JP2013190720A - 画像形成用トナー - Google Patents

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Yuji Yamashita
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大輔 朝比奈
Masana Shiba
正名 斯波
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Abstract

【課題】低温での離型性に優れ、フィルミングの発生が少なく、低温定着性と耐熱保存性とを両立し、長期使用においても高画質が得られる、小粒径かつ粒度分布の狭いトナー及びトナーの製造方法、並びに該トナーを用いた現像剤、トナー入り容器、画像形成方法、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含み、コア/シェル構造を有するトナー粒子であって、前記シェルがスチレン/アクリル樹脂微粒子から成る層Aと、アクリル樹脂微粒子から成る層B、層Cを含み、前記シェル層Bの外側に前記シェル層A、最表面に前記シェル層Cを備えていることを特徴とするトナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、トナー及びトナーの製造方法、並びに該トナーを用いた現像剤、トナー入り容器、画像形成方法、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
近年、市場では画像の高品質化のための小粒径化や、省エネルギーのための低温定着が要求され、特に、省エネルギーのために、画像形成装置を使用可能な状態にしてから画像形成が可能となるまでの待機時間(装置のウォームアップタイム)に要する電力量を可能な限り小さくするために、待機時間の短縮が強く要望されている。しかし、通常の混練粉砕法により得られるトナーは、技術的に小粒径化が限界に近づきつつあり、その形状は不定形で、粒径分布はブロードとなり、定着エネルギーが高いなど様々な問題点があった。
特に、定着においては、粉砕法で作製された混練粉砕型のトナーが離型剤(ワックス)の界面で割れるため、トナー表面に離型剤が多く存在するので離型効果が出やすくなる一方、キャリアや感光体、更にブレードへのトナーの付着が起こりやすく、性能としては不満足なものであった。
前記混練粉砕法による問題点を克服するために、重合法によるトナーの製造方法が提案されている。この重合法は、トナーの小粒径化が容易であり、粒度分布も、粉砕法によるトナーの粒度分布に比べてシャープであることに加え、ワックスの内包化も可能である。
例えば、乳化重合凝集法についての提案がなされている(特許文献1及び2参照)。また、前記乳化凝集法の抱える界面活性剤の使用における問題点を改良した技術についての提案もなされている(特許文献3及び4参照)。
また、トナーの流動性改良、低温定着性改良、及びホットオフセット性改良を目的とし、トナーバインダーとしてウレタン変性されたポリエステルの伸長反応物を用いた、実用球形度が0.90〜1.00の乾式トナーが提案されている(特許文献5参照)。また、小粒径トナーとした場合の粉体流動性、転写性に優れるとともに、耐熱保存性、低温定着性、及び耐ホットオフセット性のいずれにも優れた乾式トナーについての提案もなされている(特許文献6及び7参照)。
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明は、低温での離型性に優れ、フィルミングの発生が少なく、低温定着性と耐熱保存性とを両立し、長期使用においても高画質が得られる、小粒径かつ粒度分布の狭いトナー及びトナーの製造方法、並びに該トナーを用いた現像剤、トナー入り容器、画像形成方法、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下のとおりである。即ち、
(1)少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含み、コア/シェル構造を有するトナー粒子であって、前記シェルがスチレン/アクリル樹脂微粒子から成る層Aと、アクリル樹脂微粒子から成る層B、層Cを含み、前記シェル層Bの外側に前記シェル層A、最表面に前記シェル層Cを備えていることを特徴とするトナー。
(2)昇温一回目のガラス転移温度が20℃を超え40℃未満であることを特徴とする前記第(1)に記載のトナー。
(3)Tg1st−Tg2ndが10℃以上であることを特徴とする前記第(1)項又は第(2)項に記載のトナー。
(4)前記コアに結晶性樹脂をさらに含むことを特徴とする前記第(1)項乃至(3)項のいずれかに記載のトナー。
(5)前記樹脂微粒子層Aのための樹脂微粒子が、スチレン重合体、及びアクリル酸エステル重合体並びにメタクリル酸エステル重合体の少なくともいずれかを含む架橋樹脂の微粒子であり、且つガラス転移温度が、40℃を超え200℃未満である前記第(1)項乃至(4)項のいずれかに記載のトナー。
(6)前記樹脂微粒子層Bが、アクリル酸エステル重合体及びメタクリル酸エステル重合体の少なくともいずれかを含む架橋樹脂の微粒子であり、且つガラス転移温度が、50℃を超え110℃未満である前記第(1)項乃至(5)のいずれかに記載のトナー。
(7)前記樹脂微粒子層Cが、アクリル酸エステル重合体、及びメタクリル酸エステル重合体の少なくともいずれかを含む架橋樹脂の微粒子であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(6)のいずれかに記載のトナー。
(8)前記結着樹脂として、二種の非晶質ポリエステルを含んで成り、非晶質ポリエステルの一方の樹脂Dはガラス転移温度が−60℃以上0℃未満であって、かつ分岐構造を有するポリエステルをウレア又はウレタン結合し得る官能基を変性したポリエステルであり、非晶質ポリエステルの他方の樹脂Eはガラス転移温度が40℃を超え70℃未満の未変性ポリエステルであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(7)項のいずれかに記載のトナー。
(9)水系媒体中にて造粒することで作製されたことを特徴とする前記第(1)項乃至第(8)項のいずれかに記載のトナー。
(10)前記第(1)項乃至第(8)項のいずれかに記載のトナーとキャリアを含む静電潜像現像剤。
(11)静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記第(1)項乃至第(8)項のいずれかに記載のトナーを用いて前記潜像をトナー現像するための現像手段と、トナー像を画像担持媒体に転写するための転写手段と、画像担持媒体上のトナー像を定着するための定着手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
以下の詳細かつ具体的な説明から理解されるように、本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、低温での離型性に優れ、フィルミングの発生が少なく、低温定着性と耐熱保存性とを両立し、長期使用においても高画質が得られる、小粒径かつ粒度分布の狭いトナー及びトナーの製造方法、並びに該トナーを用いた現像剤、トナー入り容器、画像形成方法、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができるという極めて優れた効果が発揮される。
[トナー]
以下本発明を詳細に説明する。本発明の静電荷像現像用のトナー(以下、単に「トナー」と称することがある。)は、少なくとも二種の非晶質ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステルを含むコア/シェル構造を有するトナー粒子のものであって、前記シェルがスチレン/アクリル樹脂微粒子から成る層Aと、アクリル樹脂微粒子から成るB、Cを含み、前記シェル層Aの内側にアクリル樹脂微粒子から成るシェル層B、外側にシェル層Cを備えていることを特徴とするものである。
前記樹脂微粒子層Aの膜厚は10nmを超え100nm未満であり、前記樹脂微粒子Bの膜厚が10nmを超え100nm未満であり、前記スチレン/アクリル樹脂微粒子のT1/2温度が140℃を超え200℃未満であり、前記アクリル樹脂微粒子のT1/2温度が110℃を超え180℃未満であることが好ましい。
以下、本発明のトナーについて詳細に説明する。
本発明のトナーは、着色剤及び結着樹脂を中心としたトナー材料を核としたトナー粒子本体の表面に、樹脂微粒子Bが付着した被覆層が形成され、更にその被覆層の外側に樹脂微粒子Aが付着した3層構造が形成されている。なお、トナーの平均粒径は、例えば、トナー材料含有の有機溶媒を水系媒体に乳化する工程における水系媒体の攪拌等の乳化乃至分散条件により調整される。
近年、トナーバインダー用ポリエステルでは定着時の消費電力削減による環境負荷の低減などから、分子量を低くし溶融粘性を低下させたものが使用される傾向にある。しかしトナーの保存安定性の観点から結着樹脂及びトナーのガラス転移温度が40℃〜60℃である事例が多く見られる。これらの事例では、トナーの保存安定性は確保されるものの、十分な低温定着性が発現されるレベルまで、トナーの溶融粘性を低下させることが困難である。
本発明は、好ましくは少なくとも二種の非晶質ポリエステル樹脂(ポリエステルD、ポリエステルE)と結晶性ポリエステルを含むコア/シェル構造を有するトナー粒子のトナーであって、前記ポリエステルDの含有率が1重量%以上で、30重量%以下であり、前記シェルがスチレン/アクリル樹脂微粒子から成る層Aと、アクリル樹脂微粒子から成るBを含み、前記シェル層A、Bの外側にアクリル樹脂微粒子から成る層Cを備えていることを特徴とするものである。前記樹脂微粒子層Aの膜厚が10nmを超え100nm未満であり、前記樹脂微粒子Bの膜厚が10nmを超え100nm未満であり、前記層Aのためのスチレン/アクリル樹脂微粒子(以下これを、「スチレン/アクリル樹脂微粒子A」又は単に「樹脂微粒子A」ということがある)のT1/2温度が140℃を超え200℃未満であり、前記層Bのためのアクリル樹脂微粒子(以下これを「アクリル樹脂微粒子B」又は単に「樹脂微粒子B」ということがある)のT1/2温度が110℃を超え180℃未満、であることを特徴とするトナーである。トナー粒子のコア部分に、二種の非晶質ポリエステル樹脂D、Eと結晶性ポリエステルを用い、トナーのガラス転移温度を低下させることにより、トナー全体の溶融粘性を下げ低温定着性を発現させると共に、トナー母体粒子の外側に形成された一定の膜厚を有する2つの被覆層によりトナーの低温定着性を阻害することなく、保存安定性を担保できることを見出した。
本発明の静電画像形成用トナーとしては、好ましくは、結着樹脂として少なくとも2種類のポリエステル樹脂D、Eを含有する。とくに、少なくとも2種類のポリエステル樹脂としては、非線状の非結晶性ポリエステル樹脂Dと線状の非結晶性ポリエステル樹脂Eを含んでいる。非線状の非結晶性ポリエステル樹脂Dと線状の非結晶性ポリエステル樹脂Eとが完全に相溶することが好ましい。
