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JP7523653B2 - 静電荷像現像用トナー及びその製造方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー及びその製造方法 Download PDF

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JP7523653B2 JP2023209431A JP2023209431A JP7523653B2 JP 7523653 B2 JP7523653 B2 JP 7523653B2 JP 2023209431 A JP2023209431 A JP 2023209431A JP 2023209431 A JP2023209431 A JP 2023209431A JP 7523653 B2 JP7523653 B2 JP 7523653B2
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Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に用いられる静電荷像現像用トナー及びその製造方法に関する。
印刷メディアの多様化により、紙以外の印刷メディアへの電子写真印刷が求められ始めている。主要なメディアとして、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、及びポリエチレンフィルムなどのプラスチックフィルムがあり、ペットボトルラベルや種々のパッケージなどに用いられている。これらプラスチックフィルムは、表面が平滑であるために、当該表面と、当該表面に電子写真用トナーを印刷して形成される塗膜(印刷塗膜)との間にアンカー効果が働きにくく、プラスチックフィルムから印刷塗膜が剥がれやすい。また、これらプラスチックフィルムは熱に弱いために、電子写真用トナーを熱定着させると印刷メディアがカールやシュリンクを引き起こす。
特許文献1には、ポリプロピレンフィルム又はポリエチレンフィルムへの画像形成方法であって、得られる画像の画像濃度に優れ、更に、画像の耐擦過性に優れる画像形成方法を提供することを目的として、結着樹脂中に結晶性ポリエステル樹脂Cを含有するトナーにより、ポリプロピレンフィルム又はポリエチレンフィルムに画像を形成する方法であり、該結晶性ポリエステル樹脂CのSP値が9.0以上10.1以下であり、結着樹脂中の結晶性ポリエステル樹脂Cの含有量が10質量%以上60質量%以下であり、該ポリプロピレンフィルム又はポリエチレンフィルムの印刷面の表面張力が35mN/m以上49mN/m以下であり、定着温度が、ポリプロピレンフィルム又はポリエチレンフィルムの融点より5℃高い温度以下である、画像形成方法が開示されている。
特許文献2には、非晶質ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含有し、前記非晶質ポリエステル樹脂が、アルコール成分(A-al)と、炭素数16以上18以下の直鎖脂肪族炭化水素基が置換したコハク酸又はその無水物を含むカルボン酸成分(A-ac)との重縮合物であり、前記結晶性ポリエステル樹脂が、アルコール成分(C-al)とカルボン酸成分(C-ac)との重縮合物であり、前記アルコール成分(C-al)として炭素数6以上24以下のモノアルコール、及び前記カルボン酸成分(C-ac)として炭素数6以上24以下のモノカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する静電荷像現像用トナーが、低温定着性、及びトナーの耐熱保存性に優れ、かつ、印刷物の保存性が優れることが開示されている。
特開2022-54448号公報 特開2020-60687号公報
ペットボトルラベルやパッケージフィルムなどの包装印刷物は、内容物の品質保護や情報表示の観点から、印刷塗膜に高い堅牢性が求められる。包装印刷物用の印刷インキを用いて形成される印刷塗膜では、鉛筆硬度試験による塗膜硬度の評価がなされており、鉛筆硬度でB以上の硬度が求められている。本発明者らが検討したところ、プラスチックフィルム等の印刷媒体に、特許文献1に記載の画像形成方法及び特許文献2に記載の静電荷像現像用トナーにより印刷塗膜を形成して得られる上記包装印刷物は、テープ剥離試験や爪擦り試験に対する印刷塗膜の堅牢性は得られるものの、鉛筆硬度試験に対する堅牢性は改善が必要であることが分かった。また、プラスチックフィルム等の印刷媒体の熱収縮を抑制するため、トナーには低温定着性が求められる。
本発明は、低温定着性に優れ、プラスチックフィルムなどの印刷媒体(基材)に対して、堅牢性の高い印刷塗膜を形成できる静電荷像現像用トナー及びその製造方法に関する。
本発明者らは、結晶性ポリエステル樹脂C、非晶性ポリエステル系樹脂A、及び着色剤を含有し、結晶性ポリエステル樹脂Cが、エチレングリコールを含む脂肪族ジオール成分由来の構成単位と、炭素数10以上14以下の脂肪族ジカルボン酸成分由来の構成単位とを含み、かつ特定の範囲のエステル基濃度を有し、着色剤が、NH基量が特定の値以上に制御された顔料である、静電荷像現像用トナーが低温定着性に優れ、当該トナーにより堅牢性の高い印刷塗膜を形成できることを見出した。
本発明は、以下の〔1〕及び〔2〕に関する。
〔1〕結晶性ポリエステル樹脂C、非晶性ポリエステル系樹脂A、及び着色剤を含有する静電荷像現像用トナーであって、
前記結晶性ポリエステル樹脂Cが、エチレングリコールを含む脂肪族ジオール成分由来の構成単位と、炭素数10以上14以下の脂肪族ジカルボン酸成分由来の構成単位とを含み、かつエステル基濃度が6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下であり、
前記着色剤は、1分子中に有する-NH-及び-NHの合計数を、分子量で除した値をNH基量としたとき、NH基量が6.0mmol/g以上の顔料である、
静電荷像現像用トナー。
〔2〕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を同一又は異なる粒子に含有する樹脂粒子と、着色剤とを、水系媒体中で凝集させる工程及び融着させる工程を有する、静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
前記結晶性ポリエステル樹脂Cが、エチレングリコールを含む脂肪族ジオール成分由来の構成単位と、炭素数10以上14以下の脂肪族ジカルボン酸成分由来の構成単位とを含み、かつエステル基濃度が6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下であり、
前記着色剤は、1分子中に有する-NH-及び-NHの合計数を、分子量で除した値をNH基量としたとき、NH基量が6.0mmol/g以上の顔料である、
静電荷像現像用トナーの製造方法。
本発明によれば、低温定着性に優れ、プラスチックフィルムなどの印刷媒体(基材)に対して、堅牢性の高い印刷塗膜を形成できる静電荷像現像用トナー及びその製造方法が提供される。
[静電荷像現像用トナー]
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう)は、少なくとも、結晶性ポリエステル樹脂C(以下、単に「樹脂C」ともいう)、非晶性ポリエステル系樹脂A(以下、単に「樹脂A」ともいう)、及び着色剤を含有する。
前記結晶性ポリエステル樹脂Cが、エチレングリコールを含む脂肪族ジオール成分由来の構成単位と、炭素数10以上14以下の脂肪族ジカルボン酸成分由来の構成単位とを含み、かつエステル基濃度が6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下であり、前記着色剤は、1分子中に有する-NH-及び-NHの合計数を、分子量で除した値をNH基量としたとき、NH基量が6.0mmol/g以上の顔料である。
以上の特徴により、本発明のトナーは低温定着性に優れ、当該トナーにより堅牢性の高い印刷塗膜が得られる。
なお、少なくとも、樹脂C、樹脂A、及び着色剤を含有するトナー粒子(以下、単に「トナー粒子」ともいう)を、本発明の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。
本発明のトナーが低温定着性に優れ、当該トナーにより、堅牢性の高い印刷塗膜が得られる理由は定かではないが、次のように考えられる。
本発明のトナーは、結晶性ポリエステル樹脂Cにエチレングリコールを含む脂肪族ジオール成分由来の構成単位を含むことで、2つの近接したエステル基を配置することができ、これにより凝集力が高く結晶核を速やかに生成できるため、トナー粒子形成時に結晶サイズが肥大化せず結晶ドメインが微分散した状態となる。そして、定着時には近接したエステル基により極性が高まることで非晶性ポリエステル系樹脂Aとの相溶性が向上し、トナーの溶融が素早く進むため、低温定着性に優れると考えられる。
また、本発明者らが検討した結果、プラスチックフィルム等の基材に形成された印刷塗膜の鉛筆硬度試験に対する堅牢性を向上させるには、印刷塗膜自体の硬さが重要であることが分かった。これは先端が尖った鉛筆で塗膜を削る際に、局所的に強い力が加わるためであると考えられる。本発明のトナーでは、該トナーが含有する結晶性ポリエステル樹脂Cが、エチレングリコールを含む脂肪族ジオール成分由来の構成単位と、炭素数10以上14以下の脂肪族ジカルボン酸成分由来の構成単位とを含み、かつエステル基濃度が6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下であることで、塗膜形成後の結晶性ポリエステル樹脂Cの凝集力を確保しつつ、非晶性ポリエステル樹脂Aとの相溶性が向上して、結晶性ポリエステル樹脂Cの結晶ドメインが印刷塗膜中で微分散した状態が形成される。更に、着色剤である顔料のNH基量が6.0mmol/g以上であることにより、結晶性ポリエステル樹脂C中のエステル基と顔料に含まれるNH基が効果的に相互作用することで、塗膜形成後に結晶性ポリエステル樹脂Cの再結晶化が促進される。その結果、印刷塗膜中での結晶性ポリエステル樹脂Cの凝集力が大幅に向上して印刷塗膜の硬度が高まり、堅牢性が向上すると考えられる。
本明細書における各種用語の定義等を以下に示す。
明細書中、ポリエステル系樹脂のカルボン酸成分には、その化合物のみならず、反応中に分解してカルボン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。
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、吸熱ピークが観測されないか、観測される場合は、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。
炭化水素基に関して、「(イソ又はターシャリー)」及び「(イソ)」を括弧とする記載は、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。
「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味する。
「スチレン系化合物」とは、無置換又は置換のスチレンを意味する。
〔トナー粒子〕
本発明において、トナー粒子は、少なくとも、結晶性ポリエステル樹脂C(以下、単に「樹脂C」ともいう)、非晶性ポリエステル系樹脂A(以下、単に「樹脂A」ともいう)、及び着色剤を含有する。
<結晶性ポリエステル樹脂C>
