JP2006301218A - トナー粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 少なくとも結着樹脂、着色剤、ワックスを含むトナー組成物を有機溶媒中に溶解または分散させて調整された混合溶液を、水系媒体中にて懸濁造粒し、該有機溶媒を除去するトナー粒子の製造方法において、上記トナー組成物にアミド基を有する化合物及び亜鉛フタロシアニン化合物を加えることにより、懸濁造粒法において、着色剤の分散性を向上せしめる。
【選択図】 なし
Description
着色剤100質量部に対する亜鉛フタロシアニン化合物の添加量が、0.05〜5.00質量部である。
亜鉛フタロシアニン化合物の粒径が0.1〜100nmである。
着色剤の比表面積が30〜150m2/gで、平均粒径が10〜80nmである。
着色剤がpH値4〜11のカーボンブラックである。
結着樹脂のゲルパーミェーションクロマトグラフィ(GPC)における重量平均分子量(Mw)が5000〜50000であり、かつガラス転移点(Tg)が50〜90℃である。
結着樹脂が、酸価が3〜30で水酸基価が5〜50のポリエステル樹脂である。
アミド基を有する化合物が、下記構造式(2)〜(4)のいずれかで示される(メタ)アクリルアミド重合性単量体を重合体ユニットとして含有する樹脂、ポリアミド樹脂、アミドワックスのいずれかである。
アミド基を有する化合物のGPCにおけるMwが300〜50000である。
トナー粒子の残有機溶媒濃度500ppm以下である。
トナー粒子のコールターカウンターにおける体積平均粒子径50%値が4〜9μmである。
トナー粒子のコールターカウンターにおける5.04μm以下が50個数%以下である。
トナー粒子の形状係数の変動係数が2〜30%である。
本発明にかかる亜鉛フタロシアニン化合物及び着色剤の粒径は任意の方法で求めることが可能であるが、一例を挙げると、トナー表面を電子顕微鏡にて撮影し、得られた画像から外添剤の粒径を測定し、個数平均粒径を求める。尚、測定数は20個以上とし、外添剤の判断は、電子線励起X線元素分析により、定性分析する。
本発明にかかる着色剤のBET比表面積は、脱ガス装置バキュプレップ061(マイクロメソティック社製)及びBET測定装置ジェミニ2375(マイクロメソティック社製)を用いて行う。
本発明にかかる着色剤のpH値は以下のように求められる。尚、基本操作は、JIS−8802(pH測定方法)に準ずる。
本発明にかかる結着樹脂のGPCにおける重量平均分子量(Mw)は以下のように求められる。
本発明にかかる結着樹脂のガラス転移点(Tg)は以下のように求められる。
本発明にかかる結着樹脂の酸価は以下のように求められる。尚、基本操作は、JIS−K0070に準ずる。酸価は試料1g中に含有されている遊離脂肪酸、樹脂酸などを中和するのに要する水酸化カリウムのmg数をいう。
(a)溶剤:エチルエーテル−エチルアルコール混液(1+1または2+1)またはベンゼン−エチルアルコール混液(1+1または2+1)を使用直前にフェノールフタレインを指示薬としてN/10水酸化カリウムエチルアルコール溶液で中和しておく。
(b)フェノールフタレイン溶液:フェノールフタレイン1gをエチルアルコール(95v/v%)100mlに溶かす。
(c)N/10水酸化カリウム−エチルアルコール溶液:水酸化カリウム7.0gをできるだけ少量の水に溶かしエチルアルコール(95v/v%)を加えて1リットルとし、2〜3日放置後ろ過する。標定はJIS K 8006(試薬の含量試験中滴定に関する基本事項)に準じて行う。
試料1〜20gを正しくはかりとり、これに溶剤100ml及び指示薬としてフェノールフタレイン溶液数滴を加え、試料が完全に溶けるまで十分に振る。固体試料の場合は水浴上で加温して溶かす。冷却後これをN/10水酸化カリウムエチルアルコール溶液で滴定し、指示薬の微紅色が30秒間続いたときを中和の終点とする。
次の式によって酸価を算出する。
A:酸価
B:N/10水酸化カリウムエチルアルコール溶液の使用量(ml)
f:N/10水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクター
S:試料(g)
本発明にかかる結着樹脂の水酸基価は以下のように求められる。尚、基本操作は、JIS−K0070に準ずる。水酸基価は、試料1gを規定の方法によってアセチル化するとき水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数をいう。
(a)アセチル化試薬:無水酢酸25gをメスフラスコ100mlに入れ、ピリジンを加えて全量を100mlにし、十分に振りまぜる。(場合によっては、ピリジンを追加しても良い)。アセチル化試薬は、湿気、炭酸ガス及び酸の蒸気に触れないようにし、褐色びんに保存する。
(b)フェノールフタレイン溶液:フェノールフタレイン1gをエチルアルコール(95v/v%)100mlに溶かす。
(c)N/2水酸化カリウム−エチルアルコール溶液:水酸化カリウム35gをできるだけ少量の水に溶かし、エチルアルコール(95v/v%)を加えて1リットルとし、2〜3日間放置後ろ過する。標定はJIS K 8006によって行う。
試料0.5〜2.0gを丸底フラスコに正しくはかりとり、これにアセチル化試薬5mlを正しく加える。フラスコの口に小さな漏斗をかけ、95〜100℃のグリセリン浴中に底部約1cmを浸して加熱する。このときフラスコの首が浴の熱を受けて温度が上がるのを防ぐために、中に丸い穴をあけた厚紙の円盤をフラスコの首の付根にかぶせる。1時間後フラスコを浴から取り出し、放冷後漏斗から水1mlを加えて振り動かして無水酢酸を分解する。さらに分解を完全にするため、再びフラスコをグリセリン浴中で10分間加熱し、放冷後エチルアルコール5mlで漏斗及びフラスコの壁を洗い、フェノールフタレイン溶液を指示薬としてN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液で滴定する。尚、本試験と並行して空試験を行う。場合によっては、指示薬としてKOH−THF溶液にしても構わない。
次の式によって水酸基価を算出する。
A:水酸基価
B:空試験のN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液の使用量(ml)
