JP2024011644A - トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】低温定着性、耐ホットオフセット性及び画像光沢性に優れ、かつ長期間使用後においても帯電立ち上がり及び転写性を維持することが可能なトナーを提供する。【解決手段】トナー粒子を有するトナーであって、該トナー粒子が、結着樹脂を含有するトナーコア粒子を含有し、該結着樹脂が、樹脂Aを含有し、該樹脂Aが、特定の構造を有するモノマーユニットM1と、有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を特定の量含有し、該有機ケイ素重合体部位が、T3単位構造とT2単位構造とを有し、該樹脂Aの固体29Si-NMRのDD/MAS測定において、T3単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合と、T2単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合が特定の関係を満たし、該樹脂Aのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量Mwが、特定の範囲であることを特徴とするトナー。【選択図】なし
Description
本開示は、電子写真法、静電記録法及びトナージェット方式記録法を利用した記録方法に用いられるトナーに関する。
近年、プリンター市場では本体の小型化、プリント物の高画質化、トナーカートリッジ1本あたりの印刷可能枚数の増加が求められている。
小型化しつつ印刷可能枚数を満たすためには、プリンターやトナーカートリッジの空間の削減、部品点数の削減が求められる。トナーカートリッジの空間を削減するためには、従来よりも少ない空間に多くのトナーを充填することが必要となる。
小型化しつつ印刷可能枚数を満たすためには、プリンターやトナーカートリッジの空間の削減、部品点数の削減が求められる。トナーカートリッジの空間を削減するためには、従来よりも少ない空間に多くのトナーを充填することが必要となる。
しかしながら、従来よりも少ない空間に多くのトナーを充填した場合、カートリッジ内のトナーは従来以上に強い負荷を受けながら攪拌されてしまう。そのような状況下のトナーは、印刷枚数が増えるにつれて、トナー表面に固着した外添剤などが埋没したり、酷い場合ではトナー自体が割れたり、変形したりする場合がある。そのため、トナーには従来以上の耐ストレス性が必要とされる。
また、部品点数の削減は、トナーの帯電安定性を高めることで、帯電部材のコンパクト化や削減を達成することができる。
このような背景を受けて、トナーには従来以上の耐ストレス性、帯電安定性が求められており、その手段の1つとして、有機ケイ素重合体を含む樹脂を用いることの検討が行われている。
このような背景を受けて、トナーには従来以上の耐ストレス性、帯電安定性が求められており、その手段の1つとして、有機ケイ素重合体を含む樹脂を用いることの検討が行われている。
例えば、特許文献1は、トナー表面に薄層の有機ケイ素重合体のシェルを形成することで、低温定着性に優れつつも機内攪拌などのストレスに対して強いトナーを提案している。特許文献2は、トナー粒子表層に有機ケイ素重合体部位を有するビニル系樹脂を有することでトナー表面に有機ケイ素重合層を設け、攪拌などによるトナーの劣化や、トナー粒子内部の材料のブリードを抑制する方法を提案している。特許文献3は、有機ケイ素重合体部位を有する樹脂を用いることで有機ケイ素重合体のトナー粒子表面からの遊離を抑制し、耐久を通じたトナーの変化を抑制している。
しかしながら、有機ケイ素重合体を用いる場合、有機ケイ素重合体は熱可塑性が一般的なトナー樹脂に比べて低いため、トナーの定着温度が上昇する。また、定着時にトナー粘度が低下しにくくなる。そのため、特許文献1から3のいずれの方法においても、トナーのストレスに対する耐性は向上するものの、トナーの溶融時の粘度が高くなってしまう。その結果、定着画像の光沢が低下し、高品質なプリント物を得ることが難しくなる。また、場合によっては、紙とトナーの接着性やトナーと定着器の離型性を阻害し、定着性へ影響を与える。このように、従来の方法ではトナーの耐久性と画像の光沢性を両立することは難しい。
本開示は、低温定着性、耐ホットオフセット性及び画像光沢性に優れ、かつ長期間使用後においても帯電立ち上がり及び転写性を維持することが可能なトナーを提供する。
トナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子が、結着樹脂を含有するトナーコア粒子を含有し、
該結着樹脂が、樹脂Aを含有し、
該樹脂Aが、スチレンアクリル系共重合体であり、
該樹脂Aが、下記式(1)で表されるモノマーユニットM1を65~85質量%含有し、
該樹脂Aが、下記式(2)で表される、有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を0.05~2.00質量%含有し、
該有機ケイ素重合体部位が、T3単位構造とT2単位構造とを有し、
該樹脂Aの固体29Si-NMRのDD/MAS測定において、
該有機ケイ素重合体部位中のケイ素原子に対応するピーク面積の合計に対する、T3単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をA(%)、T2単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をB(%)としたとき、
該A及び該Bが、下記式(3)及び(4)を満たし、
0.3≦A/B≦2.7 (3)
62≦A+B≦100 (4)
該樹脂Aのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwが、50000~250000であることを特徴とするトナー。
(式(2)中、L2は単結合、―COO-(CH2)n-又は-NH-(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、R2は水素原子又はメチル基を示し、*は有機ケイ素重合体部位のケイ素原子と結合する部位を示す。L2が―COO-(CH2)n-の場合、カルボニルがR2を有する炭素に結合し、L2が-NH-(CH2)n-の場合、NHがR2を有する炭素に結合する。)
該トナー粒子が、結着樹脂を含有するトナーコア粒子を含有し、
該結着樹脂が、樹脂Aを含有し、
該樹脂Aが、スチレンアクリル系共重合体であり、
該樹脂Aが、下記式(1)で表されるモノマーユニットM1を65~85質量%含有し、
該樹脂Aが、下記式(2)で表される、有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を0.05~2.00質量%含有し、
該有機ケイ素重合体部位が、T3単位構造とT2単位構造とを有し、
該樹脂Aの固体29Si-NMRのDD/MAS測定において、
該有機ケイ素重合体部位中のケイ素原子に対応するピーク面積の合計に対する、T3単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をA(%)、T2単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をB(%)としたとき、
該A及び該Bが、下記式(3)及び(4)を満たし、
0.3≦A/B≦2.7 (3)
62≦A+B≦100 (4)
該樹脂Aのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwが、50000~250000であることを特徴とするトナー。
(式(2)中、L2は単結合、―COO-(CH2)n-又は-NH-(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、R2は水素原子又はメチル基を示し、*は有機ケイ素重合体部位のケイ素原子と結合する部位を示す。L2が―COO-(CH2)n-の場合、カルボニルがR2を有する炭素に結合し、L2が-NH-(CH2)n-の場合、NHがR2を有する炭素に結合する。)
本開示によれば、低温定着性、耐ホットオフセット性及び画像光沢性に優れ、かつ長期間使用後においても帯電立ち上がり及び転写性を維持することが可能なトナーを提供できる。
本開示において、数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。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(C)で表すことができる。
「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(C)で表すことができる。
[式(C)中、RAは水素原子、又はアルキル基(好ましくは炭素数1~3のアルキル基であり、より好ましくはメチル基)を表し、RBは任意の置換基を表す。]
有機ケイ素重合体は、トナー用途で用いられるスチレンアクリル系樹脂やポリエステル系樹脂と比べて脆性が高く、耐ストレス性に優れる。一方で、有機ケイ素重合体は耐熱特性が強く、スチレンアクリル系樹脂やポリエステル系樹脂と比べて熱可塑性が低いため、単体で定着することは難しい。このように、それぞれの材料の特性を両立しながら活用する方法として、樹脂のハイブリッド化が挙げられる。
しかしながら、スチレンアクリル樹脂やポリエステル樹脂に有機ケイ素重合体部位を導入した場合、スチレンアクリル樹脂やポリエステル樹脂を単体で用いた場合と比べてトナーの耐久性は向上するものの、低温定着性や画像光沢性が低下してしまう。
しかしながら、スチレンアクリル樹脂やポリエステル樹脂に有機ケイ素重合体部位を導入した場合、スチレンアクリル樹脂やポリエステル樹脂を単体で用いた場合と比べてトナーの耐久性は向上するものの、低温定着性や画像光沢性が低下してしまう。
低温定着性や画像光沢性が低下する原因の1つとして、樹脂の分子量が大きいことが挙げられる。しかしながら、有機ケイ素重合体部位を導入した樹脂は、有機ケイ素重合体部位を導入していない樹脂と比べて、分子量が同程度であっても低温定着性が劣ることがわかってきた。
本発明者らは、有機ケイ素重合体は多くの極性基を有するため、樹脂に導入した際に極性基による非共有結合による架橋化が起こっているのではないかと考え、鋭意検討を行った。その結果、以下の構成により上記課題を解決可能であることを見出した。
本開示は、
トナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子が、結着樹脂を含有するトナーコア粒子を含有し、
該結着樹脂が、樹脂Aを含有し、
該樹脂Aが、スチレンアクリル系共重合体であり、
該樹脂Aが、下記式(1)で表されるモノマーユニットM1を65~85質量%含有し、
該樹脂Aが、下記式(2)で表される、有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を0.05~2.00質量%含有し、
該有機ケイ素重合体部位が、T3単位構造とT2単位構造とを有し、
該樹脂Aの固体29Si-NMRのDD/MAS測定において、
該有機ケイ素重合体部位中のケイ素原子に対応するピーク面積の合計に対する、T3単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をA(%)、T2単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をB(%)としたとき、
該A及び該Bが、下記式(3)及び(4)を満たし、
0.3≦A/B≦2.7 (3)
62≦A+B≦100 (4)
該樹脂Aのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwが、50000~250000であることを特徴とするトナーに関する。
(式(2)中、L2は単結合、―COO-(CH2)n-又は-NH-(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、R2は水素原子又はメチル基を示し、*は有機ケイ素重合体部位のケイ素原子と結合する部位を示す。L2が-COO-(CH2)n-の場合、カルボニルがR2を有する炭素に結合し、L2が-NH-(CH2)n-の場合、NHがR2を有する炭素に結合する。)
トナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子が、結着樹脂を含有するトナーコア粒子を含有し、
該結着樹脂が、樹脂Aを含有し、
該樹脂Aが、スチレンアクリル系共重合体であり、
該樹脂Aが、下記式(1)で表されるモノマーユニットM1を65~85質量%含有し、
該樹脂Aが、下記式(2)で表される、有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を0.05~2.00質量%含有し、
該有機ケイ素重合体部位が、T3単位構造とT2単位構造とを有し、
該樹脂Aの固体29Si-NMRのDD/MAS測定において、
該有機ケイ素重合体部位中のケイ素原子に対応するピーク面積の合計に対する、T3単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をA(%)、T2単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をB(%)としたとき、
該A及び該Bが、下記式(3)及び(4)を満たし、
0.3≦A/B≦2.7 (3)
62≦A+B≦100 (4)
該樹脂Aのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwが、50000~250000であることを特徴とするトナーに関する。
(式(2)中、L2は単結合、―COO-(CH2)n-又は-NH-(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、R2は水素原子又はメチル基を示し、*は有機ケイ素重合体部位のケイ素原子と結合する部位を示す。L2が-COO-(CH2)n-の場合、カルボニルがR2を有する炭素に結合し、L2が-NH-(CH2)n-の場合、NHがR2を有する炭素に結合する。)
トナーは、トナー粒子を有し、トナー粒子は、結着樹脂を含有するトナーコア粒子を含有する。結着樹脂は、樹脂Aを含有する。
樹脂Aは、スチレンアクリル系共重合体であり、下記式(1)で表されるモノマーユニットM1と、下記式(2)で表される、有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を有する。すなわち、樹脂Aは、有機ケイ素重合体部位を含有するスチレンアクリル系樹脂である。
樹脂Aは、スチレンアクリル系共重合体であり、下記式(1)で表されるモノマーユニットM1と、下記式(2)で表される、有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を有する。すなわち、樹脂Aは、有機ケイ素重合体部位を含有するスチレンアクリル系樹脂である。
(式(2)中、L2は単結合、―COO-(CH2)n-又は-NH-(CH2)n-を示し(nは1~10(好ましくは2~8、より好ましくは2~5)の整数)、R2は水素
原子又はメチル基を示し、*は有機ケイ素重合体部位のケイ素原子と結合する部位を示す。L2が-COO-(CH2)n-の場合、カルボニルがR2を有する炭素に結合し、L2が-NH-(CH2)n-の場合、NHがR2を有する炭素に結合する。)
原子又はメチル基を示し、*は有機ケイ素重合体部位のケイ素原子と結合する部位を示す。L2が-COO-(CH2)n-の場合、カルボニルがR2を有する炭素に結合し、L2が-NH-(CH2)n-の場合、NHがR2を有する炭素に結合する。)
トナーが定着時に溶融すると、樹脂中に含まれるエステル基や水酸基、カルボキシル基の間に水素結合が生じる。その結果、溶融時のトナー粘度が高くなり、溶融したトナーを紙上に平滑に定着することができず、画像の光沢性が低下する。
本発明者らは、検討の結果、樹脂A中のモノマーユニットM1及びモノマーユニットM2の含有量や構造を特定の範囲内とすることで、有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂の耐久性の利点を最大限に引き出しながらも、従来達成できなかった低温定着性に優れ、高い画像光沢性を有するトナーを提供できることを見出した。
樹脂Aは、上記式(1)で表されるモノマーユニットM1を65~85質量%含有する。
トナー用途に用いられるスチレンアクリル系樹脂の多くは、スチレンモノマーやエステル基を有するビニルモノマーから構成される。樹脂A中のモノマーユニットM1の含有量が65質量%未満の場合、相対的にエステル基を有するビニルモノマーの量が増加するため、結着樹脂中にプロトン受容体が増加する。また、後述にて詳細を説明する樹脂A中のモノマーユニットM2の水酸基はプロトン供与体である。よって、樹脂A中のモノマーユニットM1の含有量が65質量%未満の場合、結着樹脂中に水素結合が生じやすくなり、画像光沢性が低下する。
トナー用途に用いられるスチレンアクリル系樹脂の多くは、スチレンモノマーやエステル基を有するビニルモノマーから構成される。樹脂A中のモノマーユニットM1の含有量が65質量%未満の場合、相対的にエステル基を有するビニルモノマーの量が増加するため、結着樹脂中にプロトン受容体が増加する。また、後述にて詳細を説明する樹脂A中のモノマーユニットM2の水酸基はプロトン供与体である。よって、樹脂A中のモノマーユニットM1の含有量が65質量%未満の場合、結着樹脂中に水素結合が生じやすくなり、画像光沢性が低下する。
一方、樹脂A中のモノマーユニットM1の含有量が85質量%以上の場合は、樹脂Aのガラス転移温度が高くなり、樹脂A自体が硬くなってしまうため、低温定着性や画像光沢性の低下を生じる。
樹脂A中のモノマーユニットM1の含有量は、70質量%以上が好ましく、73質量%以上がより好ましい。また、83質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましい。例えば、好ましくは、70~83質量%、73~80質量%の範囲が挙げられる。
樹脂Aは、上記式(2)で表される、有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を0.05~2.00質量%含有する。
モノマーユニットM2が含有する有機ケイ素重合体部位は、前述したようにプロトン供与体である水酸基を有するため、樹脂A中のエステル基やその他の樹脂成分のエステル基と水素結合を形成する。そのため、樹脂A中のモノマーユニットM2の含有量が0.05質量%未満の場合はプロトン供与体が少なくなり、結着樹脂中に水素結合が生じにくくなる。その結果、定着器の熱でトナーが溶融した時のトナーの粘度が低くなり、ホットオフセットの発生や、定着画像表面が荒れることで画像光沢性の低下が生じる。
モノマーユニットM2が含有する有機ケイ素重合体部位は、前述したようにプロトン供与体である水酸基を有するため、樹脂A中のエステル基やその他の樹脂成分のエステル基と水素結合を形成する。そのため、樹脂A中のモノマーユニットM2の含有量が0.05質量%未満の場合はプロトン供与体が少なくなり、結着樹脂中に水素結合が生じにくくなる。その結果、定着器の熱でトナーが溶融した時のトナーの粘度が低くなり、ホットオフセットの発生や、定着画像表面が荒れることで画像光沢性の低下が生じる。
一方、樹脂A中のモノマーユニットM2の含有量が2.00質量%を超える場合は、プロトン供与体が多く、結着樹脂中に水素結合が生じやすくなるため、トナーの溶融時の粘度が高くなる。その結果、定着画像に凹凸が多数発生し、画像光沢性が低下する。
樹脂A中のモノマーユニットM2の含有量は、0.10質量%以上が好ましく、0.50質量%以上がより好ましく、1.00質量%以上がさらに好ましい。また、1.80質量%以下が好ましく、1.50質量%以下がより好ましい。例えば、好ましくは、0.10~1.80質量%、0.50~1.80質量%、1.00~1.80質量%、0.50~1.50質量%、1.00~1.50質量%の範囲が挙げられる。
樹脂A中のモノマーユニットM2が含有する有機ケイ素重合体部位は、T3単位構造とT2単位構造とを有する。樹脂Aの固体29Si-NMRのDD/MAS測定において、有機ケイ素重合体部位中のケイ素原子に対応するピーク面積の合計に対する、T3単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をA(%)、T2単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をB(%)としたとき、前記A及びBが、下記式(3)及び(4)を満たす。
0.3≦A/B≦2.7 (3)
62≦A+B≦100 (4)
0.3≦A/B≦2.7 (3)
62≦A+B≦100 (4)
有機ケイ素化合物の重合体は、ケイ素が4つの結合手を有しているため、M単位、D単位、T単位、Q単位の4種類の基礎単位からなる骨格構造となる。M単位、D単位、T単位、Q単位は、それぞれ1官能、2官能、3官能、4官能の有機ケイ素化合物が結合した構造体である。
有機ケイ素重合体部位がT単位を有することで、有機ケイ素重合体部位の水酸基によるプロトン供与を特定の範囲とすることができ、トナーの溶融時の粘度を適切な範囲に制御することができる。