非線状の反応性ポリエステル樹脂Dを含有することで、分子量の設計、樹脂の熱特性の設計が広がるため好ましい。また、超低温域にガラス転移点を有し、かつ溶融粘性の高いポリエステル樹脂Dを含有することで、樹脂全体としての軟化点は低温側にシフトさせるが、容易には変形しない保存安定性及び低温定着性を両立させることが可能となる。つまり、超低温域にガラス転移温度を有するが、溶融粘性の高い非線状非結晶性ポリエステル樹脂Dを相溶の状態でその他の非結晶性ポリエステル樹脂Eと複合化することで、低温定着性と保存安定性のように二律背反の性質を両立することが可能となる。
<非晶質ポリエステルD>
他方の非晶質性ポリエステル樹脂Dは、非線状の反応性前駆体aと硬化剤より構成される。
反応性前駆体aは、末端にイソシアネート、エポキシ、カルボジイミド等の反応活性点を有するポリエステルであり、とくにポリエステル系ポリウレタンの末端NCO化物であることが好ましい。
ポリエステルに於ける多価アルコール成分としては、従来公知の何れも単独、及び/または混合して使用しうるが、耐ブロッキング性、画像の保存性、及び、低温定着性の観点から3−メチル−1,5−ペンタンジオールやネオペンチルグリコールなどの脂肪族ジオールが好ましい。酸成分としては、従来公知の何れも単独及び/又は混合して使用しうるが、コスト面等の観点からテレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等が好ましい。
非線状、即ち分岐構造を取らせるための成分は、従来公知の3価以上の多官能成分を使用することができるが、コスト等の観点からアルコール系ではトリメチロールプロパン、酸では無水トリメリット酸が好ましい。
イソシアネート成分としては、ジイソシアネートとしては、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の芳香脂肪族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など)及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
また、必要により、3価以上のポリイソシアネートを併用してもよい。
上記芳香族ジイソシアネートの具体例(3価以上のポリイソシアネートを含む)としては、1,3−及び/又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−及び/又は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;ジアミノジフェニルメタンと少量(たとえば、5〜20重量%)の3官能以上のポリアミンとの混合物〕のホスゲン化物:ポリアリルポリイソシアネート(PAPI)]、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−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などが挙げられる。
上記脂肪族ジイソシアネートの具体例(3価以上のポリイソシアネートを含む)としては、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などが挙げられる。
上記脂環式ジイソシアネートの具体例としては、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−及び/又は2,6−ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。
上記芳香脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、m−及び/又は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)などが挙げられる。
また、上記ジイソシアネートの変性物には、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などが挙げられる。
具体的には、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など)、ウレタン変性TDIなどのジ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[たとえば、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]が含まれる。
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、とくに好ましいものはTDI、MDI、HDI、水添MDI、及びIPDIである。
硬化剤としては、従来公知のアミン系化合物を好適に使用しうる。
ジアミン(必要により用いられる3価以上のポリアミンを含む)の例として、脂肪族ジアミン類(C2〜C18)としては、〔1〕脂肪族ジアミン(C2〜C6アルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)、ポリアルキレン(C2〜C6)ジアミン〔ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン,トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなど〕);〔2〕これらのアルキル(C1〜C4)またはヒドロキシアルキル(C2〜C4)置換体〔ジアルキル(C1〜C3)アミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサメチレンジアミン、メチルイミノビスプロピルアミンなど〕;〔3〕脂環または複素環含有脂肪族ジアミン(脂環式ジアミン(C4〜C15)〔1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4’−メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メチレンジアニリン)など〕、複素環式ジアミン(C4〜C15)〔ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、1,4−ジアミノエチルピペラジン、1,4ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなど〕;〔4〕芳香環含有脂肪族アミン類(C8〜C15)(キシリレンジアミン、テトラクロル−p−キシリレンジアミンなど)、等が挙げられる。
芳香族ジアミン類(C6〜C20)としては、
〔1〕:非置換芳香族ジアミン〔1,2−、1,3−及び1,4−フェニレンジアミン、2,4’−及び4,4’−ジフェニルメタンジアミン、クルードジフェニルメタンジアミン(ポリフェニルポリメチレンポリアミン)、ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、チオジアニリン、ビス(3,4−ジアミノフェニル)スルホン、2,6−ジアミノピリジン、m−アミノベンジルアミン、トリフェニルメタン−4,4’,4”−トリアミン、ナフチレンジアミンなど;
〔2〕:核置換アルキル基〔メチル,エチル,n−及びi−プロピル、ブチルなどのC1〜C4アルキル基〕を有する芳香族ジアミン、たとえば2,4−及び2,6−トリレンジアミン、クルードトリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ビス(o−トルイジン)、ジアニシジン、ジアミノジトリルスルホン、1,3−ジメチル−2,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジメチル−2,6−ジアミノベンゼン、1,4−ジイソプロピル−2,5−ジアミノベンゼン、2,4−ジアミノメシチレン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン、2,3−ジメチル−1,4−ジアミノナフタレン、2,6−ジメチル−1,5−ジアミノナフタレン、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,5−ジエチル−3’−メチル−2’,4−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−2,2’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’,5,5’−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルスルホンなど〕、及びこれらの異性体の種々の割合の混合物;
〔3〕:核置換電子吸引基(Cl,Br,I,Fなどのハロゲン;メトキシ、エトキシなどのアルコキシ基;ニトロ基など)を有する芳香族ジアミン〔メチレンビス−o−クロロアニリン、4−クロロ−o−フェニレンジアミン、2−クロル−1,4−フェニレンジアミン、3−アミノ−4−クロロアニリン、4−ブロモ−1,3−フェニレンジアミン、2,5−ジクロル−1,4−フェニレンジアミン、5−ニトロ−1,3−フェニレンジアミン、3−ジメトキシ−4−アミノアニリン;4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチル−5,5’−ジブロモ−ジフェニルメタン、3,3’−ジクロロベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、ビス(4−アミノ−3−クロロフェニル)オキシド、ビス(4−アミノ−2−クロロフェニル)プロパン、ビス(4−アミノ−2−クロロフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−メトキシフェニル)デカン、ビス(4−アミノフェニル)スルフイド、ビス(4−アミノフェニル)テルリド、ビス(4−アミノフェニル)セレニド、ビス(4−アミノ−3−メトキシフェニル)ジスルフイド、4,4’−メチレンビス(2−ヨードアニリン)、4,4’−メチレンビス(2−ブロモアニリン)、4,4’−メチレンビス(2−フルオロアニリン)、4−アミノフェニル−2−クロロアニリンなど〕;
〔4〕:2級アミノ基を有する芳香族ジアミン〔上記〔1〕〜〔3〕の芳香族ジアミンの−NHの一部または全部が−NH−R’(R’はアルキル基たとえばメチル,エチルなどの低級アルキル基)で置き換ったもの〕〔4,4’−ジ(メチルアミノ)ジフェニルメタン、1−メチル−2−メチルアミノ−4−アミノベンゼンなど〕が挙げられる。
ジアミン成分としては、これらの他、ポリアミドポリアミン〔ジカルボン酸(ダイマー酸など)と過剰の(酸1モル当り2モル以上の)ポリアミン類(上記アルキレンジアミン,ポリアルキレンポリアミンなど)との縮合により得られる低分子量ポリアミドポリアミンなど〕、ポリエーテルポリアミン〔ポリエーテルポリオール(ポリアルキレングリコールなど)のシアノエチル化物の水素化物など〕等が挙げられる。
<非晶質ポリエステルE>
