JP6815753B2 - トナー - Google Patents
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Description
高速印刷に対応し、かつトナーの低温定着性を向上させるために、トナーの結着樹脂のガラス転移点や軟化点を下げ、かつシャープメルト性を有する結着樹脂を用いる方法がある。シャープメルト性を持たせるために、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用い、かつポリエステル樹脂の分子量を下げることが検討されている。しかし、一方で耐ホットオフセット性や耐定着巻き付き性が低下してしまうことがあった。この課題を解決するため、高分子量樹脂と低分子量樹脂の2種類の結着樹脂を用いたトナーが検討されている。
また、特許文献2には、少なくともポリエステル樹脂粒子を含む粒子を水系媒体中で乳化又は分散し、凝集させてなるトナーであって、前記ポリエステル樹脂粒子がポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂が1,2−プロパンジオールを2価のアルコール成分中65モル%以上含有するアルコール成分と、精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなり、かつ該ポリエステル樹脂の軟化点が80℃以上120℃未満であり、前記トナーが、着色剤及び離型剤を含有することを特徴とするトナーが開示されている。
本発明の目的は、上記の課題を解決したトナーを提供することにある。具体的には、低温定着性を有し、かつ耐ホットオフセット性や耐定着巻き付き性に優れるトナーを提供することにある。
前記製造方法は、
非晶性ポリエステル1と非晶性ポリエステル2とを溶融混練する工程、及び、
溶融混練物を粉砕する工程
を含み、
前記非晶性ポリエステル1は、スズ化合物及びチタン化合物のいずれか一方を含み、前記非晶性ポリエステル2は、他方を含み、
前記非晶性ポリエステル1のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による重量平均分子量Mw1が、Mw1<7000であり、
前記非晶性ポリエステル2のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による重量平均分子量Mw2が、Mw2<7000であり、
前記非晶性ポリエステルは、蛍光X線分析によるSnとTiの存在量比Sn/Tiが、20/80〜80/20である、
ことを特徴とするトナーの製造方法である。
本発明のトナーは、非晶性ポリエステルを含有するトナー粒子を有するトナーにおいて、該非晶性ポリエステルは、非晶性ポリエステル12を含有し、
該非晶性ポリエステルは、スズ化合物及びチタン化合物を含み、蛍光X線分析によるSnとTiの存在量比Sn/Tiが、20/80〜80/20であり、
該非晶性ポリエステル1のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による重量平均分子量Mw1が、Mw1<7000であることを特徴とするトナーである。
この反応では、非晶性ポリエステルの低分子量成分の一方の末端のカルボキシ基がスズ化合物と、他方の末端のヒドロキシ基がチタン化合物と反応する。スズ化合物及びチタン化合物は複数の反応サイトを有しているため、非晶性ポリエステルの低分子量成分がスズ化合物及びチタン化合物を介して次々と架橋することによって高分子量化が起こると考えられる。その結果、耐ホットオフセット性や耐定着巻き付き性が大幅に改善したのではないかと考えている。
。
また、非晶性ポリエステル中にスズ化合物又はチタン化合物のどちらか一方のみが存在する場合は、非晶性ポリエステルの低分子量成分は1つのスズ化合物又はチタン化合物と反応するのみであるため高分子量化できない。その結果、耐ホットオフセット性や耐定着巻き付き性の向上効果が得られないと考えられる。
または、あらかじめ非晶性ポリエステルを製造した後にスズ化合物及び/又は上記チタン化合物を添加、混合させることによってこれらスズ化合物及びチタン化合物を含有する非晶性ポリエステルを得ることも可能である。
さらにSn−C結合を有しない無機スズ化合物も好ましく用いられる。ここで、無機スズ化合物とは、Sn−C結合を有しない化合物のことを指す。無機スズ化合物の例としては、ジ酢酸スズ、ジヘキサン酸スズ、ジオクタン酸スズ、又はジステアリン酸スズなどの非分岐型アルキルカルボン酸スズ;ジネオペンチル酸スズ、又はジ(2−エチルヘキサン酸)スズなどの分岐型アルキルカルボン酸スズ;シュウ酸スズなどのカルボン酸スズ;ジオクチロキシスズ、又はジステアロキシスズなどのジアルコキシスズなどが挙げられる。これらのスズ化合物の中でも、アルキルカルボン酸スズやジアルコキシスズが好ましく、ジオクタン酸スズ、ジ(2−エチルヘキサン酸)スズ、ジステアリン酸スズといった、分子内にカルボキシ残基を有するアルキルカルボン酸スズが特に好ましい。
上記無機スズ化合物は、1つの分子内にカルボキシ基と反応するサイトを複数有している。その結果、非晶性ポリエステルの低分子量成分の架橋反応がより効率的に起こるため特に好ましい。
具体的には以下の化合物が挙げられる。例えば、テトラエチルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラ(n−ブチル)チタネート、テトラオクチルチタネート、又はテトラステアリルチタネートなどのチタンアルコキシド類が挙げられる。
また、以下のような芳香族カルボン酸チタン化合物も非晶性ポリエステルの低分子量成分のヒドロキシ基と架橋反応が進みやすく好ましく用いられる。フタル酸チタン、イソフタル酸チタン、テレフタル酸チタン、トリメリット酸チタン、ピロメリット酸チタン、1,3−ナフタレンジカルボン酸チタン、2,4,6−ナフタレントリカルボン酸チタン、又はサリチル酸チタンなどが挙げられる。
酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸などの多価カルボン酸類又はその無水物、エステル化物等が挙げられる。また、上記芳香族オキシカルボン酸としては、サリチル酸、m−オキシ安息香酸、p−オキシ安息香酸、没食子酸、マンデル酸、トロパ酸等が挙げられる。これらの中でも、芳香族カルボン酸としては2価以上のカルボン酸を用いることがより好ましく、特にイソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ナフタレンジカルボン酸を用いることが好ましい。
ラヒドロキシエチルエチレンジアミンとの反応生成物、チタニルビス(トリエタノールアミネート)、チタニルビス(ジエタノールアミネート)、チタニルビス(モノエタノールアミネート)、チタニルヒドロキシトリエタノールアミネート、チタニルイソプロポキシトリエタノールアミネート及びこれらの分子内又は分子間重縮合物が挙げられる。
これらのチタン化合物は、例えば市販されているチタニウムジアルコキシビス(アルコールアミネート;Dupont製など)を、水存在下で70〜90℃にて反応させることで安定的に得ることができる。また、重縮合物は、更に100℃にて縮合水を減圧留去することで得ることができる。
