JP5300243B2 - トナー - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、トナージェット方式記録法などを利用した記録方法に用いられるトナーに関する。詳しくは、本発明は、静電潜像担持体上にトナー画像を形成後、転写材上に転写させてトナー画像を形成し、熱圧力下で定着して定着画像を得る、複写機、プリンター、ファックスに用いられるトナーに関する。
近年、電子写真装置に於いても省エネルギー化が大きな技術的課題として考えられ、定着装置にかかる熱量の大幅な削減が挙げられている。従って、トナーにおいて、より低エネルギーで定着が可能ないわゆる「低温定着性」のニーズが高まっている。
従来、低温定着を可能とするためには結着樹脂をよりシャープメルトにする手法が効果的な方法の一つとして知られている。この点においてポリエステル樹脂は優れた特性を示す。
一方、高画質化の観点として、高解像・高精細化の目的から、トナーの小粒径化・粒度分布シャープ化が進められるとともに、転写効率や流動性の向上の目的から球形のトナーが好適に用いられるようになってきている。そして効率的に小粒径で球形なトナー粒子を調製する方法としては、湿式法が用いられるようになってきている。
シャープメルトなポリエステル樹脂を用いることのできる湿式法として、樹脂成分を、水と非混和性である有機溶媒に溶解し、この溶液を水相中に分散して油滴を形成することにより、球形トナー粒子を製造する「溶解懸濁法」が提案されている(例えば特許文献1)。
この手法によれば、低温定着性に優れるポリエステルを結着樹脂とした小粒径で球形のトナーを簡便に得ることができる。
更に、上述したポリエステルを結着樹脂とした溶解懸濁法で生成されたトナー粒子において、更なる低温定着性を目的として、カプセル型のトナー粒子も提案されている。
例えば、特許文献2にはポリエステル樹脂とイソシアネート基を有する低分子化合物およびその他の成分を酢酸エチルに溶解・分散して油層を調整し、水中で液滴を調製することにより、液滴界面でイソシアネート基を有する化合物を界面重合させることで、ポリウレタンもしくはポリウレアを最外殻としたカプセルトナー粒子を調製する方法が提案されている。
また、特許文献3、4にはそれぞれビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂のいずれかまたはそれらを併用した樹脂微粒子の存在下で溶解懸濁法によりトナー母粒子を調製し、該微粒子でトナー表面が被覆されたトナー粒子を調製する手法が提案されている。
さらに、特許文献5には、ウレタン変性ポリエステル樹脂微粒子を分散剤として用いた溶解懸濁法によるトナー粒子が提案されている。特許文献6には、ポリウレタン樹脂(a
)からなる皮膜状の1層以上のシェル層(P)と樹脂(b)からなる1層のコア層(Q)とで構成されるコア・シェル型のトナー粒子が提案されている。
このコア・シェル型のトナー粒子においては、コア部分を低粘度にし、耐熱性保存性に劣る性質を、シェル部分の耐熱保存性で補う構成をとる。この場合、シェル部分はやや熱
的に固いものを用いるために、高度に架橋し、高い分子量するなどの工夫が必要であるため低温定着性を阻害してしまう傾向にある。
一方、白黒用のプリンターに関しては、パーソナル使用や、オフィスの設置面積を考え、より小型化の傾向が強い。そのため、装置を小型化できるメリットで、一成分現像方式が好ましく用いられている。一成分現像方式には、磁性粒子をトナーに含有させて磁力の作用により現像剤の担持搬送を行なう磁性一成分現像方式と、磁性粒子を用いずに現像剤の摩擦電荷の作用などで現像剤を現像剤担持体(現像スリーブ)へ担持させる非磁性一成分現像方法がある。磁性一成分現像方式においては、カーボンブラックなどの着色剤は用いず、磁性粒子を着色剤として兼用させることもできる。
磁性一成分現像方式に用いる、磁性トナーについては、これまで各種のトナーが提案されている。例えば、結着樹脂中に磁性粉を溶融混練、粉砕し用いる乾式のトナーや、特許文献7には懸濁重合によりスチレン系樹脂中に磁性粉を分散させる重合法のトナーが提案されている。また、特許文献8にはポリエステルを用いた溶解懸濁法のトナーが提案されている。
しかしながら、溶解懸濁法を用いた磁性トナーには様々な問題が生じやすかった。一つは、磁性体の分散が不十分であると、脱離の磁性体が多く発生し、トナーの抵抗を下げやすく、結果、トナー帯電量が下がり、現像不良、転写不良等が発生しやすく、剤汚染等を引き起こしやすかった。また、離型剤の添加量を大きくした場合、トナー粒子表面に離型剤がでやすくなり、流動性不良による、画像品位の低下しやすくなった。
これら現像、転写といった電子写真プロセスにおいて画像品質を高める手段としてはトナーの帯電特性を制御する方法がこれまでは一般的であったが、他方トナー自身の付着力を制御させることで現像性、転写性を高めようといった知見が近年得られつつある。
しかしながら大半はトナーと潜像坦持体やトナーと現像、転写工程に付随する部材などとの接触における付着力といった形態での知見が多く、トナーそのものの付着力について議論されたものは数少ない。例えば、特許文献9、特許文献10にはトナーとキャリア粒子との間での付着力について提案されているものの、測定方法が異なり、あくまで二成分現像剤の使用を前提としており、磁性トナーを用いた場合におけるトナーの付着力により現像性、転写性を向上させるための提案はこれまでなされていないのが現状であった。
特開平08−248680号公報 特開平05−297622号公報 特開2004−226572号公報 特開2004−271919号公報 特許3455523号公報 WO2005/073287 特開2003−043737号公報 特開平8−286423号公報 特開2006−195079号公報 特開2006−276062号公報
本発明は、上記のような問題を鑑みてなされたものであり、低温定着性に優れたカプセル型トナーでありながら、耐オフセット性が高く、帯電性にも優れたトナーを提供することにある。更には、黒文字、ライン、ドットが精細であり、高品位な画像を得ることにある。更に、小粒径で粒度分布がシャープで球形のトナーを提供することにある。
本発明のトナーは、ポリエステルを主成分とする樹脂(a)、磁性体及びワックスを少なくとも含有するトナー母粒子(A)の表面に、表面層(B)を有するカプセル型のトナー粒子を含有するトナーであって、
前記トナー粒子は、前記樹脂(b)を含有する樹脂微粒子を分散させた水系媒体中に、少なくとも、
(i)前記樹脂(a)を有機媒体中で溶解又は分散させて調製した溶解物又は分散物、
(ii)前記磁性体を予め一部の樹脂(a)と共に有機媒体中に分散させて調製した磁性体分散液、及び、
(iii)前記ワックスを有機媒体中で溶解又は分散させて調製した溶解物又は分散物、
を混合して得た混合物を分散させ、得られた分散液から該有機溶媒を除去し、乾燥することによって得られるものであり、
前記磁性体がマグネタイトであり、
前記トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)が1.0nm以上3.1nm以下であり、
前記表面層(B)は樹脂(b)を含有し、前記樹脂(b)は、ポリエステル樹脂(b1)、ビニル樹脂(b2)またはウレタン樹脂(b3)から選ばれる樹脂を含有する樹脂であり、
前記樹脂(a)のガラス転移温度Tg(a)と前記樹脂(b)のガラス転移温度Tg(b)が下記式(1)の関係を満たし、
Tg(a)<Tg(b)・・・(1)
前記トナーの79.6kA/mの外部磁場における磁化が、12Am/kg以上28Am/kg以下であり、
前記トナーの遠心法付着力測定装置により測定された平均付着力(F50)が50nN以下であることを特徴とする。
本発明の好ましい形態によれば、トナーはカプセル型の構造を有する。そして、低粘度、離型性、着色力といった機能をトナー母粒子(A)にもたせ、表面層(B)に耐熱保存性や現像性に係る帯電性等の機能を持たせる。この機能分離構造により、低温定着性、耐熱保存性のトナー熱的特性と、現像性、転写性といったトナーの電気的特性の双方を満足するトナーを提供することができる。
特に、トナー母粒子(A)にポリエステルを主成分とする樹脂(a)を用いることにより、トナーのシャープメルト性を向上させた一方で、磁性体、及びワックスの分散性を制御することが出来た。
また、表面層(B)でカプセル型構造を有することにより、磁性体の表面露出を減らし、帯電性に優れるトナーを提供することが可能となり、トナー飛散、かぶりといった黒トナーで抱える問題を解決できた。
更に、本発明の好ましい形態によれば、トナーの表面性を制御し、平均付着力(F50)を低く抑制することにより、安定的に帯電性、現像性、転写性が得られるばかりでなく、帯電性やクリーニング性といった電子写真特性に求められる他の特性をも満足できるトナーを提供することが可能となった。
本発明のトナーは、ポリエステルを主成分とする樹脂(a)、磁性体及びワックスを少なくとも含有するトナー母粒子(A)の表面に、表面層(B)を有するカプセル型のトナー粒子を含有するトナーであって、
前記表面層(B)は樹脂(b)を含有し、前記樹脂(b)は、ポリエステル樹脂(b1)、ビニル樹脂(b2)またはウレタン樹脂(b3)から選ばれる樹脂を含有する樹脂であり、
前記樹脂(a)のガラス転移温度Tg(a)と前記樹脂(b)のガラス転移温度Tg(b)が下記式(1)の関係を満たし、
Tg(a)<Tg(b)・・・(1)
前記トナーの79.6kA/mの外部磁場における磁化が、12Am/kg以上30Am/kg以下であり、
前記トナーの遠心法付着力測定装置により測定された平均付着力(F50)が50(nN)以下であることを特徴とする。
本発明のトナー粒子は、ポリエステルを主成分とする樹脂(a)、磁性体及びワックスを少なくとも含有するトナー母粒子(A)の表面に、表面層(B)を有するカプセル型構造を有している。カプセル型構造をとらない場合、例えば、ワックス含有トナーでは、ト
ナー表面にワックスが析出することにより、トナーが凝集しやすくなり、現像領域での攪拌不良、クリーナーでのつまり等を引き起こしやすい。また、磁性体がトナー表面に出ることで、トナーの表面での抵抗が下がり帯電量の低下を引き起こしやすい。帯電の低下は、現像領域だけでなく、感光体への電荷注入や転写時の剥離放電によるトナー帯電量の変化も発生しやすい。
本発明で用いられる表面層(B)は、樹脂(b)を含有し、樹脂(b)は、ポリエステル樹脂(b1)、ビニル樹脂(b2)またはウレタン樹脂(b3)から選ばれる樹脂を含有する樹脂である。
また、本発明に用いられるポリエステルを主成分とする樹脂(a)のガラス点移転Tg(a)と該樹脂(b)のガラス点移転Tg(b)が下記式(1)の関係を満たす。
Tg(a)<Tg(b)・・・(1)
即ち、カプセル型トナーの、Tg(b)をTg(a)より大きくすることにより、トナーの熱特性を低温での低粘度を実現したまま、耐熱性を維持できる。
また、本発明において、トナーの79.6kA/mの外部磁場における磁化(σt)が、12Am/kg以上30Am/kg以下である。
トナーの磁化(σt)が12Am/kgより小さい場合、トナー担持体での保持能力が小さくなり、トナー飛散、紙上へのカブリの原因となりやすい。また、トナーの磁化(σt)が30Am/kgを超える場合、磁性体過多による分散不良や、樹脂成分減少による定着性の低下を引き起こしやすい。より好ましくは、トナーの79.6kA/mの外部磁場における磁化(σt)は、15Am/kg以上28Am/kg以下である。
上記トナーの磁化(σt)は、磁性体の添加量、用いる磁性体の磁化等を調節することで上記範囲を満たすことが可能である。
本発明者らは、カプセル型のトナーにおいて定着性を維持しつつ、現像性、転写性を高めるべく鋭意検討してきた結果、トナー表面の付着エネルギーに着目し、該付着エネルギーをコントロールすることが最適であることを見出した。
上記トナー表面の付着エネルギーに関して、本発明においては、遠心法を用いた付着力測定装置(遠心法付着力測定装置)により測定された平均付着力(F50)が50(nN)以下である時に、定着性を維持しつつ、現像性、転写性が改善されることを見出した。
上記トナーの付着力に着目した背景は以下の通りである。
一般に電子写真法のプロセスにおいて、トナーの挙動は静電荷力の影響によるところが大きい。トナー坦持体から潜像坦持体へのトナー移動、潜像坦持体から転写媒体へのトナーの移動、いずれの場合においてもトナーがバイアス電界などの中で静電気力やクーロン力により飛翔することは従来知られている。
近年、電子写真の高画質化といった流れのなかで、トナーによる高画質化への対応としては、静電気的な立場から摩擦などにより発生するトナーの帯電量を安定化すること、及び、トナーの平均粒度を小さくし、より潜像に忠実なドット再現を可能とすること、で高画質化を達成しようとしていた。
確かにこれらの手段は、電子写真の高画質化に対し大きな影響を与えてきた。しかしながら、写真画質、印刷画質といった更なる高画質化といった観点に振り返ると更なる改良が必要となってくる。
高画質化に省み、本発明者らが鋭意検討した中、高画質化を妨げる要因として、潜像に対し、トナーが塊状になり現像されることで、ドット再現が悪化し、ライン像の太りや、飛び散りといった画像品質上での問題を生ずることがわかった。
これら課題を解消していくためには、潜像に対し、トナーがトナー坦持体から1粒子単位で潜像保持体へ移動することが好ましいと考えられる。そのためにもトナー表面の挙動
としては、トナーの付着力を低くすることが好ましいと考えられる。トナーの付着力が低く抑えられることで、トナーが解れやすくなり、トナー間での凝集性も抑制されるばかりでなく、高い摩擦帯電能力を発揮することで帯電安定化といった効果も生ずる。
また、トナーが解れやすくなることで現像効率や転写効率も向上し、将来的には廃トナーも生じず、クリーナーレスといった本体支援へもつながると考えられる。
本発明において、トナーの付着力は、トナーの遠心法付着力測定装置(NS−C100:ナノシーズ社製)により測定された平均付着力(F50)をいう。本発明において、上記平均付着力(F50)は、50(nN)以下である。好ましくは45(nN)以下、より好ましくは40(nN)以下である。一方、上記平均付着力(F50)は、5(nN)以上であることが好ましい。
本発明のカプセル型構造を有するトナーにおいて、上記平均付着力(F50)の範囲を満たすことが、定着性、耐熱保存性の向上のほか、高い現像性、転写性を有する上で重要である。
上記平均付着力(F50)が、50(nN)以下であることにより、トナーはより解れ易くなり現像性、転写性が向上する。
逆に平均付着力(F50)が50(nN)以上である場合は、トナーの凝集性などが増すことで、帯電特性が不安定になり、現像性、転写性の悪化、画像濃度の低下やトナーボタ落ちといった品質低下を招きやすい。
上記平均付着力(F50)は、トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)、平均円形度やトナー粒度分布等を調節することで上記範囲を満たすことが可能である。
本発明において、トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)(以下単に平均粗さ(Ra)ともいう)は、好ましくは1.0nm以上5.0nm以下であり、より好ましくは1.5nm以上5.0nm以下であり、更に好ましくは2.0nm以上5.0nm以下である。
トナー粒子の表面が上記平均粗さを有していることにより、トナー間における接触面積が減り、トナーの流動性を向上させることができ、より良好な現像性をもたらすことができる。特に、本発明のトナーの特徴である平均付着力(F50)を50(nN)以下にするためには、上記平均粗さをコントロールすることが重要である。
上記平均粗さが1.0nm未満の場合、潜像坦持体のトナーが残存した場合に十分なクリーニング性能が発揮されにくく、すり抜けなどの問題を生じやすくなるばかりでなく、現像剤規制部材等の摩擦帯電部材との接触による摩擦帯電の際、滑りが生じて良好な帯電性が得られにくい。
一方、上記平均粗さ(Ra)が5.0nmより大きいと、トナー間の空隙が多くなりすぎることで上記平均付着力(F50)が50(nN)より大きくなり現像性や転写性が低下する恐れがある。
本発明において、トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)をコントロールする手段としては下記方法があげられるが、下記方法に限定されるものではない。
例えば、本発明におけるカプセル型のトナー粒子を簡便に調製する手法である溶解懸濁法においては、下記方法により所望のトナー粒子表面の平均粗さ(Ra)にコントロールすることができる。
すなわち、樹脂(b)を含有する樹脂微粒子を分散させた水系媒体中に、少なくとも、樹脂(a)、磁性体およびワックスを有機媒体中で溶解または分散させて得られた溶解物または分散物(以下、油相ともいう)を分散させ、油滴を含む分散液を生成し、得られた分散液を加熱などにより溶媒を除去した後、乾燥することによりトナー粒子を得る製造方法において、分散液から溶媒を除去するスピードをコントロールすることによりトナー粒子表面の平均粗さ(Ra)をコントロールすることができる。
上記溶媒を除去する時間を長くすることで油滴中の溶媒がゆっくり排出されるためトナー表面は平滑な状態に維持され、上記平均粗さ(Ra)は小さくなる傾向にある。
逆に、溶媒の除去時間を短くすることで、上記平均粗さ(Ra)は大きくなる傾向にある。除去時間を短くすることで、形成された油滴中から一気に溶媒が排出されることにより、トナー粒子表面に空隙ができやすくなるためと考えられる。
トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)を1.0nm以上5.0nm以下にするための好ましい溶媒除去時間としては4時間以上、より好ましくは8時間以上、さらに好ましくは24時間以上である。
