JP5630192B2 - トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
低温定着性を実現するために、樹脂のガラス転移点(Tg)を低下させることが行われているが、低ガラス転移点としたことにより、トナー保管時の環境に影響を受けやすくなりトナー同士が融着してしまうなどのブロッキング性に問題を生じている。そこで、例えば特許文献1のように、トナーを構成する結着樹脂として、温度に対してシャープな溶融挙動を示す重縮合型の結晶性ポリエステルを含む樹脂粒子を用いることが行われている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、低温定着性及び耐ブロッキング性(耐熱保管性)に優れ、また、結晶性有機化合物のトナー表面への露出が抑制され、外添剤埋没、キャリア汚染等を防止でき、長期にわたり帯電量が安定化するトナーの製造方法を提供することを目的としている。
不飽和結合を有する結晶性有機化合物を水系媒体中に分散し、前記結晶性有機化合物の水分散液を調整する工程と、
前記ラジカル重合性単量体を、前記結晶性有機化合物の水分散液に添加した後、前記結晶性有機化合物の不飽和結合部分とラジカル重合性単量体の間でラジカル重合反応を行い、得られた重合体を含む樹脂粒子の分散液を調製する工程と、
少なくとも前記樹脂粒子の分散液と、着色剤粒子の分散液とを混合し、前記樹脂粒子及び着色剤粒子を凝集してトナー粒子を形成する工程と、を含むことを特徴とするトナーの製造方法が提供される。
請求項3の発明によれば、前記不飽和結合を有する結晶性有機化合物が、結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法が提供される。
請求項4の発明によれば、前記不飽和結合を有する結晶性有機化合物の融点が、40〜100℃であることを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法が提供される。
請求項5の発明によれば、前記不飽和結合を有する結晶性有機化合物の数平均分子量が、500〜10000であることを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法が提供される。
請求項6の発明によれば、前記結晶性ポリエステル樹脂の重縮合反応に用いる不飽和多価カルボン酸が、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸のうちの、いずれか少なくとも1種であることを特徴とする請求項3に記載のトナーの製造方法が提供される。
請求項7の発明によれば、前記結晶性ポリエステル樹脂の重縮合反応に用いる不飽和多価カルボン酸が、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸のうちの、いずれか少なくとも1種であることを特徴とする請求項3に記載のトナーの製造方法が提供される。
請求項8の発明によれば、前記不飽和多価カルボン酸は、ポリエステル樹脂生成に用いられる多価カルボン酸全量に対して、1〜20mol%であることを特徴とする請求項6に記載のトナーの製造方法が提供される。
請求項9の発明によれば、前記ラジカル重合性単量体は、前記結晶性有機化合物に対して質量比で5〜70%添加することを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法が提供される。
請求項10の発明によれば、前記ラジカル重合反応は、水溶性の重合開始剤を添加して進行することを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法が提供される。
請求項11の発明によれば、前記樹脂粒子の分散液を調整する工程において、離型剤粒子の分散液も添加しラジカル重合反応することを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法が提供される。
請求項12の発明によれば、前記トナー粒子を形成する工程において、離型剤粒子の分散液も添加し凝集させることを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法が提供される。
これによって、結晶性有機化合物の粒子表面が、ラジカル重合性単量体による重合体と化学的結合部を有しつつ複合化されるので、粒子を凝集しトナー化する過程において、加熱などによる外乱にもかかわらず、トナーのメイン樹脂となるビニル系樹脂中に非相溶の状態で、均一に分散配置されるため、定着時のトナーのシャープメルト性が良好となり、低温定着性が向上したと考えられる。また、結晶性有機化合物粒子は、ビニル系樹脂に化学結合を有しつつ被覆されることになるため、複合樹脂粒子をトナー化した際にも、結晶性有機化合物がトナー粒子表面に露出することなく形成されるため、耐ブロッキング性の向上、帯電量の安定化につながったと考えられる。
本発明のトナーは、ラジカル重合性単量体の重合体であるビニル系樹脂と着色剤を含むトナーであって、結晶性有機化合物を含有し、かつ、前記結晶性有機化合物は不飽和結合を有しており、前記結晶性有機化合物の不飽和結合部分とラジカル重合性単量体の間でラジカル重合反応している。
また、本発明のトナーは、不飽和結合を有する結晶性有機化合物を水系媒体中に分散し、前記結晶性有機化合物の水分散液を調整する工程と、ラジカル重合性単量体を、前記結晶性有機化合物の水分散液に添加した後、前記結晶性有機化合物の不飽和結合部分とラジカル重合性単量体の間でラジカル重合反応を行い、得られた重合体を含む樹脂粒子の分散液を調製する工程と、少なくとも前記樹脂粒子の分散液と、着色剤粒子の分散液とを混合し、前記樹脂粒子及び着色剤粒子を凝集してトナー粒子を形成する工程と、を含む製造方法によって製造することができる。
