WO2015030208A1 - 静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electrostatic image developing toner excellent in high image quality, low-temperature fixability and blocking resistance.
- the toner for developing an electrostatic charge image is used for image formation for visualizing an electrostatic charge image in a printer, a copying machine, a facsimile, or the like.
- an electrostatic latent image is first formed on a photosensitive drum, then developed with toner, transferred to transfer paper, and fixed by heat or the like. Image formation is performed.
- a toner for developing an electrostatic image usually, a binder resin and a colorant are mixed with a charge control agent, a release agent, a magnetic material, etc., if necessary, and then melt-kneaded with an extruder or the like, and then pulverized.
- solid fine particles such as silica are attached to the surface as external additives Is used.
- a core-shell structure in which a shell layer having a high glass transition temperature (Tg) having excellent heat resistance is formed on the surface of a core composed of a resin having excellent low-temperature fixability and low melt viscosity.
- Tg glass transition temperature
- a method of maintaining blocking resistance while maintaining low-temperature fixability has been performed.
- the core mainly includes a crystalline resin
- the shell is 15% by mass to 120% by mass with respect to the core, more preferably 25-100% by mass, and further preferably 35-80% by mass.
- the shell has hemispherical protrusions with a step difference of 0.3 ⁇ m or more, thereby trying to achieve both low-temperature fixability and cleanability.
- Patent Document 2 an intermediate layer composed of inorganic fine particles or organic fine particles is formed on the surface of toner inner core particles, and an outer shell layer is formed on the surface, thereby attempting to achieve both fixing properties and heat resistance.
- Patent Document 3 a core-shell type consisting of a core layer, a resin particle layer A for obtaining heat-resistant storage stability, and a shell layer including a resin particle layer B for obtaining emulsion stability outside the core particle, Attempts to achieve both low-temperature fixability and heat-resistant storage stability.
- Patent Document 4 a positively chargeable compound is held on the surface of base particles, and negative charge control resin fine particles are fixed to the surface of the base particle, thereby allowing the charge control agent or charge control resin to adhere uniformly to the toner surface. Are trying.
- Patent Document 1 the condition that the aggregate of the resin fine particles for forming a shell is attached as a shell on the core is preferable, and the ratio of the shell to the core is consequently changed because of the necessity of covering the entire surface of the core. It can be inferred that it is set high, but as will be described later, if the ratio of the shell to the core is increased, the low-temperature fixability of the core tends to be lost, which is disadvantageous.
- Patent Document 2 shows an example in which a benzoguanamine resin or tricalcium phosphate is used for the intermediate layer. However, since the intermediate layer contains a component having no softening property, as shown in a comparative example described later, the temperature is low. It is disadvantageous to obtain fixing ability.
- Patent Document 3 since both the resin particle layer A and the resin particle layer B require an amount sufficient to cover the core particles, the ratio of the total amount of the shell to the core tends to increase. If the ratio of the shell to is high, the low-temperature fixability of the core tends to be lost, which is disadvantageous.
- Patent Document 4 it is necessary that there is almost no difference between the glass transition temperature of the mother particle corresponding to the core particle and the glass transition temperature of the negative charge control resin fine particle corresponding to the shell particle. It is disadvantageous to achieve both anti-blocking properties.
- the present invention has been made in view of the above problems, and provides a toner for developing an electrostatic charge image that can achieve both low-temperature fixability and anti-blocking properties and is excellent in image quality.
- the most effective form for achieving both low temperature fixability and blocking resistance is that the shell particles are thinly coated on the surface of the core particles having low temperature fixability at a high coverage.
- the shell particles are uniformly and thinly coated by providing a resin coating layer made of a water-soluble resin on the surface of the core particles as an intermediate layer as a means for that. I found that it was possible.
- An electrostatic charge image developing toner having toner base particles containing at least a binder resin and a colorant and an external additive,
- the toner base particles have a core-shell structure having core particles and a shell layer;
- the toner base particles have a resin coating layer made of a water-soluble resin on the surface of the core particles, and the shell layer on the resin coating layer,
- the shell layer is made of particles mainly composed of a resin,
- a toner for developing an electrostatic charge image satisfying the following relationship when the glass transition temperature of the polymer primary particles constituting the core particles is Tg1 and the glass transition temperature of the particles constituting the shell layer is Tg2.
- the wax contained in the core layer of the core particles having a capsule structure is a wax that uses a thermogravimetric apparatus, and the time for the weight loss at 200 ° C. to reach 0.1% is 15 minutes or more,
- the dispersion of the particles constituting the shell layer is further mixed.
- the toner for developing an electrostatic charge image according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein toner mother particles are obtained through a step of attaching particles constituting the shell layer.
- ⁇ 8> An aqueous solution containing a water-soluble resin having a chargeability opposite to that of the core particles is mixed with the dispersion of the core particles to adhere the water-soluble resin to the surface of the core particles, and then the water-soluble resin and Any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein a toner mother particle is obtained through a step of mixing a dispersion of particles constituting the shell layer having reverse chargeability and attaching the particles constituting the shell layer.
- the toner for developing an electrostatic image according to the description.
- the present invention it is possible to provide a toner for developing an electrostatic image having both low-temperature fixability and blocking resistance.
- This effect is obtained by providing a resin coating layer made of a water-soluble resin on the surface of core particles having low temperature fixability, and then attaching shell particles having high blocking resistance at a high coverage.
- This new core-shell structure realizes more effective low-temperature fixability.
- FIG. 1 is a SEM photograph of core particles in Example 8 at a magnification of 3000 times.
- FIG. 2 is a SEM photograph of the core particles in Example 8 at a magnification of 1000 times.
- FIG. 3 is an SEM photograph of the water-soluble resin coating layer-forming particles in Example 8 at a magnification of 3000 times.
- FIG. 4 is a SEM photograph of the water-soluble resin coating layer-forming particles in Example 8 at a magnification of 1000 times.
- FIG. 5 is an SEM photograph of the toner base particles (after shell layer formation) in Example 8 at a magnification of 10,000.
- FIG. 6 is an SEM photograph at a magnification of 10,000 times of the toner base particles of the present invention after washing.
- FIG. 7 is an SEM photograph of the toner base particles of the present invention after cleaning at a magnification of 10,000.
- a state before having a resin coating layer and a shell layer made of a water-soluble resin is referred to as a core particle. Further, after the resin coating layer made of a water-soluble resin is provided on the surface of the core particle, a shell layer is further provided, and the one before having an external additive is referred to as toner mother particle. A toner having an external additive on the surface of the toner base particles is referred to as toner.
- mass% and “weight%” and “part by mass” and “part by weight” have the same meaning.
- the toner of the present invention contains at least a binder resin and a colorant, and may contain a wax, a charge control agent, and the like as necessary.
- the core particle contains at least a binder resin and a colorant, and may contain a wax, a charge control agent, and the like as necessary.
- the binder resin is not particularly limited as long as it is generally used as a binder resin in the production of toner.
- polystyrene resin poly (meth) acrylic resin, polyolefin resin, epoxy resin
- examples thereof include thermoplastic resins such as resins and polyester resins, and mixtures of these resins.
- a monomer generally used in producing a toner binder resin can be appropriately used.
- a polymerizable monomer having an acidic group hereinafter sometimes simply referred to as an acidic monomer
- a polymerizable monomer having a basic group hereinafter simply referred to as a basic monomer
- Any polymerizable monomer having no acidic group or basic group hereinafter sometimes referred to as other monomer) can be used.
- the following monomers are listed as examples.
- the acidic monomer a polymerizable monomer having a carboxyl group such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, cinnamic acid, a polymerizable monomer having a sulfonic acid group such as sulfonated styrene, Examples thereof include polymerizable monomers having a sulfonamide group such as vinylbenzenesulfonamide.
- Basic monomers include aromatic vinyl compounds having amino groups such as aminostyrene, nitrogen-containing heterocyclic-containing polymerizable monomers such as vinylpyridine and vinylpyrrolidone, amino acids such as dimethylaminoethyl acrylate and diethylaminoethyl methacrylate. (Meth) acrylic acid ester etc. which have group are mentioned. These acidic monomers and basic monomers contribute to the dispersion stabilization of the core particles. It may be used singly or as a mixture of plural kinds, and may exist as a salt with a counter ion.
- Examples of other monomers include styrenes such as styrene, methylstyrene, chlorostyrene, dichlorostyrene, pt-butylstyrene, pn-butylstyrene, and pn-nonylstyrene, methyl acrylate, and acrylic acid.
- styrenes such as styrene, methylstyrene, chlorostyrene, dichlorostyrene, pt-butylstyrene, pn-butylstyrene, and pn-nonylstyrene, methyl acrylate, and acrylic acid.
- Acrylic esters such as ethyl, propyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate
- Methacrylic acid esters such as isobutyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, acrylamide, N-propylacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dipropylacrylamide, N, - dibutyl acrylamide.
- Other monomers may be used alone or in combination of two or more.
- a polyfunctional monomer is used together with the above-mentioned polymerizable monomer.
- divinylbenzene, hexanediol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol examples include dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, hexaethylene glycol dimethacrylate, nonaethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, diallyl phthalate, and the like.
- a bifunctional polymerizable monomer is preferable, and divinylbenzene and hexanediol diacrylate are particularly preferable.
- These polyfunctional polymerizable monomers may be used alone or as a mixture of plural kinds. It is also possible to use a polymerizable monomer having a reactive group in a pendant group, such as glycidyl methacrylate, methylol acrylamide, acrolein and the like.
- a known chain transfer agent can be used as necessary.
- Specific examples of the chain transfer agent include t-dodecyl mercaptan, dodecanethiol, diisopropyl xanthogen, carbon tetrachloride, trichlorobromomethane, and the like.
- the chain transfer agent may be used alone or in combination of two or more, and is used in an amount of 0 to 5% by weight based on the polymerizable monomer.
- the number average molecular weight in gel permeation chromatography is preferably 2000 or more, more preferably It is 2500 or more, more preferably 3000 or more, preferably 50,000 or less, more preferably 40,000 or less, and further preferably 35,000 or less.
- the weight average molecular weight determined in the same manner is preferably 20,000 or more, more preferably 30,000 or more, preferably 500,000 or less, more preferably 450,000 or less.
- examples of the divalent alcohol include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, neo Diols such as pentyl glycol, 1,4-butenediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, polyoxyethylenated bisphenol A, polyoxypropylenated bisphenol A, etc.
- divalent acid examples include maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and cyclohexanedi.
- a polyfunctional monomer is used together with the above-described polymerizable monomer.
- trihydric or higher polyhydric alcohols include sorbitol, 1, 2, 3, 6 -Hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, sucrose, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethylbenzene, and the like.
- Examples of the trivalent or higher acid include 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,2,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, 2,5,7-naphthalenetricarboxylic acid, 1 , 2,4-Naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,5-hexanetricarboxylic acid, 1,3-dicarboxyl-2-methyl-2-methylenecarboxypropane, tetra (methylenecarboxyl) methane, 1,2,7,8 -Octane tetracarboxylic acids and their anhydrides, etc.
- polyester resins can be synthesized by a usual method. Specifically, conditions such as reaction temperature (170 to 250 ° C.), reaction pressure (5 mmHg to normal pressure) and the like are determined according to the reactivity of the monomer, and the reaction is terminated when predetermined physical properties are obtained. .
- the number average molecular weight in GPC is preferably 2000 to 20000, more preferably 3000 to 12000.
- the glass transition temperature (Tg) of the binder resin is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, but is preferably 30 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. or lower. More preferably, it is 55 ° C. or lower.
- Wax can be used as an anti-offset agent.
- Low temperature fixability, blocking resistance, and high temperature offset resistance are in a trade-off relationship.
- a wax can be used to improve the low-temperature fixability.
- known waxes can be arbitrarily used. Specifically, olefin waxes such as low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene, copolymer polyethylene, paraffin wax, and behenyl behenate.
- Ester waxes having a long chain aliphatic group such as montanic acid ester and stearyl stearate, plant waxes such as hydrogenated castor oil and carnauba wax, ketones having a long chain alkyl group such as distearyl ketone, having an alkyl group
- Examples include higher fatty acids such as silicone and stearic acid, long-chain fatty acid polyhydric alcohols such as long-chain fatty acid alcohols and pentaerythritol, and partial ester forms thereof, higher fatty acid amides such as oleic acid amide and stearic acid amide, etc.
- Paraffin wax Other hydrocarbons such as Fischer-Tropsch wax, ester wax, and silicone waxes.
- Waxes may be used alone or in combination.
- ultrafine particles are discharged from the apparatus together with ozone, dust, and VOC.
- the ultrafine particles are considered to have been rapidly cooled down into particles by chemical substances volatilized from toner, fixing members, paper, etc. involved in the fixing process.
- it is effective to select a wax with less chemical volatilization during fixing. Examples thereof include neopentyl polyol ester represented by the following general formula (1).
- R 1 is a divalent to octavalent neopentyl polyol residue
- R 2 is a linear alkyl group having 13 to 25 carbon atoms
- p is an integer of 2 to 8.
- a wax that uses a thermogravimetric measuring device and has a time for a weight loss at 200 ° C. to reach 0.1% is 15 minutes or more. More preferably, the wax has an arrival time of 17 minutes or more, and more preferably 19 minutes or more. In general, since the temperature of the fixing roller of the printer is 200 ° C.
- the temperature that is actually given at the time of fixing in the printer by selecting a wax having a small volatile component when heated at 200 ° C., that is, a slow weight reduction rate. , It can be expected that there are few volatile components from the wax. As a result, discharge of ultrafine particles during printer operation can be reduced.
- the melting point of the wax is preferably 120 ° C. or less, more preferably 110 ° C. or less, still more preferably 100 ° C. or less, preferably 40 ° C. or more, and more preferably 50 ° C. or more. If the melting point is too high, the effect of reducing the fixing temperature may be poor, and if the melting point is too low, problems may arise in blocking resistance and storage stability.
- the amount of the wax is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, and further preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the toner. Moreover, it is preferable that it is 40 mass parts or less, More preferably, it is 35 mass parts or less, More preferably, it is 30 mass parts or less. If the wax content in the toner is too low, performance such as high-temperature offset resistance may not be sufficient, and if it is too high, blocking resistance may not be sufficient, or the wax may leak from the toner and contaminate the device. Sometimes.
- a known colorant can be arbitrarily used as the colorant.
- Specific examples of colorants include carbon black, aniline blue, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, Hansa yellow, rhodamine dyes, chrome yellow, quinacridone, benzidine yellow, rose bengal, triallylmethane dye, monoazo, Any known dyes and pigments such as disazo dyes and condensed azo dyes can be used alone or in combination.
- the colorant is preferably used in an amount of 3 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner.
- charge control agent Any known charge control agent can be used.
- charge control agents include nigrosine dyes, amino group-containing vinyl copolymers, quaternary ammonium salt compounds, polyamine resins and the like for positive chargeability, and chromium, zinc, iron and cobalt for negative chargeability.
- metal-containing azo dyes containing metals such as aluminum, salts of salicylic acid or alkylsalicylic acid with the aforementioned metals, metal complexes, and the like.
- the amount of the charge control agent is preferably 0.1 to 25 parts by mass, more preferably 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner.
- the charge control agent may be blended in the core particles, or may be used in a form adhered to the surface of the toner base particles.
- the core particles of the present invention may be produced by any known method and are not particularly limited.
- emulsifiers can be used, but one or more emulsifiers selected from cationic surfactants, anionic surfactants, and nonionic surfactants can be used in combination.
- the cationic surfactant include dodecyl ammonium chloride, dodecyl ammonium bromide, dodecyl trimethyl ammonium bromide, dodecyl pyridinium chloride, dodecyl pyridinium bromide, hexadecyl trimethyl ammonium bromide
- examples of the anionic surfactant include And fatty acid soap such as sodium stearate and sodium dodecanoate, sodium dodecyl sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium lauryl sulfate and the like.
- Nonionic surfactants include, for example, polyoxyethylene dodecyl ether, polyoxyethylene hexadecyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene sorbitan monooleate ether, monodecanoyl sucrose, etc. Is mentioned.
- the amount of the emulsifier used is preferably 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer.
- these emulsifiers can be used as protective colloids, for example, one or more of partially or completely saponified polyvinyl alcohols such as polyvinyl alcohol and cellulose derivatives such as hydroxyethyl cellulose.
- a known polymerization initiator can be used alone or in combination of two or more as required.
- persulfates such as potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, and the like
- redox initiators combining these persulfates as a component with a reducing agent such as acidic sodium sulfite, hydrogen peroxide, 4,4
- Water-soluble polymerization initiators such as' -azobiscyanovaleric acid, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, and the like, and redox in which these water-soluble polymerization initiators are combined with reducing agents such as ferrous salts as one component Initiators, benzoyl peroxide, 2,2′-azobis-isobutyronitrile, and the like are used.
- These polymerization initiators may be added to the polymerization system before, simultaneously with, or after addition of the polymerizable monomer, and these addition methods may be combined as necessary.
- the wax is added as a seed during emulsion polymerization.
- the wax is finely and uniformly dispersed in the toner, so that deterioration of the chargeability and heat resistance of the toner can be suppressed.
- a wax / long-chain polymerizable monomer prepared by previously dispersing a wax in a water-based dispersion medium with a long-chain polymerizable monomer such as stearyl acrylate is prepared.
- the polymerizable monomer can also be polymerized in the presence of.
- Emulsion polymerization is possible using a colorant as a seed, but if a polymerizable monomer is polymerized in the presence of the colorant, the metal in the colorant affects radical polymerization, making it difficult to control the molecular weight and rheology of the resin. Therefore, it is preferable to add the colorant dispersion in the next step without adding the colorant during the emulsion polymerization.
- Examples of the emulsifier for applying a shearing force include a homogenizer, a homomixer, a pressure kneader, an extruder, and a media disperser. If the viscosity of the resin during emulsification is high and does not decrease to the desired particle size, increase the temperature using an emulsifier capable of pressurization to atmospheric pressure or higher, and emulsify with the resin viscosity lowered to obtain the desired particle size. Polymer primary particles having a diameter can be obtained. As another method, an organic solvent may be mixed with the resin in advance to reduce the viscosity of the resin.
- the organic solvent used is not particularly limited as long as it dissolves the resin, but is not limited to ketone solvents such as tetrahydrofuran (THF), methyl acetate, ethyl acetate, and methyl ethyl ketone, and benzene solvents such as benzene, toluene, and xylene. Etc. can be used. Furthermore, an alcohol solvent such as ethanol or isopropyl alcohol may be added to water or a resin for the purpose of improving the affinity with an aqueous medium and controlling the particle size distribution. When an organic solvent is added, it is necessary to remove the organic solvent from the emulsion after the emulsification is completed. As a method of removing the organic solvent, there is a method of volatilizing the organic solvent while reducing the pressure at room temperature or under heating.
- ketone solvents such as tetrahydrofuran (THF), methyl acetate, ethyl acetate, and methyl
- a salt such as sodium chloride or potassium chloride, ammonia or the like may be added.
- Emulsifiers and dispersants may be added for the purpose of controlling the particle size distribution.
- water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and sodium polyacrylate; the aforementioned emulsifiers; inorganic compounds such as tricalcium phosphate, aluminum hydroxide, calcium sulfate, calcium carbonate, and barium carbonate.
- the amount used is preferably 0.01 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin.
- the amount of emulsifier or dispersant added can be reduced, but the hygroscopicity of the resin increases and the chargeability may deteriorate.
- phase inversion emulsification method may be used.
- an organic solvent, a neutralizing agent, and a dispersion stabilizer are added to the resin as necessary, and an aqueous medium is dropped under stirring to obtain emulsified particles.
- an organic solvent is removed to obtain an emulsion.
- the organic solvent the same organic solvents as those described above can be used.
- the neutralizing agent general acids such as nitric acid, hydrochloric acid, sodium hydroxide and ammonia, and alkalis can be used.
- the volume average particle diameter of the obtained polymer primary particles is usually 0.02 ⁇ m or more, preferably 0.05 ⁇ m or more, and more preferably 0.8 ⁇ m. It is 1 ⁇ m or more, usually 3 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or less.
- the volume average particle size of the polymer primary particles is smaller than the above range, it may be difficult to control the aggregation rate in the aggregation process.
- the particle size of the core particle obtained by aggregation may become large easily, and it may become difficult to obtain the core particle of the target particle size.
- the Tg of the polymer primary particles is 25 ° C. or higher and 45 ° C. or lower.
- the polymer primary particles, the colorant particles, and, if necessary, the blending components such as the charge control agent and the wax are mixed simultaneously or sequentially.
- a dispersion of each component that is, a polymer primary particle dispersion, a colorant particle dispersion, a charge control agent dispersion and a wax fine particle dispersion, if necessary, are mixed and mixed to obtain a dispersion mixture. Is preferable from the viewpoint of the uniformity of the composition and the uniformity of the particle diameter.
- the colorant is preferably used in the state of being dispersed in water in the presence of an emulsifier, and the volume average particle diameter of the colorant particles is 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.05 ⁇ m or more, and more preferably 3 ⁇ m or less. 1 ⁇ m or less.
- the aggregation is usually performed in a tank equipped with a stirrer, but there are a heating method, a method of adding an electrolyte, and a method of combining these.
- the particle size of the particle aggregates is controlled based on the balance between the agglomeration force between the particles and the shearing force due to agitation.
- the cohesive force can be increased by heating or adding an electrolyte.
- the electrolyte in the case of adding the electrolyte to be agglomerated may be any of acid, alkali, salt, organic, and inorganic.
- the acid may be hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, citric acid.
- Etc. as alkali, sodium hydroxide, potassium hydroxide, aqueous ammonia, etc., as salt, NaCl, KCl, LiCl, Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , Li 2 SO 4 , MgCl 2 , CaCl 2 , MgSO 4 , CaSO 4, ZnSO 4, Al 2 (SO 4) 3, Fe 2 (SO 4) 3, CH 3 COONa, C 6 H 5 SO 3 Na and the like.
- inorganic salts having a divalent or higher polyvalent metal cation are preferred.
- the amount of electrolyte added varies depending on the type of electrolyte, the target particle size, etc., but is preferably 0.02 parts by mass or more, more preferably 0.05 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the solid component of the mixed dispersion. preferable. Further, it is preferably 25 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and particularly preferably 10 parts by mass or less. If the amount added is too small, the progress of aggregation may be delayed, and fine particles of 1 ⁇ m or less may remain after aggregation, or the average particle size of the obtained particle aggregate may not reach the target particle size.
- the aggregation temperature is 20 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. or higher, 80 ° C. or lower, more preferably 70 ° C. or lower.
- the time required for agglomeration is optimized depending on the shape of the apparatus and the processing scale, but in order for the core particle size to reach the target particle size, it is usually held at the aforementioned predetermined temperature for at least 30 minutes or more. Is desirable.
- the temperature rise until reaching the predetermined temperature may be raised at a constant rate, or may be raised stepwise.
- the raw material to be added may be the same as or different from the raw material to be mixed first. That is, the core particle itself may have a so-called capsule structure.
- the core particle c when the particle constituting the core layer of the core particle having the capsule structure is the core particle c and the particle constituting the shell layer of the core particle having the capsule structure is the shell particle s, the core particle c After the formation of the particle aggregate, the shell particles s are additionally added, and after undergoing a fusion process or the like, core particles having a capsule structure are obtained.
- the anti-blocking property is improved by coating the shell particles and forming the shell layer by the method described later in (3. Shell layer). Furthermore, it becomes easy to obtain good blocking resistance.
- the wax can be changed between the inside and the surface of the core particle by making the wax contained in the raw material to be mixed first and the wax contained in the raw material to be added different.
- the wax having high compatibility with the resin lowers the viscosity of the resin during fixing heating and improves the low-temperature fixing performance.
- the wax having low compatibility with the resin exhibits a releasing effect by melting and exuding from the toner during fixing heating, and contributes to prevention of hot offset.
- the compatibility between the resin and the wax can be inferred from a change in the free energy of the polymer mixing, and specifically, it is determined by the difference in the solubility parameter between the constituent resin and the wax and the molecular weight. That is, it is considered that the closer the solubility parameter value of the wax to be used is to the constituent resin, and the lower the molecular weight, the better the compatibility.
- the compatibility cannot be simply estimated. In that case, the dispersed particle diameter in the resin can be directly observed with TEM or the like, or can be inferred from the degree of decrease in Tg of the resin containing wax.
- the shell layer that is, the wax contained outside the core particle is different from the core layer, ie, the wax contained inside the core particle, and It is preferable from the viewpoint of fixing performance that the melting point of the contained wax is higher than the melting point of the wax contained inside.
- the difference between the melting point of the wax contained on the outside and the melting point of the wax contained on the inside is preferably 5 ° C. or more, and the upper limit is preferably 30 ° C. or less, and 20 ° C. or less. Is more preferable, and it is still more preferable that it is 15 degrees C or less.
- the wax contained in the core layer of the core particle is highly compatible with the resin, the wax contained in the shell layer of the core particle is low in compatibility with the resin, Furthermore, it is preferable that the wax content of the core layer of the core particle is larger than the wax content of the shell layer of the core particle.
- Wcc the amount of the wax contained in the core layer of the core particle having the capsule structure
- Wcs Wcs is 99: 1 to 80:20 is preferable, and 99: 1 to 90:10 is more preferable.
- the wax contained in the core layer of the core particles is preferably a wax having a weight loss at 200 ° C. reaching 0.1% for 15 minutes or longer.
- the wax having an arrival time of 17 minutes or more is more preferable, and a wax of 19 minutes or more is more preferable.
- Choosing a wax with a low content of volatile components for a wax with a high content is effective in reducing the discharge of ultrafine particles during printer operation.
- the wax contained in the shell layer of the core particles has a low compatibility with the constituent resin as described above and has a melting point of 70 ° C. or higher.
- the temperature is preferably a temperature equal to or lower than the Tg of the polymer primary particles in the particle aggregate and in the additional particles.
- the additional particles are easily attached to the particle aggregate, and as a result, the formed attached particles are easily stabilized.
- the treatment time depends on the temperature and cannot be defined in general, but is usually about 5 minutes to 2 hours. This operation may be performed while standing or may be stirred by a mixer or the like. The latter is advantageous in that the additional particles can be uniformly attached.
- the operation of adding the additional particles may be performed once or a plurality of times.
- the first additional particles and the subsequent additional particles may be in any combination, and can be appropriately selected according to the use and purpose of the electrostatic image developing toner.
- the temperature of the ripening step is preferably not less than Tg of the polymer primary particles, more preferably not less than 5 ° C higher than Tg, and preferably not more than 80 ° C higher than Tg, more preferably 60 ° C higher than Tg. It is as follows.
- the time required for the ripening step varies depending on the shape of the target core particle, but is usually 0.1 to 10 hours, preferably 0.5 to 5 hours after reaching the Tg or more of the polymer primary particles. It is desirable.
- a surfactant adjust pH, or use both in combination after the agglomeration step, preferably before the aging step or during the aging step.
- the surfactant used here one or more emulsifiers can be selected from the emulsifiers that can be used when producing the polymer primary particles.
- the emulsifiers used when producing the polymer primary particles It is preferable to use the same.
- the addition amount in the case of adding the surfactant is not limited, but is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.3 parts by mass or more, and preferably with respect to 100 parts by mass of the solid component of the mixed dispersion.
- the particle aggregate before the aging step is considered to be an aggregate due to electrostatic or physical aggregation of the polymer primary particles, but after the aging step, the polymer primary particles constituting the particle aggregate are fused to each other. is doing.
- various shapes can be selected depending on the purpose, such as a cocoon shape in which polymer primary particles are aggregated, a potato type in which fusion has progressed, and a sphere in which fusion has further progressed. Core particles can be produced.
- the method of obtaining a core particle can be used by atomizing the mixture to the size of the core particle.
- a monomer composition is prepared. This monomer composition is dispersed in an aqueous medium containing a suspension stabilizer or the like as necessary. Granulation is performed by adjusting the stirring speed and time so that the droplets of the monomer composition have the desired core particle size. Thereafter, the particles are maintained by the action of the dispersion stabilizer, and stirring is performed to such an extent that sedimentation of the particles is prevented, and the core particles can be obtained by performing polymerization.
- the suspension stabilizer examples include calcium phosphate, magnesium phosphate, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more, and an amount of 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less is preferable with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer.
- the suspension stabilizer may be added to the polymerization system before, simultaneously with, or after the addition of the polymerizable monomer, and these addition methods may be combined as necessary.
- the polar resin When the polar resin is contained in the monomer composition, the polar resin tends to move to the vicinity of the droplet surface after the monomer composition is dispersed in the aqueous medium to form droplets.
- core particles having a difference in composition between the inside and the surface can be obtained.
- a polar resin having a Tg higher than the Tg after polymerization of the monomer is selected, a structure in which the Tg is low in the core particles and a high Tg resin is present on the surface in a high ratio can be obtained.
- the blocking resistance is enhanced by coating the shell particles.
- a pH adjuster, a polymerization degree adjuster, an antifoaming agent, and the like can be appropriately added to the reaction system.
- aqueous medium water alone may be used, but a solvent miscible with water may be used in combination.
- a dispersant can be used. The use of a dispersant is preferable because the particle size distribution becomes sharp and the dispersion is stable.
- the dispersant the same emulsifiers as those used in the above emulsion polymerization can be used.
- various hydrophilic polymer substances that form a polymeric protective colloid in an aqueous medium can be present.
- inorganic fine particles and / or polymer fine particles can be used.
- the inorganic fine particles various conventionally known inorganic compounds that are insoluble or hardly soluble in water are used. Examples of such materials include tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite.
- the polymer fine particles various conventionally known fine particles that are insoluble or hardly soluble in water are used.
- a known dispersing machine such as a low-speed shearing type, a high-speed shearing type, a friction type, a high-pressure jet type, or an ultrasonic wave can be applied as a dispersing device.
- an oil-based dispersion may be prepared using a prepolymer having a reactive group instead of the binder resin, and the resin may be elongated by dispersing it in an aqueous medium and then reacting the reactive group.
- the prepolymer since the prepolymer has a relatively low molecular weight, the viscosity of the oil-based dispersion is difficult to increase, and dispersion in an aqueous medium becomes easy.
- the colorant may be prepared in advance as a master batch that is combined with the resin and dispersed in an organic solvent.
- an extension or cross-linking resin is preferentially generated on the droplet surface. Then, by removing the organic solvent, core particles having a difference in composition between the inside and the surface can be obtained.
- a structure in which the inside of the core particle has a low Tg and the surface has a high ratio of a high Tg resin can be obtained.
- polymer fine particles having a high Tg are used as the dispersant, a structure in which the inside of the core particle has a low Tg and a high ratio of a resin having a high Tg is obtained on the surface.
- the blocking resistance is enhanced by coating the shell particles. However, if these methods are used in combination, good blocking resistance can be more easily obtained.
- core particles are prepared by polymerization methods such as emulsion aggregation method, suspension polymerization method, dissolution suspension method, etc.
- the core particles are dispersed within the same range as in the slurry liquid at the time of core particle production.
- the dispersant, emulsifier, etc. present in the liquid are removed by washing and used in the next step.
- washing for example, filtration, decantation, etc., separate the aqueous medium containing the dispersant / emulsifier from the core particles, and add the aqueous medium to the core particles obtained as a thick slurry or wet cake to disperse.
- the method of repeating operation is mentioned.
- Resin coating layer made of water-soluble resin a resin coating layer made of a water-soluble resin (hereinafter sometimes referred to as a water-soluble resin coating layer) is formed on the core particle surface.
- This water-soluble resin coating layer serves as a foundation for uniformly coating the outermost shell particles.
- the shell particles are water-soluble.