またこれら溶媒除去時に分散液を加熱することにより、トナー粒子表面に表面層(B)が均一に付着し、樹脂(b)の粒界もほとんどなく、より平滑な表面状態を生じやすくなる。
このときの加熱温度としては、溶媒の沸点や油滴の合一などを考慮すると、好ましくは23℃から60℃、より好ましくは25℃から50℃、さらに好ましくは25℃から40℃である。
また、上記溶媒を除去する工程において、分散液を有する容器中は窒素ガスで置換を行うか、もしくは、分散液中に窒素ガスをバブリングさせることも、トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)をコントロールする手段の一つである。窒素ガス置換を行なうことで表面粗さ(Ra)を小さく抑えながら、溶媒の除去時間を短くすることが可能になる。
トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)をコントロールする別の手段としては、上記溶解懸濁法によるトナー粒子の調製において、油相中にワックスと共にワックス分散剤を用いることで、トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)を上記範囲にコントロールすることが可能になる。
その理由は定かではないが、液滴中でワックスが微分散した状態をつくることで、トナー母粒子(A)の表面に樹脂(b)が均一にシェル膜を作りやすい状態となる。結果、液
滴の粒度分布がシャープになり易くなり、超微粒子粉などの乳化不良物等の発生を抑制することで滑らかな表面性を有するトナー粒子が得られるものと考えられる。
上記ワックス分散剤は、トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)をコントロールするばかりでなく、磁性体の分散性を高める効果も有する。磁性体の分散性が高まることによりトナー粒子表面への磁性体の露出等も抑制され、より平滑なトナー粒子の表面性が得られ、本発明で規定するトナー付着力を呈するだけでなく、帯電安定性も向上する。
トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)をコントロールするその他の手段としては、乾燥したトナー粒子を得た段階にて、機械的衝撃力やエアー搬送などを利用する汎用の粉体表面改質装置を用い、トナー粒子の表面を平滑化し、表面粗さ(Ra)をコントロールする手段が挙げられる。
しかしながら、粉体表面改質装置を用いる場合には、トナー粒子に与えるダメージも大きく、トナー粒子の合一体が発生し装置内への融着などの問題も生じやすいため、製造上での制約が生ずる場合もある。
本発明のトナーの平均円形度は、0.960以上1.000以下であることが好ましく、0.965以上0.990以下であることがより好ましい。
この理由として、トナーの平均円形度を高くコントロールするにより、トナー同士の接触点が少なくなり、トナーが離れやすくなる。結果、トナーの平均付着力(F50)を50(nN)以下に制御することが可能になる。
上記トナーの平均円形度を上記範囲にコントロールする手段としては、上記溶媒除去を行った後、さらに加熱工程を設けることによりトナーの平均円形度を高めることが挙げられる。具体的には、上記加熱温度は、上記表面層(B)を構成する樹脂(b)のTg(b)に近い温度が好ましく、より好ましくはTg(b)より10℃〜20℃高い温度である
トナーの平均円形度を上記範囲にコントロールするための、その他の手段としては、溶解懸濁法により得られたトナー粒子を必要に応じて、表面改質工程で、球形化処理(円形度調整)することも可能である。
例えば、奈良機械製作所製のハイブリタイゼーションシステム、ホソカワミクロン社製のメカノフージョンシステムを用い、トナーの平均円形度を0.960以上1.000以下の範囲にすることもできる。
本発明のトナーの重量平均粒径(D4)は4.0μm以上9.0μm以下であることが好ましい。
トナーの重量平均粒子径が4.0μmより小さい場合には、上記表面粗さ(Ra)や平
均円形度が満足する場合であってもトナーが凝集しやすくなり、上記平均付着力(F50)が50(nN)より大きくなりやすく、現像性の低下を招く恐れがある。特に長時間の使用後などにおいてトナーがチャージアップし、濃度が低下するなどの問題を生じやすい。一方、トナーの重量平均粒径が9.0μmよりも大きい場合には、上記平均付着力(F50)が50(nN)以下であってもライン画像等を出力する場合に於いて飛び散りやボタ落ちを招き易くなり、細線再現性に劣ることがある。
上記トナーの重量平均粒径(D4)は樹脂(b)の添加量、油相や分散液の配合量を制御することで上記範囲に調整することが可能である。
本発明トナーは上記重量平均粒径(D4)と数平均粒径(D1)の比(D4/D1)が1.25以下であることが好ましい。より好ましくは1.20以下であり、さらに好ましくは1.15以下である。一方、上記D4/D1は、1.00以上であることが好ましい

D4/D1が1.25より大きい場合にはトナーの粒度分布がブロードになり易く、ト
ナー混合時に安定した流動性を得られ難く、トナーの平均付着力(F50)が高くなってしまう傾向にある。
本発明においては、D4/D1が1.25以下であることにより、粒度分布がシャープ
になり、より単分散粒径に近づくことで、トナーの平均付着力(F50)が50(nN)以下を達成することに非常に効果的であることを見出した。
本発明のようなカプセル型のトナーにおいて上記のような粒度分布を得る手段としては、後述で説明するが、水系媒体中に、公知の界面活性剤、水溶性ポリマー、また、粘度調整剤等を添加することによっても達成することが可能となる。
本発明において、ワックスの含有量は、トナーに対し、5.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5.0質量%以上15.0質量%以下であ
る。
ワックスの含有量が5.0質量%より少ない場合は、トナーの離型性を保つことが困難
になる。一方、ワックスの含有量が20.0質量%より多い場合は、トナー表面にワック
スが露出し易くなり、トナー同士の合一を生じやすく、トナーの平均付着力(F50)も高くなりやすく、現像性が低下する傾向にある。また合一によりトナー同士の摩擦帯電付与が不安定になることで転写効率の低下を招く恐れがある。
本発明に用いられる磁性体は、ポリエステルを主成分とする樹脂(a)に対し、30.0質量%以上120.0質量%以下含有することが好ましい。より好ましくは40.0質
量%以上110.0質量%以下である。
磁性体の含有量が30.0質量%より少ない場合、トナーの磁化が低くなるため、トナ
ー担持体での拘束力が低くなり、飛散、かぶりといった問題を引き起こしやすい。一方、磁性体の含有量が120.0質量%より多い場合、トナーの磁化が高くなりすぎるために
トナー同士の拘束力が高くなり、トナーの平均付着力(F50)が50(nN)より高くなりやすく、現像性、転写性の低下を生じる可能性がある。
本発明において、表面層(B)はトナー母粒子(A)に対し、1.0質量%以上15.0%質量以下であることが好ましい。より好ましくは、表面層(B)はトナー母粒子(A)に対し、2.0質量%以上10.0質量%以下である。
トナー母粒子(A)の量に対する表面層(B)の量が1.0質量%未満の場合、カプセル化が不十分となり、トナー母粒子(A)が露出しやすい。その結果ワックスの露出などの影響により、トナー間の付着力が高まり現像性の低下、転写性の低下などが起こりやすくなる。
一方、トナー母粒子(A)の量に対する表面層(B)の量が15.0質量%を超えた場合、余剰の表面層(B)がトナー同士を合一させやすくなる原因となり、粒度分布がブロードになり易く、トナー混合時に安定した流動性を得られ難く、現像性の低下を招く原因となることがある。
以下に、本発明に用いられる表面層(B)について述べる。
本発明に用いられる表面層(B)は樹脂(b)を含有する。樹脂(b)は、ポリエステル樹脂(b1)、ビニル樹脂(b2)、またはウレタン樹脂、(b3)から選ばれる樹脂を含有する樹脂である。樹脂(b)はウレタン樹脂を含有することがより好ましい。(b3)樹脂(b)としては、上記樹脂の2種以上を併用しても差し支えない。
また、樹脂(b)のガラス転移温度Tg(b)は上記樹脂(a)のガラス転移温度Tg(a)より大きい。そのため樹脂(b)のガラス転移温度Tg(b)を所定の値にするために、モノマー種、分子量、分岐構造をコントロールして用いることが好ましい。
Tg(b)は45℃以上、80℃以下が好ましく、50℃以上、75℃以下がより好ましい。これにより、耐熱保存性を満足し、定着阻害を抑えたトナーを得ることができる。
本発明において、上記ポリエステル樹脂(b1)は、後述する樹脂(a)と同様の原料を用い、同様の方法で作製することが出来る。
但し、樹脂(a)と同じ組成を用いる場合、用いる溶剤に溶けやすく、造粒工程や、シェル構成時にトナー粒子を維持しにくくなる。そのため、樹脂(a)に対し、極性の高いモノマーを導入することが好ましい。
ポリエステル樹脂(b1)はスルホン酸基を有していることが好ましい。ポリエステル樹脂(b1)のスルホン酸基価は、1mgKOH/g以上25mgKOH/g以下であることが好ましく、より好ましくは、10mgKOH/g以上25mgKOH/g以下である。
上記ビニル樹脂(b2)は、ビニル系モノマーを単独重合または共重合したポリマーである。用いられるビニル系モノマーとしては、下記のモノマーを例示出来る。
(1)ビニル系炭化水素:
(1−1)脂肪族ビニル系炭化水素:アルケン類、例えばエチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセン、前記以外のα−オレフィン等;アルカジエン類、例えばブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン。
(1−2)脂環式ビニル系炭化水素:モノ−もしくはジ−シクロアルケンおよびアルカジエン類、例えばシクロヘキセン、(ジ)シクロペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、エチリデンビシクロヘプテン等;テルペン類、例えばピネン、リモネン、インデン等。
(1−3)芳香族ビニル系炭化水素:スチレンおよびそのハイドロカルビル(アルキル、シクロアルキル、アラルキルおよび/またはアルケニル)置換体、例えばα−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレ
ン、クロチルベンゼン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、トリビニルベンゼン等;およびビニルナフタレン。
(2)カルボキシル基含有ビニル系モノマーおよびその金属塩:
炭素数3〜30の不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸ならびにその無水物およびそのモノアルキル(炭素数1〜24)エステル、例えば(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸等のカルボキシル基含有ビニル系モノマー。
(3)スルホン基含有ビニル系モノマー、ビニル系硫酸モノエステル化物およびこれらの塩:
炭素数2〜14のアルケンスルホン酸、例えばビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸;およびその炭素数2〜24のアルキル誘導体、例えばα−メチルスチレンスルホン酸等;スルホ(ヒドロキシ)アルキル−(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、例えば、スルホプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロキシプロピルスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2−ジメチルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸、3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−(メタ)アクリルアミド−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、アルキル(炭素数3〜18)アリルスルホコハク酸、ポリ(n=2〜30)オキシアルキレン(エチレン、プロピレン、ブチレン:単独、ランダム、ブロックでもよい)モノ(メタ)アクリレートの硫酸エステル[ポリ(n=5〜15)オキシプロピレンモノメタクリレート硫酸エステル等]、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル、および下記一般式(1−1)〜(1−3)で示される硫酸エステルもしくはスルホン酸基含有モノマー;ならびそれらの塩等。
Figure 0005300243
Figure 0005300243
Figure 0005300243
(上記式(1−1)〜(1−3)中、Rは炭素数1〜15のアルキル基、Aは炭素数2〜4のアルキレン基を示し、nが複数の場合同一でも異なっていてもよく、異なる場合はランダムでもブロックでもよい。Arはベンゼン環を示し、nは1〜50の整数を示し、R’はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜15のアルキル基を示す。)
ビニル樹脂(b2)はスルホン酸基を有していることが好ましい。ビニル樹脂(b2)のスルホン酸基価は、1mgKOH/g以上25mgKOH/g以下であることが好ましく、より好ましくは、10mgKOH/g以上25mgKOH/g以下である。
本発明のカプセル型のトナー粒子において、樹脂(b)はウレタン樹脂(b3)を含有することが好ましい。特にトナーの平均付着力(F50)が50(nN)以下を達成するには、樹脂(b)として、ウレタン結合により形成された化合物であるウレタン樹脂(b3)が特に好ましい。その理由は定かではないが、粘度の調整や粒径調整が比較的容易であることから、前記に示したトナーの表面性や円形度を高めやすいことによるものと考えられる。
上記ウレタン樹脂(b3)は、プレポリマーであるジオール成分とジイソシアネート成分を含有する物質との反応物であり、ジオール成分、ジイソシアネート成分の調整により、各種機能性をもった樹脂を得ることが出来る。
上記ジイソシネート成分を含有する物質としては以下のものが挙げられる。
炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)6〜20の芳香族ジイソシアネート、炭素数2〜18の脂肪族ジイソシアネート、炭素数4〜15の脂環式ジイソシアネート、炭素数8〜15の芳香族炭化水素ジイソシアネート、及びこれらのジイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物等。以下、変性ジイソシアネートともいう)、並びにこれらの2種以上の混合物。
上記芳香族ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。
1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI[粗製ジアミノフェニルメタン〔ホルムアルデヒドと芳香族アミン(アニリン)又はその混合物との縮合生成物〕]。
上記脂肪族ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。
エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート。
上記脂環式ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。
イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−ノルボルナンジイソシアネート、2,6−ノルボルナンジイソシアネート。
上記芳香族炭化水素ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。m−キシリレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)。
上記変性ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。
変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、トリヒドロカルビルホスフェート変性MDI等)、ウレタン変性TDI等のイソシアネートの変性物及びこれらの2種以上の混合物[例えば変性MDIとウレタン変性TDI(イソシアネート含有プレポリマー)との併用]。
これらのうちで好ましいものは6〜15の芳香族ジイソシアネート、炭素数4〜12の脂肪族ジイソシアネート、及び炭素数4〜15の脂環式ジイソシアネートであり、特に好ましいものはTDI、MDI、HDI、水添MDI、及びIPDIである。
また樹脂(b)は、上記ウレタン樹脂(b3)として、上記したジイソシアネート成分に加えて、3官能以上のイソシアネート化合物を用いることもできる。上記した3官能以上のイソシアネート化合物としては、例えば、ポリアリルポリイソシアネート(PAPI)、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート及びp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートが挙げられる。
また、上記ウレタン樹脂(b3)に用いることのできるジオール成分としては、以下のものが挙げられる。
アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、テトラデカンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオールなど);
アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);
脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);
上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;
その他、ポリラクトンジオール(ポリε−カプロラクトンジオールなど)、ポリブタジエンジオール。
上記したアルキレンエーテルグリコールのアルキル部分は直鎖状であっても、分岐していてもよい。本発明においては分岐構造のアルキレングリコールも好ましく用いることができる。
これらのうち好ましいものは、酢酸エチルへの溶解性(親和性)を考えるとアルキル構造が好ましく、炭素数2〜12のアルキレングリコールを用いることが好ましい。
また上記ウレタン樹脂(b3)においては上記したジオール成分に加えて、末端が水酸基であるポリエステルオリゴマー(末端ジオールポリエステルオリゴマー)も好適なジオール成分として用いることができる。
このとき、末端ジオールポリエステルオリゴマーの分子量(数平均分子量)は、好ましくは3000以下、より好ましくは800以上2000以下である。
末端ジオールポリエステルオリゴマーの分子量が上記以上大きくなると、イソシアネート末端の化合物との反応性が低下し、ポリエステルの性質が強くなりすぎて酢酸エチルに可溶となってしまう。
また、上述した末端ジオールポリエステルオリゴマーの含有量は、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物を構成するモノマー中において、好ましくは1モル%以上10モル%以下、より好ましくは3モル%以上6モル%以下である。
末端ジオールポリエステルオリゴマーが10モル%を超えて含有されている場合、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物が酢酸エチルに可溶となってしまう場合がある。
一方、末端ジオールポリエステルオリゴマーが1モル%より少ないと、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物が熱的に固くなりすぎて定着性を阻害したり、樹脂(a)との親和性が低下して表面層が形成され難くなったりする場合がある。
上記した末端ジオールポリエステルオリゴマーのポリエステル骨格と、後述する樹脂(a)のポリエステル骨格は、同一であることが、良好なカプセル型トナー粒子を形成するためには好ましい。これは表面層(B)のジオール成分とジイソシアネート成分との反応物と樹脂(a)との親和性とが関係している。
また上述した末端ジオールポリエステルオリゴマーは、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどで変性された、エーテル結合を有していても良い。
また、上記ウレタン樹脂(b3)においては、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物に加えて、アミノ化合物とイソシアネート化合物との反応物(ウレア結合を持つ化合物)も併用して用いることができる。
上記ウレタン樹脂に用いることのできるアミノ化合物としては以下のものが挙げられる。ジアミン(例えば、ジアミノエタン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノヘキサン、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン(イソホロンジアミン、IPDA)、4,4′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、アミノエチルエタノールアミン、ヒドラジン、ヒドラジン水和物)、又はトリアミン(例えば、トリエチルアミン、ジエチレントリアミンおよび1,8−ジアミノ−4−アミノメチルオクタン)。
上記ウレタン樹脂(b3)においては、上記したアミノ化合物とイソシアネート化合物との反応物の他にも、イソシアネート化合物と、カルボン酸基、シアノ基、チオール基といった反応性の高い水素が存在する基を有する化合物との反応物を併用して用いることもできる。
上記ウレタン樹脂(b3)においては、上記した少なくともジイソシアネート成分とジオール成分との反応物は、側鎖にカルボン酸基、スルホン酸基、カルボン酸塩又はスルホン酸塩を有していることが好ましい。該カルボン酸基、スルホン酸基、カルボン酸塩又はスルホン酸塩は、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物を形成するモノマーの
側鎖にカルボン酸基、スルホン酸基、カルボン酸塩又はスルホン酸塩を導入することで容易に製造することができる。
側鎖にカルボン酸基又はカルボン酸塩が導入されたジオール化合物としては、ジメチロール酢酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール酪酸、ジメチロールペンタン酸等のジヒドロキシルカルボン酸類及びその金属塩を挙げることができる。
側鎖にスルホン酸基又はスルホン酸塩が導入されたモノマーも水性分散液を形成しやすく、また、油相の有機溶媒に溶けることなく、安定にカプセル型構造を形成するために有効である。側鎖にスルホン酸基又はスルホン酸塩が導入されたジオール化合物としては、スルホイソフタル酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタンスルホン酸及びその金属塩等を挙げることができる。
上記側鎖にカルボン酸基、スルホン酸基、カルボン酸塩又はスルホン酸塩が導入されたジオール成分の含有量は、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物を形成する全モノマーに対して、好ましくは10モル%以上50モル%以下、より好ましくは20モル%以上30モル%以下である。
上記ジオール成分が10モル%より少ない場合には、後述する樹脂微粒子の分散性が悪くなり易く、造粒性が損なわれる場合がある。一方、50モル%より多い場合には、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物が水系媒体中に溶解する場合が生じ、分散剤としての機能を果たせない場合がある。
上記表面層(B)は、数平均粒子径が30nm以上100nm以下の、樹脂(b)を含有する樹脂微粒子を用いて形成されることが好ましい。上記樹脂微粒子の調製方法は特に限定されるものではなく、乳化重合法や、樹脂を溶媒に溶解又は溶融して液状化し、これを水系媒体中で懸濁させることにより造粒して調製する方法を用いることができる。
上記樹脂微粒子の調製には、公知の界面活性剤や分散剤を用いること、又は、樹脂微粒子を構成する樹脂に自己乳化性を持たせることが可能である。
樹脂を溶媒に溶解させて上記樹脂微粒子を調製する場合に用いることのできる溶媒としては、特に制限をうけないが、以下のものが挙げられる。
酢酸エチル、キシレン、ヘキサンの如き炭化水素系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロルエタンの如きハロゲン化炭化水素系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピルの如きエステル系溶媒、ジエチルエーテルの如きエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサンの如きケトン系溶媒、メタノール、エタノール、ブタノールの如きアルコール系溶媒。
また、上記樹脂微粒子を調製する場合において、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物を含有する樹脂微粒子を分散剤として用いる製造方法が好ましい形態の一つである。この製造方法では、ジイソシアネート成分を有するプレポリマーを製造し、これを水に急速に分散させ、引き続きジオール成分を添加することにより、鎖を延長させるかまたは架橋する。
すなわち、ジイソシアネート成分を有するプレポリマーと必要に応じてその他に必要な成分を、上記の溶媒のうちアセトンやアルコールといった水への溶解度が高い溶媒中に溶解又は分散する。これを水に投入することにより、ジイソシアネート成分を有するプレポ
リマーを急速に分散させる。そして、引き続き上記ジオール成分を添加して、所望の物性を持ったジオール成分とジイソシアネート成分との反応物を調製する方法である。
上記表面層(B)の形成には、上記樹脂微粒子は、数平均粒子径が30nm以上100nm以下のものを用いることが、上記トナーの平均付着力(F50)を50(nN)以下に制御する上で好ましい。
即ち、数平均粒子径が30nmより小さい場合は、造粒安定性等が低下する事により、カプセル構造を形成し難くなり、トナーの表面性や円形度が悪化し、トナーの平均付着力(F50)が50(nN)より大きくなりやすく、現像性や転写性が低下傾向にある。
一方、数平均粒子径が100nmよりも大きい場合は、樹脂微粒子の被覆量が多い場合と同様、水相中に於ける分散性が低下し、粒子同士の合一が生じ、異形状の粒子が生じ、同様の結果となる。
以下に、本発明に用いられるトナー母粒子(A)について詳しく述べる。
本発明に用いられるトナー母粒子(A)は、ポリエステルを主成分とする樹脂(a)、磁性体およびワックスを少なくとも含有する。従って、必要に応じて、上記以外に他の添加剤を含んでもよい。
本発明に用いられる、上記樹脂(a)は、主成分としてポリエステルを含有する。ここで「主成分」とは、樹脂(a)の総量に対し、50質量%以上をポリエステルが占めること意味する。上記ポリエステルには、アルコール成分として脂肪族ジオールを主成分として用いたポリエステル、及び/又は、芳香族ジオールを主成分として用いたポリエステルを用いることが好ましい。
上記脂肪族ジオールは、好ましくは炭素数が2〜8であり、より好ましくは炭素数が2〜6である。
上記炭素数が2〜8の脂肪族ジオールとしては、以下のものが挙げられる。
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、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、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオールの如きジオール、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の如き3価以上の多価アルコール。これらの中では、α,ω−直鎖アルカンジオール好ましく、1,4−ブタンジオールおよび1,6−ヘキサンジオールがより好ましい。
更に耐久性の観点から、脂肪族ジオールの含有量は、ポリエステルを構成するアルコール成分中、30〜100モル%であることが好ましく、より好ましくは50〜100モル%である。
上記芳香族ジオールとしては、以下のものが挙げられる。
ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス (4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン。
上記ポリエステルを構成するカルボン酸成分としては以下のものが挙げられる。
フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸の如き芳香族多価カルボン酸、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸、コハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸の如き炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数2〜20のアルケニル基で置換されたコハク酸の如き脂肪族多価カルボン酸、それらの酸の無水物およびそれらの酸のアルキル(炭素数1〜8)エステル。
上記カルボン酸は、帯電性の観点から、芳香族多価カルボン酸化合物が含有されていることが好ましく、その含有量は、上記ポリエステルを構成するカルボン酸成分中、30〜100モル%が好ましく、50〜100モル%がより好ましい。
また、原料モノマー中には、定着性の観点から、3価以上の多価モノマー、即ち3価以上の多価アルコール及び/又は3価以上の多価カルボン酸化合物が含有されていてもよい。
上記ポリエステルの製造方法は、特に限定されず、公知の方法に従えば良い。例えば、アルコール成分とカルボン酸成分とを不活性ガス雰囲気中にて、必要に応じてエステル化触媒を用いて、180〜250℃の温度で縮重合する製造方法が挙げられる。
上記樹脂(a)は、上記脂肪族ジオールをアルコール成分として使用したポリエステルを主成分として含むことが好ましい。一方、上記樹脂(a)が、アルコール成分としてビスフェノール系モノマーを使用したポリエステルを含む場合であっても、該樹脂(a)の溶融特性に大きな差は見られない。しかしながら、樹脂(b)との関係で、造粒性に影響を及ぼすため、適宜適正なポリエステルを選ぶことが有効である。
上記樹脂(a)は、特定量の脂肪族ジオールをアルコール成分として使用したポリエステル以外の樹脂、例えば、脂肪族ジオールの使用量が上記範囲外であるポリエステル、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステルとスチレンアクリルの混合樹脂、エポキシ樹脂が含有されていてもよい。その場合、上記特定量の脂肪族ジオールをアルコール成分として使用したポリエステルの含有量が、樹脂(a)全量に対して、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましい。
更に本発明では樹脂(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(GPC)により測定された分子量分布において、ピーク分子量(Mp)が、好ましくは8000以下、より好ましくは5500未満である。更に、分子量10万以上の割合が好ましくは5.0%以下、より好ましくは1.0%以下である。
ピーク分子量が8000を超える場合であったり、分子量10万以上の割合が5.0%を超える場合であったりすると、表面層の樹脂の種類や量によっては定着性が損なわれる場合がある。
また、本発明においては、樹脂(a)の分子量1000以下の割合が、好ましくは10.0%以下、より好ましくは7.0%未満である。
分子量1000以下の割合が10.0%より多い場合には、比較的熱的に不安定である低分子量成分が部材を汚染してしまう場合がある。
本発明においては、特に上記した分子量1000以下の割合を10.0%以下にするた
めに、以下のような調製方法を好適に用いることができる。
分子量1000以下の割合を少なくするためには、結着樹脂を溶媒に溶解させその溶液を水と接触させて放置することによって、分子量1000以下の割合を効果的に減少させることができる。すなわちこのような操作により、水中に上記分子量1000以下の低分子量成分が溶出し、効果的に樹脂溶液から除去することができる。
上記理由から、例えば、トナーの製造方法として前述した溶解懸濁法を用いることが好ましい。樹脂(a)と磁性体とワックスとを溶解乃至分散した溶液を、水系媒体中で懸濁させる前に、水系媒体と接触させたまま放置する方法を用いることで効率的に低分子量成分を除去することができる。
本発明において、トナー粒子はワックスを含有する。本発明に用いられるワックスとしては、例えば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、低分子量オレフィン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物;脂肪族炭化水素系エステルワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス;および脱酸カルナバワックスの如き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如き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。
本発明において特に好ましく用いられるワックスは、溶解懸濁法において、ワックス分散液の作製のしやすさ、作製したトナー中への取り込まれやすさ、定着時におけるトナーからの染み出し性、離型性から、エステルワックスが好ましい。
本発明においてエステルワックスとは、1分子中にエステル結合を少なくとも1つ有していればよく、天然エステルワックス、合成エステルワックスのいずれを用いてもよい。
合成エステルワックスとしては、例えば、長鎖直鎖飽和脂肪酸と長鎖直鎖飽和アルコールから合成されるモノエステルワックスが挙げられる。長鎖直鎖飽和脂肪酸を一般式C
2n+1COOHで表わしたとき、n=5〜28程度のものが好ましく用いられる。また長鎖直鎖飽和アルコールをC2n+1OHで表わしたとき、n=5〜28程度のものが好ましく用いられる。
上記長鎖直鎖飽和脂肪酸としては、以下のものが挙げられる。
カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンタデシル酸、ヘプタデカン酸、テトラデカン酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラモン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸およびメリシン酸。
一方、長鎖直鎖飽和アルコールとしては、以下のものが挙げられる。
