JP2009145885A - トナー、該トナーの製造方法、該トナーを利用した画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1ラテックス粒子、ワックス及び顔料、または第1ラテックス粒子−ワックスの複合体及び顔料を含むコアと、第2ラテックス粒子を含んでコア表面の少なくとも一部を覆う第1シェル層と、を含む複数の微粒子を含むトナー。これにより、トナー内部に分散されたワックスドメインのサイズが小さくて、ワックス分散性が大きいので、優秀な定着特性、帯電特性を持つことができ、高温高湿保存性、光沢性、耐オフセット性なども向上しうる。
【選択図】図1
Description
<実施例1:ラテックス粒子1−ワックス複合体の合成>
スチレン234g、n−ブチルアクリレート96g、メタクリル酸14gを含むモノマー混合物を準備した後、上記混合物に連鎖移動剤である1−ドデカンチオール5gを添加した後、エステル系ワックスとしてWE−5(NOF corporation)45gを溶解させて、これから得た結果物を乳化剤であるSDS(Aldrich社製)水溶液1500gに添加し、超音波攪拌器を利用して60℃〜70℃間の温度で乳化させる。これから得たワックス−モノマー分散液を反応温度80℃に加熱された反応器に投入した後、これにラジカル重合開始剤として過硫酸カリウム(potassium persulfate、KPS)水溶液(3.2%)760gを投入した後、2時間窒素ガスパージしつつ反応を進めた。反応終了後、スチレン145g、n−ブチルアクリレート66g及びメタクリル酸9gを含むモノマー混合物と1−ドデカンチオール3.3gを、反応器にスターブドフィード方式で60分間投入して6時間さらに反応させた後、自然冷却させる。反応後粒子のサイズを光散乱方式で測定(Horiba 910を利用)して、200〜300nmの平均粒径を持つことを確認した。これから得た粒子を“ラテックス粒子1−ワックス複合体”という。
3Lビーカーにスチレン899g、n−ブチルアクリレート262g、b−カルボキシエチルアクリレート(Sipomer、Rhodia)36gを含むモノマー混合物、架橋剤としてA−デカンジオールジアクリレート4.2g及び連鎖移動剤として1−ドデカンチオール18.8gを添加した後、乳化剤としてドデシル硫酸ナトリウム(Sodium Dodecyl Sulfate:SDS)水溶液(水に比べて2%の濃度、Aldrich社製品)500gを添加して攪拌して、モノマー乳化液を製造した。この後、75℃に加熱された3L二重ジャケット反応器に、ラジカル重合開始剤として過硫酸カリウム(KPS)水溶液(3.2%)500gと、乳化剤としてドデシル硫酸ナトリウム水溶液(水に比べて0.13%の濃度である)1160gとを入れて攪拌しつつ上記モノマー乳化液を2時間徐々に滴加し、上記反応温度で8時間反応させた。これから得たラテックス粒子のサイズを光散乱方式で測定(Horiba 910を利用)して、150〜200nmの範囲を持つことを確認した。これから得たラテックス粒子を“ラテックス粒子2”という。
<実施例3>
負イオン性反応性乳化剤(HS−10;第一工業製)10gを取ってBlack顔料60gと共にミーリングバスに入れて、0.8〜1mm径のガラスビード400gを投入して常温でミーリングして顔料分散液K−Aを製造した。この時、分散器は超音波分散器を使用した。これをYellow、Magenta及びCyan顔料に対しても反復して、顔料分散液Y−A、M−A及びC−Aをそれぞれ製造した。使用した顔料種類は下記表1の通りである。
<実施例4>