樹脂Cは、トナーの結着樹脂として用いられ、トナーの低温定着性及び印刷塗膜の堅牢性の観点から、アルコール成分由来の構成単位として、エチレングリコールを含む脂肪族ジオール成分由来の構成単位を含み、カルボン酸成分由来の構成単位として、炭素数10以上14以下の脂肪族ジカルボン酸成分由来の構成単位を含む重縮合物であり、かつエステル基濃度が6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下である。以下のアルコール成分及びカルボン酸成分は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
脂肪族ジオール成分はエチレングリコールを含有し、エチレングリコール以外の脂肪族ジオールを含んでもよい。
エチレングリコール以外の脂肪族ジオールとしては、例えば、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、2-ブテン-1,4-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、ネオペンチルグリコール、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-ドデカンジオール等が挙げられる。
脂肪族ジオール成分の量は、アルコール成分中、好ましくは80モル%以上、より好ましくは85モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上であり、そして100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
なお、アルコール成分中の脂肪族ジオール成分の量は、アルコール成分由来の構成単位中の脂肪族ジオール成分由来の構成単位の含有量と同じである。以降の樹脂の各成分の量の説明も同様である。
脂肪族ジオール成分中のエチレングリコールの量は、好ましくは80モル%以上、より好ましくは85モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上であり、そして100モル%以下であり、好ましくは100モル%である。
エチレングリコールの量は、アルコール成分中、好ましくは65モル%以上、より好ましくは85モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上であり、そして100モル%以下であり、好ましくは100モル%である。
アルコール成分は、脂肪族ジオール成分とは異なる他のアルコール成分を含有していてもよい。他のアルコール成分としては、例えば、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等の芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物;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等の3価以上のアルコールが挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸の炭素数は、トナーの低温定着性及び印刷塗膜の堅牢性の観点から、14以下であり、そして、同様の観点から、10以上であり、好ましくは12以上である。脂肪族ジカルボン酸は、α、ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸であることが好ましい。
炭素数10以上14以下の脂肪族ジカルボン酸の具体例としては、セバシン酸、1,11-ウンデカン二酸、1,12-ドデカン二酸、1,13-トリデカン二酸及び1,14-テトラデカン二酸から選ばれる1種以上が好ましく、中でもトナーの低温定着性及び印刷塗膜の堅牢性の観点から、セバシン酸、1,12-ドデカン二酸及び1,14-テトラデカン二酸から選ばれる1種以上がより好ましく、1,12-ドデカン二酸及び1,14-テトラデカン二酸から選ばれる1種以上が更に好ましい。
炭素数10以上14以下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70モル%以上、より好ましくは75モル%以上、更に好ましくは80モル%以上、更に好ましくは85モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、好ましくは95モル%以下である。
カルボン酸成分は、トナーの低温定着性及び印刷塗膜の堅牢性の観点から、炭素数6以上24以下のモノカルボン酸成分を含むことが好ましい。モノカルボン酸成分の炭素数は、同様の観点から、6以上であり、好ましくは8以上、より好ましくは12以上、更に好ましくは14以上、より更に好ましくは16以上であり、そして、24以下であり、好ましくは22以下、より好ましくは20以下である。
炭素数6以上24以下のモノカルボン酸としては、カプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはカプリル酸、ラウリン酸、ステアリン酸、ベヘン酸であり、低温定着性及び堅牢性の高い印刷塗膜を得る観点から、より好ましくはステアリン酸、ベヘン酸であり、更に好ましくはステアリン酸である。
炭素数6以上24以下のモノカルボン酸の量は、カルボン酸成分中、好ましくは1モル%以上、より好ましくは5モル%以上、更に好ましくは7モル%以上であり、そして、好ましくは35モル%以下、より好ましくは30モル%以下、更に好ましくは20モル%以下、更に好ましくは15モル%以下である。
カルボン酸成分は、炭素数10以上14以下の脂肪族ジカルボン酸及び炭素数6以上24以下のモノカルボン酸とは異なる他のカルボン酸成分を含有していてもよい。他のカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;トリメリット酸等の3価以上の多価カルボン酸が挙げられる。
アルコール成分の水酸基に対するカルボン酸成分のカルボキシ基の当量比〔COOH基/OH基〕は、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上であり、そして、好ましくは1.3以下、より好ましくは1.2以下である。
樹脂Cは、トナーの低温定着性及び印刷塗膜の堅牢性の観点から、エステル基濃度が6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下であり、好ましくは6.7mmol/g以上であり、そして、好ましくは8.8mmol/g以下、より好ましくは8.6mmol/g以下である。樹脂Cのエステル基濃度は、次の式により算出される。

〔式中、Aは結晶性ポリエステル樹脂Cの原料モノマーがすべて反応した際に生成する全エステル結合量(mol)であり、Bは、結晶性ポリエステル樹脂Cを構成する原料モノマーの全質量(g)である。なお、式中の( )内は、各数値の単位を意味する。〕
なお、結晶性ポリエステル樹脂Cとして、2種以上の樹脂を混合して使用する場合には、結晶性ポリエステル樹脂Cのエステル基濃度の加重平均を結晶性ポリエステル樹脂Cのエステル基濃度とする。また、結晶性ポリエステル樹脂Cが、複合樹脂である場合、Bは、ポリエステル樹脂由来の構成部分(ポリエステル樹脂セグメント)の原料モノマーの全質量(g)とする。
(結晶性ポリエステル樹脂Cの製造方法)
樹脂Cは、例えば、アルコール成分及びカルボン酸成分を含む原料モノマーを重縮合することにより製造することができる。
アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合は、例えば、不活性ガス雰囲気中にて、必要に応じて、エステル化触媒、エステル化助触媒、重合禁止剤等の存在下、120℃以上250℃以下程度の温度で行うことができる。
エステル化触媒としては、例えば、酸化ジブチル錫、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)等の錫化合物、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)等のチタン化合物が挙げられる。エステル化触媒と共に用い得るエステル化助触媒としては、例えば、没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸)が挙げられる。
エステル化触媒の使用量は、樹脂Cの原料モノマーであるアルコール成分、及びカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上10質量部以下である。
エステル化助触媒の使用量は、アルコール成分、及びカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上1質量部以下である。
また、重合禁止剤としては、例えば、4-tert-ブチルカテコール等のラジカル重合禁止剤が挙げられる。
重合禁止剤を用いる場合、重合禁止剤の使用量はアルコール成分、及びカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上1質量部以下である。
(結晶性ポリエステル樹脂Cの物性)
樹脂Cの軟化点は、好ましくは60℃以上、より好ましくは65℃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。
樹脂Cの融点は、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95℃以下、更に好ましくは90℃以下である。
樹脂Cの酸価は、好ましくは2mgKOH/g以上、より好ましくは4mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは20mgKOH/g以下、より好ましくは15mgKOH/g以下、更に好ましくは10mgKOH/g以下である。
樹脂Cの溶解度パラメータ(SPC)は、好ましくは8.70(cal/cm1/2以上、より好ましくは9.00(cal/cm1/2以上、更に好ましくは9.50(cal/cm1/2以上であり、そして、好ましくは11.00(cal/cm1/2以下、より好ましくは10.50(cal/cm1/2以下、更に好ましくは10.20(cal/cm1/2以下である。SPCは、Fedors法により算出される値とする。
樹脂Cのエステル基濃度、軟化点、融点、酸価及び溶解度パラメータは、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、軟化点、融点及び酸価は、後述の実施例に記載の方法により求められる。なお、樹脂C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エステル基濃度、軟化点、融点、酸価及び溶解度パラメータの値がそれぞれ前記範囲内であることが好ましい。
トナー粒子中、樹脂Cの含有量に対する、後述する非晶性ポリエステル系樹脂(樹脂A)の含有量の質量比[樹脂A/樹脂C]は、トナーの低温定着性及び印刷塗膜の堅牢性の観点から、好ましくは55/45以上、より好ましくは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90/10以下、より好ましくは85/15以下、更に好ましくは78/22以下である。
トナー粒子中の結晶性ポリエステル樹脂Cの含有量は、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40質量%以下、より好ましくは35質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
<非晶性ポリエステル系樹脂A>
