JP6194234B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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高画質化に対応して、粒径分布が狭く、小粒径のトナーを得る方法として、微細な樹脂粒子等を水系媒体中で凝集、融着させてトナーを得る、凝集合一法(乳化凝集法又は凝集融着法ともいう)によるトナーの製造が行われている。バインダー樹脂には、低温定着性に優れたポリエステル樹脂が用いられ、複数の性能を同時に満たすために、複数の樹脂を混合して用いることも検討されている。
特許文献2には、耐ホットオフセット性、耐久印刷性、グロスの向上とかすれの抑制を目的として、炭素数9〜18のアルキル基を有するアルキルコハク酸及び/又は炭素数9〜18のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸を6〜50モル%含有するカルボン酸成分と、3価以上の脂肪族アルコールを5〜40モル%含有するアルコール成分とを縮重合させて得られる、重量平均分子量が30万〜200万である非晶質ポリエステルAを得る工程1、工程1で得られた非晶質ポリエステルAを界面活性剤の存在下、水系媒体中で粒子化して非晶質ポリエステルAの水系分散液を得る工程2、工程2で得られた非晶質ポリエステルAの水系分散液と離型剤とを凝集させて凝集粒子を得る工程3、工程3で得られた凝集粒子を熱により合一させる工程4を含む、電子写真用トナーの製造方法が開示されている。
特許文献3には、低温定着性、耐高温オフセット性の向上を目的として、炭素数2〜12のα,ω−アルカンジオールと炭素数4〜12の脂肪族カルボン酸とを縮重合して得られる結晶性ポリエステル(a)と、軟化点が結晶性ポリエステル(a)の軟化点より28〜50℃高い炭素数9〜14の分岐アルキル基を有するアルキルコハク酸及び/又は炭素数9〜14の分岐アルケニル基を有するアルケニルコハク酸を30〜60モル%含有し、かつ、3〜5価の芳香族カルボン酸を含有する酸成分とアルコール成分とを縮重合して得られる非晶質ポリエステル(b)とを、結晶性ポリエステル(a)の融点以上の温度で混合して、混合樹脂を得る工程(1)、前記混合樹脂に水系媒体を添加して、前記混合樹脂からなる樹脂粒子(A)の分散液を得る工程(2)、樹脂粒子(A)を凝集させて、凝集粒子(1)を得る工程(3)、凝集粒子(1)の分散液に、非晶質ポリエステル(c)を含有する樹脂粒子(C)を添加して、凝集粒子(2)を得る工程(4)、凝集粒子(2)を融着して、融着したコアシェル粒子を得る工程(5)を含む静電荷像現像用トナーの製造方法が開示されている。
また、特許文献4には、低温定着特性、耐熱保管性、定着分離性能の向上とドキュメントオフセットの発生の抑制を目的として、少なくとも結着樹脂とワックスを含有して成るコア粒子と該コア粒子を被覆して成るシェル層とを有するコアシェル構造の静電荷像現像用トナーにおいて、該結着樹脂が、少なくとも結晶性ポリエステル樹脂とスチレン−アクリル系樹脂を含有し、該結着樹脂が該結晶性ポリエステル樹脂を5質量%以上30質量%以下含有し、該スチレン−アクリル系樹脂が構成成分としてメチルメタクリレート由来の構造単位を該結着樹脂と該ワックスの合計に対して、1質量%以上10質量%以下含有し、該シェル層を構成する樹脂がスチレン−アクリル変性ポリエステル樹脂を含有する静電荷像現像用トナーが開示されている。
本発明の課題は、高温高湿下での保存性及び帯電性に優れ、印刷物の耐水性にも優れる静電荷像現像用トナーを得ることができる静電荷像現像用トナーの製造方法、及び当該製造方法により得られる静電荷像現像用トナーを提供することにある。
その結果、特定のカルボン酸モノマーの組成を有する非晶質ポリエステルを含有する樹脂粒子を凝集し、融着させることにより、高温高湿下での保存性、帯電性、印刷物の耐水性に優れた静電荷像現像用トナーを得ることができることを見出した。
〔1〕ポリエステル鎖末端のカルボキシ基のうち、第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーに起因するカルボキシ基の割合が、70モル%以上であり、ポリエステル鎖内部を形成するカルボン酸モノマーの70モル%以上が不飽和ジカルボン酸である、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子を含む凝集体Xを、水系媒体中で得る工程I、及び前記凝集体Xを融着する工程II、を有する、静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔2〕上記〔1〕に記載の製造方法によって得られる、静電荷像現像用トナー。
本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法は、ポリエステル鎖末端のカルボキシ基のうち、第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーに起因するカルボキシ基の割合が、70モル%以上であり、ポリエステル鎖内部を形成するカルボン酸モノマーの70モル%以上が不飽和ジカルボン酸である、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子を含む凝集体Xを、水系媒体中で得る工程I、及び前記凝集体Xを融着する工程II、を有する。
以下、「静電荷像現像用トナー」のことを単に「トナー」ということがある。
本発明の製造方法においては、ポリエステル鎖末端のカルボキシ基を形成するカルボン酸モノマーとポリエステル鎖内部を形成するカルボン酸モノマーが特定のジカルボン酸モノマーから構成される非晶質ポリエステルを含有する樹脂粒子を水系媒体中で凝集、融着してトナーを得る。
ポリエステル鎖末端のカルボキシ基を形成する第二酸解離定数(pKa2)5以上6.2以下のジカルボン酸モノマーは、解離度が比較的低いため、樹脂粒子としては分散性を有するものの、トナーとなった場合にはトナー表面が疎水性となるためか、得られるトナーが吸湿しにくくなるものと考えられる。それによって、トナーの高温高湿下での保存性及び印刷物の耐水性に優れると考えられる。
さらに本発明の製造方法に用いる樹脂粒子に含有される非晶質ポリエステルのポリエステル鎖内部を形成するカルボン酸モノマーの70モル%以上は、不飽和ジカルボン酸から構成される。この不飽和結合部分に電荷が蓄えられるために、高温高湿下での保存性を維持したままでトナーの帯電性が良好になるものと考えられる。
工程Iは、ポリエステル鎖末端のカルボキシ基のうち、第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーに起因するカルボキシ基の割合が、70モル%以上であり、ポリエステル鎖内部を形成するカルボン酸モノマーの70モル%以上が不飽和ジカルボン酸である、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子を含む凝集体Xを、水系媒体中で得る工程である。
非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子は、非晶質ポリエステル(A)を含有する。
非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子は、本発明の効果を阻害しない範囲内で非晶質ポリエステル(A)以外の成分を含有してもよいが、トナーの高温高湿下での保存性と印刷物の耐水性を両立し、帯電性が優れる静電荷像現像用トナーを得る観点から、非晶質ポリエステル(A)以外の成分は含有しないことが好ましい。非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子中における非晶質ポリエステル(A)の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90〜100質量%、更に好ましくは95〜100質量%、より更に好ましくは99〜100質量%であり、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
上記の「吸熱の最大ピーク温度」とは、実施例に記載する測定方法の条件下で観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度のことを指す。最大ピーク温度が軟化点と20℃以内の差であれば、最大ピーク温度を結晶性樹脂(結晶性樹脂)の融点とし、軟化点との差が20℃を超えるピークは非晶質樹脂のガラス転移に起因するピークとする。
