JP2006227379A - トナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乳化重合法において凝集が均一に行われ、均一な組成のトナーを製造することを可能とするトナーの製造方法を提供すること。
【解決手段】乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液、及び顔料粒子を含む分散液を合わせて、樹脂粒子及び顔料粒子を含む混合分散液を調製する工程、前記混合分散液のｐＨを調製し、前記樹脂粒子及び顔料粒子を凝集させる工程、及び前記凝集した粒子を分離し、乾燥する工程を具備し、前記顔料粒子は、前記樹脂粒子を構成する樹脂と同一又は同種の樹脂で被覆されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トナーの製造方法に係り、特に、乳化重合法によるトナーの製造方法に関する。

近年、電子写真技術を用いた複写機やプリンターが急速に普及しており、最近では特に高精細画像を形成する技術が求められるようになっている。複写機やプリンターにおいて高精細画像を得るためには、使用されるトナーが、小粒径であること、粒径や帯電性が均一であることが要求される。

トナーの製造法としては、樹脂に、ワックス、着色剤等を混合して、混練し、次いで粉砕し、分級することによりトナーを製造する粉砕法、重合性単量体に、ワックス、着色剤等を混合し、次いで懸濁重合することによりトナーを製造する懸濁重合法、及び乳化重合により得られた樹脂分散液に、ワックス分散液、着色剤分散液を加えて混合し、次いでこれらを凝集させることによりトナーを製造する乳化重合法がある。

これらのトナー製造法のうち、粉砕法は、小粒径で粒度分布の狭いトナーを得ることが困難であるという問題があるため、高精細画像を得るためには、重合法のほうが優れている。

重合法の中でも乳化重合法は、上述したように、乳化重合により得られた樹脂分散液に、ワックス分散液、着色剤分散液を加えて混合し、次いでこれらを凝集させることによりトナーを製造する方法であるが、通常、各分散液には分散性を良好にするために界面活性剤が加えられ、また各分散液の混合液に対しては、凝集を効果的に行うために、リン酸カルシウムのようなｐＨ調整剤が加えられている。

樹脂、ワックス、着色剤が凝集した混合液を、次いで、加熱融合した後、界面活性剤及びｐＨ調整剤を除去するために水洗し、乾燥することにより、トナーを得ることができる。

このようなトナーの製造プロセスにおいて、樹脂、ワックス、及び着色剤の凝集が均一に行われず、均一な組成のトナーを得ることが出来ないという問題がある。このように凝集が均一に行われないのは、樹脂、ワックス、及び着色剤の材質が異なるのと、粒径が異なるため、凝集速度に差が生じるためと考えられる。

本発明は、以上のような事情の下になされ、乳化重合法において凝集が均一に行われ、均一な組成のトナーを製造することを可能とするトナーの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液、及び顔料粒子を含む分散液を合わせて、樹脂粒子及び顔料粒子を含む混合分散液を調製する工程、前記混合分散液のｐＨを調製し、前記樹脂粒子及び顔料粒子を凝集させる工程、及び前記凝集した粒子を分離し、乾燥する工程を具備し、前記顔料粒子は、前記樹脂粒子を構成する樹脂と同一又は同種の樹脂で被覆されていることを特徴とするトナーの製造方法を提供する。

以上のように構成される本発明の一態様に係るトナーの製造方法によると、顔料粒子が、樹脂粒子を構成する樹脂と同一又は同種の樹脂で被覆されているため、分散液のｐＨの調整により、樹脂粒子及び顔料粒子の均一な凝集が可能である。また、樹脂の被覆により顔料粒子と樹脂粒子の粒径が均一に近づくため、樹脂粒子及び顔料粒子の均一な凝集が可能である。その結果、粒度分布がシャープで、良好な画質を得ることを可能とするトナーが製造される。

本発明の一態様に係るトナーの製造方法において、混合分散液は、ワックス粒子を更に含み、混合分散液を調製する工程は、乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液及び顔料粒子を含む分散液に更にワックス粒子を含む分散液を合わせることにより行われ、ワックス粒子は、樹脂粒子を構成する樹脂と同一又は同種の樹脂で被覆されている構成とすることが出来る。このように、ワックス粒子を含む場合にも、ワックス粒子を、樹脂粒子を構成する樹脂と同一又は同種の樹脂で被覆することにより、樹脂粒子及び顔料粒子の均一な凝集が可能であり、その結果、粒度分布がシャープで、良好な画質を得ることを可能とするトナーが製造される。