本発明のトナーは、非晶性ポリエステル系樹脂Aを含有する。樹脂Aは、トナーの結着樹脂として用いられ、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物を含む非晶性ポリエステル系樹脂である。
樹脂A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系樹脂が挙げられる。変性されたポリエステル系樹脂としては、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、樹脂Aは、好ましくはポリエステル樹脂及び複合樹脂であり、より好ましくは複合樹脂である。
樹脂Aのアルコール成分としては、例えば、芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物、直鎖又は分岐の脂肪族ジオール、脂環式ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。これらの中でも、低温定着性に優れるトナーを得る観点から、芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物、直鎖又は分岐の脂肪族ジオールが好ましく、印刷塗膜の堅牢性の観点から、芳香族ジオールのアルキレンオキシド付加物がより好ましい。
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、OR及びROはオキシアルキレン基であり、R及びR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モル数を示し、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以上であり、16以下、好ましくは8以下、より好ましくは4以下である)で表される2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキシド付加物である。
式(I)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としては、例えば、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物等が挙げられる。これらの中でも、少なくともビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物を含有することが好ましい。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む場合、その量は、アルコール成分中、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
直鎖又は分岐の脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール)、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオールが挙げられる。
アルコール成分として、直鎖又は分岐の脂肪族ジオールを使用する場合、その量は、アルコール成分中、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
直鎖又は分岐の脂肪族ジオール中、ネオペンチルグリコールの量は、好ましくは65モル%以上、より好ましくは85モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上であり、そして100モル%以下であり、好ましくは100モル%である。
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(平均付加モル数2以上12以下)付加物が挙げられる。
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種以上を用いてもよい。
樹脂Aのカルボン酸成分としては、例えば、ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸が挙げられる。
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20モル%以上、より好ましくは30モル%以上、更に好ましくは40モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、好ましくは85モル%以下、より好ましくは80モル%以下、更に好ましくは75モル%以下である。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸の炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは3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。
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又はその無水物、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、アジピン酸、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を含む場合、その量は、カルボン酸成分中、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは15モル%以上であり、そして、好ましくは50モル%以下、より好ましくは45モル%以下、更に好ましくは40モル%以下である。
脂環式ジカルボン酸としては、例えば、シクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸としては、好ましくは3価のカルボン酸であり、例えばトリメリット酸又はその無水物が挙げられる。
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3モル%以上、より好ましくは6モル%以上、更に好ましくは9モル%以上であり、そして、好ましくは25モル%以下、より好ましくは20モル%以下、更に好ましくは15モル%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。
アルコール成分の水酸基に対するカルボン酸成分のカルボキシ基の当量比〔COOH基/OH基〕は、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上であり、そして、好ましくは1.3以下、より好ましくは1.2以下である。
樹脂Aが複合樹脂である場合、付加重合樹脂セグメントとしては、例えば、スチレン系化合物を含む原料モノマーの付加重合物が挙げられる。
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。
スチレン系化合物以外の原料モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル等の(メタ)アクリル酸エステル;エチレン、プロピレン、ブタジエン等のオレフィン類;塩化ビニル等のハロビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ビニリデンクロリド等のハロゲン化ビニリデン;N-ビニルピロリドン等のN-ビニル化合物が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、(メタ)アクリル酸アルキルがより好ましい。
(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。
付加重合樹脂セグメント中に(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位を含む場合、付加重合樹脂セグメントの原料モノマー中、(メタ)アクリル酸エステルの含有量は、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35質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
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。
複合樹脂は、好ましくは、ポリエステル樹脂セグメント及び付加重合樹脂セグメントと共有結合を介して結合した両反応性モノマー由来の構成単位を有する。
「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、複合樹脂のポリエステル樹脂セグメントのアルコール成分100モル部に対して、好ましくは1モル部以上、より好ましくは5モル部以上、更に好ましくは8モル部以上であり、そして、好ましくは30モル部以下、より好ましくは25モル部以下、更に好ましくは20モル部以下である。
複合樹脂中のポリエステル樹脂セグメントの含有量は、ポリエステル樹脂セグメント及び付加重合樹脂セグメントの合計量に対して、好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは55質量%以上であり、そして、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。なお、両反応性モノマー由来の構成単位は、ポリエステル樹脂セグメントとする。
複合樹脂中の付加重合樹脂セグメントの含有量は、ポリエステル樹脂セグメント及び付加重合樹脂セグメントの合計量に対して、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60質量%以下、より好ましくは55質量%以下、更に好ましくは45質量%以下である。
複合樹脂中の両反応性モノマー由来の構成単位の量は、ポリエステル樹脂セグメント及び付加重合樹脂セグメントの合計量に対して、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは0.8質量%以上であり、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、更に好ましくは4質量%以下である。
複合樹脂中の、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%以上であり、そして、100質量%以下、好ましくは100質量%である。
上記量は、ポリエステル樹脂セグメント、付加重合樹脂セグメントの原料モノマー、両反応性モノマー、ラジカル重合開始剤の量の比率を基準に算出し、ポリエステル樹脂セグメント等の質量は、重縮合により生じた水の質量を除いた質量を基準とする。なお、ラジカル重合開始剤を用いた場合、ラジカル重合開始剤の質量は、付加重合樹脂セグメントに含めて計算する。
(非晶性ポリエステル系樹脂Aの製造方法)
≪非晶性ポリエステル樹脂の製造方法≫
樹脂Aが非晶性ポリエステル樹脂である場合、樹脂Aは、例えば、上記の樹脂Cと同様に、アルコール成分及びカルボン酸成分を含む原料モノマーを重縮合することにより製造してもよい。
≪複合樹脂の製造方法≫
樹脂Aが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である場合、例えば、アルコール成分及びカルボン酸成分を重縮合させる工程Aと、付加重合樹脂セグメントの原料モノマー及び両反応性モノマーを付加重合させる工程Bとを含む方法により製造してもよい。
