JP2005345862A - カプセル化粒子及びその製造方法、静電荷像現像用トナー及びその製造方法 - Google Patents

カプセル化粒子及びその製造方法、静電荷像現像用トナー及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明の課題は、通常のポリエステル樹脂を使用し、水中で微分散が可能で、分散安定性の良好なカプセル化粒子の提供。
又、前記カプセル化粒子を用い、帯電性に優れ、高精細画像再現が可能で、低温定着が可能であり、さらに機械的強度が強く耐久性に優れ、且つ耐熱保管性に優れたトナーの提供。
【解決手段】 水系媒体中に微分散しているポリエステル系樹脂粒子からなるコア粒子の表面及び内部でエチレン性不飽和結合を有する単量体を重合させることにより得られるカプセル化粒子において、該単量体を重合させる時に水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用することを特徴とするカプセル化粒子。
【選択図】 なし

Description

本発明は、カプセル化粒子及びその製造方法に関する。前記カプセル化粒子を用いた静電潜像現像用トナー及びその製造方法に関する。
従来より、電子写真、静電記録及び静電印刷等における静電潜像を現像するために用いられる静電潜像現像用トナー(以下、単にトナーともいう)は、カーボンブラック等の顔料を熱可塑性樹脂中に混合溶融混練して一様な分散体にした後、適当な微粉砕装置によってトナーとして必要な粒径の粉末に粉砕する、いわゆる粉砕法により製造されてきた。
しかしながら、近年、製造コストの低減や高画質化の観点から粉砕法に代わり、小粒径で比較的粒径の揃った樹脂粒子を得ることが可能な、懸濁重合法、乳化重合凝集法、乳化分散法等に代表される液体中でトナー粒子を造粒する湿式製法(ケミカルトナー)が注目されている(例えば、特許文献1参照。)。
懸濁重合法は、重合性単量体、重合開始剤及び着色剤等を成分とする重合組成物を分散媒体中に懸濁し、重合することによって造粒を行うものである。又、乳化重合凝集法は、重合性単量体、重合開始剤等を成分とする重合組成物を分散媒体中に乳化し、重合することによって造粒した微小樹脂粒子を着色剤、オフセット防止剤等と乳化状態で凝集させ、所望の造粒を行なうものである。乳化分散法は、結着樹脂と着色剤とを適当な有機溶剤に溶解ないしは分散させて着色樹脂溶液とし、これを水性分散液に加えて激しく攪拌することにより、樹脂溶液の液滴を形成させ、そして加熱して液滴から有機溶剤を除去することにより造粒を行なうものである(例えば、特許文献2参照。)。
湿式製法によれば、概して小粒径のトナー粒子を形成することが容易であることから高画質化に充分対応することが可能である。又、収率も良好である。
特に、懸濁重合法や乳化重合凝集法は、樹脂自体を合成するのと同時にトナー化するため、乳化分散法に比較してエネルギー的に有利である(例えば、特許文献3参照。)。
しかしながら、上記の湿式法で作製したトナーは、水中で作製するため帯電量がどうしても低くなってしまい、環境に対する荷電安定性が悪くなるという問題点を有していた。
又、省エネルギー化のために定着温度を下げようとするとトナーのガラス転移温度が下がってしまい、耐熱保管性が悪くなるというような問題があった。
特開平12−98653号公報 特開2001−255698号公報 特開2003−330226号公報
ポリエステル粒子を水中で安定して分散するためには、分子中に親水基を導入したり、アミン等の極性分子を添加して分散する等の手段が必要であり、この様にして得られたポリエステル粒子は温度やpHに影響され、水中での分散安定性が良くなかった。
本発明は、通常のポリエステル系樹脂を使用し、水中で微分散が可能で、分散安定性の良好なカプセル化粒子を提供することを目的とする。
又、本発明のカプセル化粒子を用いることにより、帯電性に優れ、高精細画像再現が可能で、低温定着が可能であり、さらに機械的強度が強く耐久性に優れ、且つ耐熱保管性に優れたトナーを提供することを目的とする。
本発明の目的は、下記構成により達成される。
(請求項1)
水系媒体中に微分散しているポリエステル系樹脂粒子からなるコア粒子の表面及び内部でエチレン性不飽和結合を有する単量体を重合させることにより得られるカプセル化粒子において、該単量体を重合させる時に水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用することを特徴とするカプセル化粒子。
(請求項2)
ポリエステル系樹脂とエチレン性不飽和結合を有する単量体の重合により得られる樹脂の質量比が、100:3〜100:100であることを特徴とする請求項1に記載のカプセル化粒子。
(請求項3)
水系媒体中に微分散しているポリエステル系樹脂粒子からなるコア粒子の表面及び内部でエチレン性不飽和結合を有する単量体を重合させることにより得られるカプセル化粒子の製造方法において、該単量体を重合させる工程で水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用することを特徴とするカプセル化粒子の製造方法。
(請求項4)
ポリエステル系樹脂とエチレン性不飽和結合を有する単量体の重合により得られる樹脂の質量比が、100:3〜100:100であることを特徴とする請求項3に記載のカプセル化粒子の製造方法。
(請求項5)
少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させた後、熱融着させて得られる静電荷像現像用トナーにおいて、樹脂粒子が請求項1又は2に記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
(請求項6)
少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させて母粒子の分散液を形成した後、さらに微粒子の分散液に樹脂粒子を添加し、樹脂粒子を母粒子に凝集させ外層を形成し、その後熱融着させて得られる静電荷像現像用トナーにおいて、母粒子及び/又は外層を形成する樹脂粒子が請求項1又は2に記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
(請求項7)
水中に、少なくとも重合性単量体と着色剤を懸濁させたのち重合させて母粒子を形成した後、樹脂粒子をこれに添加して母粒子に凝集させ外層を形成し、その後熱融着させて得られる静電荷像現像用静電荷像現像用トナーにおいて、外層を形成するための樹脂粒子が請求項1又は2記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
(請求項8)
少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させる工程、熱融着させる工程を経て作製する静電荷像現像用トナーの製造方法において、樹脂粒子が請求項1又は2記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
(請求項9)
少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させて母粒子の分散液を形成する工程、該微粒子の分散液に樹脂粒子を添加し、樹脂粒子を母粒子に凝集させ外層を形成する工程、その後熱融着させる工程を経て作製する静電荷像現像用トナーの製造方法において、母粒子及び/又は外層を形成する樹脂粒子が請求項1又は2に記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
(請求項10)
水中に、少なくとも重合性単量体と着色剤を懸濁させたのち重合させて母粒子を形成する工程、樹脂粒子をこれに添加して母粒子に凝集させ外層を形成する工程、その後熱融着させる工程を経て得られる静電荷像現像用トナーの製造方法において、外層を形成する樹脂粒子が請求項1又は2記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
本発明は、通常のポリエステル系樹脂を使用し、水中で微分散が可能で、分散安定性の良好なカプセル化粒子を提供することにある。
又、本発明のカプセル化粒子を用いることにより、帯電性に優れ、高精細画像再現が可能で、低温定着が可能であり、さらに機械的強度が強く耐久性に優れ、且つ耐熱保管性に優れた静電潜像現像用トナー及びその製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明者らは種々検討した結果、カプセル化粒子を用いて得られた樹脂粒子を凝集させ、その後融着させることでトナーの性能を大幅に改善させることができることを見出し本発明に至った。
本発明で用いられるカプセル化粒子とは、水系媒体中に微分散しているポリエステル系樹脂粒子からなるコア粒子の表面及び内部でエチレン性不飽和結合を有する単量体を重合させることにより得られるものであって、該単量体を重合させる時に水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用して作製されたものである。
本発明で用いられるポリエステル系樹脂のカプセル化粒子は、その分子構造から帯電量が高くなる。又、本発明で用いられるポリエステル系樹脂はガラス転移温度Tgが高くして軟化温度Tmを低くするような熱物性の設計が可能である。そのため耐熱保保管性と低温定着性を両立させることが可能である。
又、本発明で用いられるポリエステル系樹脂は、その分子的構造からアクリル樹脂等の他の樹脂に比較して機械的強度も優れているので、機械的強度の強いトナーを作製することができる。
又、本発明に係るトナーは、湿式法で製造することにより粒径が小粒径で粒度分布がシャープになり、帯電性の均一化が図れ、このトナーを用いてトナー画像を形成すると高画質の画像を安定して得ることができる。
請求項5に係るトナーは、少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に凝集剤を添加して該樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させた後、熱融着させて得られる。
前記樹脂粒子として、ポリエステル系樹脂粒子からなるコア粒子の表面及び内部において、エチレン性不飽和結合を有する単量体を水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用して重合させることにより得られたカプセル化粒子を用いることを特徴とする。
ポリエステル系樹脂粒子をカプセル化する際に水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用することによりポリエステル系樹脂表面に存在する単量体成分とポリエステル系樹脂内部に存在する単量体成分の両方を重合させることができるため、内部に発生するボイドを抑えることができ、樹脂粒子の機械的強度を上げることができる。又、ポリエステル系樹脂粒子の表面と内面の分子量分布の調整や重合の効率を上げることもできる。
請求項6に係るトナーは、少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させて母粒子を形成した後、該樹脂粒子をこれに添加して母粒子に凝集させ外層を形成し、その後熱融着さて得られる。該母粒子及び/又は外層を形成するための樹脂粒子として、ポリエステル系樹脂粒子からなるコア粒子の表面及び内部においてエチレン性不飽和結合を有する単量体を水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用して重合させることにより得られるカプセル化粒子を用いたことを特徴とする。
請求項7に係るトナーは、水中に、少なくとも重合性単量体と着色剤を懸濁させたのち重合させて母粒子を形成した後、樹脂粒子をこれに添加して母粒子に凝集させ外層を形成し、その後熱融着させて得られる。外層を形成するための樹脂粒子として、ポリエステル系樹脂粒子からなるコア粒子の表面及び内部においてエチレン性不飽和結合を有する単量体を水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用して重合させることにより得られるカプセル化粒子を用いたことを特徴とする。
最初に、本発明に係るトナー、トナー粒子及び樹脂粒子の物性測定方法について説明す