アミルアルコール、ヘキシールアルコール、ヘプチールアルコール、オクチルアルコール、カプリルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ヘプタデシルアルコール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、エイコシルアルコール、セリルアルコールおよびヘプタデカンノオール。
また、1分子にエステル結合を2つ以上有するエステルワックスとしては、以下のものが挙げられる。
トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−
オクタデカンジオール−ビス−ステアレート、ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート)。
また、天然エステルワックスの例としては、以下のものが挙げられる。
キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油、蜜ろう、ラノリン、カスターワックス、モンタンワックスおよびその誘導体。
また、その他の変性ワックスとしては、以下のものが挙げられる。
ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミド等);ポリアルキルアミド
(トリメリット酸トリステアリルアミド等);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトン)。
上記ワックスは部分ケン化されていてもよい。
上記のうち、より好ましいワックスとしては、長鎖直鎖飽和脂肪酸と長鎖直鎖飽和脂肪族アルコールとによる合成エステルワックスもしくは、上記エステルを主成分とする天然ワックスである。
この理由は定かでないが、ワックスが直鎖状の構造を持つことにより、溶融状態での移動度が高くなるためであると思われる。すなわち、ワックスは定着時に結着樹脂であるポリエステルや表面層のジオールとジイソシアネートの反応物を含む樹脂といった比較的極性の高い物質の間を通り抜けてトナー表層へ染み出ることが必要である。しかし、このような極性の高い物質の間を通り抜けるには、ワックスは出きるだけ直鎖状の構造であることが有利に働いているものと思われる。
更に、エステルワックスが磁性体のトナー中への分散助剤として働き、凝集物、遊離物を減らすことに有利に働いているものと思われる。
さらに、本発明においては上記した直鎖構造に加えてエステルがモノエステルであることがより好ましい。これも上述した理由と同様に、分岐した鎖にそれぞれエステルが結合しているようなバルキーな構造では、ポリエステルや本発明の表面層のような極性の高い物質を通り抜けて表面に染み出るのが困難な場合があると筆者らは推測している。
また本発明においては、必要に応じてエステルワックス以外の炭化水素系ワックスを併用することも好ましい形態の一つである。
上記エステルワックス以外の炭化水素系ワックスとしては、以下のものが挙げられる。
パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムおよびこれらの誘導体の如き石油系天然ワックス、フィッシャートロプッシュワックス、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス)の如き合成炭化水素、オゾケライト、セレシンの如き天然ワックス。
本発明において、トナー中におけるワックスの含有量は、好ましくは5.0質量%以上
20.0質量%以下、より好ましくは5.0質量%以上15.0質量%以下である。ワック
スの含有量が5.0質量%より少ないと、トナーの離型性を保つことが難しくなり、20.0質量%より多い場合は、トナー表面にワックスが露出し易くなり、耐熱保存性の低下を招く恐れがある。
本発明において、ワックスは、示差走査熱量測定(DSC)において、60℃以上90℃以下に最大吸熱ピークを有することが好ましい。最大吸熱ピークが60℃より低いと、トナー表面にワックスが露出し易くなり、耐熱保存性の低下を招く恐れがある。また最大吸熱ピークが90℃より高いと、定着時に適切にワックスが溶融せず低温定着性や耐オフセット性に劣る場合がある。
本発明において、トナー母粒子(A)は、スチレン系モノマー、及び、窒素含有ビニルモノマー、カルボキシル基含有モノマー、水酸基含有モノマー、アクリル酸エステルモノマー及びメタアクリル酸エステルモノマーから選ばれる1種又は2種以上のモノマーを用いて合成された共重合体、並びに、ポリオレフィンを少なくとも有するワックス分散媒体を、2.5質量%以上10.0質量%以下含有することが好ましい。
また、スチレン系モノマー、及び、窒素含有ビニルモノマー、カルボキシル基含有モノ
マー、水酸基含有モノマー、アクリル酸エステルモノマー及びメタアクリル酸エステルモノマーから選ばれる1種又は2種以上のモノマーを用いて合成された共重合体、並びに、ポリオレフィンを少なくとも有するワックス分散媒体は、スチレン系モノマー、及び、窒素含有ビニルモノマー、カルボキシル基含有モノマー、水酸基含有モノマー、アクリル酸エステルモノマー及びメタアクリル酸エステルモノマーから選ばれる1種又は2種以上のモノマーを用いて合成された共重合体、並びに、ポリオレフィンをグラフトしてなるものが好ましい。
本発明において、ワックス分散液としては、(i)エステルワックスと(ii)ワックス分散媒体[スチレン系モノマー、及び、窒素含有ビニルモノマー、カルボキシル基含有モノマー、水酸基含有モノマー、アクリル酸エステルモノマー及びメタアクリル酸エステルモノマーから選ばれる1種又は2種以上のモノマーを用いて合成された共重合体、並びに、ポリオレフィンとをグラフトしてなるもの]を酢酸エチルに溶解し得ることが好ましい。
上記ワックス分散液を、ポリエステルを主成分にする樹脂(a)中にマスターバッチとして溶融混合させたものを「ワックス分散マスターバッチ」として油相調整時に添加して用いる。
また本発明にて用いられるエステルワックスは該ワックス分散液中において予め微分散されたものを用いるのが好ましい。
上記ワックス分散媒体はワックスの分散性を高めるばかりでなく、磁性体の分散性を高める効果を合わせもっており、これらの効果をいかんなく発揮するため、ワックス分散媒体は、トナー母粒子(A)中における含有量は、好ましくは2.5質量%以上10.0質量%以下、より好ましくは2.5質量%以上7.5質量%以下である。ワックス分散媒体の含有量が2.5質量%より少ないとワックス自身の分散性が悪くなり、トナー表面へワッ
クスが露出しやすくなり、現像剤坦持体や、潜像坦持体への融着を招く恐れがあったり、トナーの表面平滑性が悪くなりやすくなり現像性、転写性が低下する傾向になる。
一方、10.0質量%より多いとワックスそのものがトナー表面へ露出する恐れがあり
、定着後における画像の光沢性にバラツキを生じやすくなったり、耐熱保存性が悪化したりする傾向にある。
本発明で用いられる磁性体の構成および製造法の一例について説明する。
本発明に用いられる磁性体としては、マグネタイト、フェライトの如き酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルの如き金属、或いはこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムの如き金属との合金及びその混合物が挙げられる。
本発明に用いられる磁性体は、例えば、下記方法で製造される。第一鉄塩水溶液に所定量のZnの金属塩およびケイ酸塩等を添加した後に、鉄成分に対して当量以上の水酸化ナトリウムの如きアルカリを加え、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製する。調製した水溶液のpHをpH7以上(好ましくはpH8乃至10)に維持しながら空気を吹き込み、水溶液を70℃以上に加温しながら水酸化第一鉄の酸化反応をおこない、磁性体の芯となる種晶をまず生成する。
次に、種晶を含むスラリー状の液に、前に加えたアルカリの添加量を基準として第1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。その後、液のpHを6乃至10に維持しながら空気を吹き込みながら水酸化第一鉄の反応をすすめ種晶を芯にして磁性酸化鉄粒子を成長させるわけであるが、本発明におけるような磁性体最表面の元素組成比を一定に保つことを特徴とする磁性酸化鉄は、酸化反応の進行をpHの調整と組み合わせて段階を追って進行
させることを特徴とする。例えば、反応初期はpHを9〜10に、反応中期にはpHを8〜9に、そして反応後期にはpHを6〜8にというように酸化反応をpHにより段階的に進行させていくことで、磁性酸化鉄の最表面の組成比をより簡便にコントロールすることができるのである。また、酸化反応がすすむにつれて液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは6未満にしない方が好ましい。
添加に用いる鉄以外の金属塩としては、硫酸塩、硝酸塩、塩化物が使用できる。また、添加に用いることができるケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウムおよびケイ酸カリウムが例示される。
第一鉄塩としては、一般的に硫酸法チタン製造に副生する硫酸鉄、銅板の表面洗浄に伴って副生する硫酸鉄の利用が可能であり、更に塩化鉄の利用が可能である。
水溶液法による磁性体の製造方法は一般に反応時の粘度の上昇を防ぐこと、および、硫酸鉄の溶解度から鉄濃度0.5乃至2mol/リットルが用いられる。硫酸鉄の濃度は一般に薄いほど製品の粒度が細かくなる傾向を有する。反応に際しては、空気量が多い程、そして反応温度が低いほど微粒化しやすい。
本発明において、磁性体は、透過電顕写真による観察で、球形状粒子、八面体粒子、六面体粒子およびそれらの混合物を使用できる。
本発明において、磁性体は、後述する測定方法に基づくかさ密度が、好ましくは0.3乃至2.0g/cm、より好ましくは0.5乃至1.3g/cmである。かさ密度が0.3g/cm未満の場合、トナー製造時におけるトナーの他の構成材料との物理的混合性に悪影響を及ぼしやすく、トナー中の分散性が劣化する場合がある。
本発明において、磁性体は、後述する測定方法に基づくBET比表面積が、好ましくは15.0m/g以下、より好ましくは12.0m/g以下である。磁性体のBET比表面積が15.0m/gを超える場合、磁性体の水分吸着性が増加し、該磁性体を含有した磁性トナーの吸湿性、帯電性に影響を及ぼす可能性がある。
本発明において、上記磁性体の磁気特性としては、磁場79.6kA/m下での磁化が、好ましくは10〜200Am/kg、より好ましくは50〜100Am/kgである。また、残留磁化が、好ましくは1〜100Am/kg、より好ましくは2〜20Am/kgである。さらに、保磁力が、好ましくは1〜30kA/m、より好ましくは2〜15kA/mである。このような磁気特性を有することで、磁性トナーが画像濃度とカブリのバランスのとれた良好な現像性を得ることができる。
本発明において、上記磁性体の、後述する測定方法に基づく個数平均粒径が、好ましくは0.10μm以上0.30μm以下であり、より好ましくは、0.15μm以上0.25μm以下である。上記範囲を満たすことで、磁性体の樹脂(a)中での分散性、並びにトナーの帯電の均一性、トナーの着色力、及び色味の面が良好になる。更に、本発明に用いられる磁性体は、粒径の変動係数が50%以下であることが好ましい。該変動係数を上記範囲に調製することで、磁性体の分散性を向上させることが可能となり、色味に優れるトナーを得ることができる。
本発明におけるトナーは磁性体を含有し、黒色を呈する。しかしながら、他の黒色着色剤との併用も可能である。また、色味調整として他の着色剤と併用することも可能である。
他の黒の着色剤として、カーボンブラック、アニリンブラックの如き有機顔料、非磁性の黒色を有する複合酸化物の如き金属酸化物も併用することができる。カーボンブラック
としては、以下のものが挙げられる。ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックの如きカーボンブラック。
特に、赤味を帯びる磁性体を用いた場合、青やシアン系の着色剤を添加して用いることは有効である。
上記シアン系着色剤としては、顔料或いは染料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。C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、16、17、60、62、66;C.I.バットブルー6、C.I.アシッドブルー45。染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントブルー25、36、60、70、93、95。これらのものは単独或いは2種類以上添加しても良い。
本発明においては着色剤として、極端に水への溶解度の高い染料、顔料を用いることはあまり好ましくない。上記した染料・顔料を用いると製造工程中に水中へ溶解し、造粒が乱れ、所望の着色を得られなくなる場合がある。
本発明においては、必要に応じて荷電制御剤を用いることができる。荷電制御剤は、樹脂(a)、磁性体及びワックスを少なくとも含むトナー母粒子(A)に含まれていてもよいし、表面層(B)に含まれていても良い。
上記荷電制御剤としては、帯電スピードが速く且つ一定の帯電量を安定して維持できる点を考慮し以下より適宜選択し用いることができる。
ネガ系荷電制御剤としては、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ダイカルボン酸金属化合物、スルホン酸又はカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。
ポジ系荷電制御剤としては、四級アンモニウム塩、該四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物が挙げられる。
中でも、3,5−ジ−ターシャリーブチルサリチル酸アルミニウムが帯電量の立ち上がりが速く、特に好ましい。
また、荷電制御剤の添加量は、樹脂(a)100質量部に対し総量で0.5〜10質量部が好ましい。
以下、本発明に用いられるトナー粒子の簡便な調製方法を説明するが、これに限定されるものではない。
トナー粒子は、樹脂(b)を含有する樹脂微粒子を分散させた水系媒体中(以下、水相ともいう)に、少なくとも、ポリエステルを主成分とする樹脂(a)、磁性体及びワックスを有機媒体中で溶解又は分散させて得られた溶解物又は分散物(以下、油相ともいう)を分散させ、得られた分散液から溶媒を除去し乾燥することによって得られることが好ましい。
上記の系においては、樹脂微粒子が、溶解物又は分散物(油相)を上記水相に懸濁する際の分散剤としても機能する系である。上記方法でトナー粒子を調製することにより、トナー表面への凝集工程などを必要とせず、簡便にカプセル型のトナー粒子を調製することができる。
上記油相の調製方法において、樹脂(a)等を溶解させる有機媒体として以下のものが挙げられる。
酢酸エチル、キシレン、ヘキサンの如き炭化水素系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロルエタンの如きハロゲン化炭化水素系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピルの如きエステル系溶媒、ジエチルエーテルの如きエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロ
ヘキサンの如きケトン系溶媒。
上記樹脂(a)は、上記有機媒体に溶解させた樹脂分散液の形で用いることが好ましい。この場合、樹脂の粘度、溶解度により異なるが、次工程での製造のしやすさを考え、有機溶媒中に樹脂成分として、40質量%から60質量%の範囲で樹脂(a)を配合することが好ましい。また、溶解時に有機媒体の沸点以下で加熱すると、樹脂の溶解度が上がるため、好ましい。
上記ワックス、磁性体についても上記有機媒体中に分散された形態をとることが好ましい。すなわち、予め湿式もしくは乾式で機械的に粉砕されたワックス、磁性体を有機媒体中に分散し、それぞれワックス分散液、磁性体分散液を調製することが好ましい。
尚、ワックス、磁性体はそれぞれに合致した分散剤、樹脂を添加することによっても分散性を上げることができる。これらは用いるワックス、磁性体、樹脂、有機溶媒によって異なるため、適時選択し用いることができる。特に、上記磁性体は、上記樹脂(a)とともに、有機媒体に予め分散した後、用いることが好ましい。
上記油相は、これら樹脂分散液、ワックス分散液、磁性体分散液、および有機媒体を所望量配合し、上記各成分を該有機媒体中に分散させることで調製することができる。
以下、磁性体分散液の調製方法について、例を挙げて更に説明する。
本発明において、磁性体の分散性を通常以上に上げるために以下の手法を用いた。
(1)湿式分散(メディア分散)
磁性体を分散用メディア存在下で溶媒に分散する方法である。例えば、磁性体、樹脂、その他添加剤と上記有機溶媒を混合し、分散用メディア存在下で分散機を用いて、混合物を分散する。用いた分散用メディアは回収し磁性体分散液を得る。上記分散機としては、例えば、アトライター(三井三池工機(株))を使用する。上記分散用メディアとしては、アルミナ、ジルコニア、ガラスおよび鉄のビーズが挙げられるが、メディア汚染が極めて少ないジルコニアビーズが好ましい。その際のビーズ径は、2mm〜5mmが分散性に優れており好ましい。
(2)乾式混練
樹脂、磁性体、その他添加剤を、ニーダー、ロール式の分散機で溶融混練し(乾式)、得られた樹脂と磁性体の溶融混練物を粉砕後、上記有機溶媒に溶解させることにより、磁性体分散液を得る。
更に、磁性体の分散性を上げるために、以下の手法が有効である。
