JP2010250087A - トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】重合性単量体、着色剤、離型剤を含む単量体組成物を水系媒体中に分散し、重合反応を行うことにより得られるトナー粒子を有するトナーであって、該トナーは、中心金属が五配位または六配位構造をとることのできる、金属フタロシアニンまたはその誘導体を含有し、該トナー粒子の重量平均粒径(D4)が4.0乃至10.0μmであり、該トナー粒子を透過型電子顕微鏡により断面の拡大写真を撮影し、断面の粒子径がD4±1μmの範囲となるトナー粒子を選択し、トナーの輪郭を75%に縮小した中央部に含まれる着色剤粒子の存在率Riと、100%の輪郭中に含まれる着色剤粒子の存在率Raとの比で表される着色剤の中央存在指数が0.00以上0.70以下であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
該トナーは、中心金属が五配位構造または六配位構造をとることのできる、金属フタロシアニンまたは金属フタロシアニン誘導体を少なくとも含有し、
該トナー粒子の重量平均粒径(D4)が4.0乃至10.0μmであり、該トナー粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)により断面の拡大写真を撮影し、断面の粒子径がD4±1μmの範囲となるトナー粒子を選択し、トナーの輪郭を75%に縮小した中央部に含まれる着色剤粒子の存在率Riと、100%の輪郭中に含まれる着色剤粒子の存在率Raとの比で表される着色剤の中央存在指数が0.00以上0.70以下であることを特徴とするトナーに関する。
装置 :高速GPC「HLC8120 GPC」(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 :THF
流速 :1.0ml/min
オーブン温度 :40.0℃
試料注入量 :0.10ml
クライオミクロト―ム(Reichert社製 ULTRACUT N FC4E)装置に水溶性樹脂に分散したトナーを入れた。液体窒素により該装置を−80℃まで冷却し、トナーが分散された水溶性樹脂を凍結した。凍結された水溶性樹脂を、ガラスナイフにより切削面形状が約0.1ミリ幅、約0.2ミリ長になるようにトリミングした。次にダイヤモンドナイフを用いて、水溶性樹脂を含むトナーの超薄切片(厚み設定:70nm)を作製し、まつげプローブを用いてTEM観察用グリッドメッシュ上に移動した。水溶性樹脂を含むトナーの超薄切片を室温に戻した後、水溶性樹脂を純水に溶解させて透過型電子顕微鏡(TEM)の観察試料とした。該試料は、透過型電子顕微鏡H−7500(日立製作所製)を用い、加速電圧100kVにて観察され、トナー粒子の断面の拡大写真(倍率は5000〜10000倍)を撮影した。断面の粒子径が重量平均粒子径(D4)±1μmの範囲となるトナー粒子を選んだ。
(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(95vol%)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(95vol%)を加えて1lとする。炭酸ガスに触れないように、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。標定はJIS K 0070−1996に準じて行う。
(2)操作
(A)本試験
粉砕した結着樹脂の試料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、指示薬として前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。尚、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=[(B−C)×f×5.61]/S
本発明におけるトナーの重量平均径(D4)は、コールターカウンターで測定される。測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行なう。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行なう。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナーの重量平均粒子径(D4)を測定する場合にはトナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。また、加熱攪拌前後のトナーの重量平均粒子径(D4)はトナーの水分散液10mlを前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、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を分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、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なう。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(Dn)を算出する。尚、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。また、粒度分布の広さを表現する粒度分布指数は前記D4とDnとの比、D4/Dnの計算値を用いる。
