JP7713358B2 - 静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Description
本発明は、耐ホットオフセット性及び耐久性に優れる静電荷像現像用トナーに関する。
〔1〕 トナー粒子を含む静電荷像現像用トナーであり、前記トナー粒子はコアシェル構造を有し、シェル部が、ポリエステル樹脂セグメントと、スチレン系化合物に由来する構成単位を含む付加重合樹脂セグメントと、ポリオルガノシロキサンセグメントとを含む、シリコーン変性非晶性複合樹脂を含有する、静電荷像現像用トナー。
〔2〕 以下の工程1~3を有する、〔1〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
工程1:水系媒体中で、コア部の結着樹脂を含有する樹脂粒子Xを凝集させて、凝集粒子1を得る工程、
工程2:工程1で得られた凝集粒子1に対して、シリコーン変性非晶性複合樹脂を含有する樹脂粒子Yを凝集させて、凝集粒子2を得る工程、
工程3:工程2で得られた凝集粒子2を昇温して融着し、融着粒子を得る工程
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう)はトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーであり、前記トナー粒子はコアシェル構造を有し、シェル部が、ポリエステル樹脂セグメントと、スチレン系化合物に由来する構成単位を含む付加重合樹脂セグメントと、ポリオルガノシロキサンセグメントとを含む、シリコーン変性非晶性複合樹脂(以下、複合樹脂Bともいう。)を含有する。
本発明によれば、耐ホットオフセット性及び耐久性に優れる静電荷像現像用トナーを提供することができる。
なお、耐久性とは、トナーが機械的な強度に優れ、現像機内で長期に撹拌されても、コアシェル構造が維持されることを意味する。
コアシェル構造を有するトナー粒子のシェル部が、シリコーン変性非晶性複合樹脂(複合樹脂B)を含有することで、トナー表面近傍にシリコーン鎖を存在させることができ、定着時の剥離性が良好となり、その結果、定着時の離型性が大きく改善し、耐ホットオフセット性に優れるものと考えられる。なお、後述するように、水系媒体中での凝集工程、融着工程を有する製造方法により製造する場合、トナー表面近傍にシリコーン鎖が存在するものの、最表面にはほとんど存在しないものと考えられる。
また、低表面張力であるシリコーンで変性したシリコーン変性非晶性複合樹脂をシェル部が含有することにより、融着時にシェル部がコア部に濡れ広がりやすくなり、シェル部が均一にコア部を覆うことで、コアシェル構造の形成が良好となり、その結果、耐久性が向上したものと考えられる。
樹脂が結晶性であるか非晶性であるかについては、結晶性指数により判定される。結晶性指数は、後述する実施例に記載の測定方法における、樹脂の軟化点と吸熱の最大ピーク温度との比(軟化点(℃)/吸熱の最大ピーク温度(℃))で定義される。結晶性樹脂とは、結晶性指数が0.6以上1.4以下のものである。非晶性樹脂とは、吸熱ピークが観測されないか、観測される場合は、結晶性指数が0.6未満又は1.4超のものである。結晶性指数は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。
明細書中、ポリエステル樹脂のカルボン酸成分には、その化合物のみならず、反応中に分解して酸を生成する無水物、及び各カルボン酸のアルキルエステル(アルキル基の炭素数1以上3以下)も含まれる。
「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%になる粒径である。
粒径分布の変動係数(以下、単に「CV値」ともいう)は、下記式で表される値である。下記式における体積平均粒径とは、測定された全ての粒子について、それぞれの粒径とその粒子の体積を掛けた値の合計値を、測定された粒子の総体積で除して得られる粒径である。
CV値(%)=[粒径分布の標準偏差(μm)/体積平均粒径(μm)]×100
「カルボン酸化合物」とは、そのカルボン酸のみならず、反応中に分解して酸を生成する無水物、及び各カルボン酸のアルキルエステル(アルキル基の炭素数1以上3以下)も含まれる。
「ビスフェノールA」とは、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンである。
「結着樹脂」とは、複合樹脂B、並びに後述する樹脂A及び樹脂Cを含むトナー中に含まれる樹脂成分を意味する。
トナー粒子はコアシェル構造を有し、シェル部がポリエステル樹脂セグメントと、スチレン系化合物に由来する構成単位を含む付加重合樹脂セグメントと、ポリオルガノシロキサンセグメントとを含む、シリコーン変性非晶性複合樹脂(複合樹脂B)を含有する。
コア部の結着樹脂は特に限定されないが、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合樹脂(以下、「樹脂A」ともいう)を含有することが好ましく、更に、結晶性ポリエステル樹脂(以下、「樹脂C」ともいう)を含有することが好ましい。
トナー粒子は、その他、離型剤、着色剤、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、老化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を含有していてもよい。
複合樹脂Bは、耐ホットオフセット性及び耐久性に優れるトナーを得る観点から、ポリエステル樹脂セグメントと、スチレン系化合物に由来する構成単位を含む付加重合樹脂セグメントと、ポリオルガノシロキサンセグメントとを含む、シリコーン変性非晶性複合樹脂(複合樹脂B)である。複合樹脂Bは、2価以上のアルコールを含むアルコール成分と、2価以上のカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分と、スチレン系化合物を含む原料モノマーと、ヒドロキシ基、カルボキシ基、又はエポキシ基を、片末端又は両末端に有する変性シリコーンとの反応物であることが好ましい。
アルコール成分は、2価以上のアルコールを含む。
2価以上のアルコールの含有量は、アルコール成分中、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上であり、そして、100質量%以下である。
2価以上のアルコールとしては、例えば、芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物、直鎖又は分岐の脂肪族ジオール、脂環式ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。これらの中でも、芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物、又は、直鎖若しくは分岐の脂肪族ジオールが好ましく、芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物がより好ましい。
(式中、OR1及びR2Oはオキシアルキレン基であり、R1及びR2はそれぞれ独立にエチレン基又はプロピレン基であり、x及びyはアルキレンオキシドの平均付加モル数を示し、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4以下である)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物である。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物としては、例えば、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物が挙げられる。これらの1種又は2種以上を用いてもよい。これらの中でも、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物、及びビスフェノールAのエチレンオキシド付加物の組合せが好ましい。
ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物と、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物とのモル比(ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物/ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物)は、好ましくは10/90以上、より好ましくは15/85以上、更に好ましくは20/80以上であり、そして、好ましくは90/10以下、より好ましくは70/30以下、更に好ましくは50/50以下、更に好ましくは35/65以下である。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む場合、その量は、アルコール成分中、好ましくは70mol%以上、より好ましくは90mol%以上、更に好ましくは95mol%以上であり、そして、100mol%以下であり、更に好ましくは100mol%である。