また、T単位は、水酸基などの反応性基を2個有するT1単位構造、水酸基などの反応性基を1個有するT2単位構造、水酸基などの反応性基を有さないT3単位構造といった構造に分類される。有機ケイ素重合体部位がT3単位構造とT2単位構造を有し、T3単位構造をとるケイ素原子の割合A及びT2単位構造をとるケイ素原子の割合Bが、上記式(3)及び(4)を満たすことで、画像光沢性及び低温定着性に優れ、画像カブリを抑制できる。
また、T単位は、水酸基などの反応性基を2個有するT1単位構造、水酸基などの反応性基を1個有するT2単位構造、水酸基などの反応性基を有さないT3単位構造といった構造に分類される。有機ケイ素重合体部位がT3単位構造とT2単位構造を有し、T3単位構造をとるケイ素原子の割合A及びT2単位構造をとるケイ素原子の割合Bが、上記式(3)及び(4)を満たすことで、画像光沢性及び低温定着性に優れ、画像カブリを抑制できる。
上記A及びBが式(3)及び(4)を満たすことは、有機ケイ素重合体部位中にT2単位構造及びT3単位構造が多く存在し、T1単位構造が少ないことを表す。
T1単位構造は反応活性を示しやすく、定着時の熱などで有機ケイ素重合体同士がカップリング反応し増粘してしまうため、有機ケイ素重合体部位中にT1単位構造が多く存在すると、画像光沢性が低下する。
T1単位構造は反応活性を示しやすく、定着時の熱などで有機ケイ素重合体同士がカップリング反応し増粘してしまうため、有機ケイ素重合体部位中にT1単位構造が多く存在すると、画像光沢性が低下する。
一方、T2単位構造は反応活性が低く、定着時に熱を受けても増粘しにくいが、T2単位構造中の水酸基が大気中の水分子と水素結合することで水分子由来の導電サイトが形成されやすい。その結果、有機ケイ素重合体部位中にT2単位構造が多く存在すると、トナーの帯電量が低下し、画像カブリが生じる。
A/Bの値が式(3)を満たす場合、帯電の立ち上がりが良く、耐久性に優れたトナーとなる。
A/Bが0.3未満であることは、有機ケイ素重合体部位中にT2単位構造が多いことを示す。よって、上述の通り水分子由来の導電サイトが増加することでトナーの帯電量が低下し、画像カブリが生じる。
一方、A/Bが2.7を超えることは、有機ケイ素重合体部位中のT2単位構造が少ないことを示す。よって、帯電立ち上がり効果が得られず、チャージアップによる画像カブリが発生しやすくなる。
A/Bが0.3未満であることは、有機ケイ素重合体部位中にT2単位構造が多いことを示す。よって、上述の通り水分子由来の導電サイトが増加することでトナーの帯電量が低下し、画像カブリが生じる。
一方、A/Bが2.7を超えることは、有機ケイ素重合体部位中のT2単位構造が少ないことを示す。よって、帯電立ち上がり効果が得られず、チャージアップによる画像カブリが発生しやすくなる。
A/Bの値は、0.5以上が好ましく、1.0以上がより好ましく、1.5以上がさらに好ましい。また、2.5以下が好ましく、2.3以下がより好ましく、2.0以下がさらに好ましい。例えば、好ましくは、0.5~2.5、1.0~2.3、1.5~2.0の範囲が挙げられる。
A+Bの値が式(4)を満たす場合、有機ケイ素重合体部位中にT3単位構造とT2単
位構造が十分に存在するため、トナーが増粘しにくくなり、画像光沢性が向上する。
A+Bの値は、65以上が好ましく、70以上がより好ましく、75以上がさらに好ましい。また、95以下が好ましく、90以下がより好ましく、85以下がさらに好ましい。例えば、好ましくは、65~95、70~90、75~85の範囲が挙げられる。
位構造が十分に存在するため、トナーが増粘しにくくなり、画像光沢性が向上する。
A+Bの値は、65以上が好ましく、70以上がより好ましく、75以上がさらに好ましい。また、95以下が好ましく、90以下がより好ましく、85以下がさらに好ましい。例えば、好ましくは、65~95、70~90、75~85の範囲が挙げられる。
A/Bは、有機ケイ素化合物部位を形成する際に使用するシランカップリング剤種や、縮合反応時の温度及びpHといった製造条件により制御することができる。具体的には、塩基性触媒を用いることによりA/Bを大きくすることができる。また、酸触媒を用いるによりA/Bを小さくすることができる。
また、A+Bは、有機ケイ素部位を形成するために添加するシラノールの添加量・添加方法や反応温度を調整することにより制御することができる。具体的には、シラノールの添加量を増やしたり、添加方法を最適化することによりA+Bを大きくすることができる。また、シラノールの添加量を減らすことで、A+Bを小さくすることができる。
また、A+Bは、有機ケイ素部位を形成するために添加するシラノールの添加量・添加方法や反応温度を調整することにより制御することができる。具体的には、シラノールの添加量を増やしたり、添加方法を最適化することによりA+Bを大きくすることができる。また、シラノールの添加量を減らすことで、A+Bを小さくすることができる。
樹脂Aのテトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwは、50000~250000である。
樹脂Aの分子量が250000を超える場合、非共有結合の有無に関わらず粘度が高くなってしまう分子量領域であるため、低温定着性や画像光沢性が低下する。一方、樹脂Aの重量平均分子量Mwが50000未満の場合は、樹脂A自体の硬度が低く、トナーを長期間使用した場合に外添剤が埋没しやすくなる。その結果、トナーの帯電量が下がり、画像カブリが生じやすくなる。
樹脂Aの分子量が250000を超える場合、非共有結合の有無に関わらず粘度が高くなってしまう分子量領域であるため、低温定着性や画像光沢性が低下する。一方、樹脂Aの重量平均分子量Mwが50000未満の場合は、樹脂A自体の硬度が低く、トナーを長期間使用した場合に外添剤が埋没しやすくなる。その結果、トナーの帯電量が下がり、画像カブリが生じやすくなる。
樹脂Aのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量Mwは、60000以上が好ましく、70000以上がより好ましく、80000以上がさらに好ましい。また、240000以下が好ましく、230000以下がより好ましく、220000以下がさらに好ましい。例えば、好ましくは、60000~240000、70000~230000、80000~220000の範囲が挙げられる。
樹脂AはTHF不溶分を含有しないことが好ましい。樹脂AがTHF不溶分を含有する場合、モノマーユニットM2由来の有機ケイ素重合体部位がTHFに不溶であることに加え、樹脂A中の水酸基同士の距離が離れているため、樹脂Aを起点とした三次元網目状の水素結合が形成される。このようなネットワーク構造により、溶融時のトナー粘度が高くなり、定着時の画像光沢性が低下する。
以下で、本開示のより好適な範囲を踏まえ詳細に説明する。
<トナーコア粒子構成樹脂に関して>
樹脂Aはスチレンアクリル系樹脂であり、モノマーユニットM1及びモノマーユニットM2以外の構成材料として、単官能性重合性単量体又は多官能性重合性単量体からなる重合体などを含有してもよい。
<トナーコア粒子構成樹脂に関して>
樹脂Aはスチレンアクリル系樹脂であり、モノマーユニットM1及びモノマーユニットM2以外の構成材料として、単官能性重合性単量体又は多官能性重合性単量体からなる重合体などを含有してもよい。
単官能性重合性単量体としては、例えば、以下のものを挙げることができる。
α-メチルスチレン、β-メチルスチレン等のスチレン誘導体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、n-オクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、ベヘニルアクリレート等のアルキルアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、n-オクチルメタクリレート、n-ノニルメタクリレート等のメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニル等のビニルエステル;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等のビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシ
ルケトン、ビニルイソプロピルケトン等のビニルケトンの一般的なトナー用途に用いられる単官能性重合性単量体。
α-メチルスチレン、β-メチルスチレン等のスチレン誘導体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、n-オクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、ベヘニルアクリレート等のアルキルアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、n-オクチルメタクリレート、n-ノニルメタクリレート等のメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニル等のビニルエステル;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等のビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシ
ルケトン、ビニルイソプロピルケトン等のビニルケトンの一般的なトナー用途に用いられる単官能性重合性単量体。
多官能性重合性単量体としては、例えば、以下のものを挙げることができる。
ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコ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等の一般的なトナー用途に用いられる多官能性重合性単量体。
ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコ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等の一般的なトナー用途に用いられる多官能性重合性単量体。
モノマーユニットM2を構成する材料としては、有機ケイ素重合体部位とビニル系重合部位を有する重合性単量体、該重合性単量体及び二官能、三官能の各種有機ケイ素化合物等との組み合わせが挙げられる。
有機ケイ素重合体部位とビニル系重合部位を有する重合性単量体としては、例えば以下のものが挙げられる。
有機ケイ素重合体部位とビニル系重合部位を有する重合性単量体としては、例えば以下のものが挙げられる。
ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルジエトキシメトキシシラン、ビニルエトキシジメトキシシラン、ビニルトリイソシアネートシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルメトキシジクロロシラン、ビニルエトキシジクロロシラン、ビニルジメトキシクロロシラン、ビニルメトキシエトキシクロロシラン、ビニルジエトキシクロロシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルジアセトキシメトキシシラン、ビニルジアセトキシエトキシシラン、ビニルアセトキシジメトキシシラン、ビニルアセトキシメトキシエトキシシラン、ビニルアセトキシジエトキシシラン、ビニルトリヒドロキシシラン、ビニルメトキシジヒドロキシシラン、ビニルエトキシジヒドロキシシラン、ビニルジメトキシヒドロキシシラン、ビニルエトキシメトキシヒドロキシシラン、ビニルジエトキシヒドロキシシラン、のような三官能性のビニルシラン。
アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリアセトキシシラン、アリルトリヒドロキシシラン、のような三官能性のアリルシラン。
3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、のような三官能性のメタクリロアルキルシラン。
3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、のような三官能性のアクリロキシアルキルシラン。
アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリアセトキシシラン、アリルトリヒドロキシシラン、のような三官能性のアリルシラン。
3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、のような三官能性のメタクリロアルキルシラン。
3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、のような三官能性のアクリロキシアルキルシラン。
モノマーユニットM2が結合する有機ケイ素重合体部位は、下記式(5)で表される構造を有する有機ケイ素化合物の重合体であることが好ましい。
R-Si-Ra 3 式(5)
(式(5)中、Raは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は炭素数1~3のアルコキシ基を示し、Rは、炭素数1~6のアルキル基を示す。)
有機ケイ素重合体部位がシロキサン重合可能なビニル系重合体の場合、上記式(5)の化合物も含め、例えば以下の有機ケイ素化合物などとの組み合わせが挙げられる。
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルジエトキシメトキシシラン、メチルエトキシジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、メチルメトキシジクロロシラン、メチルエトキシジクロロシラン、メチルジメトキシクロロシラン、メチルメトキシエトキシクロロシラン、メチルジエトキシクロロシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルジアセトキシメトキシシラン、メチルジアセトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジメトキシシラン、メチルアセトキシメトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジエトキシシラン、メチルトリヒドロキシシラン、メチルメトキシジヒドロキシシラン、メチルエトキシジヒドロキシシラン、メチルジメトキシヒドロキシシラン、メチルエトキシメトキシヒドロキシシラン、メチルジエトキシヒドロキシシラン、のような三官能性のメチルシラン。
エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリクロロシラン、エチルトリアセトキシシラン、エチルトリヒドロキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、プロピルトリアセトキシシラン、プロピルトリヒドロキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、ブチルトリアセトキシシラン、ブチルトリヒドロキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリクロロシラン、ヘキシルトリアセトキシシラン、ヘキシルトリヒドロキシシランのような三官能性のシラン。
フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリアセトキシシラン、フェニルトリヒドロキシシランのような三官能性のフェニルシラン。
R-Si-Ra 3 式(5)
(式(5)中、Raは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は炭素数1~3のアルコキシ基を示し、Rは、炭素数1~6のアルキル基を示す。)
有機ケイ素重合体部位がシロキサン重合可能なビニル系重合体の場合、上記式(5)の化合物も含め、例えば以下の有機ケイ素化合物などとの組み合わせが挙げられる。
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルジエトキシメトキシシラン、メチルエトキシジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、メチルメトキシジクロロシラン、メチルエトキシジクロロシラン、メチルジメトキシクロロシラン、メチルメトキシエトキシクロロシラン、メチルジエトキシクロロシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルジアセトキシメトキシシラン、メチルジアセトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジメトキシシラン、メチルアセトキシメトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジエトキシシラン、メチルトリヒドロキシシラン、メチルメトキシジヒドロキシシラン、メチルエトキシジヒドロキシシラン、メチルジメトキシヒドロキシシラン、メチルエトキシメトキシヒドロキシシラン、メチルジエトキシヒドロキシシラン、のような三官能性のメチルシラン。
エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリクロロシラン、エチルトリアセトキシシラン、エチルトリヒドロキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、プロピルトリアセトキシシラン、プロピルトリヒドロキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、ブチルトリアセトキシシラン、ブチルトリヒドロキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリクロロシラン、ヘキシルトリアセトキシシラン、ヘキシルトリヒドロキシシランのような三官能性のシラン。
フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリアセトキシシラン、フェニルトリヒドロキシシランのような三官能性のフェニルシラン。
上記有機ケイ素重合体部位は、アミノ基を有していてもよい。すなわち、樹脂Aは、ポリエステル樹脂中のカルボキシ基と、アミノシラン中のアミノ基とをアミド化した樹脂であってもよい。
アミノシランとしては、特に限定されるものではないが、例えば、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-フェニルγ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニルγ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-6-(アミノヘキシル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメチルシラン、3-アミノプロピルシリコンなどが挙げられる。
アミノシランとしては、特に限定されるものではないが、例えば、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-フェニルγ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニルγ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-6-(アミノヘキシル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメチルシラン、3-アミノプロピルシリコンなどが挙げられる。
樹脂Aは、下記式(8)で表されるモノマーユニットM3を3~10質量%含有することが好ましい。樹脂A中のモノマーユニットM3の含有量が上記範囲であることで、結着樹脂の定着温度領域でのシャープメルト性を達成することができる。その結果、低温定着性及び画像光沢性がより向上し、ホットオフセットの発生を抑制できる。
(式(8)中、L1は-COO-(CH2)n-を示し(nは11~31(好ましくは11~22、より好ましくは11~13)の整数)、L1のカルボニルが主鎖の炭素原子に結合している。R1は水素原子又はメチル基を示す。)
樹脂A中のモノマーユニットM3の含有量は、4~9質量%がより好ましく、5~8質量%がさらに好ましい。
より好ましくは、モノマーユニットM3に該当する単官能性重合性単量体が、ラウリルアクリレート又はベヘニルアクリレートである。
樹脂A中のモノマーユニットM3の含有量は、4~9質量%がより好ましく、5~8質量%がさらに好ましい。
より好ましくは、モノマーユニットM3に該当する単官能性重合性単量体が、ラウリルアクリレート又はベヘニルアクリレートである。
トナーにおける樹脂Aの含有量は、50質量%以上であることが好ましい。樹脂Aの含有量が50質量%以上であることで、低温定着性と画像光沢性を向上できる。
樹脂Aの含有量は、55質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましい。上限は特に制限されないが、90質量%以下、85質量%以下が好ましい。
