JP2009092986A - トナーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低温定着性を維持しつつ、多数枚プリントしても画像欠陥や機内汚れが発生しないトナーの製造方法の提供。
【解決手段】少なくともワックスとして融点が70〜90℃、100℃における溶融粘度が12〜20mPa・sの炭化水素系ワックスと樹脂を含有する樹脂微粒子と、着色剤粒子を80〜100℃の温度で凝集、融着させる工程を経て、軟化点80〜115℃のトナーを作製することを特徴とするトナーの製造方法。
【選択図】なし
【解決手段】少なくともワックスとして融点が70〜90℃、100℃における溶融粘度が12〜20mPa・sの炭化水素系ワックスと樹脂を含有する樹脂微粒子と、着色剤粒子を80〜100℃の温度で凝集、融着させる工程を経て、軟化点80〜115℃のトナーを作製することを特徴とするトナーの製造方法。
【選択図】なし
Description
本発明は、電子写真法による画像形成に用いられるトナーの製造方法に関する。
電子写真画像形成装置の低消費電力化に伴い、低温定着可能なトナーの開発が進められている。この低温定着化を可能にする技術手段として、トナーのガラス転移温度(Tg)を低くすることが開示されている。
しかしながらトナーのガラス転移温度(Tg)を低くすることにより凝集性、保存性が悪化し、電子写真画像形成装置内でトナーの流動性が悪化し、現像性の低下により問題が発生していた。
一方、トナーには流動性の付与や帯電性の付与などトナーとして必要な機能を持たせるためにトナー母体粒子表面に外添剤が固着されている。そのような外添剤として、例えば小径のシリカ粒子、チタニア粒子などが用いられる。
現在、画像のフルカラー化が進んでおり、それに伴って多種多様な印字パターンに対応することが望まれている。例えばオフィスでは全色を用いる写真画像のようなものより、黒の文字画像に少量のカラー部分が入るというような画像ニーズが高い。このような場合には、ある色は高印字率でトナーが多量消費されていくのに対し、印字率の低い(低印字率)色はトナーが低消費のため、新しいトナーが補給されず現像機内のトナーが長時間撹拌され、撹拌によりトナー母体粒子中に外添剤が埋没し現像剤の劣化が生じる。特に低Tg化したトナーにおいては樹脂の柔らかさゆえに外添剤の埋没が発生しやすく、その結果トナーの凝集や帯電不良などが生じ、ハーフトーンの画像荒れやカブリといった画像欠陥を引き起こしていた。
この外添剤埋没防止手段としては、大径外添剤の添加や高Tgシェルのコアシェルトナーの検討がなされている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11−174732号公報
しかしながら、上記トナーにおいても耐凝集性や保存性と低温定着性を満足し、低印字率のプリントを多数枚プリントした時に、外添剤がトナー母体粒子中に埋没するという問題はいまだ解決されていないのが現状である。
低温定着を実現するためには低Tg化した樹脂微粒子と低融点のワックスを用いることが必要となるが、低融点で溶融粘度が高い炭化水素系ワックスを組み合わせて凝集、融着工程を経て作製されたトナーでは、樹脂微粒子と着色剤粒子の凝集時の温度が低いと会合冷却時にトナー粒子表面にしわ状の凹凸異形が現れる。
トナー粒子表面にしわ状の凹凸異形が有るトナーは、流動性が低下する。その結果、多数枚プリント中にトナー粒子のコアシェル構造が崩れ、耐熱性が低下し、トナー母体粒子表面の外添剤がトナー粒子中に埋没し、安定した帯電性を維持することができなくなり、プリント画像の濃度低下、プリント画像に白抜け、トナー飛散による機内汚れが発生する。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、低温定着性を維持しつつ、多数枚プリントしても画像欠陥や機内汚れが発生しないトナーの製造方法を提供することにある。具体的には、低温定着仕様の画像形成装置で多数枚プリントしてもプリント画像の濃度低下、プリント画像に白抜け、トナー飛散による機内汚れが発生しないトナーが得られる優れたトナーの製造方法を提供することにある。
本発明は、下記構成を採ることにより達成される。
1.少なくともワックスとして融点が70〜90℃、100℃における溶融粘度が12〜20mPa・sの炭化水素系ワックスと樹脂を含有する樹脂微粒子と、着色剤粒子を80〜100℃の温度で凝集、融着させる工程を経て、軟化点80〜115℃のトナーを作製することを特徴とするトナーの製造方法。
2.前記炭化水素系ワックスの融点が80〜90℃、100℃における溶融粘度が12〜15mPa・sであることを特徴とする前記1に記載のトナーの製造方法。
本発明のトナーの製造方法は、低温定着性を維持しつつ、多数枚プリントしても画像欠陥や機内汚れが発生しないトナーの製造方法を提供することにある。
本発明者らは、高速プリント時における低温定着性と、耐凝集性を両立できるトナーについて検討を行った。
検討の結果、コアシェル構造を有する低温定着用トナーにおいては、トナー粒子の表面に凹凸が有ると、流動性が悪くなり、多数枚プリント中にコアシェル構造が破壊してトナー同士が凝集したり、トナー粒子表面に固着している外添剤がトナー粒子中に埋没し帯電量が低下するという問題が発生することが判った。
本発明者らは、コアシェル構造を有する低温定着用トナーで、トナー粒子の表面に凹凸を有さないトナーの製造方法について検討を行った。
具体的には、ワックスの融点と溶融粘度、樹脂微粒子と着色剤粒子の凝集、融着時の温度に着目し検討を行った。
ワックスとして融点が70〜90℃、100℃における溶融粘度が12〜20mPa・sの炭化水素系ワックスを用い、少なくとも前記ワックスと樹脂を有する樹脂微粒子と着色剤粒子を80〜100℃で凝集、融着を行い、軟化点が80〜115℃のトナーを作製すると、トナー粒子の表面に凹凸異形が無くなくなり、トナー粒子表面がスムーズになることを見いだした。
融点と溶融粘度を規定したワックスを用いて作製した樹脂微粒子と着色剤粒子の凝集、融着を特定温度で行って得られたトナーは、粒子表面に凹凸異形が無くスムーズになるのは以下のように推察している。
樹脂微粒子と着色剤粒子の凝集前には、ワックスはサブミクロンオーダーで樹脂微粒子中にミクロ分散されて存在している。コアシェル構造を均質に形成するためには、凝集時にワックスが充分に溶融してミクロ分散状態から集まり、充分なワックスドメインを形成しながら凝集を進行させて、その後にシェル化を行うことが良い。凝集温度が低くワックス溶融が不十分であると充分なワックスドメインが形成されず、トナー母体粒子内部に内包されないままシェル化工程に入り、表面にワックスが浮き出てシェルが均質に形成されない表面に凹凸異形が生ずる。
又、冷却時に表面に浮いたワックスが脱離してしまうなどの不具合もある。
又、凝集温度が高過ぎると粒径制御など凝集のコントロール自体が困難になってしまうという問題もある。
本発明者等は、低融点で高溶融粘度のワックスと樹脂を用いて形成した樹脂微粒子は、ワックスを樹脂微粒子中に均一に分散させることができ、この樹脂微粒子と着色剤粒子の凝集、融着を、樹脂微粒子中のワックスが溶出しない温度範囲で行うことにより、凹凸異形が無くスムーズな表面を有するトナー粒子が得られるようになったものと推察している。
以下、本発明について詳細に説明する。
《トナーの構成》
本発明のトナーの製造方法は、少なくとも特定の融点と特定の溶融粘度を有する特定構造のワックスと樹脂を含有する樹脂微粒子と着色剤粒子を特定の温度条件で凝集、融着する工程を経て特定軟化点を有するトナーを作製するすものである。
本発明のトナーの製造方法は、少なくとも特定の融点と特定の溶融粘度を有する特定構造のワックスと樹脂を含有する樹脂微粒子と着色剤粒子を特定の温度条件で凝集、融着する工程を経て特定軟化点を有するトナーを作製するすものである。
より具体的には、凝集、融着する工程を経て作製した特定軟化点を有するトナー母体粒子に外添剤を添加してトナー粒子を作製する工程を有する。
尚、本発明において、トナー母体粒子とは樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集、融着して得られた粒子のことをいう。トナー粒子とはトナー母体粒子に外添剤を添加して得られた粒子をいう。トナーとはトナー粒子の総称である。
《ワックス》
本発明に用いられるワックスは、低融点でありながら高溶融粘度特定を有する炭化水素系ワックスである。
本発明に用いられるワックスは、低融点でありながら高溶融粘度特定を有する炭化水素系ワックスである。
ワックスの融点は、70〜90℃、好ましくは80〜90℃である。又100℃における溶融粘度は、12〜20mPa・s、好ましくは12〜15mPa・sである。
ワックスの融点の測定は、「DSC−7示差走査カロリメーター」(パーキンエルマー社製)、「TAC7/DX熱分析装置コントローラー」(パーキンエルマー社製)を用いて行う。
測定手順としては、ワックス4.5〜5.0mgを小数点以下2桁まで精秤しアルミニウム製パン(KIT No.0219−0041)に封入し、「DSC−7サンプルホルダー」にセットする。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。測定条件としては、測定温度0℃〜200℃、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分で、Heat−Cool−Heatの温度制御で行い、その2nd.Heatにおけるデータをもとに解析を行った。