樹脂の結晶性は、原料モノマーの種類とその比率、及び製造条件(例えば、反応温度、反応時間、冷却速度)等により調整することができる。
この非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子は、非晶質ポリエステル(A)に水系媒体を添加し、転相乳化することにより好適に製造することができる。
非晶質ポリエステル(A)は、ポリエステル鎖末端のカルボキシ基のうち、第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーに起因するカルボキシ基の割合が、70モル%以上であり、ポリエステル鎖内部を形成するカルボン酸モノマーの70モル%以上が不飽和ジカルボン酸である樹脂である。
また、本発明に用いられる非晶質ポリエステル(A)のガラス転移温度は、同様の観点から、好ましくは25℃以上、より好ましくは30℃以上、更に好ましくは40℃以上、より更に好ましくは50℃以上であり、また、好ましくは70℃以下、より好ましくは65℃以下、更に好ましくは60℃以下、より更に好ましくは58℃以下である。
非晶質ポリエステル(A)の酸価は、同様の観点から、好ましくは1mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上、更に好ましくは15mgKOH/g以上、より更に好ましくは20mgKOH/g以上であり、また、好ましくは35mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下、更に好ましくは28mgKOH/g以下、より更に好ましくは25mgKOH/g以下である。
非晶質ポリエステル(A)の結晶性指数は、高温高湿下での保存性、及び印刷物の耐水性が優れるトナーを得る観点から、0.6未満又は1.4を超え4以下であることが好ましく、より好ましくは0.6未満又は1.5以上4以下、更に好ましくは0.6未満又は1.5以上3以下、更に好ましくは0.6未満又は1.6以上2.5以下である。
なお、軟化点、ガラス転移温度、酸価及び結晶化指数は、原料モノマー組成、分子量、触媒量等の調整又は反応条件の選択により容易に調整することができる。
非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖末端のカルボキシ基のうち、第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーに起因するカルボキシ基の割合は、70モル%以上である。
非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖末端のカルボキシ基のうち、第二解離定数(pKa2)5.0未満であるジカルボン酸モノマーに起因するカルボキシル基が多く存在すると、トナー表面が親水性となり、トナーが吸湿しやすくなるために、高温高湿下での保存性及び印刷物の耐水性に優れるトナーを得ることができない。また、非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖末端のカルボキシ基のうち、第二解離定数(pKa2)6.2を超えるジカルボン酸モノマーに起因するカルボキシル基が多く存在すると、水系分散体の凝集制御が困難となるためトナー表面が不均一化するためか、高温高湿下での保存性、及び帯電性が優れるトナーを得ることができない。このように、ポリエステル鎖末端のカルボキシ基のうち、第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーに起因するカルボキシ基の割合が70モル%未満であると、高温高湿下での保存性、印刷物の耐水性及び帯電性が優れるトナーを得ることができない。当該観点から、当該割合は、好ましくは72モル%以上、より好ましくは73モル%以上、更に好ましくは75モル%以上であり、また、好ましくは100モル%以下、より好ましくは99モル%以下、更に好ましくは97モル%以下、より更に好ましくは95モル%以下である。なお、当該割合は、実施例に記載の方法により測定することができる。
この第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下のカルボン酸モノマーとしては、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸が挙げられ、脂肪族ジカルボン酸が好ましい。また、これらカルボン酸の酸無水物及びそれらのアルキル(炭素数1以上3以下)エステルであってもよい。これらのカルボン酸成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下の脂肪族ジカルボン酸モノマーは、好ましくはコハク酸(pKa2:5.6)、セバシン酸(1,8−オクタンジカルボン酸)(pKa2:5.5)、マレイン酸(pKa2:6.1)、アジピン酸(pKa2:5.4)、アゼライン酸(pKa2:5.4)、ドデカン二酸(pKa2:5.4)、スベリン酸(pKa2:5.5)、イタコン酸(pKa2:5.5)、マロン酸(pKa2:5.7)、シトラコン酸(pKa2:6.2)から選ばれる1つ以上であり、より好ましくはコハク酸、セバシン酸、マレイン酸、アジピン酸、ドデカン二酸から選ばれる1つ以上であり、更に好ましくはコハク酸及びセバシン酸から選ばれる1つ以上であり、より更に好ましくはコハク酸である。
第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下の芳香族ジカルボン酸は、好ましくはフタル酸(pKa2:5.3)である。
この第二解離定数(pKa2)が5未満のジカルボン酸モノマーとしては、具体的には、フマル酸(pKa2:4.4)、テレフタル酸(pKa2:4.8)、イソフタル酸(pKa2:4.5)及びシュウ酸(pKa2:4.2)、から選ばれる1つ以上が挙げられる。これらの中では、好ましくはフマル酸、テレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる1つ以上であり、より好ましくはフマル酸及びテレフタル酸から選ばれる1つ以上である。
非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖末端のカルボキシ基を形成するカルボン酸モノマーは、第二解離定数(pKa2)が6.2を超えるジカルボン酸を含んでいてもよい。
この第二解離定数(pKa2)が6.2を超えるジカルボン酸モノマーとしては、具体的にはドデセニルコハク酸(pKa2:6.7)が挙げられる。
非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖末端のカルボキシ基を形成するカルボン酸は、3価以上の多価カルボン酸を含んでいてもよい。
この3価以上の多価カルボン酸は、トリメリット酸、ヘミメリット酸から選ばれる1つ以上が挙げられる。
非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖内部のカルボキシ基を形成するカルボン酸モノマーは、70モル%以上が不飽和ジカルボン酸である。これにより、帯電性が優れるトナーを得ることができる。当該観点から、非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖内部のカルボキシ基を形成するカルボン酸モノマー中における、不飽和ジカルボン酸の含有量は、好ましくは72モル%以上、より好ましくは75モル%以上、更に好ましくは78モル%以上であり、また、好ましくは100モル%以下、より好ましくは99モル%以下、更に好ましくは98モル%以下、より更に好ましくは95モル%以下である。なお、当該数値は、実施例に記載の方法により測定することができる。