第2級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールの炭素数は、好ましくは3以上4以下である。
第2級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールとしては、例えば、1,2-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、2,3-ブタンジオールが挙げられる。
アルコール成分として、第2級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールを使用する場合、その量は、アルコール成分中、好ましくは70mol%以上、より好ましくは90mol%以上、更に好ましくは95mol%以上であり、そして、100mol%以下であり、更に好ましくは100mol%である。
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールが挙げられる。
これらアルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
カルボン酸成分は、2価以上のカルボン酸化合物を含む。
2価以上のカルボン酸化合物の含有量は、カルボン酸成分中、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上であり、そして、100質量%以下である。
2価以上のカルボン酸化合物としては、例えば、芳香族ジカルボン酸化合物、直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸化合物、脂環式ジカルボン酸化合物、3価以上の多価カルボン酸化合物が挙げられる。これらの中でも、芳香族ジカルボン酸化合物が好ましい。
芳香族ジカルボン酸化合物の量は、カルボン酸成分中、好ましくは30mol%以上、より好ましくは60mol%以上、更に好ましくは80mol%以上、更に好ましくは85mol%以上であり、そして、好ましくは99mol%以下、より好ましくは97mol%以下、更に好ましくは95mol%以下である。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸化合物としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸、又は、これらの無水物若しくは炭素数1以上3以下のアルキルエステルが挙げられる。
炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸としては、例えば、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸が挙げられる。これらの中でも、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸、又はこれらの無水物が好ましい。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸化合物を含む場合、その量は、カルボン酸成分中、好ましくは2mol%以上、より好ましくは3mol%以上、更に好ましくは5mol%以上であり、そして、好ましくは30mol%以下、より好ましくは20mol%以下、更に好ましくは10mol%以下である。
3価以上の多価カルボン酸化合物を含む場合、3価以上の多価カルボン酸化合物の量は、カルボン酸成分中、好ましくは1mol%以上、より好ましくは5mol%以上、更に好ましくは8mol%以上であり、そして、好ましくは35mol%以下、より好ましくは30mol%以下である。
これらのカルボン酸化合物は、1種又は2種以上を用いてもよい。
付加重合セグメントは、スチレン系化合物に由来する構成単位を含み、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合物であることが好ましい。
スチレン系化合物としては、例えば、無置換又は置換スチレンが挙げられる。スチレンに置換される置換基としては、例えば、炭素数1以上5以下のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルコキシ基、スルホン酸基又はその塩が挙げられる。
スチレン系化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、スチレンスルホン酸又はその塩が挙げられる。これらの中でも、スチレンが好ましい。
付加重合樹脂セグメントの原料モノマー中、スチレン系化合物の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは75質量%以上であり、そして、100質量%以下であり、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
(メタ)アクリル酸アルキルにおけるアルキル基の炭素数は、好ましくは1以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは6以上であり、そして、好ましくは24以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは20以下である。
(メタ)アクリル酸アルキルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸(イソ)プロピル、(メタ)アクリル酸(イソ又はターシャリー)ブチル、(メタ)アクリル酸(イソ)アミル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸(イソ)オクチル、(メタ)アクリル酸(イソ)デシル、(メタ)アクリル酸(イソ)ドデシル、(メタ)アクリル酸(イソ)パルミチル、(メタ)アクリル酸(イソ)ステアリル、(メタ)アクリル酸(イソ)ベヘニル等が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル又は(メタ)アクリル酸ステアリル、より好ましくはアクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、更に好ましくはアクリル酸2-エチルヘキシルである。
なお、「(イソ又はターシャリー)」及び「(イソ)」は、これらの接頭辞が存在する場合としない場合の双方を意味し、これらの接頭辞が存在しない場合には、ノルマルを示す。また、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸又はメタクリル酸を示す。
付加重合樹脂セグメントの原料モノマー中における、スチレン系化合物と(メタ)アクリル酸エステルとの総量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、更に好ましくは100質量%である。
「両反応性モノマー由来の構成単位」とは、両反応性モノマーの官能基、付加重合性基が反応した単位を意味する。
付加重合性基としては、例えば、炭素-炭素不飽和結合(エチレン性不飽和結合)が挙げられる。
両反応性モノマーとしては、例えば、分子内に、水酸基、カルボキシ基、エポキシ基、第1級アミノ基及び第2級アミノ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する付加重合性モノマーが挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から、水酸基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する付加重合性モノマーが好ましく、カルボキシ基を有する付加重合性モノマーがより好ましい。
カルボキシ基を有する付加重合性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸が挙げられる。これらの中でも、重縮合反応と付加重合反応の双方の反応性の観点から、アクリル酸、メタクリル酸が好ましく、アクリル酸がより好ましい。
両反応性モノマーがカルボキシ基を有する付加重合性モノマーである場合、両反応性モノマー由来の構成単位の量は、複合樹脂Bのポリエステル樹脂セグメントのアルコール成分100mol部に対して、好ましくは1mol部以上、より好ましくは3mol部以上、更に好ましくは5mol部以上であり、そして、好ましくは30mol部以下、より好ましくは20mol部以下、更に好ましくは10mol部以下である。