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単位が有する、例えば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。
工程Aでは、必要に応じて、上記結晶性ポリエステル樹脂Cの製造方法に記載したエステル化触媒及びエステル化助触媒を、同様の使用量で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、上記結晶性ポリエステル樹脂Cの製造方法に記載した重合禁止剤を、同様の使用量で用いてもよい。
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。
工程Bの付加重合のラジカル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。
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の物性)
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、好ましくは140℃以下、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは125℃以下である。
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、好ましくは80℃以下、より好ましくは75℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
樹脂Aの酸価は、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Cと樹脂Aとの相溶性と、樹脂Cの再結晶化の観点から、SPとSPとの差(SP-SP)は、好ましくは0.50(cal/cm1/2以上、より好ましくは0.55(cal/cm1/2以上、更に好ましくは0.60(cal/cm1/2以上、更に好ましくは0.63(cal/cm1/2以上であり、そして、好ましくは1.50(cal/cm1/2以下、より好ましくは1.30(cal/cm1/2以下、さらに好ましくは1.00(cal/cm1/2以下、更に好ましくは0.95(cal/cm1/2以下、更に好ましくは0.90(cal/cm1/2以下である。
樹脂Aの溶解度パラメータ(SP)は、「SP-SP」を上記範囲に制御する観点から、好ましくは9.20(cal/cm1/2以上、より好ましくは9.50(cal/cm1/2以上、更に好ましくは10.00(cal/cm1/2以上であり、そして、好ましくは12.00(cal/cm1/2以下、より好ましくは11.80(cal/cm1/2以下、更に好ましくは11.50(cal/cm1/2以下である。SPは、Fedors法により算出される値とする。
樹脂Aの軟化点、ガラス転移温度、酸価及び溶解度パラメータは、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、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、酸価及び溶解度パラメータがそれぞれ上記の範囲内であることが好ましい。
トナー粒子中の非晶性ポリエステル系樹脂Aの含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは55質量%以上、更に好ましくは60質量%以上であり、そして、好ましくは87質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
<着色剤>
本発明において、トナー粒子は着色剤として、顔料を含有する。
ここで、顔料が1分子中に有する-NH-及び-NHの合計数を、当該顔料の分子量で除した値をNH基量としたとき、当該顔料のNH基量が6.0mmol/g以上である。上限は特に制限されないが、好ましくは20.0mmol/g以下であり、より好ましくは15.0mmol/g以下である。
本発明に用いられる着色剤は、黄色有機顔料であることが好ましく、所望のNH基量とする観点から、イソインドリン系顔料及びベンズイミダゾロン顔料の少なくとも1種であることが好ましい。
イソインドリン系顔料としては、C.I.ピグメントイエロー139(1分子中に有する-NH-及び-NHの合計数=5、分子量=367、NH基量=13.6mmol/g)、C.I.ピグメントイエロー185(1分子中に有する-NH-及び-NHの合計数=4、分子量=337、NH基量=11.9mmol/g)が例示される。
ベンズイミダゾロン顔料としては、C.I.ピグメントイエロー180(1分子中に有する-NH-及び-NHの合計数=6、分子量=733、NH基量=8.2mmol/g)が例示される。
本発明に用いられる顔料は、堅牢性の高い印刷塗膜を得る観点から、C.I.ピグメントイエロー185及びC.I.ピグメントイエロー180から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
着色剤の量は、樹脂Cと樹脂Aの合計100質量部に対して、トナー粒子中での分散性向上の観点から、好ましくは3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7質量部以上であり、そして、好ましくは25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15質量部以下である。
また、着色剤の含有量は、トナー粒子中、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上であり、そして、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。
<離型剤>
本発明のトナー粒子は、離型剤を含有することが好ましい。
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、エチレンプロピ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。
離型剤の融点は、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上であり、そして、好ましくは160℃以下、より好ましくは140℃以下、更に好ましくは120℃以下、更に好ましくは100℃以下である。
離型剤の含有量は、トナー粒子中、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3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、更に好ましくは10質量%以下である。
その他、トナー粒子は、荷電制御剤、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を含んでいてもよい。
(トナー粒子の物性)
トナー粒子の体積中位粒径D50は、良好な画質の印刷塗膜を得る観点、トナーのクリーニング性をより向上させる観点から、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7μm以下である。
トナー粒子の円形度は、良好な画質の印刷塗膜(画像)を得る観点から、好ましくは0.950以上、より好ましくは0.955以上、さらに好ましくは0.960以上であり、そして、クリーニング性の観点から、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。
トナー粒子のCV値は、トナーの生産性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、更に好ましくは20%以上であり、そして、堅牢性の高い印刷塗膜を得る観点から、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。
トナー粒子の体積中位粒径D50、円形度及びCV値は、実施例に記載の方法により測定できる。
〔トナーの製造方法〕
本発明の一実施態様に係るトナーの製造方法は、溶融混練法、乳化転相法、懸濁重合法、乳化凝集法等の公知のいずれの方法であってもよいが、乳化凝集法が好ましい。
<乳化凝集法>
乳化凝集法は、樹脂C及び樹脂Aを同一又は異なる粒子に含有する樹脂粒子と、着色剤とを、水系媒体中で凝集させる工程及び融着させる工程を含む。
(樹脂粒子を凝集させる工程)
樹脂粒子を凝集させる工程では、水系媒体中で、樹脂C及び樹脂Aを同一又は異なる粒子に含有する樹脂粒子と、着色剤を凝集させて、凝集粒子1を得る。樹脂粒子を含む樹脂粒子分散液と、着色剤を含有する着色剤粒子分散液とを混合して、これらの粒子を凝集させて凝集粒子1を得ることが好ましい。ここで、樹脂粒子と着色剤に加えて、離型剤を更に凝集させることが好ましく、樹脂粒子を含む樹脂粒子分散液と、着色剤を含む着色剤粒子分散液と、離型剤を含む離型剤粒子分散液とを混合して、これらの粒子を凝集させて凝集粒子1を得ることがより好ましい。また、樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液、及び離型剤粒子分散液は、それぞれ樹脂粒子の水系分散液、着色剤粒子の水系分散液、及び離型剤粒子の水系分散液であることが更に好ましい。
本発明において、水系分散液に用いる水系媒体は、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、より好ましくはエタノールである。
≪樹脂粒子分散液の製造方法≫
樹脂Cの樹脂粒子及び樹脂Aの樹脂粒子は、樹脂C及び樹脂Aを同一又は異なる粒子に含有する樹脂粒子の水系分散液として製造してもよい。
分散は、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C及び/又は樹脂Aの有機溶媒溶液又は溶融した樹脂C及び/又は樹脂Aに水系媒体を添加して転相乳化する方法が挙げられる。樹脂C及び/又は樹脂Aの有機溶媒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。
転相乳化に用いる有機溶媒としては、樹脂C及び樹脂Aを溶解し、水溶性であれば特に限定されないが、例えば、メチルエチルケトンが挙げられる。
有機溶媒溶液には、中和剤を添加してもよい。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。これらの中でも、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が好ましい。
樹脂粒子に含まれる樹脂C及び/又は樹脂Aの中和度は、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上、更に好ましくは40モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは80モル%以下、更に好ましくは70モル%以下である。
なお、樹脂粒子に含まれる樹脂C及び/又は樹脂Aの中和度は、下記式によって求めることができる。
中和度(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{樹脂粒子を構成する樹脂の加重平均酸価(mgKOH/g)×樹脂粒子を構成する樹脂の質量(g)}/(56×1000)]〕×100
有機溶媒溶液又は溶融した樹脂C及び/又は樹脂Aを撹拌しながら、水系媒体を徐々に添加して転相させる。
