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JP2023072405A - トナー及びトナーの製造方法 - Google Patents

トナー及びトナーの製造方法 Download PDF

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JP2023072405A JP2021184947A JP2021184947A JP2023072405A JP 2023072405 A JP2023072405 A JP 2023072405A JP 2021184947 A JP2021184947 A JP 2021184947A JP 2021184947 A JP2021184947 A JP 2021184947A JP 2023072405 A JP2023072405 A JP 2023072405A
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Koichiro Ochi
雅之 浜
Masayuki Hama
由香 軍司
Yuka Gunji
隼人 井田
Hayato Ida
薫 吉田
Kaoru Yoshida
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Abstract

【課題】高い画像濃度を維持しながら、優れた画像濃度安定性を実現するトナー。【解決手段】有機顔料及び結着樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、トナーをクロロホルムに溶解させる特定の手順で取り出された固形分を試料として用いた60℃における固体NMR測定において、1.5ppm~2.5ppmに観測されるピークの横緩和時間T2が、0.08ms以上0.13ms以下であることを特徴とするトナー。【選択図】なし

Description

本開示は、電子写真方式の画像形成方法において使用するトナー及びトナーの製造方法に関する。
近年、電子写真方式のフルカラー複写機が広く普及し、高速、高画質、高い生産性と同時に、低コスト化が要求されている。そのような高画質化を達成するため、顔料を微細にトナー中に分散させることで印字物の画像濃度が高くなることが知られている(特許文献1)。
また、低コスト化を実現するために安価な充填剤を使用してトナー原材料の使用量を低減するという技術が知られている(特許文献2)。さらに、顔料の分散性を向上させるため、顔料に分散剤を配合する技術が知られている(特許文献3)。
特開2005-099422号公報 特開2016-114828号公報 特開2012-067285号公報
しかしながら、上記文献に記載のトナーは、画像濃度の安定性の観点で改善の余地があることがわかった。本開示は、高い画像濃度を維持しながら、優れた画像濃度安定性を実現するトナー及びトナーの製造方法を提供する。
本開示は、有機顔料及び結着樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
以下の(手順1)で取り出された固形分を試料として用いた60℃における固体NMR測定において、
1.5ppm~2.5ppmに観測されるピークの横緩和時間T2が、0.08ms以上0.13ms以下であるトナーに関する。
(手順1)
イオン交換水100mLにスクロース160gを加え、湯せんをしながら溶解させ、ショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブに該ショ糖濃厚液を31gと、界面活性剤を6mL入れ分散液を作製する。この分散液にトナー2.0gを添加し、スパチュラでトナーのかたまりをほぐす。次に、遠心分離用チューブを振とう機にて振とうする。振とう後、溶液を遠心分離機にて3500rpm、30分、回転半径3cmの条件で沈殿物を取り除く。浮いた固形分を、減圧濾過器で濾過した後、乾燥機で1時間以上乾燥し、得られた固形分1gを20mLのクロロホルムに溶解させ、15000rpm、回転半径3cmで180分間遠心分離し、上澄み液を捨てる。さらにクロロホルム20mLを加え、同様の操作を2回繰り返し、沈殿した固形分を乾燥機で5時間以上乾燥させ、該試料を得る。
本開示により、高い画像濃度を維持しながら、優れた画像濃度安定性を実現するトナーを提供できる。
本開示において、数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
本開示は、有機顔料及び結着樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
以下の(手順1)で取り出された固形分を試料として用いた60℃における固体NMR測定において、
1.5ppm~2.5ppmに観測されるピークの横緩和時間T2が、0.08ms以上0.13ms以下であるトナーに関する。
(手順1)
イオン交換水100mLにスクロース160gを加え、湯せんをしながら溶解させ、ショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブに該ショ糖濃厚液を31gと、界面活性剤を6mL入れ分散液を作製する。この分散液にトナー2.0gを添加し、スパチュラでトナーのかたまりをほぐす。次に、遠心分離用チューブを振とう機にて振とうする。振とう後、溶液を遠心分離機にて3500rpm、30分、回転半径3cmの条件で沈殿物を取り除く。浮いた固形分を、減圧濾過器で濾過した後、乾燥機で1時間以上乾燥し、得られた固形分1gを20mLのクロロホルムに溶解させ、15000rpm、回転半径3cmで180分間遠心分離し、上澄み液を捨てる。さらにクロロホルム20mLを加え、同様の操作を2回繰り返し、沈殿した固形分を乾燥機で5時間以上乾燥させ、該試料を得る。
上記トナーにより画像濃度と画像の安定性が両立できる理由として、以下のようなことが考えられる。
トナーの定着後の画像層内部において着色剤が微細に分散されていれば、可視光の吸収が効率的に起きるため、高い画像濃度の画像が得られることが分かっている。一方で、着色剤が微細になればなるほど、着色剤の凝集力が高くなるため、トナー内部やトナー表面で着色剤が凝集して偏在する着色剤凝集部が生じやすくなる。この着色剤凝集部がトナー粒子表面に露出していると、現像剤中のキャリアとの摩擦帯電によってトナー粒子が正帯電しやすい。その結果、トナー粒子の帯電性が損なわれ、印刷枚数を増やすことによって画像濃度の低下が生じる。
しかしながら、本発明者らは、上記トナーであれば、高い画像濃度を実現しながら画像濃度安定性にも優れることを見出した。その理由としては、以下の様に考えている。
上記(手順1)により、トナーに含まれる有機顔料や、有機顔料に結合することでクロロホルムに溶解しなくなった樹脂成分が試料として取り出される。そして、60℃における固体NMR測定において1.5~2.5ppmに観測されるピークは、樹脂のアルキル基に帰属される水素原子の運動性を反映している。したがって、上記T2を満たすトナーに含まれる有機顔料にはゲルのような高分子量の樹脂が結合していると考えられる。
これにより、有機顔料がキャリアと接触して帯電しにくくなり、代わりに結合された高分子量樹脂がキャリアと接触して帯電する。そうすると、トナー粒子の帯電性を損なう部分が減少するため、印刷枚数を増やしてもトナーの帯電量は維持され、画像濃度の低下が生じにくくなる。特に、上記横緩和時間T2が0.08ms以上0.13ms以下となるような分子運動性を持つ高分子量樹脂が顔料表面に結合していることで、この作用が特異的に発現し、上記のような効果を奏するものと考えている。
また、上記T2を満たすトナーは、有機顔料の表面に高分子の樹脂が結合した状態であるため、トナー製造中に顔料の二次凝集体などが形成されにくい。ゆえに、トナー中で有機顔料が微細に分散し、高い画像濃度が実現できる。
以下、トナーの各構成成分について記載する。
<有機顔料>
トナー粒子は、有機顔料を含有する。有機顔料は、マゼンタ顔料、シアン顔料及びイエロー顔料からなる群から選択される少なくとも一を含むことが好ましい。また、樹脂が顔料の表面に結合しやすくする反応点を有するという点から、不飽和結合(好ましくは共役二重結合)を有する有機顔料が好ましい。具体的には、以下のものが挙げられる。
シアン顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー2、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1~5個置換した銅フタロシアニン顔料。発色性の観点から、C.I.ピグメントブルー15:3が好ましい。
マゼンタトナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。発色性の観点から、C.I.ピグメントレッド122が好ましい。