複合樹脂Bは、ポリオルガノシロキサンセグメントを含む。複合樹脂Bの製造に用いられる変性シリコーンは、アルコール成分及びカルボン酸成分の少なくともいずれかと反応する観点、並びに耐ホットオフセット性及び耐久性に優れる静電荷像現像用トナーを得る観点から、好ましくは、ヒドロキシ基、カルボキシ基、又はエポキシ基を、側鎖、片末端又は両末端に有する変性シリコーンであり、より好ましくは片末端又は両末端に有する変性シリコーンである。
〔式中、Rはそれぞれ独立に炭素数1以上6以下の炭化水素基であり、R’はそれぞれ独立に炭素数1以上10以下のアルキレン基であり、R’’はそれぞれ独立に炭素数1以上10以下の炭化水素基であり、Xはそれぞれ独立にヒドロキシ基、ヒドロキシアルキルオキシ基、カルボキシ基、カルボキシアルキルオキシ基、エポキシ基、グリシジル基、グリシジルオキシ基、又は脂環式エポキシ基であり、sは1以上3以下の整数であり、tは0以上3以下の整数であり、nは5以上300以下の整数である。〕で表される変性シリコーンである。
Rの炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、フェニル基が挙げられる。これらの中でも、メチル基が好ましい。
R’のアルキレン基の炭素数は、10以下、好ましくは8以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは4以下、更に好ましくは3以下であり、そして、好ましくは1以上、より好ましくは2以上である。
R’のアルキレン基としては、例えば、メタンジイル基、エタン-1,2-ジイル基、エタン-1,1-ジイル基、n-プロパン-1,3-ジイル基、n-プロパン-1,2-ジイル基、2-メチルエタン-1,2-ジイル基、1,4-n-ブチル基、1,2-tert-ブチル基、1,5-ペンチル基が挙げられる。これらの中でも、エタン-1,2-ジイル基、n-プロパン-1,3-ジイル基、n-プロパン-1,2-ジイル基が好ましく、n-プロパン-1,2-ジイル基がより好ましい。
R’’の炭化水素基の炭素数は、10以下、好ましくは8以下、より好ましくは6以下、更に好ましくは4以下、更に好ましくは3以下、更に好ましくは2以下、更に好ましくは1である。
R’’の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ベンジル基が挙げられる。
Xは、ヒドロキシ基、ヒドロキシアルキルオキシ基、カルボキシ基、カルボキシアルキルオキシ基、エポキシ基、グリシジル基、グリシジルオキシ基、又は脂環式エポキシ基である。ヒドロキシアルキルオキシ基及びヒドロキシアルキルオキシ基は複数のヒドロキシ基を有していてもよい。カルボキシアルキルオキシ基は複数のカルボキシ基を有していてもよい。
sは、3以下、好ましくは2以下、より好ましくは1である。
tは、3以下、好ましくは2以下、より好ましくは0又は1である。
nは、300以下、好ましくは200以下、より好ましくは100以下、更に好ましくは50以下であり、そして、5以上、好ましくは8以上、より好ましくは10以上である。
変性シリコーンの数平均分子量(Mn)は、好ましくは500以上、より好ましくは700以上、更に好ましくは1,000以上であり、そして、好ましくは10,000以下、より好ましくは5,000以下、更に好ましくは4,000以下、更に好ましくは3,000以下である。
変性シリコーンの動粘度は、全自動微量動粘度計(ビスコテック株式会社製)を用い、25℃における動粘度を測定する。
なお、官能基当量とは、官能基1モルあたりの変性シリコーンの質量を意味する。
つまり、変性シリコーン(a)は、好ましくは、式(1a):
〔式中、R、R’、R’’、s、t及びnは、前述の式(1)と同定義である。X1はそれぞれ独立にヒドロキシ基、又はヒドロキシアルキルオキシ基である。〕で表される変性シリコーンである。
ヒドロキシアルキルオキシ基は複数のヒドロキシ基を有していてもよい。ヒドロキシアルキル基の炭素数は、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは6以下である。
R’X1で表される基は、例えば、下記の置換基2a-1~2a-3が挙げられる。これらの中でも、置換基2a-1又は置換基2a-2が好ましく、置換基2a-1がより好ましい。*はSiとの結合部位である。
また、変性シリコーン(a)は、耐久性をより向上させる観点から、ヒドロキシ基を、片末端に有することが好ましい。つまり、変性シリコーン(a)は、耐久性をより向上させる観点から、片末端に、R’X1で表される基を1つずつ有する。すなわち、上記式(1a)において、sが0、tが1である。
変性シリコーン(a)としては、例えば、両末端カルビノール変性シリコーン(市販品としては、例えば「X-22-160AS」、「KF-6000」、「KF-6001」、「KF-6002」、「KF-6003」(以上、信越化学工業株式会社製))、片末端カルビノール変性シリコーン(市販品としては、例えば「X-22-170BX」、「X-22-170DX」、「X-22-176DX」、「X-22-176GX-A」(以上、信越化学工業株式会社製))が挙げられる。
つまり、変性シリコーン(b)は、
好ましくは、式(1b):
〔式中、R、R’、R’’、s、t及びnは、前述の式(1)と同定義である。X2はそれぞれ独立にエポキシ基、グリシジル基、グリシジルオキシ基、又は脂環式エポキシ基である。〕で表される変性シリコーンである。
R’X2で表される基は、例えば、下記の置換基2b-1~2b-3が挙げられる。これらの中でも、置換基2b-1が好ましい。
変性シリコーン(b)は、耐ホットオフセット性をより向上させる観点から、エポキシ基を、両末端に有することが好ましい。つまり、変性シリコーン(b)は、耐ホットオフセット性をより向上させる観点から、両末端に、R’X2で表される基1つずつを有する。すなわち、上記式(1b)において、s及びtが1である。
変性シリコーン(b)としては、例えば、両末端エポキシ変性シリコーン(市販品としては、「KF-105」、「X-22-163A」、「X-22-163B」、「X-22-163C」、「X-22-169AS」、「X-22-169B」(以上、信越化学工業株式会社製))、片末端エポキシ変性シリコーン(市販品としては、「X-22-173BX」、「X-22-173DX」(以上、信越化学工業株式会社製))が挙げられる。
つまり、変性シリコーン(c)が、好ましくは、式(1c):
〔式中、R、R’、R’’、s、t及びnは、前述の式(1)と同定義である。X3はそれぞれ独立にカルボキシ基、又はカルボキシアルキルオキシ基である。〕で表される変性シリコーンである。
R’X3で表される基は、例えば、下記の置換基2c-1が挙げられる。
変性シリコーン(c)としては、例えば、両末端カルボキシ変性シリコーン(市販品としては、「X-22-162C」、「BY16-750」(信越化学工業株式会社製))、片末端カルボキシ変性シリコーン(市販品としては、「X-22-3710」(信越化学工業株式会社製))が挙げられる。
なお、変性シリコーンが、ヒドロキシ基又はカルボキシ基を有する場合、アルコール成分又はカルボン酸成分とも理解し得るが、ヒドロキシ基又はカルボキシ基を有する化合物が、シリコーン骨格を含む場合には、変性シリコーンとする。例えば、アルコール成分及びカルボン酸成分の合計量を算出する際には、ヒドロキシ基又はカルボキシ基を有する変性シリコーンは、これらの合計量に含めない。
複合樹脂Bの数平均分子量は、優れた耐ホットオフセット性を得る観点から、好ましくは800以上、より好ましくは1,500以上、更に好ましくは2,500以上であり、そして、優れた低温定着性を得る観点から、好ましくは30,000以下、より好ましくは20,000以下、更に好ましくは10,000以下、更に好ましくは5,000以下、更に好ましくは4,000以下である。
なお、複合樹脂Bを2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた数平均分子量、酸価、水酸基価、軟化点、ガラス転移温度の値がそれぞれ前述の範囲内であることが好ましい。
工程Aの後に工程Bを行ってもよいし、工程Bの後に工程Aを行ってもよく、工程Aと工程Bとを同時に行ってもよい。
工程Aにおいて、カルボン酸成分の一部を重縮合反応に供し、次いで工程Bを実施した後に、カルボン酸成分の残部を重合系に添加し、工程Aの重縮合反応及び両反応性モノマー又は両反応性モノマーに由来する構成部位が有するカルボキシ基との重縮合反応を更に進める方法が好ましい。
また、重縮合にフマル酸等の不飽和結合を有するモノマーを使用する際には、必要に応じてアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上0.5質量部以下のラジカル重合禁止剤を用いてもよい。ラジカル重合禁止剤としては、例えば、4-tert-ブチルカテコールが挙げられる。
