは炭素数が1以上5以下のアルキレン基、R~Rは各々独立して炭素数が1以上5以下のアルキル基を示す)
で表される化合物が好ましい。
【0060】
式(II)において、Rとしては、メチル基が好ましい。Rとしては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等が挙げられ、これらの中ではエチレン基が好ましい。R~Rとしては、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基等が挙げられ、これらの中ではメチル基又はエチル基が好ましい。
【0061】
ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートとしては、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられ、これらの中では、安価であることから、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
【0062】
4級アンモニウム塩含有スチレン系樹脂の製造方法としては、例えば、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートを常法に従って、パラトルエンスルホン酸アルキルエステルを用いて第4級化して、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート単量体の4級アンモニウム塩(M3)とした後、これとスチレン単量体(M1)及び/又は(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(M2)とを混合し、重合開始剤の存在下で共重合させる方法等が挙げられる。
【0063】
パラトルエンスルホン酸アルキルエステルとしては、例えば、パラトルエンスルホン酸メチル、パラトルエンスルホン酸エチル、パラトルエンスルホン酸プロピル等が挙げられ、これらの中では、4級化が容易であることから、パラトルエンスルホン酸メチルが好ましい。
【0064】
パラトルエンスルホン酸アルキルエステルの使用量は、これと反応させるジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート1モルに対して、好ましくは0.8モル以上、より好ましくは1モル以上であり、そして、好ましくは1.5モル以下、より好ましくは1.2モル以下である。
【0065】
共重合の方法としては、溶液重合、懸濁重合、塊状重合、乳化重合等、いずれの方法を用いてもよいが、得られる共重合体の分子量の制御が比較的容易であること、また、反応操作が容易であることなどから、溶液重合が好ましい。
【0066】
溶液重合で使用する溶剤としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、ノルマルブタノール、イソブタノール等のアルコール系溶剤、酢酸エチル、酢酸イソブチル等のエステル系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶剤等が挙げられ、これらの中では、共重合体の溶解性の点から、ケトン系溶剤又はアルコール系溶剤が好ましい。
【0067】
重合開始剤としては、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-アミルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、1,1-ジ(tert-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、ジベンゾイルパーオキサイド等の過酸化物系開始剤、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)等のアゾ系開始剤等が使用される。
【0068】
重合開始剤の使用量は、単量体の合計100質量部に対して、0.5質量部以上10質量部以下が好ましい。
【0069】
4級アンモニウム塩含有スチレン系樹脂においては、スチレン単量体(M1)単位と(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(M2)単位とジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートの4級アンモニウム塩(M3)単位の合計量中の、スチレン単量体(M1)単位の含有量は、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは80質量%以下、より好ましくは75質量%以下である。
【0070】
4級アンモニウム塩含有スチレン系樹脂においては、スチレン単量体(M1)単位と(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(M2)単位とジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートの4級アンモニウム塩(M3)単位の合計量中の、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(M2)単位の含有量は、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40質量%以下、より好ましくは35質量%以下である。
【0071】