〈不飽和結合を有する結晶性有機化合物〉
本願における結晶性有機化合物とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する有機化合物であることを示す。明確な吸熱ピークとは、具体的には、示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/minで測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。具体的には結晶性ポリエステル樹脂や結晶性エステル化合物などが挙げられる。中でも、特に結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
不飽和結合とは、隣接する原子間で2価以上で結合している化学結合であり、前記結晶性有機化合物の分子中に不飽和結合を有するものを、不飽和結合を有する結晶性有機化合物という。
前記不飽和結合部分とラジカル重合性単量体単量体とのラジカル重合反応により、結晶性有機化合物のユニットと、ラジカル重合性単量体のユニットが1分子中に存在する分子を形成することになる。すなわち、異種の樹脂が化学的な結合により結びついたハイブリッド樹脂を形成する。
結晶性有機化合物の融点は、低温定着性の観点から40〜100℃であることが好ましい。また、結晶性有機化合物の数平均分子量は、500〜10000であることが好ましい。
本願の結晶性ポリエステル樹脂は、公知の2価以上の(多価)カルボン酸と、公知の2価以上(多価)アルコールによる重縮合反応によって得られるポリエステル樹脂のうち、結晶性を有するものであれば良い。
2価以上の多価カルボン酸とは、1分子中にカルボキシル基を2個以上含有する化合物である。例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、n−ドデシルコハク酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;トリメリット酸;ピロメリット酸等の3価以上の多価カルボン酸;及びこれらカルボン酸の無水物、アルキル(炭素数1〜3)エステル等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
不飽和多価カルボン酸は、ポリエステル樹脂生成に用いられる多価カルボン酸全量に対して、1〜20mol%含有させることが好ましい。
不飽和多価アルコールは、ポリエステル樹脂生成に用いられる多価アルコール全量に対して、1〜20mol%含有させることが好ましい。
本願の結晶性エステル化合物は、公知の酸と公知のアルコールから生成されるエステル化合物のうち、結晶性を有するものであれば良い。
酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、3−メチルブタン酸、2−メチル酪酸、ピバル酸、ヘキサン酸、4−メチル吉草酸、2−エチル酪酸、2,2−ジメチル酪酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、エイコサン酸、ベヘン酸、トリコサン酸、リグノセリン酸等の飽和脂肪酸、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、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、これらのカルボン酸化合物の中でも、飽和脂肪酸が好ましい。飽和脂肪酸としては、炭素数が好ましくは10〜30、より好ましくは12〜26、さらに好ましくは14〜25、特に好ましくは18〜24の飽和脂肪酸が好適である。
アルコールとしては、炭素数10〜40、好ましくは炭素数12〜30で直鎖のアルコール、または分岐アルコールであっても良い。直鎖アルコールとしては例えばデカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、ヘンエイコサノール、ドコサノール、トリコサノール、テトラコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサノール、トリアコンタノールなどが挙げられる。
多価アルコールとしてグリセリン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
不飽和結合を有するエステル化合物とは、エステル反応に用いる酸の中で、不飽和結合を有するカルボン酸を用いることなどにより得られるものである。
不飽和結合を有するカルボン酸としては、オレイン酸、エライジン酸、エルカ酸、ブラシジン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸などの不飽和脂肪酸;フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸などの不飽和ジカルボン酸が挙げられ、エステル化合物生成に用いられるカルボン酸全量に対して、1〜20mol%含有させることが好ましい。
〈ラジカル重合性単量体(モノマー)〉
重合性モノマーとしては、例えばスチレン、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸n−ブチル、メタアクリル酸イソプロピル、メタアクリル酸イソブチル、メタアクリル酸t−ブチル、メタアクリル酸n−オクチル、メタアクリル酸2−エチルヘキシル、メタアクリル酸ステアリル、メタアクリル酸ラウリル、メタアクリル酸フェニル、メタアクリル酸ジエチルアミノエチル、メタアクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタアクリル酸エステル誘導体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル誘導体;エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン類;アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸又はメタアクリル酸誘導体等のビニル系モノマーが挙げられる。これらのビニル系モノマーは、1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