(3)乾式溶融混練物の湿式分散
上記乾式で得られた樹脂と磁性体の溶融混練物を用いて作製された磁性体分散液を、上記分散用メディア及び分散機を用いて更に湿式分散する。
(4)乾式溶融混練物作製時の溶媒添加
上記乾式溶融混練物の作製時に、溶媒を添加する。溶融混練時の温度は、樹脂のガラス転移温度(Tg)以上、溶媒の沸点以下が好ましい。用いる溶媒は、樹脂を溶解できるものが好ましく、上記油相に用いられる溶媒が好ましい。
(5)乾式溶融混練物作製時のワックス添加
上記乾式溶融混練物の作製時に、ワックスを添加する。溶融混練時の温度は、樹脂のガラス転移温度(Tg)以上、溶媒の沸点以下が好ましい。用いるワックスは、上記油相に溶解するワックスを用いてもいいが、他の比較的高融点のワックスを用いてもよい。
(6)樹脂に磁性体との親和性の高い樹脂を用いる。
上記乾式溶融混練物の作製に用いる樹脂に、磁性体との親和性の高い樹脂を用いる。例えば、ポリエステルを主成分とする樹脂(a)に、少なくとも2種の樹脂(a1)、(a
2)を用い、一方の樹脂(a2)で、磁性体を分散する。
ここで、樹脂(a1)には少なくとも脂肪族ジオールより合成される樹脂を用い、樹脂(a2)には結晶性ポリエステル、または、少なくとも芳香族ジオールより合成される樹脂を用いることが好ましい態様の1つである。
更に、各分散液の混合後、超音波による微分散工程が有効である。この場合、油相調製後、分散液の磁性体の凝集隗がほぐれ更に微分散が可能である。
上記水系媒体は、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブ等)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)が挙げられる。また、本発明に用いられる水系媒体中に、上記油相に用いる有機媒体を適量混ぜておくことも好ましい方法である。これは造粒中の液滴安定性を高め、また水系媒体と油相とをより懸濁しやすくする効果があると思われる。
本発明において水系媒体に、上記樹脂(b)を含有する樹脂微粒子を分散させて用いることが好ましい。樹脂(b)を含有する樹脂微粒子は、次工程での油相の安定性、トナー母粒子のカプセル化にあわせ所望量配合して用いる。本発明において、表面層(B)の形成に樹脂微粒子を用いた場合には、該樹脂微粒子の使用量は、トナー母粒子(A)に対し、1.0質量%以上15.0%質量以下であることが好ましい。
上記水系媒体中には、公知の界面活性剤、分散剤、分散安定剤、水溶性ポリマー、または、粘度調整剤を添加することもできる。
上記界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤等が挙げられる。これらは、トナー粒子形成の際の極性に合わせて任意に選択可能なものである。
具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルの如きアニオン界面活性剤;アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンの如きアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムの如き四級アンモニウム塩型のカチオン界面活性剤;脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体の如き非イオン界面活性剤;アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインの如き両性界面活性剤が挙げられる。
上記分散剤として、以下のものが挙げられる。
アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸の如き酸類;
アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等の水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体;
ビニルアルコール、又はビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等のビニルアルコールとのエ一テル類;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類;
アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド或いはこれらのメチロール化合物;アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドの如き酸クロライド類;
ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンの如き窒素原子、又はその複素環を有するもののホモポリマー又は共重合体;
ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルの如きポリオキシエチレン類;
メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースの如きセルロース類。
分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、溶解洗浄除去する方がトナーの帯電面から好ましい。
又、本発明においては、より好ましい分散状態を維持する上で固体の分散安定剤を使用しても構わない。その理由は以下の通りである。トナーの主成分である樹脂(a)が溶解した有機媒体は高粘度のものである。よって、高剪断力で有機媒体を微細に分散して形成された油滴の周囲を分散安定剤が囲み、油滴同士が再凝集するのを防ぎ、安定化させる。
上記分散安定剤としては、無機分散安定剤、および有機分散安定剤が使用でき、無機分散安定剤の場合は、分散後に粒子表面上に付着した状態でトナー粒子が造粒されるので溶媒と親和性がない塩酸の如き酸類によって除去ができるものが好ましい。例えば、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、炭化水素ナトリウム、炭化水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ヒドロキシアパタイト、三リン酸カルシウムが使用できる。
トナー粒子の調製時に用いられる分散方法は、特に制約されず、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波の如き汎用装置が使用可能であるが、分散粒径を2〜20μm程度にする為には高速せん断式が好ましい。
回転羽根を有する攪拌装置であれば、特に制約はなく、乳化機、分散機として汎用のものであれば上記分散方法に使用可能である。
例えば、以下のものが挙げられる。ウルトラタラックス(IKA社製)、ポリトロン(キネマティカ社製)、TKオートホモミキサー(特殊機化工業(株)製)、エバラマイルダー(荏原製作所(株)製)、TKホモミックラインフロー(特殊機化工業(株)製)、コロイドミル(神鋼パンテック社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(三井三池化工機(株)製)、キャビトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工(株)製)等の連続式乳化機、クレアミックス(エムテクニック社製)、フィルミックス(特殊機化工業(株)製)の如きバッチ式、もしくは連続両用乳化機。
上記分散方法に高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定されないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは3000〜20000rpmである。
上記分散方法における分散時間としてはバッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、10〜150℃(加圧下)、好ましくは10〜100℃である。
得られた分散液から有機溶媒を除去する為には、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法をとることができる。
或いは、分散液を乾燥雰囲気中に噴霧し、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、併せて分散液中の水を蒸発除去することも可能である。
その場合、分散液が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンを用いた短時間の処理でも十分に目的とする品質が得られる。
上記分散方法により得られた分散液の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行われた場合、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整えることができる。
上記分散方法に用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除く事が好ましいが、より好ましくは分級操作と同時に行なうのが好ましい。
製造方法においては有機溶媒を除去した後、更に加熱工程を設けることも可能である。加熱工程を設けることで、トナー粒子表面を平滑化し、トナー粒子表面の球形化度を調節することができる。
分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除く事ができる。勿論乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行なう事が効率の面で好ましい。
上記分級操作で得られた不要の微粒子、又は粗粒子は再び溶解工程に戻して粒子の形成に用いることが出きる。その際微粒子、又は粗粒子はウェットの状態でも構わない。
本発明のトナーは、トナーの流動性、現像性、及び帯電性を補助する為の外添剤として、無機微粒子を用いることができる。
無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、5nm〜500nmであることがより好ましい。又、無機微粒子のBET法による比表面積は、20〜500m/gであることが好ましい。
この無機微粒子の使用割合は、トナー粒子100質量部に対し、0.01質量部〜5質量部であることが好ましく、0.01質量部〜2.0質量部であることがより好ましい。
無機微粒子の具体例としては、以下のものが挙げられる。
シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素。これら無機微粒子は単独、若しくは複数種を併用し用いても何ら構わない。
上記無機微粒子は、高湿度下においてもトナーの流動特性や帯電特性の悪化を防止するために、表面処理剤を用いて、疎水性を上げることが好ましい。
好ましい表面処理剤としては、以下のものが挙げられる。
シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル。
また、感光体や一次転写媒体に残存する転写後のトナーを除去する為の外添剤(クリーニング性向上剤)としては、以下のものが挙げられる。
ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合等によって製造されたポリマー微粒子。上記ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
本発明のトナーの各種物性の測定方法について以下に説明する。
<遠心法によるトナーの平均付着力(F50)の測定方法>
トナーの平均付着力(F50)は、遠心法付着力測定装置 NS−C100型(ナノシーズ社製)を用い、該操作マニュアルに従い、測定した。尚、本装置は大別して画像解析部、及び遠心分離部より構成される。画像解析部は金属顕微鏡、画像解析装置、映像モニターにより構成される。遠心分離部は高速遠心機、サンプルセル(材質はアルミA5052)により成る。
(測定方法)
ガラス基板(松浪硝子工業社製 スライドグラス)にトナーを付着させた後、ガラス基板をサンプルセルに固定し高速遠心機にて2000回転、4000回転、6000回転、8000回転、10000回転の5水準で遠心分離し、トナーの分離状態を記録した。
この際、トナーに作用する分離力をトナーの真比重、粒子径、回転数、回転半径から算出した。
測定初期の付着量に対して回転後のトナー残留率Rを測定し、縦軸に残留率、横軸に分離力をプロットし、近似直線から50%のトナーが分離する分離力(この場合、分離力は付着力と同等)を算出し、平均付着力(F50)とした。
(測定環境)通常の室温環境
(解析方法)
回転後のトナー残留率Rが50%となる回転角速度ωを上述の測定方法によって算出し、次式より平均付着力(F50)を算出した。
平均付着力(F50)=(π/6)・ρ・d・r・ω
ただし、ρは粒子密度、dは粒子径、rは回転半径、ωはトナーが50%分離する際の回転角速度である。
<トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)の測定方法>
本発明において、トナーの表面粗さ(Ra)は、走査型プローブ顕微鏡を用いて測定した。以下に、測定条件及び方法を示す。
プローブステーション:SPI3800N(セイコーインスツルメンツ(株)製)
測定ユニット :SPA400
測定モード :DFM(共振モード)形状像
カンチレバー :SI−DF40P
解像度 :Xデータ数 256
Yデータ数 128
本発明においては、トナー粒子表面の1μm四方のエリアを測定した。測定するエリアは、走査型プローブ顕微鏡で測定されるトナー粒子表面の、中央部の1μm四方のエリアとした。測定するトナー粒子は、後述コールターカウンター法で測定される重量平均粒径(D4)に等しい粒径のトナー粒子をランダムに選択した。測定されたデータは、2次補正を行った。異なるトナー粒子を5個以上測定し、得られたデータの平均値を算出して、トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)とした。
上記のようにして求めた平均粗さ(Ra)は、 JIS B0601で定義されている
中心線平均粗さRaを、測定面に対して適用できるよう三次元に拡張したものである。基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値であり、次式で表される。
Figure 0005300243
F(X,Y):全測定データの示す面
S0 :指定面が理想的にフラットであると仮定したときの面積
Z0 :指定面内のZデータ(指定面に対して垂直方向のデータ)の平均値
指定面とは、本発明においては1μm四方の測定エリアを意味する。
<樹脂のガラス転移温度(Tg)の測定方法>
樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定した。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いた。
具体的には、試料約2mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行った。 この昇温過程で、温度40℃〜100℃の範囲におい
て比熱変化が得られた。このときの比熱変化が出る前と出た後のベースライン中間点の線と示差熱曲線との交点を、試料のガラス転移温度(Tg)とした。
<磁性体のBET比表面積の測定方法>
本発明の磁性体のBET比表面積の測定は次の様にして行った。
BET比表面積は、湯浅アイオニクス(株)製、全自動ガス吸着量測定装置(オートソープ1)を使用し、吸着ガスに窒素を用い、BET多点法により求めた。サンプルの前処理としては、50℃で10時間の脱気を行った。
<樹脂の軟化点(Tm)の測定方法>
樹脂の軟化点(Tm)は、定荷重押出し細管式レオメーターである流動特性評価装置フローテスターCFT500C(島津製作所製)を用い、該機器の操作マニュアルに従い、下記条件で測定した。得られたデータに基づくフローテスターカーブは、図1(a)および(b)に示される様な状態になり、そこから各々の温度を読み取った。図1(b)における、1/2法における溶融温度を軟化点(Tm)とした。なお、Tsは軟化温度、Tfbは流出開始温度である。
(測定条件)
荷重 :10kgf/cm (9.807×10Pa)
昇温速度:4.0℃/min
ダイ口径:1.0mm
ダイ長さ:1.0mm
<樹脂の分子量分布及び分子量の測定方法>
樹脂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(GPC)により測定された分子量分布、重量平均分子量、数平均分子量及びピーク分子量は、以下のようにして測定した。
まず、室温で24時間かけて、試料をテトラヒドロフラン(THF)に溶解した。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過して試料溶液を得た。なお、試料溶液は、THFに可溶
な成分の濃度が約0.8質量%となるように調製した。この試料溶液を用いて、以下の条件で測定した。
装置 :HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム :Shodex KF−801、802、803、804、805、
806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液 :テトラヒドロフラン(THF)
流速 :1.0mL/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量 :0.10mL
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500」、東ソ−社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用した。
