JP7543100B2 - トナー及び二成分系現像剤 - Google Patents
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Description
トナーの結着樹脂の主成分を、シャープメルト性を有する結晶性樹脂にすることで主成分が非晶性樹脂であるトナーに比べて優れた低温定着性を有することが知られている。シャープメルト性を有する樹脂として、結晶性ポリエステルを含有させたトナーが多く提案されている。しかしながら、結晶性ポリエステルは高温高湿環境における帯電安定性、特に高温高湿環境に放置後の帯電性の維持という面で課題のある材料であった。
シャープメルト性を有する他の結晶性樹脂として、結晶性のビニル系樹脂を使用したトナーが各種提案されている。
上記特許文献のトナーは、低温定着性と耐熱保存性を両立することができ、結晶性ポリエステル樹脂を使用したトナーの弱点であった帯電安定性もある程度改善することができている。しかしながら、結晶性のビニル系樹脂を結着樹脂として使用したトナーは高温領域における粘度が低すぎるためホットオフセットや巻き付きが起こりやすく、定着できる温度領域が狭いことがわかってきた。
そこで、トナーが溶融したのちの粘度を高くするため、結晶性樹脂に対して非晶性樹脂を添加する検討が行われている。
例えば、特許文献2では、結晶性のビニル系樹脂と炭素-炭素結合により架橋されたポリエステル樹脂を併用した結着樹脂を用いたトナーが提案されている。特許文献2のトナーはある程度定着領域が確保できているものの、さらに改善が求められている。
該第一の樹脂は結晶性樹脂であり、
該第二の樹脂は非晶性樹脂であり、
該第一の樹脂は、
下記式(1)で表される第一のモノマーユニット、
下記式(3)で表されるモノマーユニット、及び、下記式(4)で表されるモノマーユニットからなる群から選択される少なくとも一である第二のモノマーユニット、及び
下記式(5)で表される第三のモノマーユニット
を有し、
該第一の樹脂中の該第一のモノマーユニットの含有割合が、30.0質量%以上であり、該第一の樹脂中の該第三のモノマーユニットの含有割合が、10.0質量%~50.0質量%であり、該第二のモノマーユニットのSP値(J/cm3)0.5をSP21としたとき、該SP21は下記式(2)を満たし、
21.00≦SP21 (2)
該第二の樹脂は、ビニル系樹脂とポリエステル樹脂が結合したハイブリッド樹脂及びビニル系樹脂からなる群より選択される少なくとも一の樹脂を含有し、
該トナーの断面観察において、該第一の樹脂を含むマトリクスと、該第二の樹脂を含むドメインとで構成されるドメインマトリクス構造を有し、
該ドメインの個数平均径が0.10μm~2.00μmであることを特徴とするトナー。
R1は、-C≡N、
-C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1~4のアルキル基)、
ヒドロキシ基、
-COOR11(R11は水素原子、炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のヒドロキシアルキル基)、
-NH-C(=O)-N(R13)2(R13はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭
素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基)、
-COO(CH2)2NHCOOR14(R14は炭素数1~4のアルキル基)、又は、-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2(R15はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6のアルキル基)を表し、
R2は、水素原子又はメチル基を表す。
(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルを意味する。
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。
「モノマーユニット」とは、ポリマー中のモノマー物質の反応した形態をいう。例えば、ポリマー中のビニル系モノマーが重合した主鎖中の、炭素-炭素結合1区間を1ユニットとする。ビニル系モノマーとは下記式(Z)で示すことができる。
該第一の樹脂は結晶性樹脂であり、
該第二の樹脂は非晶性樹脂であり、
該第一の樹脂は、
下記式(1)で表される第一のモノマーユニット、
下記式(3)で表されるモノマーユニット、及び、下記式(4)で表されるモノマーユニットからなる群から選択される少なくとも一である第二のモノマーユニット、及び
下記式(5)で表される第三のモノマーユニット
を有し、
該第一の樹脂中の該第一のモノマーユニットの含有割合が、30.0質量%以上であり、該第一の樹脂中の該第三のモノマーユニットの含有割合が、10.0質量%~50.0質量%であり、該第二のモノマーユニットのSP値(J/cm3)0.5をSP21としたとき、該SP21は下記式(2)を満たし、
21.00≦SP21 (2)
該第二の樹脂は、ビニル系樹脂とポリエステル樹脂が結合したハイブリッド樹脂及びビニル系樹脂からなる群より選択される少なくとも一の樹脂を含有し、
該トナーの断面観察において、該第一の樹脂を含むマトリクスと、該第二の樹脂を含むドメインとで構成されるドメインマトリクス構造を有し、
該ドメインの個数平均径が0.10μm~2.00μmであることを特徴とするトナー。
R1は、-C≡N、
-C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1~4のアルキル基)、
ヒドロキシ基、
-COOR11(R11は水素原子、炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のヒドロキシアルキル基)、
-NH-C(=O)-N(R13)2(R13はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭
素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基)、
-COO(CH2)2NHCOOR14(R14は炭素数1~4のアルキル基)、又は、-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2(R15はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6のアルキル基)を表し、
R2は、水素原子又はメチル基を表す。
さらに、トナーの断面観察において、結晶性樹脂である第一の樹脂を含むマトリクスと、非晶性樹脂である第二の樹脂を含むドメインとで構成されるドメインマトリクス構造を有する場合、該ドメインの個数平均径と定着温度領域とに相関があることを見出した。
トナー断面のドメインマトリクス構造において、マトリクスが結晶性樹脂である第一の樹脂を含むことで優れた低温定着性を発現する。
ここで、ドメインの個数平均径が2.00μmよりも大きい場合、トナーの低温定着時には、マトリクスに含まれる結晶性樹脂は溶融するもののドメインに含まれる非晶性樹脂は溶融しにくい。その結果、ドメインが紙に定着しにくく、定着不良となりやすい。
一方、高温定着時においては、溶融した結晶性樹脂を含むマトリクスの粘度が低くなりやすく耐ホットオフセット性や耐巻き付き性が低下しやすい。
また、ドメインの個数平均径が0.10μm未満の場合、又は、ドメインマトリクス構造を有さず結晶性樹脂と非晶性樹脂とが相溶し均一構造をとる場合、耐ホットオフセット性や耐巻き付き性が低下しやすい。さらに、結晶性樹脂のシャープメルト性が失われやすく低温定着性が低下しやすい。
また、マトリクスが非晶性樹脂で構成され、ドメインが結晶性樹脂で構成されるドメインマトリクス構造を持つ場合、溶融特性が非晶性樹脂により支配されやすく、結晶性樹脂のシャープメルト性が十分に発揮されずに低温定着性が低下しやすい。
なお、該トナーの断面観察において、結晶性樹脂である第一の樹脂で構成されるマトリクスと、非晶性樹脂である第二の樹脂で構成されるドメインと、で構成されるドメインマトリクス構造を有することが好ましい。その場合であっても、本開示の効果を損なわない程度に、マトリクスは非晶性樹脂を、ドメインは結晶性樹脂を含んでいてもよい。
該ドメインの個数平均径は、結晶性樹脂を構成するモノマーの組成、非晶性樹脂を構成するモノマーの組成、トナー粒子の製造条件などにより制御することが可能である。
該ドメインの面積率は、20%~70%であることがより好ましく、さらに好ましくは30%~60%である。
該ドメインの面積率が上記範囲である場合、トナーの低温定着性と耐ホットオフセット性をさらに高いレベルで両立できる。
該ドメインの面積率は、結着樹脂における、結晶性樹脂と非晶性樹脂の配合比、結晶性樹脂と非晶性樹脂の極性差などを制御することで変えることができる。
通常、配合量の多い樹脂がマトリクスを構成し、配合量の少ない樹脂がドメインとなることが多い。しかしながら、上記結晶性樹脂は溶融後の粘度が低いため、トナー粒子の製造時に該結晶性樹脂の融点以上の温度がかかる工程を経る場合、結晶性樹脂の配合質量比が少なくても該マトリクスが結晶性樹脂で構成されることがある。そのような製造工程としては、例えば、溶融混練法における混練工程、乳化凝集法における融着工程が挙げられる。
該第一の樹脂は、下記式(1)で表される第一のモノマーユニットを有する。
また、該第一の樹脂中の該第一のモノマーユニットの含有割合が、30.0質量%以上である。
該第一のモノマーユニットは、側鎖にRで示される炭素数18~36のアルキル基を有しており、この部分があることで、第一の樹脂は結晶性を発現しやすい。
該第一の樹脂中の該第一のモノマーユニットの含有割合が、30.0質量%以上であることで第一の樹脂が結晶性を有し、低温定着性が向上する。
該第一の樹脂中の該第一のモノマーユニットの含有割合が、30.0質量%未満である場合、結晶性が発現しにくく、低温定着性が低下する。該含有割合は、40.0質量%以上であることが好ましく、50.0質量%以上であることがより好ましい。一方、上限は、90.0質量%未満、80.0質量%以下、又は70.0質量%以下であることが好ましい。
また、該第一の樹脂は、側鎖に結晶性を有する構造をとるためか、従来からよく知られている結晶性樹脂である結晶性ポリエステルに比較し、高温高湿環境における帯電維持性に優れている。
炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、炭素数18~36の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル[(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸ヘンエイコサニル、(メタ)アクリル酸ベヘニル、(メタ)アクリル酸リグノセリル、(メタ)アクリル酸セリル、(メタ)アクリル酸オクタコシル、(メタ)アクリル酸ミリシル、(メタ)アクリル酸ドトリアコンチルなど]及び炭素数18~36の分岐のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル[(メタ)アクリル酸2-デシルテトラデシルなど]が挙げられる。
これらの内、トナーの低温定着性の観点から、炭素数18~36の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。より好ましくは、炭素数18~30の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つである。さらに好ましくは、直鎖の(メタ)アクリル酸ステアリル及び(メタ)アクリル酸ベヘニルからなる群から選択される少なくとも一つである。
該第一のモノマーユニットは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
また、該第二のモノマーユニットのSP値(J/cm3)0.5をSP21としたとき、SP21は下記式(2)を満たす。また、下記式(2)’を満たすことがより好ましい。
21.00≦SP21 (2)
21.00≦SP21≦40.00 (2)’
R1は、-C≡N、
-C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1~4のアルキル基)、ヒドロキシ基、
-COOR11(R11は水素原子、炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のヒドロキシアルキル基)、
-NH-C(=O)-N(R13)2(R13はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基)、
-COO(CH2)2NHCOOR14(R14は炭素数1~4のアルキル基)、又は、
-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2(R15はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6のアルキル基)を表し、
R2は、水素原子又はメチル基を表す。
第二のモノマーユニットを形成する第二の重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。また、第二の重合性単量体は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
ニトリル基を有する単量体;例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなど。
ヒドロキシ基を有する単量体;例えば、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピルなど。
アミド基を有する単量体;例えば、アクリルアミド、炭素数1~30のアミンとエチレン性不飽和結合を有する炭素数2~30のカルボン酸(アクリル酸及びメタクリル酸など)を公知の方法で反応させた単量体。
ウレア基を有する単量体:例えば、炭素数3~22のアミン[1級アミン(ノルマルブチルアミン、t-ブチルアミン、プロピルアミン及びイソプロピルアミンなど)、2級アミン(ジノルマルエチルアミン、ジノルマルプロピルアミン、ジノルマルブチルアミンなど)、アニリン及びシクロキシルアミンなど]と、エチレン性不飽和結合を有する炭素数2~30のイソシアネートとを公知の方法で反応させた単量体など。