水系媒体を添加する際の有機溶媒溶液の温度は、樹脂C及び/又は樹脂Aを含む樹脂粒子の分散安定性を向上させる観点から、好ましくは樹脂Aのガラス転移温度以上、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、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。
転相乳化の後に、必要に応じて、得られた分散液から蒸留等により有機溶媒を除去してもよい。また、濾過等によって樹脂粒子を単離してもよい。転相乳化の後に得られた分散液から有機溶媒を除去した樹脂粒子の水系分散液を用いることが好ましい。この場合、有機溶媒の残存量は、分散液中、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下、更に好ましくは実質的に0質量%である。
分散液中の樹脂粒子の体積中位粒径D50は、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.08μm以上であり、そして、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.5μm以下、更に好ましくは0.3μm以下である。
分散液中の樹脂粒子の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%以下である。
分散液中の樹脂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。
樹脂粒子の水系分散液の固形分濃度は、トナーの生産性を向上させる観点、及び樹脂粒子の水系分散液の分散安定性を向上させる観点から、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。
なお、固形分は不揮発性成分の総量である。
また、樹脂粒子を凝集させる工程において、凝集粒子1は離型剤を含んでいてもよく、その他、荷電制御剤、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を含んでいてもよい。
≪着色剤粒子分散液の製造方法≫
着色剤粒子分散液は、顔料と水系媒体とを、ホモミキサー、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、顔料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うことが好ましい。
また、顔料の分散は、顔料の分散安定性を向上させる観点から、付加重合体Eの存在下で行ってもよい。付加重合体Eは芳香族基を有する付加重合性モノマーaに由来する構成単位を有することが好ましく、更に、イオン性基を有する付加重合性モノマーb、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、及びマクロモノマーdからなる群から選ばれる少なくとも1種を更に含有することが好ましい。付加重合体Eを用いた着色剤粒子分散液については、特開2021-026129号公報に記載の付加重合体Eが参照される。
顔料の分散安定性を向上させる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、顔料の分散安定性を向上させる観点から、好ましくは非イオン性界面活性剤である。非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル類、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル類、ポリオキシアルキレンアリールエーテル類が挙げられる。これらの中でも、ポリオキシエチレンアリールエーテル類が好ましく、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルがより好ましい。
着色剤粒子分散液中の界面活性剤の含有量は、顔料の分散安定性を向上させる観点から、顔料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50質量部以下、より好ましくは45質量部以下、更に好ましくは40質量部以下である。
着色剤粒子分散液中、顔料は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは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。
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。
着色剤粒子の体積中位粒径D50は、トナー粒子中での分散性向上の観点から、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.08μm以上、更に好ましくは0.1μm以上であり、そして、好ましくは0.4μm以下、より好ましくは0.3μm以下、更に好ましくは0.2μm以下である。
着色剤粒子のCV値は、トナー粒子中での分散性向上の観点から、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、実施例の方法によって測定される。
(離型剤粒子分散液の製造方法)
離型剤粒子分散液は、例えば、離型剤と後述する樹脂粒子Sの分散液と必要に応じて水系媒体とを、離型剤の融点以上の温度で、ホモジナイザー、高圧分散機、超音波分散機等の分散機を用いて分散することによって得られる。
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、100℃以下、より好ましくは98℃以下、更に好ましくは96℃以下である。
離型剤粒子分散液は、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Sとを混合して得ることが好ましい。離型剤と樹脂粒子Sを用いて離型剤粒子を調製することで、樹脂粒子S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。離型剤粒子分散液中では、離型剤粒子の表面に樹脂粒子Sが多数付着した構造を有していると考えられる。
離型剤を分散する樹脂粒子Sを構成する樹脂は、好ましくはポリエステル系樹脂であり、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を有する複合樹脂Dを用いることがより好ましい。複合樹脂Dについては、例えば、特開2021-026129号公報が参照される。
複合樹脂Dの溶解度パラメータ(SP)は、樹脂Aとの親和性の観点から、SPと同程度であればよい。
離型剤粒子分散液中の離型剤粒子の体積中位粒径D50は、凝集により均一な凝集粒子を得る観点から、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.2μm以上、更に好ましくは0.4μm以上であり、そして、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.8μm以下、更に好ましくは0.6μm以下である。
離型剤粒子分散液中の離型剤粒子の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。
離型剤粒子分散液中の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。
-界面活性剤-
樹脂粒子を凝集させる工程では、各粒子の分散液を混合し、混合分散液を調製する際、樹脂粒子、離型剤粒子、着色剤粒子等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及び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。
界面活性剤を使用する場合、その総使用量は、樹脂Cと樹脂Aの合計量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0.3質量部以上、更に好ましくは0.5質量部以上であり、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは3質量部以下である。
-凝集剤-
樹脂粒子を凝集させる工程では、凝集を効率的に行う観点から、凝集剤を添加することが好ましい。
凝集剤としては、例えば、第四級塩等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、無機系凝集剤が挙げられる。無機系凝集剤としては、例えば、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価以上の金属錯体が挙げられる。
凝集性を向上させ均一な凝集粒子1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、無機アンモニウム塩が更に好ましく、硫酸アンモニウムが更に好ましい。
凝集剤を用いて、例えば、0℃以上40℃以下の樹脂粒子、離型剤粒子、及び着色剤粒子を含む混合分散液に、樹脂粒子中の樹脂100質量部に対し5質量部以上50質量部以下の凝集剤を添加し、樹脂粒子、離型剤粒子、及び着色剤粒子を水系媒体中で凝集させて、凝集粒子1を得る。更に、凝集を促進させる観点から、凝集剤を添加した後に分散液の温度を上げることが好ましい。
凝集を停止させる方法としては、分散液を冷却する方法、凝集停止剤を添加する方法、分散液を希釈する方法等が挙げられる。不必要な凝集を確実に防止する観点からは、凝集停止剤を添加して凝集を停止させる方法が好ましい。
-凝集停止剤-
凝集停止剤としては、界面活性剤が好ましく、アニオン性界面活性剤がより好ましい。アニオン性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、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、アリールスルホン酸塩、アリールスルホン酸ホルマリン縮合物等が挙げられ、好ましくはアリールスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、より好ましくはナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩である。これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。凝集停止剤は、水溶液で添加してもよい。
凝集停止剤の添加量は、不必要な凝集を確実に防止する観点から、樹脂Cと樹脂Aの合計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質量部以上であり、そして、トナーへの残留を低減する観点から、好ましくは60質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。
凝集粒子1の体積中位粒径D50は、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7μm以下である。
なお、本発明において、樹脂粒子を凝集させる工程の後、融着させる工程の前に、得られた凝集粒子1に非晶性樹脂(好ましくは非晶性ポリエステル系樹脂B)を含むシェル用樹脂粒子を付着させて凝集させ、凝集粒子2を得る工程を有していてもよい。シェル用樹脂粒子を凝集させる工程を有することで、コアシェル構造を有するトナー粒子を得ることができる。
ここで、シェル用樹脂粒子に使用される非晶性ポリエステル系樹脂Bとしては、上述した樹脂Aが例示される。シェル用樹脂粒子は、前述の樹脂C及び/又は樹脂Aを含む樹脂粒子の製造方法と同様の方法により得られる。