- a thin and dense shell layer is formed by adhering to any part of the surface of the resin coating layer, and as a result, good blocking resistance can be obtained without impairing the low-temperature fixability.
- the resin coating layer made of a water-soluble resin means a layer of a film having a substantially smooth surface although it has unevenness derived from the unevenness of the core particle surface.
- This water-soluble resin coating layer may contain a plurality of water-soluble resins as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
- the water solubility means that the solubility in water at 25 ° C. is 1 g / 100 ml or more.
- the thin water-soluble resin coating layer means that the particles before coating of the water-soluble resin coating layer, that is, SEM photographs of the core particles (FIGS. 1 and 2), and SEM photographs of the water-soluble resin coating layer-forming particles (FIGS. 3 and 3).
- the thickness of the water-soluble resin coating layer formed on the core particles is estimated to be 10 nm or less. It can also be confirmed that the water-soluble resin coating layer is a film layer having a substantially smooth surface because the particle shape does not change in the comparison of the same figure.
- a positively chargeable resin is not specified, but —NH 2 , —NHCH 3 , —N (CH 3 ) 2 , —NHC 2 H 5 , —N (C 2 H 5 ) 2 , —NHC 2 H 4 OH, etc.
- a resin containing a quaternary ammonium salt in which they are ammonium chloride is preferable.
- the negatively chargeable core particles contain sulfonic acid groups or sulfonate groups
- the positively chargeable water-soluble resin contains quaternary ammonium salts
- the sulfonic acid groups or sulfonate groups and quaternary ammonium salts are used. Reacting with each other to form an insoluble salt is preferable because the water-soluble resin coating layer is firmly fixed on the surface of the core particles.
- a resin containing a quaternary ammonium salt can be obtained by subjecting a polymer containing an amino group to ammonium chloride. It can also be obtained by polymerizing a monovinyl monomer containing an ammonium salt group. Moreover, you may make it copolymerize with the monomer generally used for binder resin.
- the method for producing the positively chargeable resin is not limited to these methods.
- resins containing a quaternary ammonium salt a resin having a structural unit represented by any of the following structural formulas (2) to (5) is preferable.
- R 3 is a hydrogen atom or a methyl group
- R 4 is an alkylene group
- R 5 to R 9 are each independently a hydrogen atom or a carbon number 1 to 6 linear, branched or cyclic alkyl groups
- X ⁇ represents a halogen ion, an alkyl sulfate ion, a benzene sulfonate ion or an alkyl benzene sulfonate ion.
- X ⁇ is preferably a chloride ion or a toluene sulfonate ion
- R 3 is a hydrogen atom or a methyl group.
- R 4 is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms such as CH 2 , C 2 H 4 , C 3 H 6 and derivatives thereof, and R 5 to R 9 are each independently CH 3 , An alkyl group such as C 2 H 5 or C 3 H 7 is preferred.
- amino group-containing (meth) acrylate monomers include dimethylaminomethyl (meth) acrylate, diethylaminomethyl (meth) acrylate, dipropylaminomethyl (meth) acrylate, diisopropylaminomethyl (meth) acrylate, and ethylmethylamino.
- Examples of the quaternizing agent used for converting an amino group into an ammonium salt include alkyl halides such as methyl iodide, ethyl iodide, methyl bromide, and ethyl bromide, methyl paratoluenesulfonate, and paratoluenesulfone. Examples thereof include ethyl acid and paratoluenesulfonic acid alkyl esters such as propylparatoluenesulfonic acid propyl.
- the negatively chargeable resin is not particularly specified, and examples thereof include a resin having a carboxyl group, a resin having a sulfonic acid group, and a resin having a sulfonamide group. Moreover, you may make it copolymerize with the monomer generally used for binder resin. However, the method for producing the negatively chargeable resin is not limited to these methods.
- Examples of the carboxyl group-containing monomer include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, and cinnamic acid.
- Examples of the sulfonic acid group-containing monomer include sulfonated styrene and acrylamide sulfonic acid.
- Examples of the sulfonamide group-containing monomer include styrene sulfonamide.
- the molecular weight of the resin used for the water-soluble resin coating layer is not particularly limited, but the weight average molecular weight in GPC is preferably 3000 or more and preferably 1 million or less. If the weight average molecular weight is less than 3000, the adsorption force on the surface of the core particle may be weakened. If it exceeds 1 million, the polymer chain becomes long, so that it can be adsorbed on multiple core particles in a bridging manner. There is sex.
- the content of the water-soluble resin coating layer is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but is usually preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.05 with respect to 100 parts by mass of the core particles. It is not less than 3 parts by mass and usually not more than 3 parts by mass. When the amount is less than 0.01 parts by mass, it is difficult to obtain a target water-soluble resin coating layer as a uniform layer, and when the amount exceeds 3 parts by mass, toner fixability tends to deteriorate.
- a water-soluble resin coating layer made of a water-soluble resin on the core particles When forming a water-soluble resin coating layer on the core particle surface, it is preferable from the viewpoint of operability to prepare and use a water-soluble resin as an aqueous solution as a component of the water-soluble resin coating layer.
- aqueous resin solutions such as PAS-H, PAS-J (manufactured by Nitto Bo Medical Co., Ltd.), Jurimer AC-103 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) and the like can also be used.
- a water-soluble resin coating layer can be formed by adding and mixing a water-soluble resin coating layer resin aqueous solution to the core particle dispersion.
- the mixing temperature of the core particles and the resin aqueous solution at the time of forming the resin layer is not particularly limited. However, if the mixing is performed at a temperature 10 ° C. or more lower than the Tg of the core particles, the generation of core particle aggregates is prevented, and the core particles and the resin aqueous solution are made uniform. Since it can mix, it is preferable. After uniform mixing, the pH, electrolyte concentration, and temperature of the mixed solution can be adjusted. When either or both of the core particle and the water-soluble resin coating layer component have the property that the chargeability changes depending on the pH, the pH of the mixed solution is adjusted to a region where the chargeability of the both indicates the opposite sign. It is preferable.
- the core particle surface and the water-soluble resin coating layer component are adjusted to a pH range in which the chargeability is reversed, the formation of the water-soluble resin coating layer proceeds, but the electrolyte concentration may be adjusted supplementarily.
- the electrolyte inorganic or organic acids, alkalis and salts can be used.
- the temperature is preferably adjusted at Tg + 20 ° C. or lower of the core particles in order to prevent aggregation between the core particles.
- the water-soluble resin coating layer After forming the water-soluble resin coating layer, it is preferable to remove excess water-soluble resin that does not adhere to the surface of the core particles remaining in the aqueous medium by washing.
- a method similar to the cleaning of the core particles can be used.
- the ratio of the core particles to the water-soluble resin can be strictly adjusted so that excess resin that does not adhere to the core particle surfaces does not remain in the aqueous medium. In this case, cleaning can be omitted.
- the sign of the ⁇ potential of the dispersion before and after the formation of the water-soluble resin coating layer is reversed, or the dispersion before and after the water-soluble resin coating layer is formed. This can be confirmed by reversing the sign of the charge amount of the washed and dried powder.
- a water-soluble resin coating layer component as a fine particle dispersion instead of an aqueous solution and coat the surface of the core particles with fine particles, it is possible to form a water-soluble resin coating layer, but the layer is thicker than the method using an aqueous solution. Therefore, the low-temperature fixability tends to deteriorate. As can be seen from the comparative examples described later, in the case of fine particles of hard material, the deterioration of the low-temperature fixability is more remarkable. Further, when the water-soluble resin coating layer component is prepared as a fine particle dispersion, it is difficult to coat the shell particles thinly and uniformly on the surface of the water-soluble resin coating layer in the next step. The part which does not coat may occur.
- the water-soluble resin coating layer formed by the fine particles has irregularities on the surface and the state is not uniform, so that the adhesion of the shell particles varies. If an attempt is made to cover the entire surface of the water-soluble resin coating layer by increasing the amount of shell particles added to compensate for the non-uniform coating, the shell layer becomes thick and the low-temperature fixability is impaired.
- the form of the shell layer is not particularly limited, but is preferably formed of particles.
- the particles forming the shell layer are called shell particles.
- the material which comprises a shell layer is not specifically limited, It is preferable that the shell layer contains resin and it is more preferable that resin is a main component.
- the main component is a component mainly responsible for the performance of the shell, excluding substances used auxiliary in the production of main components such as emulsifiers and dispersants, and additives such as preservatives. Preferably there is.
- the shell particles to be coated on the surface of the water-soluble resin coating layer may be inorganic particles or resin fine particles, and are not particularly limited. However, from the viewpoints of particle production, controllability of particle performance, and low-temperature fixability, the shell particles are preferably resin fine particles.
- the resin component is not particularly specified, but for example, a resin generally used as a binder resin such as a styrene type, an acrylic type or an ester type, or a copolymer type or a blend type thereof may be used.
- the weight average molecular weight of the resin shell particles is preferably 10,000 to 1,000,000, more preferably 10,000 to 500,000, and particularly preferably 10,000 to 300,000. If the weight average molecular weight of the resin shell particles is too low, the blocking resistance of the toner may be deteriorated and the durability in the cartridge may be deteriorated. On the other hand, if the resin shell particles are too high, the low-temperature fixability may be deteriorated.
- the Tg of the resin shell particles is 55 ° C. or higher, preferably 60 ° C. or higher.
- the upper limit is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but is 100 ° C. or lower, preferably 80 ° C. It is below, More preferably, it is 75 degrees C or less.
- Tg + 20 of the polymer primary particles in the core particles it is necessary to be higher than the Tg of the polymer primary particles in the core particles, and specifically, (Tg + 20 of the polymer primary particles in the core particles) ° C. or higher.
- the upper limit is not particularly limited, but is (Tg + 50 of core particles) ° C. or less, and (Tg + 40 of core particles) ° C. or less is preferable. If the Tg of the resin shell particles is too low, the resin shell particles are softened or the external additive is embedded in the shell particles, so that the blocking resistance is deteriorated. On the other hand, if the Tg of the resin shell particles is too high, the low-temperature fixability may decrease.
- the content of the shell particles is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.
- the content is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1.0 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the core particles.
- the water-soluble resin coating layer is positively charged, it is preferable to use a negatively charged resin for the shell particles because a thin and uniform shell layer can be easily formed.
- the negatively chargeable resin is not particularly specified, but a resin obtained by copolymerizing a monomer having a carboxyl group; a sulfonic acid group; a sulfonamide group and a monomer generally used for a binder resin is preferable.
- the water-soluble resin contains a quaternary ammonium salt and the negatively-charged shell particles contain a sulfonic acid group or a sulfonic acid group, the quaternary ammonium salt reacts with the sulfonic acid group or the sulfonic acid group and is insoluble.
- the salt because the shell particles are firmly fixed to the surface of the water-soluble resin coating layer.
- a resin having a sulfonic acid group is preferable.
- the method for producing the negatively chargeable resin is not limited to these methods.
- a water-soluble resin coating layer is formed using the resin having the structural unit represented by the structural formula (4) or (5) described above, and the resin having the structural unit represented by the following structural formula (6) is formed on the shell particles. When used, it is preferable because the charge amount can stably maintain high chargeability from the beginning.
- R 10 is a hydrogen atom or a methyl group
- R 11 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms
- M is a hydrogen atom or an alkali metal. It is.
- the positively chargeable resin is not particularly specified, such as —NH 2 , —NHCH 3 , —N (CH 3 ) 2 , —NHC 2 H 5 , —N (C 2 H 5 ) 2 , —NHC 2 H 4 OH, etc.
- These monomers impart positive chargeability to the shell particles, and at the same time, impart emulsion stability of the shell particles, so that aggregation of the shell particles is less likely to occur when the shell layer is formed.
- a resin containing a quaternary ammonium salt is preferable.
- the method for producing the positively chargeable resin is not limited to these methods.
- the lower limit of the amount of the monomer unit having a functional group imparting charging property in the binder resin of the shell particles is usually 0.5% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably.
- the upper limit is usually 15% by mass or less, preferably 12% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less. If the amount of the functional group-providing monomer having the functional group is too small, the chargeability of the toner after the shell layer is formed may be insufficient. There is a case where the decrease in the charge amount becomes large and fogging occurs.
- the resin shell particles may be prepared by dispersing or emulsifying a resin in an aqueous medium, and may be prepared by a polymerization method such as emulsion polymerization, soap-free polymerization, suspension polymerization, etc. From the viewpoint of easiness, a polymerization method is preferred.
- the resin shell particles When the resin shell particles are prepared by emulsion polymerization, the resin shell particles can be prepared in the same manner as (1-2-1-1. Emulsion polymerization) in the above-mentioned core particle section.
- the volume average particle diameter of the shell particles is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but is preferably 20 nm or more. Moreover, 500 nm or less, Furthermore, 150 nm or less is preferable.
- FCA-207P trade name, styrene / acrylic resin
- FCA-201-PS trade name, styrene / acrylic resin
- the BET specific surface area of the toner base particles after forming the shell layer can be adjusted. For example, when shell particles having a volume average particle size of 40 nm or less are selected, the BET specific surface area of the toner base particles can be reduced.
- the core particles are exposed on the surface of the toner base particles because the shell particles are embedded in the core particles during the manufacturing process.
- the core particles In order to completely coat the core particles, it is necessary to coat a large amount of shell particles, and as a result, the low-temperature fixability is impaired.
- the surface of the finished core particle is coated with the water-soluble resin coating layer and the shell particle, so that the shell particle is not embedded in the core particle during the manufacturing process.
- the core particles can be completely covered with a small number of shell particles.
- the chargeability of the water-soluble resin coating layer and the shell particles is opposite, and the wettability of both resins is not high, which also has the effect of making it difficult for the shell particles to be embedded.
- the chargeability of the water-soluble resin coating layer and the shell particles is opposite, shell particles are likely to adhere to the surface of the water-soluble resin coating layer, but since the shell particles have the same chargeability, after the shell layer is formed, The shell particles are less likely to adhere to the top. Therefore, a thin and uniform shell layer can be easily formed. As described above, even when the shell layer is thin, it is possible to maintain blocking resistance, and as a result, the toner has excellent low-temperature fixability.
- the step of coating the shell particles on the water-soluble resin coating layer is performed by adding the shell particles to the water-soluble resin coating layer-forming particle dispersion and mixing them.
- the mixing temperature of the water-soluble resin coating layer-forming particles and the shell particles is not particularly limited, but the temperature lower by 10 ° C. or more than the lowest Tg among the Tg of the core particles, the water-soluble resin coating layer and the shell particles is not limited. This is preferable because uniform mixing can be performed while preventing generation of aggregates.
- the pH, electrolyte concentration, and temperature of the mixed solution can be adjusted.
- the pH should be adjusted to a pH range in which both exhibit opposite chargeability. Is preferred.
- the electrolyte concentration may be further adjusted.
- the electrolyte inorganic or organic acids, alkalis and salts can be used.
- the temperature adjustment is preferably performed at Tg + 20 ° C. or lower of the core particle in order to prevent aggregation between particles.
- the sign is reversed when the ⁇ potential of the dispersion liquid before and after the shell layer formation is measured, or the charge amount after washing and drying the dispersion liquid before and after the shell layer formation is measured. When measured, it can be confirmed by reversing the sign.
- toner base particles coated with the shell particles are separated from the aqueous solvent, washed, dried, subjected to external addition treatment as necessary, and used as an electrostatic image developing toner.
- Water is used as the liquid used for washing, but washing with an acid or alkali aqueous solution is also possible. Moreover, it can also wash
- the washing step it is preferable to repeat the operation of dispersing the toner base particles by adding a liquid for cleaning to the toner base particles in the form of a thick slurry or wet cake by filtering, decanting, or the like.
- the toner base particles after washing are preferably collected in the form of a wet cake in terms of handling in the subsequent drying step.
- a fluidized drying method such as a vibration type fluidized drying method or a circulation type fluidized drying method, an air flow drying method, a vacuum drying method, a freeze drying method, a spray drying method, a flash jet method, or the like is used.
- Operating conditions such as temperature, air volume, and degree of reduced pressure in the drying step are appropriately optimized based on the Tg of the colored particles, the shape, mechanism, size, etc. of the apparatus used.
- the volume average particle diameter of the toner of the present invention is preferably 3 ⁇ m or more, and more preferably 5 ⁇ m or more. Moreover, 15 micrometers or less are preferable, and also 10 micrometers or less are more preferable.
- the shape is such that the average circularity measured using a flow particle image analyzer FPIA-3000 is preferably 0.90 or more, more preferably 0.92 or more, still more preferably 0.94 or more, Is 0.99 or less. If the average circularity is too small, the image density may be lowered due to deterioration of charging due to poor adhesion of the external additive to the toner base particles, and if it is too large, the cleaning may be poor due to the shape.
- the core particle and the shell particle have the same polarity
- the water-soluble resin coating layer has a ⁇ potential opposite to that of the core particle and the shell particle
- the ⁇ potential at pH 3 has the following relationships (I) to (V): It is preferable to satisfy.
- the negatively charged toner of the present invention uniformly coats the core particles by using as little shell particles and positively chargeable water-soluble resin as possible with respect to the negatively charged core particles.
- the zeta potential of the core particles, water-soluble resin coating layer forming particles, shell particles, and toner base particles is preferably in the above range.
- the ⁇ potential (I) of the core particles is preferably ⁇ 20 mV to ⁇ 70 mV, more preferably ⁇ 20 mV to ⁇ 50 mV.
- the ⁇ potential of the core particle is less than ⁇ 20 mV, the water-soluble resin having the opposite polarity is less likely to adhere or adsorb, and / or the amount or amount of water-soluble resin adhering or adsorbing is reduced, resulting in uneven adhesion. There is a risk that the coating of shell particles, which is a process, is insufficient.
- the ⁇ potential of the core particles is larger than ⁇ 70 mV, the water-soluble resin is easily attached or adsorbed. Need to adhere or adsorb. When the amount of water-soluble resin adhering or adsorbing is too large, the charging characteristics, environmental characteristics, and low-temperature fixing performance of the toner tend to deteriorate.
- the means is not particularly limited, but the content of the basic monomer is preferably 10 wt% or less based on the entire resin in the core particle. .
- the total content of acidic monomers and basic monomers with respect to the entire resin in the core particles is preferably 20 wt% or less, more preferably 10 wt% or less, and particularly preferably 5 wt% or less.
- the ⁇ potential (II) of the water-soluble resin coating layer-forming particles is positively charged, the above-mentioned ⁇ potential range (condition (II)) is obtained when an appropriate amount of the water-soluble resin is coated.
- the water-soluble resin coating layer particularly when the resin constituting the water-soluble resin coating layer contains a basic monomer as a constituent component, has a ⁇ potential that depends on pH and does not exhibit sufficient positive chargeability in the alkaline region. Therefore, the ⁇ potential is also lowered. On the other hand, in the acidic region, sufficient positive chargeability is exhibited and the ⁇ potential is also increased.
- the ⁇ potential of the water-soluble resin coating layer forming particles is preferably +40 mV to +120 mV, more preferably +50 to +90 mV. If the ⁇ potential of the water-soluble resin coating layer-forming particles is smaller than +40 mV, the shell particles are not sufficiently adhered and uniform coating cannot be performed. On the other hand, if it is higher than +120 mV, a large amount of shell may be covered and fixing property may be deteriorated, or if an appropriate amount of shell is covered, charging property and environmental characteristics may be deteriorated.
- the means is not particularly limited, but after adjusting the ⁇ potential to the appropriate range by the above-mentioned method, the water-soluble resin is adjusted. It is preferable to adjust the content of the basic monomer which is a constituent component of the resin constituting 20 to 20 wt% to 100 wt% of the entire water-soluble resin.
- the ⁇ potential (condition (III)) of the shell particles is preferably ⁇ 40 mV to ⁇ 100 mV. More preferably, it is ⁇ 40 mV to ⁇ 80 mV. It is desirable that the shell particles have a high ⁇ potential from the viewpoint of selectively adhering to the surface of the water-soluble resin coating layer-forming particles without causing aggregation of the shells when the shell is added. However, if the ⁇ potential of the shell particles is too high, the coating amount of the shell particles is insufficient or the coating becomes non-uniform, which is not desirable.
- the means for adjusting the ⁇ potential of the shell particle is not particularly limited, but can be adjusted by the content of the acidic monomer in the resin in the shell particle, and the content is 0.5 wt% or more and 20 wt% or less of the entire resin. Preferably there is.
- the content of the acidic monomer is less than 0.5 wt%, the ⁇ potential of the shell particles becomes low, and when the shell particles are added, the shell particles adhere to the water-soluble resin coating layer forming particles and at the same time Agglomeration may occur.
- the content of the acidic monomer is more than 20 wt%, the ⁇ potential becomes too high, and there is a risk that the adhesion amount of the shell is not sufficient or the environmental characteristics are deteriorated.
- the thing containing a sulfonic acid group and a sulfonate group is preferable.
- the pH of the dispersion of the water-soluble resin coating layer-forming particles is once in the alkaline region. Accordingly, it is important that the ⁇ potential of the water-soluble resin coating layer forming particles becomes negative. Since the water-soluble resin itself does not exhibit sufficient positive chargeability under alkaline conditions, and the core particles exhibit high negative chargeability under alkaline conditions, they become negative in the alkaline region.
- the water-soluble resin coating layer-forming particles may not exhibit sufficient negative polarity in the alkaline region.
- the addition of shell particles tends to cause aggregation at the same time, which is not preferable.
- the ⁇ potential of the water-soluble resin coating layer forming particles is preferably ⁇ 20 mV to ⁇ 100 mV at pH 11. If the ⁇ potential of the water-soluble resin coating layer-forming particles is lower than ⁇ 20 mV at pH 11, as described above, aggregation tends to occur when shell particles are added under alkaline conditions. On the other hand, if the design and adhesion amount of the core particles and the water-soluble resin are appropriate, it will not exceed -100 mV.
- the ⁇ potential of the toner base particles is preferably ⁇ 30 mV to ⁇ 90 mV, and 1.0 ⁇ the ⁇ potential of the toner base particles / the ⁇ potential of the core particles ⁇ 5.0.
- the ⁇ potential of the core particles, the ⁇ potential of the water-soluble resin coating layer forming particles, and the ⁇ potential of the shell particles are appropriately adjusted by the above-described method, and the uniform coating can be performed, the ⁇ potential of the toner base particles falls within the above range.
- the adhesion amount of the shell particles is not sufficient or non-uniform. There is a possibility that some trouble has occurred. Further, when the ⁇ potential is larger than ⁇ 90 mV and / or the ⁇ potential of the toner base particles / the ⁇ potential of the core particles is larger than 5.0, the adhesion amount of the shell particles is excessive or the shells are aggregated. There is a possibility that the problem of.
- an external additive can be added as necessary to improve the fluidity of the toner and charge control.
- the external additive can be appropriately selected from various inorganic or organic fine particles. Two or more kinds of external additives may be used in combination.
- Inorganic fine particles include silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, vanadium carbide, tantalum carbide, niobium carbide, tungsten carbide, chromium carbide, molybdenum carbide, calcium carbide, and other carbides, boron nitride, titanium nitride.
- nitrides such as zirconium nitride, various borides such as zirconium boride, various oxides such as titanium oxide, calcium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, copper oxide, aluminum oxide, cerium oxide, silica, colloidal silica, titanium
- titanate compounds such as calcium oxide, magnesium titanate and strontium titanate, phosphate compounds such as calcium phosphate, sulfides such as molybdenum disulfide, fluorides such as magnesium fluoride and fluorocarbon, aluminum stearate, stearin Calcium, zinc stearate, can be used various metal soaps such as magnesium stearate, talc, bentonite, various carbon black or conductive carbon black, magnetite, ferrite or the like.
- organic fine particles fine particles such as styrene resin, acrylic resin, epoxy resin, and melamine resin can be used.
- charging stability can be improved by using fine particles containing fluorine atoms.
- the external additive is prepared by applying the surface of the inorganic or organic fine particles to a silane coupling agent such as hexamethyldisilazane (HMDS) or dimethyldichlorosilane (DMDS), a titanate coupling agent, silicone oil, or dimethyl silicone oil.
- a silane coupling agent such as hexamethyldisilazane (HMDS) or dimethyldichlorosilane (DMDS)
- HMDS hexamethyldisilazane
- DMDS dimethyldichlorosilane
- Hydrophobic by treating agents such as silicone oil treating agents such as modified silicone oil and amino-modified silicone oil, silicone varnish, fluorine-based silane coupling agent, fluorine-based silicone oil, coupling agent having amino group or quaternary ammonium base
- silicone oil treating agents such as modified silicone oil and amino-modified silicone oil, silicone varnish, fluorine-based silane coupling agent, fluorine-based silicone oil, coupling agent having amino group or quaternary ammonium base
- Two or more kinds of the treatment agents can be used in combination.
- the content of the external additive is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 0.8 parts by mass or more, preferably 5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner base particles. It is below mass parts.
- the blocking resistance when the blocking resistance is improved by increasing the content of the external additive, the low-temperature fixability tends to deteriorate.
- the content of the external additive should be increased. With this, the blocking resistance is easily improved, while the low-temperature fixability is hardly deteriorated. The reason for this is not clear, but is estimated as follows. Since most of the external additive is located on the shell particles, when the amount of the external additive is increased, the amount of the external additive is increased on the outermost surface of the toner, and the blocking resistance can be effectively improved.
- the shell is composed of particles, there is a gap between the shell particles, and at the time of fixing, it is thought that the core component moves from the gap to the outside, and low temperature fixability is expressed. It is estimated that even when the amount of the additive is increased, the gap is not completely closed and the gap remains, and as a result, the low-temperature fixability can be maintained.
- conductive fine particles may be used as an external additive from the viewpoint of charge control.
- the upper limit of the resistance of the conductive fine particles is usually 400 ⁇ ⁇ cm or less, preferably 200 ⁇ ⁇ cm or less, more preferably 100 ⁇ ⁇ cm or less, and further preferably 60 ⁇ ⁇ cm or less.
- the lower limit is usually 0.1 ⁇ ⁇ cm or more, preferably 1 ⁇ ⁇ cm or more, more preferably 5 ⁇ ⁇ cm or more, and further preferably 15 ⁇ ⁇ cm or more.
- the conductive fine particles include metal oxides such as conductive titanium oxide, silica and magnetite, or those doped with a conductive material, conjugated double bonds such as polyacetylene, polyphenylacetylene, and poly-p-phenylene.
- metal oxides such as conductive titanium oxide, silica and magnetite
- examples include organic fine particles obtained by doping a conductive material such as metal to a polymer having carbon, carbon typified by carbon black and graphite, etc., but from the viewpoint that conductivity can be imparted without impairing the fluidity of the toner, conductive oxidation What doped titanium or its electroconductive substance is more preferable.
- the lower limit of the content of the conductive fine particles is usually 0.05 parts by mass or more, preferably 0.1 parts by mass or more, and preferably 0.2 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the toner base particles. It is more preferable that On the other hand, the upper limit of the content of the conductive fine particles is usually 3 parts by mass or less, preferably 2 parts by mass or less, and more preferably 1 part by mass or less.
- Examples of the method for adding the external additive include a method using a high-speed stirrer such as a Henschel mixer, a method using an apparatus capable of applying a compressive shear stress, and the like.
- the external toner can be prepared by a one-step external addition method in which all external additives are added to the toner base particles at the same time. In order to prevent a temperature increase during external addition, it is preferable to install a cooling device in the container or to add externally in stages.
- the toner for developing an electrostatic image of the present invention may be used in any form of a two-component developer using the toner together with a carrier or a magnetic or non-magnetic one-component developer not using a carrier.
- the carrier may be a magnetic substance such as iron powder, magnetite powder, ferrite powder or the like, or a known material such as a resin-coated surface or a magnetic carrier.
- the coating resin of the resin coating carrier generally known styrene resin, acrylic resin, styrene acrylic copolymer resin, silicone resin, modified silicone resin, fluororesin, or a mixture thereof can be used.
- Nanotrack model Microtrac Nanotrac 150
- Other setting conditions were particle refractive index: 1.59, transparency: transmission, shape: true sphere, density: 1.05.
- volume median particle size (Dv50) of the particles having a volume median particle size (Dv50) of 1 micron or more is obtained by using Multisizer III (aperture diameter 100 ⁇ m: hereinafter abbreviated as Multisizer) manufactured by Beckman Coulter, It was measured by isoton II as a dispersion medium and dispersed to a dispersoid concentration of 0.03%.
- Multisizer III aperture diameter 100 ⁇ m: hereinafter abbreviated as Multisizer
- ⁇ Average circularity measurement> The average circularity is determined by dispersing the dispersoid in a dispersion medium (Cell Sheath: Sysmex) at 5720-7140 / ⁇ l and using a flow particle analyzer (FPIA 3000: Sysmex) to analyze the amount of HPF. The measurement was performed in the HPF mode under the conditions of 0.35 ⁇ l and an HPF detection amount of 2000 to 2500.
- a dispersion medium Cell Sheath: Sysmex
- FPIA 3000 Sysmex
- GPC apparatus manufactured by Tosoh Corporation HLC-8010
- column TSKgel GMPWx1 manufactured by Tosoh Corporation
- solvent 0.5 M acetic acid + 0.5 M sodium acetate aqueous solution
- sample concentration 0.2 wt%
- calibration curve polyethylene glycol
- Tg glass transition temperature
- zeta potential is measured by diluting the core particle dispersion, the water-soluble resin coating layer forming particle dispersion, and the shell particle dispersion to 1/1000 each with pure water using Zetasizer Nano (Malvern). did.
- Example 1 ⁇ Preparation of black colorant dispersion> Carbon black (Mitsubishi Chemical Corporation, Mitsubishi Carbon Black) manufactured by a furnace method in which a toluene extract has an ultraviolet absorbance of 0.02 and a true density of 1.8 g / cm 3 is placed in a stirrer vessel equipped with a propeller blade.
- MA100S 20 parts, 20% sodium dodecylbenzenesulfonate aqueous solution (hereinafter abbreviated as 20% DBS aqueous solution) 1 part, 4 parts of nonionic surfactant (Emulgen 120, manufactured by Kao Corporation), ion exchange with 2 ⁇ S / cm conductivity 75 parts of water was added and predispersed to obtain a pigment premix solution.
- the volume cumulative 50% diameter Dv50 of the carbon black in the dispersion after the premix was about 90 ⁇ m.
- the premix solution was supplied as a raw material slurry to a wet bead mill and subjected to one-pass dispersion. Note that zirconia beads (true density of 6.0 g / cm 3 ) having a diameter of 120 mm ⁇ , a separator having a diameter of 60 mm ⁇ , and a diameter of 50 ⁇ m were used as a dispersion medium. Since the effective internal volume of the stator is about 2 liters and the media filling volume is 1.4 liters, the media filling rate is 70%.
- the premix slurry is supplied from the supply port by a non-pulsating metering pump at a supply speed of about 40 liters / hr and reaches a predetermined particle size.
- the product was acquired from the outlet.
- cooling was performed while circulating cooling water at about 10 ° C. from the jacket to obtain a black colorant dispersion.
- the obtained dispersion was extracted and suction filtered with an aspirator using 5 types C (No. 5C manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.) filter paper.
- the cake remaining on the filter paper was transferred to a stainless steel container equipped with a stirrer (propeller blade), and ion-exchanged water having an electric conductivity of 1 ⁇ S / cm was added and stirred uniformly, and then stirred for 30 minutes. This process is repeated until the electric conductivity of the filtrate reaches 10 ⁇ S / cm, and then ion-exchanged water having an electric conductivity of 1 ⁇ S / cm is added to the cake remaining on the filter paper so that the dispersion concentration becomes 20% and stirred. As a result, a core particle dispersion C1 was obtained.
