説明

結晶性ポリエステル樹脂分散液、結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造方法、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置

【課題】結晶性ポリエステル樹脂の凝集が抑制され、結晶性ポリエステル樹脂の粒径変化や分散液中での沈降が防止される結晶性ポリエステル樹脂分散液、並びに、結晶性ポリエステル樹脂分散液を容易に製造することができる結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造方法の提供。
【解決手段】結晶性ポリエステル樹脂が水系の媒体に分散されており、水酸化ナトリウムで滴定されたときのpHの変化を横軸に、pHを滴下した水酸化ナトリウムの量で微分した値を縦軸にして滴定曲線を描いたときに、滴定曲線がピークを2つ有する結晶性ポリエステル樹脂分散液、並びに、結晶性ポリエステル樹脂と溶剤とを溶解し転相乳化法にて結晶性ポリエステル分散液を調製する方法であって、、結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化温度−5℃にまで冷却した後に溶剤を除去する結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、結晶性ポリエステル樹脂分散液、結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造方法、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
結晶性ポリエステル樹脂を用いた分散液としては、紙塗布用、ホットメルト接着剤用など種々の目的で用いられているが、結晶性ポリエステル樹脂分散液は保管安定性を高める目的で種々の方法が開示されている。ここで、保管安定性の評価はある温度下に分散液を放置して粒径の安定性を見る方法が一般的であるが、現実には、昼夜、室内外、季節、運搬中の車内外などさまざまな温度変動要因があり、温度変化に対しても粒径が安定な分散液が求められている。
【0003】
例えば、融点が80℃以上で、イオン性基濃度が5mgKOH/g以上30mgKOH/g以下である結晶性ポリエステル樹脂が分散されており、且つその結晶性ポリエステル樹脂の粒子径が30nm以上250nm以下の範囲にあるポリエステル樹脂水分散体が開示されている(例えば、特許文献1参照)。該ポリエステル樹脂水分散体では、保管安定性と塗工性に優れ、粒度分布が狭い乳化液が得られる旨が開示されている。
【0004】
またその他にも、(a)酸基を有する樹脂を、塩基性水性媒体中において、前記樹脂の軟化点未満の温度で分散させる工程と、(b)前記(a)工程で得られた分散液を、前記樹脂のガラス転移温度以上かつ軟化点以下の温度で中和する工程と、(c)前記(b)工程で中和された分散液に、前記樹脂のガラス転移温度以上かつ軟化点以下の温度で水性液を添加して水性媒体中で該樹脂を乳化する工程と、を有する樹脂乳化液の製造方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
一方、結晶性ポリエステル樹脂分散液を用い、トナーを製造する方法も多数開示されている。例えば、結晶性ポリエステル樹脂と着色剤とを含有し、(中和工程)酸基を有する結晶性ポリエステル樹脂を含有してなる結着樹脂を溶融状態で中和する工程と、(乳化工程)中和された結着樹脂を溶融状態で水性媒体と接触させて、該結着樹脂を主成分とする分散粒子の平均粒径が0.02μm以上2μm以下である分散液を調製する工程と、(凝集工程)乳化工程にて調製された分散液中の分散粒子を凝集させて、少なくとも結着樹脂と着色剤とを構成成分とする凝集粒子を形成させる工程と、(合一工程)該凝集粒子を合一させる工程と、を有してなる電子写真用トナーの製造方法であって、前記着色剤を中和工程、乳化工程および凝集工程の少なくとも一つの工程で添加してなる電子写真用トナーの製造方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
【0006】
また、結晶性ポリエステル樹脂と離型剤とを含むトナーであって、ルテニウム染色したトナー断面に前記結晶性樹脂ポリエステル樹脂が前記離型剤と接触した構造体が存在し、該構造体の断面積をA、前記離型剤単独の断面積をB、前記結晶性樹脂ポリエステル樹脂単独の断面積をCとしたとき、40≦100×A/(A+B+C)≦70、10≦100×B/(A+B+C)≦30、20≦100×C/(A+B+C)≦30である静電荷現像用トナーが開示されている(例えば、特許文献4参照)。
【特許文献1】特開2007−277497号公報
【特許文献2】特開2007−106906号公報
【特許文献3】特開2006−18227号公報
【特許文献4】特開2008−33057号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、結晶性ポリエステル樹脂の凝集が抑制され、結晶性ポリエステル樹脂の粒径変化や分散液中での沈降が防止される結晶性ポリエステル樹脂分散液、および該結晶性ポリエステル樹脂分散液を容易に製造することができる結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造方法を提供することにある。
また、トナー製造時における粘度(特にチクソトロピック性)が低下し生産性が向上すると共に、攪拌混合性が良化することでムラのない被覆層が形成され、機械的ストレスに対する強度が向上した静電荷像現像用トナーおよび静電荷像現像剤、前記静電荷像現像用トナーの供給を容易にし上記特性の維持性を高めることができるトナーカートリッジ、前記静電荷像現像剤の取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適応性を高めることができるプロセスカートリッジ、並びに、機械的ストレスに対する強度が向上した画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題は、以下の本発明により達成される。
すなわち請求項1に係る発明は、
結晶性ポリエステル樹脂が水系の媒体に分散されており、
水酸化ナトリウムで滴定されたときのpHの変化を横軸に、前記pHを滴下した水酸化ナトリウムの量で微分した値を縦軸にして滴定曲線を描いたときに、該滴定曲線が、pH2.5以上pH4.5以下の領域と、pH5.0以上pH7.0以下の領域とにそれぞれピークを有することを特徴とする結晶性ポリエステル樹脂分散液である。
【0009】
請求項2に係る発明は、
前記pH2.5以上pH4.5以下の領域におけるピークをピーク(1)、pH5.0以上pH7.0以下の領域におけるピークをピーク(2)とし、ピーク(1)の高さP1と、ピーク(2)の高さP2と、が下記式(I)の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の結晶性ポリエステル樹脂分散液である。
式(I) 1.0<P1/P2<5.0
【0010】
請求項3に係る発明は、
前記結晶性ポリエステル樹脂の体積平均粒径D50vが100nm以上300nm以下であり、粒度分布指標GSDvが1.0以上1.3以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の結晶性ポリエステル樹脂分散液である。
【0011】
請求項4に係る発明は、
結晶性ポリエステル樹脂と溶剤とを、前記結晶性ポリエステル樹脂の融点の−15℃以上+15℃以下の温度範囲であって且つ前記溶剤の沸点未満の温度で攪拌・溶解して溶解液を調製する工程と、
前記溶解液に中和剤を添加する工程と、
前記中和剤を添加した溶解液および水系の媒体を混合・攪拌し乳化液を調製する工程と、
前記乳化液を、結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化温度−5℃以下にまで冷却する工程と、
前記冷却後の乳化液から前記溶剤を除去する工程と、を有することを特徴とする結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造方法である。
【0012】
請求項5に係る発明は、
請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の結晶性ポリエステル樹脂分散液を用いて調製されたことを特徴とする静電荷像現像用トナーである。
【0013】
請求項6に係る発明は、
少なくともトナーを含み、該トナーが請求項5に記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とする静電荷像現像剤である。
【0014】
請求項7に係る発明は、
少なくともトナーが収められ、該トナーが請求項5に記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とするトナーカートリッジである。
【0015】
請求項8に係る発明は、
現像剤保持体を少なくとも備えると共に、請求項6に記載の静電荷像現像剤が収容されたことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【0016】
請求項9に係る発明は、
像保持体と、該像保持体上に形成された静電荷像を請求項6に記載の静電荷像現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、像保持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【0017】
請求項1に係る発明によれば、前記滴定曲線におけるピークが1つである場合に比べ、結晶性ポリエステル樹脂の凝集が抑制され、結晶性ポリエステル樹脂の粒径変化や分散液中での沈降が防止される。
【0018】
請求項2に係る発明によれば、ピーク(1)とピーク(2)との関係式(I)を満たさない場合に比べ、結晶性ポリエステル樹脂の凝集が抑制され、結晶性ポリエステル樹脂の粒径変化や分散液中での沈降が防止される。
【0019】
請求項3に係る発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂の体積平均粒径D50vおよび粒度分布指標GSDvを考慮しない場合に比べ、結晶性ポリエステル樹脂の凝集が抑制され、結晶性ポリエステル樹脂の粒径変化や分散液中での沈降が防止される。
【0020】
請求項4に係る発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂の凝集が抑制され、結晶性ポリエステル樹脂の粒径変化や分散液中での沈降が防止される結晶性ポリエステル樹脂分散液を、容易に製造することができる。
【0021】
請求項5に係る発明によれば、用いる結晶性ポリエステル樹脂分散液が上記構成を有しない場合に比べ、トナー製造時における粘度が低下し生産性が向上すると共に、トナーが機械的ストレスに対する強度が向上する。
【0022】
請求項6に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、トナーが機械的ストレスに対する強度が向上する。
【0023】
請求項7に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、トナーが機械的ストレスに対する強度が向上した静電荷像現像用トナーの供給を容易にし、上記特性の維持性を高めることができる。
【0024】
請求項8に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、トナーが機械的ストレスに対する強度が向上した静電荷像現像剤の取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適応性を高めることができる。
【0025】
請求項9に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、トナーが機械的ストレスに対する強度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
<第1実施形態:結晶性ポリエステル樹脂分散液>
第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液は、結晶性ポリエステル樹脂が水系の媒体(以下、単に「水系媒体」と称す)に分散されており、水酸化ナトリウムで滴定されたときのpHの変化を横軸に、前記pHを滴下した水酸化ナトリウムの量で微分した値を縦軸にして滴定曲線を描いたときに、該滴定曲線が、pH2.5以上pH4.5以下の領域と、pH5.0以上pH7.0以下の領域とにそれぞれピークを有することを特徴とする。
【0027】
従来、結晶性ポリエステル樹脂分散液においては、結晶性ポリエステル樹脂の凝集によって、結晶性ポリエステル樹脂の粒径変化が発生したり、分散液中での沈降が生じるとの問題があった。特に温度変化する環境下に放置した場合には、結晶性ポリエステル樹脂の粒径変化や、結晶性ポリエステル樹脂の分散液中での沈降が顕著に発生していた。また、結晶性ポリエステル樹脂分散液に対しポンプによる送液などによって圧力が加わった場合においても、結晶性ポリエステル樹脂の粒径が変化しまうとの現象が顕著であった。
この課題に関し本発明者らは、カルボン酸による反発力が不足していることが原因であると推察し、カルボン酸による反発力を高める方法を検討した。具体的には、結晶性ポリエステル樹脂分散液を水酸化ナトリウム水溶液で滴定されたときのpHの変化を横軸に、前記pHを滴下した水酸化ナトリウムの量で微分した値を縦軸にして描かれた滴定曲線と、結晶性ポリエステル樹脂分散液の保管安定性と、の関係を詳細に検討した。
その結果、pH2.5以上pH4.5以下の領域と、pH5.0以上pH7.0以下の領域とにそれぞれピークを有する滴定曲線を持つ結晶性ポリエステル樹脂分散液は、温度変化する環境下に保管(放置)した場合や、ポンプなどによるストレスが加わった場合であっても、結晶性ポリエステル樹脂の粒径変化が抑制され、また温度変化する環境下に保管(放置)した場合における結晶性ポリエステル樹脂の分散液中での沈降が抑止されて、保管安定性に優れることを見出した。
【0028】
その理由は定かではないが、以下のように推察される。
上記滴定曲線において、pH2.5以上pH4.5以下の領域と、pH5.0以上pH7.0以下の領域とにそれぞれピークを有する結晶性ポリエステル樹脂分散液は、結晶性ポリエステル樹脂の粒子表面に存在するカルボン酸の密度が密になっているものと推察される。ピークを1つ有する場合に比べて、ピークが2つである結晶性ポリエステル樹脂分散液は、別のカルボン酸が存在したときに解離状態が変化し、2つ目のピークが発現する。すなわち、結晶性ポリエステル樹脂の粒子表面においてカルボン酸が密になっているために、粒子同士の反発力が上がり、上記の通り保管安定性に優れるものと推察される。
一方、結晶性ポリエステル樹脂分散液中における沈降の観点からは、結晶性ポリエステル樹脂の粒径は小さいことが好ましいが、粒径が小さい場合には、分散液中での粒子間距離が近くなるため自己凝集が発生しやすいという欠点も有する。しかし、上記の通りピークを2つ有する結晶性ポリエステル樹脂分散液では、粒子同士の反発力が強いため粒径が小さくても自己凝集が発生しにくいものと推察される。
【0029】
また従来においては、結晶性ポリエステル樹脂分散液を用いてトナーを製造する場合において、媒体中で結晶性ポリエステル樹脂分散液の凝集をおこなう際に系の粘度が上昇しやいという問題があった。系の粘度が高いと、攪拌性が悪化することで、粗大粉や微小粉を生成するなどの問題があり、また、系の粘度を下げるために固形分濃度を下げる必要があり、生産性が低下する問題があった。
【0030】
しかし、第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液を用いて凝集合一法等の方法によって静電荷現像用トナーを作製すると、凝集工程における系の粘度を低下させることが出来る。これにより、攪拌後の分散性が向上し粗大粉や微少粉が減少されること、凝集中の固形分濃度が増大し結果としてトナー生産性が向上すること、を見出した。
尚、凝集中の系の粘度を低化させることができる理由は定かではないが、以下のように推察される。結晶性ポリエステル樹脂の粒子表面にカルボン酸が密に存在するため、粒子表面の親水性が強く水との良好な濡れ性が得られる。これによって、結晶性ポリエステル樹脂が水系媒体中に粒子として存在しても抵抗点になりにくいものと推察される。
【0031】
以下、第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液について更に詳細に説明する。
【0032】
(滴定曲線)
第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液は、前述の通り、水酸化ナトリウムで滴定されたときのpHの変化を横軸に、前記pHを滴下した水酸化ナトリウムの量で微分した値を縦軸にして滴定曲線を描いたときに、該滴定曲線がpH2.5以上pH4.5以下の領域と、pH5.0以上pH7.0以下の領域とにそれぞれピークを有することを必須の要件とする。
【0033】
ここで、結晶性ポリエステル樹脂分散液の上記滴定曲線の測定は以下にしておこなう。なお、滴定操作はすべて室温22℃±1℃の環境下でおこなう。温度が変化すると滴定量も変化してしまうためである。従って、用いる結晶性ポリエステル樹脂分散液、イオン交換水、0.3M硝酸、0.3M水酸化ナトリウム水溶液、および20質量%Dowfax2A1水溶液(アニオン性界面活性剤)は、あらかじめ室温22℃±1℃の環境下に48時間以上放置して温度を安定させておく。
【0034】
まず、結晶性ポリエステル樹脂分散液に伝導度1.5μS/cm以下のイオン交換水を加えて固形分濃度が10質量%になるように調整し、そこへ20質量%Dowfax2A1水溶液を固形分に対して5質量%の界面活性剤量(Dowfax2A1の有効成分は46質量%として計算)となるように添加し、混合する。
【0035】
得られた分散液200gを500mlビーカーに採取し、マグネチックスターラーを用いて攪拌する。次に、ビーカーにpHメータをセットし分散液のpHを記録しながら、0.3M硝酸を用いてpHを2.5に下げ、10分間攪拌した後、pHが2.5よりも高くなっていた場合には再度pHを2.5へ下げる。再度のpH調整から5分後に、0.3M水酸化ナトリウム水溶液を0.25ml滴下し、滴下した後のpHを記録する。pH値は水酸化ナトリウム水溶液を滴下してから15秒後の読み値とする。さらに連続して0.25mlずつ0.3M水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、その時のpHを記録して、0.3M水酸化ナトリウム水溶液滴下量に対するpH変化のデータを得る。このデータから、0.3M水酸化ナトリウム水溶液を滴下した後のpHの変化量を0.3M水酸化ナトリウム水溶液滴下量で割った値〔ΔpH/0.25[ml]〕を算出する。算出したΔpH/0.25[ml]の値を、0.3M水酸化ナトリウム水溶液を滴下する前のpHに対してグラフにプロットして滴定曲線を作成する。