4級アンモニウム塩含有スチレン系樹脂においては、スチレン単量体(M1)単位と(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(M2)単位とジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートの4級アンモニウム塩(M3)単位の合計量中の、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートの4級アンモニウム塩(M3)単位の含有量は、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、そして、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。
【0072】
前記4級アンモニウム塩基含有スチレン系樹脂の市販品としては、例えば、「FCA-201-PS」、「FCA-701-PT」(以上、藤倉化成(株)製)が挙げられる。
【0073】
4級アンモニウム塩含有スチレン系樹脂の軟化点は、トナーの粉砕性を向上させて小粒径のトナー粒子を得る観点、及び低温定着性の観点から、好ましくは140℃以下、より好ましくは135℃以下、さらに好ましくは130℃以下であり、そして、保存性の観点から、好ましくは90℃以上、より好ましくは95℃以上、さらに好ましくは100℃以上である。
【0074】
4級アンモニウム塩含有スチレン系樹脂のガラス転移温度は、トナーの粉砕性を向上させて小粒径のトナー粒子を得る観点、及び低温定着性の観点から、好ましくは90℃以下、より好ましくは85℃以下、さらに好ましくは80℃以下であり、そして、保存性の観点から、好ましくは35℃以上、より好ましくは40℃以上、さらに好ましくは45℃以上である。
【0075】
他の4級アンモニウム塩化合物Xとしては、例えば、式(III):
【0076】
【化3】
【0077】
(式中、R~Rは各々独立して炭素数が1以上5以下のアルキル基、R10は炭素数が1以上5以下のアルキレン基を示す)
で表される4級アンモニウム塩化合物が挙げられる。なお、式(III)で表される4級アンモニウム塩化合物の市販品としては、例えば、「ボントロンP-51」(オリヱント化学工業(株)製、R~R:ブチル基、R10:メチレン基)がある。
【0078】
4級アンモニウム塩化合物Xの含有量は、非晶質ポリエステル樹脂A100質量部に対し、帯電安定性の観点から、3質量部以上であり、好ましくは5質量部以上、より好ましくは8質量部以上であり、そして、結着樹脂中への分散性の観点から、30質量部以下であり、好ましくは25質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。
【0079】
本発明のトナーは、本発明の効果を損なわない範囲で、他の荷電制御剤を含有していてもよい。
【0080】
本発明のトナーは、結着樹脂及び4級アンモニウム塩化合物X以外に、着色剤、離型剤、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、クリーニング性向上剤等の添加剤を含んでいてもよい。
【0081】
着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料、磁性体等を使用することができる。例えば、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンFG、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントレッド122、ピグメントグリーンB、ローダミン-Bベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド146、ソルベントブルー35、キナクリドン、カーミン6B、イソインドリン、ジスアゾイエロー等が挙げられる。なお、本発明において、トナーは、黒トナー、カラートナーのいずれであってもよい。
【0082】
着色剤の含有量は、トナーの画像濃度及び低温定着性を向上させる観点から、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2質量部以上であり、そして、好ましくは40質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下である。
【0083】
離型剤としては、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及びそれらの酸化物;カルナウバワックス、モンタンワックス及び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、脂肪酸金属塩等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を用いることができる。
【0084】
離型剤の融点は、帯電安定性の観点から、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは160℃以下、より好ましくは140℃以下、さらに好ましくは120℃以下、さらに好ましくは110℃以下である。
【0085】
離型剤の含有量は、トナーの低温定着性と帯電安定性の観点及び結着樹脂中への分散性の観点から、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、さらに好ましくは1.5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8質量部以下、さらに好ましくは7質量部以下である。
【0086】
トナーは、溶融混練法、乳化凝集法、懸濁重合法等の従来より公知のいずれの方法により得られたトナーであってもよく、また、コア-シェル構造を有するトナーであってもよいが、帯電安定性の観点から、溶融混練法による粉砕トナーが好ましい。溶融混練法による粉砕トナーの場合、例えば、非晶質ポリエステル樹脂Aを含む結着樹脂、4級アンモニウム塩化合物X、及び必要に応じて、着色剤、離型剤、荷電制御剤等の原料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し、冷却、粉砕、分級して製造することができる。