- a core particle dispersion was obtained in the same manner as in C1, except that the number of parts of acrylic acid was changed to 1.2 parts. Washing was repeated until the electrical conductivity of the filtrate reached 2 ⁇ S / cm, and then the obtained cake was dried in an air dryer set at 40 ° C. for 48 hours, and the charge amount was measured to be ⁇ 1 ⁇ C.
- ⁇ Preparation of shell particle dispersion E1> A reactor equipped with a stirrer (three blades), a heating / cooling device, a concentrating device, and a raw material / auxiliary charging device was charged with 2.0 parts of a 20% DBS aqueous solution and 323 parts of demineralized water, and a nitrogen stream while stirring. The temperature was raised to 80 ° C. Thereafter, the initiator aqueous solution was added while stirring was continued, and further 5 minutes later, the following mixed emulsion of monomers 1 and emulsifier solution and monomers 2 were added over 210 minutes. Thereafter, the inner temperature was maintained at 80 ° C. for 90 minutes under stirring.
- the obtained dispersion was extracted and suction filtered with an aspirator using 5 types C filter paper.
- Ion exchange water having an electric conductivity of 1 ⁇ S / cm was applied to the cake remaining on the filter paper until the electric conductivity of the filtrate reached 10 ⁇ S / cm.
- ion exchange water having an electric conductivity of 1 ⁇ S / cm was added to a dispersion concentration of 20% and stirred to disperse.
- a part of the dispersion was repeatedly washed until the electrical conductivity of the filtrate reached 2 ⁇ S / cm, and the resulting cake was dried in a blow dryer set at 40 ° C. for 48 hours. The charge amount was measured to be +6 ⁇ C. there were.
- a reactor equipped with a stirrer and a heating / cooling device was charged with 100 parts (solid content) of the above dispersion, and 3 parts (solid content) of the shell particle dispersion E1 was added dropwise with stirring at an internal temperature of 20 ° C., and stirred at room temperature. did. Thereafter, after dropwise addition at an addition amount of 10 g / 1 L dispersion volume of 1N HCl aqueous solution, the dispersion was heated to an internal temperature of 50 ° C., held for 120 minutes, and then cooled to 30 ° C.
- the volume median particle size (Dv50) measured using Multisizer III was 8.3 ⁇ m, and the average circularity measured by a flow particle analyzer was 0.947.
- the ⁇ potential at pH 3.0 was ⁇ 68.1 mV.
- the obtained dispersion was extracted and suction filtered with an aspirator using 5 types C filter paper.
- the cake remaining on the filter paper was transferred to a stainless steel container equipped with a stirrer (propeller blade), ion-exchanged water having an electric conductivity of 1 ⁇ S / cm was added, and the mixture was uniformly dispersed by stirring at 50 rpm, and then stirred for 30 minutes. This process was repeated until the electric conductivity of the filtrate reached 2 ⁇ S / cm, and then the obtained cake was dried in an air dryer set at 40 ° C. for 48 hours to obtain toner mother particles F1. When the charge amount was measured, it was -2 ⁇ C.
- ⁇ Manufacture of developing toner G1> In a sample mill KR-3 manufactured by Kyoritsu Riko Co., 100 parts of toner mother particles F1 were added, and then 0.5 parts of silica fine particles having a volume average primary particle size of 0.03 ⁇ m were added and stirred and mixed for a total of 2 minutes. . Thereafter, 1.0 part of silica fine particles having a volume average primary particle size of 0.01 ⁇ m was added, stirred for 2 minutes in total, mixed, and sieved to obtain a developing toner G1.
- a core particle dispersion C2 was obtained in the same manner as C1, except that B2 was used instead of B1 as the polymer primary particle dispersion.
- a developing toner G2 was obtained by the same method as G1, except that F2 was used instead of the toner base particles F1.
- Toner base particles F4 are obtained in the same manner as in F2, except that 3.0 parts (solid content) of AERODIS W440 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., 40% aqueous dispersion of alumina) is used instead of the water-soluble resin coating layer aqueous solution D1. It was.
- the volume median particle size (Dv50) of F4 before washing measured using Multisizer III was 6.9 ⁇ m, and the average circularity measured by a flow particle analyzer was 0.951.
- a developing toner G4 was obtained in the same manner as in G1, except that F4 was used instead of the toner base particles F1.
- the developing toners obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated by the following methods.
- the degree of aggregation was confirmed by applying a load.
- ⁇ It collapses with a load of less than 200 g.
- ⁇ collapses with a load of less than 500 g.
- X Aggregates and does not collapse unless a load of 500 g or more is applied.
- the fixing machine is a hot roll fixing system.
- the heating roller of the fixing machine has a heater on the upper roller, the release layer is made of PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), silicone oil Evaluation was carried out without coating.
- Prepare recording paper (FC Dream made by Kishu Paper) carrying an unfixed toner image with an adhesion amount of about 0.7 mg / cm 2 ), and change the surface temperature of the heating roller from 100 ° C to 210 ° C in 5 ° C increments.
- the sheet was conveyed to the fixing nip portion, and the fixing state when the sheet was discharged at a speed of 195 mm / sec was observed.
- the temperature range in which toner offset or paper wrapping did not occur on the heating roller during fixing and the toner on the recording paper after fixing was sufficiently adhered to the recording paper was determined as the fixing temperature range ⁇ T as follows.
- Example 1 the surface of a thin water-soluble resin coating layer is thinly and uniformly coated with shell particles, so that high blocking resistance and low-temperature fixability can be realized. It was.
- Comparative Example 1 when the surface of the toner base particles was observed with a scanning electron microscope, only a small amount of shell particles were observed. This is because the monomer was used as the water-soluble resin coating layer component, so that the water-soluble resin coating layer was not formed on the surface of the core, and thus the shell particles were not attached. Since no shell was formed, the blocking resistance was insufficient.
- Comparative Example 2 had good anti-blocking properties but insufficient fixing properties. This is because the water-soluble resin coating layer is formed with fine particles, so that the water-soluble resin coating layer becomes thicker, and the ratio of the total amount of the water-soluble resin coating layer and the shell layer in the entire toner increases. It is thought that the fixing property was impaired. If the ratio of the water-soluble resin coating layer is further increased, it is presumed that the low-temperature fixability is hardly obtained. Similarly, it can be presumed that low-temperature fixability is hardly obtained when the ratio of the shell layer is increased.
- the weight average molecular weight (Mw) and glass transition temperature (Tg) were measured as follows, and the other items were measured in the same manner as described above.
- THF soluble components of the dried polymer primary particle dispersion and shell particle dispersion were measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
- GPC gel permeation chromatography
- Apparatus GPC apparatus manufactured by Tosoh Corporation HLC-8320, column: TOSOH TSKgel SuperHM-H (2), solvent: THF, sample concentration: 0.1% by weight, calibration curve: standard polystyrene
- Tg ⁇ Glass transition temperature (Tg)> Using a differential thermal analyzer (DSC220) manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd., the temperature was measured at a temperature rising rate of 10 ° C./min. Tg was determined from the intersection of the base line extension of the DSC curve and the tangent line showing the maximum slope in the endothermic curve.
- ⁇ Preparation of core particle dispersion C3> The polymer primary particle dispersion is B3 instead of B1, and 7.6 parts (solid content) of EP-700 (manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd., PB15: 3 dispersion) is used instead of the black colorant dispersion. Obtained a core particle dispersion C3 by the same method as C1.
- the obtained dispersion was extracted and suction filtered with an aspirator using 5 types C filter paper.
- the cake remaining on the filter paper was transferred to a stainless steel container equipped with a stirrer (propeller blade), demineralized water having an electric conductivity of 1 ⁇ S / cm was added, and the mixture was uniformly dispersed by stirring at 50 rpm, and then stirred for 60 minutes. This process was repeated until the electric conductivity of the filtrate reached 2 ⁇ S / cm, and then the obtained cake was dried in an air dryer set at 40 ° C. for 48 hours to obtain toner mother particles F5.
- Example 4 ⁇ Preparation of core particle dispersion C4> A core particle dispersion C4 was obtained in the same manner as C3 except that EP-700 was changed to 6.6 parts.
- a developing toner G6 was obtained in the same manner as G5 except that F6 was used instead of the toner base particles F5.
- Example 5 ⁇ Preparation of wax dispersion A2> Ester wax Nissan Electol WE-10 (manufactured by NOF Corporation, catalog value melting point 69 ° C., 0.1% weight loss time 19 minutes) 29.8 parts, decaglycerin dekabehenate (acid value 3.2 mg KOH / g, Hydroxyl value 27 mg KOH / g) 0.24 parts, 20% DBS aqueous solution 2.75 parts, demineralized water 67.25 parts were heated to 90 ° C. and stirred for 20 minutes. Next, under 100 ° C.
- a polymer primary particle dispersion B4 was obtained in the same manner as in B1, except that the wax dispersion A1 was changed to 41.6 parts of A2 and the monomers were changed as follows.
- the median diameter (D50) measured using the nanotrack was 210 nm.
- the weight average molecular weight (Mw) was 264000.
- Tg was 38 ° C. [Monomers] Styrene 69.1 parts Butyl acrylate 30.9 parts Acrylic acid 1.5 parts Trichlorobromomethane 1.0 part Hexanediol diacrylate 0.7 part
- a polymer primary particle dispersion B5 was obtained in the same manner as in B1, except that the monomers were changed as follows.
- the weight average molecular weight (Mw) was 92000.
- Tg was 48 ° C.
- Styrene 76.8 parts
- Acrylic acid 1.5 parts
- Trichlorobromomethane 1.0 part
- Hexanediol diacrylate 0.7 part
- a shell particle dispersion E2 was obtained in the same manner as E1, except that the monomers 1 were changed as follows.
- the median diameter (D50) measured using the nanotrack was 58 nm.
- the weight average molecular weight (Mw) was 57000.
- Tg was 75 ° C.
- Toner mother particles F7 were obtained in the same manner as F5 except that C5 was used instead of the core particle dispersion C3 and E2 was used instead of the shell particle dispersion E1.
- the volume median particle size (Dv50) measured using Multisizer III before washing was 6.8 ⁇ m, and the average circularity measured by a flow particle analyzer was 0.970.
- a developing toner G7 was obtained in the same manner as G5 except that F7 was used instead of the toner base particles F5.
- ⁇ Preparation of core particle dispersion C6> Disperse the core particles in the same manner as C5 except that 83 parts (solid content) of B6 is used instead of the polymer primary particle dispersion B4 and 17 parts (solid content) of B3 is used instead of the polymer primary particle dispersion B5. A liquid C6 was obtained.
- toner mother particles F8 were obtained.
- the volume median particle size (Dv50) measured using Multisizer III before washing was 7.3 ⁇ m, and the average circularity measured by a flow particle analyzer was 0.968.
- a developing toner G8 was obtained in the same manner as G5 except that F8 was used instead of the toner base particles F5.
- Example 7 ⁇ Preparation of core particle dispersion C7> A core particle dispersion C7 was obtained in the same manner as C6 except that the polymer primary particle dispersion B6 was changed to 90 parts (solid content) and the polymer primary particle dispersion B3 was changed to 10 parts (solid content).
- Toner mother particles F9 were obtained in the same manner as F6 except that C7 was used instead of the core particle dispersion C4.
- the volume median particle diameter (Dv50) measured using Multisizer III before washing was 6.9 ⁇ m, and the average circularity measured by a flow particle analyzer was 0.966.
- a developing toner G9 was obtained in the same manner as G5 except that F9 was used instead of the toner base particles F5.
- a polymer primary particle dispersion B8 was obtained in the same manner as in B4 except that the wax dispersion A2 was changed to A3 and the monomers were changed as follows.
- the median diameter (D50) measured using nanotrack was 205 nm.
- the weight average molecular weight (Mw) was 304000.
- Tg was 38 ° C. [Monomers] Styrene 65.5 parts Butyl acrylate 34.5 parts Acrylic acid 1.5 parts Trichlorobromomethane 1.0 part Hexanediol diacrylate 0.7 part
- the core is the same as C5 except that 85 parts (solid content) of B7 is used instead of the polymer primary particle dispersion B4 and 15 parts (solid content) of B8 is used instead of the polymer primary particle dispersion B5. A particle dispersion C8 was obtained.
- Toner base particles F10 were obtained in the same manner as F6 except that C8 was used instead of the core particle dispersion C4.
- the volume median particle diameter (Dv50) measured using Multisizer III before washing was 7.7 ⁇ m, and the average circularity measured by a flow particle analyzer was 0.973.
- a developing toner G10 was obtained in the same manner as G5 except that F10 was used instead of the toner base particles F5.
- Example 9 ⁇ Preparation of magenta colorant dispersion> A magenta colorant dispersion was obtained in the same manner as the black colorant dispersion, except that Pigment Red 122 was used instead of carbon black.
- a core particle dispersion C9 was obtained in the same manner as C8, except that 12.1 parts of magenta colorant dispersion was used instead of EP-700.
- Toner mother particles F11 were obtained in the same manner as F6 except that C9 was used instead of the core particle dispersion C4.
- the volume median particle size (Dv50) measured using Multisizer III before washing was 7.0 ⁇ m, and the average circularity measured by a flow particle analyzer was 0.969.
- toner base particles F11 100 parts are placed in a sample mill KR-3 manufactured by Kyoritsu Riko Co., Ltd., followed by 1.8 parts of silica fine particles PDMS-treated with a volume average primary particle size of 0.1 ⁇ m, and a volume average primary particle size. 0.3 parts of silica fine particles treated with PDMS at 0.06 ⁇ m were added and stirred and mixed for a total of 1.5 minutes.
- 0.1 parts of silica fine particles treated with PDMS / aminosilane at 01 ⁇ m were added and stirred and mixed for a total of 1.5 minutes.
- 0.2 parts of resin beads having a volume primary particle size of 0.2 ⁇ m were stirred and mixed for 1.5 minutes and sieved to obtain a developing toner G11.
- a developing toner G12 was obtained in the same manner as G5 except that F12 was used instead of the toner base particles F5.
- a polymer primary particle dispersion B9 was obtained in the same manner as in B3 except that the wax dispersion A1 was changed to 35.0 parts of the wax dispersion A4 and the monomers were changed as follows.
- the weight average molecular weight (Mw) was 81000.
- [Monomers] Styrene 75.9 parts Butyl acrylate 24.1 parts Acrylic acid 1.2 parts Trichlorobromomethane 1.0 part Hexanediol diacrylate 0.7 part
- a developing toner G13 was obtained in the same manner as G5 except that F13 was used instead of the toner base particles F5.
- Fixing machine A The roller diameter is 27 mm, the nip width is 9 mm, the fixing speed is 229 mm / sec, the upper roller has a heater, the roller surface is made of PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), Not applied.
- Fixing machine B The roller diameter is 34 mm, the nip width is 7 mm, the fixing speed is 195 mm / sec, the upper roller has a heater, the roller surface is made of PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), Not applied.
- a recording paper (excellent white manufactured by Oki Data Co., Ltd.) carrying an unfixed toner image having a length of 4 cm and a width of 20 cm and an adhesion amount of about 1.0 mg / cm 2 is prepared. sec, fixing was performed at a fixing temperature of 170 ° C. At that time, the amount of ultrafine particles leaked from the exhaust was measured using a P-Trac ultra particle counter Model 8525 manufactured by TSI Incorporated, and the number of particles having a particle diameter of 0.02 to 1.0 ⁇ m was measured. The same measurement was performed on a blank paper not carrying a toner image.
- a value obtained by subtracting the number of detections when passing through blank paper from the number of detections when passing through unfixed toner was determined as follows, with the amount of ultrafine particles generated. ⁇ : Less than 50,000 ⁇ : 50,000 to 100,000 ⁇ : 100,000 to 200,000 ⁇ : 200,000 or more
- BET specific surface area The BET specific surface areas of the toner base particles and the developing toner were measured by a one-point method using a Macsorb model-1208 manufactured by Mountec. Measurement sample amount: about 0.5g Measurement gas: 30% nitrogen / 70% helium mixed gas Flow rate: 25 mL / min
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Abstract
本発明は、高画質および低温定着性と環境安定性に優れた静電荷像現像用トナーを提供することを課題とする。本発明は、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー母粒子及び外添剤を有する静電荷像現像用トナーであって、前記トナー母粒子がコア粒子とシェル層を有するコアシェル構造であり、前記トナー母粒子は、前記コア粒子の表面上に水溶性樹脂からなる樹脂被覆層を有し、且つ前記樹脂被覆層上に前記シェル層を有する静電荷像現像用トナーに関する。
Description
本発明は、高画質および低温定着性と耐ブロッキング性に優れた静電荷像現像用トナーに関する。