<共重合体S−1の製造例>
攪拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した反応容器にキシレン80部を仕込み、窒素雰囲気下で還流した。
・アクリル酸 2.1部
・スチレン 70部
・2−エチルへキシルアクリレート 12.9部
この単量体混合液に、さらに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3.8部混合し、前記反応容器を温度85℃にて攪拌しながら滴下し、10時間保持した。その後、減圧蒸留を行い溶剤を濃縮し、アセトン80部を加え均一に溶解させた後に1400部のメタノールに再沈精製した。さらに減圧下、温度50℃で乾燥させ、共重合体S−1を得た。
共重合体S−1の製造例において、下記の通り一部単量体種と仕込み量を変更することを除いて、共重合体S−1の製造例と同様にして製造した。得られた共重合体を共重合体S−2とする。
・2−アクリルアミドベンゼンスルホン酸メチルエステル 15部
・メタクリル酸 1.9部
・スチレン 70部
・2−エチルへキシルアクリレート 12.9部
共重合体S−1の製造例において、下記の通り一部単量体種と仕込み量を変更することを除いて、共重合体S−1の製造例と同様にして製造した。得られた共重合体を共重合体S−3とする。
・2−メタクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸メチルエステル 13部
・2−メタクリルアミド−5−メトキシベンゼンスルホン酸 5部
・スチレン 82部
共重合体S−1の製造例において、下記の通り一部単量体種と仕込み量を変更することを除いて、共重合体S−1の製造例と同様にして製造した。得られた共重合体を共重合体S−4とする。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸メチルエステル 10部
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 4部
・スチレン 86部
共重合体S−1の製造例において、下記の通り一部単量体種と仕込み量を変更することを除いて、共重合体S−1の製造例と同様にして製造した。得られた共重合体を共重合体S−5とする。
・2−メチルアクリルアミド−2−メチルプロピルスルホン酸イソプロピルエステル
10部
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 4部
・スチレン 69部
・2−エチルへキシルアクリレート 17部
共重合体S−1の製造例において、下記の通り一部単量体種と仕込み量を変更することを除いて、共重合体S−1の製造例と同様にして製造した。得られた共重合体を共重合体S−6とする。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 4部
・スチレン 77部
・2−エチルへキシルアクリレート 19部
共重合体S−1の製造例において、下記の通り仕込み量を変更することを除いて、共重合体S−1の製造例と同様にして製造した。得られた共重合体を共重合体S−7とする。
・p−スチレンスルホン酸 3.5部
・スチレン 77.5部
・2−エチルへキシルアクリレート 19部
下記の手順によって重合法トナーを製造した。
・スチレン 63.0部
・共重合体S−1 3.0部
・極性樹脂A−1(組成、物性は表1に記載) 3.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 10.5部
・亜鉛フタロシアニン 0.075部
を混合し、アトライターにより3時間分散させて顔料分散組成物をえた。
・スチレン 28.0部
・n−ブチルアクリレート 30.0部
・ジビニルベンゼン 0.025部
・極性樹脂A−1(組成、物性は表1に記載) 18.0部
・前記顔料分散組成物 49.05部
・融点77℃の炭化水素ワックス(HNP−51、日本精蝋社製) 8.0部
を撹拌混合し、60℃に加温した。そこへ重合開始剤である2,2’−アゾビス−イソブチロバレロニトリル3.0部を添加し1分間撹拌した後、前記水系分散媒体中に投入し、撹拌機の回転数を14,000rpmに維持しつつ7分間造粒した。その後、高速撹拌装置をプロペラ式撹拌器に変えて、内温を70℃に昇温させ、ゆっくり撹拌しながら10時間反応させた。次いで、容器内を温度90℃に昇温して300分間維持し、その後冷却した。容器内に希塩酸を添加してpHを1.8とし、分散安定剤を溶解した。更に、ろ別、洗浄、乾燥して重量平均径(D4)が6.2μmの重合体粒子(トナー粒子)を得た。
実施例1において、共重合体S−1を共重合体S−2に変更したことを除いて実施例1と同様にしトナー2を得た。
実施例1において、極性樹脂A−1をA−2へ、共重合体S−1を共重合体S−3に変更することを除いて実施例1と同様にしトナー3を得た。
実施例1において、極性樹脂A−1をA−2へ、共重合体S−1を共重合体S−4に変更することを除いて実施例1と同様にしトナー4を得た。
実施例1において、共重合体S−1を共重合体S−5に変更することを除いて実施例1と同様にしトナー5を得た。