ワックスの溶融粘度の測定は、ブルックフィールド法によりB型粘度計を用いて測定を行い、測定試料を常温より加熱していき、試料の溶融温度以上の温度である100℃において測定する。
低温定着化を実現するためには、ワックスの融点も70〜90℃と従来のものより低くする必要があるが、炭化水素系ワックスで単純に低融点化すると、溶融粘度が低くなり過ぎてしまい、溶融、凝集時に樹脂微粒子中から溶出しトナー粒子表面に凹凸異形を生じさせたり、定着時に機内に揮散して紙送り機構、転写ローラ、ベルトや帯電極などを汚染して不具合の原因となる。又画像形成装置によっては定着時の分離性が悪くなるなどの問題が生じる。そこで低温定着に適する低融点で高溶融粘度のワックスを用いることが必要となってくる。
炭化水素系ワックスとしては、石油由来のパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、合成ワックスとしてフィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどを挙げることができる。
本発明では、上記ワックスを、単独或いは必要に応じ複数種を併用して使用することができる。
本発明において、石油由来のワックスであるマイクロクリスタリンワックスとは、主として原油の減圧蒸留残さ油分から取り出されるワックスで、分岐炭化水素(イソパラフィン)や飽和環状炭化水素(シクロパラフィン)を含有するため、同じ石油由来のパラフィンワックスに比較して結晶が小さい傾向を有する。又、パラフィンワックスに比べて分子量や融点、溶融粘度といった物性が高めになっている。
本発明に係るマイクロクリスタリンワックスとしては、例えば、日本精鑞(株)製のHNP−0190、HI−MIC−1045、HI−MIC−1070、HI−MIC−1080、HI−MIC−1090、HI−MIC−2045、HI−MIC−2065、HI−MIC−2095が挙げられる。
更に低分子量のマイクロクリスタリンワックスで、特に数平均分子量が300〜1,000のものが好ましく、更には400〜800程度のものを使用するのがより好ましい。又Mw/Mnは1.01〜1.20程度が好ましい。低分子量化で再結晶化がブロードになる理由は明確ではないが、低分子量化することで溶融が加速され、分子量分布の少しの広がりでも再結晶化温度が異なってくるため、ブロードな熱特性になると考えられる。
本発明では、上記ワックスと、公知のワックスを混合して使用することができる。
上記ワックスと併用できるものの具体例としては、カルナバワックス及びライスワックス、モンタンワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス及びポリプロピレンワックス等のポリオレフィン系ワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィン系ワックス等の炭化水素系ワックスを挙げることができる。炭化水素系ワックスとしてはパラフィン系があり、合成炭化水素ワックスとしてオレフィン系、フィッシャートロピシュ系が挙げられる。エステル系ワックスとしては、単官能・多官能エステルワックス及びそれらの非縮合・縮合型エステルワックス、アミド系、ケトン系ワックスが使用される。
《トナーの製造方法》
本発明のトナーの製造方法は、樹脂微粒子と着色剤粒子の凝集、融着を80℃〜100℃の範囲行うことを特徴とする。
本発明のトナーの製造方法は、樹脂微粒子と着色剤粒子の凝集、融着を80℃〜100℃の範囲行うことを特徴とする。
トナーの製造方法としては、例えば、懸濁重合法、乳化凝集法等を挙げることができる。中でも、トナー内部の構造設計がしやすいという点で、乳化会合法が好ましく用いられる。乳化凝集法における、具体的なトナー内部の構造設計方法としては、(a)コア粒子形成後にシェル用樹脂微粒子を付着融着させて、コアシェル構造を取らせる手法や、(b)結着樹脂に疎水性樹脂と親水性樹脂を存在させて凝集、融着させることにより、疎水性樹脂をトナー内部に親水性樹脂をトナー表面付近に存在させることによりコアシェル構造とする手法、(c)樹脂微粒子の凝集工程において、樹脂微粒子Aが成長している過程で、特性の異なる樹脂微粒子Bを添加し、さらに粒子成長を継続させ、樹脂微粒子Bを分散状態で樹脂粒子A中に取り込む手法が挙げられる。
以下に、乳化凝集法にて上記(a)の手法を取り入れて本発明に係るトナーを製造する一例について説明する。
(1)ワックスをラジカル重合性単量体に溶解或いは分散して重合性単量体分散液を形成する溶解/分散工程
(2)重合性単量体分散液を重合して樹脂微粒子の分散液を調製する重合工程
(3)水系媒体中で樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集させて凝集粒子を得、凝集した凝集粒子にシェル樹脂微粒子分散液を加えて、コアシェル構造を作製するとともに、凝集を継続し、融着させる凝集、融着工程
(4)凝集、融着したトナー母体粒子を、適正な円形度まで形状を調製する熟成工程
(5)トナー母体粒子の分散液を冷却する冷却工程
(6)冷却されたトナー母体粒子の分散液から当該トナー母体粒子を固液分離し、当該トナー母体粒子から界面活性剤などを除去する洗浄工程
(7)洗浄されたトナー母体粒子を乾燥する乾燥工程
(8)乾燥されたトナー母体粒子に外添剤を添加してトナーを作製する工程
以下、各工程について詳細に説明する。
(1)ワックスをラジカル重合性単量体に溶解或いは分散して重合性単量体分散液を形成する溶解/分散工程
(2)重合性単量体分散液を重合して樹脂微粒子の分散液を調製する重合工程
(3)水系媒体中で樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集させて凝集粒子を得、凝集した凝集粒子にシェル樹脂微粒子分散液を加えて、コアシェル構造を作製するとともに、凝集を継続し、融着させる凝集、融着工程
(4)凝集、融着したトナー母体粒子を、適正な円形度まで形状を調製する熟成工程
(5)トナー母体粒子の分散液を冷却する冷却工程
(6)冷却されたトナー母体粒子の分散液から当該トナー母体粒子を固液分離し、当該トナー母体粒子から界面活性剤などを除去する洗浄工程
(7)洗浄されたトナー母体粒子を乾燥する乾燥工程
(8)乾燥されたトナー母体粒子に外添剤を添加してトナーを作製する工程
以下、各工程について詳細に説明する。
〔溶解/分散工程〕
この工程は、ラジカル重合性単量体にワックスを溶解或いは分散させて、当該ワックスのラジカル重合性単量体溶液を調製する工程である。
この工程は、ラジカル重合性単量体にワックスを溶解或いは分散させて、当該ワックスのラジカル重合性単量体溶液を調製する工程である。
〔重合工程〕
この重合工程は、界面活性剤を含有した水系媒体中に、前記ワックスを溶解或いは分散含有したラジカル重合性単量体溶液を添加し、機械的エネルギーを加えて液滴を形成させ、次いで水溶性のラジカル重合開始剤からのラジカルにより当該液滴中において重合反応を進行させる。尚、前記水系媒体中に、核粒子として樹脂微粒子を添加しておいても良いし、重合反応を数段行っても良い。
この重合工程は、界面活性剤を含有した水系媒体中に、前記ワックスを溶解或いは分散含有したラジカル重合性単量体溶液を添加し、機械的エネルギーを加えて液滴を形成させ、次いで水溶性のラジカル重合開始剤からのラジカルにより当該液滴中において重合反応を進行させる。尚、前記水系媒体中に、核粒子として樹脂微粒子を添加しておいても良いし、重合反応を数段行っても良い。
この重合工程により、ワックスと樹脂とを有する樹脂微粒子が得られる。かかる樹脂微粒子は、着色された粒子であってもよく、着色されていない粒子であってもよい。着色された樹脂微粒子は、着色剤を含有する単量体組成物を重合処理することにより得られる。又、着色されていない樹脂微粒子を使用する場合には、後述する凝集、融着工程において、樹脂微粒子の分散液に、着色剤粒子の分散液を添加し、樹脂微粒子と着色剤粒子とを融着させることでトナー母体粒子とすることができる。
〔凝集、融着工程〕
樹脂微粒子と着色剤粒子とが存在している水中に、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩等からなる塩析剤を臨界凝集濃度以上の凝集剤として添加し凝集粒子を形成する。又、当該凝集工程においては、樹脂微粒子や着色剤粒子とともに、ワックス粒子や荷電制御剤、熱特性の異なる樹脂微粒子などの内添剤粒子なども凝集させることができる。
樹脂微粒子と着色剤粒子とが存在している水中に、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩等からなる塩析剤を臨界凝集濃度以上の凝集剤として添加し凝集粒子を形成する。又、当該凝集工程においては、樹脂微粒子や着色剤粒子とともに、ワックス粒子や荷電制御剤、熱特性の異なる樹脂微粒子などの内添剤粒子なども凝集させることができる。
具体的には、樹脂微粒子の凝集を開始し、目標の粒径まで粒子の成長を進める。
例えば、体積基準におけるメディアン粒径(D50)6μmのトナーを作製する場合にはコア粒子の粒径がトナー粒径の90%に成長するまで凝集を進め、この段階で、種シェル樹脂微粒子の分散液を添加する。シェル樹脂微粒子はコア樹脂粒子よりTgが高いものが好ましく、シェル樹脂微粒子の添加量は、コア粒子に対して10〜80質量%添加することが好ましい。