カルボキシ基を有する単量体;例えば、メタクリル酸、アクリル酸、(メタ)アクリル酸-2-カルボキシエチル。
第二の重合性単量体として、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、及びオクチル酸ビニルからなる群から選ばれる少なくとも一のビニルエステル類を用いてもよい。
ビニルエステル類は、非共役モノマーであり、第一の重合性単量体との反応性が適度に保たれやすいため、第一の樹脂の結晶性を向上させやすく、低温定着性と耐熱保存性をより両立しやすくなる。
第二の重合性単量体は、エチレン性不飽和結合を有することが好ましく、エチレン性不飽和結合を一つ有することがより好ましい。
質量%以上、5.0質量%以上であることが好ましく、70.0質量%以下、30.0質量%以下、20.0質量%以下であることが好ましい。該含有割合が5.0質量%~70.0質量%である場合、耐スクラッチ性の向上効果が得やすい。
また、第一の樹脂は、スチレン或いはα-メチルスチレンに由来する、下記式(5)で表される第三のモノマーユニットを有する。
該第一の樹脂中の第三のモノマーユニットの含有割合は、帯電維持性の観点から、10.0質量%~50.0質量%である。該第一の樹脂中の第三のモノマーユニットの含有割合は、15.0質量%以上、20.0質量%以上であることが好ましく、40.0質量%以下であることが好ましい。
また、第一の樹脂は、上述した第一のモノマーユニット、第二のモノマーユニット、及び第三のモノマーユニットの質量比率を損ねない範囲で、その他のモノマーユニットを有していてもよい。
また、結晶性樹脂である第一の樹脂の融点は、50℃以上80℃以下であることが好ま
しく、53℃以上70℃以下であることがより好ましい。融点が50℃以上であると、耐熱保存性が良好になり、80℃以下であると、低温定着性がより良好になる。
非晶性樹脂である第二の樹脂は、ビニル系樹脂とポリエステル樹脂が結合したハイブリッド樹脂及びビニル系樹脂からなる群より選択される少なくとも一の樹脂を含有する。
一般に、ビニル系樹脂はポリエステル樹脂に比べSP値が低く、結晶性樹脂である該第一の樹脂とSP値が近い。SP値が近いことは樹脂の極性が近く樹脂同士がなじみやすいことを示している。そのため、ドメインマトリクス構造におけるドメインの個数平均径を上記数値範囲に制御することがポリエステル樹脂に比べ容易である。
第一の樹脂のSP値をSP1(J/cm3)0.5、第二の樹脂のSP値をSP2(J/cm3)0.5、としたとき、下記式の関係を満たすことが、ドメインマトリクス構造を形成しやすいこと、ドメインマトリクス構造におけるドメインの個数平均径を本発明の数値範囲に制御することが容易になりやすい観点から好ましい。
19.0≦SP1
0.3≦SP2-SP1≦1.3
SP1及びSP2は以下を満たすことがより好ましい。
19.0≦SP1≦21.0
0.4≦SP2-SP1≦1.0
ビニル系樹脂とポリエステル樹脂が結合したハイブリッド樹脂を用いた場合、該ハイブリッド樹脂中のビニル系樹脂の含有割合は、10質量%以上、20質量%以上、40質量%以上、60質量%以上、80質量%以上であることが好ましく、100質量%以下、90質量%以下であることが好ましい。
結着樹脂中の、非晶性樹脂である第二の樹脂の含有量は、4質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上であることが好ましく、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下であることが好ましい。
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、p-フェニルスチレン、p-エチルスチレン、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-クロルスチレン、3,4-ジクロルスチレン、m-ニトロスチレン、o-ニトロスチレン、p-ニトロスチレンなどのスチレン系単量体;
アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸-n-オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸-2-クロルエチル、アクリル酸フェニルのようなアクリル酸及びアクリル酸エステル類などのアクリル酸エステル類;
メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メ
タクリル酸-n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸-n-オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルのようなα-メチレン脂肪族モノカルボン酸及びそのエステル類;
また、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなど。
さらに、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのアクリル酸又はメタクリル酸エステル類、4-(1-ヒドロキシ-1-メチルブチル)スチレン、4-(1-ヒドロキシ-1-メチルヘキシル)スチレンのようなヒドロキシ基を有する重合性単量体。これらは単独で又は複数種を組み合わせて用いることができる。
該重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。
エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンのような不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレンのような不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルのようなハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニルのようなビニルエステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンのようなビニルケトン類;N-ビニルピロール、N-ビニルカルバゾール、N-ビニルインドール、N-ビニルピロリドンのようなN-ビニル化合物;ビニルナフタリン類;マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸のような不飽和二塩基酸;マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物のような不飽和二塩基酸無水物;マレイン酸メチルハーフエステル、マレイン酸エチルハーフエステル、マレイン酸ブチルハーフエステル、シトラコン酸メチルハーフエステル、シトラコン酸エチルハーフエステル、シトラコン酸ブチルハーフエステル、イタコン酸メチルハーフエステル、アルケニルコハク酸メチルハーフエステル、フマル酸メチルハーフエステル、メサコン酸メチルハーフエステルのような不飽和塩基酸のハーフエステル;ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸のような不飽和塩基酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸のようなα,β-不飽和酸の酸無水物;該α,β-不飽和酸と低級脂肪酸との無水物;アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステルのようなカルボキシ基を有する重合性単量体。
該架橋性重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。
芳香族ジビニル化合物;アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類;エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類;芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類;ポリエステル型ジアクリレート類;多官能の架橋剤。
該芳香族ジビニル化合物としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどが挙げられる。
該アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,3-ブチレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,5-ペンタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたものなどが挙げられる。
スチレン、p-フェニルスチレン、p-エチルスチレン、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-クロルスチレン、3,4-ジクロルスチレン、m-ニトロスチレン、o-ニトロスチレン、p-ニトロスチレン、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸-n-オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸-2-クロルエチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸-n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸-n-オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、4-(1-ヒドロキシ-1-メチルブチル)スチレン、及び4-(1-ヒドロキシ-1-メチルヘキシル)スチレンからなる群より選ばれた少なくとも一を含む重合性単量体の重合体であることが好ましい。
また、該ビニル系樹脂は、当該群より選ばれた少なくとも一の重合性単量体、及び、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、エチレングリコールジアクリレート、1,3-ブチレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,5-ペンタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、1,5-ペンタンジオールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、及びネオペンチルグリコールジメタクリレートからなる群より選ばれた少なくとも一の架橋性重合性単量体、を含む単量体の共重合体であってもよい。該単量体中の該架橋性重合体の含有量は、0.5質量%~5.0質量%程度にするとよい。
該炭素数が多い場合(例えば、アクリル酸-n-オクチル、アクリル酸ドデシルなど、エステル部分に結合するアルキル基の炭素数が8以上の場合)、結晶性樹脂に存在する第一のモノマーユニットとの相互作用が強くなり、該モノマーユニットとの相溶性が増す。その結果、該ドメインの個数平均径が小さくなりやすく、逆に該炭素数が少ない場合、ドメインの個数平均径が大きくなりやすい。
該式(5)で表されるモノマーユニットは、フェニル基を有するため、特に高温高湿環境における帯電維持性が向上する。
該重合開始剤としては、以下のものが挙げられる。
2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、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(2-メチルブチロニトリル)、ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート、1,1’-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボニトリル)、2-カーバモイルアゾイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)、2-フェニルアゾ-2,4-ジメチル-4-メトキシバレロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルプロパン)、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドのようなケトンパーオキサイド類、2,2-ビス(tert-ブチルパーオキシ)ブタン、tert-ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ-tert-ブチルパーオキサイド、tert-ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、α,α’-ビス(tert-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、m-トリオイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ-n-プロビルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジメトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3-メチル-3-メトキシブチル)パーオキシカーボネート、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、tert-ブチルパーオキシアセテート、tert-ブチルパーオキシイソブチレート、tert-ブチルパーオキシネオデカノエート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシラウレート、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、tert-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ-tert-ブチルパーオキシイソフタレート、tert-ブチルパーオキシアリルカーボネート、tert-アミルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジ-tert-ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ジ-tert-ブチルパーオキシアゼレート。