静電荷像現像用トナーは、プリンターや複写機、ファクシミリなどにおいて、静電荷像を可視化する画像形成に用いられる。電子写真方式による画像の形成を例にとると、先ず感光体ドラム上に静電潜像を形成し、次いでこれをトナーにより現像した後、転写紙等に転写し、熱等により定着することによって画像形成が行われる。
静電荷像現像用トナーとしては、通常、結着樹脂及び着色剤に、必要に応じて帯電制御剤、離型剤、磁性体等を乾式混合した後、押出機等で溶融混練し、次いで粉砕、分級する、いわゆる溶融混練粉砕法により得られたトナー粒子に、流動性等の各種性能を付与することを目的として、例えばシリカ等の固体微粒子を外添剤として表面に付着させた形態のものが用いられている。
静電荷像現像用トナーとしては、通常、結着樹脂及び着色剤に、必要に応じて帯電制御剤、離型剤、磁性体等を乾式混合した後、押出機等で溶融混練し、次いで粉砕、分級する、いわゆる溶融混練粉砕法により得られたトナー粒子に、流動性等の各種性能を付与することを目的として、例えばシリカ等の固体微粒子を外添剤として表面に付着させた形態のものが用いられている。
近年、複写機やプリンター等の画像形成において高精細画質化が要求され、トナー粒子の粒径や粒度分布を制御しやすい懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法などの重合法が提案されている。
更には、近年における複写機やプリンター等の普及に伴い、画像品質への要求に加え、特に高速印刷および低エネルギー定着性に優れたトナーが望まれるようになり、トナーの低温定着性の改善が試みられている。低温定着を達成するために、結着樹脂のガラス転移点を下げる方法、結晶性樹脂を併用する方法が多く用いられているが、低温定着性と耐ブロッキング性や耐高温オフセット性は、通常は二律背反の関係にあり、両立を図ることが望まれている。
更には、近年における複写機やプリンター等の普及に伴い、画像品質への要求に加え、特に高速印刷および低エネルギー定着性に優れたトナーが望まれるようになり、トナーの低温定着性の改善が試みられている。低温定着を達成するために、結着樹脂のガラス転移点を下げる方法、結晶性樹脂を併用する方法が多く用いられているが、低温定着性と耐ブロッキング性や耐高温オフセット性は、通常は二律背反の関係にあり、両立を図ることが望まれている。
これらの課題に対して、低温定着性に優れた溶融粘度の低い樹脂から構成されるコアの表面に耐熱性の優れたガラス転移温度(Tg)の高いシェル層を形成したコアシェル構造によって、トナーの低温定着性を維持しながら耐ブロッキング性を維持する方法が行われている。
コアシェル構造形成に際し、シェル粒子を付着させた後高温で加熱する方法で行うと、コア粒子とシェル粒子の融着が進行するのと同時にシェル粒子の埋没が発生し、結果として非被覆部が生じ耐ブロッキング性が不十分になることが知られている。また、シェル成分が多すぎるとトナーの低温定着性の妨げになり、逆にシェル成分が少なすぎると非被覆部が生じコア成分がトナー表面に露呈し、期待する耐ブロッキング性能が得られなくなることが知られている。
特許文献1では、コアは主として結晶性樹脂を含み、シェルはコアに対して15質量%以上120質量%以下、より好ましくは、25-100質量%、さらに好ましくは、35-80質量%であり、シェルは段差0.3μm以上の半球状の突起を有することで、低温定着性とクリーニング性の両立を試みている。特許文献2では、トナー内核粒子の表面に無機微粒子または有機微粒子からなる中間層を形成し、その表面に外殻層を形成することで、定着性と耐熱性の両立を試みている。特許文献3では、コア粒子と、耐熱保存性を得るための樹脂粒子層Aと、その外側の、乳化安定性を得るための樹脂粒子層Bを含むシェル層からなるコアシェル型とすることで、低温定着性および耐熱保存性の両立を試みている。特許文献4では、母粒子の表面に正帯電性化合物を保持させ、更にその表面に負帯電制御樹脂微粒子を固着させることで、帯電制御剤あるいは帯電制御樹脂をトナーの表面にムラなく付着させることを試みている。
コアシェル構造形成に際し、シェル粒子を付着させた後高温で加熱する方法で行うと、コア粒子とシェル粒子の融着が進行するのと同時にシェル粒子の埋没が発生し、結果として非被覆部が生じ耐ブロッキング性が不十分になることが知られている。また、シェル成分が多すぎるとトナーの低温定着性の妨げになり、逆にシェル成分が少なすぎると非被覆部が生じコア成分がトナー表面に露呈し、期待する耐ブロッキング性能が得られなくなることが知られている。
特許文献1では、コアは主として結晶性樹脂を含み、シェルはコアに対して15質量%以上120質量%以下、より好ましくは、25-100質量%、さらに好ましくは、35-80質量%であり、シェルは段差0.3μm以上の半球状の突起を有することで、低温定着性とクリーニング性の両立を試みている。特許文献2では、トナー内核粒子の表面に無機微粒子または有機微粒子からなる中間層を形成し、その表面に外殻層を形成することで、定着性と耐熱性の両立を試みている。特許文献3では、コア粒子と、耐熱保存性を得るための樹脂粒子層Aと、その外側の、乳化安定性を得るための樹脂粒子層Bを含むシェル層からなるコアシェル型とすることで、低温定着性および耐熱保存性の両立を試みている。特許文献4では、母粒子の表面に正帯電性化合物を保持させ、更にその表面に負帯電制御樹脂微粒子を固着させることで、帯電制御剤あるいは帯電制御樹脂をトナーの表面にムラなく付着させることを試みている。
しかしながら、特許文献1では、コア上にシェル形成用樹脂微粒子の凝集塊をシェルとして付着させるような条件が好ましいとしており、かつコアの全面を被覆する必要性から、結果としてコアに対するシェルの比率を高く設定していると推測できるが、後述するように、コアに対するシェルの比率を高くすると、コアの持つ低温定着性が失われやすく不利である。
また、特許文献2では、中間層にベンゾグアナミン樹脂やリン酸三カルシウムを用いる実施例が示されているが、軟化性のない成分を中間層に含むため、後述する比較例からも分かるように低温定着性を得るのには不利である。
特許文献3では、樹脂粒子層A、樹脂粒子層Bいずれもコア粒子を覆うだけの量が必要であることから、コアに対するシェル総量の比率が高くなる傾向があるが、後述するように、コアに対するシェルの比率を高くすると、コアの持つ低温定着性が失われやすく不利である。
特許文献4では、コア粒子に相当する母粒子のガラス転移温度とシェル粒子に相当する負帯電制御樹脂微粒子のガラス転移温度との差が殆どないことを必要とすることから、良好な低温定着性と対ブロッキング性とを両立するのには不利である。
また、特許文献2では、中間層にベンゾグアナミン樹脂やリン酸三カルシウムを用いる実施例が示されているが、軟化性のない成分を中間層に含むため、後述する比較例からも分かるように低温定着性を得るのには不利である。
特許文献3では、樹脂粒子層A、樹脂粒子層Bいずれもコア粒子を覆うだけの量が必要であることから、コアに対するシェル総量の比率が高くなる傾向があるが、後述するように、コアに対するシェルの比率を高くすると、コアの持つ低温定着性が失われやすく不利である。
特許文献4では、コア粒子に相当する母粒子のガラス転移温度とシェル粒子に相当する負帯電制御樹脂微粒子のガラス転移温度との差が殆どないことを必要とすることから、良好な低温定着性と対ブロッキング性とを両立するのには不利である。
本発明は、前記のごとき問題点に鑑みてなされたものであり、低温定着性と耐ブロッキング性を両立でき、画質に優れた静電荷像現像用トナーを提供するものである。
本発明者等は、低温定着性と耐ブロッキング性を両立するために最も効果的な形態とは、シェル粒子が、低温定着性を有するコア粒子の表面に、高い被覆率で、薄く被覆されており、しかもコア粒子表面に留まりやすい形態であると考え、その手段として、中間層として、コア粒子の表面に水溶性樹脂からなる樹脂被覆層を設けることでシェル粒子を均一に薄く密に被覆させることが可能であることを見出した。
本発明は、上述した知見に基づくものであり、本発明の要旨は以下の通りである。
<1> 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー母粒子及び外添剤を有する静電荷像現像用トナーであって、
前記トナー母粒子がコア粒子とシェル層を有するコアシェル構造であり、
前記トナー母粒子は、前記コア粒子の表面上に水溶性樹脂からなる樹脂被覆層を有し、且つ前記樹脂被覆層上に前記シェル層を有し、
前記シェル層は樹脂を主成分とする粒子からなり、
前記コア粒子を構成する重合体一次粒子のガラス転移温度をTg1、前記シェル層を構成する粒子のガラス転移温度をTg2とした場合、以下の関係を満たす静電荷像現像用トナー。
25℃≦Tg1≦45℃
55℃≦Tg2
Tg2-Tg1≧20
<2> 前記シェル層を構成する粒子がスルホン酸基を有する樹脂を含有する<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3> 前記コア粒子が重合法により得られる<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4> 前記コア粒子と前記樹脂被覆層の帯電性が逆の関係にあり、且つ前記樹脂被覆層と前記シェル層の帯電性が逆の関係にある<1>乃至<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<5> 前記コア粒子がカプセル構造を有する<1>乃至<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<6> カプセル構造を有するコア粒子のコア層に含有されるワックスが、熱重量測定装置を用い、200℃における重量減少が0.1%に到達する時間が15分以上であるワックスであり、且つ、カプセル構造を有するコア粒子のシェル層に含有されるワックスが、融点が70℃以上であるワックスである<1>乃至<5>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<7> 前記コア粒子の分散液に、前記水溶性樹脂を含む水溶液を混合して水溶性樹脂をコア粒子の表面に付着させた後、更に前記シェル層を構成する粒子の分散液を混合して前記シェル層を構成する粒子を付着させる工程を経てトナー母粒子を得る<1>乃至<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<8> 前記コア粒子の分散液に、コア粒子と逆の帯電性を有する水溶性樹脂を含む水溶液を混合して水溶性樹脂をコア粒子の表面に付着させた後、更に前記水溶性樹脂と逆の帯電性を有するシェル層を構成する粒子の分散液を混合して前記シェル層を構成する粒子を付着させる工程を経てトナー母粒子を得る<1>乃至<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<1> 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー母粒子及び外添剤を有する静電荷像現像用トナーであって、
前記トナー母粒子がコア粒子とシェル層を有するコアシェル構造であり、
前記トナー母粒子は、前記コア粒子の表面上に水溶性樹脂からなる樹脂被覆層を有し、且つ前記樹脂被覆層上に前記シェル層を有し、
前記シェル層は樹脂を主成分とする粒子からなり、
前記コア粒子を構成する重合体一次粒子のガラス転移温度をTg1、前記シェル層を構成する粒子のガラス転移温度をTg2とした場合、以下の関係を満たす静電荷像現像用トナー。
25℃≦Tg1≦45℃
55℃≦Tg2
Tg2-Tg1≧20
<2> 前記シェル層を構成する粒子がスルホン酸基を有する樹脂を含有する<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3> 前記コア粒子が重合法により得られる<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4> 前記コア粒子と前記樹脂被覆層の帯電性が逆の関係にあり、且つ前記樹脂被覆層と前記シェル層の帯電性が逆の関係にある<1>乃至<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<5> 前記コア粒子がカプセル構造を有する<1>乃至<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<6> カプセル構造を有するコア粒子のコア層に含有されるワックスが、熱重量測定装置を用い、200℃における重量減少が0.1%に到達する時間が15分以上であるワックスであり、且つ、カプセル構造を有するコア粒子のシェル層に含有されるワックスが、融点が70℃以上であるワックスである<1>乃至<5>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<7> 前記コア粒子の分散液に、前記水溶性樹脂を含む水溶液を混合して水溶性樹脂をコア粒子の表面に付着させた後、更に前記シェル層を構成する粒子の分散液を混合して前記シェル層を構成する粒子を付着させる工程を経てトナー母粒子を得る<1>乃至<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<8> 前記コア粒子の分散液に、コア粒子と逆の帯電性を有する水溶性樹脂を含む水溶液を混合して水溶性樹脂をコア粒子の表面に付着させた後、更に前記水溶性樹脂と逆の帯電性を有するシェル層を構成する粒子の分散液を混合して前記シェル層を構成する粒子を付着させる工程を経てトナー母粒子を得る<1>乃至<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
本発明によれば、低温定着性と耐ブロッキング性を両立する静電荷像現像用トナーを提供することができる。
この効果は、低温定着性を持つコア粒子の表面に水溶性樹脂からなる樹脂被覆層を設けた後、耐ブロッキング性の高いシェル粒子を高い被覆率で付着させることによって得られるものである。この新規なコアシェル構造によって、より効果的な低温定着性を実現する。
この効果は、低温定着性を持つコア粒子の表面に水溶性樹脂からなる樹脂被覆層を設けた後、耐ブロッキング性の高いシェル粒子を高い被覆率で付着させることによって得られるものである。この新規なコアシェル構造によって、より効果的な低温定着性を実現する。
本発明においては、水溶性樹脂からなる樹脂被覆層及びシェル層を有する前の状態のものをコア粒子と称する。また、該コア粒子の表面上に水溶性樹脂からなる樹脂被覆層を設けた後、さらにシェル層を設けたもので、且つ外添剤を有する前のものをトナー母粒子と称する。該トナー母粒子の表面に外添剤を有するものをトナーと称する。 ここで、本明細書において“質量%”と“重量%”、及び“質量部”と“重量部”とは、それぞれ同義である。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤を含有し、その他必要に応じて、ワックス、帯電制御剤などを含有していても良い。
<1.コア粒子>
(1-1.コア粒子の構成)
コア粒子は、少なくとも結着樹脂、着色剤を含有し、その他必要に応じてワックス、帯電制御剤などを含有していても良い。
コア粒子は、少なくとも結着樹脂、着色剤を含有し、その他必要に応じてワックス、帯電制御剤などを含有していても良い。
結着樹脂としては、一般にトナーを製造する際に結着樹脂として用いられるものであればよく、特に限定されないが、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂、これらの樹脂の混合物等が挙げられる。
結着樹脂を製造するために用いる単量体成分としては、一般的にトナーの結着樹脂を製造する際に用いられている単量体を適宜用いることができる。
例えば、酸性基を有する重合性単量体(以下、単に酸性単量体と称すことがある)、塩基性基を有する重合性単量体(以下、単に塩基性単量体と称することがある)、酸性基も塩基性基も有さない重合性単量体(以下、その他の単量体と称することがある)のいずれの重合性単量体も使用することができる。
結着樹脂を製造するために用いる単量体成分としては、一般的にトナーの結着樹脂を製造する際に用いられている単量体を適宜用いることができる。
例えば、酸性基を有する重合性単量体(以下、単に酸性単量体と称すことがある)、塩基性基を有する重合性単量体(以下、単に塩基性単量体と称することがある)、酸性基も塩基性基も有さない重合性単量体(以下、その他の単量体と称することがある)のいずれの重合性単量体も使用することができる。
結着樹脂としてポリスチレン系共重合体樹脂及びポリ(メタ)アクリル系樹脂を使用する場合、以下の単量体が例として挙げられる。
酸性単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸等のカルボキシル基を有する重合性単量体、スルホン化スチレン等のスルホン酸基を有する重合性単量体、ビニルベンゼンスルホンアミド等のスルホンアミド基を有する重合性単量体等が挙げられる。
塩基性単量体としては、アミノスチレン等のアミノ基を有する芳香族ビニル化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン等の窒素含有複素環含有重合性単量体、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
これら酸性単量体及び塩基性単量体はコア粒子の分散安定化に寄与する。単独で用いても複数種類を混合して用いてもよく、また、対イオンを伴って塩として存在していてもよい。
酸性単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸等のカルボキシル基を有する重合性単量体、スルホン化スチレン等のスルホン酸基を有する重合性単量体、ビニルベンゼンスルホンアミド等のスルホンアミド基を有する重合性単量体等が挙げられる。
塩基性単量体としては、アミノスチレン等のアミノ基を有する芳香族ビニル化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン等の窒素含有複素環含有重合性単量体、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
これら酸性単量体及び塩基性単量体はコア粒子の分散安定化に寄与する。単独で用いても複数種類を混合して用いてもよく、また、対イオンを伴って塩として存在していてもよい。
その他の単量体としては、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、p-t-ブチルスチレン、p-n-ブチルスチレン、p-n-ノニルスチレン等のスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸2-エチルヘキシル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等のメタクリル酸エステル類、アクリルアミド、N-プロピルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジプロピルアクリルアミド、N,N-ジブチルアクリルアミド等が挙げられる。その他の単量体は、単独で用いてもよく、また複数を組み合わせて用いてもよい。
結着樹脂を架橋樹脂とする場合、上述の重合性単量体と共に多官能性単量体が用いられ、例えば、ジビニルベンゼン、ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ヘキサエチレングリコールジメタクリレート、ノナエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジアリルフタレート等が挙げられる。
中でも二官能性重合性単量体が好ましく、ジビニルベンゼン、ヘキサンジオールジアクリレートが特に好ましい。これら多官能性重合性単量体は、単独で用いても複数種類を混合して用いてもよい。
また、反応性基をペンダントグループに有する重合性単量体、例えばグリシジルメタクリレート、メチロールアクリルアミド、アクロレイン等を用いることも可能である。
中でも二官能性重合性単量体が好ましく、ジビニルベンゼン、ヘキサンジオールジアクリレートが特に好ましい。これら多官能性重合性単量体は、単独で用いても複数種類を混合して用いてもよい。
また、反応性基をペンダントグループに有する重合性単量体、例えばグリシジルメタクリレート、メチロールアクリルアミド、アクロレイン等を用いることも可能である。
必要に応じて公知の連鎖移動剤を使用することができる。連鎖移動剤の具体的な例としては、t-ドデシルメルカプタン、ドデカンチオール、ジイソプロピルキサントゲン、四塩化炭素、トリクロロブロモメタン、等があげられる。連鎖移動剤は単独または2種類以上の併用でもよく、重合性単量体に対して0~5重量%用いられる。
ポリスチレン系共重合体樹脂及びポリ(メタ)アクリル系樹脂を結着樹脂とする場合は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCと記載する)における数平均分子量が、好ましくは2000以上、より好ましくは2500以上、さらに好ましくは3000以上であり、好ましくは5万以下、より好ましくは4万以下、さらに好ましくは3.5万以下であることが望ましい。また、同様にして求めた重量平均分子量が、好ましくは2万以上、より好ましくは3万以上、好ましくは50万以下、より好ましくは45万以下であることが望ましい。結着樹脂の数平均分子量および重量平均分子量が前記範囲にある場合、トナーの耐久性、保存性、定着性が良好となるため望ましい。
結着樹脂としてポリエステル系樹脂を使用する場合、2価のアルコールとして、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4-ブテンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等のジオール類、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のビスフェノールAアルキレンオキシド付加物、その他が挙げられ、2価の酸としては、例えばマレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、これらの酸の無水物、低級アルキルエステル、又はn-ドデセニルコハク酸、n-ドデシルコハク酸等のアルケニルコハク酸類若しくはアルキルコハク酸類、その他の2価の有機酸が挙げられる。
結着樹脂を架橋樹脂とする場合、上述の重合性単量体と共に多官能性単量体が用いられ、例えば、3価以上の多価アルコールとしては、例えばソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ショ糖、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセロール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼン、その他が挙げられる。3価以上の酸としては、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-シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチル-2-メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、及びこれらの無水物、その他が挙げられる。
結着樹脂を架橋樹脂とする場合、上述の重合性単量体と共に多官能性単量体が用いられ、例えば、3価以上の多価アルコールとしては、例えばソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ショ糖、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセロール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼン、その他が挙げられる。3価以上の酸としては、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-シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチル-2-メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、及びこれらの無水物、その他が挙げられる。
これらのポリエステル樹脂は、通常の方法にて合成することができる。具体的には、反応温度(170~250℃)、反応圧力(5mmHg~常圧)等の条件をモノマーの反応性に応じて決め、所定の物性が得られた時点で反応を終了すればよい。
結着樹脂としてポリエステル系樹脂を使用する場合は、GPCにおける数平均分子量が、好ましくは2000~20000、より好ましくは3000~12000であることが望ましい。
結着樹脂としてポリエステル系樹脂を使用する場合は、GPCにおける数平均分子量が、好ましくは2000~20000、より好ましくは3000~12000であることが望ましい。
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定されないが、好ましくは30℃以上であり、好ましくは80℃以下であり、より好ましくは60℃以下であり、更に好ましくは55℃以下である。
オフセット防止剤としてワックスを使用することができる。低温定着性と耐ブロッキング性、耐高温オフセット性は二律背反の関係にあり、両立を達成するためには、トナーをコアシェル構造とするのと同時に、オフセット防止剤としてワックスを使用することが好ましい。
また、低温定着性向上のためにワックスを使用することもできる。
本発明のトナーに用いられるワックスは、公知のワックスを任意に使用することができるが、具体的には低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、共重合ポリエチレン等のオレフィン系ワックス、パラフィンワックス、ベヘン酸ベヘニル、モンタン酸エステル、ステアリン酸ステアリル等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックス、水添ひまし油、カルナバワックス等の植物系ワックス、ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン、アルキル基を有するシリコーン、ステアリン酸等の高級脂肪酸、長鎖脂肪酸アルコール、ペンタエリスリトール等の長鎖脂肪酸多価アルコール、及びその部分エステル体、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等の高級脂肪酸アミド、等が例示され、好ましくは、パラフィンワックスまたはフィッシャートロプシュワックスなどの炭化水素系、エステル系ワックス、シリコーン系ワックスが挙げられる。ワックスは単独で用いても混合して用いても良い。
プリンター等の運転時には、装置から、オゾン、粉塵、VOCと共に、超微粒子(ultrafine particle)が排出される。超微粒子は、定着プロセスに関与するトナー、定着部材、紙などから化学物質が揮発し、急激に冷やされ粒子化したものと考えられている。超微粒子を減らす方法の一つとして、定着時に化学物質の揮発が少ないワックスを選ぶことが有効である。例えば下記一般式(1)で表されるネオペンチルポリオールエステルが挙げられる。
また、低温定着性向上のためにワックスを使用することもできる。
本発明のトナーに用いられるワックスは、公知のワックスを任意に使用することができるが、具体的には低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、共重合ポリエチレン等のオレフィン系ワックス、パラフィンワックス、ベヘン酸ベヘニル、モンタン酸エステル、ステアリン酸ステアリル等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックス、水添ひまし油、カルナバワックス等の植物系ワックス、ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン、アルキル基を有するシリコーン、ステアリン酸等の高級脂肪酸、長鎖脂肪酸アルコール、ペンタエリスリトール等の長鎖脂肪酸多価アルコール、及びその部分エステル体、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等の高級脂肪酸アミド、等が例示され、好ましくは、パラフィンワックスまたはフィッシャートロプシュワックスなどの炭化水素系、エステル系ワックス、シリコーン系ワックスが挙げられる。ワックスは単独で用いても混合して用いても良い。
プリンター等の運転時には、装置から、オゾン、粉塵、VOCと共に、超微粒子(ultrafine particle)が排出される。超微粒子は、定着プロセスに関与するトナー、定着部材、紙などから化学物質が揮発し、急激に冷やされ粒子化したものと考えられている。超微粒子を減らす方法の一つとして、定着時に化学物質の揮発が少ないワックスを選ぶことが有効である。例えば下記一般式(1)で表されるネオペンチルポリオールエステルが挙げられる。
式(1)中、R1は2~8価のネオペンチルポリオール残基、R2は炭素数13~25の直鎖アルキル基、pは2~8の整数である。
式(1)で表されるネオペンチルポリオールエステルの中でも、熱重量測定装置を用い、200℃における重量減少が0.1%に到達する時間が15分以上となるワックスが好ましい。前記到達時間が17分以上であるワックスがより好ましく、19分以上となるワックスが更に好ましい。一般的に、プリンターの定着ローラーの温度は200℃以下であるので、200℃加熱時に揮発成分が少ない、すなわち、重量減少速度が遅いワックスを選ぶことで、プリンター内で定着時に実際に与えられる温度において、ワックスからの揮発成分が少ないことが期待できる。その結果、プリンター運転時の超微粒子の排出を減らすことができる。
式(1)で表されるネオペンチルポリオールエステルの中でも、熱重量測定装置を用い、200℃における重量減少が0.1%に到達する時間が15分以上となるワックスが好ましい。前記到達時間が17分以上であるワックスがより好ましく、19分以上となるワックスが更に好ましい。一般的に、プリンターの定着ローラーの温度は200℃以下であるので、200℃加熱時に揮発成分が少ない、すなわち、重量減少速度が遅いワックスを選ぶことで、プリンター内で定着時に実際に与えられる温度において、ワックスからの揮発成分が少ないことが期待できる。その結果、プリンター運転時の超微粒子の排出を減らすことができる。
ワックスの融点は120℃以下が好ましく、110℃以下がより好ましく、100℃以下が更に好ましく、40℃以上が好ましく、50℃以上がさらに好ましい。融点が高すぎると、定着温度低減の効果が乏しくなる場合があり、融点が低すぎると、耐ブロッキング性、保存性に問題が生じる場合がある。
ワックスの量は、トナー100質量部に対して1質量部以上であることが好ましく、より好ましくは2質量部以上、さらに好ましくは5質量部以上である。また、40質量部以下であることが好ましく、より好ましくは35質量部以下、さらに好ましくは30質量部以下である。トナー中のワックス含有量が少なすぎると、耐高温オフセット性等の性能が十分でない場合があり、多すぎると、耐ブロッキング性が十分でなかったり、ワックスがトナーから漏出することにより装置を汚染したりする場合がある。
着色剤としては公知の着色剤を任意に用いることができる。着色剤の具体的な例としては、カーボンブラック、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエロー、ローダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、モノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系染顔料など、公知の任意の染顔料を単独あるいは混合して用いることができる。フルカラートナーの場合にはイエローはベンジジンイエロー、モノアゾ系、縮合アゾ系染顔料、マゼンタはキナクリドン、モノアゾ系染顔料、シアンはフタロシアニンブルーをそれぞれ用いるのが好ましい。着色剤は、トナー100質量部に対して3質量部以上、20質量部以下となるように用いることが好ましい。
帯電制御剤としては公知のものを任意に用いることができる。帯電制御剤の具体的な例としては、正帯電性用としてニグロシン染料、アミノ基含有ビニル系コポリマー、四級アンモニウム塩化合物、ポリアミン樹脂等があり、負帯電性用としてクロム、亜鉛、鉄、コバルト、アルミニウム等の金属を含有する含金属アゾ染料、サリチル酸若しくはアルキルサリチル酸の前記した金属との塩、金属錯体等がある。帯電制御剤の量は、トナー100質量部に対して0.1~25質量部が好ましく、1~15質量部がより好ましい。帯電制御剤はコア粒子中に配合してもよく、またトナー母粒子表面に付着させた形で用いてもよい。
(1-2.コア粒子の形成方法)
本発明のコア粒子は公知のいずれの方法で製造してもよく、特に限定されない。
本発明のコア粒子は公知のいずれの方法で製造してもよく、特に限定されない。
(1-2-1.コア粒子サイズより小さい粒子を凝集してコア粒子を作成する方法)
各原料をコア粒子サイズより小さい粒子として用意し、これらを混合・凝集することでコア粒子を得る方法を用いることができる。
結着樹脂をコア粒子サイズより小さい重合体一次粒子分散液に調製する方法として、以下に述べるようにいくつかの方法が挙げられる。
各原料をコア粒子サイズより小さい粒子として用意し、これらを混合・凝集することでコア粒子を得る方法を用いることができる。
結着樹脂をコア粒子サイズより小さい重合体一次粒子分散液に調製する方法として、以下に述べるようにいくつかの方法が挙げられる。
(1-2-1-1.乳化重合)
スチレン系あるいは(メタ)アクリル系単量体を構成要素とする重合体一次粒子は、前述のスチレン系あるいは(メタ)アクリル系単量体と、必要に応じ連鎖移動剤を、乳化剤を用いて乳化重合することによって得られる。
スチレン系あるいは(メタ)アクリル系単量体を構成要素とする重合体一次粒子は、前述のスチレン系あるいは(メタ)アクリル系単量体と、必要に応じ連鎖移動剤を、乳化剤を用いて乳化重合することによって得られる。
乳化剤としては公知のものが使用できるが、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤の中から選ばれる一種又は二種以上の乳化剤を併用して用いることができる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられ、アニオン性界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウム、等の脂肪酸石けん、硫酸ドデシルナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等が挙げられる。ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートエーテル、モノデカノイルショ糖等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられ、アニオン性界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウム、等の脂肪酸石けん、硫酸ドデシルナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等が挙げられる。ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートエーテル、モノデカノイルショ糖等が挙げられる。
乳化剤の使用量は、重合性単量体100質量部に対して0.1質量部以上、10質量部以下で用いられることが好ましい。また、これらの乳化剤に、例えば、部分或いは完全ケン化ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコール類、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体類等の一種或いは二種以上を保護コロイドとして併用することができる。
また、必要に応じて公知の重合開始剤を1種又は2種以上組み合わせて使用する事ができる。例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、等の過硫酸塩、及び、これら過硫酸塩を一成分として酸性亜硫酸ナトリウム等の還元剤を組み合わせたレドックス開始剤、過酸化水素、4,4’-アゾビスシアノ吉草酸、t-ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、等の水溶性重合開始剤、及び、これら水溶性重合開始剤を一成分として第一鉄塩等の還元剤と組み合わせたレドックス開始剤、過酸化ベンゾイル、2,2’-アゾビス-イソブチロニトリル、等が用いられる。これら重合開始剤は重合性単量体添加前、添加と同時、添加後のいずれの時期に重合系に添加しても良く、必要に応じてこれらの添加方法を組み合わせても良い。
トナー中に好適な分散粒径でワックスを分散させるために、乳化重合時にワックスをシードとして添加する、いわゆるシード重合とすることが好ましい。シードとして添加することにより、ワックスがトナー中に微細かつ均一に分散するため、トナーの帯電性や耐熱性の悪化を抑制することができる。
また、ワックスをステアリルアクリレートなどの長鎖重合性単量体と予め水系分散媒体中で分散し得られるワックス・長鎖重合性単量体分散液を調製し、ワックス・長鎖重合性単量体の存在下において重合性単量体を重合することもできる。
また、ワックスをステアリルアクリレートなどの長鎖重合性単量体と予め水系分散媒体中で分散し得られるワックス・長鎖重合性単量体分散液を調製し、ワックス・長鎖重合性単量体の存在下において重合性単量体を重合することもできる。
着色剤をシードとして乳化重合することも可能だが、着色剤存在下で重合性単量体を重合すると、着色剤中の金属がラジカル重合に影響し、樹脂の分子量やレオロジー制御が困難となり、所望の物性が得られないおそれがあるため、着色剤を乳化重合時には添加せず、次工程で着色剤分散液を添加する方法が好ましい。
(1-2-1-2.樹脂を乳化する方法)
塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの方法で樹脂を得た後、水系媒体と混合し、樹脂の融点かガラス転移温度のいずれかの高い温度以上に加熱して樹脂の粘性を下げて、剪断力を与えて乳化することで、重合体一次粒子が得られる。
塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの方法で樹脂を得た後、水系媒体と混合し、樹脂の融点かガラス転移温度のいずれかの高い温度以上に加熱して樹脂の粘性を下げて、剪断力を与えて乳化することで、重合体一次粒子が得られる。
剪断力を与えるための乳化機としては、例えば、ホモジナイザー、ホモミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダー、メディア分散機等が挙げられる。
乳化時の樹脂の粘度が高く所望の粒径まで小さくならない場合は、大気圧以上に加圧可能な乳化装置を用いて温度を上げ、樹脂粘度を下げた状態で乳化することで、所望の粒径の重合体一次粒子を得ることができる。
別の方法として、あらかじめ樹脂に有機溶剤を混合して樹脂の粘度を下げる方法を用いても良い。使用される有機溶剤としては、樹脂を溶解させるものであれば特に限定はないが、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレンなどのベンゼン系溶剤などを用いることができる。さらに、水系媒体との親和性向上、及び、粒度分布制御の目的で、エタノールやイソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤を水もしくは樹脂に添加しても良い。有機溶剤を添加した場合は、乳化終了後、乳化液から有機溶剤を除去する必要がある。有機溶剤を除去する方法としては、常温もしくは加熱下で減圧しながら有機溶剤を揮発させる方法などがある。
乳化時の樹脂の粘度が高く所望の粒径まで小さくならない場合は、大気圧以上に加圧可能な乳化装置を用いて温度を上げ、樹脂粘度を下げた状態で乳化することで、所望の粒径の重合体一次粒子を得ることができる。