上記チタン化合物は、1つの分子内にヒドロキシ基と反応するサイトを複数有している。その結果、非晶性ポリエステルの低分子量成分の架橋反応がより効率的に起こるため特に好ましい。
ル1と非晶性ポリエステル2の質量比を変えることが挙げられる。
また、非晶性ポリエステルの合成触媒として使用するスズ化合物及び/又はチタン化合物の質量を変えることが挙げられる。
また、あらかじめ非晶性ポリエステルを上記スズ化合物又は上記チタン化合物を用いて製造した後に、他方の化合物を本発明のSn/Tiの範囲になるように添加、混合させることによってこれらスズ化合物やチタン化合物を含有する非晶性ポリエステルを得ることも可能である。
(非晶性ポリエステル)
非晶性ポリエステルは、アルコール成分と酸成分から構成される通常のものが使用でき、両成分については以下に例示する。
アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ブテンジオール、オクテンジオール、シクロヘキセンジメタノール、水素化ビスフェノールA、下記式(1)で表されるビスフェノール誘導体が挙げられる。水素化ビスフェノールA、下記式(1)で表されるビスフェノール誘導体などのビスフェノール類や、1,2−ベンゼンジメタノールや1,4−ベンゼンジメタノール、及びその誘導体を含む芳香族多価アルコールが好ましく、水素化ビスフェノールA、下記式(1)で表されるビスフェノール誘導体などのビスフェノール類がより好ましい。
さらに、アルコール成分としてグリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタン、ノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテルのような多価アルコールが挙げられる。
本発明における非晶性ポリエステル(好ましくは非晶性ポリエステル1、より好ましく
は非晶性ポリエステル1及び2)は、芳香族多価アルコール(より好ましくはビスフェノール類)を、80mol%以上(より好ましくは90mol%以上100mol%以下)含有したアルコール成分と、カルボン酸成分と、の重縮合体であることが好ましい。アルコール成分として、ビスフェノール類を主成分として含むことで非晶性ポリエステルに含まれるチタン化合物との反応性が高まり、耐定着巻き付き性がさらに向上する。
この際、前記スズ化合物及び前記チタン化合物による架橋反応を効果的に発現させるため、前記スズ化合物及び前記チタン化合物は、非晶性ポリエステル100質量部に対して0.01質量部以上2質量部以下添加することが好ましい。さらに、非晶性ポリエステルの製造時に使用した「他の触媒」の質量部に対して5倍以上の質量部を添加することが本発明の効果をより確実に発現させることができる点で好ましい。
とを特徴とする。
非晶性ポリエステル1のGPC測定による重量平均分子量Mw1が、Mw1<7000であることで、トナーがシャープメルト性を有し低温定着性に優れたトナーとなる。さらに、分子量が2000以下の比較的低分子量な成分を含有することで前記スズ化合物や前記チタン化合物と反応・架橋して高分子量化し、耐ホットオフセット性や耐定着巻き付き性に優れたトナーを提供できる。Mw1が7000以上であると、低温定着性が低下し、耐ホットオフセット性や耐定着巻き付き性との両立が困難である。
また、Mw1が3000以上であることがトナーの保存性の観点で好ましい。Mw1のより好ましい範囲は、3500<Mw1<6500である。Mw1は、製造時におけるアルコール成分と酸成分の仕込み量、反応温度、反応時間などにより制御できる。
非晶性ポリエステル2のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による重量平均分子量Mw2が、Mw2<7000であると、耐ホットオフセット性や耐定着巻き付き性がさらに向上するため好ましい。Mw2のより好ましい範囲は、3500<Mw2<6500である。Mw2は、製造時におけるアルコール成分と酸成分の仕込み量、反応温度、反応時間などにより制御できる。
本発明のトナーに使用される非晶性ポリエステルは、上記非晶性ポリエステル1及び非晶性ポリエステル2の他に、さらに非晶性ポリエステルを含んでいてもよい。
GPCによる重量平均分子量Mwが7000未満である非晶性ポリエステル1の割合は非晶性ポリエステルの合計100質量部に対して50質量部以上であることが、非晶性ポリエステル中の低分子量成分が多くなり、架橋反応がより進むため好ましい。
本発明のトナーは結着樹脂として非晶性ポリエステルを含有する。結着樹脂としては、顔料分散性を向上させたり、トナーの帯電安定性、耐ブロッキング性を改善したりする目的で上記非晶性ポリエステル以外に下記「その他の樹脂」を本発明の効果を阻害しない量で添加することも可能である。
「その他の樹脂」としては、例えば以下の樹脂が挙げられる。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、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、石油系樹脂等が挙げられる。
本発明のトナーには着色剤を用いてもよい。着色剤としては、以下のものが挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤を用いて黒色に調色したものが挙げられる。着色剤には、顔料を単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。
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。
マゼンタトナー用染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121;C.I.ディスパースレッド9;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27;C.I.ディスパーバイオレット1のような油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28のような塩基性染料。
シアントナー用染料としては、C.I.ソルベントブルー70がある。
イエロー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。
イエロートナー用染料としては、C.I.ソルベントイエロー162がある。
着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して0.1質量部以上30質量部以下が好ましい。ここで、結着樹脂とは、前記非晶性ポリエステルと前記「その他の樹脂」の合計を指す。
本発明のトナーにはワックスを用いてもよい。ワックスとしては、例えば以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキレン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスのような炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスのような炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックスのような脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスのような脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの。
ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対し、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
また、示差走査熱量測定(DSC)装置で測定される昇温時の吸熱曲線において、ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度としては45℃以上140℃以下であることが好ましい。ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度が上記範囲内であるとトナーの保存性と耐ホ
ットオフセット性を両立できるため好ましい。
本発明のトナーには、必要に応じて荷電制御剤を含有させることもできる。トナーに含有される荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速く且つ一定の帯電量を安定して保持できる芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。
ネガ系荷電制御剤としては、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ジカルボン酸金属化合物、スルホン酸又はカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、スルホン酸塩又はスルホン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、カルボン酸塩又はカルボン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。ポジ系荷電制御剤としては、四級アンモニウム塩、前記四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物が挙げられる。荷電制御剤はトナー粒子に対して内添してもよいし外添してもよい。荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100質量部に対し0.2質量部以上10質量部以下が好ましい。
本発明のトナーには、必要に応じて他の無機微粉末を含有させることもできる。無機微粉末は、トナー粒子に内添してもよいし外添剤としてトナー粒子と混合してもよい。外添剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムのような無機微粉末が好ましい。無機微粉末は、シラン化合物、シリコーンオイル又はそれらの混合物のような疎水化剤で疎水化されていることが好ましい。
流動性向上のための外添剤としては、比表面積が50m2/g以上400m2/g以下の無機微粉末が好ましく、耐久性安定化のためには、比表面積が10m2/g以上50m2/g以下の無機微粉末であることが好ましい。流動性向上や耐久性安定化を両立させるためには、比表面積が上記範囲の無機微粉末を併用してもよい。
外添剤は、トナー粒子100質量部に対して0.1質量部以上10.0質量部以下使用されることが好ましい。トナー粒子と外添剤との混合は、ヘンシェルミキサーのような公知の混合機を用いることができる。
本発明のトナーは、一成分系現像剤としても使用できるが、ドット再現性をより向上させるために、磁性キャリアと混合して、二成分系現像剤として用いることが、また長期にわたり安定した画像が得られるという点で好ましい。
磁性キャリアとしては、例えば、表面を酸化した鉄粉、又は未酸化の鉄粉や、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、クロム、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。
本発明の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。
本発明のトナー粒子を製造する方法としては、粉砕法などの乾式法、乳化凝集法、溶解懸濁法などの湿式法など、公知の方法で得ることができる。
いずれの製法においても、非晶性ポリエステル中に含有されるスズ化合物、チタン化合物及び非晶性ポリエステル中の低分子量成分が混合されること、非晶性ポリエステル1が
加熱される工程を経ることが好ましい。前記加熱される工程では、非晶性ポリエステル1のガラス転移点以上、より好ましくは非晶性ポリエステル1の軟化点以上の温度に加熱されることが特に好ましい。これにより、非晶性ポリエステル1中の低分子量成分、前記スズ化合物及び前記チタン化合物の架橋反応が効率的に進行し、本発明の効果をより確実に発現することができる。
乳化凝集法の場合、非晶性ポリエステルを含む微粒子の分散液を調製する工程又は凝集粒子を加熱し融合する工程において実現することができる。
溶解懸濁法の場合、非晶性ポリエステルを含むトナー材料の分散液を調製する工程において実現することができる。
これらの中でも、非晶性ポリエステルを溶融混練する工程を含む粉砕法は、高い温度をかけつつ高いせん断力を印加することが容易である。これによりスズ化合物とチタン化合物による非晶性ポリエステルの低分子成分の架橋反応がより進行しやすく、耐ホットオフセット性や耐定着巻き付き性がより向上しやすいため特に好ましい。
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、例えば、非晶性ポリエステル、必要に応じてその他の樹脂、ワックス、着色剤、及び荷電制御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して、非晶性ポリエステル中にワックス等を分散させる。混練吐出温度は、使用する非晶性ポリエステルによって適宜調整可能であるが一般的には100〜180℃が好ましい。その溶融混練工程では、加圧ニーダー、バンバリィミキサーなどのバッチ式練り機や、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軸押出機が主流となっている。
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(池貝鉄工社製)、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冷却してもよい。
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)などの分級機や篩分機を用いて分級し、分級品(トナー粒子)を得る。中でも、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)は、分級と同時にトナー粒子の球形化処理を行うことができ、転写効率の向上という点で好ましい。
また、必要に応じて、粉砕後に、ハイブリタイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、メカノフージョンシステム(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)、メテオレインボー MR Type(日本ニューマチック社製)を用いて、球形化処理などのトナー粒子の表面処理を行うこともできる。
