JP6541481B2 - トナー及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明はトナー、特に、電子写真、静電印刷等の画像形成方法あるいはトナージェット方式の画像形成方法においてトナー像を形成する際に用いられるトナー及びその製造方法に関する。
従来から、トナーの摩擦帯電特性を改良するための検討が盛んに行われている。特に、環境への配慮や、より安定した帯電性の要求、製造コスト等の理由から、近年になって帯電制御機能を有する樹脂(帯電制御樹脂)をトナーの原材料として用いるという提案が行なわれている。特許文献1及び2には、スルホン酸基を含有する樹脂を帯電制御樹脂として用い、トナー中に内添したトナーが提案されている。この方法によれば、環境変化による帯電量の変化も小さく、帯電特性が安定したトナーが得られるとされている。一方、特許文献3には、帯電制御機能の効果を高める方法として、トナーの最表面に帯電制御樹脂を存在させたトナーが提案されている。
特開平11−327208号公報 特開平03−56974号公報 特開2005−258075号公報
しかし、トナーの最表面に帯電機能を集中させると、親水性の帯電制御剤が高湿下の水分に対して強い影響を受けてしまい、環境差による安定性に改善が必要であった。そこで、本発明者らが鋭意検討を行ったところ、多数枚のプリントアウト時における帯電の安定性、特に、高温高湿下での帯電量の安定性に改善の余地があることが明らかとなった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、多数枚のプリントアウト時における帯電の安定性、特に、高温高湿下での帯電量の安定性に優れたトナー及びその製造方法を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討の結果、本発明のトナーにより上述した課題が解決されることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は、結着樹脂と着色剤とを有するトナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に設けられる樹脂粒子と、を有するトナー粒子を有するトナーであって、
前記樹脂粒子が、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットaと、重合性不飽和官能基を有する電子供与性化合物由来のユニットbと、を有する樹脂Aを有し、
前記樹脂Aにおいて、前記ユニットaと前記ユニットbとのモル比na/nbが1.0以上10.0以下であり、
前記電子供与性化合物が、ビニルピリジンであることを特徴とするトナーに関する。
また、本発明は、上記トナーを製造するトナーの製造方法であって、
前記樹脂微粒子が、水系媒体中で製造された樹脂微粒子であるトナーの製造方法に関する。
本発明によれば、多数枚のプリントアウト時における帯電の安定性、特に、高温高湿下での帯電量の安定性に優れたトナー及びその製造方法を提供することができる。
実施例又は比較例で製造したトナーの摩擦帯電量の測定に用いる装置の構成例を示す図である。 実施例又は比較例で製造したトナーの画出し評価を行う際に用いられるプロセスカートリッジ及び画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
本発明のトナーは、結着樹脂と着色剤とを有するトナー母粒子と、このトナー母粒子の表面に設けられる樹脂粒子と、を有するトナー粒子を有している。本発明において、樹脂粒子は、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットaと、重合性不飽和官能基を有する電子供与性化合物由来のユニットbと、を有する樹脂Aを有している。本発明においては、樹脂Aにおいて、ユニットaとユニットbとのモル比na/nbが1.0以上10.0以下である。
本発明者らは、上述した構成を備える本発明のトナーが、多数枚のプリントアウト時における帯電の安定性、特に、高温高湿下での帯電量の安定性に優れていることを見出し、本発明に至った。さらに、樹脂Aを有する樹脂粒子をトナー母粒子の表面に集中的に存在させることによって、本発明のトナーが、ユニットaによる帯電発現効果及びユニットbによる吸水抑制効果を発揮し、高温高湿下での帯電量低下を抑え、安定性に優れていることを見出した。
本発明のトナーが高温高湿下での帯電量の安定性に優れているメカニズムは明確ではないが、本発明者らは以下のように考えている。
樹脂Aを構成する重合体中の2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットaは、電荷発生並びに電荷蓄積に効果を発揮するものの、スルホン酸構造のため含水しやすい。特に、高温高湿下では含水することで電荷発生並びに蓄積が抑えられるため、常温常湿下と高温高湿下での帯電量に差が生じやすい。
一方、樹脂Aは、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットaと重合性不飽和官能基を有する電子供与性化合物由来のユニットbとが共存しているため、イオンコンプレックスが生じる。イオンコンプレックスとして存在することで、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸のユニットが単独で存在する場合よりも、吸水しにくくなる。このイオンコンプレックスの発生により、特に、高温高湿下での吸水が抑制されるため、高温高湿下で帯電量の安定性に優れたトナーが得られると考えている。
また本発明においては、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットaと重合性不飽和官能基を有する電子供与性化合物由来のユニットbのモル比(na/nb)が1.0以上10.0以下であることが必須である。
このモル比が1.0未満である場合、ユニットaよりユニットbが多くなり、電荷発生並びに蓄積が抑制される。一方、このモル比が10.0より大きい場合、イオンコンプレックスの発生のために必要なユニットbの量が少なくなるため、高温高湿下で含水しやすくなり、高温高湿下での帯電量低下が起こる場合がある。
本発明のトナーにおいて、樹脂粒子に含まれる樹脂Aは、ユニットaとユニットbとを含む重合体である。
本発明で用いることができる重合性不飽和官能基を有する電子供与性化合物としては、重合性不飽和官能基を有し、かつ非共有電子対を有する電子供与性化合物であれば特に限定はされない。重合性不飽和官能基としては、ラジカルやイオン(カチオン、アニオン)によって重合反応が発生する置換基であれば特に限定されないが、好ましくは、ビニル基である。また本発明において、電子供与性化合物として、好ましくは、第1級乃至第3級アミン、イミン、第1級乃至第3級アミド、イミド、芳香族イミド(ピリジン等)、チオール、チオエステル、チオニル、スルフィド及びスルフォキシドの中から選ばれる化合物である。
中でも本発明で用いることができる電子供与性化合物としては、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン等のビニルピリジン又はその誘導体、N−ビニル−2−ピロリドン等のN−ビニルピロリドン又はその誘導体、4−アクリロイルモルホリン等のアクリロイルモルホリン又はその誘導体等が挙げられ、中でもビニルピリジンが好ましい。
本発明のトナーにおいて、樹脂Aを構成する重合体の具体的構造としては、特に限定されない。例えば、ビニル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリアミド系重合体、ポリウレタン系重合体、ポリエーテル系重合体等が挙げられる。後述する帯電制御樹脂を製造する上での製造しやすさや、コストメリット等を考慮すれば、ビニル系重合体であることが好ましい。
