JP6614870B2 - トナー、トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
該トナー粒子が、ビニル系単量体の重合体である結着樹脂、及び、芳香環を有する顔料を含有し、
該芳香環を有する顔料が、カーボンブラックであり、
該コアシェル構造のシェルが、ポリエステル樹脂から形成されており、
該ポリエステル樹脂が、主鎖及び/又は側鎖に、
脂環式構造を有するアルコール又は脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニット、及び、
ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物又はビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物に由来するユニット、
を有し、
該脂環式構造を有するアルコール又は該脂環式構造を有するカルボン酸が、該脂環式構造に炭素−炭素二重結合を有し、
該炭素−炭素二重結合の一部が、該ビニル系単量体と反応している
ことを特徴とするトナーに関する。
該製造方法が、
ポリエステル樹脂、ビニル系単量体及び芳香環を有する顔料を含有する組成物の粒子を水系媒体中で形成して懸濁液を得る造粒工程、及び、
該懸濁液において、該組成物の該粒子に含まれる該ビニル系単量体を重合して該トナー粒子の結着樹脂を得る重合工程、
を有し、
該芳香環を有する顔料が、カーボンブラックであり、
該コアシェル構造のシェルが、該ポリエステル樹脂から形成され、
該ポリエステル樹脂が、主鎖及び/又は側鎖に、
脂環式構造を有するアルコール又は脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニット、及び、
ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物又はビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物に由来するユニット、
を有し、
該脂環式構造を有するアルコール又は該脂環式構造を有するカルボン酸が、該脂環式構造に炭素−炭素二重結合を有し、
該重合工程において、該炭素−炭素二重結合の一部が、該ビニル系単量体と反応する
ことを特徴とするトナーの製造方法に関する。
ポリエステル樹脂のピーク分子量Mp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。
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
ポリエステル樹脂の酸価は以下の方法により測定する。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。ポリエステル樹脂の酸価は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。
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の溶液とする。炭酸ガス等に触れないように、この溶液を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。水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1モル/l塩酸25mlを三角フラスコに取り、上記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、上記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した上記水酸化カリウム溶液の量から求める。上記0.1モル/l塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
(A)本試験
粉砕したポリエステル樹脂の試料2.0gを200mlの三角フラスコに精秤し、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液100mlを加え、5時間かけて溶解する。次いで、指示薬として上記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、上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30秒間続いたときとする。
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。
A=[(C−B)×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。
トナーの重量平均粒径(D4)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なう。
(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。
(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)上記(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。
(5)上記(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。
(6)サンプルスタンド内に設置した上記(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上記(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なう。
(7)測定データを装置付属の上記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)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)である。
<ポリエステル樹脂1の製造例>
撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、原材料モノマーを表1に示したmol比率で混合した混合物100.0部を添加して撹拌しながら温度120℃まで加熱した。その後、エステル化触媒としてジ(2−エチルヘキサン酸)錫0.50部を加え、温度190℃に昇温し所望の分子量になるまで縮重合し、ポリエステル樹脂1を得た。
表1の原材料モノマー仕込み量および重縮合反応の温度条件にて、ポリエステル樹脂1と同様の操作を行い、ポリエステル樹脂2〜24を製造した。ポリエステル樹脂2〜25の物性を表2に示す。
・3−シクロヘキセン−1,1−ジメタノール:2.5mol%
・水素化ビスフェノールA:47.5mol%
・アジピン酸ジメチル:50.0mol%
上記原材料モノマーを混合した混合物100.0部を撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に添加して撹拌しながら温度120℃まで加熱した。その後、エステル化触媒としてジ(2−エチルヘキサン酸)錫0.50部を加え、温度190℃に昇温し所望の分子量になるまで縮重合し、ポリエステル樹脂26を得た。
ポリエステル樹脂26のピーク分子量は45000、酸価は3.5mgKOH/gであった。
・エチレングリコール:15.0mol%
・ネオペンチルグリコール:35.0mol%