樹脂Aの含有量は、55質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましい。上限は特に制限されないが、90質量%以下、85質量%以下が好ましい。
結着樹脂は、樹脂A以外に公知の樹脂を含有していてもよい。公知の樹脂としては、特
に制限はないが、例えば、スチレンアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、これらの混合樹脂や複合化樹脂などが挙げられる。安価、容易に入手可能で低温定着性に優れる点でスチレンアクリル樹脂やポリエステル樹脂が好ましい。さらに現像耐久性に優れる点でスチレンアクリル樹脂を含むことがより好ましい。
結着樹脂として用いるスチレンアクリル樹脂の構成材料としては、樹脂AのモノマーユニットM1及びモノマーユニットM2以外の構成材料例で挙げられた単官能性重合性単量体又は多官能性重合性単量体からなる重合体、もしくはこれらを2種以上組み合わせて得られる共重合体が挙げられる。
に制限はないが、例えば、スチレンアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、これらの混合樹脂や複合化樹脂などが挙げられる。安価、容易に入手可能で低温定着性に優れる点でスチレンアクリル樹脂やポリエステル樹脂が好ましい。さらに現像耐久性に優れる点でスチレンアクリル樹脂を含むことがより好ましい。
結着樹脂として用いるスチレンアクリル樹脂の構成材料としては、樹脂AのモノマーユニットM1及びモノマーユニットM2以外の構成材料例で挙げられた単官能性重合性単量体又は多官能性重合性単量体からなる重合体、もしくはこれらを2種以上組み合わせて得られる共重合体が挙げられる。
トナーコア粒子は、上記結着樹脂及び樹脂A以外に樹脂Bを含有することが好ましい。低温定着性を向上させる観点から、樹脂Bのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwが、2000~7000であることが好ましい。樹脂Bのテトラヒドロフラン不溶分の重量平均分子量Mwは、2500~6500がより好ましく、3000~6000がさらに好ましい。
樹脂Bのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量Mwが上記範囲である場合、樹脂Bは結着樹脂よりも粘度が低いため、樹脂Bが紙との接着剤として働くことにより、低温定着性を向上できる。
樹脂Bは、モノマーユニットM1を含有するスチレンアクリル系の樹脂であることが好ましい。樹脂BにおけるモノマーユニットM1の含有割合は、85~100質量%が好ましく、95~100質量%が好ましい。樹脂B中のモノマーユニットM1の含有量が上記範囲内であると、樹脂Aなどの他の樹脂との間に水素結合が形成されにくく、低温定着性を向上できる。
樹脂Bが含有するモノマーユニットM1は、単独で構成されていることが好ましいが、樹脂Bのガラス転移温度を調整する観点から、モノマーユニットM1とその他の1種以上のモノマーユニットとの共重合体であってもよい。共重合に用いる重合性単量体は、作製するトナー粒子に応じて適宜設定することができるが、例えば、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体を用いることができる。ビニル系重合性単量体としては、単官能性重合性単量体又は多官能性重合性単量体を使用することができる。
単官能性重合性単量体及び多官能性重合性単量体としては、樹脂Aに関して例示した単官能性重合性単量体及び多官能性重合性単量体を用いることができる。例えば、n-ブチルアクリレートが好ましい。
単官能性重合性単量体及び多官能性重合性単量体としては、樹脂Aに関して例示した単官能性重合性単量体及び多官能性重合性単量体を用いることができる。例えば、n-ブチルアクリレートが好ましい。
<トナーコア粒子における有機ケイ素重合体の存在状態について>
トナー粒子は、トナーコア粒子の表面上の有機ケイ素重合体を含有する。
前述したように、トナーコア粒子は樹脂Aを含有し、樹脂Aは有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を有している。モノマーユニットM2に含有される有機ケイ素重合体部位は、トナーコア粒子表面に存在することが帯電立ち上がりの観点で好ましい。
具体的には、トナーコア粒子の飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)で得られるSiのピーク強度をP(Si)とし、トナーコア粒子中の全イオンのピーク強度の合計をP(T)としたとき、下記式(6)を満たすことが好ましい。
0.004≦P(Si)/P(T)≦0.040 (6)
トナー粒子は、トナーコア粒子の表面上の有機ケイ素重合体を含有する。
前述したように、トナーコア粒子は樹脂Aを含有し、樹脂Aは有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を有している。モノマーユニットM2に含有される有機ケイ素重合体部位は、トナーコア粒子表面に存在することが帯電立ち上がりの観点で好ましい。
具体的には、トナーコア粒子の飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)で得られるSiのピーク強度をP(Si)とし、トナーコア粒子中の全イオンのピーク強度の合計をP(T)としたとき、下記式(6)を満たすことが好ましい。
0.004≦P(Si)/P(T)≦0.040 (6)
P(Si)/P(T)が上記範囲内のとき、トナーコア粒子表面に有機ケイ素重合体が多く存在するため、導電効果によりトナーの帯電立ち上がりが向上し、画像カブリが抑制される。また、トナーコア粒子表面に有機ケイ素重合体が存在することで、定着面がフラ
ットになり画像光沢性が向上する。
ットになり画像光沢性が向上する。
P(Si)/P(T)の値は、0.008以上が好ましく、0.010以上が好ましい。また、0.030以下が好ましく、0.020以下が好ましい。例えば、好ましくは、0.008~0.030、0.010~0.020の範囲が挙げられる。
P(Si)/P(T)の値は、有機ケイ素重合体部位がトナーコア粒子表面に多く存在するようにすることで大きくすることができる。具体的には、後述するトナー製造時の重合工程において、有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂を加える方法や、有機ケイ素重合体部位を有するモノマーを添加及び反応させる方法を調整することにより制御できる。
P(Si)/P(T)の値は、有機ケイ素重合体部位がトナーコア粒子表面に多く存在するようにすることで大きくすることができる。具体的には、後述するトナー製造時の重合工程において、有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂を加える方法や、有機ケイ素重合体部位を有するモノマーを添加及び反応させる方法を調整することにより制御できる。
トナー粒子は、トナーコア粒子の表面に凸部を有することが好ましく、凸部は、有機ケイ素重合体により形成されることが好ましい。有機ケイ素重合体は、下記式(7)で表される構造を有し、走査型プローブ顕微鏡によるトナー粒子表面の観察において、凸部の最大径の個数平均径をRとし、凸部の個数平均高さをHとしたとき、Rが80~250nmであり、Hが25~100nmである。上記を満たす場合、転写性を向上できる。
R-SiO3/2 (7)
(式(4)中、Rはアルキル基、アルケニル基、アシル基、アリール基又はメタクリロキシアルキル基を示す。)
R-SiO3/2 (7)
(式(4)中、Rはアルキル基、アルケニル基、アシル基、アリール基又はメタクリロキシアルキル基を示す。)
個数平均径Rが80nm以上である場合、トナーコア粒子表面と凸部との接触面積が小さくなりすぎず、定着時に部材から受ける力を凸部からトナーコア粒子表面へと伝播しやすくなり、定着初期の変形を促すことができる。
また、個数平均径Rが250nm以下である場合、トナーコア粒子表面が凸部1つあたりに被覆される面積が大きくなりすぎるのを抑制できるため、低温定着性により優位に働く。
また、個数平均径Rが250nm以下である場合、トナーコア粒子表面が凸部1つあたりに被覆される面積が大きくなりすぎるのを抑制できるため、低温定着性により優位に働く。
個数平均径Rは、90nm以上がより好ましく、100nm以上がさらに好ましい。また、200nm以下であることがより好ましく、150nm以下であることがさらに好ましい。例えば、好ましくは、90~200nm、100~150nmの範囲が挙げられる。
個数平均径Rは、有機ケイ素重合体による凸部を表面に形成する際の、有機ケイ素重合体の縮合反応のpH条件を段階的に上げていくことにより大きくすることができる。一方、個数平均径Rは、有機ケイ素重合体の縮合反応時のpHを高くすることや、有機ケイ素重合体の濃度を低くすることにより小さくすることができる。
個数平均径Rは、有機ケイ素重合体による凸部を表面に形成する際の、有機ケイ素重合体の縮合反応のpH条件を段階的に上げていくことにより大きくすることができる。一方、個数平均径Rは、有機ケイ素重合体の縮合反応時のpHを高くすることや、有機ケイ素重合体の濃度を低くすることにより小さくすることができる。
平均高さHが25nm以上である場合、トナーと定着ローラとの当接面の面積が大きくなりすぎず、トナーにかかる力を接触面に集中させることができ、定着初期の変形を促進することができる。
また、前記平均高さHが100nm以下である場合、凸部の部材との当接面からトナーコア粒子表面までの距離が大きくなりすぎるのを抑制できるため、定着性により優位に働く。
また、前記平均高さHが100nm以下である場合、凸部の部材との当接面からトナーコア粒子表面までの距離が大きくなりすぎるのを抑制できるため、定着性により優位に働く。
平均高さHは、30nm以上がより好ましく、40nm以上がさらに好ましい。また、80nm以下であることがより好ましく、60nm以下であることがさらに好ましい。例えば、好ましくは、30~80nm、40~60nmの範囲が挙げられる。
平均高さHは、有機ケイ素重合体による凸部を表面に形成する際の、有機ケイ素重合体の濃度を高くすることにより大きくすることができる。一方、平均高さHは、有機ケイ素重合体による凸部を表面に形成する際の、有機ケイ素重合体の濃度を低くすることにより小さくすることができる。
平均高さHは、有機ケイ素重合体による凸部を表面に形成する際の、有機ケイ素重合体の濃度を高くすることにより大きくすることができる。一方、平均高さHは、有機ケイ素重合体による凸部を表面に形成する際の、有機ケイ素重合体の濃度を低くすることにより小さくすることができる。
有機ケイ素重合体を得るための有機ケイ素化合物としては、特段の制限なく従来公知の有機ケイ素化合物を用いることができる。中でも、下記式(9)で表される有機ケイ素化合物からなる群より選択される少なくとも一の有機ケイ素化合物であることが好ましい。
R-Si-Ra 3 式(9)
(式(9)中、Raは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又はアルコキシ基を示し、Rは、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アシル基又はメタクリロキシアルキル基を示す。)
R-Si-Ra 3 式(9)
(式(9)中、Raは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又はアルコキシ基を示し、Rは、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アシル基又はメタクリロキシアルキル基を示す。)
このようなシラン化合物としては、具体的には、以下のものが挙げられる。
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルジエトキシメトキシシラン、メチルエトキシジメトキシシランの三官能のメチルシラン化合物;エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシランなどの三官能のシラン化合物;フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランなどの三官能のフェニルシラン化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどの三官能のビニルシラン化合物;アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルジエトキシメトキシシラン、アリルエトキシジメトキシシランなどの三官能のアリルシラン化合物;γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルジエトキシメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルエトキシジメトキシシランなどの三官能のγ-メタクリロキシプロピルシラン化合物;などの三官能のシラン化合物など。
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルジエトキシメトキシシラン、メチルエトキシジメトキシシランの三官能のメチルシラン化合物;エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシランなどの三官能のシラン化合物;フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランなどの三官能のフェニルシラン化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどの三官能のビニルシラン化合物;アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルジエトキシメトキシシラン、アリルエトキシジメトキシシランなどの三官能のアリルシラン化合物;γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルジエトキシメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルエトキシジメトキシシランなどの三官能のγ-メタクリロキシプロピルシラン化合物;などの三官能のシラン化合物など。
トナーコア粒子は、着色剤を含有してもよい。着色剤としては、マゼンタ着色剤、シアン着色剤、イエロー着色剤、黒色着色剤などが挙げられる。
マゼンタ用着色顔料としては、C.I.ピグメントレッド3、5、17、22、23、38、41、112、122、123、146、149、150、178、179、190、202、C.I.ピグメントバイオレット19、23が挙げられる。
シアン用着色顔料としては、C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:3又は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が挙げられる。
マゼンタ用着色顔料としては、C.I.ピグメントレッド3、5、17、22、23、38、41、112、122、123、146、149、150、178、179、190、202、C.I.ピグメントバイオレット19、23が挙げられる。
シアン用着色顔料としては、C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:3又は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が挙げられる。
イエロー用着色顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、55、74、83、93、94、95、97、98、109、110、154、155、166、180、185が挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、チタンブラック及び上記に示すイエロー、マゼンタ及びシアン着色剤を用い黒色に調色されたものが利用できる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、チタンブラック及び上記に示すイエロー、マゼンタ及びシアン着色剤を用い黒色に調色されたものが利用できる。
これらの着色剤は、単独又は混合し、さらには固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー粒子中への分散性の点から選択される。これらの着色剤は、結着樹脂又は結着樹脂を形成する重合性単量体100質量部に対し、1~20質量部用いることが好ましい。
さらに、黒色着色剤として磁性材料を用いることもできる。磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどが例示できる。黒色着色剤として磁性材料を用いる場合は、表面が疎水化処理された磁性材料を用いることが好ましい。この際用いる疎水化処理剤としては、例えばシランカップリング剤、チタンカップリング剤を挙げることができる。
磁性材料は個数平均粒径が2μm以下であることが好ましく、0.1~0.5μmのものがより好ましい。これらの磁性材料は、結着樹脂又は結着樹脂を形成する重合性単量体100質量部に対し、40~150質量部用いることが好ましい。
トナーコア粒子は、離型剤を配合してもよい。離型剤としては、特段の制限なく公知の離型剤を用いることができる。具体的には、以下のものが挙げられる。
低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスのような炭化水素ワックス;酸化ポリエチレンワックスのような脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物;脂肪族炭化水素系ワックスのブロック共重合物;カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックスのような脂肪酸エステルを主成分とするエステルワックス;及び脱酸カルナバワックスのような脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したもの、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;植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物。
低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスのような炭化水素ワックス;酸化ポリエチレンワックスのような脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物;脂肪族炭化水素系ワックスのブロック共重合物;カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックスのような脂肪酸エステルを主成分とするエステルワックス;及び脱酸カルナバワックスのような脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したもの、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;植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物。
離型剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対し、2.5~40.0質量部であることが好ましく、3.0~15.0質量部であることがより好ましい。また、これらの離型剤は単一又は2種類以上を併用してもよく、好ましくは炭化水素ワックスとエステルワックスを併用することが定着性の観点で好ましい。2種類以上の離型剤を併用する場合は、離型剤の含有量の合計が上記範囲内であることが好ましい。
トナーコア粒子は、可塑剤を含有することが好ましい。可塑剤は、炭素数2~6のジオールと炭素数14~22の脂肪族モノカルボン酸とのエステル化合物を含有することが好ましい。
上記を満たす可塑剤を用いることで、モノマーユニットM1を主要素として構成される樹脂を効率的に可塑することができ、低温定着性を向上することができる。
上記を満たす可塑剤を用いることで、モノマーユニットM1を主要素として構成される樹脂を効率的に可塑することができ、低温定着性を向上することができる。
炭素数2~6のジオールと炭素数14~22の脂肪族モノカルボン酸とのエステル化合物を含有する可塑剤としては、エチレングリコールジステアレート、エチレングリコールジベヘネート、エチレングリコールジミリタート、エチレングリコールジラクテート、1,4-ブタンジオールジステアレート、ヘキサンジオールジミリスタラート、ヘキサンジ
オールジベヘネート、ヘキサンジオールステアレートなどを用いることができる。