本発明のトナーにおいて、樹脂Aがビニル系重合体、例えば、ビニル系共重合体樹脂である場合、樹脂Aにはユニットa、ユニットb以外のユニット、例えば、ビニル系単量体に由来するユニット(以下、ユニットcと呼ぶことがある。)を含ませてもよい。ユニットcの由来となるビニル系単量体としては、特に制限されないが、具体的には、以下のような化合物を挙げることができる。即ち、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、弗化ビニル等のハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル;アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル類;このアクリル酸エステル類の「アクリル」をメタクリルに変えたメタクリル酸エステル類;メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸アミノエステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン等のビニルケトン類;アクリル酸;メタクリル酸等が挙げられる。上述したビニル系単量体のうち、スチレン由来のユニットであることがより好ましい。これは、樹脂Aを微粒子化する際に、樹脂Aが親水性であるユニットaを含む部位と疎水性のスチレン由来ユニットを合わせ持つことで樹脂自身が自己乳化性を持ち、微粒子化の製造が容易になるからである。
上記した重合性単量体成分を重合する際に用いることのできる重合開始剤としては、過酸化物系重合開始剤、アゾ系重合開始剤等様々なものが使用できる。使用できる過酸化物系重合開始剤としては、有機系のものも無機系のものも挙げることができる。有機系の過酸化物系重合開始剤としては、パーオキシエステル、パーオキシジカーボネート、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシケタール、ケトンパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド等が挙げられる。無機系の過酸化物系重合開始剤としては、過硫酸塩、過酸化水素等が挙げられる。
使用できる過酸化物系重合開始剤として、具体的には、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ヘキシルパーオキシアセテート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ヘキシルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキシルモノカーボネートなどのパーオキシエステル;ベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド;ジイソプロピルパーオキシジカーボネート等のパーオキシジカーボネート;1,1−ジ−t−ヘキシルパーオキシシクロヘキサン等のパーオキシケタール;ジ−t−ブチルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド;t−ブチルパーオキシアリルモノカーボネート等が挙げられる。
また、使用できるアゾ系重合開始剤としては、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、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等が例示される。
尚、必要に応じてこれら重合開始剤のうち二種類以上を同時に用いることもできる。この際使用される重合開始剤の使用量は、重合性単量体100質量部に対し0.1質量部以上20.0質量部以下であることが好ましい。また、その重合法としては、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、分散重合、沈殿重合、塊状重合等のいずれの方法を用いることも可能であり、特に限定するものではない。
樹脂Aが有する2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットaと重合性不飽和官能基を有する電子供与性化合物由来のユニットbとのモル比na/nbを制御する方法は、仕込み量を制御して上述の方法で重合を行えばよい。
本発明のトナーにおいて、樹脂Aに含まれるユニットaは、元素分析による硫黄原子の定量によりその含有量が判明するが、その含有量は0.01mmol/g以上0.8mmol/g以下であることが好ましい。
樹脂Aに含まれるユニットaの含有量が上記範囲内であれば、適当量のスルホン酸基部位が存在するため、十分な帯電量を有する樹脂粒子の製造及び樹脂粒子のトナー母粒子への固着を両立させることができる。
本発明のトナーにおいて、樹脂Aの重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により算出できるが、このGPCにより得られた重量平均分子量(Mw)は、2,500以上100,000以下であることが好ましい。
樹脂Aの重量平均分子量が、上記範囲内であると、ユニットaとユニットbとを樹脂A内で偏り無く存在させることができるようになり、高温高湿下においても帯電量の低下が抑制される。また樹脂粒子の製造や樹脂粒子のトナー母粒子への固着が容易になる。
本発明のトナーにおいて、樹脂Aの重量平均分子量の調整方法としては、公知の方法が使用可能である。
また帯電特性や定着性の観点から、樹脂Aの分子量分布は狭いことが好ましい。ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより算出される重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比(Mw/Mn)が、1.0以上6.0以下であることが好ましい。より好ましくは、1.0以上4.0以下である。
本発明のトナーにおいて、樹脂Aをトナー母粒子の表面に存在させる手段としては、公知の方法が利用可能である。例えば、樹脂Aを微粒子化し、機械的応力を与え、トナー上に固着させる方法がある。
また本発明においては、耐久性の観点から、トナー母粒子を含む水系媒体中に樹脂Aを有する樹脂粒子を添加し固着させる方法がより好ましい。その際、必要に応じて温度、pH、時間の制御や、電解質の凝集剤添加の条件を変化させることにより、上記樹脂粒子を強固にトナー母粒子の固着させることができるので、樹脂粒子遊離による耐久性劣化を抑制することができる。さらに、トナー母粒子への上記樹脂粒子の固着を水系媒体中で行うことにより、トナー粒子の表面に偏りなく均一に上記樹脂粒子を固着させることができる。このように、トナー粒子の表面に偏りなく均一に上記樹脂粒子を固着させることにより、本発明の効果を好適に発現させることが可能となる。
本発明のトナーに含まれる樹脂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又は、転相乳化させることにより調製する方法が挙げられる。このとき、公知の界面活性剤や分散剤を用いることもできるし、樹脂粒子を形成する樹脂に自己乳化性を持たせることもできる。本発明においては、水系媒体中にて樹脂粒子を作製することが好ましい。水系媒体中で作製すると、ユニットaのような親水性の官能基が水側に配向しやすいため、帯電発現効果をより向上させることが可能となる。
上記樹脂を溶媒に溶解させて樹脂粒子を調製する場合、用いることができる溶媒としては特に制限はないが、例えば、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒;塩化メチレン、クロロホルム、ジクロルエタン等の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、酢酸イソプロピル等のエステル系溶媒;ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒;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等のケトン系溶媒;メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール系溶媒等が挙げられる。