1L反応器に脱イオン水500g中にラテックス粒子1−ワックス複合体300gと顔料分散液K−A 35gとの混合物を添加した後、15gの硝酸(0.3mol)とPSI(水道機工株式会社製、PSI HM 100)15gとの混合液を入れ、均質化器を利用して11000rpmで6分間攪拌して1.5〜2.5μmの凝集体を製造した。1L用二重ジャケット反応器に上記凝集体を含む混合液を入れて、常温から分当たり1℃で昇温させつつ50℃(ラテックス粒子1のTg−5℃)になるまで攪拌して、粒子サイズが約2〜3μmになったことを確認(すなわち、コアが生成されること)した後、上記実施例2から得たラテックス粒子2を50g添加して2時間反応させて、ラテックス粒子2を含む第1シェル層が上記コア表面に形成された微粒子を製造した。次いで、上記微粒子を凝集させて上記微粒子の凝集体のD50(Volume)が5.8μmになれば、NaOH(1mol)を添加してpHを7に調節した。10分間粒子サイズD50(Volume)の値が一定に保持されれば、96℃まで昇温(1℃/min)させて、96℃到達後に硝酸(0.3mol)を添加してpHを6.6に調節した後、3〜5時間反応させて5〜6μmのポテト型トナーを得た。上記トナー粒子を含む凝集反応物をTg下に冷却させた後、ろ過過程を経てトナー粒子を分離して乾燥させた。乾燥されたトナー粒子にNX−90 0.5part(日本アエロジル社製)、RX−2001.0part(日本アエロジル社)、SW−1000.5part(チタン工業製)を添加してミキサー(ピッコロ、カワタ)3,000rpmで5分間攪拌して外添して、D50(Volume)が5.8μmであるトナーを得た。
1L反応器に脱イオン水500g中にラテックス粒子1−ワックス複合体300g及び顔料分散液K−A35gを入れた混合物を添加した後、15gの硝酸(0.3mol)及びPSI(水道機工株式会社製、PSI HM 100)15g混合物を添加し、均質化器を利用して11000rpmで6分間攪拌して1.5〜2.5μmの凝集体を製造した。1L用二重ジャケット反応器に上記凝集体を含む混合物を入れて、常温で分当たり1℃で50℃(ラテックスのTg−5℃)まで昇温させつつ攪拌して、粒子サイズが約2〜3μmになったことを確認(すなわち、コアが生成される)した後、上記実施例2から得たラテックス粒子2を25g添加して反応させて、ラテックス粒子2を含む第1シェル層が上記コア表面に形成された微粒子を製造した。この後、上記微粒子を凝集させて微粒子の凝集体を形成した後、D50(Volume)が5.8μmになれば、ラテックス粒子2を25g添加して上記微粒子の凝集体の表面に第2シェル層を形成して、6μmになれば、NaOH(1mol)を添加してpHを7に調節した。10分間粒子サイズD50(Volume)の値が一定に保持されれば、96℃まで昇温(1℃/min)させて、96℃に達すれば、硝酸(0.3mol)を添加してpHを6.6に調節した後、3〜5時間反応させて5〜6μmのポテト型トナーを製造した後、これを含む反応物をTg下に冷却させ、ろ過過程を経てトナー粒子を分離して乾燥させた。乾燥されたトナー粒子にNX−90 0.5part(日本アエロジル社製)、RX−200 1.0part(日本アエロジル社製)、SW−100 0.5part(チタン工業製)を添加してミキサー(ピッコロ、カワタ)3,000rpmで5分間攪拌して外添し、D50(Volume)が5.8μmであるトナーを得た。
顔料分散液として、K−Aの代わりにC−Aを使用したという点を除いては、上記実施例4と同じ方法でトナーを製造した。
顔料分散液として、K−Aの代わりにM−Aを使用したという点を除いては、上記実施例4と同じ方法でトナーを製造した。
顔料分散液としてK−Aの代わりにY−Aを使用したという点を除いては、上記実施例4と同じ方法でトナーを製造した。
コア形成のために、500gの脱イオン水にラテックス粒子1−ワックス複合体300gを添加した代わりに、ラテックス粒子2(ワックス非含有)150g及びパラフィン系ワックス分散液(中国の重慶油脂製)25.4gを添加したという点を除いては、上記実施例4と同じ方法でトナーを製造した。