<樹脂微粒子及びワックス分散液中のワックス粒子の分散粒子径の測定方法>
樹脂微粒子及びワックス分散液中のワックス粒子の分散粒子径は、マイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)を用いて、0.001μm以上10μm未満のレンジ設定で測定を行ない、数平均粒子径として測定した。
<樹脂微粒子およびワックスの固形分比の測定方法>
水分量計FD240(ケット科学研究所社製)にて、120℃に温度設定し、重量変化が1分間観察されなくなるまで水分を蒸発させることで重量減少を決定し、固形分比(質量%)を測定した。
<トナーの重量平均粒径(D4)および数平均粒径(D1)の測定方法>
トナーの重量平均粒径(D4)および数平均粒径(D1)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールターカウンター
Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定および測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行ない、算出した。
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。
尚、測定、解析を行なう前に、以下のように専用ソフトの設定を行なった。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定した。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した。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た。
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までに設定した。
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/秒にて行った。そして、解析ソフトの「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、この中に
分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL加えた。
(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)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添加した。
(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た。そして、ビーカー内の電解水溶液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した。
(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、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させた。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続した。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した。
(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%となるように調整した。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行った。
(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)および数平均粒径(D1)を算出した。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)であり、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」が数平均粒径(D1)である。
<磁化の測定方法>
磁性体およびトナーの磁化の強さは、磁気特性と質量とから求めた。磁性体およびトナーの磁気特性は、「振動資料型磁力計VSM−3S−15」(東英工業(株)製)を用いて測定した。測定方法としては、円筒状のプラスチック容器に十分密になるように磁性体またはトナーを充填し、一方で1.00キロエルステッド(79.6kA/m)の外部磁
場を作り、この状態で前記容器に充填した磁性体またはトナーの磁化モーメントを測定した。次に、前記容器に充填した磁性体またはトナーの実際の質量を測定して、磁性体またはトナーの磁化の強さ(Am/kg)を求めた。
また、最大印加磁場を1.00キロエルステッド(79.6kA/m)とした際のヒステ
リシスループを描くことにより、残留磁化(σr)を求めた。
<スルホン酸基価の測定方法>
固形分20質量%の樹脂微粒子分散液を、塩酸、又は水酸化ナトリウムで、中性(pH=7.0±0.1)にした後、塩酸を滴定しながら、分散液のpHおよびゼータ電位を測定する。pHが2.0以上3.0以下の範囲において、ゼータ電位が負の値から、正の値に変わることを観測する。この範囲でゼータ電位が0になる点を求め、要した塩酸のモル数を求める。同じモル数の水酸化カリウムの質量を求める。一方で、樹脂微粒子分散液の固形分の質量を求めることにより、単位質量あたりのスルホン酸基価の値とした。
なお、pHが3.0以上の値でゼータ電位が負の値から、正の値に変わる場合、スルホン酸基価は0mgKOH/gとする。
<樹脂の酸価の測定方法>
酸価は試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。
樹脂の酸価はJIS K 0070−1966に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
(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
ここで、A:酸価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、C:本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。
<磁性体のかさ密度の測定>
磁性体のかさ密度は、パウダーテスタPT−R(ホソカワミクロン社製)を用い、
該機器の操作マニュアルに従い、測定した。
目開き500μmの篩を用いて、振幅を1mmで振動させながら、ちょうど10mlとなるまで磁性体を補給しつつ、金属性カップを振幅18mmにて上下往復180回タッピングさせ、タッピング後の磁性体量から、かさ密度(g/cm)を計算した。
<磁性体の個数平均粒径(D50)及び磁性体の粒径の変動係数の測定方法>
磁性体の個数平均粒径(D50)及び標準偏差σは、電子顕微鏡観察で撮影した粒子画像(任意に350個)を、統計解析(グラフテック株式会社製デジタイザKD4620)を用いて計測し、算出した。
また、磁性体の粒径の変動係数は、上記個数平均径D50(μm)と上記標準偏差σ(μm)とから下記式に従って算出した。粒度分布の値が小さくなるほど、粒度分布に優れていることを表している。
(式)磁性体の粒径の変動係数=σ/D50×100(%)
<トナーの平均円形度の測定方法>
トナー粒子の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)を用いによって、校正作業時の測定及び解析条件で測定した。
具体的な測定方法としては、イオン交換水20mlに、分散剤として界面活性剤、好ましくはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩を適量加えた後、測定試料0.02gを加え、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散機(例えば「VS−150」(ヴェルヴォクリーア社製))を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とした。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却するした。
測定には、標準対物レンズ(10倍)を搭載した前記フロー式粒子像分析装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(シスメックス社製)を使用した。前記手順に従い調整調製した分散液を前記フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて3000個のトナー粒子を計測して、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を円相当径2.00μm以上、200.00μ
m以下に限定し、トナー粒子の平均円形度を求めた。
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子(例えばDuke Scient
ific社製の「5100A」をイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から2時間毎に焦点調整を実施することが好ましい。
なお、本願実施例では、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像分析装置を使用し、解析粒子径を円相当径2.00μm以上、200.00μm以下に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行った。
<ワックスの融点の測定方法>
ワックスの融点は、ワックスを、示差走査熱量計(DSC)「Q1000」(TA Instruments社製)を用い、ASTM D3418−82に準じて測定した。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いた。
具体的には、試料約10mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行った。尚、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程で、温度30〜200℃の範囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピークを示す温度をワックスの融点とした。上記最大吸熱ピークとは、ピークが複数存在する場合には、最も吸熱量の大きいピークをいう。
以下、実施例を持って本発明を更に詳細に説明するが、本発明は何らこれに制約されるものではない。尚、以下の配合における部数は特に説明が無い場合は質量部である。
[樹脂微粒子分散液−1の作製]
・プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオールの40:50:10モル混合物とテレフタル酸、イソフタル酸の等モル混合物から得られた、数平均分子量約2000のポリエステルジオール 120質量部
・ジメチロールプロパン酸 94質量部
・3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸
8質量部
・イソホロンジイソシアネート 120質量部

上記原材料をアセトン60質量部中に溶解し、67℃で1時間反応させた。
ついで、イソホロンジイソシアネート 271質量部を添加し、更に67℃で30分反
応させ冷却した。上記反応物に更に100質量部のアセトンを追加した後、トリエチルアミン80質量部を投入し攪拌した。
上記アセトン溶液をイオン交換水1000質量部に500rpmで攪拌しながら滴下し、微粒子分散液を調製した。
ついで10%アンモニア水100質量部にトリエチルアミン50質量部を溶解させた水溶液を投入し、50℃、8時間反応させることで伸長反応を行った。更に、イオン交換水を固形分20質量%になるまで添加し樹脂微粒子分散液−1を得た。特性を表1に示す。
[樹脂微粒子分散液−2の作製]
温度計、撹拌機を備えたオ−トクレ−ブ中に、
・ジメチルテレフタレ−ト 116重量部
・ジメチルイソフタレ−ト 66重量部
・5−ナトリウムスルホイソフタレ−トメチルエステル 3重量部
・無水トリメリット酸 5重量部
・プロピレングリコ−ル 150重量部
・テトラブトキシチタネ−ト 0.1重量部
を仕込み200℃で120分間加熱してエステル交換反応を行った。ついで反応系を220℃まで昇温し、系の圧力を1〜10mmHgとして60分間反応を続け、ポリエステル樹脂を得た。該ポリエステル樹脂40質量部、メチルエチルケトン15質量部、テトラヒドロフラン10質量部を80℃にて溶解した後、80℃の水60質量部を攪拌しながら添加し、減圧にて溶剤を除去し、イオン交換水を添加することにより、固形分20質量%である樹脂微粒子分散液−2を得た。特性を表1に示す。
[樹脂微粒子分散液−3の作製]
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・スチレン 330質量部
・n−ブチルアクリレート 110質量部
・アクリル酸 10質量部
・2−ブタノン(溶媒) 50質量部
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)8重量部を上記原料に溶解し、重合性単量体組成物を調製した。該重合性単量体組成物を60℃で8時間重合反応を行った後、150℃まで昇温し、減圧下で脱溶剤し、反応容器から取り出した。室温まで冷却した後、粉砕、粒子化し、線形ビニル樹脂である結着樹脂を得た。取り出した樹脂100質量部に対し、トルエン400質量部と混合し、80℃まで加温し、樹脂を溶解した。
次に、イオン交換水360質量とドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(「エレミノールMON−7」、三洋化成工業製)40質量部を混合したものに、上記樹脂溶解液を加え混合攪拌し乳白色の液体を得た。減圧にてトルエンを除去し、イオン交換水を添加することにより、固形分20質量%である樹脂微粒子分散液−3を得た。特性を表1に示す。
[樹脂微粒子分散液−4の作製]
・プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオールの40:50:10モル混合物とテレフタル酸、イソフタル酸の等モル混合物から得られた、数平均分子量約2000のポリエステルジオール 100質量部
・プロピレングリコール 16質量部
・ジメチロールプロパン酸 94質量部
・N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタンスルホン酸ナトリウム
8質量部
・トリレンジイソシアネート 30質量部

上記原材料をアセトン60質量部に溶解し、67℃で1時間反応させた。
更に、イソホロンジイソシアネート271質量部(1.2モル)を添加し、更に67℃で30分反応させ冷却した。
上記反応物に更に100質量部のアセトンを追加した後、トリエチルアミン80質量部(0.8モル)を投入し攪拌した。
上記アセトン溶液をイオン交換水1000質量部に500rpmで攪拌しながら滴下し、微粒子分散液を調製した。
ついで10%アンモニア水100質量部にトリエチルアミン50質量部を溶解させた水溶液を投入し、50℃で8時間反応させることで伸長反応を行った。更に、イオン交換水を固形分20質量%になるまで添加し樹脂微粒子分散液−4を得た。特性を表1に示す。
[樹脂微粒子分散液−5の作製]
・プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオールの40:50:10モル混合物とテレフタル酸、イソフタル酸の等モル混合物から得られた、数平均分子量約2000のポリエステルジオール 120質量部
・プロピレングリコール 8質量部
・ジメチロールプロパン酸 94質量部
・3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸
8質量部
・イソホロンジイソシアネート 39質量部

上記原材料をアセトン60質量部中に溶解し、67℃で1時間反応させた。
ついで、イソホロンジイソシアネート271質量部を添加し、更に67℃で30分反応させ冷却した。
上記アセトン溶液をイオン交換水1000質量部に500rpmで攪拌しながら滴下し、微粒子分散液を調製した。
上記反応物に更に100質量部のアセトンを追加した後、トリエチルアミン80質量部を投入し攪拌した。
ついで10%アンモニア水100質量部にトリエチルアミン50質量部を溶解させた水溶液を投入し、50℃で8時間反応させることで伸長反応を行った。更に、イオン交換水を固形分20質量%になるまで添加し樹脂微粒子分散液−5を得た。特性を表1に示す。
[樹脂微粒子分散液−6の作製]
・プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオールの40:50:10モル混合物とテレフタル酸、イソフタル酸の等モル混合物から得られた、数平均分子量約2000のポリエステルジオール 120質量部
・プロピレングリコール 8質量部
・ジメチロールプロパン酸 94質量部
・3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸
8質量部
・イソホロンジイソシアネート 39質量部

上記原材料をアセトン60質量部中に溶解し、67℃で1時間反応させた。
ついで、イソホロンジイソシアネート 150質量部を添加し、更に65℃で20分反応させ冷却した。
上記アセトン溶液をイオン交換水1000質量部に500rpmで攪拌しながら滴下し、微粒子分散液を調製した。