集粒子の大きさ)を制御しやすいという利点がある。
着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、染料、顔料等の公知の着色剤を任意に用いることができる。
黒の着色剤としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラックの他、マグネタイト、フェライト等の磁性粉を用いることができる。
カラーの着色剤としては、C.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同81:4、同122、同139、同144、同149、同166、同177
、同178、同222、C.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、C.I.ピグメントブルー15;3、同60、同76等の顔料が挙げられる。また、C.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同68、同11、同122、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82,同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同69、同70、同93、同95等の染料を挙げることができる。また、これらを混合してもよい。
離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの分枝鎖状炭化水素ワックス、パラフィンワックス、サゾールワックスなどの長鎖炭化水素系ワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナバワックス、モンタンワックス、ベヘン酸ベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。
トナーへの離型剤の添加量としては、1〜30質量%が好ましい。
以下、本発明の製造方法について、具体例を挙げる。
(1)不飽和結合を有する結晶性有機化合物を水系媒体中に分散し、結晶性有機化合物の水分散液を調整する工程
不飽和結合を有する結晶性有機化合物を酢酸エチル等の溶剤に溶解し、水系媒体中に分散機を用いて乳化分散させた後、脱溶剤処理をしてもよい。若しくは、溶剤を用いずに120℃以上の温度下で分散させてもよい。もしくは、特開2006-337995号公報に開示されているように、ドデシルベンゼンスルフォン酸などとともに水系媒体中で多価アルコールおよび多価カルボン酸の液滴を形成したのち、縮合させてなる結晶性有機化合物の水分散液を作製してもよい。
上記(1)の結晶性有機化合物の水分散液に、ラジカル重合性モノマー、重合開始剤を添加し、結晶性有機化合物と重合性モノマーとの重合体からなる樹脂を含む樹脂粒子の分散液を調製する。このとき、重合体の分子量を調整するため、連鎖移動剤を添加してもよい。重合性モノマーは、結晶性有機化合物に対し、質量比で5〜70%添加することが好ましい。また、この工程において調整される分散液中の樹脂粒子は、その体積基準のメディアン径が50〜300nmであることが好ましい。
この工程において調整される分散液中の樹脂粒子は、結晶性有機化合物粒子を核として、その上にラジカル重合性単量体による重合体となるビニル樹脂が被覆されることが好ましい。
離型剤を添加する場合、この工程において離型剤粒子の分散液を添加し、樹脂粒子と離型剤粒子の分散液を調製しておき、(4)の工程において凝集させることができる。
あるいは、(4)の工程において、離型剤粒子の分散液(ワックスエマルジョン)を添加し、樹脂粒子、着色剤粒子及び離型剤粒子を塩析、凝集させることも可能である。
連鎖移動剤としては、一般的に用いられる連鎖移動剤を用いることができる。例えば、2−クロロエタノール、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン等のメルカプタン又はスチレンダイマー等が挙げられる。
機械的エネルギーによって油滴分散を行うが、その分散機としては特に限定されるものではなく、高速回転するローターを備えた攪拌装置クレアミックス(エムテクニック社製)、超音波分散機、機械式ホモジナイザー、キャビトロン、マントンゴーリン、圧力式ホモジナイザー等を用いることができる。
凝集剤としては、例えばアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等が挙げられる。これら塩類のアルカリ金属としては、リチウム、カリウム、ナトリウム等が挙げられる。また、これら塩類のアルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等が挙げられる。このうち、特に好ましいのはカリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウムである。前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属の対イオン(塩を構成する陰イオン)としては、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオン等が挙げられる。