重縮合反応の温度は、好ましくは120℃以上、より好ましくは160℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下である。なお、重縮合は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
ラジカル重合開始剤の使用量は、付加重合樹脂セグメントの原料モノマー100質量部に対して、好ましくは1質量部以上20質量部以下である。
付加重合の温度は、好ましくは110℃以上、より好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは230℃以下、より好ましくは220℃以下、更に好ましくは210℃以下である。
また、シェル部の全体における複合樹脂Bの含有量は、耐ホットオフセット性及び耐久性をより向上させる観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上であり、そして、100質量%以下であり、更に好ましくは100質量%である。
<スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合樹脂(樹脂A)>
樹脂Aは、スチレン系化合物を含む原料モノマーを付加重合反応させることにより得られた付加重合樹脂である。
スチレン系化合物としては、例えば、無置換又は置換スチレンが挙げられる。スチレンに置換される置換基としては、例えば、炭素数1以上5以下のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルコキシ基、スルホン酸基又はその塩が挙げられる。
スチレン系化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、スチレンスルホン酸又はその塩が挙げられる。これらの中でも、スチレンが好ましい。
(メタ)アクリル酸アルキルにおけるアルキル基の炭素数は、好ましくは1以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは6以上であり、そして、好ましくは24以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは20以下である。
(メタ)アクリル酸アルキルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸(イソ)プロピル、(メタ)アクリル酸(イソ又はターシャリー)ブチル、(メタ)アクリル酸(イソ)アミル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸(イソ)オクチル、(メタ)アクリル酸(イソ)デシル、(メタ)アクリル酸(イソ)ドデシル、(メタ)アクリル酸(イソ)パルミチル、(メタ)アクリル酸(イソ)ステアリル、(メタ)アクリル酸(イソ)ベヘニル等が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル又は(メタ)アクリル酸ステアリル、より好ましくはアクリル酸n-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、更に好ましくはアクリル酸n-ブチルである。
なお、「(イソ又はターシャリー)」及び「(イソ)」は、これらの接頭辞が存在する場合としない場合の双方を意味し、これらの接頭辞が存在しない場合には、ノルマルを示す。また、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸又はメタクリル酸を示す。
樹脂Aの原料モノマー中における、スチレン系化合物と(メタ)アクリル酸エステルとの総量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、更に好ましくは100質量%である。
付加重合反応の温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは110℃以上、更に好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは230℃以下、更に好ましくは210℃以下である。
樹脂Aは、非晶性樹脂であることが好ましく、樹脂Aのガラス転移温度は、耐ホットオフセット性及び耐久性の観点から、好ましくは35℃以上、より好ましくは40℃以上、更に好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下である。
トナー粒子のコア部は、上述した樹脂Aに加え、結晶性ポリエステル樹脂(樹脂C)を含有することも好ましい。
樹脂Cは、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分の重縮合物である結晶性ポリエステル樹脂である。
アルコール成分としては、α,ω-脂肪族ジオールが好ましい。
α,ω-脂肪族ジオールの炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは6以上であり、そして、好ましくは16以下、より好ましくは14以下、更に好ましくは12以下である。
α,ω-脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオールが挙げられる。これらの中でも、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオールが好ましく、1,10-デカンジオールがより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸の炭素数は、好ましくは4以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは10以上であり、そして、好ましくは14以下、より好ましくは12以下である。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸が挙げられる。これらの中でも、セバシン酸、テトラデカン二酸が好ましく、セバシン酸がより好ましい。これらのカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
重縮合の際には、必要に応じて、上述したエステル化触媒を上述した量で使用してもよく、上述したエステル化助触媒を上述した量で使用してもよい。
また、重縮合にフマル酸等の不飽和結合を有するモノマーを使用する際には、必要に応じて上述したラジカル重合禁止剤を上述した量で用いてもよい。
重縮合反応の温度は、好ましくは120℃以上、より好ましくは160℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下である。なお、重縮合は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
樹脂Cの軟化点は、トナーの耐ホットオフセット性の観点から、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは80℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下、更に好ましくは100℃以下、更に好ましくは95℃以下である。
樹脂Cの融点は、トナーの耐ホットオフセット性の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下、更に好ましくは85℃以下、更に好ましくは80℃以下である。
トナー粒子のコア部は、樹脂Aに代わり、又は、樹脂A及び樹脂Cと共に、非晶性ポリエステル系樹脂を含有してもよい。
非晶性ポリエステル系樹脂は、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分の重縮合物を含む非晶性ポリエステル系樹脂である。
非晶性ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、変性されたポリエステル樹脂が挙げられる。変性されたポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂のウレタン変性物、ポリエステル樹脂のエポキシ変性物、ポリエステル樹脂セグメントと付加重合樹脂セグメントとを含む複合樹脂が挙げられる。これらの中でも、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合物であるポリエステル樹脂、又はアルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合物であるポリエステル樹脂セグメントと、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合物である付加重合樹脂セグメントとを含む、非晶性複合樹脂であることが好ましい。