可塑剤の含有量としては、結着樹脂又は重合性単量体100質量部に対して、好ましくは5~25質量部、より好ましくは10~15質量部である。
オールジベヘネート、ヘキサンジオールステアレートなどを用いることができる。
可塑剤の含有量としては、結着樹脂又は重合性単量体100質量部に対して、好ましくは5~25質量部、より好ましくは10~15質量部である。
トナーには、荷電制御剤を用いてもよい。荷電制御剤によりトナーの帯電性を安定に保つことができる。荷電制御剤としては、従来からトナー用途で用いられている種々の荷電制御剤を用いることができる。
荷電制御剤の添加量は、結着樹脂又は重合性単量体100質量部に対して0.01~10.00質量部用いられる。
荷電制御剤の添加量は、結着樹脂又は重合性単量体100質量部に対して0.01~10.00質量部用いられる。
トナー粒子の流動性を向上させる目的で、流動性向上剤をトナー粒子に添加してもよい。流動性向上剤としては、特に制限されず、公知のものを用いることができる。具体的には、以下のものが挙げられる。
フッ化ビニリデン微粉未、ポリテトラフルオロエチレン微粉末のようなフッ素系樹脂粉末;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛のような脂肪酸金属塩;酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末のような金属酸化物、又は上記金属酸化物を疎水化処理した粉末;湿式製法シリカ、乾式製法シリカのようなシリカ微粉末、又はそれらシリカ微粉末にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルのような処理剤により表面処理を施した表面処理シリカ微粉末など。
フッ化ビニリデン微粉未、ポリテトラフルオロエチレン微粉末のようなフッ素系樹脂粉末;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛のような脂肪酸金属塩;酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末のような金属酸化物、又は上記金属酸化物を疎水化処理した粉末;湿式製法シリカ、乾式製法シリカのようなシリカ微粉末、又はそれらシリカ微粉末にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルのような処理剤により表面処理を施した表面処理シリカ微粉末など。
流動性向上剤は、トナー粒子100質量部に対し0.01質量部以上5.00質量部以下添加することが好ましい。添加量が上記範囲内であれば、定着性の低下を抑制しつつ、十分な流動性の向上効果が得られる。また、上記の流動性向上剤は、一次粒子の個数平均粒径(D1)が4~120nmであることが好ましい。
トナーは、一成分及び二成分系現像剤として、いずれの現像方式にも使用できる。二成分現像剤として用いる場合に使用するキャリアの平均粒径は、好ましくは10~100μm、より好ましくは20~50μmである。また、これらのキャリアとトナーを混合して二成分系現像剤を調製する場合の現像剤中のトナー濃度は、好ましくは2~15質量%程度である。
トナーの重量平均粒径は、特に制限されないが、4.0~11.0μmが好ましく、5.0~10.0μmであることが好ましい。重量平均粒径が上記範囲内であると良好な流動性が得られ、潜像に忠実に現像することができる。
以下、トナーの製造方法について説明するが、製造方法はこれらに限定されるわけではない。
トナーコア粒子に、有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂Aを含有させる方法としては、特段の制限はなく、公知の方法を用いることができる。
例えば、混錬粉砕法においては、有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂Aを、トナー構成材料と一緒に混錬する方法や、トナー母粒子表面に有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂Aを付着させた後に熱処理することで固着させてトナーコア粒子を得る方法などがある。
また、湿式製造方法においては、有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂Aを、トナー構成材料と一緒に溶解させて粒子形成する方法、トナー母粒子形成後に有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂Aを添加して熱処理することで固着させてトナーコア粒子を得る方法、さらには粒子径性の際に反応性の有機ケイ素化合物を重合開始剤と一緒に添加することで、トナー母粒子に組み込み、トナーコア粒子を得る方法が挙げられる。
トナーコア粒子に、有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂Aを含有させる方法としては、特段の制限はなく、公知の方法を用いることができる。
例えば、混錬粉砕法においては、有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂Aを、トナー構成材料と一緒に混錬する方法や、トナー母粒子表面に有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂Aを付着させた後に熱処理することで固着させてトナーコア粒子を得る方法などがある。
また、湿式製造方法においては、有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂Aを、トナー構成材料と一緒に溶解させて粒子形成する方法、トナー母粒子形成後に有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂Aを添加して熱処理することで固着させてトナーコア粒子を得る方法、さらには粒子径性の際に反応性の有機ケイ素化合物を重合開始剤と一緒に添加することで、トナー母粒子に組み込み、トナーコア粒子を得る方法が挙げられる。
これらの中でも、トナーコア粒子の表面に有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂Aを配向させやすい観点から、懸濁重合法を用いることが好ましい。以下、該懸濁重合法を用い、トナー粒子を製造する方法を述べる。
まず、結着樹脂を生成しうる重合性単量体、及び必要に応じて各種材料を混合し、分散機を用いて、溶解又は分散させた重合性単量体組成物を調製する(溶解工程)。
各種材料として、着色剤、離型剤、可塑剤、荷電制御剤、重合開始剤、連鎖移動剤などが挙げられる。
分散機としては、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、又は超音波分散機が挙げられる。
まず、結着樹脂を生成しうる重合性単量体、及び必要に応じて各種材料を混合し、分散機を用いて、溶解又は分散させた重合性単量体組成物を調製する(溶解工程)。
各種材料として、着色剤、離型剤、可塑剤、荷電制御剤、重合開始剤、連鎖移動剤などが挙げられる。
分散機としては、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、又は超音波分散機が挙げられる。
次いで、重合性単量体組成物を、分散助剤を含有する水系媒体中に投入し、高速攪拌機又は超音波分散機などの高速分散機を用いて、重合性単量体組成物の液滴を調製する(造粒工程)。
その後、該液滴中の重合性単量体を重合してトナーコア粒子を得る(重合工程)。
その後、該液滴中の重合性単量体を重合してトナーコア粒子を得る(重合工程)。
重合開始剤は、重合性単量体組成物を調製する際に混合してもよく、水系媒体中に液滴を形成させる直前に重合性単量体組成物中に混合してもよい。
また、液滴の造粒中や造粒完了後、すなわち重合反応を開始する直前に、必要に応じて重合性単量体や他の溶媒に溶解した状態で加えることもできる。
重合性単量体を重合して結着樹脂を得たあと、必要に応じて脱溶剤処理を行い、トナー
コア粒子の分散液を得るとよい。
また、液滴の造粒中や造粒完了後、すなわち重合反応を開始する直前に、必要に応じて重合性単量体や他の溶媒に溶解した状態で加えることもできる。
重合性単量体を重合して結着樹脂を得たあと、必要に応じて脱溶剤処理を行い、トナー
コア粒子の分散液を得るとよい。
有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂は、(i)溶解工程に投入してもよいし、(ii)重合工程終了以降に有機ケイ素重合体部位を含有する樹脂の粒子分散液を添加し、熱固着させてもよい。
また、(iii)重合工程中に有機ケイ素重合体部位を含有するビニルモノマーと重合開始剤を添加することで、結着樹脂中に組み込んでもよい。有機ケイ素化合物部位を表面近傍に配置させる観点から、(ii)又は(iii)の方法が好ましい。
また、(iii)重合工程中に有機ケイ素重合体部位を含有するビニルモノマーと重合開始剤を添加することで、結着樹脂中に組み込んでもよい。有機ケイ素化合物部位を表面近傍に配置させる観点から、(ii)又は(iii)の方法が好ましい。
乳化凝集法や懸濁重合法などによって結着樹脂を得る場合、重合性単量体としては、特段の制限なく従来公知の単量体を用いることができる。具体的には、結着樹脂に関して例示したビニル系単量体が挙げられる。
トナーコア粒子の表面に有機ケイ素重合体部位を存在させる方法としては、特段の制限はなく、公知の方法を用いることができる。
例えば、前述のトナーコア粒子の重合工程中に、有機ケイ素重合体を含有するモノマーを添加し、有機ケイ素重合体部位を有する樹脂を含有するトナーコア粒子を得る方法が挙げられる。また、トナーコア粒子が分散した水系媒体中で、有機ケイ素重合体を含有するモノマーを重合する方法や、予め有機ケイ素重合体を含有するモノマーを重合し、得られた重合体をトナーコア粒子の製造工程中に添加することで有機ケイ素重合体部位を有する樹脂を含有するトナーコア粒子を得る方法が挙げられる。
例えば、前述のトナーコア粒子の重合工程中に、有機ケイ素重合体を含有するモノマーを添加し、有機ケイ素重合体部位を有する樹脂を含有するトナーコア粒子を得る方法が挙げられる。また、トナーコア粒子が分散した水系媒体中で、有機ケイ素重合体を含有するモノマーを重合する方法や、予め有機ケイ素重合体を含有するモノマーを重合し、得られた重合体をトナーコア粒子の製造工程中に添加することで有機ケイ素重合体部位を有する樹脂を含有するトナーコア粒子を得る方法が挙げられる。
モノマーは、有機ケイ素重合体を含有するものであれば特段の制限はなく、公知のものを用いることができる。具体的には以下のものが挙げられる。
γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルジエトキシメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルエトキシジメトキシシラン等の置換基としてメタクリロキシアルキル基を有する三官能シラン化合物;γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-アクリロキシオクチルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルジエトキシメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルエトキシジメトキシシラン等の置換基としてアクリロキシアルキル基を有する三官能シラン化合物など。
γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルジエトキシメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルエトキシジメトキシシラン等の置換基としてメタクリロキシアルキル基を有する三官能シラン化合物;γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-アクリロキシオクチルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルジエトキシメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルエトキシジメトキシシラン等の置換基としてアクリロキシアルキル基を有する三官能シラン化合物など。
上記の造粒工程で用いる分散助剤としては、公知の分散安定剤や界面活性剤などを用いることができる。具体的には、分散安定剤として以下のものが挙げられる。
リン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタ珪酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等の無機分散安定剤、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプン等の有機分散安定剤。
リン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタ珪酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等の無機分散安定剤、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプン等の有機分散安定剤。
また、界面活性剤として以下のものが挙げられる。
アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸塩等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のノニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤。
アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸塩等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のノニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤。
中でも、無機分散安定剤を含むことが好ましく、リン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム等のリン酸塩を含む分散
安定剤を含むことがより好ましい。
安定剤を含むことがより好ましい。
重合開始剤としては、特段の制限なく公知の重合開始剤を用いることができる。具体的には以下のものが挙げられる。
過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化クミル、過酸化-tert-ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、ペルオキシ炭酸ジイソプロピル、テトラリンヒドロペルオキシド、1-フェニル-2-メチルプロピル-1-ヒドロペルオキシド、過トリフェニル酢酸-tert-ヒドロペルオキシド、過ギ酸-tert-ブチル、過酢酸-tert-ブチル、過安息香酸-tert-ブチル、過フェニル酢酸-tert-ブチル、過メトキシ酢酸-tert-ブチル、過N-(3-トルイル)パルミチン酸-tert-ブチルベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシピバレ-ト、t-ブチルパーオキシイソブチレ-ト、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどに代表される過酸化物系重合開始剤;2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルなどに代表されるアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;など。
過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化クミル、過酸化-tert-ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、ペルオキシ炭酸ジイソプロピル、テトラリンヒドロペルオキシド、1-フェニル-2-メチルプロピル-1-ヒドロペルオキシド、過トリフェニル酢酸-tert-ヒドロペルオキシド、過ギ酸-tert-ブチル、過酢酸-tert-ブチル、過安息香酸-tert-ブチル、過フェニル酢酸-tert-ブチル、過メトキシ酢酸-tert-ブチル、過N-(3-トルイル)パルミチン酸-tert-ブチルベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシピバレ-ト、t-ブチルパーオキシイソブチレ-ト、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどに代表される過酸化物系重合開始剤;2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルなどに代表されるアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;など。
本開示のトナーは、特段の制限なく従来公知の画像形成装置に用いることができる。例えば、一成分接触現像方式や二成分現像方式、一成分ジャンピング現像方式の画像形成装置が挙げられる。
以下、各種物性の測定方法について説明する。
<トナーからの樹脂A及び樹脂Bの分取>
以下の方法でトナーから分取した樹脂A及び樹脂などの材料を用いて、各物性を測定することもできる。
トナー粒子10.0gを秤量し、円筒濾紙(東洋濾紙製No.84)に入れてソックスレー抽出器にかける。溶媒としてTHF200mLを用いて20時間抽出し、抽出液を脱溶剤して得られた固体がトナーのTHF可溶分である。THF可溶分には樹脂A及び樹脂Bが含まれる。これを複数回行い、必要な量のTHF可溶分を得る。
<トナーからの樹脂A及び樹脂Bの分取>
以下の方法でトナーから分取した樹脂A及び樹脂などの材料を用いて、各物性を測定することもできる。
トナー粒子10.0gを秤量し、円筒濾紙(東洋濾紙製No.84)に入れてソックスレー抽出器にかける。溶媒としてTHF200mLを用いて20時間抽出し、抽出液を脱溶剤して得られた固体がトナーのTHF可溶分である。THF可溶分には樹脂A及び樹脂Bが含まれる。これを複数回行い、必要な量のTHF可溶分を得る。
溶媒グラジエント溶出法には、グラジエント分取HPLC(島津製作所製LC-20AP高圧グラジエント分取システム、Waters社製SunFire分取カラム50mmφ250mm)を用いる。カラム温度は30℃、流量は50mL/分、移動相には貧溶媒としてアセトニトリル、良溶媒としてTHFを用いる。抽出により得られたTHF可溶分0.02gをTHF1.5mLに溶解させたものを分離のための試料とする。移動相はアセトニトリル100%の組成から開始し、試料注入後5分経過した時点で毎分4%ずつTHFの比率を増加させ、25分かけて移動相の組成をTHF100%とする。得られた分画を乾固させることで成分を分離することができる。
どの分画成分が樹脂A及び樹脂Bであるかは、後述する1H-NMR測定により判別することができる。
どの分画成分が樹脂A及び樹脂Bであるかは、後述する1H-NMR測定により判別することができる。
<樹脂A、樹脂Bが含有するモノマーユニットの同定及び各モノマーユニットの含有割合の測定方法>
樹脂A、樹脂B中の各種モノマーユニットの同定には1H-NMRスペクトル測定を用いる。また、樹脂に含まれる各モノマーユニットの含有割合の測定は、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:樹脂A又は樹脂B 50mgを測定試料として内径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。
樹脂A、樹脂B中の各種モノマーユニットの同定には1H-NMRスペクトル測定を用いる。また、樹脂に含まれる各モノマーユニットの含有割合の測定は、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:樹脂A又は樹脂B 50mgを測定試料として内径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。
以下、樹脂Aを例に説明する。
得られた1H-NMRチャートより、モノマーユニットM1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i1を算出する。
同様に、モノマーユニットM2の構成要素に帰属されるピークの中から、他の単量体に由来する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i2を算出する。
同様に、モノマーユニットM3構成要素に帰属されるピークの中から、他の単量体に由来する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i3を算出する。
モノマーユニットM1を含有する樹脂の重合体主鎖のメチレン基に帰属されるピークの積分値I1を算出する。
