JP7406448B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Description
特許文献2には、結着樹脂と、8~15質量%のカーボンブラックと、離型剤と、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物と、スルホン基又は硫酸エステル基を有する1種以上のアニオン系界面活性剤とを含有し、カーボンブラックに対するナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の添加量及びアニオン系界面活性剤の添加量が特定の割合であり、かつ、30℃90%RHにおける1kHz、5Vでの誘電損率ε’’が、0.01以上0.025以下であることを特徴とする、静電荷像現像用トナーの製造方法が記載されている。
特許文献4には、ポリエステル系樹脂粒子の凝集体である凝集粒子を水系媒体内で融着させる工程を含み、前記融着させる工程において、凝集粒子のポリエステル系樹脂のガラス転移温度以上の温度で、かつ、酸性物質を添加し、水系媒体内のpHを前記酸性物質の添加前より0.1以上3.0以下低下させ、前記酸性物質添加後のpHを4.0以上7.0以下の範囲とする、静電荷像現像用トナーの製造方法が記載されている。
本発明は、凝集融着法等のケミカル法により製造するコアシェル構造を有するトナーにおいて、帯電性に優れ、画質が良好なトナーを得ることが可能なトナーの製造方法を提供することに関する。
[1] 下記工程1~4をこの順で含み、非晶性ポリエステル系樹脂Bがアルコール成分としてビスフェノールAのエチレンオキシド付加物を50mol%以上含有する、静電荷像現像用トナーの製造方法。
工程1:水系媒体中で結晶性ポリエステル樹脂C及び非晶性ポリエステル系樹脂Aを含有するポリエステル系樹脂粒子Xと着色剤粒子とを混合し凝集させて、凝集粒子1を得る工程
工程2:工程1で得られた凝集粒子1に対して、非晶性ポリエステル系樹脂Bを含有する樹脂粒子Yを凝集させて、凝集粒子2を得る工程
工程3:結晶性ポリエステル樹脂Cの融点以下の温度で、凝集粒子2にナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を添加する工程
工程4:非晶性ポリエステル系樹脂Bのガラス転移温度以上、かつ、結晶性ポリエステル樹脂Cの融点-10℃以上の温度で、凝集粒子2を融着させてトナー粒子を得る工程
本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法は、下記工程1~4をこの順で含み、非晶性ポリエステル系樹脂Bがアルコール成分としてビスフェノールAのエチレンオキシド付加物を50mol%以上含有する。
工程1:水系媒体中で結晶性ポリエステル樹脂C及び非晶性ポリエステル系樹脂Aを含有するポリエステル系樹脂粒子Xと着色剤粒子とを混合し凝集させて、凝集粒子1を得る工程
工程2:工程1で得られた凝集粒子1に対して、非晶性ポリエステル系樹脂Bを含有する樹脂粒子Yを凝集させて、凝集粒子2を得る工程
工程3:結晶性ポリエステル樹脂Cの融点以下の温度で、凝集粒子2にナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を添加する工程
工程4:非晶性ポリエステル系樹脂Bのガラス転移温度以上、かつ、結晶性ポリエステル樹脂Cの融点-10℃以上の温度で、凝集粒子2を融着させてトナー粒子を得る工程
低温定着性と耐熱保存性を両立したケミカルトナーとするため、コアに結晶性ポリエステル樹脂を有し、かつ、シェルに非晶性ポリエステル系樹脂を有するようなコアシェル構造のトナーとすることが有効であるが、良好な画質を有するトナーが得られないという課題が見られた。
乳化凝集法によるトナー製造工程では、凝集工程で得られた凝集粒子を、シェルを構成する非晶性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度(Tg)以上の温度下で保持することで一体化させる融着工程があり、その際、形成した凝集粒子の不必要な凝集を抑制し、凝集粒子の分散安定性向上のため、融着工程前に分散安定剤として界面活性剤を添加することが行われている。画像品質の低下の原因として、以下のような原因があると考えた。すなわち、融着工程ではシェル層となる非晶性ポリエステル系樹脂が有するカルボキシ基や水酸基といった親水性基が粒子表面に露出し、加えて界面活性剤が吸着することで、水中での粒子分散を維持し、コア及びシェルのそれぞれの樹脂粒子の熱による一体化が進み、融着粒子が得られる。このため、得られた融着粒子表面には多数の親水性基が存在するため、帯電量の低下やトナー粒子間での帯電量の分布の拡大など、帯電性に悪影響を及ぼし、結果的に画像品質が低下しカブリという画像欠陥をもたらすものと考えた。
この課題に対して本発明者らは、融着工程前に分散安定性向上を目的として添加する界面活性剤として、ナフタレンスルホン酸とホルマリンの縮合物、好ましくはナフタレンスルホン酸とホルマリンの縮合物の金属塩(以下、単にこれらを「ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物」ともいう)を用いることで、課題の改善が可能であることを見出した。ナフタレンスルホン酸とホルマリンの縮合物又はその金属塩という構造を持つ界面活性剤は、界面活性剤でありながらも界面張力の低下効果が小さいことが知られており、このため界面に限らず水中に存在し、またその大きな疎水性基の影響により、一部会合しながら存在していると考えられている。融着工程時にナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物が水中に存在すると、その粒子表面への吸着は、シェル層がビスフェノールAエチレンオキシド付加物に由来する芳香環を有することから、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムのような界面活性剤に比べて多くなると考えられる。加えて疎水基がナフタレン基であり構造的に大きく剛直であることから、粒子表面に吸着することでポリエステル由来の水酸基やカルボキシ基といった親水性基の表面露出を妨げる効果があるものと考えられ、これにより得られる融着粒子は親水性基の表面露出が抑制されており、結果的に帯電性に優れたトナーとなり画像品質も向上するものと考えられる。
なお、本発明の効果に関する上記のメカニズムは推定であり、これに限定されるものではない。
樹脂が結晶性であるか非晶性であるかについては、結晶性指数により判定される。結晶性指数は、後述する実施例に記載の測定方法における、樹脂の軟化点と吸熱の最大ピーク温度との比(軟化点(℃)/吸熱の最大ピーク温度(℃))で定義される。結晶性樹脂とは、結晶性指数が0.6以上1.4以下のものである。非晶性樹脂とは、結晶性指数が0.6未満又は1.4超のものである。結晶性指数は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。
明細書中、ポリエステル樹脂のカルボン酸成分には、その化合物のみならず、反応中に分解して酸を生成する無水物、及び各カルボン酸のアルキルエステル(アルキル基の炭素数1以上3以下)も含まれる。
「体積中位粒径(D50)」とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径である。
粒径分布の変動係数(以下、単に「CV値」ともいう)は、下記式で表される値である。下記式における体積平均粒径とは、体積基準で測定された粒径に、その粒径値を持つ粒子の割合を掛け、それにより得られた値を粒子数で除して得られる粒径である。
CV値(%)=[粒径分布の標準偏差(μm)/体積平均粒径(μm)]×100
工程1は、水系媒体中で結晶性ポリエステル樹脂C及び非晶性ポリエステル系樹脂Aを含有するポリエステル系樹脂粒子X(以下、単に「樹脂粒子X」ともいう。)と着色剤粒子とを混合し凝集させて、凝集粒子1を得る工程である。ここで、樹脂粒子X及び着色剤粒子に加えて、離型剤粒子を凝集させることが好ましく、樹脂粒子Xを含む樹脂粒子分散液と、着色剤粒子を含有する着色剤粒子分散液と、必要に応じて離型剤粒子を含有する離型剤粒子分散液を混合して、これらの粒子を凝集させることがより好ましい。
〔樹脂粒子X〕
工程1で使用する樹脂粒子分散液は、樹脂粒子Xを含有する。樹脂粒子Xは、低温定着性、優れた帯電性、及び高品質な画像を得るため、非晶性ポリエステル系樹脂A及び結晶性ポリエステル樹脂Cを同一又は異なる樹脂粒子中に含むことが好ましく、得られるトナーの低温定着性をより向上し、非オフセット温度幅をより広げる観点から、好ましくは、非晶性ポリエステル系樹脂A及び結晶性ポリエステル樹脂Cを同一樹脂粒子中に含む。
非晶性ポリエステル系樹脂Aは、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分の重縮合物を含む。
非晶性ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、変性されたポリエステル樹脂が挙げられる。変性されたポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂のウレタン変性物、ポリエステル樹脂のエポキシ変性物、ポリエステル樹脂セグメントと付加重合樹脂セグメントとを含む複合樹脂が挙げられる。これらの中でも、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合物であるポリエステル樹脂セグメントと、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合物である付加重合樹脂セグメントとを含む、非晶性複合樹脂であることが好ましい。
芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物は、好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物であり、より好ましくは式(I):
(式中、OR1及びR2Oはオキシアルキレン基であり、R1及びR2はそれぞれ独立にエチレン基又はプロピレン基であり、x及びyはアルキレンオキシドの平均付加mol数を示し、それぞれ正の数であり、xとyの和の値は、1以上、好ましくは1.5以上、更に好ましくは1.8以上であり、16以下、好ましくは8以下、より好ましくは4以下、更に好ましくは3以下、更に好ましくは2.5以下である)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物である。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物の含有量は、アルコール成分中、好ましくは50mol%以上、より好ましくは70mol%以上、更に好ましくは90mol%以上、更に好ましくは95mol%以上であり、そして、100mol%以下であり、更に好ましくは100mol%である。
また、非晶性ポリエステル系樹脂Aは、アルコール成分として、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物を50mol%以上含有することが好ましく、より好ましくは60mol%以上、更に好ましくは70mol%以上、更に好ましくは90mol%以上、更に好ましくは100mol%である。シェル層を構成する非晶性ポリエステル系樹脂Bがアルコール成分としてビスフェノールAのエチレンオキシド付加物を50mol%以上含有するため、コアとシェルとの相溶性を低下させる観点から、コアを構成する非晶性ポリエステル系樹脂Aは、アルコール成分としてビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物を上記範囲で含有することが好ましい。
また、非晶性ポリエステル系樹脂Aが、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合物であるポリエステル樹脂セグメントと、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合物である付加重合樹脂セグメントとを含み、前記アルコール成分中のビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物の含有量が上記範囲であることがより好ましい。
脂環式ジオールとしては、例えば、水素添加ビスフェノールA〔2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン〕、水素添加ビスフェノールAの炭素数2以上4以下のアルキレンオキシド付加物(平均付加mol数2以上12以下)、シクロヘキサンジメタノールが挙げられる。
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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、ソルビトールが挙げられる。