別の方法として、あらかじめ樹脂に有機溶剤を混合して樹脂の粘度を下げる方法を用いても良い。使用される有機溶剤としては、樹脂を溶解させるものであれば特に限定はないが、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレンなどのベンゼン系溶剤などを用いることができる。さらに、水系媒体との親和性向上、及び、粒度分布制御の目的で、エタノールやイソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤を水もしくは樹脂に添加しても良い。有機溶剤を添加した場合は、乳化終了後、乳化液から有機溶剤を除去する必要がある。有機溶剤を除去する方法としては、常温もしくは加熱下で減圧しながら有機溶剤を揮発させる方法などがある。
また、粒度分布制御の目的で、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの塩や、アンモニアなどを添加してもよい。
粒度分布制御の目的で、乳化剤や分散剤を添加してもよい。例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、の等の水溶性高分子;前記の乳化剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機化合物等が挙げられる。使用量としては、樹脂100質量部に対して、0.01~20質量部が好ましい。
酸性基あるいは塩基性基を含有する樹脂を用いると、乳化剤や分散剤の添加量を減らすことができるが、樹脂の吸湿性が高くなり、帯電性が悪化する場合がある。
また、転相乳化法を用いても良い。転相乳化法は、樹脂に、必要に応じて有機溶剤や中和剤や分散安定剤を添加して、攪拌下にて、水系媒体を滴下して、乳化粒子を得た後、樹脂分散液中の有機溶剤を除去して、乳化液を得る方法である。有機溶剤は、前述の有機溶剤と同様のものを用いることができる。中和剤としては、硝酸、塩酸、水酸化ナトリウム、アンモニアなど一般の酸、アルカリを用いることができる。
(1-2-1-3.コア粒子の形成)
上記乳化重合及び樹脂の乳化のいずれの調製方法においても、得られる重合体一次粒子の体積平均粒径は、通常0.02μm以上であり、好ましくは0.05μm以上であり、更に好ましくは0.1μm以上であり、通常3μm以下であり、好ましくは2μm以下であり、更に好ましくは1μm以下である。重合体一次粒子の体積平均粒径が前記範囲よりも小さいときは、凝集工程において凝集速度の制御が困難となる場合がある。一方で、前記範囲よりも大きいときは、凝集して得られるコア粒子の粒径が大きくなり易く、目的とする粒径のコア粒子を得ることが困難となる場合がある。
上記乳化重合及び樹脂の乳化のいずれの調製方法においても、得られる重合体一次粒子の体積平均粒径は、通常0.02μm以上であり、好ましくは0.05μm以上であり、更に好ましくは0.1μm以上であり、通常3μm以下であり、好ましくは2μm以下であり、更に好ましくは1μm以下である。重合体一次粒子の体積平均粒径が前記範囲よりも小さいときは、凝集工程において凝集速度の制御が困難となる場合がある。一方で、前記範囲よりも大きいときは、凝集して得られるコア粒子の粒径が大きくなり易く、目的とする粒径のコア粒子を得ることが困難となる場合がある。
いずれの調製方法においても、重合体一次粒子のTgは、25℃以上であり45℃以下である。
凝集工程は、前記の、重合体一次粒子、着色剤粒子、必要に応じて帯電制御剤、ワックスなどの配合成分は、同時にあるいは逐次に混合する。予めそれぞれの成分の分散液、即ち、重合体一次粒子分散液、着色剤粒子分散液、必要に応じ帯電制御剤分散液、ワックス微粒子分散液を作製しておき、これらを混合して混合分散液を得ることが、組成の均一性および粒径の均一性の観点で好ましい。
着色剤は、乳化剤の存在下で水中に分散した状態で用いるのが好ましく、着色剤粒子の体積平均粒径が0.01μm以上、より好ましくは0.05μm以上であり、3μm以下、より好ましくは1μm以下である。
乳化凝集法において、凝集は通常、攪拌装置を備えた槽内で行われるが、加熱する方法、電解質を加える方法と、これらを組み合わせる方法とがある。重合体一次粒子を攪拌下に凝集して目的とする大きさの粒子凝集体を得ようとする場合、粒子同士の凝集力と攪拌による剪断力とのバランスから粒子凝集体の粒径が制御されるが、加熱するか、或いは電解質を加えることによって凝集力を大きくすることができる。
電解質を添加して凝集を行う場合の電解質としては、酸、アルカリ、塩のいずれでも、有機系、無機系のいずれでも良いが、具体的には、酸として、塩酸、硝酸、硫酸、クエン酸等、アルカリとして、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等、塩として、NaCl、KCl、LiCl、Na2SO4、K2SO4、Li2SO4、MgCl2、CaCl2、MgSO4、CaSO4、ZnSO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、CH3COONa、C6H5SO3Na等が挙げられる。これらのうち、2価以上の多価の金属カチオンを有する無機塩が好ましい。
電解質の添加量は、電解質の種類、目的とする粒径等によって異なるが、混合分散液の固形成分100質量部に対して、0.02質量部以上が好ましく、0.05質量部以上が更に好ましい。また、25質量部以下が好ましく、更には15質量部以下、特に10質量部以下が好ましい。添加量が少なすぎると、凝集の進行が遅くなり凝集後も1μm以下の微粉が残ったり、得られた粒子凝集体の平均粒径が目的の粒径に達しないなどの問題を生じたりする場合があり、多すぎると、急速な凝集になりやすく粒径の制御が困難となり、得られた凝集粒子中に粗粉や不定形のものが含まれるなどの問題を生じる場合がある。電解質を加えて凝集を行う場合の凝集温度は、20℃以上、更に好ましくは30℃以上であり、80℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
凝集に要する時間は装置形状や処理スケールにより最適化されるが、コア粒子の粒径が目的とする粒径に到達するためには、前記した所定の温度で通常、少なくとも30分以上保持することが望ましい。所定の温度へ到達するまでの昇温は、一定速度で昇温しても良いし、段階的に昇温することもできる。
最初に全ての原料分散液を混合して粒子凝集体を形成するのではなく、一部の原料分散液を粒子凝集体形成後に追添加することで、コア粒子の内部と表面で組成に差をつけることができる。追添加する原料は、最初に混合する原料と同じでもよいし、異なっていてもよい。すなわち、コア粒子自体が、いわゆるカプセル構造を有していてもよい。具体的には、カプセル構造を有するコア粒子のコア層を構成する粒子をコア粒子cとし、カプセル構造を有するコア粒子のシェル層を構成する粒子をシェル粒子sとした場合、前記コア粒子cにより粒子凝集体を形成後、シェル粒子sを追添加し、融着工程等を経た後、カプセル構造のコア粒子が得られる。
例えば、最初に混合する重合体一次粒子(前記コア粒子cに相当する)よりもTgの高い重合体一次粒子(前記シェル粒子sに相当する)を追添加した場合は、その後の熟成工程中に追添加粒子が埋まり込み表面が完全に追添加粒子で覆われている構造にはならないものの、内部はTgの低い樹脂の比率が高く、表面はTgの高い樹脂の比率が高い構造を有するコア粒子が得られる。本発明では(3.シェル層)で後述する方法によりシェル粒子を被覆しシェル層を形成することで耐ブロッキング性を高めているのだが、当該コア粒子をカプセル構造とする方法を併用すれば、さらに良好な耐ブロッキング性が得られやすくなる。
例えば、最初に混合する重合体一次粒子(前記コア粒子cに相当する)よりもTgの高い重合体一次粒子(前記シェル粒子sに相当する)を追添加した場合は、その後の熟成工程中に追添加粒子が埋まり込み表面が完全に追添加粒子で覆われている構造にはならないものの、内部はTgの低い樹脂の比率が高く、表面はTgの高い樹脂の比率が高い構造を有するコア粒子が得られる。本発明では(3.シェル層)で後述する方法によりシェル粒子を被覆しシェル層を形成することで耐ブロッキング性を高めているのだが、当該コア粒子をカプセル構造とする方法を併用すれば、さらに良好な耐ブロッキング性が得られやすくなる。
カプセル構造を有するコア粒子とする場合、最初に混合する原料に含まれるワックスと追添加する原料に含まれるワックスを異なるものにすることで、コア粒子の内部と表面でワックスを変えることができる。
この場合、最初に混合する原料に含まれるワックスは樹脂との相溶性の高いものを選び、追添加する原料に含まれるワックスは樹脂との相溶性が低いものを選ぶことが好ましい。
樹脂との相溶性が高いワックスは、定着加熱時に樹脂の粘度を低下させ低温定着性能を向上させる。
一方、樹脂との相溶性が低いワックスは、定着加熱時に融解、トナーから滲出することにより離型効果を発揮し、ホットオフセット防止に寄与する。トナー表面に近い位置に配置することにより効率的に離型効果を発揮できる。
樹脂とワックスの相溶性は、高分子混合の自由エネルギー変化から推察することができ、具体的には構成樹脂とワックスの溶解度パラメータの差と分子量によって決まる。すなわち、構成樹脂に対して、使用するワックスの溶解度パラメータの値が近い程、また、分子量が小さい程、相溶性が良いと考えられる。一方で、ワックスを構成する化学種が複数含まれる場合や不純物等によって結晶性が低くなっている場合には、その相溶性は単純には推測できない。その場合には、樹脂中への分散粒径をTEM等で直接観察したり、ワックスを含有する樹脂のTgの低下の程度から推察することもできる。
この場合、最初に混合する原料に含まれるワックスは樹脂との相溶性の高いものを選び、追添加する原料に含まれるワックスは樹脂との相溶性が低いものを選ぶことが好ましい。
樹脂との相溶性が高いワックスは、定着加熱時に樹脂の粘度を低下させ低温定着性能を向上させる。
一方、樹脂との相溶性が低いワックスは、定着加熱時に融解、トナーから滲出することにより離型効果を発揮し、ホットオフセット防止に寄与する。トナー表面に近い位置に配置することにより効率的に離型効果を発揮できる。
樹脂とワックスの相溶性は、高分子混合の自由エネルギー変化から推察することができ、具体的には構成樹脂とワックスの溶解度パラメータの差と分子量によって決まる。すなわち、構成樹脂に対して、使用するワックスの溶解度パラメータの値が近い程、また、分子量が小さい程、相溶性が良いと考えられる。一方で、ワックスを構成する化学種が複数含まれる場合や不純物等によって結晶性が低くなっている場合には、その相溶性は単純には推測できない。その場合には、樹脂中への分散粒径をTEM等で直接観察したり、ワックスを含有する樹脂のTgの低下の程度から推察することもできる。
カプセル構造を有するコア粒子とする場合、シェル層、すなわち、コア粒子の外側に含有されるワックスと、コア層、すなわち、コア粒子の内側に含有されるワックスとが異なるワックスであり、前記外側に含有されるワックスの融点が前記内側に含有されるワックスの融点よりも高いことが定着性能の観点から好ましい。前記外側に含有されるワックスの融点と前記内側に含有されるワックスの融点との差が5℃以上であることが好ましく、上限は、30℃以下であることが好ましく、20℃以下であることがより好ましく、15℃以下であることが更に好ましい。
カプセル構造を有するコア粒子とする場合、前記コア粒子のコア層に含有されるワックスは樹脂との相溶性が高く、前記コア粒子のシェル層に含有されるワックスは樹脂との相溶性が低く、更に、前記コア粒子のコア層のワックス含有量が前記コア粒子のシェル層のワックス含有量より多いことが好ましい。具体的には、カプセル構造を有するコア粒子のコア層に含有されるワックスの量をWcc、カプセル構造を有するコア粒子のシェル層に含有されるワックスの量をWcsとした場合、Wcc:Wcsが99:1~80:20であることが好ましく、99:1~90:10であることがより好ましい。
また、その場合、前記コア粒子のコア層に含有されるワックスは200℃における重量減少が0.1%に到達する時間が15分以上のワックスであることが好ましい。前記到達時間が17分以上のワックスがより好ましく、19分以上のワックスがさらに好ましい。含有量の多いワックスに揮発成分の少ないワックスを選ぶと、プリンター運転時の超微粒子の排出を減らすのに効果的である。この場合、更に前記コア粒子のシェル層に含有されるワックスが上述したように構成樹脂に対する相溶性が低く、融点が70℃以上であることが好ましい。
カプセル構造を有するコア粒子とする場合、前記コア粒子のコア層に含有されるワックスは樹脂との相溶性が高く、前記コア粒子のシェル層に含有されるワックスは樹脂との相溶性が低く、更に、前記コア粒子のコア層のワックス含有量が前記コア粒子のシェル層のワックス含有量より多いことが好ましい。具体的には、カプセル構造を有するコア粒子のコア層に含有されるワックスの量をWcc、カプセル構造を有するコア粒子のシェル層に含有されるワックスの量をWcsとした場合、Wcc:Wcsが99:1~80:20であることが好ましく、99:1~90:10であることがより好ましい。
また、その場合、前記コア粒子のコア層に含有されるワックスは200℃における重量減少が0.1%に到達する時間が15分以上のワックスであることが好ましい。前記到達時間が17分以上のワックスがより好ましく、19分以上のワックスがさらに好ましい。含有量の多いワックスに揮発成分の少ないワックスを選ぶと、プリンター運転時の超微粒子の排出を減らすのに効果的である。この場合、更に前記コア粒子のシェル層に含有されるワックスが上述したように構成樹脂に対する相溶性が低く、融点が70℃以上であることが好ましい。
粒子凝集体に追添加粒子を付着させる条件としては、以下の通りである。
温度は、粒子凝集体中、及び、追添加粒子中の重合体一次粒子のTg以下の温度であるのが好ましい。この場合、粒子凝集体に追添加粒子が付着しやすくなり、その結果、形成される付着粒子が安定しやすくなる。処理時間は、前記温度に依存するので一概に規定することはできないが、通常5分~2時間程度である。この操作は、静置中で行ってもよいし、ミキサー等により攪拌されていてもよい。後者の方が、追添加粒子の均一な付着が可能な点で有利である。
温度は、粒子凝集体中、及び、追添加粒子中の重合体一次粒子のTg以下の温度であるのが好ましい。この場合、粒子凝集体に追添加粒子が付着しやすくなり、その結果、形成される付着粒子が安定しやすくなる。処理時間は、前記温度に依存するので一概に規定することはできないが、通常5分~2時間程度である。この操作は、静置中で行ってもよいし、ミキサー等により攪拌されていてもよい。後者の方が、追添加粒子の均一な付着が可能な点で有利である。
追添加粒子を添加する操作は、1回であってもよいし、複数回であってもよい。最初の追添加粒子と、次以降の追添加粒子とは、いかなる組み合わせであってもよく、静電荷像現像用トナーの用途、目的等に応じて適宜選択することができる。
凝集工程で得られた粒子凝集体の安定性を増すために、凝集工程の後の熟成工程において凝集粒子内の融着を行うことが好ましい。熟成工程の温度は、好ましくは重合体一次粒子のTg以上、より好ましくはTgより5℃高い温度以上であり、また、好ましくはTgより80℃高い温度以下、より好ましくはTgより60℃高い温度以下である。また、熟成工程に要する時間は、目的とするコア粒子の形状により異なるが、重合体一次粒子のTg以上に到達した後、通常0.1~10時間、好ましくは0.5~5時間保持することが望ましい。
凝集工程以降、好ましくは熟成工程以前又は熟成工程中の段階で、界面活性剤を添加するか、pHを調整するか、両者を併用することが好ましい。ここで用いられる界面活性剤としては、重合体一次粒子を製造する際に用いることのできる乳化剤から一種以上を選択して用いることができるが、特に重合体一次粒子を製造した際に用いた乳化剤と同じものを用いることが好ましい。界面活性剤を添加する場合の添加量は限定されないが、混合分散液の固形成分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、また、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。凝集工程以降、熟成工程の完了前の間に界面活性剤を添加するか、pHを調整することにより、凝集工程で得られた粒子凝集体同士の凝集等を抑制することができ、熟成工程後の粗大粒子生成を抑制できる場合がある。
熟成工程前の粒子凝集体は、重合体一次粒子の静電的あるいは物理的凝集による集合体であると考えられるが、熟成工程後は、粒子凝集体を構成する重合体一次粒子は互いに融着している。この熟成工程の温度や時間等を制御することにより、重合体一次粒子が凝集した形状の葡萄型、融着が進んだジャガイモ型、更に融着が進んだ球状等、目的に応じて様々な形状のコア粒子を製造することができる。
(1-2-2.コア粒子のサイズの粒子を作成する方法)
各原料を混合した後、混合物をコア粒子のサイズに微粒化することでコア粒子を得る方法を用いることができる。
各原料を混合した後、混合物をコア粒子のサイズに微粒化することでコア粒子を得る方法を用いることができる。
(1-2-2-1.懸濁重合)
上述のスチレン系あるいは(メタ)アクリル系単量体中に着色剤、重合開始剤、必要に応じてワックス、極性樹脂、帯電制御剤や架橋剤などの添加剤を加え、均一に溶解又は分散させた単量体組成物を調製する。この単量体組成物を、必要に応じ懸濁安定剤等を含有する水系媒体中に分散させる。単量体組成物の液滴が所望のコア粒子のサイズを有するように撹拌速度・時間を調整し、造粒する。その後、分散安定剤の作用により、粒子状態が維持され、且つ粒子の沈降が防止される程度の撹拌を行い、重合を行うことによりコア粒子を得ることができる。
懸濁安定剤の具体的な例としては、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらは、一種或いは二種以上を組み合わせて用いてもよく、重合性単量体100質量部に対して1質量部以上、10質量部以下の量が好ましい。懸濁安定剤は重合性単量体添加前、添加と同時、添加後のいずれの時期に重合系に添加してもよく、必要に応じてこれらの添加方法を組み合わせてもよい。
単量体組成物に極性樹脂が含まれている場合、水系媒体中に単量体組成物を分散させて液滴を形成したのち、極性樹脂が液滴表面近傍に移行しやすい。この状態で重合を行うことによって、内部と表面で組成に差のあるコア粒子が得られる。例えば、単量体の重合後のTgよりもTgの高い極性樹脂を選ぶと、コア粒子の内部はTgが低く、表面にはTgの高い樹脂が高い比率で存在している構造が得られる。本発明ではシェル粒子を被覆することで耐ブロッキング性を高めているのだが、この方法を併用すれば、良好な耐ブロッキング性がさらに得られやすくなる。
その他、反応系には、pH調整剤、重合度調節剤、消泡剤等を適宜添加することができる。
上述のスチレン系あるいは(メタ)アクリル系単量体中に着色剤、重合開始剤、必要に応じてワックス、極性樹脂、帯電制御剤や架橋剤などの添加剤を加え、均一に溶解又は分散させた単量体組成物を調製する。この単量体組成物を、必要に応じ懸濁安定剤等を含有する水系媒体中に分散させる。単量体組成物の液滴が所望のコア粒子のサイズを有するように撹拌速度・時間を調整し、造粒する。その後、分散安定剤の作用により、粒子状態が維持され、且つ粒子の沈降が防止される程度の撹拌を行い、重合を行うことによりコア粒子を得ることができる。
懸濁安定剤の具体的な例としては、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらは、一種或いは二種以上を組み合わせて用いてもよく、重合性単量体100質量部に対して1質量部以上、10質量部以下の量が好ましい。懸濁安定剤は重合性単量体添加前、添加と同時、添加後のいずれの時期に重合系に添加してもよく、必要に応じてこれらの添加方法を組み合わせてもよい。
単量体組成物に極性樹脂が含まれている場合、水系媒体中に単量体組成物を分散させて液滴を形成したのち、極性樹脂が液滴表面近傍に移行しやすい。この状態で重合を行うことによって、内部と表面で組成に差のあるコア粒子が得られる。例えば、単量体の重合後のTgよりもTgの高い極性樹脂を選ぶと、コア粒子の内部はTgが低く、表面にはTgの高い樹脂が高い比率で存在している構造が得られる。本発明ではシェル粒子を被覆することで耐ブロッキング性を高めているのだが、この方法を併用すれば、良好な耐ブロッキング性がさらに得られやすくなる。
その他、反応系には、pH調整剤、重合度調節剤、消泡剤等を適宜添加することができる。
(1-2-2-2.溶解懸濁)
有機溶媒中に少なくとも結着樹脂と着色剤、必要に応じワックスや帯電制御剤等が溶解または分散している油性分散液を作り、これを水系媒体中に分散させる。次いで、分散液から有機溶剤を除去し、コア粒子を得ることができる。
有機溶媒中に少なくとも結着樹脂と着色剤、必要に応じワックスや帯電制御剤等が溶解または分散している油性分散液を作り、これを水系媒体中に分散させる。次いで、分散液から有機溶剤を除去し、コア粒子を得ることができる。
水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。
必要に応じて、分散剤を用いることができる。分散剤を用いた方が、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定するので好ましい。分散剤としては、上述の乳化重合に用いる乳化剤と同様のものが使用できる。また、水系媒体中で高分子系保護コロイドを形成する各種の親水性高分子物質を存在させることができる。また、無機微粒子及び/又はポリマー微粒子を用いることができる。無機微粒子としては、水に不溶ないし難溶の従来公知の各種の無機化合物が用いられる。このようなものとしては、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなどが挙げられる。ポリマー微粒子としては、水に不溶ないし難溶性の従来公知の各種のものが用いられる。
必要に応じて、分散剤を用いることができる。分散剤を用いた方が、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定するので好ましい。分散剤としては、上述の乳化重合に用いる乳化剤と同様のものが使用できる。また、水系媒体中で高分子系保護コロイドを形成する各種の親水性高分子物質を存在させることができる。また、無機微粒子及び/又はポリマー微粒子を用いることができる。無機微粒子としては、水に不溶ないし難溶の従来公知の各種の無機化合物が用いられる。このようなものとしては、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなどが挙げられる。ポリマー微粒子としては、水に不溶ないし難溶性の従来公知の各種のものが用いられる。
油性分散液を水系媒体中に分散させる場合、分散装置として低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の分散機が適用できる。
結着樹脂の代わりに反応性基をもつプレポリマーを用いて油性分散液を作成し、水系媒体中に分散させたのち反応性基を反応させて樹脂を伸長させてもよい。この方法は、プレポリマーが比較的低分子量なため、油性分散液の粘度が上がりにくく、水系媒体中への分散が容易になる。
着色剤を油性分散液中に均一分散させやすくするために、予め着色剤を樹脂と複合化されたマスターバッチとして調製し、これを有機溶剤に分散してもよい。
有機溶剤を除去する方法としては、常温もしくは加熱下で減圧しながら有機溶剤を揮発させる方法などがある。
結着樹脂として、極性の高い樹脂と、極性の低い樹脂を併用すると、水系媒体中に単量体組成物を分散させて液滴を形成したのち、極性の高い樹脂は液滴表面近傍に、極性の低い樹脂は液滴中心付近に移行する。その後有機溶剤を除去することによって、内部と表面で組成に差のあるコア粒子が得られる。
活性水素基含有化合物と反応可能なプレポリマーを用いて油性分散液を作成する場合は、油性分散液を水系媒体中に分散させたのち、活性水素基含有化合物を添加し、該水系媒体中で液滴表面から両者を伸長反応あるいは架橋反応させることにより、液滴表面に優先的に伸長あるいは架橋樹脂が生成する。その後有機溶剤を除去することによって、内部と表面で組成に差のあるコア粒子が得られる。
これらの方法で、Tgを考慮して原料を選択することにより、コア粒子の内部はTgが低く、表面はTgの高い樹脂が高い比率で存在している構造が得られる。
また、分散剤にTgの高いポリマー微粒子を用いても、コア粒子の内部はTgが低く、表面にはTgの高い樹脂が高い比率で存在している構造が得られる。
本発明ではシェル粒子を被覆することで耐ブロッキング性を高めているのだが、これらの方法を併用すれば、良好な耐ブロッキング性がさらに得られやすくなる。
活性水素基含有化合物と反応可能なプレポリマーを用いて油性分散液を作成する場合は、油性分散液を水系媒体中に分散させたのち、活性水素基含有化合物を添加し、該水系媒体中で液滴表面から両者を伸長反応あるいは架橋反応させることにより、液滴表面に優先的に伸長あるいは架橋樹脂が生成する。その後有機溶剤を除去することによって、内部と表面で組成に差のあるコア粒子が得られる。
これらの方法で、Tgを考慮して原料を選択することにより、コア粒子の内部はTgが低く、表面はTgの高い樹脂が高い比率で存在している構造が得られる。
また、分散剤にTgの高いポリマー微粒子を用いても、コア粒子の内部はTgが低く、表面にはTgの高い樹脂が高い比率で存在している構造が得られる。
本発明ではシェル粒子を被覆することで耐ブロッキング性を高めているのだが、これらの方法を併用すれば、良好な耐ブロッキング性がさらに得られやすくなる。
(1-2-3.得られたコア粒子の処理等)
乳化凝集法、懸濁重合法、溶解懸濁法など重合法でコア粒子を作成した場合は、コア粒子製造時のスラリー液をそのまま、あるいはコア粒子同士の凝集体が発生しない範囲でコア粒子分散液中に存在する分散剤・乳化剤等を洗浄によって除去して、次工程に用いる。
洗浄は、例えば濾過、デカンテーション等によって、分散剤・乳化剤等を含有する水系媒体とコア粒子を分離し、濃厚スラリー或いはウエットケーキ状として得られたコア粒子に新たに水系媒体を加えて分散する操作を繰り返す方法が挙げられる。
乳化凝集法、懸濁重合法、溶解懸濁法など重合法でコア粒子を作成した場合は、コア粒子製造時のスラリー液をそのまま、あるいはコア粒子同士の凝集体が発生しない範囲でコア粒子分散液中に存在する分散剤・乳化剤等を洗浄によって除去して、次工程に用いる。
洗浄は、例えば濾過、デカンテーション等によって、分散剤・乳化剤等を含有する水系媒体とコア粒子を分離し、濃厚スラリー或いはウエットケーキ状として得られたコア粒子に新たに水系媒体を加えて分散する操作を繰り返す方法が挙げられる。
<2.水溶性樹脂からなる樹脂被覆層>
本発明のトナーは、コア粒子表面に水溶性樹脂からなる樹脂被覆層(以下、水溶性樹脂被覆層と称することがある)が形成されている。この水溶性樹脂被覆層は最表面のシェル粒子を均一に被覆するための土台となるものであり、水溶性樹脂被覆層とシェル粒子の帯電性を逆に設計することで、シェル粒子が水溶性樹脂被覆層表面のあらゆる部分に付着して薄く密なシェル層を形成し、その結果低温定着性を損なわずに良好な耐ブロッキング性を得ることができる。
本発明のトナーは、コア粒子表面に水溶性樹脂からなる樹脂被覆層(以下、水溶性樹脂被覆層と称することがある)が形成されている。この水溶性樹脂被覆層は最表面のシェル粒子を均一に被覆するための土台となるものであり、水溶性樹脂被覆層とシェル粒子の帯電性を逆に設計することで、シェル粒子が水溶性樹脂被覆層表面のあらゆる部分に付着して薄く密なシェル層を形成し、その結果低温定着性を損なわずに良好な耐ブロッキング性を得ることができる。
本発明において、水溶性樹脂からなる樹脂被覆層とは、コア粒子表面の凹凸に由来する凹凸は有するものの、実質的に平滑な表面を有する膜の層を意味する。この水溶性樹脂被覆層は、本発明の効果を著しく損なわない限り、複数の水溶性樹脂を含んでいてもよい。ここで、水溶性とは、25℃における水への溶解度が1g/100ml以上であることを指す。
水溶性樹脂被覆層が薄いことは、水溶性樹脂被覆層の被覆前の粒子、すなわちコア粒子のSEM写真(図1、図2)、水溶性樹脂被覆層形成粒子のSEM写真(図3、図4)を比較し、粒径が変わらないことから確認できる。このように水溶性樹脂被覆層の形成前後で、粒子の粒径の変化がないことから、コア粒子上に形成されている水溶性樹脂被覆層の厚さは10nm以下であると推測される。
水溶性樹脂被覆層が実質的に平滑な表面を有する膜の層であることも、同じ図の比較で、粒子形状が変わらないことから確認できる。
水溶性樹脂被覆層が薄いことは、水溶性樹脂被覆層の被覆前の粒子、すなわちコア粒子のSEM写真(図1、図2)、水溶性樹脂被覆層形成粒子のSEM写真(図3、図4)を比較し、粒径が変わらないことから確認できる。このように水溶性樹脂被覆層の形成前後で、粒子の粒径の変化がないことから、コア粒子上に形成されている水溶性樹脂被覆層の厚さは10nm以下であると推測される。
水溶性樹脂被覆層が実質的に平滑な表面を有する膜の層であることも、同じ図の比較で、粒子形状が変わらないことから確認できる。
(2-1.水溶性樹脂からなる樹脂被覆層の構成)
水溶性樹脂被覆層を構成する樹脂としては、コア粒子が負帯電性の場合は、正帯電性の樹脂を用いると、薄く均一な水溶性樹脂被覆層が形成しやすいため好ましい。正帯電性の樹脂は特に指定しないが、-NH2、-NHCH3、-N(CH3)2、-NHC2H5、-N(C2H5)2、-NHC2H4OH等のアミノ基を含有する樹脂;それらがアンモニウム塩化された4級アンモニウム塩を含有する樹脂が挙げられる。これらの中でも、4級アンモニウム塩を含有する樹脂が好ましい。特に、負帯電性のコア粒子がスルホン酸基やスルホン酸塩基を含有し、正帯電性の水溶性樹脂が四級アンモニウム塩を含有する場合に、スルホン酸基もしくはスルホン酸塩基と四級アンモニウム塩が反応し不溶性の塩を生成すると、コア粒子表面に水溶性樹脂被覆層が強固に固定されるので好ましい。4級アンモニウム塩を含有する樹脂は、アミノ基を含有する重合体をアンモニウム塩化することによって得ることができる。また、アンモニウム塩の基を含有するモノビニル単量体を重合することによっても得ることができる。また、結着樹脂に一般的に用いられる単量体と共重合させてもよい。ただし、正帯電性樹脂の製造方法は、これらの方法に限定されない。
水溶性樹脂被覆層を構成する樹脂としては、コア粒子が負帯電性の場合は、正帯電性の樹脂を用いると、薄く均一な水溶性樹脂被覆層が形成しやすいため好ましい。正帯電性の樹脂は特に指定しないが、-NH2、-NHCH3、-N(CH3)2、-NHC2H5、-N(C2H5)2、-NHC2H4OH等のアミノ基を含有する樹脂;それらがアンモニウム塩化された4級アンモニウム塩を含有する樹脂が挙げられる。これらの中でも、4級アンモニウム塩を含有する樹脂が好ましい。特に、負帯電性のコア粒子がスルホン酸基やスルホン酸塩基を含有し、正帯電性の水溶性樹脂が四級アンモニウム塩を含有する場合に、スルホン酸基もしくはスルホン酸塩基と四級アンモニウム塩が反応し不溶性の塩を生成すると、コア粒子表面に水溶性樹脂被覆層が強固に固定されるので好ましい。4級アンモニウム塩を含有する樹脂は、アミノ基を含有する重合体をアンモニウム塩化することによって得ることができる。また、アンモニウム塩の基を含有するモノビニル単量体を重合することによっても得ることができる。また、結着樹脂に一般的に用いられる単量体と共重合させてもよい。ただし、正帯電性樹脂の製造方法は、これらの方法に限定されない。
4級アンモニウム塩を含有する樹脂の中でも、下記の構造式(2)~(5)のいずれかで示される構造単位を有する樹脂が好ましい。
上記の構造式(2)~(5)において、R3は、水素原子またはメチル基であり、R4は、アルキレン基であり、R5~R9は、それぞれ独立に水素原子、あるいは炭素数1~6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基であり、X-は、ハロゲンイオン、アルキル硫酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン若しくはアルキルベンゼンスルホン酸イオンである。
上記の構造式(2)~(5)に示す4級アンモニウム塩において、X-は、塩化物イオンまたはトルエンスルホン酸イオンであることが好ましく、R3は、水素原子またはメチル基であることが好ましく、R4は、CH2、C2H4、C3H6などの炭素数1~3のアルキレン基およびその誘導体であることが好ましく、R5~R9は、それぞれ独立にCH3、C2H5、C3H7などのアルキル基であることが好ましい。
アミノ基含有(メタ)アクリレート単量体としては、例えば、ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノメチル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノメチル(メタ)アクリレート、ジイソプロピルアミノメチル(メタ)アクリレート、エチルメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、メチルプロピルアミノメチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノ-1-エチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノ-1-エチル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノ-1-エチル(メタ)アクリレート、ジイソプロピルアミノ-1-エチル(メタ)アクリレート、エチルメチルアミノ-1-エチル(メタ)アクリレート、メチルプロピルアミノ-1-エチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノ-2-エチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノ-2-エチル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノ-2-エチル(メタ)アクリレート、ジイソプロピルアミノ-2-エチル(メタ)アクリレート、エチルメチルアミノ-2-エチル(メタ)アクリレート、メチルプロピルアミノ-2-エチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノ-1-プロピル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノ-1-プロピル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノ-1-プロピル(メタ)アクリレート、ジイソプロピルアミノ-1-プロピル(メタ)アクリレート、エチルメチルアミノ-1-プロピル(メタ)アクリレート、メチルプロピルアミノ-1-プロピル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノ-2-プロピル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノ-2-プロピル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノ-2-プロピル(メタ)アクリレート、ジイソプロピルアミノ-2-プロピル(メタ)アクリレート、エチルメチルアミノ-2-プロピル(メタ)アクリレート、メチルプロピルアミノ-2-プロピル(メタ)アクリレートなどのN,N-二置換アミノアルキル(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。
アミノ基をアンモニウム塩化するために用いられる4級化剤としては、例えば、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、臭化メチル、及び臭化エチル等のハロゲン化アルキル、パラトルエンスルホン酸メチル、パラトルエンスルホン酸エチル、及びパラトルエンスルホン酸プロピル等のパラトルエンスルホン酸アルキルエステル等が挙げられる。
コア粒子が正帯電性の場合は、負帯電性の樹脂を用いると、薄く均一な水溶性樹脂被覆層が形成しやすいため好ましい。負帯電性樹脂は特に指定しないが、カルボキシル基を含有する樹脂、スルホン酸基を有する樹脂、スルホンアミド基を有する樹脂が挙げられる。また、結着樹脂に一般的に用いられる単量体と共重合させてもよい。ただし、負帯電性樹脂の製造方法は、これらの方法に限定されない。
カルボキシル基含有単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸等が挙げられる。スルホン酸基含有単量体としてはスルホン化スチレン、アクリルアミドスルホン酸等が挙げられる。スルホンアミド基含有単量体としてはスチレンスルホンアミド等が挙げられる。
水溶性樹脂被覆層に用いられる樹脂の分子量は特に限定されないが、GPCにおける重量平均分子量が3000以上であり、100万以下であることが望ましい。重量平均分子量が3000未満であると、コア粒子表面への吸着力が弱くなる可能性があり、100万を超えると、ポリマー鎖が長くなるため、複数のコア粒子に橋掛け状に吸着する可能性がある。
水溶性樹脂被覆層の含有率は、本発明の効果を損なわない限り特に限定はないが、通常、コア粒子100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.05質量部以上、また、通常、3質量部以下である。0.01質量部よりも少ないと目的とする水溶性樹脂被覆層が均一層として得られ難くなり、また3質量部を超えて使用するとトナーの定着性が悪化する傾向がある。
(2-2.コア粒子の上に水溶性樹脂からなる樹脂被覆層を形成する方法)
コア粒子表面に水溶性樹脂被覆層を形成する際には、水溶性樹脂被覆層成分として水溶性樹脂を水溶液に調製して使用することが、操作性の観点から好ましい。また、PAS-H、PAS-J(ニットーボーメディカル(株)製)、ジュリマーAC-103(東亞合成(株)製)等、種々の市販の樹脂水溶液を用いることもできる。
コア粒子分散液に水溶性樹脂被覆層樹脂水溶液を添加し、混合することで、水溶性樹脂被覆層を形成することができる。
コア粒子表面に水溶性樹脂被覆層を形成する際には、水溶性樹脂被覆層成分として水溶性樹脂を水溶液に調製して使用することが、操作性の観点から好ましい。また、PAS-H、PAS-J(ニットーボーメディカル(株)製)、ジュリマーAC-103(東亞合成(株)製)等、種々の市販の樹脂水溶液を用いることもできる。
コア粒子分散液に水溶性樹脂被覆層樹脂水溶液を添加し、混合することで、水溶性樹脂被覆層を形成することができる。
樹脂層形成時のコア粒子と樹脂水溶液の混合温度は特に限定しないが、コア粒子のTgより10℃以上低い温度で混合すると、コア粒子の凝集体の発生を防ぎ、コア粒子と樹脂水溶液を均一混合することができることから、好ましい。
均一混合の後、混合液のpH、電解質濃度、温度を調整することができる。コア粒子と水溶性樹脂被覆層成分のいずれか、または両方が、pHによって帯電性が変化する性質を有する場合は、混合液のpHを、両者の帯電性が逆の符号を示す領域に調整することが好ましい。通常、コア粒子表面と水溶性樹脂被覆層成分が逆の帯電性を示すpH領域に調整すれば、水溶性樹脂被覆層の形成が進行するが、補助的に電解質濃度を調整してもよい。電解質は無機系あるいは有機系の酸、アルカリ、塩を使うことができる。温度の調整は、コア粒子同士の凝集を防ぐため、コア粒子のTg+20℃以下で行うことが好ましい。
均一混合の後、混合液のpH、電解質濃度、温度を調整することができる。コア粒子と水溶性樹脂被覆層成分のいずれか、または両方が、pHによって帯電性が変化する性質を有する場合は、混合液のpHを、両者の帯電性が逆の符号を示す領域に調整することが好ましい。通常、コア粒子表面と水溶性樹脂被覆層成分が逆の帯電性を示すpH領域に調整すれば、水溶性樹脂被覆層の形成が進行するが、補助的に電解質濃度を調整してもよい。電解質は無機系あるいは有機系の酸、アルカリ、塩を使うことができる。温度の調整は、コア粒子同士の凝集を防ぐため、コア粒子のTg+20℃以下で行うことが好ましい。
水溶性樹脂被覆層形成後、水系媒体中に残留しているコア粒子表面に付着しない過剰の水溶性樹脂を、洗浄によって除去することが好ましい。具体的な方法は、コア粒子の洗浄と同様の方法を用いることができる。
または、コア粒子と水溶性樹脂の比率を厳密に調整して、コア粒子表面に付着しない過剰の樹脂が水系媒体中に残留しないようにすることもできる。この場合は洗浄を省略することができる。
または、コア粒子と水溶性樹脂の比率を厳密に調整して、コア粒子表面に付着しない過剰の樹脂が水系媒体中に残留しないようにすることもできる。この場合は洗浄を省略することができる。
水溶性樹脂被覆層が形成されたことの確認方法としては、水溶性樹脂被覆層形成前後の分散液のζ電位の符号が逆になること、あるいは、水溶性樹脂被覆層形成前後の分散液を洗浄・乾燥した粉体の帯電量の符号が逆になることで確認できる。