本発明の他の態様は、乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液、及び顔料粒子を含む分散液を合わせて、樹脂粒子及び顔料粒子を含む混合分散液を調製する工程、前記混合分散液のｐＨを調製し、前記樹脂粒子及び顔料粒子を凝集させる工程、及び前記凝集した粒子を分離し、乾燥する工程を具備し、前記顔料粒子は樹脂で被覆され、その平均粒径は、前記樹脂粒子の平均粒径の±３０％以内にあることを特徴とするトナーの製造方法を提供する。

以上のように構成される本発明の他の態様に係るトナーの製造方法によると、顔料粒子が樹脂で被覆されて、その平均粒径が、樹脂粒子の平均粒径の±３０％以内にあって、顔料粒子と樹脂粒子の粒径が均一に近づくため、分散液のｐＨの調整により、樹脂粒子及び顔料粒子の均一な凝集が可能である。その結果、粒度分布がシャープで、良好な画質を得ることが出来る。また、顔料粒子が樹脂で被覆されているため、樹脂粒子との均一な凝集が可能であり、その結果、粒度分布がシャープで、良好な画質を得ることを得ることを可能とするトナーが製造される。

本発明の他の態様に係るトナーの製造方法において、混合分散液は、ワックス粒子を更に含み、混合分散液を調製する工程は、乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液及び顔料粒子を含む分散液に更にワックス粒子を含む分散液を合わせることにより行われ、ワックス粒子は樹脂で被覆され、その平均粒径は、樹脂粒子の平均粒径の±３０％以内にある構成とすることが出来る。このように、ワックス粒子を含む場合にも、ワックス粒子を、樹脂で被覆し、その平均粒径を樹脂粒子の平均粒径の±３０％以内とすることにより、樹脂粒子及び顔料粒子の均一な凝集が可能であり、その結果、粒度分布がシャープで、良好な画質を得ることを可能とするトナーが製造される。

この場合、顔料粒子を被覆する樹脂を、樹脂粒子を構成する樹脂と同一又は同種の樹脂とすることにより、樹脂粒子及び顔料粒子の更に均一な凝集が可能であり、その結果、粒度分布がシャープで、良好な画質を得ることを可能とするトナーが製造される。

本発明によると、樹脂粒子及び顔料粒子の均一な凝集を可能とし、その結果、粒度分布がシャープで、かぶり等の発生もなく、転写効率が高く、良好な高精細画像の得られるトナーを提供できる。

以下、図面を参照して、発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に使用されるトナーの製造工程の概略を示すブロック図であり、以下、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。

まず、乳化重合法により得られた樹脂分散液１と、ワックス分散液２と、着色剤分散液３とを混合し、混合分散液４とする。樹脂分散液１は、例えば、粒径０．１μｍ〜２μｍの結着樹脂粒子を１０〜７０質量％含む水分散液であり、ワックス分散液２は、例えば、粒径０．１〜２．５μｍの、樹脂で被覆されたワックス粒子を１０〜７０質量％含む水分散液であり、着色剤分散液３は、例えば、粒径０．１〜２．５μｍの、樹脂で被覆された着色剤粒子を１０〜７０質量％含む水分散液である。

なお、各分散液には、分散性を良好にするために、通常、０．１〜５．０質量％程度の界面活性剤が添加されている。界面活性剤としては、例えば、ノニオン性界面活性剤例えばポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、メタロース、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリオキシエチレンセチルエーテル、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オクチルエーテル、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オレイルエーテル、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ステアリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ジアルキルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、アニオン性界面活性剤例えばドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルナフタレン硫酸ナトリウム、ジアルキルベンゼンアルキル硫酸塩およびスルホン酸塩、アビエチン酸、カチオン性界面活性剤例えばジアルキルベンゼンアルキルアンモニウムクロリド、ラウリルチルメチルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルメチルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルメチルアンモニウムブロミド、ベンザルコニウムクロリド、セチルピリジニウムクロリド、Ｃ_１２、Ｃ_１５、Ｃ_１７トリメチルアンモニウムブロミド、四級化ポリオキシエチルアルキルアミンのハライド塩、ドデシルベンジルトリエチルアンモニウムクロリドを用いることができる。

結着樹脂としては、公知のものを含む広い範囲から選択することができる。具体的には、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、およびスチレン−ブタジエン共重合体などのスチレン系樹脂をはじめ、飽和ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、クマロン樹脂、キシレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示でき、これらの樹脂を二種類以上組み合わせて用いてもよい。なお、これらの樹脂のうち、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、オレフィン系樹脂が好ましい。