〈非晶性ポリエステルに含まれるSnとTiの蛍光X線分析による存在量比Sn/Ti〉
SnとTiの存在量比Sn/Tiについては、蛍光X線により定量する。蛍光X線の測定は、JIS K 0119−1969に準ずるが、具体的には以下の通りである。
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)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秒とする。また、検出器は、プロポーショナルカウンタ(PC)又はシンチレーションカウンタ(SC)など、公知の検出器を使用することが可能である。
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試料4gを入れて平らにならし、錠剤成型圧縮機「BRE−32」(前川試験機製作所社製)を用いて、20MPaで、60秒間加圧し、厚さ2mm、直径39mmに成型したペレットを用いる。
まず、検量線作成用の試料を作成する。スズ及びチタン元素を含まないスチレンパウダー100質量部に、既知量の酸化スズを添加し混合したのちに、スズ元素用のペレットを作製する。同様に、スズ及びチタン元素を含まないスチレンパウダー100質量部に既知量の酸化チタンを添加し混合したのちに、チタン元素測定用の測定用ペレットを作製する。
作製したペレットをそれぞれ蛍光X線分析装置にて測定し、スチレンパウダー中の酸化スズ又は酸化チタンについて、各試料より得られるピーク強度よりスズとチタンについての検量線を作成する。
次に、本発明に使用される非晶性ポリエステルサンプルを蛍光X線分析装置で測定し、得られたピーク強度を検量線と照合することにより、スズとチタンの含有量を定量し、その値からSnとTiの存在量比Sn/Tiを求める。
非晶性ポリエステルを複数用いる場合、用いる非晶性ポリエステルそれぞれについてスズとチタンの含有量を定量した後、該複数の非晶性ポリエステルの含有割合から非晶性ポリエステルのSn/Tiを算出する。
重量平均分子量(Mw)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、試料(樹脂)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「マエショリディスク」(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、807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(例えば、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)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
樹脂の軟化点の測定は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」(島津製作所社製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行う。本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダ内に充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得る。
本発明においては、本装置に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とする。なお、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2の値Xを求める(X=(Smax−Smin)/2)。そして、前記流動曲線においてピストンの降下量が「Smin+X」となるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度である。
測定試料は、約1.0gの樹脂を、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT−100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。
CFT−500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
ポリエステル樹脂の酸価は以下の方法により測定する。酸価は試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。ポリエステル樹脂の酸価はJIS
K 0070−1992に準じて測定する。具体的には、以下の手順に従う。
(1)試薬の準備
フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95体積%)90mlに溶かし、脱イオン水を加えて100mlとし、フェノールフタレイン溶液を得る。特級水酸化カリウム7gを5mlの脱イオン水に溶かし、エチルアルコール(95体積%)を加えて1リットルとする。炭酸ガス等に触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置後、ろ過して、水酸化カリウム溶液を得る。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管する。前記水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1モル/l塩酸25m
lを三角フラスコに取り、前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した前記水酸化カリウム溶液の量から求める。前記0.1モル/l塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
(2)操作
(A)本試験
粉砕したポリエステル樹脂の試料2.0gを200mlの三角フラスコに精秤し、トルエン:エタノール(2:1)の混合溶液100mlを加え、5時間かけて溶解する。次いで、指示薬として前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。なお、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときとする。
(B)空試験
試料を用いない(すなわちトルエン:エタノール(2:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
(3)得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
A=[(C−B)×f×5.61]/S
ここで、A:酸価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウム溶液の添加量(ml)、C:本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(ml)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。
樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、樹脂約5mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。なお、測定においては、樹脂を一旦200℃まで昇温させ10分間保持し、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程で、温度35〜100℃の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、樹脂のガラス転移温度(Tg)とする。
ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、ワックス約10mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。なお、測定においては、ワックスを一旦200℃まで昇温させ10分間保持し、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度30〜200℃の範囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピークを示す温度を、ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度とする。
無機微粉末のBET比表面積の測定は、JIS Z8830(2001年)に準じて行なう。具体的な測定方法は、以下の通りである。
測定装置としては、定容法によるガス吸着法を測定方式として採用している「自動比表面積・細孔分布測定装置 TriStar3000(島津製作所社製)」を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、本装置に付属の専用ソフト「TriStar300
0 Version4.00」を用いて行う。本装置には真空ポンプ、窒素ガス配管、ヘリウムガス配管が接続される。窒素ガスを吸着ガスとして用い、BET多点法により算出した値を本発明における無機微粉末のBET比表面積とする。
まず、無機微粉末に窒素ガスを吸着させ、その時の試料セル内の平衡圧力P(Pa)と外添剤の窒素吸着量Va(モル/g)を測定する。そして、試料セル内の平衡圧力P(Pa)を窒素の飽和蒸気圧Po(Pa)で除した値である相対圧Prを横軸とし、窒素吸着量Va(モル/g)を縦軸とした吸着等温線を得る。次いで、外添剤の表面に単分子層を形成するのに必要な吸着量である単分子層吸着量Vm(モル/g)を、下記のBET式を適用して求める。
Pr/Va(1−Pr)=1/(Vm×C)+(C−1)×Pr/(Vm×C)
ここで、CはBETパラメーターであり、測定サンプル種、吸着ガス種、吸着温度により変動する変数である。
BET式は、X軸をPr、Y軸をPr/Va(1−Pr)とすると、傾きが(C−1)/(Vm×C)、切片が1/(Vm×C)の直線と解釈できる。この直線をBETプロットという。
直線の傾き=(C−1)/(Vm×C)
直線の切片=1/(Vm×C)
Prの実測値とPr/Va(1−Pr)の実測値をグラフ上にプロットして最小二乗法により直線を引くと、その直線の傾きの値と切片の値が算出できる。これらの値を上記の数式に代入して、得られた連立方程式を解くと、VmとCが算出できる。
さらに、ここで算出したVmと窒素分子の分子占有断面積(0.162nm2)から、下記の式に基づいて、無機微粉末のBET比表面積S(m2/g)を算出する。
S=Vm×N×0.162×10−18
ここで、Nはアボガドロ数(モル−1)である。
充分に洗浄、乾燥した専用のガラス製試料セル(ステム直径3/8インチ、容積約5ml)の風袋の質量を精秤する。そして、ロートを使ってこの試料セルの中に約0.1gの外添剤を入れる。
無機微粉末を入れた該試料セルを真空ポンプと窒素ガス配管を接続した「前処理装置 バキュプレップ061(島津製作所社製)」にセットし、23℃にて真空脱気を約10時間継続する。なお、真空脱気の際には、無機微粉末が真空ポンプに吸引されないよう、バルブを調整しながら徐々に脱気する。試料セル内の圧力は脱気とともに徐々に下がり、最終的には約0.4Pa(約3ミリトール)となる。真空脱気終了後、試料セル内に窒素ガスを徐々に注入して試料セル内を大気圧に戻し、試料セルを前処理装置から取り外す。そして、この試料セルの質量を精秤し、風袋の質量との差から外添剤の正確な質量を算出する。なお、この際に、試料セル内の外添剤が大気中の水分等で汚染されないように、秤量中はゴム栓で試料セルに蓋をしておく。
続いて、接続器具を含む試料セルのフリースペースの測定を行なう。フリースペースは、23℃においてヘリウムガスを用いて試料セルの容積を測定し、続いて液体窒素で試料セルを冷却した後の試料セルの容積を、同様にヘリウムガスを用いて測定して、これらの
容積の差から換算して算出する。また、窒素の飽和蒸気圧Po(Pa)は、本装置に内蔵されたPoチューブを使用して、別途に自動で測定される。
次に、試料セル内の真空脱気を行った後、真空脱気を継続しながら試料セルを液体窒素で冷却する。その後、窒素ガスを試料セル内に段階的に導入して無機微粉末に窒素分子を吸着させる。この際、平衡圧力P(Pa)を随時計測することにより前記吸着等温線が得られるので、この吸着等温線をBETプロットに変換する。なお、データを収集する相対圧Prのポイントは、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30の合計6ポイントに設定する。得られた測定データに対して最小二乗法により直線を引き、その直線の傾きと切片からVmを算出する。さらに、このVmの値を用いて、上述したように無機微粉末のBET比表面積を算出する。
トナー粒子の重量平均粒径(D4)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)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「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出する。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行う。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μm以上60μm以下に設定する。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、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、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下と
なる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
<非晶性ポリエステルの製造例(1)>
・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:71.1質量部(0.20モル;アルコール成分総モル数に対して100.0mol%)
・テレフタル酸:29.9質量部(0.18モル;カルボン酸成分総モル数に対して100.0mol%)
・チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート):モノマー成分総量100質量部に対し0.72質量部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、5時間反応させ、非晶性ポリエステル樹脂(1)を得た。
得られた非晶性ポリエステル樹脂(1)のGPCによる重量平均分子量は5700であった。また、軟化点は105℃であり、ガラス転移点は56℃であり、酸価は6mg/KOHであった。
非晶性ポリエステルの製造例(1)において、使用するアルコール成分又はカルボン酸成分とモル比率、触媒を表1のように変更し、表1に記載のMw等の物性が得られるように反応時間及び反応温度を制御したほかは同様にして反応を行い、非晶性ポリエステル樹脂(2)〜(15)、(17)〜(31)を得た。その際、アルコール成分、カルボン酸成分の総モル数が製造例1と同じになるように原材料の質量部を調整した。得られた非晶性ポリエステル(2)〜(15)、(17)〜(31)の物性を表1に示す。
5Lのセパラブルフラスコに、酢酸エチル 300質量部を投入し、これに非晶性ポリエステル(1)の100質量部を徐々に投入して、スリーワンモーター(新東科学株式会社製)で攪拌を施し、溶解させた。その後、ジ(2−エチルヘキシル酸)スズ 0.72質量部を投入し撹拌したのち、溶媒を減圧下で除去することにより非晶性ポリエステル(16)を得た。得られた非晶性ポリエステル(16)の物性を表1に示す。
5Lのセパラブルフラスコに、酢酸エチル 300質量部を投入し、これに非晶性ポリエステル(17)の100質量部を徐々に投入して、スリーワンモーター(新東科学株式会社製)で攪拌を施し、溶解させた。その後、チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート) 1.00質量部を投入し撹拌したのち、溶媒を減圧下で除去することにより非晶性ポリエステル(32)を得た。得られた非晶性ポリエステル(32)の物性を表1に示す。
・非晶性ポリエステル樹脂(1) 50質量部
・非晶性ポリエステル樹脂(17) 50質量部
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度89℃)
5質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業株式会社製)を用いて、回転数20s−1、回転時間5minで混合した後、温度120℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、株式会社池貝製)にて吐出温度130℃にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm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、フロイントターボ(株)製)にて微粉砕した。さらにファカルティF−300(ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子1を得た。運転条件は、分級ローター回転数を130s−1、分散ローター回転数を120s−1とした。
得られたトナー粒子1:100質量部に、ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m2/gの疎水性シリカ微粒子1.0質量部、ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子0.8質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業株式会社製)で回転数30s−1、回転時間10min混合して、トナー1を得た。トナー1の重量平均粒径(D4)は6.2μmであった。
また、トナーの製造例1にて使用した非晶性ポリエステルに含有される蛍光X線分析によるSnとTiの存在量比Sn/Tiは61/39であり、SnとTiの合計存在量は非晶性ポリエステルの質量基準で1100ppmであった。
トナー1の製造例において、原料として使用した非晶性ポリエステル、及びその質量部を表2に記載したように変更したこと以外は同様にして、トナー2〜23、27〜33を得た。トナー2〜23、27〜33の製造例にて使用した非晶性ポリエステルに含有される蛍光X線分析によるSnとTiの存在量比Sn/Ti、存在量を表2に示す。
5Lのセパラブルフラスコに、酢酸エチル250質量部とイソプロピルアルコール50質量部との混合溶剤を投入し、これに非晶性ポリエステル(1)の200質量部を徐々に投入して、スリーワンモーター(新東科学株式会社製)で攪拌を施し、溶解させて油相を得た。この攪拌されている油相に希アンモニア水溶液を適量滴下し、更にイオン交換水1000部を滴下して転相乳化させ、更にエバポレータで減圧しながら脱溶剤を実施し、非晶性ポリエステル(1)粒子分散液を得た。
上記非晶性ポリエステル(1)粒子分散液の調製において、使用した非晶性ポリエステル1を、それぞれ非晶性ポリエステル(13)、非晶性ポリエステル(17)及び非晶性ポリエステル(30)に変更した以外は同様にして、非晶性ポリエステル(13)粒子分散液、非晶性ポリエステル(17)粒子分散液、及び非晶性ポリエステル(30)粒子分散液を得た。
・イオン交換水 800質量部
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピーク温度89℃) 200質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンRK) 10質量部
以上を95℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、固形分量20質量%のワックス分散液を得た。
・C.I.ピグメントブルー15:3(100質量部)
・ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(5質量部)
・イオン交換水(400質量部)
以上を混合し、サンドグラインダーミルを用いて分散し、着色剤粒子分散液を得た。
・非晶性ポリエステル(13)粒子分散液 700質量部
・非晶性ポリエステル(30)粒子分散液 300質量部
・着色剤粒子分散液 40質量部
・ワックス分散液 50質量部
・ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 5質量部
反応器(容積1リットルフラスコ、バッフル付きアンカー翼)に非晶性ポリエステル(13)粒子分散液及び非晶性ポリエステル(30)粒子分散液、ワックス分散液及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを仕込み、均一に混合する。一方、500mLビーカーに着色剤粒子分散液を均一に混合しておき、これを撹拌しながら反応器に徐々に添加し混合分散液を得る。得られた混合分散液を撹拌しながら硫酸アルミニウム水溶液を固形分として0.5質量部、滴下し凝集粒子を形成させた。
滴下終了後、窒素を用いて系内を置換し、50℃にて1時間、さらに55℃にて1時間保持した。
その後昇温して90℃にて30分保持した。その後、63℃まで降温したのち3時間保持させ、融合粒子を形成させた。このときの反応は窒素雰囲気下で行った。所定時間終了後、毎分0.5℃の降温速度にて室温になるまで冷却を行った。