水溶性樹脂被覆層成分を水溶液ではなく微粒子分散液として用意し、コア粒子表面に微粒子を被覆することで水溶性樹脂被覆層を形成する方法も可能ではあるが、水溶液を用いる方法に比べ厚い層が形成されるため、低温定着性が悪化する傾向がある。後述の比較例からも分かるように、硬い材質の微粒子の場合には低温定着性の悪化がさらに顕著である。
また、水溶性樹脂被覆層成分を微粒子分散液として用意した場合、次の工程で水溶性樹脂被覆層表面にシェル粒子を薄く均一に被覆することが難しく、シェル粒子が凝集した箇所や、シェル粒子が被覆しない箇所が発生したりすることがある。この理由は明らかではないが、微粒子によって形成された水溶性樹脂被覆層は表面に凹凸があって状態が均一でないので、シェル粒子の付着にばらつきが生じるためと推測される。不均一被覆を補うためシェル粒子の添加量を増やして水溶性樹脂被覆層表面全体を被覆しようとすると、シェル層が厚くなるために低温定着性が損なわれる。
また、水溶性樹脂被覆層成分を微粒子分散液として用意した場合、次の工程で水溶性樹脂被覆層表面にシェル粒子を薄く均一に被覆することが難しく、シェル粒子が凝集した箇所や、シェル粒子が被覆しない箇所が発生したりすることがある。この理由は明らかではないが、微粒子によって形成された水溶性樹脂被覆層は表面に凹凸があって状態が均一でないので、シェル粒子の付着にばらつきが生じるためと推測される。不均一被覆を補うためシェル粒子の添加量を増やして水溶性樹脂被覆層表面全体を被覆しようとすると、シェル層が厚くなるために低温定着性が損なわれる。
<3.シェル層>
本発明においては、シェル層の形態は特に限定されないが、粒子により形成されるのが好ましい。以下、本発明のシェル層について、粒子を用いてシェル層を形成する場合を例に挙げて説明する。シェル層を形成する粒子をシェル粒子と称する。
また、シェル層を構成する材料は特に限定されないが、シェル層は樹脂を含んでいることが好ましく、樹脂を主成分とすることがより好ましい。ここで、主成分とは、乳化剤や分散剤などの主成分製造時に補助的に用いる物質や、防腐剤等の添加剤を除いた、シェルの性能を主に担う成分であり、70%以上であることが好ましい。
本発明においては、シェル層の形態は特に限定されないが、粒子により形成されるのが好ましい。以下、本発明のシェル層について、粒子を用いてシェル層を形成する場合を例に挙げて説明する。シェル層を形成する粒子をシェル粒子と称する。
また、シェル層を構成する材料は特に限定されないが、シェル層は樹脂を含んでいることが好ましく、樹脂を主成分とすることがより好ましい。ここで、主成分とは、乳化剤や分散剤などの主成分製造時に補助的に用いる物質や、防腐剤等の添加剤を除いた、シェルの性能を主に担う成分であり、70%以上であることが好ましい。
(3-1.シェル粒子の構成)
水溶性樹脂被覆層表面に被覆させるシェル粒子としては、無機粒子でも樹脂微粒子でもよく特に限定されないが、粒子製造及び粒子性能の制御性、低温定着性の観点から、シェル粒子は樹脂微粒子が好ましい。
シェル粒子が樹脂微粒子の場合は、樹脂成分は特に指定しないが、例えばスチレン系、アクリル系、エステル系など一般的に結着樹脂として用いられる樹脂、或いはそれらの共重合系、ブレンド系でも良い。
水溶性樹脂被覆層表面に被覆させるシェル粒子としては、無機粒子でも樹脂微粒子でもよく特に限定されないが、粒子製造及び粒子性能の制御性、低温定着性の観点から、シェル粒子は樹脂微粒子が好ましい。
シェル粒子が樹脂微粒子の場合は、樹脂成分は特に指定しないが、例えばスチレン系、アクリル系、エステル系など一般的に結着樹脂として用いられる樹脂、或いはそれらの共重合系、ブレンド系でも良い。
樹脂シェル粒子の重量平均分子量は、好ましくは10,000~1,000,000、より好ましくは10,000~500,000、特に好ましくは10,000~300,000である。樹脂シェル粒子の重量平均分子量が低すぎると、トナーの耐ブロッキング性が悪くなったり、カートリッジ内での耐久性が悪くなる場合があり、一方、高すぎると低温定着性が悪化する場合がある。
樹脂シェル粒子のTgは、55℃以上であり、好ましくは60℃以上であり、上限は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定されないが、100℃以下であり、好ましくは80℃以下であり、より好ましくは75℃以下である。また、コア粒子中の重合体一次粒子のTgより高いことが必要であり具体的には、(コア粒子中の重合体一次粒子のTg+20)℃以上である。上限は、特に限定されないが、(コア粒子のTg+50)℃以下であり、(コア粒子のTg+40)℃以下が好ましい。樹脂シェル粒子のTgが低すぎると、樹脂シェル粒子が軟化したり、外添剤がシェル粒子に埋まったりすることで、耐ブロッキング性が悪化する。一方、樹脂シェル粒子のTgが高すぎると低温定着性が低下する場合がある。
樹脂シェル粒子のTgは、55℃以上であり、好ましくは60℃以上であり、上限は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定されないが、100℃以下であり、好ましくは80℃以下であり、より好ましくは75℃以下である。また、コア粒子中の重合体一次粒子のTgより高いことが必要であり具体的には、(コア粒子中の重合体一次粒子のTg+20)℃以上である。上限は、特に限定されないが、(コア粒子のTg+50)℃以下であり、(コア粒子のTg+40)℃以下が好ましい。樹脂シェル粒子のTgが低すぎると、樹脂シェル粒子が軟化したり、外添剤がシェル粒子に埋まったりすることで、耐ブロッキング性が悪化する。一方、樹脂シェル粒子のTgが高すぎると低温定着性が低下する場合がある。
シェル粒子の含有率は、本発明の効果を損なわない限り特に限定はないが、通常、コア粒子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1.0質量部以上、また、好ましくは8質量部以下、より好ましくは6質量部以下である。0.5質量部より少ないと目的とするシェル層が均一層として得られ難く保存安定性が悪化し、また8質量部を超えて使用するとトナーの定着性が悪化する傾向がある。
水溶性樹脂被覆層が正帯電性の場合は、シェル粒子に負帯電性の樹脂を用いると、薄く均一なシェル層が形成しやすいため好ましい。負帯電性樹脂は特に指定しないが、カルボキシル基;スルホン酸基;スルホンアミド基を有する単量体と、結着樹脂に一般的に用いられる単量体とを共重合させた樹脂が好ましい。特に、水溶性樹脂が四級アンモニウム塩を含有し、負帯電性のシェル粒子がスルホン酸基やスルホン酸塩基を含有する場合に、四級アンモニウム塩とスルホン酸基もしくはスルホン酸塩基が反応し不溶性の塩を生成すると、水溶性樹脂被覆層表面にシェル粒子が強固に固定されるので好ましい。これらの中でも、スルホン酸基を有する樹脂が好ましい。ただし、負帯電性樹脂の製造方法は、これらの方法に限定されない。
前述の構造式(4)または(5)で示される構造単位を有する樹脂を用いて水溶性樹脂被覆層を形成し、シェル粒子に下記の構造式(6)で示される構造単位を有する樹脂を用いると、帯電量が初期から高帯電性を安定的に維持できるため、好ましい。
前述の構造式(4)または(5)で示される構造単位を有する樹脂を用いて水溶性樹脂被覆層を形成し、シェル粒子に下記の構造式(6)で示される構造単位を有する樹脂を用いると、帯電量が初期から高帯電性を安定的に維持できるため、好ましい。
上記の構造式(6)において、R10は、水素原子またはメチル基であり、R11は炭素数1~6の直線状、分岐状若しくは環状のアルキレン基であり、Mは水素原子またはアルカリ金属である。
水溶性樹脂被覆層が負帯電性の場合は、シェル粒子に正帯電性の樹脂を用いると、薄く均一なシェル層が形成しやすいため好ましい。正帯電性樹脂は特に指定しないが、-NH2、-NHCH3、-N(CH3)2、-NHC2H5、-N(C2H5)2、-NHC2H4OH等のアミノ基を含有する単量体;それらがアンモニウム塩化された4級アンモニウム塩を含有する単量体と、結着樹脂に一般的に用いられる単量体とを共重合させた樹脂が好ましい。これらの単量体は、シェル粒子に正帯電性を付与するのと同時に、シェル粒子の乳化安定性も付与するので、シェル層形成時にシェル粒子同士の凝集が生じにくくなる。これらの中でも、4級アンモニウム塩を含有する樹脂が好ましい。ただし、正帯電性樹脂の製造方法は、これらの方法に限定されない。
帯電性を与える官能基を有する単量体単位の量は、シェル粒子の結着樹脂中、下限は、通常、0.5質量%以上であり、好ましくは1質量%以上であり、より好ましくは2質量%以上であり、一方、上限は、通常、15質量%以下であり、好ましくは12質量%以下であり,より好ましくは10質量%以下である。前記帯電性を与える官能基を有する単量体の量が少なすぎると、シェル層を形成した後のトナーの帯電性が不十分になる場合があり、多すぎると、高温高湿下におけるトナーの帯電量の低下が大きくなり、かぶりが発生する場合がある。
樹脂シェル粒子は、樹脂を水系媒体中で分散あるいは乳化して作成してもよく、乳化重合、ソープフリー重合、懸濁重合など重合法によって作成してもよいが、粒子径制御及び微粒子化のしやすさの観点から、重合法が好ましい。
乳化重合で樹脂シェル粒子を作成する場合は、前述のコア粒子の項の(1-2-1-1.乳化重合)と同様に作成することができる。
乳化重合で樹脂シェル粒子を作成する場合は、前述のコア粒子の項の(1-2-1-1.乳化重合)と同様に作成することができる。
シェル粒子の体積平均粒径は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、20nm以上が好ましい。また、500nm以下、さらには150nm以下が好ましい。
シェル粒子は、種々の市販品を用いることもできる。例えば、藤倉化成社製FCA-207P(:商品名、スチレン/アクリル樹脂)、及びFCA-201-PS(:商品名、スチレン/アクリル樹脂)等が挙げられる。
シェル粒子の粒径、粒度分布、形状などを選ぶことよって、シェル層形成後のトナー母粒子のBET比表面積を調整することができる。例えば、体積平均粒径40nm以下のシェル粒子を選択するとトナー母粒子のBET比表面積を小さくすることができる。
(3-2.水溶性樹脂被覆層の上にシェル粒子を被覆する方法)
コアシェル構造を有するトナーの製造法は、コア粒子形成工程の後半にシェル粒子を混合することによりコアシェル構造を形成する方法と、完成したコア粒子の表面にシェル粒子を被覆する方法がある。
コアシェル構造を有するトナーの製造法は、コア粒子形成工程の後半にシェル粒子を混合することによりコアシェル構造を形成する方法と、完成したコア粒子の表面にシェル粒子を被覆する方法がある。
従来からの態様である前者の場合は、製造過程でシェル粒子がコア粒子に埋まり込むため、コア粒子成分がトナー母粒子表面に露出する。コア粒子を完全に被覆しようとすると多量のシェル粒子を被覆する必要があり、結果として低温定着性が損なわれる。
一方、本発明を実現する態様である後者の場合は、完成したコア粒子の表面に水溶性樹脂被覆層とシェル粒子を被覆するので、製造過程でシェル粒子のコア粒子への埋まり込みが起こらず、少ないシェル粒子でコア粒子を完全に被覆することができる。また、水溶性樹脂被覆層とシェル粒子の帯電性が逆であり、双方の樹脂の濡れ性が高くないことも、シェル粒子の埋まり込みを起こりにくくする効果がある。
また、水溶性樹脂被覆層とシェル粒子の帯電性は逆なので水溶性樹脂被覆層表面にはシェル粒子が付着しやすいが、シェル粒子同士は帯電性が同じなのでシェル層が形成した後はさらにその上へのシェル粒子の付着は起こりにくくなる。そのため、薄く均一なシェル層が容易に形成できる。
以上より、シェル層が薄くても耐ブロッキング性を保つことが可能となり、結果として低温定着性に優れたトナーとなる。
また、水溶性樹脂被覆層とシェル粒子の帯電性は逆なので水溶性樹脂被覆層表面にはシェル粒子が付着しやすいが、シェル粒子同士は帯電性が同じなのでシェル層が形成した後はさらにその上へのシェル粒子の付着は起こりにくくなる。そのため、薄く均一なシェル層が容易に形成できる。
以上より、シェル層が薄くても耐ブロッキング性を保つことが可能となり、結果として低温定着性に優れたトナーとなる。
水溶性樹脂被覆層の上にシェル粒子を被覆する工程は、水溶性樹脂被覆層形成粒子分散液にシェル粒子を添加し混合することにより行われる。
水溶性樹脂被覆層形成粒子とシェル粒子との混合温度は特に限定しないが、コア粒子、水溶性樹脂被覆層、シェル粒子のTgの中で最も低いTgより10℃以上低い温度が、粒子の凝集体の発生を防ぎながら均一混合することができることから好ましい。
均一混合の後、混合液のpH、電解質濃度、温度を調整することができる。pHの調整は、コア粒子表面と水溶性樹脂被覆層成分のいずれか、または両者が、pHによって帯電性が変化する性質を有する場合は、両者が逆の帯電性を示すpH領域に調整することが好ましい。通常、水溶性樹脂被覆層形成粒子とシェル粒子が逆の帯電性を示すpH領域に調整すれば、シェル層の形成が進行するが、さらに電解質濃度を調整してもよい。電解質は無機系あるいは有機系の酸、アルカリ、塩を使うことができる。
温度の調整は、粒子同士の凝集を防ぐため、コア粒子のTg+20℃以下で行うことが好ましい。
温度の調整は、粒子同士の凝集を防ぐため、コア粒子のTg+20℃以下で行うことが好ましい。
シェル層が形成されたことの確認方法としては、シェル層形成前後の分散液のζ電位を測定すると符号が逆転すること、あるいは、シェル層形成前後の分散液を洗浄・乾燥した後帯電量を測定すると符号が逆転することで確認できる。
<4.トナー母粒子の洗浄乾燥>
シェル粒子で被覆されたトナー母粒子は、水系溶媒から分離され洗浄、乾燥され、必要に応じて外添処理などが施されて静電荷像現像用トナーに供される。
洗浄に用いる液体としては水が用いられるが、酸またはアルカリの水溶液で洗浄することもできる。また、温水や熱水で洗浄することもでき、これらの方法を併用することもできる。このような洗浄工程を経ることによって、懸濁安定剤や乳化剤、未反応モノマー等を低減、除去することができる。洗浄工程は、例えば濾過、デカンテーション等することによってトナー母粒子を濃厚スラリー或いはウエットケーキ状とし、これに新たに洗浄するための液体を加えてトナー母粒子を分散する操作を繰り返すことが好ましい。洗浄後のトナー母粒子は、ウエットケーキ状で回収することが、引き続き行われる乾燥工程における取り扱いの面で好ましい。
シェル粒子で被覆されたトナー母粒子は、水系溶媒から分離され洗浄、乾燥され、必要に応じて外添処理などが施されて静電荷像現像用トナーに供される。
洗浄に用いる液体としては水が用いられるが、酸またはアルカリの水溶液で洗浄することもできる。また、温水や熱水で洗浄することもでき、これらの方法を併用することもできる。このような洗浄工程を経ることによって、懸濁安定剤や乳化剤、未反応モノマー等を低減、除去することができる。洗浄工程は、例えば濾過、デカンテーション等することによってトナー母粒子を濃厚スラリー或いはウエットケーキ状とし、これに新たに洗浄するための液体を加えてトナー母粒子を分散する操作を繰り返すことが好ましい。洗浄後のトナー母粒子は、ウエットケーキ状で回収することが、引き続き行われる乾燥工程における取り扱いの面で好ましい。
乾燥工程では、振動型流動乾燥法や循環型流動乾燥法など流動乾燥法、気流乾燥法、真空乾燥法、凍結乾燥法、スプレードライ法、フラッシュジェット法などが用いられる。乾燥工程における温度、風量、減圧度等の操作条件は、着色粒子のTg、使用する装置の形状、機構、大きさ等をもとに、適宜最適化される。
本発明のトナーの体積平均粒径は、3μm以上が好ましく、さらに5μm以上がより好ましい。また、15μm以下が好ましく、さらに10μm以下がより好ましい。また、形状は、フロー式粒子像分析装置FPIA-3000を用いて測定した平均円形度が、好ましくは0.90以上、より好ましくは0.92以上、更に好ましくは0.94以上であり、好ましくは0.99以下である。平均円形度が小さすぎると、トナー母粒子への外添剤の付着不良による帯電悪化から画像濃度の低下を引き起こす場合があり、大きすぎると、形状に起因するクリーニング不良となる場合がある。
<ζ電位の調整>
以下、負帯電性トナーを例にζ電位の調整について述べる。
コア粒子とシェル粒子は同極性、水溶性樹脂被覆層はコア粒子およびシェル粒子と逆極性のζ電位を有し、且つ、pH3に於けるζ電位が下記(I)乃至(V)の関係を満足することが好ましい。
(I)コア粒子のζ電位:-20mV~-70mV
(II)水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位:+40mV~+120mV
(III)シェル粒子のζ電位:-40mV~-100mV
(IV)トナー母粒子のζ電位:-30mV~-90mV
(V)1.0≦トナー母粒子のζ電位/コア粒子のζ電位≦5.0
以下、負帯電性トナーを例にζ電位の調整について述べる。
コア粒子とシェル粒子は同極性、水溶性樹脂被覆層はコア粒子およびシェル粒子と逆極性のζ電位を有し、且つ、pH3に於けるζ電位が下記(I)乃至(V)の関係を満足することが好ましい。
(I)コア粒子のζ電位:-20mV~-70mV
(II)水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位:+40mV~+120mV
(III)シェル粒子のζ電位:-40mV~-100mV
(IV)トナー母粒子のζ電位:-30mV~-90mV
(V)1.0≦トナー母粒子のζ電位/コア粒子のζ電位≦5.0
本発明の負帯電トナーは、負帯電性のコア粒子に対し、出来るだけ少量のシェル粒子と正帯電性の水溶性樹脂を用い、コア粒子を均一に被覆している。この為には、コア粒子、水溶性樹脂被覆層形成粒子、シェル粒子、トナー母粒子のζ電位が上記範囲にあることが好ましい。
コア粒子のζ電位(I)は、-20mV~-70mVであることが好ましく、さらに好ましくは-20mV~-50mVである。
コア粒子のζ電位が-20mV未満であると逆極性の水溶性樹脂が付着あるいは吸着しにくくなる、および/または水溶性樹脂の付着あるいは吸着量が少なくなったり、付着が不均一になり、次工程であるシェル粒子の被覆が不十分になるおそれがある。
一方で、コア粒子のζ電位が-70mVより大きくなると、水溶性樹脂が付着あるいは吸着し易くなるものの、水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位を上記適正範囲にする為に多量の水溶性樹脂を付着あるいは吸着させる必要が生じる。水溶性樹脂の付着量あるいは吸着量が多過ぎるとトナーの帯電特性や環境特性、低温定着性能が悪化する傾向がある。
一方で、コア粒子のζ電位が-70mVより大きくなると、水溶性樹脂が付着あるいは吸着し易くなるものの、水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位を上記適正範囲にする為に多量の水溶性樹脂を付着あるいは吸着させる必要が生じる。水溶性樹脂の付着量あるいは吸着量が多過ぎるとトナーの帯電特性や環境特性、低温定着性能が悪化する傾向がある。
コア粒子のζ電位が上記条件(I)を満たす為には、手段は特に限定されないが、塩基性単量体の含有量がコア粒子中の樹脂全体に対して10wt%以下とすることが好ましい。10wt%より多くの塩基性単量体を用いた場合、ζ電位を上記範囲に調整する為にはコア粒子中の樹脂に多量の酸性単量体を用いる必要があり、結果として環境特性が悪化するおそれがある。
コア粒子中の樹脂全体に対する酸性単量体と塩基性単量体の総含有量は20wt%以下であることが好ましく、さらに好ましくは10wt%以下、特に好ましくは5wt%以下である。
コア粒子中の樹脂全体に対する酸性単量体と塩基性単量体の総含有量は20wt%以下であることが好ましく、さらに好ましくは10wt%以下、特に好ましくは5wt%以下である。
次に水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位(II)であるが、水溶性樹脂が正帯電性である為、水溶性樹脂が適量被覆すると上記ζ電位範囲(条件(II))となる。水溶性樹脂被覆層は、特に水溶性樹脂被覆層を構成する樹脂が構成成分として塩基性単量体を含有する場合、ζ電位がpHに依存し、アルカリ性領域では十分な正帯電性を示さず、従ってζ電位も低くなる。一方で酸性領域では十分な正帯電性を示し、ζ電位も高くなる。
水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位は、+40mV~+120mVが好ましく、更に好ましくは+50~+90mVである。水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位が+40mVよりも小さいと、シェル粒子の付着が十分でなく均一な被覆が出来ない。一方で+120mVよりも大きいと多量のシェルが被覆して定着性が悪化するか、適量のシェルを被覆させた場合に帯電性や環境特性が悪くなるおそれがある。
水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位を適正な範囲に調整する為には、手段は特に限定されないが、コア粒子を前述の方法でζ電位を上記適正範囲に調整した上で、水溶性樹脂を構成する樹脂の構成成分である塩基性単量体の含有量を水溶性樹脂全体の20wt%~100wt%に調整することが好ましい。
シェル粒子のζ電位(条件(III))は、-40mV~-100mVが好ましい。さらに好ましくは、-40mV~-80mVである。
シェル粒子は、シェルを添加した際にシェル同士の凝集は進行せずに選択的に水溶性樹脂被覆層形成粒子表面に付着させる観点から、シェル粒子のζ電位が高いことが望ましい。しかしながら、シェル粒子のζ電位が高すぎるとシェル粒子の被覆量が不十分であったり、被覆が不均一になったりする為、望ましくない。
シェル粒子は、シェルを添加した際にシェル同士の凝集は進行せずに選択的に水溶性樹脂被覆層形成粒子表面に付着させる観点から、シェル粒子のζ電位が高いことが望ましい。しかしながら、シェル粒子のζ電位が高すぎるとシェル粒子の被覆量が不十分であったり、被覆が不均一になったりする為、望ましくない。
シェル粒子の被覆量を十分に確保する為には水溶性樹脂の被覆量を増やし、水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位を上記範囲よりも高くする方法もあるが、水溶性樹脂を必要以上に用いることが帯電特性や環境特性の悪化を招くおそれがあることは、前述の通りである。また、水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位を高くする為には、塩基性単量体を多量に用いる必要が生じ、同様に環境特性の悪化を招くおそれがある。
シェル粒子の被覆を均一且つ適正な量にする為には、シェル粒子のζ電位と水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位を上記で述べた範囲にすることが好ましい。シェル粒子のζ電位の調整の手段は特に限定されないが、シェル粒子中の樹脂中の酸性単量体の含有量で調整可能であり、含有量は樹脂全体の0.5wt%以上20wt%以下であることが好ましい。
酸性単量体の含有量が0.5wt%より少ないとシェル粒子のζ電位が低くなり、シェル粒子を添加した際にシェル粒子が水溶性樹脂被覆層形成粒子に付着するのと同時にシェル粒子同士の凝集が生じる恐れがある。また、酸性単量体の含有量が20wt%より多いとζ電位が高くなりすぎ、シェルの付着量が十分でなかったり、環境特性を悪化させたりする恐れがある。
酸性単量体としては特に限定されないが、スルホン酸基やスルホン酸塩基を含有するものが好ましい。
シェル粒子の被覆を均一且つ適正な量にする為には、シェル粒子のζ電位と水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位を上記で述べた範囲にすることが好ましい。シェル粒子のζ電位の調整の手段は特に限定されないが、シェル粒子中の樹脂中の酸性単量体の含有量で調整可能であり、含有量は樹脂全体の0.5wt%以上20wt%以下であることが好ましい。
酸性単量体の含有量が0.5wt%より少ないとシェル粒子のζ電位が低くなり、シェル粒子を添加した際にシェル粒子が水溶性樹脂被覆層形成粒子に付着するのと同時にシェル粒子同士の凝集が生じる恐れがある。また、酸性単量体の含有量が20wt%より多いとζ電位が高くなりすぎ、シェルの付着量が十分でなかったり、環境特性を悪化させたりする恐れがある。
酸性単量体としては特に限定されないが、スルホン酸基やスルホン酸塩基を含有するものが好ましい。
コア粒子に水溶性樹脂を被覆した後には、水溶性樹脂被覆層形成粒子の分散液のpHを一旦アルカリ性領域にすることが望ましい。これにより水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位が負極性になることが重要である。水溶性樹脂自体がアルカリ性下で十分に正帯電性を示さなくなることとコア粒子がアルカリ性下で高い負帯電性を示す為にアルカリ性領域では負極性になる。
この現象は、コア粒子に酸性単量体、水溶性樹脂に塩基性単量体を用いた場合はそれぞれのpKa、pKbで説明出来る。アルカリ性下で水溶性樹脂被覆層形成粒子が強い負帯電性、すなわち高い負極性のζ電位を示す様に設計し、アルカリ性下で水溶性樹脂被覆層形成粒子にシェル粒子を添加し、その後pHを酸性領域とすることがより好ましい製造方法である。
水溶性樹脂被覆層形成粒子に酸性下でシェル粒子を添加すると、シェル粒子の拡散よりもシェル粒子の水溶性樹脂被覆層形成粒子への付着が速く、トナー母粒子(負帯電性)、部分的にシェルが付着したトナー母粒子(正帯電性)、水溶性樹脂被覆層形成粒子(正帯電性)が混在する状態が生じる。この為、負帯電のトナー母粒子と部分的にシェルが付着した正帯電のトナー母粒子や正帯電の水溶性樹脂被覆層形成粒子が凝集して粒度分布を悪化させることがある。
一方で、アルカリ性下でシェル粒子を添加し、シェル粒子が十分拡散均一化した後に酸性にするとこの様な問題が防止出来る。製造中のpH調整は、酸あるいは塩基の添加により行うが、酸は添加後、シェル粒子よりもはるかに早く拡散均一化するので上記問題が生じないと推測される。
また、水溶性樹脂のコア粒子への付着あるいは吸着が十分でない等が原因で、アルカリ性領域で水溶性樹脂被覆層形成粒子が十分な負極性を示さなくなることがある。この場合、シェル粒子を添加したと同時に凝集が発生する傾向があり好ましくない。
この為、水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位は、pH11に於いて、-20mV~-100mVであることが好ましい。
水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位が、pH11に於いて、-20mVよりも低いと前述の様に、アルカリ性下でシェル粒子を添加した際に凝集が発生する傾向がある。一方で、コア粒子と水溶性樹脂の設計および付着量が適正であると-100mVを超えることはない。
水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位が、pH11に於いて、-20mVよりも低いと前述の様に、アルカリ性下でシェル粒子を添加した際に凝集が発生する傾向がある。一方で、コア粒子と水溶性樹脂の設計および付着量が適正であると-100mVを超えることはない。
トナー母粒子のζ電位は-30mV~-90mVが好ましく、また、1.0≦トナー母粒子のζ電位/コア粒子のζ電位≦5.0が好ましい。
コア粒子のζ電位、水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位およびシェル粒子のζ電位を前述の方法により適正に調整し、均一な被覆が出来るとトナー母粒子のζ電位は上記範囲になる。トナー母粒子のζ電位が-30mVよりも小さい場合および/またはトナー母粒子のζ電位/コア粒子のζ電位が1.0より小さい場合は、シェル粒子の付着量が十分でない、或いは不均一である等の不具合が生じている恐れがある。また、-90mVよりも大きいおよび/またはトナー母粒子のζ電位/コア粒子のζ電位が5.0よりも大きい場合は、シェル粒子の付着量が過剰だったり、シェル同士が凝集している等の不具合が発生している恐れがある。
コア粒子のζ電位、水溶性樹脂被覆層形成粒子のζ電位およびシェル粒子のζ電位を前述の方法により適正に調整し、均一な被覆が出来るとトナー母粒子のζ電位は上記範囲になる。トナー母粒子のζ電位が-30mVよりも小さい場合および/またはトナー母粒子のζ電位/コア粒子のζ電位が1.0より小さい場合は、シェル粒子の付着量が十分でない、或いは不均一である等の不具合が生じている恐れがある。また、-90mVよりも大きいおよび/またはトナー母粒子のζ電位/コア粒子のζ電位が5.0よりも大きい場合は、シェル粒子の付着量が過剰だったり、シェル同士が凝集している等の不具合が発生している恐れがある。
<5.外添剤>
(5-1.外添剤)
本発明においては、トナーの流動性向上や帯電制御性向上のために、必要に応じ外添剤を添加することができる。外添剤としては、各種無機または有機微粒子の中から適宜選択して使用することができる。また、2種類以上の外添剤を併用してもよい。
無機微粒子としては、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化タングステン、炭化クロム、炭化モリブデン、炭化カルシウム等の各種炭化物、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム等の各種窒化物、ホウ化ジルコニウム等の各種ホウ化物、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化アルミニウム、酸化セリウム、シリカ、コロイダルシリカ等の各種酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の各種チタン酸化合物、リン酸カルシウム等のリン酸化合物、二硫化モリブデン等の硫化物、フッ化マグネシウム、フッ化炭素等のフッ化物、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の各種金属石鹸、滑石、ベントナイト、各種カーボンブラックや導電性カーボンブラック、マグネタイト、フェライト等を用いることができる。有機微粒子としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂等の微粒子を用いることができる。また、フッ素原子を含有する微粒子を用いて帯電安定性を向上させることができる。
(5-1.外添剤)
本発明においては、トナーの流動性向上や帯電制御性向上のために、必要に応じ外添剤を添加することができる。外添剤としては、各種無機または有機微粒子の中から適宜選択して使用することができる。また、2種類以上の外添剤を併用してもよい。
無機微粒子としては、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化タングステン、炭化クロム、炭化モリブデン、炭化カルシウム等の各種炭化物、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム等の各種窒化物、ホウ化ジルコニウム等の各種ホウ化物、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化アルミニウム、酸化セリウム、シリカ、コロイダルシリカ等の各種酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の各種チタン酸化合物、リン酸カルシウム等のリン酸化合物、二硫化モリブデン等の硫化物、フッ化マグネシウム、フッ化炭素等のフッ化物、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の各種金属石鹸、滑石、ベントナイト、各種カーボンブラックや導電性カーボンブラック、マグネタイト、フェライト等を用いることができる。有機微粒子としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂等の微粒子を用いることができる。また、フッ素原子を含有する微粒子を用いて帯電安定性を向上させることができる。
これら外添剤の中では、特にシリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、各種カーボンブラックや導電性カーボンブラック等が好適に使用される。また、外添剤は、前記の無機または有機微粒子の表面を、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、ジメチルジクロロシラン(DMDS)等のシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、シリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイル、変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル等のシリコーンオイル処理剤、シリコーンワニス、フッ素系シランカップリング剤、フッ素系シリコーンオイル、アミノ基や第4級アンモニウム塩基を有するカップリング剤等の処理剤によって疎水化などの表面処理が施されているものを使用することもできる。該処理剤は二種以上を併用することもできる。
外添剤の含有量は、トナー母粒子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0.8質量部以上であり、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下である。
外添剤の含有量は、トナー母粒子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0.8質量部以上であり、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下である。
一般的に、外添剤の含有量を増やすことで耐ブロッキング性を改良しようとすると、低温定着性が悪化する傾向にあるが、本発明のトナーにおいては、外添剤の含有量を増やすことで容易に耐ブロッキング性が改良し、その一方で低温定着性の悪化が起こりにくい。
この理由は明らかではないが、以下のように推定している。大部分の外添剤はシェル粒子の上に位置するので、外添剤を増量するとトナー最表面に外添剤が増量され、効果的に耐ブロッキング性を改良できる。また、シェルは粒子で構成されていることから、シェル粒子同士の間に隙間があり、定着時にはこの隙間からコアの成分が外部に移動することで低温定着性が発現すると考えているが、外添剤を増量した場合でも、この隙間が完全に塞がることはなく隙間が残り、その結果として低温定着性が維持できる、と推定している。
この理由は明らかではないが、以下のように推定している。大部分の外添剤はシェル粒子の上に位置するので、外添剤を増量するとトナー最表面に外添剤が増量され、効果的に耐ブロッキング性を改良できる。また、シェルは粒子で構成されていることから、シェル粒子同士の間に隙間があり、定着時にはこの隙間からコアの成分が外部に移動することで低温定着性が発現すると考えているが、外添剤を増量した場合でも、この隙間が完全に塞がることはなく隙間が残り、その結果として低温定着性が維持できる、と推定している。
本発明のトナーにおいては、帯電制御の観点から、外添剤として導電性微粒子を使用してもよい。導電性微粒子の抵抗は、上限が、通常、400Ω・cm以下であり、好ましくは200Ω・cm以下であり、より好ましくは100Ω・cm以下であり、さらに好ましくは60Ω・cm以下である。一方、下限は、通常、0.1Ω・cm以上であり、好ましくは1Ω・cm以上であり、より好ましくは5Ω・cm以上であり、さらに好ましくは15Ω・cm以上である。導電性微粒子としては、例えば、導電性酸化チタン、シリカ、マグネタイト、等の金属酸化物またはそれらに導電性物質をドープしたもの、ポリアセチレンやポリフェニルアセチレン、ポリ-p-フェニレン等の共役2重結合を有するポリマーに金属等の導電性物質をドープした有機微粒子、カーボンブラックやグラファイトに代表される炭素等が挙げられるが、トナーの流動性を損なわず導電性を付与できるという観点から、導電性酸化チタンまたはその導電性物質をドープしたものがより好ましい。導電性微粒子の含有量は、トナー母粒子100質量部に対して、下限は、通常、0.05質量部以上であり、0.1質量部以上であることが好ましく、0.2質量部以上であることがより好ましい。一方、導電性微粒子の含有量の上限は、通常、3質量部以下であり、好ましくは、2質量部以下であり、より好ましくは1質量部以下である。
(5-2.外添剤の外添方法)
外添剤の添加方法としては、ヘンシェルミキサー等の高速攪拌機を用いる方法や、圧縮剪断応力を加えることのできる装置による方法等が挙げられる。
外添トナーはトナー母粒子に全ての外添剤を同時添加して外添する一段外添法より作成できるが、外添剤毎に外添する分段外添法より作成することもできる。
外添中の温度上昇を防止するため、容器に冷却装置を設置するか、分段外添することが好ましい。
外添剤の添加方法としては、ヘンシェルミキサー等の高速攪拌機を用いる方法や、圧縮剪断応力を加えることのできる装置による方法等が挙げられる。
外添トナーはトナー母粒子に全ての外添剤を同時添加して外添する一段外添法より作成できるが、外添剤毎に外添する分段外添法より作成することもできる。
外添中の温度上昇を防止するため、容器に冷却装置を設置するか、分段外添することが好ましい。
(6.その他)
本発明の静電荷像現像用トナーは、トナーをキャリアとともに用いる二成分系現像剤、又は、キャリアを使用しない磁性もしくは非磁性一成分系現像剤のいずれの形態で用いてもよい。二成分系現像剤として用いる場合、キャリアとしては、鉄粉、マグネタイト粉、フェライト粉等の磁性物質またはそれらの表面に樹脂コーティングを施したものや磁性キャリア等公知のものを用いることができる。樹脂コーティングキャリアの被覆樹脂としては一般的に知られているスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル共重合系樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、フッ素樹脂、またはこれらの混合物等が利用できる。
本発明の静電荷像現像用トナーは、トナーをキャリアとともに用いる二成分系現像剤、又は、キャリアを使用しない磁性もしくは非磁性一成分系現像剤のいずれの形態で用いてもよい。二成分系現像剤として用いる場合、キャリアとしては、鉄粉、マグネタイト粉、フェライト粉等の磁性物質またはそれらの表面に樹脂コーティングを施したものや磁性キャリア等公知のものを用いることができる。樹脂コーティングキャリアの被覆樹脂としては一般的に知られているスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル共重合系樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、フッ素樹脂、またはこれらの混合物等が利用できる。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。以下の例で「部」とあるのは「質量部」を意味する。
各粒子径及び円形度、電気伝導度、熱特性等は次のように測定した。
各粒子径及び円形度、電気伝導度、熱特性等は次のように測定した。
<中位径測定(D50)>
1ミクロン未満の中位径(D50)を有す粒子の中位径(D50)は、日機装株式会社製型式MicrotracNanotrac150(以下ナノトラックと略す)および同社解析ソフトMicrotracParticle Analyzer Ver10.1.2-019EEを用い、電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交換水を溶媒とし、溶媒屈折率:1.333、測定時間:120秒、測定回数:5回の測定条件で取り扱い説明書に記載された方法で測定し、その平均値を求めた。その他の設定条件は、粒子屈折率:1.59、透過性:透過、形状:真球形、密度:1.05とした。
1ミクロン未満の中位径(D50)を有す粒子の中位径(D50)は、日機装株式会社製型式MicrotracNanotrac150(以下ナノトラックと略す)および同社解析ソフトMicrotracParticle Analyzer Ver10.1.2-019EEを用い、電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交換水を溶媒とし、溶媒屈折率:1.333、測定時間:120秒、測定回数:5回の測定条件で取り扱い説明書に記載された方法で測定し、その平均値を求めた。その他の設定条件は、粒子屈折率:1.59、透過性:透過、形状:真球形、密度:1.05とした。