【0036】
ここで、0.3MのMはモラーの記号であり、0.3M水酸化ナトリウム水溶液とは、0.3モルの水酸化ナトリウムを1リットルの水に溶解した水溶液を指す。
【0037】
作成した滴定曲線において、pH2.5以上pH4.5以下の領域におけるピークをピーク(1)、pH5.0以上pH7.0以下の領域におけるピークをピーク(2)とし、ピーク(1)およびピーク(2)の位置(pH)並びにピーク(1)の高さ(ΔpH/0.1[ml]の値)P1およびピーク(2)の高さ(ΔpH/0.1[ml]の値)P2を読み取る。
【0038】
前記P1とP2の関係が、下記式(I)を満たしていることが好ましい。
式(I) 1.0<P1/P2<5.0
【0039】
P1/P2<5.0であるとP2が小さくなり過ぎず、すなわち粒子表面のカルボン酸が良好に密の状態を保っているものと推察され、より効率的に結晶性ポリエステル樹脂の凝集が抑制され、結晶性ポリエステル樹脂の粒径変化や分散液中での沈降が防止される。一方、P1/P2<1.0であるとP2が大きくなり過ぎず、すなわち粒子表面のカルボン酸が過密状態となり過ぎていないものと推察される。これにより、結晶性ポリエステル樹脂が安定化しようとして逆に熱的に不安定となり粒径が変化してしまう現象が、好適に抑制される。
尚、P1/P2の数値範囲は、より好ましくは1.3以上4.0以下であり、特に好ましくは1.5以上3.0以下である。
【0040】
ここで、上記「ピーク」の定義について説明する。ピークとは、前記の方法により描かれる滴定曲線に現れる極大値(増加から減少の状態に変わる点)をさす。ただし、測定誤差等によって現れる可能性のある極大値を除く観点から、前記ピークとは、3回の測定をおこない、3回の測定すべてに出現した極大値を本明細書における「ピーク」と定義する。測定毎に、ピークが出現するpH値が若干ずれる場合があるが、pH値で±0.15以内であれば同一のpHに出現したピークとする。同じ試料を用いて繰り返し測定すると、中和剤の濃度が変化しピーク位置や強度が大きく変化してしまうため、3回の測定はそれぞれ新しく準備した試料を用いて行う。このようにして3回の測定に出現した、pH2.5以上pH4.5以下の領域に現れた最大のピークをピークP1、pH5.0以上pH7.0以下の領域に現れた最大のピークをピークP2と定義する。
【0041】
尚、前記滴定曲線におけるピークは、特に限定されるわけではないが、例えば後述の第2実施形態に係る製造方法において「冷却工程」における冷却操作を制御することにより調整することができる。また、P1/P2の関係は、該冷却工程における冷却速度を制御することにより調整することができる。詳細については、後述する。
【0042】
(体積平均粒径D50v、粒度分布指標GSDv)
第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液は、分散液中の結晶性ポリエステル樹脂の体積平均粒径D50vが、100nm以上300nm以下であることが好ましい。D50vが100nm以上であることにより、粒子同士の自己凝集が好適に抑制される。またD50vが300nm以下であることにより、分散液中における粒子の沈降が好適に抑制される。尚、より好ましくは120nm以上250nm以下であり、特に好ましくは140nm以上200nm以下である。
【0043】
また、分散液中の結晶性ポリエステル樹脂の粒度分布指標GSDvが、1.0以上1.3以下であることが好ましい。粒度分布が広過ぎないことにより、粗粉や微粉の発生が抑制され、分散液中における粒子の沈降や、粒子の自己凝集が好適に抑制される。
【0044】
上記体積平均粒径D50vおよび粒度分布指標GSDvの範囲を満たす結晶性ポリエステル樹脂分散液を用いることにより、例えば、温度を5℃から40℃まで24時間ごとに連続的に変化させた場合であっても、保管安定性が向上する。
【0045】
ここで、上記分散液中の結晶性ポリエステル樹脂の体積平均粒径D50vおよび粒度分布指標GSDvの測定方法について説明する。
上記体積平均粒径D50vおよび粒度分布指標GSDvは、レーザー回析式粒度分布測定装置(LS13 320:ベックマンコールター株式会社製)を用いて測定する。測定法としては、上記結晶性ポリエステル樹脂分散液を固形分で1質量%になるようにイオン交換水で調整し、これをセルに適当な濃度(表示濃度値40から45)になるまで投入し、10秒待って、セル内の濃度が安定になったところで測定する。
測定された粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小径側から累積分布を描き、体積で累積16%となる粒径を体積平均粒子径D16v、体積で累積50%となる粒径を体積平均粒子径D50v、体積で累積84%となる粒径を体積平均粒子径D84vと定義する。体積平均粒径は該D50vである。また、これらを用いて体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2より算出される。
【0046】
(結晶性ポリエステル樹脂)
第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液は、前述の通り、結晶性ポリエステル樹脂が水系媒体に分散されてなる。以下、第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液に用いられる結晶性ポリエステル樹脂について説明する。
【0047】
上記結晶性ポリエステル樹脂は、2価の酸(ジカルボン酸)成分と2価のアルコール(ジオール)成分とから合成されるものであり、「結晶性ポリエステル樹脂」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものを指す。また、結晶性ポリエステル樹脂の主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分が50質量%以下の場合、この共重合体も結晶性ポリエステル樹脂と呼ぶ。
【0048】
前記結晶性ポリエステル樹脂において、酸由来構成成分となる為の酸としては、種々のジカルボン酸が挙げられるが、前記酸由来構成成分としてのジカルボン酸は、1種に限定されず、2種以上のジカルボン酸由来構成成分を含んでもよい。また、前記ジカルボン酸は、乳化凝集法における乳化性を良好にする為、スルホン酸基を含ませることがある。
なお、前記「酸由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を指し、下記「アルコール由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を指す。
【0049】
前記ジカルボン酸としては、脂肪族ジカルボン酸が望ましく特に直鎖型のカルボン酸が好適である。直鎖型のカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール、など、或いはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられる。
中でも、炭素数6以上10以下のものが好ましい。結晶性を高めるためには、これら直鎖型のジカルボン酸を、酸構成成分の95モル%以上用いることが好ましく、98モル%以上用いることがより好ましい。
【0050】
前記酸由来構成成分としては、前記の脂肪族ジカルボン酸由来構成成分のほか、スルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分等の構成成分を含むこともできる。また樹脂全体を水に乳化或いは懸濁して、トナー粒子を作製する際に、スルホン酸基があれば、後述するように、界面活性剤を使用しないで乳化或いは懸濁が可能である。
【0051】
上記スルホン基を持つジカルボン酸としては、例えば、2−スルホテレフタル酸ナトリウム塩、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ナトリウム塩等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、生産性の点で、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩等が好ましい。前記スルホン酸基を持つジカルボン酸の含有量は2.0構成モル%以下であることが好ましく、1.0構成モル%以下であることがより好ましい。尚、上記「構成モル%」とは、ポリエステル樹脂における各構成成分(酸由来構成成分、アルコール由来構成成分)をそれぞれ1単位(モル)したときの百分率を指す。
【0052】
前記結晶性ポリエステル樹脂において、アルコール由来構成成分となる為のアルコールとしては、脂肪族ジアルコールが望ましく、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9―ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ドデカンジオール、1,12−ウンデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオールなどが挙げられる。中でも炭素数2以上10以下のものが好ましい。結晶性を高めるためには、これら直鎖型のジアルコールを、アルコール構成成分の95モル%以上用いることが好ましく、98モル%以上用いることがより好ましい。
【0053】
その他の2価のジアルコールとしては、例えば、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキシドまたは(および)プロピレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコールなどが挙げられる。これらは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。
【0054】
なお、必要に応じて、酸価や水酸基価の調整等の目的で、酢酸、安息香酸等の1価の酸や、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等の1価のアルコールや、ベンゼントリカルボン酸、ナフタレントリカルボン酸等、およびこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステル、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなど3価のアルコールも使用することができる。
【0055】
その他のモノマーとしては、特に限定は無く、例えば、高分子データハンドブック:基礎編」(高分子学会編:培風館)に記載されているモノマー成分である、従来公知の2価又のカルボン酸と、2価のアルコールがある。これらのモノマー成分の具体例としては、2価のカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の二塩基酸、およびこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。これらは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。
【0056】
結晶性ポリエステル樹脂は、前記のモノマー成分の中から任意の組合せで、例えば、重縮合(化学同人)、高分子実験学(重縮合と重付加:共立出版)やポリエステル樹脂ハンドブック(日刊工業新聞社編)等に記載の従来公知の方法を用いて合成することができ、エステル交換法や直接重縮合法等を単独で、または組み合せて用いることができる。
具体的には、重合温度140℃以上270℃以下で行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。モノマーが、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助溶剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーと、そのモノマーと重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、直接重縮合の場合、通常0.9/1乃至1/0.9である。エステル交換反応の場合は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノールなど真空下で脱留可能なモノマーを過剰に用いる場合がある。
【0057】
結晶性ポリエステル樹脂の製造の際に使用可能な触媒は、酢酸チタン、プロピオン酸チタン、ヘキサン酸チタン、オクタン酸チタンなどの脂肪族モノカルボン酸チタン、シュウ酸チタン、コハク酸チタン、マレイン酸チタン、アジピン酸チタン、セバシン酸チタンなどの脂肪族ジカルボン酸チタン、ヘキサントリカルボン酸チタン、イソオクタントリカルボン酸などの脂肪族トリカルボン酸チタン、オクタンテトラカルボン酸チタン、デカンテトラカルボン酸チタンなどの脂肪族ポリカルボン酸チタン、などの脂肪族カルボン酸チタン類、安息香酸チタンなどの芳香族モノカルボン酸チタン、フタル酸チタン、テレフタル酸チタン、イソフタル酸チタン、ナフタレンジカルボン酸チタン、ビフェニルジカルボン酸チタン、アントラセンジカルボン酸チタンなどの芳香族ジカルボン酸チタン;トリメリット酸チタン、ナフタレントリカルボン酸チタンなどの芳香族トリカルボン酸チタン;ベンゼンテトラカルボン酸チタン、ナフタレンテトラカルボン酸チタンなどの芳香族テトラカルボン酸チタン;などの芳香族カルボン酸チタン類、脂肪族カルボン酸チタン類や芳香族カルボン酸チタン類のチタニル化合物類およびそのアルカリ金属塩類、ジクロロチタン、トリクロロチタン、テトラクロロチタン、テトラブロモチタンなどのハロゲン化チタン類、テトラブトキシチタン(チタンテトラブドキサイド)、テトラオクトキシチタン、テトラステアリロキシチタンなどのテトラアルコキシチタン類、チタンアセチルアセトナート、チタンジイソプロポキシドビスアセチルアセトナート、チタントリエタノールアミネート、などのチタン含有触媒である。
ただし、触媒としては該チタン含有触媒を主として用い、その他の触媒を混合して用いてもよい。その他の触媒としては、前記非晶性ポリエステル樹脂に準じたものを用いることができる。
【0058】
上記触媒は、重合の際に前記モノマー成分100質量部に対して0.02質量部以上1.0質量部以下の範囲で加えることが望ましい。ただし、前記触媒を混合して用いる場合、チタン含有触媒の含有量は70質量%以上とすることが望ましく、すべてチタン含有触媒であることがより望ましい。
【0059】
結晶性ポリエステル樹脂の融点は、50℃以上120℃以下の範囲が望ましく、より好適には60以上110℃以下の範囲である。
【0060】
前記融点を求めるための示差熱分析は、ASTMD3418−8に準拠した示差走査熱量測定により行なわれるが、この測定は、以下のように行なった。
すなわち、まず自動接線処理システムを備えた島津製作所社製の示差走査熱量計(DSC−50)に測定対象のトナーをセットし、冷却媒体として液体窒素をセットし、10℃/分の昇温速度で20℃から150℃まで加熱して(1回目の昇温過程)温度(℃)と熱量(mW)との関係を求め、次に、−10℃/分の降温速度で0℃まで冷却し、再度これを10℃/分の昇温速度で150℃まで加熱して(2回目の昇温過程)データを採取した。なお、0℃および150℃にてそれぞれ5分間ずつホールドした。2回目の昇温過程での吸熱ピーク温度を融点とみなした。尚、結晶性の樹脂には、複数の融解ピークを示す場合があるが、最大のピークをもって融点とみなした。
【0061】
また、結晶性ポリエステル樹脂の分子量は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のGPC法による分子量測定で、重量平均分子量(Mw)が5000以上100000以下の範囲であることが望ましく、より好適には10000以上50000以下の範囲であり、数平均分子量(Mn)は2000以上30000以下の範囲であることが望ましく、より好適には5000以上15000以下の範囲である。分子量分布Mw/Mnは1.5以上20以下の範囲であることが望ましく、更に好適には2以上5以下の範囲である。分子量を測定する際、結晶性樹脂はTHFへの溶解性が悪いため、70℃の湯浴中で加熱溶解することが好ましい。
【0062】
結晶性ポリエステル樹脂は、その酸価が4mgKOH/g以上20mgKOH/g以下の範囲であることが望ましく、6mgKOH/g以上15mgKOH/g以下の範囲であることがより望ましい。また、水酸基価は3mgKOH/g以上30mgKOH/g以下の範囲であることが望ましく、5mgKOH/g以上15mgKOH/g以下の範囲であることがより望ましい。
【0063】
(水系媒体)
次いで、第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液に用いられる水系媒体について説明する。
前記水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水が用いられるが、

、アルコール類、酢酸エステル、或いはケトン、これらの混合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよいが、水の割合が50質量%以上であることが必要である。また、界面活性剤を含んでも良いが、界面活性剤はトナー特性を悪化させる場合があるため、出来るだけ用いないほうがよい。
【0064】
水系媒体に含まれる上記界面活性剤としては、特に限定されるものでは無いが、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤などが挙げられる。これらの中でもアニオン界面活性剤、カチオン系界面活性剤が好ましい。
なお、前記アニオン界面活性剤の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムなどが挙げられる。また、前記カチオン界面活性剤の具体例としては、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。
【0065】
上記第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液は、特に限定されるわけではないが、転相乳化法と呼ばれる方法を用いる下記第2実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造方法によって、簡便で確実に製造することができる。
【0066】
<第2実施形態:結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造方法>