これらのアルコール成分は、1種又は2種上を用いてもよい。
ジカルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸、直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸が挙げられる。これらの中でも、芳香族ジカルボン酸、及び、直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が挙げられる。これらの中でも、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
芳香族ジカルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは20mol%以上、より好ましくは30mol%以上、更に好ましくは40mol%以上、更に好ましくは50mol%以上であり、そして、好ましくは90mol%以下、より好ましくは85mol%以下、更に好ましくは80mol%以下である。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、アゼライン酸、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸が挙げられる。炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸としては、例えば、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸が挙げられる。これらの中でも、フマル酸、セバシン酸、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸が好ましい。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは1mol%以上、より好ましくは3mol%以上、更に好ましくは10mol%以上、更に好ましくは20mol%以上であり、そして、好ましくは80mol%以下、より好ましくは55mol%以下、更に好ましくは40mol%以下である。
3価以上の多価カルボン酸を含む場合、3価以上の多価カルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは3mol%以上、より好ましくは5mol%以上、更に好ましくは8mol%以上であり、そして、好ましくは30mol%以下、より好ましくは25mol%以下、更に好ましくは20mol%以下である。
これらのカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
スチレン系化合物としては、例えば、無置換又は置換スチレンが挙げられる。スチレンに置換される置換基としては、例えば、炭素数1以上5以下のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルコキシ基、スルホン酸基又はその塩が挙げられる。
スチレン系化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、スチレンスルホン酸又はその塩が挙げられる。これらの中でも、スチレンが好ましい。
付加重合樹脂セグメントの原料モノマー中、スチレン系化合物の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは75質量%以上であり、そして、100質量%以下であり、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
(メタ)アクリル酸アルキルにおけるアルキル基の炭素数は、好ましくは1以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは6以上であり、そして、好ましくは24以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは20以下である。
(メタ)アクリル酸アルキルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸(イソ)プロピル、(メタ)アクリル酸(イソ又はターシャリー)ブチル、(メタ)アクリル酸(イソ)アミル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸(イソ)オクチル、(メタ)アクリル酸(イソ)デシル、(メタ)アクリル酸(イソ)ドデシル、(メタ)アクリル酸(イソ)パルミチル、(メタ)アクリル酸(イソ)ステアリル、(メタ)アクリル酸(イソ)ベヘニル等が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル又は(メタ)アクリル酸ステアリル、より好ましくは(メタ)アクリル酸ステアリル、更に好ましくはメタクリル酸ステアリルである。
なお、「(イソ又はターシャリー)」及び「(イソ)」は、これらの接頭辞が存在する場合としない場合の双方を意味し、これらの接頭辞が存在しない場合には、ノルマルを示す。また、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸又はメタクリル酸を示す。
付加重合樹脂セグメントの原料モノマー中における、スチレン系化合物と(メタ)アクリル酸エステルとの総量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、更に好ましくは100質量%である。
「両反応性モノマー由来の構成単位」とは、両反応性モノマーの官能基、付加重合性基が反応した単位を意味する。
付加重合性基としては、例えば、炭素-炭素不飽和結合(エチレン性不飽和結合)が挙げられる。
両反応性モノマーとしては、例えば、分子内に、水酸基、カルボキシ基、エポキシ基、第1級アミノ基及び第2級アミノ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する付加重合性モノマーが挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から、水酸基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する付加重合性モノマーが好ましく、カルボキシ基を有する付加重合性モノマーがより好ましい。
カルボキシ基を有する付加重合性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸が挙げられる。これらの中でも、重縮合反応と付加重合反応の双方の反応性の観点から、アクリル酸、メタクリル酸が好ましく、アクリル酸がより好ましい。
両反応性モノマーがカルボキシ基を有する付加重合性モノマーである場合、両反応性モノマー由来の構成単位の量は、非晶性ポリエステル系樹脂Aのポリエステル樹脂セグメントのアルコール成分100mol部に対して、好ましくは1mol部以上、より好ましくは5mol部以上、更に好ましくは8mol部以上であり、そして、好ましくは30mol部以下、より好ましくは25mol部以下、更に好ましくは20mol部以下である。
工程Aの後に工程Bを行ってもよいし、工程Bの後に工程Aを行ってもよく、工程Aと工程Bを同時に行ってもよい。
工程Aにおいて、カルボン酸成分の一部を重縮合反応に供し、次いで工程Bを実施した後に、カルボン酸成分の残部を重合系に添加し、工程Aの重縮合反応及び両反応性モノマー又は両反応性モノマーに由来する構成部位が有するカルボキシ基との重縮合反応を更に進める方法が好ましい。
また、重縮合にフマル酸等の不飽和結合を有するモノマーを使用する際には、必要に応じてアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上0.5質量部以下のラジカル重合禁止剤を用いてもよい。ラジカル重合禁止剤としては、例えば、4-tert-ブチルカテコールが挙げられる。
重縮合反応の温度は、好ましくは120℃以上、より好ましくは160℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下である。なお、重縮合は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
ラジカル重合開始剤の使用量は、付加重合樹脂セグメントの原料モノマー100質量部に対して、好ましくは1質量部以上20質量部以下である。
付加重合の温度は、好ましくは110℃以上、より好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは230℃以下、より好ましくは220℃以下、更に好ましくは210℃以下である。
非晶性ポリエステル系樹脂Aの軟化点は、好ましくは70℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下、更に好ましくは125℃以下である。
非晶性ポリエステル系樹脂Aのガラス転移温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上、更に好ましくは40℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下である。
非晶性ポリエステル系樹脂Aの軟化点、ガラス転移温度、及び酸価は、原料モノマーの種類及びその使用量、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができ、また、それらの値は、実施例に記載の方法により求められる。
なお、非晶性ポリエステル系樹脂Aを2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた軟化点、ガラス転移温度及び酸価の値がそれぞれ前述の範囲内であることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂Cは、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分の重縮合物である結晶性ポリエステル樹脂である。
結晶性ポリエステル樹脂は、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物である。
アルコール成分としては、α,ω-脂肪族ジオールが好ましい。
α,ω-脂肪族ジオールの炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは6以上であり、そして、好ましくは16以下、より好ましくは14以下、更に好ましくは12以下である。
α,ω-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が挙げられる。これらの中でも、1,6-ヘキサンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオールが好ましく、1,10-デカンジオールがより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸の炭素数は、好ましくは4以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは10以上であり、そして、好ましくは14以下、より好ましくは12以下である。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸が挙げられる。これらの中でも、セバシン酸、ドデカン二酸が好ましく、セバシン酸がより好ましい。これらのカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
結晶性ポリエステル樹脂Cの軟化点は、トナーの保存性の観点から、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは80℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下、更に好ましくは100℃以下である。
結晶性ポリエステル樹脂Cの融点は、トナーの保存性の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下、更に好ましくは80℃以下である。
結晶性ポリエステル樹脂Cの軟化点、融点、及び酸価は、原料モノマーの種類及びその使用量、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができ、後述の実施例に記載の方法により求められる。なお、結晶性ポリエステル樹脂を2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた軟化点、融点、及び酸価の値がそれぞれ前記範囲内であることが好ましい。
非晶性ポリエステル系樹脂Aと結晶性ポリエステル樹脂Cとの質量比〔非晶性ポリエステル系樹脂A/結晶性ポリエステル樹脂C〕は、好ましくは50/50以上、より好ましくは55/45以上、更に好ましくは60/40以上、更に好ましくは65/35以上であり、そして、好ましくは95/5以下、より好ましくは90/10以下、更に好ましくは85/15以下である。