実施例1において、共重合体S−1を共重合体S−6に変更することを除いて実施例1と同様にしトナー6を得た。
実施例1において、共重合体S−1を共重合体S−7に変更することを除いて実施例1と同様にしトナー7を得た。
以下のようにフタロシアニン誘導体を合成した。
四つ口容器中にイオン交換水710部と0.1モル/リットルのNa3PO4水溶液850部を添加し、クレアミクス(エムテクニック社製)を用いて14,000rpmで撹拌しながら、60℃に保持した。ここに1.0モル/リットル−CaCl2水溶液68部を徐々に添加し、微細な難水溶性分散安定剤Ca3(PO4)2を含む水系分散媒体を調製した。
・スチレン 63.0部
・カーボンブラック 7.5部
・亜鉛フタロシアニン 0.075部
・T−77(保土谷化学社製) 0.75部
を混合し、アトライターにより3時間分散させて顔料分散組成物をえた。
・スチレン 28.0部
・n−ブチルアクリレート 30.0部
・ジビニルベンゼン 0.025部
・極性樹脂A−3(組成、物性は表1に記載) 7.0部
・前記顔料分散組成物 47.55部
・融点77℃の炭化水素ワックス(HNP−51、日本精蝋社製) 8.0部
を撹拌混合し、60℃に加温した。そこへ重合開始剤である2,2’−アゾビス−イソブチロバレロニトリル3.0部を添加し1分間撹拌した後、前記水系分散媒体中に投入し、撹拌機の回転数を14,000rpmに維持しつつ7分間造粒した。その後、高速撹拌装置をプロペラ式撹拌器に変えて、内温を70℃に昇温させ、ゆっくり撹拌しながら10時間反応させた。次いで、容器内を温度90℃に昇温して300分間維持し、その後冷却した。容器内に希塩酸を添加してpHを1.8とし、分散安定剤を溶解した。更に、ろ別、洗浄、乾燥して重量平均径(D4)が5.9μmの重合体粒子(トナー粒子)を得た。さらに実施例1と同様に疎水性シリカ微粉体を外添し、トナー9を得た。
実施例9において、亜鉛フタロシアニンを鉄フタロシアニンに変更することを除いて実施例9と同様にしトナー10を得た。
実施例9において、亜鉛フタロシアニンを用いないことを除いて、実施例9と同様にして製造しトナー11を得た。
四つ口容器中にイオン交換水710部と0.1モル/リットルのNa3PO4水溶液850部を添加し、クレアミクス(エムテクニック社製)を用いて14,000rpmで撹拌しながら、60℃に保持した。ここに1.0モル/リットル−CaCl2水溶液68部を徐々に添加し、微細な難水溶性分散安定剤Ca3(PO4)2を含む水系分散媒体を調製した。
・スチレン 63.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 10.5部
・E−88(オリエント化学社製) 0.75部
を混合し、アトライターにより3時間分散させて顔料分散組成物をえた。
・スチレン 28.0部
・n−ブチルアクリレート 30.0部
・ジビニルベンゼン 0.025部
・極性樹脂A−3(組成、物性は表1に記載) 7.0部
・前記顔料分散組成物 49.5部
・融点77℃の炭化水素ワックス(HNP−51、日本精蝋社製) 8.0部
を撹拌混合し、60℃に加温した。そこへ重合開始剤である2,2’−アゾビス−イソブチロバレロニトリル3.0部を添加し1分間撹拌した後、前記水系分散媒体中に投入し、撹拌機の回転数を14,000rpmに維持しつつ7分間造粒した。その後、高速撹拌装置をプロペラ式撹拌器に変えて、内温を70℃に昇温させ、ゆっくり撹拌しながら10時間反応させた。次いで、容器内を温度90℃に昇温して300分間維持し、その後冷却した。容器内に希塩酸を添加してpHを1.8とし、分散安定剤を溶解した。更に、ろ別、洗浄、乾燥して重量平均径D4が6.3μmの重合体粒子(トナー粒子)を得た。さらに実施例1と同様に疎水性シリカ微粉体を外添し、トナー12を得た。
<トナー粒度分布の評価>
トナーの粒度分布は前述の方法により測定するが、その評価基準として重量平均粒径(D4)/個数平均粒径(Dn)の値により以下のように評価を行った。
Aランク:1.00≦D4/Dn≦1.15
Bランク:1.16≦D4/Dn≦1.25
Cランク:1.26≦D4/Dn
トナー帯電量の評価を行うため、下記のように二成分現像剤を作製した。
以下のように個数平均粒径0.25μmのマグネタイト粉と、個数平均粒径0.60μmのヘマタイト粉を親油化処理を行った。具体的には、4.0質量%のシラン系カップリング剤(3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン)を混合し、容器内で、100℃以上で高速混合撹拌を行った。
・ホルムアルデヒド溶液(ホルムアルデヒド40%、メタノール10%、水50%)
6部
・親油化処理したマグネタイト 63部
・親油化処理したヘマタイト 21部
上記材料と、28%アンモニア水5部、水10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・保持し、3時間重合反応させて硬化させた。その後、30℃まで冷却し、更に水を添加した後、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℃で乾燥して、磁性体が分散された状態の球状の磁性樹脂粒子を得た。