イエロー顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。発色性の観点から、C.I.ピグメントイエロー180が好ましい。
有機顔料は、より好ましくはC.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントレッド122及びC.I.ピグメントイエロー180からなる群から選択される少なくとも一である。
有機顔料は、以下の手順1でトナー粒子から取り出すことができる。
(手順1)
イオン交換水100mLにスクロース160gを加え、湯せんをしながら溶解させ、ショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブに該ショ糖濃厚液を31gと、界面活性剤を6mL入れ分散液を作製する。この分散液にトナー2.0gを添加し、スパチュラでトナーのかたまりをほぐす。次に、遠心分離用チューブを振とう機にて振とうする。振とう後、溶液を遠心分離機にて3500rpm、30分、回転半径3cmの条件で沈殿物を取り除く。浮いた固形分を、減圧濾過器で濾過した後、乾燥機で1時間以上乾燥し、得られた固形分1gを20mLのクロロホルムに溶解させ、15000rpm、回転半径3cmで180分間遠心分離し、上澄み液を捨てる。さらにクロロホルム20mLを加え、同様の操作を2回繰り返し、沈殿した固形分を乾燥機で5時間以上乾燥させ、試料を得る。
界面活性剤としては、コンタミノンN(和光純薬工業社製)が挙げられる。コンタミノンNは、非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、および有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液である。
振とう機は、ヤヨイ株式会社製YS-LDを用い、200rpm、1分の条件で振とうする。
遠心分離機は、フロントラボFLD2012(アズワン株式会社製)を用いる。
ここで取り出した有機顔料には高分子樹脂が結合している。上記の手順1で得た固形分を試料として用いた60℃における固体NMR測定において、1.5ppm~2.5ppmに観測されるピークの横緩和時間T2が0.08ms以上0.13ms以下であることが必要である。
ここで、1.5ppm~2.5ppmに観測されるピークは、樹脂のアルキル基に帰属される水素原子の運動性を反映する。このような短い横緩和時間T2のアルキル基の樹脂が有機顔料に結合していることは、ゲルに近い運動性の小さい高分子量の樹脂が有機顔料に結合していることを示唆している。そのため、顔料表面に十分な厚みの高分子量樹脂が存在し、その結果、電子写真プロセスにおいて顔料表面とキャリアが接触せず、トナー粒子の帯電の変動が抑制される。
このような横緩和時間を有する固形分を得るための方法として、有機顔料と高分子量の樹脂を強いせん断下で混錬し、樹脂に生じたメカノラジカルを有機顔料表面に結合する方法が挙げられる。樹脂の分子量を調整することで、得られる固形分の横緩和時間T2を制御できる。例えば、樹脂の分子量を大きくすると、横緩和時間T2は小さくなる傾向にある。
ここで横緩和時間T2は、好ましくは0.09ms以上0.12ms以下であり、より好ましくは0.10ms以上0.12ms以下であり、さらに好ましくは0.10ms以上0.11ms以下である。上記範囲であるとより良好な画像濃度と画像濃度安定性を示す。
ここで、手順1によって取り出された固形分において、有機顔料100質量部に対する樹脂の含有量は3.0質量部以上50.0質量部以下であることが好ましい。この範囲にすることで、良好にトナー粒子の帯電性が維持され、画像濃度の変動が起こりづらい。50質量部以下であると、有機顔料間での架橋を抑制でき、顔料分散性が向上し、画像濃度がより良好になる。
顔料に対する樹脂の比は、例えば樹脂の分子量を変えることや、混錬の回数を変えることで制御可能である。
手順1によって取り出された固形分において、有機顔料100質量部に対する樹脂の含有量は、より好ましくは4.0質量部以上10.0質量部以下であり、さらに好ましくは4.5質量部以上8.0質量部以下であり、さらにより好ましくは5.0質量部以上6.0質量部以下である。上記範囲であると、より良好な画像濃度と画像濃度安定性を示す。
さらに、上記の手順1で取り出された固形分を走査型電子顕微鏡で観察したときの有機顔料の個数平均粒径をDAとする。また、固形分を撹拌装置で攪拌し、衝撃式分散機で水中に分散させた分散液を動的光散乱式粒度分布計で観察したときの個数平均粒径をDBとする。このとき、DA/DBが、2.2以上であることが好ましい。この範囲にあると、有機顔料の溶媒での運動性が落ちることから、樹脂が有機顔料に吸着していることを示唆している。よって、より良好にトナー粒子の帯電性が維持され、画像濃度の変動が起こりにくい。
ここでDA/DBは、2.3以上であることが好ましい。DA/DBの上限は特に制限されないが、好ましくは3.0以下であり、より好ましくは2.6以下である。上記範囲であると、より良好な画像濃度と画像濃度安定性を示す。DA/DBの値は、例えば樹脂の分子量を変えることで制御可能である。
<結着樹脂>
トナー粒子は結着樹脂を含む。結着樹脂には、公知の重合体を使用することが可能であ
り、具体的には、例えば下記の重合体を用いることが可能である。
ポリスチレン、ポリ-p-クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン-p-クロルスチレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-メタクリル酸エステル共重合体、スチレン-α-クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-インデン共重合体などのスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロン-インデン樹脂、石油系樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、結着樹脂はポリエステル樹脂を含有することがトナー粒子の帯電性の観点から好ましい。さらに、トナー粒子はポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bを含有することが好ましい。ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bは非晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。
ポリエステル樹脂Aの重量平均分子量は、好ましくは3000~50000であり、より好ましくは5000~30000であり、さらに好ましくは8000~15000である。
ポリエステル樹脂Bの重量平均分子量は、好ましくは500000~2300000であり、より好ましくは700000~2000000であり、さらに好ましくは1000000~1500000である。
そして、ポリエステル樹脂Bが、有機顔料の表面に結合していることが帯電性安定性の観点から好ましい。
ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bは、同一のモノマーユニットを有していることが好ましい。この場合、帯電性安定性が良好になる。モノマーユニットとは、ポリマー中のモノマー物質が反応した形態をいう。
ポリエステル樹脂は、好ましくは多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との縮重合体である。
多価アルコール化合物としては、ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)-ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンなどのビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、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、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、並びに、これらの誘導体が挙げられる。誘導体としては、縮重合により同様の樹脂構造が得られるものであれば特に限定されない。例えば、アルコール成分をエステル化した誘導体が挙げられる。
多価アルコール化合物として、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物からなる
群から選択される少なくとも一を用いることが好ましい。多価アルコール化合物中のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物の割合は、好ましくは50~100モル%であり、より好ましくは70~100モル%であり、さらに好ましくは90~100モル%である。