該多価アルコールとしては、以下のものが挙げられる。
2価アルコールとして、以下のビスフェノール誘導体が挙げられる。
ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)-ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンなど。
その他の多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ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、ネオペンチルグリコール、1,4-ブテンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセリン、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
これらの多価アルコールは、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
2価のカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、n-ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n-ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸、n-オクテニルコハク酸、n-オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸、これらの酸の無水物及びこれらの低級アルキルエステルが挙げられる。これらのうち、マレイン酸、フマル酸、テレフタル酸、n-ドデセニルコハク酸が好ましく用いられる。
3価以上のカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステルとしては、以下のものが挙げられる。
1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチル-2-メチレンカルボキシプロパン、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸、これらの酸無水物又はこれらの低級アルキルエステル。
これらのうち、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)又はその酸無水物などの誘導体が安価で、反応制御が容易であるため、好ましく用いられる。
これらの多価カルボン酸は、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
を製造する。また、重合温度は、特に制限されないが、180℃以上290℃以下の範囲が好ましい。ポリエステル樹脂の重合に際しては、例えば、チタン系触媒、スズ系触媒、酢酸亜鉛、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムなどの重合触媒を用いることができる。
該非晶性樹脂に用いるポリエステル樹脂は、チタン系触媒及びスズ系触媒の少なくとも一方を使用して縮重合されたものが好ましい。
該両反応性化合物としては、縮重合系樹脂のモノマー及び付加重合系樹脂のモノマー中の、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸、シトラコン酸、マレイン酸、及びフマル酸ジメチルなどの化合物が挙げられる。これらのうち、フマル酸、アクリル酸、及びメタクリル酸が好ましく用いられる。
0.5mgKOH/g≦AVa≦30.0mgKOH/g (6)
1.0mgKOH/g≦AVa≦25.0mgKOH/g (6)’
0.5mgKOH/g≦AVi≦30.0mgKOH/g (7)
1.0mgKOH/g≦AVi≦25.0mgKOH/g (7)’
この場合、結晶性樹脂のマトリクスと非晶性樹脂のドメインの界面においてカルボキシ基による水素結合が働きやすくなると考えられる。そのため、定着画像をスクラッチした際にマトリクスとドメインの界面でトナーが破壊されにくくなるため耐スクラッチ性が向上すると考えられる。
0mgKOH/g≦|AVa-AVi|≦20.0mgKOH/g (8)
0mgKOH/g≦|AVa-AVi|≦15.0mgKOH/g (8)’
及び(10)を満たすことが好ましい。また、下記式(9)’及び(10)’を満たすことがより好ましい。
0.5mgKOH/g≦OHVa≦30.0mgKOH/g (9)
1.0mgKOH/g≦OHVa≦24.0mgKOH/g (9)’
0.5mgKOH/g≦OHVi≦30.0mgKOH/g (10)
1.0mgKOH/g≦OHVi≦24.0mgKOH/g (10)’
0mgKOH/g≦|OHVa-OHVi|≦20.0mgKOH/g (11)
0mgKOH/g≦|OHVa-OHVi|≦15.0mgKOH/g (11)’
第一の樹脂又は第二の樹脂において、酸価と水酸基価は単独で存在しても同時に含まれていてもよい。
また、非晶性樹脂である第二の樹脂の軟化点は、耐ホットオフセット性の観点から、100℃以上、110℃以上、115℃以上、120℃以上であることが好ましく、180℃以下、160℃以下であることが好ましい。例えば、該第二の樹脂の軟化点が、120℃~160℃である場合、低温定着性と耐ホットオフセット性をより高次元で達成することができる。
ラジカル反応開始剤を用いて架橋させる方法に用いるラジカル重合開始剤としては、特に制限されず、無機過酸化物、有機過酸化物、及びアゾ化合物等が挙げられる。また、これらのラジカル反応開始剤を併用してもよい。
第一の樹脂と第二の樹脂の双方と反応する官能基を有する架橋剤としては、特に限定はされず公知のものを用いることができ、例えば、エポキシ基を有する架橋剤、イソシアネート基を有する架橋剤、オキサゾリン基を有する架橋剤、カルボジイミド基を有する架橋
剤、ヒドラジド基を有する架橋剤、アジリジン基を有する架橋剤、などが挙げられる。
上記の方法によって架橋した第一の樹脂及び第二の樹脂の少なくとも一部が結合した樹脂(すなわち第一の樹脂及び第二の樹脂が架橋した第三の樹脂、第一の樹脂並びに第二の樹脂を含有する樹脂組成物)をトナーの製造に用いることができる。
また、溶融混練法でトナーを製造する際に、上記ラジカル反応開始剤又は架橋剤の存在下で第一の樹脂と第二の樹脂を含有する原材料混合物を溶融混練することにより第一の樹脂と第二の樹脂とが結合した樹脂を含有するトナー粒子を製造することもできる。
第一の樹脂及び第二の樹脂を用いて第三の樹脂を製造することで、第一の樹脂及び第二の樹脂の少なくとも一部が結合し、第三の樹脂が形成される。そうすることで、第一の樹脂、第二の樹脂及び第三の樹脂を含有する結着樹脂が得られる。
第一の樹脂及び第二の樹脂の少なくとも一部を結合させることで、第一の樹脂、第二の樹脂及び第三の樹脂を含有する結着樹脂を得てもよい。別途第三の樹脂を製造して、第一の樹脂及び第二の樹脂と混合し、結着樹脂を得てもよい。
結着樹脂中の第三の樹脂の含有量は、好ましくは1.0質量%~20.0質量%であり、より好ましくは5.0質量%~15.0質量%である。
無機過酸化物としては、特に限定されないが、例えば過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム及び過硫酸ナトリウム等が挙げられる。
アゾ化合物及びジアゾ化合物としては、特に制限されないが、例えば、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及びアゾビスイソブチロニトリルなどが挙げられる。
さらに、架橋反応が効率よく進行し、使用量が少なくて済むことから、水素引抜き能の高いラジカル反応開始剤がより好ましく、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボ
ネート、ベンゾイルパーオキシド、ジ-t-ブチルパーオキシド、t-ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、α、α-ビス(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)へキサン及びジ-t-へキシルパーオキシドなどの水素引抜き能の高いラジカル反応開始剤がさらに好ましい。
ラジカル反応開始剤の使用量は、特に制限されないが、架橋させる結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部~50質量部であることが好ましく、0.2質量部~5質量部であることがより好ましい。
該吸熱ピークの吸熱量ΔHtは、6J/g~30J/gであることがより好ましい。
該吸熱ピークの吸熱量ΔHtを、上記範囲に調整する方法としては、第一の樹脂のモノマーユニット種や結着樹脂中の第一の樹脂の含有量を調整する方法などが挙げられる。
該樹脂としては、以下のものが挙げられる。
ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロン-インデン樹脂、石油系樹脂。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調色したもの;が挙げられる。着色剤には、顔料を単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点から好ましい。
マゼンタトナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。
マゼンタトナー用染料としては、以下のものが挙げられる。
C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121;C.I.ディスパースレッド9;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27;C.I.ディスパースバイオレット1のような油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28のような塩基性染料。
C.I.ピグメントブルー2、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1~5個置換した銅フタロシアニン顔料。
シアントナー用染料としては、C.I.ソルベントブルー70がある。
C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。
イエロートナー用染料としては、C.I.ソルベントイエロー162がある。
着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部~30.0質量部であることが好ましい。
マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスのような炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスのような炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックスのような脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスのような脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの。
さらに、以下のものが挙げられる。パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸のような飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、パリナリン酸のような不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールのような飽和アルコール類;ソルビトールのような多価アルコール類;パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸のような脂肪酸類と、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールのようなアルコール類とのエステル類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドのような脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドのような飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミドのような不飽和脂肪酸アミド類;m-キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミドのような芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムのような脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸のようなビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドのような脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加によって得られるヒドロキシ基を有するメチルエステル化合物。
ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、2.0質量部~30.0質量部であることが好ましい。
つまり、2ndピークのワックスは相分離を起こす核剤として作用することで、1stピークのワックスも第一の樹脂と相分離する方向に導かれ、定着時においてワックスの染み出しがより促進される。その結果、定着画像表面はワックスで被覆されることから、優れた耐擦過性が得られると考えられる。
ネガ系荷電制御剤としては、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ジカルボン酸金属化合物、スルホン酸又はカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、スルホン酸塩又はスルホン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、カルボン酸塩又はカルボン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。荷電制御剤はトナー粒子に対して内添してもよいし外添してもよい。
