JP2006350215A - 負電荷制御剤分散液の製造方法および負帯電性静電潜像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の負電荷制御剤分散液の製造方法は、ラジカル重合性単量体単位およびスルホン酸系単量体単位を含むスルホン酸系共重合体を、アルコール系溶剤を含む分散媒に分散させて溶剤分散液を調製する分散工程を有する。本発明の負帯電性静電潜像現像用トナーの製造方法は、上述した負電荷制御剤分散液の製造方法により製造された負電荷制御剤分散液(A)と、バインダ樹脂乳化分散液(B)と、着色剤分散液(C)および/または離型剤分散液(D)とを配合し、混合して混合液を調製する混合工程と、該混合液に含まれる固形物を凝集させて回収する回収工程とを有する。
【選択図】 なし
Description
トナーの製造方法としては、トナーを構成する成分を含む塊を粉砕する粉砕法が一般的であったが、近年では、粒子を微細かつ均一にでき、高解像度化に容易に対応できることから、エマルジョン凝集法が普及しつつある(例えば、特許文献1参照)。このエマルジョン凝集法では、まず、粉末状の電荷制御剤を水に分散させて電荷制御剤水分散液を調製した後、この電荷制御剤水分散液とバインダ樹脂のエマルジョンと着色剤とを混合して混合液を得る。次いで、混合液に凝集剤を添加して、混合液に含まれる固形物を凝集させ、得られた固形物を濾過により回収した後、洗浄、乾燥する。そして、この方法により得られた乾燥固形物をトナーとして用いる。
ところで、上記スルホン酸系共重合体を電荷制御剤として用い、エマルジョン凝集法によりトナーを製造する場合には、スルホン酸系共重合体の固形物を水に混合して電荷制御剤分散液を調製し、この電荷制御剤分散液とバインダ樹脂のエマルジョンと着色剤とを混合して混合液を得る必要がある。しかしながら、スルホン酸系共重合体の固形物を単に水に混ぜただけでは、スルホン酸系共重合体を高い分散性で水に分散させることは困難であった。そして、このような電荷制御剤の分散性が低い電荷制御剤水分散液を用いてエマルジョン凝集法を適用した場合には、電荷制御剤がバインダ樹脂に均一に付着したトナーを得ることが困難であった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、負電荷制御剤であるスルホン酸系共重合体の固形物を高い分散性で分散媒に分散させることができる負電荷制御剤分散液の製造方法を提供することを目的とする。さらには、電荷制御剤としてスルホン酸系共重合体を用い、トナーの製造にエマルジョン凝集法を適用した場合でも、電荷制御剤がバインダ樹脂に均一に付着した負帯電性静電潜像現像用トナーを製造できる負帯電性静電潜像現像用トナーの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の負電荷制御剤分散液の製造方法においては、分散工程の前に、スルホン酸系共重合体の固形物をあらかじめ粉砕する粉砕工程を有することが好ましい。
また、分散工程の後に、溶剤分散液に水を添加し、アルコール系溶剤を除去する水分散化工程を有することが好ましい。
また、本発明の負電荷制御剤分散液の製造方法においては、スルホン酸系共重合体に含まれるラジカル重合性単量体単位がスチレン系単量体単位および/またはアクリル系単量体単位であり、スルホン酸系単量体単位が2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸単位であることが好ましい。
本発明の負電荷制御剤分散液の製造方法においては、スルホン酸系共重合体におけるラジカル重合性単量体単位の含有量が99.5〜80質量%、スルホン酸系単量体単位の含有量が0.5〜20質量%であることが好ましい。
さらに、本発明の負電荷制御剤分散液の製造方法においては、アルコール系溶剤が、メタノール、エタノール、イソプロパノールから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
該混合液に含まれる固形物を凝集させて回収する回収工程とを有することを特徴とする。
本発明の負帯電性静電潜像現像用トナーの製造方法における混合工程では、負電荷制御剤分散液(A)中の固形分が、前記混合液に含まれる固形物中の0.1〜15質量%になるように配合することが好ましい。