多価カルボン酸化合物として、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸のような芳香族ジカルボン酸類又はその無水物;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸のようなアルキルジカルボン酸類又はその無水物;炭素数6以上18以下 のアルキル基
若しくはアルケニル基で置換されたコハク酸又はその無水物;フマル酸、マレイン酸及びシトラコン酸のような不飽和ジカルボン酸類又はその無水物;並びに、これらの誘導体が挙げられる。誘導体としては、縮重合により同様の樹脂構造が得られるものであれば特に限定されない。例えば、カルボン酸成分をメチルエステル化、エチルエステル化、又は酸クロライド化した誘導体が挙げられる。
多価カルボン酸化合物のうち、3価以上のカルボン酸成分としては、トリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
多価カルボン酸化合物としては、芳香族ジカルボン酸類及びトリメリット酸又はその無水物が好ましく、テレフタル酸及びトリメリット酸又はその無水物がより好ましい。多価カルボン酸化合物中の、テレフタル酸など芳香族ジカルボン酸類の含有割合は、好ましくは60~95モル%であり、より好ましくは70~90モル%であり、さらに好ましくは75~85モル%である。多価カルボン酸化合物中の、トリメリット酸又はその無水物の含有割合は、好ましくは5~35モル%であり、より好ましくは10~30モル%であり、さらに好ましくは15~25モル%である。
ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bは、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物によるモノマーユニット、テレフタル酸によるモノマーユニット及びトリメリット酸によるモノマーユニットを含有することが好ましい。すなわち、ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bは、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、テレフタル酸及びトリメリット酸又はその無水物を含むモノマーの縮重合体であることが好ましい。この場合、帯電安定性がより良好になる。また、トリメリット酸を含有することでゲル成分を含む樹脂になりやすく、このような場合において、後述するように混練中で顔料との結合を生じやすい。
トナー粒子中のポリエステル樹脂Aの含有割合は、好ましくは60質量%~78質量%であり、より好ましくは70質量%~76質量%である。トナー粒子中のポリエステル樹脂Bの含有割合は、好ましくは1質量%~10質量%であり、より好ましくは2質量%~5質量%である。
さらに、トナー粒子は、結着樹脂に加え、さらに結晶性ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。結晶性ポリエステルにより、有機顔料表面に結合しているポリエステル樹脂が可塑化されやすくなる。それにより、トナー製造中においてトナー中の有機顔料同士がほぐれやすくなり、有機顔料の分散性が高まることで、得られた画像の濃度がより上昇しやすくなる。
トナー粒子中の結晶性ポリエステルの含有量は、1.0質量%以上10.0質量%以下が好ましく、2.0質量%以上7.0質量%以下がより好ましく、3.0質量%以上5.0質量%以下がさらに好ましい。1.0質量%以上であると、上述の効果が発現しやすい。10.0質量%以下であると、定着中にトナー中の顔料の凝集を抑制でき、画像濃度がより上昇しやすい。
<炭酸カルシウム粒子>
トナー粒子は炭酸カルシウム粒子を含有することが好ましい。トナー粒子中の炭酸カルシウム粒子の含有割合は、3.0質量%以上15.0質量%以下が好ましい。3.0質量%以上の場合、混練中に顔料を粉砕する効果が高まり、発色性がより向上しやすい。15.0質量%以下の場合、炭酸カルシウム粒子による光の散乱を抑制しつつ、発色性をより向上させることができる。トナー粒子中の炭酸カルシウム粒子の含有量は、より好ましくは3.5質量%以上14.0質量%以下であり、さらに好ましくは5.0質量%以上10.0質量%以下である。
トナーに対するCuKα線によるX線回折測定を行ったとき、回折角(2θ)=26.5°±0.1°及び回折角(2θ)=29.5°±0.1°の範囲に、ピークが存在することが好ましい。回折角(2θ)=29.5°±0.1°の範囲のピークから算出される炭酸カルシウムの結晶子サイズが、10nm以上45nm以下であることが好ましい。また、回折角(2θ)=26.5°±0.1°の範囲のピーク強度の、回折角(2θ)=29.5°±0.1°の範囲のピーク強度に対する比の値(26.5°±0.1°のピーク強度/29.5°±0.1°のピーク強度)が、0.15以上0.24以下であることが好ましい。
このような炭酸カルシウム粒子の状態にすることで、より高い発色性が実現できる。
ここで、回折角(2θ)=29.5°±0.1°の範囲のピークから算出される炭酸カルシウム粒子の結晶子サイズは、より好ましくは20nm以上45nm以下であり、さらに好ましくは25nm以上40nm以下である。該結晶子サイズは、後述する第一混錬工程の炭酸カルシウム粒子や顔料の濃度を変えることで、制御可能である。炭酸カルシウム粒子や顔料の濃度を高くすると、よりせん断応力が大きい混錬条件になり、炭酸カルシウム粒子の結晶子サイズが小さくなる。
また、回折角(2θ)=26.5°±0.1°の範囲のピーク強度の、回折角(2θ)=29.5°±0.1°の範囲のピーク強度に対する比の値は、より好ましくは0.16以上0.23以下であり、さらに好ましくは0.17以上0.22以下である。当該比の値も後述する第一混錬工程の炭酸カルシウム粒子や顔料の濃度を変えることで、制御可能である。炭酸カルシウム粒子や有機顔料の濃度を高くすると、よりせん断応力が大きい混錬条件になり、上記比の値が大きくなる。
<離型剤>
必要に応じて、トナーの加熱定着時にホットオフセットの発生を抑制する離型剤を用いてもよい。該離型剤としては、低分子量ポリオレフィン類、シリコーンワックス、脂肪酸アミド類、エステルワックス類、カルナバワックス、炭化水素系ワックスなどが一般的に例示できる。
<外添剤>
トナー粒子には、必要に応じて、外添剤を添加してもよい。外添剤は、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム等の無機粒体や、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂粒子などが挙げられる。
ここで、外添剤としてチタン酸ストロンチウム粒子を用いることが好ましい。すなわち、トナーは、トナー粒子及び外添剤を含有し、外添剤がチタン酸ストロンチウム粒子を含有することが好ましい。チタン酸ストロンチウム粒子のような高誘電率・低抵抗の粒子を外添剤に用いることで、トナーの帯電・現像プロセスにおいて、有機顔料に結合したポリエステル樹脂などの結着樹脂の過剰な電荷が除去される。これにより、初期の帯電が抑えられ、結果として画像の濃度安定性がより向上する。
トナー中のチタン酸ストロンチウム粒子の含有量は、トナー粒子100質量部に対し、0.1質量部以上1.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上0.9質量部以下がより好ましい。0.1質量部以上の場合、帯電安定性の効果がより発現しやすい。1.0質量部以下の場合、電荷の漏洩を抑制でき、画像濃度安定性がより向上しやすい。
<トナーの製造方法>
トナーの製造方法は特に制限されず、公知の方法、例えば、乳化凝集法、混練粉砕法、及び懸濁重合法などを用いることができる。混練粉砕法が好ましい。以下、混練粉砕法について記載する。
まず、トナー粒子を構成する材料として、例えば、結着樹脂及び有機顔料、並びに必要に応じて炭酸カルシウム粒子、離型剤等の他の成分を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。
次に、混合した材料を溶融混練する。溶融混練工程では、加圧ニーダー、バンバリィミキサーのようなバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができ、連続生産できる優位性から、1軸又は2軸押出機が好ましい。溶融混練の温度は、100~200℃程度が好ましい。
トナーの製造方法は、結着樹脂の一部(好ましくはポリエステル樹脂Aの一部とポリエステル樹脂B)と、有機顔料と(好ましくはさらに炭酸カルシウム粒子と)を溶融混錬し、顔料混合物を得る第一混練工程、及び顔料混合物と結着樹脂の残り(好ましくはポリエステル樹脂Aの残り)とを溶融混練し、樹脂組成物を得る第二混錬工程を有することが好ましい。