非晶性ポリエステル系樹脂としては、特開2021-085937号公報に記載の非晶性樹脂Aが例示される。
本実施形態において、トナー粒子は、着色剤を含有することが好ましく、コア部が着色剤を含有することがより好ましい。
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、顔料等の全てを使用することができる。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、フタロシアニンブルー(例えば、ピグメントブルー15:3)、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、ジスアゾイエロー(例えば、ピグメントイエロー155)が挙げられる。トナーは、黒トナー、黒以外のカラートナーのいずれであってもよい。
着色剤の含有量は、トナー粒子中、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは4質量%以上であり、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
本実施形態において、トナー粒子は離型剤を含有することが好ましく、コア部が離型剤を含有することがより好ましい。
離型剤としては、例えば、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンポリエチレン共重合体ワックス;マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の炭化水素系ワックス又はそれらの酸化物;カルナウバワックス、モンタンワックス又はそれらの脱酸ワックス、脂肪酸エステルワックス等のエステル系ワックス;脂肪酸アミド類、脂肪酸類、高級アルコール類、脂肪酸金属塩が挙げられる。これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。
離型剤の融点は、好ましくは60℃以上、より好ましくは65℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、そして、好ましくは150℃以下、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは100℃以下である。
なお、離型剤を2種以上組み合わせて使用する場合は、それぞれのワックスの融点が、前述の範囲内であることが好ましい。
上述のコアシェル構造を有するトナー粒子を有するトナーは、以下の工程1~3を有する方法により得ることが好ましい。
工程1:水系媒体中で、コア部の結着樹脂を含有する樹脂粒子Xを凝集させて、凝集粒子1を得る工程、
工程2:工程1で得られた凝集粒子1に対して、シリコーン変性非晶性複合樹脂(樹脂B)を含有する樹脂粒子Yを凝集させて、凝集粒子2を得る工程、
工程3:工程2で得られた凝集粒子2を昇温して融着し、融着粒子を得る工程
工程1では、水系媒体中で、樹脂粒子Xを凝集させて、凝集粒子1を得る。ここで、樹脂粒子Xが樹脂Aを含有するか、又は、樹脂A及び樹脂Cを含有することが好ましく、更に非晶性ポリエステル系樹脂を含有してもよい。
また、樹脂粒子Xに加えて、着色剤粒子、離型剤粒子を凝集させることが好ましく、樹脂粒子Xを含む樹脂粒子分散液と、着色剤粒子を含有する着色剤粒子分散液と、離型剤粒子を含有する離型剤粒子分散液を混合して、これらの粒子を凝集させることがより好ましい。
樹脂粒子Xの分散液は、転相乳化法により得ることが好ましい。
着色剤粒子は、着色剤粒子の分散液として、樹脂粒子と混合して凝集させることで、凝集粒子1に含有させることが好ましい。着色剤粒子分散液は、着色剤と水系媒体とを、ホモジナイザー、超音波分散機等の分散機を用いて分散して得ることが好ましい。当該分散は、着色剤の分散安定性を向上させる観点から、ポリマー分散剤又は界面活性剤の存在下で行うことが好ましい。着色剤粒子分散液の調製方法としては、例えば、特開2021-085914号公報に記載された方法が参照される。
離型剤粒子は、離型剤粒子の分散液として、樹脂粒子分散液及び着色剤分散液と混合し、凝集させることで、凝集粒子に含有させることが好ましい。
離型剤粒子の分散液は、界面活性剤を用いて得ることも可能であるが、離型剤と樹脂粒子Pとを混合して得ることが好ましい。離型剤と樹脂粒子Pを用いて離型剤粒子を調製することで、樹脂粒子Pにより離型剤粒子が安定化され、界面活性剤を使用しなくても離型剤を水系媒体中に分散させることが可能となる。離型剤粒子の分散液中では、離型剤粒子の表面に樹脂粒子Pが多数付着した構造を有していると考えられる。
離型剤を分散する樹脂粒子Pを構成する樹脂は、好ましくはポリエステル系樹脂であり、ポリエステル樹脂セグメントと付加重合樹脂セグメントを有する複合樹脂Dを用いることがより好ましい。離型剤粒子分散液及び複合樹脂Dについては、特開2021-026129号公報が参照される。
工程2で使用する樹脂粒子Yの分散液は、転相乳化法により得ることが好ましい。
また、上記工程3の後に、後処理工程を行ってもよく、単離することによってトナー粒子を得ることが好ましい。工程3で得られた粒子は、水系媒体中に存在するため、まず、固液分離を行った後に、必要に応じて洗浄を行い、乾燥を行うことが好ましい。
乾燥等を行うことによって得られたトナー粒子を静電荷像現像用トナーとしてそのまま用いることもできるが、後述のようにトナー粒子の表面を処理したものを静電荷像現像用トナーとして用いることが好ましい。
トナー粒子の体積中位粒径(D50)は、トナーの生産性を向上させる観点、並びにトナーの耐ホットオフセット性及び耐久性の観点から、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上、更に好ましくは5μm以上であり、そして、好ましくは10μm以下、より好ましくは8μm以下、更に好ましくは7μm以下である。
トナー粒子のCV値は、トナーの生産性を向上させる観点から、好ましくは12%以上、より好ましくは16%以上、更に好ましくは20%以上であり、そして、高画質の画像を得る観点から、好ましくは36%以下、より好ましくは34%以下、更に好ましくは32%以下である。
トナー粒子の円形度は、トナーの耐ホットオフセット性及び耐久性の観点から、好ましくは0.955以上、より好ましくは0.960以上、更に好ましくは0.965以上であり、そして、好ましくは0.990以下、より好ましくは0.985以下、更に好ましくは0.980以下である。
前記トナー粒子を静電荷像現像用トナーとしてそのまま用いることもできるが、流動化剤等を外添剤としてトナー粒子表面に添加処理したものを静電荷像現像用トナーとして使用することが好ましい。
外添剤としては、疎水性シリカ、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、酸化セリウム微粒子、カーボンブラック等の無機微粒子及びポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー微粒子等が挙げられ、これらの中でも、疎水性シリカが好ましい。
外添剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、粒径が異なる同種の外添剤を併用してもよい。
外添剤を用いてトナー粒子の表面処理を行う場合、外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4.5質量部以下、更に好ましくは4質量部以下である。
上述のようにして得られた静電荷像現像用トナーは、一成分系現像剤として、又はキャリアと混合して二成分系現像剤として使用することができる。
なお、「アルキレンオキシド(X)」等の標記において、かっこ内の数値Xは、アルキレンオキシドの平均付加モル数を意味する。
〔樹脂の酸価〕
樹脂の酸価は、JIS K 0070:1992に記載の中和滴定法に従って測定した。ただし、測定溶媒をクロロホルムとした。
(1)軟化点
フローテスター「CFT-500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(2)結晶性指数
示差走査熱量計「Q100」(ティー エイ インスツルメント ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで試料をそのまま1分間静止させ、その後、昇温速度10℃/minで180℃まで昇温し熱量を測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度(1)として、(軟化点(℃))/(吸熱の最大ピーク温度(1)(℃))により、結晶性指数を求めた。