・5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸:1.0mol%
・イソフタル酸ジメチル:24.5mol%
・テレフタル酸ジメチル:24.5mol%
上記原材料モノマーを混合した混合物100.0部を撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に添加して撹拌しながら温度120℃まで加熱した。その後、エステル化触媒としてジ(2−エチルヘキサン酸)錫0.50部を加え、温度190℃に昇温し所望の分子量になるまで縮重合し、ポリエステル樹脂27を得た。
ポリエステル樹脂27のピーク分子量は22400、酸価は6.5mgKOH/gであった。
・水素化ビスフェノールA(PO2mol変性):5.0mol%
・1,4−シクロヘキサンジオール:5.0mol%
・ビスフェノールA(PO3mol変性):20.0mol%
・ビスフェノールA(EO3mol変性):20.0mol%
・ドデセニルコハク酸:8.0mol%
・1,3−シクロヘキサンジカルボン酸:10.0mol%
・1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸:2.0mol%
・イソフタル酸5.0mol%
・テレフタル酸25.0mol%
上記原材料モノマーを混合した混合物100.0部を撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に添加して撹拌しながら温度120℃まで加熱した。その後、エステル化触媒としてジ(2−エチルヘキサン酸)錫0.50部を加え、温度190℃に昇温し所望の分子量になるまで縮重合し、ポリエステル樹脂28を得た。
ポリエステル樹脂28のピーク分子量は22000、酸価は6.4mgKOH/gであった。
〔トナー1の製造例〕
・スチレン:60.0部
・カーボンブラック(デグサ社製、商品名「Printex35」):8.0部
・帯電制御剤 ボントロンE−84(オリエント化学社製):1.0部
上記材料をアトライタ(三井三池化工機株式会社製)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時間分散させて、顔料分散液を得た。
・スチレン:18.0質量部
・n−ブチルアクリレート:22.0部
・ポリエステル樹脂1:5.0部
・パラフィンワックス(日本精蝋社製、商品名「HNP−9」):5.0部
上記材料を65℃に保温し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、500rpmにて均一に溶解、分散した。これに、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日油社製、商品名「パーブチルO」)4.4部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
トナー1の製造例において、使用する材料の組み合わせを表3に記載の物に変更する以外はトナー1の製造例と同様にして、トナー2〜21およびトナー24〜32を得た。トナー2〜21、トナー24〜32の物性を表3に記載した。
下記の方法により、溶解懸濁トナーを製造した。
平均粒子径20μmに解砕したパラフィンワックス(日本精蝋社製、商品名「HNP−9」):100.0質量部を、メタノール:100.0質量部に入れ、回転数150rpmで10分間撹拌して洗浄した後、濾別した。これを3回繰り返した後、濾別し、乾燥してワックスを回収した。
・カーボンブラック(商品名「Printex35」):20.0質量部
・酢酸エチル:80.0質量部
・帯電制御剤 ボントロンE−84(オリエント化学社製):2.5質量部
上記材料を直径1.7mmのジルコニアビーズを入れたアトライタに入れ、回転数200回転/分で5時間回転させた。ジルコニアビーズを分離して着色剤分散液を得た。
・結着樹脂 スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合体:100.0部
(スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合比=78.0:22.0、Mp=22000、Mw=35000、Mw/Mn=2.4、Tg=55℃)
・ポリエステル樹脂1:5.0部
・ワックス分散液:10.0部
・着色剤分散液:40.0部
を均一に混合してトナー組成物を形成した。
下記の方法により、粉砕トナーを製造した。
・結着樹脂 スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合体:100.0部
(スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合比=78:22、Mp=22000、Mw=35000、Mw/Mn=2.4、Tg=55℃)
・カーボンブラック(商品名「Printex35」):8.0部
・帯電制御剤 ボントロンE−84(オリエント化学社製):1.0部
・パラフィンワックス(商品名「HNP−9」):5.0部
・ポリエステル樹脂1:5.0部
上記トナー1〜32に対して、表4に示す組み合わせにて評価を行った。評価結果を表4に示す。
本発明のトナーが充填されたプロセスカートリッジを常温常湿環境(23℃/50%RH:以下N/N環境)にて48時間放置した。定着器を外しても動作するように改造したLBP−7700Cを用いて、10mm×10mmの四角画像が転写紙(GF−C081(キヤノン製)A4:81.4g/m2)上に均等に9点配列された画像パターンの未定着画像を出力した。転写紙上のトナー乗り量は、0.35mg/cm2とした。定着器は、LBP−7700Cの定着器を外部へ取り外し、レーザービームプリンター外でも動作するようにした外部定着器を用いた。定着温度:160℃、プロセススピード:240mm/secの条件で定着を行った。
A:画像濃度が1.40以上であり、着色力が非常に優れる。
B:画像濃度が1.30以上1.40未満であり、着色力に優れる。
C:画像濃度が1.20以上1.30未満であり、着色力が良い。
D:画像濃度が1.20未満であり、着色力が劣る。
本発明のトナーが充填されたプロセスカートリッジ、プロセススピードが240mm/secとなるように改造したLBP−7700C(キヤノン製)および転写紙(GF−C081(キヤノン製)A4:81.4g/m2)をN/N環境に48時間放置した。
A:20000枚までベタ画像上の縦スジ・現像ローラ上の現像ローラ周方向のスジともに発生しない。耐久性が非常に優れる。
B:20000枚までベタ画像上に縦スジが発生せず、18000枚まで現像ローラ上に現像ローラ周方向のスジも発生しない。耐久性に優れる。
C:20000枚までベタ画像上に縦スジが発生せず、16000枚まで現像ローラ上に現像ローラ周方向のスジも発生しない。耐久性が良い。
D:20000枚未満でベタ画像上に縦スジが発生し、16000枚未満で現像ローラ上に現像ローラ周方向のスジも発生する。耐久性に劣る。
本発明のトナーが充填されたプロセスカートリッジ、プロセススピードが240mm/secとなるように改造したLBP−7700Cおよび転写紙(GF−C081(キヤノン製)A4:81.4g/m2)をN/N環境および低温低湿環境(15℃/10%RH:以下L/L環境)に48時間放置した。N/NおよびL/Lの両環境において、転写紙上に印字率1%の画像を20000枚連続で出力した後、トナー乗り量0.20mg/cm2のハーフトーン画像を1枚出力するとともに現像ローラ上を目視で観察し、規制不良の発生を確認した。