また、トナーの製造方法がシェル用樹脂粒子を凝集させる工程を有する場合には、該工程において凝集粒子2が、トナー粒子として適度な粒径に成長したところで凝集を停止させることが好ましく、上述の凝集停止剤を添加して凝集を停止させる方法が好ましい。
凝集粒子1の質量に対する、シェル用樹脂粒子の質量比[シェル用樹脂粒子/凝集粒子1]は、トナーの低温定着性の観点から、好ましくは1/99以上、より好ましくは3/97以上、更に好ましくは5/95以上であり、そして、好ましくは25/75以下、より好ましくは20/80以下、更に好ましくは15/85以下である。
(融着させる工程)
融着させる工程では、例えば、凝集粒子1又は凝集粒子2を水系媒体中で融着させる。
融着によって、凝集粒子1又は凝集粒子2に含まれる各粒子を融着し、融着粒子が得られる。
融着させる工程においては、凝集粒子1又は凝集粒子2の融着性を向上させる観点、並びにトナーの低温定着性を向上させる観点から、凝集粒子に含まれる非晶性ポリエステル系樹脂のうち最も高いガラス転移温度を有する樹脂のガラス転移温度以上の温度で保持する。
凝集粒子を融着させる際の保持温度は、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中の最も高いガラス転移温度を有する樹脂のガラス転移温度より、好ましくは2℃高い温度以上、より好ましくは3℃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中の最も高いガラス転移温度を有する樹脂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。
その際、非晶性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度以上の温度で保持する時間は、トナーの低温定着性を向上させる観点から、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240分間以下、より好ましくは180分間以下、更に好ましくは120分間以下、更に好ましくは90分間以下である。
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。
融着により得られた融着粒子の体積中位粒径D50は、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7μm以下である。
融着により得られる融着粒子の円形度は、好ましくは0.955以上、より好ましくは0.960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。
融着は、上記好ましい円形度に達した後に終了することが好ましい。
円形度は、実施例に記載の方法により測定される。
(後処理工程)
融着させる工程の後に後処理工程を行ってもよく、融着粒子を単離することによってトナー粒子が得られる。融着させる工程で得られた融着粒子は、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も除去することが好ましいため、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。
次に乾燥を行うことが好ましい。乾燥方法としては、例えば、真空低温乾燥法、振動型流動乾燥法、スプレードライ法、冷凍乾燥法、フラッシュジェット法が挙げられる。
<溶融混練法>
本発明において、溶融混練法は、例えば、結着樹脂、着色剤、及び必要に応じて、離型剤等の添加剤をヘンシェルミキサー等の混合機で均一に混合した後、密閉式ニーダー、1軸もしくは2軸の押出機、オープンロール型混練機等で溶融混練する。続いて、冷却、粉砕、分級して製造することによりトナー粒子を得ることができる。
トナーはトナー粒子を含む。得られたトナー粒子はそのまま本発明のトナーとして用いることができる。また、トナー粒子の表面に、外添剤を添加処理したものを本発明のトナーとして用いることが好ましい。
<外添剤>
外添剤としては、例えば、疎水性シリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化セリウム、カーボンブラック等の無機材料の微粒子、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、シリコーン樹脂等のポリマー微粒子が挙げられる。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種以上を使用してもよい。また、粒径の異なる疎水性シリカを2種以上使用してもよい。
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質量部以下である。
トナーは、電子写真方式の印刷において、静電荷像現像に用いられる。トナーは、例えば、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。
以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
なお、「アルキレンオキシド(X)」等の標記において、かっこ内の数値Xは、アルキレンオキシドの平均付加モル数を意味する。
[測定方法]
ポリエステル樹脂、樹脂粒子、トナー等の各性状値は次の方法により測定、評価した。
〔樹脂の軟化点、結晶性指数、融点及びガラス転移温度〕
(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「Q100」(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0.02g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「Q100」(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0.02g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。次いで試料を昇温速度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の温度を吸熱の最大ピーク温度(2)とした。結晶性樹脂の時には該ピーク温度を融点とした。
また、非晶性樹脂の場合にピークが観測されるときはそのピークの温度を、ピークが観測されずに段差が観測されるときは該段差部分の曲線の最大傾斜を示す接線と該段差の低温側のベースラインの延長線との交点の温度をガラス転移温度とした。
〔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。
〔離型剤の融点〕
示差走査熱量計「Q100」(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0.02g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。
〔樹脂粒子、着色剤粒子、及び離型剤粒子の体積中位粒径D50及びCV値〕
(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、吸光度が適正範囲になる濃度で体積中位粒径D50及び体積平均粒径Dv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Dv)×100
〔樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液、及び離型剤粒子分散液の固形分濃度〕
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、水分量の変動幅0.05%)にて、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
・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。
〔融着粒子の円形度〕
・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:融着粒子の分散液を固形分濃度が0.001~0.05質量%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及びCV値〕
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、前記電解液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及び体積平均粒径Dを求めた。
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D)×100
〔トナー粒子の円形度〕
・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0.001~0.05質量%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
[樹脂の製造]
〔非晶性ポリエステル系樹脂Aの製造〕
製造例A1(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10L容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4367g、テレフタル酸1098g、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)32g、及び没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸)3.2gを入れ、窒素雰囲気下、反応系を撹拌しながら、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1070g、メタクリル酸ステアリル267g、アクリル酸144g、及びジブチルパーオキシド160gの混合物を3時間かけて反応系に滴下した。その後、反応系を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174g、セバシン酸378g、トリメリット酸無水物240g、及び4-tert-ブチルカテコール3.2gを加え、210℃まで10℃/hrで昇温し、その後、4kPaにて表1に示す軟化点まで反応を行って、樹脂A-1を得た。物性値を表1に示す。
製造例A2(樹脂A-2の製造)
製造例A1において、ポリエステル樹脂セグメントの原料モノマーの量等を表1に示すように変更した以外は同様にして、樹脂A-2を得た。物性値を表1に示す。
製造例A3(樹脂A-3の製造)
表1に示すイソフタル酸以外のポリエステル樹脂の原料モノマー、エステル化触媒、エステル化助触媒を、窒素導入管、98℃の熱水を通した分留管を装着した脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコに入れた。窒素雰囲気下、反応系を180℃で1時間保持した後に180℃から230℃まで10℃/hで昇温し、その後230℃で5時間保持し、重縮合させた。その後、180℃まで冷却した後、イソフタル酸を反応系に投入し、180℃から230℃まで10℃/hで昇温し、230℃にて1時間反応を行い、230℃、10kPaにて表1に示す軟化点まで反応を行い、樹脂A-3を得た。物性値を表1に示す。
〔非晶性ポリエステル系樹脂Bの製造〕