C:本試験のN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液の使用量(ml)
f:N/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクター
S:試料(g)
D:酸価
本発明によるトナー粒子の残有機溶媒濃度は以下のように求められる。
測定装置:島津GC−15A(キャピラリー付き)
キャリア:N2,2Kg/cm2 50ml/min.
Split 10ml/13s
カラム:ULBON HR−1 50m×0.25mmφ
昇温:50℃ 5min.保持
↓ 10℃/min.
100℃
↓ 20℃/min.
200℃保持
試料量:2μl
標示物質:トルエン
本発明にかかるトナー粒子の形状係数(SF−1)の変動係数は以下のように求められる。
A:100個のトナー粒子の形状係数の標準偏差
B:形状係数の平均値
本発明にかかるトナー粒子の体積平均粒子径50%値、及び、個数粒径5.04μm以下の個数%はコールター法による粒度分布解析にて測定される。測定装置としては、コールターカウンターTA−II或いはコールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いる。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%NaCl水溶液を調製する。例えば、ISOTON−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定方法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として、界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を、0.1〜5ml加え、さらに測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナーの体積及び個数を各チャンネルに測定して、トナーの体積分布と個数分布とを算出する。それから、トナーの個数分布から求めた個数平均粒径(D1)と、トナーの体積分布から求めた重量基準のトナーの重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求める。
Pc=2rcosθ/R (A)
で示される臨界圧力Pc(該分散質相がミクロ多孔体の細孔を通過し得る最小の圧力[kPa])よりも高く設定する必要がある。尚、式(A)中、rは分散質相、連続相間の界面張力(dyne/cm)、θは分散相の連続相への接触角(deg)、Rはミクロ多孔体中の平均細孔半径(μm)を表す。
高速撹拌装置TK−ホモミキサー(特殊機化工業製)を備えた容器に、イオン交換水900質量部とリン酸三カルシウム3質量部を添加し、回転数を10000回転/分に調整し、60℃に加温して分散媒系とした。
・酢酸エチル 80質量部
・飽和ポリエステル樹脂 80質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=58℃、Mw=20000、酸価=8、水酸基価=13)
をTK式ホモミキサーで500回転/分で90分間溶解させた。
・ステアリン酸ステアリルワックス 20質量部
(DSCピーク=63℃)
・カーボンブラック 5質量部
(比表面積=65m2/g、平均粒径=30nm、pH=9.0)
・構造式(1)の亜鉛フタロシアニン化合物 0.015質量部
(平均粒径=2.0nm;前記カーボンブラックに対して0.3質量部)
・アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体 2質量部
(Mw=12000)
を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで500回転/分で60分間溶解させ、その後さらに、12000回転/分で60分間溶解させ分散質を調整した。
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体(Mw=12000)を、アミド基を有する化合物(2)からなるスチレン共重合体(Mw=11500)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.2を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体(Mw=12000)を、アミド基を有する化合物(3)からなるスチレン共重合体(Mw=11600)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.3を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体(Mw=12000)を、アミド基を有する化合物(4)からなるスチレン共重合体(Mw=11700)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.4を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体(Mw=12000)を、アミド基を有する化合物(5)からなるスチレン共重合体(Mw=12100)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.5を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体(Mw=12000)を、アミド基を有する化合物(6)からなるスチレン共重合体(Mw=12200)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.6を製造した。物性を表1に示す
(ブラックトナー粒子No.7の製造)