本発明の負電荷制御剤分散液の製造方法において、分散工程の前に、スルホン酸系共重合体をあらかじめ粉砕する粉砕工程を有する場合には、スルホン酸系共重合体の固形物をより高い分散性で分散媒に分散させることができる。
また、分散工程後、溶剤分散液に水を添加し、アルコール系溶剤を除去する水分散化工程を有する場合には、スルホン酸系共重合体の固形物を高い分散性で水に分散させることができる。
本発明の負電荷制御剤分散液の製造方法において、負電荷制御剤分散液(A)のスルホン酸系共重合体に含まれるラジカル重合性単量体単位がスチレン系単量体単位および/またはアクリル系単量体単位であり、スルホン酸系単量体単位が2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸単位である場合には、重合しやすい上に、好ましい軟らかさの共重合体を得ることができる。
また、本発明の負電荷制御剤分散液の製造方法において、負電荷制御剤分散液(A)のスルホン酸系共重合体におけるラジカル重合性単量体単位の含有量が99.5〜80質量%、スルホン酸系単量体単位の含有量が0.5〜20質量%である場合には、得られるトナーに適度な帯電性を付与することができる。
本発明の負電荷制御剤分散液の製造方法において、アルコール系溶剤が、メタノール、エタノール、イソプロパノールから選ばれる少なくとも1種であれば、スルホン酸系共重合体の分散性をより高くすることができる。
本発明の負帯電性静電潜像現像用トナーの製造方法において、混合工程にて、負電荷制御剤分散液(A)中の固形分が前記混合液に含まれる固形物中の0.1〜15質量%になるように配合する場合にも、得られるトナーに適度な帯電性を付与することができる。
本発明の負電荷制御剤分散液の製造方法の一実施形態例について説明する。
本実施形態例の負電荷制御剤分散液の製造方法は、スルホン酸系共重合体の固形物を粉砕してスルホン酸系共重合体粒子を得る粉砕工程と、スルホン酸系共重合体粒子を、アルコール系溶剤を含む分散媒に分散させて溶剤分散液を調製する分散工程と、溶剤分散液に水を添加し、アルコール系溶剤を除去する水分散化工程を有する方法である。
以下、各工程について説明する。
粉砕工程にて粉砕されるスルホン酸系共重合体の固形物は、例えば、ラジカル重合性単量体とスルホン酸系単量体とを、溶液重合、懸濁重合、乳化重合によって重合し、溶媒を除去することにより得られたものである。
ここで、ラジカル重合性単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体、メタクリル酸アルキルエステル、アクリル酸アルキルエステル等のアクリル系単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、塩化ビニル、アクリロニトリルなどが挙げられる。
スルホン酸系単量体としては、例えば、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸ナトリウム、スルホエチルアクリル酸、スルホエチルメタクリル酸、スルホエチルメタクリル酸ナトリウム等のスルホアルキル(メタ)アクリル酸系単量体などが挙げられる。
ラジカル重合性単量体およびスルホン酸系単量体はそれぞれ1種類であってもよいし、2種類以上を組み合わせてもよい。
分散工程では、周知の攪拌機により分散媒を攪拌しながらスルホン酸系共重合体粒子を添加することが好ましい。
分散工程の際の温度は特に制限されないが、40℃以上かつ使用する分散媒の沸点以下であることが好ましい。
分散工程にて使用する分散媒はアルコール系溶剤が含まれるものであるが、アルコール系溶剤のみであってもよい。アルコール系溶剤としては特に制限されないが、スルホン酸系共重合体の分散性をより高くできるため、メタノール、エタノール、イソプロパノールから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
また、分散媒には、アルコール系溶剤以外に水や他の有機溶媒が含まれていてもよい。水や他の有機溶媒が含まれる場合でも、分散媒中のアルコール系溶剤の割合が50質量%以上であることが好ましい。
本発明では、分散工程で得られた溶剤分散液をそのまま負電荷制御剤分散液としてトナーの製造方法に用いてもよいが、作業性に優れることから、水分散工程により溶剤分散液を水分散液に変換することが好ましい。
水分散化工程における溶媒除去方法としては特に制限されず、例えば、アルコール系溶剤の沸点付近の温度で加熱してアルコール系溶剤を留去する方法、減圧してアルコール系溶剤を留去する方法などが挙げられる。