非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖内部のカルボキシ基を形成する不飽和ジカルボン酸モノマーとしては、特に制限はないが、不飽和脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸が挙げられ、芳香族ジカルボン酸が好ましい。また、これら不飽和ジカルボン酸の酸無水物及びそれらのアルキル(炭素数1以上3以下)エステルであってもよい。これらの不飽和ジカルボン酸成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。芳香族ジカルボン酸の具体例としては、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸から選ばれる1つ以上が挙げられる。不飽和脂肪族ジカルボン酸の具体例としては、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、グルタコン酸から選ばれる1つ以上が挙げられる。
非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖内部のカルボキシ基を形成する不飽和ジカルボン酸モノマーは、帯電性が優れるトナーを得る観点から、好ましくはフマル酸、テレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる1つ以上であり、より好ましくはフマル酸及びテレフタル酸から選ばれる1つ以上であり、更に好ましくはテレフタル酸である。
当該カルボン酸としては、飽和脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。
飽和脂肪族ジカルボン酸の具体例としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸及びドデカン二酸から選ばれる1つ以上が挙げられる。
非晶質ポリエステル(A)のカルボン酸の総量中における、すなわちポリエステル鎖末端のカルボキシ基を形成するカルボン酸モノマー及びポリエステル鎖内部のカルボキシ基を形成するカルボン酸モノマーの総量中における、第二解離定数(pKa2)5以上6.2以下のジカルボン酸モノマーの含有量は、高温高湿下での保存性、帯電性及び印刷物の耐水性が優れるトナーを得る観点から、好ましくは1モル%以上、より好ましくは3モル%以上、更に好ましくは5モル%以上、より更に好ましくは10モル%以上であり、また、好ましくは70モル%以下、より好ましくは40モル%以下、更に好ましくは30モル%以下、より更に好ましくは25モル%以下である。
また、非晶質ポリエステル(A)のカルボキシ基を形成するカルボン酸モノマーの総量中における、不飽和ジカルボン酸の含有量は、高温高湿下での保存性、帯電性及び印刷物の耐水性が優れるトナーを得る観点から、好ましくは30モル%以上、より好ましくは50モル%以上、更に好ましくは65モル%以上、より更に好ましくは75モル%以上であり、また、好ましくは98モル%以下、より好ましくは95モル%以下、更に好ましくは90モル%以下、より更に好ましくは85モル%以下である。
非晶質ポリエステル(A)のカルボキシ基を形成するカルボン酸モノマーの総量中における、芳香族ジカルボン酸の含有量は、高温高湿下での保存性と印刷物の耐水性を両立し、帯電性が優れるトナーを得る観点から、カルボン酸成分中、好ましくは30モル%以上、より好ましくは50モル%以上、更に好ましくは60モル%以上、より更に好ましくは70モル%以上であり、また、好ましくは99モル%以下、より好ましくは95モル%以下、更に好ましくは90モル%以下、より更に好ましくは85モル%以下である。
非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖を形成するアルコールとしては、特に制限はないが、脂肪族ジオール、芳香族ジオール、3価以上の多価アルコール等が挙げられる。これらのアルコールは、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
このアルコールは、ポリエステルの非晶質性を高める観点から、芳香族ジオールを含有することが好ましく、下記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を含有することがより好ましく、下記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物であることが更に好ましい。
前記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物は、高温高湿下での保存性、帯電性及び印刷物の耐水性が優れるトナーを得る観点から、アルコール成分中、好ましくは70〜100モル%、より好ましくは80〜100モル%、更に好ましくは90〜100モル%含有される。
非晶質ポリエステル(A)は、前駆体非晶質ポリエステルと第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーを反応させる工程を含む製造方法を経て得られることが好ましい。これにより、第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーに起因するカルボキシル基を、ポリエステル鎖末端に選択的に形成させることができる。
同様の観点から、前駆体非晶質ポリエステルは、カルボン酸成分とアルコール成分との縮重合における反応率が95%以上であることが好ましい。
ここで、第1の縮重合反応で配合するカルボン酸は、第二解離定数(pKa2)5以上6.2以下のジカルボン酸モノマーを含んでいてもよい。また、第2の縮重合反応で配合するカルボン酸は、第二解離定数(pKa2)5未満のカルボン酸モノマー、及び第二解離定数(pKa2)6.2を超えるカルボン酸モノマーを含んでいてもよい。しかし、第1の縮重合反応では、非晶質ポリエステル(A)を構成する非晶質ポリエステルの原料のうち、第二解離定数(pKa2)5以上6.2以下のジカルボン酸モノマー以外の原料を配合することが好ましい。また、第2の縮重合反応において、非晶質ポリエステル(A)を構成する非晶質ポリエステルの原料のうち、第二解離定数(pKa2)5以上6.2以下のジカルボン酸モノマーを配合するのが好ましい。
なお、第1の縮重合反応のときに、エステル化触媒を配合してもよく、更にエステル化助触媒を配合してもよい。また、第2の縮重合反応のときに、重合禁止剤を配合してもよい。
第1の縮重合反応の反応温度は、反応性を高め、効率よく重合度の上げる観点から、好ましくは210℃以上、より好ましくは220℃以上、更に好ましくは230℃以上であり、また、好ましくは250℃以下、より好ましくは245℃以下、更に好ましくは240℃以下である。
第2の縮重合反応の反応温度は、末端に特定のカルボン酸モノマーを存在させ、本発明の効果を発現させる観点から、好ましくは180℃以上、より好ましくは190℃以上、更に好ましくは200℃以上であり、また、好ましくは230℃以下、より好ましくは220℃以下、更に好ましくは215℃以下である。
上記縮重合に好適に用いられるエステル化触媒としては、チタン化合物及びSn−C結合を有していない錫(II)化合物が挙げられ、これらは1種又は2種以上を併せて使用することができる。
Sn−C結合を有していない錫(II)化合物としては、Sn−O結合を有する錫(II)化合物、Sn−X(Xはハロゲン原子を示す)結合を有する錫(II)化合物等が好ましく挙げられ、Sn−O結合を有する錫(II)化合物がより好ましく、なかでも、反応性、分子量調整及び樹脂の物性調整の観点から、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)が更に好ましい。
エステル化助触媒は、用いなくてもよいが、用いてもよい。エステル化助触媒としては、ピガロール化合物が好ましい。このピロガロール化合物は、互いに隣接する3個の水素原子が水酸基で置換されたベンゼン環を有するものであり、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,3,4−テトラヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、エピガロカテキン、エピガロカテキンガレート等のカテキン誘導体等が挙げられ、反応性の観点から、没食子酸が好ましい。
重合禁止剤は、特に制限はないが、4−t−ブチルカテコールが好ましい。
前述のとおり、工程Iでは、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子を含む凝集体Xを、水系媒体中で得る。
工程Iでは、前記非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子の供給源として、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子を水系媒体中に分散させてなる水系分散体(a)を使用することが好ましい。