樹脂粒子Xを含有する樹脂粒子分散液、好ましくは非晶性ポリエステル系樹脂A及び結晶性ポリエステル樹脂Cを同一又は異なる樹脂粒子中に含む樹脂粒子分散液の調製は、公知の方法を用いて行うことができるが、転相乳化法により分散することが好ましい。転相乳化法としては、例えば、樹脂の有機溶媒溶液又は溶融した樹脂に水系媒体を添加して転相乳化する方法が挙げられる。
有機溶媒溶液には、中和剤を添加することが好ましい。中和剤としては、例えば、塩基性物質が挙げられる。塩基性物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;アンモニア、トリメチルアミン、ジエタノールアミン等の含窒素塩基性物質が挙げられる。
樹脂粒子Xに含まれる樹脂の酸基に対する中和剤の使用当量(mol%)は、微細な樹脂粒子を得て、かつ、分散安定性を向上させる観点から、好ましくは10mol%以上、より好ましくは30mol%以上、更に好ましくは40mol%以上であり、そして、好ましくは90mol%以下、より好ましくは70mol%以下である。
なお、中和剤の使用当量(mol%)は、下記式によって求めることができる。中和剤の使用当量は、100mol%以下の場合、中和度と同義である。
中和剤の使用当量(mol%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{樹脂粒子Xを構成する樹脂の加重平均酸価(mgKOH/g)×樹脂粒子Xを構成する樹脂の質量(g)}/(56×1000)]〕×100
水系媒体を添加する際の有機溶媒溶液温度は、樹脂粒子Xの分散安定性を向上させる観点から、好ましくは樹脂粒子Xを構成する樹脂のガラス転移温度以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは60℃以上であり、そして、好ましくは85℃以下、より好ましくは80℃以下である。
非晶性ポリエステル系樹脂A及び結晶性ポリエステル樹脂Cの含有量は、前述のとおりである。
分散液中の樹脂粒子XのCV値は、高画質の画像が得られるトナーを得る観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上であり、そして、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下、更に好ましくは30%以下である。
樹脂粒子Xの体積中位粒径(D50),CV値は、後述の実施例に記載の方法で求められる。
樹脂粒子Xa、樹脂粒子Xcの添加量は、前述の非晶性ポリエステル系樹脂A及び結晶性ポリエステル樹脂Cの含有量となる量が好ましい。
本発明において、水系媒体とは、水を主成分とする媒体であり、水系媒体中の水の含有量は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上であり、そして、100質量%以下である。水としては、脱イオン水、イオン交換水、又は蒸留水が好ましい。
水と共に水系媒体を構成し得る水以外の成分としては、炭素数1以上5以下のアルキルアルコール;アセトン、メチルエチルケトン等の炭素数3以上5以下のジアルキルケトン;テトラヒドロフラン等の環状エーテル等の水に溶解する有機溶媒が用いられる。これらの中でも、炭素数1以上5以下のアルキルアルコールが好ましく、より好ましくはメタノール又はエタノールである。
着色剤粒子は、着色剤を含有する着色剤粒子が水系媒体に分散してなる着色剤粒子分散液として、上述した樹脂粒子分散液と混合する。
工程1では、樹脂粒子Xと共に、着色剤を含む着色剤粒子を凝集させる。着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料等のすべてを使用することができる。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンFG、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントグリーンB、ローダミン-Bベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド146、ソルベントブルー35、キナクリドン、カーミン6B、ジスアゾエローが挙げられる。トナーは、黒トナー、黒以外のカラートナーのいずれであってもよい。
着色剤は、着色剤粒子の分散液として、樹脂粒子と混合し、凝集させることで、凝集粒子に含有させることが好ましい。
着色剤粒子分散液は、着色剤と水系媒体とを、ホモジナイザー、超音波分散機等の分散機を用いて分散して得ることが好ましい。当該分散は、着色剤の分散安定性を向上させる観点から、付加重合体(以下、着色剤の分散に使用する付加重合体を、「付加重合体E」ともいう)又は界面活性剤の存在下で行うことが好ましい。当該界面活性剤としては、例えば、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤が挙げられ、着色剤粒子の分散安定性を向上させる観点から、好ましくはアニオン性界面活性剤である。アニオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ドデシル硫酸塩、ラウリルエーテル硫酸塩、アルケニルコハク酸塩が挙げられる。これらの中でも、ドデシルベンゼンスルホン酸塩が好ましい。
着色剤粒子分散液中の界面活性剤の含有量は、着色剤の分散安定性を向上させる観点から、着色剤100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上、更に好ましくは10質量部以上であり、そして、好ましくは40質量部以下、より好ましくは30質量部以下である。
付加重合体Eの原料モノマーは、芳香族基を有する付加重合性モノマーaの他、より好ましくはイオン性基を有する付加重合性モノマーb(以下、単に「モノマーb」ともいう)を含有する。
また、付加重合体Eの原料モノマーは、モノマーbに加えて、更に好ましくは、ポリアルキレンオキシド基を有する付加重合性モノマーc(以下、単に「モノマーc」ともいう)又はマクロモノマーd(以下、単に「モノマーd」ともいう)から選ばれる少なくとも1種を更に含有する。
芳香族基を有する付加重合性モノマーaとしては、例えば、スチレン系化合物a-1、芳香族基含有(メタ)アクリレートa-2が挙げられる。
スチレン系化合物a-1としては、例えば、置換又は無置換のスチレンが挙げられる。スチレンに置換される置換基としては、例えば、炭素数1以上5以下のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルコキシ基、スルホ基又はその塩が挙げられる。
スチレン系化合物a-1の分子量は、好ましくは1,000以下、より好ましくは800以下、更に好ましくは500以下、更に好ましくは300以下であり、そして、好ましくは80以上、より好ましくは90以上、更に好ましくは100以上である。
スチレン系化合物a-1としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、スチレンスルホン酸又はその塩が挙げられる。これらの中でも、スチレンが好ましい。
スチレン系化合物a-1の量は、耐ホットオフセット性及び画質をより向上させる観点から、付加重合体Eの原料モノマー中、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上、更に好ましくは35質量%以上であり、そして、好ましくは98質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは65質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。
芳香族基含有(メタ)アクリレートa-2の分子量は、好ましくは1,000以下、より好ましくは800以下、更に好ましくは500以下、更に好ましくは300以下であり、そして、好ましくは160以上である。
芳香族基含有(メタ)アクリレートa-2を使用する場合には、耐ホットオフセット性及び画質をより向上させる観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートa-2の含有量は、付加重合体Eの原料モノマー中、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
イオン性基としては、例えば、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、アミノ基、又はこれらの塩が挙げられる。
イオン性基としては、着色剤粒子の分散安定性を向上させる観点から、好ましくはアニオン性基である。アニオン性としては、酸性基又はこれらの塩が好ましく、カルボキシ基、スルホ基、又はこれらの塩がより好ましく、カルボキシ基、又はこれらの塩が更に好ましい。
カルボキシ基を有する付加重合性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、2-メタクリロイルオキシメチルコハク酸が挙げられる。
これらの中でも、アニオン性基を有する付加重合性モノマーが好ましく、(メタ)アクリル酸がより好ましく、メタクリル酸が更に好ましい。
モノマーbを含有する場合、モノマーbの量は、付加重合体Eの原料モノマー中、好ましくは2質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
モノマーcは、好ましくは非イオン性である。
モノマーcとしては、例えば、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;フェノキシ(エチレングリコール-プロピレングリコール共重合)(メタ)アクリレート等のアリールオキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートが挙げられる。
モノマーcを含有する場合、モノマーcの量は、付加重合体Eの原料モノマー中、好ましくは3質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
モノマーdにおいて、スチレン系化合物としては、スチレンが好ましい。
モノマーdの数平均分子量は1,000以上10,000以下が好ましい。なお、数平均分子量は、溶媒として1mmol/Lのドデシルジメチルアミンを含有するクロロホルムを用いたゲル浸透クロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定される。
スチレン系マクロモノマーの市販品としては、例えば、「AS-6」、「AS-6S」、「AN-6」、「AN-6S」、「HS-6」、「HS-6S」(以上、東亞合成株式会社製)等が挙げられる。
モノマーdを含有する場合、モノマーdの量は、付加重合体Eの原料モノマー中、好ましくは3質量%以上、より好ましくは6質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
その他のモノマーとしては、例えば、炭素数1以上22以下(好ましくは6以上18以下)のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
その他のモノマーを含有する場合、その他のモノマーの量は、付加重合体Eの原料モノマー中、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
重合開始剤としては、例えば、ジブチルパーオキシド等の過酸化物、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が挙げられる。
重合開始剤の添加量は、原料モノマー100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上であり、そして、好ましくは30質量部以下である。
重合連鎖移動剤(単に、「連鎖移動剤」ともいう。)としては、例えば、2-メルカプトエタノール、3-メルカプトプロピオン酸等のメルカプタン類が挙げられる。
重合連鎖移動剤の添加量は、原料モノマー100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは10質量部以下である。
重合反応の終了後、反応溶液から再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、生成したポリマーを単離及び精製してもよい。
着色剤粒子は、例えば、着色剤と付加重合体Eとを混合して得られる。
着色剤粒子分散液の製造方法に特に制限はなく、公知の混練機、分散機等を用いて所望の体積中位粒径D50の着色剤粒子を得るよう制御できればよいが、好ましくは、着色剤と、付加重合体Eの分散液とをビーズミル、又は、ホモジナイザーにより混合して得られる。
工程a:付加重合体Eと有機溶媒とを混合した後、必要に応じて中和剤を混合し、更に水系媒体を混合して、付加重合体Eの分散液を得る工程、及び
工程b:工程aで得られた分散液と着色剤とを分散処理して着色剤粒子の分散液(着色剤粒子分散液2)を得る工程