この水分散化工程では、必ず、溶剤分散液に水を添加した後、溶剤分散液中のアルコール系溶剤を除去する。溶剤分散液中のアルコール系溶剤を除去した後、水を添加した場合には、スルホン酸系共重合体が一旦固形物化するため、分散性の高い水分散液を得ることが困難になる。
次に、本発明の負帯電性静電潜像現像用トナー(以下、トナーと略す。)の製造方法の一実施形態例について説明する。
本実施形態例のトナーの製造方法は、上記負電荷制御剤分散液の製造方法により製造された負電荷制御剤分散液(A)とバインダ樹脂乳化分散液(B)と着色剤分散液(C)および/または離型剤分散液(D)とを配合し、混合して混合液を調製する混合工程と、混合工程により調製された混合液に含まれる固形物を凝集させて回収する回収工程とを有する。
以下、各工程について説明する。
混合工程にて、負電荷制御剤分散液(A)に配合される(B)〜(D)成分について説明する。
バインダ樹脂乳化分散液(B)は、バインダ樹脂のエマルジョンのことである。バインダ樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単独重合体;スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレンアクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体などのスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロインデン樹脂、石油系樹脂などが挙げられる。
中でも、ポリスチレン、(メタ)アクリル酸エステルの単独重合体もしくはこれらの共重合体、ビスフェノール型ジオールおよびグリコールからなる群から選ばれた少なくとも1つのジオール成分と、フタル酸、イソフタル酸、テルフタル酸などのジカルボン酸またはトリメリット酸とから合成されるポリエステルが好ましい。
バインダ樹脂乳化分散液(B)中のバインダ樹脂含有量は10〜50質量%であることが好ましい。
着色剤分散液(C)中の着色剤含有量は5〜30質量%であることが好ましい。
離型剤分散液(D)中の離型剤含有量は5〜30質量%であることが好ましい。
なお、ここでいう各成分とは、(A)〜(D)成分のみを配合する場合にはこれらの成分のことであり、後述する他の成分(E)をさらに配合する場合には(A)〜(E)成分のことである。
回収工程において、混合液に含まれる固形物を凝集させる方法としては、例えば、凝集剤を添加する塩析法、異なる電荷の乳化分散液を混合するヘテロ凝集、乳化破壊を生じるpHに調節するpH調節法、乳化破壊を生じる温度に調節する温度調節法、混合液を真空乾燥器内に噴霧するスプレードライ法などを適用することができる。
これらの中でも塩析法が簡便であるため好ましい。塩析法を適用する場合の凝集剤としては、例えば、硫酸アルミニウム、硝酸カルシウム、硫酸亜鉛、硫酸マグネシウム、ポリ塩化アルミニウムなどが挙げられる。凝集剤の添加量は、混合液中の分散媒を100質量%とした際の0.05〜10質量%であることが好ましく、0.075〜2質量%であることがより好ましい。
得られたトナーの帯電量は10〜40μC/gであることが好ましく、15〜35μC/gであることがより好ましい。トナーの帯電量が10μC/g未満であると、トナーを記録シートの所定の部分に転写することが困難になり、画像を形成した際に背景部分が汚れやすくなる。また、トナーの帯電量が40μC/gを超えると、画像濃度が低下する傾向にある。
[調製例1]負電荷制御剤分散液(A−1)の調製
攪拌機、コンデンサ、温度計、窒素導入管を備えた3Lフラスコに、溶媒として、メチルエチルケトン100g、イソプロパノール300g、純水30gを仕込み、モノマーとして、スチレン780g、アクリル酸−2−エチルヘキシル150g、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AAPS)70gを仕込んだ。さらに、重合開始剤として、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)40gを仕込み、攪拌しながら窒素雰囲気下80℃で4時間重合させた。その後、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)10gおよびメチルエチルケトン30gを添加し、78℃で4時間反応させ、次いで、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)10gおよびメチルエチルケトン30gを添加し、78℃で4時間反応させた。これにより得られた溶液を減圧乾燥して固形物を回収し、その固形物をヘンシェルミキサにより粉砕して重合体粒子を得た。