シェル樹脂微粒子の分散液を添加した後、凝集をさらに進め、コアシェル構造を有する粒子を作製するとともに最終粒径まで粒子の成長を行う。
〔熟成工程〕
熟成とは、上記凝集、融着した粒子を、適正な円形度まで形状を調製することである。熟成は、熱エネルギー(加熱)により行う方法が好ましい。
熟成とは、上記凝集、融着した粒子を、適正な円形度まで形状を調製することである。熟成は、熱エネルギー(加熱)により行う方法が好ましい。
〔冷却工程〕
この工程は、前記粒子の分散液を冷却処理する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
この工程は、前記粒子の分散液を冷却処理する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
〔固液分離、洗浄工程〕
この固液分離、洗浄工程では、上記の工程で所定温度まで冷却された粒子の分散液から当該トナー母体粒子を固液分離する固液分離処理と、固液分離されたトナーケーキ(ウェット状態にあるトナー母体粒子をケーキ状に凝集させた集合物)から界面活性剤や塩析剤などの付着物を除去する洗浄処理とが施される。ここに、濾過処理方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用して行う減圧濾過法、フィルタープレス等を使用して行う濾過法など特に限定されるものではない。
この固液分離、洗浄工程では、上記の工程で所定温度まで冷却された粒子の分散液から当該トナー母体粒子を固液分離する固液分離処理と、固液分離されたトナーケーキ(ウェット状態にあるトナー母体粒子をケーキ状に凝集させた集合物)から界面活性剤や塩析剤などの付着物を除去する洗浄処理とが施される。ここに、濾過処理方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用して行う減圧濾過法、フィルタープレス等を使用して行う濾過法など特に限定されるものではない。
〔乾燥工程〕
この工程は、洗浄処理されたトナーケーキを乾燥処理し、乾燥されたトナー母体粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを使用することが好ましい。乾燥されたトナー母体粒子の水分は、3質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは1質量%以下とされる。尚、乾燥処理されたトナー母体粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサー等の機械式の解砕装置を使用することができる。
この工程は、洗浄処理されたトナーケーキを乾燥処理し、乾燥されたトナー母体粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを使用することが好ましい。乾燥されたトナー母体粒子の水分は、3質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは1質量%以下とされる。尚、乾燥処理されたトナー母体粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサー等の機械式の解砕装置を使用することができる。
〔外添処理工程〕
この工程は、乾燥されたトナー母体粒子に必要に応じ外添剤を混合し、トナー粒子からなるトナーを作製する工程である。外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置を使用することができる。
この工程は、乾燥されたトナー母体粒子に必要に応じ外添剤を混合し、トナー粒子からなるトナーを作製する工程である。外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置を使用することができる。
本発明に係わるトナーの粒径は、体積基準におけるメディアン径(D50)で3〜8μmのものが好ましい。この粒径は、重合法によりトナー粒子を形成させる場合には、上述したトナーの製造方法において、凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、又は融着時間、さらには重合体自体の組成によって制御することができる。
体積基準におけるメディアン径(D50)が3〜8μmであることにより、細線の再現性や、写真画像の高画質化が達成できると共に、トナーの消費量を大粒径トナーを用いた場合に比して削減することができる。
次に、トナーを構成する化合物(結着樹脂、着色剤、ワックス、荷電制御剤、外部添加剤)について説明する。
(樹脂)
樹脂を形成する重合性単量体としては、公知のものを使用することができる。具体的には、スチレンとアクリル酸或いはメタクリル酸誘導体と、イオン性解離基を有するものを組み合わせて用いることが好ましい。
樹脂を形成する重合性単量体としては、公知のものを使用することができる。具体的には、スチレンとアクリル酸或いはメタクリル酸誘導体と、イオン性解離基を有するものを組み合わせて用いることが好ましい。
具体的には、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレンの様なスチレン或いはスチレン誘導体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタ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、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン系ビニル類、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等のビニルケトン類、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物、ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸或いはメタクリル酸誘導体がある。これらビニル系単量体は単独或いは組み合わせて使用することができる。
又、樹脂を形成する重合性単量体としてイオン性解離基を有するものを組み合わせて用いることが更に好ましい。例えば、カルボキシル基、スルフォン酸基、リン酸基等の置換基を単量体の構成基として有するもので、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマール酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル、スチレンスルフォン酸、アリルスルフォコハク酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸、アシッドホスホオキシエチルメタクリレート、3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレート等が挙げられる。
更に、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート等の多官能性ビニル類を使用して架橋構造の樹脂とすることもできる。
これら重合性単量体はラジカル重合開始剤を用いて重合することができる。この場合、懸濁重合法では油溶性重合開始剤を用いることができる。この油溶性重合開始剤としては、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系又はジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンペルオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキサイド、t−ブチルヒドロペルオキサイド、ジ−t−ブチルペルオキサイド、ジクミルペルオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルペルオキシ)トリアジンなどの過酸化物系重合開始剤や過酸化物を側鎖に有する高分子開始剤などを挙げることができる。
又、乳化重合法を用いる場合には水溶性ラジカル重合開始剤を使用することができる。水溶性重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸及びその塩、過酸化水素等を挙げることができる。
本発明に係るガラス転移温度(Tg)の測定は、示差走査カロリーメーター「DSC−7」(パーキンエルマー社製)、熱分析装置コントローラー「TAC7/DX」(パーコンエルマー社製)を用いて行うことができる。
操作手順としては、測定サンプル4.5〜5.0mgを小数点以下2桁まで精秤し、アルミニウム製パン(KitNo.0219−0041)に封入し、「DSC−7サンプルホルダー」にセットする。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。測定条件としては、測定温度0〜200℃、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分で、Heat−Cool−Heatの温度制御で行い、その2nd.Heatにおけるデータをもとに解析を行った。
ガラス転移温度は、第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間の最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移点として示す。