を有する方法である。
有機溶媒が含まれることで、付加重合体Eが有機溶媒に溶解し、着色剤へ付加重合体Eが吸着しやすくなり、より着色剤の分散性を高めることができる。
また、工程bが、工程aで得られた分散液と着色剤とをビーズミル、又は、ホモジナイザーにより分散処理する工程であることが好ましい。
ここで使用する有機溶媒としては、例えば、炭素数1以上3以下のアルキルアルコール、総炭素数3以上5以下のジアルキルケトン、環状エーテルが挙げられる。これらの中でも、総炭素数3以上5以下のジアルキルケトンが好ましく、メチルエチルケトンがより好ましい。付加重合体Eを溶液重合法で合成した場合には、重合で用いた溶媒をそのまま用いてもよい。
付加重合体Eの中和度は、好ましくは15mol%以上、より好ましくは20mol%以上、更に好ましくは40mol%以上、更に好ましくは60mol%以上、更に好ましくは70mol%以上であり、そして、好ましくは100mol%以下、より好ましくは90mol%以下、更に好ましくは80mol%以下である。
なお、付加重合体Eの中和度は、下記式によって求めることができる。
中和度(mol%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/{付加重合体Eを構成する酸性基を有する付加重合性モノマーの質量割合×付加重合体Eの質量(g)/酸性基を有する付加重合性モノマーの分子量}〕×100
工程aにおいて、混合に用いる装置としては、例えば、アンカー翼、ディスパー翼等を備えた混合撹拌装置が挙げられる。
混合時の温度は、好ましくは0℃以上、より好ましくは10℃以上であり、そして、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、更に好ましくは25℃以下である。
混合時間は、好ましくは1分間以上、より好ましくは3分間以上、更に好ましくは5分間以上であり、そして、好ましくは30時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは5時間以下、更に好ましくは3時間以下、更に好ましくは1時間以下である。
工程bでは、工程aで得られた分散液と着色剤とを混合した後、分散処理することが好ましい。工程bでの混合に用いる装置としては、工程aにおいて混合に用いる装置と同様の装置が例示される。
工程bにおける混合時の温度は、好ましくは0℃以上、より好ましくは10℃以上であり、そして、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、更に好ましくは25℃以下である。
また、工程bにおける混合時間は、好ましくは1分間以上、より好ましくは10分間以上、更に好ましくは30分間以上であり、そして、好ましくは30時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは5時間以下、更に好ましくは3時間以下である。
ホモジナイザーを用いる場合、処理圧力は、好ましくは60MPa以上、より好ましくは100MPa以上、更に好ましくは130MPa以上であり、そして、好ましくは270MPa以下、より好ましくは200MPa以下、更に好ましくは180MPa以下である。
また、パス回数は、好ましくは5以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは12以上であり、そして、好ましくは30以下、より好ましくは20以下である。
また、着色剤粒子分散液は、金網等で濾過し、粗大粒子等を除去することが好ましい。また、分散液の生産性及び保存安定性を向上させる観点から、着色剤粒子の付加重合体Eを架橋処理してもよい。
また、有機溶媒、防腐剤、防黴剤等の各種添加剤を、着色剤粒子分散液に添加してもよい。
着色剤粒子分散液の固形分濃度は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
着色剤粒子分散液中の着色剤粒子のCV値は、画像濃度を向上させる観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上であり、そして、好ましくは45%以下、より好ましくは40%以下、更に好ましくは35%以下である。
着色剤粒子の体積中位粒径D50及びCV値は、実施例に記載の方法によって測定される。
工程1では、水系媒体中で樹脂粒子Xと着色剤粒子とを混合し、樹脂粒子X及び着色剤粒子を凝集させて、凝集粒子を得ることが好ましい。樹脂粒子Xと着色剤粒子との混合は、樹脂粒子Xを含む樹脂粒子分散液と、着色剤粒子を含有する着色剤粒子分散液とを混合することで行うことが好ましい。また、樹脂粒子分散液は、樹脂粒子の水系分散液であり、着色剤粒子分散液は、着色剤粒子の水系分散液であることが好ましい。
工程1において、樹脂粒子X及び着色剤粒子と共に、離型剤粒子を凝集することが好ましい。
工程1では、樹脂粒子X及び着色剤粒子と共に、離型剤を含む離型剤粒子を凝集させることが好ましい。
離型剤としては、例えば、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンポリエチレン共重合体ワックス;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、サゾールワックス等の炭化水素系ワックス又はそれらの酸化物;カルナウバワックス、モンタンワックス又はそれらの脱酸ワックス、脂肪酸エステルワックス等のエステル系ワックス;脂肪酸アミド類、脂肪酸類、高級アルコール類、脂肪酸金属塩が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いてもよい。
離型剤の含有量は、トナー中、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下である。
離型剤は、離型剤粒子の分散液として、樹脂粒子分散液及び着色剤粒子分散液と混合し、凝集させることで、凝集粒子に含有させることが好ましい。
離型剤粒子の分散液は、界面活性剤を用いて得ることも可能であるが、離型剤と後述する樹脂粒子Zとを混合して得ることが好ましい。離型剤と樹脂粒子Zを用いて離型剤粒子を調製することで、樹脂粒子Zにより離型剤粒子が安定化され、界面活性剤を使用しなくても離型剤を水系媒体中に分散させることが可能となる。離型剤粒子の分散液中では、離型剤粒子の表面に樹脂粒子Zが多数付着した構造を有していると考えられる。
複合樹脂Dの酸価は、微細な樹脂粒子を得る観点及び微細な離形剤粒子分散液を得る観点から、好ましくは5mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上、更に好ましくは15mgKOH/g以上、更に好ましくは20mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは35mgKOH/g以下、更に好ましくは30mgKOH/g以下である。
樹脂粒子Zの体積中位粒径(D50)は、離型剤粒子の分散安定性の観点から、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.03μm以上であり、そして、好ましくは0.3μm以下、より好ましくは0.2μm以下である。
樹脂粒子ZのCV値は、離型剤粒子の分散安定性の観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上であり、そして、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下、更に好ましくは30%以下である。
樹脂粒子Zの体積中位粒径(D50)及びCV値は、実施例に記載の方法により測定される。
分散時の加熱温度は、好ましくは離型剤の融点以上かつ80℃以上、より好ましくは85℃以上、更に好ましくは90℃以上であり、そして、好ましくは、樹脂粒子Zに含まれる樹脂の軟化点より10℃高い温度未満かつ100℃以下、より好ましくは98℃以下、更に好ましくは95℃以下である。
離型剤粒子のCV値は、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上であり、そして、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下、更に好ましくは30%以下である。
離型剤粒子の体積中位粒径(D50)及びCV値は、実施例に記載の方法により測定される。
工程1では、樹脂粒子分散液と、必要に応じて着色剤粒子分散液及び離型剤粒子分散液とを混合した混合分散液を調製した後に樹脂粒子X、及び必要に応じて着色剤粒子、離型剤粒子を凝集させる。
混合分散液を調製する際、樹脂粒子X、及び必要に応じて添加される着色剤粒子、離型剤粒子等の任意成分の分散安定性を向上させる観点から、界面活性剤の存在下で行ってもよい。界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルケニルエーテル類等の非イオン性界面活性剤が挙げられる。また、界面活性剤として、融着時に使用する量よりも少ない範囲で、後述するナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を使用してもよい。なお、この場合にも、後述する工程3において、別途ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を添加する。界面活性剤は、1種又は2種以上を用いてもよい。
界面活性剤を使用する場合、その使用量は、界面活性剤の合計量として、樹脂粒子X 100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは2質量部以下である。
凝集剤としては、例えば、第四級塩のカチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン等の有機系凝集剤;硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等の無機金属塩;硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等の無機アンモニウム塩;2価以上の金属錯体等の無機系凝集剤が挙げられる。凝集性を向上させ均一な凝集粒子を得る観点から、1価以上5価以下の無機系凝集剤が好ましく、1価以上2価以下の無機金属塩、無機アンモニウム塩がより好ましく、硫酸アンモニウムが更に好ましい。凝集剤はそのまま添加してもよいが水系媒体へ溶解し水溶液として添加することが好ましい。また、凝集剤を水溶液として添加する場合、凝集剤水溶液のpHを調整してもよい。
所望の体積中位粒径となるまで、凝集する工程を継続することが好ましい。
工程2は、工程1で得られた凝集粒子1に対して、非晶性ポリエステル系樹脂Bを含有する樹脂粒子Yを付着させ、凝集させて、凝集粒子2を得る工程である。樹脂粒子Yを凝集粒子1に対して、付着させ、凝集させることを、単に「凝集させる」ともいう。
〔樹脂粒子Y〕
工程2で使用する樹脂粒子分散液は、樹脂粒子Yを含有し、該樹脂粒子Yは、非晶性ポリエステル系樹脂Bを含有する。
非晶性ポリエステル系樹脂Bは、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分の重縮合物を含む非晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。
ポリエステル系樹脂としては、ポリエステル樹脂、変性されたポリエステル樹脂が挙げられる。変性されたポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂のウレタン変性物、ポリエステル樹脂のエポキシ変性物、ポリエステル樹脂セグメントと付加重合樹脂セグメントとを含む複合樹脂が挙げられる。これらの中でも、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合物であるポリエステル樹脂であることが好ましい。
エチレンオキシドの平均付加mol数は、1以上、好ましくは1.5以上、より好ましくは1.8以上であり、好ましくは16以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは4以下、更に好ましくは3以下、更に好ましくは2.5以下である。
これらのアルコール成分は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
ジカルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸、直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸が挙げられる。これらの中でも、芳香族ジカルボン酸、及び、直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が挙げられる。これらの中でも、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