本発明のトナーを構成するトナー母粒子に含まれる結着樹脂としては特に制限はない。懸濁重合法を用いてトナー母粒子を製造する場合では、原材料である重合性単量体の重合により得られた重合体を結着樹脂として構成させることができる。この場合、重合性単量体としては、特に制限されないが、前述のビニル系単量体が好適に用いられる。また、この場合、単量体組成物中に重合性単量体に加え、さらにビニル系樹脂やポリエステル樹脂を添加したものを結着樹脂の構成材料とすることができる。本発明のトナーを構成するトナー母粒子に含まれる結着樹脂として用いることができるビニル系樹脂としては、例えば、スチレン樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、スチレン−メタクリル系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレン−酢酸ビニル系樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリブタジエン樹脂等が挙げられる。
また結着樹脂として用いることができるポリエステル樹脂としては、多価アルコールと、カルボン酸、カルボン酸無水物又はカルボン酸エステルとをそれぞれ原料モノマーとして通常製造されるポリエステル樹脂を使用することができる。具体的には、上述したポリエステル樹脂と同様の多価アルコール成分、多価カルボン酸成分が利用可能である。それらの中でも、特に、以下に挙げる成分を縮重合したポリエステル樹脂が好ましい。即ち、2価アルコールであるジオール成分としては、ビスフェノール誘導体が好ましい。酸成分としては、二価以上のカルボン酸又はその酸無水物;フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の低級アルキルエステル等のカルボン酸成分が好ましい。
結着樹脂として用いることができる樹脂としては、上述したビニル系樹脂やポリエステル樹脂の他に、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブチラール樹脂等が挙げられる。また、上述した樹脂を任意に結合させたハイブリッド樹脂も用いることができる。
この中でも以下のものがトナー特性の上で好ましく用いられる。即ち、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、スチレン−メタクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂又はスチレン−メタクリル樹脂とポリエステル樹脂とを結合させたハイブリッド樹脂が好ましく用いられる。
本発明のトナーにおいて、トナー母粒子は、ワックスをさらに含ませてもよい。トナー母粒子に含まれるワックスとしては、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等の脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックス等の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等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス;及び脱酸カルナバワックス等の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等の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等が挙げられる。
ワックスの分子量分布としては、メインピークが分子量400以上2400以下の領域にあることが好ましく、430以上2000以下の領域にあることがより好ましい。これによって、トナーに好ましい熱特性を付与することができる。ワックスの添加量は、結着樹脂100質量部に対して総量で2.5質量部以上40.0質量部以下であることが好ましく、3.0質量部以上15.0質量部以下であることがより好ましい。
本発明のトナーに用いることができる着色剤としては、従来から知られている種々の染料や顔料等、公知の着色剤を挙げることができる。
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、178、179、190、202、C.I.ピグメントバイオレット19、23等が挙げられる。以上に列挙された顔料は、一種類を単独で使用してもよいし、染料と併用して使用してもよい。
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から5個置換した銅フタロシアニン顔料等が挙げられる。
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等が挙げられる。
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/シアン着色剤を用い黒色に調色されたもの等が利用できる。
また本発明において、着色剤が磁性体であることにより、本発明のトナーを磁性体トナーとして使用することが可能である。磁性体である着色剤として、具体的には、マグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の酸化鉄(当該酸化鉄には他の金属酸化物が含まれていてもよい。);Fe、Co、Ni等の金属材料、これら金属材料とAl、Co、Cu、Pb、Mg、Ni、Sn、Zn、Sb、Ca、Mn、Se、Ti等の金属とを組み合わせてなる合金等が挙げられる。尚、上述した酸化鉄、金属材料、合金等から二種類以上を選択して組み合わせてなる混合物を使用してもよい。本発明において、磁性体である着色剤として、具体的には、四三酸化鉄(Fe34)、三二酸化鉄(γ−Fe23)、酸化鉄亜鉛(ZnFe24)、酸化鉄銅(CuFe24)、酸化鉄ネオジウム(NdFe23)、酸化鉄バリウム(BaFe1219)、酸化鉄マグネシウム(MgFe24)、酸化鉄マンガン(MnFe24)等が挙げられる。上述した磁性材料は、一種類を単独で用いてもよいし二種類以上を組合せて用いてもよい。以上列挙した磁性材料の内特に好ましくは、四三酸化鉄又はγ−三二酸化鉄である。また本発明において、以上列挙した磁性材料の微粉末が好ましく用いられる。本発明において、磁性材料として、特に好ましくは、微粉末状の、四三酸化鉄又はγ−三二酸化鉄である。
上述した磁性体は、平均粒径が0.1μm以上1.0μm以下であることが好ましく、0.1μm以上0.3μm以下であることがより好ましい。795.8kA/m(10Kエルステッド)印加での磁気特性は、抗磁力(Hc)が1.6kA/m以上12kA/m以下(20エルステッド以上150エルステッド以下)であるのが好ましい。また、飽和磁化(σs)が、好ましくは、5Am2/kg以上200Am2/kg以下であり、より好ましくは、50Am2/kg以上100Am2/kg以下である。残留磁化(σr)は、2Am2/kg以上20Am2/kg以下のものが好ましい。
上述した磁性体は、結着樹脂100質量部に対して、10質量部以上200質量部以下の分量で使用するのが好ましく、20質量部以上150質量部以下で使用するのがより好ましい。
トナー母粒子の製造方法としては特に限定されず公知の製法が用いられる。例えば、下記(A)乃至(I)に示される通りである。
(A)特公昭36−10231号公報、特開昭59−53856号公報、特開昭59−61842号公報に記載されている懸濁重合法を用いて直接、トナー母粒子を製造する方法;
(B)マイクロカプセル製法のような界面重合法でトナー母粒子を製造する方法;
(C)コアセルベーション法によりトナー母粒子を製造する方法;
(D)特開昭62−106473号公報や特開昭63−186253号公報に開示されている様な少なくとも1種以上の微粒子を凝集させ所望の粒径のものを得る会合重合法によりトナー母粒子を得る方法;
(E)単分散を特徴とする分散重合法によりトナー母粒子を製造する方法;
(F)非水溶性有機溶媒に必要な樹脂類を溶解させた後、水中で母粒子化するポリマー溶解(溶融)懸濁法;
(G)乳化分散法によりトナー母粒子を得る方法;
(H)加圧ニーダーやエクストルーダー、或いはメディア分散機等を用いてトナー成分を混練、均一に分散させた後、冷却し、混練物を機械的又はジェット気流下でターゲットに衝突させて所望の粒径に微粉砕し、更に分級工程を経て粒度分布を調整してトナー母粒子を製造する粉砕法;
(I)粉砕法で得られた母粒子を溶媒中で加熱等により球形化処理したトナー母粒子を得る方法;