同様に、モノマーユニットM2を含有する樹脂の重合体主鎖のメチレン基に帰属されるピークの積分値I2を算出する。
同様に、モノマーユニットM3を含有する樹脂の重合体主鎖のメチレン基に帰属されるピークの積分値I3を算出する。
得られた1H-NMRチャートより、モノマーユニットM1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i1を算出する。
同様に、モノマーユニットM2の構成要素に帰属されるピークの中から、他の単量体に由来する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i2を算出する。
同様に、モノマーユニットM3構成要素に帰属されるピークの中から、他の単量体に由来する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i3を算出する。
モノマーユニットM1を含有する樹脂の重合体主鎖のメチレン基に帰属されるピークの積分値I1を算出する。
同様に、モノマーユニットM2を含有する樹脂の重合体主鎖のメチレン基に帰属されるピークの積分値I2を算出する。
同様に、モノマーユニットM3を含有する樹脂の重合体主鎖のメチレン基に帰属されるピークの積分値I3を算出する。
モノマーユニットM1の含有割合は、上記積分値i1、i2、i3及びI1、I2、I3を用いて、以下のようにして求める。なお、n1、n2、n3、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。
n1はi1に対応し、n2はi2に対応し、n3はi3に対応し、N1はI1に対応し、N2はI2に対応し、N3はI3に対応する。
モノマーユニットM1の含有割合(モル%)
={(i1/n1)/(I1/N1)}×100
同様に、モノマーユニットM2及びモノマーユニットM3の含有割合は以下のように求める。
モノマーユニットM2の含有割合(モル%)
={(i2/n2)/(I2/N2)}×100
モノマーユニットM3の含有割合(モル%)
={(i3/n3)/(I3/N3)}×100
樹脂Bに関しても同様の手順で分析しうる。
n1はi1に対応し、n2はi2に対応し、n3はi3に対応し、N1はI1に対応し、N2はI2に対応し、N3はI3に対応する。
モノマーユニットM1の含有割合(モル%)
={(i1/n1)/(I1/N1)}×100
同様に、モノマーユニットM2及びモノマーユニットM3の含有割合は以下のように求める。
モノマーユニットM2の含有割合(モル%)
={(i2/n2)/(I2/N2)}×100
モノマーユニットM3の含有割合(モル%)
={(i3/n3)/(I3/N3)}×100
樹脂Bに関しても同様の手順で分析しうる。
<樹脂及びトナーのテトラヒドロフラン不溶分含有量の算出>
樹脂又はトナー10gを精秤して円筒ろ紙(東洋濾紙製No.84)に仕込み、テトラヒドロフラン(THF)200mlにて20時間ソックスレー抽出する。その後、円筒ろ紙を取り出し、40℃で20時間真空乾燥して残渣質量を測定し、下式よりトナーのテトラヒドロフラン(THF)不溶分量を算出する。
THF不溶分量=(残渣質量/ソックスレー抽出前のトナーの質量)×100(質量%)
樹脂又はトナー10gを精秤して円筒ろ紙(東洋濾紙製No.84)に仕込み、テトラヒドロフラン(THF)200mlにて20時間ソックスレー抽出する。その後、円筒ろ紙を取り出し、40℃で20時間真空乾燥して残渣質量を測定し、下式よりトナーのテトラヒドロフラン(THF)不溶分量を算出する。
THF不溶分量=(残渣質量/ソックスレー抽出前のトナーの質量)×100(質量%)
<樹脂及びトナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量Mwの測定>
樹脂及びトナーの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)により、以下のようにして測定する。
上記不溶分量測定で使用した200mLのTHF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0.8質量%となるように調製する。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
樹脂及びトナーの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)により、以下のようにして測定する。
上記不溶分量測定で使用した200mLのTHF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0.8質量%となるように調製する。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(例えば、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-社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
<トナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)の測定方法>
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。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行った。
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。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行った。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOMME)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
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から60μmまでに設定する。
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3質量倍に希釈した希釈液を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 Tetra150」(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3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを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10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10~40℃となるように適宜調節する。
(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5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)を算出する。なお、前記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)であり、前記専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
(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3質量倍に希釈した希釈液を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 Tetra150」(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3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを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10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10~40℃となるように適宜調節する。
(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5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)を算出する。なお、前記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)であり、前記専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
<樹脂A中の有機ケイ素重合体部位又は凸部を形成する有機ケイ素重合体の単位構造の同定及び各単位構造の割合の測定>
樹脂A中の有機ケイ素重合体部位又はトナー粒子表面に凸部を形成する有機ケイ素重合体の単位構造の同定及び各単位構造の割合の測定には、NMRを用いる。
上記の方法で分離した樹脂A又はトナーから分離した有機ケイ素重合体の凸部をサンプルとして使用する。凸部を分離する手段は以下の通りである。
トナー1gをバイアル瓶に入れクロロホルム31gに溶解させ、分散させる。分散には超音波式ホモジナイザーを用いて30分間処理して分散液を作製する。
超音波処理装置:超音波式ホモジナイザーVP-050(タイテック株式会社製)
マイクロチップ:ステップ型マイクロチップ、先端径φ2mm
マイクロチップの先端位置:ガラスバイアルの中央部、かつバイアル底面から5mmの高さ
超音波条件:強度30%、30分
このとき、分散液が昇温しないようにバイアルを氷水で冷却しながら超音波を掛ける。
樹脂A中の有機ケイ素重合体部位又はトナー粒子表面に凸部を形成する有機ケイ素重合体の単位構造の同定及び各単位構造の割合の測定には、NMRを用いる。
上記の方法で分離した樹脂A又はトナーから分離した有機ケイ素重合体の凸部をサンプルとして使用する。凸部を分離する手段は以下の通りである。
トナー1gをバイアル瓶に入れクロロホルム31gに溶解させ、分散させる。分散には超音波式ホモジナイザーを用いて30分間処理して分散液を作製する。
超音波処理装置:超音波式ホモジナイザーVP-050(タイテック株式会社製)
マイクロチップ:ステップ型マイクロチップ、先端径φ2mm
マイクロチップの先端位置:ガラスバイアルの中央部、かつバイアル底面から5mmの高さ
超音波条件:強度30%、30分
このとき、分散液が昇温しないようにバイアルを氷水で冷却しながら超音波を掛ける。
前記分散液をスイングローター用ガラスチューブ(50mL)に入れ替えて、遠心分離機(H-9R;株式会社コクサン社製)にて、58.33S-1、30分間の条件で遠心分離を行う。
トナーについて測定する場合、遠心分離後のガラスチューブの上層部を採取することでトナー粒子表面の凸部以外の材料を除去することができる。有機ケイ素重合体を含有するクロロホルム溶液を採取し、クロロホルムを真空乾燥(40℃/24時間)にて除去することで、トナー粒子表面に凸部を形成する有機ケイ素重合体のサンプルを得る。
樹脂Aについて測定する場合、遠心分離後のガラスチューブの上層部を採取し、サンプルを得る。
トナーについて測定する場合、遠心分離後のガラスチューブの上層部を採取することでトナー粒子表面の凸部以外の材料を除去することができる。有機ケイ素重合体を含有するクロロホルム溶液を採取し、クロロホルムを真空乾燥(40℃/24時間)にて除去することで、トナー粒子表面に凸部を形成する有機ケイ素重合体のサンプルを得る。
樹脂Aについて測定する場合、遠心分離後のガラスチューブの上層部を採取し、サンプルを得る。
上記サンプルを用いて、有機ケイ素重合体を含有する樹脂中の各単位構造の存在量比及び、有機ケイ素重合体中のケイ素原子全量に対する、T2単位構造をとるケイ素原子の割合、T3単位構造をとるケイ素原子の割合を、固体29Si-NMRで測定及び算出する。
有機ケイ素重合体中の、上記Rで表される炭化水素基は、13C-NMRにより確認する。
有機ケイ素重合体中の、上記Rで表される炭化水素基は、13C-NMRにより確認する。
≪13C-NMR(固体)の測定条件≫
装置:JEOLRESONANCE製JNM-ECX500II
試料管:3.2mmφ
試料:樹脂A又は凸部を形成する有機ケイ素重合体のサンプル
測定温度:室温
パルスモード:CP/MAS
測定核周波数:123.25MHz(13C)
基準物質:アダマンタン(外部標準:29.5ppm)
試料回転数:20kHz
コンタクト時間:2ms
遅延時間:2s
積算回数:1024回
上記条件にて、ケイ素原子に結合しているメチル基(Si-CH3)、エチル基(Si-C2H5)、プロピル基(Si-C3H7)、ブチル基(Si-C4H9)、ペンチル基(Si-C5H11)、ヘキシル基(Si-C6H13)又はフェニル基(Si-C6H5)などに起因するシグナルの有無により、上記Rで表される炭化水素基を確認する。
装置:JEOLRESONANCE製JNM-ECX500II
試料管:3.2mmφ
試料:樹脂A又は凸部を形成する有機ケイ素重合体のサンプル
測定温度:室温
パルスモード:CP/MAS
測定核周波数:123.25MHz(13C)
基準物質:アダマンタン(外部標準:29.5ppm)
試料回転数:20kHz
コンタクト時間:2ms
遅延時間:2s
積算回数:1024回
上記条件にて、ケイ素原子に結合しているメチル基(Si-CH3)、エチル基(Si-C2H5)、プロピル基(Si-C3H7)、ブチル基(Si-C4H9)、ペンチル基(Si-C5H11)、ヘキシル基(Si-C6H13)又はフェニル基(Si-C6H5)などに起因するシグナルの有無により、上記Rで表される炭化水素基を確認する。
有機ケイ素化合物中のSiに結合する構造は、固体29Si-NMRにより特定する。固体29Si-NMRでは、有機ケイ素重合体中の各単位構造のSiに結合する官能基の構造によって、異なるシフト領域にピークが検出される。
各ピーク位置を標準サンプルを用いて特定することで、Siに結合する構造を特定することができる。また得られたピーク面積から各単位構造の存在量比を算出することができる。
各ピーク位置を標準サンプルを用いて特定することで、Siに結合する構造を特定することができる。また得られたピーク面積から各単位構造の存在量比を算出することができる。
固体29Si-NMRの測定条件は、具体的には下記の通りである。
装置:JNM-ECX5002 (JEOL RESONANCE)
温度:室温
測定法:DD/MAS法 29Si 45°
試料管:ジルコニア3.2mmφ
試料:試験管に粉末状態で充填
試料回転数:10kHz
relaxation delay :180s
Scan:2000
測定後に、固体29Si-NMRスペクトルから、樹脂又はトナー粒子中の有機ケイ素重合体の置換基及び結合基の異なる複数のシラン成分を、カーブフィッティングにて下記X1構造、X2構造、X3構造、及びX4構造にピーク分離し、さらにT2単位構造、T3単位構造などの各構造体に由来するピークを分離する。
カーブフィッティングは、日本電子社製のJNM-EX400用ソフトのEXcalibur for Windows(登録商標) version 4.2(EX series)を用いて行う。メニューアイコンから「1D Pro」をクリックして測定データを読み込む。次に、メニューバーの「Command」から「Curve fitting function」を選択し、カーブフィッティングを行う。カーブフィッティングによって得られる各ピークを合成した合成ピークと測定結果のピークとの差分(合成ピーク差分)が最も小さくなるように、各成分に対するカーブフィッティングを行う。
なお、下記X3で示される構造が本開示におけるT3単位構造である。
X1構造:(Ri)(Rj)(Rk)SiO1/2 (A1)
X2構造:(Rg)(Rh)Si(O1/2)2 (A2)
X3構造:RmSi(O1/2)3 (A3)
X4構造:Si(O1/2)4 (A4)
装置:JNM-ECX5002 (JEOL RESONANCE)
温度:室温
測定法:DD/MAS法 29Si 45°
試料管:ジルコニア3.2mmφ
試料:試験管に粉末状態で充填
試料回転数:10kHz
relaxation delay :180s
Scan:2000
測定後に、固体29Si-NMRスペクトルから、樹脂又はトナー粒子中の有機ケイ素重合体の置換基及び結合基の異なる複数のシラン成分を、カーブフィッティングにて下記X1構造、X2構造、X3構造、及びX4構造にピーク分離し、さらにT2単位構造、T3単位構造などの各構造体に由来するピークを分離する。
カーブフィッティングは、日本電子社製のJNM-EX400用ソフトのEXcalibur for Windows(登録商標) version 4.2(EX series)を用いて行う。メニューアイコンから「1D Pro」をクリックして測定データを読み込む。次に、メニューバーの「Command」から「Curve fitting function」を選択し、カーブフィッティングを行う。カーブフィッティングによって得られる各ピークを合成した合成ピークと測定結果のピークとの差分(合成ピーク差分)が最も小さくなるように、各成分に対するカーブフィッティングを行う。
なお、下記X3で示される構造が本開示におけるT3単位構造である。
X1構造:(Ri)(Rj)(Rk)SiO1/2 (A1)
X2構造:(Rg)(Rh)Si(O1/2)2 (A2)
X3構造:RmSi(O1/2)3 (A3)
X4構造:Si(O1/2)4 (A4)
前記式(A1)、(A2)及び(A3)中のRi、Rj、Rk、Rg、Rh、Rmはケイ素に結合している、炭素数1~6の炭化水素基などの有機基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基又はアルコキシ基を示す。
ピーク分離後、ケミカルシフトが-140~100ppmの範囲に存在する、D単位、T単位、Q単位のすべての積分値の総和を算出し、有機ケイ素重合体部位中のケイ素原子に対応するピーク面積の合計とする。
なお、構造をさらに詳細に確認する必要がある場合、上記13C-NMR及び29Si-NMRの測定結果と共に1H-NMRの測定結果によって同定してもよい。
ピーク分離後、ケミカルシフトが-140~100ppmの範囲に存在する、D単位、T単位、Q単位のすべての積分値の総和を算出し、有機ケイ素重合体部位中のケイ素原子に対応するピーク面積の合計とする。
なお、構造をさらに詳細に確認する必要がある場合、上記13C-NMR及び29Si-NMRの測定結果と共に1H-NMRの測定結果によって同定してもよい。
<飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)の分析方法>
使用装置及び測定条件を以下に示す。
・測定装置:nanoTOF II(商品名、アルバック・ファイ株式会社製)
・一次イオン種:Bi3++
・加速電圧:30kV
・一次イオン電流:0.05pA
・繰り返し周波数:8.2kHz
・ラスタモード:Unbunch
・ラスタサイズ:100μm×100μm
・測定モード:Positive
・中和電子銃:使用
・測定時間:600秒
・試料調製:トナーコア粒子をインジウムシートに固定
・試料前処理:なし
トナー粒子をもとに分析を行う場合、トナー粒子をセロテープ(登録商標、ニチバン株式会社)の上に敷き詰め、さらにその上からセロテープで接着する。接着したセロテープを引きはがし、トナー粒子が残っているセロテープをインジウムシートに固定して測定を行う。走査型電子顕微鏡(SEM)にて未蒸着で測定を行い、表面に凸部を有さないトナーコア粒子が得られたことを確認する。
アルバック・ファイ社標準ソフト(TOF-DR)を用い、トナーコア粒子中の樹脂又は有機ケイ素化合物に起因するSiイオン及びフラグメントイオンの質量数から評価する。
質量数28のケイ素(m/z28)に由来するピーク強度(P(Si))及び質量数1~1850における全イオンのピーク強度の合計(P(T))を求める。
使用装置及び測定条件を以下に示す。
・測定装置:nanoTOF II(商品名、アルバック・ファイ株式会社製)
・一次イオン種:Bi3++
・加速電圧:30kV
・一次イオン電流:0.05pA
・繰り返し周波数:8.2kHz
・ラスタモード:Unbunch
・ラスタサイズ:100μm×100μm
・測定モード:Positive
・中和電子銃:使用
・測定時間:600秒
・試料調製:トナーコア粒子をインジウムシートに固定
・試料前処理:なし
トナー粒子をもとに分析を行う場合、トナー粒子をセロテープ(登録商標、ニチバン株式会社)の上に敷き詰め、さらにその上からセロテープで接着する。接着したセロテープを引きはがし、トナー粒子が残っているセロテープをインジウムシートに固定して測定を行う。走査型電子顕微鏡(SEM)にて未蒸着で測定を行い、表面に凸部を有さないトナーコア粒子が得られたことを確認する。
アルバック・ファイ社標準ソフト(TOF-DR)を用い、トナーコア粒子中の樹脂又は有機ケイ素化合物に起因するSiイオン及びフラグメントイオンの質量数から評価する。
質量数28のケイ素(m/z28)に由来するピーク強度(P(Si))及び質量数1~1850における全イオンのピーク強度の合計(P(T))を求める。