上記反応物に更に100質量部のアセトンを追加した後、トリエチルアミン80質量部を投入し攪拌した。
ついで10%アンモニア水100質量部にトリエチルアミン50質量部を溶解させた水溶液を投入し、50℃で8時間反応させることで伸長反応を行った。更に、イオン交換水を固形分20質量%になるまで添加し樹脂微粒子分散液−6を得た。特性を表1に示す。
Figure 0005300243
[ポリエステル−1およびポリエステル樹脂溶液−1の調製]
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・1,4−ブタンジオール 928質量部
・テレフタル酸ジメチルエステル 776質量部
・1,6−ヘキサン二酸 292質量部
・テトラブトキシチタネート(縮合触媒) 3質量部
160℃で窒素気流下、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。ついで210℃まで徐々に昇温させながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに20mmHgの減圧下にて1時間反応させた。ついで160℃まで冷却し、無水トリメリット酸173質量部および1,3−プロパン二酸125質量部を加え、常圧密閉下2時間反応後、200℃常圧で反応させ、軟化点が170℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕、粒子化し、非線形ポリエステル樹脂であるポリエステル−1を得た。Tg、酸価を表2に示す。
次に攪拌羽つきの密閉容器に酢酸エチルを投入し、100rpmにて攪拌しているところに、投入した酢酸エチルに対し50質量%となるように上記ポリエステル−1粉末を入れ室温で3日間攪拌することでポリエステル樹脂溶液−1を調製した。
[ポリエステル−2およびポリエステル樹脂溶液−2の調製]
・ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン

30質量部
・ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
33質量部
・テレフタル酸 21質量部
・無水トリメリット酸 1質量部
・フマル酸 3質量部
・ドデセニルコハク酸 12質量部
・酸化ジブチル錫 0.1質量部
をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。窒素雰囲気下で、215℃で5時間反応させ、ポリエステル−2を得た。Tg、酸価を表2に示す。
次に攪拌羽つきの密閉容器に酢酸エチルを投入し、100rpmにて攪拌しているところに、投入した酢酸エチルに対し50質量%となるように上記ポリエステル−2粉末を入れ室温で3日間攪拌することでポリエステル樹脂溶液−2を調製した。
[ポリエステル−3およびポリエステル樹脂溶液−3の調製]
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・1,2−プロパンジオール 799質量部
・テレフタル酸ジメチルエステル 815質量部
・1,5−ペンタン二酸 238質量部
・テトラブトキシチタネート(縮合触媒) 3質量部
180℃で窒素気流下、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。ついで230℃まで徐々に昇温させながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに20mmHgの減圧下にて1時間反応させた。ついで180℃まで冷却し、無水トリメリット酸173質量部を加え、常圧密閉下2時間反応後、220℃常圧で反応させ、軟化点が180℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕、粒子化し、非線形ポリエステル樹脂であるポリエステル−3を得た。Tg、酸価を表2に示す。
次に攪拌羽つきの密閉容器に酢酸エチルを投入し、100rpmにて攪拌しているところに、投入した酢酸エチルに対し50質量%となるように上記ポリエステル−3粉末を入れ室温で3日間攪拌することでポリエステル樹脂溶液−3を調製した。
[ポリエステル−4およびポリエステル樹脂溶液−4の調製]
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・1,3−ブタンジオール 1036質量部
・テレフタル酸ジメチルエステル 892質量部
・1,6−ヘキサン二酸 205質量部
・テトラブトキシチタネート(縮合触媒) 3質量部
180℃で窒素気流下、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。ついで230℃まで徐々に昇温させながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに20mmHgの減圧下にて反応させ、軟化点が150℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕、粒子化し、線形ポリエステル樹脂であるポリエステル−4を得た。Tg、酸価を表2に示す。
次に攪拌羽つきの密閉容器に酢酸エチルを投入し、100rpmにて攪拌しているところに、投入した酢酸エチルに対し50質量%となるように上記ポリエステル−4粉末を入れ室温で3日間攪拌することでポリエステル樹脂溶液−4を調製した。
[ポリエステル−5およびポリエステル樹脂溶液−5の調製]
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・1,2プロパンジオール 858質量部
・テレフタル酸ジメチルエステル 873質量部
・1,6−ヘキサン二酸 219質量部
・テトラブトキシチタネート(縮合触媒) 3質量部
180℃で窒素気流下、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。ついで230℃まで徐々に昇温させながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに20mmHgの減圧下にて反応させ、軟化点が150℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕、粒子化し、線形ポリエステル樹脂であるポリエステル−5を得た。Tg、酸価を表2に示す。
次に攪拌羽つきの密閉容器に酢酸エチルを投入し、100rpmにて攪拌しているところに、投入した酢酸エチルに対し50質量%となるように上記ポリエステル−5粉末を入れ室温で3日間攪拌することでポリエステル樹脂溶液−5を調製した。
[スチレンアクリル−1およびスチレンアクリル樹脂溶液−1の調製]
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・スチレン 320質量部
・n−ブチルアクリレート 110質量部
・アクリル酸 10質量部
・2−ブタノン(溶媒) 50質量部
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)8重量部を上記原料に溶解し、重合性単量体組成物を調製した。該重合性単量体組成物を60℃で8時間重合反応を行ない、160℃まで昇温した後、減圧下で脱溶剤し、反応容器から取り出した。室温まで冷却した後、粉砕、粒子化し、線形ビニル樹脂であるスチレンアクリル−1を得た。Tg、酸価を表2に示す。
次に攪拌羽つきの密閉容器に酢酸エチルを投入し、100rpmにて攪拌しているところに、投入した酢酸エチルに対し50質量%となるように上記スチレンアクリル−1粉末を入れ室温で3日間攪拌することでスチレンアクリル樹脂溶液-1を調製した。
Figure 0005300243
[ワックス分散液−1の調製]
<ワックス分散媒体I>
・共重合樹脂(I) 90質量部
[ニトリル基含有スチレンアクリル樹脂(スチレン65質量部、n−ブチルアクリレート35質量部、アクリロニトリル10質量部、ピーク分子量8500)]

・ポリエチレン(I)融点107℃ 10質量部
ポリエチレン(I)に共重合樹脂(I)を上記配合比にてグラフトさせワックス分散媒体(I)を得た。
ついで下記を攪拌羽根突きのガラスビーカー(IWAKIガラス製)に投入し、系内を70℃に加熱することで酢酸エチルに溶解させた。
・ワックス分散媒体(I) 8質量部
・カルナバワックス(融点81℃) 16質量部
・酢酸エチル 76質量部
さらに、系内を50rpmで緩やかに攪拌しながら徐々に冷却し、3時間かけて25℃にまで冷却させ乳白色の液体を得た。
この溶液を1mmのガラスビーズ20質量部とともに耐熱性の容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)にて3時間の分散を行ない、ワックス分散液−1を得た。上記ワックス分散液−1中のワックス粒子の分散粒子径をマイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)にて測定した。特性を表3に示す。
[ワックス分散液−2の調製]
・ワックス分散媒体(I) 8質量部
・ステアリン酸ステアリル(融点67℃) 16質量部
・酢酸エチル 76質量部
上記を攪拌羽根突きのガラスビーカー(IWAKIガラス製)内に投入し、系内を65℃に加熱することでステアリン酸ステアリル(エステル−1)を酢酸エチルに溶解させた。
ついで、ワックス分散液−1と同様操作を行ない、ワックス分散液−2を得た。上記ワックス分散液−2中のワックス粒子の分散粒子径をマイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)にて測定した。特性を表3に示す。
[ワックス分散液−3の調製]
・トリメチロールプロパントリベヘネート(融点58℃) 20質量部
・酢酸エチル 80質量部
上記を攪拌羽根突きのガラスビーカー(IWAKIガラス製)内に投入し、系内を60℃に加熱することでトリメチロールプロパントリベヘネート(エステル−2)を酢酸エチルに溶解させた。
ついで、ワックス分散液−1と同様操作を行ない、ワックス分散液−3を得た。上記ワックス分散液−3中のワックス粒子の分散粒子径をマイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)にて測定した。特性を表3に示す。
[ワックス分散液−4の調製]
・ワックス分散媒体(I) 8質量部
・パラフィンワックス(融点74℃) 16質量部
・酢酸エチル 76質量部
上記を攪拌羽根突きのガラスビーカー(IWAKIガラス製)内に投入し、系内を70℃に加熱することでパラフィンワックス(パラフィン−1)を酢酸エチルに溶解させた。
ついで、ワックス分散液−1と同様操作を行ない、ワックス分散液−4を得た。上記ワックス分散液−4中のワックス粒子の分散粒子径をマイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)にて測定した。特性を表3に示す。
[ワックス分散液−5の調製]
・カルナバワックス(融点81℃) 20質量部
・酢酸エチル 80質量部
上記を攪拌羽根突きのガラスビーカー(IWAKIガラス製)内に投入し、系内を70℃に加熱することでカルナバワックス(カルナバ−1)を酢酸エチルに溶解させた。
ついで、系内を50rpmで緩やかに攪拌しながら徐々に冷却し、3時間かけて25℃にまで冷却させ乳白色の液体を得た。
この溶液を1mmのガラスビーズ20質量部とともに耐熱性の容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)にて3時間の分散を行ない、ワックス分散液−5を得た。上記ワックス分散液−5中のワックス粒子の分散粒子径をマイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)にて測定した。特性を表3に示す。
Figure 0005300243
下記マグネタイト1〜5の特性は表4に示す。
[磁性体分散液−1の調製]
・酢酸エチル 100質量部
・ポリエステル−1 50質量部
・マグネタイト−1 100質量部
・ガラスビーズ(1mm) 100質量部
上記物質を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)にて5時間分散を行ない、ナイロンメッシュでガラスビーズを取り除き、磁性体分散液−1を得た。
[磁性体分散液−2の調製]
・ポリエステル−2 50質量部
・マグネタイト−2 100質量部
(混練工程)
上記の原材料をニーダー型ミキサーに仕込み、混合しながら非加圧下で昇温させる。130℃まで昇温し、約10分間加熱溶融混練を行ない、マグネタイトを樹脂に分散させる。その後、冷却しながら混練を続け、80℃まで冷却し、50質量部の酢酸エチルを徐々に加える。酢酸エチルを添加後、系を75℃に固定し、30分混練し、該工程を終了した後、冷却し、混練物を取り出し、混練物を得た。
次ぎに、上記混錬物を、ハンマーを用いて粗粉砕後、固形分濃度が、60質量%になるように、酢酸エチルと混ぜた後、ディスパーを用いて、8000rpmで10分間撹拌し、磁性体分散液−2を得た。
[磁性体分散液−3の調製]
・マグネタイト−3 250質量部
・酢酸エチル 250質量部
・ガラスビーズ(1mm) 300質量部
上記物質を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)にて5時間分散を行ない、ナイロンメッシュでガラスビーズを取り除き、磁性体分散液−3を得た。
[磁性体分散液−4の調製]
・ポリエステル−4 50質量部
・マグネタイト−4 100質量部
上記の原材料をニーダー型ミキサーに仕込み、混合しながら非加圧下で昇温させる。130℃まで昇温し、約60分間加熱溶融混練を行ない、マグネタイトを樹脂に分散させる。
該工程を終了した後、冷却し、混練物を取り出し混練物を得た。
次ぎに、上記混錬物を、ハンマーを用いて粗粉砕後、固形分濃度が、60質量%になるように、酢酸エチルと混ぜた後、ディスパーを用いて、8000rpmで10分間撹拌し、磁性体分散液−4を得た。
[磁性体分散液−5の調製]
・ポリエステル−5 50質量部
・マグネタイト−5 100質量部
上記の原材料をニーダー型ミキサーに仕込み、混合しながら非加圧下で昇温させる。130℃まで昇温し、約60分間加熱溶融混練を行ない、マグネタイトを樹脂に分散させる。
該工程を終了した後、冷却し、混練物を取り出し混練物を得た。
次ぎに、上記混錬物を、ハンマーを用いて粗粉砕し以下の工程に用いた。
・上記粗粉砕物 150質量部
・酢酸エチル 100質量部
・ガラスビーズ(1mm) 100質量部
上記物質を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)にて5時間分散を行ない、ナイロンメッシュでガラスビーズを取り除き、磁性体分散液−5を得た。
Figure 0005300243
<実施例1>
(油相の調製)
・ワックス分散液−1 62.5質量部
・磁性体分散液−1 75質量部
・ポリエステル樹脂溶液−1 80質量部
・トリエチルアミン 0.5質量部
・酢酸エチル 34.5質量部
上記溶液を容器内に投入し、ホモディスパー(特殊機化工業(株)社製)で、1500rpmで10分間攪拌・分散した。更に、上記溶液にガラスビーズ100質量部を加え、ペイントシェーカー(東洋精機製)にて1時間分散を行ない、ナイロンメッシュでガラスビーズを取り除き、油相1を調製した。
(水相の調製)
容器に下記を投入し、TKホモミクサー(特殊機化社製)にて5000rpmで1分間攪拌し、水相を調製した。
・イオン交換水 245質量部
・樹脂微粒子分散液−1 25質量部
(トナー母粒子100質量部に対して、樹脂微粒子5.0質量部仕込み)
・ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50%水溶液
(エレミノールMON−7、三洋化成工業製) 25質量部
・酢酸エチル 30質量部
(乳化及び脱溶剤工程)
上記水相335質量部中に油相250質量部を投入し、TKホモミクサーで回転数を8000rpmまでの条件で、3分間攪拌を続け、油相1を懸濁させた。
ついで、容器に攪拌羽をセットし、200rpmで攪拌しながら系内を40℃に昇温し、4時間かけて脱溶剤を行ない、その後、系内を常温まで戻し、さらに4時間攪拌しながら乳化滴を熟成させ充分な脱溶剤を行ないトナー粒子1の水分散液を得た。

(洗浄〜乾燥工程)
ついで、上記のトナー粒子1の水分散液をろ過し、イオン交換水500質量部にリスラリーした後、系内を攪拌しつつ、系内がpH4になるまで塩酸を加えて、5分間攪拌した。
上記のスラリーを再度ろ過し、イオン交換水200質量部添加し5分間攪拌する操作を3回繰り返すことで、系内に残存したトリエチルアミンを除去し、トナー粒子1のろ過ケーキを得た。
上記ろ過ケーキを温風乾燥機にて45℃で3日間乾燥し、目開き75μmメッシュでふるい、トナー粒子1を得た。

(トナーの調製)
次に、上記トナー粒子1の100質量部に対し、平均径20nmの疎水性シリカ0.7質量部と、平均径120nmのチタン酸ストロンチウム3.0質量部をヘンシェルミキサ
ー(三井三池化工機(株)製)FM−10Bにて混合し、トナー1を得た。トナー1の成分組成比を表5に、トナー1の物性を表6に示す。
<画像評価>
得られたトナーの評価方法について説明する。画像評価には市販のキヤノン製白黒複写機(商品名:IR3570)を用いた。トナーの画像評価結果を表7に示す。
上記画像評価のための試験機を、23℃、5%RHの環境に一晩放置後、印字率3%となる横線パターンを1枚/1ジョブとして、ジョブとジョブの間にマシンがいったん停止してから次のジョブが始まるように設定したモードで、A4普通紙(75g/m)を使用して50000枚の画出し耐久試験を行った。
<カブリ>