最終トナー中の結着樹脂の配合量は、通常７５〜９７質量％、好ましくは８０〜９０質量％である。

着色剤に用いる顔料または染料としては、カーボンブラック、鉄黒、グラファイト、ニグロシン、アゾ染料の金属錯体、アントラキノン系染料、フタロシアニンブルー、デュポンオイルレッド、アニリンブルー、ベンジンイエロー、ハンザイエロー、ローズベンガル、ローダミンレーキ、アリザリンレーキ、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド２２、３１，４８−１、４８−３、５３−１、５７−１、６０、１２２、２６９、１５０、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１２、１３、１４、１７、７４、８１、９７、１５４、１５５、１７４、１８０、１８５、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５、１５−３、１５−４、１５−６、６０やこれら等の混合物を使用することができる。

最終トナー中の着色剤の配合量は、通常１〜１０質量％、好ましくは２〜８質量％である。

ワックスとしては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、パラフィン等の極性の低いもの或いはカルナバワックス、エステル系等の極性の高いものを挙げることが出来る。また、エマルジョンタイプのカルボキシル基変性ポリオレフィンとして、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１等のオレフィン単位を骨格としてカルボキシル基を有するように変性され、かつアンモニアまたはアミンでカルボキシル基の少なくとも一部が中和されたポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等を使用することも可能である。

最終トナー中のワックスの配合量は、通常１〜１０質量％、好ましくは２〜５質量％である。

混合分散液４における、樹脂で被覆されたワックス粒子及び樹脂で被覆された着色剤粒子の粒径は、結着樹脂粒子の平均粒径の±３０％以内、好ましくは±２０％以内であることが望ましい。樹脂で被覆されたワックス粒子及び樹脂で被覆された着色剤粒子の粒径が結着樹脂粒子の平均粒径の±３０％の範囲外である場合には、凝集を均一に行うことが困難となる。

着色剤及びワックスの表面を被覆する樹脂は、結着樹脂として上で挙げた樹脂を用いることが出来る。この場合、樹脂粒子と同一又は同種の樹脂を用いることが望ましいが、樹脂で被覆された着色剤及びワックスの平均粒径が樹脂粒子の平均粒径の±３０％以内である場合には、異なる樹脂を用いても、同様の凝集均一化効果を得ることが出来る。

着色剤及びワックスの樹脂被覆の方法は、希薄な樹脂溶液を用いたスプレードライ法、樹脂溶液中に着色剤粒子又はワックス粒子を分散させ、攪拌した後に取り出す方法を用いることが出来る。

樹脂の被覆量は、着色剤粒子及びワックス粒子の粒径、被覆後の目的とする粒径に依存するが、通常は、トナー特性に影響を与えないように、着色剤粒子及びワックス粒子の１０質量％以下であるのが望ましい。

混合分散液４中には、必要に応じて公知の帯電制御剤を添加してもよい。帯電制御剤としては、例えば、正帯電性トナーを得るためには、四級アンモニウム塩やそれらの造塩化合物などが、負帯電トナーを得るためにはサリチル酸あるいはアルキルサリチル酸の金属錯体や金属錯塩、硼素含有カリウム塩化合物などが好ましい。

以上のような混合分散液４に、ｐＨ調整剤５を添加すると、凝集工程６において、混合分散液４中の結着樹脂粒子、樹脂被覆されたワックス粒子、及び樹脂被覆された着色剤粒子は、凝集する。なお、ｐＨ調整剤としては、例えば、例えばリン酸カルシウム、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等を用いることが出来る。

凝集工程６においては、ワックス粒子及び着色剤粒子が樹脂被覆されているので、樹脂同士の良好な凝集性により、また結着樹脂粒子、ワックス粒子及び着色剤粒子の粒径が均一となるため、凝集が均一に行われ、均一な粒度の凝集粒子を得ることが出来る。

次に、成長・加熱融合工程７において、各粒子が凝集した混合分散液を６０〜１２０℃に加熱することにより、凝集した結着樹脂、ワックス及び着色剤は融合し、成長し、その結果、分散液中にトナー粒子が形成される。

このようにトナー粒子が形成された分散液は、洗浄工程８において、界面活性剤を除去するために洗浄水により洗浄され、その後、乾燥工程９において乾燥され、乳化重合トナー１０が得られる。