【0087】
本発明のトナーには、転写性を向上させるために、外添剤を用いることが好ましい。外添剤としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化亜鉛等の無機微粒子や、メラミン系樹脂微粒子、ポリテトラフルオロエチレン樹脂微粒子等の有機微粒子が挙げられ、2種以上が併用されていてもよい。これらの中では、シリカが好ましく、トナーの転写性の観点から、疎水化処理された疎水性シリカであることがより好ましい。
【0088】
シリカ粒子の表面を疎水化するための疎水化処理剤としては、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、ジメチルジクロロシラン(DMDS)、環状シラザン、シリコーンオイル、アミノシラン、オクチルトリエトキシシラン(OTES)、メチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【0089】
外添剤の平均粒子径は、トナーの帯電性や流動性、転写性の観点から、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上、さらに好ましくは15nm以上であり、そして、好ましくは250nm以下、より好ましくは200nm以下、さらに好ましくは90nm以下である。
【0090】
トナー粒子と外添剤との混合による外添処理は、常法に従って行うことができ、ヘンシェルミキサー等の混合機を用いることができる。
【0091】
外添剤の含有量は、トナーの帯電性や流動性、転写性の観点から、外添剤で処理する前のトナー粒子100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上、さらに好ましくは0.3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3質量部以下である。
【0092】
本発明のトナーの体積中位粒径(D50)は、好ましくは3μm以上、より好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下である。なお、本明細書において、体積中位粒径(D50)とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径を意味する。また、トナーを外添剤で処理している場合には、外添剤で処理する前のトナー粒子の体積中位粒径をトナーの体積中位粒径とする。
【0093】
本発明のトナーは、そのまま一成分現像用トナーとして、又はキャリアと混合して用いられる二成分現像用トナーとして、それぞれ一成分現像方式又は二成分現像方式の画像形成装置に用いることができる。
【実施例
【0094】
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。樹脂等の物性は、以下の方法により測定することができる。
【0095】
〔PETのIV値〕
フェノール/テトラクロロエタン(質量比)が60/40の混合溶媒に、4g/Lの濃度にて溶解し、ウベローデ型粘度計にて測定を行い、下記式から算出する。
IV=(-1+√(1+4kη))/(2kC)
〔式中、k=0.33、C=0.004g/mLであり、η=(t/t)-1(t:溶媒のみの落下秒数、t:試料溶液の落下秒数)である。〕
【0096】
〔樹脂の軟化点〕
フローテスター「CFT-500D」((株)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す。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する。
【0097】
〔樹脂の吸熱の最大ピーク温度〕
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、試料0.01~0.02gをアルミパンに計量し、室温(25℃)から降温速度10℃/minで0℃まで冷却し、0℃にて1分間維持する。その後、昇温速度10℃/minで測定する。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とする。結晶性樹脂においては、吸熱の最大ピーク温度を融点とする。
【0098】
〔樹脂のガラス転移温度〕
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、試料0.01~0.02g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℃まで冷却する。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し、吸熱ピークを測定する。吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とする。
【0099】
〔樹脂の酸価〕
JIS K 0070:1992の方法に基づき測定する。ただし、測定溶媒のみJIS K 0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更する。
【0100】
〔離型剤の融点〕
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温した後、200℃から降温速度10℃/minで0℃まで冷却する。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する。