カブリの評価は、上記耐久試験中、1000枚終了時点で、現像バイアスの交流成分の振幅を1.8kVに設定し、べた白を2枚プリントし、2枚目のカブリを以下の方法により測定した。
反射濃度計(リフレクトメーター モデル TC−6DS:東京電色社製)を用いて画像形成前後の転写材を測定し、画像形成後の反射濃度最悪値をDs、画像形成前の転写材の反射平均濃度をDrとし、Ds−Drを求め、これをカブリ量として評価した。数値の少ない方が、カブリが少ないことを示す。カブリの評価基準を以下に示す。
(評価基準)
A:1.0未満。
B:1.0以上2.0未満。
C:2.0以上3.5未満。
D:3.5以上。
<細線再現性>
細線再現性の評価は、上記耐久試験中、1000枚、10000枚終了時点で行った。
まず、潜像のライン幅が85μmになるようにレーザー露光して、厚紙(105g/m)にプリントした定着画像を測定用サンプルとした。測定装置として、ルーゼックス450粒子アナライザー(株式会社ニレコ)を用いて、拡大したモニター画像から、インジケーターを用いて線幅の測定を行った。このとき、線幅の測定位置はトナーの細線画像の幅方向に凹凸があるため、凹凸の平均的線幅をもって測定点とした。細線再現性の評価は、線幅測定値の、潜像線幅(85μm)に対する比(線幅比)を算出することによって評価した。細線再現性の評価基準を以下に示す。
(評価基準)
線幅測定値の、潜像線幅に対する比(線幅比)が、
A:1.08未満である。
B:1.08以上、1.12未満である。
C:1.12以上、1.18未満である。
D:1.18以上である。
<転写効率>
1000枚後に細線再現性に引き続き転写効率を測定した。細線再現性を測定した設定条件でベタ画像を出力し、転写紙上に転写した画像と、感光体上の転写残の画像濃度を、濃度計(X−rite 500Series:X−rite社製)で測定した。画像濃度から、載り量を換算し転写紙上への転写効率を求めた。
(評価基準)
A:トナーの転写効率が95%以上である。
B:トナーの転写効率が93%以上である。
C:トナーの転写効率が90%以上である。
D:トナーの転写効率が90%未満である。
<画像濃度>
画像濃度は、以下の手順で評価した。即ち、上記試験機を用い、常温常湿度環境下(23℃/60%RH)において、キヤノンリサイクルペーパーEN−100紙(キヤノン社)上に、ベタ画像でトナー乗り量が0.35mg/cmになるように調整し、定着後の画像を準備した。
該画像を、X−rite社製反射濃度計500 Series Spectrodensitemeterを用いて評価した。画像濃度の評価基準を以下に示す。
(評価基準)
上記環境にて100枚耐久後に対する5000枚耐久後の画像濃度の低下率を算出した結果、また、5000枚後にべた黒画像を出力し、その目視評価をした結果を評価した。

なお、上記画像濃度の低下率は下記式を用いて求めた。
(式):{(100枚耐久後の画像濃度)−(5000枚耐久後の画像濃度)}/(100枚耐久後の反射濃度)
A:低下率が2%未満であり、5000枚後にも濃度ムラのないべた黒画像が得られた。
B:低下率が2%以上3%未満であり、5000枚後にも濃度ムラのないべた黒画像が得られた。
C:低下率が3%以上5%未満であり、5000枚後にわずかに濃度ムラが見える。
D:低下率が5%以上になるか、5000枚後に濃度ムラが目立つ。
<帯電性の評価>
帯電性の評価は、トナーの摩擦帯電量を用いて評価した。以下、トナーの摩擦帯電量の測定方法について説明する。
まず、所定のキャリア(日本画像学会標準キャリア フェライトコアを表面処理した球形キャリア N−01)とトナーとを蓋付きのプラスチックボトルに入れ、振盪器(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現像剤を帯電させる。次に、図2に示す摩擦帯電量を測定する装置において摩擦帯電量を測定する。図2において、底に500メッシュのスクリーン3のある金属製の測定容器2に、前述した現像剤約0.5〜1.5gを入れ、金属製のフタ4をする。この時の測定容器2全体の質量を秤りW1(g)とする。次に吸引機1(測定容器2と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口7から吸引し風量調節弁6を調整して真空計5の圧力を250mmAqとする。この状態で2分間吸引しトナーを吸引除去する。この時の電位計9の電位をV(ボルト)とする。ここで8はコンデンサーであり容量をC(mF)とする。また、吸引後の測定容器全体の質量を秤りW2(g)とする。この試料の摩擦帯電量(mC/kg)は下式の如く算出される。
試料の摩擦帯電量(mC/kg)=C×V/(W1−W2)
本発明においては常温常湿度環境下(23℃/60%RH)で初期の摩擦帯電量(Q1
)、および1週間放置後の摩擦帯電量(Q2)を測定し、その変化率をもって帯電安定性を評価した。評価基準は以下の通り。
A:Q1→Q2の変化率が5%以下
B:Q1→Q2の変化率が5より大きい、10%以下
C:Q1→Q2の変化率が10より大きい、15%以下
D:Q1→Q2の変化率が15%より大きい
<低温定着性>
上記試験機を用い、常温常湿度環境下(23℃/60%RH)において、紙上のトナー載り量を0.35mg/cmになるよう現像コントラストを調整し、先端余白5mm、幅100mm、長さ280mmのべたの未定着画像を作成した。紙としては、厚紙A4用紙(「プローバーボンド紙」:105g/m、フォックスリバー社製)を用いた。
上記試験機の定着器を改造し、定着ユニットは手動で定着温度が設定できるようにした状態で、常温常湿度環境下(23℃/60%)に於いて80℃から200℃の範囲で順に10℃ずつ上げ定着試験を行った。
得られた定着画像の画像領域に、柔和な薄紙(例えば、商品名「ダスパー」、小津産業社製)の上から4.9KPaの荷重をかけつつ5往復摺擦し、摺擦前と摺擦後の画像濃度をそれぞれ測定して、下記式により画像濃度の低下率ΔD(%)を算出した。このΔD(%)が10%未満のときの温度を定着開始温度とし、低温定着性の基準とした。
尚、画像濃度はX−Riteカラー反射濃度計(Color reflection densitometer X−Rite 404A)で測定した。
(式): ΔD(%)=(摺擦前の画像濃度−摺擦後の画像濃度)×100/摺擦前の画像濃度
(評価基準)
A:定着開始温度が120℃以下
B:120℃<定着開始温度≦140℃
C:140℃<定着開始温度≦160℃
D:160℃<定着開始温度
なお、本発明においてはBランクまでを良好な低温定着性と判断した。
<トナーの耐熱保存性の評価>
トナーの耐熱保存性は、3gのトナーを100mLのポリカップに入れ、50℃(±0.5℃以内)の恒温槽で3日間放置した後、目視および指の腹で触って評価した。
(評価基準)
A:変化がみられず、非常に優れた耐熱保存性を示す。
B:流動性が若干低下するものの、優れた耐熱保存性を示す。
C:凝集物が発生するが、実用上問題ない耐熱保存性を示す。
D:凝集物をつまむことができ、容易には崩れない。耐熱保存性に劣る。
<比較例1>
実施例1の油相調製において、ポリエステル樹脂溶液―1をスチレンアクリル樹脂溶液―1に変更し、磁性体分散液―1に用いられるポリエステル−1をスチレンアクリル−1に変更して、油相2を調製する以外は同様にしてトナー2を得た。トナー2の成分組成比を表5に、トナー2の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<比較例2>
実施例1の水相調製において、樹脂微粒子分散液1のかわりに樹脂微粒子分散液6を用いる以外は同様にしてトナー3を得た。トナー3の成分組成比を表5に、トナー3の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<比較例3>
下記水相を用いる以外は、実施例1と同様にしてトナー4を得た。トナー4の成分組成比を表5に、トナー4の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。

(無機系水系分散媒体の調製)
イオン交換水709質量部に0.1mol/L NaPO水溶液451質量部を投入し60℃に加温した後、TKホモミキサー(特殊機化工業製)で12,000rpmにて攪拌し、1.0mol/L CaCl水溶液67.7質量部を徐々に添加してCa(POを含む無機系水系分散媒体を得た。

(水相の調製)
・上記無機系水系分散媒体 200質量部
・ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業製) 4質量部
・酢酸エチル 16質量部
上記をビーカーに投入し、TKホモミクサーにて5000rpmで1分間攪拌し、水相を調製した。
<比較例4>
実施例1の油相調製においてポリエステル樹脂溶液―1を80質量部から122質量部、磁性体分散液―1を75質量部から40質量部に変更し油相3を調製する以外は同様にしてトナー5を得た。トナー5の成分組成比を表5に、トナー5の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<比較例5>
実施例1の油相調製においてポリエステル樹脂溶液−1を80質量部から38質量部、磁性体分散液−1を75質量部から110質量部に変更し油相4を調製する以外は同様にしてトナー6を得た。トナー6の成分組成比を表5に、トナー6の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<比較例6>
実施例1の「乳化及び脱溶剤工程」において、容器に攪拌羽をセットし、400rpmで攪拌しながら系内を55℃に昇温し、1時間かけて脱溶剤を行なうこと以外は同様にしてトナー7を得た。トナー7の成分組成比を表5に、トナー7の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<実施例2>
実施例1の水相調製において、樹脂微粒子分散液−1のかわりに樹脂微粒子分散液−2を用いる以外は同様にしてトナー8を得た。トナー8の成分組成比を表5に、トナー8の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<実施例3>
実施例1の水相調製において、樹脂微粒子分散液−1のかわりに樹脂微粒子分散液−3を用いる以外は同様にしてトナー9を得た。トナー9の成分組成比を表5に、トナー9の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<実施例4>
実施例1の油相調製において、ポリエステル樹脂溶液−1のかわりにポリエステル樹脂溶液−2を38質量部、75質量部の磁性体分散液−1を110質量部の磁性体分散液−2に変更して油相5を調製する以外は同様にしてトナー10を得た。トナー10の成分組
成比を表5に、トナー10の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<実施例5>
実施例1の油相調製において、ポリエステル樹脂溶液−1のかわりにポリエステル樹脂溶液−3を130質量部、75質量部の磁性体分散液−1を40質量部の磁性体分散液−3に変更して油相6を調製し、水相の調製において樹脂微粒子分散液1を25質量部から15質量部(トナー母粒子100質量部に対して、樹脂微粒子3.0質量部仕込み)に変更する以外は同様にしてトナー11を得た。トナー11の成分組成比を表5に、トナー11の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<実施例6>
実施例1の油相調製において、ポリエステル樹脂溶液−1のかわりにポリエステル樹脂溶液−1を90質量部、62.5質量部のワックス分散液−1を50.0質量部のワックス分散液−3に変更して油相7を調製し、水相の調製において樹脂微粒子分散液1を25質量部から35質量部(トナー母粒子100質量部に対して、樹脂微粒子7.0質量部仕込み)に変更する以外は同様にしてトナー12を得た。トナー12の成分組成比を表5に、トナー12の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<実施例7>
実施例1の油相調製において、ポリエステル樹脂溶液−1のかわりにポリエステル樹脂溶液−5を90質量部、62.5質量部のワックス分散液−1を50.0質量部のワックス分散液−5にし、75質量部の磁性体分散液―1を磁性体分散液―5に変更し油相8を調製する以外は同様にしてトナー13を得た。トナー13の成分組成比を表5に、トナー13の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<実施例8>
実施例1の油相調製においてポリエステル樹脂溶液-1のかわりにポリエステル樹脂溶
液-4にし、磁性体分散液−1を磁性体分散液−4に変更して油相9を調製し、且つ水相
調製において、樹脂微粒子分散液−1のかわりに樹脂微粒子分散液−4を用いる以外は同様にしてトナー14を得た。トナー14の成分組成比を表5に、トナー14の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<実施例9>
実施例1の油相調製において、80質量部のポリエステル樹脂溶液-1のかわりに、ポ
リエステル樹脂溶液-5を95質量部に変更し、ワックス分散液−1の62.5質量部を
31.3質量部に変更し、磁性体分散液−1を磁性体分散液−5に変更して油相10を調製し、且つ水相調製において、樹脂微粒子分散液−1のかわりに樹脂微粒子分散液−5を65質量部用いる以外は同様にしてトナー15を得た。トナー15の成分組成比を表5に、トナー15の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<実施例10>
実施例1の油相調製において、ワックス分散液−1をワックス分散液−2に変更して油相11を調製する以外は同様にしてトナー16を得た。トナー16の成分組成比を表5に、トナー16の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
<実施例11>
実施例1の油相調製において、ワックス分散液−1をワックス分散液−4に変更して油相12を調製する以外は同様にしてトナー17を得た。トナー17の成分組成比を表5に、トナー17の物性を表6に、画像評価結果を表7に示す。
なお、実施例4〜7をそれぞれ参考例4〜7とする。
Figure 0005300243
Figure 0005300243
Figure 0005300243
フローテスターからのデータに基づくフローカーブ図である。 摩擦帯電量を測定する装置の概略図である。
符号の説明
1 吸引機(測定容器2と接する部分は少なくとも絶縁体)
2 金属製の測定容器
3 500メッシュのスクリーン
4 金属製のフタ
5 真空計
6 風量調節弁
7 吸引口
8 コンデンサー
9 電位計

Claims (6)

  1. ポリエステルを主成分とする樹脂(a)、磁性体及びワックスを少なくとも含有するトナー母粒子(A)の表面に、表面層(B)を有するカプセル型のトナー粒子を含有するトナーであって、
    前記トナー粒子は、前記樹脂(b)を含有する樹脂微粒子を分散させた水系媒体中に、少なくとも、
    (i)前記樹脂(a)を有機媒体中で溶解又は分散させて調製した溶解物又は分散物、
    (ii)前記磁性体を予め一部の樹脂(a)と共に有機媒体中に分散させて調製した磁性体分散液、及び、
    (iii)前記ワックスを有機媒体中で溶解又は分散させて調製した溶解物又は分散物、
    を混合して得た混合物を分散させ、得られた分散液から該有機溶媒を除去し、乾燥することによって得られるものであり、
    前記磁性体がマグネタイトであり、
    前記トナー粒子表面の平均粗さ(Ra)が1.0nm以上3.1nm以下であり、
    前記表面層(B)は樹脂(b)を含有し、前記樹脂(b)は、ポリエステル樹脂(b1)、ビニル樹脂(b2)またはウレタン樹脂(b3)から選ばれる樹脂を含有する樹脂であり、
    前記樹脂(a)のガラス転移温度Tg(a)と前記樹脂(b)のガラス転移温度Tg(b)が下記式(1)の関係を満たし、
    Tg(a)<Tg(b)・・・(1)
    前記トナーの79.6kA/mの外部磁場における磁化が、12Am/kg以上28Am/kg以下であり、
    前記トナーの遠心法付着力測定装置により測定された平均付着力(F50)が50nN以下であることを特徴とするトナー。
  2. 前記トナーの平均円形度が0.960以上1.000以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記トナー母粒子(A)は、スチレン系モノマー、及び、窒素含有ビニルモノマー、カ
    ルボキシル基含有モノマー、水酸基含有モノマー、アクリル酸エステルモノマー及びメタアクリル酸エステルモノマーから選ばれる1種又は2種以上のモノマーを用いて合成された共重合体、並びに、ポリオレフィンを少なくとも有するワックス分散媒体を、2.5質量%以上10.0質量%以下含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 前記表面層(B)は、前記トナー母粒子(A)に対し、1.0質量%以上15.0%質量以下であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のトナー。
  5. 前記樹脂(b)は、ウレタン樹脂(b3)を含有することを特徴とする、請求項1乃至のいずれか一項に記載のトナー。
  6. 前記表面層(B)は、数平均粒子径が30nm以上100nm以下の、前記樹脂(b)を含有する樹脂微粒子を用いて形成されることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のトナー。
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