そして、第一混練工程において、顔料混合物中のポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bの合計の含有割合が、20質量%~50質量%であり、顔料混合物中の有機顔料の含有割合が、20質量%~60質量%であることが好ましい。さらに、第二混練工程において、樹脂組成物中のポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bの合計の含有割合が、50質量%~80質量%であり、樹脂組成物中の有機顔料の含有割合が、3質量%~20質量%であることが好ましい。
ここで、第一混練工程においては有機顔料や、必要に応じて添加される炭酸カルシウム粒子など混練中において溶融しない固形分が高い割合で含まれるため、ポリエステル樹脂Bと有機顔料が、高いせん断応力下で混練される。このような条件においては、混練によってポリエステル樹脂Bの分子鎖が切断され、メカノラジカルを生じることでポリエステル樹脂Bが有機顔料の表面に結合すると考えられる。そのようして作られた、ポリエステル樹脂Bが表面に結合した有機顔料は帯電安定性に優れる。
ここで、ポリエステル樹脂Bの分子量が高いほど、メカノラジカルの発生量が多くなるため顔料への結合がより促進される。分子量が低い場合は、混練によるメカノラジカルが発生しにくいため、顔料への結合は起こりにくい。
第一混練工程において、顔料混合物中のポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bの合計の含有割合は、より好ましくは25質量%~40質量%であり、さらに好ましくは28質量%~35質量%である。顔料混合物中のポリエステル樹脂Bの含有割合は、好ましくは5質量%~30質量%であり、より好ましくは10質量%~20質量%であり、さらに好ましくは13質量%~17質量%である。顔料混合物中の有機顔料の含有割合は、2
5質量%~40質量%であることがより好ましい。また、顔料混合物中の炭酸カルシウム粒子の含有割合は、好ましくは10質量%~50質量%であり、より好ましくは30質量%~45質量%である。
第二混練工程において、樹脂組成物中のポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bの合計の含有割合は、より好ましくは70質量%~80質量%である。樹脂組成物中の有機顔料の含有割合は、4質量%~10質量%であることがより好ましい。
また、樹脂組成物中のポリエステル樹脂Aの含有割合は、好ましくは60質量%~78質量%であり、より好ましくは70質量%~76質量%である。樹脂組成物中のポリエステル樹脂Bの含有割合は、好ましくは1質量%~10質量%であり、より好ましくは2質量%~5質量%である。樹脂組成物中の炭酸カルシウム粒子の含有割合は、好ましくは3質量%~15質量%であり、より好ましくは5質量%~10質量%である。
用いる混練装置としては、例えば、KTK型2軸押出機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出機(東芝機械社製)、PCM混練機(池貝鉄工製)、2軸押出機(ケイ・シー・ケイ社製)、コ・ニーダー(ブス社製)、ニーデックス(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。さらに、溶融混練することによって得られる樹脂組成物は、2本ロール等で圧延され、冷却工程で水などによって急冷する。
ついで、樹脂組成物の冷却物は、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、例えば、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルのような粉砕機で粗粉砕する。その後、さらに、例えば、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)、ターボ・ミル(ターボ工業製)やエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕し、トナー粒子を得る。
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)のような分級機や篩分機を用いて分級し、分級したトナー粒子を得てもよい。
トナー粒子の重量平均粒径は、好ましくは4~12μmであり、より好ましくは5~8μmである。上記工程を経て作製したトナー粒子は、そのままトナーとして用いてもよい。トナー粒子に、必要に応じて、シリカ、アルミナ、チタニア、及び炭酸カルシウム等の無機微粒子や、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、及びシリコーン樹脂等の樹脂微粒子を、乾燥状態で剪断力を印加して添加してもよい。これらの無機微粒子や樹脂微粒子は、流動性助剤やクリーニング助剤等の外添剤として機能する。外添剤の含有割合は、トナー粒子100質量部に対し、好ましくは1.0~10.0質量部であり、より好ましくは2.0~5.0質量部である。
トナーは、一成分系現像剤としても使用できるが、磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として用いてもよい。磁性キャリアとしては、例えば、表面を酸化した鉄粉、あるいは、未酸化の鉄粉や、鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、希土類のような金属粒子、それらの合金粒子、酸化物粒子、フェライト等の磁性体や、磁性体と、この磁性体を分散した状態で保持するバインダー樹脂とを含有する磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア)等、一般に公知のものを使用できる。
トナーを磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として使用する場合、その際のキャリア混合比率は、二成分系現像剤中のトナー濃度として、好ましくは2質量%以上15質量%以下、より好ましくは4質量%以上13質量%以下にすると通常良好な結果が得られる
以下、各物性の測定方法について記載する。
<横緩和時間T2の測定>
固体NMRを用いた、横緩和時間T2の測定は以下のようにして実施する。
上述の手順1により得られた固形分の試料を、サンプルセルに入れ、以下の条件で測定を実施する。
装置:日本電子社製 JNM-ECA400-II
プローブ:4mm MASプローブ
試料回転数:10kHz
測定温度:60℃
測定核:H(proton)
測定範囲:5±125[ppm]
パルスモード:spin echo モード
90度パルス幅: 3.121μsec
180度パルス幅:6.242μsec
Total echo time :0.3μs, 0.45μs, 0.69μs, 1.04μs, 1.58μs, 2.38μs, 3.61μs, 5.46μs, 8.27μs, 12.52μs, 18.96μs, 28.7μs, 43.44μs, 65.76μs, 99.54μs, 150.69μs, 228.11μs,
345.31μs, 522.72μs, 791.28μs, 1.19783ms, 1.81326ms, 2.74488ms, 4.15516ms, 6.29ms, 9.5217ms, 14.4138ms, 21.819ms, 33.03ms,50msの30点
繰り返し間隔:5sec
繰り返し回数:8回
データ点数:1024
得られた結果を、日本電子製 解析ソフト「Delta」を用い、回帰分析計算を実施する。解析対象ピークとして、1.0ppm~2.5ppmのピークを選択し、観測される緩和曲線を解析モード「Unweighted Linear Spin Lockモード」にてf(t)=f(0)exp(-t/T2)にフィッティングさせて、横緩和時間T2[ms]を求める。
<手順1で得た固形分の、顔料に対する樹脂の質量比>
上述の手順1の方法でトナーから分離した固形分を、熱重量・示差熱分析装置(リガク社製、示差熱天秤TG-DTA、ThermoPlusTG8120)を用いて測定する。25℃から400℃まで10℃/minの速度で昇温を行い、その重量変化から樹脂の吸着量を測定する。
<走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた有機顔料の個数平均粒径DA>
上記手順1により得られた固形分を、走査型電子顕微鏡(S-4800、(株)日立ハイテクノロジーズ)にて観察する。有機顔料の粒子100個の長径を計測し、その算術平均値を求めることで個数平均粒径DAを算出する。
<動的光散乱式粒度分布計で観察したときの個数平均粒径DB>