荷電制御剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、0.2質量部~10.0質量部が好ましい。
外添剤としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子などの無機微粒子が好ましい。
流動性向上のための外添剤としては、比表面積が50m2/g~400m2/gの無機微粒子が好ましく、耐久性向上のためには、比表面積が10m2/g~50m2/gの無機微粒子が好ましい。
トナーの流動性や耐久性を共に向上させるために、比表面積が上記範囲内の無機微粒子を併用してもよい。
外添剤の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部~10.0質量部であることが好ましい。トナー粒子と外添剤との混合には、ヘンシェルミキサーなどの公知の混合機を用いるとよい。
磁性キャリアとしては、鉄粉又は表面を酸化した鉄粉;鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、希土類のような金属粒子、それらの合金粒子又はそれらの酸化物粒子;フェライトなどの磁性体;該磁性体と、該磁性体を分散した状態で保持するバインダー樹脂とを含有する磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア);など、一般に公知のものが例示できる。
トナーを磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として使用する場合、二成分系現像剤中のトナーの含有量は、2質量%~15質量%程度であることが好ましく、4質量%~13質量%程度であることがより好ましい。
以下、溶融混練法を例に挙げて説明するが、これらに限定されるわけではない。
溶融混練工程の混錬温度、スクリューの回転数などにより、第一の樹脂と第二の樹脂の分散状態、ドメインの個数平均径などを制御することが可能である。
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)のような分級機や篩分機を用いて分級し、トナー粒子を得るとよい。
乳化凝集法では、トナー粒子の構成材料から成る微粒子分散液を作製する分散工程、トナー粒子の構成材料から成る微粒子を凝集させて、トナー粒子の粒子径になるまで粒子径を制御する凝集工程、得られた凝集粒子に含まれる樹脂を融着させる融合工程、その後の
冷却工程、得られたトナーをろ別し、過剰な多価金属イオンを除去する金属除去工程、イオン交換水などで洗浄するろ過・洗浄工程、及び洗浄したトナー粒子の水分を除去し乾燥する工程などを経てトナー粒子が製造される。
樹脂微粒子分散液は、公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。公知の方法としては、例えば、乳化重合法、自己乳化法、有機溶剤に溶解させた樹脂溶液に水系媒体を添加していくことで樹脂を乳化する転相乳化法、又は、有機溶剤を用いず、水系媒体中で高温処理することで強制的に樹脂を乳化する強制乳化法が挙げられる。
具体的には、第一の樹脂、第二の樹脂を、これらを溶解できる有機溶媒に溶解して、必要に応じて界面活性剤や塩基性化合物を加える。その際、樹脂が融点を有する結晶性樹脂であれば、融点以上に加熱して溶解させてもよい。続いて、ホモジナイザーなどにより撹拌を行いながら、水系媒体をゆっくり添加し樹脂微粒子を析出させる。その後、加熱又は減圧して溶剤を除去することにより、樹脂微粒子の水系分散液を作製する。
該樹脂を溶解するために使用する有機溶媒としては、該樹脂を溶解できるものであればどのようなものでも使用可能であるが、トルエンなどの水と均一相を形成する有機溶媒を用いることが、粗粉の発生を抑える観点から好ましい。
該塩基性化合物としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの無機塩基;アンモニア、トリエチルアミン、トリメチルアミン、ジメチルアミノエタノール、及びジエチルアミノエタノールなどの有機塩基が挙げられる。該塩基性化合物は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。
また、樹脂微粒子の水系分散液中における樹脂微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)は、0.05μm~1.00μm程度であることが好ましく、0.05μm~0.40μm程度であることがより好ましい。体積分布基準の50%粒径(D50)を上記範囲に調整することで、トナー粒子として適切な重量平均粒径である3μm~10μmのトナー粒子を得ることが容易になる。
着色剤微粒子分散液は、以下に挙げる公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。
着色剤、水系媒体及び分散剤を公知の撹拌機、乳化機、及び分散機のような混合機により混合することで調製できる。ここで用いる分散剤は、界面活性剤及び高分子分散剤といった公知のものを使用できる。
界面活性剤及び高分子分散剤のいずれの分散剤も後述する洗浄工程において除去できるが、洗浄効率の観点から、界面活性剤が好ましい。
界面活性剤としては、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、及びせっけん系などのアニオン界面活性剤;アミン塩型、及び4級アンモニウム塩型のようなカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、及び多価アルコール系のようなノニオン界面活性剤が挙げられる。
これらの中でもノニオン界面活性剤又はアニオン界面活性剤が好ましい。また、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤とを併用してもよい。該界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。該界面活性剤の水系媒体中における濃度は、0.5質量%~5質量%程度が好ましい。
着色剤微粒子分散液における着色剤微粒子の含有量は特に制限はないが、着色剤微粒子分散液の全質量に対して1質量%~30質量%であることが好ましい。
また、着色剤の水系分散液中における着色剤微粒子の分散粒径は、最終的に得られるトナー粒子中での着色剤の分散性の観点から、体積分布基準の50%粒径(D50)が0.50μm以下であることが好ましい。また、同様の理由で、体積分布基準の90%粒径(D90)が2μm以下であることが好ましい。なお、水系媒体中に分散した着色剤微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)は、動的光散乱式粒度分布計(ナノトラックUPA-EX150:日機装製)で測定するとよい。
着色剤を水系媒体中に分散させる際に用いる公知の撹拌機、乳化機、及び分散機のような混合機としては、超音波ホモジナイザー、ジェットミル、圧力式ホモジナイザー、コロイドミル、ボールミル、サンドミル、及びペイントシェーカーが挙げられる。これらを単独若しくは組み合わせて用いてもよい。
ワックス微粒子分散液は、以下に挙げる公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。
ワックス微粒子分散液は、界面活性剤を含有した水系媒体にワックスを加え、ワックスの融点以上に加熱するとともに、強い剪断付与能力を有するホモジナイザー(例えば、エム・テクニック社製の「クレアミックスWモーション」)や圧力吐出型分散機(例えば、ゴーリン社製の「ゴーリンホモジナイザー」)で粒子状に分散させた後、融点未満まで冷却することで作製することができる。
ワックスの水系分散液中におけるワックス微粒子分散液の分散粒径は、体積分布基準の50%粒径(D50)が0.03μm~1.0μm程度であることが好ましく、0.10μm~0.50μmであることがより好ましい。また、1μm以上の粗大粒子が存在しないことが好ましい。
ワックス微粒子分散液の分散粒径が上記範囲内であることで、トナー粒子中にワックスを微分散して存在させることが可能となり、定着時の染み出し効果を最大限発現させ、良好な分離性を得ることが可能となる。なお、水系媒体中に分散したワックス微粒子分散液の体積分布基準の50%粒径(D50)は、動的光散乱式粒度分布計(ナノトラックUPA-EX150:日機装製)で測定するとよい。
混合工程では、第一の樹脂微粒子分散液及び第二の樹脂微粒子分散液、並びに、必要に応じてワックス微粒子分散液及び着色剤微粒子分散液などを混合した混合液を調製する。ホモジナイザー、及びミキサーのような公知の混合装置を用いて行うとよい。
凝集工程では、混合工程で調製された混合液中に含まれる微粒子を凝集し、目的とする粒径の凝集体を形成させる。このとき、必要に応じて凝集剤を添加混合し、加熱及び機械的動力の少なくとも一方を適宜加えることにより、樹脂微粒子と、必要に応じてワックス微粒子及び着色剤微粒子などと、が凝集した凝集体を形成させる。
凝集剤としては、必要に応じて2価以上の金属イオンを含有する凝集剤を用いてもよい。
2価以上の金属イオンを含有する凝集剤は、凝集力が高く、少量の添加により目的を達成することが可能である。これらの凝集剤は、樹脂微粒子分散液、ワックス微粒子分散液、及び着色剤微粒子分散液中に含まれるイオン性界面活性剤をイオン的に中和することも
できる。その結果、塩析及びイオン架橋の効果により、樹脂微粒子、ワックス微粒子、及び着色剤微粒子を凝集させやすい。
凝集工程は、水系媒体中でトナー粒子サイズの凝集体を形成する工程である。該凝集工程において製造される凝集体の重量平均粒径は、3μm~10μmであることが好ましい。該重量平均粒径は、コールター法による粒度分布解析装置(コールターマルチサイザーIII:コールター製)で測定するとよい。
融合工程において、凝集工程で得られた凝集体を含む分散液に、凝集工程と同様の撹拌下で、凝集停止剤を添加してもよい。凝集停止剤としては、界面活性剤の酸性極性基を解離側へ平衡を移動させ、凝集粒子を安定化する塩基性化合物が挙げられる。又、界面活性剤の酸性極性基と凝集剤である金属イオンとのイオン架橋を部分的に解離し、金属イオンと配位結合を形成させることで、凝集粒子を安定化するキレート剤などが挙げられる。
凝集停止剤の作用により、分散液中での凝集粒子の分散状態が安定となった後、樹脂のガラス転移温度又は融点以上に加熱し、凝集粒子を融合するとよい。
融合時に温度を調整することにより、ドメインの個数平均径を制御することも可能である。得られたトナー粒子の重量平均粒径は、3μm~10μm程度であることが好ましい。
その後、トナー粒子の固形分をろ別するろ過工程、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程、粒度調整のための分級工程を行い、トナー粒子を得るとよい。
得られたトナー粒子はそのままトナーとして用いてもよい。得られたトナー粒子に対し、無機微粒子、及び必要に応じて他の外添剤を混合して、トナーを得てもよい。トナー粒子と無機微粒子、及びその他の外添剤との混合は、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)、ノビルタ(ホソカワミクロン株式会社製)などの混合装置を用いることができる。
<トナーの断面観察、ドメインマトリクス構造、ドメインの個数平均径の測定>
まず、存在量の基準サンプルとなる薄片を作製する。
可視光硬化性樹脂(アロニックス LCRシリーズ D800)中に結晶性樹脂である第一の樹脂を十分に分散させた後、短波長光を照射し硬化させる。得られた硬化物を、ダイアモンドナイフを備えたウルトラミクロトームで切り出し、250nmの薄片状サンプルを作製する。同様にして非晶性樹脂である第二の樹脂についても薄片状サンプルを作製する。
また、第一の樹脂と第二の樹脂を質量基準で0/100、30/70、70/30、0/100で混合し、溶融混練した混練物を作製する。これらについても同様に可視光硬化性樹脂中に分散させ硬化させたのちに切り出すことで薄片状サンプルを作製する。
次いで、切り出したサンプルを透過型電子顕微鏡(日本電子社製電子顕微鏡JEM-2800)(TEM―EDX)を用いてこれら基準サンプルの断面を観察し、EDXを用いて元素マッピングを行う。マッピングする元素としては、炭素、酸素、窒素とする。
マッピング条件としては、以下の通りとする。
加速電圧:200kV
電子線照射サイズ:1.5nm
ライブタイムリミット:600sec
デッドタイム:20~30
マッピング分解能:256×256
可視光硬化性樹脂(アロニックス LCRシリーズ D800)中にトナーを十分に分散させた後、短波長光を照射し硬化させる。得られた硬化物を、ダイアモンドナイフを備えたウルトラミクロトームで切り出し、250nmの薄片状サンプルを作製する。
次いで、切り出したサンプルに対し透過型電子顕微鏡(日本電子社製電子顕微鏡JEM-2800)(TEM―EDX)を用いた観察を行う。トナー粒子の断面画像を取得し、EDXを用いて元素マッピングを行う。マッピングする元素としては、炭素、酸素、窒素とする。
なお、観察するトナー断面は以下のように選択する。まずトナー断面画像から、トナーの断面積を求め、その断面積と等しい面積を持つ円の直径(円相当径)を求める。この円相当径とトナーの重量平均粒径(D4)との差の絶対値が1.0μm以内のトナー断面画像についてのみ観察する。
観察画像により確認されるドメインについて、各元素の(10nm四方の平均)スペクトル強度をもとに(酸素元素の強度/炭素元素強度)及び/又は(窒素元素強度/炭素元素強度)を算出し、前記検量線と比較することにより第一の樹脂と第二の樹脂の比率を算出する。第二の樹脂の比率が80%以上のドメインを本開示のドメインとする。
観察画像により確認されるドメインを特定したのち、二値化処理により、トナー断面画像に存在するドメインの粒径を求める。粒径はドメインの長径とする。これをトナー1つあたり10点測定し、トナー10個のドメイン粒径の算術平均値をドメインの個数平均径(μm)とする。
トナーの断面の面積については、ドメインの面積を求める際に用いたトナー断面画像から求めたトナーの断面積の総計(トナー1つあたり10点、及びトナー10個分)を求め、その算術平均値を「トナーの断面の面積」とする。そして、[ドメインの面積]/[トナーの断面の面積]×100を、ドメインの面積の、トナーの断面の面積に対する割合(ドメインの面積率(%))とする。