【0101】
〔樹脂粒子、4級アンモニウム塩化合物粒子、着色剤粒子、及び離型剤粒子の体積中位粒径及びCV値〕
(1)測定装置:レーザー回折型粒径測定機「LA-920」((株)堀場製作所製)
(2)測定条件:測定用セルに試料分散液をとり、蒸留水を加え、吸光度が適正範囲になる温度で体積中位粒径(D50)及び体積平均粒径を測定する。また、CV値は次の式に従って算出する。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径)×100
【0102】
〔樹脂粒子分散液、4級アンモニウム塩化合物粒子分散液、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)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2.5分、変動幅0.05%)の条件にて乾燥させ、分散液の水分(質量%)を測定する。固形分濃度は次の式に従って算出する。
固形分濃度(質量%)=100-水分(質量%)
【0103】
〔凝集粒子の体積中位粒径〕
・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)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)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)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)を求める。
【0104】
〔外添剤の平均粒子径〕
平均粒子径は、個数平均粒子径を指し、走査型電子顕微鏡(SEM)写真から500個の粒子の粒径(長径と短径の平均値)を測定し、それらの数平均値とする。
【0105】
〔トナーの体積中位粒径(D50)〕
・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)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)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)製)
・分散液:電解液に、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)製、HLB(グリフィン)=13.6〕を溶解して5質量%に調整したもの
・分散条件:前記分散液5mLに測定試料10mgを添加し、超音波分散機(機械名:(株)エスエヌディー製US-1、出力:80W)にて1分間分散させ、その後、電解液25mLを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製する。
・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)を求める。
【0106】
〔トナーの円形度〕
下記の条件で、トナー粒子の円形度を測定する。
・測定装置:フロー式粒子像分析装置「FPIA-3000」(シスメックス(株)製)
・分散液の調製: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する。
・測定モード:HPF測定モード
【0107】
アルケニル無水コハク酸の製造例1
(1) プロピレンテトラマー(新日本石油(株)製、商品名:「ライトテトラマー」)を用いて、183~208℃の加熱条件で分留してアルキレン化合物(a)を得た。得られたアルキレン化合物(a)は、後述するガスクロマトグラフィー質量分析において、40個のピークを有していた。アルキレン化合物の分布は、特開2014-013384号公報のアルキレン化合物Aの質量分析ガスクロマトグラフィーによる分析に従って測定し、C18:0.5質量%、C1020:4質量%、C1122:20質量%、C1224:66質量%、C1326:9質量%、C1428:0.5質量%(炭素数9~14のアルキレン化合物に相当するピーク数6)であった。
【0108】
(2) 1Lの日東高圧(株)製オートクレーブにアルキレン化合物(a)542.4g、無水マレイン酸157.2g、抗酸化剤「チェレックス-O」(SC有機化学(株)製、Triisooctyl phosphite)0.4g、及び重合禁止剤としてブチルハイドロキノン0.1gを仕込み、加圧窒素置換(0.2MPaG)を3回繰り返した。60℃で撹拌開始後、230℃まで1時間かけて昇温して6時間反応を行った。反応温度到達時の圧力は、0.3MPaGであった。反応終了後、80℃まで冷却し、常圧(101.3kPa)に戻して1リットル容の四つ口フラスコに移しかえた。180℃まで撹拌しながら昇温し、1.3kPaにて残存アルキレン化合物を1時間で留去した。ひきつづき、室温(25℃)まで冷却後、常圧(101.3kPa)に戻して目的物のアルケニル無水コハク酸A 406.1gを得た。酸価より求めたアルケニル無水コハク酸Aの平均分子量は268であった。
【0109】
樹脂製造例1
表1~3に示す、アルコール成分、無水トリメリット酸以外のカルボン酸成分、PET、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、窒素導入管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、235℃まで昇温した後、235℃で6時間重縮合させた。その後、210℃まで降温し、表1~3に示す無水トリメリット酸を添加し、210℃で1時間反応させた後、さらに210℃で10kPaの減圧下にて表1~3に記載の軟化点に達するまで反応を行って、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂AH1~AH5、AH8、AH11~AH14)を得た。物性を表1~3に示す。