〈トナー粒子の平均粒径及び粒度分布〉
トナー粒子の体積及び個数平均粒径(μm)は、「コールターマルチサイザーII」(コールタカウンタ社製)で測定して求める。その測定結果から体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dp)、その比(Dv/Dp)は算出する。
トナー粒子の粒度分布は体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dp)の比(Dv/Dp)で評価し、この値が小さいほど粒度分布は狭いことを示す。尚、トナー粒子の体積平均粒径は、3〜7μmが好ましく、トナー粒子の粒度分布(Dv/Dp)は、1.05〜1.20が好ましい。
〈トナー粒子の平均円形度〉
トナー粒子の平均円形度は、相当円の周囲長/粒子投映像の周囲長で表される。相当円の周囲長と粒子投映像の周囲長は、フロー式粒子像解析装置「FPIA−2000」(シスメックス社製)を用い、水分散系中のトナー粒子を測定して求める。尚、トナー粒子の平均円形度は、0.90〜1.00が好ましく、0.960〜1.00がより好ましい。
〈樹脂粒子の体積平均粒径〉
樹脂粒子の体積平均粒径は、動的光散乱粒度分布測定装置「ELSー800」(大塚電子工業社製)で測定して求める。尚、好ましい範囲については後述する。
〈ガラス転移温度〉
ガラス転移温度(Tg)は、JIS K7121に準拠して測定される物性値であり、該規格に記載されている中間ガラス転移温度を意味する。
具体的には、ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計「DSC−200」(セイコー電子社製)を用いて測定して求める。測定する試料10mgを精密に秤量して、これをアルミニウムパンに入れ、リファレンスとしてアルミナをアルミニウムパンに入れたものを用い、昇温速度30℃/minで常温から200℃まで昇温させた後、これを冷却し、昇温速度10℃/minで20〜120℃の間で測定を行い、この昇温過程で30〜90℃の範囲におけるメイン吸熱ピークのショルダー値をガラス転移温度とする。
〈軟化温度〉
軟化温度(Tm)は、フローテスター「CFT−500」(島津製作所社製)で測定して求める。具体的には、測定する試料1.0gを秤量し、径1.0mm×長さ1.0mmのダイを使用し、昇温速度3.0℃/min、予熱時間180秒、荷重30kg、測定温度範囲60〜180℃の条件で測定を行い、上記の試料が1/2流出したときの温度を軟化温度とする。尚、好ましい軟化温度につていは後述する。
〈重量平均分子量〉
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー「807−IT型」(日本分光工業社製)で測定して求める。具体的には、カラム温度を40℃に保ちながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフランを1kg/cm2で流し、測定する試料30mgをテトラヒドロフラン20mlに溶解し、この溶液0.5mgを上記のキャリア溶媒とともに装置内に導入して、ポリスチレン換算により求める。尚、好ましい重量平均分子量につていは後述する。
〈酸価〉
酸価とは、樹脂1g中に存在する酸を中和するするために必要な水酸化カリウムのミリグラム数を示し、いわゆる分子端末等に存在する酸性極性基の量を示す。酸価は、JISのK0070に規定された方法で測定することができる。本発明では、測定用溶剤としてトルエン/メタノール(2:1)の混合溶剤を用いる。
尚、酸価は、0.1〜20が好ましく、1〜10がより好ましい。酸化は小さいほど環境に対する安定性が良くなるが、ある程度の酸化が有った方が水中での粒子の分散安定性が保て好ましい。
〈トナーの帯電量〉
トナーの帯電量の測定は、ブローオフ法により測定することができる。具体的には、キャリアとトナーとが混合された試料(現像剤)を1.0gを採り、ステンレススチール製のメッシュを張ったセルに入れ、窒素ガス圧2N/cm2で6sec間ブローし、残ったキャリアの帯電量(Q)を測定することにより、トナーの帯電量を算出する。
トナーの帯電量(μC/mg)=Q/(M−M0
M:ブロー前のサンプル質量
0:ブロー後のサンプル質量
尚、トナーの帯電量は、−40〜−55μC/gが好ましく、−42〜−55がより好ましい。トナーの帯電量をこの範囲にすることで、カブリの発生や経時劣化が無く、高濃度の画像を安定して得ることができ好ましい。
次に、本発明のカプセル化粒子につてい詳細に説明する。
本発明では、ポリエステル系樹脂粒子からなるコア粒子の表面及び内部のエチレン性不飽和結合を有する単量体を重合させる工程で、水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用することを特徴としている。
水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用することで、コア粒子の表面及び内部のエチレン性不飽和結合を有する単量体を同時に重合することができる。
同時に重合させて得られた樹脂粒子を用いて作製したトナーは、良好な帯電性を示し、その結果として高精細なトナー画像が得られ、低温定着が可能で、機械的強度が強く、且つ耐熱保管性に優れた特性を有する。
水溶性重合開始剤の具体例としては、過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩、2,2’−アゾビス−(2−アミジノプロパン)硝酸塩、4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸等が挙げられる。
油溶性重合開始剤の具体例としては、過酸化クミル、過酸化tert−ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、ペルオキシ炭酸ジイソプロピル、テトラリンヒドロペルオキシド、1−フェニル−2−メチルプロピル−1−ヒドロペルオキシド、過トリフェニル酢酸−tert−ブチルヒドロペルオキシド、過蟻酸tert−ブチル、過酢酸tert−ブチル、過安息香酸tert−ブチル、過フェニル酢酸tert−ブチル、過メトキシ酢酸tert−ブチル、過N−(3−トルイル)パルミチン酸tert−ブチル等の過酸化物類;2,2’−アゾビスプロパン、2,2’−ジクロロ−2,2’−アゾビスプロパン、2,2’−アゾビスイソブタン、2,2’−アゾビスイソブチルアミン、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルプロピオン酸メチル、2,2’−ジクロロ−2,2’−アゾビスブタン、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル、1,1’−アゾビス(1−メチルブチロニトリル−3−スルホン酸ナトリウム)、2−(4−メチルフェニルアゾ)−2−メチルマロノジニトリル、3,5−ジヒドロキシメチルフェニルアゾ−2−メチルマロノジニトリル、2−(4−ブロモフェニルアゾ)−2−アリルマロノジニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルバレロニトリル、4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸ジメチル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1’−アゾビスシクロへキサンニトリル、2,2’−アゾビス−2−プロピルブチロニトリル、1,1’−アゾビス−1−クロロフェニルエタン、1,1’−アゾビス−1−シクロヘキサンカルボニトリル、1,1’−アゾビスシクロヘキサンニトリル、2,2’−アゾビス−2−プロピルブチロニトリル、1,1’−アゾビス−1−クロロフェニルエタン、1,1’−アゾビス−1−シクロヘキサンカルボニトリル、1,1’−アゾビス−1−シクロヘプタンカルボニトリル、1,1’−アゾビス−1−フェニルエタン、1,1’−アゾビスクメン、4−ニトロフェニルアゾベンジルシアノ酢酸エチル、フェニルアゾジフェニルメタン、フェニルアゾトリフェニルメタン、4−ニトロフェニルアゾトリフェニルメタン、1,1’−アゾビス−1,2−ジフェニルエタン、ポリ(ビスフェノールA−4,4’−アゾビス−4−シアノペンタノエート)、ポリ(テトラエチレングリコール−2,2’−アゾビスイソブチレート)等のアゾ化合物類;1,4−ビス(ペンタエチレン)−2−テトラゼン、1,4−ジメトキシカルボニル−1,4−ジフェニル−2−テトラゼン等が挙げられるがこれらに限定されない。
本発明で用いられるカプセル化粒子のポリエステル系樹脂に使用されるモノマーとしては、一般的なジカルボン酸又はその誘導体とジアルコールが用いられるが、特にそれらのモノマー末端のカルボン酸基やスルホン酸基の含有量が少ない方が、荷電性が高く良好なトナーを製造することができる。
ジカルボン酸及びその誘導体の具体例としては、芳香族ジカルボン酸として、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、テレフタル酸ジクロライド、テレフタル酸ジブロマイド、テレフタル酸ジエチル、テレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジプロピル、テレフタル酸ジブチル、イソフタル酸ジクロライド、イソフタル酸ジブロマイド、イソフタル酸ジエチル、イソフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジプロピル、イソフタル酸ジブチル、ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸無水物、ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、ナフタレンジカルボン酸ジブロマイド、ナフタレンジカルボン酸ジメチル、ナフタレンジカルボン酸ジエチル、ナフタレンジカルボン酸ジプロピル、ナフタレンジカルボン酸ジブチル、ジフェニルジカルボン酸、ジフェン酸無水物、ジフェニルジカルボン酸ジクロライド、ジフェニルジカルボン酸ジブロマイド、ジフェニルジカルボン酸ジメチル、ジフェニルジカルボン酸ジエチル、ジフェニルジカルボン酸ジプロピル、ジフェニルジカルボン酸ジブチル等、脂肪族ジカルボン酸として、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、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、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロへキセンジカルボン酸、ダイマー酸等が挙げられるがこれらに特に限定されない。
ジアルコールの具体例としては、脂肪族ジアルコールとして、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、メチルペンタンジオール、ノナンジオール、エチルブチルプロパンジオール、ジメチルプロパンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ネオペンチルグリコール、ブチルエチルへキサンジオール、ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、ジメチロールへプタン、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル等、芳香族ジアルコールとして、キシレングリコール、フェニレングリコール、フェニレングリコールのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、ビスフェノールAP、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビスフェノールZ及びそれらのエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド付加物等が挙げられるがこれらに限定されない。
これらのモノマーの他に多価カルボン酸や多価アルコールを添加して用いてもよい。