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体(Mw=12000)を、アミド基を有する化合物(7)からなるスチレン共重合体(Mw=12500)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.7を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物をナイロン6,6(Mw=45000)とする以外はブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.8を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物をアミドワックス(構造式(5)のX1=18、X2=18)へ変更する以外はブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.9を製造した。物性を表1に示す。
亜鉛フタロシアニン化合物の平均粒径2.0μmを55μmへ変更する以外はブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.10を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体(Mw=12000)を、アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体(Mw=35000)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.11を製造した。物性を表1に示す。
飽和ポリエステル樹脂(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=58℃、Mw=20000、酸価=8、水酸基価=13)から飽和ポリエステル樹脂(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=70℃、Mw=41000、酸価=15、水酸基価=25)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.12を製造した。物性を表1に示す。
飽和ポリエステル樹脂(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=58℃、Mw=20000、酸価=8、水酸基価=13)からスチレン−メタクリル酸メチル(MMA)共重合体(Tg=82℃、Mw=45000、酸価=50、水酸基価=0)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.13を製造した。物性を表1に示す。
カーボンブラック(比表面積=65m2/g、平均粒径=30nm、pH=9.0)を、カーボンブラック(比表面積=110m2/g、平均粒径=25nm、pH=3)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.14を製造した。物性を表1に示す。
カーボンブラック(比表面積=65m2/g、平均粒径=30nm、pH=9.0)を、カーボンブラック(比表面積=200m2/g、平均粒径=16nm、pH=9.5)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.15を製造した。物性を表1に示す。
トナー粒子の残存有機濃度を製造変更により、60ppmから600ppmへ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.16を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体(Mw=12000)を抜くこと以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.17を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体(Mw=12000)の添加量を0.3質量部から0.03質量部へ変更をする以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.18を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体(Mw=12000)の添加量を0.3質量部から0.6質量部へ変更をする以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.19を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体と亜鉛フタロシアニン化合物を抜くこと以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.19を製造した。物性を表1に示す。
アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体を抜くこと、亜鉛フタロシアニン化合物をアルミニウムフタロシアニン化合物へ変更すること、さらにカーボンブラック(比表面積=65m2/g、平均粒径=30nm、pH=9.0)をカーボンブラック(比表面積=110m2/g、平均粒径=25nm、pH=3)へ変更すること以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてブラックトナー粒子No.21を製造した。物性を表1に示す。
・飽和ポリエステル樹脂 100質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=70℃、Mw=41000、酸価=15、水酸基価=25)
・カーボンブラック 10質量部
(比表面積=110m2/g、平均粒径=25nm、pH=3)
・ステアリン酸ステアリルワックス 10質量部
(DSCピーク=63℃)
・カーボンブラック 5質量部
(比表面積=65m2/g、平均粒径=30nm、pH=9.0)
・アミド基を有する化合物(1)からなるスチレン共重合体 2質量部
(Mw=12000)
カーボンブラック(比表面積=65m2/g、平均粒径=30nm、pH=9.0)を、銅フタロシアニン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3、比表面積=60m2/g、平均粒径=58nm、pH=5)へ変更する以外は、ブラックトナー粒子No.1と同様にしてシアントナー粒子No.1を製造した。物性を表1に示す。