【0110】
樹脂製造例2
表2、5に示す、アルコール成分、カルボン酸成分、PET、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、窒素導入管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、180℃で1時間保温した後に180℃から235℃まで10℃/hで昇温し、さらに、235℃で5時間重縮合させた。その後、210℃まで降温し10kPaの減圧下にて表2、5に記載の軟化点に達するまで反応を行って、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂AH6、AH7、樹脂AL6、AL7)を得た。物性を表2、5に示す。
【0111】
樹脂製造例3
表2に示す、アルコール成分、無水トリメリット酸及びフマル酸以外のカルボン酸成分、PET、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、窒素導入管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、235℃まで昇温した後、235℃で6時間重縮合させた。その後、180℃まで降温し、表2に示す無水トリメリット酸、フマル酸、及び重合禁止剤を添加し、180℃で1時間反応させた後、180℃から210℃まで10℃/hで昇温し、さらに210℃で1時間重縮合させた。その後、210℃で10kPaの減圧下にて表2に記載の軟化点に達するまで反応を行って、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂AH9)を得た。物性を表2に示す。
【0112】
樹脂製造例4
表2に示す、アルコール成分、無水トリメリット酸以外のカルボン酸成分、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、窒素導入管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、235℃まで昇温した後、235℃で6時間重縮合させた。その後、210℃まで降温し、表2に示す無水トリメリット酸を添加し、210℃で1時間反応させた後、さらに210℃で10kPaの減圧下にて表2に記載の軟化点に達するまで反応を行って、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂AH10)を得た。物性を表2に示す。
【0113】
樹脂製造例5
表4~6に示す、アルコール成分、カルボン酸成分、PET、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、窒素導入管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、235℃まで昇温した後、235℃で6時間重縮合させた。その後、210℃まで降温し、10kPaの減圧下にて表4~6に記載の軟化点に達するまで反応を行って、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂AL1~AL5、AL8、AL11~AL14)を得た。物性を表4~6に示す。
【0114】
樹脂製造例6
表5に示す、アルコール成分、フマル酸以外のカルボン酸成分、PET、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、窒素導入管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、235℃まで昇温した後、235℃で6時間重縮合させた。その後、180℃まで降温し、表5に示すフマル酸及び重合禁止剤を添加し、180℃で1時間反応させた後、180℃から210℃まで10℃/hで昇温し、さらに210℃で1時間重縮合させた。その後、210℃で10kPaの減圧下にて表5に記載の軟化点に達するまで反応を行って、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂AL9)を得た。物性を表5に示す。
【0115】
樹脂製造例7
表5に示す、アルコール成分、カルボン酸成分、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、窒素導入管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、235℃まで昇温した後、235℃で6時間重縮合させた。その後、210℃まで降温し、10kPaの減圧下にて表5に記載の軟化点に達するまで反応を行って、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂AL10)を得た。物性を表5に示す。
【0116】
【表1】
【0117】
【表2】
【0118】
【表3】
【0119】
【表4】
【0120】
【表5】
【0121】
【表6】
【0122】
実施例1、実施例5~12、実施例16~19、比較例2〔溶融混練法〕
表7に示す結着樹脂100質量部、着色剤「ECB-301」(大日精化工業(株)製、フタロシアニンブルー(P.B.15:3))5質量部、離型剤「カルナウバワックスC1」((株)加藤洋行製、融点:83℃)3質量部、及び4級アンモニウム塩含有スチレン系樹脂である正帯電性荷電制御剤「FCA-201-PS」(藤倉化成(株)製、軟化点:119℃、ガラス転移温度:65℃)10質量部をヘンシェルミキサーにて混合した。