<トナーにおける樹脂Aの含有量の測定方法>
トナー中の樹脂Aの構造の特定及び組成分析は、核磁気共鳴装置(1H-NMR、13C-NMR)を用いて行うことができる。以下に用いる装置について記す。サンプルは、上記の方法でトナーから分取した樹脂Aを用いる。
核磁気共鳴装置(1H-NMR、13C-NMR)
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
トナーにおける樹脂Aの含有量は、上記NMR測定におけるシグナル積分比(面積比)からモル組成比を求めることで算出できる。モル組成比に各化合物の分子量を乗じることで重量組成比を算出し、そこからトナーにおける樹脂Aの含有量を求める。
トナー中の樹脂Aの構造の特定及び組成分析は、核磁気共鳴装置(1H-NMR、13C-NMR)を用いて行うことができる。以下に用いる装置について記す。サンプルは、上記の方法でトナーから分取した樹脂Aを用いる。
核磁気共鳴装置(1H-NMR、13C-NMR)
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
トナーにおける樹脂Aの含有量は、上記NMR測定におけるシグナル積分比(面積比)からモル組成比を求めることで算出できる。モル組成比に各化合物の分子量を乗じることで重量組成比を算出し、そこからトナーにおける樹脂Aの含有量を求める。
<トナー粒子表面における凸部の平均高さH及び平均径Rの測定方法>
トナー粒子の表面における凸部を以下の方法で観察する。
日立ハイテク社製の走査型プローブ顕微鏡(SPM)である「AFM5500M」を用いて、トナー粒子の表面における有機ケイ素重合体による凸部、及びトナーコア粒子表層に対してフォースカーブ測定を行い導出する。カンチレバー(以下、探針とも呼称する)は、日立ハイテクフィールディング社の販売している「SI-DF3P2」を用いて行う。測定に用いるSPMは、事前にXYZ方向の位置精度校正を行い、測定に用いるカンチレバーは、探針の先端曲率半径を事前に測定しておく。
探針先端の曲率半径は、日立ハイテクフィールディング社の販売している探針評価サンプル「TGT1―NT-MDT」などを用いて測定する。先端曲率半径の値は、凸部に接触せずにトナーコア粒子表層を測定することができる値を選択する。本開示では、7nmのものを用いる。
測定は、ダイナミック・フォース・モードで行う。トナー粒子の測定では、まず走査型プローブ顕微鏡の試料台に導電性両面テープを貼り付け、その上にトナー粒子を吹き付ける。さらに、エアブローして余分なトナー粒子を試料台から除去し、測定サンプルを作製する。このサンプルを走査型プローブ顕微鏡(AFM5500M)によって形状測定を行
い、トナー粒子表面の1μm×1μmの範囲において凸部及びトナーコア粒子の表面を識別して観察する。
形状測定時の凹部がトナーコア粒子表面に該当し、凸部がトナー粒子の凸部に該当する。
トナー粒子は、トナー粒子の重量平均粒径(D4)と等しい粒径のトナー粒子を50個選択して、測定対象とする。
形状測定後、得られた1μm×1μmの測定データの傾き補正を実施した後、面最大高さSpと面最大山~最小谷の幅Sz/Smaxを算出する。測定データの傾き補正は、AFM5500M付属の解析ソフトであるAFM5000IIを用いて行い、測定データに対して1次曲面補正、2次曲面補正、3次曲面補正の順に曲面補正を行うことで補正する。本開示においては、測定データに対して、上記解析ソフトにおける1次傾き補正(1次曲面補正)、2次傾き補正(2次曲面補正)、3次傾き補正(3次曲面補正)の順に解析処理を行うことで傾き補正を行う。
Spは、1μm×1μmの範囲におけるトナー粒子の最表面から凸部頂点までの最大高さを意味しており、Sz/Smaxは凸部の最大径を意味している。Spは、傾き補正を行ったデータに対し、上記解析ソフトにおける解析タブの面粗さ解析を起動した際に表示されるSp値を参照することで算出できる。得られたSpを凸部の高さh1(nm)とした時に、上記方法で50個のトナー粒子の凸部頂点の最大高さh1~h50を求め、h1~h50の個数平均値を凸部の平均高さH(nm)とする。
また、Sz/Smaxは、傾き補正を行ったデータに対し、上記解析ソフトにおける解析タブの面粗さ解析を起動した際に表示されるSz/Smax値を参照することで算出できる。得られたSz/Smaxを凸部の最大径r1(nm)とした時に、上記方法で50個のトナー粒子の凸部の最大径r1~r50を求め、r1~r50の個数平均値を凸部の平均径R(nm)とする。
トナー粒子の表面における凸部を以下の方法で観察する。
日立ハイテク社製の走査型プローブ顕微鏡(SPM)である「AFM5500M」を用いて、トナー粒子の表面における有機ケイ素重合体による凸部、及びトナーコア粒子表層に対してフォースカーブ測定を行い導出する。カンチレバー(以下、探針とも呼称する)は、日立ハイテクフィールディング社の販売している「SI-DF3P2」を用いて行う。測定に用いるSPMは、事前にXYZ方向の位置精度校正を行い、測定に用いるカンチレバーは、探針の先端曲率半径を事前に測定しておく。
探針先端の曲率半径は、日立ハイテクフィールディング社の販売している探針評価サンプル「TGT1―NT-MDT」などを用いて測定する。先端曲率半径の値は、凸部に接触せずにトナーコア粒子表層を測定することができる値を選択する。本開示では、7nmのものを用いる。
測定は、ダイナミック・フォース・モードで行う。トナー粒子の測定では、まず走査型プローブ顕微鏡の試料台に導電性両面テープを貼り付け、その上にトナー粒子を吹き付ける。さらに、エアブローして余分なトナー粒子を試料台から除去し、測定サンプルを作製する。このサンプルを走査型プローブ顕微鏡(AFM5500M)によって形状測定を行
い、トナー粒子表面の1μm×1μmの範囲において凸部及びトナーコア粒子の表面を識別して観察する。
形状測定時の凹部がトナーコア粒子表面に該当し、凸部がトナー粒子の凸部に該当する。
トナー粒子は、トナー粒子の重量平均粒径(D4)と等しい粒径のトナー粒子を50個選択して、測定対象とする。
形状測定後、得られた1μm×1μmの測定データの傾き補正を実施した後、面最大高さSpと面最大山~最小谷の幅Sz/Smaxを算出する。測定データの傾き補正は、AFM5500M付属の解析ソフトであるAFM5000IIを用いて行い、測定データに対して1次曲面補正、2次曲面補正、3次曲面補正の順に曲面補正を行うことで補正する。本開示においては、測定データに対して、上記解析ソフトにおける1次傾き補正(1次曲面補正)、2次傾き補正(2次曲面補正)、3次傾き補正(3次曲面補正)の順に解析処理を行うことで傾き補正を行う。
Spは、1μm×1μmの範囲におけるトナー粒子の最表面から凸部頂点までの最大高さを意味しており、Sz/Smaxは凸部の最大径を意味している。Spは、傾き補正を行ったデータに対し、上記解析ソフトにおける解析タブの面粗さ解析を起動した際に表示されるSp値を参照することで算出できる。得られたSpを凸部の高さh1(nm)とした時に、上記方法で50個のトナー粒子の凸部頂点の最大高さh1~h50を求め、h1~h50の個数平均値を凸部の平均高さH(nm)とする。
また、Sz/Smaxは、傾き補正を行ったデータに対し、上記解析ソフトにおける解析タブの面粗さ解析を起動した際に表示されるSz/Smax値を参照することで算出できる。得られたSz/Smaxを凸部の最大径r1(nm)とした時に、上記方法で50個のトナー粒子の凸部の最大径r1~r50を求め、r1~r50の個数平均値を凸部の平均径R(nm)とする。
<トナー粒子中の可塑剤の特定方法>
トナー粒子中の可塑剤の構造の特定及び組成分析は、核磁気共鳴装置(1H-NMR、13C-NMR)を用いて行うことができる。以下に用いる装置について記す。サンプルは、トナーから得たトナー粒子を用いて分析してもよい。
核磁気共鳴装置(1H-NMR、13C-NMR)
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
トナー粒子中の可塑剤の構造の特定及び組成分析は、核磁気共鳴装置(1H-NMR、13C-NMR)を用いて行うことができる。以下に用いる装置について記す。サンプルは、トナーから得たトナー粒子を用いて分析してもよい。
核磁気共鳴装置(1H-NMR、13C-NMR)
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
以下に本開示のトナーを製造例及び実施例により具体的に説明する。しかしながら、これらは本開示をなんら限定するものではない。なお、製造例及び実施例中の「部」及び「%」は特に断りがない場合、全て質量基準である。
<樹脂A-1の水分散体の製造例>
撹拌機、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200部を仕込み、窒素気流下で還流した。単量体として、
・スチレンモノマー 72.0部
・ブチルアクリレート 25.0部
・ラウリルアクリレート 3.0部
・メタクリル酸3-(トリメトキシシリル)プロピル 0.08部
を混合し、前記反応容器に撹拌しながら滴下し10時間保持した。
その後、蒸留により溶剤を除き、減圧下40℃で乾燥しビニル系樹脂を得た。撹拌機、
コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン200.0部を仕込み、上記で得られたビニル系樹脂を99.88部、メチルトリメトキシシラン0.12部を加えて溶解した。
次いで、1.0モル/L水酸化カリウム水溶液 40.0部を段階的に加え、1分間撹拌を行った後、イオン交換水500.0部を段階的に滴下し、乳化させた。
得られた乳化物を減圧蒸留して溶剤を除き、イオン交換水を加えて樹脂濃度が20%になるように調製することで、樹脂粒子A-1の水分散体を得た。
撹拌機、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200部を仕込み、窒素気流下で還流した。単量体として、
・スチレンモノマー 72.0部
・ブチルアクリレート 25.0部
・ラウリルアクリレート 3.0部
・メタクリル酸3-(トリメトキシシリル)プロピル 0.08部
を混合し、前記反応容器に撹拌しながら滴下し10時間保持した。
その後、蒸留により溶剤を除き、減圧下40℃で乾燥しビニル系樹脂を得た。撹拌機、
コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン200.0部を仕込み、上記で得られたビニル系樹脂を99.88部、メチルトリメトキシシラン0.12部を加えて溶解した。
次いで、1.0モル/L水酸化カリウム水溶液 40.0部を段階的に加え、1分間撹拌を行った後、イオン交換水500.0部を段階的に滴下し、乳化させた。
得られた乳化物を減圧蒸留して溶剤を除き、イオン交換水を加えて樹脂濃度が20%になるように調製することで、樹脂粒子A-1の水分散体を得た。
<樹脂A-2~樹脂A-13の水分散体の製造例>
樹脂A-1の水分散体で使用した各種モノマーの種類と量を表1に示すように変更した以外は、樹脂A-1の水分散体の製造例と同様にして、樹脂A-2~樹脂A-13の水分散体を得た。
樹脂A-1の水分散体で使用した各種モノマーの種類と量を表1に示すように変更した以外は、樹脂A-1の水分散体の製造例と同様にして、樹脂A-2~樹脂A-13の水分散体を得た。
<樹脂A-14の製造例>
(メイン樹脂製造工程)
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、及び撹拌装置を備えたオートクレーブ中に下記材料を仕込み、窒素雰囲気下、常圧、200℃で5時間反応を行った。
・ビスフェノールA-プロピレンオキサイド2.0モル付加物 71.2部
・テレフタル酸 28.0部
・テトラブトキシチタネート 0.2部
その後、下記材料を追加し、220℃で3時間反応させた。
・トリメリット酸 0.8部
・テトラブトキシチタネート 0.3部
さらに10~20mmHgの減圧下で2時間反応を行った。得られた樹脂をクロロホルムに溶解し、この溶液をエタノール中に滴下し再沈殿して濾過することで、メインとなるポリエステル樹脂を得た。
(メイン樹脂製造工程)
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、及び撹拌装置を備えたオートクレーブ中に下記材料を仕込み、窒素雰囲気下、常圧、200℃で5時間反応を行った。
・ビスフェノールA-プロピレンオキサイド2.0モル付加物 71.2部
・テレフタル酸 28.0部
・テトラブトキシチタネート 0.2部
その後、下記材料を追加し、220℃で3時間反応させた。
・トリメリット酸 0.8部
・テトラブトキシチタネート 0.3部
さらに10~20mmHgの減圧下で2時間反応を行った。得られた樹脂をクロロホルムに溶解し、この溶液をエタノール中に滴下し再沈殿して濾過することで、メインとなるポリエステル樹脂を得た。
(アミド化工程)
N,N-ジメチルアセトアミド400.0部に、上記ポリエステル樹脂100.0部を溶解し、下記材料を添加して常温で5時間撹拌することで反応させた。
・3-アミノプロピルトリメトキシシラン 2.00部・トリエチルアミン 3.7部
・縮合剤(DMT-MM:4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド) 3.7部
反応終了後にメタノール中に滴下し再沈殿・ろ過することで、ポリエステル中のカルボキシ基と、アミノシラン中のアミノ基とをアミド化した樹脂A-14を製造した。
得られた樹脂A-14の物性を表2に示す。
N,N-ジメチルアセトアミド400.0部に、上記ポリエステル樹脂100.0部を溶解し、下記材料を添加して常温で5時間撹拌することで反応させた。
・3-アミノプロピルトリメトキシシラン 2.00部・トリエチルアミン 3.7部
・縮合剤(DMT-MM:4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド) 3.7部
反応終了後にメタノール中に滴下し再沈殿・ろ過することで、ポリエステル中のカルボキシ基と、アミノシラン中のアミノ基とをアミド化した樹脂A-14を製造した。
得られた樹脂A-14の物性を表2に示す。
表2中、重量平均分子量Mwは各樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量Mwを示す。
<樹脂B-1の製造例>
撹拌機、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200部を仕込み、窒素気流下で還流した。単量体として、
・スチレンモノマー 98.0部
・ブチルアクリレート 2.0部
を混合し、前記反応容器に撹拌しながら滴下し10時間保持した。その後、蒸留を行って溶剤を留去し、減圧下40℃で乾燥し、重量平均分子量3000の樹脂B-1を得た。
撹拌機、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200部を仕込み、窒素気流下で還流した。単量体として、
・スチレンモノマー 98.0部
・ブチルアクリレート 2.0部
を混合し、前記反応容器に撹拌しながら滴下し10時間保持した。その後、蒸留を行って溶剤を留去し、減圧下40℃で乾燥し、重量平均分子量3000の樹脂B-1を得た。
表3中、重量平均分子量Mwは各樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量Mwを示す。
<ポリエステル樹脂Aの製造例>
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、及び撹拌装置を備えたオートクレーブ中に下記材料を仕込み、窒素雰囲気下、常圧、200℃で5時間反応を行った。
・ビスフェノールA-プロピレンオキサイド2.0モル付加物 71.2部
・テレフタル酸 28.0部
・テトラブトキシチタネート 0.2部
その後、下記材料を追加し、220℃で3時間反応させた。
・トリメリット酸 0.8部
・テトラブトキシチタネート 0.3部
さらに10~20mmHgの減圧下で2時間反応を行った。得られた樹脂をクロロホルムに溶解し、この溶液をエタノール中に滴下し再沈殿して濾過することで、重量平均分子量15000、THF不溶分を含まないポリエステル樹脂を得た。
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、及び撹拌装置を備えたオートクレーブ中に下記材料を仕込み、窒素雰囲気下、常圧、200℃で5時間反応を行った。
・ビスフェノールA-プロピレンオキサイド2.0モル付加物 71.2部
・テレフタル酸 28.0部
・テトラブトキシチタネート 0.2部
その後、下記材料を追加し、220℃で3時間反応させた。
・トリメリット酸 0.8部
・テトラブトキシチタネート 0.3部
さらに10~20mmHgの減圧下で2時間反応を行った。得られた樹脂をクロロホルムに溶解し、この溶液をエタノール中に滴下し再沈殿して濾過することで、重量平均分子量15000、THF不溶分を含まないポリエステル樹脂を得た。
<トナーの製造例>
<トナー1の製造例>
[トナー組成物調整工程]
(重合性単量体組成物1の調製)
・スチレン 25.0部
・カーボンブラック 5.0部
上記材料をアトライタ(日本コークス工業株式会社製)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5.0時間分散させた後にジルコニア粒子を取り除き、顔料が分散された着色剤分散液1を調製した。
<トナー1の製造例>
[トナー組成物調整工程]
(重合性単量体組成物1の調製)
・スチレン 25.0部
・カーボンブラック 5.0部
上記材料をアトライタ(日本コークス工業株式会社製)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5.0時間分散させた後にジルコニア粒子を取り除き、顔料が分散された着色剤分散液1を調製した。
次いで、着色剤分散液1に下記材料を加えた。
・スチレン 47.0部
・n-ブチルアクリレート 24.7部
・ラウリルアクリレート 3.0部
・ヘキサンジオールジアクリレート 0.1部
・ポリエステル樹脂A 2.0部
・樹脂B-1 10.0部
・離型剤(炭化水素ワックス、融点:79℃) 5.0部
・可塑剤(エチレングリコールジステアレート) 10.0部
次いで、溶解・分散工程として上記材料を65℃に保温し、T.K.ホモミクサーを用いて、500rpmにて均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物1を調製した。
・スチレン 47.0部
・n-ブチルアクリレート 24.7部
・ラウリルアクリレート 3.0部
・ヘキサンジオールジアクリレート 0.1部
・ポリエステル樹脂A 2.0部
・樹脂B-1 10.0部
・離型剤(炭化水素ワックス、融点:79℃) 5.0部
・可塑剤(エチレングリコールジステアレート) 10.0部
次いで、溶解・分散工程として上記材料を65℃に保温し、T.K.ホモミクサーを用いて、500rpmにて均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物1を調製した。
(水系媒体1の調整)
イオン交換水390.0部を入れた反応容器に、リン酸ナトリウム(12水和物)11.2部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、12000rpmにて撹拌した。撹拌を維持しながら、イオン交換水10.0部に7.4部の塩化カルシウム(2水和物)を溶解した塩化カルシウム水溶液を反応容器に一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。さらに、反応容器内の水系媒体に1.0モル/Lの塩酸を投入し、pHを6.0に調整し、水系媒体1を調製した。
イオン交換水390.0部を入れた反応容器に、リン酸ナトリウム(12水和物)11.2部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、12000rpmにて撹拌した。撹拌を維持しながら、イオン交換水10.0部に7.4部の塩化カルシウム(2水和物)を溶解した塩化カルシウム水溶液を反応容器に一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。さらに、反応容器内の水系媒体に1.0モル/Lの塩酸を投入し、pHを6.0に調整し、水系媒体1を調製した。
[造粒工程]
水系媒体1の温度を70℃、撹拌装置の回転数を12500rpmに保ちながら、水系媒体1中に重合性単量体組成物を投入し、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート7.0部を添加した。そのまま撹拌装置にて12500rpmを維持しつつ10分間造粒した。
水系媒体1の温度を70℃、撹拌装置の回転数を12500rpmに保ちながら、水系媒体1中に重合性単量体組成物を投入し、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート7.0部を添加した。そのまま撹拌装置にて12500rpmを維持しつつ10分間造粒した。