(3)融点及びガラス転移温度
示差走査熱量計「Q100」(ティー エイ インスツルメント ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度(2)とした。結晶性樹脂の時には該ピーク温度を融点とした。
また、非晶性樹脂の場合にピークが観測されるときはそのピークの温度を、ピークが観測されずに段差が観測されるときは該段差部分の曲線の最大傾斜を示す接線と該段差の低温側のベースラインの延長線との交点の温度をガラス転移温度とした。
以下の方法により、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により分子量分布を測定し、数平均分子量及び重量平均分子量を求める。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、試料をテトラヒドロフランに、25℃で溶解させる。次いで、この溶液をポアサイズ0.2μmのフッ素樹脂フィルター「DISMIC-25JP」(アドバンテック東洋株式会社製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とする。
(2)分子量測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてテトラヒドロフランを、毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させる。そこに試料溶液100μLを注入して測定を行う。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出する。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン「A-500」(5.0×102)、「A-1000」(1.01×103)、「A-2500」(2.63×103)、「A-5000」(5.97×103)、「F-1」(1.02×104)、「F-2」(1.81×104)、「F-4」(3.97×104)、「F-10」(9.64×104)、「F-20」(1.90×105)、「F-40」(4.27×105)、「F-80」(7.06×105)、「F-128」(1.09×106)(以上、東ソー株式会社製)を標準試料として作成したものを用いる。
測定装置:「HLC-8220GPC」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「GMHXL」+「G3000HXL」(以上、東ソー株式会社製)
示差走査熱量計「Q100」(ティー エイ インスツルメント ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温した後、200℃から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで、試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定し、吸熱の最大ピーク温度を融点とした。
(1)測定装置:レーザー回折型粒径測定機「LA-920」(株式会社堀場製作所製)
(2)測定条件:測定用セルに試料分散液をとり、蒸留水を加え、吸光度が適正範囲になる濃度で体積中位粒径D50及び体積平均粒径Dvを測定した。また、CV値は次の式に従って算出した。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径Dv)×100
赤外線水分計「FD-230」(株式会社ケツト科学研究所製)を用いて、測定試料5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分、水分量の変動幅0.05%)にて、水分(質量%)を測定した。固形分濃度は次の式に従って算出した。
固形分濃度(質量%)=100-水分(質量%)
凝集粒子の体積中位粒径D50は、次のとおり測定した。
・測定機:「コールターマルチサイザー(登録商標)III」(ベックマンコールター株式会社製)
・アパチャー径:50μm
・解析ソフト:「マルチサイザー(登録商標)IIIバージョン3.51」(ベックマンコールター株式会社製)
・電解液:「アイソトン(登録商標)II」(ベックマンコールター株式会社製)
・測定条件:試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、改めて3万個の粒子を測定し、その粒径分布から体積中位粒径D50を求めた。
次の条件で融着粒子の円形度を測定した。
・測定装置:フロー式粒子像分析装置「FPIA-3000」(シスメックス株式会社製)
・分散液の調製:融着粒子の分散液を固形分濃度が0.001~0.05質量%になるように脱イオン水で希釈して調製した。
・測定モード:HPF測定モード
トナー粒子の体積中位粒径D50は、次のとおり測定した。
測定装置、アパチャー径、解析ソフト、電解液は、前述の凝集粒子の体積中位粒径D50の測定で用いたものと同様のものを用いた。
・分散液:ポリオキシエチレンラウリルエーテル「エマルゲン(登録商標)109P」(花王株式会社製、HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)=13.6)を前記電解液に溶解させ、濃度5質量%の分散液を得た。
・分散条件:前記分散液5mLに乾燥後のトナー粒子の測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、前記電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製した。
・測定条件:前記試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、その粒径分布から体積中位粒径D50及び体積平均粒径DVを求めた。
また、CV値(%)は次の式に従って算出した。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径DV)×100
〔トナーの高温定着性(耐ホットオフセット性)〕
上質紙「J紙A4サイズ」(富士ゼロックス株式会社製)に市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」(株式会社沖データ製)を用いて、トナーの紙上の付着量が0.30±0.01mg/cm2となるベタ画像をA4紙の上端から5mmの余白部分を残し、50mmの長さで定着させずに出力した。
次に、温度及び回転速度可変の外部定着器を使用し、外部定着器の温度を130℃にし、A4縦方向に1枚あたり4秒の速度でトナーを定着させ、印刷物を得た。定着器の温度が130℃においては、ホットオフセットが発生していないことを目視で確認した。
同様の方法で定着器の温度を130℃から5℃ずつ上げて、トナーを定着させ印刷物を得、ホットオフセットの発生を目視で確認した。本試験をホットオフセットが発生する温度まで実施した。
なお、ホットオフセットとは定着温度を高温にした場合に、未定着画像上のトナーの粘弾性が低下すること、又は高温下で離型性が良好でなくなるために、定着ローラーにトナーが付着する現象を指す。ホットオフセットの発生は定着ローラーが一周した際に、再度、紙上にトナーが付着するか否かで判断することができ、本試験では、定着ローラーの周囲長が87mmであることから、ベタ画像上端から87mmの部分にトナー付着があるか否かで判断した。
ホットオフセット発生温度とは、ホットオフセットが発生し始める温度を指す。ここでは、ホットオフセット発生温度より5℃低い温度を、ホットオフセットが発生しない最高温度とした。
なお、ホットオフセット発生温度の評価において、評価温度5℃の差はトナーの定着性、特に耐ホットオフセット性に明確に差が認められる。
現像ローラを目視で見ることができるように改造したIDカートリッジを備えた市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」(株式会社沖データ製)のIDカートリッジにトナーを実装し、温度30℃、相対湿度80%の条件下で、70r/min(36枚/分相当)で空回し運転を行い、現像ローラ表面のスジムラの発生を目視にて2時間置きに観察し、スジムラが発生するまでの時間を測定した。「スジムラが発生した時間-2時間」の時間をスジムラ発生時間とし、耐久性の指標とした。数値が大きいほど、耐久性に優れていることを表す。
なお、スジムラとは現像ローラ上に付着しているトナー量にばらつきが発生している状態のことをいい、スジムラの発生により、印刷の際に画像濃度に濃淡が発生する。
〔非晶性樹脂Aの製造〕
製造例A1(樹脂A-1の製造)