得られた乳化重合トナー１０は、シャープな粒度分布を有し、高い転写効率を示すものである。

以下、本発明の実施例を示し、本発明についてより具体的に説明する。

実施例
図１に示すプロセスに従って、トナーを製造した。即ち、まず、水中に粒径０．３８μｍのスチレンアクリル樹脂粒子が分散した２０％樹脂分散液の１００質量部、水中に粒径０．４３μｍの樹脂コーティングしたカルナバワックス粒子が分散した２０％ワックス分散液の３０質量部、及び水中に粒径０．４１μｍの樹脂コーティングしたフタロシアニン系顔料が分散した２０％顔料分散液の２０質量部を混合した。

なお、樹脂コーテイングしたカルナバワックスは、粒径０．１μｍのカルナバワックス粒子に、スプレードライ法によりスチレンアクリル樹脂をコーティングすることにより形成し、また、樹脂コーティングしたフタロシアニン系顔料は、粒径０．２μｍのフタロシアニン系顔料粒子に、スプレードライ法によりスチレンアクリル樹脂をコーティングすることにより形成した。

この混合分散液に、ｐＨ調整剤として、例えばリン酸カルシウムを添加し、樹脂粒子、ワックス粒子、及び顔料粒子を凝集させた。

次いで、混合分散液を８０℃に加熱して、凝集した粒子を融合させ、成長させた。

その後、水洗し、更に乾燥工程を経て、粒径６．５μｍのトナーを製造した。このトナーは、ＣＶ値が１４と非常にシャープな粒度分布を有していた。なお、ＣＶ値とは、標準偏差／粒径（体積分布のメジアン径）により表わされる、粒度分布の広さを示す。

このトナーを用いて、複写機による画像形成を行ったところ、転写効率が９８．８％と優れており、優れた画質の画像を得ることが出来た。

比較例
粒径０．１μｍの樹脂コーティングしないカルナバワックス粒子及び粒径０．２μｍの樹脂コーティングしないフタロシアニン系顔料を用いたことを除いて、実施例と同様にして、粒径６．５μｍのトナーを製造した。

このトナーを用いて、複写機による画像形成を行ったところ、転写効率は８２％と低く、画質も劣っていた。これは、混合分散液中の樹脂粒子、ワックス粒子、及び顔料粒子樹脂の凝集が不均一に行われたため、粒度分布が広く、転写効率が低下したためと考えられる。

本発明の一実施形態に係るトナーの製造方法を説明するためのブロック図。

符号の説明

１・・・樹脂分散液、２・・・ワックス分散液、３・・・顔料分散液、４・・・混合分散液、５・・ｐＨ調整剤、６…凝集工程、７・・・成長・加熱融合工程、８・・・洗浄工程、９・・・乾燥工程、１０・・・トナー。

Claims (5)

1. 乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液、及び顔料粒子を含む分散液を合わせて、樹脂粒子及び顔料粒子を含む混合分散液を調製する工程、
   前記混合分散液のｐＨを調製し、前記樹脂粒子及び顔料粒子を凝集させる工程、及び
   前記凝集した粒子を分離し、乾燥する工程
   を具備し、
   前記顔料粒子は、前記樹脂粒子を構成する樹脂と同一又は同種の樹脂で被覆されていることを特徴とするトナーの製造方法。
2. 前記混合分散液は、ワックス粒子を更に含み、前記混合分散液を調製する工程は、前記乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液及び前記顔料粒子を含む分散液に更にワックス粒子を含む分散液を合わせることにより行われ、前記ワックス粒子は、前記樹脂粒子を構成する樹脂と同一又は同種の樹脂で被覆されてい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。
3. 乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液、及び顔料粒子を含む分散液を合わせて、樹脂粒子及び顔料粒子を含む混合分散液を調製する工程、
   前記混合分散液のｐＨを調製し、前記樹脂粒子及び顔料粒子を凝集させる工程、及び
   前記凝集した粒子を分離し、乾燥する工程
   を具備し、
   前記顔料粒子は樹脂で被覆され、その平均粒径は、前記樹脂粒子の平均粒径の±３０％以内にあることを特徴とするトナーの製造方法。
4. 前記混合分散液は、ワックス粒子を更に含み、前記混合分散液を調製する工程は、前記乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液及び前記顔料粒子を含む分散液に更にワックス粒子を含む分散液を合わせることにより行われ、前記ワックス粒子は樹脂で被覆され、その平均粒径は、前記樹脂粒子の平均粒径の±３０％以内に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。
5. 前記顔料粒子を被覆する樹脂は、前記樹脂粒子を構成する樹脂と同一又は同種の樹脂であることを特徴とする請求項３叉は４に記載のトナーの製造方法。

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