水系分散体(a)中で樹脂粒子を凝集させて、凝集体Xを得ることが好ましい。
凝集を効率的に行うために凝集剤を添加することが好ましい。また、着色剤、荷電制御剤、離型剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、及び老化防止剤から選ばれる1つ以上の添加剤を添加してから凝集させてもよい。該添加剤は、水系分散体としてから使用することもできる。
水系媒体としては水を主成分とするものが好ましい。
水以外の成分としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の炭素数1以上5以下の脂肪族アルコール;アセトン、メチルエチルケトン等の炭素数3以上7以下のジアルキルケトン;テトラヒドロフラン等の環状エーテル等の水に溶解する有機溶媒が挙げられる。これらの中では、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールから選ばれる1つ以上のアルコール系有機溶媒が好適に使用できる。
水系媒体中の水の含有量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が更に好ましく、100質量%が更に好ましい。水は、脱イオン水又は蒸留水が好ましい。
次に、水系分散体及び添加剤について説明する。
この水系分散体は、非晶質ポリエステル(A)に水系媒体及び必要に応じて界面活性剤を添加し、転相乳化する工程を含む方法によって、好適に得ることができる。
また、この水系分散体は、非晶質ポリエステル(A)及び有機溶媒を混合して混合物を得る工程(工程1)、この混合物に水系媒体を添加し、転相乳化して樹脂粒子の粗製分散体を得る工程(工程2)、この粗製分散体から有機溶媒を留去して樹脂粒子の水系分散体を得る工程(工程3)、及び得られた水系分散体に界面活性剤を混合する工程(工程4)を経ることにより、好適に製造することができる。ただし、工程4を省略してもよく、工程1の有機溶媒を用いず、工程3を省略してもよい。
次に、工程1〜4について説明する。
工程1では、非晶質ポリエステル(A)及び有機溶媒を混合して混合物を得る。
有機溶媒としては非晶質ポリエステル(A)の分散性を向上する観点から、溶解性パラメータ(SP値:POLYMER HANDBOOK THIRD EDITION 1989 by John Wiley & Sons,Inc)で表したとき、好ましくは15.0MPa1/2以上、より好ましくは16.0MPa1/2以上、更に好ましくは17.0MPa1/2以上であり、また、好ましくは26.0MPa1/2以下、より好ましくは24.0MPa1/2以下、更に好ましくは22.0MPa1/2以下である。
非晶質ポリエステル(A)の中和剤による中和度は、同様の観点から、好ましくは60モル%以上、より好ましくは70〜100モル%、更に好ましくは80〜100モル%、より更に好ましくは90〜100モル%、より更に好ましくは95〜100モル%である。なお、樹脂の中和度(モル%)は、下記式によって求めることができる。
中和度={[中和剤の質量(g)/中和剤の当量]/〔[樹脂の酸価(mgKOH/g)×樹脂の質量(g)]/(56×1000)〕}×100
混合物の製造方法において、各原料の添加順序に限定はないが、非晶質ポリエステル(A)及び有機溶媒を混合した後、中和剤を混合することが好ましい。
混合の際は、アンカー翼等の一般的に用いられる混合撹拌装置、外部循環撹拌装置等で撹拌することが好ましい。
工程2は、上記の混合物に水系媒体及び必要に応じて界面活性剤を添加し、転相乳化して樹脂粒子の粗製分散体を得る工程である。
水系媒体としては水を主成分とするものが好ましい。
水以外の成分としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の炭素数1以上5以下の脂肪族アルコール;アセトン、メチルエチルケトン等の炭素数3以上7以下のジアルキルケトン;テトラヒドロフラン等の環状エーテル等の水に溶解する有機溶媒が挙げられる。なかでもトナーへの混入を防止する観点から、樹脂を溶解しない有機溶媒が好ましい。これらのなかでは、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール系有機溶媒が好適に使用できる。
水系媒体中の水の含有量は、樹脂の乳化安定性を向上させる観点から、80質量%以上が好ましく、90〜100質量%がより好ましく、95〜100質量%が更に好ましく、100質量%がより更に好ましい。水は、脱イオン水又は蒸留水が好ましい。
水系媒体の添加速度は、小粒径の樹脂組成物粒子を得る観点から、転相が終了するまでは、非晶質ポリエステル(A)100質量部に対して、好ましくは0.1質量部/分以上、より好ましくは0.5質量部/分以上、更に好ましくは1質量部/分以上、より更に好ましくは3質量部/分以上、より更に好ましくは4質量部/分以上であり、また、好ましくは50質量部/分以下、より好ましくは30質量部/分以下、更に好ましくは20質量部/分以下、より更に好ましくは10質量部/分以下、より更に好ましくは8質量部/分以下である。転相後の水系媒体の添加速度には制限はない。
また、後の凝集工程で均一な凝集粒子を得る観点から、水系媒体と前記有機溶媒との質量比(水系媒体/有機溶媒)が70/30〜98/2になるように前記水系媒体を添加することが好ましい。当該観点から、より好ましくは80/20以上、更に好ましくは85/15以上であり、また、より好ましくは95/5以下、更に好ましくは90/10以下である。
アニオン性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩等が挙げられ、これらのなかでも樹脂の乳化安定性の観点から、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩が好ましく、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩がより好ましい。
カチオン性界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジアルキルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
非晶質ポリエステル(A)の分散性と樹脂の乳化安定性の観点から、界面活性剤のなかでも、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩が好ましく、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩がより好ましい。
工程3は、この粗製分散体から有機溶媒を留去して樹脂粒子の水系分散体を得る工程である。
有機溶媒の除去方法は、特に限定されず、任意の方法を用いることができるが、水と溶解しているため蒸留するのが好ましい。また、有機溶媒は、完全に除去されず水系分散体中に残留していてもよい。この場合、有機溶媒の残存量は、水系分散体中、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、実質的に0質量%が更に好ましい。
工程4は、得られた水系分散体に界面活性剤を混合する工程である。
工程4において添加する界面活性剤の量は、高温高湿下での保存性、印刷物の耐水性及び帯電性が優れるトナーを得る観点から、工程1〜4で添加する界面活性剤の総添加量の、好ましくは50質量%以上、より好ましくは80〜100質量%、更に好ましくは90〜100質量%、より更に好ましくは95〜100質量%、より更に好ましくは99〜100質量%である。
また、工程4において添加する界面活性剤の量は、同様の観点から、非晶質ポリエステル(A)100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは2質量部以上であり、また、好ましくは15質量部以下、より好ましくは10質量部以下、更に好ましくは5質量部以下である。
アンカー翼等の混合撹拌装置を用いた場合、撹拌の周速は、分散性の観点から、好ましくは20m/分以上、より好ましくは40m/分以上、更に好ましくは60m/分以上、より更に好ましくは80m/分以上であり、また、好ましくは200m/分以下、より好ましくは150m/分以下、更に好ましくは100m/分以下である。