多価カルボン酸としてはコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、ベンゼントリカルボン酸、シクロヘキサントリカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメシン酸及びこれらの酸無水物、ハロゲン化物、低級アルキルエステル等が挙げられる。
多価アルコールとしてはポリエチレングリコール、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、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられるがこれらに限定されない。
又、本発明で使用されるポリエステル系樹脂は、ポリエステルポリオールとして両末端を水酸基とし、有機ジイソシアネート化合物と反応させることによりウレタン変性させさせたものも用いることができる。
使用される有機ジイソシアネート化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ジメトキシビフェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジイソシアネートメチルシクロヘキサン、ジイソシアネートジシクロヘキサン、ジイソシアネートシクロへキシルメタン、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ジメチルビフェニレンジイソシアネート、ジイソシアネートジフェニルエーテル等が挙げられるがこれらに限定されない。
ポリエステルポリオールとしては、ポリカルボン酸とポリオールとして前述の化合物を使用し、ポリオールとポリカルボン酸の比率は水酸基(OH)とカルボキシル基(COOH)の当量比(OH)/(COOH)として、通常2/1〜1/1が好ましく、1.5/1〜1/1がより好ましく、1.2/1〜1.02/1が更に好ましい。
本発明で使用されるポリエステル系樹脂の合成法は特に限定されるものではなく、例えば常法に従いポリエステル縮重合反応によって得ることができる。その場合に用いられる触媒としては毒性等の問題から錫化合物を除くものを用いることが好ましい。
好ましく用いられる触媒の例としては、四塩化錫、塩化錫、四塩化チタン、四塩化ジルコニウム、四塩化ハフニウム、シュウ酸錫、ジ酢酸錫、ジオクタン酸錫、ジラウリル酸錫、ジステアリン酸錫、ジラウリン酸錫、ジオクタロキシ錫、ジステアロキシ錫、ジラウロキシ錫、ジブチル錫オキシド、チタンテトラブトキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ハフニウムテトラブトキシド、錫テトライソプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラプロコキシド、酸化錫、塩化酸化錫、塩化酸化チタン、塩化酸化ジルコニウム、塩化酸化ハフニウム、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム、硫酸等である。
本発明で用いられるポリエステル系樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミッションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算値として、2×102〜3×104の範囲に極大値を有し、好ましい分子量の極大値は3×103〜3×104である。
極大値を3×103以上とすることにより耐熱保管性及び粉体流動特性が向上し、3×104以下とすることにより溶融粘性が低下し定着性が向上する。
本発明で用いられるポリエステル系樹脂のガラス転移温度は、あまり低くなると耐熱保存性が低下するため、ガラス転移温度が50℃以上であることが好ましい。
本発明で用いられるポリエステル系樹脂の軟化温度(Tm)は、トナーの熱定着性の観点から120度以下が好ましい。又、耐熱保管性の観点からは80℃以上が好ましい。
本発明は、かかる樹脂成分を水と混合し、転相乳化させたポリエステル系樹脂粒子をコア粒子とし、コア粒子の表面及び内部においてエチレン性不飽和結合を有する単量体を重合させることにより得られるカプセル化粒子であって、該重合工程において水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用する。本発明に使用するポリエステル系樹脂粒子の製法は、対応するポリエステル系樹脂を有機溶剤に溶解させ、その溶液を水中に添加するか又は、該溶解させた溶液に水を添加したのち、機械的あるいは、界面化学的な公知の分散手法を用いて得ることができる。すなわちポリエステル系樹脂の溶液を界面活性剤等の乳化剤の存在下にホモジナイザーの如き高速の撹拌機により機械的に乳化し、脱溶剤する等の方法を用いることができる。
本発明に使用される有機溶剤としては、ポリエステル系樹脂を良好に溶解させるものがよく、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸プロピル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジクロルメタン、ジクロルエタン等が使用できるが特にトルエン、ジクロルメタン等の非水溶性の溶剤が粒径分布がシャープになる点から好ましく用いられる。又、溶剤を除去するためには沸点が低く、水との共沸等により除去しやすいものが好ましい。
本発明で用いられるポリエステル系樹脂粒子の体積平均粒径は、0.01〜10μm程度の広い範囲で設定することが可能であるが、トナーに使用するためには特に0.05〜1μmの範囲が好ましい。さらに好ましい範囲としては0.1〜0.5μmである。
粒径は、乳化の際の使用有機溶剤、固形分濃度、その他回転数、温度、界面活性剤の添加量等の乳化条件により制御することが可能である。
本発明では、湿式中における造粒過程を含むトナーの造粒法に適用可能であり、懸濁重合法、乳化重合凝集法、乳化分散凝集法などに用いられる。
懸濁重合法の場合は、重合性単量体、重合開始剤、連鎖移動剤、着色剤、及び必要に応じて添加される荷電制御剤、磁性粉、オフセット防止剤などの添加剤からなる重合組成物を重合させて母粒子を形成し、本発明のカプセル化粒子を分散媒体中に加えて付着させで融着させることによりトナー粒子を形成する。
乳化重合凝集法の場合は重合性単量体、重合開始剤、連鎖移動剤を乳化分散させて重合させた乳化重合体と本発明のポリエステル系粒子及び着色剤、荷電制御剤、磁性粉、オフセット防止剤などの添加剤を乳化分散させ、共に凝集、融合させてもよいし、又乳化させた荷電制御剤、オフセット防止剤などの添加剤の存在下で重合性単量体をシード乳化重合することにより樹脂粒子を得、本発明のカプセル化粒子及び着色剤や磁性粉と共に凝集、融合させてもよい。
乳化分散凝集法の場合は結着樹脂を有機溶剤に溶解させた溶液を転相乳化させて乳化重分散液を調製し、本発明のカプセル化粒子及び着色剤、荷電制御剤、磁性粉、オフセット防止剤などの添加剤を凝集、融合させてもよいし、又結着樹脂に着色剤と荷電制御剤、オフセット防止剤などの添加剤を添加したものを有機溶剤に溶解させた溶液を転相乳化させて得られた結着樹脂粒子を本発明のカプセル化粒子と共に凝集、融合させてもよい。
又、本発明に係るカプセル化粒子だけを着色剤、荷電制御剤、磁性粉、オフセット防止剤などの添加剤とともに凝集、融合させてもよい
さらに、本発明に係るカプセル化粒子のカプセル化に使用され、又懸濁重合法、乳化重合凝集法で作製されるトナーに使用される重合性単量体としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、メトキシスチレン、エチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、クロルスチレン等のスチレン系モノマー、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル等のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル系モノマーが挙げられる。この中でも特にスチレンとブチル(メタ)アクリレートが好適に用いられる。
重合性単量体の合成においては第三のビニル化合物を共重合させることもできる。第三のビニル化合物としてはアクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、酢酸ビニル等の酸モノマー、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、エチレン、プロピレン、ブチレン、塩化ビニル、N−ビニルピロリドン、ブタジエン等が挙げられる。
これらの単量体の共重合比は、ポリマーのガラス転移温度が80℃以下、好ましくは40〜80℃、より好ましくは40〜70℃になるように選択するのがよい。
スチレンとアルキル(メタ)アクリレートとの共重合比は通常20/80〜90/10の質量比の範囲から選択される。例えばスチレンとブチルアクリレートの場合、質量比で40/60〜90/10が好ましく、更に好ましくは60/40〜80/20の範囲である。第三のビニル化合物の全体に対する共重合比は、通常20質量%以下、好ましくは10質量%以下である。
トナー用樹脂は、共重合成分としてさらに多官能ビニル化合物を含有してもよい。多官能ビニル化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール等のジアクリレート、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール等のジメタクリレート、ジビニルベンゼン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の三級以上のアルコールのジアルリレート、トリアクリレート、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の三級以上のアルコールのジメタクリレート、トリメタクリレート等が挙げられる。多官能ビニル化合物の共重合比は、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.003〜2質量%、より好ましくは0.01〜1質量%である。多官能ビニル化合物の共重合比が多すぎると定着性が悪くなったり、OHP上の画像の透明性が悪くなる欠点を有する。
多官能ビニル化合物の共重合によりテトラヒドロフランに不溶のゲル成分が生成するが、ゲル成分の重合物全体に占める割合は、通常40質量%以下、好ましくは20質量%以下である。
本発明に係るトナーの製造では、少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子を分散させてなる分散液中で、塩析剤を臨界凝集濃度以上の凝集剤として添加し、凝集を行なう第1工程(コア粒子の調製)、凝集した上記凝集粒子分散体中に、樹脂粒子を分散してなる粒子分散液を添加混合して、凝集粒子に粒子を付着させて、付着粒子を形成する第2工程(カプセル化粒子の調製)、及び付着粒子を加熱して融合する第3工程(トナー粒子の調製)を経て製造することにより本発明の目的を達成するトナーを得ることができる。
又、本発明では、トナーを湿式重合法で製造するため、小粒径化で粒度のそろったトナーが得られる。
本発明のトナーの重合物の最大ピーク分子量としては、ゲルパーミッションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算値として、通常7,000〜20万、好ましくは2〜15万、より好ましくは3〜10万である。分子量ピークは二つ以上あってもよいが単一ピークの方が好ましい。分子量分布のピークが肩を有していてもよく、高分子量側にテーリングしていてもよい。
本発明においては、上記の重合性単量体とともに重合時の重合体の分子量分布を制御するため連鎖移動剤が添加される。
連鎖移動剤としては、例えば、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、ステアリルメルカプタン等のアルキルメルカプタン、n−オクチルメルカプトプロピオン酸エステル、n−ドデシルメルカプトプロピオン酸エステル、n−へキシルメルカプトプロピオン酸エステル、n−ステアリルメルカプトプロピオン酸エステル等のメルカプトプロピオン酸エステル、n−オクチルメルカプトグリコール酸エステル、n−デシルメルカプトグリコール酸エステル、n−ドデシルメルカプトグリコール酸エステル、2−エチルへキシルメルカプトグリコール酸エステル等のメルカプトグリコール酸エステル、ジスルフィド化合物等を用いる。これらの連鎖移動剤は、一般に入手できる市販のものや合成したものを使用することができる。