懸濁重合法により、トナー母粒子を製造する場合、まず、結着樹脂を構成する重合性単量体中に着色剤を撹拌機等によって均一に溶解混合又は分散させる。特に、着色剤が顔料である場合には、分散機により処理し顔料分散ペーストとすることが好ましい。これを重合性単量体、帯電制御樹脂及び重合開始剤、さらにワックスや必要に応じた他の添加剤と共に、撹拌機等によって均一に溶解又は分散させることで、重合性単量体組成物を作製する。こうして得られた重合性単量体組成物を、分散安定化剤を含有する分散媒体(好ましくは、水系媒体)中に添加し、撹拌装置、例えば、高速撹拌機、高速分散機(例えば、超音波分散機)等を使用して重合性単量体組成物をトナー粒子径まで微分散させる(造粒工程)。そして、造粒工程において微分散された重合性単量体組成物に含まれる重合性単量体を光や熱により重合反応させ(重合工程)ることにより、トナー母粒子を得ることができる。尚、重合開始剤は、造粒工程の後に添加してもよい。
重合性単量体組成物に顔料を分散させる方法としては公知の方法を用いることができる。例えば、重合性単量体に必要に応じて樹脂、顔料分散剤等を溶かし込み、撹拌しながら顔料粉末を徐々に加え十分になじませる、という方法がある。さらにボールミル、ペイントシェーカー、ディゾルバー、アトライター、サンドミル、ハイスピードミル等の分散機により機械的剪断力を加えることで顔料を安定に微分散、即ち、均一な微粒子状に分散することができる。
懸濁重合法において好適に用いることができる重合性単量体としては、上記帯電制御樹脂を作製する際に用いることができるビニル系単量体を同様に用いることができる。
懸濁重合法で用いることのできる分散媒体としては、結着樹脂、重合性単量体及び帯電制御樹脂等の分散媒体に対する溶解性から決めることができるが、水系の分散媒体が好ましい。水系の分散媒体として使用できるものは、例えば、水;メチルアルコール、エチルアルコール、変性エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール等のアルコール類;メチルセロソルブ、セロソルブ、イソプロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテルアルコール類が挙げられる。これら以外の水溶性の溶媒も使用できるが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類;エチルエーテル、エチレングリコール等のエーテル類;メチラール、ジエチルアセタール等のアセタール類;ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の酸類等から選ばれる。これら溶媒の中でも、水又はアルコール類であることが特に好ましい。またこれらの溶媒から一種類を選択して用いてもよいし、二種類以上混合して用いることもできる。本発明において、分散媒体に対する液状混合物又は重合性単量体組成物の濃度は、分散媒体に対して1質量%以上80質量%以下であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上65質量%以下である。
水系の分散媒体を使用する場合に用いることのできる分散安定化剤としては、公知のものが使用可能である。具体例には、無機化合物として、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、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、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等が挙げられる。有機化合物として、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、ポリアクリル酸及びその塩、デンプン等を水相に分散させて使用できる。本発明において、分散安定化剤の濃度は、液状混合物又は重合性単量体組成物100質量部に対して0.2質量部以上20.0質量部以下が好ましい。
懸濁重合法を用いて本発明のトナーを作製する際に用いられる重合開始剤としては、上述した帯電制御樹脂を製造する際に用いることができる重合開始剤を同様に用いることができる。
また、懸濁重合法を利用してトナーを製造する場合、公知の架橋剤を添加してもよい。架橋剤の好ましい添加量としては、重合性単量体100質量部に対し0質量部以上15.0質量部以下である。
本発明のトナーに含まれるトナー粒子には、外添剤として流動性向上剤が添加されても良い。流動性向上剤としては、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末等のフッ素系樹脂粉末;湿式製法によるシリカ微粉末、乾式製法によるシリカ微粉末等のシリカ微粉末、上記シリカ微粉末をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等の処理剤により表面処理を施した処理シリカ微粉末;酸化チタン微粉末;アルミナ微粉末;処理酸化チタン微粉末;処理酸化アルミナ微粉末等が挙げられる。流動性向上剤は、窒素吸着によるBET法で測定した比表面積が30m2/g以上のものが好ましく、より好ましくは50m2/g以上のものである。また流動性向上剤は、トナー粒子100質量部に対して0.01質量部以上8.0質量部以下で用いるのが好ましく、0.1質量部以上4.0質量部以下で使用するのがより好ましい。
トナーの重量平均粒径(D4)は、好ましくは、3.0μm以上15.0μm以下であり、より好ましくは、4.0μm以上12.0μm以下である。
本発明のトナーは、磁性キャリアと混合して、二成分系現像剤として用いることも可能である。磁性キャリアとしては、表面酸化又は未酸化の鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属粒子、それらの合金粒子、酸化物粒子及びフェライトを微粒子化したものが使用できる。
現像スリーブに交流バイアスを印加する現像法においては、磁性キャリアコアの表面を樹脂で被覆した被覆キャリアを用いることが好ましい。磁性キャリアコアの表面を被覆する方法としては、樹脂等の被覆材を溶剤中に溶解若しくは懸濁させて調製した塗布液を磁性キャリアコアの表面に付着させる方法、磁性キャリアコアと被覆材とを粉体で混合する方法等が用いられる。
磁性キャリアコアの被覆材としては、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、アミノアクリレート樹脂等が挙げられる。これら被覆材は、一種類を単独で用いてもよいし複数種類を混合して用いてもよい。また上記被覆材料の処理量は、キャリアコア粒子に対し0.1質量%以上30質量%以下が好ましく、0.5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
磁性キャリアの平均粒径は、体積基準の50%粒径(D50)で、10μm以上100μm以下であることが好ましく、20μm以上70μm以下であることがより好ましい。
本発明のトナーを用いて二成分系現像剤を調製する場合、現像剤中の本発明のトナーの混合比率は、現像剤全体に対して2質量%以上15質量%以下が好ましく、4質量%以上13質量%以下がより好ましく、良好な結果が得られる。
[トナーの物性の測定方法]
以下に、トナーの各物性値の測定方法について記載する。
(1)帯電制御樹脂(樹脂粒子)の分子量分布
帯電制御樹脂(樹脂粒子)の分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定が可能であり、ポリスチレン換算で算出される。ところで、酸性の置換基を有する樹脂の分子量を測定する場合は、カラム溶出速度が当該酸性の置換基の量にも依存してしまうため、予め当該酸性の置換基をキャッピングした試料を用意する必要がある。キャッピングにはメチルエステル化が好ましく、市販のメチルエステル化剤が使用できる。具体的には、トリメチルシリルジアゾメタンで処理する方法が挙げられる。
GPCによる分子量の測定は、以下のようにして行う。まず、室温で24時間かけて、測定サンプルをテトラヒドロフラン(THF)に溶解させる。そして、得られた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。尚、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、例えば、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