製造例B1(樹脂B-1の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した20L容のステンレス釜に、表1に示すトリメリット酸無水物を除くポリエステル樹脂の原料モノマーを入れた。窒素雰囲気下、230℃で8時間反応させた後、1.3kPa~2.0kPaの減圧下で4時間反応させた。更に、トリメリット酸無水物を加えた後、180℃で表1に示す軟化点まで反応を行って、樹脂B-1を得た。物性値を表1に示す。
製造例B2(樹脂B-2の製造)
表1に示すフマル酸以外のポリエステル樹脂の原料モノマー、エステル化触媒、エステル化助触媒を、窒素導入管、98℃の熱水を通した分留管を装着した脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコに入れた。窒素雰囲気下、反応系を180℃で1時間保持した後に180℃から230℃まで10℃/hで昇温し、その後230℃で5時間保持し、重縮合させた。その後、180℃まで冷却した後、フマル酸及びラジカル重合禁止剤5gを反応系に投入し、180℃から210℃まで10℃/hで昇温し、210℃で1時間反応を行い、210℃、10kPaにて表1に示す軟化点まで反応を行い、樹脂B-2を得た。物性値を表1に示す。
〔複合樹脂Dの製造〕
製造例D1(樹脂D-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10L容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3450g、テレフタル酸655g、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)24g、及び没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸)2.4gを入れ、窒素雰囲気下、反応系を撹拌しながら、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2133g、メタクリル酸ステアリル533g、アクリル酸114g、及びジブチルパーオキシド320gの混合物を3時間かけて滴下した。その後、反応系を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、コハク酸582gを加え、210℃まで10℃/hrで昇温し、その後、4kPaにて表1に示す軟化点まで反応を行って、樹脂D-1を得た。物性値を表1に示す。
<表1の注>
*1:BPA-POはビスフェノールAのポリオキシプロピレン(2.2)付加物を意味する。BPA-EOはビスフェノールAのポリオキシエチレン(2.2)付加物を意味する。
*2:原料モノマー(P)のアルコール成分を100モル部としたときの、原料モノマー(P)及び両反応性モノマーを構成する各モノマーのモル部を意味する。
*3:原料モノマー(V)の総量中における、原料モノマー(V)を構成する各モノマーの含有量(質量%)を意味する。
*4:ポリエステル樹脂セグメント、付加重合樹脂セグメント、及び両反応性モノマー由来の構成単位の合計量100質量部に対する量(質量%)
ポリエステル樹脂セグメント量を反応水量を除いた理論収量とし、両反応性モノマーについても反応水量を除いた理論収量とした。また、付加重合樹脂セグメントの量には、ラジカル重合開始剤量を含むものとして算出した。
〔結晶性ポリエステル樹脂Cの製造〕
製造例C1(樹脂C-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10L容の四つ口フラスコの内部を窒素置換し、表2に示すポリエステル樹脂の原料モノマーを入れ、反応系を撹拌しながら、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)10gを反応系に加え、更に200℃にて1時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaの減圧下にて1時間保持し、結晶性ポリエステル樹脂である樹脂C-1を得た。物性値を表2に示す。
製造例C2、C3、C’4、C5、C’6、C’7(樹脂C-2、C-3、C’-4、C-5、C’-6、C’-7の製造)
製造例C1において、ポリエステル樹脂の原料モノマーを表2に示すように変更した以外は同様にして、樹脂C-2、C-3、C’-4、C-5、C’-6、C’-7を得た。物性値を表2に示す。
[非晶性樹脂粒子分散液の製造]
製造例X1(非晶性樹脂粒子分散液X-1の製造)
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた2L容の容器に、表3に示す樹脂A-1 100g、メチルエチルケトン100gを入れ、73℃にて2時間かけて溶解させた。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60モル%になるように添加して、30分間撹拌した。
次いで、73℃に保持したまま、200r/minで撹拌しながら、脱イオン水100gを50分間かけて添加し、転相乳化した。得られた溶液を、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分散液を得た。その後、撹拌を継続しながら分散液を30℃に冷却した後、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、樹脂粒子分散液X-1を得た。物性値を表3に示す。
製造例X2、X3(非晶性樹脂粒子分散液X-2、X-3の製造)
製造例X1において、樹脂を表3に示すように変更した以外は同様にして、樹脂粒子分散液X-2及びX-3を得た。物性値を表3に示す。
製造例Y1~Y3、Y’4、Y5、Y’6、Y’7(結晶性樹脂粒子分散液Y-1~Y-3、Y’-4、Y-5、Y’-6、Y’-7の製造)
製造例X1において、樹脂を表3に示すように変更した以外は同様にして、樹脂粒子分散液Y-1~Y-3、Y’-4、Y-5、Y’-6、及びY’-7を得た。物性値を表3に示す。
製造例Z1(樹脂粒子分散液Z-1の製造)
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた3L容の容器に、樹脂B-1を100g、及びメチルエチルケトン100gを入れ、73℃にて2時間かけて溶解させた。得られた溶液に、5質量%水酸化ナトリウム水溶液を、樹脂B-1の酸価に対して中和度60モル%になるように添加して、30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200gを50分間かけて添加し、転相乳化した。得られた溶液を、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分散液を得た。その後、撹拌を継続しながら分散液を30℃に冷却した後、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、樹脂粒子分散液Z-1を得た。物性値を表3に示す。
製造例Z2(樹脂粒子分散液Z-2の製造)
製造例Z1において、樹脂B-1を樹脂B-2に変更した以外は同様にして、樹脂粒子分散液Z-2を得た。物性値を表3に示す。
製造例S1(樹脂粒子分散液S-1の製造)
製造例Z1において、樹脂B-1を樹脂D-1に変更した以外は同様にして、樹脂粒子分散液S-1を得た。物性値を表3に示す。
[離型剤粒子分散液の製造]
製造例W1(離型剤粒子分散液W-1の製造)
1L容のビーカーに、脱イオン水120g、樹脂粒子分散液S-1 86g、及びパラフィンワックス「HNP-9」(日本精鑞株式会社製、融点75℃)40gを添加し、90~95℃に温度を保持して溶融させて、撹拌し、溶融混合物を得た。
得られた溶融混合物を更に90~95℃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分間分散処理した後に、室温(20℃)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。離型剤粒子分散液W-1中の離型剤粒子の体積中位粒径D50は0.47μm、CV値は27%であった。
製造例W2(離型剤粒子分散液W-2の製造)
製造例W1において、離型剤の種類をフィッシャートロプシュワックス「FNP-0090」(日本精蝋株式会社製、融点90℃)に変更した以外は、同様にして、離型剤粒子分散液W-2を得た。離型剤粒子分散液W-2中の離型剤粒子の体積中位粒径D50は0.45μm、CV値は28%であった。
[着色剤粒子分散液の製造]
製造例E1(着色剤粒子分散液E-1の製造)
1L容のビーカーに、イエロー顔料「パリオトールイエローD1155」(BASFカラー&エフェクトジャパン株式会社製、C.I.ピグメントイエロー185)75g、ポリオキシエチレン(13)ジスチレン化フェニルエーテル「エマルゲンA-60」(花王株式会社製、ノニオン性界面活性剤)25g、及び脱イオン水300gを混合し、ホモミキサー「T.K.AGI HOMOMIXER 2M-03」(特殊機化工業株式会社製)を用いて室温(20℃)で撹拌翼の回転速度8000rpmで1時間分散させた後、「Microfluidizer M-110EH」(Microfluidics社製)を用いて150MPaの圧力で15パス処理した後、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E-1を得た。物性値を表4に示す。
製造例E2、E’3、E’4(着色剤粒子分散液E-2、E’-3、E’-4の製造)
製造例E1において、イエロー顔料を表4のように変更した以外は同様にして、着色剤粒子分散液E-2、E’-3、E’-4を得た。物性値を表4に示す。
[トナーの製造]
実施例1(トナー1の製造)
脱水管、撹拌装置及び熱電対を装備した3L容の4つ口フラスコに、非晶性樹脂粒子分散液X-1を350g、結晶性樹脂粒子分散液Y-1を150g、離型剤粒子分散液W-1を49g、離型剤粒子分散液W-2を49g、着色剤粒子分散液E-1を63g添加し、温度25℃で混合した。次に、当該混合物を撹拌しながら、硫酸アンモニウム40gを脱イオン水570gに溶解した水溶液に4.8質量%水酸化カリウム水溶液を添加してpH8.2に調整した溶液を、25℃で10分間かけて滴下した後、58℃まで2時間かけて昇温し、凝集粒子の体積中位粒径D50が6.5μmになるまで、58℃で保持し、凝集粒子1の分散液を得た。得られた凝集粒子1の分散液を55℃に冷却し、55℃で保持しながら、樹脂粒子分散液Z-1 48gを90分かけて添加し、凝集粒子1に樹脂粒子が凝集した凝集粒子2の分散液を得た。
得られた凝集粒子2の分散液に、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩「デモールMS」(花王株式会社製)の20質量%水溶液50g、脱イオン水1500gを添加した。その後、75℃まで1時間かけて昇温し、円形度が0.970になるまで75℃で保持することにより、凝集粒子2が融着した融着粒子の分散液を得た。
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、25℃で2時間吸引濾過した。その後、真空定温乾燥機「DRV622DA」(ADVANTEC社製)を用いて、33℃で24時間真空乾燥を行って、コアシェル構造を有するトナー粒子を得た。トナー粒子1の物性値を表5に示す。
トナー粒子1 100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。
[トナーの評価]
得られたトナー1を以下のように評価した。
〔低温定着性の評価〕