非晶質ポリエステルEは、Tgが40℃を超え70℃未満であることが好ましい。40℃を下回ると低音定着性は得られるが、トナーとしての熱特性が下がりすぎてしまうために保存安定性を悪化させるために好ましくない。70℃を超える場合、保存安定性は発現しうるが、低温定着性を悪化させるために好ましくない。
本発明で、非晶質性ポリエステル樹脂Eとしては、非晶質の未変性ポリエステル樹脂が好ましく用いられる。
非晶質性ポリエステルEに用いられるアルコール成分としては、2価のアルコール(ジオール)、具体的には、炭素数2〜36の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−ブチレングリコール及び1,6−ヘキサンジオールなど);炭素数4〜36の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及びポリブチレングリコールなど);炭素数6〜36の脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール及び水素添加ビスフェノールAなど);上記脂環式ジオールの炭素数2〜4のアルキレンオキシド〔エチレンオキシド(以下EOと略記する)、プロピレンオキシド(以下POと略記する)及びブチレンオキシド(以下BOと略記する)など〕付加物(付加モル数1〜30);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF及びビスフェノールSなど)の炭素数2〜4のアルキレンオキシド(EO、PO及びBOなど)付加物(付加モル数2〜30)などが挙げられる。
また、前記の2価のジオールに加えて3価以上(3〜8価またはそれ以上)のアルコール成分を含有してもよく、具体的には、炭素数3〜36の3〜8価またはそれ以上の脂肪族多価アルコール(アルカンポリオール及びその分子内もしくは分子間脱水物、例えば、グリセリン、トリエチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、ポリグリセリン、及びジペンタエリスリトール;糖類及びその誘導体、例えば庶糖及びメチルグルコシド;など);上記脂肪族多価アルコールの炭素数2〜4のアルキレンオキシド(EO、PO及びBOなど)付加物(付加モル数1〜30);トリスフェノール類(トリスフェノールPAなど)の炭素数2〜4のアルキレンオキシド(EO、PO及びBOなど)付加物(付加モル数2〜30);ノボラック樹脂(フェノールノボラック及びクレゾールノボラックなど:平均重合度3〜60)の炭素数2〜4のアルキレンオキシド(EO、PO、BOなど)付加物(付加モル数2〜30)などが挙げられる。
非晶質性ポリエステルEに用いられるカルボン酸成分としては、2価のカルボン酸(ジカルボン酸)、具体的には、炭素数4〜36のアルカンジカルボン酸(コハク酸、アピジン酸、及びセバシン酸など)及びアルケニルコハク酸(ドデセニルコハク酸など);炭素数4〜36の脂環式ジカルボン酸〔ダイマー酸(2量化リノール酸)など〕;炭素数4〜36のアルケンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、及びメサコン酸など);炭素数8〜36の芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸またはこれらの誘導体、及びナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケンジカルボン酸、及び炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。なお、ポリカルボン酸としては、上述のものの酸無水物または低級アルキル(炭素数1〜4)エステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてもよい。
また、前記の2価のカルボン酸に加えて3価以上(3〜6価またはそれ以上)のカルボン酸成分を含有してもよく、具体的には、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など);不飽和カルボン酸のビニル重合体[数平均分子量(以下「Mn」と記載する。測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による):450〜10000](スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/アクリル酸共重合体、α−オレフィン/マレイン酸共重合体、スチレン/フマル酸共重合体など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸であり、とくに、好ましいものはトリメリット酸、及びピロメリット酸である。なお、3価以上のポリカルボン酸としては、上述のものの酸無水物又は低級アルキル(炭素数1〜4)エステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてもよい。
したがって、上記非反応性末端を有する非線状の非晶質性ポリエステル樹脂Dと線状の非晶質性ポリエステルEとを主要な結着樹脂として用いてトナーを製造する。
トナーの製造方法は、結着樹脂を着色剤などと共に溶融混練した後、微粉砕し、さらに分級する混練粉砕法が用いられている。また、水相等の溶媒中で造粒することによりトナーの製造方法は、懸濁重合法や乳化重合凝集法などにより得られるトナーがある。例えば、懸濁重合法は、モノマー、重合開始剤、着色剤、離型剤等を、分散安定剤を含む水相中に攪拌しながら加えて油滴を形成させ、その後、昇温して重合反応を行わせることにより、トナー粒子を得る方法である。また、乳化重合凝集法は、例えば、ポリエステル樹脂を結着樹脂として使用し、水相中で乳化分散した後、脱溶剤して得られた微粒子と、着色剤、離型剤(ワックス)等を水相中で分散させて形成した分散体とを凝集させ、加熱融着させることによりトナー粒子を製造する。本発明のトナーは、このトナー用樹脂を用いることで、その製造方法はいずれであっても良い。
<樹脂微粒子A>
前記樹脂微粒子Aとしては、体積平均粒径10nm〜500nmであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記樹脂微粒子A用の樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の樹脂を適宜選択することができるが、前記トナー母体粒子を形成する前記結着樹脂と非相溶性であることが好ましい。また、水系媒体中で水性分散液を形成し得る樹脂であることが好ましい。そのような前記樹脂微粒子A用の樹脂としては、例えば、スチレン重合体、アクリル酸エステル重合体、メタクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体などが挙げられる。また、スチレン−その他の樹脂との共重合体としては、スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などが挙げられる。これらの中でも、スチレン重合体、アクリル酸エステル重合体、メタクリル酸エステル重合体、及びそれらの組合せが好ましい。
前記樹脂微粒子Aとしては、スチレン重合体、アクリル酸エステル重合体、及びメタクリル酸エステル重合体の少なくともいずれかを含む架橋樹脂の微粒子であることが好ましい。
前記樹脂微粒子Aの体積平均粒径としては、10nm〜500nmであり、50nm〜100nmが好ましい。前記体積平均粒径が10nm未満であると、スペーサ効果が十分に得られないためトナー粒子の非静電的付着力を低減することができず、さらに、高速機のように経時での機械的ストレスの大きい場合には、トナーの表面に樹脂微粒子Aや外添剤が埋没しやすくなり、長期に渡り十分な転写効率を維持することができない恐れがある。前記体積平均粒径が500nmを超えると、トナーの流動性が悪くなることや被覆層が厚くなることによりトナーの低温定着性が阻害される恐れがある。
前記樹脂微粒子Aのガラス転移温度(TgA)としては、50℃〜100℃が好ましく、65℃〜85℃がより好ましい。
前記TgBが、50℃未満であると、トナーの保存温度帯での十分な耐熱保存性が得られず、トナー粒子同士の凝集が発生してしまうことがあり、100℃を超えると、耐熱保存性が発現できるもののトナーの低温定着性を阻害する場合がある。
樹脂微粒子Aの添加量は、その余の樹脂微粒子B、樹脂微粒子Cの添加量にもよるが、トナーに対して、0.5質量%〜5質量%が好ましく、1質量%〜4質量%がより好ましい。前記添加量が、0.5質量%未満であると、スペーサ効果が十分に得られないためトナー粒子の非静電的付着力を低減することができないことがあり、5質量%を超えると、トナーの流動性が悪くなり、均一転写性を阻害したり、微粒子がトナーに充分固定化できずに離脱しやすくなり、キャリアや感光体などに付着し、感光体などを汚染してしまう恐れがある。
一般に、現像機に充填されたトナーは、主に現像機内部での機械的ストレスによってトナー表面の樹脂微粒子がトナーの内部に埋め込まれたり、トナー粒子本体の表面の凹部に移動したりして、付着力の低減効果が失われる。また、外添剤が同様のストレスにさらされることによってトナー内部に埋没し、トナーの付着力が増大する。
しかし、本発明の製造方法によるトナーは、樹脂微粒子Aが比較的大きくトナー粒子本体に埋没しにくく、また、架橋され比較的硬いため、現像器内での機械的ストレスによってトナー粒子表面で変形することなく、スペーサ効果も保つため外添剤の埋没も防止し、上述の付着力維持に適している。
また、前記樹脂微粒子Aは、前記アニオン性界面活性剤を含む水系媒体中で凝集体を生成する性質を有すことが好ましい。本発明の製造方法において、乳化工程で乳化前の水系媒体、又は乳化後の乳化乃至分散液に前記樹脂微粒子Aが添加された時に、前記樹脂微粒子Bがトナー材料の液滴に付着せずに独立して安定に存在することは好ましくない。前記アニオン性界面活性剤を含む水系媒体中で樹脂微粒子Aが凝集体を作る性質を有すことによって、乳化時又は乳化後に水相側に存在していた樹脂微粒子Aがトナー材料の液滴表面に移動し、容易にトナー材料の液滴表面に付着することができる。すなわち、前記アニオン性界面活性剤を含む水系媒体中では、前記樹脂微粒子Aが不安定で、通常であれば凝集してしまうところ、トナー材料の液滴があるとトナー材料の液滴との引力が強い場合、異種粒子の複合体が形成される。
[樹脂微粒子Aの調製方法]
前述のとおり、前記樹脂微粒子Aは、アニオン性界面活性剤を含む水系媒体中で凝集体を生成する性質を有すことが、トナー材料の液滴表面に付着しやすくなる点で好ましい。
そのような性質を有する樹脂微粒子Bは、ノニオン界面活性剤や両性界面活性剤、カチオン界面活性剤の存在下で、樹脂微粒子Aの調整を行ったり、樹脂微粒子A用の樹脂として、アミン基、アンモニウム塩基などのカチオン性基を導入した樹脂を用いることによって調製できる。
−カチオン界面活性剤−