冷却後、反応生成物を10L容量の加圧濾過器にて、0.4MPaの圧力下で固液分離を行い、トナーケーキを得た。その後、イオン交換水を加圧濾過器に満水になるまで加え、0.4Mpaの圧力で洗浄した。さらに同様に洗浄して、計3回洗浄した。このトナーケーキを、0.15質量部の非イオン性界面活性剤1を溶解させたメタノール/水の50:50混合溶媒1Lに分散して、表面処理したトナー粒子分散物を得た。
このトナー粒子分散物を加圧濾過器に注ぎ、さらにイオン交換水を5L加えた。その後0.4MPaの圧力下で固液分離をしたのち、45℃で流動層乾燥を行い、トナー粒子19を得た。
得られたトナー粒子24:100質量部に、ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m2/gの疎水性シリカ微粒子1.0質量部、ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子0.8質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業株式会社製)で回転数30s−1、回転時間10min混合して、トナー24を得た。トナー24の重量平均粒径(D4)は6.2μmであった。また、トナーの製造例24にて使用した非晶性ポリエステルに含有される蛍光X線分析によるSnとTiの存在量比Sn/Tiは51/49であり、SnとTiの合計存在量は非晶性ポリエステルの質量基準で1000ppmであった。
上記トナーの製造例24において、非晶性ポリエステル(13)粒子分散液を非晶性ポリエステル(1)粒子分散液に変更し、非晶性ポリエステル(30)粒子分散液を非晶性ポリエステル(26)粒子分散液に変更した以外は同様にしてトナー25を得た。トナー25の重量平均粒径(D4)は6.2μmであった。また、トナーの製造例25にて使用した非晶性ポリエステルに含有される蛍光X線分析によるSnとTiの存在量比Sn/Tiは46/54であり、SnとTiの合計存在量は非晶性ポリエステルの質量基準で1100ppmであった。
上記トナーの製造例24において、非晶性ポリエステル(13)粒子分散液を非晶性ポリエステル(1)粒子分散液500質量部に変更し、非晶性ポリエステル(30)粒子分散液を非晶性ポリエステル(17)粒子分散液500質量部に変更した以外は同様にしてトナー26を得た。トナー26の重量平均粒径(D4)は6.2μmであった。また、トナーの製造例26にて使用した非晶性ポリエステルに含有される蛍光X線分析によるSnとTiの存在量比Sn/Tiは61/39であった。
・工程1(秤量・混合工程):
Fe2O3 62.7質量部
MnCO3 29.5質量部
Mg(OH)2 6.8質量部
SrCO3 1.0質量部
上記材料を上記組成比となるようにフェライト原材料を秤量した。その後、直径1/8インチのステンレスビーズを用いた乾式振動ミルで5時間粉砕・混合した。
・工程2(仮焼成工程):
得られた粉砕物をローラーコンパクターにて、約1mm角のペレットにした。このペレットを目開き3mmの振動篩にて粗粉を除去し、次いで目開き0.5mmの振動篩にて微粉を除去した後、バーナー式焼成炉を用いて、窒素雰囲気下(酸素濃度0.01体積%)で、温度1000℃で4時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。得られた仮焼フェライトの組成は、下記の通りである。
(MnO)a(MgO)b(SrO)c(Fe2O3)d
上記式において、a=0.257、b=0.117、c=0.007、d=0.393
・工程3(粉砕工程):
クラッシャーで0.3mm程度に粉砕した後に、直径1/8インチのジルコニアビーズを用い、仮焼フェライト100質量部に対し、水を30質量部加え、湿式ボールミルで1時間粉砕した。そのスラリーを、直径1/16インチのアルミナビーズを用いた湿式ボールミルで4時間粉砕し、フェライトスラリー(仮焼フェライトの微粉砕品)を得た。
フェライトスラリーに、仮焼フェライト100質量部に対して分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム1.0質量部、バインダーとしてポリビニルアルコール2.0質量部を添加し、スプレードライヤー(製造元:大川原化工機)で、球状粒子に造粒した。得られ
た粒子を粒度調整した後、ロータリーキルンを用いて、650℃で2時間加熱し、分散剤やバインダーの有機成分を除去した。
・工程5(焼成工程):
焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度1.00体積%)で、室温から温度1300℃まで2時間で昇温し、その後、温度1150℃で4時間焼成した。その後、4時間をかけて、温度60℃まで降温し、窒素雰囲気から大気に戻し、温度40℃以下で取り出した。
・工程6(選別工程):
凝集した粒子を解砕した後に、磁力選鉱により低磁力品をカットし、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、体積分布基準の50%粒径(D50)37.0μmの磁性コア粒子1を得た。
シクロヘキシルメタクリレートモノマー 26.8質量%
メチルメタクリレートモノマー 0.2質量%
メチルメタクリレートマクロモノマー 8.4質量%
(片末端にメタクリロイル基を有する重量平均分子量5000のマクロモノマー)
トルエン 31.3質量%
メチルエチルケトン 31.3質量%
アゾビスイソブチロニトリル 2.0質量%
上記材料のうち、シクロヘキシルメタクリレート、メチルメタクリレート、メチルメタクリレートマクロモノマー、トルエン、メチルエチルケトンを、還流冷却器、温度計、窒素導入管及び攪拌装置を取り付けた四つ口のセパラブルフラスコに添加し、窒素ガスを導入して充分に窒素雰囲気にした後、80℃まで加温し、アゾビスイソブチロニトリルを添加して5時間還流し重合させた。得られた反応物にヘキサンを注入して共重合体を沈殿析出させ、沈殿物を濾別後、真空乾燥して被覆樹脂1を得た。得られた被覆樹脂1を30質量部、トルエン40質量部、メチルエチルケトン30質量部に溶解させて、重合体溶液1(固形分30質量%)を得た。
重合体溶液1(樹脂固形分濃度30%) 33.3質量%
トルエン 66.4質量%
カーボンブラック(Regal330;キャボット社製) 0.3質量%
(一次粒径25nm、窒素吸着比表面積94m2/g、DBP吸油量75ml/100g)
を、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、ペイントシェーカーで1時間分散を行った。得られた分散液を、5.0μmのメンブランフィルターで濾過を行い、被覆樹脂溶液1を得た。
(樹脂被覆工程):
常温で維持されている真空脱気型ニーダーに被覆樹脂溶液1を磁性コア粒子1(100質量部)に対して樹脂成分として2.5質量部になるように投入した。投入後、回転速度30rpmで15分間撹拌し、溶媒が一定以上(80質量%)揮発した後、減圧混合しながら80℃まで昇温し、2時間かけてトルエンを留去した後冷却した。得られた磁性キャリアを、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口70μmの篩を通した後、風力分級器で分級し、体積分布基準の50%粒径(D50)38.2μmの磁性キャリア1を得た。
磁性キャリア1(92.0質量部)に対し、トナー1(8.0質量部)を加え、V型混