A4サイズにカットしたポリプロピレンフィルムラベル「フォレストPPクリアFTC50」(UPMキュンメネ・ジャパン株式会社製)に、市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」(沖電気工業株式会社製)を用いて、トナーのフィルムラベル上の付着量が0.43~0.45mg/cmとなるベタ画像を、A4サイズのフィルムラベルの上端から5mmの余白部分を残し、50mmの長さで定着させずに出力した。次に、定着器を温度可変に改造した同プリンタを用意し、定着器の温度を70℃から120℃へと5℃ずつ順次上昇させながら、各温度で印刷物の定着試験を行った。得られたラベル印刷物の画像部分にセロハン粘着テープ「ユニセフセロハン」(三菱鉛筆株式会社製、幅:18mm、JIS Z1522:2009)を貼り付け、テープを剥がした。テープを貼る前と剥がした後の光学反射密度を反射濃度計「RD-915」(グレタグマクベス社製)を用いて測定し、両者の比率(100×剥離後の光学反射密度/貼付前の光学反射密度)が最初に90%を越える定着ロールの温度を最低定着温度とした。最低定着温度が低いほど、低温定着性が優れる。
〔印刷塗膜の硬度(印刷塗膜の堅牢性)評価〕
A4サイズにカットしたポリプロピレンフィルムラベル「フォレストPPクリアFTC50」(UPMキュンメネ・ジャパン株式会社製)に、市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」(沖電気工業株式会社製)を用いて、トナーのフィルムラベル上の付着量が0.43~0.45mg/cmとなるベタ画像を、A4サイズのフィルムラベルの上端から5mmの余白部分を残し、50mmの長さで定着させずに出力した。次に、定着器を温度可変に改造した同プリンタを用意し、定着器の温度を100℃にし、A4縦方向に1枚あたり3秒の速度でトナー1を定着させて印刷塗膜を形成して、ラベル印刷物を得た(A4縦で20枚/分相当)。
得られたラベル印刷物について、JIS K5600-5-4に準拠して、鉛筆引掻き塗膜硬さ試験機(「D-NP(型番)」、株式会社東洋精機製作所製)、及び鉛筆引掻き値試験用鉛筆(6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、F、H)(三菱鉛筆株式会社製)を用いて、印刷塗膜の鉛筆硬度を測定した。6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、F、Hの順に、各硬度の鉛筆で印刷塗膜を引掻く試験を5回行い、3回以上傷跡が生じなかった鉛筆の最も大きい硬度を、ラベル印刷物の印刷塗膜の鉛筆硬度とした。「H」が最も印刷塗膜の鉛筆硬度(印刷塗膜の堅牢性)に優れる。本発明のトナーから得られる印刷塗膜の鉛筆硬度は、好ましくはB以上である。評価結果を表5に示す。
実施例2~7、比較例1~5(トナー2~7、トナー1c~5cの製造)
実施例1において、非晶性樹脂粒子分散液、結晶性樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液を表5のように変更した以外は同様にしてトナー粒子2~7、トナー粒子1c~5c及びトナー2~7、トナー1c~5cを得た。トナー粒子2~7及びトナー粒子1c~5cの物性値を表5に示す。また、トナー2~7及びトナー1c~5cの評価結果を表5に示す。
実施例8(トナー8の製造)
実施例1において、非晶性樹脂粒子分散液X-1を400g、結晶性樹脂粒子分散液Y-1を100gに変更した以外は同様にしてトナー粒子8、及びトナー8を得た。トナー粒子8の物性値及びトナー8の評価結果を表5に示す。
実施例9(トナー9の製造)
実施例1において、非晶性樹脂粒子分散液X-1を425g、結晶性樹脂粒子分散液Y-1を75gに変更した以外は同様にしてトナー粒子9、及びトナー9を得た。トナー粒子9の物性値及びトナー9の評価結果を表5に示す。
実施例10(トナー10の製造)
実施例1において、非晶性樹脂粒子分散液、結晶性樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液を表5のように変更し、樹脂粒子分散液Z-1を樹脂粒子分散液Z-2に変更した以外は同様にしてトナー粒子10及びトナー10を得た。トナー粒子10の物性値を表5に示す。また、トナー10の評価結果を表5に示す。
実施例11(トナー11の製造)
非晶性ポリエステル樹脂A-1 80質量部、結晶性ポリエステル樹脂C-1 20質量部、着色剤PY185(「パリオトールイエローD1155」、BASFカラー&エフェクトジャパン株式会社製、C.I.ピグメントイエロー185)5質量部、荷電制御剤「LR-147」(日本カーリット株式会社製)1質量部、及び離型剤としてパラフィンワックス「HNP-9」(日本精鑞株式会社製、融点75℃)2質量部、パラフィンワックス「FNP-0090」(日本精蝋株式会社製、融点90℃)2質量部を、ヘンシェルミキサーでよく撹拌した後、混練部分の全長1560mm、スクリュー径42mm、バレル内径43mmの同方向回転二軸押出機を用いて溶融混練した。スクリューの回転速度は200r/min、スクリュー内の加熱設定温度は90℃であり、混練物の温度は140℃、混練物の供給速度は10kg/h、平均滞留時間は約18秒であった。得られた混練物を140℃から50℃まで1.5時間で冷却し、50℃で、冷却ローラーで圧延冷却した後、45℃で4時間静置後、ジェットミルで粉砕、分級し、トナー粒子11を得た。トナー粒子11の物性値を表6に示す。
トナー粒子11 100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11を得た。トナー11の評価結果を表6に示す。
本発明で規定する樹脂C、樹脂A及び顔料を用いて製造したトナー(実施例1~11)は、低温定着性に優れ、該トナーから得られた印刷塗膜の鉛筆硬度が「B」以上であり、印刷塗膜の堅牢性に優れる。
これに対して、比較例1及び2のトナーは、本発明で規定する樹脂C及び樹脂Aを用いて製造したが、NH基量6.0mmol/g未満の顔料を用いたことから、該トナーから得られた印刷塗膜の鉛筆硬度が「3B」であり、十分な印刷塗膜の堅牢性が得られなかった。また、比較例3のトナーは、本発明で規定する樹脂A及び顔料を用いて製造したが、エステル基濃度が9.0mmol/gを超える結晶性ポリエステル樹脂を用いたことから、印刷塗膜の鉛筆硬度が「6B」であり、印刷塗膜の堅牢性が劣っている。また、比較例4のトナーは、本発明で規定する樹脂A及び顔料を用いて製造したが、エステル基濃度が6.5mmol/g未満の結晶性ポリエステル樹脂を用いたことから、印刷塗膜の鉛筆硬度が「6B」であり、印刷塗膜の堅牢性が劣っている。また、比較例4及び5のトナーは、本発明で規定する樹脂A及び顔料を用いて製造したが、エチレングリコールを含む脂肪族ジオール成分由来の構成単位を含まない結晶性ポリエステル樹脂を用いたことから、トナーの低温定着性が劣っている。

Claims (14)

  1. 結晶性ポリエステル樹脂C、非晶性ポリエステル系樹脂A、及び着色剤を含有する静電荷像現像用トナーであって、
    前記結晶性ポリエステル樹脂Cが、エチレングリコールを含む脂肪族ジオール成分由来の構成単位と、炭素数10以上14以下の脂肪族ジカルボン酸成分由来の構成単位とを含み、かつエステル基濃度が6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下であり、
    前記着色剤は、1分子中に有する-NH-及び-NHの合計数を、分子量で除した値をNH基量としたとき、NH基量が6.0mmol/g以上の顔料である、
    静電荷像現像用トナー。
  2. 前記結晶性ポリエステル樹脂Cが、更に炭素数6以上24以下のモノカルボン酸成分由来の構成単位を含む、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記着色剤が黄色有機顔料である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記着色剤が、イソインドリン系顔料及びベンズイミダゾロン顔料から選択される少なくとも1種を含む、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記着色剤が、C.I.ピグメントイエロー185及びC.I.ピグメントイエロー180から選択される少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記非晶性ポリエステル系樹脂Aと前記結晶性ポリエステル樹脂Cの溶解度パラメータの差が0.50(cal/cm1/2以上1.00(cal/cm1/2以下である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記結晶性ポリエステル樹脂Cの含有量に対する前記非晶性ポリエステル系樹脂Aの含有量の質量比が60/40以上85/15以下である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記脂肪族ジオール成分由来の構成単位の含有量が、前記結晶性ポリエステル樹脂Cのアルコール成分由来の構成単位中、80モル%以上100モル%以下である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  9. エチレングリコール由来の構成単位の含有量が、前記結晶性ポリエステル樹脂Cのアルコール成分由来の構成単位中、65モル%以上100モル%以下である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  10. 前記炭素数10以上14以下の脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位の含有量が、前記結晶性ポリエステル樹脂Cのカルボン酸成分由来の構成単位中、70モル%以上100モル%以下である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  11. 前記着色剤の含有量が、前記結晶性ポリエステル樹脂Cと前記非晶性ポリエステル系樹脂Aの合計100質量部に対して、3質量部以上25質量部以下である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  12. 前記静電荷像現像用トナーがトナー粒子を含み、前記着色剤の含有量が、当該トナー粒子中、3質量%以上25質量%以下である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  13. コアシェル構造を有する、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  14. 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を同一又は異なる粒子に含有する樹脂粒子と、着色剤とを、水系媒体中で凝集させる工程及び融着させる工程を有する、静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
    前記結晶性ポリエステル樹脂Cが、エチレングリコールを含む脂肪族ジオール成分由来の構成単位と、炭素数10以上14以下の脂肪族ジカルボン酸成分由来の構成単位とを含み、かつエステル基濃度が6.5mmol/g以上9.0mmol/g以下であり、
    前記着色剤は、1分子中に有する-NH-及び-NHの合計数を、分子量で除した値をNH基量としたとき、NH基量が6.0mmol/g以上の顔料である、
    静電荷像現像用トナーの製造方法。
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