前記カチオン界面活性剤としては、例えば、アミン塩型界面活性剤、四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤などが挙げられる。前記アミン塩型界面活性剤としては、例えば、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、イミダゾリンなどが挙げられる。前記四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤としては、例えば、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などが挙げられる。前記四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤の中でも、フルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級又は三級アミン酸、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10個)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩等の脂肪族四級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩などが好ましい。
前記カチオン界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−121(旭硝子株式会社製);フロラードFC−135(住友3M株式会社製);ユニダインDS−202(ダイキン工業株式会社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ株式会社製);エクトップEF−132(ト−ケムプロダクツ株式会社製);フタージェントF−300(ネオス株式会社製)などが挙げられる。
−ノニオン界面活性剤−
前記ノニオン界面活性剤としては、例えば、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などが挙げられる。
−両性界面活性剤−
前記両性界面活性剤としては、例えば、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、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどが挙げられる。
本発明のトナーにおいて、前記樹脂微粒子Aのガラス転移温度(TgA)は、前記結着樹脂のガラス転移温度(Tg core)よりも高い。この時、TgAがTg core よりも高くないと、トナーの耐熱保存性を向上させる効果が得られない。
前記樹脂微粒子Aのガラス転移温度(TgA)と前記結着樹脂のガラス転移温度(Tg core)との差(TgA−Tg core)としては、30℃〜70℃が好ましく、45℃〜60℃がより好ましい。
前記TgA−Tg coreが、30℃未満であると、低温定着性を発現させる結着樹脂のガラス転移温度を十分に低くできない、或いは、耐熱保存性を発現させる樹脂微粒子Bのガラス転移温度を十分に高くできないことがあり、よって、トナーの低温定着性と耐熱保存性の両立は困難となる。前記TgA−Tg coreが、70℃を超えると、樹脂微粒子Bの溶融粘性が高くなりすぎることからトナーの低温定着性を阻害する場合がある。
<樹脂微粒子B>
前記樹脂微粒子Bとしては、体積平均粒径5nm〜50nmであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
そのような前記樹脂微粒子B用の樹脂としては、例えば、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、微細な球状の樹脂微粒子の水性分散液が得られ易い点で、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂が好ましく、ビニル樹脂がより好ましい。
前記ビニル樹脂としては、ビニルモノマーを単独重合又は共重合したポリマーであり、例えば、スチレン重合体、アクリル酸エステル重合体、メタクリル酸エステル重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体などが挙げられる。
これらの中でも、スチレン重合体、アクリル酸エステル重合体、メタクリル酸エステル重合体、及びそれらの組合せが好ましい。
前記樹脂微粒子Bは、スチレン重合体、アクリル酸エステル重合体、及びメタクリル酸エステル重合体の少なくともいずれかを含む架橋樹脂の微粒子であることが好ましい。
前記樹脂微粒子Bの体積平均粒径としては、5nm〜50nmであり、10nm〜25nmであることが好ましい。
前記体積平均粒径及び粒度分布は、例えば、SEM、TEM、光散乱法などによって測定できる。これらの中でも、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所製LA−920)を用いたレーザ散乱測定法によって測定することが好ましく、測定レンジに入るように適切な濃度に試料を希釈して測定すればよい。
前記樹脂微粒子Bのガラス転移温度(TgB)としては、40℃〜200℃が好ましく、45℃〜80℃がより好ましい。
前記TgBが40℃未満であると、トナーの保存温度域でトナー表面の樹脂微粒子Bが軟化しトナー同士の融着による凝集体が形成される恐れがある。また、前記TgBが200℃を超えると、トナー表面が硬くなりすぎるため、加熱定着時にトナーが十分に溶融しないことから定着性が悪化することがある。
前記樹脂微粒子Bの重量平均分子量(Mw)としては、10,000〜800,000が好ましく、10000〜450,000がより好ましい。
前記重量平均分子量が10,000未満であると、有機溶媒や水系媒体中で膨潤しやすくなることから、トナー母体粒子表面に固定化する際に凝集体が形成され、トナー母体粒子表面の表層としての樹脂微粒子Bからなる層の形成が阻害され、樹脂微粒子Aの機械的ストレスによる埋没や移動を防止する効果が十分に得られないことがある。また、前記重量平均分子量が800,000を超えると、トナー表面が硬くなりすぎるため、加熱定着時にトナーが十分に溶融しないことから定着性が悪化することがある。
前記樹脂微粒子Bは、本発明のトナーの製造方法における前記水系媒体がアニオン性界面活性剤を含む場合に、樹脂微粒子Bを凝集させないため、アニオン性を有することが好ましい。これにより、トナー材料を含む液滴の最外殻に吸着し、液滴同士の合一を抑える効果があり、トナーの粒度分布を制御することができる。さらに、トナーの負帯電性を与えることもできる。これらの効果を発揮するために、樹脂微粒子Bは、樹脂微粒子Aより小さくし、体積平均粒径5nm〜50nmと設定される。
アニオン性を有する樹脂微粒子Bは、後に述べる樹脂微粒子Bの調製方法においてアニオン性界面活性剤を用いたり、樹脂中にカルボン酸基、スルホン酸基などのアニオン性基を導入することによって作製することができる。
−アニオン性界面活性剤−
樹脂微粒子Bの調製に用いるアニオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキルジアリールエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸塩、ナフタレンスルホン酸フォルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル塩、グリセリールボレイト脂肪酸エステルなどが挙げられる。
[樹脂微粒子Bの調製方法]
樹脂微粒子Bは、目的に応じて適宜選択した公知の方法に従って、樹脂微粒子B用の樹脂を構成するモノマー、オリゴマーなどの前駆体を重合させることにより得ることができるが、樹脂微粒子Bの水性分散液として得ることが好ましい。樹脂微粒子Bの水性分散液の調製方法としては、例えば、以下の方法が好適に挙げられる。
(1)ビニル樹脂の場合、ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法から選択されるいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子Bの水性分散液を製造する方法。
(2)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加ないし縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂微粒子Bの水性分散液を製造する方法。
(3)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加ないし縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましい。加熱により液状化してもよい)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法。
(4)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を機械回転式、ジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂微粒子Bを得た後、適当な分散剤の存在下、水中に分散させる方法。
(5)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子Bを得た後、該樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させる方法。
(6)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、又は予め溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子Bを析出させ、次に溶剤を除去して樹脂微粒子を得た後、樹脂微粒子Bを適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法。
(7)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は減圧等によって溶剤を除去する方法
(8)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法。
[樹脂微粒子C]
前記樹脂微粒子Cの体積平均粒径としては、40nm〜150nmであり、80nm〜120nmが好ましい。
前記体積平均粒径及び粒度分布は、例えば、SEM、TEM、光散乱法などによって測定できる。これらの中でも、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所製LA−920)を用いたレーザ散乱測定法によって測定することが好ましく、測定レンジに入るように適切な濃度に試料を希釈して測定すればよい。
前記樹脂微粒子Cのガラス転移温度(TgC)としては、50℃〜200℃が好ましく、55℃〜80℃がより好ましい。
前記TgCが50℃未満であると、トナーの保存温度域でトナー表面の樹脂微粒子Cが軟化しトナー同士の融着による凝集体が形成される恐れがある。また、前記TgCが200℃を超えると、トナー表面が硬くなりすぎるため、加熱定着時にトナーが十分に溶融しないことから定着性が悪化することがある。