合機(V−20、セイシン企業製)により混合し、二成分系現像剤1を得た。
<二成分系現像剤の製造例2〜33>
二成分系現像剤の製造例1において、トナーを表3のように変更する以外は同様にして製造を行い、二成分系現像剤2〜33を得た。
キヤノン(株)製フルカラー複写機imageRUNNER ADVANCE C9075PROを、定着温度、プロセススピードを自由に設定できるように改造して、前記二成分系現像剤1について、定着温度領域の試験を行った。画像は単色モードで常温常湿度環境下(温度23℃、相対湿度50%〜60%)において、紙上のトナー載り量が1.2mg/cm2になるように調整し、未定着画像を作成した。評価紙は、コピー用紙GF−C081(A4、坪量81.4g/m2、キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を用い、画像印字比率25%で画像を形成した。
その後、常温低湿度環境下(温度23℃、相対湿度5%以下)において、プロセススピードを450mm/secに設定し、定着温度を120℃から順に5℃ずつ上げ、形成した画像を定着させた。オフセットが生じない上限温度を耐ホットオフセット温度とした。
耐ホットオフセット温度を以下の基準でランク付けした。評価結果を表4に示す。
(耐ホットオフセット温度の評価基準)
A:210℃以上 (非常に優れている。)
B:200℃以上、210℃未満 (良好である。)
C:190℃以上、200℃未満 (本発明の効果が得られている。)
D:190℃未満
上記耐ホットオフセット性評価で用いた評価機を用いて、評価紙の先端部から1mmの位置を始点とし、に通紙方向に長さ60mmの未定着画像(トナー載り量が1.2mg/cm2)を形成した。同様に調整し、未定着画像を担持する評価サンプルを10枚作製した。評価紙は、CS−680(A4、坪量68.0g/m2、キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を使用した。
その後、高温高湿環境(温度30℃ 相対湿度80%)において、定着温度を150℃から順に5℃ずつ上げ、450mm/secの紙搬送速度で10枚連続で通紙し、定着巻き付きの発生しない上限温度を耐定着巻き付き性温度とした。評価結果は、以下の基準で評価した。評価結果を表4に示す。
A:200℃以上 (非常に優れている。)
B:185℃以上、200℃未満 (良好である。)
C:170℃以上、185℃未満 (本発明の効果が得られている。)
D:170℃未満
上記耐ホットオフセット性評価で用いた評価機を用いて、前記二成分系現像剤1について、低温定着性の試験を行った。画像は単色モードで常温常湿度環境下(温度23℃、相対湿度50%以上〜60%以下)において、紙上のトナー載り量が1.2mg/cm2になるように調整し、未定着画像を作成した。評価紙は、コピー用紙GF−C081(A4、坪量81.4g/m2、キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を用い、画像印字比率25%で画像を形成した。
その後、低温低湿度環境下(温度15℃、相対湿度10%以下)において、プロセススピードを450mm/secに設定し、定着温度を120℃から順に5℃ずつ上げ、オフセットが生じない下限温度を低温定着温度とした。
(低温定着温度の評価基準)
A:150℃未満 (非常に優れている。)
B:150℃以上、160℃未満 (良好である。)
C:160℃以上、170℃未満 (本発明の効果が得られている。)
D:170℃以上
画像形成装置としてキヤノン製フルカラー複写機imagePress C800を用いて、上記二成分系現像剤を、画像形成装置のシアン用現像器に入れて後述の評価を行った。改造点は、現像器内部で過剰になった磁性キャリアを現像器から排出する機構を取り外したことである。
FFh画像(ベタ画像)におけるトナーの紙上への載り量が0.45mg/cm2となるように、調整した。FFhとは、256階調を16進数で表示した値であり、00hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFが256階調の256階調目(ベタ部)である。
耐久画像出力試験では、常温常湿(NN)環境下(温度23℃、相対湿度50%以上〜60%以下)において、画像比率25%で、1万枚の耐久画像出力試験を行った。1万枚連続通紙中は、1枚目と同じ現像条件、転写条件(キャリブレーション無し)で通紙を行うこととする。評価紙は、1万枚の耐久画像出力にコピー普通紙GF−C081(A4、
坪量81.4g/m2、キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を用いた。
初期(1枚目)と10,000枚連続通紙時の画出し評価の項目と評価基準を以下に示す。また評価結果を表4に示す。
X−Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X−Rite社製)を使用し、初期(1枚目)及び10,000枚目のFFh画像部:ベタ部の画像濃度を測定し、両画像濃度の差Δから、以下の基準でランク付けした。評価結果を表8に示す。
A:0.05未満(非常に優れている。)
B:0.05以上0.10未満(良好である。)
C:0.10以上、0.15未満(本発明の効果が得られている。)
D:0.15以上
実施例1において、評価に用いる二成分系現像剤を表3に記載の二成分現像剤に変更する以外は同様にして、評価を行った。評価結果を表4に示す。なお、実施例24〜26は参考例である。
Claims (5)
- 非晶性ポリエステルを含有するトナーの製造方法であって、
前記製造方法は、
非晶性ポリエステル1と非晶性ポリエステル2とを溶融混練する工程、及び、
溶融混練物を粉砕する工程
を含み、
前記非晶性ポリエステル1は、スズ化合物及びチタン化合物のいずれか一方を含み、前記非晶性ポリエステル2は、他方を含み、
前記非晶性ポリエステル1のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による重量平均分子量Mw1が、Mw1<7000であり、
前記非晶性ポリエステル2のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による重量平均分子量Mw2が、Mw2<7000であり、
前記非晶性ポリエステルは、蛍光X線分析によるSnとTiの存在量比Sn/Tiが、20/80〜80/20である、
ことを特徴とするトナーの製造方法。 - 前記スズ化合物が、Sn−C結合を有しない、請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記スズ化合物が、アルキルカルボン酸スズである、請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記チタン化合物が、アルカノールアミン由来の残基を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記チタン化合物が、チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
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