尚、測定サンプル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」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
(2)帯電制御樹脂(樹脂粒子)の組成比導出法
帯電制御樹脂(樹脂粒子)の組成比は、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットaについては硫黄元素量測定により、重合性不飽和官能基を有する電子供与性化合物由来のユニットbについてはNMR測定により、それぞれ導出する。
(3)帯電制御樹脂(樹脂粒子)中の2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットaの含有量測定
帯電制御樹脂(樹脂粒子)中の2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットaの含有量(mmol/g)は、重合体中に含まれる硫黄元素量(ppm)を測定し、その硫黄元素量から算出する。具体的には、樹脂を自動試料燃焼装置(装置名:イオンクロマトグラフ用前処理装置AQF−100型(装置仕様:オートボートコントローラー ABC型、AQF−100、GA−100の一体型、株式会社ダイアインスツルメンツ製)に導入し、樹脂を燃焼ガス化し、そのガスを吸収液(H22が30ppm含まれる水溶液)に吸収させる。次に、イオンクロマトグラフィー(装置名:イオンクロマトグラフ ICS2000、カラム:IONPAC AS17、日本ダイオネクス株式会社製)により、吸収液中に含まれるSO4量を測定することで樹脂中に含まれる硫黄元素量(ppm)を算出する。樹脂中の硫黄元素量(ppm)より、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットa含有量(mmol/g)を算出する。
(4)帯電制御樹脂(樹脂粒子)中の重合性不飽和官能基を有する電子供与性化合物由来のユニットbの含有量測定
帯電制御樹脂(樹脂粒子)中の重合性不飽和官能基を有する電子供与性化合物由来のユニットbの含有量は、核磁気共鳴装置(1H−NMR、13C−NMR)を用いて算出する。
以下、使用する装置を示す。
核磁気共鳴装置:日本電子製FT−NMR JNM−EX400(使用溶媒:重クロロホルム)
上記2種の測定により含有量を算出し、組成比を算出する。
(5)帯電制御樹脂(樹脂粒子)の酸価の測定
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。本発明において、酸価は、JIS K 0070−1992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。
0.1モル/L水酸化カリウムエチルアルコール溶液(キシダ化学社製)を用いて滴定を行う。上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクターは、電位差滴定装置(京都電子工業株式会社製、電位差滴定測定装置AT−510)を用いて求めることができる。0.100モル/L塩酸100mLを250mLトールビーカーに取り、上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液で滴定し、中和に要した上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液の量から酸価を求める。尚、上記0.100モル/L塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて調製されたものを用いる。
下記に酸価測定の際の測定条件の具体例を示す。
滴定装置:電位差滴定装置AT−510(京都電子工業株式会社製)
電極:複合ガラス電極ダブルジャンクション型(京都電子工業株式会社製)
滴定装置用制御ソフトウエア:AT−WIN
滴定解析ソフト:Tview
滴定時における滴定パラメーター並びに制御パラメーターは下記のように行う。
(5−1)滴定パラメーター
滴定モード:ブランク滴定
滴定様式:全量滴定
最大滴定量:20mL
滴定前の待ち時間:30秒
滴定方向:自動
(5−2)制御パラメーター
終点判断電位:30dE
終点判断電位値:50dE/dmL
終点検出判断:設定しない
制御速度モード:標準
ゲイン:1
データ採取電位:4mV
データ採取滴定量:0.1mL
(本試験)
測定サンプル0.100gを250mLのトールビーカーに精秤し、トルエン/エタノール(3:1)の混合溶液150mLを加えた後、1時間かけて測定サンプルを溶解させる。次に、上記電位差滴定装置を用い、上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液を用いて滴定を行う。
(空試験)
試料を溶解させない(即ち、トルエン/エタノール(3:1)の混合溶液のみとする)こと以外は、本試験と同様の操作で滴定を行う。
得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
A=[(C−B)×f×5.61]/S
(式中、Aは酸価(mgKOH/g)、Bは空試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、Cは本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、fは水酸化カリウム溶液のファクター、Sは測定サンプルの秤量(g)である。)
(6)帯電制御樹脂(樹脂粒子)の構造分析
帯電制御樹脂(樹脂粒子)の構造決定は、核磁気共鳴装置(1H−NMR、13C−NMR)並びにFT−IRスペクトル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。
(i)核磁気共鳴装置
日本電子製FT−NMR JNM−EX400(使用溶媒 重クロロホルム)
(ii)FT−IRスペクトル
Thermo Fisher Scientific Inc.製 AVATAR360FT−IR
(7)帯電制御樹脂(樹脂粒子)並びにトナーのガラス転移温度
帯電制御樹脂(樹脂粒子)及びトナーのガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC測定装置)を用いて測定する。
示差走査熱量計は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用い、ASTM D3418−82に準じて以下のように測定する。まず測定サンプル3mgを秤量する。それをアルミニウム製のパン中に入れ、対照用に空のアルミパンを用いる。20℃で5分間平衡を保った後、測定範囲20℃乃至140℃の間で、1.0℃/minのモジュレーションをかけて、昇温速度1.0℃/minで測定を行う。本発明においては、ガラス転移温度はRev.Heat Flow曲線を用い中点法で求めることができる。
(8)トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)
トナーの重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)は、以下のようにして算出する。測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
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、解析を行う前に、以下のように上記専用ソフトの設定を行う。上記専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。上記専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μm以上60μm以下までに設定する。
具体的な測定法は、以下の通りである。
(8−1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに上記電解水溶液200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」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。
(8−2)ガラス製の100mL平底ビーカーに上記電解水溶液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。