前記樹脂微粒子Cの重量平均分子量(Mw)としては、10,000〜800,000が好ましく、10000〜450,000がより好ましい。
本発明のトナーの製造工程において、前記樹脂微粒子Cは、前記トナー母体粒子表面に付着した前記樹脂微粒子A、Bの外側に付着する。
前記樹脂微粒子Cは、本発明のトナーの製造方法における前記水系媒体がアニオン性界面活性剤を含む場合に、樹脂微粒子Cを凝集させないため、アニオン性を有することが好ましい。これにより、トナー材料を含む液滴の最外殻に吸着し、液滴同士の合一を抑える効果があり、トナーの粒度分布を制御することができる。さらに、トナーの負帯電性を与えることもできる。
アニオン性を有する樹脂微粒子Cは、後に述べる樹脂微粒子Cの調製方法においてアニオン性界面活性剤を用いたり、樹脂中にカルボン酸基、スルホン酸基などのアニオン性基を導入することによって作製することができる。
−アニオン性界面活性剤−
樹脂微粒子Cの調製に用いるアニオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキルジアリールエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸塩、ナフタレンスルホン酸フォルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル塩、グリセリールボレイト脂肪酸エステルなどが挙げられる。
[樹脂微粒子Cの調製方法]
樹脂微粒子Cは、目的に応じて適宜選択した公知の方法に従って、樹脂微粒子C用の樹脂を構成するモノマー、オリゴマーなどの前駆体を重合させることにより得ることができるが、樹脂微粒子Cの水性分散液として得ることが好ましい。樹脂微粒子Cの水性分散液の調製方法としては、例えば、以下の方法が好適に挙げられる。
(1)ビニル樹脂の場合、ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法から選択されるいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子Cの水性分散液を製造する方法。
(2)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加ないし縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂微粒子Cの水性分散液を製造する方法。
(3)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加ないし縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましい。加熱により液状化してもよい)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法。
(4)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を機械回転式、ジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂微粒子Cを得た後、適当な分散剤の存在下、水中に分散させる方法。
(5)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子Cを得た後、該樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させる方法。
(6)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、又は予め溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子Cを析出させ、次に溶剤を除去して樹脂微粒子を得た後、樹脂微粒子Cを適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法。
(7)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は減圧等によって溶剤を除去する方法
(8)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法。
<結晶性ポリエステル>
前記結晶性樹脂は、高い結晶性をもつために、定着開始温度付近において急激な粘度低下を示す熱溶融特性を示す。このような特性を有する前記結晶性樹脂を前記トナーに用いることで、溶融開始温度直前までは結晶性による耐熱保存性がよく、溶融開始温度では急激な粘度低下(シャープメルト性)を起こし定着することから、良好な耐熱保存性と低温定着性とを兼ね備えたトナーが得られる。また、離型幅(定着下限温度とホットオフセット発生温度との差)についても、良好な結果を示す。
前記結晶性樹脂は、多価アルコール成分と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸成分とを用いて得られる。
なお、本発明において結晶性樹脂とは、上記のごとく、多価アルコール成分と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸成分とを用いて得られるものを指す。
−多価アルコール成分−
前記多価アルコール成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオール、3価以上のアルコールが挙げられる。
前記ジオールとしては、例えば、飽和脂肪族ジオールが挙げられる。前記飽和脂肪族ジオールとしては、直鎖型飽和脂肪族ジオール、分岐型飽和脂肪族ジオールが挙げられるが、これらの中でも、直鎖型飽和脂肪族ジオールが好ましく、炭素数が4〜12である直鎖型飽和脂肪族ジオールがより好ましい。前記飽和脂肪族ジオールが分岐型であると、結晶性樹脂の結晶性が低下し、融点が低下してしまうことがある。また、主鎖部分の炭素数が4未満であると、芳香族ジカルボン酸と縮重合させる場合に、融解温度が高くなり、低温定着が困難となることがある。一方、炭素数が12を超えると、実用上の材料の入手が困難となる。炭素数としては12以下であることがより好ましい。
前記飽和脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、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、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、前記結晶性樹脂の結晶性が高く、シャープメルト性に優れる点で、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールが好ましい。
前記3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−多価カルボン酸成分−
前記多価カルボン酸成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2価のカルボン酸、3価以上のカルボン酸が挙げられる。
前記2価のカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸;などが挙げられ、さらに、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられる。
前記3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。
また、多価カルボン酸成分としては、前記飽和脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸成分が含まれていてもよい。さらに、前記飽和脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、2重結合を持つジカルボン酸成分を含有してもよい。
これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記結晶性樹脂としては、飽和脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位と、飽和脂肪族ジオールに由来する構成単位とを有することが、結晶性が高く、シャープメルト性に優れることから、優れた低温定着性を発揮できる点で好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂の融点は、60℃を超え80℃未満であることが好ましい。前記融点が60℃以下の場合、結晶性樹脂が定温で溶融しやすく、トナーの耐熱保存性が悪化し、80℃以上の場合、定着時の加温による結晶性樹脂の溶融が不十分で、低温定着性が悪化する。
前記融点は、示差走査熱量計(DSC)測定におけるDSCチャートの吸熱ピーク値により測定することができる。
このほかに、本発明のトナーは以下の材料を含むことがある。本発明のトナーは、結着樹脂と着色剤と共に混合又は重合され、本発明のトナーとすることができる。必要により、さらに荷電制御剤、離型剤及び流動化剤等を含有させることもできる。
着色剤としては、トナー用着色剤として使用されている染料、顔料等のすべてを使用することができる。具体的には、カーボンブラック、鉄黒、スーダンブラックSM、ファーストイエローG、ベンジジンイエロー、ソルベントイエロー(21,77,114など)、ピグメントイエロー(12,14,17,83など)、インドファーストオレンジ、イルガシンレッド、パラニトアニリンレッド、トルイジンレッド、ソルベントレッド(17,49,128,5,13,22,48・2など)、ディスパースレッド、カーミンFB、ピグメントオレンジR、レーキレッド2G、ローダミンFB、ローダミンBレーキ、メチルバイオレットBレーキ、フタロシアニンブルー、ソルベントブルー(25,94,60,15・3など)、ピグメントブルー、ブリリアントグリーン、フタロシアニングリーン、オイルイエローGG、カヤセットYG、オラゾールブラウンB及びオイルピンクOP等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。また、必要により磁性粉(鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属の粉末もしくはマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の化合物)を着色剤としての機能を兼ねて含有させることができる。着色剤の含有量は、本発明のトナーバインダー100部に対して、好ましくは0.1〜40部、さらに好ましくは0.5〜10部である。なお、磁性粉を用いる場合は、好ましくは20〜150部、さらに好ましくは40〜120部である。上記、さらに以下において、部は重量部を意味する。