上述の手順1の方法でトナー粒子から分離した固形分にドデシルベンゼンスルホン酸を5質量%加え、さらにイオン交換水を固形分100質量部に対し3000質量部加え、超高速撹拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用いて7000rpmで撹拌する。攪拌後の分散液を、さらに、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)用い
て200MPaの圧力で分散する。その後、動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150にて測定し、個数平均粒径DBを求める。具体的な、操作条件は、測定時間を30秒とし、試料粒子屈折率を1.50とし、分散媒を水とし、分散媒屈折率を1.33とする。測定試料の体積粒度分布を測定し、測定結果から個数平均粒径を算出する。
<樹脂のモノマーユニットの同定>
熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析装置(GC・MS)により、以下のようにして構造を解析する。トナー、トナーから分離した樹脂又は手順1の方法で得た固形分300μgを下記パイロフォイルF590に包埋して熱分解炉に導入し、不活性(ヘリウム)雰囲気の中590℃で5秒間加熱し、発生した分解ガスをガスクロの注入口に導入し、下記オーブンプロファイルを実施する。カラム出口はトランスファーラインでMS分析装置に繋ぎ、イオン電流を縦軸に横軸にリテンション時間をプロットしたトータルイオンクロマトグラム(TIC)を得る。次いで、得られたクロマトグラムにおいて、検出された全ピークについて、付属のソフトでマススペクトルを抽出して、NIST-2017データベースに基づいて化合物を帰属させる。
測定装置及び測定条件は、下記の通りである。
熱分解炉:日本分析工業 JSP900(日本分析工業社製)
パイロフォイル:F590(日本分析工業社製)
GC:Agilent Technologies 7890A GC
MS: Agilent Technologies 5975C
カラム:HP-5ms 30m、内径0.25mm、移動相厚0.25μm(アジレント社製)
キャリアーガス:He(純度99.9995%以上)
オーブンプロファイル:(1)温度40℃で3分ホールド、(2)10℃/分で温度320℃まで昇温、(3)温度320℃で20分ホールド
注入口温度:280℃
スプリット比:50:1
カラム流量:1mL/min(定量)
トランスファーライン温度:280℃
観測MS範囲:30-600Da
イオン化:EI 70eV
イオン源温度:280℃
四重極温度:150℃
<炭酸カルシウム粒子の含有量の測定>
イオン交換水100mLにスクロース160gを加え、湯せんをしながら溶解させ、ショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブに該ショ糖濃厚液を31gと、界面活性剤(コンタミノンN(和光純薬工業社製))を6mL入れ分散液を作製する。この分散液にトナー2.0gを添加し、スパチュラでトナーのかたまりをほぐす。次に、遠心分離用チューブを振とう機にて振とうする。振とう後、溶液を遠心分離機にて3500rpm、30分、回転半径3cmの条件で沈殿物を取り除く。浮いた固形分を、減圧濾過器で濾過した後、乾燥機で1時間以上乾燥し、得られた固形分1gを20mLのクロロホルムに溶解させ、15000rpm、回転半径3cmで180分間遠心分離し、上澄み液を捨てる。さらにクロロホルム20mLを加え、同様の操作を2回繰り返し、沈殿した固形分を乾燥機で5時間以上乾燥させ、試料を得る。
このようにして得た固形分を波長分散型蛍光X線分析装置「Axios」(PANalytical社製)を用いて、炭酸カルシウム粒子の含有量を測定する。
<炭酸カルシウム粒子のX線回折測定ピーク測定>
トナー中の炭酸カルシウム粒子のX線回折測定は、測定装置「RINT-TTRII」
((株)リガク製)を用い、CuKα特性X線において、回折角(2θ±0.20deg)3deg~35degの範囲で測定を行う。得られたスペクトルの全積分強度から、回折角(2θ)=29.5°±0.5°に帰属される結晶の結晶子サイズ、回折角(2θ)=26.5°±0.5°に帰属される結晶のピーク強度の、回折角(2θ)=29.5°±0.5°に帰属される結晶のピーク強度に対する比の値を求める。試料としてトナーを用いる。外添剤の影響を除く必要がある場合は、上記(手順1)における3500rpmでの遠心分離までの操作により外添剤を除くことができるので、当該操作により外添剤を除いたトナー粒子を試料として用いてもよい。なお、測定条件は以下の通りである。
X線:Cu/50kV/300mA
ゴニオメータ:ローター水平ゴニオメータ(TTR-2)
アタッチメント:標準試料ホルダー
発散スリット:解放
発散縦制限スリット:10.00mm
散乱スリット:開放
受光スリット:開放
カウンタ:シンチレーションカウンタ
走査モード:連続
スキャンスピード:4.0000°/min.
サンプリング幅:0.0200°
走査軸:2θ/θ
走査範囲:10.0000~40.0000°
<ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bの重量平均分子量の測定>
ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bの重量平均分子量の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
まず、室温で24時間かけて、測定対象(ポリエステル樹脂A、ポリエステル樹脂B又はトナー)をテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マイショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置 :HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム:Shodex KF-801、802、803、804、805、806、80
7の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速 :1.0mL/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量 :0.10mL
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソー社製)を用いて作成された分子量校正曲線を使用する。
トナーを試料として用いる場合、さらに、得られた分子量分布曲線より各ピークを分離し、それぞれのポリエステル樹脂の重量平均分子量を算出する。
<トナー粒子中の結晶性ポリエステル樹脂の含有量の測定>
下記のように、溶剤への溶解度の差を利用してトナーから結晶性ポリエステル樹脂を分離して含有量を求める事ができる。
第一分離:23℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(結着樹脂)と不溶分(結晶性ポリエステル樹脂、離型剤、有機顔料、無機微粒子など)を分離す
る。
第二分離:100℃のMEKに、第一分離で得られた不溶分(結晶性ポリエステル樹脂、離型剤、有機顔料、無機微粒子など)を溶解させ、可溶分(結晶性ポリエステル樹脂、離型剤)と不溶分(有機顔料、無機微粒子など)を分離する。
第三分離:23℃のクロロホルムに、第二分離で得られた可溶分(結晶性ポリエステル樹脂、離型剤)を溶解させ、可溶分として結晶性ポリエステル樹脂が分離される。十分に溶剤を乾燥除去した後に質量測定を行い、結晶性ポリエステル樹脂の含有量を求める事ができる。
<トナー中のチタン酸ストロンチウムの含有量の測定>
トナー中のチタン酸ストロンチウムの含有量は、蛍光X線測定による実施する。測定方法は、JIS K 0119-1969に準ずるが、具体的には以下のとおりである。
測定装置としては、波長分散型蛍光X線分析装置「Axios」(PANalytical社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「SuperQ ver.4.0F」(PANalytical社製)とを用いる。なお、X線管球のアノードとしてはRhを用い、測定雰囲気は真空、測定径(コリメーターマスク径)は27mm、測定時間10秒間とする。また、軽元素を測定する場合にはプロポーショナルカウンタ(PC)、重元素を測定する場合にはシンチレーションカウンタ(SC)で検出する。
測定サンプルとしては、専用のプレス用アルミリングの中にトナー4gを入れて平らにならし、下記の錠剤成型圧縮機を用いて、20MPaで、60秒間加圧し、厚さ約2mm、直径約39mmに成型したペレットを用いる。
錠剤成型圧縮機「BRE-32」((株)前川試験機製作所製)