温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー、滴下ロート及び窒素導入管を装備した内容積10Lの四つ口フラスコに、キシレン2Lを入れ、滴下ロートに、スチレン880g、n-ブチルアクリレート220g、及びラジカル重合開始剤ジブチルパーオキシド100gを入れた。窒素雰囲気下、撹拌しながらキシレンを135℃に昇温し、滴下ロート内の混合物を1時間かけて滴下した。その後、200℃まで昇温し、200℃で2時間保持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持し、キシレンを除去して樹脂A-1を得た。物性を表1に示す。
製造例B1(樹脂B-1)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキシド(2.2)付加物1,046g、ビスフェノールAのエチレンオキシド(2.2)付加物3,076g、テレフタル酸1,716g、シリコーン「X-22-170BX」(信越化学工業株式会社製)371gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、160℃に昇温し、160℃に保持した状態で、スチレン1,116g、2-エチルヘキシルアクリレート245g、アクリル酸27g、及びジブチルパーオキシド54gの混合物を1時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持した後、200℃まで昇温し、更にフラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)30g、3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸3.0gを加え、235℃に昇温し、235℃で8時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、190℃まで冷却し、トリメリット酸無水物215gを加え、210℃まで10℃/hrで昇温し、その後、4kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂B-1を得た。物性を表2に示す。
原料組成を表2に示すように変更した以外は製造例B1と同様にして、樹脂B-2~B-4、B-81、B-82を得た。物性を表2に示す。
・X-22-170BX:変性シリコーンオイル「X-22-170BX」(片末端にカルビノール基を有するシリコーン[前述のシリコーン(a)(片末端のみが式(2a-1)で表される基である)]、動粘度(25℃)40mm2/s、数平均分子量Mn1,900、重量平均分子量Mw3,500、官能基当量2,800g/mol、信越化学工業株式会社製)
・KF-6001:変性シリコーンオイル「KF-6001」(両末端にカルビノール基を有するシリコーン[前述のシリコーン(a)(両末端が式(2a-1)で表される基である)]、動粘度(25℃)45mm2/s、数平均分子量Mn1,800、重量平均分子量Mw2,700、官能基当量900g/mol、信越化学工業株式会社製)
・KF96-100cs:未変性シリコーンオイル「KF96-100cs」(シリコーンオイル、動粘度(25℃)100mm2/s、信越化学工業株式会社製)
なお、変性シリコーン及び未変性シリコーンの動粘度及び官能基当量は、各製品のカタログ値を採用した。
製造例C1(樹脂C-1の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、1,10-デカンジオール3,416g及びセバシン酸4,084gを入れ、撹拌しながら、135℃に昇温し、135℃で3時間保持した後、135℃から200℃まで10時間かけて昇温した。その後、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)23gを加え、更に200℃にて1時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaの減圧下にて1時間保持し、結晶性ポリエステル樹脂C-1を得た。物性を表3に示す。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキシド(2.2)付加物4,313g、テレフタル酸818g、コハク酸727g、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)30g、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸(没食子酸)3.0gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で5時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、160℃まで冷却し、160℃に保持した状態で、スチレン2,756g、メタクリル酸ステアリル689g、アクリル酸142g、及びジブチルパーオキシド413gの混合物を1時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持した後、200℃まで昇温し、更にフラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂D-1を得た。得られた樹脂D-1の軟化点は91℃、ガラス転移温度は42℃、結晶化指数は1.8であった。
製造例X1(樹脂粒子分散液X-1の製造)
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた内容積3Lの容器に、樹脂A-1を160g、樹脂C-1を40g、酢酸エチルを110g、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」(花王株式会社製、アニオン性界面活性剤)を40g入れ、70℃にて2時間かけて溶解させた。得られた溶液に、70℃の脱イオン水760gを添加し、超音波ホモジナイザー「UP-400S」(ヒールシャー社製)を用いて、出力350Wで30分間分散処理を行った。その後、70℃に保持したまま、酢酸エチルを減圧留去し、脱イオン水を加え、固形分濃度を20質量%に調整し、樹脂粒子分散液X-1を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径D50は0.24μm、CV値は30%であった
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた内容積3Lの容器に、樹脂B-1を300g、メチルエチルケトン300g、及び脱イオン水41gの混合溶媒を入れ、73℃にて2時間かけて樹脂を溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を、樹脂の酸価に対して中和度55モル%になるように添加して、30分撹拌した。
次いで、73℃に保持したまま、280r/min(周速度88m/min)で撹拌しながら、脱イオン水600gを60分かけて添加し、転相乳化した。継続して73℃に保持したまま、メチルエチルケトンを減圧下で留去し水系分散体を得た。その後、280r/min(周速度88m/min)で撹拌を行いながら水系分散体を30℃に冷却した後、固形分濃度が20質量%になるように脱イオン水を加えることにより、樹脂粒子分散液Y-1を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径D50及びCV値を表4に示す。
使用する樹脂の種類を表4に示すように変更した以外は、製造例Y1と同様にして、樹脂粒子分散液Y-2~Y-4、Y-81~Y-82を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径D50及びCV値を表4に示す。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた内容積3Lの容器に、樹脂D-1を200g及びメチルエチルケトン200gを入れ、73℃にて2時間かけて樹脂を溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を、樹脂の酸価に対して中和度60モル%になるように添加して、30分撹拌した。
次いで、73℃に保持したまま、280r/min(周速度88m/min)で撹拌しながら、脱イオン水700gを50分かけて添加し、転相乳化した。継続して73℃に保持したまま、メチルエチルケトンを減圧下で留去し水系分散体を得た。その後、280r/min(周速度88m/min)で撹拌を行いながら水系分散体を30℃に冷却した後、固形分濃度が20質量%になるように脱イオン水を加えることにより、樹脂粒子分散液P-1を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径D50は0.09μm、CV値は23%であった。