尚、上記転相乳化法とは、結晶性ポリエステル樹脂を溶剤に溶解させ、中和剤を添加すると共に必要に応じて分散安定剤を添加し、攪拌下にて、水系溶媒を滴下して、乳化粒子を得た後、樹脂分散液中の溶媒を除去して、乳化液を得る方法である。
【0067】
第2実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造方法は、結晶性ポリエステル樹脂と溶剤とを、前記結晶性ポリエステル樹脂の融点の−15℃以上+15℃以下の温度範囲であって且つ前記溶剤の沸点未満の温度で攪拌・溶解して溶解液を調製する工程(溶解液調製工程)と、前記溶解液に中和剤を添加する工程(中和剤添加工程)と、前記中和剤を添加した溶解液および水系の媒体を混合・攪拌し乳化液を調製する工程(乳化液調製工程)と、前記乳化液を、結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化温度−5℃にまで冷却する工程(冷却工程)と、前記冷却後の乳化液から前記溶剤を除去する工程(溶剤除去工程)と、を有することを特徴とする。
【0068】
以下、上記第2実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造方法について、一例を挙げて詳細に説明する。
(1)溶解液調製工程
転相乳化法は、まず、結晶性ポリエステル樹脂と溶剤とを、コンデンサー、攪拌機、温度計を備えた反応容器に投入し、結晶性ポリエステル樹脂の融点−15℃から樹脂の融点+15℃の温度範囲で、且つ、用いる溶剤の沸点未満の温度で加熱、攪拌し樹脂を溶解させる。
【0069】
尚、上記加熱温度は、結晶性ポリエステル樹脂の融点−10℃から樹脂の融点+10℃の温度範囲で、且つ用いる溶剤の沸点未満の温度であることがより好ましい。
【0070】
結晶性ポリエステル樹脂を溶解させる溶剤としては、例えば、蟻酸エステル類、酢酸エステル類、酪酸エステル類、ケトン類、エーテル類、ベンゼン類、ハロゲン化炭素類が挙げられる。具体的には、蟻酸、酢酸、酪酸等のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル等エステル類、アセトン、MEK、MPK、MIPK、MBK、MIBK等のメチルケトン類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類、トルエン、キシレン、ベンゼン等の複素環置換体類、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン等のハロゲン化炭素類などを単独であるいは2種以上組合せて用いることが可能である。中でも、低沸点溶媒の酢酸エステル類やメチルケトン類、エーテル類が通常好ましく用いられ、特に、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、イソプロピルアルコールのごときアルコールが好ましく、メチルエチルケトンが最も好ましい。前記溶剤は、樹脂粒子中に残存しないよう揮発性の比較的高いものを用いることが望ましい。これら溶剤の使用量は、樹脂量に対して20質量%以上200質量%以下、より好適には40質量%以上150質量%以下が選択される。
【0071】
(2)中和剤添加工程
次に中和剤を加え良く混合する。中和剤の投入および混合時間は合計で5分以上300分以下であることが好ましい。あまり短時間では充分に混合できず、逆に長時間過ぎると生産性が悪化する。
中和剤を加える際の容器内温度は、樹脂の溶解温度と同じでも構わないが、中和剤としてアンモニアなど揮発性物質を用いた場合、添加した中和剤が揮発するのを抑制する観点から、結晶性ポリエステル樹脂の融点−15℃から樹脂の融点−5℃の温度、且つ、用いる溶剤の沸点未満の温度であることが好ましい。
【0072】
尚、用いる中和剤としては、塩基性水溶液が好ましく、例えばアンモニア水、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミンなどの有機塩や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物が挙げられ、特にアンモニア水が好ましい。
【0073】
(3)乳化液調製工程
次いで、水系媒体を加えながら攪拌せん断を与えることによって転相させ、該結晶性ポリエステル樹脂のO/W型の乳化液(エマルション)を得る。
【0074】
(4)冷却工程
結晶性ポリエステル樹脂のO/W型の乳化液(エマルション)を得た後に、、結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化温度−5℃以下にまで冷却する。尚、この冷却工程における冷却操作を制御することによって前述の滴定曲線におけるピーク(pH2.5以上pH4.5以下の領域と、pH5.0以上pH7.0以下の領域とにそれぞれピークを有するか否か)が調整される。また、その冷却速度を調整することによって、前述の滴定曲線におけるピーク(1)の高さP1およびピーク(2)の高さP2が制御される。すなわち、冷却速度を速くするとP1/P2の値は大きくなり、冷却速度を遅くするとP1/P2は小さくなる。冷却速度の範囲としては、0.1℃/min以上5℃/min以下であることが好ましく、0.2℃/min以上2℃/min以下がより好ましく、0.3℃/min以上1.0℃/min以下が特に好ましい。
【0075】
また、上記冷却工程における冷却到達温度は、更に0℃以上結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化温度−10℃以下であることが好ましく、0℃以上結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化温度−15℃以下であることが特に好ましい。
【0076】
ここで、結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化温度は、次のように測定される。
前記融点を求めるための示差走査熱量測定において、自動接線処理システムを備えた島津製作所社製の示差走査熱量計(DSC−50)に測定対象のトナーをセットし、冷却媒体として液体窒素をセットし、10℃/分の昇温速度で20℃から150℃まで加熱して(1回目の昇温過程)温度(℃)と熱量(mW)との関係を求め、次に、−10℃/分の降温速度で0℃まで冷却した際の降温スペクトルの発熱ピーク温度を結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化温度と定義する。複数の発熱ピークを示す場合があるが、最大のピークをもって再結晶化温度とみなした。
【0077】
(5)溶剤除去工程
このように冷却したO/W型の乳化液(エマルション)に対し、加熱操作を施し、更に必要により減圧操作を施して溶剤を除去することにより結晶性ポリエステル樹脂分散液が得られる。尚、加熱操作としての温度は、結晶性ポリエステル樹脂の融点−50℃以上樹脂の融点未満の温度とすることが好ましく、更には、融点−25℃以上融点−5℃以下とすることが特に好ましい。温度は高いほど溶剤除去効率は向上するが、結晶性樹脂の融点以上であると、装置への結晶性樹脂の融着が発生する場合がある。
また、減圧操作としての圧力は、50kPa以上1kPa以下とすることが好ましく、20kPa以上5kPa以下とすることが特に好ましい。ここで言う圧力は、常時制御する状態を指す。圧力を下げるほど溶剤除去効率は向上するが、下げすぎると溶剤の突沸が発生するため、溶剤残量が多い時には圧力を高く、溶剤残量が減ってきたら圧力をゆるやかに下げることが好ましい。
【0078】
尚、上記第2実施形態において用いる結晶性ポリエステル樹脂は、中和によりアニオン型となり得る官能基を含有した自己水分散性をもっており、親水性となり得る官能基の一部または全部が塩基で中和され、水性媒体の作用下で安定した水分散体を形成できるため、エマルジョンや乳化液と呼ぶこともできる。
【0079】
また、上記第2実施形態によって製造される結晶性ポリエステル樹脂分散液においては、結晶性ポリエステル樹脂の含有量は特に限定されるものではないが、一般的に5質量%以上50質量%以下に調整することが好ましく、10質量%以上30質量%以下に調整することが特に好ましい。
【0080】
<第3実施形態:静電荷像現像用トナー>
前記第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液は、静電荷像現像用トナーの製造に特に好適に用いることができる。以下、前記第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液を用いて調製された静電荷像現像用トナーについて説明する。
【0081】
第3実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と称す場合がある)は、結着樹脂、着色剤、離型剤等を含んで構成され、少なくとも前記結着樹脂として、前記第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液によって添加される結晶性ポリエステル樹脂を含有する。
以下、第3実施形態に係るトナーの各成分について説明する。
【0082】
(結着樹脂:結晶性ポリエステル樹脂)
結着樹脂中の結晶性ポリエステル樹脂の含有量は特に限定されないが、2質量%以上20質量%以下の範囲が望ましく、2質量%以上14質量%以下の範囲がより望ましい。
【0083】
また、結着樹脂には、結晶性樹脂として前記結晶性ポリエステル樹脂以外に他の樹脂を併用することができる。ただし、結晶性樹脂の主体は前記結晶性ポリエステル樹脂である。
他の樹脂としては、結着樹脂成分中に3質量%未満の範囲で、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸ミリスチル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸オレイル、(メタ)アクリル酸ベヘニル等の長鎖アルキル、アルケニルの(メタ)アクリル酸エステルを1種単独もしくは2種以上を併用したビニル系樹脂、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類、を併用しても良い。
【0084】
(結着樹脂:非晶性ポリエステル樹脂)
第3実施形態に係るトナーにおいては、結着樹脂として前記結晶性ポリエステル樹脂の他に非晶性ポリエステル樹脂を併用することができる。該非晶性ポリエステル樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、ガラス転移に対応した階段状の吸熱点の他に、結晶融点に対応した吸熱ピークを示さないポリエステル樹脂を意味する。
【0085】
非晶性ポリエステル樹脂としては公知のポリエステル樹脂を使用することができる。非晶性ポリエステル樹脂は多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成される。なお、前記非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。また非晶性ポリエステル樹脂は、1種の非晶性ポリエステル樹脂でも構わないが、2種以上のポリエステル樹脂の混合であっても構わない。
【0086】
非晶性ポリエステル樹脂に用いる多価カルボン酸および多価アルコールは特に限定は無く、例えば、「高分子データハンドブック:基礎編」(高分子学会編、培風館)に記載されているモノマー成分であり、従来公知の2価または3価以上のカルボン酸と、2価または3価以上のアルコールとがある。
【0087】
これらの重合性単量体成分の具体例としては、2価のカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アルキルコハク酸、アルケニルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スべリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸、およびこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステル、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等の脂肪族不飽和ジカルボン酸などが挙げられる。これらの化合物のうち、テレフタル酸を、酸成分のうち30モル%以上含むことが好ましい。
3価以上のカルボン酸としては、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−ナフタレントリカルボン酸等、およびこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。これらは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。
【0088】
前記多価アルコールとしては、2価のアルコールとして、例えば、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキシドやプロピレンオキシド付加物などのビスフェノール誘導体;1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどの環状脂肪族アルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなどの線状ジオール;1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオールなどの分岐型ジオール;などが挙げられ、ビスフェノールAのエチレンオキシドやプロピレンオキシド付加物が好適に用いられる。
【0089】
また、3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられるが、3価以上の架橋性単量体の使用量は全単量体量の10モル%以下であることが望ましい。これらは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。
なお、必要に応じて、酸価や水酸基価の調製等の目的で、酢酸、安息香酸等の1価の酸や、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等の1価のアルコールも使用することができる。
これらの中でも、1,2−ヘキサンジオールやアルキルコハク酸およびアルケニルコハク酸、およびそれらの無水物などの長鎖アルキル側鎖(側鎖の炭素数4以上)を持つモノマーを2モル%以上30モル%以下含むモノマー成分とすることが好ましい。中でも疎水性の高いアルキルコハク酸およびアルケニルコハク酸、およびそれらの無水物を含むことが好ましい。
【0090】
前記アルキルコハク酸およびアルケニルコハク酸、およびそれらの無水物としては、例えば、n−ブチルコハク酸、n−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、並びに、それらの無水物および低級アルキルエステル等が挙げられる。
【0091】
前記アルキルコハク酸、アルケニルコハク酸およびそれらの無水物のアルキル基およびアルケニル基の炭素数は、前記結晶性ポリエステル樹脂に用いられる構成モノマーの炭素数より多いことが望ましい。また、前記の中でも、n−ドデセニルコハク酸およびその無水物が最も好適である。
【0092】
非晶性ポリエステル樹脂は、前記のモノマー成分の中から任意の組合せで、例えば、重縮合(化学同人)、高分子実験学(重縮合と重付加:共立出版)やポリエステル樹脂ハンドブック(日刊工業新聞社編)等に記載の従来公知の方法を用いて合成することができ、エステル交換法や直接重縮合法等を単独で、または組み合せて用いることができる。
具体的には、重合温度140℃以上270℃以下で行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。モノマーが、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助溶剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーと、そのモノマーと重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、直接重縮合の場合、通常0.9/1乃至1/0.9である。エステル交換反応の場合は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノールなど真空下で脱留可能なモノマーを過剰に用いる場合がある。
【0093】
非晶性ポリエステル樹脂の製造の際に使用可能な触媒は、スズ、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシドなどのスズ含有触媒である。ただし、触媒としては該スズ含有触媒を主として用い、その他の触媒を混合して用いてもよい。
【0094】
スズ含有触媒には、有機スズ含有触媒と無機スズ含有触媒がある。有機スズ含有触媒とは、Sn−C結合を有する化合物であり、無機スズ含有触媒とは、Sn−C結合を有しない化合物である。スズ含有触媒には、ジ型、トリ型、テトラ型などの型があるが、ジ型が好ましく用いられ、無機スズ含有触媒が好ましい。
【0095】
無機スズ含有触媒としては、ジ酢酸スズ、ジヘキサン酸スズ、ジオクタン酸スズ、ジステアリン酸錫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、ジ(2−エチルヘキシル)酸スズなどの分岐非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、ジステアロキシスズなどのジアルコキシスズ、塩化スズ、臭化スズなどのハロゲン化スズ、酸化スズ、硫酸スズなどが挙げられ、特に、ジオクタン酸スズ、ジステアリン酸スズ、酸化スズが好ましい。
【0096】
上記その他の触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;およびアミン化合物;等が挙げられ、具体的には、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マンガン、ナフテン酸マンガン、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、三酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン、トリブチルアンチモン、ジルコニウムテトラブトキシド、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニール、酢酸ジルコニール、ステアリン酸ジルコニール、オクチル酸ジルコニール、酸化ゲルマニウム、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等の化合物が挙げられる。
【0097】