連鎖移動剤の添加量は、所望する分子量や分子量分布によって異なるが、具体的には、重合性単量体の質量に対して0.1〜5質量%の範囲で添加するのが好ましい。
着色剤としては、以下に示されるような有機ないしは無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。
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、非磁性フェライト、磁性フェライト、マグネタイトなどがある。
黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、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、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキなどがある。
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、インダスレンブリリアントオレンジRK、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GKなどがある。
赤色顔料としては、ベンガラ、鉛丹、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドC、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bなどがある。
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などがある。
青色顔料としては、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、フタロシアンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー誘導体、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBCなどがある。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、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、フタロシアニングリーンなどがある。
白色顔料としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化スズなどがある。
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、カオリンなどがある。
染料としては、ローズベンガル、トリフェニルメタン系染料、モノアゾ系染料、ジスアゾ系染料、ローダミン系染料、縮合アゾ系染料、フタロシアニン系染料などがある。
これらの着色剤は、単独あるいは複数組み合わせて用いることができる。着色剤はトナーに含有される重合体100質量部に対して、1〜20質量部、好ましくは2〜15質量部使用する。着色剤が20質量部より多いとトナーの定着性が低下し、1質量部より少ないと所望の画像濃度が得られない。
荷電制御剤としては、摩擦帯電により正又は負の荷電を与え得る物質として各種のものがあり、正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシンベースES(オリエント化学工業社製)などの二グロシン系染料、P−51(オリエント化学工業社製)、コピーチャージPX VP435(クラリアント社製)などの第四級アンモニウム塩、アルコキシ化アミン、アルキルアミド、モリブデン酸キレート顔料、及びPLZ1001(四国化成工業社製)などのイミダゾール化合物が挙げられる。
負荷電制御剤としては、例えば、ボントロンS−22(オリエント化学工業社製)、ボントロンS−34(オリエント化学工業社製)、ボントロンE−81(オリエント化学工業社製)、ボントロンE−84(オリエント化学工業社製)、スピロンブラックTRH(保土谷化学工業社製)などの金属錯体、チオインジオ系顔料、ボントロンE−89(オリエント化学工業社製)などのカレックスアレン化合物、コピーチャージNX VP434(クラリアント社製)などの第四級アンモニウム塩、フッ化マグネシウム、フッ化カーボンなどのフッ素化合物などが挙げられる。なお、負荷電制御剤となる金属錯体としては、上記に示したもの以外にもオキシカルボン酸金属錯体、ジカルボン酸金属錯体、アミノ酸金属錯体、ジケトン酸金属錯体、ジアミン金属錯体、アゾ基含有ベンゼン−ベンゼン誘導体骨格金属錯体、アゾ基含有ベンゼン−ナフタレン誘導体骨格金属錯体などの各種の構造を有したものであってもよい。
これらの荷電制御剤は、その粒径が10〜100nm程度のものであることが均一な分散を得る上から望ましい。市販品等として供給される形態においてその粒径が上記範囲の上限値を越える場合は、ジェットミル等により粉砕を行なうなどの公知の方法により適当な粒径に調製することが望ましい。
磁性粉としては、マグネタイト、γ−へマタイト、あるいは各種フェライト等を用いることができる。
オフセット防止剤としては、公知のワックス類の任意のものを使用することができる。具体的には、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、共重合ポリエチレン等のオレフィン系ワックス、パラフィンワックス;ベヘン酸エステル、モンタン酸エステル、ステアリン酸エステル等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックス;水添ひまし油、カルナバワックス等の植物系ワックス;ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン;アルキル基を有するシリコン;ステアリン酸等の高級脂肪酸;長鎖脂肪族アルコール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の多価アルコールと長鎖脂肪酸との(部分)エステル;オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、パルミチン酸アミド等の高級脂肪酸アミド、等が例示される。
これらのオフセット防止剤は、樹脂100質量部に対して、通常1〜25質量部、好ましくは3〜20質量部、より好ましくは5〜15質量部用いられる。
本発明に係るトナーの製造方法における好ましい実施態様としては、懸濁重合法、乳化重合凝集法、乳化分散凝集法が挙げられる。
懸濁重合法に使用される重合開始剤としては、前述の油溶性重合開始剤が用いられるが例えば、ベンゾイル−オキサイド、ラウリルパーオキサイド、ステアリルパーオキサイドのようなパーオキサイド系開始剤や2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(商品名「V601」(和光純薬社製))、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)(商品名「V65」(和光純薬社製))のようなアゾビス系開始剤が挙げられる。
重合組成物を分散媒体中に懸濁させて油滴分散粒子を形成するには、ホモミキサーやホモジナイザー等の高速攪拌式の分散機を用いて激しく攪拌すればよい。
重合を行なうためには、重合組成物の分散した溶液系を重合開始剤の分解温度以上の任意の温度にすればよいが、通常40から150℃とすることが好ましい。
分散媒体中には、分散した液滴の凝集を防ぐために分散安定剤を添加する。分散安定剤としては公知の界面活性剤が使用可能であり、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等の中から選ばれる分散安定剤を用いることができる。これらの界面活性剤は2種以上を併用してもよい。
カチオン性界面活性剤の具体例としては、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイドなどが挙げられる。
アニオン性界面活性剤の具体例としては、スルホン酸塩(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3−ジスルホンジフェニル尿素−4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−8−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウムなど)、硫酸エステル塩(ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウムなど)、脂肪酸塩(オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウムなど)などが挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステル等をあげることができる。
これらの中でアニオン性界面活性剤及び/又はノニオン性界面活性剤が好ましい。
懸濁重合法においては、重合体粒子内のモノマーの残留を極力抑える必要がある。モノマーの残留量が多いと、洗浄により分散安定剤を除去する際の凝集の発生、トナーとなってからの臭い、帯電性の不安定化、軟化温度のバラツキなどの原因となる。モノマーの残留を抑えるためには、反応の前半は低温で、(40〜80℃)重合を行い、反応の後半は高温(80℃から50℃)で重合を行うなどの多段重合法を用いたり、プレポリマーを用いたりすることが望ましい。
又、重合中や重合終了後に分散安定剤を追加して添加してもよい。このような分散安定剤の再添加は液滴の凝集や、造粒された樹脂粒子の凝集の防止に有効である。
乳化重合凝集法やミニエマルジョン重合法に使用される重合開始剤としては、乳化重合法には水溶性の重合開始剤が好適に用いられるが、具体的には、過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化クミル、過酸化tert−ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、ペルオキシ炭酸ジイソプロピル、テトラリンヒドロペルオキシド、1−フェニル−2−メチルプロピル−1−ヒドロペルオキシド、過トリフェニル酢酸−tert−ブチルヒドロペルオキシド、過蟻酸tert−ブチル、過酢酸tert−ブチル、過安息香酸tert−ブチル、過フェニル酢酸tert−ブチル、過メトキシ酢酸tert−ブチル、過N−(3−トルイル)パルミチン酸tert−ブチル等の過酸化物類;2,2’−アゾビスプロパン、2,2’−ジクロロ−2,2’−アゾビスプロパン、1,1’−アゾ(メチルエチル)ジアセテート、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩、2,2’−アゾビス−(2−アミジノプロパン)硝酸塩、2,2’−アゾビスイソブタン、2,2’−アゾビスイソブチルアミン、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルプロピオン酸メチル、2,2’−ジクロロ−2,2’−アゾビスブタン、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル、1,1’−アゾビス(1−メチルブチロニトリル−3−スルホン酸ナトリウム)、2−(4−メチルフェニルアゾ)−2−メチルマロノジニトリル、4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸、3,5−ジヒドロキシメチルフェニルアゾ−2−メチルマロノジニトリル、2−(4−ブロモフェニルアゾ)−2−アリルマロノジニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルバレロニトリル、4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸ジメチル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1’−アゾビスシクロへキサンニトリル、2,2’−アゾビス−2−プロピルブチロニトリル、1,1’−アゾビス−1−クロロフェニルエタン、1,1’−アゾビス−1−シクロヘキサンカルボニトリル、1,1’−アゾビスシクロヘキサンニトリル、2,2’−アゾビス−2−プロピルブチロニトリル、1,1’−アゾビス−1−クロロフェニルエタン、1,1’−アゾビス−1−シクロヘキサンカルボニトリル、1,1’−アゾビス−1−シクロヘプタンカルボニトリル、1,1’−アゾビス−1−フェニルエタン、1,1’−アゾビスクメン、4−ニトロフェニルアゾベンジルシアノ酢酸エチル、フェニルアゾジフェニルメタン、フェニルアゾトリフェニルメタン、4−ニトロフェニルアゾトリフェニルメタン、1,1’−アゾビス−1,2−ジフェニルエタン、ポリ(ビスフェノールA−4,4’−アゾビス−4−シアノペンタノエート)、ポリ(テトラエチレングリコール−2,2’−アゾビスイソブチレート)等のアゾ化合物類;1,4−ビス(ペンタエチレン)−2−テトラゼン、1,4−ジメトキシカルボニル−1,4−ジフェニル−2−テトラゼン等である。