<体積中位粒径測定(Dv50)>
1ミクロン以上の体積中位粒径(Dv50)を有す粒子の体積中位粒径(Dv50)は、ベックマン・コールター社製マルチサイザーIII(アパーチャー径100μm:以下、マルチサイザーと略す)を用い、同社アイソトンIIを分散媒として、分散質濃度0.03%になるように分散させて測定した。
1ミクロン以上の体積中位粒径(Dv50)を有す粒子の体積中位粒径(Dv50)は、ベックマン・コールター社製マルチサイザーIII(アパーチャー径100μm:以下、マルチサイザーと略す)を用い、同社アイソトンIIを分散媒として、分散質濃度0.03%になるように分散させて測定した。
<平均円形度測定>
平均円形度は、分散質を分散媒(セルシース:シスメックス社製)に5720~7140個/μlとなるように分散させ、フロー式粒子分析装置(FPIA3000:シスメックス社製)を用いて、HPF分析量0.35μl、HPF検出量2000~2500個の条件下でHPFモードにより測定した。
平均円形度は、分散質を分散媒(セルシース:シスメックス社製)に5720~7140個/μlとなるように分散させ、フロー式粒子分析装置(FPIA3000:シスメックス社製)を用いて、HPF分析量0.35μl、HPF検出量2000~2500個の条件下でHPFモードにより測定した。
<電気伝導度測定>
電気伝導度の測定は、導電率計(アズワン株式会社製のCyberScanCON100)を用いて行なった。
電気伝導度の測定は、導電率計(アズワン株式会社製のCyberScanCON100)を用いて行なった。
<重量平均分子量(Mw)>
重合体一次粒子分散液、シェル粒子分散液の乾燥品のTHF可溶成分を、以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
重合体一次粒子分散液、シェル粒子分散液の乾燥品のTHF可溶成分を、以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
装置:東ソー社製GPC装置 HLC-8020、カラム:ポリマーラボラトリー社製PL-gelMixed-B 10μ、溶媒:THF、試料濃度:0.1重量%、検量線:標準ポリスチレン
水溶性樹脂被覆層水溶液D1を、以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
水溶性樹脂被覆層水溶液D1を、以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
装置:東ソー社製GPC装置 HLC-8010、カラム:東ソー社製TSKgel GMPWx1、溶媒:0.5M酢酸+0.5M酢酸ナトリウム水溶液、試料濃度:0.2重量%、検量線:ポリエチレングリコール
<ガラス転移温度(Tg)測定>
セイコ-電子工業株式会社製の示差熱分析装置(DSC200)を用いて、昇温速度10℃/分の条件で測定した。Tgは、DSC曲線のベースラインの延長線と吸熱カーブで最大傾斜を示す接線との交点から求めた。
セイコ-電子工業株式会社製の示差熱分析装置(DSC200)を用いて、昇温速度10℃/分の条件で測定した。Tgは、DSC曲線のベースラインの延長線と吸熱カーブで最大傾斜を示す接線との交点から求めた。
<帯電量測定>
キャリアとしてパウダーテック(株)製F-80を使用し、キャリアとの重量比1:24の混合物10gを容量30mlのガラス製サンプル瓶に入れ、三田村理研工業製ミキサーミルにて600rpmの振動数にて1分間振動した後、そのうち0.1gを用いて東芝ケミカル(株)製ブローオフ帯電量測定装置を用い、吸引ブローオフ法にて帯電量を測定した。
ブロー条件:0.05kgf×3秒
吸引圧力 :350~400mmH2O
スクリーン:400メッシュ
キャリアとしてパウダーテック(株)製F-80を使用し、キャリアとの重量比1:24の混合物10gを容量30mlのガラス製サンプル瓶に入れ、三田村理研工業製ミキサーミルにて600rpmの振動数にて1分間振動した後、そのうち0.1gを用いて東芝ケミカル(株)製ブローオフ帯電量測定装置を用い、吸引ブローオフ法にて帯電量を測定した。
ブロー条件:0.05kgf×3秒
吸引圧力 :350~400mmH2O
スクリーン:400メッシュ
<ζ電位測定>
ζ電位の測定は、ゼータサイザー ナノ(マルバーン社製)を用いて、純水でコア粒子分散液および水溶性樹脂被覆層形成粒子分散液、シェル粒子分散液をそれぞれ1/1000に希釈して測定した。
ζ電位の測定は、ゼータサイザー ナノ(マルバーン社製)を用いて、純水でコア粒子分散液および水溶性樹脂被覆層形成粒子分散液、シェル粒子分散液をそれぞれ1/1000に希釈して測定した。
<ワックスの200℃における重量減少>
ワックスの200℃における重量減少を、日立ハイテクサイエンス社製 TG/DTA6200及びEXSTAR6000を用いて測定した。最大重量を基準として、重量減少が0.1%に達する時間を求めた。
サンプル容器:白金製サンプルパン
リファレンス:サンプルパンのみ
サンプル量:30~31mg
雰囲気:窒素(流量200ml/min)
温度条件
開始温度:28℃
昇温速度:10℃/min
保持温度:200℃
ワックスの200℃における重量減少を、日立ハイテクサイエンス社製 TG/DTA6200及びEXSTAR6000を用いて測定した。最大重量を基準として、重量減少が0.1%に達する時間を求めた。
サンプル容器:白金製サンプルパン
リファレンス:サンプルパンのみ
サンプル量:30~31mg
雰囲気:窒素(流量200ml/min)
温度条件
開始温度:28℃
昇温速度:10℃/min
保持温度:200℃
[実施例1]
<ブラック着色剤分散液の調製>
プロペラ翼を備えた攪拌機の容器に、トルエン抽出液の紫外線吸光度が0.02であり、真密度が1.8g/cm3のファーネス法で製造されたカーボンブラック(三菱化学社製、三菱カーボンブラックMA100S)20部、20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(以下20%DBS水溶液と略す)1部、非イオン界面活性剤(花王社製、エマルゲン120)4部、導電率が2μS/cmのイオン交換水75部を加えて予備分散して顔料プレミックス液を得た。プレミックス後の分散液中カーボンブラックの体積累積50%径Dv50は約90μmであった。上記プレミックス液を原料スラリーとして湿式ビーズミルに供給し、ワンパス分散を行った。なお、ステータの内径は120mmφ、セパレータの径が60mmφ、分散用のメディアとして直径が50μmのジルコニアビーズ(真密度6.0g/cm3)を用いた。ステータの有効内容積は約2リットルであり、メデイアの充填容積は1.4リットルとしたので、メディア充填率は70%である。ロータの回転速度を一定(ロータ先端の周速が約11m/sec)として、供給口より前記プレミックススラリーを無脈動定量ポンプにより供給速度約40リットル/hrで供給し、所定粒度に達した時点で排出口より製品を取得した。なお、運転時にはジャケットから約10℃の冷却水を循環させながら行い、ブラック着色剤分散液を得た。
<ブラック着色剤分散液の調製>
プロペラ翼を備えた攪拌機の容器に、トルエン抽出液の紫外線吸光度が0.02であり、真密度が1.8g/cm3のファーネス法で製造されたカーボンブラック(三菱化学社製、三菱カーボンブラックMA100S)20部、20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(以下20%DBS水溶液と略す)1部、非イオン界面活性剤(花王社製、エマルゲン120)4部、導電率が2μS/cmのイオン交換水75部を加えて予備分散して顔料プレミックス液を得た。プレミックス後の分散液中カーボンブラックの体積累積50%径Dv50は約90μmであった。上記プレミックス液を原料スラリーとして湿式ビーズミルに供給し、ワンパス分散を行った。なお、ステータの内径は120mmφ、セパレータの径が60mmφ、分散用のメディアとして直径が50μmのジルコニアビーズ(真密度6.0g/cm3)を用いた。ステータの有効内容積は約2リットルであり、メデイアの充填容積は1.4リットルとしたので、メディア充填率は70%である。ロータの回転速度を一定(ロータ先端の周速が約11m/sec)として、供給口より前記プレミックススラリーを無脈動定量ポンプにより供給速度約40リットル/hrで供給し、所定粒度に達した時点で排出口より製品を取得した。なお、運転時にはジャケットから約10℃の冷却水を循環させながら行い、ブラック着色剤分散液を得た。
<ワックス分散液A1の調製>
パラフィンワックス(融点75℃、0.1%重量減少時間14分)27.2部、ステアリルアクリレート2.8部、20%DBS水溶液1.9部、脱塩水68.1部を90℃に加熱して、ホモミキサー(特殊機化工業社製 マークIIfモデル)を用い10分間攪拌した。次いで、90℃加熱下で、高圧乳化機を用いて20MPaの加圧条件で循環乳化を開始し、ナノトラックで粒子径を測定し中位径(D50)が250nm以下になるまで分散してワックス分散液A1を作製した。最終粒径(D50)は、244nmであった。
パラフィンワックス(融点75℃、0.1%重量減少時間14分)27.2部、ステアリルアクリレート2.8部、20%DBS水溶液1.9部、脱塩水68.1部を90℃に加熱して、ホモミキサー(特殊機化工業社製 マークIIfモデル)を用い10分間攪拌した。次いで、90℃加熱下で、高圧乳化機を用いて20MPaの加圧条件で循環乳化を開始し、ナノトラックで粒子径を測定し中位径(D50)が250nm以下になるまで分散してワックス分散液A1を作製した。最終粒径(D50)は、244nmであった。
<重合体一次粒子分散液B1の調製>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器にワックス分散液A1 36.3部、脱塩水260部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
その後、攪拌を続けたまま下記のモノマー類・乳化剤溶液の混合物を300分かけて添加した。このモノマー類・乳化剤水溶液の混合物を添加開始した時間を重合開始とし、下記の開始剤水溶液1を重合開始30分後から270分かけて添加した。その後開始剤水溶液2を120分かけて添加した。その後、攪拌下で内温90℃のまま60分保持した。
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器にワックス分散液A1 36.3部、脱塩水260部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
その後、攪拌を続けたまま下記のモノマー類・乳化剤溶液の混合物を300分かけて添加した。このモノマー類・乳化剤水溶液の混合物を添加開始した時間を重合開始とし、下記の開始剤水溶液1を重合開始30分後から270分かけて添加した。その後開始剤水溶液2を120分かけて添加した。その後、攪拌下で内温90℃のまま60分保持した。
[モノマー類]
スチレン 67.8部
アクリル酸ブチル 32.2部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 1.2部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液 1.0部
脱塩水 67.5部
[開始剤水溶液1]
8%過酸化水素水溶液 15.5部
8%L-(+)アスコルビン酸水溶液 15.5部
[開始剤水溶液2]
8%L-(+)アスコルビン酸水溶液 14.2部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液B1を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は265nmだった。重量平均分子量(Mw)は44000だった。Tgは36℃だった。
スチレン 67.8部
アクリル酸ブチル 32.2部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 1.2部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液 1.0部
脱塩水 67.5部
[開始剤水溶液1]
8%過酸化水素水溶液 15.5部
8%L-(+)アスコルビン酸水溶液 15.5部
[開始剤水溶液2]
8%L-(+)アスコルビン酸水溶液 14.2部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液B1を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は265nmだった。重量平均分子量(Mw)は44000だった。Tgは36℃だった。
<コア粒子分散液C1の調製>
攪拌装置、加熱冷却装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた混合器に重合体一次粒子分散液B1を100部(固形分)仕込み、更にブラック着色剤分散液7.5部(固形分)を5分かけて添加して均一に混合した後、0.5%硫酸アルミニウム水溶液0.31部(固形分)を15分かけて添加した。更に150分かけて内温45℃まで昇温した。ここでマルチサイザーを用いて体積中位粒径(Dv50)を測定したところ、6.1μmであった。その後、20%DBS水溶液4.1部(固形分)を添加してから、50分かけて96℃まで昇温し、50分保持し、その後30℃まで冷却した。pH1.9におけるζ電位は-30.2mVであった。
攪拌装置、加熱冷却装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた混合器に重合体一次粒子分散液B1を100部(固形分)仕込み、更にブラック着色剤分散液7.5部(固形分)を5分かけて添加して均一に混合した後、0.5%硫酸アルミニウム水溶液0.31部(固形分)を15分かけて添加した。更に150分かけて内温45℃まで昇温した。ここでマルチサイザーを用いて体積中位粒径(Dv50)を測定したところ、6.1μmであった。その後、20%DBS水溶液4.1部(固形分)を添加してから、50分かけて96℃まで昇温し、50分保持し、その後30℃まで冷却した。pH1.9におけるζ電位は-30.2mVであった。
得られた分散液を抜き出し、5種C(東洋濾紙社製 No.5C)の濾紙を用いてアスピレーターにより吸引ろ過した。濾紙上に残ったケーキを攪拌機(プロペラ翼)を備えたステンレス容器に移し、電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水を加え攪拌する事により均一に分散させ、その後30分間攪拌した。この工程をろ液の電気伝導度が10μS/cmになるまで繰り返した後、濾紙上に残ったケーキに電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水を分散液濃度20%になるように加え攪拌する事によりコア粒子分散液C1を得た。
<参考例>
アクリル酸の部数を1.2部に変更した以外はC1と同様の方法で、コア粒子分散液を得た。濾液の電気伝導度が2μS/cmになるまで洗浄を繰り返した後、得られたケーキを40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥し、帯電量を測定したところ-1μCであった。
アクリル酸の部数を1.2部に変更した以外はC1と同様の方法で、コア粒子分散液を得た。濾液の電気伝導度が2μS/cmになるまで洗浄を繰り返した後、得られたケーキを40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥し、帯電量を測定したところ-1μCであった。
<水溶性樹脂被覆層水溶液D1の調製>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に脱塩水480部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で70℃に昇温した。
その後、開始剤水溶液1を添加し、更にその5分後、攪拌を続けたまま下記のモノマー類と開始剤水溶液2を60分かけて添加した。その後開始剤水溶液3を60分かけて添加し、添加開始と同時に90℃まで昇温した。開始剤水溶液3を添加後、攪拌下で内温90℃のまま90分保持した。
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に脱塩水480部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で70℃に昇温した。
その後、開始剤水溶液1を添加し、更にその5分後、攪拌を続けたまま下記のモノマー類と開始剤水溶液2を60分かけて添加した。その後開始剤水溶液3を60分かけて添加し、添加開始と同時に90℃まで昇温した。開始剤水溶液3を添加後、攪拌下で内温90℃のまま90分保持した。
[モノマー類]
ブレンマーQA(日油社製、(2-ヒドロキシ-3-メタクリルオキシプロピル)トリメチルアンモニウムクロリド、50%水溶液) 10.0部
[開始剤水溶液1]
8.0% 2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ニ塩酸塩水溶液 3.0部
[開始剤水溶液2]
8.0% 2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ニ塩酸塩水溶液 3.0部
[開始剤水溶液3]
8.0% 2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ニ塩酸塩水溶液 3.0部
重合反応終了後冷却し、水溶性樹脂被覆層水溶液D1を得た。重量平均分子量(Mw)は7600であった。
ブレンマーQA(日油社製、(2-ヒドロキシ-3-メタクリルオキシプロピル)トリメチルアンモニウムクロリド、50%水溶液) 10.0部
[開始剤水溶液1]
8.0% 2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ニ塩酸塩水溶液 3.0部
[開始剤水溶液2]
8.0% 2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ニ塩酸塩水溶液 3.0部
[開始剤水溶液3]
8.0% 2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ニ塩酸塩水溶液 3.0部
重合反応終了後冷却し、水溶性樹脂被覆層水溶液D1を得た。重量平均分子量(Mw)は7600であった。
<シェル粒子分散液E1の調製>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に20%DBS水溶液2.0部、脱塩水323部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で80℃に昇温した。
その後、攪拌を続けたまま開始剤水溶液を添加し、更にその5分後、下記のモノマー類1・乳化剤溶液の混合乳化液とモノマー類2を210分かけて添加した。その後攪拌下で内温80℃のまま90分保持した。
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に20%DBS水溶液2.0部、脱塩水323部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で80℃に昇温した。
その後、攪拌を続けたまま開始剤水溶液を添加し、更にその5分後、下記のモノマー類1・乳化剤溶液の混合乳化液とモノマー類2を210分かけて添加した。その後攪拌下で内温80℃のまま90分保持した。
[モノマー類1]
スチレン 83.5部
アクリル酸ブチル 16.5部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液 1.0部
脱塩水 71.4部
[モノマー類2]
20%パラスチレンスルホン酸ナトリウム水溶液 12.5部
[開始剤水溶液]
4.0%過硫酸カリウム水溶液 6.4部
重合反応終了後冷却し、乳白色のシェル粒子分散液E1を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は63nmであった。重量平均分子量(Mw)は242,000であった。Tgは72℃だった。pH2.8におけるζ電位は-55.2mVであった。
スチレン 83.5部
アクリル酸ブチル 16.5部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液 1.0部
脱塩水 71.4部
[モノマー類2]
20%パラスチレンスルホン酸ナトリウム水溶液 12.5部
[開始剤水溶液]
4.0%過硫酸カリウム水溶液 6.4部
重合反応終了後冷却し、乳白色のシェル粒子分散液E1を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は63nmであった。重量平均分子量(Mw)は242,000であった。Tgは72℃だった。pH2.8におけるζ電位は-55.2mVであった。
<トナー母粒子F1の製造>
攪拌装置、加熱冷却装置を備えた反応器にコア粒子分散液C1を100部(固形分)仕込み、室温で攪拌しながら水溶性樹脂被覆層水溶液D1を0.15部(固形分)添加し、室温で30分撹拌した。その後、1N-NaOH水溶液7.5g/1L分散液体積の添加量で添加した後、分散液を内温50℃まで昇温し、60分保持した後、30℃まで冷却した。pH2.9におけるζ電位は+53.5mVであった。
攪拌装置、加熱冷却装置を備えた反応器にコア粒子分散液C1を100部(固形分)仕込み、室温で攪拌しながら水溶性樹脂被覆層水溶液D1を0.15部(固形分)添加し、室温で30分撹拌した。その後、1N-NaOH水溶液7.5g/1L分散液体積の添加量で添加した後、分散液を内温50℃まで昇温し、60分保持した後、30℃まで冷却した。pH2.9におけるζ電位は+53.5mVであった。
得られた分散液を抜き出し、5種Cの濾紙を用いてアスピレーターにより吸引ろ過をした。濾紙上に残ったケーキに電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水を濾液の電気伝導度が10μS/cmになるまでかけた。濾紙上に残ったケーキに電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水を分散液濃度20%になるように加え攪拌して分散させた。
分散液の一部は濾液の電気伝導度が2μS/cmになるまで洗浄を繰り返し、得られたケーキを40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥し、帯電量を測定したところ+6μCであった。
分散液の一部は濾液の電気伝導度が2μS/cmになるまで洗浄を繰り返し、得られたケーキを40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥し、帯電量を測定したところ+6μCであった。
攪拌装置、加熱冷却装置を備えた反応器に上記分散液100部(固形分)を仕込み、内温20℃で攪拌しながらシェル粒子分散液E1を3部(固形分)滴下し、室温で撹拌した。その後、1N-HCl水溶液10g/1L分散液体積の添加量で滴下した後、分散液を内温50℃まで昇温し、120分保持した後、30℃まで冷却した。マルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は8.3μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.947であった。pH3.0におけるζ電位は-68.1mVであった。
得られた分散液を抜き出し、5種Cの濾紙を用いてアスピレーターにより吸引ろ過をした。濾紙上に残ったケーキを攪拌機(プロペラ翼)を備えたステンレス容器に移し、電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水を加え50rpmで攪拌する事により均一に分散させ、その後30分間攪拌した。
この工程を濾液の電気伝導度が2μS/cmになるまで繰り返した後、得られたケーキを40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥する事により、トナー母粒子F1を得た。帯電量を測定したところ-2μCであった。
この工程を濾液の電気伝導度が2μS/cmになるまで繰り返した後、得られたケーキを40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥する事により、トナー母粒子F1を得た。帯電量を測定したところ-2μCであった。
<現像用トナーG1の製造>
協立理工社製サンプルミルKR-3内に、トナー母粒子F1を100部投入し、続いて体積平均一次粒径0.03μmのシリカ微粒子0.5部を添加し計2分間撹拌、混合した。その後、体積平均一次粒径0.01μmのシリカ微粒子1.0部を添加し計2分間撹拌、混合し、篩別する事により現像用トナーG1を得た。
協立理工社製サンプルミルKR-3内に、トナー母粒子F1を100部投入し、続いて体積平均一次粒径0.03μmのシリカ微粒子0.5部を添加し計2分間撹拌、混合した。その後、体積平均一次粒径0.01μmのシリカ微粒子1.0部を添加し計2分間撹拌、混合し、篩別する事により現像用トナーG1を得た。
[実施例2]
<重合体一次粒子分散液B2の調製>
モノマー類を以下のように変更した以外はB1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B2を得た。重量平均分子量(Mw)は48000だった。Tgは33℃だった。
[モノマー類]
スチレン 65.5部
アクリル酸ブチル 34.5部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 1.2部
<重合体一次粒子分散液B2の調製>
モノマー類を以下のように変更した以外はB1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B2を得た。重量平均分子量(Mw)は48000だった。Tgは33℃だった。
[モノマー類]
スチレン 65.5部
アクリル酸ブチル 34.5部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 1.2部
<コア粒子分散液C2の調製>
重合体一次粒子分散液をB1の代わりにB2を用いた以外はC1と同様の方法でコア粒子分散液C2を得た。
重合体一次粒子分散液をB1の代わりにB2を用いた以外はC1と同様の方法でコア粒子分散液C2を得た。
<トナー母粒子F2の製造>
水溶性樹脂被覆層水溶液D1の代わりにPAS-H-10L(ニットーボーメディカル社製、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体28%水溶液、重量平均分子量(Mw)200,000)0.07部(固形分)を用いた以外はF1と同様の方法でトナー母粒子F2を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.7μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.951であった。
水溶性樹脂被覆層水溶液D1の代わりにPAS-H-10L(ニットーボーメディカル社製、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体28%水溶液、重量平均分子量(Mw)200,000)0.07部(固形分)を用いた以外はF1と同様の方法でトナー母粒子F2を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.7μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.951であった。
<現像用トナーG2の製造>
トナー母粒子F1の代わりにF2を用いた以外はG1と同様の方法で現像用トナーG2を得た。
トナー母粒子F1の代わりにF2を用いた以外はG1と同様の方法で現像用トナーG2を得た。
[比較例1]
<トナー母粒子F3の製造>
水溶性樹脂被覆層水溶液D1の代わりにブレンマーQAを0.15部(固形分)用いた以外はF1と同様の方法でトナー母粒子F3を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は12.0μmであった。
<現像用トナーG3の製造>
トナー母粒子F1の代わりにF3を用いた以外はG1と同様の方法で現像用トナーG3を得た。
<トナー母粒子F3の製造>
水溶性樹脂被覆層水溶液D1の代わりにブレンマーQAを0.15部(固形分)用いた以外はF1と同様の方法でトナー母粒子F3を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は12.0μmであった。
<現像用トナーG3の製造>
トナー母粒子F1の代わりにF3を用いた以外はG1と同様の方法で現像用トナーG3を得た。
[比較例2]
<トナー母粒子F4の製造>
水溶性樹脂被覆層水溶液D1の代わりにAERODISP W440(日本アエロジル社製、アルミナ40%水分散液)3.0部(固形分)を用いた以外はF2と同様の方法でトナー母粒子F4を得た。洗浄前のF4をマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は6.9μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.951であった。
<トナー母粒子F4の製造>
水溶性樹脂被覆層水溶液D1の代わりにAERODISP W440(日本アエロジル社製、アルミナ40%水分散液)3.0部(固形分)を用いた以外はF2と同様の方法でトナー母粒子F4を得た。洗浄前のF4をマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は6.9μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.951であった。
<現像用トナーG4の製造>
トナー母粒子F1の代わりにF4を用いた以外はG1と同様の方法で現像用トナーG4を得た。
トナー母粒子F1の代わりにF4を用いた以外はG1と同様の方法で現像用トナーG4を得た。
実施例1、2及び比較例1、2で得られた現像用トナーを用いて、以下の方法で評価した。
<耐ブロッキング性>
現像用トナー5gを内径3cm、高さ6cmの円筒形の容器に入れ、40gの荷重をのせ、温度50℃、湿度40%の環境下に24時間放置した後、トナーを容器から取り出し、上から荷重をかけることで凝集の程度を確認した。
〇:200g未満の荷重で崩れる。
△:500g未満の荷重で崩れる。
×:凝集しており、500g以上の荷重をかけないと崩れない。
<耐ブロッキング性>
現像用トナー5gを内径3cm、高さ6cmの円筒形の容器に入れ、40gの荷重をのせ、温度50℃、湿度40%の環境下に24時間放置した後、トナーを容器から取り出し、上から荷重をかけることで凝集の程度を確認した。
〇:200g未満の荷重で崩れる。
△:500g未満の荷重で崩れる。
×:凝集しており、500g以上の荷重をかけないと崩れない。
<定着試験>
定着機は熱ロール定着方式であり、定着機の加熱ローラは、上ローラーにヒーターを有し、離型層がPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)でできており、シリコーンオイルの塗布なしで評価した。付着量約0.7mg/cm2)の未定着のトナー像を担持した記録紙(紀州製紙製FCドリーム)を用意し、加熱ローラの表面温度を100℃から210℃まで5℃刻みで変化させ、定着ニップ部に搬送し、195mm/secの速度で排出されたときの定着状態を観察した。定着時に加熱ローラにトナーのオフセットあるいは用紙巻き付きが生じず、定着後の記録紙上のトナーが十分に記録紙に接着している温度領域を定着温度範囲△Tとして、以下のように判定した。
定着機は熱ロール定着方式であり、定着機の加熱ローラは、上ローラーにヒーターを有し、離型層がPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)でできており、シリコーンオイルの塗布なしで評価した。付着量約0.7mg/cm2)の未定着のトナー像を担持した記録紙(紀州製紙製FCドリーム)を用意し、加熱ローラの表面温度を100℃から210℃まで5℃刻みで変化させ、定着ニップ部に搬送し、195mm/secの速度で排出されたときの定着状態を観察した。定着時に加熱ローラにトナーのオフセットあるいは用紙巻き付きが生じず、定着後の記録紙上のトナーが十分に記録紙に接着している温度領域を定着温度範囲△Tとして、以下のように判定した。
〇 ΔT ≧ 50℃
△ 50℃ > ΔT ≧ 30℃
× ΔT < 30℃
△ 50℃ > ΔT ≧ 30℃
× ΔT < 30℃
表1に示したように、実施例1、2は、薄い水溶性樹脂被覆層の表面に薄く均一にシェル粒子を被覆しているので、高い耐ブロッキング性と低温定着性を実現することができた。
比較例1は、トナー母粒子表面を走査電子顕微鏡で観察したところ、シェル粒子の付着はわずかしか観察されなかった。これは水溶性樹脂被覆層成分としてモノマーを用いたため、コアの表面に水溶性樹脂被覆層が形成されず、そのためシェル粒子も付着しなかったと考えられる。シェルが形成されていないため、耐ブロッキング性は不十分であった。
比較例1は、トナー母粒子表面を走査電子顕微鏡で観察したところ、シェル粒子の付着はわずかしか観察されなかった。これは水溶性樹脂被覆層成分としてモノマーを用いたため、コアの表面に水溶性樹脂被覆層が形成されず、そのためシェル粒子も付着しなかったと考えられる。シェルが形成されていないため、耐ブロッキング性は不十分であった。
比較例2は、耐ブロッキング性は良好であるが定着性は不十分であった。この理由は、水溶性樹脂被覆層を微粒子で形成したことで水溶性樹脂被覆層が厚くなり、トナー全体に占める水溶性樹脂被覆層とシェル層の合計の比率が高くなったので、その結果低温定着性が損なわれた、と考えられる。水溶性樹脂被覆層の比率をさらに高めると、より一層低温定着性が得られ難くなると推測される。シェル層も同様に、比率を高めると低温定着性が得られ難くなると推測できる。
重量平均分子量(Mw)、ガラス転移温度(Tg)は下記のように測定し、その他の項目は上記と同様に測定した。
<重量平均分子量(Mw)>
重合体一次粒子分散液、シェル粒子分散液の乾燥品のTHF可溶成分を、以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
装置:東ソー社製GPC装置 HLC-8320、カラム:TOSOH TSKgel SuperHM-H(2本)、溶媒:THF、試料濃度:0.1重量%、検量線:標準ポリスチレン
重合体一次粒子分散液、シェル粒子分散液の乾燥品のTHF可溶成分を、以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
装置:東ソー社製GPC装置 HLC-8320、カラム:TOSOH TSKgel SuperHM-H(2本)、溶媒:THF、試料濃度:0.1重量%、検量線:標準ポリスチレン
<ガラス転移温度(Tg)>
セイコ-電子工業社製の示差熱分析装置(DSC220)を用いて、昇温速度10℃/分の条件で測定した。Tgは、DSC曲線のベースラインの延長線と吸熱カーブで最大傾斜を示す接線との交点から求めた。
セイコ-電子工業社製の示差熱分析装置(DSC220)を用いて、昇温速度10℃/分の条件で測定した。Tgは、DSC曲線のベースラインの延長線と吸熱カーブで最大傾斜を示す接線との交点から求めた。
[実施例3]
<重合体一次粒子分散液B3の調製>
モノマー類を以下のように変更した以外はB1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B3を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は258nmだった。重量平均分子量(Mw)は114000だった。Tgは36℃だった。
[モノマー類]
スチレン 67.8部
アクリル酸ブチル 32.2部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
<重合体一次粒子分散液B3の調製>
モノマー類を以下のように変更した以外はB1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B3を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は258nmだった。重量平均分子量(Mw)は114000だった。Tgは36℃だった。
[モノマー類]
スチレン 67.8部
アクリル酸ブチル 32.2部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
<コア粒子分散液C3の調製>
重合体一次粒子分散液をB1の代わりにB3を用い、ブラック着色剤分散液の代わりにEP-700(大日精化社製、PB15:3分散液)を7.6部(固形分)用いる以外はC1と同様の方法でコア粒子分散液C3を得た。
重合体一次粒子分散液をB1の代わりにB3を用い、ブラック着色剤分散液の代わりにEP-700(大日精化社製、PB15:3分散液)を7.6部(固形分)用いる以外はC1と同様の方法でコア粒子分散液C3を得た。
<トナー母粒子F5の製造>
攪拌装置、加熱冷却装置を備えた反応器にコア粒子分散液C3を70部(固形分)、脱塩水30部を仕込み、室温で攪拌しながら水溶性樹脂被覆層水溶液D1を0.15部(固形分)添加し、室温で15分撹拌した。その後、1N-NaOH水溶液7.5g/1L分散液体積の添加量で添加した後、15分撹拌を継続した。シェル粒子分散液E1を3部(固形分)滴下し、室温で15分撹拌した。その後、1N-HCl水溶液10g/1L分散液体積の添加量で滴下し、15分撹拌を継続した後、分散液を内温45℃まで昇温し、60分保持した後、30℃まで冷却した。マルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.5μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.964であった。
攪拌装置、加熱冷却装置を備えた反応器にコア粒子分散液C3を70部(固形分)、脱塩水30部を仕込み、室温で攪拌しながら水溶性樹脂被覆層水溶液D1を0.15部(固形分)添加し、室温で15分撹拌した。その後、1N-NaOH水溶液7.5g/1L分散液体積の添加量で添加した後、15分撹拌を継続した。シェル粒子分散液E1を3部(固形分)滴下し、室温で15分撹拌した。その後、1N-HCl水溶液10g/1L分散液体積の添加量で滴下し、15分撹拌を継続した後、分散液を内温45℃まで昇温し、60分保持した後、30℃まで冷却した。マルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.5μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.964であった。
得られた分散液を抜き出し、5種Cの濾紙を用いてアスピレーターにより吸引ろ過をした。濾紙上に残ったケーキを攪拌機(プロペラ翼)を備えたステンレス容器に移し、電気伝導度が1μS/cmの脱塩水を加え50rpmで攪拌する事により均一に分散させ、その後60分間攪拌した。
この工程を濾液の電気伝導度が2μS/cmになるまで繰り返した後、得られたケーキを40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥する事により、トナー母粒子F5を得た。
この工程を濾液の電気伝導度が2μS/cmになるまで繰り返した後、得られたケーキを40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥する事により、トナー母粒子F5を得た。
<現像用トナーG5の製造>
協立理工社製サンプルミルKR-3内に、トナー母粒子F5を100部投入し、続いて体積平均一次粒径0.1μmでPDMS処理されたシリカ微粒子0.8部、体積平均一次粒径0.12μmでPDMS処理されたシリカ微粒子0.8部を添加し計1.5分間撹拌、混合した。その後、体積平均一次粒径0.014μmでアルキルシラン処理されたチタニア微粒子0.3部、体積平均一次粒径0.015μmでPDMS処理されたシリカ微粒子0.4部、体積平均一次粒径0.01μmでPDMS/アミノシラン処理されたシリカ微粒子0.2部を添加し計1.5分間撹拌、混合した。その後、体積一次粒径0.2μmの樹脂ビーズ0.2部を1.5分間撹拌、混合し、篩別する事により現像用トナーG5を得た。