(8−3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に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。
(8−4)上記(8−2)のビーカーを上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。
(8−5)上記(8−4)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を少量ずつ上記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(8−6)サンプルスタンド内に設置した上記(8−1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した上記(8−5)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。
(8−7)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)及び個数平均粒径(D1)、体積基準メジアン径、個数基準メジアン径を算出する。
尚、上記専用ソフトで「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、「中位径」が体積基準メジアン径(Dv50)である。また、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)であり、「中位径」が個数基準メジアン径(Dn50)である。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。以下の説明において、「部」は、「質量部」を意味する。
(樹脂微粒子1の製造例)
撹拌機、コンデンサー、温度計及び窒素導入管を備えた反応容器を用意した。次に、反応容器を非遮光状態にした状態で、メチルエチルケトン100.0部及びメタノール50.0部を仕込んだ後、窒素気流下で反応容器内にある溶媒を60℃に加熱した。
次に、以下の単量体及び溶媒を混合して、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸含有混合液(混合液A)を調製した。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 6.1部
・スチレン 83.0部
・2−エチルヘキシルアクリレート 9.0部
・2−ブタノン 100.0部
・メタノール 50.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 1.0部
次に、以下の単量体及び溶媒を混合して、4−ビニルピリジン含有混合液(混合液B)を調製した。
・4−ビニルピリジン 1.9部
・2−ブタノン 50.0部
次に、混合液A及び混合液Bを、別経路でそれぞれ反応容器に60分間かけて滴下した。次に、反応溶液を60℃に加熱してこの温度(60℃)で8時間撹拌した後、反応溶液を室温まで冷却した。これにより、重合体含有組成物を得た。
次に、得られた重合体含有組成物をメタノール1400部中に、滴下することで、樹脂組成物を沈殿・晶析させた。次に、得られた樹脂組成物をろ過し、メタノール200部で2回洗浄することで粉末状の樹脂(樹脂粉末)を得た。
得られた樹脂粉末を減圧下、60℃で10時間乾燥することで、帯電制御樹脂を得た。
次に、撹拌機、コンデンサー、温度計及び窒素導入管を備えた反応容器に、得られた帯電制御樹脂100.0部と、メチルエチルケトン45.0部と、テトラヒドロフラン45.0部とを仕込み、80℃に加熱して帯電制御樹脂を溶媒に溶解させた。次いで、帯電制御樹脂が溶解している溶液を撹拌しながら、80℃のイオン交換水300.0部を添加して水分散させた。この後、得られた水分散体を蒸留装置に移し、留分温度が100℃に達するまで蒸留を行った。次に、室温まで冷却することで得られた水分散体に、イオン交換水を加え、分散液中の樹脂の濃度が20%になるように調整した。これにより、樹脂微粒子1を、分散液中に混合している状態で得た。
(樹脂微粒子10の製造例)
まず下記に示される試薬を混合して、混合液Cを得た。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 6.1部
・スチレン 83.0部
・4−ビニルピリジン 1.9部
フラスコ内に、アニオン性界面活性剤ネオゲンSC2.5部を脱塩水140部に溶解させた。次に、混合液Cをフラスコ中で分散、乳化させた後、10分間ゆっくりと混合しながら、過硫酸カリウム10.0部を溶解した脱塩水100部を投入した。次に、窒素置換を行いながら、フラスコ内の内容物が70℃になるまでオイルバスを用いて加熱し、重合開始から10時間かけて反応させた後、さらに30分保持した。これにより、樹脂微粒子10を得た。
(樹脂微粒子14の製造例)
(1)ポリエステルP−1の作製
まず4つ口フラスコ内に、下記に示される試薬、溶媒を仕込んだ。
・ビスフェノールA・プロピレンオキサイド2.2モル付加物 70.0部
・テレフタル酸 28.0部
・フマル酸 3.0部
・酸化ジブチル錫 0.005部
次に、4つ口フラスコに、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけた後、窒素雰囲気下、220℃で5時間反応させることで、ポリエステル樹脂P−1を得た。
(2)樹脂微粒子14の作製
撹拌機、コンデンサー、温度計及び窒素導入管を備えた反応容器に、キシレン200部を仕込み、窒素気流下で還流させた。そこへ上記(1)にて作製したポリエステル樹脂P−1を70部投入し、溶解させた。
次に、下記に示される試薬を混合して混合液Dを調製した。
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 11.0部
・4−ビニルピリジン 2.0部
・ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート) 1.0部
次に、反応容器内にある反応溶液を攪拌しながら混合液Dを滴下した後、10時間保持した。その後、蒸留を行って溶剤を留去することで得た残留物を減圧下40℃で乾燥させることで樹脂を得た。得られた樹脂を、樹脂微粒子1の製造例と同様の方法で微粒子化することで、樹脂微粒子14を得た。
(樹脂微粒子2乃至9、11乃至13、15乃至16の製造例)
樹脂微粒子1の製造例において、モノマー組成、混合比及び重合開始剤の部数を、表1に記載の通りに変更すること以外は、樹脂微粒子1の製造例と同様の方法で、樹脂微粒子2乃至9、11乃至13、15乃至16をそれぞれ得た。
ここで、製造した樹脂粒子(樹脂微粒子1乃至16)の構成を表1に、物性(組成比、分子量等)を表2に示す。
尚、表1において、AMPSは、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を表し、4−VPは、4−ビニルピリジンを表し、2−EHAは、2−エチルヘキシルアクリレートを表す。また表2において、na/na(モル比)は、樹脂A(樹脂微粒子)に含まれる2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットaのモル濃度と重合性不飽和官能基を有する電子供与性化合物由来のユニットbのモル濃度との比を表す。
Figure 0006541481
Figure 0006541481
[実施例1]トナー1の製造
(1)顔料分散ペーストの作製
下記に示される材料を、容器内でよくプレミックスした後、プレミックスしたものを20℃以下に保ったままビーズミルで5時間分散することで、顔料分散ペーストを作製した。
・スチレン 80.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 14.0部
(2)トナー母粒子の作製
イオン交換水1150部に、0.1モル/リットル−Na3PO4水溶液390部を投入した後、60℃に加温してから、クレアミックス(エム・テクニック社製)を用いて、11000rpmにて撹拌した。次に、1.0モル/リットル−CaCl2水溶液を58部添加することで、Ca3(PO42を含む分散液を得た。
次に、下記に示される試薬、溶媒を混合した。