乳化分散凝集法に使用される結着樹脂としては、一般の粉砕型トナーに使用されるような樹脂が使用可能である。具体的には、懸濁重合や乳化重合で使用されるスチレン−アクリル系単量体を用いて重合させたスチレン−アクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等が用いられる。
乳化重合を行なう際や乳化分散液を調製するために使用する乳化剤及び分散安定化剤は、前述の懸濁重合で使用されるものが同様に使用可能である。
本発明において、ノニオン性界面活性剤は乳化重合時の乳化剤として使用される他、凝集工程における各粒子の分散安定化、及び分散された粒子の凝集力を調整する目的で使用される。すなわち、ノニオン性界面活性剤はその曇点以上では粒子の分散安定化力が著しく低下する為、粒子分散液の調製時に適当な量をイオン性界面活性剤と共存させておいたり、会合系に予め適当量添加しておくことで、凝集温度の制御に基づき粒子間の凝集力を調整することが可能となり、粒子の凝集の均一性、及び効率化が実現できる。
乳化重合凝集法は、乳化重合法で調製した樹脂粒子分散液と本発明のポリエステル系樹脂粒子及び、少なくとも別途用意した着色剤分散液とを会合させて、会合粒子を形成する会合粒子分散液の調液工程(以下会合工程)と会合粒子を加熱融合してトナー粒子を形成する工程(以下凝集融合工程)を含む。
又、乳化重合法で調製した樹脂粒子分散液と本発明のポリエステル系樹脂粒子及び、少なくとも別途用意した着色剤分散液とを会合させた会合粒子を加熱融合して得た粒子に本発明のポリエステル系樹脂粒子を会合させて、会合粒子を得、加熱融合させてトナー粒子を形成してもよい。
乳化分散凝集法は、乳化分散法で調製した樹脂粒子分散液と本発明のポリエステル系樹脂粒子及び、別途用意した着色剤分散液とを会合させて、会合粒子を形成する会合粒子分散液の調液工程(以下会合工程)と会合粒子を加熱融合してトナー粒子を形成する工程(以下凝集融合工程)を含む。この場合、着色剤は樹脂粒子の中に含有されていてもいい。
又、本発明の本発明のポリエステル系樹脂粒子と、少なくとも別途用意した着色剤分散液とを会合させた会合粒子を加熱融合してトナー粒子を形成してもよい。
さらに、上記のように乳化分散凝集法で凝集融合させて形成した粒子に本発明のポリエステル系樹脂粒子を会合させて、会合粒子を得、加熱融合させてトナー粒子を形成してもよい。
会合工程においては、樹脂粒子分散液、前記着色剤分散液、必要に応じてオフセット防止剤分散液を互いに混合し、樹脂粒子などを会合して会合粒子を形成する。会合粒子はヘテロ凝集等により形成され、その際に会合粒子の安定化、粒径/粒度分布制御を目的として、会合粒子とは極性の異なるイオン性界面活性剤や金属塩等の一価以上の電荷を有する化合物を添加することができる。凝集融合工程においては、会合粒子中の樹脂のガラス転移温度以上の温度に加熱して凝集溶融する。
添加される凝集剤としては、具体的には、前記のイオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等の水溶性界面活性剤類;塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、シュウ酸等の酸類;塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硝酸アルミニウム、硝酸銀、硫酸銅、炭酸ナトリウム等の無機酸の金属塩;酢酸ナトリウム、蟻酸カリウム、シュウ酸ナトリウム、フタル酸ナトリウム、サリチル酸カリウム等の脂肪族酸、芳香族酸の金属塩;ナトリウムフェノレート等のフェノール類の金属塩、アミノ酸の金属塩、トリエタノールアミン塩酸塩、アニリン塩酸塩等の脂肪族、芳香族アミン類の無機酸塩が挙げられる。凝集粒子の安定性、凝集剤の熱や経時に対する安定性、洗浄時の除去を考慮するときに、無機酸の金属塩が性能、使用の点で好ましい。
これらの凝集剤の添加量は、電荷の価数により異なるが、いずれも少量でよく、一価の場合には3質量%以下、二価の場合には1質量%以下、三価の場合は0.5質量%以下程度である。凝集剤の添加量は少ない方が好ましく、価数の多い化合物の方が添加量を少なくすることができるので好適である。
前記凝集融合工程の前段で、会合粒子分散液にその他の粒子分散液を添加混合して会合粒子の表面に粒子を均一に付着して付着粒子を形成する付着工程を設けることができる。この付着粒子はヘテロ凝集等により形成される。この付着粒子分散液も上記と同様に樹脂粒子のガラス転移温度以上の温度に加熱して凝集溶融し、凝集融合粒子を形成する。
懸濁重合法や乳化重合凝集法、乳化分散凝集法により得られた粒子分散媒体から粒子を取り出し、洗浄工程で製造時に混入した不純物を除去し、これを乾燥して粉体とし、トナー粒子を得る。
前記洗浄工程では、酸性、場合によっては塩基性の水を粒子に対して数倍の量で加え攪拌した後、固液分離して粒子を得る。これに純水を粒子に対して数倍加えて攪拌した後、固液分離を行なう。この操作を数回繰り返し、固液分離後の濾液のpHが約7になった時点で終了し、トナー粒子を得る。乾燥工程においては、洗浄工程で得たトナー粒子をガラス転移温度以下の温度で乾燥する。乾燥は、必要な温度に応じて乾燥空気を循環させたり、真空条件下で加熱する等の方法を取るとよい。
乾燥工程では、通常の振動型流動乾燥法、スプレードライ法、凍結乾燥法、フラッシュジェット法等、任意の方法を採用することができる。
上記のような工程にて製造されたトナー粒子には、外添を添加して用いることができる
外添剤としては、トナーの分野で流動性調整剤として使用されている公知の無機微粒子が使用可能であり、例えば、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化タングステン、炭化クロム、炭化モリブテン、炭化カルシウム、ダイヤモンドカーボンラクタム等の各種炭化物、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム等の各種窒化物、ホウ化ジルコニウム等の各種ホウ化物、酸化チタン(チタニア)、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化アルミニウム、シリカ、コロイダルシリカ等の各種酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の各種チタン酸化合物、二硫化モリブデン等の硫化物、フッ化マグネシウム、フッ化炭素等の各種フッ化物、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の各種金属石鹸、滑石、ベントナイト等の各種非磁性無機微粒子を単独あるいは組み合わせて用いることができる。
無機微粒子、特にシリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛等は、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、シリコーンオイル、シリコーンワニス等の従来から使用されている疎水化処理剤、さらにはフッ素系シランカップリング剤、又はフッ素系シリコーンオイル、さらにアミノ基や第4級アンモニウム塩基を有するカップリング剤、変性シリコーンオイル等の処理剤を用いて公知の方法で表面処理されていることが好ましい。
外添剤として使用される無機微粒子の平均1次粒径は5〜100nm、好ましくは10〜50nm、より好ましくは20〜40nmである。
有機微粒子としては、クリーニング助剤等の目的で乳化重合法、ソープフリー乳化重合法、非水分散重合法等の湿式重合法、気相法等により造粒した、スチレン系、(メタ)アクリル系、ベンゾグアナミン、メラミン、テフロン(登録商標)、シリコン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の微粒子を用いることができる。
本発明に係るトナーは、フルカラー画像形成装置において使用されるフルカラートナーとして使用されても、又はモノクロ画像形成装置において使用されるモノクロトナーとして使用されてもよい。
又、本発明のトナーは、非磁性一成分現像剤あるいは二成分現像剤用トナーとしても使用することができる。
キャリアと混合して二成分現像剤用トナーとして用いる場合、キャリアとしては、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用いることができるが、これらの中ではフェライトが好ましい。キャリアの体積平均粒径は15〜100μmが好ましく、25〜80μmがより好ましい。
キャリアの体積平均粒径の測定は、湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
キャリアは、磁性粒子が樹脂により被覆されているもの、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させたいわゆるバインダ型キャリアが好ましい。被覆用の樹脂としては、公知のものを使用することができ、例えばオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂あるいはフッ素含有重合体系樹脂等が挙げられる。又、バインダ型キャリアを構成するための樹脂としては、公知のものを使用することができ、例えばスチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
本発明のトナーは、各タイプの定着装置を有する画像形成装置に使用されてもよいが、ローラ等の定着部材に塗布される離型用オイルの量が低減されたタイプの定着装置、すなわち離型用オイルの塗布量が4mg/m2以下の定着装置、特に離型用オイルを塗布しないタイプの定着装置を有する画像形成装置に使用されることが好ましい。
図1は、本発明で用いられる画像形成装置の一例を示す断面図である。
図1において、50は像担持体である感光体ドラム(感光体)で、有機感光層をドラム上に塗布し、その上に樹脂層を塗設した感光体で、接地されて時計方向に駆動回転される。52はスコロトロンの帯電器(帯電手段)で、感光体ドラム50周面に対し一様な帯電をコロナ放電によって与えられる。この帯電器52による帯電に先だって、前画像形成での感光体の履歴をなくすために発光ダイオード等を用いた帯電前露光部51による露光を行って感光体周面の除電をしてもよい。
感光体への一様帯電の後、像露光手段としての像露光器53により画像信号に基づいた像露光が行われる。この図の像露光器53は図示しないレーザーダイオードを露光光源とする。回転するポリゴンミラー531、fθレンズ等を経て反射ミラー532により光路を曲げられた光により感光体ドラム上の走査がなされ、静電潜像が形成される。
ここで本発明の画像形成方法で採用する反転現像プロセスとは帯電器52により、感光体表面を一様に帯電し、像露光が行われた領域、即ち感光体の露光部電位(露光部領域)を現像工程(手段)により、顕像化する画像形成方法である。一方未露光部電位は現像スリーブ541に印加される現像バイアス電位により現像されない。