芳香族ジカルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは10mol%以上、より好ましくは15mol%以上であり、そして、好ましくは90mol%以下、より好ましくは85mol%以下である。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、アゼライン酸、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸が挙げられる。炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸としては、例えば、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸が挙げられる。これらの中でも、アジピン酸、フマル酸、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸が好ましい。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは90mol%以下、より好ましくは85mol%以下であり、好ましくは3mol%以上、より好ましくは5mol%以上、更に好ましくは8mol%以上である。
3価以上の多価カルボン酸を含む場合、3価以上の多価カルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは3mol%以上、より好ましくは5mol%以上、更に好ましくは8mol%以上であり、そして、好ましくは30mol%以下、より好ましくは20mol%以下、更に好ましくは15mol%以下である。
これらのカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
工程Aは、非晶性ポリエステル系樹脂Aの製造方法において記載した工程Aと同様であり、好ましい範囲も同様である。
工程Aでは、必要に応じて、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)、酸化ジブチル錫、チタニウムジイソプロポキシビス(トリエタノールアミネート)等のエステル化触媒をアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対し0.01質量部以上5質量部以下;没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸と同じ。)等のエステル化助触媒をアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対し0.001質量部以上0.5質量部以下用いて重縮合してもよい。
また、重縮合にフマル酸等の不飽和結合を有するモノマーを使用する際には、必要に応じてアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上0.5質量部以下のラジカル重合禁止剤を用いてもよい。ラジカル重合禁止剤としては、例えば、4-tert-ブチルカテコールが挙げられる。
重縮合反応の温度は、好ましくは120℃以上、より好ましくは160℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下である。なお、重縮合は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
非晶性ポリエステル系樹脂Bのガラス転移温度は、帯電安定性及び高画質な画像を得る観点から、好ましくは55℃以上、より好ましくは56℃以上、更に好ましくは57℃以上であり、また、好ましくは75℃以下、より好ましくは72℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
ポリエステル系樹脂Bの軟化点、ガラス転移温度、及び酸価は、原料モノマーの種類及びその使用量、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができ、また、それらの値は、実施例に記載の方法により求められる。
なお、ポリエステル系樹脂Bを2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた軟化点、ガラス転移温度及び酸価の値がそれぞれ前述の範囲内であることが好ましい。
樹脂粒子Yは、ポリエステル系樹脂Bを含有する樹脂成分と、必要に応じて界面活性剤等の任意成分とを水系媒体中に分散させ、樹脂粒子Y分散液として得る方法によって製造することが好ましい。
樹脂粒子Y分散液を得る方法は、樹脂粒子Xの樹脂粒子分散液の場合と同様の方法が例示され、これらの中でも、得られるトナーの低温定着性を向上させる観点から、転相乳化法により樹脂粒子Y分散液を得ることが好ましい。
転相乳化法としても樹脂粒子Xの場合と同様に、樹脂、及び界面活性剤等の任意成分を有機溶媒に溶解させて得られた溶液に、水系媒体を添加して転相乳化する方法が好ましい。使用できる水系媒体及び有機溶媒の好ましい態様は、前記樹脂粒子Xの製造に用いられる水系媒体及び有機溶媒と同様である。また、転相乳化法においてポリエステル系樹脂Bと有機溶媒との質量比、ポリエステル系樹脂Bの中和度、添加する水系媒体の量、混合温度等の好ましい範囲は、樹脂粒子Xの製造と同様である。
樹脂粒子Yの体積中位粒径(D50)及び変動係数(CV値)は、実施例に記載の方法により測定される。
工程2では、前述した凝集粒子1の分散液に、樹脂粒子Y分散液を添加することにより、凝集粒子1に更に樹脂粒子Yを凝集させ、凝集粒子2の分散液を得ることが好ましい。
樹脂粒子Y分散液を添加する時の温度は、トナーの帯電性及び高画質化の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは45℃以上、更に好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下である。
工程3は、結晶性ポリエステル樹脂Cの融点以下の温度で、凝集粒子2にナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を添加する工程である。
工程3において、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を添加する温度は、結晶性ポリエステル樹脂Cの融点以下であり、好ましくは融点-5℃以下、より好ましくは融点-10℃以下、更に好ましくは融点-15℃以下である。
ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物は、融着時における凝集粒子の分散安定性向上を目的として添加される。ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物は、工程1の凝集時にも存在していてもよいが、工程3において、融着前に新たに添加する。
〔ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物〕
ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物は、界面活性効果を有する両親媒性分子であり、ナフタレンスルホン酸がナフタレンスルホン酸塩である、アニオン性界面活性剤であることが好ましい。
ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物は、ナフタレンスルホン酸とホルマリンの縮合物であり、ナフタレンスルホン酸は、ナフタレンスルホン酸塩であることが好ましく、また、ナフタレン環にスルホン酸基(スルホン酸塩基)以外の置換基を有していてもよい。
ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物は、下記式(1)で表される化合物であることが好ましい。
Mはそれぞれ独立にカチオンを表し、元素の周期表の第1族元素、及び第2族元素から選択される元素のカチオン;第4級アンモニウム;及び、アンモニウム(NH4 +)が挙げられる。これらの中では元素の周期表の第1族元素のカチオンが好ましく;リチウム、ナトリウム、及びカリウムから選択される元素のカチオンがより好ましく、ナトリウムのカチオンが更に好ましい。また、複数のMは同じカチオンであることが好ましい。
Rは、水素原子、炭素数1以上6以下のアルキル基、又は水酸基を表し、耐熱保存性向上の観点から、水素原子、炭素数1以上6以下のアルキル基であることが好ましい。
-SO3Mの置換位置として特に限定されず、ナフタレン環のα位に置換していてもよく、β位に置換していてもよいが、凝集粒子の分散安定化の観点から、β位であることが好ましい。
なお、分散安定剤としての効果を損なわない範囲で、一部にその他の構成単位を有していてもよく、その他の構成単位としては、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルアルコールナフタレンスルホン酸等の共重合可能な単量体から形成される構成単位が例示される。これらの構成単位の含有量は、30質量%以下であることが好ましい。
ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物としては、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩が好ましい。
ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の重量平均分子量は、GPCにより測定される。
ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物として、市販されている製品を使用してもよく、例えば、花王株式会社製のデモールN、デモールNL、デモールRN、デモールRN-L、デモールT、デモールT-45、デモールMS、デモールSN-B、デモールSS-L、デモールSC-30、第一工業製薬株式会社製のラベリンAN-40、ラベリンFN-P、ラベリンMN-P、ラベリンF-45、ラベリンFC-45、ラベリンFC-P、ラベリンFD-40、ラベリンFP、三洋化成工業株式会社製のイオネットD-2が例示される。
工程4は、非晶性ポリエステル系樹脂Bのガラス転移温度以上、かつ、結晶性ポリエステル樹脂Cの融点-10℃以上の温度で、凝集粒子2を融着させてトナー粒子を得る工程である。
工程4における加熱温度は、凝集粒子の融着性を向上させる観点及びトナーの生産性を向上させる観点から、非晶性ポリエステル系樹脂Bのガラス転移温度以上であり、好ましくは2℃高い温度以上、より好ましくは4℃高い温度以上、更に好ましくは5℃高い温度以上であり、そして、非晶性ポリエステル系樹脂Bのガラス転移温度より、好ましくは30℃高い温度以下、より好ましくは25℃高い温度以下、更に好ましくは20℃高い温度以下である。
なお、所望の円形度となるまで、上記の温度で保持することが好ましい。
なお、工程4で得られるトナー粒子(コアシェル粒子)の体積中位粒径は、凝集粒子2の体積中位粒径以下であることが好ましい。すなわち、本工程4において、凝集粒子2同士の凝集、融着が生じないことが好ましい。
本発明においては、工程4の後に後処理工程を行ってもよく、単離することによってトナー粒子を得ることが好ましい。
工程4で得られたコアシェル粒子は、水系媒体中に存在するため、まず、固液分離を行うことが好ましい。固液分離には、吸引濾過法等が好ましく用いられる。
固液分離後に洗浄を行うことが好ましい。このとき、添加した界面活性剤等も除去することが好ましいため、界面活性剤が曇点を有する場合には、界面活性剤の曇点以下で水系媒体により洗浄することが好ましい。洗浄は複数回行うことが好ましい。
乾燥等を行うことによって得られたトナー粒子を静電荷像現像用トナーとしてそのまま用いることもできるが、後述のようにトナー粒子の表面を処理したものを静電荷像現像用トナーとして用いることが好ましい。
トナー粒子の体積中位粒径(D50)は、トナーの生産性を向上させる観点、並びにトナーの帯電性及び高画質化の観点から、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは10μm以下、より好ましくは8μm以下、更に好ましくは6.5μm以下である。
トナー粒子の円形度は、トナーの帯電性及び高画質化の観点から、好ましくは0.955以上、より好ましくは0.960以上、更に好ましくは0.965以上であり、そして、好ましくは0.990以下、より好ましくは0.985以下、更に好ましくは0.980以下である。
前記トナー粒子をトナーとしてそのまま用いることもできるが、流動化剤等を外添剤としてトナー粒子表面に添加処理したものをトナーとして使用することが好ましい。
外添剤としては、疎水性シリカ、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、酸化セリウム微粒子、カーボンブラック等の無機微粒子及びポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー微粒子等が挙げられ、これらの中でも、疎水性シリカが好ましい。