凝集剤は、第四級塩のカチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン等の有機系凝集剤;無機金属塩、無機アンモニウム塩等の無機系凝集剤が用いられる。トナーの粒径分布、耐熱保存性及び印刷物の光沢性の観点から、無機系凝集剤が好ましく、なかでも無機金属塩が好ましい。
無機金属塩としては、例えば、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、及び塩化アルミニウムの少なくとも1種が挙げられ、好ましくは塩化カルシウムである。無機金属塩の中心金属の価数は、トナーの粒径分布、耐熱保存性、印刷物の光沢性の観点から、2価以上であることが好ましい。
凝集剤を添加する場合、その添加量は、高温高湿下での保存性及び印刷物の耐水性を両立し、帯電性が優れるトナーを得る観点から、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.005質量部以上、更に好ましくは0.01質量部以上、より更に好ましくは0.1質量部以上、より更に好ましくは0.2質量部以上であり、また、好ましくは10質量部以下、より好ましくは7質量部以下、更に好ましくは1質量部以下、より更に好ましくは0.8質量部以下、より更に好ましくは0.5質量部以下である。
凝集剤は、水系媒体に溶解させて添加することが好ましく、凝集剤の添加時及び添加終了後は十分撹拌することが好ましい。
凝集工程において、系内の固形分濃度は、均一な凝集を起こさせるために、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、また、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
凝集工程において、凝集剤を均一に分散し、均一な凝集を起こさせる観点から、凝集剤の添加時の温度は、好ましくは10℃以上、より好ましくは15℃以上、更に好ましくは18℃以上であり、また、好ましくは40℃以下、より好ましくは35℃以下、更に好ましくは30℃以下である。凝集剤を添加した後の保持温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくは45℃以上、更に好ましくは47℃以上であり、また、好ましくは65℃以下、より好ましくは60℃以下、更に好ましくは55℃以下である。
凝集後、必要に応じて凝集停止剤を加えてもよい。なお、凝集停止剤を用いる場合、凝集停止剤として界面活性剤を用いることが好ましく、アニオン性界面活性剤を用いることがより好ましい。アニオン性界面活性剤のうち、アルキルエーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩、及び直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を用いることがより好ましく、アルキルエーテル硫酸塩を用いることが更に好ましい。
着色剤としては、特に制限はなく公知の着色剤が挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。具体的には、カーボンブラック、無機系複合酸化物、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、及びマラカイトグリーンオクサレート等の種々の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、インジコ系、チオインジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアジン系、及びチアゾール系等の各種染料が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
着色剤の添加量は、画像品質を向上する観点から、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1.0質量部以上、より更に好ましくは2.0質量部以上であり、また、好ましくは20質量部以下、より好ましくは10質量部以下、更に好ましくは8質量部以下、より更に好ましくは5質量部以下である。
この着色剤は、着色剤微粒子を含有する着色剤分散液として添加してもよい。この着色剤微粒子の体積中位粒径(D50)は、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上であり、また、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下である。
荷電制御剤としては、クロム系アゾ染料、鉄系アゾ染料、アルミニウムアゾ染料、及びサリチル酸金属錯体等が挙げられる。各種荷電制御剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
荷電制御剤を添加する場合、その添加量は、画像品質を向上する観点から、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.3質量部以上、更に好ましくは0.5質量部以上、より更に好ましくは0.6質量部以上であり、また、好ましくは8質量部以下、より好ましくは7質量部以下、更に好ましくは5質量部以下、より更に好ましくは2質量部以下である。
この荷電制御剤は、荷電制御剤微粒子を含有する荷電制御剤分散液として添加してもよい。この荷電制御剤微粒子の体積中位粒径(D50)は、好ましくは100nm以上、より好ましくは300nm以上であり、また、好ましくは800nm以下、より好ましくは500nm以下である。
離型剤としては、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、及びステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;カルナバロウワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、及びホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、マイクロクリスタリンワックス、及びフィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックス等のワックス;ポリオレフィンワックス、パラフィンワックス及びシリコーン類等が挙げられる。離型剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。離型剤の融点は、トナーの低温定着性向上、耐熱保存性向上及び印刷物の光沢性向上の観点から、60〜140℃が好ましく、60〜100℃がより好ましい。
離型剤を添加する場合、その添加量は、高温高湿下での保存性及び印刷物の耐水性を両立し、帯電性が優れるトナーを得る観点から、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子100質量部に対して、0.5〜20質量部が好ましく、1〜10質量部がより好ましく、1〜8質量部が更に好ましく、1.5〜5質量部がより更に好ましい。
工程IIは、前記凝集体Xを融着する工程である。
工程IIにおける系内の温度は、目的とするトナーの粒径、粒度分布、形状制御及び粒子の融着性の観点、高温高湿下での保存性及び印刷物の耐水性を両立し、帯電性が優れるトナーを得る観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは75℃以上であり、また、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下である。また、撹拌速度は、凝集粒子が沈降しない速度が好ましい。
工程IIにより得られた融着粒子を、適宜、ろ過等の固液分離工程、洗浄工程、乾燥工程に供することにより、本発明の静電荷像現像用トナーを好適に得ることができる。
洗浄工程では、添加した非イオン性界面活性剤も洗浄により完全に除去することが好ましく、非イオン性界面活性剤の曇点以下での水系溶液での洗浄が好ましい。洗浄は複数回行うことが好ましい。
また、乾燥工程では、振動型流動乾燥法、スプレードライ法、冷凍乾燥法、フラッシュジェット法等、任意の方法を採用することができる。トナーの乾燥後の水分含量は、帯電性の観点から、好ましくは1.5質量%以下、更には1.0質量%以下に調整することが好ましい。