図2に示す接触1成分現像システムの画像形成装置において、現像器4に実施例及び比較例記載のトナーを180g充填した後セットし、高温高湿環境下(32℃/80%RH)印字比率1%で連続プリントを行い、帯電性を評価した。
A;1.0%以下で実使用上全く問題ないレベル。
B:1.0%を超え2.0%以下で実使用上問題ないと判断できるレベル。
C:2.0%を超え3.0%以下で実使用上、モノカラーとしては問題ないが、フルカラーとしたときにカブリが懸念されると判断できるレベル。
D:3.0%を超え、実使用上問題あると判断できるレベル。
図2に示す接触1成分現像システムの画像形成装置において、現像器4に実施例及び比較例記載のトナーを180g充填した後セットし、低温低湿環境下(10℃/40%RH)にて、先端余白5mmのベタ全面出力画像(単色トナー乗り量=0.6〜0.7mg/cm2)を取り、低温定着性を評価した。
A:定着器の加熱部材側への巻きつきが全く無く、実用上全く問題ないレベル。
B:定着器の加熱部材側へ巻きつき気味になるが分離し、実用上問題ないレベル。
C:定着器の加熱部材側へ巻きつくが、先端余白を10ミリにすれば分離するレベルで、実用上問題となる可能性があるレベル。
D:定着器の加熱部材側へ巻きつき、実用上問題となるレベル。
図2に示す接触1成分現像システムの画像形成装置において、現像器4に実施例及び比較例記載のトナーを180g充填した後セットし、低温低湿環境下(10℃/40%RH)にて、ハーフトーン画像(単色トナー乗り量=0.3〜0.4mg/cm2)を出力し評価した。
A:画像均一性が非常に良好で、ドットの乱れも無く、実用上全く問題ないレベル。
B:画像均一性が良好で、ドットの乱れは少しあるものの、実用上問題ないレベル。
C:画像均一性がやや不良で、ドットの乱れがあり、実用上問題となる可能性があるレベル。
D:画像均一性が不良で、ドットの乱れが大きくあり、実用上問題となるレベル。
図2に示す接触1成分現像システムの画像形成装置において、現像器4に実施例及び比較例記載のトナーを180g充填した後セットし、低温低湿環境下(10℃/40%RH)にて、先端余白20mmのベタ全面出力画像(単色トナー乗り量=0.6〜0.7mg/cm2)を取り、該画像の濃度において着色力を評価した。サンプリングのタイミングは、10枚目、3000枚目とし、下記基準に従い評価した。評価はA、B、C、Dとした。
A:ベタ画像濃度が1.4以上
B:ベタ画像濃度が1.3以上1.4未満
C:ベタ画像濃度が1.2以上1.3未満
D:ベタ画像濃度が1.2以下
表2記載のトナー粒子を、表3記載の組み合わせにて評価をした。結果を表3に記載する。
2 帯電ローラー
2a 表面層
2b 芯金
4,4a、4b、4c、4d 現像器
5 中間転写体
5a 弾性体層
5b 導電性芯金
6 転写材
7 転写手段
7a 表面層
7b 芯金
8 クリーニングブレード
9 クリーニング手段
10 感光ドラム(潜像担持体)
11 感光ドラム帯電部材(弾性ローラー)
13 現像装置
14 トナー担持体
15 弾性ローラー
16 トナー規制部材(弾性ブレード)
17 トナー
23 現像器
24 ブレード支持板金
25 撹拌手段
26 トナー漏れ防止部材
27 電源
29 トナー帯電ローラー(圧接弾性部材)
30 抑圧部材
31 クリーニング部材
Claims (13)
- 着色剤100質量部に対する亜鉛フタロシアニン化合物の添加量が、0.05〜5.00質量部である請求項1に記載のトナー粒子の製造方法。
- 亜鉛フタロシアニン化合物の粒径が0.1〜100nmである請求項1または2に記載のトナー粒子の製造方法。
- 着色剤の比表面積が30〜150m2/gで、平均粒径が10〜80nmである請求項1〜3のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- 着色剤がpH値4〜11のカーボンブラックである請求項1〜4のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- 結着樹脂のゲルパーミェーションクロマトグラフィ(GPC)における重量平均分子量(Mw)が5000〜50000であり、かつガラス転移点(Tg)が50〜90℃である請求項1〜5のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- 結着樹脂が、酸価が3〜30で水酸基価が5〜50のポリエステル樹脂である請求項1〜6のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- アミド基を有する化合物が、下記構造式(2)〜(4)のいずれかで示される(メタ)アクリルアミド重合性単量体を重合体ユニットとして含有する樹脂、ポリアミド樹脂、アミドワックスのいずれかである請求項1〜7のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- アミド基を有する化合物のGPCにおけるMwが300〜50000である請求項1〜8のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- トナー粒子の残有機溶媒濃度500ppm以下である請求項1〜9のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- トナー粒子のコールターカウンターにおける体積平均粒子径50%値が4〜9μmである請求項1〜10のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- トナー粒子のコールターカウンターにおける5.04μm以下が50個数%以下である請求項1〜11のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- トナー粒子の形状係数の変動係数が2〜30%である請求項1〜12のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
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