(6)洗浄処理されたトナー粒子を乾燥処理する工程
(7)乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する工程
本発明のトナーの体積基準におけるメディアン径D50は、画質の観点から3.0〜8.0μmが好ましい。体積基準メディアン径(D50)は、たとえば、「マルチサイザー3(ベックマン・コールター社製)」に、データ処理用ソフト「Software V3.51」を搭載したコンピュータシステムを接続した装置を用いて測定、算出することができる。また、本発明のトナーの円形度は、「FPIA−2100」(Sysmex社製)により測定でき、転写性の観点から0.93〜0.98が好ましい。
本発明のトナーは、キャリアとトナーより構成される二成分現像剤として、又、トナーのみから構成される非磁性一成分現像剤として使用することが可能である。
二成分現像剤として使用する際に用いられる磁性粒子であるキャリアは、例えば、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を使用することが可能である。これらの中ではフェライト粒子が好ましい。又、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなる樹脂分散型キャリアなどを用いてもよい。キャリアの体積平均粒径は15〜100μmのものが好ましく、25〜80μmのものがより好ましい。
<結晶性有機化合物(C−1)の作製>
(多価カルボン酸単量体)
セバシン酸:220質量部
フマル酸:1.3質量部
(多価アルコール単量体)
1,4−ブタンジオール:83質量部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに、上記多価カルボン酸単量体及び多価アルコール成分を仕込み、1時間を要して190℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した後、触媒Ti(OBu)4(多価カルボン酸単量体全量に対し、0.003質量%)を投入した。
さらに、生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに6時間脱水縮合反応を継続し重合を行い、結晶性ポリエステル樹脂を作製し、結晶性有機化合物(C−1)を得た。得られた結晶性有機化合物(C−1)の樹脂の分子量をGPCにて測定したところ、数平均分子量3200(東ソー社製 HLC−8 120GPC、スチレン標準物質で換算)であった。また、示差走査熱量計(パーキンエルマー製 Diamond DSC:昇温速度10℃/min)にて得られた樹脂の熱特性を測定した結果、吸熱ピークトップは60℃であった。
多価カルボン酸単量体及び多価アルコール単量体を下記表1に従って変更したこと以外、前記結晶性有機化合物(C−1)の作製と同様にして、結晶性有機化合物(C−2)〜(C−6)、(C−8)、(C−9)を作製した。数平均分子量及び融点は表1に示す通りである。
温度計、窒素導入管、攪拌機及び冷却管を取り付けた4つのフラスコに、コハク酸100質量部、フマル酸10質量部、ドコサノール367質量部、メタンスルホン酸0.5質量部を添加し窒素気流下で220℃で反応水を留去しつつ、15時間反応させた。その後、水酸化ナトリウムと過酸化水素を添加し濾過を行い、結晶性エステル化合物を作製し、結晶性有機化合物(C−7)を合成した。
<結晶性有機化合物(C−1)水分散液の調製>
得られた結晶性有機化合物(C−1)を溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100質量部の速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で90℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記溶融状態の結晶性有機化合物(C−1)と同時にキャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に移送した。キャビトロンCD1010を回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm2の条件で運転し、体積基準のメディアン径が243nm、固形分量が30質量部の結晶性有機化合物(C−1)水分散液を得た。
結晶性有機化合物(C−2)〜(C−9)も結晶性有機化合物(C−1)水分散液の調整と同様の方法で結晶性有機化合物(C−2)〜(C−9)の水分散液を得た。
<離型剤分散液1の調製>
・ベヘン酸ベヘネート(融点71℃):60部
・イオン性界面活性剤(ネオゲン RK、第一工業製薬):5部
・イオン交換水:240部
以上の成分を混合した溶液を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、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均径240nm、固形分量20質量%の離型剤分散液1を得た。
<樹脂粒子分散液1の調整>
上記で得られた「結晶性有機化合物(C−1)水分散液」 1450質量部と、「離型剤分散液1」 650質量部とイオン交換水1250質量部に、過硫酸カリウム10.3質量部をイオン交換水210質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下で、下記化合物からなる単量体混合液を2時間かけて滴下した。
スチレン 300.2質量部
n−ブチルアクリレート 113.1質量部
メタクリル酸 21.8質量部
n−オクチルメルカプタン 8.2質量部
滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌を行って重合を行い、重合終了後、28℃に冷却して、結晶性有機化合物粒子を核として、ビニル樹脂を被覆した「樹脂粒子分散液1」を作製した。
樹脂粒子分散液1の調製において「結晶性有機化合物(C−1)水分散液」を下記表2に従って「結晶性有機化合物(C−2)〜(C−9)水分散液」に変更したこと以外、前記樹脂粒子分散液1の作製と同様にして、樹脂粒子分散液2〜9を作製した。
なお、樹脂粒子分散液10は、ラジカル重合性単量体を添加せずに作製したものである。
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に水600質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で攪拌しながら、内温を70℃に昇温させた。そこに、スチレン119質量部、n−ブチルアクリレート33質量部、メタクリル酸8質量部、n−オクチルメルカプタン4.5質量部を添加し、重合開始剤(過硫酸カリウム;KPS)3質量部をイオン交換水40質量部に溶解させた水溶液を添加し、この系を70℃にて10時間にわたって加熱、攪拌することによってシェル形成用樹脂粒子を調製した。
このシェル形成用樹脂粒子の重量平均分子量(Mw)は13200であった。また、シェル形成用樹脂粒子を構成する複合樹脂粒子の個数平均粒径は221nmであり、ガラス転移点温度(Tg)は55.4℃であった。
n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部をイオン交換水160質量部に攪拌、溶解し、C.I.Pigment Blue 15:3;25質量部を徐々に添加し、次いで、「クリアミックスWモーションCLM−0.8」(エムテクニック社製)を用いて分散して体積基準のメディアン径が158nmである着色剤微粒子1を含有する着色剤微粒子分散液1を得た。
なお、体積基準のメディアン径は「MICROTRAC UPA 150」(HONEYWELL社製)により下記の測定条件で測定したものである。
[測定条件]
・サンプル屈折率:1.59
・サンプル比重:1.05(球状粒子換算)
・溶媒屈折率:1.33
・溶媒粘度:30℃にて0.797、20℃にて1.002
・測定セルにイオン交換水を入れ、ゼロ点調整を行った。
<トナー1の製造>
コア用樹脂として「樹脂粒子分散液1」400質量部(固形分換算)、イオン交換水1500質量部、「着色剤粒子分散液1」165質量部を、温度計、冷却管、窒素導入装置、及び、撹拌装置を設けたセパラブルフラスコに投入した。さらに、系内の温度を30℃に保った状態で水酸化ナトリウム水溶液(25質量%)を添加してpHを10に調整した。
次に、塩化マグネシウム・6水和物54.3質量部をイオン交換水54.3質量部に溶解させた水溶液を添加し、その後、系内の温度を60℃に昇温させて、樹脂粒子と着色剤粒子の凝集反応を開始した。
凝集反応開始後、定期的にサンプリングを行って、粒度分布測定装置「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)を用いて、粒子の体積基準におけるメディアン径(D50)が5.8μmになったときに、シェル材として「シェル形成用樹脂粒子」200質量部を添加した。
さらに、塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水2質量部に溶解した水溶液を10分間かけて添加した。粒子の体積基準におけるメディアン径(D50)が6μmになるまで、攪拌を継続した。
フロー式粒子像分析装置「FPIA−2100」(シスメックス社製)を用いてトナー粒子の円形度を測定したところ、この時点でのトナー粒子の円形度が0.951であった。温度を65℃として4時間攪拌を継続し、トナー粒子の円形度が0.976に達したところで6℃/分の条件で30℃まで冷却し、反応を完結させた。
次いで、生成したトナー粒子分散液をバスケット型遠心分離機「MARK III型」(型式番号60×40)(松本機械製作社製)で固液分離して、トナーのウェットケーキを形成した。以後、ろ液の電気伝導度の値が15μS/cm以下になるまでトナーの洗浄と固液分離を繰り返した。
次いで、ウェットケーキを気流式乾燥機「フラッシュジェットドライヤー」(セイシン企業社製)に移し、水分量が0.5質量%になるまで乾燥処理した。なお、乾燥処理は40℃、20%RHの気流を吹き付けて行った。乾燥したトナーを24℃に法冷し、トナー100質量部に対し、疎水性シリカ1.0質量部をヘンシェルミキサーで混合した。回転翼の周速24m/sとし、20分間混合した後、400MESHの篩を通過させた。 得られたトナーを「トナー
1」とする。
得られた「トナー1」の断面層を透過型電子顕微鏡LEM−2000型(トプコン社製)により、観察したところ、ビニル樹脂中に、結晶性有機化合物と離型剤が分散された構造となっており、結晶性有機化合物については、トナー表面への露出も無く、特に均一に分散されていた。
下記表3に示すように、トナー1の製造において「樹脂粒子分散液1」を「樹脂粒子分散液2〜10」に変更した以外、前記トナー1の製造と同様にして、トナー2〜トナー10を作製した。
作製されたトナー1〜10のそれぞれに、シリコーン樹脂を被覆した体積平均粒径が60nmのフェライトキャリアを混合し、各トナーの現像剤を調製した。各現像剤におけるトナーの濃度が6質量%となるように混合した。
各トナー1〜トナー10の現像剤を、市販の複合機「bizhub PRO C500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)に搭載した。そして、下記の各項目について評価試験を行い、その結果を下記の表3に示した。また、各トナー1〜トナー10の粒径も表3に示した。