上記触媒は、重合の際に前記モノマー成分100質量部に対して0.02質量部以上1.0質量部以下の範囲で加えることが望ましい。ただし、前記触媒を混合して用いる場合、スズ含有触媒の含有量は70質量%以上とすることが望ましく、すべてスズ含有触媒であることがより望ましい。
【0098】
非晶性ポリエステル樹脂の分子量としては、重量平均分子量(Mw)が12000以上150000以下の範囲のものを好適に用いることができ、特にMwが14000以上40000以下の範囲、数平均分子量Mnが4000以上20000以下の範囲がより好適であり、Mwが16000以上30000以下の範囲、Mnが5000以上12000以下の範囲であることがさらに好適である。また、分子量分布の指標であるMw/Mnは、2以上10以下の範囲であることが好ましい。
【0099】
また、分子量の異なる2種類の非晶性ポリエステル樹脂を用いることも出来る。このとき、1種の非晶性ポリエステル樹脂のMwは35000以上70000以下の範囲、Mnは5000以上20000以下の範囲が好ましい。もう1種の非晶性ポリエステル樹脂は、Mwが10000以上25000以下の範囲、Mnが3000以上12000以下の範囲が好ましい。
2種以上の非晶性ポリエステル樹脂を用いる場合は、少なくとも1種に前記アルキルコハク酸およびアルケニルコハク酸、およびそれらの無水物を構成成分として含むことが好ましい。
【0100】
前記分子量および分子量分布は、それ自体公知の方法で測定することができるが、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(以下「GPC」と略記する)により測定するのが一般的である。
分子量分布は以下の条件で測定した。GPC装置として、東ソー(株)HLC−8120GPC、SC−8020装置を用い、カラムはTSKgei,SuperHM−H(6.0mmID×15cm×2)を用い、溶離液として和光純薬社製クロマトグラフ用THF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min.、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、検量線はA−500、F−1、F−10、F−80、F−380、A−2500、F−4、F−40、F−128、F−700の10サンプルから作製した。また試料解析におけるデータ収集間隔は300msとした。
【0101】
非晶性ポリエステル樹脂は、その酸価が5mgKOH/g以上25mgKOH/g以下の範囲であることが望ましく、7mgKOH/g以上20mgKOH/g以下の範囲であることがより望ましい。
なお、酸価の測定は、樹脂を2g秤量し、アセトン−トルエン160mlに溶解、または溶解性の不十分なものについては加熱溶解したのち、この試料を用いJIS−K0070−1992の電位差滴定法により測定した。以下もこれに準ずる。
また、JIS−K0070により測定した水酸基価は5mgKOH/g以上40mgKOH/g以下の範囲であることが望ましい。
【0102】
また、非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、30℃以上90℃以下の範囲であることが望ましく、50℃以上70℃以下の範囲であることがより望ましい。
なお、上記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量計(マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001)を用いて、0から150℃まで10℃/分で昇温し、150℃で5分間ホールドし、150℃から0℃まで液体窒素を用いて−10℃/分で降温し、0℃で5分間ホールドし、再度0℃から150まで10℃/分で昇温して得られた、2度目の昇温時の吸熱曲線から解析したオンセット温度と定義できる。
【0103】
さらに、前記非晶性ポリエステル樹脂は、軟化点が80℃以上130℃以下であることが望ましく、より好適には90℃以上120℃以下である。
上記樹脂の軟化点は、フローテスター(島津社製:CFT−500C)を用いて、サンプル量:1.05g、予熱:65℃で300sec,プランジャー圧力:0.980665MPa,ダイサイズ:直径1mm,昇温速度:1.0℃/minの条件下で測定された、溶融開始温度と溶融終了温度との中間温度を指す。
【0104】
また、前記非晶性ポリエステル樹脂の損失弾性率G”(測定周波数1rad/s、歪み量20%以下で測定)が10000Paとなる温度をTmとしたとき、Tmが80℃以上150℃以下の範囲にあることが望ましい。
ここで前記樹脂の損失弾性率は以下のようにして測定される。測定装置は、レオメトリックス社製のレオメーター、商品名「RDA II」(RHIOSシステムver.4.3)を用い、測定用プレートは直径8mmのパラレルプレートを用い、ゼロ点調整温度90℃、プレート間ギャップ3.5mm、昇温速度毎分1℃、初期測定歪み0.01%、測定開始温度30℃で、温度上昇と共に検出トルクが10gcm程度になるように歪みを調節し、最大歪みを20%までとし、検出トルクが測定保証値の下限を下回った時点で測定終了とした。
【0105】
結着樹脂中の非晶性ポリエステル樹脂の含有量は特に限定されないが、80質量%以上98質量%以下の範囲が望ましく、86質量%以上98質量%以下の範囲がより好適である。
【0106】
また、結着樹脂には、非晶性樹脂として前記非晶性ポリエステル樹脂以外に他の樹脂を併用することができる。ただし、非晶性樹脂の主体は前記非晶性ポリエステル樹脂である。
他の樹脂として使用可能な樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸およびそのエステル化物などが挙げられる。具体的には、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチ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n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのポリオレフィン類;などの単量体の重合体、これらを2種以上組み合せて得られる共重合体またはこれらの混合物を挙げることができ、さらにはエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合系樹脂、あるいはこれらと前記ビニル系樹脂との混合物やこれらの共存下でビニル系単量体を重合する際に得られるグラフト重合体等も使用できる。中でも、スチレンアクリル共重合樹脂、特にスチレンブチルアクリレート共重合樹脂が好ましい。
【0107】
また、第3実施形態に係るトナーにおいては、用いる非晶性ポリエステル樹脂の酸価、結晶性ポリエステル樹脂の酸価がともに7mgKOH/gより大きく20mgKOH/g未満であり、非晶性ポリエステル樹脂の酸価を結晶性ポリエステル樹脂の酸価より大きくすることが望ましい。
【0108】
なお、トナーに含まれる成分から、上記非晶性ポリエステル樹脂および結晶性ポリエステル樹脂の酸価を各々求めるには、以下の方法により行う。
まず、トナー中の結晶性樹脂と非晶性樹脂とを分離する。はじめに、トナーを温度50℃、湿度55RH%の恒温槽中で24時間放置し、トナーの熱履歴をキャンセルする。その後、トナー10gをメチルエチルケトン(MEK)100gに常温(20℃以上25℃以下)で溶解させる。これは、トナー中に結晶性樹脂と非晶性樹脂とが含まれる場合、常温ではMEK中にほとんど非晶性樹脂のみが溶解するからである。したがって、MEK可溶分中には非晶性ポリエステル樹脂を含む非晶性樹脂が含まれることとなるため、前記溶解後、遠心分離(遠心機「H−18」、株式会社コクサン社、3500回転で20分間)により分離した上澄み液から非晶性ポリエステル樹脂が得られる。遠心分離後の固形分を再度、MEK100gに溶解して遠心分離し、上澄みを廃棄する。一方、遠心分離後の固形分を70℃の加熱下でMEK100gに溶解しこれを遠心分離により分離した上澄み液から結晶性ポリエステル樹脂が得られる。
こうして得られた両樹脂について前記方法により各酸価を測定する。
【0109】
(着色剤)
第3実施形態に係るトナーに用いられる着色剤として、イエロー顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、クロムイエロー、ハンザイエロー、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーメネントイエローNCG等を挙げることができ、特に、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー155、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー185等が好適に用いられる。
【0110】
マゼンタ顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デイポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、エオキシンレッド、アリザリンレーキ、ナフトール系顔料としては、ピグメントレッド31、同146、同147、同150、同176、同238、同269などが挙げられ、キナクリドン系顔料としては、ピグメントレッド122、同202、同209などが挙げられ、この中でも特にピグメントレッド185、同238、同269、同122が好適である。
【0111】
シアン顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、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、マラカイトグリーンオクサレレートなどを挙げることができ、特に、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等が好適に用いられる。
【0112】
橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、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、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンジGK等を挙げることができる。
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等を挙げることができる。
緑色顔料としては、酸化クロム、クロムグリーン、ピグメントグリーン、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等を挙げることができる。
白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等を挙げることができる。
【0113】
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等を挙げることができる。また、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、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、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、チアゾール系、キサンテン系などの各種染料なども用いられる。また、これらの着色剤は単独もしくは混合して使用される。
【0114】
黒色トナーに用いられる黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等を挙げることができ、特にカーボンブラックが好適に用いられる。カーボンブラックは比較的分散性が良いため、特に特別な分散を必要としないが、カラー着色剤に準じた製造方法で製造されることが望ましい。
【0115】
前記着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透過性、トナー中での分散性の観点から選択される。そして、着色剤はトナー総質量に対して1質量%以上15質量%以下の範囲で添加することが好適である。また、黒色着色剤として、カーボンブラックを用いることが出来るほか、鉄、フェライト、マグネタイト、チタン、鉄とチタンの固溶体なども用いることが出来、これらは比重が大きいため、他の着色剤とは添加量が異なり、12質量%以上、80質量%以下で添加することができる。水相中でトナーを得るときには、着色剤の水相移行性に注意を払う必要があり、予め表面を改質し、例えば疎水化処理等を施しておくことが望ましい。
【0116】
(離型剤)
第3実施形態に係るトナーには離型剤を含有させることが好ましい。用いられる離型剤としては、ASTMD3418−8に準拠して測定されたDSCにおける主体極大吸熱ピークが60℃以上120℃以下にあり、かつ140℃において1mPas以上50mPas以下の溶融粘度を有する物質であることが望ましい。
【0117】
前記離型剤は示差走査熱量計により測定されるDSC曲線で吸熱開始温度は40℃以上であることが望ましく、より好適には50℃以上である。吸熱開始温度はワックスを構成する分子量分布のうち、低分子量のものやその構造のもつ極性基の種類、量で変動する。
一般に高分子量化すれば融点とともに吸熱開始温度も上昇するが、このやり方ではワックス(離型剤)本来の低溶融温度と、低粘度をそこなってしまう。よってワックスの分子量分布のうち、これら低分子量のものだけを選別してのぞくことが有効であるが、この方法として、分子蒸留、溶剤分別、ガスクロマトグラフ分別等の方法がある。
DSCの測定については前述の通りである。
【0118】
前記離型剤の溶融粘度は、E型粘度計によって測定される。測定に際しては、オイル循環型恒温槽の備えられたE型粘度計(東京計器製)を用いる。測定には、コーン角1.34度を有したコーンプレート/カップの組み合わせのプレートを用いる。カップ内に試料を投入し、循環装置の温度を140℃にセットし、空の測定カップとコーンを測定装置にセットし、オイルを循環させながら恒温に保つ。温度が安定したところで測定カップ内に資料を1g入れ、コーンを静止状態で10分間静置させる。安定後、コーンを回転させ測定を行う。コーンの回転速度は60rpmとする。測定は3回行い、その平均値を溶融粘度ηとする。
【0119】
前記離型剤の具体例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類、加熱により軟化点を示すシリコーン類、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類や、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、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、脂肪酸エステル、モンタン酸エステルなどのエステル系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物系・石油系ワックス、およびそれらの変性物などを挙げることができる。
【0120】
(その他の添加剤)
第3実施形態に係るトナーには、必要に応じて無機もしくは有機の粒子を添加することができる。
前記無機粒子としては、シリカ、疎水化処理シリカ、アルミナ、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウム、コロイダルシリカ、アルミナ処理コロイダルシリカ、カチオン表面処理コロイダルシリカ、アニオン表面処理コロイダルシリカなどを単独もしくは併用して用いることができ、中でもコロイダルシリカを用いることが望ましい。その粒径は、5nm以上50nm以下であることが好適である。また、粒径の異なる粒子を併用することも可能である。前記粒子はトナー製造の際、直接添加することもできるが、あらかじめ超音波分散機などを用いて水など水溶性媒体へ分散されたものを用いることが好ましい。分散においては、イオン性界面活性剤や高分子酸、高分子塩基などを用いて分散性を向上させることもできる。
【0121】
その他、トナーには帯電制御剤などの公知の材料を添加してもよい。その際に添加される材料の平均粒径としては、1μm以下であることが望ましく、0.01μm以上1μm以下であるのがより好適である。なお、前記平均粒径は、例えばマイクロトラックなどを用いて測定することができる。
【0122】
(トナーの製造方法)
さらに、第3実施形態に係るトナーについて、その製造方法とともにより詳細に述べる。
トナーを製造する方法としては、特に制限はないが、湿式造粒法によることが望ましい。前記湿式造粒法としては、公知の溶融懸濁法、乳化凝集法、溶解懸濁法等の方法が好適に挙げられる。以下、乳化凝集法を例に説明する。
【0123】
乳化凝集法は、少なくとも樹脂粒子(以下、「乳化液」と称する場合がある)を分散させた分散液中で凝集粒子を形成し凝集粒子分散液を調製する工程(凝集工程)と、前記凝集粒子分散液を加熱して、凝集粒子を融合する工程(融合工程)を含む製造方法である。また、凝集工程の前に、凝集粒子を分散する(分散工程)や、凝集工程および融合工程間に、凝集粒子分散液中に、粒子を分散させた粒子分散液を添加混合して前記凝集粒子に粒子を付着させて付着粒子を形成する工程(付着工程)を設けたものであってもよい。前記付着工程では、前記凝集工程で調製された凝集粒子分散液中に、前記粒子分散液を添加混合して、前記凝集粒子に前記粒子を付着させて付着粒子を形成するが、添加される粒子は、凝集粒子に凝集粒子から見て新たに追加される粒子に該当するので、「追加粒子」と称する場合がある。
【0124】
前記追加粒子としては、前記樹脂粒子の他に離型剤粒子、着色剤粒子等を単独もしくは複数組み合わせたものであってもよい。前記粒子分散液を追加混合する方法としては、特に制限はなく、例えば徐々に連続的に行ってもよいし、複数回に分割して段階的に行ってもよい。前記付着工程を設けることにより、擬似的なシェル構造を形成することができる。
上記トナーにおいては、前記追加粒子を添加する操作によって、コアシェル構造を形成することが望ましい。前記追記粒子の主成分となる結着樹脂が、シェル層用樹脂である。この方法を用いれば、融合工程において、温度、攪拌数、pHなどの調整により、トナー形状制御を簡単に行うことができる。
【0125】
前記乳化凝集法においては、前記第1実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂分散液が用いられ、また併せて非晶性ポリエステル樹脂分散液を用いることが好ましい。尚、非晶性ポリエステル樹脂を乳化し乳化粒子(液滴)を形成する乳化工程を含むことがより好ましい。