1L反応器に脱イオン水500g中にラテックス粒子2 150g、パラフィン系ワックス分散液(中国の重慶油脂製)25.4g及び顔料分散液K−A分散液35gの混合物を添加した後、15gの硝酸(0.3mol)とPSI(水道機工株式会社製、PSI HM 100)15gとの混合物を添加した後、均質化器を利用して11000rpmで6分間攪拌して1.5〜2.5μmの凝集体を得た。1L用二重ジャケット反応器に上記凝集体を含む混合物を入れて、常温で分当たり1℃で50℃(ラテックスのTg−5℃)まで昇温させつつ攪拌して、約3〜5.5μmの粒子が体積(Volume)対比2%以下に達すれば、ラテックス2をさらに50g滴加し、D50(Volume)が5.8μmになればNaOH(1mol)を添加してpHを7に調節した。10分間粒子サイズD50(Volume)の値が一定に保持されれば、96℃まで昇温(1度/min)させた。96℃到達後に硝酸(0.3mol)を添加してpHを6.6に調節した後、3〜5時間反応させて平均粒径5〜6μmのポテト型トナー粒子が生成されれば、反応物をTg下に冷却させた後、ろ過過程を経てトナー粒子を分離して乾燥させた。乾燥されたトナー粒子にNX−90 0.5part(日本アエロジル社製)、RX−200 1.0part(日本アエロジル社製)、SW−100 0.5part(チタン工業製)を添加してミキサー(ピッコロ、カワタ)3,000rpmで5分間攪拌して外添し、D50(Volume)が5.8μmであるトナー粒子を得た。
上記実施例4〜9及び比較例1から得たトナー粒子の断面を四酸化オスミウムで染色してTEM(Transmission Electron Microscopy)で観察した。これより、染色された部分、すなわち、トナー内に分散されたワックスドメイン平均粒径を測定して下記表2に表した。
上記実施例4〜9及び比較例1から得たトナー粒子をXPSで分析し、各トナーの表面に存在するワックス含有量を分析して、その結果を下記の表2に表した。
−装備:ベルト型定着器
−テスト用未定着画像:100% pattern
−テスト温度:100〜200℃(10℃間隔)
−速度:160mm/sec
−ドエル時間(dwell time):0.08sec
定着性(%)=(テープ除去後のOD/テープ除去前のOD)×100 ・・・(数式1)
MFT:Minimum Fusing Temperature[Cold−offsetなしに定着性90%以上になる最低温度]
HOT:Hot Offset Temperature[Hot−offsetが発生する最低温度]
上記実施例4〜9及び比較例1のトナー粒子の光沢を、光沢測定器を利用して測定し、その結果を下記の表2に表した(上記評価例3の定着器を使用して160℃で測定する)。
測定角度:60°
測定パターン:100%パターン
上記実施例4〜9及び比較例1から得たトナー粒子をそれぞれ100gずつ取って外添した後、現像器に投入して包装状態で恒温恒湿オーブンで23℃、55%RH(相対湿度)で2時間、40℃、90%RHで48時間、50℃、80%RHで48時間、40℃、90%RHで48時間、23℃、55%RHで6時間の順に保管した。
−評価基準
◎:画像優秀、固結なし
○:画像良好、固結なし
△:画像不良、固結なし
X:固結なし発生
上記実施例4〜9及び比較例1で得られたトナー粒子の凝集度をASTM−6393−99に基づいて測定し、その結果を表2に表した。具体的な測定装置及び方法は下記の通りである。
[(溝のサイズが53μmである篩に残った試料の質量)/2g]×100 ・・・(1)
[(溝のサイズが45μmである篩に残った試料の質量)/2g]×100×(3/5) ・・・(2)
[(溝のサイズが38μmである篩に残った試料の質量)/2g]×100×(1/5) ・・・(3)
凝集度=(1)+(2)+(3) ・・・(4)
−評価基準
◎:20%未満の凝集度
○:20%−40%の凝集度
△:40%−50%の凝集度
X:50%以上の凝集度
ガラス容器60mlに磁性キャリア28.5g、実施例4から得たトナー粒子1.5gを入れてターブラーミキサーを利用して攪拌した後、電界分離法を利用して上記トナー粒子の帯電量測定を測定したが、より具体的に、常温常湿条件で攪拌時間によるトナー粒子の帯電安定性及び高温高湿/低温低湿帯電量比を評価した。これを実施例5〜9及び比較例1から得たトナー粒子に対し反復して、その結果を表2に表した。