(着色剤)
本発明に用いられる着色剤は、公知の無機又は有機着色剤を使用することができる。具体的な着色剤を以下に示す。
本発明に用いられる着色剤は、公知の無機又は有機着色剤を使用することができる。具体的な着色剤を以下に示す。
黒色の着色剤としては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、更にマグネタイト、フェライト等の磁性粉も用いられる。
又、マゼンタもしくはレッド用の着色剤としては、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48;1、C.I.ピグメントレッド53;1、C.I.ピグメントレッド57;1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222等が挙げられる。
又、オレンジもしくはイエロー用の着色剤としては、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138等が挙げられる。
又、グリーンもしくはシアン用の着色剤としては、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15;2、C.I.ピグメントブルー15;3、C.I.ピグメントブルー15;4、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー66、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
尚、これらの着色剤は必要に応じて単独もしくは2つ以上を選択併用しても良い。又、着色剤の添加量はトナー全体に対して1〜30質量%、好ましくは2〜20質量%の範囲に設定するのが良い。
(ワックス)
本発明ではワックスとして、前記の化合物を用いる。
本発明ではワックスとして、前記の化合物を用いる。
トナーに含有されるワックスの量は、トナー全質量に対し1〜20質量%が好ましく、3〜15質量%がより好ましい。
(荷電制御剤)
本発明に係るトナーには、必要に応じて荷電制御剤を添加することができる。荷電制御剤としては、公知の化合物を用いることができる。
本発明に係るトナーには、必要に応じて荷電制御剤を添加することができる。荷電制御剤としては、公知の化合物を用いることができる。
(外添剤)
本発明に係るトナーには、流動性、帯電性の改良及びクリーニング性の向上などの目的で、いわゆる外添剤を添加して使用することができる。これら外添剤としては特に限定されるものではなく、種々の無機微粒子、有機微粒子及び滑剤を使用することができる。
本発明に係るトナーには、流動性、帯電性の改良及びクリーニング性の向上などの目的で、いわゆる外添剤を添加して使用することができる。これら外添剤としては特に限定されるものではなく、種々の無機微粒子、有機微粒子及び滑剤を使用することができる。
この無機微粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナなどの種々の無機酸化物粒子を使用することが好ましく、さらに、これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤などによって疎水化処理されていることが好ましい。又、有機微粒子としては数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の球形のものを使用することができる。
この有機微粒子としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、スチレン−メチルメタクリレート共重合体などの重合体を使用することができる。
これらの外添剤の添加割合は、トナーにおいて0.1〜5.0質量%、好ましくは0.5〜4.0質量%となる割合である。又、外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
(トナーの軟化点の測定)
トナーの軟化点の測定は、以下のようにして行う。
トナーの軟化点の測定は、以下のようにして行う。
20℃±1℃、50±5%RH環境下で、トナー1.1gをシャーレに入れ平らにならし、12時間以上放置した後、成型器「SSP−10A」(島津製作所製)にて3820kg/cm2の力で30秒間加圧し、直径1cmの円柱型の成型サンプルを作製する。
24℃±5℃、50±20%RH環境下において、フローテスタ「CFT−500D」(島津製作所製)により、上記成型サンプルを、荷重196N(20kgf)、開始温度60℃、予熱時間300秒、昇温速度6℃/分の条件で、円柱型ダイの穴(1mm径×1mm)より、直径1cmのピストンを用いて予熱終了時から押し出し、昇温法の溶融温度測定方法でオフセット値5mmの設定で測定したオフセット法温度Toffsetを、トナーの軟化点とする。
(トナーの形状)
本発明に係わるトナーにおいては、トナー粒子は表面に凹凸が無く球形に近いことが望ましく、さらにクリーニング性も両立するためには、円形度が0.950〜0.980であることが好ましい。尚、トナーの円形度は、「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いて下記の方法で測定した値である。
本発明に係わるトナーにおいては、トナー粒子は表面に凹凸が無く球形に近いことが望ましく、さらにクリーニング性も両立するためには、円形度が0.950〜0.980であることが好ましい。尚、トナーの円形度は、「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いて下記の方法で測定した値である。
〈円形度の測定〉
トナーを界面活性剤入り水溶液にてなじませ、超音波分散を1分行い分散した後、「FPIA−2100」を用い、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3000〜10000個の適正濃度で測定を行う。この範囲であれば、再現性のある同一測定値が得られる。下記式にて定義された円形度を測定する。
トナーを界面活性剤入り水溶液にてなじませ、超音波分散を1分行い分散した後、「FPIA−2100」を用い、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3000〜10000個の適正濃度で測定を行う。この範囲であれば、再現性のある同一測定値が得られる。下記式にて定義された円形度を測定する。
円形度=(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
又、平均円形度は、各粒子の円形度を足し合わせ、全粒子数で割り算して算出した値である。
又、平均円形度は、各粒子の円形度を足し合わせ、全粒子数で割り算して算出した値である。
(トナー流動性)
トナー流動性は、かさ密度値で評価する。
トナー流動性は、かさ密度値で評価する。
トナー粒子表面に凹凸異常が無いと、トナー粒子が密に充填され、かさ密度の値が大きくなる。
本発明に係るトナーは、その流動性(かさ密度)が、0.35以上であるものが好ましい。
〈かさ密度の測定〉
トナーのかさ密度は、市販の川北式かさ密度測定機で測定可能である。市販の川北式かさ密度測定機としては、例えば、IH−2000型(セイシン企業社製)等が挙げられ、実際のかさ密度測定は、以下の様な手順で行われる。
トナーのかさ密度は、市販の川北式かさ密度測定機で測定可能である。市販の川北式かさ密度測定機としては、例えば、IH−2000型(セイシン企業社製)等が挙げられ、実際のかさ密度測定は、以下の様な手順で行われる。
先ず、所定大きさのメッシュを有するふるい上にトナーを載せ、任意の振動強度にて30秒間試料を落下させる。その後、振動を停止し30秒静置した後、すり切りを行うことにより、かさ密度(トナー質量/容積)を算出する。
《現像剤》
本発明に係るトナーは、一成分現像剤、二成分現像剤として用いることができる。
本発明に係るトナーは、一成分現像剤、二成分現像剤として用いることができる。
一成分現像剤として用いる場合は、非磁性一成分現像剤、或いはトナー粒子中に0.1μm〜0.5μm程度の磁性粒子を含有させ磁性一成分現像剤としたものが挙げられ、いずれも使用することができる。
又、キャリアと混合して二成分現像剤として用いることができる。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磁性粒子を用いることができる。特にフェライト粒子が好ましい。上記キャリアの平均粒子径は、20〜100μmが好ましく、25〜80μmがより好ましい。
キャリアの粒子径の測定は、代表的に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、磁性粒子が更に樹脂によりコートされているもの、或いは樹脂中に磁性粒子を分散させたいわゆる樹脂分散型キャリアが好ましい。コート用の樹脂としては、特に限定は無いが、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、シリコン系樹脂、エステル系樹脂或いはフッ素含有重合体系樹脂等が用いられる。又、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず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、フェノール樹脂等を使用することができる。これらの中では、スチレン−アクリル樹脂でコートしたコートキャリアが外部添加剤の離脱防止や耐久性を確保できより好ましい。