外添剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、粒径が異なる同種の外添剤を併用してもよい。
外添剤を用いてトナー粒子の表面処理を行う場合、外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4.5質量部以下、更に好ましくは4.0質量部以下である。
本発明により得られる静電荷像現像用トナーは、一成分系現像剤として、又はキャリアと混合して二成分系現像剤として使用することができる。
〔1〕 下記工程1~4をこの順で含み、非晶性ポリエステル系樹脂Bがアルコール成分としてビスフェノールAのエチレンオキシド付加物を50mol%以上含有する、静電荷像現像用トナーの製造方法。
工程1:水系媒体中で結晶性ポリエステル樹脂C及び非晶性ポリエステル系樹脂Aを含有するポリエステル系樹脂粒子Xと着色剤粒子とを混合し凝集させて、凝集粒子1を得る工程
工程2:工程1で得られた凝集粒子1に対して、非晶性ポリエステル系樹脂Bを含有する樹脂粒子Yを凝集させて、凝集粒子2を得る工程
工程3:結晶性ポリエステル樹脂Cの融点以下の温度で、凝集粒子2にナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を添加する工程
工程4:非晶性ポリエステル系樹脂Bのガラス転移温度以上、かつ、結晶性ポリエステル樹脂Cの融点-10℃以上の温度で、凝集粒子2を融着させてトナー粒子を得る工程
〔2〕 前記非晶性ポリエステル系樹脂Aが、アルコール成分としてビスフェノールAプロピレンオキシド付加物を好ましくは50mol%以上、より好ましくは60mol%以上、更に好ましくは70mol%以上、更に好ましくは90mol%以上、更に好ましくは100mol%含有する、〔1〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔3〕 前記非晶性ポリエステル系樹脂Aが、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合物であるポリエステル樹脂セグメントと、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合物である付加重合樹脂セグメントとを含有する、〔1〕又は〔2〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔4〕 前記非晶性ポリエステル系樹脂Bが、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合物であるポリエステル樹脂である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔5〕 前記非晶性ポリエステル系樹脂Bが、アルコール成分として、ビスフェノールのエチレンオキシド付加物を好ましくは60mol%以上、より好ましくは80mol%以上、更に好ましくは90mol%以上、更に好ましくは100mol%含有する、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔6〕 前記非晶性ポリエステル系樹脂Bが、アルコール成分として含有するビスフェノールのエチレンオキシド付加物において、エチレンオキシド平均付加mol数が、1以上、好ましくは1.5以上、より好ましくは1.8以上であり、好ましくは16以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは4以下、更に好ましくは3以下、更に好ましくは2.5以下である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔8〕 前記非晶性ポリエステル系樹脂Bの軟化点が、好ましくは85℃以上、より好ましくは95℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、好ましくは145℃以下、より好ましくは135℃以下、更に好ましくは125℃以下である、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔9〕 樹脂粒子Yと樹脂粒子Xとの質量比(樹脂粒子Y/樹脂粒子X)が、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.15以上であり、そして、好ましくは0.9以下、より好ましくは0.5以下、更に好ましくは0.3以下、更に好ましくは0.25以下になる量である、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔10〕 前記結晶性ポリエステル樹脂Cの融点が50℃以上100℃以下である、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔11〕 前記工程3において、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を添加する温度が、好ましくは結晶性ポリエステル樹脂Cの融点-5℃以下、より好ましくは融点-10℃以下、更に好ましくは融点-15℃以下である、〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔12〕 前記ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物が、下記式(1)で表される化合物である、〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
式(1)中、nは好ましくは2以上200以下、より好ましくは6以上100以下、更に好ましくは10以上50以下の整数を表し、Mはそれぞれ独立にカチオンを表し、元素の周期表の第1族元素、及び第2族元素から選択される元素のカチオン;第4級アンモニウム;及び、アンモニウム(NH4 +)が挙げられ、これらの中では元素の周期表の第1族元素のカチオンが好ましく;リチウム、ナトリウム、及びカリウムから選択される元素のカチオンがより好ましく、ナトリウムのカチオンが更に好ましく、また、複数のMは同じカチオンであることが好ましく、Rは、水素原子、炭素数1以上6以下のアルキル基、又は水酸基を表し、耐熱保存性向上の観点から、水素原子、炭素数1以上6以下のアルキル基であることが好ましく、-SO3Mの置換位置として特に限定されず、ナフタレン環のα位に置換していてもよく、β位に置換していてもよいが、凝集粒子の分散安定化の観点から、β位であることが好ましく、分散安定剤としての効果を損なわない範囲で、一部にその他の構成単位を有していてもよく、その他の構成単位としては、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルアルコールナフタレンスルホン酸等の共重合可能な単量体から形成される構成単位が例示され、これらの構成単位の含有量は、30質量%以下であることが好ましい。
〔13〕 前記ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の重量平均分子量が、好ましくは500以上、より好ましくは1,500以上、更に好ましくは2,500以上であり、そして、好ましくは40,000以下、より好ましくは20,000以下、更に好ましくは10,000以下である、〔1〕~〔12〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔14〕 前記工程3におけるナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の添加量が、凝集粒子2中の樹脂成分100質量部に対して好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、そして、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である、〔1〕~〔13〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔15〕 前記工程4における加熱温度が、好ましくは非晶性ポリエステル系樹脂Bのガラス転移温度より2℃高い温度以上、より好ましくは4℃高い温度以上、更に好ましくは5℃高い温度以上であり、そして、非晶性ポリエステル系樹脂Bのガラス転移温度より、好ましくは30℃高い温度以下、より好ましくは25℃高い温度以下、更に好ましくは20℃高い温度以下である、〔1〕~〔14〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔16〕 前記工程4における加熱温度が、好ましくは結晶性ポリエステル樹脂Cの融点-10℃以上の温度、好ましくは融点-6℃以上、更に好ましくは融点-3℃以上であり、そして、好ましくは結晶性ポリエステル樹脂Cの融点+5℃以下、より好ましくは融点+3℃以下、更に好ましくは融点以下である、〔1〕~〔15〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔17〕 前記工程4で得られるトナー粒子の体積中位粒径(D50)が、好ましくは2μm以上、より好ましくは3.5μm以上、更に好ましくは5μm以上であり、そして、好ましくは10μm以下、より好ましくは8μm以下、更に好ましくは7μm以下である、〔1〕~〔16〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<樹脂の酸価>
樹脂の酸価は、JIS K0070:1992に従って測定した。但し、測定溶媒をアセトンとトルエンの混合溶媒〔アセトン:トルエン=1:1(容量比)〕とした。
(1)軟化点
フローテスター「CFT-500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(2)結晶性指数
示差走査熱量計「Q-100」(ティー エイ インスツルメント ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.01gをアルミパンに計量し、降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで試料をそのまま1分間静止させ、その後、昇温速度10℃/minで180℃まで昇温し熱量を測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度(1)として、(軟化点(℃))/(吸熱の最大ピーク温度(1)(℃))により、結晶性指数を求めた。
(3)融点及びガラス転移温度
示差走査熱量計「Q-100」(ティー エイ インスツルメント ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.01gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。その後、昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピーク温度を吸熱の最大ピーク温度(2)とした。結晶性ポリエステル樹脂の時には該ピーク温度を融点とした。非晶性樹脂の時には、吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線と、該ピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
N,N-ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲル浸透クロマトグラフィー法〔GPC装置「HLC-8320GPC」(東ソー株式会社製)、カラム「TSKgel SuperAWM-H」、「TSKgel SuperAW3000」、「TSKgel guardcolum Super AW-H」(東ソー株式会社製)、流速:0.5mL/min〕により、標準物質として分子量が既知の単分散ポリスチレンキット〔PStQuick B(F-550、F-80、F-10、F-1、A-1000)、PStQuick C(F-288、F-40、F-4、A-5000、A-500)、東ソー株式会社製〕を用いて測定した。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー エイ インスツルメント ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.01gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温した後、200℃から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで、試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定し、吸熱の最大ピーク温度を融点とした。
(1)測定装置:レーザー回折型粒径測定機「LA-920」(株式会社堀場製作所製)