協立理工社製サンプルミルKR-3内に、トナー母粒子F5を100部投入し、続いて体積平均一次粒径0.1μmでPDMS処理されたシリカ微粒子0.8部、体積平均一次粒径0.12μmでPDMS処理されたシリカ微粒子0.8部を添加し計1.5分間撹拌、混合した。その後、体積平均一次粒径0.014μmでアルキルシラン処理されたチタニア微粒子0.3部、体積平均一次粒径0.015μmでPDMS処理されたシリカ微粒子0.4部、体積平均一次粒径0.01μmでPDMS/アミノシラン処理されたシリカ微粒子0.2部を添加し計1.5分間撹拌、混合した。その後、体積一次粒径0.2μmの樹脂ビーズ0.2部を1.5分間撹拌、混合し、篩別する事により現像用トナーG5を得た。
[実施例4]
<コア粒子分散液C4の調製>
EP-700を6.6部にする以外はC3と同様の方法でコア粒子分散液C4を得た。
<コア粒子分散液C4の調製>
EP-700を6.6部にする以外はC3と同様の方法でコア粒子分散液C4を得た。
<トナー母粒子F6の製造>
コア粒子分散液C3の代わりにC4を用い、水溶性樹脂被覆層水溶液D1の代わりにPAS-J-81(ニットーボーメディカル社製、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・アクリルアミド共重合体25%水溶液、カタログ値重量平均分子量(Mw)870,000)0.075部(固形分)を用い、シェル粒子分散液E1の代わりにスチレン・アクリル酸2-エチルヘキシル・2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸共重合体水分散液(2-アクリルアミド-2メチルプロパンスルホン酸2.7重量%含有、重合平均分子量(Mw):14,200、Tg:70℃、ナノトラックを用いて測定した中位径(D50):24nm、固形分濃度:20重量%)3.5部(固形分)を用いる以外はF5と同様の方法でトナー母粒子F6を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.4μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.969であった。
コア粒子分散液C3の代わりにC4を用い、水溶性樹脂被覆層水溶液D1の代わりにPAS-J-81(ニットーボーメディカル社製、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・アクリルアミド共重合体25%水溶液、カタログ値重量平均分子量(Mw)870,000)0.075部(固形分)を用い、シェル粒子分散液E1の代わりにスチレン・アクリル酸2-エチルヘキシル・2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸共重合体水分散液(2-アクリルアミド-2メチルプロパンスルホン酸2.7重量%含有、重合平均分子量(Mw):14,200、Tg:70℃、ナノトラックを用いて測定した中位径(D50):24nm、固形分濃度:20重量%)3.5部(固形分)を用いる以外はF5と同様の方法でトナー母粒子F6を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.4μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.969であった。
<現像用トナーG6の製造>
トナー母粒子F5の代わりにF6を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG6を得た。
トナー母粒子F5の代わりにF6を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG6を得た。
[実施例5]
<ワックス分散液A2の調製>
エステルワックス ニッサンエレクトールWE-10(日油社製、カタログ値融点69℃、0.1%重量減少時間19分)29.8部、デカグリセリンデカベヘネート(酸価3.2mgKOH/g、水酸基価27mgKOH/g)0.24部、20%DBS水溶液2.75部、脱塩水67.25部を90℃に加熱して20分間攪拌した。次いで、100℃加熱下で、高圧乳化機を用いて30MPaの加圧条件で循環乳化を開始し、ナノトラックで粒子径を測定し中位径(D50)が245nm以下になるまで分散してワックス分散液A2を作製した。最終粒径(D50)は、232nmであった。
<ワックス分散液A2の調製>
エステルワックス ニッサンエレクトールWE-10(日油社製、カタログ値融点69℃、0.1%重量減少時間19分)29.8部、デカグリセリンデカベヘネート(酸価3.2mgKOH/g、水酸基価27mgKOH/g)0.24部、20%DBS水溶液2.75部、脱塩水67.25部を90℃に加熱して20分間攪拌した。次いで、100℃加熱下で、高圧乳化機を用いて30MPaの加圧条件で循環乳化を開始し、ナノトラックで粒子径を測定し中位径(D50)が245nm以下になるまで分散してワックス分散液A2を作製した。最終粒径(D50)は、232nmであった。
<重合体一次粒子分散液B4の調製>
ワックス分散液A1を41.6部のA2に、モノマー類を以下のように変更した以外はB1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B4を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は210nmだった。重量平均分子量(Mw)は264000だった。Tgは38℃だった。
[モノマー類]
スチレン 69.1部
アクリル酸ブチル 30.9部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
ワックス分散液A1を41.6部のA2に、モノマー類を以下のように変更した以外はB1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B4を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は210nmだった。重量平均分子量(Mw)は264000だった。Tgは38℃だった。
[モノマー類]
スチレン 69.1部
アクリル酸ブチル 30.9部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
<重合体一次粒子分散液B5の調製>
モノマー類を以下のように変更した以外はB1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B5を得た。重量平均分子量(Mw)は92000だった。Tgは48℃だった。
[モノマー類]
スチレン 76.8部
アクリル酸ブチル 23.2部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
モノマー類を以下のように変更した以外はB1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B5を得た。重量平均分子量(Mw)は92000だった。Tgは48℃だった。
[モノマー類]
スチレン 76.8部
アクリル酸ブチル 23.2部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
<コア粒子分散液C5の調製>
攪拌装置、加熱冷却装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた混合器に重合体一次粒子分散液B4を97部(固形分)仕込み、更にEP-700 6.6部を5分かけて添加して均一に混合した後、0.5%硫酸アルミニウム水溶液0.31部(固形分)を15分かけて添加した。更に170分かけて内温44℃まで昇温した。ここでマルチサイザーを用いて体積中位粒径(Dv50)を測定したところ、6.4μmであった。その後、重合体一次粒子分散液B5を3部(固形分)、3分かけて添加した後、30分撹拌を継続した。その後、20%DBS水溶液4.1部(固形分)を添加してから、50分かけて84℃まで昇温し、60分保持し、その後30℃まで冷却した。その後、C3と同様の方法で、濾過、洗浄、分散を行い、コア粒子分散液C5を得た。
攪拌装置、加熱冷却装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた混合器に重合体一次粒子分散液B4を97部(固形分)仕込み、更にEP-700 6.6部を5分かけて添加して均一に混合した後、0.5%硫酸アルミニウム水溶液0.31部(固形分)を15分かけて添加した。更に170分かけて内温44℃まで昇温した。ここでマルチサイザーを用いて体積中位粒径(Dv50)を測定したところ、6.4μmであった。その後、重合体一次粒子分散液B5を3部(固形分)、3分かけて添加した後、30分撹拌を継続した。その後、20%DBS水溶液4.1部(固形分)を添加してから、50分かけて84℃まで昇温し、60分保持し、その後30℃まで冷却した。その後、C3と同様の方法で、濾過、洗浄、分散を行い、コア粒子分散液C5を得た。
<シェル粒子分散液E2の調製>
モノマー類1を以下のように変更した以外はE1と同様の方法でシェル粒子分散液E2を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は58nmであった。重量平均分子量(Mw)は57000だった。Tgは75℃だった。
モノマー類1を以下のように変更した以外はE1と同様の方法でシェル粒子分散液E2を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は58nmであった。重量平均分子量(Mw)は57000だった。Tgは75℃だった。
[モノマー類1]
スチレン 88.0部
アクリル酸ブチル 12.0部
1-ドデカンチオール 0.5部
スチレン 88.0部
アクリル酸ブチル 12.0部
1-ドデカンチオール 0.5部
<トナー母粒子F7の製造>
コア粒子分散液C3の代わりにC5を用い、シェル粒子分散液E1の代わりにE2を用いた以外はF5と同様の方法でトナー母粒子F7を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は6.8μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.970であった。
コア粒子分散液C3の代わりにC5を用い、シェル粒子分散液E1の代わりにE2を用いた以外はF5と同様の方法でトナー母粒子F7を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は6.8μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.970であった。
<現像用トナーG7の製造>
トナー母粒子F5の代わりにF7を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG7を得た。
トナー母粒子F5の代わりにF7を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG7を得た。
[実施例6]
<重合体一次粒子分散液B6の調製>
モノマー類を以下のように変更した以外はB4と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B6を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は205nmだった。重量平均分子量(Mw)は269000だった。Tgは36℃だった。
[モノマー類]
スチレン 68.2部
アクリル酸ブチル 31.8部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.8部
<重合体一次粒子分散液B6の調製>
モノマー類を以下のように変更した以外はB4と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B6を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は205nmだった。重量平均分子量(Mw)は269000だった。Tgは36℃だった。
[モノマー類]
スチレン 68.2部
アクリル酸ブチル 31.8部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.8部
<コア粒子分散液C6の調製>
重合体一次粒子分散液B4の代わりにB6を83部(固形分)用い、重合体一次粒子分散液B5の代わりにB3を17部(固形分)用いる以外はC5と同様にして、コア粒子分散液C6を得た。
重合体一次粒子分散液B4の代わりにB6を83部(固形分)用い、重合体一次粒子分散液B5の代わりにB3を17部(固形分)用いる以外はC5と同様にして、コア粒子分散液C6を得た。
<トナー母粒子F8の製造>
コア粒子分散液C4の代わりにC6を用い、スチレン・アクリル酸2-エチルヘキシル・2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸共重合体水分散液を3.0部(固形分)にする以外はF6と同様の方法でトナー母粒子F8を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.3μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.968であった。
コア粒子分散液C4の代わりにC6を用い、スチレン・アクリル酸2-エチルヘキシル・2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸共重合体水分散液を3.0部(固形分)にする以外はF6と同様の方法でトナー母粒子F8を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.3μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.968であった。
<現像用トナーG8の製造>
トナー母粒子F5の代わりにF8を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG8を得た。
トナー母粒子F5の代わりにF8を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG8を得た。
[実施例7]
<コア粒子分散液C7の調製>
重合体一次粒子分散液B6を90部(固形分)に、重合体一次粒子分散液B3を10部(固形分)にする以外はC6と同様にして、コア粒子分散液C7を得た。
<コア粒子分散液C7の調製>
重合体一次粒子分散液B6を90部(固形分)に、重合体一次粒子分散液B3を10部(固形分)にする以外はC6と同様にして、コア粒子分散液C7を得た。
<トナー母粒子F9の製造>
コア粒子分散液C4の代わりにC7を用いた以外はF6と同様の方法でトナー母粒子F9を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は6.9μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.966であった。
コア粒子分散液C4の代わりにC7を用いた以外はF6と同様の方法でトナー母粒子F9を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は6.9μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.966であった。
<現像用トナーG9の製造>
トナー母粒子F5の代わりにF9を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG9を得た。
トナー母粒子F5の代わりにF9を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG9を得た。
[実施例8]
<重合体一次粒子分散液B7の調製>
モノマー類を以下のように変更した以外はB4と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B7を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は203nmだった。重量平均分子量(Mw)は403000だった。Tgは37℃だった。
[モノマー類]
スチレン 69.1部
アクリル酸ブチル 30.9部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.5部
<重合体一次粒子分散液B7の調製>
モノマー類を以下のように変更した以外はB4と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B7を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は203nmだった。重量平均分子量(Mw)は403000だった。Tgは37℃だった。
[モノマー類]
スチレン 69.1部
アクリル酸ブチル 30.9部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.5部
<ワックス分散液A3の調製>
ニッサンエレクトールWE-10の代わりにニッサンエレクトールWEP-5(日油社製、カタログ値融点82℃、0.1%重量減少時間55分)を用いる以外はA2と同様にして、ワックス分散液A3を作製した。最終粒径(D50)は、238nmであった。
ニッサンエレクトールWE-10の代わりにニッサンエレクトールWEP-5(日油社製、カタログ値融点82℃、0.1%重量減少時間55分)を用いる以外はA2と同様にして、ワックス分散液A3を作製した。最終粒径(D50)は、238nmであった。
<重合体一次粒子分散液B8の調製>
ワックス分散液A2をA3に、モノマー類を以下のように変更した以外はB4と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B8を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は205nmだった。重量平均分子量(Mw)は304000だった。Tgは38℃だった。
[モノマー類]
スチレン 65.5部
アクリル酸ブチル 34.5部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
ワックス分散液A2をA3に、モノマー類を以下のように変更した以外はB4と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B8を得た。ナノトラックを用いて測定した中位径(D50)は205nmだった。重量平均分子量(Mw)は304000だった。Tgは38℃だった。
[モノマー類]
スチレン 65.5部
アクリル酸ブチル 34.5部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
<コア粒子分散液C8の調製>
重合体一次粒子分散液B4の代わりにB7を85部(固形分)を用い、重合体一次粒子分散液B5の代わりにB8を15部(固形分)を用いる以外はC5と同様にして、コア粒子分散液C8を得た。
重合体一次粒子分散液B4の代わりにB7を85部(固形分)を用い、重合体一次粒子分散液B5の代わりにB8を15部(固形分)を用いる以外はC5と同様にして、コア粒子分散液C8を得た。
<トナー母粒子F10の製造>
コア粒子分散液C4の代わりにC8を用いた以外はF6と同様の方法でトナー母粒子F10を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.7μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.973であった。
コア粒子分散液C4の代わりにC8を用いた以外はF6と同様の方法でトナー母粒子F10を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.7μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.973であった。
<現像用トナーG10の製造>
トナー母粒子F5の代わりにF10を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG10を得た。
トナー母粒子F5の代わりにF10を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG10を得た。
[実施例9]
<マゼンタ着色剤分散液の調製>
カーボンブラックの代わりにピグメントレッド122を用いた以外はブラック着色剤分散液と同様にして、マゼンタ着色剤分散液を得た。
<マゼンタ着色剤分散液の調製>
カーボンブラックの代わりにピグメントレッド122を用いた以外はブラック着色剤分散液と同様にして、マゼンタ着色剤分散液を得た。
<コア粒子分散液C9の調製>
EP-700の代わりにマゼンタ着色剤分散液を12.1部用いる以外はC8と同様にして、コア粒子分散液C9を得た。
EP-700の代わりにマゼンタ着色剤分散液を12.1部用いる以外はC8と同様にして、コア粒子分散液C9を得た。
<トナー母粒子F11の製造>
コア粒子分散液C4の代わりにC9を用いた以外はF6と同様の方法でトナー母粒子F11を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.0μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.969であった。
コア粒子分散液C4の代わりにC9を用いた以外はF6と同様の方法でトナー母粒子F11を得た。洗浄前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.0μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.969であった。
<現像用トナーG11の製造>
協立理工社製サンプルミルKR-3内に、トナー母粒子F11を100部投入し、続いて体積平均一次粒径0.1μmでPDMS処理されたシリカ微粒子1.8部、体積平均一次粒径0.06μmでPDMS処理されたシリカ微粒子0.3部を添加し計1.5分間撹拌、混合した。その後、体積平均一次粒径0.014μmでアルキルシラン処理されたチタニア微粒子0.6部、体積平均一次粒径0.015μmでPDMS処理されたシリカ微粒子0.6部、体積平均一次粒径0.01μmでPDMS/アミノシラン処理されたシリカ微粒子0.1部を添加し計1.5分間撹拌、混合した。その後、体積一次粒径0.2μmの樹脂ビーズ0.2部を1.5分間撹拌、混合し、篩別する事により現像用トナーG11を得た。
協立理工社製サンプルミルKR-3内に、トナー母粒子F11を100部投入し、続いて体積平均一次粒径0.1μmでPDMS処理されたシリカ微粒子1.8部、体積平均一次粒径0.06μmでPDMS処理されたシリカ微粒子0.3部を添加し計1.5分間撹拌、混合した。その後、体積平均一次粒径0.014μmでアルキルシラン処理されたチタニア微粒子0.6部、体積平均一次粒径0.015μmでPDMS処理されたシリカ微粒子0.6部、体積平均一次粒径0.01μmでPDMS/アミノシラン処理されたシリカ微粒子0.1部を添加し計1.5分間撹拌、混合した。その後、体積一次粒径0.2μmの樹脂ビーズ0.2部を1.5分間撹拌、混合し、篩別する事により現像用トナーG11を得た。
[比較例3]
<トナー母粒子F12の製造>
重合体一次粒子分散液をB3の代わりにB5を用いる以外はC3と同様にして凝集を行い、その後水溶性樹脂被覆層形成とシェル層形成を行わずにF5と同様に濾過、洗浄、乾燥を行うことによりトナー母粒子F12を得た。濾過前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は6.8μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.972であった。
<トナー母粒子F12の製造>
重合体一次粒子分散液をB3の代わりにB5を用いる以外はC3と同様にして凝集を行い、その後水溶性樹脂被覆層形成とシェル層形成を行わずにF5と同様に濾過、洗浄、乾燥を行うことによりトナー母粒子F12を得た。濾過前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は6.8μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.972であった。
<現像用トナーG12の製造>
トナー母粒子F5の代わりにF12を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG12を得た。
トナー母粒子F5の代わりにF12を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG12を得た。
[比較例4]
<ワックス分散液A4の調製>
ニッサンエレクトールWE-10の代わりにHiMic-1090(日本精蝋社製:カタログ値融点89℃)29.7部、デカグリセリンデカベヘネートを0.3部に変更する以外はA2と同様にして、ワックス分散液A4を作製した。
<ワックス分散液A4の調製>
ニッサンエレクトールWE-10の代わりにHiMic-1090(日本精蝋社製:カタログ値融点89℃)29.7部、デカグリセリンデカベヘネートを0.3部に変更する以外はA2と同様にして、ワックス分散液A4を作製した。
<重合体一次粒子分散液B9の調製>
ワックス分散液A1を35.0部のワックス分散液A4に、モノマー類を以下のように変更した以外はB3と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B9を得た。重量平均分子量(Mw)は81000だった。
[モノマー類]
スチレン 75.9部
アクリル酸ブチル 24.1部
アクリル酸 1.2部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
ワックス分散液A1を35.0部のワックス分散液A4に、モノマー類を以下のように変更した以外はB3と同様の方法で、重合体一次粒子分散液B9を得た。重量平均分子量(Mw)は81000だった。
[モノマー類]
スチレン 75.9部
アクリル酸ブチル 24.1部
アクリル酸 1.2部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
<トナー母粒子F13の製造>
重合体一次粒子分散液B4の代わりにB9を80部(固形分)用い、重合体一次粒子分散液B5を20部(固形分)用いる以外はC5と同様にして凝集を行い、その後水溶性樹脂被覆層形成とシェル層形成を行わずにF5と同様に濾過、洗浄、乾燥を行うことによりトナー母粒子F13を得た。濾過前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.3μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.963であった。
重合体一次粒子分散液B4の代わりにB9を80部(固形分)用い、重合体一次粒子分散液B5を20部(固形分)用いる以外はC5と同様にして凝集を行い、その後水溶性樹脂被覆層形成とシェル層形成を行わずにF5と同様に濾過、洗浄、乾燥を行うことによりトナー母粒子F13を得た。濾過前にマルチサイザーIIIを用いて測定した体積中位粒径(Dv50)は7.3μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.963であった。
<現像用トナーG13の製造>
トナー母粒子F5の代わりにF13を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG13を得た。
トナー母粒子F5の代わりにF13を用いた以外はG5と同様にして、現像用トナーG13を得た。
実施例3~9、及び比較例3~4で得られた現像用トナーを用いて、以下の方法で評価した。結果を表2に示す。
[定着試験]
未定着のトナー像を担持した記録紙((株)沖データ社製エクセレントホワイト)を用意し、熱ロール定着方式の2種類の定着機を用い、以下のように試験した。
未定着のトナー像を担持した記録紙((株)沖データ社製エクセレントホワイト)を用意し、熱ロール定着方式の2種類の定着機を用い、以下のように試験した。
定着機A
ローラー直径27mm、ニップ幅9mm、定着速度229mm/secであり、上ローラーにヒーターを有し、ローラー表面がPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)で構成されており、シリコーンオイルは塗布されていない。
定着機B
ローラー直径34mm、ニップ幅7mm、定着速度195mm/secであり、上ローラーにヒーターを有し、ローラー表面がPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)で構成されており、シリコーンオイルは塗布されていない。
ローラー直径27mm、ニップ幅9mm、定着速度229mm/secであり、上ローラーにヒーターを有し、ローラー表面がPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)で構成されており、シリコーンオイルは塗布されていない。
定着機B
ローラー直径34mm、ニップ幅7mm、定着速度195mm/secであり、上ローラーにヒーターを有し、ローラー表面がPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)で構成されており、シリコーンオイルは塗布されていない。
<テープ剥離による低温定着性試験>
ローラーの表面温度を170℃から5℃刻みで降温し、付着量約0.4mg/cm2の未定着のトナー像を担持した記録紙を定着ニップ部に搬送し、定着画像を得た。定着画像にメンディングテープを貼り、その上を2kgの錘を通過させテープと定着画像を密着させた。メンディングテープを剥離し、定着画像がテープに移行する程度を目視で判定した。
定着機A、B
◎:140℃以下で定着する
〇:145℃で定着する
△:150℃で定着する
×:155℃以上でないと定着しない
ローラーの表面温度を170℃から5℃刻みで降温し、付着量約0.4mg/cm2の未定着のトナー像を担持した記録紙を定着ニップ部に搬送し、定着画像を得た。定着画像にメンディングテープを貼り、その上を2kgの錘を通過させテープと定着画像を密着させた。メンディングテープを剥離し、定着画像がテープに移行する程度を目視で判定した。
定着機A、B
◎:140℃以下で定着する
〇:145℃で定着する
△:150℃で定着する
×:155℃以上でないと定着しない
<折り曲げによる低温定着性試験>
ローラーの表面温度を170℃から5℃刻みで降温し、付着量約1.0mg/cm2の未定着のトナー像を担持した記録紙を定着ニップ部に搬送し、定着画像を得た。定着画像を内側にして2つに折り曲げ、折り目の上に2kgの錘を通過させた。定着画像を広げ、折り曲げた部分のトナーの剥離の程度を目視で判定した。
定着機A
◎:140℃以下で定着する
〇:145℃で定着する
△:150℃で定着する
×:155℃以上でないと定着しない
定着機B
◎:135℃以下で定着する
〇:140℃で定着する
△:145℃で定着する
×:150℃以上でないと定着しない
ローラーの表面温度を170℃から5℃刻みで降温し、付着量約1.0mg/cm2の未定着のトナー像を担持した記録紙を定着ニップ部に搬送し、定着画像を得た。定着画像を内側にして2つに折り曲げ、折り目の上に2kgの錘を通過させた。定着画像を広げ、折り曲げた部分のトナーの剥離の程度を目視で判定した。
定着機A
◎:140℃以下で定着する
〇:145℃で定着する
△:150℃で定着する
×:155℃以上でないと定着しない
定着機B
◎:135℃以下で定着する
〇:140℃で定着する
△:145℃で定着する
×:150℃以上でないと定着しない
<耐ホットオフセット性試験>
ローラーの表面温度を175℃から5℃刻みで昇温し、未定着のトナー像を担持した記録紙を定着ニップ部に搬送し、排出されたときの状態を観察した。
定着機A
◎:195℃でオフセットしない
○:195℃でオフセットする
△:190℃でオフセットする
×:185℃以下でオフセットする
定着機B
◎:210℃でオフセットしない
〇:200~210℃でオフセットする
△:180~195℃でオフセットする
×:175℃以下でオフセットする
ローラーの表面温度を175℃から5℃刻みで昇温し、未定着のトナー像を担持した記録紙を定着ニップ部に搬送し、排出されたときの状態を観察した。
定着機A
◎:195℃でオフセットしない
○:195℃でオフセットする
△:190℃でオフセットする
×:185℃以下でオフセットする
定着機B
◎:210℃でオフセットしない
〇:200~210℃でオフセットする
△:180~195℃でオフセットする
×:175℃以下でオフセットする
[耐ブロッキング性]
現像用トナー10gを内径3cm、高さ6cmの円筒形の容器に入れ、20gの荷重をのせ、温度50℃、湿度55%の環境下に48時間放置した後、トナーを容器から取り出し、上から荷重をかけることで凝集の程度を確認した。
◎:100g未満の荷重で崩れる
〇:100g以上200g未満の荷重で崩れる
△:200g以上300g未満の荷重で崩れる
×:300g以上の荷重をかけないと崩れない
現像用トナー10gを内径3cm、高さ6cmの円筒形の容器に入れ、20gの荷重をのせ、温度50℃、湿度55%の環境下に48時間放置した後、トナーを容器から取り出し、上から荷重をかけることで凝集の程度を確認した。
◎:100g未満の荷重で崩れる
〇:100g以上200g未満の荷重で崩れる
△:200g以上300g未満の荷重で崩れる
×:300g以上の荷重をかけないと崩れない
[帯電性]
キャリアとして関東電化工業(株)製FMU65を使用し、現像用トナーとキャリアとの重量比1:24の混合物10gをガラス製サンプル瓶に入れ、タイテック社製NR-1にて振盪した後、そのうち0.1gを用いて東芝ケミカル(株)製ブローオフ帯電量測定装置を用い、吸引ブローオフ法にて帯電量を測定した。
ブロー条件:0.05kgf/cm2×3秒
吸引圧力 :350~400mmH2O
スクリーン:400メッシュ
振盪時間1分、5分、30分の3回測定し、帯電量をQとして、以下のように判定した。
〇:3回ともQ≦-18(μC/g)
△:3回ともQ≦-13(μC/g)であり、
3回のうち少なくとも1回が18<Q≦-13(μC/g)である
×:3回のうち少なくとも1回が13<Q(μC/g)
キャリアとして関東電化工業(株)製FMU65を使用し、現像用トナーとキャリアとの重量比1:24の混合物10gをガラス製サンプル瓶に入れ、タイテック社製NR-1にて振盪した後、そのうち0.1gを用いて東芝ケミカル(株)製ブローオフ帯電量測定装置を用い、吸引ブローオフ法にて帯電量を測定した。
ブロー条件:0.05kgf/cm2×3秒
吸引圧力 :350~400mmH2O
スクリーン:400メッシュ
振盪時間1分、5分、30分の3回測定し、帯電量をQとして、以下のように判定した。
〇:3回ともQ≦-18(μC/g)
△:3回ともQ≦-13(μC/g)であり、
3回のうち少なくとも1回が18<Q≦-13(μC/g)である
×:3回のうち少なくとも1回が13<Q(μC/g)
[超微粒子(ultrafine particle)発生量]
縦4cm横20cm、付着量約1.0mg/cm2の未定着のトナー像を担持した記録紙((株)沖データ社製エクセレントホワイト)を用意し、定着機Aを用い、定着速度229mm/sec、定着温度170℃で定着させた。その時に排気からもれる超微粒子量を、TSI Incorporated製P-TracウルトラパーティクルカウンターModel8525を用いて粒径0.02~1.0μmの粒子の個数を計測した。トナー像を担持していない白紙も同様に計測した。未定着トナー通過時の検出個数から白紙通過時の検出個数を引いた値を超微粒子発生量として、以下のように判定した。
◎:5万未満
○:5万以上10万以下
△:10万以上20万以下
×:20万以上
縦4cm横20cm、付着量約1.0mg/cm2の未定着のトナー像を担持した記録紙((株)沖データ社製エクセレントホワイト)を用意し、定着機Aを用い、定着速度229mm/sec、定着温度170℃で定着させた。その時に排気からもれる超微粒子量を、TSI Incorporated製P-TracウルトラパーティクルカウンターModel8525を用いて粒径0.02~1.0μmの粒子の個数を計測した。トナー像を担持していない白紙も同様に計測した。未定着トナー通過時の検出個数から白紙通過時の検出個数を引いた値を超微粒子発生量として、以下のように判定した。
◎:5万未満
○:5万以上10万以下
△:10万以上20万以下
×:20万以上
[BET比表面積]
トナー母粒子と現像用トナーのBET比表面積を、マウンテック社製 Macsorb model-1208を使用して1点法にて測定した。
測定サンプル量:約0.5g
測定ガス:窒素30%・ヘリウム70%混合ガス
流量:25mL/min
トナー母粒子と現像用トナーのBET比表面積を、マウンテック社製 Macsorb model-1208を使用して1点法にて測定した。
測定サンプル量:約0.5g
測定ガス:窒素30%・ヘリウム70%混合ガス
流量:25mL/min
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は2013年8月29日出願の日本特許出願(特願2013-178429)、2014年3月13日出願の日本特許出願(特願2014-050705)、及び2014年3月24日出願の日本特許出願(特願2014-060709)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Claims (8)
- 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー母粒子及び外添剤を有する静電荷像現像用トナーであって、
前記トナー母粒子がコア粒子とシェル層を有するコアシェル構造であり、
前記トナー母粒子は、前記コア粒子の表面上に水溶性樹脂からなる樹脂被覆層を有し、且つ前記樹脂被覆層上に前記シェル層を有し、
前記シェル層は樹脂を主成分とする粒子からなり、
前記コア粒子を構成する重合体一次粒子のガラス転移温度をTg1、前記シェル層を構成する粒子のガラス転移温度をTg2とした場合、以下の関係を満たす静電荷像現像用トナー。
25℃≦Tg1≦45℃
55℃≦Tg2
Tg2-Tg1≧20 - 前記シェル層を構成する粒子がスルホン酸基を有する樹脂を含有する請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記コア粒子が重合法により得られる請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記コア粒子と前記樹脂被覆層の帯電性が逆の関係にあり、且つ前記樹脂被覆層と前記シェル層の帯電性が逆の関係にある請求項1乃至3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記コア粒子がカプセル構造を有する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- カプセル構造を有するコア粒子のコア層に含有されるワックスが、熱重量測定装置を用い、200℃における重量減少が0.1%に到達する時間が15分以上であるワックスであり、且つ、カプセル構造を有するコア粒子のシェル層に含有されるワックスが、融点が70℃以上であるワックスである請求項1乃至5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記コア粒子の分散液に、前記水溶性樹脂を含む水溶液を混合して水溶性樹脂をコア粒子の表面に付着させた後、更に前記シェル層を構成する粒子の分散液を混合して前記シェル層を構成する粒子を付着させる工程を経てトナー母粒子を得る請求項1乃至6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記コア粒子の分散液に、コア粒子と逆の帯電性を有する水溶性樹脂を含む水溶液を混合して水溶性樹脂をコア粒子の表面に付着させた後、更に前記水溶性樹脂と逆の帯電性を有するシェル層を構成する粒子の分散液を混合して前記シェル層を構成する粒子を付着させる工程を経てトナー母粒子を得る請求項1乃至6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
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