離型剤としては、軟化点が50〜170℃のものが好ましく、ポリオレフィンワックス、天然ワックス(例えばカルナウバワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス及びライスワックスなど)、炭素数30〜50の脂肪族アルコール(例えばトリアコンタノールなど)、炭素数30〜50の脂肪酸(例えばトリアコンタンカルボン酸など)及びこれらの混合物等が挙げられる。ポリオレフィンワックスとしては、オレフィン(例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ヘキセン、1−ドデセン、1−オクタデセン及びこれらの混合物等)の(共)重合体[(共)重合により得られるもの及び熱減成型ポリオレフィンを含む]、オレフィンの(共)重合体の酸素及び/又はオゾンによる酸化物、オレフィンの(共)重合体のマレイン酸変性物[例えばマレイン酸及びその誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル及びマレイン酸ジメチル等)変性物]、オレフィンと不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸及び無水マレイン酸等]及び/又は不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(アルキルの炭素数1〜18)エステル及びマレイン酸アルキル(アルキルの炭素数1〜18)エステル等]等との共重合体、及びポリメチレン(例えばサゾールワックス等のフィシャートロプシュワックスなど)、脂肪酸金属塩(ステアリン酸カルシウムなど)、脂肪酸エステル(ベヘニン酸ベヘニルなど)が挙げられる。
荷電制御剤としては、ニグロシン染料、3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体、4級アンモニウム塩基含有ポリマー、含金属アゾ染料、銅フタロシアニン染料、サリチル酸金属塩、ベンジル酸のホウ素錯体、スルホン酸基含有ポリマー、含フッ素系ポリマー、ハロゲン置換芳香環含有ポリマー、サリチル酸のアルキル誘導体の金属錯体、セチルトリメチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。
流動化剤としては、コロイダルシリカ、アルミナ粉末、酸化チタン粉末、炭酸カルシウム粉末、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、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、炭酸バリウム等が挙げられる。
トナー化するときの組成比は、トナー重量に基づき(以下の段落の%は重量%である。)、本発明のトナーバインダーが、好ましくは30〜97%、さらに好ましくは40〜95%、とくに好ましくは45〜92%;着色剤が、好ましくは0.05〜60%、さらに好ましくは0.1〜55%、とくに好ましくは0.5〜50%;添加剤のうち、離型剤が、好ましくは0〜30%、さらに好ましくは0.5〜20%、とくに好ましくは1〜10%;荷電制御剤が、好ましくは0〜20%、さらに好ましくは0.1〜10%、とくに好ましくは0.5〜7.5%;流動化剤が、好ましくは0〜10%、さらに好ましくは0〜5%、とくに好ましくは0.1〜4%である。また、添加剤の合計含有量は、好ましくは3〜70%、さらに好ましくは4〜58%、とくに好ましくは5〜50%である。
トナーの組成比が上記の範囲であることで帯電性が良好なものを容易に得ることができる。
本発明のトナーは、上述したように混練粉砕法、乳化転相法、重合法等の従来公知のいずれの方法により得られたものであってもよい。例えば、混練粉砕法によりトナーを得る場合、流動化剤を除くトナーを構成する成分を乾式ブレンドした後、溶融混練し、その後粗粉砕し、最終的にジェットミル粉砕機等を用いて微粒化して、さらに分級することにより、体積平均粒径(D50)が好ましくは5〜20μmの微粒子とした後、流動化剤を混合して製造することができる。なお、粒径(D50)はコールターカウンター[例えば、商品名:マルチサイザーIII(コールター社製)]を用いて測定される。
乳化転相法によりトナーを得る場合、流動化剤を除くトナーを構成する成分を有機溶剤に溶解又は分散後、水を添加する等によりエマルジョン化し、ついで分離、分級して製造することができる。また、特開2002−284881号公報に記載の有機微粒子を用いる方法により製造してもよい。トナーの体積平均粒径は、3〜15μmが好ましい。
トナーは、必要に応じて、キャリア粒子(鉄粉、ガラスビーズ、ニッケル粉、フェライト、マグネタイト及び樹脂(アクリル樹脂及びシリコーン樹脂等)により表面をコーティングしたフェライト等)と混合して、電気的潜像の現像剤として用いることができる。また、キャリア粒子のかわりに、帯電ブレード等と摩擦させて、電気的潜像を形成させることもできる。
そして、電気的潜像は、公知の熱ロール定着方法等によって、支持体(紙及びポリエステルフィルム等)に定着される。
[本発明のトナーの製造方法]
本発明のトナーの製造方法においては、特に限定されないが、例えば、少なくとも結着樹脂を含むトナー材料を溶解又は分散してなる有機溶媒の溶解又は分散液を、水系媒体中に乳化乃至分散させた乳化乃至分散液から有機溶媒を除去して作製することができる。好ましくは、非晶質ポリエステル又は非晶質ポリエステル前駆体と着色剤とを主成分としたトナー材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて形成した溶解物又は分散物を、スチレン/アクリル樹脂微粒子及びアクリル樹脂微粒子を含む水系媒体中で乳化乃至分散させて乳化乃至分散液を調製し、造粒し、乳化乃至分散したトナー材料を含むトナー前駆体にアクリル樹脂微粒子を付着させた後に有機溶媒を除去し、トナー粒子を形成した後に該トナー粒子を含む水を加熱処理することにより所望のトナーを製造する。より好ましくは、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを含むトナー材料の溶解ないし分散液を、水系媒体中に乳化ないし分散させ、水系媒体中で活性水素基含有化合物と、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを反応させた接着性基材を含むトナー前駆体粒子を生成させて、アクリル樹脂微粒子を付着させることにより所望のトナーを製造する。
(トナー材料の溶解ないし分散液)
トナー材料の溶解ないし分散液は、トナー材料を溶媒に溶解ないし分散させて調製する。
トナー材料としては、トナーを形成可能である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、非晶質ポリエステルもしくは活性水素基含有化合物、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)と着色剤を含み、さらに必要に応じて、離型剤、帯電制御剤等の上記その他の成分を含んでいてもよい。トナー材料の溶解ないし分散液は、トナー材料を有機溶媒に溶解ないし分散させて調製することが好ましい。なお、有機溶媒は、トナーの造粒時ないし造粒後に除去することが好ましい。
(有機溶媒)
トナー材料を溶解ないし分散する有機溶媒としては、トナー材料を溶解ないし分散可能な溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナーの造粒時ないし造粒後の除去の容易性の点で沸点が150℃未満のものが好ましく、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等を用いることができる。また、エステル系溶剤が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。有機溶媒の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー材料100質量部に対し40〜300質量部が好ましく、60〜140質量部がより好ましく、80〜120質量部がさらに好ましい。なお、トナー材料の溶解ないし分散液の調製は、有機溶媒中に、活性水素基含有化合物、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体、未変性ポリエステル樹脂、離型剤、着色剤、帯電制御剤、等のトナー材料を、溶解ないし分散させることにより行うことができる。また、トナー材料の中で、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)以外の成分は、後述する水系媒体の調製において、水系媒体中に添加混合してもよいし、あるいは、トナー材料の溶解ないし分散液を水系媒体に添加する際に、溶解ないし分散液と共に水系媒体に添加してもよい。
(水系媒体)
水系媒体としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水、水と混和可能な溶剤、これらの混合物、などを用いることができるが、これらの中でも、水が特に好ましい。水と混和可能な溶剤としては、水と混和可能であれば特に制限はなく、例えば、アルコール、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、低級ケトン類、などを用いることができる。アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。また、低級ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
水系媒体の調製は、例えば、アニオン性界面活性剤の存在下でスチレン/アクリル樹脂微粒子を水系媒体に分散させることにより行う。アニオン性界面活性剤とスチレン/アクリル樹脂微粒子の水系媒体中への添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、それぞれ0.5〜10質量%が好ましい。アクリル樹脂微粒子は、その後水系媒体に加えられる。アクリル樹脂微粒子がアニオン性界面活性剤と凝集性を有す場合は、水系媒体を乳化前に高速せん断分散機にて分散させておくことが好ましい。
(乳化ないし分散)
トナー材料の溶解ないし分散液の水系媒体中への乳化ないし分散は、トナー材料の溶解ないし分散液を水系媒体中で攪拌しながら分散させることが好ましい。分散の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の分散機などを用いて行うことができる。分散機としては、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機などが挙げられる。このトナーの製造方法においては、乳化ないし分散の際、活性水素基含有化合物と、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と、を伸長反応ないし架橋反応させると、接着性基材が生成する。アクリル樹脂微粒子は乳化中または乳化後に水系媒体に加えても良い。高速せん断分散機にて分散させながら行うか乳化後低速攪拌に切り替えて添加するか適宜トナーへのアクリル樹脂微粒子の付着性、固定化状況を見ながら行われる。
(有機溶媒の除去)