その静電潜像は次で現像手段としての現像器54で現像される。感光体ドラム50周縁にはトナーとキャリアとから成る現像剤を内蔵した現像器54が設けられていて、マグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブ541によって現像が行われる。現像器54内部は現像剤攪拌搬送部材544、543、搬送量規制部材542等から構成されており、現像剤は攪拌、搬送されて現像スリーブに供給されるが、その供給量は該搬送量規制部材により制御される。該現像剤の搬送量は適用される有機電子写真感光体の線速及び現像剤比重によっても異なるが、一般的には20〜200mg/cm2の範囲である。
現像剤は搬送量規制部材によって層厚を規制されて現像域へと搬送され、現像が行われる。この時通常は感光体ドラム50と現像スリーブ541の間に直流バイアス、必要に応じて交流バイアス電圧をかけて現像が行われる。又、現像剤は感光体に対して接触あるいは非接触の状態で現像される。感光体の電位測定は電位センサー547を図1のように現像位置上部に設けて行う。
記録紙Pは画像形成後、転写のタイミングの整った時点で給紙ローラー57の回転作動により転写域へと給紙される。
転写域においては転写のタイミングに同期して感光体ドラム50の周面の転写電極(転写手段:転写器)58が作動し、給紙された記録紙Pを挟着して転写される。
次で記録紙Pは転写電極とほぼ同時に作動状態とされた分離電極(分離器)59によって除電がなされ、感光体ドラム50の周面により分離して定着装置60に搬送され、熱ローラー601と圧着ローラー602の加熱、加圧によってトナーを溶着したのち排紙ローラー61を介して装置外部に排出される。なお前記の転写電極58及び分離電極59は記録紙Pの通過後感光体ドラム50の周面より退避離間して次なるトナー像の形成に備える。図1では転写電極58にコロトロンの転写帯電極を用いている。転写電極の設定条件としては、感光体のプロセススピード(周速)等により異なり一概に規定することはできないが、例えば、転写電流としては+100〜+400μA、転写電圧としては+500〜+2000Vを設定値とすることができる。
一方記録紙Pを分離した後の感光体ドラム50は、クリーニング器(クリーニング手段)62のブレード621の圧接により残留トナーを除去・清掃し、再び帯電前露光部51による除電と帯電器52による帯電を受けて次なる画像形成のプロセスに入る。
尚、70は感光体、帯電器、転写器、分離器及びクリーニング器が一体化されている着脱可能なプロセスカートリッジである。
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されるものではない。なお、本実施例において部とは質量部を表す。
(ポリエステル樹脂の合成:処方1)
攪拌機、蒸留塔、温度計及び窒素導入管を取り付けたガラス製4つ口フラスコに、ネオペンチルグリコール4モル、エチレングリコール4モル、テレフタル酸8モルの比率で仕込んだ。これをマントルヒーター中、窒素気流下にて180℃まで昇温し、そこで酸及びアルコール成分の総仕込量に対して0.14質量%の重合開始剤(チタンテトラブトキシド)を加え、撹拌しながら加熱することにより反応させた。反応の進行は、酸価を測定することにより追跡し、所定の酸価に達した時点で反応を終了させて、重量平均分子量が6,700、Tgが56℃、Tmが103℃、酸価が3.2の「ポリエステル樹脂(1)」を得た。
(ウレタン変性ポリエステル樹脂の合成:処方2)
攪拌装置、加熱冷却装置、濃縮装置、及び原料・助剤仕込み装置を備えた反応フラスコに、テレフタル酸ジメチル4.9モル、ネオペンチルグリコール3.8モル、エチレングリコール7.4モル及びチタンテトラブトキシド0.52部を仕込み、窒素気流下200rpmの攪拌速度で攪拌しながら、内温を160℃から220℃まで4時間かけてエステル交換反応を行なった。
ついでフマル酸0.2モルを加え、200℃から220℃まで1時間かけてエステル化反応を行ないポリエステルポリオールを得た。NMRで得られた樹脂(ポリエステルポリオール)を測定するとテレフタル酸48モル%、フマル酸2モル%、ネオペンチルグリコール25モル%、エチレングリコール25モル%であった。
次に得られたポリエステルポリオール108.7部、プロピレングリコール2.4部、ジフェニルメタンジイソシアネート9部をメチルエチルケトンに溶解させて窒素気流下60℃で反応させた。その後、メチルエチルケトンを減圧により取り除き「ポリウレタン変性ポリエステル樹脂(1)」を得た。得られた「ウレタン変性ポリエステル樹脂(1)」の重量平均分子量が12,300、Tgが59℃、Tmが114℃であった。
以下、同様の手法により「ポリエステル樹脂(2)〜(4)」、「ウレタン変性ポリエステル樹脂(2)」を得た。
表1に、ポリエステル樹脂とウレタン変性ポリエステル樹脂の合成に用いた樹脂合成処方、合成に用いたモノマーを示す。
Figure 2005345862
(ポリエステル樹脂粒子(1)分散液の調製)
次に、ビーカー内に「ポリエステル樹脂(1)」20部、酢酸エチル70部、メチルエチルケトン30部を入れ、「TKホモミキサー」(特殊機化工業社製)を用いて10000rpmで攪拌し、均一に溶解させてポリエステル樹脂溶液を調製した。
一方、450部のイオン交換水に分散剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)0.5質量%とポリビニルアルコ−ル0.5質量%を溶解し水系媒体を調製し、前記ポリエステル樹脂溶液を、「TKホモミキサー」を用いて上記水系媒体中に懸濁させてO/W型エマルジョンを形成した。この時「TKホモミキサー」の回転数は12000rpmで30分間攪拌を行った。この後「TKホモミキサー」の回転数200rpmで攪拌しながら加熱して混合溶剤を除去し、体積平均粒径110nmの「ポリエステル樹脂粒子(1)分散液」を得た。
(アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子の調製1)
次に、攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に上記「ポリエステル樹脂粒子(1)分散液」(固形分として20部)を仕込み、窒素気流下で攪拌しながら80℃に昇温した後、これに1質量%の過硫酸カリウム水溶液12部を添加した。次に、下記に示す「モノマー混合液1」を1時間かけて添加した後、更に2時間保持し重合を完結させた。重合反応終了後、内容物を室温まで冷却し、乳白色の「アクリル樹脂含有ポリエステル樹脂粒子(1)分散液」を得た。得られたアクリル樹脂含有ポリエステル樹脂粒子の動的光散乱粒度分布測定装置「ELS−800」(大塚電子工業社製)で測定した平均粒径は120nmであった。
〔モノマー混合液1〕
スチレン 1.0部
アクリル酸ブチル 0.6部
メタクリル酸 0.06部
n−オクチルメルカプタン 0.03部
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 0.01部
(アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子の調製2)
次に、攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に上記「ポリエステル樹脂粒子(1)分散液」(固形分として20部)を仕込み、窒素気流下で攪拌しながら80℃に昇温した後、これに1質量%の過硫酸カリウム水溶液12部を添加した。次に、下記に示す「モノマー混合液2」を1時間かけて添加した後、更に2時間保持し重合を完結させた。重合反応終了後、内容物を室温まで冷却し、乳白色の「アクリル樹脂含有ポリエステル樹脂粒子(2)分散液」を得た。得られたアクリル樹脂含有ポリエステル樹脂粒子の動的光散乱粒度分布測定装置「ELS−800」(大塚電子工業社製)で測定した平均粒径は120nmであった。
〔モノマー混合液2〕
スチレン 1.2部
アクリル酸ブチル 0.4部
メタクリル酸 0.06部
n−オクチルメルカプタン 0.02部
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 0.01部
(アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子の調製3)
次に、攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に上記「ポリエステル樹脂粒子(1)分散液」(固形分として20部)を仕込み、窒素気流下で攪拌しながら80℃に昇温した後、これに1質量%の過硫酸カリウム水溶液12部を添加した。次に、下記に示す「モノマー混合液3」を1時間かけて添加した後、更に2時間保持し重合を完結させた。重合反応終了後、内容物を室温まで冷却し、乳白色の「アクリル樹脂含有ポリエステル樹脂粒子(3)分散液」を得た。得られたアクリル樹脂含有ポリエステル樹脂粒子の動的光散乱粒度分布測定装置「ELS−800」(大塚電子工業社製)で測定した平均粒径は120nmであった。
〔モノマー混合液3〕
スチレン 1.0部
メタクリル酸メチル 0.6部
メタクリル酸 0.08部
n−オクチルメルカプタン 0.02部
2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル) 0.02部
上記アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子の調製と同様の手法で「アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子(4)〜(10)分散液」を作製した。
表2に、アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子の調製に用いた樹脂粒子、樹脂粒子の調製、重合平均分子量、Tg、Tm、体積平均粒径を示す。
Figure 2005345862
(ワックス粒子(1)分散液の調製)
蒸留水680部、カルナバワックス(セラリカ野田社製)180部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム「ネオゲンSC」(第一工業製薬製)17部を混合し、高圧せん断をかけて乳化分散させ「ワックス粒子(1)分散液」を得た。ワックス粒子の粒径を動的光散乱粒度分布測定装置、「ELS−800」(大塚電子工業社製)を用いて測定した所、平均粒径は110nmであった。
(ワックス粒子(2)分散液の調製)
蒸留水680部、ペンタエリスリトールエステル「ユニスターH476」(日本油脂社製)180部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム「ネオゲンSC」(第一工業製薬製)17部を混合し、高圧せん断をかけて乳化分散させ「ワックス粒子(2)分散液」を得た。ワックス粒子の粒径を動的光散乱粒度分布測定装置「ELS−800」(大塚電子工業社製)を用いて測定した所、平均粒径は130nmであった。
(着色剤粒子(1)分散液の調製)
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム「ネオゲンSC」(第一工業製薬製)10部を蒸留水180部に溶解させ、これに着色剤粒子としてカーボンブラック「リーガル330R」(キャボット社製)25部を加えて分散させ、「着色剤粒子(1)分散液」を得た。分散させたカーボンブラックの粒径を動的光散乱粒度分布測定装置「ELS−800」(大塚電子工業社製)を用いて測定した所、平均粒径は106nmであった。
(着色剤粒子(2)分散液の調製)
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム「ネオゲンSC」(第一工業製薬製)10部を蒸留水180部に溶解させ、これに着色剤粒子としてシアン顔料「銅フタロシアニンB15:3」(大日精化社製)25部を加えて分散させ、「着色剤粒子(2)分散液」を得た。分散させたカーボンブラックの粒径を動的光散乱粒度分布測定装置「ELS−800」(大塚電子工業社製)を用いて測定した所、平均粒径は110nmであった。
(重合体一次粒子(1)分散液の調製)
攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、蒸留水450部、ドデシル硫酸ナトリウム0.56部を仕込み、窒素気流下で攪拌しながら80℃に昇温した後、これに1質量%過硫酸カリウム水溶液120部を添加した。次に、下記組成の「モノマー混合液A」を1.5時間かけて添加した後、更に2時間保持し重合を完結させた。重合反応終了後、内容物を室温まで冷却し、乳白色の「重合体一次粒子(1)分散液」を得た。重合体の重量平均分子量は11,000、Tgは34℃、Tmは82℃、動的光散乱粒度分布測定装置「ELS−800」(大塚電子工業社製)で測定した平均粒径は120nmであった。
〔モノマー混合液A〕
スチレン 99部
アクリル酸ブチル 52部
メタクリル酸 14部
n−オクチルメルカプタン 6部
(重合体一次粒子(2)分散液の調製)
攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、蒸留水450部、ドデシル硫酸
ナトリウム0.56部を仕込み、窒素気流下で攪拌しながら80℃に昇温した後、これに1質量%過硫酸カリウム水溶液120部を添加した。次に、下記組成の「モノマー混合液B」を1.5時間かけて添加した後、更に2時間保持し重合を完結させた。重合反応終了後、内容物を室温まで冷却し、乳白色の「重合体一次粒子(2)分散液」を得た。重合体の重量平均分子量は9,800、Tgは30℃、Tmは78℃、動的光散乱粒度分布測定装置「ELS−800」(大塚電子工業社製)で測定した平均粒径は110nmであった。
〔モノマー混合液B〕
スチレン 95部
アクリル酸ブチル 58部
メタクリル酸 12部
n−オクチルメルカプタン 8部
〈トナー粒子1の製造〉
攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、「アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子(1)分散液」240部、「ワックス粒子(1)分散液」13.6部、「着色剤粒子(1)分散液」24部、アニオン性界面活性剤「ネオゲンSC」(第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、攪拌しながら2mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。撹拌しながら50℃に昇温し、次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、攪拌しながら60℃に昇温して0.5時間保持した後、80℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中のトナーの平均粒径は4.8μmであった。次に20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させる事によって体積平均粒径4.8μmの「トナー粒子1」を得た。
〈トナー粒子2の製造〉
トナー粒子1の製造において、「アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子(1)分散液」を用いる代わりに、「アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子(2)分散液」を用いて同様の操作により、体積平均粒径4.8μmの「トナー粒子2」を得た。
〈トナー粒子3の製造〉
攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、「アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子(3)分散液」240部、「ワックス粒子(1)分散液」13.6部、「着色剤粒子(1)分散液」24部、アニオン性界面活性剤「ネオゲンSC」(第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、攪拌しながら2mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。撹拌しながら50℃に昇温し、次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、攪拌しながら60℃に昇温して0.5時間保持した後、70℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中のトナーの平均粒径は4.5μmであった。次に温度を50℃に冷却した後、「ポリエステル樹脂粒子(3)分散液」30部を添加し、80℃まで昇温して0.5時間保持した後、20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させる事によって体積平均粒径4.8μmの「トナー粒子3」を得た。
〈トナー粒子4の製造〉
攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、「重合体一次粒子(1)分散液」240部、「ワックス粒子(2)分散液」13.6部、「着色剤粒子(2)分散液」24部、アニオン性界面活性剤「ネオゲンSC」(第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、攪拌しながら2mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、攪拌しながら70℃に昇温して0.5時間保持した後、75℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中の「粒子」の平均粒径は4.3μmであった。次に、系内の温度を60℃まで冷却した後、「アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子(4)分散液」40部を添加し、80℃まで昇温して0.5時間保持した後、20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させることによって体積平均粒径4.7μmの「トナー粒子4」を得た。
〈トナー粒子5の製造〉
攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、「重合体一次粒子(2)分散液」240部、「ワックス粒子(2)分散液」13.6部、「着色剤粒子(2)分散液」24部、アニオン性界面活性剤「ネオゲンSC」(第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、攪拌しながら2mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、攪拌しながら70℃に昇温して0.5時間保持した後、75℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中の粒子の平均粒径は4.3μmであった。次に、系内の温度を60℃まで冷却した後、「アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子(5)分散液」40部を添加し、80℃まで昇温して0.5時間保持した後、20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させることによって体積平均粒径4.6μmの「トナー粒子5」を得た。
〈トナー粒子6の製造〉
攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、「重合体一次粒子(2)分散液」160部、「アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子(6)分散液」80部、「ワックス粒子(2)分散液」13.6部、「着色剤粒子(2)分散液」24部、アニオン性界面活性剤「ネオゲンSC」(第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、攪拌しながら2mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、攪拌しながら60℃に昇温して0.5時間保持した後、80℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中の粒子の平均粒径は4.9μmであった。次に20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させる事によって体積平均粒径4.9μmの「トナー粒子6」を得た。
〈トナー粒子7の製造〉
攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、「重合体一次粒子(2)分散液」
160部、「ポリエステル樹脂粒子(3)分散液」80部、「ワックス粒子(2)分散液」13.6部、「着色剤粒子(2)分散液」24部、アニオン性界面活性剤「ネオゲンSC」(第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、攪拌しながら2mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。撹拌しながら50℃に昇温し、次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、攪拌しながら60℃に昇温して0.5時間保持した後、70℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中の「粒子」の平均粒径は4.6μmであった。次に温度を50℃に冷却した後、「アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子(7)分散液」30部を添加し、80℃まで昇温して0.5時間保持した後、20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させることによって体積平均粒径4.8μmの「トナー粒子7」を得た。
〈トナー粒子8の製造〉
「TKホモミキサー」(特殊機化工業社製)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び原料・助剤仕込み装置を備えた反応フラスコに、イオン交換水325部とリン酸ソーダ41部をイオン交換水250部に溶解させた溶液を仕込み、12000rpmの攪拌速度で攪拌しながら、内温を80℃に昇温させた。この溶液に、塩化カルシウム3.9部をイオン交換水31部に溶解させた溶液を徐々に添加し、微小な難水溶性分散剤リン酸カルシウムを含む水系連続相を調製した。
次に、スチレン83部、n−ブチルアクリレート17部、ジビニルベンゼン0.1部、2−メルカプトエチルオクタン酸エステル3部、カーボンブラック5部、パラフィンワックス(NHP0190:日本精蝋社製)5部、Cr系染料「TRH」(保土ヶ谷化学社製)2部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート6部、からなる単量体混合液を均一に混合した。
次いで、前記水系連続相中に上記単量体混合液と「アクリル樹脂カプセル化ポリエステル樹脂粒子(10)分散液」10部を投入し、窒素気流下、80℃で「TKホモミキサー」(特殊機化工業社製)で10000rpmで10分間攪拌し、造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しながら、80℃で5時間反応させ、無水炭酸ナトリウム4部を系内に添加した後、更に2時間反応を継続した。反応終了後、30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを2.0に調整し、攪拌を停止した。生成した懸濁重合粒子をろ過し、イオン交換水中に分散させ、溶液のpHが1.6になるまで1mol/L希塩酸を添加し、リン酸カルシウムを溶解させた。その後、イオン交換水で繰り返し洗浄し、ろ過した。その後、40℃の温風で乾燥することにより体積平均粒径5.1μmの「トナー粒子8」を得た。
〈トナー粒子9の製造〉
攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、「重合体一次粒子(1)分散液」288部、「ワックス粒子(1)分散液」13.6部、「着色剤粒子(1)分散液」24部、及び蒸留水240部とを仕込み、攪拌しながら2mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、攪拌しながら70℃に昇温して1.5時間保持した。この時の混合分散液の平均粒径は4.8μmであった。次に、20質量%塩化ナトリウム水溶液120部を添加してから75℃に昇温し、1時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させることによって体積平均粒径4.8μmの「トナー粒子9」得た。