(2)測定条件:測定用セルに試料分散液をとり、蒸留水を加え、吸光度を適正範囲になる温度で体積中位粒径(D50)及び体積平均粒径を測定した。また、CV値は次の式に従って算出した。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径)×100
赤外線水分計「FD-230」(株式会社ケツト科学研究所製)を用いて、測定試料5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分、変動幅0.05%)の条件にて乾燥させ、分散液の水分(質量%)を測定した。固形分濃度は次の式に従って算出した。
固形分濃度(質量%)=100-水分(質量%)
凝集粒子の体積中位粒径(D50)は次のとおり測定した。
・測定機:「コールターマルチサイザー(登録商標)III」(ベックマンコールター株式会社製)
・アパチャー径:50μm
・解析ソフト:「マルチサイザー(登録商標)IIIバージョン3.51」(ベックマンコールター株式会社製)
・電解液:「アイソトン(登録商標)II」(ベックマンコールター株式会社製)
・測定条件:試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、改めて3万個の粒子を測定し、その粒径分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
次の条件でトナー粒子(融着粒子)の円形度を測定した。
・測定装置:フロー式粒子像分析装置「FPIA-3000」(シスメックス株式会社製)
・分散液の調製:トナー粒子の分散液を固形分濃度が0.001質量%以上0.05質量%以下になるように脱イオン水で希釈して調製した。
・測定モード:HPF測定モード
トナー粒子の体積中位粒径(D50)は、次のとおり測定した。
測定装置、アパチャー径、解析ソフト、電解液は、前述の凝集粒子の体積中位粒径(D50)の測定で用いたものと同様のものを用いた。
・分散液:ポリオキシエチレンラウリルエーテル「エマルゲン(登録商標)109P」(花王株式会社製、HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)=13.6)を前記電解液に溶解させ、濃度5質量%の分散液を得た。
・分散条件:前記分散液5mLに乾燥後のトナー粒子の測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製した。
・測定条件:前記試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、その粒径分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
<画質(カブリ)の評価>
市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」(株式会社沖データ製)にトナーを実装し、温度25℃湿度60%の環境下において、上質紙「J紙A4サイズ」(富士ゼロックス株式会社製)に印字濃度1%の画像を印字した。これを繰り返し合計1000枚印字を行った後、次に白紙印字を行い、その際、白紙印字の途中でプリンタを停止させた。プリンタより現像ユニットを取り出し、その感光体上に「Scotch(登録商標)メンディングテープ810」(スリーエムジャパン株式会社製、幅:18mm)を貼り付け、感光体上のトナーをテープ剥離した。
感光体上から剥離したテープと未使用のテープを上質紙「J紙A4サイズ」(富士ゼロックス株式会社製)に貼り付け、感光体上から剥離したテープと未使用のテープをそれぞれ測色計「SpectroEye」(GretagMacbeth社製、光射条件;標準光源D50、観察視野2°、濃度基準DINNB、絶対白基準)にて測定した。感光体上から剥離したテープと未使用のテープの色差(ΔE)をカブリとした。カブリの値が小さいほど、カブリのない良好な画像である。
画質カブリ評価と同様に、市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」(株式会社沖データ製)にトナーを実装し、温度25℃湿度60%の環境下において、上質紙「J紙A4サイズ」(富士ゼロックス株式会社製)に印字濃度1%の画像を印字した。これを繰り返し合計1000枚印字を行った後、次にベタ画像をエクセレントホワイト紙(株式会社沖データ製 80g/m2紙)に印字し、A4の半分まで転写した時点でマシンを停止させ、現像ローラ上の両端から3cmの部分に1cm×2cmの冶具をそれぞれ取り付け、Q/mメーター「210HS」(Trek社製)を用いて帯電量を測定した。帯電性が負帯電性で、帯電量の絶対値が高いほど、帯電性が高いことを示す。
製造例A1(非晶性ポリエステル系樹脂A-1の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキシド(2.2)付加物3395g、テレフタル酸853g、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)25g、及び没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸)3gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で8時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、160℃まで冷却し、160℃に保持した状態で、スチレン2326g、メタクリル酸ステアリル581g、アクリル酸112g、及びジブチルパーオキシド323gの混合物を3時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持した後、200℃まで昇温し、更にフラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、190℃まで冷却し、フマル酸180g、セバシン酸294g、トリメリット酸無水物186g、及び4-tert-ブチルカテコール1.8gを加え、210℃まで10℃/hrで昇温し、その後、4kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、非晶性ポリエステル系樹脂A-1を得た。樹脂の各種物性を測定し、表1に示した。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのエチレンオキシド(2.2)付加物5330g、テレフタル酸2178g、ドデセニルコハク酸無水物220g、アジピン酸120g、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)40g、及び没食子酸4gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で10時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、トリメリット酸無水物315gを加え、更に230℃で3時間保持した。その後、フラスコ内の圧力を下げ、10kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、非晶性ポリエステル樹脂B-1を得た。樹脂の各種物性を測定し、表1に示した。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのエチレンオキシド(2.2)付加物5850g、テレフタル酸538g、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)40g、及び没食子酸4gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で5時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、180℃まで冷却し、フマル酸1712g、及び4-tert-ブチルカテコール17gを加え、220℃まで10℃/hrで昇温し、その後、フラスコ内の圧力を下げ、10kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、非晶性ポリエステル樹脂B-2を得た。樹脂の各種物性を測定し、表1に示した。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキシド(2.2)付加物1628g、ビスフェノールAのエチレンオキシド(2.2)付加物3526g、テレフタル酸2058g、ドデセニルコハク酸無水物415g、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)40g、及び没食子酸4gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で11時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、トリメリット酸無水物298gを加え、更に230℃で3時間保持した。その後、フラスコ内の圧力を下げ、10kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、非晶性ポリエステル樹脂B-3を得た。樹脂の各種物性を測定し、表1に示した。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキシド(2.2)付加物4830g、テレフタル酸916g、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)33g、及び没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸)3gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で5時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、160℃まで冷却し、160℃に保持した状態で、スチレン1174g、アクリル酸2-エチルヘキシル258g、アクリル酸79g、及びジブチルパーオキシド159gの混合物を3時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持した後、200℃まで昇温し、更にフラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、190℃まで冷却し、フマル酸784g及び4-tert-ブチルカテコール7.8gを加え、210℃まで10℃/hrで昇温し、その後、4kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、非晶性ポリエステル系樹脂D-1を得た。樹脂の各種物性を測定し、表1に示した。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、1,10-デカンジオール3416g及びセバシン酸4084gを入れた。撹拌しながら、135℃に昇温し、135℃で3時間保持した後、135℃から200℃まで10時間かけて昇温した。その後、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)23gを加え、更に200℃にて1時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて1時間保持し、結晶性ポリエステル樹脂C-1を得た。樹脂の各種物性を測定し、表2に示した。
原料モノマーとして、スチレン44g、メタクリル酸16g、スチレンマクロマー AS-6S(東亞合成株式会社製)15g、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(ブレンマーPME-200、日油株式会社製)25gを混合し、モノマー総量100gの混合液を調製した。
窒素導入管、滴下ロート、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、メチルエチルケトン18g、2-メルカプトエタノール0.03g、及び前記モノマー混合液の10質量%を入れ、撹拌しながら75℃まで昇温した。75℃に保持した状態で、前記モノマー混合液の残りの90質量%と2-メルカプトエタノール0.27g、メチルエチルケトン42g及び2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)「V-65」(富士フイルム和光純薬株式会社製)3gを混合した混合液を滴下ロートより3時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間75℃に保持した後、V-65 3gをメチルエチルケトン5gに溶解した溶液を加え、更に75℃で2時間、80℃で2時間保持した。その後、メチルエチルケトンを減圧下で留去し付加重合体E-1を得た。付加重合体E-1の重量平均分子量は、5.0×104であった。
製造例X1(樹脂粒子分散液X-1の製造)