前記乳化工程においては、前記非晶性ポリエステル樹脂の乳化粒子(液滴)は、水系媒体と、非晶性ポリエステル樹脂および必要に応じて着色剤を含む混合液(ポリマー液)と、を混合した溶液に、剪断力を与えることにより形成される。その際、非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上の温度に加熱することで、ポリマー液の粘性を下げて乳化粒子を形成することができる。また、分散剤を使用することもできる。以下、かかる乳化粒子の分散液のことを、「非晶性ポリエステル樹脂分散液」という場合がある。
【0126】
前記乳化粒子を形成する際に用いる乳化機としては、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。前記ポリエステル樹脂の乳化粒子(液滴)の大きさとしては、その平均粒子径(体積平均粒径)で0.005μm以上0.5μm以下が望ましく、0.01μm以上0.3μm以下がより望ましい。なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、ドップラー散乱型粒度分布測定装置(日機装社製、マイクロトラックUPA9340)で測定した。
【0127】
また、乳化時の樹脂の溶融粘度が高いと所望の粒径まで小さくならないため、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、所望の粒径の非晶性ポリエステル樹脂分散液を得ることができる。
前記乳化工程においては、樹脂の粘度を下げる目的で、あらかじめ樹脂に溶剤を添加しておく方法を用いてもよい。使用される溶剤としては、ポリエステル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、酢酸エチルやメチルエチルケトンなどのエステル系およびケトン系溶剤を用いることが好ましい。
【0128】
また、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、水もしくは樹脂に直接添加してもよい。また、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。この中ではアンモニアが好ましく用いられる。
【0129】
さらに、分散剤を添加してもよい。前記分散剤としては、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;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン性界面活性剤;ラウリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤;ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤等の界面活性剤;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。これらの中では、アニオン性界面活性剤が好適に用いられる。前記分散剤の使用量としては、前記ポリエステル樹脂(結着樹脂)100質量部に対して、0.01質量部以上20質量部以下が好ましい。しかし、分散剤は帯電性に影響を与える場合が多いため、ポリエステル樹脂主鎖の親水性、末端の酸価、水酸基価の量などにより、乳化性が確保できる場合には、できる限り添加しないほうがよい。
【0130】
なお、前記乳化工程において、前記非晶性ポリエステル樹脂に、スルホン酸基を有するジカルボン酸を共重合させて(即ち、酸由来構成成分中に、スルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分が好適量含まれる)おいてもよい。添加量は酸成分中10モル%以下であることが好ましいが、ポリエステル樹脂主鎖の親水性、末端の酸価、水酸基価の量などにより、乳化性が確保できるときには、できる限り添加しないほうがよい。
【0131】
また、前記乳化粒子の形成に転相乳化法を用いてもよい。転相乳化法は、少なくとも非晶性ポリエステル樹脂を溶剤に溶解させ、必要に応じて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、樹脂分散液中の溶媒を除去して、乳化液を得る方法である。このとき、中和剤や分散安定剤の投入順は変更してもよい。
【0132】
樹脂を溶解させる溶剤としては、例えば、蟻酸エステル類、酢酸エステル類、酪酸エステル類、ケトン類、エーテル類、ベンゼン類、ハロゲン化炭素類が挙げられる。具体的には、蟻酸、酢酸、酪酸等のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル等エステル類、アセトン、MEK、MPK、MIPK、MBK、MIBK等のメチルケトン類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類、トルエン、キシレン、ベンゼン等の複素環置換体類、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン等のハロゲン化炭素類などを単独であるいは2種以上組合せて用いることが可能である。中でも、低沸点溶媒の酢酸エステル類やメチルケトン類、エーテル類が通常好ましく用いられ、特に、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸、酢酸エチル、酢酸ブチルが好ましい。前記溶剤は、樹脂粒子中に残存しないよう揮発性の比較的高いものを用いることが望ましい。これら溶剤の使用量は、樹脂量に対して20質量%以上200質量%以下、より好適には30質量%以上100質量%以下が選択される。
【0133】
前記水系媒体としては、基本的にはイオン交換水が用いられるが、油滴を破壊しない程度に水溶性溶剤を含んでも構わない。水溶性溶剤としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、1−ペンタノール等の短炭素鎖アルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類;エーテル類、ジオール類、THF、アセトン等が挙げられ、エタノール、2−プロパノールが好ましく用いられる。これらの水溶性溶剤の使用量は、樹脂量に対して1質量%以上60質量%以下、より好適には5質量%以上40質量%以下が選択される。また、水溶性溶剤は添加されるイオン交換水に混合するだけでなく、樹脂溶解液中に添加して使用しても構わない。
【0134】
また、必要に応じて非晶性ポリエステル樹脂溶液および水性成分に分散剤を添加してもよい。前記分散剤としては、水性成分中で親水性コロイドを形成するもので、特にヒドロキシメチルセルローズ、ヒドロキシエチルセルローズ、ヒドロキシプロピルセルローズ等のセルローズ誘導体;ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩等の合成高分子類、ゼラチン、アラビアゴム、寒天等の分散安定化剤が挙げられる。また、シリカ、酸化チタン、アルミナ、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム等の固体微粉末も用いることができる。これらの分散安定化剤は通常、水性成分中の濃度が0質量%以上20質量%以下、望ましくは0質量%以上10質量%以下となるよう添加される。
前記分散剤としては、界面活性剤も用いられる。前記界面活性剤の例としては、後述する着色剤分散液に用いられるものに準じたものを使用することができる。例えば、サポニンなどの天然界面活性成分の他に、アルキルアミン塩酸・酢酸塩類、4級アンモニウム塩類、グリセリン類等のカチオン系界面活性剤、脂肪酸石けん類、硫酸エステル類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、スルホン酸塩類、リン酸、リン酸エステル、スルホコハク酸塩類等のアニオン系界面活性剤などが挙げられ、アニオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤が好ましく用いられる。前記乳化液のpHを調整するために、中和剤を添加してもよい。前記中和剤としては、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。
前記乳化液から溶剤を除去する方法としては、乳化液を15℃以上70℃以下で溶剤を揮発させる方法、これに減圧を組み合わせる方法が好ましく用いられる。粒度分布や粒径制御性の観点からは、転相乳化法により乳化した後、加熱下で減圧して溶剤を除去する方法を用いることが好ましい。また、トナーに用いる場合は、帯電性への影響の観点から、分散剤や界面活性剤は可能な限り用いずに、ポリエステル樹脂主鎖の親水性、末端の酸価、水酸基価の量などにより、乳化性を制御することが好ましい。
【0135】
前記着色剤や離型剤の分散方法としては、例えば、高圧式ホモジナイザー、回転せん断型ホモジナイザー、超音波分散機、高圧衝撃式分散機や、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用することができ、なんら制限されるものではない。
【0136】
必要に応じて、界面活性剤を使用してこれら着色剤の水分散液を調製したり、分散剤を使用してこれら着色剤の有機溶剤分散液を調製したりすることもできる。以下、かかる着色剤、離型剤の分散液のことを、「着色剤分散液」「離型剤分散液」という場合がある。
着色剤分散液や離型剤分散液に用いられる分散剤は、一般的には界面活性剤である。界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が好適にあげられる。これらの中でもイオン性界面活性剤が好ましく、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤がより好ましい。前記非イオン系界面活性剤は、前記アニオン界面活性剤またはカチオン界面活性剤と併用されるのが好ましい。前記界面活性剤は、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。また、離型剤分散液など、他の分散液に用いられる分散剤と同極性であることが好ましい。
【0137】
前記アニオン界面活性剤の具体例としては、ラウリン酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油ナトリウム等の脂肪酸セッケン類;オクチルサルフェート、ラウリルサルフェート、ラウリルエーテルサルフェート、ノニルフェニルエーテルサルフェート等の硫酸エステル類;ラウリルスルホネート、ドデシルスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、トリイソプロピルナフタレンスルホネート、ジブチルナフタレンスルホネート等のアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホネートホルマリン縮合物、モノオクチルスルホサクシネート、ジオクチルスルホサクシネート、ラウリン酸アミドスルホネート、オレイン酸アミドスルホネート等のスルホン酸塩類;ラウリルホスフェート、イソプロピルホスフェート、ノニルフェニルエーテルホスフェート等のリン酸エステル類;ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、スルホコハク酸ラウリル2ナトリウム、ポリオキシエチレンスルホコハク酸ラウリル2ナトリウム等のスルホコハク酸塩類等があげられる。中でも、ドデシルベンゼンスルホネートやその分岐体などのアルキルベンゼンスルホネート系化合物が好ましい。
【0138】
前記カチオン界面活性剤の具体例としては、ラウリルアミン塩酸塩、ステアリルアミン塩酸塩、オレイルアミン酢酸塩、ステアリルアミン酢酸塩、ステアリルアミノプロピルアミン酢酸塩等のアミン塩類;ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジヒドロキシエチルメチルアンモニウムクロライド、オレイルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、ラウロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、ラウロイルアミノプロピルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムパークロレート、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類等が挙げられる。
【0139】
前記非イオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、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ステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のアルキルフェニルエーテル類;ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンステアレート、ポリオキシエチレンオレート等のアルキルエステル類;ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンステアリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンオレイルアミノエーテル、ポリオキシエチレン大豆アミノエーテル、ポリオキシエチレン牛脂アミノエーテル等のアルキルアミン類;ポリオキシエチレンラウリン酸アミド、ポリオキシエチレンステアリン酸アミド、ポリオキシエチレンオレイン酸アミド等のアルキルアミド類;ポリオキシエチレンヒマシ油エーテル、ポリオキシエチレンナタネ油エーテル等の植物油エーテル類;ラウリン酸ジエタノールアミド、ステアリン酸ジエタノールアミド、オレイン酸ジエタノールアミド等のアルカノールアミド類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等のソルビタンエステルエーテル類等が挙げられる。
【0140】
用いられる分散剤の添加量は、着色剤や離型剤に対して、2質量%以上30質量%以下であることが望ましく、5質量%以上20質量%以下であることがより好適である。
【0141】
用いられる水系分散媒は、蒸留水、イオン交換水など、金属イオンなどの不純物が少ないものであることが好ましい。また、アルコールなどを添加することもできる。また、ポリビニルアルコールやセルロース系ポリマーなどを添加することもできるが、トナー中に残留しないよう出来うる限り使用しないほうがよい。
【0142】
また、前記種々の添加剤の分散液を作製する手段としては、特に制限はないが、例えば、回転剪断型ホモジナイザーやメデイアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなど、その他、着色剤分散液や離型剤分散液の作製に用いたものに準じた装置など、それ自体公知の分散装置が挙げられ、最適なものを選択して用いることができる。
【0143】
前記凝集工程においては、凝集粒子を形成させるために、凝集剤を用いることが好ましい。用いられる凝集剤は、前記分散剤に用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤や、一般の無機金属化合物(無機金属塩)またはその重合体が挙げられる。無機金属塩を構成する金属元素は周期律表(長周期律表)における2A、3A、4A、5A、6A、7A、8、1B、2B、3B族に属する2価以上の電荷を有するものであり、樹脂粒子の凝集系においてイオンの形で溶解するものであればよい。
【0144】
前記無機金属塩を具体的に挙げると、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、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの金属塩、および、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体などである。その中でも特に、アルミニウム塩およびその重合体が好適である。一般的に、よりシャープな粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価以上で、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方がより適している。
【0145】
凝集剤の添加量は、凝集剤の種類や価数によって変動するが、おおむね、0.05質量%以上0.1質量%以下の範囲である。前記凝集剤は、トナー化の工程中に、水系媒体中に流出したり、粗粉を形成するなどにより、添加量すべてがトナー中に残留するわけではない。特にトナー化の工程で、樹脂中の溶剤量が多い場合には、溶剤と凝集剤が相互作用して、水系媒体中に流出しやすいため、残溶剤量に合わせて調節する必要がある。
【0146】
なお、上記凝集剤の添加に起因するが、第3実施形態に係るトナーは、アルミ、亜鉛、カルシウムから選ばれる少なくとも1種以上の金属元素を、元素組成比換算で0.003質量%以上0.05質量%以下含んでいることが好ましい。ここで、金属元素の含有量は、蛍光X線装置による、全元素分析から求められる。試料は、トナー6gを、加圧成型器で荷重10t、加圧時間1分間で、加圧成型し、島津製作所の蛍光X線(XRF−1500)を使用して、測定条件は管電圧40kV、管電流90mA、測定時間30分で測定した、元素組成比から求められる。
【0147】
前記融合工程においては、凝集工程に準じた攪拌下で、凝集体の懸濁液のpHを5以上10以下の範囲にすることにより、凝集の進行を止め、樹脂のガラス転移温度(Tg)以上の温度(あるいは結晶性樹脂の融点以上の温度)で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させ合一させる。また、加熱の時間としては、所望の合一が為される程度行えばよく、0.2時間以上10時間以下行えばよい。その後、樹脂のTg以下まで降温して、粒子を固化する際、降温速度によって粒子形状および表面性が変化する。少なくとも0.5℃/分以上の速度で、より好適には1.0℃/分以上の速度で樹脂のTg以下まで降温するのが好ましい。
【0148】
また、樹脂のTg以上の温度で熱しながら、凝集工程に準じてpHや凝集剤の添加により粒子を成長させ、所望の粒径になったところで融合工程の場合に準じて、少なくとも0.5℃/分の速度で樹脂のTg以下まで降温して、固化と同時に粒子成長を停止させれば、凝集工程と融合工程とを同時に行うことができるため、工程の簡略化の面では好ましいが、前述のコアシェル構造を作ることが難しくなる場合がある。
【0149】