[重合工程I]
高速撹拌装置からプロペラ撹拌羽根を備えた撹拌機に変更し、200rpmで撹拌しながら70℃を保持して5.0時間重合を行った。
高速撹拌装置からプロペラ撹拌羽根を備えた撹拌機に変更し、200rpmで撹拌しながら70℃を保持して5.0時間重合を行った。
[重合工程II]
重合工程I終了後、85℃に昇温して保持した状態で、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン0.08部、メチルトリメトキシシラン0.12部を加えて5分間攪拌した。その後、さらに0.1質量%の過硫酸カリウム水溶液1.0部を加え、1時間重合反応を行った。1時間後、1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH=9.0に調整した。
さらに、98℃に昇温して3.0時間加熱することで残留モノマーを除去し、その後55℃まで降温した。
重合工程I終了後、85℃に昇温して保持した状態で、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン0.08部、メチルトリメトキシシラン0.12部を加えて5分間攪拌した。その後、さらに0.1質量%の過硫酸カリウム水溶液1.0部を加え、1時間重合反応を行った。1時間後、1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH=9.0に調整した。
さらに、98℃に昇温して3.0時間加熱することで残留モノマーを除去し、その後55℃まで降温した。
[表面処理工程II]
得られたスラリーに55℃に温めたイオン交換水を加えてスラリー濃度が30.0%になるように調整した。その後、濃度を調整したスラリーにメチルトリメトキシシラン4.0部を添加し、さらに1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH=9.5に調整した。pH調整後、撹拌を維持しながら55℃を5.0時間保持した。続いて、25℃まで降温した。
得られたスラリーに55℃に温めたイオン交換水を加えてスラリー濃度が30.0%になるように調整した。その後、濃度を調整したスラリーにメチルトリメトキシシラン4.0部を添加し、さらに1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH=9.5に調整した。pH調整後、撹拌を維持しながら55℃を5.0時間保持した。続いて、25℃まで降温した。
[洗浄工程]
上記方法で得られたスラリーを1mol/Lの塩酸でpH1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過、乾燥し、トナー1を得た。
トナー1のトナーの構成材料及び工程条件を表4及び表5に、物性を表6-1、表6-2及び表7に示す。
上記方法で得られたスラリーを1mol/Lの塩酸でpH1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過、乾燥し、トナー1を得た。
トナー1のトナーの構成材料及び工程条件を表4及び表5に、物性を表6-1、表6-2及び表7に示す。
<トナー2~6、15、24、31~33の製造例>
トナー1の製造例において、トナーの構成材料を表4に示すものに変更し、各工程にお
ける条件を表5に示すように変更した以外はトナー1の製造例と同様にして、トナー2~6、15、24、31~33を得た。
得られたトナー2~6、15、24、31~33の物性を、表6-1及び表6-2に示す。
トナー1の製造例において、トナーの構成材料を表4に示すものに変更し、各工程にお
ける条件を表5に示すように変更した以外はトナー1の製造例と同様にして、トナー2~6、15、24、31~33を得た。
得られたトナー2~6、15、24、31~33の物性を、表6-1及び表6-2に示す。
<トナー7の製造例>
[トナー組成物調整工程、造粒工程及び重合工程I]
トナー1の製造例において、表4に記載のトナー構成材料にした以外は同様にして、トナー組成物調整工程、造粒工程及び重合工程Iを行った。
[トナー組成物調整工程、造粒工程及び重合工程I]
トナー1の製造例において、表4に記載のトナー構成材料にした以外は同様にして、トナー組成物調整工程、造粒工程及び重合工程Iを行った。
[重合工程III]
重合工程I終了後、98℃に昇温して4.0時間加熱し、残留モノマーを除去した。その後25℃まで降温した。
重合工程I終了後、98℃に昇温して4.0時間加熱し、残留モノマーを除去した。その後25℃まで降温した。
[表面処理工程I]
重合工程IIIにて得られたスラリーを撹拌しながら、炭酸ナトリウム水溶液を加え、pHを8.5に調整した。ここに、樹脂A-1の水分散体を固形分の添加量が5.0部になるよう添加し、15分間撹拌を行った。次いで、樹脂粒子が付着したトナーコア粒子の分散液の温度を80℃に加熱保持し、1時間撹拌を続けた。その後55℃まで冷却した。
重合工程IIIにて得られたスラリーを撹拌しながら、炭酸ナトリウム水溶液を加え、pHを8.5に調整した。ここに、樹脂A-1の水分散体を固形分の添加量が5.0部になるよう添加し、15分間撹拌を行った。次いで、樹脂粒子が付着したトナーコア粒子の分散液の温度を80℃に加熱保持し、1時間撹拌を続けた。その後55℃まで冷却した。
[表面処理工程II]
表面処理工程Iにて得られたスラリーに55℃に温めたイオン交換水を加えてスラリー濃度が30.0%になるように調整した。その後、濃度を調整したスラリーにメチルトリメトキシシラン4.0質量部を添加し、さらに1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH=9.5に調整した。pH調整後、撹拌を維持しながら55℃を5.0時間保持した。続いて、25℃まで降温した。
表面処理工程Iにて得られたスラリーに55℃に温めたイオン交換水を加えてスラリー濃度が30.0%になるように調整した。その後、濃度を調整したスラリーにメチルトリメトキシシラン4.0質量部を添加し、さらに1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH=9.5に調整した。pH調整後、撹拌を維持しながら55℃を5.0時間保持した。続いて、25℃まで降温した。
[洗浄工程]
上記方法で得られたスラリーを1mol/Lの塩酸でpH1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過、乾燥し、トナー7を得た。
トナー7の構成材料及び工程条件を表4及び表5に、物性を表6-1及び表6-2に示す。
上記方法で得られたスラリーを1mol/Lの塩酸でpH1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過、乾燥し、トナー7を得た。
トナー7の構成材料及び工程条件を表4及び表5に、物性を表6-1及び表6-2に示す。
<トナー8~10、12~14、18~23、26、28及び29の製造例>
トナー7の製造例において、トナーの構成材料を表3に示すものに変更し、各工程における条件を表5に示すように変更した以外はトナー7の製造例と同様にして、トナー8~10、12~14、18~23、26、28及び29を得た。
得られたトナー8~10、12~14、18~23、26、28及び29の物性を表6-1及び表6-2に示す。
トナー7の製造例において、トナーの構成材料を表3に示すものに変更し、各工程における条件を表5に示すように変更した以外はトナー7の製造例と同様にして、トナー8~10、12~14、18~23、26、28及び29を得た。
得られたトナー8~10、12~14、18~23、26、28及び29の物性を表6-1及び表6-2に示す。
<トナー11の製造例>
[トナー組成物調整工程、造粒工程、重合工程I及び重合工程III]
トナー1の製造例において、表3に記載のトナー構成材料にした以外は同様にして、トナー組成物調整工程、造粒工程、重合工程Iを行った。また、トナー7の製造例と同様にして重合工程IIIを行った。
[トナー組成物調整工程、造粒工程、重合工程I及び重合工程III]
トナー1の製造例において、表3に記載のトナー構成材料にした以外は同様にして、トナー組成物調整工程、造粒工程、重合工程Iを行った。また、トナー7の製造例と同様にして重合工程IIIを行った。
[洗浄工程]
重合工程IIIにて得られたスラリーを55℃に冷却し、5時間攪拌した後、25℃まで冷却した。冷却したスラリーを1mol/Lの塩酸でpH1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過、乾燥し、トナー粒子11を得た。
重合工程IIIにて得られたスラリーを55℃に冷却し、5時間攪拌した後、25℃まで冷却した。冷却したスラリーを1mol/Lの塩酸でpH1.5に調整して1.0時間撹拌後、イオン交換水で洗浄しながら、ろ過、乾燥し、トナー粒子11を得た。
[外添工程]
得られたトナー粒子11: 100部に対して、ヘキサメチルジシラザン25質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径40nmのゾルゲルシリカ微粒子4.0部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)製FM-10型)で混合して、トナー11を得た。なお、ヘンシェルミキサーは、混合物の温度が30℃になるように温度調整を行った。
得られたトナー11の物性を表6-1及び表6-2に示す。
得られたトナー粒子11: 100部に対して、ヘキサメチルジシラザン25質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径40nmのゾルゲルシリカ微粒子4.0部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)製FM-10型)で混合して、トナー11を得た。なお、ヘンシェルミキサーは、混合物の温度が30℃になるように温度調整を行った。
得られたトナー11の物性を表6-1及び表6-2に示す。
<トナー16、17、27及び30の製造例>
トナー1の製造例において、表4に記載のトナー構成材料にした以外は同様にして、トナー組成物調整工程、造粒工程、重合工程Iを行い、トナー7の製造例と同様にして重合工程IIIを行った。その後、トナー1の製造例と同様にして表面処理工程II及び洗浄工程を行い、トナー16、17、27及び30を得た。
得られたトナー16、17、27及び30の構成材料及び工程条件を表4及び表5に、物性を表6-1及び表6-2に示す。
トナー1の製造例において、表4に記載のトナー構成材料にした以外は同様にして、トナー組成物調整工程、造粒工程、重合工程Iを行い、トナー7の製造例と同様にして重合工程IIIを行った。その後、トナー1の製造例と同様にして表面処理工程II及び洗浄工程を行い、トナー16、17、27及び30を得た。
得られたトナー16、17、27及び30の構成材料及び工程条件を表4及び表5に、物性を表6-1及び表6-2に示す。
<トナー25の製造例>
トナー1の製造例において、表4に記載のトナー構成材料にした以外は同様にして、トナー組成物調整工程、造粒工程、重合工程Iを行い、トナー7の製造例と同様にして重合工程IIIを行った。その後、トナー11の製造例と同様にして洗浄工程及び外添工程を行い、トナー25を得た。
得られたトナー25の構成材料及び工程条件を表4及び表5に、物性を表6-1及び表6-2に示す。
トナー1の製造例において、表4に記載のトナー構成材料にした以外は同様にして、トナー組成物調整工程、造粒工程、重合工程Iを行い、トナー7の製造例と同様にして重合工程IIIを行った。その後、トナー11の製造例と同様にして洗浄工程及び外添工程を行い、トナー25を得た。
得られたトナー25の構成材料及び工程条件を表4及び表5に、物性を表6-1及び表6-2に示す。
上記表4で示す材料の他、各トナーの製造において、トナー1と同様に、カーボンブラック5.0部、炭化水素ワックス5.0部及びヘキサンジオールジアクリレート0.1部をトナー組成物調整工程で加えた。
表4中の略号はそれぞれ以下を示す。
可塑剤1:エチレングリコールジステアレート
可塑剤2:ヘキサンジオールジミリスタラート
可塑剤3:ヘキサンジオールジベヘネート
表4中の略号はそれぞれ以下を示す。
可塑剤1:エチレングリコールジステアレート
可塑剤2:ヘキサンジオールジミリスタラート
可塑剤3:ヘキサンジオールジベヘネート
表5中の略号はそれぞれ以下を示す。
S1:3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
S2:メチルトリメトキシシラン
S3:40nmゾルゲルシリカ
S1:3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
S2:メチルトリメトキシシラン
S3:40nmゾルゲルシリカ
表6-1中、重量平均分子量Mwは各トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量Mwを示す。
以下に記載の評価方法に従い、トナーの評価を実施した。
<定着評価>
定着評価は、カラーレーザープリンター[キヤノン製 LBP9600C]の定着ユニットを取り外して未定着画像が出力できるように改造したものを用いて行った。定着温度とプロセススピードを調節できるように改造した定着試験機を用いて未定着画像の定着試験を行った。トナーを除去したブラックカートリッジにトナー1を300g充填して評価を行った。
<定着評価>
定着評価は、カラーレーザープリンター[キヤノン製 LBP9600C]の定着ユニットを取り外して未定着画像が出力できるように改造したものを用いて行った。定着温度とプロセススピードを調節できるように改造した定着試験機を用いて未定着画像の定着試験を行った。トナーを除去したブラックカートリッジにトナー1を300g充填して評価を行った。
[低温定着性の評価]
上記のLBP9600C改造機を用い、記録媒体としては、カラーレーザーコピア用紙(キヤノンマーケティングジャパン社製、GF―C081、80g/m2)を使用して、未定着画像の出力を行った。未定着画像は、トナー載り量が0.40mg/cm2となるように、縦2.0cm、横15.0cmの未定着画像を、通紙方向に対し上端部から1.0cmの部分に形成した。
常温常湿環境下(23℃、60%RH)、プロセススピードを300mm/s、定着線圧を27.4kgfに設定し、初期温度を120℃として設定温度を5℃ずつ順次昇温させながら、各温度で上記未定着画像の定着を行った。
上記の画像につき、低温側定着開始点を評価することで、低温定着性の評価を行った。低温側定着開始点の評価は、画像濃度低下率の値を評価指標とした。
画像濃度は、X-Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X-Rite社製)を用いて測定した。まず、定着画像の中心部の画像濃度を測定し、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(ダスパー K-3)で画像の表面を0.2m/秒の速度で5回摺擦し、画像濃度を再度測定した。そして、摺擦前後での画像濃度の低下率(%)を算出し、画像濃度低下率の値とした。低温
側定着開始点は、画像濃度低下率が10.0%以下になる最低温度のことである。
以下の基準に従って低温定着性を評価した。
(評価基準)
A:低温側定着開始点が140℃以下
B:低温側定着開始点が145℃以上155℃以下
C:低温側定着開始点が160℃以上170℃以下
D:低温側定着開始点が175℃以上
上記のLBP9600C改造機を用い、記録媒体としては、カラーレーザーコピア用紙(キヤノンマーケティングジャパン社製、GF―C081、80g/m2)を使用して、未定着画像の出力を行った。未定着画像は、トナー載り量が0.40mg/cm2となるように、縦2.0cm、横15.0cmの未定着画像を、通紙方向に対し上端部から1.0cmの部分に形成した。
常温常湿環境下(23℃、60%RH)、プロセススピードを300mm/s、定着線圧を27.4kgfに設定し、初期温度を120℃として設定温度を5℃ずつ順次昇温させながら、各温度で上記未定着画像の定着を行った。
上記の画像につき、低温側定着開始点を評価することで、低温定着性の評価を行った。低温側定着開始点の評価は、画像濃度低下率の値を評価指標とした。
画像濃度は、X-Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X-Rite社製)を用いて測定した。まず、定着画像の中心部の画像濃度を測定し、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(ダスパー K-3)で画像の表面を0.2m/秒の速度で5回摺擦し、画像濃度を再度測定した。そして、摺擦前後での画像濃度の低下率(%)を算出し、画像濃度低下率の値とした。低温
側定着開始点は、画像濃度低下率が10.0%以下になる最低温度のことである。
以下の基準に従って低温定着性を評価した。
(評価基準)
A:低温側定着開始点が140℃以下
B:低温側定着開始点が145℃以上155℃以下
C:低温側定着開始点が160℃以上170℃以下
D:低温側定着開始点が175℃以上
[耐ホットオフセットの評価]
上記のLBP9600C改造機を用い、記録媒体としては、カラーレーザーコピア用紙(キヤノンマーケティングジャパン社製、GF-C081、80g/m2)を使用して、未定着画像の出力を行った。未定着画像は、トナー載り量が0.20mg/cm2となるように縦2.0cm、横15.0cmの未定着画像を、通紙方向に対し上端部から1.0cmの部分に形成した。
常温常湿環境下(23℃、60%RH)、プロセススピードを330mm/s、定着線圧を27.4kgfに設定し、初期温度を190℃として設定温度を10℃ずつ順次昇温させながら、各温度で上記未定着画像の定着を行った。定着器通過時の評価用紙の通紙方向後端部に、ホットオフセットが生じた時点の定着温度を確認し、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
A:ホットオフセット発生温度が220℃以上
B:ホットオフセット発生温度が200℃以上220℃未満
C:ホットオフセット発生温度が200℃未満
上記のLBP9600C改造機を用い、記録媒体としては、カラーレーザーコピア用紙(キヤノンマーケティングジャパン社製、GF-C081、80g/m2)を使用して、未定着画像の出力を行った。未定着画像は、トナー載り量が0.20mg/cm2となるように縦2.0cm、横15.0cmの未定着画像を、通紙方向に対し上端部から1.0cmの部分に形成した。
常温常湿環境下(23℃、60%RH)、プロセススピードを330mm/s、定着線圧を27.4kgfに設定し、初期温度を190℃として設定温度を10℃ずつ順次昇温させながら、各温度で上記未定着画像の定着を行った。定着器通過時の評価用紙の通紙方向後端部に、ホットオフセットが生じた時点の定着温度を確認し、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
A:ホットオフセット発生温度が220℃以上
B:ホットオフセット発生温度が200℃以上220℃未満
C:ホットオフセット発生温度が200℃未満
[画像光沢性の評価]
低温定着評価において、180℃で定着した画像を用いて評価を行った。画像光沢性の測定は、GLOSS SENSER PG-3D(NIPPON DENSHOKU IND. CO.,LTD)を用い、75°の角度でグロスを測定した。
画像光沢性の評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
A:グロスが50以上
B:グロスが40以上50未満
C:グロスが30以上40未満
D:グロスが30未満
低温定着評価において、180℃で定着した画像を用いて評価を行った。画像光沢性の測定は、GLOSS SENSER PG-3D(NIPPON DENSHOKU IND. CO.,LTD)を用い、75°の角度でグロスを測定した。
画像光沢性の評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
A:グロスが50以上
B:グロスが40以上50未満
C:グロスが30以上40未満
D:グロスが30未満
<現像評価>
現像評価は、HP Color Laser jet Enterprise M653dnを改造して、プロセススピードを340mm/sとして行った。カートリッジ中のトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、トナーを250g充填して評価を行った。
現像評価は、HP Color Laser jet Enterprise M653dnを改造して、プロセススピードを340mm/sとして行った。カートリッジ中のトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、トナーを250g充填して評価を行った。
[画像カブリ]
画像カブリの評価には中央に5cm×5cmのポストイットを貼り付けた普通紙(HP