【0123】
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/h、平均滞留時間は約18秒であった。
【0124】
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)製)を用いて分級して、体積中位粒径(D50)が7.0μmのトナー粒子を得た。
【0125】
得られたトナー粒子100質量部と、外添剤として、疎水性シリカ「TG820F」(キャボット社製、疎水化処理剤:HMDS及び環状シラザン、平均粒子径8nm)0.5質量部、及び疎水性シリカ「NA50Y」(日本アエロジル(株)製、疎水化処理剤:シリコーンオイル及びアミノシラン、平均粒子径40nm)1.0質量部を、ヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)にて回転数3000r/min(周速度32m/sec)で3分間混合して、トナーを得た。
【0126】
実施例2~4、比較例1
正帯電性荷電制御剤(「FCA-201-PS」)の使用量を、表7に示す部数に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
【0127】
実施例13
正帯電性荷電制御剤として「FCA-201-PS」の代わりに、「BONTRON P-51」(オリヱント化学工業(株)製)10質量部を使用した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
【0128】
実施例14
溶融混練の際に、同方向回転二軸押出機の代わりに、連続式オープンロール型二軸混練機「ニーデックス」(日本コークス工業(株)製)を使用して溶融混練を行った以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。連続式オープンロール型二軸混練機は、ロール外径が0.14m、有効ロール長が0.8mのものであり、運転条件は、高回転ロール(前ロール)の回転数が75r/min(周速度33m/min)、低回転ロール(後ロール)の回転数が50r/min(周速度22m/min)、ロール間隙が0.1mmであった。ロール内の加熱及び冷却媒体温度は、高回転ロールの原料投入側の温度を140℃及び混練物排出側の温度を110℃に設定し、低回転ロールの原料投入側の温度を65℃及び混練物排出側の温度を30℃に設定した。また、原料混合物の供給速度は10kg/h、平均滞留時間は約5分間であった。
【0129】
実施例15〔乳化凝集法〕
<コア用樹脂粒子の水系分散液の調製>
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5リットル容の容器にメチルエチルケトン600gを投入し、樹脂AH1 150gを60℃にて添加し、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60モル%になるように添加し、30分撹拌して、混合物を得た。続いて脱イオン水675gを77分かけて添加した。次いで、250r/minの撹拌を行いながら、減圧下、50℃以下の温度でメチルエチルケトンと一部の水を留去した後、水系分散液の固形分濃度を測定し、脱イオン水により、水系分散液の固形分濃度を20質量%に調整して、コア用樹脂分散液を得た。分散液中の樹脂粒子の体積中位粒径(D50)は200nm、CV値は24%であった。
【0130】
<シェル用樹脂粒子の水系分散液の調製>
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5リットル容の容器にメチルエチルケトン600gを投入し、樹脂AL1 150gを60℃にて添加し、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60モル%になるように添加し、30分撹拌して、混合物を得た。続いて脱イオン水675gを77分かけて添加した。次いで、250r/minの撹拌を行いながら、減圧下、50℃以下の温度でメチルエチルケトンと一部の水を留去した後、水系分散液の固形分濃度を測定し、脱イオン水により、水系分散液の固形分濃度を20質量%に調整して、シェル用樹脂分散液を得た。分散液中の樹脂粒子の体積中位粒径(D50)は110nm、CV値は20%であった。
【0131】
<4級アンモニウム塩化合物分散液の調製>
1リットル容のビーカーに、4級アンモニウム塩含有スチレン系樹脂である正帯電性荷電制御剤「FCA-201-PS」(藤倉化成(株)製)100.0gと、アニオン性界面活性剤「ネオペレックス(登録商標)G-15」(花王(株)製、15質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液)133.3g、及び脱イオン水268.5gを混合し、ホモミキサー「T.K.AGI HOMOMIXER 2M-03」(プライミクス(株)製)を用いて室温で、撹拌翼の回転速度8000r/minで1時間分散させた。その後、ホモジナイザー「Microfluidizer M-110EH」(Microfluidics社製)を用いて150MPaの圧力で12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12質量%になるように脱イオン水を加えることにより、4級アンモニウム塩化合物分散液を得た。分散液中の4級アンモニウム塩化合物粒子の体積中位粒径(D50)は150nm、CV値は30%であった。
【0132】
<着色剤分散液の調製>