融合工程を終了した後は、粒子を洗浄し乾燥してトナー粒子を得る。尚、イオン交換水で置換洗浄を施すことが好ましく、洗浄度合いはろ液の伝導度でモニターするのが一般的で、最終的に、伝導度が25μS/cm以下となるようにすることが好ましい。洗浄の際、酸やアルカリでイオンを中和する工程を含んでもよく、酸による処理はpHを4.0以下に、アルカリによる処理はpHを8.0以上にすることが好ましい。また、洗浄後の固液分離は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、フィルタープレスなどの加圧濾過等が好ましく用いられる。さらに、乾燥も、特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が好ましく用いられ、最終的なトナーの水分率は1質量%以下、より好適には0.7質量%以下になるように乾燥する。
【0150】
上記のようにして得られたトナー粒子には、流動性助剤、クリーニング助剤、研磨剤等として、無機粒子および有機粒子を外添混合することができる。無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウム、酸化セリウム等の通常トナー表面の外添剤として使用される総ての粒子があげられる。これらの無機粒子は、その表面が疎水化されたものであることが好ましい。有機粒子としては、例えば、スチレン系重合体、(メタ)アクリル系重合体、エチレン系重合体などのビニル系樹脂、ポリエステル樹脂シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等の通常トナー表面の外添剤として使用される総ての粒子が挙げられる。
【0151】
これらの粒子は、その1次粒径は0.01μm以上0.5μm以下であることが好ましい。さらに、滑剤を添加することもできる。滑剤として、例えばエチレンビスステアリル酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩ユニリンなどの高級アルコールなどがあげられる。その1次粒径は、0.5μm以上8.0μm以下のものが好ましい。
【0152】
また、前記無機粒子のなかでも少なくとも2種以上を使用し、該無機粒子の少なくとも1種は30nm以上200nm以下の、さらに好適には30nm以上180nm以下の平均1次粒子径を有することが好ましい。
【0153】
具体的には、シリカ、アルミナ、酸化チタンが好ましく、特に、疎水化されたシリカを必須成分として添加することが好ましい。特にシリカと酸化チタンを併用することが好ましい。また、粒径80nm以上500nm以下の有機粒子を併用することも好ましい。外添剤を疎水化処理する疎水化剤としては公知の材料が挙げられ、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤等のカップリング剤、シリコーンオイルやポリマーコーティング処理などが挙げられる。
前記外添剤は、サンプルミルやヘンシェルミキサーなどで機械的衝撃力を加えられてトナー表面に付着または固着させられる。
【0154】
(トナーの特性)
第3実施形態に係るトナーの体積平均粒径は4μm以上9μm以下の範囲であることが望ましく、より望ましくは4.5μm以上8.5μm以下の範囲であり、さらに望ましくは5μm以上8μm以下の範囲である。
【0155】
また、上記トナーは、下記の方法により測定される粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積、数、それぞれに小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒径を体積D16%、累積50%となる粒径を体積D50%、累積84%となる粒径を体積D84%と定義したときに、(D84%/D16%)1/2より算出される体積平均粒度分布指標(GSDv)は、1.15以上1.30以下であることが好ましく、1.15以上1.25以下であることがより好ましい。
【0156】
なお、上記体積平均粒子径等の測定は、マルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で行うことができる。この際、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ(濃度:10質量%)、超音波により30秒以上分散させた後に行った。また、粒度分布については、マルチサイザーIIを用いて測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(分割数:1.26μm以上50.8μm以下までを16チャンネルに、logスケールで0.1間隔となるように分割する。具体的には、チャンネル1が1.26μm以上1.59μm未満、チャンネル2が1.59μm以上2.00μm未満、チャンネル3が2.00μm以上2.52μm未満・・・、とし、左側の下限数値のlog値が(log1.26=)0.1、(log1.59=)0.2、(log2.00=)0.3、・・・、1.6となるように分割した。)に対して、体積、数をそれぞれ小粒径側から累積分布を引いて、累積16%となる粒径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒径を体積D50v(体積平均粒径)、数D50p、累積84%となる粒径を体積D84v、数D84pと定義した。
【0157】
また、上記トナーは、形状係数SF1が110以上145以下の範囲の球状形状であることが好ましい。形状がこの範囲の球状であることにより、転写効率、画像の緻密性が向上し、高画質な画像形成を行うことができる。
上記形状係数SF1は110以上135以下の範囲であることがより好ましい。
【0158】
ここで上記形状係数SF1は、下記式(II)により求められる。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(II)
上記式(II)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
【0159】
前記SF1は、主に顕微鏡画像または走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、例えば、以下のようにして算出することができる。すなわち、スライドガラス表面に散布したトナー粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式(II)によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
【0160】
また、トナーのクロロホルム可溶分中の結晶性樹脂成分における、高周波誘導結合プラズマ発光分析(ICP−AES)によるチタンの含有量が10ppm以上500ppm以下の範囲にあり、トナーのクロロホルム可溶分中の非晶性樹脂成分における、高周波誘導結合プラズマ発光分析によるスズの含有量が50ppm以上1500ppm以下の範囲であることが望ましい。
【0161】
なお、トナーに含まれる成分から、上記非晶性ポリエステル樹脂および結晶性ポリエステル樹脂中のチタン量、スズ量を求めるには、以下の方法により行う。
まず、トナー中の結晶性樹脂と非晶性樹脂を分離する。はじめに、トナーを、温度50℃、湿度55RH%の恒温槽中で24時間放置し、トナーの熱履歴をキャンセルする。その後、トナー10gをメチルエチルケトン(MEK)100gに常温(20℃以上25℃以下)で溶解させる。これは、トナー中に結晶性樹脂と非晶性樹脂とが含まれる場合、常温ではMEK中にほとんど非晶性樹脂のみが溶解するからである。したがって、MEK可溶分中には非晶性ポリエステル樹脂を含む非晶性樹脂が含まれることとなるため、前記溶解後、遠心分離(遠心機「H−18」、株式会社コクサン社、2500回転で15分間)により分離した上澄み液から非晶性ポリエステル樹脂が得られる。非晶性樹脂を溶解しているMEKは真空乾燥機により除去することで非晶性樹脂を得る。遠心分離後の固形分を再度MEK100gに溶解して遠心分離し、上澄みを廃棄する。一方、遠心分離後の固形分を70℃の加熱下でMEK100gに溶解しこれを遠心分離により分離した上澄み液から結晶性ポリエステル樹脂が得られる。こうして得られた両樹脂について前記方法によりスズ量、チタン量を確認することができる。
【0162】
前記チタンの含有量は、30ppm以上200ppm以下の範囲であることがより好適である。前記スズの含有量は100ppm以上1000ppm以下の範囲であることがより望ましい。
【0163】
また、上記トナーは、その帯電量が絶対値で15μC/g以上70μC/g以下の範囲にあるのが望ましく、20μC/g以上50μC/g以下の範囲がより好ましい。また、30℃、80RH%の高温高湿度下(HH)と10℃、20RH%の低温低湿度下(LL)での帯電量の比率(HH/LL)は0.5以上1.5以下の範囲が望ましく、0.7以上1.2以下の範囲がより好適である。
【0164】
また、上記トナーは、テトラヒドロフラン(以下「THF」と称する)不溶分が結着樹脂成分中10質量%以下であることが望ましい。上記THF不溶分は、樹脂をTHFに5質量%の濃度で60℃湯浴中で加熱溶解させ、メンブランフィルター等で濾過し、フィルター残留分を乾燥し質量を測定することで測定することができる。
【0165】
<第4実施形態:静電荷像現像剤>
前記第3実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、そのまま一成分現像剤として、あるいはキャリアとから構成される二成分現像剤として用いられる。
【0166】
キャリアとしては、樹脂で被膜されたキャリアであることが望ましく、窒素含有樹脂で被膜されたキャリアであることがさらに好適である。該窒素含有樹脂としては、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル等を含むアクリル系樹脂、ウレア、ウレタン、メラミン、グアナミン、アニリン等を含むアミノ樹脂、またアミド樹脂、ウレタン樹脂が挙げられる。またこれらの共重合樹脂でもかまわない。キャリアの被膜樹脂としては、前記窒素含有樹脂の中から2種以上を組み合わせて使用してもよい。また前記窒素含有樹脂と窒素を含有しない樹脂とを組み合わせて使用してもよい。また前記窒素含有樹脂を粒子状にし、窒素を含有しない樹脂中に分散して使用してもよい。特にウレア樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アミド樹脂が好ましい。
【0167】
一般に、キャリアは適度な電気抵抗値を有することが必要であり、具体的には10Ωcm以上1014Ωcm以下の電気抵抗値が求められている。例えば鉄粉キャリアのように電気抵抗値が106Ωcmと低い場合には、絶縁性(体積抵抗率が1014Ωcm以上)の樹脂を被覆し、樹脂被覆層中に導電性粉末を分散させることが望ましい。
【0168】
導電性粉末の具体例としては、金、銀、銅等の金属;カーボンブラック;酸化チタン、酸化亜鉛等の半導電性酸化物;酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム粉末等の表面を酸化スズやカーボンブラック、金属で覆ったもの;等が挙げられる。この中でもカーボンブラックが好ましい。
【0169】
上記樹脂被覆層を、キャリア芯材の表面に形成する方法としては、例えば、キャリア芯材の粉末を被膜層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被膜層形成用溶液をキャリア芯材の表面に噴霧するスプレー法、キャリア芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被膜層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリア芯材と被膜層形成用溶液を混合し溶剤を除去するニーダーコーター法、被膜樹脂を粒子化し被膜樹脂の融点以上でキャリア芯材とニーダーコーター中で混合し冷却して被膜させるパウダーコート法が挙げられるが、ニーダーコーター法およびパウダーコート法が特に好ましく用いられる。上記方法により形成される樹脂被膜層の平均膜厚は、通常0.1μm以上10μm以下、より好適には0.2μm以上5μm以下の範囲である。
【0170】
キャリアに用いられる芯材(キャリア芯材)としては、特に制限はなく、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属、または、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズ等が挙げられるが、特に磁気ブラシ法を用いる場合には、磁性キャリアであるのが望ましい。キャリア芯材の平均粒径としては、一般的には10μm以上100μm以下が好ましく、20μm以上80μm以下がより好ましい。
前記二成分現像剤におけるトナーと上記キャリアとの混合比(質量比)としては、トナー:キャリア=1:100乃至30:100程度の範囲であり、3:100乃至20:100程度の範囲がより望ましい。
【0171】
<第5実施形態:画像形成装置>
次に、第4実施形態に係る静電荷像現像剤(第3実施形態に係る静電荷像現像用トナー)を用いた第5実施形態に係る画像形成装置について説明する。
上記画像形成装置は、像保持体と、該像保持体上に形成された静電荷像を第4実施形態に係る静電荷像現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、像保持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有するものである。
【0172】
なお、この画像形成装置において、例えば前記現像手段を含む部分が、画像形成装置本体に対して脱着可能なカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよく、該プロセスカートリッジとしては、現像剤保持体を少なくとも備え、第4実施形態に係る静電荷像現像剤が収容されるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、第5実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
【0173】
図1は、4連タンデム方式のフルカラー画像形成装置を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1〜第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに所定距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置本体に対して脱着可能なプロセスカートリッジであってもよい。
【0174】
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ローラ22および中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ24に巻回されて設けられ、第1ユニット10Yから第4ユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。尚、支持ローラ24は、図示しないバネ等により駆動ローラ22から離れる方向に付勢されており、両者に巻回された中間転写ベルト20に所定の張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ローラ22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給可能である。
【0175】
上述した第1〜第4ユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1ユニット10Yについて代表して説明する。尚、第1ユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2〜第4ユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
【0176】
第1ユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を所定の電位に帯電させる帯電ローラ2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yよって露光して静電荷像を形成する露光装置3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段)4Y、現像したトナー像を中間転写ベルト20上に転写する1次転写ローラ5Y(1次転写手段)、および1次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段)6Yが順に配設されている。
尚、1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
【0177】
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。まず、動作に先立って、帯電ローラ2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800V程度の電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
【0178】
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
このようにして感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って所定の現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
【0179】
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロー着色剤と結晶性樹脂および非結晶性樹脂とを含む体積平均粒径が7μmのイエロートナーが収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー像が形成された感光体1Yは、引続き所定速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー像が所定の1次転写位置へ搬送される。
【0180】
感光体1Y上のイエロートナー像が1次転写へ搬送されると、1次転写ローラ5Yに所定の1次転写バイアスが印加され、感光体1Yから1次転写ローラ5Yに向う静電気力がトナー像に作用され、感光体1Y上のトナー像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μA程度に制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
【0181】
また、第2ユニット10M以降の1次転写ローラ5M、5C、5Kに印加される1次転写バイアスも、第1ユニットに準じて制御されている。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2〜第4ユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