更に流動性を向上する等の目的のために外添剤を添加しても良い。外添剤としては、表面を疎水化処理したシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、酸化セリウム微粒子、及びカーボンブラック等の無機微粒子;ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、及びシリコーン樹脂等のポリマー微粒子等、公知の微粒子が使用できる。
外添剤を添加する場合、その添加量は、トナーの流動性、帯電度の環境安定性及び保存安定性の観点から、外添剤による処理前のトナー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0.2質量部以上、更に好ましくは0.5質量部以上、より更に好ましくは1質量部以上であり、また、好ましくは8質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは4質量部以下、より更に好ましくは3質量部以下である。
CV値(%)=[粒径分布の標準偏差(μm)/体積中位粒径(μm)]×100
本発明の静電荷像現像用トナーは、前述の製造方法により製造することができる。
〔1〕ポリエステル鎖末端のカルボキシ基のうち、第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーに起因するカルボキシ基の割合が、70モル%以上であり、ポリエステル鎖内部を形成するカルボン酸モノマーの70モル%以上が不飽和ジカルボン酸である、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子を含む凝集体Xを、水系媒体中で得る工程I、及び前記凝集体Xを融着する工程II、を有する、静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔3〕第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーが、該ジカルボン酸モノマー中の全てのカルボキシ基に隣接して飽和結合を有するジカルボン酸化合物である、前記〔1〕又は〔2〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
[4]第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーが、好ましくは脂肪族ジカルボン酸であり、より好ましくはコハク酸、セバシン酸、マレイン酸、アジピン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、スベリン酸、イタコン酸、マロン酸、シトラコン酸から選ばれる1つ以上であり、更に好ましくはコハク酸、セバシン酸、マレイン酸、アジピン酸、ドデカン二酸から選ばれる1つ以上であり、より更に好ましくはコハク酸及びセバシン酸から選ばれる1つ以上であり、より更に好ましくはコハク酸である、前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔5〕非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖内部のカルボキシ基を形成するカルボン酸モノマー中における、不飽和ジカルボン酸の含有量が、好ましくは72モル%以上、より好ましくは75モル%以上、更に好ましくは78モル%以上であり、また、好ましくは100モル%以下、より好ましくは99モル%以下、更に好ましくは98モル%以下、より更に好ましくは95モル%以下である、前記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔6〕不飽和ジカルボン酸が、好ましくは芳香族ジカルボン酸であり、より好ましくはテレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸から選ばれる1つ以上である、前記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔7〕非晶質ポリエステル(A)のポリエステル鎖を形成するアルコールが、好ましくは芳香族ジオールを含有するアルコールであり、より好ましくは下記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を含有するアルコールであり、更に好ましくは下記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物である、前記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔8〕工程Iが、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子を水系媒体中に分散させてなる水系分散体(a)を使用するものである、前記〔1]〜〔7〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔9〕水系分散体(a)が、非晶質ポリエステル(A)に水系媒体を添加し、転相乳化する工程を含む方法によって得られるものである、前記〔8〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔10〕水系分散体(a)が、非晶質ポリエステル(A)及び有機溶媒を混合して混合物を得る工程(工程1)、この混合物に水系媒体を添加し、転相乳化して樹脂粒子の粗製分散体を得る工程(工程2)、この粗製分散体から有機溶媒を留去して樹脂粒子の水系分散体を得る工程(工程3)、を含む方法によって得られるものである、前記〔8〕又は〔9〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔11〕非晶質ポリエステル(A)が、前駆体非晶質ポリエステルと第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーを反応させる工程を含む製造方法を経て得られるものである、前記〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔12〕前記前駆体非晶質ポリエステルのカルボン酸成分とアルコール成分との縮重合における反応率が95%以上である、前記〔11〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔13〕工程3で得られた水系分散体に界面活性剤を混合する工程4を有する、前記〔10〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔14〕工程2において、前記水系媒体と前記有機溶媒との質量比(水系媒体/有機溶媒)が好ましくは70/30〜98/2、より好ましくは80/20以上、更に好ましくは85/15以上であり、また、より好ましくは95/5以下、更に好ましくは90/10以下になるように前記水系媒体を添加する、前記〔10〕又は〔13〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔15〕工程4において添加する界面活性剤の量が、工程1〜4で添加する界面活性剤の総添加量の、好ましくは50質量%以上、より好ましくは80〜100質量%、更に好ましくは90〜100質量%、より更に好ましくは95〜100質量%、より更に好ましくは99〜100質量%である、前記〔13〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
〔16〕前記〔1〕〜〔15〕のいずれかの製造方法によって得られる、静電荷像現像用トナー。
樹脂の酸価は、JIS K 0070の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K 0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更した。
(1)軟化点
フローテスター「CFT−500D」((株)島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(2)吸熱ピークの最高温度
示差走査熱量計「Q−100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、室温(20℃)から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した試料をそのまま1分間静止させ、その後、昇温速度10℃/分で180℃まで昇温しながら測定した。観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を吸熱ピークの最高温度とした。