そして、その重合体粒子300gとイソプロパノール500gとを3Lのフラスコに仕込み、55℃で2時間攪拌して重合体粒子をエマルジョン化した。そのエマルジョンに純水1200gを添加し、攪拌し、フラスコ内の温度を90℃に昇温してイソプロパノールを留去して負電荷制御剤分散液(A−1)を得た。
アクリル酸−2−エチルヘキシル150gの代わりにアクリル酸−n−ブチル150gを混合したこと以外は調製例1と同様にして負電荷制御剤分散液(A−2)を得た。
イソプロパノール500gの代わりにメタノール1300gを混合したこと以外は調製例1と同様にして負電荷制御剤分散液(A−3)を得た。
スチレンの量を827g、アクリル酸−2−エチルヘキシルの量を170g、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の量を3gに変更したこと以外は調製例1と同様にして負電荷制御剤分散液(A−4)を得た。
スチレンの量を600g、アクリル酸−2−エチルヘキシルの量を170g、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の量を230gに変更したこと以外は調製例1と同様にして負電荷制御剤分散液(A−5)を得た。
サリチル酸系金属錯体(オリエント化学工業製ボントロンE−84)10g、非イオン性界面活性剤(三洋化成工業製ノニポール400)5g、イオン交換水190gを混合し、ホモジナイザ(IKA製ウルトラタラックスT25)を用いて、20分間分散させて負電荷制御剤分散液(A−6)を得た。
攪拌機、コンデンサ、温度計、窒素導入管を備えた3Lフラスコに、純水930g、乳化剤としてアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム(日本乳化剤製ニューコール271A)10gを仕込み、30分間窒素置換した。
次いで、上記フラスコにペルオキソ二硫酸カリウム(KPS)2gを仕込み、攪拌して溶解させた。その後、窒素導入下80℃に昇温し、スチレン280gおよびアクリル酸−n−ブチル120gの単量体混合物を仕込み、攪拌した。その後、フラスコ内を80℃に昇温し3時間重合した。その後、残存モノマーを低減させる目的で、KPS0.3gをあらたに添加し、85℃に昇温し、2時間反応させてバインダ樹脂乳化分散液(B−1)を得た。
単量体混合物に、アクリル酸8gをさらに含有させたものを用いたこと以外は調製例7と同様にしてバインダ樹脂乳化分散液(B−2)を得た。
攪拌機、コンデンサ、温度計、窒素導入管を備えた3Lフラスコに、純水930g、乳化剤としてアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム(日本乳化剤製ニューコール271A)10gを仕込み、30分間窒素置換した。
次いで、上記フラスコにペルオキソ二硫酸カリウム(KPS)2gを仕込み、攪拌して溶解させた。その後、窒素導入下80℃に昇温し、スチレン340gとアクリル酸−n−ブチル60gとn−ドデシルメルカプタン(花王製チオカルコール20)12gの混合液を仕込み、攪拌した。その後、フラスコ内を80℃に昇温し5時間重合した。その後、残存モノマーを低減させる目的で、KPS0.3gをあらたに添加し、85℃に昇温し、2時間反応させ、さらにKPS0.3gを添加し、85℃に昇温し、2時間反応させてバインダ樹脂乳化分散液(B−3)を得た。
混合液に、メタクリル酸8gをさらに含有させたものを用いたこと以外は調製例9と同様にしてバインダ樹脂乳化分散液(B−4)を得た。
カーボンブラック(デグサ製NIPEX150)50g、非イオン性界面活性剤(三洋化成工業製ノニポール400)5g、イオン交換水200gを混合し、ホモジナイザ(IKA製ウルトラタラックスT25)を用いて、20分間分散させて着色剤分散液(C−1)を得た。
カーボンブラック50gの代わりに銅フタロシアニン顔料(大日本インキ化学工業製FASTOGEN BLUE TGRC.I.B 15:3)50gを混合したこと以外は調製例11と同様にして着色剤分散液(C−2)を得た。