次に、画像形成方法について説明する。
《画像形成》
図1は、本発明のトナー製造方法により得られたトナーが好ましく用いられる画像形成装置の一例を示す概略図である。
図1は、本発明のトナー製造方法により得られたトナーが好ましく用いられる画像形成装置の一例を示す概略図である。
図1において、1Y、1M、1C、1Kは感光体、4Y、4M、4C、4Kは現像手段、5Y、5M、5C、5Kは1次転写手段としての1次転写ロール、5Aは2次転写手段としての2次転写ロール、6Y、6M、6C、6Kはクリーニング手段、7は中間転写体ユニット、24は熱ロール式定着装置、70は中間転写体を示す。
この画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、転写部としての無端ベルト状中間転写体ユニット7と、記録部材Pを搬送する無端ベルト状の給紙搬送手段21及び定着手段としての熱ロール式定着装置24とを有する。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
各感光体に形成される異なる色のトナー像の1つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1Y、該感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、1次転写手段としての1次転写ロール5Y、クリーニング手段6Yを有する。又、別の異なる色のトナー像の1つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1M、該感光体1Mの周囲に配置された帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、1次転写手段としての1次転写ロール5M、クリーニング手段6Mを有する。又、更に別の異なる色のトナー像の1つとして、シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1C、該感光体1Cの周囲に配置された帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、1次転写手段としての1次転写ロール5C、クリーニング手段6Cを有する。又、更に他の異なる色のトナー像の1つとして、黒色画像を形成する画像形成部10Kは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1K、該感光体1Kの周囲に配置された帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K、1次転写手段としての1次転写ロール5K、クリーニング手段6Kを有する。
無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のロールにより巻回され、回動可能に支持された中間転写エンドレスベルト状の第2の像担持体としての無端ベルト状中間転写体70を有する。
画像形成部10Y、10M、10C、10Kより形成された各色の画像は、1次転写ロール5Y、5M、5C、5Kにより、回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された転写材として用紙等の記録部材Pは、給紙搬送手段21により給紙され、複数の中間ロール22A、22B、22C、22D、レジストロール23を経て、2次転写手段としての2次転写ロール5Aに搬送され、記録部材P上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された記録部材Pは、熱ロール式定着装置24により定着処理され、排紙ロール25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
一方、2次転写ロール5Aにより記録部材Pにカラー画像を転写した後、記録部材Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6Aにより残留トナーが除去される。
画像形成処理中、1次転写ロール5Kは常時、感光体1Kに圧接している。他の1次転写ロール5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに圧接する。
2次転写ロール5Aは、ここを記録部材Pが通過して2次転写が行われるときにのみ、無端ベルト状中間転写体70に圧接する。
又、装置本体Aから筐体8を支持レール82L、82Rを介して引き出し可能にしてある。
筐体8は、画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とを有する。
画像形成部10Y、10M、10C、10Kは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y、1M、1C、1Kの図示左側方には無端ベルト状中間転写体ユニット7が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット7は、ロール71、72、73、74、76を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体70、1次転写ロール5Y、5M、5C、5K及びクリーニング手段6Aとからなる。
筐体8の引き出し操作により、画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とは、一体となって、本体Aから引き出される。
このように感光体1Y、1M、1C、1K上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状中間転写体70上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録部材Pに転写し、熱ロール式定着装置24で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を記録部材Pに転移させた後の感光体1Y、1M、1C、1Kは、クリーニング装置6Aで転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。
以下に、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
〈ワックスの準備〉
以下のワックスを準備した。
以下のワックスを準備した。
尚、融点と100℃における溶融粘度は上記の方法で測定した値である。
《トナーの作製》
下記の様にしてトナーを作製した。
下記の様にしてトナーを作製した。
〈トナー1の作製〉
(コア樹脂粒子液の重合工程)
第一段重合
撹拌装置、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、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部をイオン交換水3000質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させたものを添加し、再度液温80℃とし、下記単量体混合液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子を調製した。これを「樹脂粒子液(1H)」とする。
(コア樹脂粒子液の重合工程)
第一段重合
撹拌装置、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、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部をイオン交換水3000質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させたものを添加し、再度液温80℃とし、下記単量体混合液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子を調製した。これを「樹脂粒子液(1H)」とする。
スチレン 480質量部
n−ブチルアクリレート 250質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16質量部
第二段重合
撹拌装置、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、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水800質量部に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱後、前記樹脂粒子液(1H)を260質量部と、下記単量体溶液を98℃にて溶解させた溶液を添加し、循環経路を有する機械式分散機CLEARMIX(エム・テクニック(株)製)により、1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
n−ブチルアクリレート 250質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16質量部
第二段重合