なお、二値化処理及び個数平均径の計算には、Image Pro PLUS(日本ローパー株式会社製)を用いる。
トナーに含まれる各材料の溶剤への溶解度の差を利用して、トナーから各材料を分離することができる。
第一分離:23℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(第二の樹脂)と不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第二分離:100℃のMEKに、第一分離で得られた不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂、ワックス)と不溶分(着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第三分離:23℃のクロロホルムに、第二分離で得られた可溶分(第一の樹脂、ワックス)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂)と不溶分(ワックス)を分離する。
(第三の樹脂を含む場合)
第一分離:23℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(第二の樹脂、第三の樹脂)と不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を分
離する。
第二分離:23℃のトルエンに第一分離で得られた可溶分(第二の樹脂、第三の樹脂)を溶解させ、可溶分(第三の樹脂)と不溶分(第二の樹脂)を分離する。
第三分離:100℃のMEKに、第一分離で得られた不溶分(第一の樹脂、ワックス、着色剤、無機微粒子など)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂、ワックス)と不溶分(着色剤、無機微粒子など)を分離する。
第四分離:23℃のクロロホルムに、第三分離で得られた可溶分(第一の樹脂、ワックス)を溶解させ、可溶分(第一の樹脂)と不溶分(ワックス)を分離する。
(トナーにおける、結着樹脂中の第一の樹脂及び第二の樹脂の含有量の測定)
上記分離で得られた各分離工程において、可溶分及び不溶分の質量を測定することで、トナーにおける、結着樹脂中の第一の樹脂及び第二の樹脂の含有量を算出する。
第一、第二及び第三の樹脂を構成するモノマーユニットの同定及び含有割合の測定は、1H-NMRにより以下の条件にて行う。
測定装置 :FT NMR装置 JNM-EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数 :64回
測定温度 :30℃
試料 :測定試料50mgを内径5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒として重クロロホルム(CDCl3)を添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて調製する。得られた1H-NMRチャートより、第一のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークの中から、他のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値S1を算出する。
同様に、第二のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークの中から、他のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値S2を算出する。
さらに、第三のモノマーユニットを有する場合は、第三のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークから、他のモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値S3を算出する。
第一のモノマーユニットの含有割合は、上記積分値S1、S2及びS3を用いて、以下のようにして求める。なお、n1、n2、n3はそれぞれの部位について着眼したピークが帰属される構成要素における水素の数である。
第一のモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S1/n1)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
同様に、第二のモノマーユニット、及び、第三のモノマーユニットの含有割合は以下のように求める。
第二のモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S2/n2)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
第三のモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S3/n3)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
なお、第一、第二及び第三の樹脂において、例えば、ビニル基以外の構成要素に水素原子が含まれない重合性単量体が使用されている場合は、13C-NMRを用いて測定原子核を13Cとし、シングルパルスモードにて測定を行い、1H-NMRと同様にして算出する。
SP値は、Fedorsによって提案された算出方法に従い、以下のようにして求める。
それぞれの重合性単量体について、分子構造中の原子又は原子団に対して、「polym.Eng.Sci.,14(2),147-154(1974)」に記載の表から蒸発エネルギー(Δei)(cal/mol)及びモル体積(Δvi)(cm3/mol)を求め、(4.184×ΣΔei/ΣΔvi)0.5をSP値(J/cm3)0.5とする。
例えば、SP21は、重合性単量体の二重結合が重合によって開裂した状態の分子構造の原子又は原子団に対して、上記と同様の算出方法によって算出する。つまり、SP21は、モノマーユニットの蒸発エネルギーをモル体積で割ることによって求めるとよい。
樹脂などのテトラヒドロフラン(THF)可溶分の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、以下のようにして測定する。
まず、室温で24時間かけて、樹脂などをテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マイショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム:Shodex KF-801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10mL
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
トナー及び樹脂などの融点、並びに、吸熱ピーク及び吸熱量の測定は、DSC Q1000(TA Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定を行う。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:20℃
測定終了温度:180℃
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、試料約5mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、示差走査熱量測定を行う。リファレンスとしては銀製の空パンを用いる。
1回目の昇温過程における最大吸熱ピークのピーク温度を、融点とする。
なお、最大吸熱ピークとは、ピークが複数あった場合に、吸熱量が最大となるピークのことである。さらに、該最大吸熱ピークの吸熱量を求める。
試料として、トナーを用いた場合、温度30℃~140℃の範囲における温度―吸熱量曲線を温度で微分した曲線から、ワックスに由来する1stピーク及び2ndピークのピークトップ温度を算出する。また、1stピークと2ndピークの谷部の高さも算出する
。
(1stピーク及び2ndピークがワックスに由来するものかどうかの確認)
上記の分離方法で得られた不溶分(ワックス)のDSCにより測定される吸熱ピークの温度微分分布におけるピークトップ温度を確認することで、ワックスかどうかを判断できる。
なお、トナーの無機成分を除いたテトラヒドロフラン(THF)不溶分は後述のとおり調製するとよい。
THF不溶分を測定するトナー1.5g(樹脂単体のTHF不溶分を測定する場合は0.7g)を精秤(W1g)し、予め精秤した円筒濾紙(商品名:No.86R、サイズ28×100mm、アドバンテック東洋社製)に入れてソックスレー抽出器にセットする。溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)200mLを用いて18時間抽出し、その際に溶媒の抽出サイクルが約5分に一回になるような還流速度で抽出を行う。
抽出終了後、円筒ろ紙を取り出して風乾した後、40℃で8時間真空乾燥し、抽出残分を含む円筒濾紙の質量を秤量し、円筒濾紙の質量を差し引くことにより、抽出残分の質量(W2g)を算出する。
次に、無機成分の含有量(W3g)を以下の手順で求める(樹脂単体のTHF不溶分を測定する場合はW3を0gとする)。
予め秤量した30mLの磁性るつぼに約2gのトナーを精秤(Wag)する。
磁性るつぼを電気炉に入れ約900℃で約3時間加熱し、電気炉中で放冷し、常温下でデシケーター中に1時間以上放冷し、焼却残灰分を含むるつぼの質量を秤量し、るつぼの質量を差し引くことにより焼却残灰分(Wbg)を算出する。
そして、下記式(A)により、試料W1g中の焼却残灰分の質量(W3g)を算出する。
W3=W1×(Wb/Wa)・・・(A)
この場合、THF不溶分は、下記式(B)で求められる。
THF不溶分(質量%)={(W2-W3)/(W1-W3)}×100・・・(B)
また、THF可溶分を回収する際には、THF中の可溶分からエバポレーターでTHFを十分に留去することで回収が可能である。
酸価とは、試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。該酸価はJIS-K0070-1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従う。
(1)試薬の準備
フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95体積%)90mLに溶かし、イオン交換水を加えて100mLとし、フェノールフタレイン溶液を得る。
特級水酸化カリウム7gを5mLの水に溶かし、エチルアルコール(95体積%)を加えて1Lとする。炭酸ガスなどに触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置後、ろ過して、水酸化カリウム溶液を得る。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管する。該水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1モル/L塩酸25mLを三角フラスコに取り、該フェノールフタレイン溶液を数滴加え、該水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した該水酸化カリウム溶液の量から求める。該0.1モル/L塩酸は、JIS-K8001-1998に準じて作製されたものを用いる。
(2)操作
(A)本試験
粉砕した試料2.0gを200mLの三角フラスコに精秤し、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液100mLを加え、5時間かけて溶解する。次いで、指示薬として該フェノールフタレイン溶液を数滴加え、該水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。なお、
滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときとする。
(B)空試験
試料を用いない(すなわちトルエン/エタノール(2:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
(3)得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
A=[(C-B)×f×5.61]/S
ここで、A:酸価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、C:本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料の質量(g)である。
水酸基価とは、試料1gをアセチル化するとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数である。該水酸基価はJIS-K0070-1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従う。
(1)試薬の準備
特級無水酢酸25gをメスフラスコ100mLに入れ、ピリジンを加えて全量を100mLにし、十分に振りまぜてアセチル化試薬を得る。得られたアセチル化試薬は、湿気、炭酸ガスなどに触れないように、褐色びんにて保存する。
フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95体積%)90mLに溶かし、イオン交換水を加えて100mLとし、フェノールフタレイン溶液を得る。
特級水酸化カリウム35gを20mLの水に溶かし、エチルアルコール(95体積%)を加えて1Lとする。炭酸ガスなどに触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置後、ろ過して、水酸化カリウム溶液を得る。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管する。該水酸化カリウム溶液のファクターは、0.5モル/L塩酸25mLを三角フラスコに取り、該フェノールフタレイン溶液を数滴加え、該水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した該水酸化カリウム溶液の量から求める。該0.5モル/L塩酸は、JIS-K8001-1998に準じて作製されたものを用いる。