上記条件で測定を行い、得られたX線のピーク位置をもとにチタン酸ストロンチウム由来の元素を同定し、単位時間あたりのX線光子の数である計数率(単位:cps)からチタン酸ストロンチウムの含有量を算出する。
以下、本発明を実施例及び比較例を用いてさらに詳細に説明するが、これらは本発明をなんら限定するものではない。なお、以下の処方において、部は特に断りのない限り質量基準である。
<シアン顔料マスターバッチCM1の製造>
シアン顔料(PB15:3): 30部
炭酸カルシウム1(個数平均粒径400nm): 40部
ポリエステル樹脂A1: 15部
ポリエステル樹脂B1: 15部
(ポリエステル樹脂A1、ポリエステル樹脂B1のモノマー構成及びモル比、並びに重量平均分子量を表1に示す。)
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて200rpm、120℃で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、シアン顔料マスターバッチCM1の粗砕物を得た。
Figure 2023072405000001
<シアン顔料マスターバッチCM2~CM9の製造>
表2に示す材料に変更した以外は、シアン顔料マスターバッチCM1と同様に製造し、シアン顔料マスターバッチCM2~CM9を得た。
Figure 2023072405000002
表中、「顔料/ポリエステル樹脂量」はポリエステル樹脂を100質量部としたときの顔料の質量部を示す。
<シアン顔料マスターバッチCM10の製造>
表2に示す材料に変更し、シアン顔料マスターバッチCM1と同様に製造し、更に得られた粉体を二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて200rpm、120℃
で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、シアン顔料マスターバッチCM10の粗砕物を得た。
<シアンマスターバッチCM11の製造>
表2に示す材料に変更し、シアン顔料マスターバッチCM8と同様に製造し、更に得られた粉体を二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて200rpm、120℃で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、シアン顔料マスターバッチCM11の粗砕物を得た。
<シアン顔料マスターバッチCM12~CM14の製造>
表2に示す材料に変更した以外は、シアン顔料マスターバッチCM1と同様に製造し、シアン顔料マスターバッチCM12~CM14を得た。
<シアントナーCT1の製造>
・ポリエステル樹脂A1: 72部
・顔料マスターバッチCM1: 20部
・合成ワックス1: 8部
(炭化水素ワックス、最大吸熱ピークのピーク温度90℃)
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて設定温度130℃で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T-250、ターボ工業(株)製)にて目的粒径となるように回転数やパス回数を調整して微粉砕した。さらに回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子を得た。
回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)の運転条件は、目的粒径および粒度分布が得られるように回転数を調整して分級を行った。得られたトナー粒子100部に、BET法で測定した比表面積が200m/gであり、シリコーンオイルにより疎水化処理されたシリカ微粒子1.8部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)で、回転数30s-1、回転時間10minで混合し、シアントナーCT1を得た。
<シアントナーCT2~CT5の製造例>
表3に示す材料に変更した以外は、シアントナーCT1と同様に製造し、シアントナーCT2~CT5を得た。なお、結晶性ポリエステル樹脂C1は以下のものを使用した。
(結晶性ポリエステル樹脂C1:組成(モル%)〔1,6-ヘキサンジオール:ドデカン二酸=100:100〕、融点=72℃)
<シアントナーCT6の製造例>
表3に示す材料に変更し、シアントナーCT1と同様にトナー粒子を製造し、得られたトナー粒子100部に、BET法で測定した比表面積が200m/gであり、シリコーンオイルにより疎水化処理されたシリカ微粒子1.8部、さらにBET法で測定した比表面積が50m/gであるチタン酸ストロンチウム0.1部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)で、回転数30s-1、回転時間10minで混合し、トナーCT6を得た。
<シアントナーCT7の製造例>
表3に示す材料に変更し、チタン酸ストロンチウムの量を0.9部に変更した以外はシアントナーCT6と同様にしてシアントナーCT7を得た。
<シアントナーCT8の製造例>
表3に示す材料に変更し、チタン酸ストロンチウムの量を1.2部に変更した以外はシアントナーCT6と同様にしてシアントナーCT8を得た。
<シアントナーCT9~21の製造例>
表3に示す材料に変更した以外は、シアントナーCT1と同様に製造し、シアントナーCT9~21を得た。シアントナーの物性を表3に示す。
Figure 2023072405000003
表3,5,7中、炭酸カルシウム割合は、トナー粒子中の炭酸カルシウム粒子の含有割合を示す。「顔料/ポリエステル樹脂量」は、ポリエステル樹脂A及びBの合計を100部としたときの顔料の質量部を示す。CPES含有量は、トナー粒子中の結晶性ポリエス
テル樹脂の含有割合を示す。T2は、固体NMR測定において1.5ppm~2.5ppmに観測されるピークの横緩和時間T2(ms)である。Xは、手順1で取り出された固形分における有機顔料100質量部に対する樹脂の含有量(質量部)である。結晶性サイズは、トナーのX線回折測定における回折角(2θ)=29.5°±0.1°のピークから算出される炭酸カルシウムの結晶子サイズである。ピーク強度の比は、トナーのX線回折測定における回折角(2θ)=26.5°±0.1°のピーク強度の、回折角(2θ)=29.5°±0.1°のピーク強度に対する比の値である。
<マゼンタ顔料マスターバッチMM1の製造>
マゼンタ顔料(PR122): 30部
炭酸カルシウム1(個数平均粒径400nm): 40部
ポリエステル樹脂A1: 15部
ポリエステル樹脂B1: 15部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて200rpm、120℃で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、マゼンタ顔料マスターバッチMM1の粗砕物を得た。
<マゼンタ顔料マスターバッチMM2~MM9の製造>
表4に示す材料に変更した以外は、マゼンタ顔料マスターバッチMM1と同様に製造し、マゼンタ顔料マスターバッチMM2~MM9を得た。
Figure 2023072405000004
表中、「顔料/ポリエステル樹脂量」はポリエステル樹脂を100質量部としたときの顔料の質量部を示す。
<マゼンタ顔料マスターバッチMM10の製造>
表4に示す材料に変更し、マゼンタ顔料マスターバッチMM1と同様に製造し、更に得られた粉体を二軸混練機(PMM-30型、株式会社池貝製)にて200rpm、120℃で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、マゼンタ顔料マスターバッチMM10の粗砕物を得た。
<マゼンタマスターバッチMM11の製造>
表4に示す材料に変更し、マゼンタ顔料マスターバッチMM8と同様に製造し、更に得られた粉体を二軸混練機(PMM-30型、株式会社池貝製)にて200rpm、120℃で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、マゼンタ顔料マスターバッチMM11の粗砕物を得た。
<マゼンタ顔料マスターバッチMM12~MM14の製造>
表4に示す材料に変更した以外は、マゼンタ顔料マスターバッチMM1と同様に製造し、マゼンタ顔料マスターバッチMM12~MM14を得た。
<マゼンタトナーMT1の製造>
・ポリエステル樹脂A1: 72部
・顔料マスターバッチMM1: 20部
・合成ワックス1: 8部
(炭化水素ワックス、最大吸熱ピークのピーク温度90℃)
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数20s1、回転時間5minで混合した後、二軸混練機(PMM-30型、株式会社池貝製)にて設定温度130℃で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T-250、ターボ工業(株)製)にて目的粒径となるように回転数やパス回数を調整して微粉砕した。さらに回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子を得た。