Brochure Paper 200g、Glossy、HP社製、200g/m2)を用いた。
画像カブリの評価を行うにあたり、低温低湿環境下(温度15℃、湿度10%RH)において、カラーレーザーコピア用紙(キヤノンマーケティングジャパン社製、80g/m2)を用いて横線で1%の印字率の画像を100枚出力した。その後、上記画像カブリの評価用に準備したポストイットを貼り付けた普通紙を用いて、グロス紙モードで全白画像を1枚プリントした。その後本体の電源をOFFにして現像機を48時間放置した。
48時間放置した後、上記で用いたポストイットを貼り付けた普通紙とは別に、ポストイットを貼り付けた新たな普通紙を準備し、グロス紙モードで全白画像を1枚出力した。
上記方法で出力した画像カブリ評価用の紙の非画像部及びポストイットで隠れていた部分の反射率(%)を「REFLECTOMETER MODEL TC-6DS」(東京電色社製)で測定した。得られた非画像部の反射率(%)を、ポストイットで隠れていた部分の反射率(%)から差し引いた数値(%)を初期画像カブリの値とした。
また、同様の評価を、カラーレーザーコピア用紙(キヤノン製、80g/m2)用いて横線で1%の印字率の画像を10,000枚出力した後に行い、耐久後画像カブリを評価した。
画像カブリは、下記評価基準にて評価した。数値が小さい程、画像カブリが抑制されていることになる。
(評価基準)
A:0.5%未満
B:0.5%以上1.5%未満
C:1.5%以上3.0%未満
D:3.0%以上
画像カブリの評価には中央に5cm×5cmのポストイットを貼り付けた普通紙(HP
Brochure Paper 200g、Glossy、HP社製、200g/m2)を用いた。
画像カブリの評価を行うにあたり、低温低湿環境下(温度15℃、湿度10%RH)において、カラーレーザーコピア用紙(キヤノンマーケティングジャパン社製、80g/m2)を用いて横線で1%の印字率の画像を100枚出力した。その後、上記画像カブリの評価用に準備したポストイットを貼り付けた普通紙を用いて、グロス紙モードで全白画像を1枚プリントした。その後本体の電源をOFFにして現像機を48時間放置した。
48時間放置した後、上記で用いたポストイットを貼り付けた普通紙とは別に、ポストイットを貼り付けた新たな普通紙を準備し、グロス紙モードで全白画像を1枚出力した。
上記方法で出力した画像カブリ評価用の紙の非画像部及びポストイットで隠れていた部分の反射率(%)を「REFLECTOMETER MODEL TC-6DS」(東京電色社製)で測定した。得られた非画像部の反射率(%)を、ポストイットで隠れていた部分の反射率(%)から差し引いた数値(%)を初期画像カブリの値とした。
また、同様の評価を、カラーレーザーコピア用紙(キヤノン製、80g/m2)用いて横線で1%の印字率の画像を10,000枚出力した後に行い、耐久後画像カブリを評価した。
画像カブリは、下記評価基準にて評価した。数値が小さい程、画像カブリが抑制されていることになる。
(評価基準)
A:0.5%未満
B:0.5%以上1.5%未満
C:1.5%以上3.0%未満
D:3.0%以上
[部材汚染評価]
帯電部材が汚染されている場合には、感光体上に帯電ムラが生じ、ハーフトーン画像の濃度ムラが生じることが知られている。よって、ハーフトーンの諧調安定性を評価することで部材汚染の評価を行った。評価は以下のようにして行った。
ドラムユニットへ新品の導電性部材を新たに取り付け、画像出力を行った。評価用紙は、カラーレーザーコピア用紙(キヤノンマーケティングジャパン社製、80g/m2)を用い、全面にハーフトーンが印字された画像を499枚出力した。その後、500枚目の評価用紙の端部(左右の端からそれぞれ30mmの部分)と中央部の画像濃度を測定し、端部と中央部の濃度差を評価した。
画像濃度は、X-Riteカラー反射濃度計(X-rite社製、X-rite 500Series)で測定した。C評価以上を良好と判断した。
(評価基準)
A:耐久評価後の濃度差が0.04未満
B:耐久評価後の濃度差が0.04以上0.08未満
C:耐久評価後の濃度差が0.08以上0.12未満
D:耐久評価後の濃度差が0.12以上
帯電部材が汚染されている場合には、感光体上に帯電ムラが生じ、ハーフトーン画像の濃度ムラが生じることが知られている。よって、ハーフトーンの諧調安定性を評価することで部材汚染の評価を行った。評価は以下のようにして行った。
ドラムユニットへ新品の導電性部材を新たに取り付け、画像出力を行った。評価用紙は、カラーレーザーコピア用紙(キヤノンマーケティングジャパン社製、80g/m2)を用い、全面にハーフトーンが印字された画像を499枚出力した。その後、500枚目の評価用紙の端部(左右の端からそれぞれ30mmの部分)と中央部の画像濃度を測定し、端部と中央部の濃度差を評価した。
画像濃度は、X-Riteカラー反射濃度計(X-rite社製、X-rite 500Series)で測定した。C評価以上を良好と判断した。
(評価基準)
A:耐久評価後の濃度差が0.04未満
B:耐久評価後の濃度差が0.04以上0.08未満
C:耐久評価後の濃度差が0.08以上0.12未満
D:耐久評価後の濃度差が0.12以上
<転写評価>
[転写性]
市販のカラーレーザープリンターSatera LBP7700C(キヤノン製)を用いて評価した。カートリッジ中のトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、トナー1(200g)を充填した。上記カートリッジをプリンターに装着し、低温低湿環境(温度15.0℃、湿度10.0RH%)で以下の評価を実施した。
印字率1%となる横線パターンを10枚出力し、初期転写性を評価した。感光体上のトナー載り量が0.50mg/cm2になるように調整した条件でベタ画像を出力し、ベタ画像形成時の感光体上の転写残トナーを、マイラーテープによりテーピングして剥ぎ取った。剥ぎ取ったテープを評価用紙(キヤノンマーケティングジャパン社製、GF-C081、80g/cm2)上に貼ったものの反射率T1から、テープのみを紙上に貼ったものの反射率T0を差し引いた反射率差を算出した。
また、印字率1%となる横線パターンを15000枚印字し耐久試験を行ったのち、耐久後転写性について同様の方法で評価した。
なお、反射率はREFLECTMETER MODEL TC-6DS(東京電色社製)を使用して測定した。転写性は、以下の基準により評価した。
(評価基準)
A:反射率差が3.0%以下
B:反射率差が3.0%を超え6.0%以下
C:反射率差が6.0%を超え10.0%以下
D:反射率差が10.0%を超える
[転写性]
市販のカラーレーザープリンターSatera LBP7700C(キヤノン製)を用いて評価した。カートリッジ中のトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、トナー1(200g)を充填した。上記カートリッジをプリンターに装着し、低温低湿環境(温度15.0℃、湿度10.0RH%)で以下の評価を実施した。
印字率1%となる横線パターンを10枚出力し、初期転写性を評価した。感光体上のトナー載り量が0.50mg/cm2になるように調整した条件でベタ画像を出力し、ベタ画像形成時の感光体上の転写残トナーを、マイラーテープによりテーピングして剥ぎ取った。剥ぎ取ったテープを評価用紙(キヤノンマーケティングジャパン社製、GF-C081、80g/cm2)上に貼ったものの反射率T1から、テープのみを紙上に貼ったものの反射率T0を差し引いた反射率差を算出した。
また、印字率1%となる横線パターンを15000枚印字し耐久試験を行ったのち、耐久後転写性について同様の方法で評価した。
なお、反射率はREFLECTMETER MODEL TC-6DS(東京電色社製)を使用して測定した。転写性は、以下の基準により評価した。
(評価基準)
A:反射率差が3.0%以下
B:反射率差が3.0%を超え6.0%以下
C:反射率差が6.0%を超え10.0%以下
D:反射率差が10.0%を超える
実施例1~25では、トナー1~24及び33を用いて上記評価を行った。また、比較例1~9では、トナー25~32を用いて上記評価を行った。トナーの評価結果を表7に示す。表7に示すように、実施例1のトナーはいずれの評価においても良好な結果が得られた。
本開示は、以下の構成に関する。
(構成1)
トナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子が、結着樹脂を含有するトナーコア粒子を含有し、
該結着樹脂が、樹脂Aを含有し、
該樹脂Aが、スチレンアクリル系共重合体であり、
該樹脂Aが、下記式(1)で表されるモノマーユニットM1を65~85質量%含有し、
該樹脂Aが、下記式(2)で表される、有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を0.05~2.00質量%含有し、
該有機ケイ素重合体部位が、T3単位構造とT2単位構造とを有し、
該樹脂Aの固体29Si-NMRのDD/MAS測定において、
該有機ケイ素重合体部位中のケイ素原子に対応するピーク面積の合計に対する、T3単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をA(%)、T2単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をB(%)としたとき、
該A及び該Bが、下記式(3)及び(4)を満たし、
0.3≦A/B≦2.7 (3)
62≦A+B≦100 (4)
該樹脂Aのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwが、50000~250000であることを特徴とするトナー。
(式(2)中、L2は単結合、-COO-(CH2)n-又は-NH-(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、R2は水素原子又はメチル基を示し、*は有機ケイ素重合体部位のケイ素原子と結合する部位を示す。L2が-COO-(CH2)n-の場合、カルボニルがR2を有する炭素に結合し、L2が-NH-(CH2)n-の場合、NHがR2を有する炭素に結合する。)
(構成2)
前記有機ケイ素重合体部位が、下記式(5)で表される構造を有する有機ケイ素化合物の重合体である、構成1に記載のトナー。
R-Si-Ra 3 式(5)
(式(5)中、Raは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は炭素数1~3のアルコキシ基を示し、Rは、炭素数1~6のアルキル基を示す。)
(構成3)
前記トナーコア粒子の飛行時間型二次イオン質量分析で得られるSiのピーク強度をP(Si)とし、前記トナーコア粒子中の全イオンのピーク強度の合計をP(T)としたとき、
該P(Si)及び該P(T)が、下記式(6)を満たす、構成1又は2に記載のトナー。
0.004≦P(Si)/P(T)≦0.040 (6)
(構成4)
前記トナーにおける前記樹脂Aの含有量が、50質量%以上である、構成1~3のいずれかに記載のトナー。
(構成5)
前記トナー粒子が、前記トナーコア粒子の表面に有機ケイ素重合体による凸部を有し、
該有機ケイ素重合体が、下記式(7)で表される構造を有し、
走査型プローブ顕微鏡によるトナー粒子表面の観察において、
該凸部の最大径の個数平均径をRとし、
該凸部の個数平均高さをHとしたとき、
該Rが、80~250nmであり、
該Hが、25~100nmである、構成1~4のいずれかに記載のトナー。
R-SiO3/2 (7)
(構成6)
前記樹脂Aが、下記式(8)で表されるモノマーユニットM3を3~10質量%含有す
る、構成1~5のいずれかに記載のトナー。
(式(8)中、L1は-COO-(CH2)n-を示し(nは11~31の整数)、L1のカルボニルが主鎖の炭素原子に結合している。R1は水素原子又はメチル基を示す。)(構成7)
前記トナー粒子が、可塑剤を含有し、
該可塑剤が、炭素数2~6のジオールと炭素数14~22の脂肪族モノカルボン酸とのエステル化合物を含有する、構成1~6のいずれかに記載のトナー。
(構成8)
前記トナー粒子が、樹脂Bを含有し、
該樹脂Bのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwが、2000~7000である、構成1~7のいずれかに記載のトナー。
(構成9)
前記樹脂Bが、前記モノマーユニットM1を85~100質量%含有する、構成8に記載のトナー。
(構成10)
前記トナーにおけるテトラヒドロフラン不溶分の含有量が、0~10質量%である、構成1~9のいずれかに記載のトナー。
(構成11)
前記モノマーユニットM3におけるL1中のnが、11~13の整数である、構成6に記載のトナー。
(構成1)
トナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子が、結着樹脂を含有するトナーコア粒子を含有し、
該結着樹脂が、樹脂Aを含有し、
該樹脂Aが、スチレンアクリル系共重合体であり、
該樹脂Aが、下記式(1)で表されるモノマーユニットM1を65~85質量%含有し、
該樹脂Aが、下記式(2)で表される、有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を0.05~2.00質量%含有し、
該有機ケイ素重合体部位が、T3単位構造とT2単位構造とを有し、
該樹脂Aの固体29Si-NMRのDD/MAS測定において、
該有機ケイ素重合体部位中のケイ素原子に対応するピーク面積の合計に対する、T3単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をA(%)、T2単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をB(%)としたとき、
該A及び該Bが、下記式(3)及び(4)を満たし、
0.3≦A/B≦2.7 (3)
62≦A+B≦100 (4)
該樹脂Aのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwが、50000~250000であることを特徴とするトナー。
(式(2)中、L2は単結合、-COO-(CH2)n-又は-NH-(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、R2は水素原子又はメチル基を示し、*は有機ケイ素重合体部位のケイ素原子と結合する部位を示す。L2が-COO-(CH2)n-の場合、カルボニルがR2を有する炭素に結合し、L2が-NH-(CH2)n-の場合、NHがR2を有する炭素に結合する。)
(構成2)
前記有機ケイ素重合体部位が、下記式(5)で表される構造を有する有機ケイ素化合物の重合体である、構成1に記載のトナー。
R-Si-Ra 3 式(5)
(式(5)中、Raは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は炭素数1~3のアルコキシ基を示し、Rは、炭素数1~6のアルキル基を示す。)
(構成3)
前記トナーコア粒子の飛行時間型二次イオン質量分析で得られるSiのピーク強度をP(Si)とし、前記トナーコア粒子中の全イオンのピーク強度の合計をP(T)としたとき、
該P(Si)及び該P(T)が、下記式(6)を満たす、構成1又は2に記載のトナー。
0.004≦P(Si)/P(T)≦0.040 (6)
(構成4)
前記トナーにおける前記樹脂Aの含有量が、50質量%以上である、構成1~3のいずれかに記載のトナー。
(構成5)
前記トナー粒子が、前記トナーコア粒子の表面に有機ケイ素重合体による凸部を有し、
該有機ケイ素重合体が、下記式(7)で表される構造を有し、
走査型プローブ顕微鏡によるトナー粒子表面の観察において、
該凸部の最大径の個数平均径をRとし、
該凸部の個数平均高さをHとしたとき、
該Rが、80~250nmであり、
該Hが、25~100nmである、構成1~4のいずれかに記載のトナー。
R-SiO3/2 (7)
(構成6)
前記樹脂Aが、下記式(8)で表されるモノマーユニットM3を3~10質量%含有す
る、構成1~5のいずれかに記載のトナー。
(式(8)中、L1は-COO-(CH2)n-を示し(nは11~31の整数)、L1のカルボニルが主鎖の炭素原子に結合している。R1は水素原子又はメチル基を示す。)(構成7)
前記トナー粒子が、可塑剤を含有し、
該可塑剤が、炭素数2~6のジオールと炭素数14~22の脂肪族モノカルボン酸とのエステル化合物を含有する、構成1~6のいずれかに記載のトナー。
(構成8)
前記トナー粒子が、樹脂Bを含有し、
該樹脂Bのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwが、2000~7000である、構成1~7のいずれかに記載のトナー。
(構成9)
前記樹脂Bが、前記モノマーユニットM1を85~100質量%含有する、構成8に記載のトナー。
(構成10)
前記トナーにおけるテトラヒドロフラン不溶分の含有量が、0~10質量%である、構成1~9のいずれかに記載のトナー。
(構成11)
前記モノマーユニットM3におけるL1中のnが、11~13の整数である、構成6に記載のトナー。
Claims (11)
- トナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子が、結着樹脂を含有するトナーコア粒子を含有し、
該結着樹脂が、樹脂Aを含有し、
該樹脂Aが、スチレンアクリル系共重合体であり、
該樹脂Aが、下記式(1)で表されるモノマーユニットM1を65~85質量%含有し、
該樹脂Aが、下記式(2)で表される、有機ケイ素重合体部位を含有するモノマーユニットM2を0.05~2.00質量%含有し、
該有機ケイ素重合体部位が、T3単位構造とT2単位構造とを有し、
該樹脂Aの固体29Si-NMRのDD/MAS測定において、
該有機ケイ素重合体部位中のケイ素原子に対応するピーク面積の合計に対する、T3単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をA(%)、T2単位構造をとるケイ素原子に対応するピーク面積の割合をB(%)としたとき、
該A及び該Bが、下記式(3)及び(4)を満たし、
0.3≦A/B≦2.7 (3)
62≦A+B≦100 (4)
該樹脂Aのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwが、50000~250000であることを特徴とするトナー。
(式(2)中、L2は単結合、―COO-(CH2)n-又は-NH-(CH2)n-を示し(nは1~10の整数)、R2は水素原子又はメチル基を示し、*は有機ケイ素重合体部位のケイ素原子と結合する部位を示す。L2が-COO-(CH2)n-の場合、カルボニルがR2を有する炭素に結合し、L2が-NH-(CH2)n-の場合、NHがR2を有する炭素に結合する。) - 前記有機ケイ素重合体部位が、下記式(5)で表される構造を有する有機ケイ素化合物の重合体である、請求項1に記載のトナー。
R-Si-Ra 3 式(5)
(式(5)中、Raは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は炭素数1~3のアルコキシ基を示し、Rは、炭素数1~6のアルキル基を示す。) - 前記トナーコア粒子の飛行時間型二次イオン質量分析で得られるSiのピーク強度をP(Si)とし、前記トナーコア粒子中の全イオンのピーク強度の合計をP(T)としたとき、
該P(Si)及び該P(T)が、下記式(6)を満たす、請求項1又は2に記載のトナー。
0.004≦P(Si)/P(T)≦0.040 (6) - 前記トナーにおける前記樹脂Aの含有量が、50質量%以上である、請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記トナー粒子が、前記トナーコア粒子の表面に有機ケイ素重合体による凸部を有し、
該有機ケイ素重合体が、下記式(7)で表される構造を有し、
走査型プローブ顕微鏡によるトナー粒子表面の観察において、
該凸部の最大径の個数平均径をRとし、
該凸部の個数平均高さをHとしたとき、
該Rが、80~250nmであり、
該Hが、25~100nmである、請求項1又は2に記載のトナー。
R-SiO3/2 (7) - 前記トナー粒子が、可塑剤を含有し、
該可塑剤が、炭素数2~6のジオールと炭素数14~22の脂肪族モノカルボン酸とのエステル化合物を含有する、請求項1又は2に記載のトナー。 - 前記トナー粒子が、樹脂Bを含有し、
該樹脂Bのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる重量平均分子量Mwが、2000~7000である、請求項1又は2に記載のトナー。 - 前記樹脂Bが、前記モノマーユニットM1を85~100質量%含有する、請求項8に記載のトナー。
- 前記トナーにおけるテトラヒドロフラン不溶分の含有量が、0~10質量%である、請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記モノマーユニットM3におけるL1中のnが、11~13の整数である、請求項6に記載のトナー。
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