<低温定着性>
市販のデジタル複写機「bizhub PRO C500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)を使用し、定着加熱部材の表面温度が80〜150℃の範囲において5℃刻みで変化するよう変更し、各温度において、常温(温度20℃、湿度50%RH)の環境下で秤量350g紙を画像支持体として用いてトナー像の定着処理を行って印画物を得、当該印画物の画像部の定着強度を、下記のメンディングテープ剥離法により測定し、定着強度が90%以上得られる定着加熱部材の最低温度を定着可能温度として評価した。なお、定着可能温度が120℃以下である場合に合格と判断した。
初期と5万枚プリント終了後の帯電量を測定した。帯電量評価は初期と5万枚プリント終了後の差で行った。なお、帯電量は以下のブローオフ法で求めた値である。
ブローオフ法による帯電量の測定は、ブローオフ帯電量測定装置「TBー200(東芝ケミカル社製)」を用いて行った。測定する2成分現像剤を、400メッシュのステンレス製スクリーンを装着した前記帯電量測定装置にセットし、ブロー圧50kPaの条件で10秒間窒素ガスにてブローし、電荷を測定した。測定された電荷を飛翔したトナー質量で割ることにより帯電量(μC/g)を算出した。
初期と5万枚プリント終了後で帯電量差が、5μC/g以下であれば問題ないレベルである。
トナー0.5gを内径21mmの10mlガラス瓶に取り、蓋を閉めて、タップデンサーKYT−2000(セイシン企業製)で室温に600回振とうした後、蓋を取った状態で55℃、35%RHの環境下に2時間放置した。次いで、トナーを48メッシュ(目開き350μm)の篩上に、トナーの凝集物を解砕しないように注意しながらのせて、パウダーテスター(ホソカワミクロン社製)にセットし、押さえバー、ノブナットで固定し、送り幅1mmの振動強度に調整し、10秒間振動を加えた後、篩上の残存したトナー量の比率(質量%)を測定した。トナー凝集率は下記式により算出される値である。
(トナー凝集率(%))=(篩上の残存トナー質量(g))/0.5(g)×100
下記に記載の基準によりトナーの耐熱保管性の評価を行った。
◎:トナー凝集率が15質量%未満(トナーの耐熱保管性が極めて良好)
○:トナー凝集率が20質量%以下(トナーの耐熱保管性が良好)
×:トナー凝集率が20質量%を超える(トナーの耐熱保管性が悪く、使用不可)
Claims (12)
- ラジカル重合性単量体の重合体であるビニル系樹脂と着色剤を含むトナーの製造方法において、
不飽和結合を有する結晶性有機化合物を水系媒体中に分散し、前記結晶性有機化合物の水分散液を調整する工程と、
前記ラジカル重合性単量体を、前記結晶性有機化合物の水分散液に添加した後、前記結晶性有機化合物の不飽和結合部分とラジカル重合性単量体の間でラジカル重合反応を行い、得られた重合体を含む樹脂粒子の分散液を調製する工程と、
少なくとも前記樹脂粒子の分散液と、着色剤粒子の分散液とを混合し、前記樹脂粒子及び着色剤粒子を凝集してトナー粒子を形成する工程と、を含むことを特徴とするトナーの製造方法。 - 前記不飽和結合を有する結晶性有機化合物が、結晶性ポリエステル樹脂、又は結晶性エステル化合物であることを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記不飽和結合を有する結晶性有機化合物が、結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記不飽和結合を有する結晶性有機化合物の融点が、40〜100℃であることを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記不飽和結合を有する結晶性有機化合物の数平均分子量が、500〜10000であることを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂の重縮合反応に用いる不飽和多価カルボン酸が、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸のうちの、いずれか少なくとも1種であることを特徴とする請求項3に記載のトナーの製造方法。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂の重縮合反応に用いる不飽和多価カルボン酸が、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸のうちの、いずれか少なくとも1種であることを特徴とする請求項3に記載のトナーの製造方法。
- 前記不飽和多価カルボン酸は、ポリエステル樹脂生成に用いられる多価カルボン酸全量に対して、1〜20mol%であることを特徴とする請求項6に記載のトナーの製造方法。
- 前記ラジカル重合性単量体は、前記結晶性有機化合物に対して質量比で5〜70%添加することを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記ラジカル重合反応は、水溶性の重合開始剤を添加して進行することを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記樹脂粒子の分散液を調整する工程において、離型剤粒子の分散液も添加しラジカル重合反応することを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記トナー粒子を形成する工程において、離型剤粒子の分散液も添加し凝集させることを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
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