1リットル容のビーカーに、着色剤「ECB-301」(大日精化工業(株)製、フタロシアニンブルー(P.B.15:3))116.2g、アニオン性界面活性剤「ネオペレックス(登録商標)G-15」(花王(株)製、15質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液)154.9g及び脱イオン水260gを混合し、ホモジナイザーを用いて室温下で3時間分散させた後、固形分濃度が24質量%になるように脱イオン水を加えることにより、着色剤分散液を得た。分散液中の着色剤粒子の体積中位粒径(D50)は118nm、CV値は27%であった。
【0133】
<離型剤分散液の調製>
フィッシャートロプシュワックス(日本精蝋(株)製、商品名:FNP0090、融点:90℃)50g、カチオン性界面活性剤(花王(株)製、商品名:サニゾールB50)5g及び脱イオン水200gを95℃に加熱して、ホモジナイザーを用いて、パラフィンワックスを分散させた後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、脱イオン水を加えて、固形分濃度20質量%の離型剤分散液を得た。分散液中の離型剤粒子の体積中位粒径(D50)は550nm、CV値は26%であった。
【0134】
<トナー粒子の調製>
脱水管、撹拌装置及び熱電対を装備した3リットル容の4つ口フラスコに、前記コア用樹脂分散液500g、前記4級アンモニウム塩化合物分散液143g、前記着色剤分散液36g、前記離型剤分散液33g、及び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)製、アニオン性界面活性剤)3.3gを、温度25℃で混合した。次に、得られた混合物を撹拌しながら、25℃で、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pH8.2に調整した溶液を10分かけて滴下した後、62℃まで2時間かけて昇温し、凝集粒子の体積中位粒径(D50)が6.9μmになるまで62℃で保持し、凝集粒子(I)の分散液を得た。
【0135】
得られた凝集粒子(I)の分散液の温度を62℃に保持しながら、前記シェル用樹脂分散液215gを、0.6mL/min(0.6g/min)の速度で滴下して、凝集粒子(II)の分散液を得た。凝集粒子(II)の体積中位粒径(D50)は7.0μmであった。
【0136】
得られた凝集粒子(II)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)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、80℃まで1時間かけて昇温し、80℃で30分保持した後、0.1mol/Lの硫酸水溶液10gを添加し、さらに80℃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80℃で保持することにより、凝集粒子が融着した融着粒子(コアシェル粒子)の分散液を得た。
【0137】
得られたコアシェル粒子分散液を30℃に冷却し、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。得られたトナー粒子の粒径は7.0μm、円形度は0.970であった。なお、得られたトナー粒子の結着樹脂の組成比(質量比)は、樹脂AH1/樹脂AL1=70/30である。
【0138】
得られたトナー粒子100質量部と、外添剤として、疎水性シリカ「TG820F」(キャボット社製、疎水化処理剤:HMDS及び環状シラザン、平均粒子径8nm)0.5質量部、及び疎水性シリカ「NA50Y」(日本アエロジル(株)製、疎水化処理剤:シリコーンオイル及びアミノシラン、平均粒子径40nm)1.0質量部を、ヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)にて回転数3000r/min(周速度32m/sec)で3分間混合して、トナーを得た。
【0139】
試験例〔トナーの帯電安定性〕
温度25℃、相対湿度50%の条件下にて、トナー0.6gとシリコーンフェライトキャリア(関東電化工業(株)製、平均粒子径90μm)19.4gとを50mL容のポリエチレン製の容器に入れ、ボールミルを用いて250r/minで混合し、以下の方法により、トナーの帯電量をQ/Mメーター(EPPING社製)を用いて測定した。
【0140】
60秒又は600秒の混合時間後、Q/Mメーター付属のセルに規定量のトナーとキャリアの混合物を投入し、目開き32μmのふるい(ステンレス製、綾織、線径:0.0035mm)を通してトナーのみを90秒間吸引した。そのとき発生するキャリア上の電圧変化をモニターし、〔90秒後の総電気量(μC)/吸引されたトナー量(g)〕の値を帯電量(μC/g)とした。混合時間60秒後における帯電量と混合時間600秒後における帯電量の比率(混合時間60秒後における帯電量/混合時間600秒後の帯電量)を計算し、帯電安定性を評価した。結果を表7に示す。数値が大きいほど、帯電安定性に優れることを示す。
【0141】
【表7】
【0142】
以上の結果より、4級アンモニウム塩化合物の含有量が少ない比較例1及びPETを用いていない非晶質ポリエステル樹脂を含む比較例2と対比して、実施例1~19のトナーは、帯電安定性が良好であることが分かる。特に、実施例1と実施例13の対比から、高分子型の4級アンモニウム塩化合物を含むことによって、トナーの帯電安定性がさらに向上することが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0143】
本発明の静電荷像現像用トナーは、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等に好適に用いられるものである。