(2)操作
(A)本試験
粉砕した試料1.0gを200mL丸底フラスコに精秤し、これに該アセチル化試薬5.0mLを、ホールピペットを用いて正確に加える。この際、試料がアセチル化試薬に溶解しにくいときは、特級トルエンを少量加えて溶解する。
フラスコの口に小さな漏斗をのせ、約97℃のグリセリン浴中にフラスコ底部約1cmを浸して加熱する。このときフラスコの首の温度が浴の熱を受けて上昇するのを防ぐため、丸い穴をあけた厚紙をフラスコの首の付根にかぶせることが好ましい。
1時間後、グリセリン浴からフラスコを取り出して放冷する。放冷後、漏斗から水1mLを加えて振り動かして無水酢酸を加水分解する。さらに完全に加水分解するため、再びフラスコをグリセリン浴中で10分間加熱する。放冷後、エチルアルコール5mLで漏斗及びフラスコの壁を洗う。
指示薬として該フェノールフタレイン溶液を数滴加え、該水酸化カリウム溶液で滴定する。なお、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときとする。
(B)空試験
試料を用いない以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
(3)得られた結果を下記式に代入して、水酸基価を算出する。
A=[{(B-C)×28.05×f}/S]+D
ここで、A:水酸基価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、C:本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料の質量(g)、D:該試料の酸価(mgKOH/g)である。
樹脂の軟化点の測定は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT-500D」(島津製作所社製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行う。本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。
また、「流動特性評価装置 フローテスターCFT-500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とする。なお、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。
まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量(流出終了点、Smaxとする)と、流出が開始した時点におけるピストンの降下量(最低点、Sminとする)との差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax-Smin)/2)。そして、ピストンの降下量がXとSminの和となるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度である。
測定試料は、約1.0gの樹脂を、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT-100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。
測定における具体的な操作は、装置に付属のマニュアルに従って行う。
CFT-500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
トナー(粒子)の重量平均粒径(D4)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出する。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムを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・コールター社製)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(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μm以上60μm以下に設定する。
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平底ビーカーに電解水溶液約30mLを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量の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専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
各微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)の測定には、動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いる。具体的には、以下の手順に従って測定する。
測定試料の凝集を防ぐため、ファミリーフレッシュ(花王株式会社製)を含む水溶液中に、測定試料が分散した分散液を投入して撹拌する。撹拌後、測定試料を上記装置に注入し、2回測定を行ってその平均値を求める。
測定条件としては、測定時間を30秒とし、試料粒子屈折率を1.49とし、分散媒を水とし、分散媒屈折率を1.33とする。
測定試料の体積粒度分布を測定し、測定結果から累積体積分布における小粒子径側からの累積体積が50%になる粒子径を、各微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)とする。
・溶媒:トルエン 100.0部
・単量体組成物 100.0部
(単量体組成物は、以下のアクリル酸ベヘニル、アクリロニトリル、アクリル酸及びスチレンを以下に示す割合で混合したものである)
・アクリル酸ベヘニル 60.0部
・アクリロニトリル 10.0部
・アクリル酸 1.0部
・スチレン 27.5部
・重合開始剤 0.5部
[t-ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV)]
続いて、上記溶解液を25℃まで降温した後、1000.0部のメタノール中に上記溶解液を撹拌しながら投入し、メタノール不溶分を沈殿させた。得られたメタノール不溶分をろ別し、さらにメタノールで洗浄後、40℃で24時間真空乾燥して第一の樹脂1(結晶性樹脂1)を得た。第一の樹脂1(結晶性樹脂1)の重量平均分子量(Mw)は34000、融点(Tp)は61℃、酸価は20.0mgKOH/g、水酸基価は0.0mgKOH/gであった。
該第一の樹脂1(結晶性樹脂1)をNMRで分析したところ、アクリル酸ベヘニル由来のモノマーユニットが20.0mol%、アクリロニトリル由来のモノマーユニットが30.9mol%、アクリル酸由来のモノマーユニットが5.7mol%、スチレン由来のモノマーユニットが43.4mol%含まれていた。また、単量体由来のモノマーユニットのSP値(単位:(J/cm3)0.5)を算出した。
第一の樹脂1(結晶性樹脂1)の製造例において、それぞれの単量体及び質量部数を表1となるように変更した以外は同様にして反応を行い、第一の樹脂2~23(結晶性樹脂2~23)を得た。物性を表2及び表3に示す。
BEA:アクリル酸ベヘニル
SA:アクリル酸ステアリル
MYA:アクリル酸ミリシル
HA:アクリル酸ヘキサデシル
AN:アクリロニトリル
HPMA:メタクリル酸-2-ヒドロキシプロピル
AA:アクリル酸
VA:酢酸ビニル
St:スチレン
MMA:メタクリル酸メチル
オートクレーブにキシレン50.0部を仕込み、窒素で置換した後、撹拌下、密閉状態で185℃まで昇温した。
ここに、スチレン79.0部、アクリル酸-n-ブチル17.0部、ジビニルベンゼン3.1部、及びアクリル酸0.9部、並びに、ジ-tert-ブチルパーオキサイド1.0部及びキシレン20.0部の混合溶液を、オートクレーブ内温度を185℃にコントロールしながら、3時間連続的に滴下し重合させた。
さらに同温度で1時間保ち重合を完了させ、溶媒を除去し、第二の樹脂1(非晶性樹脂1)を得た。該第二の樹脂1(非晶性樹脂1)の重量平均分子量(Mw)は60000で、軟化点(Tm)は140℃、酸価は15.0mgKOH/g、水酸基価は0.0mgKOH/gであった。
第二の樹脂1(非晶性樹脂1)の製造例において、それぞれの単量体及び質量部数を表4となるように変更した以外は同様にして反応を行い、第二の樹脂2~16、20~22(非晶性樹脂2~16、20~22)を得た。物性を表5に示す。
(ポリエステル樹脂1の処方)
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2.2mol付加物) 50.0mol部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド(2.2mol付加物) 50.0mol部
・テレフタル酸 65.0mol部
・無水トリメリット酸 25.0mol部
・アクリル酸 10.0mol部
上記ポリエステル樹脂1を生成するモノマーの混合物90部を4口フラスコに仕込み、減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置及び攪拌装置を装着して窒素雰囲気下にて160℃で攪拌した。
そこに、ビニル系樹脂を生成するビニル系重合性単量体(スチレン81.0部、アクリル酸-n-ブチル17.0部、アクリル酸0.9部、ジビニルベンゼン1.1部)10部及び重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド1部を滴下ロートから4時間かけて滴下し、160℃で5時間反応させた。
その後、230℃に昇温して、ポリエステル樹脂を生成するモノマーの総量に対して0.2部のチタンテトラブトキシドを添加し、軟化点が115℃になるまで重合を行った。反応終了後、容器から取り出し、冷却、粉砕して第二の樹脂17(非晶性樹脂17)を得た。物性を表5に示す。
第二の樹脂17(非晶性樹脂17)の製造例において、ポリエステル樹脂1を構成するモノマーの混合物の部数を90部から80部に、ビニル系樹脂を生成するビニル系重合性単量体の部数を10部から20部に変更した以外は同様にして反応を行い、第二の樹脂18(非晶性樹脂18)を得た。物性を表5に示す。
第二の樹脂17(非晶性樹脂17)の製造例において、ポリエステル樹脂1を構成するモノマーの混合物の部数を90部から40部に、ビニル系樹脂を生成するビニル系重合性単量体の部数を10部から60部に変更した以外は同様にして反応を行い、第二の樹脂19(非晶性樹脂19)を得た。物性を表5に示す。
St:スチレン
MMA:メタクリル酸メチル
BA:アクリル酸-n-ブチル
OA:アクリル酸-n-オクチル
DVB:ジビニルベンゼン
DDA:アクリル酸ドデシル
HPMA:メタクリル酸-2-ヒドロキシプロピル
AA:アクリル酸
・第一の樹脂1 60部
・第二の樹脂1 40部
上記を混合し、二軸混練器(栗本鉄工所製、S5KRCニーダー)に、1kg/hで供給し、同時にラジカル反応開始剤としてt-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート4.0部を0.1kg/hで供給した。160℃で5分間100rpmで混練押出して反応を行った。
さらに、ベント口から窒素を供給して、有機溶剤の除去を行いながら混合した。混練で得られた混練物を冷却することにより、結着樹脂1を得た。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いた測定により、第一の樹脂1と第二の樹脂1が一部反応し、重量平均分子量が大きくなっていることを確認した。結着樹脂1中の第三の樹脂の含有量は5質量%であった。
結着樹脂1の製造例において、第一の樹脂1の代わりに第一の樹脂2を用いたこと以外は結着樹脂1の製造例と同様にして製造を行い、結着樹脂2を得た。
同様に、第一の樹脂1の代わりに第一の樹脂3を用いて結着樹脂3を得た。
GPCを用いた測定により、結着樹脂2は第一の樹脂2と第二の樹脂1が一部反応し分子量が大きくなっていることを確認した。結着樹脂2中の第三の樹脂の含有量は5質量%であった。結着樹脂3は第一の樹脂3と第二の樹脂1が一部反応し分子量が大きくなっていることを確認した。結着樹脂3中の第三の樹脂の含有量は5質量%であった。
結着樹脂3の製造例において、ラジカル反応開始剤の質量部を4.0部から3.0部に変更したこと以外は結着樹脂3の製造例と同様にして製造を行い、結着樹脂4を得た。
GPCを用いた測定により、第一の樹脂3と第二の樹脂1が一部反応し分子量が大きくなっていることを確認した。結着樹脂4中の第三の樹脂の含有量は3質量%であった。
結着樹脂3の製造例において、ラジカル反応開始剤の質量部を4.0部から1.0部に変更したこと以外は結着樹脂3の製造例と同様にして製造を行い、結着樹脂5を得た。
GPCを用いた測定により、第一の樹脂3と第二の樹脂1が一部反応し分子量が大きくなっていることを確認した。結着樹脂5中の第三の樹脂の含有量は1質量%であった。
結着樹脂3の製造例において、樹脂の供給速度を1.0kg/hから0.5kg/hに変更したこと以外は結着樹脂3の製造例と同様にして製造を行い、結着樹脂6を得た。
GPCを用いた測定により、第一の樹脂3と第二の樹脂1が一部反応し分子量が大きくなっていることを確認した。結着樹脂6中の第三の樹脂の含有量は2質量%であった。
結着樹脂6の製造例において、ラジカル反応開始剤の質量部を4.0部から8.0部に変更したこと以外は結着樹脂6の製造例と同様にして製造を行い、結着樹脂7を得た。
GPCを用いた測定により、第一の樹脂3と第二の樹脂1が一部反応し分子量が大きくなっていることを確認した。結着樹脂7中の第三の樹脂の含有量は4質量%であった。
結着樹脂6の製造例において、ラジカル反応開始剤の質量部を4.0部から12.0部に変更したこと以外は結着樹脂6の製造例と同様にして製造を行い、結着樹脂8を得た。GPCを用いた測定により、第一の樹脂3と第二の樹脂1が一部反応し分子量が大きくなっていることを確認した。結着樹脂8中の第三の樹脂の含有量は8質量%であった。
・結着樹脂1 100部
・炭化水素ワックス 5.0部
(フィッシャートロプシュワックス;DSC:最大吸熱ピークのピーク温度90℃)