パラフィンワックス(日本精蝋製HNP0190)50g、カチオン性界面活性剤(花王製サニゾールB50)5g、イオン交換水200gを混合し、95℃に加熱した後、ホモジナイザ(IKA製ウルトラタラックスT25)を用いて、20分間分散させて離型剤分散液(D−1)を得た。
1Lフラスコ中に、上述のようにして得た負電荷制御剤分散液(A−1〜6)、バインダ樹脂乳化分散液(B−1〜4)、着色剤分散液(C−1,2)、離型剤分散液(D−1)を表1および表2に示す量で仕込み、攪拌しながら45℃に昇温して混合した。
次いで、上記フラスコ中に10質量%の凝集剤である硝酸カルシウム水溶液30gを2時間かけて添加した後、95℃まで昇温し、その温度で2時間保持する。その後、室温に冷却し、純水500gで洗浄しながら、ヌッチェで吸引濾過(ろ紙:ADVANTEC製FILTER PAPER 5C)して固形物を回収した後、回収した固形物を45℃で20時間送風乾燥した。
次いで、乾燥した固形物を解砕機(岩谷産業製ミルサー600)により解砕した後、分級機(日本ニューマティック工業MDS)により分級して、平均粒径7μmのトナーを得た。
まず、トナー100質量%に対してアエロジルR972(日本アエロジル製シリカ粒子)0.5質量%を添加して均一に攪拌した。次いで、このシリカ付きトナー100質量部にキャリア(パウダーテック社製F−150)3質量部を混合した後、20℃、65%RHの雰囲気下で60分間摩擦帯電させた。そして、帯電量を、東芝ケミカル製ブローオフ粉体帯電量測定装置(TB−203)により測定した。その結果を表1および表2に示す。
これに対し、負電荷制御剤分散液(A)として含金属錯体塩系染料を用いた製造例11のトナーは、負電荷制御剤がバインダ樹脂に均一に付着していなかった上に、帯電性も低かった。
Claims (8)
- ラジカル重合性単量体単位およびスルホン酸系単量体単位を含むスルホン酸系共重合体を、アルコール系溶剤を含む分散媒に分散させて溶剤分散液を調製する分散工程を有することを特徴とする負電荷制御剤分散液の製造方法。
- 分散工程の前に、スルホン酸系共重合体の固形物をあらかじめ粉砕する粉砕工程を有することを特徴とする請求項1に記載の負電荷制御剤分散液の製造方法。
- 分散工程の後に、溶剤分散液に水を添加し、アルコール系溶剤を除去する水分散化工程を有することを特徴とする請求項1または2に記載の負電荷制御剤分散液の製造方法。
- スルホン酸系共重合体に含まれるラジカル重合性単量体単位がスチレン系単量体単位および/またはアクリル系単量体単位であり、
スルホン酸系単量体単位が2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸単位であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の負電荷制御剤分散液の製造方法。 - スルホン酸系共重合体におけるラジカル重合性単量体単位の含有量が99.5〜80質量%、スルホン酸系単量体単位の含有量が0.5〜20質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の負電荷制御剤分散液の製造方法。
- アルコール系溶剤が、メタノール、エタノール、イソプロパノールから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の負電荷制御剤分散液の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の負電荷制御剤分散液の製造方法により製造された負電荷制御剤分散液(A)と、バインダ樹脂のエマルジョンであるバインダ樹脂乳化分散液(B)と、着色剤が水中に分散した着色剤分散液(C)および/または離型剤が水中に分散した離型剤分散液(D)とを配合し、混合して混合液を調製する混合工程と、
該混合液に含まれる固形物を凝集させて回収する回収工程とを有することを特徴とする負帯電性静電潜像現像用トナーの製造方法。 - 混合工程では、負電荷制御剤分散液(A)中の固形分が、前記混合液に含まれる固形物中の0.1〜15質量%になるように配合することを特徴とする請求項7に記載の負帯電性静電潜像現像用トナーの製造方法。
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