【0182】
第1〜第4ユニットを通して4色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された2次転写ローラ(2次転写手段)26とから構成された2次転写部へと至る。一方、記録紙(被転写体)Pが供給機構を介して2次転写ローラ26と中間転写ベルト20とが圧接されている隙間に所定のタイミングで給紙され、所定の2次転写バイアスが支持ローラ24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー像が記録紙P上に転写される。尚、この際の2次転写バイアスは2次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
【0183】
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段)28へと送り込まれトナー像が加熱され、色重ねしたトナー像が溶融されて、記録紙P上へ定着される。カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
【0184】
<第6実施形態:プロセスカートリッジ/第7実施形態:トナーカートリッジ>
図2は、前記第4実施形態に係る静電荷像現像剤を収容する第6実施形態に係るプロセスカートリッジの好適な一例を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、感光体107とともに、帯電ローラ108、現像装置111、感光体クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、および、除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。なお、300は記録紙である。
【0185】
図2で示すプロセスカートリッジでは、帯電装置108、現像装置111、クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、および、除電露光のための開口部117を備えているが、これら装置は選択的に組み合わせることが可能である。本発明のプロセスカートリッジでは、現像装置111のほかには、感光体107、帯電装置108、クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、および、除電露光のための開口部117から構成される群から選択される少なくとも1種を備える。
【0186】
次に、第7実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。第7実施形態に係るトナーカートリッジは、画像形成装置に着脱可能に装着され、少なくとも、前記画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するためのトナーを収めるトナーカートリッジにおいて、前記トナーが既述した第3実施形態に係るトナーであることを特徴とする。なお、第7実施形態に係るトナーカートリッジには少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば現像剤が収められてもよい。
【0187】
従って、トナーカートリッジの着脱が可能な構成を有する画像形成装置においては、上記トナーを収めたトナーカートリッジを利用することにより、特に容器が小型化されたトナーカートリッジにおいても保存性を保つことができ、高画質を維持しつつ低温定着化を図ることが可能となる。
【0188】
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱が可能な構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収納されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジを交換することができる。
【実施例】
【0189】
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。
尚、本実施例においては、結晶性ポリエステル樹脂分散液は以下の如き方法にて得られる。即ち、まず結晶性ポリエステル樹脂と溶剤とを、前記結晶性ポリエステル樹脂の融点の−15℃以上+15℃以下の温度範囲であって且つ前記溶剤の沸点未満の温度で攪拌・溶解して溶解液を調製し、該溶解液に中和剤を添加する。中和剤を添加した溶解液と水系媒体とを混合・攪拌して乳化液を調製し、該乳化液を結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化温度−5℃以下にまで冷却した後、乳化液から前記溶剤を除去することにより結晶性ポリエステル樹脂分散液が調製される。また、本実施例においては、静電荷像現像用トナーは上記のようにして調製された結晶性ポリエステル樹脂分散液を用いて調製される。以下、上記に沿って説明する。
【0190】
〔実施例1〕
<結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造>
(1)結晶性ポリエステル樹脂(C1)の調製
・1,10−ドデカン二酸:50モル%
・1,9−ノナンジオール:50モル%
上記モノマー成分を、攪拌機、温度計、コンデンサーおよび窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、前記モノマー成分100質量部に対してチタンテトラブトキサイド(試薬)を0.25質量部を投入して、窒素ガス気流下170℃で3時間攪拌反応させた。さらに、温度を210℃に上げて反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間攪拌反応させて、結晶性ポリエステル樹脂(C1)を得た。この結晶性ポリエステル樹脂(C1)のDSCによる融点Tcは73.6℃、GPCによる重量平均分子量Mwは25000、数平均分子量Mnは10500、酸価AVは10.1mgKOH/gであった。
【0191】
(2)結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の製造
攪拌翼、コンデンサー、温度計、水滴下装置を備えた、2Lセパラブルフラスコに、前記結晶性ポリエステル樹脂(C1)300質量部とメチルエチルケトン(溶剤)105質量部とイソプロピルアルコール(溶剤)90質量部とを入れ、湯バスにて70℃まで加温し、70℃で維持して、100rpmで攪拌混合しながら樹脂を溶解させた〔溶解液調製工程〕。その後攪拌回転数を150rpmにし、湯バスを66℃に設定して30分間放置し温度を安定させた。次に、10質量%アンモニア水(試薬)15質量部を1分間で投入し〔中和剤添加工程〕、10分間混合した後、66℃に保温されたイオン交換水(水系媒体)を7質量部/分の速度で、合計900質量部滴下し転相させて、乳化液を得た〔乳化液調製工程〕。
水滴下終了後、湯バス内の湯を排出しながら、排出した湯量と同量の10℃の冷水を湯バスに加え、フラスコを20℃まで冷却した。20℃までの冷却速度は0.9℃/分であった〔冷却工程〕。
冷却後の乳化液800質量部とイオン交換水500質量部を2Lナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械株式会社)にセットした。ナスフラスコを回転させながら湯バスにて60℃で30分間加温して液温を安定させた後、減圧を開始した。減圧条件は、101kPaから50kPaまでポンプの能力限界速度で、50kPaから7kPaまで172分で減圧し、7kPa到達後は7kPaを維持して、途中、内容物が突沸しないように真空度を調整しながら溶剤を回収した〔溶剤除去工程〕。溶剤回収量が850質量部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)を得た。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは170nmであり、粒度分布指標GSDvは1.17であった。得られた分散液にイオン交換水を加え、固形分濃度を30質量%に調整した。
【0192】
(3)分散液の滴定
結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)に対し、前述の方法により水酸化ナトリウムによる滴定を行い、pHの変化を横軸に、前記pHを滴下した水酸化ナトリウムの量で微分した値を縦軸にとった滴定曲線を描いた。該滴定曲線を図3に示す。ピーク(1)の高さP1、ピーク(2)の高さP2およびP1/P2の計算結果を下記表1に示す。
【0193】
<現像剤の製造>
(1)離型剤分散液の調製
・離型剤(日本精鑞社製、商品名:FNP0090、融点Tw89.7℃)
:270質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンRK、有効成分量:60質量%) :13.5質量部(有効成分として、離型剤に対して3.0質量%)
・イオン交換水:721.6質量部
上記成分を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザー)で、内液温度120℃にて、離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、つづいて、40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤分散液を得た。この分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは230nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度を20.0質量%に調整し、離型剤分散液を得た。
【0194】
(2)着色剤分散液の調製
・シアン顔料(大日精化社製:ECB−301):200質量部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンSC):33質量部
(有効成分60質量%。着色剤に対して10質量%)
・イオン交換水:750質量部
上記成分をすべて投入した際に液面の高さが容器の高さの1/3程度になる大きさのステンレス容器に、イオン交換水を280質量部とアニオン系界面活性剤20質量部とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、前記シアン顔料すべてを投入し、攪拌機を用いて濡れていない顔料がなくなるまで攪拌するとともに、充分に脱泡させた。脱泡後に残りのイオン交換水を加え、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。
【0195】
脱泡後、再度ホモジナイザーを用いて、6000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン社製、HJP30006)を用いて、圧力240MPaで分散した。分散は、トータル仕込み量と装置の処理能力とから換算して25パス相当行った。得られた分散液を72時間放置して沈殿物を除去し、イオン交換水を加えて、固形分濃度を15質量%に調整した。この着色剤分散液中の粒子の体積平均粒径D50は115nmであった。なお、該体積平均粒径D50はマイクロトラックにて5回測定した内の、最大値と最小値を除いた3回の測定値の平均値を用いた。
【0196】
(3)硫酸アルミニウム水溶液の調製
・硫酸アルミニウム粉末(浅田化学工業株式会社製:17質量%硫酸アルミニウム)
:35質量部
・イオン交換水:1965質量部
を2リットル容器へ投入し、30℃にて、沈殿物が消失するまで攪拌混合して硫酸アルミニウム水溶液を調製した。
【0197】
(4)非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)の調製
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物 10モル%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物 40モル%
・テレフタル酸 22モル%
・フマル酸 15モル%
・ドデセニルコハク酸無水物 11モル%
・トリメリット酸無水物 2モル%
攪拌装置、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマー成分のうちフマル酸とトリメリット酸無水物以外のモノマー成分と、ジオクタン酸スズを前記モノマー成分の合計100質量部に対して0.25質量部投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、上記フマル酸とトリメリット酸無水物を投入し1時間反応させた。さらに220℃まで4時間で昇温し、10kPaの圧力下で所望の分子量になるまで重合させ、淡黄色透明な非晶性ポリエステル樹脂を得た。この非晶性ポリエステル樹脂のDSCによるガラス転移点Tgは59℃、GPCによる重量平均分子量Mwは23000、数平均分子量Mnは7000、フローテスターによる軟化温度は106℃、酸価AVが11mgKOH/gであった。
【0198】
コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3L反応槽(東京理化器械株式会社製:BJ−30N)を、水循環式恒温槽にて40℃に維持しながら、メチルエチルケトン180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、これに上記非晶性ポリエステル樹脂300質量部を投入して、スリーワンモーターで150rpmにて攪拌を施し、溶解させて油相を得た。この攪拌されている油相に10質量%アンモニア水溶液を滴下時間1分間で15質量部滴下し、10分間混合した後、更にイオン交換水900質量部を毎分7質量部の速度で滴下して転相乳化させた。
得られた乳化液800質量部とイオン交換水500質量部とを2Lナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械株式会社)にセットした。ナスフラスコを回転させながら湯バスにて60℃で30分間加温して液温を安定させた後、減圧を開始した。減圧条件は、101kPaから60kPaまでポンプの能力限界速度で、50kPaから7kPaまで250分で減圧し、7kPa到達後は7kPaを維持して、途中、内容物が突沸しないように真空度を調整しながら溶剤を回収した〔溶剤除去工程〕。溶剤回収量が850質量部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)を得た。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは150nmであった。その後、イオン交換水で調整して固形分濃度を20質量%とした。
【0199】
(5)追加用非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1A)の調製
前記非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)の350質量部を500mLビーカーに入れ、マグネチックスターラーにて、泡をかみこまない速さで攪拌しながら、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製:Dowfax2A1)を3.4質量部加え、10分間攪拌した後、0.3M硝酸を用いて、pHを3.8へ調整した。30分攪拌後、再度pHを3.8へ調整して追加用非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1A)を準備した。
【0200】
(6)トナーの製造
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1) 57質量部
・非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1) 635質量部
・着色剤分散液 100質量部
・離型剤分散液 115質量部
・イオン交換水 200質量部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製:Dowfax2A1) 7.0質量部
上記各成分を、温度計、pH計、攪拌機を具備した3Lの反応容器に入れ、温度25℃にて、ホモジナイザー(IKAジャパン社製:ウルトラタラクスT50)にて5000rpmで分散しながら、調製した硫酸アルミニウム水溶液を125質量部添加して6分間分散した。その後、反応容器に攪拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌するように攪拌機の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分で、40℃を超えてからは0.05℃/分で昇温し10分ごとにマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)にて粒径を測定し、体積平均粒径が5.0μmとなったところで温度を保持し、さらに追加用非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1A)を5分間かけて投入した。投入後30分間保持した後、4質量%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で90℃まで昇温し、90℃で保持した。15分ごとに光学顕微鏡と走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状および表面性を観察したところ、1.0時間目で粒子の合一が確認されたので、冷却水にて容器を30℃まで5分間で冷却した。
【0201】
冷却後のスラリーを、目開き15μmのナイロンメッシュに通過させ粗大粉を除去した後、メッシュを通過したトナースラリーをアスピレータで減圧ろ過した。ろ紙上に残ったトナーを手で出来るだけ細かく砕いて、温度30℃でトナー量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した後、再度アスピレータで減圧ろ過し、ろ液の伝導度を測定した。ろ液の伝導度が10μS/cm以下となるまでこの操作を繰り返し、トナーを洗浄した。洗浄したトナーを湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕いてから、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に対して、疎水性シリカ(日本アエロジル社製、RY50)1.0質量部と疎水性酸化チタン(日本アエロジル社製、T805)0.8質量部とを加え、サンプルミルを用いて13000rpmで30秒間混合ブレンドした。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、トナーを得た。