乳化ないし分散により得られた乳化スラリーから、有機溶媒を除去する。有機溶媒の除去は、(1)反応系全体を徐々に昇温させて、油滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法、(2)乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、油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、併せて水系分散剤を蒸発除去する方法、等が挙げられる。有機溶媒の除去が行われるとトナー粒子が形成される。
(洗浄)
有機溶媒を除去しトナー粒子を形成した後、形成されたトナー粒子に対しイオン交換水で洗浄を行い、所望の伝導度を有する分散液を作成する。
(加熱処理)
前記分散液を加熱処理する。加熱処理は、(1)静止状態で加熱処理する方法、(2)攪拌下で加熱処理する方法、等が挙げられ、加熱処理が行われると表面が平滑なトナー粒子が形成される。また、加熱処理はトナー粒子がイオン交換水で分散されている場合は、洗浄前に実施しても洗浄後に実施しても良い。
(乾燥)
形成されたトナー粒子に対し乾燥等を行い、さらにその後、所望により分級等を行う。
該分級は、例えば、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ことにより行う。なお、乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行ってもよい。
こうして得られたトナー粒子を、着色剤、離型剤、帯電制御剤等の粒子と共に混合したり、さらに機械的衝撃力を印加したりすることにより、トナー粒子の表面から離型剤等の粒子が脱離するのを防止することができる。機械的衝撃力を印加する方法としては、例えば、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し加速させて粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法、等が挙げられる。この方法に用いる装置としては、例えば、オングミル(ホソカワミクロン株式会社製)、I式ミル(日本ニューマチック株式会社製)を改造して粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所株式会社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業株式会社製)、自動乳鉢、等が挙げられる。
以下、本発明を実施例及び比較例に基いてさらに詳細かつ具体的に説明するが、これら諸例は、本発明の本質について理解を容易ならしめるためのものであって、本発明の範囲を制限するためのものではない。以下の説明中、「部」、「%」は、別段の断りないとき「重量部」、「重量%」を表わす。
<樹脂微粒子Aの調製>
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)16部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[スチレン/アクリル樹脂微粒子分散液A1]を得た。
[スチレン/アクリル樹脂微粒子分散液A1]の体積平均粒径(堀場製作所製 LA−920で測定)は14nm、酸価は45mgKOH/g、分子量Mwは300,000、Tgは60℃、T1/2は170℃であった。
<樹脂微粒子Bの調製>
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム(カチオンDS、花王製)10部、メタクリル酸メチル176部、アクリル酸ブチル18部、過硫酸アンモニウム1部、エチレングリコールジメタクリレート2部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度65℃まで昇温し10時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(メタクリル酸メチル)の水性分散液[アクリル樹脂微粒子分散液B1]を得た。[アクリル樹脂微粒子B1]の体積平均粒径(堀場製作所製 LA−920で測定)は35nm、酸価は2mgKOH/g、分子量Mwは30,000、Tgは82℃、T1/2は139℃であった。
<樹脂微粒子Cの調整>
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム(カチオンDS、花王製)10部、メタクリル酸メチル160部、アクリル酸ブチル34部、過硫酸アンモニウム1部、エチレングリコールジメタクリレート1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度65℃まで昇温し10時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(メタクリル酸メチル)の水性分散液[アクリル樹脂微粒子分散液C1]を得た。[アクリル樹脂微粒子C1]の体積平均粒径(堀場製作所製 LA−920で測定)は72nm、酸価は2mgKOH/g、分子量Mwは32,000、Tgは81℃、T1/2は135℃であった。
<非晶質ポリエステルDの合成>
(非晶質ポリエステルD1の合成)
冷却管、撹拌機及び窒索導入管の付いた反応容器中に、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、イソフタル酸、アジピン酸、無水トリメリット酸を水酸基とカルボキシル基のモル比であるOH/COOHを1.5とし、ジオール成分の構成は3−メチル−1,5−ペンタンジオールを100mol%、ジカルボン酸成分の構成がイソフタル酸40mol%、アジピン酸60mol%、全モノマー中における無水トリメリット酸の量が1mol%となる様に、チタンテトライソプロポキシド(1000ppm対樹脂成分)とともに投入した。その後、4時間程度で200℃まで昇温し、ついで、二時間かけて230℃に昇温し、流出水がなくなるまで反応を行った。その後さらに、10mmHg〜15mmHgの減圧で5時間反応し中間体ポリエステルを得た。次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、中間体ポリエステルとイソホロンジイソシアネートをモル比2.0で投入し、酢酸エチルで50%となるように希釈後、200℃で5時間反応させ、プレポリマーC1を得た。
また得られたプレポリマーを加熱装置、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中で撹拌下に、プレポリマー中のイソシアネート量に対して[ケチミン化合物1]のアミン量が等モルになる量を滴下していき、45℃10H撹拌後プレポリマー伸長物を取り出した。
得られたプレポリマー伸長物を残酢酸エチル量が100ppm以下になるまで50℃で減圧乾燥させ、非晶質ポリエステル樹脂D1を得た。非晶質ポリエステルD1の分子量Mwは150000、Tgは−40℃であった。
(非晶質ポリエステルD2の合成)
同様の方法で、3−メチル−1,5−ペンタンジオールを100mol%、ジカルボン酸成分の構成がイソフタル酸100mol%とした非晶質ポリエステルD2を合成した。D2の分子量Mwは110000、Tgは5℃であった。
(非晶質ポリエステルD3の合成)
また同様方法で、3−メチル−1,5−ペンタンジオールを100mol%、ジカルボン酸成分の構成がデカン二酸100mol%とした非晶質ポリエステルD3を合成した。
D3の分子量Mwは100000、Tgは−65℃であった。
<非晶質ポリエステルEの合成>
(非晶質ポリエステルE1の合成)
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した四つ口フラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物をモル比で85/15、イソフタル酸とアジピン酸をモル比で80/20とし、水酸基とカルボキシル基のモル比であるOH/COOHを1.3で仕込み、500ppmのチタンテトライソプロポキシドと共に常圧で230℃で8時間反応し、さらに10mmHg〜15mmHgの減圧で4時間反応後、反応容器に無水トリメリット酸を全樹脂成分に対して1mol%になるよう入れ、180℃、常圧で3時間反応し、非晶質ポリエステル樹脂E1を得た。非晶質ポリエステルE1の分子量Mwは5000、Tgは48℃であった。
(非晶質ポリエステルE2の合成)
同様の方法で、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド2モル付加物をモル比で100、イソフタル酸とアジピン酸をモル比で95/5とし、水酸基とカルボキシル基のモル比であるOH/COOHを1.15とした非晶質ポリエステルE2を合成した。E2の分子量Mwは8000、Tgは72℃であった。
(非晶質ポリエステルE3の合成)
また同様の方法で、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物をモル比で75/25、イソフタル酸とアジピン酸をモル比で65/35とし、水酸基とカルボキシル基のモル比であるOH/COOHを1.4とした非晶質ポリエステルE3を合成した。E3の分子量Mwは4000、Tgは38℃であった。
<結晶性ポリエステル樹脂の合成>
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5Lの四つ口フラスコに、水酸基とカルボキシル基のモル比であるOH/COOHを0.9とし、酸成分の構成比はドデカンニ酸100mol%、アルコール成分の構成比は1、6−ヘキサンジオール100mol%とし、500ppmのチタンテトライソプロポキシドと共に、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaの圧力にて2時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂を得た。分子量Mwは15000、Tgは70℃であった。
<マスターバッチ(MB)の調整>
水1000質量部、及びカーボンブラック(「Printex35」;デグサ社製、DBP吸油量=42ml/100g、pH=9.5)540質量部、及び前記未変性ポリエステル1100質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を二本ロールで150℃にて30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、マスターバッチを調製した。
<WAX分散液の作成>
撹拌棒及び温度計をセットした容器に離型剤としてエステルワックス50部、及び酢酸エチル450部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、分散を行ない[WAX分散液]を得た。
<結晶性ポリエステル分散液の作成>
撹拌棒及び温度計をセットした容器に結晶性ポリエステルを50部、及び酢酸エチル450部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、分散を行ない[結晶性ポリエステル分散液]を得た。