製造例W1(離型剤粒子分散液W-1の製造)
内容積1Lのビーカーに、脱イオン水120g、樹脂粒子分散液P-1 86g、及びパラフィンワックス「HNP-9」(日本精蝋株式会社製、融点75℃)40gを添加し、90~95℃に温度を保持して溶融させ、撹拌し、溶融混合物を得た。
得られた溶融混合物を更に90~95℃に温度を保持しながら、超音波ホモジナイザー「US-600T」(株式会社日本精機製作所製)を用いて、20分間分散処理した後に室温(20℃)まで冷却した。脱イオン水を加え、固形分濃度を20質量%に調整し、離型剤粒子分散液W-1を得た。分散液中の離型剤粒子の体積中位粒径D50は0.47μm、CV値は27%であった。
製造例E1(付加重合体E-1の合成)
表5に示す種類及び量の原料モノマーを混合し、モノマー総量100gのモノマー混合液を調製した。
窒素導入管、滴下ロート、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、メチルエチルケトン18g、2-メルカプトエタノール0.03g、及び前記モノマー混合液の10質量%を入れ、撹拌しながら75℃まで昇温した。75℃に保持した状態で、モノマー混合液の残りの90質量%と2-メルカプトエタノール0.27g、メチルエチルケトン42g、及び2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)「V-65」(富士フイルム和光純薬株式会社製)3gの混合物を滴下ロートより3時間かけて滴下した。滴下終了後2時間75℃に保持した後、V-65 3gをメチルエチルケトン5gに溶解した溶液を加え、更に75℃で2時間、80℃で2時間保持した。その後、メチルエチルケトンを減圧下で留去し、付加重合体E-1を得た。得られた付加重合体の重量平均分子量を表5に示す。
製造例Z1(着色剤粒子分散液Z-1の製造)
ディスパー翼を備えた撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた内容積5Lの容器に、付加重合体E-1 75g及びメチルエチルケトン630gを入れ20℃にて樹脂を溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液101g(付加重合体E-1の中和度が91mol%になる)添加し、更に脱イオン水を955g添加して、ディスパー翼で20℃にて10分撹拌した。次いで、ピグメントイエロー155(クラリアントケミカルズ株式会社製、「Toner Yellow 3GP-CT」、分子量717)300gを加え、ディスパー翼で6400r/minにて20℃にて2時間撹拌を行った。その後、200メッシュのフィルターを通し、ホモジナイザー「Microfluidizer M-110EH」(Microfluidics社製)を用いて150MPaの圧力で15パス処理した。得られた分散液を撹拌しながら、減圧下70℃でメチルエチルケトンと一部の水を除去した。冷却後、200メッシュのフィルターを通し、固形分濃度が20質量%になるように脱イオン水を加えることにより着色剤粒子分散液Z-1を得た。得られた着色剤粒子の体積中位粒径D50は0.10μm、CV値は28%であった。
実施例1(トナー1の製造)
トナー1の作製
脱水管、撹拌装置及び熱電対を装備した内容積3Lの4つ口フラスコに、樹脂粒子分散液X-1を500g、離型剤粒子分散液W-1を21g、着色剤粒子分散液Z-1を63g、15質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液「ネオペレックスG-15」(花王株式会社製、アニオン性界面活性剤)を3.3g、温度25℃で混合した。次に、当該混合物を撹拌しながら、硫酸アンモニウム40gを脱イオン水570gに溶解した水溶液に4.8質量%水酸化カリウム水溶液を添加してpH8.4に調整した溶液を、25℃で10分かけて滴下した後、57℃まで2時間かけて昇温し、凝集粒子の体積中位粒径D50が6.0μmになるまで、57℃で保持し、凝集粒子(1)の分散液を得た。
前記凝集粒子(1)の分散液の温度を57℃に保持しながら、樹脂粒子分散液Y-1を60g、0.6mL/minの速度で滴下してコアシェル粒子(1)の分散液を得た。
得られたコアシェル粒子(1)の分散液に、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム「エマールE-27C」(花王株式会社製、アニオン性界面活性剤、有効濃度27質量%)25g、脱イオン水300g、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15gを添加し、更に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℃で持することにより、コアシェル粒子が融着した融着粒子の分散液を得た。
得られた融着粒子分散液を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社製)を用いて、33℃で24時間真空乾燥を行って、トナー粒子を得た。
トナー粒子100質量部、疎水性シリカ「RY50」(日本アエロジル株式会社製、個数平均粒径;0.04μm)2.5質量部、及び疎水性シリカ「キャボシル(登録商標)TS720」(キャボットジャパン株式会社製、個数平均粒径;0.012μm)1.0質量部をヘンシェルミキサーに入れて撹拌し、150メッシュの篩を通過させてトナー1を得た。得られたトナーの粒径は6.1μm、円形度は0.970であった。
使用する樹脂粒子分散液の種類を表6に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー2~4、81~82を作製した。得られたトナー粒子の物性及びトナーの評価結果を表6に示す。
Claims (7)
- トナー粒子を含む静電荷像現像用トナーであり、
前記トナー粒子はコアシェル構造を有し、
シェル部が、ポリエステル樹脂セグメントと、スチレン系化合物に由来する構成単位を含む付加重合樹脂セグメントと、ポリオルガノシロキサンセグメントとを含む、シリコーン変性非晶性複合樹脂を含有し、
シリコーン変性非晶性複合樹脂が、2価以上のアルコールを含むアルコール成分と、2価以上のカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分と、スチレン系化合物を含む原料モノマーと、ヒドロキシ基、カルボキシ基、又はエポキシ基を、片末端又は両末端に有する変性シリコーンとを含む反応原料の反応物である、
静電荷像現像用トナー。 - 前記変性シリコーンが、式(1):
〔式中、Rはそれぞれ独立に炭素数1以上6以下の炭化水素基であり、R’はそれぞれ独立に炭素数1以上10以下のアルキレン基であり、R’’はそれぞれ独立に炭素数1以上10以下の炭化水素基であり、Xはそれぞれ独立にヒドロキシ基、ヒドロキシアルキルオキシ基、カルボキシ基、カルボキシアルキルオキシ基、エポキシ基、グリシジル基、グリシジルオキシ基、又は脂環式エポキシ基であり、sは1以上3以下の整数であり、tは0以上3以下の整数であり、nは5以上300以下の整数である。〕で表される変性シリコーンを含む、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。 - 前記変性シリコーンが、ヒドロキシ基を片末端又は両末端に有する、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記変性シリコーンの含有量が、前記反応原料の合計量に対して0.1質量%以上9質量%以下である、請求項1~3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- コア部がスチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合樹脂を含有する、請求項1~4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- コア部が結晶性ポリエステル樹脂を含有する、請求項1~5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 以下の工程1~3を有する、請求項1~6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
工程1:水系媒体中で、コア部の結着樹脂を含有する樹脂粒子Xを凝集させて、凝集粒子1を得る工程、
工程2:工程1で得られた凝集粒子1に対して、シリコーン変性非晶性複合樹脂を含有する樹脂粒子Yを凝集させて、凝集粒子2を得る工程、
工程3:工程2で得られた凝集粒子2を昇温して融着し、融着粒子を得る工程
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