回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)の運転条件は、目的粒径および粒度分布が得られるように回転数を調整して分級を行った。得られたトナー粒子100部に、BET法で測定した比表面積が200m/gであり、シリコーンオイルにより疎水化処理されたシリカ微粒子1.8部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)で、回転数30s-1、回転時間10minで混合し、マゼンタトナーMT1を得た。
<マゼンタトナーMT2~MT14の製造例>
表5に示す材料に変更した以外は、マゼンタトナーMT1と同様に製造し、マゼンタトナーMT2~MT14を得た。マゼンタトナーの物性を表5に示す。
Figure 2023072405000005
表中の略称に関しては、表3の通りである。Xは、手順1で取り出された固形分における有機顔料100質量部に対する樹脂の含有量(質量部)である。
<イエロー顔料マスターバッチYM1の製造>
イエロー顔料(PY180): 30部
炭酸カルシウム1(個数平均粒径400nm): 40部
ポリエステル樹脂A1: 15部
ポリエステル樹脂B1: 15部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて200rpm、120℃で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、イエロー顔料マスターバッチYM1の粗砕物を得た。
<イエロー顔料マスターバッチYM2~YM9の製造>
表6に示す材料に変更した以外は、イエロー顔料マスターバッチYM1と同様に製造し、イエロー顔料マスターバッチYM2~YM9を得た。
Figure 2023072405000006
表中、「顔料/ポリエステル樹脂量」はポリエステル樹脂を100質量部としたときの顔料の質量部を示す。
<イエロー顔料マスターバッチYM10の製造>
表6に示す材料に変更し、イエロー顔料マスターバッチYM1と同様に製造し、更に得られた粉体を二軸混練機(PYM-30型、株式会社池貝製)にて200rpm、120℃で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、イエロー顔料マスターバッチYM10の粗砕物を得た。
<イエローマスターバッチYM11の製造>
表6に示す材料に変更し、イエロー顔料マスターバッチYM8と同様に製造し、更に得られた粉体を二軸混練機(PYM-30型、株式会社池貝製)にて200rpm、120℃で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、イエロー顔料マスターバッチYM11の粗砕物を得た。
<イエロー顔料マスターバッチYM12~YM14の製造>
表6に示す材料に変更した以外は、イエロー顔料マスターバッチYM1と同様に製造し、イエロー顔料マスターバッチYM12~YM14を得た。
<イエロートナーYT1の製造>
・ポリエステル樹脂A1: 72部
・顔料マスターバッチYM1: 20部
・合成ワックス1: 8部
(炭化水素ワックス、最大吸熱ピークのピーク温度90℃)
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、二軸混練機(PYM-30型、株式会社池貝製)にて設定温度130℃で混練した。得られた混練物を冷却し、ピンミルにて体積平均粒径100μm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T-250、ターボ工業(株)製)にて目的粒径となるように回転数やパス回数を調整して微粉砕した。さらに回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子を得た。
回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)の運転条件は、目的粒径および粒度分布が得られるように回転数を調整して分級を行った。得られたトナー粒子100部に、BET法で測定した比表面積が200m/gであり、シリコーンオイルにより疎水化処理されたシリカ微粒子1.8部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)で、回転数30s-1、回転時間10minで混合し、イエロートナーYT1を得た。
<イエロートナーYT2~YT14の製造例>
表7に示す材料に変更した以外は、イエロートナーYT1と同様に製造し、イエロートナーYT2~YT14を得た。イエロートナーの物性を表7に示す。
Figure 2023072405000007
表中の略称に関しては、表3の通りである。Xは、手順1で取り出された固形分における有機顔料100質量部に対する樹脂の含有量(質量部)である。
<磁性キャリア1の製造例>
・個数平均粒径0.30μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ65Am/kg)のマグネタイト1
・個数平均粒径0.50μm、(1000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ65Am/kg)のマグネタイト2
上記の材料それぞれ100部に対し、4.0部のシラン化合物(3-(2-アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン)を加え、容器内にて100℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を処理した。
・フェノール:10質量%
・ホルムアルデヒド溶液:6質量%(ホルムアルデヒド40質量%、メタノール10質量%、水50質量%)
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト1:58質量%
・上記シラン化合物で処理したマグネタイト2:26質量%
上記材料100部と、28質量%アンモニア水溶液5部、水20部をフラスコに入れ、攪拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温及び保持し、3時間重合反応させて、生成するフェノール樹脂を硬化させた。その後、硬化したフェノール樹脂を30℃まで冷却し、さらに水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性体分散型の球状の磁性キャリア1を得た。磁性キャリア1の体積基準の50%粒径(D50)は、34.2μmであった。
<シアン二成分系現像剤CD1の製造例>
92.0部の磁性キャリア1に対して、8.0部のシアントナーCT1を加え、V型混合機(V-20、セイシン企業製)により混合し、シアン二成分系現像剤CD1を得た。
<シアン二成分系現像剤CD2~CD21>
表8に示す材料に変更した以外は、シアン二成分系現像剤CD1と同様に製造し、シアン二成分現像剤CD2~CD21を得た。
<マゼンタ二成分系現像剤MD1の製造例>
92.0部の磁性キャリア1に対して、8.0部のマゼンタトナーMT1を加え、V型混合機(V-20、セイシン企業製)により混合し、マゼンタ二成分系現像剤MD1を得た。
<マゼンタ二成分系現像剤MD2~MD14>
表9に示す材料に変更した以外は、マゼンタ二成分系現像剤MD1と同様に製造し、マゼンタ二成分現像剤MD2~MD14を得た。
<イエロー二成分系現像剤YD1の製造例>
92.0部の磁性キャリア1に対して、8.0部のイエロートナーYT1を加え、V型混合機(V-20、セイシン企業製)により混合し、イエロー二成分系現像剤YD1を得た。
<イエロー二成分系現像剤YD2~YD14>
表10に示す材料に変更した以外は、イエロー二成分系現像剤YD1と同様に製造し、イエロー二成分現像剤YD2~YD14を得た。
上記トナーを用いて得られた画像の評価方法を以下に記載する。
<画像濃度(トナー着色力)の評価方法>
電子写真方式の画像形成装置として、キヤノン(株)製のフルカラー複写機(商品名:image RUNNER ADVANCE C5255)の改造機を用いた。評価するトナーに合わせ、シアン、マゼンタ又はイエローの各現像器に評価する二成分系現像剤を投入して、評価を行った。