得られたトナーは、体積平均粒径D50v 6.0μm、形状係数0.960(シスメックス株式会社製、FPIA−3000)であった。尚、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合はなかった。
【0202】
(7)キャリアの作製
・Mn−Mg−Sr系フェライト粒子(平均粒径40μm):100質量部
・トルエン:14質量部
・シクロヘキシルメタアクリレート/ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体(共重合質量比99:1、重量平均分子量Mw8万):2.0質量部
・カーボンブラック(VXC72:キャボット製):0.12質量部
フェライト粒子を除く上記成分およびガラスビーズ(φ1mm、トルエンと同量)を、関西ペイント社製サンドミルを用いて1200ppm/30min攪拌し、樹脂被覆層形成用溶液とした。更に、この樹脂被覆層形成用溶液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダーに入れ減圧し、トルエンを留去/乾燥することにより樹脂被覆キャリアを形成した。
【0203】
(8)現像剤の作製
上記キャリア500質量部に対して前記トナー40質量部を加え、V型ブレンダーで20分間ブレンドした後、目開き212μmの振動ふるいにより凝集体を除去して現像剤(A1)を得た。
また、上記キャリア20質量部に対して、前記トナー100質量部を加え、V型ブレンダーで20分間ブレンドした後、目開き212μmの振動ふるいにより凝集体を除去して補給用現像剤(A1)を得た。
【0204】
<評価>
(温度変化による分散液の粒径安定性評価)
結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)を、イオン交換水を用いて固形分濃度25質量%に調整し、500mlのポリプロピレン容器(商品名:アイボーイ)に入れ、5℃の冷蔵庫に24時間放置した後、40℃に設定したオーブンで24時間放置し、再び5℃の冷蔵庫に24時間放置する、というサイクルを30日間行った。30日間の保管前後における体積平均粒径D50vを、それぞれ前述の方法により測定し、また沈降発生の有無を確認した。
粒径の変化量が、±1nm以内と良好なものを○、±3nm以内で実用上問題無い程度を△、±3nmを超えるものを×、とした。また、沈降がまったく無いものを○、極わずかに沈降が発生した(容器の底の一部が隠れる程度)場合を△、明らかに沈降が発生した(容器の底全面が隠れる程度)場合を×とした。結果を下記表1に示す。
【0205】
(ポンプ送液による分散液の粒径安定性評価)
結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)を、イオン交換水を用いて固形分濃度25質量%に調整し、容積3Lのタンクとダイアフラムポンプ(アズワン社製:DP−10BPT)とを、直径3mm、長さ1.0mの配管でつないだ装置を用い、分散液量1800g、液流量1800g/minで循環運転を40分間行った。運転中、20分毎にサンプリングし、体積平均粒径D50vを、それぞれ前述の方法により測定した。
テストは非常にストレスが高い条件であり、30分目での粒径変化量が±3nm以内と良好なものを○、15分目での粒径変化量が±3nm以内と実用上問題無い程度を△、15分目での粒径変化量が±3nmを超えるものを×、とした。また、沈降がまったく無いものを○、極わずかに沈降が発生した(容器の底の一部が隠れる程度)場合を△、明らかに沈降が発生した(容器の底全面が隠れる程度)場合を×とした。結果を下記表1に示す。
【0206】
(トナー凝集工程での粘度測定評価)
トナー凝集工程における粘度は、ホモジナイザー分散終了後の、反応容器の昇温を開始してから15分後にスラリーを採取し、水循環型恒温槽の備えられたE型粘度計(東京計器製)を用いて測定した。
測定には、コーン角1.34度を有したコーンプレート/カップの組み合わせのプレートを用い、循環装置の温度を20℃にセットし、温度が安定したところで測定カップ内に資料を1g入れ、せん断速度77[1/s]で回転させて、回転開始から10秒後の値を読み取った。測定は3回行い、その平均値を粘度ηとした。結果を下記表1に示す。
【0207】
(トナーの耐久性評価)
得られた現像剤を、DocuCentreColor400(富士ゼロックス社製)の現像器にセットし、温度30℃、湿度80%の環境下で、A3用紙を白紙で30枚出力した後の現像器現像ロール上の現像剤帯電量を測定した。続いて、A3用紙を白紙で300枚出力した後の現像器現像ロール上の現像剤帯電量を測定した。尚、上記現像剤帯電量の測定は、それぞれブローオフトライボ測定装置(東芝ケミカル(株)製)を用いて行った。この測定結果から、白紙300枚出力前後の帯電量差の絶対値ΔQ(μC/g)を求め、下記基準に従って評価した。評価結果を下記表1に示す。
○:良好ΔQ≦3
△:実使用上問題ないレベル:ΔQ≦5
×:実使用に耐えないレベル:ΔQ>5
【0208】
〔実施例2〕
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の製造における〔冷却工程〕の冷却速度を下記表1の速度に変更した以外は、実施例1に準じて結晶性ポリエステル樹脂分散液を製造して滴定を行い、現像剤を製造し、評価を行った。分散液の滴定による滴定曲線を図4に、各評価結果を下記表1に示す。
【0209】
〔実施例3〕
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の製造における〔冷却工程〕の冷却速度を下記表1の速度に変更した以外は、実施例1に準じて結晶性ポリエステル樹脂分散液を製造して滴定を行い、現像剤を製造し、評価を行った。分散液の滴定による滴定曲線を図5に、各評価結果を下記表1に示す。
【0210】
〔実施例4〕
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の製造における〔冷却工程〕の冷却速度を下記表1の速度に変更した以外は、実施例1に準じて結晶性ポリエステル樹脂分散液を製造して滴定を行い、現像剤を製造し、評価を行った。分散液の滴定による滴定曲線を図6に、各評価結果を下記表1に示す
【0211】
〔実施例5〕
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の製造における〔冷却工程〕の冷却速度を下記表1の速度に変更した以外は、実施例1に準じて結晶性ポリエステル樹脂分散液を製造して滴定を行い、現像剤を製造し、評価を行った。分散液の滴定による滴定曲線を図7に、各評価結果を下記表1に示す。
【0212】
〔実施例6〕
<結晶性ポリエステル樹脂分散液(C2)の製造>
攪拌翼、コンデンサー、温度計、水滴下装置を備えた、2Lセパラブルフラスコに、前記結晶性ポリエステル樹脂(C1)300質量部とメチルエチルケトン(溶剤)105質量部とイソプロピルアルコール(溶剤)90質量部とを入れ、湯バスにて70℃まで加温し、70℃で維持して、100rpmで攪拌混合しながら樹脂を溶解させた〔溶解液調製工程〕。その後攪拌回転数を150rpmにし、湯バスを63℃に設定して30分間放置し温度を安定させた。次に、10質量%アンモニア水(試薬)25質量部を1分間で投入し〔中和剤添加工程〕、10分間混合した後、66℃に保温されたイオン交換水(水系媒体)を7質量部/分の速度で、合計900質量部滴下し転相させて、乳化液を得た〔乳化液調製工程〕。
水滴下終了後、湯バス内の湯を排出しながら、排出した湯量と同量の10℃の冷水を湯バスに加え、フラスコを20℃まで冷却した。20℃までの冷却速度は0.9℃/分であった〔冷却工程〕。
その後、得られた結晶性ポリエステル樹脂(C2)を、前述の結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の製造に記載の方法により、結晶性ポリエステル樹脂分散液(C2)を得た。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは105nmであり、粒度分布指標GSDvは1.22であった。
【0213】
実施例1に準じて結晶性ポリエステル樹脂分散液の滴定を行い、現像剤を製造し、評価を行った。分散液の滴定による滴定曲線を図8に、各評価結果を下記表1に示す。
【0214】
〔実施例7〕
<結晶性ポリエステル樹脂分散液(C3)の製造>
攪拌翼、コンデンサー、温度計、水滴下装置を備えた、2Lセパラブルフラスコに、前記結晶性ポリエステル樹脂(C1)300質量部とメチルエチルケトン(溶剤)360質量部を入れ、湯バスにて70℃まで加温し、70℃で維持して、100rpmで攪拌混合しながら樹脂を溶解させた〔溶解液調製工程〕。その後攪拌回転数を150rpmにし、湯バスを65℃に設定して30分間放置し温度を安定させた。次に、10質量%アンモニア水(試薬)15質量部を1分間で投入し〔中和剤添加工程〕、10分間混合した後、65℃に保温されたイオン交換水(水系媒体)を7質量部/分の速度で、合計900質量部滴下し転相させて、乳化液を得た〔乳化液調製工程〕。
水滴下終了後、湯バス内の湯を排出しながら、排出した湯量と同量の10℃の冷水を湯バスに加え、フラスコを20℃まで冷却した。20℃までの冷却速度は0.9℃/分であった〔冷却工程〕。
その後、得られた結晶性ポリエステル樹脂(C3)を、前述の結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の製造に記載の方法により、結晶性ポリエステル樹脂分散液(C3)を得た。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは298nmであり、粒度分布指標GSDvは1.31であった。
実施例1に準じて結晶性ポリエステル樹脂分散液の滴定を行い、現像剤を製造し、評価を行った。分散液の滴定による滴定曲線を図9に、各評価結果を下記表1に示す。
【0215】
〔実施例8〕
<結晶性ポリエステル樹脂(C4)の調製>
・1,10−ドデカン二酸:50モル%
・1,6−ヘキサンジオール:50モル%
上記モノマー成分を、結晶性ポリエステル樹脂(C1)の調製に記載の方法により結晶性ポリエステル樹脂(C4)を得た。この結晶性ポリエステル樹脂(C4)のDSCによる融点Tcは70.5℃、GPCによる重量平均分子量Mwは28000、数平均分子量Mnは12000、酸価AVは9.8mgKOH/gであった。
得られた結晶性ポリエステル樹脂(C4)を、結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の製造に記載の方法により、結晶性ポリエステル樹脂分散液(C4)を得た。
実施例1に準じて結晶性ポリエステル樹脂分散液の滴定を行い、現像剤を製造し、評価を行った。分散液の滴定による滴定曲線を図10に、各評価結果を下記表1に示す。
【0216】
〔実施例9〕
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の製造における〔冷却工程〕の冷却速度を下記表1の速度に変更した以外は、実施例1に準じて結晶性ポリエステル樹脂分散液を製造して滴定を行い、現像剤を製造し、評価を行った。分散液の滴定による滴定曲線を図11に、各評価結果を下記表1に示す。
【0217】
〔比較例1〕
<結晶性ポリエステル樹脂分散液(CZ1)の製造>
攪拌翼、コンデンサー、温度計、水滴下装置を備えた、2Lセパラブルフラスコに、前記結晶性ポリエステル樹脂(C1)300質量部とメチルエチルケトン(溶剤)105質量部とイソプロピルアルコール(溶剤)90質量部とを入れ、湯バスにて70℃まで加温し、70℃で維持して、100rpmで攪拌混合しながら樹脂を溶解させた〔溶解液調製工程〕。その後攪拌回転数を150rpmにし、湯バスを66℃に設定して30分間放置し温度を安定させた。次に、10質量%アンモニア水(試薬)15質量部を1分間で投入し〔中和剤添加工程〕、10分間混合した後、66℃に保温されたイオン交換水(水系媒体)を7質量部/分の速度で、合計900質量部滴下し転相させて、乳化液を得た〔乳化液調製工程〕。
水滴下終了後、乳化液を冷却せずに、乳化液800質量部とイオン交換水500質量部を2Lナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械株式会社)にセットした。ナスフラスコを回転させながら湯バスにて60℃で30分間加温して液温を安定させた後、減圧を開始した。減圧条件は、101kPaから50kPaまでポンプの能力限界速度で、50kPaから7kPaまで172分で減圧し、7kPa到達後は7kPaを維持して、途中、内容物が突沸しないように真空度を調整しながら溶剤を回収した〔溶剤除去工程〕。溶剤回収量が850質量部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して結晶性ポリエステル樹脂分散液(CZ1)を得た。得られた分散液にイオン交換水を加え、固形分濃度を30質量%に調整した。
【0218】
実施例1に準じて結晶性ポリエステル樹脂分散液の滴定を行い、現像剤を製造し、評価を行った。分散液の滴定による滴定曲線を図12に、各評価結果を下記表1に示す。また、ポンプ送液前後の粒径分布のグラフを図13および図14に示す。
【0219】
実施例1〜9のトナーは、温度変化を伴う保管においても実用上問題ないレベルの粒径安定性を示したと共に、ポンプ送液によるストレスでも粒径変化がなく、優れた安定性を示した。
【0220】
【表1】

【図面の簡単な説明】
【0221】
【図1】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】本発明のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【図3】実施例1における滴定曲線図である。
【図4】実施例2における滴定曲線図である。
【図5】実施例3における滴定曲線図である。
【図6】実施例4における滴定曲線図である。
【図7】実施例5における滴定曲線図である。
【図8】実施例6における滴定曲線図である。
【図9】実施例7における滴定曲線図である。
【図10】実施例8における滴定曲線図である。
【図11】実施例9における滴定曲線図である。
【図12】比較例1における滴定曲線図である。
【図13】比較例1におけるポンプ送液前の粒度分布である。
【図14】比較例1におけるポンプ送液後の粒度分布である。
【符号の説明】
【0222】
1Y、1M、1C、1K、107 感光体(像保持体)
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置
4Y、4M、4C、4K、111 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(転写手段)
28、115 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ、
P、300 記録紙(被転写体)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
結晶性ポリエステル樹脂が水系の媒体に分散されており、
水酸化ナトリウムで滴定されたときのpHの変化を横軸に、前記pHを滴下した水酸化ナトリウムの量で微分した値を縦軸にして滴定曲線を描いたときに、該滴定曲線が、pH2.5以上pH4.5以下の領域と、pH5.0以上pH7.0以下の領域とにそれぞれピークを有することを特徴とする結晶性ポリエステル樹脂分散液。
【請求項2】
前記pH2.5以上pH4.5以下の領域におけるピークをピーク(1)、pH5.0以上pH7.0以下の領域におけるピークをピーク(2)とし、ピーク(1)の高さP1と、ピーク(2)の高さP2と、が下記式(I)の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の結晶性ポリエステル樹脂分散液。
式(I) 1.0<P1/P2<5.0
【請求項3】
前記結晶性ポリエステル樹脂の体積平均粒径D50vが100nm以上300nm以下であり、粒度分布指標GSDvが1.0以上1.3以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の結晶性ポリエステル樹脂分散液。
【請求項4】
結晶性ポリエステル樹脂と溶剤とを、前記結晶性ポリエステル樹脂の融点の−15℃以上+15℃以下の温度範囲であって且つ前記溶剤の沸点未満の温度で攪拌・溶解して溶解液を調製する工程と、
前記溶解液に中和剤を添加する工程と、
前記中和剤を添加した溶解液および水系の媒体を混合・攪拌し乳化液を調製する工程と、
前記乳化液を、結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化温度−5℃以下にまで冷却する工程と、
前記冷却後の乳化液から前記溶剤を除去する工程と、を有することを特徴とする結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造方法。
【請求項5】
請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の結晶性ポリエステル樹脂分散液を用いて調製されたことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項6】
少なくともトナーを含み、該トナーが請求項5に記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とする静電荷像現像剤。
【請求項7】
少なくともトナーが収められ、該トナーが請求項5に記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項8】
現像剤保持体を少なくとも備えると共に、請求項6に記載の静電荷像現像剤が収容されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項9】
像保持体と、該像保持体上に形成された静電荷像を請求項6に記載の静電荷像現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、像保持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【公開番号】特開2010−77319(P2010−77319A)
【公開日】平成22年4月8日(2010.4.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−248982(P2008−248982)
【出願日】平成20年9月26日(2008.9.26)
【出願人】(000005496)富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Fターム(参考)】