〈トナー粒子10の製造〉
攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、「重合体一次粒子(1)分散液」240部、「ワックス粒子(1)分散液」13.6部、「着色剤粒子(1)分散液」24部、アニオン性界面活性剤「ネオゲンSC」(第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、攪拌しながら2mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、攪拌しながら70℃に昇温して0.5時間保持した後、75℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中の粒子の平均粒径は4.5μmであった。次に、系内の温度を70℃まで冷却した後、「重合体一次粒子(2)分散液」30部を添加し、80℃まで昇温して0.5時間保持した後、20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させることによって体積平均粒径4.8μmの「トナー粒子10」を得た。
〈トナー粒子11の製造〉
「ポリエステル樹脂(1)」100部に対してシアン着色剤「C.I.ピグメントブルー15−3」が7部となるようにして、上記のポリエステル系樹脂と顔料マスターバッチとポリエステルワックス「WE−5」(日本油脂社製)1部を、ヘンシェルミキサーにより周速40m/secで180秒間かけて充分に混合した。
そして、この混合物を二軸押し出し混練機「PCM−30」(池貝鉄工社製)により溶融混練し、この混練物をプレスローラで2mmの厚さに圧延し、冷却ベルトにより冷却した後、これをフェザーミルにより粗粉砕した。その後、これを機械式粉砕機「KTM」(川崎重工業社製)により粉砕し、さらにジェット粉砕機「IDS」(日本ニューマチック工業社製)で微粉砕した後、ロータ型分級機「ティープレックス型分級機100ATP」(ホソカワミクロン社製)を使用して分級し、体積平均粒径5.2μmの「トナー粒子11」を得た。
表3に、トナー粒子の製造に用いた各材料を示す。
Figure 2005345862
(トナー粒子の外添剤処理)
上記で製造した「トナー粒子1〜11」の各々100部に対して、疎水性シリカ「H−2000」(クラリアント社製)0.5部、酸化チタン「STT30A」(チタン工業社製)1.0部及びチタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工社製)を用い、周速40m/sec、60秒間混合した後、目開き90μmの篩でふるい、「トナー1〜11」を調製した。尚、「トナー1〜8」を「実施例1〜8」、「トナー9〜11」を「比較例1〜3」とする。
(現像剤の調製)
上記で得られたトナーを2成分系現像剤として評価に供するため、バインダ型キャリアを製造した。
バインダ型キャリアとしては、ポリエステル系樹脂「NE−1110」(花王社製)100質量部、磁性粒子「マグネタイトEPT−1000」(戸田工業社製)700質量部及びカーボンブラック「モーガルL」(キャボット社製)2質量部を「ヘンシェルミキサー」で十分混合し、二軸押出混練機でシリンダ部180℃、シリンダヘッド部170℃に設定し、溶融混練した。この混練物を冷却し、その後、ハンマーミルで粗粉砕し、ジェット粉砕機で微粉砕、分級して、体積平均粒径40μmの「バインダ型キャリア」を作製した。
2成分系現像剤は、上記で作製した「トナー1〜11」6質量部と「バインダ型キャリア」100質量部を「ヘンシェルミキサー」で混合して調製した。それらを「現像剤1〜11」とする。
(トナー特性評価)
トナー特性評価は、下記項目について下記方法で行った。
〈帯電量〉
上記で調製した「現像剤1〜11」30gを順次容量50mlのポリエチレン瓶に入れ、1200rpmで90分間回転して攪拌した。その後、トナーの帯電量を前記のブローオフ法により求めた。
◎:帯電量が−42〜−55で特に好ましい範囲内
○:帯電量が−40〜42未満で好ましい範囲内
×:帯電量が−40未満で問題。
〈画質〉
画質は、市販のデジタル複写機「DIALTA Di350」(コニカミノルタ社製)を用い、初期と10万枚連続プリント後の画質の状態について評価した。
◎:初期と10万枚プリント後の画質共に非常にきれい
○:初期と10万枚プリント後の画質共に良好
△:10万枚プリント後の画像に部分的にガサツキやノイズが見られた
×:10万枚プリント後の画像に全体的にガサツキやノイズが発生した
××:初期と10万枚プリント後の画像共に画像品位が劣る。
〈耐熱保管性〉
耐熱保管性は、トナー10gをガラス容器に入れ、50℃の高温下で24時間放置した後、トナーの凝集状態を目視観察して評価した。
◎:凝集物は全く見られなかった
○:凝集物は10個未満存在した
×:凝集物は10個以上存在した。
〈低温定着性〉
低温定着性は、耐剥離性及び耐オフセット性の評価結果から総合的に評価した。
◎:全ての項目の結果が「◎」又は「○」であった
○:「◎」又は「○」のほかに「△」が含まれていた
×:少なくとも1つの「×」が含まれていた。
《耐剥離性》
オイルレス定着器を備えたデジタル複写機「DIALTA Di350」(コニカミノルタ社製)に上記「トナー1〜11」と「現像剤1〜11」を順次装填し、定着温度を80〜130℃の範囲で2℃刻みで変化させながら、1.5cm×1.5cmのベタ画像(付着量2.0mg/cm2)を上質紙にプリントし、それぞれのプリント画像を真中から2つに折り曲げてその画像部のトナーが剥離したかどうかを目視にて評価した。
耐剥離性は、画像部のトナーが若干剥離した時の定着温度と全く剥離しない下限の定着温度との間の温度を定着下限温度として評価した。
◎:定着下限温度が105℃未満であった
○:定着下限温度が105℃以上、110℃未満であった
△:定着下限温度が110℃以上、115℃未満であった
×:定着下限温度が115℃以上であった。
《耐オフセット性》
オイルレス定着器を備えたデジタル複写機「DIALTA Di350」(コニカミノルタ社製)に上記「トナー1〜11」と「現像剤1〜11」を順次装填し、定着速度を1/2にし、定着温度を90〜150℃の範囲において5℃刻みで変化させながらハーフトーン画像を上質紙にプリントした。
耐オフセット性は、オフセットの発生状態を目視で観察し、高温オフセットが発生する温度(オフセット温度)で評価した。
◎:オフセット温度が140℃以上であった
○:オフセット温度が130℃以上、140℃未満であった
△:オフセット温度が120℃以上、130℃未満であった
×:オフセット温度が120℃未満であった。
〈機械的強度〉
オイルレス定着器を備えたデジタル複写機「DIALTA Di350」(コニカミノルタ社製)に上記「トナー1〜11」と「現像剤1〜11」を順次装填し、上質紙を用いて10万枚のプリントを行った。
機械的強度は、10万枚プリント後の感光体表面に圧潰又は摩滅したトナーが薄層状に付着した状態を評価した。
◎:感光体表面にトナーの付着は全く視認できなかった
○:感光体表面にトナーの付着はわずかに認められるがプリント画像上では視認できなかった
×:感光体表面にトナーの付着が視認でき、プリント画像上でも視認できた。
表4にトナーの物性(D50、平均円形度)、評価結果(帯電量、画質、耐熱保管性、定着性、機械的強度)を示す。
Figure 2005345862
表4から明らかなように、本発明の「トナー1〜8」は比較例「トナー9〜11」と比較し、平均円形度が好ましい範囲に有り、帯電量、画質、耐熱保管性、低温定着性、機械的強度のいずれも優れていることが判る。
本発明で用いられる画像形成装置の一例を示す断面図である。
符号の説明
50 感光体ドラム(感光体)
51 帯電前露光部
52 帯電器
53 像露光器
54 現像器
57 給紙ローラー
58 転写電極
59 分離電極
60 定着装置
70 プロセスカートリッジ
P 記録紙

Claims (10)

  1. 水系媒体中に微分散しているポリエステル系樹脂粒子からなるコア粒子の表面及び内部でエチレン性不飽和結合を有する単量体を重合させることにより得られるカプセル化粒子において、該単量体を重合させる時に水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用することを特徴とするカプセル化粒子。
  2. ポリエステル系樹脂とエチレン性不飽和結合を有する単量体の重合により得られる樹脂の質量比が、100:3〜100:100であることを特徴とする請求項1に記載のカプセル化粒子。
  3. 水系媒体中に微分散しているポリエステル系樹脂粒子からなるコア粒子の表面及び内部でエチレン性不飽和結合を有する単量体を重合させることにより得られるカプセル化粒子の製造方法において、該単量体を重合させる工程で水溶性重合開始剤と油溶性重合開始剤を同時に使用することを特徴とするカプセル化粒子の製造方法。
  4. ポリエステル系樹脂とエチレン性不飽和結合を有する単量体の重合により得られる樹脂の質量比が、100:3〜100:100であることを特徴とする請求項3に記載のカプセル化粒子の製造方法。
  5. 少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させた後、熱融着させて得られる静電荷像現像用トナーにおいて、樹脂粒子が請求項1又は2に記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  6. 少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させて母粒子の分散液を形成した後、さらに微粒子の分散液に樹脂粒子を添加し、樹脂粒子を母粒子に凝集させ外層を形成し、その後熱融着させて得られる静電荷像現像用トナーにおいて、母粒子及び/又は外層を形成する樹脂粒子が請求項1又は2に記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  7. 水中に、少なくとも重合性単量体と着色剤を懸濁させたのち重合させて母粒子を形成した後、樹脂粒子をこれに添加して母粒子に凝集させ外層を形成し、その後熱融着させて得られる静電荷像現像用静電荷像現像用トナーにおいて、外層を形成するための樹脂粒子が請求項1又は2記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  8. 少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させる工程、熱融着させる工程を経て作製する静電荷像現像用トナーの製造方法において、樹脂粒子が請求項1又は2記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
  9. 少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させて母粒子の分散液を形成する工程、該微粒子の分散液に樹脂粒子を添加し、樹脂粒子を母粒子に凝集させ外層を形成する工程、その後熱融着させる工程を経て作製する静電荷像現像用トナーの製造方法において、母粒子及び/又は外層を形成する樹脂粒子が請求項1又は2に記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
  10. 水中に、少なくとも重合性単量体と着色剤を懸濁させたのち重合させて母粒子を形成する工程、樹脂粒子をこれに添加して母粒子に凝集させ外層を形成する工程、その後熱融着させる工程を経て得られる静電荷像現像用トナーの製造方法において、外層を形成する樹脂粒子が請求項1又は2記載のカプセル化粒子を用いて作製されることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
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