撹拌器「スリーワンモーターBL300」(新東科学株式会社製)、還流冷却器、滴下ロート、温度計を備えた内容積3Lの容器に、非晶性ポリエステル系樹脂A-1を320g、結晶性ポリエステル樹脂C-1を80g、及びメチルエチルケトン400gを入れ、73℃にて2時間かけて樹脂を溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を、樹脂の酸価に対して中和度50mol%になるように添加し60分間撹拌した。
次いで、73℃に保持したまま、200r/min(周速度63m/min)で撹拌しながら、脱イオン水800gを60分間かけて添加し、転相乳化した。継続して73℃に保持したまま、メチルエチルケトンを減圧下で留去し水系分散液を得た。その後、撹拌を行いながら水系分散液を30℃に冷却した後、固形分濃度が30質量%になるように脱イオン水を加えて調整したのち、150メッシュ金網でろ過し、樹脂粒子分散液X-1を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径(D50)及びCV値を表3に示す。
使用する非晶性ポリエステル系樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を表3の組み合わせとした以外は製造例X1と同様にして樹脂粒子分散液X-2、Z-1を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径(D50)及びCV値を表3に示す。
撹拌器「スリーワンモーターBL300」(新東科学株式会社製)、還流冷却器、滴下ロート、温度計を備えた内容積2Lの容器に、非晶性ポリエステル樹脂B-1を200g及びメチルエチルケトン200gを入れ、40℃にて2時間かけて樹脂を溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液樹脂の酸価に対して中和度65mol%になるように添加し60分間撹拌した。次いで40℃に保持したまま、200r/min(周速度63m/min)で撹拌しながら、脱イオン水400gを60分間かけて添加し、転相乳化した。次いで73℃に昇温し、73℃でメチルエチルケトンを減圧下で留去し水系分散液を得た。その後、撹拌を行いながら水系分散液を30℃に冷却した後、固形分濃度が30質量%になるように脱イオン水を加えて調整したのち、150メッシュ金網でろ過し、樹脂粒子分散液Y-1を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径(D50)及びCV値を表3に示す。
製造例Y1において、非晶性ポリエステル樹脂B-1を表3に示した非晶性ポリエステル樹脂へ変更した以外は同様にして、樹脂粒子分散液Y-2、Y-3を得た。得られた樹脂粒子の体積中位粒径(D50)及びCV値を表3に示す。
製造例W1(離型剤粒子分散液W-1の製造)
内容積1Lのビーカーに、脱イオン水120g、樹脂粒子分散液Z-1 53g、パラフィンワックス「HNP-9」(日本精蝋株式会社製、融点75℃)40gを添加し、90℃以上95℃以下に温度を保持して溶融させて撹拌し、溶融混合物を得た。90℃以上95℃以下に温度を保持しながら、超音波ホモジナイザー「US-600T」(株式会社日本精機製作所製)を用いて20分間分散処理を行った後に、室温まで冷却した。得られた分散物に脱イオン水を加え、固形分濃度を20質量%に調整し、離型剤粒子分散液W-1を得た。体積中位粒径(D50)は0.46μm、CV値は25%であった。
製造例P1(着色剤粒子分散液P-1の製造)
内容積2L容器に付加重合体E-1 50g、及びメチルエチルケトン180.5gを加え、付加重合体E-1を溶解させた。得られた溶液に5%水酸化ナトリウム水溶液55.8g(付加重合体E-1の中和度75%になる量)を添加し、更に脱イオン水243gを添加して、ディスパー翼を備えた撹拌機「ラボ・リューション」(プライミクス株式会社製)を用いて2,000rpm/minにて10分間撹拌した。ついで、銅フタロシアニン顔料「ECB-301」(フタロシアニンブルー、大日精化工業株式会社製)200gを加え、6,400rpm/minで20℃にて1時間撹拌を行った。その後、200メッシュのフィルターを通し、ホモジナイザー「Microfluidizer M-110EH」(Microfluidics社製)を用いて150MPaの圧力で15パス処理した。得られた分散液を撹拌しながら、減圧下70℃でメチルエチルケトンと一部の水を除去した。冷却後、200メッシュのフィルターを通し、固形分濃度が20質量%になるように脱イオン水を加えることにより、着色剤粒子分散液P-1を得た。分散液中の着色剤粒子の体積中位粒径(D50)は0.14μm、CV値は25%であった。
実施例1(トナー1の作製)
脱水管、撹拌装置及び熱電対を装備した内容積3Lの4つ口フラスコに、樹脂粒子分散液X-1を300g、離型剤粒子分散液W-1を52.9g、着色剤粒子分散液P-1を75.6g、脱イオン水126.2gを室温で混合した。次に、該混合物を撹拌しながら、硫酸アンモニウム37.5gを脱イオン水549.3gに溶解した水溶液に4.8質量%水酸化カリウム水溶液32.5gを添加してpH8.5に調整した溶液を、室温で15分間かけて滴下した。その後、62℃まで2時間かけて昇温し、凝集粒子の体積中位粒径(D50)が5.9μmになるまで、62℃で保持し、凝集粒子1の分散液を得た。
この凝集粒子分散液を54℃へ冷却し54℃で保持しながら、樹脂粒子分散液Y-1 60.0gと脱イオン水18.3gの混合液を120分間かけて添加し、凝集粒子に樹脂粒子Y-1が凝集した体積中位粒径(D50)が6.2μmである凝集粒子分散液を得た。
前記54℃の凝集粒子分散液に、アニオン性界面活性剤「デモールN」(花王株式会社製、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)の30%水溶液18.6gと脱イオン水1280.4gを混合した水溶液を添加した。その後、75℃まで1時間かけて昇温し、75℃に到達後、0.1mol/L硫酸140.3gを添加した。75℃を保持しながら円形度を測定し、円形度が0.965以上0.975以下の範囲に到達するまで75℃を保持することによって、凝集粒子が融着した体積中位粒径6.0μmの融着粒子分散液を得た。
得られた融着粒子の分散液を30℃に冷却し吸引濾過して固形分を分離した後、25℃の脱イオン水で洗浄した後、30℃で48時間真空乾燥を行って、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子の体積中位粒径(D50)及びCV値を測定した。該トナー粒子100質量部、疎水性シリカ「RY50」(日本アエロジル株式会社製、個数平均粒径;0.04μm)2.5質量部、及び疎水性シリカ「キャボシル(登録商標)TS720」(キャボットジャパン株式会社製、個数平均粒径;0.012μm)1.0質量部をヘンシェルミキサーに入れて撹拌し、150メッシュの篩を通過させてトナー1を得た。
実施例1において、樹脂粒子分散液X-1、離型剤粒子分散液W-1、着色剤粒子分散液P-1、脱イオン水を室温下で混合した後、アニオン性界面活性剤「デモールN」(花王株式会社製、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)の30%水溶液3.0gを添加し混合してから、撹拌下で硫酸アンモニウム、脱イオン水、水酸化カリウム水溶液を滴下した以外は同様にして、トナー2を得た。
実施例1において、アニオン性界面活性剤「デモールN」(花王株式会社製、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)を、アニオン性界面活性剤「デモールMS」(花王株式会社製、メチルナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)へと変更した以外は同様にして、トナー3を得た。
実施例1において、凝集粒子に樹脂粒子Y-1が凝集した凝集粒子分散液を得た後、凝集粒子分散液を30℃へ冷却してから、アニオン性界面活性剤「デモールN」30%水溶液と脱イオン水を混合した水溶液を添加した以外は同様にして、トナー4を得た。
実施例1において使用する樹脂粒子分散液を表4に示すものを用いた以外は同様にして、トナー5、6、7を得た。
実施例1において、樹脂粒子分散液X-1、離型剤粒子分散液W-1、着色剤粒子分散液P-1、脱イオン水を室温下で混合した後、アニオン性界面活性剤「デモールN」(花王株式会社製、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)の30%水溶液 3.0gを添加し混合してから、撹拌下で硫酸アンモニウム、脱イオン水、水酸化カリウム水溶液を滴下した以外は同様にして、凝集工程を行った。凝集粒子に樹脂粒子Y-1が凝集した凝集粒子分散液を得た後、アニオン性界面活性剤「デモールN」を添加せず脱イオン水だけを添加してから75℃へ1時間で昇温したところ、粗大な融着粒子となり、先に記載した方法では粒径測定が困難であったことから、体積中位粒径20μm超となりトナーが得られなかった。
実施例1において、樹脂粒子分散液X-1、離型剤粒子分散液W-1、着色剤粒子分散液P-1、脱イオン水を室温下で混合した後、アニオン性界面活性剤「デモールN」(花王株式会社製、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)の30%水溶液 3.0gを添加し混合してから、撹拌下で硫酸アンモニウム、脱イオン水、水酸化カリウム水溶液を滴下した以外は同様にして、凝集工程を行った。凝集粒子に樹脂粒子Y-1が凝集した凝集粒子分散液を得た後、アニオン性界面活性剤「デモールN」のかわりにアニオン性界面活性剤「エマール(登録商標)E-27C」(花王株式会社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、有効濃度27質量%)20gを用いた以外は同様にしてトナー92を得た。
実施例1において、54℃で凝集粒子に樹脂粒子Y-1を添加し、凝集粒子に樹脂粒子Y-1が凝集した凝集粒子分散液を得るまでは同様に実施した。その後、脱イオン水1280.4gを混合した水溶液を添加してから、80℃まで1時間かけて昇温した。80℃に到達後、アニオン性界面活性剤「デモールN」の30%水溶液18.6gを添加した。添加後に粒径測定を実施したところ粗大な融着粒子となっており、先に記載した方法では粒径測定が困難であったことから、体積中位粒径20μm超となりトナーが得られなかった。
Claims (6)
- 下記工程1~4をこの順で含み、
非晶性ポリエステル系樹脂Bがアルコール成分としてビスフェノールAのエチレンオキシド付加物を50mol%以上含有する、
静電荷像現像用トナーの製造方法。
工程1:水系媒体中で結晶性ポリエステル樹脂C及び非晶性ポリエステル系樹脂Aを含有するポリエステル系樹脂粒子Xと着色剤粒子とを混合し凝集させて、凝集粒子1を得る工程
工程2:工程1で得られた凝集粒子1に対して、非晶性ポリエステル系樹脂Bを含有する樹脂粒子Yを凝集させて、凝集粒子2を得る工程
工程3:結晶性ポリエステル樹脂Cの融点以下の温度で、凝集粒子2にナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を添加する工程
工程4:非晶性ポリエステル系樹脂Bのガラス転移温度以上、かつ、結晶性ポリエステル樹脂Cの融点-10℃以上の温度で、凝集粒子2を融着させてトナー粒子を得る工程 - 前記非晶性ポリエステル系樹脂Aが、アルコール成分としてビスフェノールAプロピレンオキシド付加物を50mol%以上含有する、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記非晶性ポリエステル系樹脂Aが、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合物であるポリエステル樹脂セグメントと、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合物である付加重合樹脂セグメントとを含有する、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記非晶性ポリエステル系樹脂Bのガラス転移温度が55℃以上75℃以下である、請求項1~3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂Cの融点が50℃以上100℃以下である、請求項1~4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物が、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩である、請求項1~5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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