<トナーの製造>
評価に用いたトナーの具体的な作成例について説明する。本発明で用いるトナーは、これらの例に限定されるものではない。
[実施例1:トナーaの製造]
〜トナー材料相の調整〜
[WAX分散液]500部、[非晶質ポリエステルD1]300部、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]500部、[非晶質ポリエステルD2]700部、[マスターバッチ1]100部及び[ケチミン化合物1]2部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで60分間混合し、トナー材料の溶解乃至分散液を得た。
〜水系媒体相の調製〜
水990部、前記スチレン/アクリル樹脂微粒子分散液A1 83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48.5質量%の水溶液(「エレミノールMON−7」;三洋化成工業製)37質量部、及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、乳白色の液体(水相)を得た。さらにアクリル樹脂微粒子B1を166重量部加えた。光学顕微鏡で観察すると数百μmの凝集体が見られた。本水系媒体相をTK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数8000rpmで攪拌すると該凝集体がほぐれ、数μmの小凝集体に分散できることを光学顕微鏡によって確認した。したがってこの後行われるトナー材料の乳化工程においてもアクリル樹脂微粒子B1は分散してトナー材料成分の液滴に付着することが期待できた。このようにアクリル樹脂微粒子B1は凝集を生じるがせん断によってほぐれることがトナー表面に均一に付着させる上で重要である。
〜乳化乃至分散液の調製〜
前記水系媒体相150質量部を容器に入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数11000rpmで攪拌し、これに前記トナー材料の溶解乃至分散液100質量部を添加し、10分間混合して乳化乃至分散液(乳化スラリー)を調製した。
〜有機溶媒の除去〜
脱気用配管、攪拌機及び温度計をセットしたフラスコに、前記乳化スラリー100質量部を仕込み、攪拌周速20m/分で攪拌しながら30℃にて12時間減圧下、脱溶剤し脱溶剤スラリーとした。
〜洗浄〜
前記脱溶剤スラリー全量を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水300質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合、再分散(回転数11000rpmにて10分間)した後濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数11000rpmにて10分間)した後濾過する操作を3回行い、再分散したスラリーの伝導度が0.1μS/cm以上且つ10μS/cm以下になったところで洗浄スラリーとした。
〜加熱処理〜
攪拌機及び温度計をセットしたフラスコに、得られた洗浄スラリーを攪拌周速20m/分で攪拌しながら50℃で60分間攪拌下、加熱処理しトナー表面に付着した微粒子B1を固定化処理した後濾過した。
〜乾燥〜
得られた濾過ケーキを順風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子aを得た。
〜外添処理〜
トナー母体粒子aを100質量部に対して、平均粒径100nmの疎水性シリカ0.6質量部と、平均粒径20nmの酸化チタン1.0質量部と、平均粒径15nmの疎水性シリカ微粉体を0.8部とをヘンシェルミキサーにて混合し、トナーaを得た。
[実施例2:トナーbの製造]
実施例1の非晶質ポリエステルD1をD2に変えた以外は同様にしてトナーbを得た。
[実施例3:トナーcの製造]
実施例1の非晶質ポリエステルD1をD3に変えた以外は同様にしてトナーcを得た。
[実施例4:トナーdの製造]
実施例1の非晶質ポリエステルE1をE2に変えた以外は同様にしてトナーdを得た。
[実施例5:トナーeの製造]
実施例1の非晶質ポリエステルE1をE3に変えた以外は同様にしてトナーeを得た。
[実施例6:トナーfの製造]
実施例1から結晶性ポリエステルを除いた以外は同様にしてトナーfを得た。
[比較例1:トナーgの製造]
実施例1から樹脂微粒子A1を除いた以外は同様にしてトナーgを得た。
[比較例2:トナーhの製造]
実施例1から樹脂微粒子B1を除いた以外は同様にしてトナーhを試作したが、粒子が不安定であり、造粒不可能であった。
[比較例3:トナーiの製造]
実施例1から樹脂微粒子C1を除いた以外は同様にしてトナーiを得た。
[比較例5:トナーjの製造]
実施例1から樹脂微粒子A1、B1、C1を除いた以外は同様にして試作したが、粒子を作製することは困難であった。
(定着下限温度)
リコー製フルカラー複合機Imagio NeoC600Proの定着部を改造し、温度及び線速を調整可能にした定着装置を用いて、普通紙及び厚紙の転写紙(株式会社リコー製のタイプ6000<70W>及び複写印刷用紙<135>)にベタ画像で、0.85±0.1mg/cmのトナー付着量で定着評価した。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。
評価基準は、
◎:120℃未満
○:140℃未満120℃以上
△:160℃未満140℃以上
×:160℃以上
とした。
(耐熱保存性)
トナーを50℃で8時間保管した後、42メッシュの篩で2分間篩い、金網上の残存率を測定した。このとき、耐熱保存性が良好なトナー程、残存率は小さい。
なお、耐熱保存性の評価基準は以下のとおりとした。
◎:残存率が10%未満
○:残存率が10%以上20%未満
△:残存率が20%以上30%未満
×:残存率が30%以上
(帯電環境安定性)
リコー社製デジタルフルカラー複写機imagioColor2800を用いて、単色モードで7%画像面積の画像チャートを100,000枚ランニング出力する間に、1000枚ごとに現像剤を一部サンプリングしてブローオフ法により帯電量を測定して、帯電安定性を評価した。高温高湿環境帯電安定性評価は温度40℃、湿度90%の環境にて、低温低湿環境帯電安定性評価は温度10℃、湿度15%の環境にて実施した。
評価基準は、
◎:帯電量の変化が3μc/g未満
○:帯電量の変化が3μc/g以上5μc/g未満
△:帯電量の変化が5μc/g以上10μc/g未満
×:帯電量の変化が10μc/g以上
とした。
実施例1〜6、比較例1〜4で得られたトナーの評価結果を表1、表2に示す。
Figure 2013190720
Figure 2013190720
上記のとおり、実施例1から6では低温定着性、耐熱保存性、帯電環境安定性に優れたトナーが得られた。
比較例1は、樹脂微粒子Aが配合されていないため、樹脂微粒子B、Cだけではシェルによる被膜化が不十分であり、耐熱保存性が悪化したと考えられる。
比較例3は、最外層の樹脂微粒子Cが存在しないため、耐熱保存性が悪化し、帯電安定性も悪化した。このことから樹脂微粒子Cは帯電安定性にも影響を及ぼしていると考えられる。
比較例2、4では、トナー表面で粒子を安定化させている樹脂微粒子が存在しないため、造粒することができない。
特開平11−133665号公報 特開2002−287400号公報 特開2002−351143号公報 特許第2579150号公報 特開2001−158819号公報 特開2004−46095号公報 特開2007−271789号公報

Claims (11)

  1. 少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含み、コア/シェル構造を有するトナー粒子であって、前記シェルがスチレン/アクリル樹脂微粒子から成る層Aと、アクリル樹脂微粒子から成る層B、層Cを含み、前記シェル層Bの外側に前記シェル層A、最表面に前記シェル層Cを備えていることを特徴とするトナー。
  2. 昇温一回目のガラス転移温度が20℃を超え40℃未満であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. Tg1st−Tg2ndが10℃以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のトナー。
  4. 前記コアに結晶性樹脂をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のトナー。
  5. 前記樹脂微粒子層Aのための樹脂微粒子が、スチレン重合体、及びアクリル酸エステル重合体並びにメタクリル酸エステル重合体の少なくともいずれかを含む架橋樹脂の微粒子であり、且つガラス転移温度が、40℃を超え200℃未満である請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のトナー。
  6. 前記樹脂微粒子層Bが、アクリル酸エステル重合体及びメタクリル酸エステル重合体の少なくともいずれかを含む架橋樹脂の微粒子であり、且つガラス転移温度が、50℃を超え110℃未満である請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のトナー。
  7. 前記樹脂微粒子層Cが、アクリル酸エステル重合体、及びメタクリル酸エステル重合体の少なくともいずれかを含む架橋樹脂の微粒子であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のトナー。
  8. 前記結着樹脂として、二種の非晶質ポリエステルを含んで成り、非晶質ポリエステルの一方の樹脂Dはガラス転移温度が−60℃以上0℃未満であって、かつ分岐構造を有するポリエステルをウレア又はウレタン結合し得る官能基を変性したポリエステルであり、非晶質ポリエステルの他方の樹脂Eはガラス転移温度が40℃を超え70℃未満の未変性ポリエステルであることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のトナー。
  9. 水系媒体中にて造粒することで作製されたことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のトナー。
  10. 請求項1乃至請求項8項のいずれかに記載のトナーとキャリアを含む静電潜像現像剤。
  11. 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、請求項1乃至請求項8項のいずれかに記載のトナーを用いて前記潜像をトナー現像するための現像手段と、トナー像を画像担持媒体に転写するための転写手段と、画像担持媒体上のトナー像を定着するための定着手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
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