(3)ガラス転移温度
示差走査熱量計「Q−100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した。次に昇温速度10℃/分で150℃まで昇温しながら測定した。吸熱ピークの最高温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
(4)結晶性指数
前記のようにして測定された軟化点と吸熱ピークの最高温度との比、即ち、「軟化点/吸熱ピークの最高温度」を算出し、結晶性指数とした。
下記条件により13C NMRスペクトルを測定し、ポリエステル鎖末端のカルボキシ基を形成するカルボン酸モノマーの種類を同定、定量し、第二酸解離定数(pKa2)5以上6.2以下のジカルボン酸モノマーである割合を算出した。
・測定機:Mercury−400(VARIAN社製)
・観測核:13C
・樹脂サンプル:1g
・測定溶媒:CDCl3 3mL
・磁場強度:14.09637[T] (600[MHz])
・スキャン回数:6400
・緩和時間:15秒
前記条件により13C NMRスペクトルを測定し、ポリエステル鎖内部を形成するカルボン酸モノマーの種類を同定、定量し、不飽和ジカルボン酸である割合を算出した。
凝集粒子及びトナーの体積中位粒径は以下の通り測定した。
・測定機:「コールターマルチサイザーIII」(ベックマンコールター社製)
・アパチャー径:50μm
・解析ソフト:「マルチサイザーIIIバージョン3.51」(ベックマンコールター社製)
・電解液:「アイソトンII」(ベックマンコールター社製)
・分散液:ポリオキシエチレンラウリルエーテル「エマルゲン109P」(花王(株)製、HLB:13.6)を前記電解液に溶解させ、濃度5質量%の分散液を得た。
・分散条件:前記分散液5mLに試料10mg(固形分換算)を添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を作製した。
・測定条件:前記試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
(1)測定装置:レーザー回折型粒径測定機「LA−920」((株)堀場製作所製)
(2)測定条件:測定用セルに蒸留水を加え、吸光度が適正範囲になる濃度で体積中位粒径(D50)を測定した。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積中位粒径(D50))×100
赤外線水分計「FD−230」((株)ケツト科学研究所製)を用いて、試料5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分/変動幅0.05%)の条件にて乾燥させ、試料の水分(質量%)を測定した。固形分は下記式に従って算出した。
固形分濃度(質量%)=100−M
M:試料の水分(質量%)=[(W−W0)/W]×100
W:乾燥前の試料質量
W0:乾燥後の試料質量
25mL容の容器(直径約3cm)にトナー10gを入れ、温度55℃、湿度90%の環境下で72時間放置した。24時間放置後、12時間毎にトナー凝集の発生程度を目視にて観察し、以下の評価基準に従って、耐熱保存性を評価した。凝集が認められない時間が長いほど、耐熱保存性に優れる。
(評価基準)
A:60時間後も凝集は認められない。
B:48時間後で凝集は認められないが60時間後では凝集が認められる。
C:36時間後で凝集は認められないが48時間後では凝集が認められる。
D:24時間後で凝集は認められないが36時間後では凝集が認められる。
E:24時間後で凝集が認められる。
複写機「AR−505」(シャープ(株)製)の定着機を装置外での定着が可能なように改良した装置にトナーを実装し、未定着の状態で黒化率10%のストライプパターンの印刷物を得た(印字面積:20cm×20cm、付着量:0.5mg/cm2)。その後、総定着圧が40kgfになるように調整した定着機(定着速度300mm/sec)を用い、定着ロールの温度を160℃として定着させた。この画像を、室温60℃、相対湿度90%の環境下に24時間放置した。放置後、画像の端部のにじみを目視又は倍率50倍のルーペで観察し、下記基準に基づき評価を行った。
(評価基準)
A:にじみは全く観察されない。
B:目視ではにじみは観察されないが、ルーペを使用すると観察される。
C:目視でにじみが観察される。
25℃、相対湿度50%にてトナー2.1gとシリコーンフェライトキャリア(関東電化工業(株)製、平均粒子径:40μm)27.9gとを50mLの円筒形ポリプロピレン製ボトル((株)ニッコー製)に入れ、縦横に10回ずつ振り、その後、ターブラーミキサーを用いて90r/minの速度にて混合し、1時間混合した。そのときの帯電量を、q/mメーター(EPPING社製)を用いて測定した。帯電量の絶対値が高いほど、帯電性が良好である。
なお、測定機器、設定等は下記の通りである。
・測定機器:EPPING社製q/m−meter
・設定:メッシュサイズ:635メッシュ(目開き:24μm、ステンレス製)
・ソフトブロー、ブロー圧(1000V)
・吸引時間:90秒
・帯電量(μC/g)=90秒後の総電気量(μC)/吸引されたトナー量(g)
製造例1及び2
(非晶質ポリエステルA−1、A−2の製造)
表1に示す、コハク酸以外のポリエステルの原料モノマー、エステル化触媒及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで2時間かけて昇温を行った。その後、235℃にて10時間反応を行い、反応率が95%以上に到達したのを確認した。その後、8kPaの減圧下で1時間反応させた後、180℃まで冷却した。その後、表1に示すコハク酸及びラジカル重合禁止剤(4−t−ブチルカテコール)を加え、2時間かけて210℃まで昇温した。その後、210℃にて1時間反応後、8kPaにて表1に記載の酸価に達するまで反応を行って非晶質ポリエステルA−1、A−2を得た。樹脂の物性は表1に示す。なお、本発明における反応率とは、生成反応水量(mol)/理論生成水量(mol)×100の値をいう。
(非晶質ポリエステルB−1の製造)
コハク酸をフマル酸に変更した以外は製造例1と同様にして、非晶質ポリエステルB−1を得た。樹脂の物性は表2に示す。
(非晶質ポリエステルB−2の製造)
コハク酸をドデセニル無水コハク酸に変更した以外は製造例1と同様にして、非晶質ポリエステルB−2を得た。樹脂の物性は表2に示す。
(非晶質ポリエステルB−3の製造)
表2に示す、ポリエステルの原料モノマー、エステル化触媒、エステル化助触媒、及びラジカル重合禁止剤を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、180℃まで2時間かけて昇温を行った。その後、3時間かけて210℃まで昇温した。その後、210℃にて1時間反応後、8kPaにて表2に記載の酸価に達するまで反応を行って非晶質ポリエステルB−3を得た。樹脂の物性は表2に示す。
(非晶質ポリエステルB−4の製造)
表2に示す、コハク酸を含めたポリエステルの原料モノマー、エステル化触媒、エステル化助触媒、及びラジカル重合禁止剤を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、180℃まで2時間かけて昇温を行った。その後、3時間かけて210℃まで昇温した。その後、210℃にて15時間反応後、8kPaにて表2に記載の酸価に達するまで反応を行って非晶質ポリエステルB−4を得た。樹脂の物性は表2に示す。
(非晶質ポリエステルB−5の製造)
表2に示す、ポリエステルの原料モノマーのうち、アルコール成分と、テレフタル酸50部相当(1712g)、エステル化触媒及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで2時間かけて昇温を行った。その後、235℃にて10時間反応後、8kPaの減圧下で1時間反応させた後、180℃まで冷却した。その後、表2に示すテレフタル酸20部相当(685g)及びコハク酸及びラジカル重合禁止剤(4−t−ブチルカテコール)を加え、3時間かけて210℃まで昇温した。その後、210℃にて1時間反応後、8kPaにて表2に記載の酸価に達するまで反応を行って非晶質ポリエステルB−5を得た。樹脂の物性は表2に示す。