・上記(1)で作製した顔料分散ペースト 38.0部
・スチレン 34.0部
・n−ブチルアクリレート 15.0部
・パラフィンワックス(HNP−9:日本精蝋製) 8.00部
・飽和ポリエステル樹脂(注1) 5.00部
(注1:テレフタル酸−プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA共重合体、酸価11mgKOH/g、Mw:14700)
次に、混合物を60℃に加温し、溶融、分散させることで単量体混合物を調製した。次に、この単量体混合物を60℃に保持しながら、重合開始剤(2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル))を5.00部加えて溶解させることで、単量体組成物を調製した。
次に、上記分散液中に上記単量体組成物を投入した。次に、60℃で窒素雰囲気下、クレアミックスを用いて10000rpmで20分間撹拌することで、単量体組成物を造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ60℃で5時間反応させてから、80℃で5時間撹拌することで、重合を終了した。重合終了後、得られた重合体微粒子分散液を140℃のオイルバスで加熱して蒸留を行い、分散液中に残留している重合性単量体の除去を行った。尚、蒸留は8時間行い、1時間ごとに留分と同量のイオン交換水を追加した。以上の工程により微粒子分散液(トナー母粒子分散液)を得た。
(3)トナー粒子の作製
上記(2)で得られたトナー母粒子分散液を80℃まで冷却した後、トナー母粒子分散液の固形分100.0部に対して3.0部の樹脂微粒子1を5分かけて添加した後、80℃のまま30分間撹拌した。その後、1℃/分のスピードで室温まで冷却した。さらに、分散安定剤除去のために、室温になったのを確認してから10%塩酸を添加し、Ca3(PO42を溶解した。次に、分散液をそのまま2時間撹拌した後、ろ過と水による洗浄との組み合わせを3回繰り返した後に固形分を回収し、30℃の減圧乾燥機で1日間乾燥させることで、トナー粒子を得た。さらに得られたトナー粒子に対して、2μm以上、10μm未満の粒子を選別するように分級を行うことで、トナー粒子1を得た。このようにして、トナー母粒子の表面に樹脂粒子を固着させたトナー粒子を得た。
(4)トナーの作製
上記(3)で得られたトナー粒子1(100部)に対して、ヘキサメチルジシラザンで表面を処理した後、シリコーンオイルで処理した一次粒子の個数平均粒径9nm、BET比表面積180m2/gの疎水性シリカ微粉体1部をヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株))で混合・外添することにより、トナー1を得た。
[実施例2]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子2を用いる以外は、実施例1と同様の方法により、トナー2を得た。
[実施例3]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子3を用いる以外は、実施例1と同様の方法により、トナー3を得た。
[実施例4]
実施例1(1)において、下記に示される材料を用いて顔料分散ペースト調製した。
・スチレンモノマー 80.0部
・カーボンブラック 15.0部
また、実施例1(2)において、単量体組成物を調製する際に添加する顔料ペーストの量を47.5部とした。さらに、実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子4を用いた。これらを除いては、実施例1と同様の方法により、トナー4を得た。
[実施例5]
実施例1(1)において下記に示される材料を用いて顔料分散ペーストを調製した。
・スチレンモノマー 80.0部
・キナクリドン(Pigment Violet 19) 13.0部
また、実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子5を用いた。これらを除いては、実施例1と同様の方法により、トナー5を得た。
[実施例6]
実施例1(1)において下記に示される材料を用いて顔料分散ペーストを調製した。
・スチレンモノマー 80.0部
・Cuフタロシアニン(Pigment Blue 15:3) 13.0部
また、実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子6を用いた。これらを除いては、実施例1と同様の方法により、トナー6を得た。
[実施例7]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子7を用いる以外は、実施例1と同様の方法により、トナー7を得た。
[実施例8]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子8を用いる以外は、実施例1と同様に製造し、トナー8を得た。
[実施例9]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子6を使用し、樹脂微粒子6の添加部数をトナー母粒子分散液の固形分100.0部に対して1.0部にすること以外は、実施例1と同様の方法により、トナー9を得た。
[実施例10]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子6を使用し、樹脂微粒子6の添加部数をトナー母粒子分散液の固形分100.0部に対して0.5部にすること以外は、実施例1と同様の方法により、トナー10を得た。
[実施例11]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子9を用いる以外は、実施例1と同様の方法により、トナー11を得た。
[実施例12]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子10を用いる以外は、実施例1と同様の方法により、トナー12を得た。
[実施例13]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子11を用いる以外は、実施例1と同様の方法により、トナー13を得た。
[実施例14]
(1)ポリエステル樹脂P−2の作製
下記に示される試薬、溶媒を4つ口フラスコに投入した。
・ビスフェノールA・プロピレンオキサイド2.2モル付加物 50.0部
・ビスフェノールA・エチレンオキサイド2.2モル付加物 20.0部
・テレフタル酸 10.0部
・無水トリメリット酸 8.0部
・フマル酸 12.0部
・酸化ジブチル錫 0.005部
次に、4つ口フラスコに、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけた後、窒素雰囲気下、220℃で5時間反応させることで、ポリエステル樹脂P−2を得た。得られた樹脂の分子量は、Mw=22500、Mn=3600であった。
(2)トナー母粒子の作製
次に、下記に示される材料を、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)により十分予備混合を行った。
・ポリエステル樹脂P−2 100.0部
・Cuフタロシアニン(Pigment Blue 15:3) 5.0部
・パラフィンワックス(HNP−7:日本精鑞社製) 3.0部
次に、二軸式押出機を用いて溶融混練を行い、冷却後、ハンマーミルを用いて混練物を粒径約1から2mm程度に粗粉砕した。次いでエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。さらに、得られた微粉砕物を多分割分級装置で分級することで、トナー母粒子を得た。
(3)トナー粒子の作製
次に、ヘンシェルミキサーを用い、(2)で得たトナー母粒子100質量部と、樹脂微粒子12(3.0部、分散液状)とを混合した後、流動層乾燥機にて乾燥させることで、樹脂微粒子が付着したトナー粒子を得た。そのトナー粒子をハイブリダイザーI型(奈良機械製作所製)に投入し、7000rpmで5分間処理を行うことで、表面に樹脂粒子を固着させたトナー粒子を得た。
(4)トナーの作製
(3)で得られたトナー粒子に、実施例1(4)と同様の方法で外添を行うことにより、トナー14を得た。
[実施例15]