評価環境は、常温常湿環境下(23℃/50%RH)とし、評価紙は、コピー用普通紙(商品名:GFC-081、A4紙、坪量:81.4g/m、キヤノンマーケティングジャパン(株)より販売)を用い、未定着のトナー画像(トナー載り量0.45mg/cm)を形成した。市販のフルカラーデジタル複写機(image RUNNER ADVANCE C5255、キヤノン製)から取り外した定着ユニットを用いて未定着画像の定着を行った。得られた定着画像の画像濃度は、X-Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X-Rite社製)を使用して測定した。このときの画像濃度を、以下の基準に従って評価した。
(シアントナーの評価基準)
A:1.80以上
B:1.70以上1.80未満
C:1.60以上1.70未満
D:1.60未満
(マゼンタトナーの評価基準)
A:1.60以上
B:1.50以上1.60未満
C:1.40以上1.50未満
D:1.40未満
(イエロートナーの評価基準)
A:1.80以上
B:1.70以上1.80未満
C:1.60以上1.70未満
D:1.60未満
評価結果を表8~10に示す。
<濃度安定性の評価方法>
電子写真方式の画像形成装置として、キヤノン(株)製のフルカラー複写機(商品名:image RUNNER ADVANCE C5255)の改造機を用いた。評価するトナーに合わせ、シアン、マゼンタ又はイエローの各現像器に評価する二成分系現像剤を投入して、評価を行った。評価環境は、20℃/8%RHとした。評価紙は、コピー用普通紙(商品名:GFC-081、A4紙、坪量:81.4g/m、キヤノンマーケティングジャパン(株)より販売)を用いた。
紙上のトナーの載り量を変化させ、16階調画像(初期画像)を形成した。Spectro Scan Transmission(Gretag Macbeth社製)(測定条件:D50視野角2°)を用い、得られた画像のL、a、bを測定した。測定は、L-c座標軸におけるC=85になるトナーの載り量でのL1、a1及びb1をそれぞれ測定した。
次に、FFH画像(ベタ部)の画像濃度が1.45になる際のトナーの載り量を求め、現像バイアスを調整した。現像バイアスを調整した後、印字比率1%の画像にて、トナーの濃度が一定となるよう定量補給し、5万枚(50k)の画像出力を行った。
5万枚の画像出力が終了した後、紙上のトナーの載り量を変化させ、16階調画像を形成した。Spectro Scan Transmission(Gretag Macbeth社製)(測定条件:D50視野角2°)を用い、得られた画像のL、a、bを測定した。測定は、L-c座標軸におけるC=85になるトナーの載り量でのL2、a2及びb2をそれぞれ測定し、初期画像及び2万枚画像出力後の画像のL、a及びbの値からΔEを算出した。評価結果を表8~10に示す。
ΔE={(L1-L2+(a1-a2+(b1-b21/2A:ΔEが2.0より小さい
B:ΔEが2.0以上3.5未満
C:ΔEが3.5以上5.0未満
D:ΔEが5.0以上
Figure 2023072405000008
Figure 2023072405000009
Figure 2023072405000010

Claims (12)

  1. 有機顔料及び結着樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
    以下の(手順1)で取り出された固形分を試料として用いた60℃における固体NMR測定において、
    1.5ppm~2.5ppmに観測されるピークの横緩和時間T2が、0.08ms以上0.13ms以下であることを特徴とするトナー。
    (手順1)
    イオン交換水100mLにスクロース160gを加え、湯せんをしながら溶解させ、ショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブに該ショ糖濃厚液を31gと、界面活性剤を6mL入れ分散液を作製する。この分散液にトナー2.0gを添加し、スパチュラでトナーのかたまりをほぐす。次に、遠心分離用チューブを振とう機にて振とうする。振とう後、溶液を遠心分離機にて3500rpm、30分、回転半径3cmの条件で沈殿物を取り除く。浮いた固形分を、減圧濾過器で濾過した後、乾燥機で1時間以上乾燥し、得られた固形分1gを20mLのクロロホルムに溶解させ、15000rpm、回転半径3cmで180分間遠心分離し、上澄み液を捨てる。さらにクロロホルム20mLを加え、同様の操作を2回繰り返し、沈殿した固形分を乾燥機で5時間以上乾燥させ、該試料を得る。
  2. 前記手順1で取り出された前記固形分において、前記有機顔料100質量部に対する樹脂の含有量が、3.0質量部以上50.0質量部以下である請求項1に記載のトナー。
  3. 前記手順1で取り出された前記固形分を走査型電子顕微鏡で観察したときの前記有機顔料の個数平均粒径をDAとし、
    前記固形分を撹拌装置で攪拌し、衝撃式分散機で水中に分散させた分散液を動的光散乱式粒度分布計で観察したときの前記有機顔料の個数平均粒径をDBとしたとき、
    DA/DBが、2.2以上である請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 前記結着樹脂が、ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bを含有し、
    該ポリエステル樹脂Aの重量平均分子量が、3000~50000であり、
    該ポリエステル樹脂Bの重量平均分子量が、500000~2300000であり、
    前記有機顔料が、ポリエステル樹脂Bと結合している請求項1~3のいずれか1項に記載のトナー。
  5. 前記ポリエステル樹脂A及び前記ポリエステル樹脂Bが、同一のモノマーユニットを有する請求項4に記載のトナー。
  6. 前記ポリエステル樹脂A及び前記ポリエステル樹脂Bが、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、テレフタル酸及びトリメリット酸又はその無水物を含むモノマーの縮重合体である請求項4又は5に記載のトナー。
  7. 前記ポリエステル樹脂A及び前記ポリエステル樹脂Bが、非晶性ポリエステル樹脂であり、
    前記トナー粒子が、さらに結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
    前記トナー粒子中の該結晶性ポリエステル樹脂の含有割合が、1.0質量%以上10.0質量%以下である請求項4~6のいずれか1項に記載のトナー。
  8. 前記トナーが、前記トナー粒子及び外添剤を含有し、
    該外添剤が、チタン酸ストロンチウム粒子を含有し、
    前記トナー中の該チタン酸ストロンチウムの含有量が、前記トナー粒子100質量部に対し、0.1質量部以上1.0質量部以下である請求項1~7のいずれか1項に記載のト
    ナー。
  9. 前記トナー粒子が、炭酸カルシウム粒子を含有し、
    前記トナー粒子中の該炭酸カルシウム粒子の含有割合が、3.0質量%以上15.0質量%以下である請求項1~8のいずれか1項に記載のトナー。
  10. 前記トナーに対するCuKα線によるX線回折測定を行ったとき、回折角(2θ)=26.5°±0.1°及び回折角(2θ)=29.5°±0.1°の範囲に、ピークが存在し、
    回折角(2θ)=29.5°±0.1°の範囲のピークから算出される前記炭酸カルシウムの結晶子サイズが、10nm以上45nm以下であり、
    回折角(2θ)=26.5°±0.1°の範囲のピーク強度の、回折角(2θ)=29.5°±0.1°の範囲のピーク強度に対する比の値が、0.15以上0.24以下である請求項9に記載のトナー。
  11. 請求項1~10のいずれか1項に記載のトナーの製造方法であって、
    前記結着樹脂が、ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂Bを含有し、
    該ポリエステル樹脂Aの重量平均分子量が、3000~50000であり、
    該ポリエステル樹脂Bの重量平均分子量が、500000~2300000であり、
    該製造方法が、
    前記結着樹脂の一部と、前記有機顔料とを溶融混錬し、顔料混合物を得る第一混練工程、及び
    該顔料混合物と前記結着樹脂の残りとを溶融混練し、樹脂組成物を得る第二混錬工程を有し、
    該第一混練工程において、該顔料混合物中の該ポリエステル樹脂A及び該ポリエステル樹脂Bの合計の含有割合が、20質量%~50質量%であり、
    該顔料混合物中の該有機顔料の含有割合が、20質量%~60質量%であり、
    該第二混練工程において、該樹脂組成物中の該ポリエステル樹脂A及び該ポリエステル樹脂Bの合計の含有割合が、50質量%~80質量%であり、
    該樹脂組成物中の該有機顔料の含有割合が、3質量%~20質量%であることを特徴とするトナーの製造方法。
  12. 前記顔料混合物中の前記ポリエステル樹脂Bの含有割合が、5質量%~30質量%である請求項11に記載のトナーの製造方法。
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