製造例8
(水系分散体A−1の製造)
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた3L容の容器に、非晶質ポリエステルA−1 150g、酢酸エチル75gを仕込み、70℃にて2時間かけて溶解させた。得られた溶液に、20質量%アンモニア水溶液(pKa:9.3)を、樹脂の酸価に対して中和度100モル%になるように添加して、30分撹拌した(工程1)。
70℃に保持したまま、280r/分(周速88m/分)で撹拌しながら、イオン交換水675gを77分かけて添加し、転相乳化した(工程2)。継続して70℃に保持したまま、酢酸エチルを減圧下で留去した(工程3)。その後、280r/分(周速88m/分)の撹拌を行いながら水系分散体を30℃に冷却した後、アニオン性界面活性剤「エマールE27C」(ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、花王(株)製、固形分28質量%)を16.7g混合し、完全に溶解させた(工程4)。その後分散液の固形分濃度を測定し、20質量%になるようにイオン交換水を加えることにより、水系分散体を得た。得られた水系分散体中の樹脂粒子の体積中位粒径は115nmであった。
(水系分散体A−2、B−1〜B−5の製造)
製造例8において、工程1で用いた樹脂を、表3〜表4に示す樹脂にした以外は、製造例1と同様にして、水系分散体を得た。得られた水系分散体中の樹脂粒子の体積中位粒径および固形分濃度を表3〜表4に示す。
製造例15
銅フタロシアニン「ECB−301」(大日精化工業(株)製)50g、非イオン性界面活性剤「エマルゲン150」(ポリオキシエチレンラウリルエーテル、花王(株)製)5g及びイオン交換水200gを混合し、ホモジナイザーを用いて10分間分散させて、着色剤粒子を含有する着色剤分散液を得た。着色剤粒子の体積中位粒径(D50)は120nmであり、固形分濃度は22質量%であった。
製造例16
パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、商品名:「HNP9」、融点:85℃)50g、カチオン性界面活性剤(花王(株)製、商品名:「サニゾールB50」)5g及びイオン交換水200gを95℃に加熱して、ホモジナイザーを用いて、パラフィンワックスを分散させた後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、離型剤微粒子を含有する離型剤分散液を得た。パラフィンワックスの体積中位粒径(D50)は450nm、固形分濃度は22質量%であった。
製造例17
荷電制御剤としてサリチル酸系化合物「ボントロンE−84」(オリエント化学工業(株)製)50g、非イオン性界面活性剤として「エマルゲン150」(花王(株)製)5g及びイオン交換水200gを混合し、ガラスビーズを使用し、サンドグラインダーを用いて10分間分散させて、荷電制御剤粒子を含有する荷電制御剤分散液を得た。荷電制御剤粒子の体積中位粒径(D50)は400nmであり、固形分濃度は22質量%であった。
実施例1
製造例8で得られた水系分散体A−1を330g、製造例15で得られた着色剤分散液8g、製造例16で得られた離型剤分散液10g、製造例17で得られた荷電制御剤分散液2g及び脱イオン水52gを3L容の容器に入れ、アンカー型の撹拌機で100r/分(周速31m/分)の撹拌下、20℃で0.1質量%塩化カルシウム水溶液150gを30分かけて滴下した。その後、撹拌しながら50℃まで昇温した。3時間たった時点で凝集粒子の体積中位粒径が5μmに達した。その後、凝集停止剤としてアニオン性界面活性剤「エマールE27C」(花王(株)製、固形分28質量%)4.2gを脱イオン水37gで希釈した希釈液を添加した。次いで80℃まで昇温し、80℃になった時点から1時間80℃を保持した後、加熱を終了した。これにより融着粒子を形成させた後、20℃まで徐冷し、150メッシュ(目開き150マイクロメートル)の金網でろ過した後、吸引ろ過を行い、洗浄、乾燥工程を経てトナー粒子を得た。
上記トナー粒子100質量部に対して、疎水性シリカ「NAX−50」(日本アエロジル(株)製、個数平均粒子径40nm)1.0質量部、疎水性シリカ「R972」(日本アエロジル(株)製、個数平均粒子径16nm)0.6質量部、酸化チタン「JMT−150IB」(テイカ(株)製、個数平均粒子径15nm)0.5質量部を、ST、A0撹拌羽根を装着した10Lヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)製)に投入し、3000rpmにて2分間撹拌して、トナーを得た。得られたトナーの評価結果を表5に示す。
実施例1において、用いた水系分散体を表5〜6に示す水系分散体の種類と量に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。得られたトナーの評価結果を表5〜6に示す。
Claims (8)
- ポリエステル鎖末端のカルボキシ基のうち、第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーに起因するカルボキシ基の割合が、70モル%以上であり、ポリエステル鎖内部を形成するカルボン酸モノマーの70モル%以上が不飽和ジカルボン酸である、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子を含む凝集体Xを、水系媒体中で得る工程I、及び前記凝集体Xを融着する工程II、を有する、静電荷像現像用トナーの製造方法であって、第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーが、コハク酸、セバシン酸、マレイン酸、アジピン酸及びドデカン二酸から選ばれる1つ以上であり、前記樹脂粒子中における非晶質ポリエステル(A)の含有量が80質量%以上であり、前記工程Iが、非晶質ポリエステル(A)を含有する樹脂粒子を水系媒体中に分散させてなる水系分散体(a)中で該樹脂粒子を凝集させて、凝集体Xを得る工程である、静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーが、該ジカルボン酸モノマー中の全てのカルボキシ基に隣接して飽和結合を有するジカルボン酸化合物である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 水系分散体(a)が、非晶質ポリエステル(A)に水系媒体を添加し、転相乳化する工程を含む方法によって得られるものである、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 水系分散体(a)が、非晶質ポリエステル(A)及び有機溶媒を混合して混合物を得る工程(工程1)、この混合物に水系媒体を添加し、転相乳化して樹脂粒子の粗製分散体を得る工程(工程2)、この粗製分散体から有機溶媒を留去して樹脂粒子の水系分散体を得る工程(工程3)、を含む方法によって得られるものである、請求項1〜3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 非晶質ポリエステル(A)が、前駆体非晶質ポリエステルと第二解離定数(pKa2)が5以上6.2以下であるジカルボン酸モノマーを反応させる工程を含む製造方法を経て得られるものである、請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記前駆体非晶質ポリエステルのカルボン酸成分とアルコール成分との縮重合における反応率が95%以上である、請求項5に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 工程3で得られた水系分散体に界面活性剤を混合する工程4を有する、請求項4に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 工程2において、前記水系媒体と前記有機溶媒との質量比(水系媒体/有機溶媒)が70/30〜98/2になるように前記水系媒体を添加する、請求項4又は7に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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