−常温常湿:23℃、RH55%
−高温高湿:32℃、RH80%
−低温低湿:10℃、RH10%
−評価基準
◎:帯電安定性が非常に優秀
○:帯電安定性が優秀
△:帯電安定性が普通
X:帯電安定性が不良
102 帯電手段
103 光
104 現像装置
105 現像ローラ
106 供給ローラ
107 現像剤規制ブレード
108 現像剤
108’ 残留トナー
109 転写手段
110 クリーニングブレード
112 電源
113 印刷媒体
Claims (14)
- 第1ラテックス粒子、ワックス及び顔料、または第1ラテックス粒子−ワックスの複合体及び顔料を含むコアと、
第2ラテックス粒子を含んで前記コア表面の少なくとも一部を覆う第1シェル層と、を含む複数の微粒子を含むトナー。 - 前記トナー内部に分散されたワックスドメインの平均粒径は、0.2μm〜0.5μmであることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 前記第1シェル層の平均厚さは、0.1μm〜1.5μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記ワックスの酸価、前記第1ラテックス粒子の酸価及び前記第2ラテックス粒子の酸価は、ワックスの酸価≦前記第1ラテックス粒子の酸価≦前記第2ラテックス粒子の酸価の関係を持つことを特徴とする、請求項1〜3の何れかに記載のトナー。
- 前記トナーのうち、前記微粒子ドメインの平均粒径は0.5μm〜3μmであることを特徴とする、請求項1〜4の何れかに記載のトナー。
- 平均粒径は、5μm〜10μmであることを特徴とする、請求項1〜5の何れかに記載のトナー。
- 第3ラテックス粒子を含む第2シェル層をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜6の何れかに記載のトナー。
- 前記第1シェル層の平均厚さ及び第2シェル層の平均厚さの和は、0.2μm〜0.5μmであることを特徴とする、請求項7に記載のトナー。
- 第1ラテックス粒子、ワックス及び顔料、または第1ラテックス粒子−ワックス複合体及び顔料を含むコアを形成する工程と、
前記コア表面に、前記コア表面の少なくとも一部を覆って第2ラテックス粒子を含む第1シェル層を形成し、前記コア及び第1シェル層を含む微粒子を形成する工程と、
前記複数の微粒子を凝集させる工程と、
を含むトナーの製造方法。 - 前記コア形成工程を、前記第1ラテックス粒子、前記ワックス及び前記顔料を含む混合物の凝集反応によって行うことを特徴とする、請求項9に記載のトナーの製造方法。
- 前記コア形成工程は、前記第1ラテックス粒子−ワックス複合体及び前記顔料を含む混合物の凝集反応によって行うことを特徴とする、請求項9に記載のトナーの製造方法。
- 前記複数の微粒子を凝集させる工程から得た微粒子凝集体の表面に、第3ラテックス粒子を含む第2シェル層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項9〜11の何れかに記載のトナーの製造方法。
- トナーとして請求項1〜8のうちいずれか1項に記載のトナーであって、
静電潜像が形成された感光体の表面にトナーを付着させて可視像を形成し、前記可視像を転写材に転写する工程を含む画像形成方法において、前記トナーを使用することを特徴とする画像形成方法。 - 感光体と、
前記感光体の表面に静電潜像を形成する画像形成手段と、
請求項1〜8のうちいずれか1項に記載のトナーを受容する手段と、
前記感光体の表面で静電潜像をトナー像として現像するために、前記トナーを感光体の表面に供給するトナー供給手段と、
前記トナー像を感光体の表面から転写材に転写するトナー転写手段と、を備える画像形成装置。
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