撹拌装置、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、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水800質量部に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱後、前記樹脂粒子液(1H)を260質量部と、下記単量体溶液を98℃にて溶解させた溶液を添加し、循環経路を有する機械式分散機CLEARMIX(エム・テクニック(株)製)により、1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
スチレン 245質量部
n−ブチルアクリレート 120質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部
ワックス1 190質量部
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を82℃にて1時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行った。
n−ブチルアクリレート 120質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部
ワックス1 190質量部
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を82℃にて1時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行った。
第三段重合
さらに、過硫酸カリウム11質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた溶液を添加し、82℃の温度条件下に、
スチレン 450質量部
n−ブチルアクリレート 110質量部
メタクリル酸 40質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 6質量部
からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し樹脂粒子を得た。これを「コア樹脂粒子A」とする。
さらに、過硫酸カリウム11質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた溶液を添加し、82℃の温度条件下に、
スチレン 450質量部
n−ブチルアクリレート 110質量部
メタクリル酸 40質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 6質量部
からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し樹脂粒子を得た。これを「コア樹脂粒子A」とする。
(シェル樹脂粒子液Bの重合)
撹拌装置、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、ドデシル硫酸ナトリウム2.3質量部をイオン交換水3000質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させたものを添加し、再度液温80℃とし、下記単量体混合液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子を調製した。これを「シェル樹脂粒子液B」とする。
撹拌装置、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、ドデシル硫酸ナトリウム2.3質量部をイオン交換水3000質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させたものを添加し、再度液温80℃とし、下記単量体混合液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子を調製した。これを「シェル樹脂粒子液B」とする。
スチレン 520質量部
n−ブチルアクリレート 210質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16質量部
(着色剤粒子の分散液の作製)
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に撹拌溶解した。この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック(リーガル330R:キャボット社製)420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック(株)製)を用いて分散処理することにより、「着色剤粒子の分散液」を調製した。この着色剤分散液における着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定したところ、110nmであった。
n−ブチルアクリレート 210質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16質量部
(着色剤粒子の分散液の作製)
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に撹拌溶解した。この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック(リーガル330R:キャボット社製)420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック(株)製)を用いて分散処理することにより、「着色剤粒子の分散液」を調製した。この着色剤分散液における着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定したところ、110nmであった。
(凝集、融着工程)
撹拌装置、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、「コア樹脂粒子液A」を固形分換算で392質量部と、イオン交換水1100質量部、「着色剤粒子の分散液」200質量部を仕込み、液温を30℃に調整した後、5Nの水酸化 ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調整した。次いで、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間保持した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて98℃まで昇温し、98℃を保持したまま粒子成長反応を継続した。この状態で、「コールターマルチサイザー3」(コールター社製)にてコア粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメディアン径(D50)が6μmになった時点で、塩化ナトリウム40質量部をイオン交換水160質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。
撹拌装置、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、「コア樹脂粒子液A」を固形分換算で392質量部と、イオン交換水1100質量部、「着色剤粒子の分散液」200質量部を仕込み、液温を30℃に調整した後、5Nの水酸化 ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調整した。次いで、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間保持した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて98℃まで昇温し、98℃を保持したまま粒子成長反応を継続した。この状態で、「コールターマルチサイザー3」(コールター社製)にてコア粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメディアン径(D50)が6μmになった時点で、塩化ナトリウム40質量部をイオン交換水160質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。
次いで、「シェル樹脂粒子液B」を固形分換算で44質量部添加し、98℃にて1時間にわたり撹拌を継続し、「コア粒子」の表面に「シェル樹脂粒子液B」の粒子を融着させシェル層を形成させた。ここで、塩化ナトリウム150質量部イオン交換水600質量部に溶解した水溶液を添加し熟成処理を行い、所望の円形度になった時点で30℃に冷却した。
凝集、融着工程後のトナー母体粒子の体積基準におけるメディアン径(D50)は6.3μm、円形度は0.965であった。
(洗浄、乾燥工程)
凝集、融着工程にて形成したトナー母体粒子をバスケット型遠心分離機「MARKIII型式番号60×40」(松本機械(株)製)で固液分離し、トナー母体粒子のウェットケーキを形成した。該ウェットケーキを、前記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで45℃のイオン交換水で洗浄し、その後「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%となるまで乾燥して「トナー母体粒子1」を作製した。