得られたキャリア276gと評価トナー24gを蓋付きのプラスチックボトルに投入し、振とう器(YS−LD:(株)ヤヨイ製)で、1秒間に4往復のスピードで1分間振とうし、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を作製した。
得られた二成分現像剤30gを分取し、低温低湿環境(15℃/15%RH)、及び高温高湿環境(30℃/80%RH)の各環境で3昼夜放置した。その後50ccのポリ容器に入れ、振とう器(YS−LD:(株)ヤヨイ製)で、1秒間に2往復のスピードで2分間振とうさせ、図1の装置を用いて測定した。評価は低温低湿時と高温高湿時の摩擦帯電量の差の絶対値を測定し、下記基準によって判断した。
Aランク:摩擦帯電量の差が 0以上20μC/g未満
Bランク:摩擦帯電量の差が20以上30μC/g未満
Cランク:摩擦帯電量の差が30μC/g以上
トナーの帯電性は以下の方法で測定した。
(式)試料の摩擦帯電量(μC/g)=C×V/(W1−W2)
帯電量分布測定装置(ホソカワミクロン社製;型式イースパートアナライザーEST−1)を用い、得られたq/d分布から、帯電量分布の広がりを評価する。二成分現像剤270gを分取し、常温常湿環境(23℃/60%RH)で3昼夜放置した。これをカラーレーザー複写機CLC5000(キヤノン社製)の現像器に仕込み、外部モーターを具備した空回転機にて、2分間の回転を行った時(初期)とさらに30分回転を行った時(空回転後)の二成分現像剤の帯電量分布を測定し、比較した。評価基準としては以下を基準とした。
Aランク:図2に示したようにピーク値が空回転2分後と30分後で変化が少なく、かつ +側に帯電しているトナー量が少ないとき。
Bランク:図3のようにピーク値の変化が少なく+側に帯電したトナー量の変化が小さい が、分布幅が広がる傾向にあるとき。
Cランク:図4に示したようにピーク値が初期と空回転後で変化が大きいとき、または、 +側に帯電しているトナー量が大きく増加したとき。
評価には上記二成分現像剤、カラーレーザー複写機CLC5000(キヤノン社製)を用いた。紙上(カラーレーザーコピア用紙TKCLA4、キヤノン製)に、載り量を7段階に変化させて定着画像を形成した。トナー載り量は、0.10mg/cm2、0.2mg/cm2、0.30mg/cm2、0.40mg/cm2、0.50mg/cm2、0.60mg/cm2、0.70mg/cm2とした。
カラートナーの各定着画像について、Gretag Macbeth社製Spectroscanを用い(測定条件:D65、視野角2度)、CIE a*、b*を測定した。
Aランク:L*=70の時のc*の値が35.0以上、かつ及びL*=65.0以上
画像彩度が優れる
Bランク:L*=70の時のc*の値が30.0以上、かつ及びL*=60.0以上
色再現性は狭くなるが良好な画像
Cランク:L*=70の時のc*の値が30.0未満、又は及びL*=60.0未満
実使用上は問題ないが、色再現性に劣る。
前述したようにカラートナーと同様の定着画像を作成した。ブラックトナーの各定着画像について、画像濃度をマクベス反射濃度計(マクベス社製)で測定した。
載り量0.30mg/cm2および0.40mg/cm2における画像濃度の差(D0.4−D0.3)と、載り量0.7mg/cm2における画像濃度(D0.7)の比により下記のように評価した。
Aランク:1.30 ≦(D0.4−D0.3)/(D0.7)
Bランク:1.10 ≦(D0.4−D0.3)/(D0.7)<1.30
Cランク: (D0.4−D0.3)/(D0.7)<1.10
以上のような評価方法に基づき、実施例および比較例のトナーの評価を行った。
Claims (4)
- 少なくとも重合性単量体、着色剤、離型剤を含む単量体組成物を水系媒体中に分散し、重合反応を行うことにより得られるトナー粒子を有するトナーであって、
該トナーは、中心金属が五配位構造または六配位構造をとることのできる、金属フタロシアニンまたは金属フタロシアニン誘導体を少なくとも含有し、該トナー粒子の重量平均粒径(D4)が4.0乃至10.0μmであり、該トナー粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)により断面の拡大写真を撮影し、断面の粒子径がD4±1μmの範囲となるトナー粒子を選択し、トナーの輪郭を75%に縮小した中央部に含まれる着色剤粒子の存在率Riと、100%の輪郭中に含まれる着色剤粒子の存在率Raとの比で表される着色剤の中央存在指数が0.00以上0.70以下であることを特徴とするトナー。 - 前記トナーは、少なくとも極性樹脂と硫黄原子含有重合体を含有し、
該極性樹脂は酸価(AV(A))が5乃至35mgKOH/gのスチレンを主成分とするビニル系重合体であり、該極性樹脂の含有量が前記トナーに対し、5.0乃至30.0質量%であり、
該硫黄原子含有重合体は少なくとも式1で示される構造を有するユニットを含み、該硫黄原子含有重合体の酸価(AV(S))と該極性樹脂の酸価(AV(A))との関係が5mgKOH/g≦AV(S)−AV(A)≦15mgKOH/gであることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 前記硫黄原子含有重合体がカルボキシル基を有するユニットを有することを特徴とする請求項2または3に記載のトナー。
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