・C.I.ピグメントブルー15:3 6.5部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、日本コークス工業株式会社製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、温度130℃に設定した二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にてスクリュー回転数250rpm、吐出温度130℃にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T-250、フロイントターボ(株)製)にて微粉砕した。
さらにファカルティF-300(ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、重量平均粒径約6.0μmのトナー粒子1を得た。運転条件は、分級ローター回転数を130s-1、分散ローター回転数を120s-1とした。
トナー粒子1の製造例において、使用した樹脂及びその添加量、混錬温度、スクリュー回転数(表中では回転数min-1と表記)を表6-1~表6-3に記載のものに変更したこと(例えば、トナー粒子9では、結着樹脂1の代わりに60部の結晶性樹脂1と40部の非晶性樹脂1を使用した)以外は同様にして製造を行い、トナー粒子2~41、43~66を得た。なお、表中で製造条件の製法が「1」のものは「溶融混練法」を意味し、「2」は乳化凝集法を意味する。
ワックス1;(フィッシャートロプシュワックス;DSCでの最大吸熱ピークのピーク温度90℃)
ワックス2;(フィッシャートロプシュワックス;DSCでの最大吸熱ピークのピーク温度105℃)
ワックス3;(石油ワックス;DSCでの最大吸熱ピークのピーク温度78℃)
・トルエン(和光純薬製) 300部
・結晶性樹脂3 100部
上記材料を秤量及び混合し、90℃で溶解させた。
別途、イオン交換水700部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.0部、ラウリン酸ナトリウム10.0部を加え90℃で加熱溶解させた。次いで前記のトルエン溶液と該水溶液を混ぜ合わせ、超高速攪拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用
いて7000rpmで攪拌した。さらに、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)用いて200MPaの圧力で乳化した。その後、エバポレーターを用いて、トルエンを除去し、イオン交換水で濃度調整を行い結晶性樹脂3微粒子の濃度20質量%の水系分散液(結晶性樹脂微粒子3分散液)を得た。
結晶性樹脂微粒子3の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.40μmであった。
・テトラヒドロフラン(和光純薬製) 300部
・非晶性樹脂6 100部
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 0.5部
上記材料を秤量及び混合し、溶解させた。
次いで、1mol/Lのアンモニア水を20.0部加え、超高速攪拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用いて4000rpmで攪拌した。さらに、イオン交換水700部を8g/minの速度で添加し、非晶性樹脂6微粒子を析出させた。その後、エバポレーターを用いて、テトラヒドロフランを除去し、イオン交換水で濃度調整を行い非晶性樹脂6微粒子の濃度20質量%の水系分散液(非晶性樹脂6微粒子分散液)を得た。非晶性樹脂6微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)は、0.14μmであった。
・炭化水素ワックス 100部
(フィッシャートロプシュワックス;DSC:最大吸熱ピークのピーク温度90℃)
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 5部
・イオン交換水 395部
上記材料を秤量し、攪拌装置付きの混合容器に投入した後、90℃に加熱し、クレアミックスWモーション(エム・テクニック製)へ循環させて分散処理を60分間行った。分散処理の条件は、以下のようにした。
・ローター外径 :3cm
・クリアランス :0.3mm
・ローター回転数 :19000r/min
・スクリーン回転数:19000r/min
分散処理後、ローター回転数1000r/min、スクリーン回転数0r/min、冷却速度10℃/minの冷却処理条件にて40℃まで冷却することで、ワックス(炭化水素化合物)微粒子の濃度20質量%の水系分散液(ワックス微粒子分散液)を得た。
ワックス(炭化水素化合物)微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.15μmであった。
・着色剤 50.0部
(シアン顔料 大日精化製:Pigment Blue 15:3)
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 7.5部
・イオン交換水 442.5部
上記材料を秤量及び混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)を用いて約1時間分散して、着色剤を分散させてなる着色剤微粒子の濃度10質量%の水系分散液(着色剤微粒子分散液)を得た。
着色剤微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.20μmであった。
・結晶性樹脂3微粒子分散液 300部
・非晶性樹脂6微粒子分散液 200部
・着色剤微粒子分散液 65部
・ワックス微粒子分散液 25部
・イオン交換水 160部
前記の各材料を丸型ステンレス製フラスコに投入、混合した。続いてホモジナイザー ウルトラタラックスT50(IKA社製)を用いて5000r/minで10分間分散した。1.0%硝酸水溶液を添加し、pHを3.0に調整した後、加熱用ウォーターバス中で撹拌翼を用いて、混合液が撹拌されるような回転数を適宜調節しながらで58℃まで加熱した。形成された凝集粒子を、コールターマルチサイザーIIIを用い、適宜確認し、重量平均粒径(D4)が約6.00μmである凝集粒子が形成されたところで、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。
その後、攪拌を継続しながら、75℃まで加熱した。そして、75℃で1時間保持することで凝集粒子を融合させた。
その後、50℃まで冷却し3時間保持することで樹脂の結晶化を促進させた。
その後、25℃まで冷却し、ろ過及び固液分離した後、イオン交換水で洗浄を行った。洗浄終了後に真空乾燥機を用いて乾燥することで、重量平均粒径(D4)が約6.0μmのトナー粒子42を得た。
・トナー粒子1 100部
・シリカ微粒子1 0.5部
(1次粒子の個数平均粒径が15nmの疎水化処理されたシリカ微粒子)
・シリカ微粒子2 1.0部
(1次粒子の個数平均粒径が80nmの疎水化処理されたシリカ微粒子)
上記の材料をヘンシェルミキサーFM-10C型(三井三池化工機製)で回転数30s-1、回転時間10minで混合して、トナー1を得た。物性を表7-1に示す。
トナー1の製造例において、トナー粒子を表7に記載のものに変更したこと以外は同様にして製造を行い、トナー2~60を得た。得られたトナー2~60の物性を表7-2又は表7-3に示す。
また、表7-1~表7-3中、「A」は、示差走査熱量計を用いて測定された、前記トナーの樹脂成分のテトラヒドロフラン不溶分の吸熱ピークのピーク温度(単位:℃)を表し、「B」は、該吸熱ピークの吸熱量ΔHt(単位:J/g)を表す。
・個数平均粒径0.30μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ65Am2/kg)のマグネタイト1
・個数平均粒径0.50μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ65Am2/kg)のマグネタイト2
上記の材料それぞれ100部に対し、4.0部のシラン化合物(3-(2-アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン)を加え、容器内にて100℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を処理した。
・フェノール:10質量%
・ホルムアルデヒド溶液:6質量%(ホルムアルデヒド40質量%、メタノール10質量%、水50質量%)
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト1:58質量%
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト2:26質量%
上記材料100部と、28質量%アンモニア水溶液5部、水20部をフラスコに入れ、攪拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温及び保持し、3時間重合反応させて、生成するフェノール樹脂を硬化させた。
その後、硬化したフェノール樹脂を30℃まで冷却し、さらに水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。
次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性体分散型の球状の磁性キャリア1を得た。磁性キャリア1の体積基準の50%粒径(D50)は、34.2μmであった。
92.0部の磁性キャリア1に対して、8.0部のトナー1を加え、V型混合機(V-20、セイシン企業製)により混合し、二成分系現像剤1を得た。
二成分系現像剤1の製造例において、トナーを表8のように変更する以外は同様にして製造を行い、二成分系現像剤2~66を得た。
上記二成分系現像剤1を用いて、評価を行った。
画像形成装置として、キヤノン製デジタル商業印刷用プリンターimageRUNNER ADVANCE C5560改造機を用い、シアン用現像器に二成分系現像剤1を入れた。装置の改造点としては、定着温度、プロセススピード、現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及び、レーザーパワーを自由に設定できるように変更した。画像出力評価は、所望の画像比率のFFh画像(ベタ画像)を出力し、紙上におけるFFh画像上のトナーの載り量が所望になるようにVDC、VD、及びレーザーパワーを調整して、後述の評価を行った。
FFhとは、256階調を16進数で表示した値であり、00hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFhが256階調の256階調目(ベタ部)である。
以下の評価方法に基づいて評価し、その結果を表9-1に示す。
・紙:GFC-081(81.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
・紙上のトナーの載り量:0.70mg/cm2
(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
・評価画像:上記A4用紙の中心に2cm×5cmの画像を配置
・試験環境:低温低湿環境:温度15℃/湿度10%RH(以下「L/L」)
・定着温度:140℃
・プロセススピード:400mm/sec
上記評価画像を出力し、低温定着性を評価した。画像濃度低下率の値を低温定着性の評価指標とした。
画像濃度低下率は、X-Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X-Rite社製)を用い、先ず、中心部の画像濃度を測定する。次に、画像濃度を測定した部分に対し、4.9kPa(50g/cm2)の荷重をかけてシルボン紙により定着画像を摩擦(5往復)し、画像濃度を再度測定する。
そして、下記式を用いて摩擦前後での画像濃度の低下率を算出した。得られた画像濃度の低下率を下記の評価基準に従って評価した。
画像濃度の低下率=(摩擦前の画像濃度-摩擦後の画像濃度)/(摩擦前の画像濃度)×100
(評価基準)
AA:画像濃度の低下率1.0%未満
A:画像濃度の低下率3.0%未満
B:画像濃度の低下率3.0%以上5.0%未満
C:画像濃度の低下率5.0%以上8.0%未満
D:画像濃度の低下率8.0%以上
・紙:CS-064(64.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
・紙上のトナーの載り量:0.08mg/cm2
(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
・評価画像:上記A4用紙の通紙方向長端に2cm×20cmの画像を紙先端から2mmの余白を置いて配置
・試験環境:常温低湿環境:温度23℃/湿度5%RH(以下「N/L」)
・定着温度:140℃から5℃おきに昇温
・プロセススピード:400mm/sec
上記評価画像を出力し、ホットオフセットの生じない最高定着温度にて、耐ホットオフセット性を以下の基準で評価した。
(評価基準)
AA:175℃以上
A:165℃以上175℃未満
B:155℃以上165℃未満
C:145℃以上155℃未満
D:145℃未満
・紙:CS-064(64.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
・紙上のトナーの載り量:0.55mg/cm2
(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
・評価画像:上記A4用紙の通紙方向長端に2cm×20cmの画像を紙先端から2mmの余白を置いて配置
・試験環境:高温高湿環境:温度30℃/湿度80%RH(以下「H/H」)
・定着温度:140℃から5℃おきに昇温
・プロセススピード:400mm/sec
上記評価画像を出力し、巻き付きの生じない最高定着温度にて、耐巻き付き性を以下の基準で評価した。
(評価基準)
AA:175℃以上
A:165℃以上175℃未満
B:155℃以上165℃未満
C:145℃以上155℃未満
D:145℃未満
・紙:Oce Top Coated Pro Silk 270(270.0g/m2)(Oce株式会社より販売)
・評価画像:上記A4用紙の中心に2cm×15cmの画像を配置
・紙上のトナー載り量:0.70mg/cm2