凝集、融着工程にて形成したトナー母体粒子をバスケット型遠心分離機「MARKIII型式番号60×40」(松本機械(株)製)で固液分離し、トナー母体粒子のウェットケーキを形成した。該ウェットケーキを、前記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで45℃のイオン交換水で洗浄し、その後「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%となるまで乾燥して「トナー母体粒子1」を作製した。
(外添工程)
上記で得られたトナー母体粒子1に、疎水性のシリカ「NAX50」(日本アエロジル社製)を1質量%、疎水性のシリカ「R805」(日本アエロジル社製)を1質量%、疎水性のチタニア「MT150A1」(テイカ社製)を0.3質量%添加し、ヘンシェルミキサーを用いて60分間混合(周速42m/秒、混合温度38℃)して、「トナー1」を作製した。
上記で得られたトナー母体粒子1に、疎水性のシリカ「NAX50」(日本アエロジル社製)を1質量%、疎水性のシリカ「R805」(日本アエロジル社製)を1質量%、疎水性のチタニア「MT150A1」(テイカ社製)を0.3質量%添加し、ヘンシェルミキサーを用いて60分間混合(周速42m/秒、混合温度38℃)して、「トナー1」を作製した。
〈トナー2の作製〉
トナー1において、重合工程における第二段重合及び第三段重合の単量体組成を下記のように変更して、凝集、融着工程における液温度を80℃に変更した他はトナー1と同様に行って、「トナー2」を作製した。
トナー1において、重合工程における第二段重合及び第三段重合の単量体組成を下記のように変更して、凝集、融着工程における液温度を80℃に変更した他はトナー1と同様に行って、「トナー2」を作製した。
第二段重合
スチレン 220質量部
n−ブチルアクリレート 100質量部
メタクリル酸 20質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 7質量部
ワックス1 190質量部
第三段重合
スチレン 400質量部
n−ブチルアクリレート 130質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 10質量部
〈トナー3の作製〉
トナー2において、凝集、融着工程における液温度を78℃に変更した他はトナー2と同様に行って、トナー3を作製した。
スチレン 220質量部
n−ブチルアクリレート 100質量部
メタクリル酸 20質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 7質量部
ワックス1 190質量部
第三段重合
スチレン 400質量部
n−ブチルアクリレート 130質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 10質量部
〈トナー3の作製〉
トナー2において、凝集、融着工程における液温度を78℃に変更した他はトナー2と同様に行って、トナー3を作製した。
〈トナー4の作製〉
トナー1において、重合工程における第二段重合及び第三段重合の単量体組成を下記のように変更し、凝集、融着工程における液温度を95℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー4」を作製した。
トナー1において、重合工程における第二段重合及び第三段重合の単量体組成を下記のように変更し、凝集、融着工程における液温度を95℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー4」を作製した。
第二段重合
スチレン 230質量部
n−ブチルアクリレート 95質量部
メタクリル酸 20質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 7質量部
ワックス1 190質量部
第三段重合
スチレン 410質量部
n−ブチルアクリレート 120質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 10質量部
〈トナー5の作製〉
トナー1において、重合工程における第二段重合及び第三段重合の単量体組成を下記のように変更して、凝集、融着工程における液温度を85℃に変更した他はトナー1と同様に行って、「トナー5」を作製した。
スチレン 230質量部
n−ブチルアクリレート 95質量部
メタクリル酸 20質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 7質量部
ワックス1 190質量部
第三段重合
スチレン 410質量部
n−ブチルアクリレート 120質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 10質量部
〈トナー5の作製〉
トナー1において、重合工程における第二段重合及び第三段重合の単量体組成を下記のように変更して、凝集、融着工程における液温度を85℃に変更した他はトナー1と同様に行って、「トナー5」を作製した。
第二段重合
スチレン 245質量部
n−ブチルアクリレート 125質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部
ワックス2 190質量部
第三段重合
スチレン 425質量部
n−ブチルアクリレート 150質量部
メタクリル酸 40質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 6質量部
〈トナー6の作製〉
トナー5において、凝集、融着工程における液温度を78℃に変更した他はトナー5と同様に行って、「トナー6」を作製した。
スチレン 245質量部
n−ブチルアクリレート 125質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部
ワックス2 190質量部
第三段重合
スチレン 425質量部
n−ブチルアクリレート 150質量部
メタクリル酸 40質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 6質量部
〈トナー6の作製〉
トナー5において、凝集、融着工程における液温度を78℃に変更した他はトナー5と同様に行って、「トナー6」を作製した。
〈トナー7の作製〉
トナー5において、重合工程における第二段重合及び第三段重合の単量体組成を下記のように変更した他はトナー5と同様に行って、「トナー7」を作製した。
トナー5において、重合工程における第二段重合及び第三段重合の単量体組成を下記のように変更した他はトナー5と同様に行って、「トナー7」を作製した。
第二段重合
スチレン 230質量部
n−ブチルアクリレート 110質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部
ワックス2 190質量部
第三段重合
スチレン 410質量部
n−ブチルアクリレート 165質量部
メタクリル酸 40質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 6質量部
〈トナー8の作製〉
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス3に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー8」を作製した。
スチレン 230質量部
n−ブチルアクリレート 110質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部
ワックス2 190質量部
第三段重合
スチレン 410質量部
n−ブチルアクリレート 165質量部
メタクリル酸 40質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 6質量部
〈トナー8の作製〉
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス3に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー8」を作製した。
〈トナー9の作製〉
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス4に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー9」を作製した。
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス4に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー9」を作製した。
〈トナー10の作製〉
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス5に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー10」を作製した。
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス5に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー10」を作製した。
〈トナー11の作製〉
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス6に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー11」を作製した。