実施例14(3)において、樹脂微粒子12に代えて樹脂微粒子13を用いる以外は、実施例1と同様の方法により、トナー15を得た。
[実施例16]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子14を用いる以外は、実施例1と同様の方法により、トナー16を得た。
[比較例1]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子15を用いる以外は、実施例1と同様の方法により、トナー17を得た。
[比較例2]
実施例1(3)において、樹脂微粒子1に代えて樹脂微粒子16を用いる以外は、実施例1と同様の方法により、トナー18を得た。
[比較例3]
実施例1(2)で得られたトナー母粒子分散液が室温になったのを確認してから10%塩酸を添加し、Ca3(PO42を溶解した。次に、分散液をそのまま2時間撹拌し、ろ過と水による洗浄を3回繰り返した後に固形分を回収し、30℃の減圧乾燥機で1日間乾燥させることで、トナー粒子を得た。この後、実施例1(4)と同様の方法で外添を行うことにより、トナー19を得た。
以上、上記で得られたトナーの物性を表3に示す。
Figure 0006541481
[トナーの評価]
本発明のトナーの摩擦帯電量は、以下に示す方法によって求めることができる。具体的には、トナーと負帯電極性トナー用標準キャリア(商品名:N−01、日本画像学会製)とを、トナー濃度が4%になるようそれぞれ混合して得られる二成分現像剤を用いて評価を行った。その際に測定に使用する負帯電極性トナー用標準キャリア(商品名:N−01、日本画像学会製)は、250メッシュを通過したものを使用した。
尚、使用した二成分現像剤は、本発明の効果を比較しやすくするため、トナー濃度を低くし、トナーの摩擦帯電量の絶対値を大きくした上で評価を実施した。
上記トナー及び二成分現像剤について、以下の通りに評価を行った。
(1)環境依存性評価
二成分現像剤50gを分取し、常温常湿環境(23℃/60%Rh)及び高温高湿環境(30℃/80%Rh)の各環境下で4日間放置した。その後、二成分現像剤を50ccのポリ容器に入れ、2分かけて300回振とうを夫々行い、図1の装置を用いて摩擦帯電量の測定を行った。尚、具体的な測定方法については、後述する。また評価の際は、各振とう回数における摩擦帯電量の絶対値を測定し、下記式(α)を用いて評価値を計算した後、下記基準に基づいて判断した。結果を表4に示す。尚、A、B、Cランクの評価結果であれば、本発明の効果が得られているレベルとした。
[環境依存性の評価値]
=[常温常湿環境での摩擦帯電量]/[高温高湿環境での摩擦帯電量] (α)
Aランク:評価値が1.00以上1.20未満
Bランク:評価値が1.20以上1.30未満
Cランク:評価値が1.30以上1.40未満
Dランク:評価値が1.40以上
(摩擦帯電量の測定方法)
以下、摩擦帯電量の測定例を説明する。底に500メッシュ(目開き25μm)のスクリーン3のある金属製の測定容器2に、摩擦帯電量を測定しようとする二成分現像剤0.5gを入れ金属製のフタ4をした。このとき測定容器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である)において、吸引口7から吸引し風量調節弁6を調整することで真空計5の圧力を250mmAqとした。この状態で充分(好ましくは、2分間)吸引を行い、トナーを吸引除去した。このときの電位計9の電位をV(ボルト)とする。尚、符号8はコンデンサーであり、その容量はC(μF)である。また吸引後の測定容器全体の質量を秤りW2(g)とする。以上説明した操作によって得られた数値を基に、下記式(β)を用いてトナーの摩擦帯電量(mC/kg)を計算した。
摩擦帯電量(mC/kg)=(C×V)/(W1−W2) (β)
(2)画出し評価
実施例1乃至16、比較例1乃至3のトナーについて、以下に説明する方法で画出し評価を行った。図2のような構成を有するタンデム方式のキヤノン製レーザービームプリンタLBP9600Cのトナーカートリッジを用い、トナーを100g装填した。常温常湿環境下(23℃/60%RH)、高温高湿環境下(30℃/85%RH)の各環境下で72時間各々放置した。
評価は、上記装填したトナーカートリッジをシアンステーションに装着し、その他にはダミーカートリッジを装着し、常温常湿環境下及び高温高湿環境下で画像評価を実施した。
画出し試験において、1枚目から5枚目までを初期1、95枚目から100枚目までを初期2、9995枚目から10000枚目までを耐久後として、各々について画像濃度及びカブリを測定し、平均値を求めた。この試験の際に、75g/m2のA4普通紙を用い、画像面積比率が1%のオリジナルチャートを連続して出力した。結果を表4に示す。
(2−1)画像濃度の評価
画像濃度については、SPI補助フィルターを装着した、マクベス濃度計(RD−914;マクベス社製)を用いて評価した。出力された画像の定着画像部の画像濃度を測定し、画像濃度が0.00の白地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度から、下記基準で評価した。
Aランク:1.40以上
Bランク:1.30以上1.40未満
Cランク:1.20以上1.30未満
Dランク:1.10以上1.20未満
Eランク:1.10未満
(2−2)カブリの評価
「リフレクトメータ」(東京電色社製)により測定したプリントアウト画像の白地部分の白色度と転写紙の白色度の差から、カブリ濃度(%)を算出し、下記の基準で画像カブリを評価した。
Aランク:0.5%以下
Bランク:0.5%を超え1.0%以下
Cランク:1.0%を超え1.5%以下
Dランク:1.5%を超え2.5%以下
Eランク:2.5%を超える
Figure 0006541481
表4より、本発明に関わる実施例1乃至16のトナーは、比較例1乃至3のトナーに比べ、環境依存性に対し、優位性があることがわかった。
1:吸引機、2:測定容器、3:スクリーン、4: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、11:感光体、12:現像ローラ、13:トナー供給ローラ、14:トナー、15:規制ブレード、16:現像装置、17:レーザー光、18:帯電装置、19:クリーニング装置、20:クリーニング用帯電装置、21:撹拌羽根、22:駆動ローラ、23:転写ローラ、24:バイアス電源、25:テンションローラー、26:転写搬送ベルト、27:従動ローラ、28:紙、29:給紙ローラ、30:吸着ローラ、31:定着装置

Claims (8)

  1. 結着樹脂と着色剤とを有するトナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に設けられる樹脂粒子と、を有するトナー粒子を有するトナーであって、
    前記樹脂粒子が、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸由来のユニットaと、重合性不飽和官能基を有する電子供与性化合物由来のユニットbと、を有する樹脂Aを有し、
    前記樹脂Aにおいて、前記ユニットaと前記ユニットbとのモル比na/nbが1.0以上10.0以下であり、
    前記電子供与性化合物が、ビニルピリジンであることを特徴とするトナー。
  2. 前記重合性不飽和官能基が、ビニル基である請求項1に記載のトナー。
  3. 前記樹脂Aが、スチレン由来のユニットcをさらに有する請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 前記樹脂Aにおける前記ユニットaの含有量が0.01mmol/g以上0.8mmol/g以下である請求項1からのいずれか一項に記載のトナー。
  5. 前記樹脂Aの重量平均分子量Mwが、2,500以上100,000以下である請求項1からのいずれか一項に記載のトナー。
  6. 前記樹脂粒子が、前記トナー母粒子の表面に固着されている請求項1からのいずれか一項に記載のトナー。
  7. 請求項1からのいずれか一項に記載のトナーを製造するトナーの製造方法であって、
    前記樹脂粒子が、水系媒体中で製造された樹脂微粒子であるトナーの製造方法。
  8. 前記トナー母粒子が、水系媒体中で製造されものである請求項に記載のトナーの製造方法。
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