A:現像ローラ上の規制不良・画像濃度ムラともに発生しない。帯電性が非常に優れる。
B:現像ローラ上の規制不良は軽微に見られるが、画像濃度ムラは見られない。帯電性に優れる。
C:現像ローラ上に規制不良が見られ、画像端部にわずかに画像濃度が高い部分が見られる。帯電性が良い。
D:画像端部の濃度が顕著に高い。帯電性が劣る。
Claims (10)
- コアシェル構造を有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、ビニル系単量体の重合体である結着樹脂、及び、芳香環を有する顔料を含有し、
該芳香環を有する顔料が、カーボンブラックであり、
該コアシェル構造のシェルが、ポリエステル樹脂から形成されており、
該ポリエステル樹脂が、主鎖及び/又は側鎖に、
脂環式構造を有するアルコール又は脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニット、及び、
ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物又はビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物に由来するユニット、
を有し、
該脂環式構造を有するアルコール又は該脂環式構造を有するカルボン酸が、該脂環式構造に炭素−炭素二重結合を有し、
該炭素−炭素二重結合の一部が、該ビニル系単量体と反応している
ことを特徴とするトナー。 - 前記ポリエステル樹脂を構成する全ユニット数に対する前記脂環式構造を有するアルコール又は前記脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニット数の比率が、0.1mol%以上50.0mol%以下である請求項1に記載のトナー。
- 前記ポリエステル樹脂のピーク分子量が、3000以上50000以下である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記脂環式構造を有するアルコール又は前記脂環式構造を有するカルボン酸が、下記式(1)で示される化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー。
(R1 〜R6は、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R7−OH、又は、−R7−COOH、水素原子、ハロゲン原子、又は、アルキル基を示す。R1 〜R6の少なくとも2つは、−OH、−COOH、−R7−OH、又は、−R7−COOHである。なお、−COOH、又は、−R7−COOHは、これらのカルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R7はアルキレン基を示す。) - 前記脂環式構造を有するアルコール又は前記脂環式構造を有するカルボン酸が、下記式(2)で示される化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー。
(R11 〜R14は、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R15−OH、又は、−R15−COOH、水素原子、ハロゲン原子、又は、アルキル基を示す。R11 〜R14の少なくとも2つは、−OH、−COOH、−R15−OH、又は、−R15−COOHである。なお、−COOH、又は、−R15−COOHは、これらのカルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R15はアルキレン基を示す。) - コアシェル構造を有するトナー粒子を有するトナーを製造するトナーの製造方法であって、
該製造方法が、
ポリエステル樹脂、ビニル系単量体及び芳香環を有する顔料を含有する組成物の粒子を水系媒体中で形成して懸濁液を得る造粒工程、及び、
該懸濁液において、該組成物の該粒子に含まれる該ビニル系単量体を重合して該トナー粒子の結着樹脂を得る重合工程、
を有し、
該芳香環を有する顔料が、カーボンブラックであり、
該コアシェル構造のシェルが、該ポリエステル樹脂から形成され、
該ポリエステル樹脂が、主鎖及び/又は側鎖に、
脂環式構造を有するアルコール又は脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニット、及び、
ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物又はビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物に由来するユニット、
を有し、
該脂環式構造を有するアルコール又は該脂環式構造を有するカルボン酸が、該脂環式構造に炭素−炭素二重結合を有し、
該重合工程において、該炭素−炭素二重結合の一部が、該ビニル系単量体と反応する
ことを特徴とするトナーの製造方法。 - 前記ポリエステル樹脂を構成する全ユニット数に対する前記脂環式構造を有するアルコール又は前記脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニット数の比率が、0.1mol%以上50.0mol%以下である請求項6に記載のトナーの製造方法。
- 前記ポリエステル樹脂のピーク分子量が、3000以上50000以下である請求項6又は7に記載のトナーの製造方法。
- 前記脂環式構造を有するアルコール又は前記脂環式構造を有するカルボン酸が、下記式(1)で示される化合物である請求項6〜8のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
(R 1 〜R 6 は、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R 7 −OH、又は、−R 7 −COOH、水素原子、ハロゲン原子、又は、アルキル基を示す。R 1 〜R 6 の少なくとも2つは、−OH、−COOH、−R 7 −OH、又は、−R 7 −COOHである。なお、−COOH、又は、−R 7 −COOHは、これらのカルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R 7 はアルキレン基を示す。) - 前記脂環式構造を有するアルコール又は前記脂環式構造を有するカルボン酸が、下記式(2)で示される化合物である請求項6〜9のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
(R 11 〜R 14 は、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R 15 −OH、又は、−R 15 −COOH、水素原子、ハロゲン原子、又は、アルキル基を示す。R 11 〜R 14 の少なくとも2つは、−OH、−COOH、−R 15 −OH、又は、−R 15 −COOHである。なお、−COOH、又は、−R 15 −COOHは、これらのカルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R 15 はアルキレン基を示す。)
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