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス6に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー11」を作製した。
〈トナー12の作製〉
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス7に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー12」を作製した。
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス7に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー12」を作製した。
〈トナー13の作製〉
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス8に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー13」を作製した。
トナー2において、重合工程におけるワックス種をワックス8に変更して、凝集、融着工程における液温度を90℃に変更した他はトナー2と同様に行って、「トナー13」を作製した。
表2に、トナー作製に用いた使用ワックス、凝集融着温度、トナーの物性を示す。
(流動性の評価)
上記で作製したトナーの流動性を、上記のかさ密度測定法により測定した。
上記で作製したトナーの流動性を、上記のかさ密度測定法により測定した。
尚、本発明に係わるトナーのかさ密度(流動性)は、0.350以上を合格とする。
《実写評価》
画像電子写真方式を採用する市販の画像形成装置「bizhub ProC500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)の改造機を使用して、A4判上質紙(64g/m2)に黒色トナーにて画像率が10%の画像(文字画像が7%、人物顔写真、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ1/4等分にあるオリジナル画像)を初期と50万枚プリント終了後に行った。初期以降50万枚プリントまでは画像率2%とトナー消費量が少ない画像をプリントした。
画像電子写真方式を採用する市販の画像形成装置「bizhub ProC500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)の改造機を使用して、A4判上質紙(64g/m2)に黒色トナーにて画像率が10%の画像(文字画像が7%、人物顔写真、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ1/4等分にあるオリジナル画像)を初期と50万枚プリント終了後に行った。初期以降50万枚プリントまでは画像率2%とトナー消費量が少ない画像をプリントした。
(低温定着性評価)
低温定着性は、プリント開始時に、画像評価装置の加熱ローラの表面温度(ローラの中心部で測定)を110〜150℃の範囲で5℃刻みで変化させ、それぞれの表面温度の際に、搬送方向に対して垂直方向に5mm幅のべた黒帯状画像と20mm幅のハーフトーン画像を有するA4判画像を横送りで搬送し、定着オフセットに起因する画像汚れが発生しない非オフセット下限温度と温度領域(定着オフセットが発生しない温度領域)により判定を行った。尚、非オフセット下限温度が140℃以下であり、かつ温度領域が17℃以上を合格とする。
低温定着性は、プリント開始時に、画像評価装置の加熱ローラの表面温度(ローラの中心部で測定)を110〜150℃の範囲で5℃刻みで変化させ、それぞれの表面温度の際に、搬送方向に対して垂直方向に5mm幅のべた黒帯状画像と20mm幅のハーフトーン画像を有するA4判画像を横送りで搬送し、定着オフセットに起因する画像汚れが発生しない非オフセット下限温度と温度領域(定着オフセットが発生しない温度領域)により判定を行った。尚、非オフセット下限温度が140℃以下であり、かつ温度領域が17℃以上を合格とする。
(画像濃度)
画像濃度は、50万枚プリント時のべた黒画像部の濃度を反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて12点測定して評価した。尚、画像濃度が1.25以上を合格とする。
画像濃度は、50万枚プリント時のべた黒画像部の濃度を反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて12点測定して評価した。尚、画像濃度が1.25以上を合格とする。
(白抜けホタル)
実写スタート時及び50万枚プリント後に、全ハーフトーン及び全ベタ黒画像を出力して、白抜けホタルの発生を目視観察して判定した。尚、評価はスタート時では3個/A4判以下を合格、50万枚後では10個/A4判以下を合格とする。
実写スタート時及び50万枚プリント後に、全ハーフトーン及び全ベタ黒画像を出力して、白抜けホタルの発生を目視観察して判定した。尚、評価はスタート時では3個/A4判以下を合格、50万枚後では10個/A4判以下を合格とする。
(トナー飛散)
上記の画像形成装置で50万枚プリント終了後、画像形成装置内のトナー飛散の状態を目視での評価と、ユーザーが現像ユニットを交換したときの手の汚れ具合で評価した。尚、評価は◎、○を合格、×を不合格とした。
上記の画像形成装置で50万枚プリント終了後、画像形成装置内のトナー飛散の状態を目視での評価と、ユーザーが現像ユニットを交換したときの手の汚れ具合で評価した。尚、評価は◎、○を合格、×を不合格とした。
評価基準
◎:トナー飛散が全く見られない。ユーザーが現像ユニットを交換しても全く手が汚れない
○:現像ローラ付近の上蓋に飛散したトナーの付着が僅かに見られる。ユーザーが現像ユニットを交換してもほとんど手が汚れない程度である
×:現像ローラ付近の上蓋、下顎に飛散したトナーの付着が多量に見られる。ユーザーが現像ユニットを交換した後、手洗いが必要となる。
◎:トナー飛散が全く見られない。ユーザーが現像ユニットを交換しても全く手が汚れない
○:現像ローラ付近の上蓋に飛散したトナーの付着が僅かに見られる。ユーザーが現像ユニットを交換してもほとんど手が汚れない程度である
×:現像ローラ付近の上蓋、下顎に飛散したトナーの付着が多量に見られる。ユーザーが現像ユニットを交換した後、手洗いが必要となる。
表3に、評価結果を示す。
表3の評価結果から明らかなように、「実施例1〜5」は何れの評価項目も優れているが、「比較例1〜8」は評価項目のいくつかの項目に問題が有ることが判る。
1Y、1M、1C、1K 感光体
4Y、4M、4C、4K 現像手段
5Y、5M、5C、5K 1次転写ロール
5A 2次転写ロール
6Y、6M、6C、6K クリーニング手段
7 中間転写体ユニット
24 熱ロール式定着装置
70 中間転写体
4Y、4M、4C、4K 現像手段
5Y、5M、5C、5K 1次転写ロール
5A 2次転写ロール
6Y、6M、6C、6K クリーニング手段
7 中間転写体ユニット
24 熱ロール式定着装置
70 中間転写体
Claims (2)
- 少なくともワックスとして融点が70〜90℃、100℃における溶融粘度が12〜20mPa・sの炭化水素系ワックスと樹脂を含有する樹脂微粒子と、着色剤粒子を80〜100℃の温度で凝集、融着させる工程を経て、軟化点80〜115℃のトナーを作製することを特徴とするトナーの製造方法。
- 前記炭化水素系ワックスの融点が80〜90℃、100℃における溶融粘度が12〜15mPa・s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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007264241A JP2009092986A (ja) | 2007-10-10 | 2007-10-10 | トナーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007264241A JP2009092986A (ja) | 2007-10-10 | 2007-10-10 | トナーの製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2007264241A Pending JP2009092986A (ja) | 2007-10-10 | 2007-10-10 | トナーの製造方法 |
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JP (1) | JP2009092986A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014209215A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-11-06 | 三菱化学株式会社 | トナー母粒子及び静電荷像現像用トナー |
-
2007
- 2007-10-10 JP JP2007264241A patent/JP2009092986A/ja active Pending
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