(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
・試験環境:常温常湿環境下(温度23℃湿度50%RH(以下N/N))
・定着温度:160℃
・プロセススピード:400mm/s
上記評価画像を出力した記録紙を、新東科学株式会社製の表面性試験機HEIDON TYPE14FWを用い、200gの重りを乗せ、直径0.75mmの針で速度60mm/min、長さ30mmで引掻き、画像に生じるキズで評価した。
なお、トナーが剥がれた面積比率は、引掻いた面積に対してトナー剥がれの発生した面積を画像処理により2値化して求めた。
(評価基準)
A:画像キズがない。
B:画像キズが発生。トナーが剥がれた面積比率4.0%未満
C:画像キズが発生。トナーが剥がれた面積比率4.0%以上7.0%未満
D:画像キズが発生。トナーが剥がれた面積比率7.0%以上
帯電立ち上がり性の評価は、画像印字比率濃度の異なる画像を出力した際の濃度変化を測定することで行った。画像比率の低い画像を出力させて現像機内のトナーの帯電を飽和させた状態にしたのち、画像比率の高い画像を出力させる。すると、現像機内の帯電の飽和したトナーと、現像機内に新たに供給されるトナーとで帯電が異なることによる濃度変化が起こる。
帯電の立ち上がりが速いトナーは、現像機内に供給されてすぐに帯電が飽和するために、濃度変化が少なくなる。一方、帯電の立ち上がりの遅いトナーは、現像機内に供給されてから帯電が飽和するまでに時間がかかるため、トナー全体の帯電量が下がり、濃度が変化してしまう。
画像形成装置としてキヤノン製フルカラー複写機imagePress C800を用いて、二成分系現像剤1を、画像形成装置のシアン用現像器に入れて後述の評価を行った。
改造点は、現像器内部で過剰になった磁性キャリアを現像器から排出する機構を取り外したことである。評価紙は、普通紙GF-C081(A4、坪量81.4g/m2、キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を用いた。
FFh画像(ベタ画像)におけるトナーの紙上への載り量が0.45mg/cm2となるように、調整した。
まず、画像比率1%で、1000枚の画像出力試験を行った。1000枚連続通紙中は、1枚目と同じ現像条件、転写条件(キャリブレーション無し)で通紙を行った。これにより、現像機内のトナーの帯電を飽和させることを目的とした。
その後、画像比率80%で、1000枚の画像出力試験を行った。1000枚連続通紙中は、1枚目と同じ現像条件、転写条件(キャリブレーション無し)で通紙を行った。
画像比率80%での印刷における1枚目の画像濃度を初期濃度とし、画像比率80%での印刷における1000枚目の画像の濃度測定を行い、以下の評価基準に従って評価した。
(1)画像濃度変化の測定
X-Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X-Rite社製)を使用し、画像比率80%での印刷における1枚目濃度と画像比率80%での印刷における1000枚目の画像の濃度測定を行い、その濃度差Δを、以下の基準で評価した。
(評価基準:濃度差Δ)
A:0.03未満
B:0.03以上0.06未満
C:0.06以上0.10未満
D:0.10以上
静電潜像担持体上のトナーを金属円筒管と円筒フィルターを用いて吸引捕集することにより、トナーの摩擦帯電量を算出した。
具体的には、静電潜像担持体上のトナーの摩擦帯電量は、ファラデー・ケージ(Faraday-Cage)によって測定した。ファラデー・ケージとは、同軸の2重筒のことで内筒と外筒は絶縁されている。この内筒の中に電荷量Qの帯電体を入れたとすると、静電誘導によりあたかも電荷量Qの金属円筒が存在するのと同様になる。この誘起された電荷量をエレクトロメーター(ケスレー6517A ケスレー社製)で測定し、内筒中のトナー質量M(kg)で電荷量Q(mC)を割ったもの(Q/M)をトナーの摩擦帯電量とした。
トナーの摩擦帯電量(mC/kg)=Q/M
先ず、静電潜像担持体上に耐巻き付き性で使用した評価画像を形成し、中間転写体に転写される前に、静電潜像担持体の回転を止め、静電潜像担持体上のトナーを、金属円筒管と円筒フィルターにより吸引捕集し、[初期のQ/M]を測定した。
引き続き、高温高湿(H/H)環境(30℃、80%RH)において評価機内に現像器を入れたまま2週間放置させた後、放置前と同様の操作を行い、放置後の静電潜像担持体上の単位質量当たりの電荷量Q/M(mC/kg)を測定した。上記の放置前の静電潜像担持体上の単位質量当たりのQ/Mを[初期のQ/M]とし、放置後の静電潜像担持体上の単位質量当たりのQ/Mを[放置後のQ/M]とし、([放置後のQ/M]/[初期のQ/M]×100)を維持率として算出し、以下の基準で判断した。
(評価基準)
A:維持率が90%以上
B:維持率が85%以上90%未満
C:維持率が80%以上85%未満
D:維持率が80%未満
前記高温高湿環境下よりも厳しい高温高湿環境下における帯電維持性を評価した。
前記高温高湿環境下の帯電維持性と同様な方法で、[初期のQ/M]を測定後に、さらなる高温高湿(SH/SH)(40℃95%RH)において評価機内に現像機を入れたまま5日間放置させたのちに[放置後のQ/M]を測定し、([放置後のQ/M]/[初期のQ/M]×100)を維持率として算出し、以下の基準で判断した。
(評価基準)
A:維持率が90%以上
B:維持率が85%以上90%未満
C:維持率が80%以上85%未満
D:維持率が80%未満
[耐擦過性]
紙:イメージコートグロス158(158.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
紙上のトナーの載り量:0.05mg/cm2(2Fh画像)
(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーにより調整)
評価画像:上記A4用紙の中心に3m×15cmの画像を配置
定着試験環境:常温常湿環境(温度23℃/湿度50%RH(以下N/N))
定着温度:180℃
プロセススピード:377mm/sec
上記評価画像を出力し、耐擦過性を評価した。反射率の差分の値を耐擦過性の評価指標とした。
先ず、評価画像の画像部に対し、学振型摩擦堅牢度試験機(AB-301:テスター産業株式会社製)を用い、0.5kgfの荷重をかけて、新品の評価紙により摩擦(10往復)する。その後、リフレクトメータ(REFLECTOMETER MODEL TC-6DS:東京電色株式会社製)を用い、評価画像に対して摩擦を行った紙について、摩擦を行った部分の反射率と、摩擦を行っていない部分の反射率を測定する。
そして、下記式を用いて摩擦前後での反射率の差分を算出した。得られた反射率の差分を下記の評価基準に従って評価した。評価がA~Cであれば、良好と判断した。
反射率の差分=摩擦を行っていない部分の反射率-摩擦を行った部分の反射率
(評価基準)
A:1.0%未満
B:1.0%以上2.0%未満
C:2.0%以上3.0%未満
D:3.0%以上
二成分現像剤1の代わりに二成分系現像剤2~二成分系現像剤66を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表9-1または表9-2に示す。
Claims (14)
- 第一の樹脂及び第二の樹脂を有する結着樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該第一の樹脂は結晶性樹脂であり、
該第二の樹脂は非晶性樹脂であり、
該第一の樹脂は、
下記式(1)で表される第一のモノマーユニット、
下記式(3)で表されるモノマーユニット、及び、下記式(4)で表されるモノマーユニットからなる群から選択される少なくとも一である第二のモノマーユニット、及び
下記式(5)で表される第三のモノマーユニット
を有し、
該第一の樹脂中の該第一のモノマーユニットの含有割合が、30.0質量%以上であり、
該第一の樹脂中の該第三のモノマーユニットの含有割合が、10.0質量%~50.0質量%であり、該第二のモノマーユニットのSP値(J/cm3)0.5をSP21としたとき、該SP21は下記式(2)を満たし、
21.00≦SP21 (2)
該第二の樹脂は、ビニル系樹脂とポリエステル樹脂が結合したハイブリッド樹脂及びビニル系樹脂からなる群より選択される少なくとも一の樹脂を含有し、
該トナーの断面観察において、該第一の樹脂を含むマトリクスと、該第二の樹脂を含むドメインとで構成されるドメインマトリクス構造を有し、
該ドメインの個数平均径が0.10μm~2.00μmであることを特徴とするトナー。
[式(1)中、RZ1は、水素原子又はメチル基を表し、Rは、炭素数18~36のアルキル基を表す。]
[式(3)中、Xは単結合又は炭素数1~6のアルキレン基を表し、
R1は、-C≡N、
-C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1~4のアルキル基)、
ヒドロキシ基、
-COOR11(R11は水素原子、炭素数1~6のアルキル基若しくは炭素数1~6のヒドロキシアルキル基)、
-NH-C(=O)-N(R13)2(R13はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6のアルキル基)、
-COO(CH2)2NHCOOR14(R14は炭素数1~4のアルキル基)、又は、-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2(R15はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6のアルキル基)
を表し、
R2は、水素原子又はメチル基を表す。
式(4)中、R3は、炭素数1~4のアルキル基を表し、R4は、水素原子又はメチル基を表す。]
[式(5)中、R5は、水素原子又はメチル基を表し、Phはフェニル基を表す。] - 前記トナーの断面観察において、
前記ドメインの面積の、前記トナーの断面の面積に対する割合が、15%~80%である、請求項1に記載のトナー。 - 前記第一の樹脂の酸価をAVaとし、前記第二の樹脂の酸価をAViとしたとき、
該AVa及び該AViが、下記式(6)及び(7)を満たす、請求項1又は2に記載のトナー。
0.5mgKOH/g≦AVa≦30.0mgKOH/g (6)
0.5mgKOH/g≦AVi≦30.0mgKOH/g (7) - 前記第一の樹脂の酸価をAVaとし、前記第二の樹脂の酸価をAViとしたとき、
該AVa及び該AViが、下記式(8)を満たす、請求項1~3のいずれか一項に記載のトナー。
0mgKOH/g≦|AVa-AVi|≦20.0mgKOH/g (8) - 前記第一の樹脂の水酸基価をOHVaとし、前記第二の樹脂の水酸基価をOHViとしたとき、該OHVa及び該OHViが、下記式(9)及び(10)を満たす、請求項1~4のいずれか一項に記載のトナー。
0.5mgKOH/g≦OHVa≦30.0mgKOH/g (9)
0.5mgKOH/g≦OHVi≦30.0mgKOH/g (10) - 前記第一の樹脂の水酸基価をOHVaとし、前記第二の樹脂の水酸基価をOHViとしたとき、該OHVa及び該OHViが、下記式(11)を満たす、請求項1~5のいずれか一項に記載のトナー。
0mgKOH/g≦|OHVa-OHVi|≦20.0mgKOH/g (11) - 前記第二の樹脂の軟化点が、120℃~160℃である、請求項1~6のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記結着樹脂が、さらに第三の樹脂を含有し、
該第三の樹脂が、前記第一の樹脂及び前記第二の樹脂が結合した樹脂を含有する、請求項1~7のいずれか一項に記載のトナー。 - 示差走査熱量計を用いて測定された、前記トナーの無機成分を除いたテトラヒドロフラン不溶分の吸熱ピークのピーク温度が、55℃~80℃に存在し、
該吸熱ピークの吸熱量ΔHtが、3J/g~30J/gである、請求項1~9のいずれか一項に記載のトナー。 - 前記ビニル系樹脂が、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、p-フェニルスチレン、p-エチルスチレン、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-クロルスチレン、3,4-ジクロルスチレン、m-ニトロスチレン、o-ニトロスチレン、p-ニトロスチレン、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸-n-オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸-2-クロルエチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸-n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸-n-オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、4-(1-ヒドロキシ-1-メチルブチル)スチレン、及び4-(1-ヒドロキシ-1-メチルヘキシル)スチレンからなる群より選ばれた少なくとも一を含む重合性単量体の重合体である、請求項1~10のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記第一の樹脂のSP値をSP1(J/cm3)0.5、前記第二の樹脂のSP値をSP2(J/cm3)0.5、としたとき、
下記式の関係を満たすことを特徴とする請求項1~11のいずれか一項に記載のトナー。19.0≦SP1
0.3≦SP2-SP1≦1.3 - 前記トナー粒子はワックスを含有し、前記トナーの示差走査型熱量測定により測定される吸熱ピークの温度微分分布において、ワックスに由来する1stピーク及び2ndピークが存在し、該1stピークのピークトップ温度が70℃以上であり、該2ndピークは該1stピークに隣接し、該2ndピークのピークトップ温度が、該1stピークのピークトップ温度より高く、該1stピークと該2ndピークとの間の谷部の高さが0W/gより大きいことを特徴とする請求項1~12のいずれか一項に記載のトナー。
- トナー及び磁性キャリアを含有する二成分系現像剤であって、
該トナーが請求項1~13のいずれか一項に記載のトナーである二成分系現像剤。
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