JP2010265452A - 顔料及びその製造方法、顔料分散体、イエロートナー - Google Patents

顔料及びその製造方法、顔料分散体、イエロートナー Download PDF

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Abstract

【課題】 着色力に優れたイエロー顔料及びその製造方法、該顔料を含有する顔料分散体及びイエロートナーの提供。
【解決手段】 個数平均一次粒径が30nm乃至70nmであり、CuKα特性X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角をθとした時、2θ±0.20degが10.0degの時の強度と2θ±0.20degが11.1degの時の強度との相対強度比(11.1deg)/(10.0deg)が0.1乃至0.6であることを特徴とする顔料。
【化1】

【選択図】 図1

Description

本発明は、顔料及びその製造方法に関する。また、該顔料を着色剤とし、電子写真法、静電記録法、磁気記録法、トナージェット法等の記録方法に用いられるイエロートナーに関する。
近年、カラー画像の普及が盛んで高画質化への要求が高まってきている。デジタルフルカラー複写機やプリンターにおいては、色画像原稿をブルー、グリーン、レッドの各色フィルターで色分解した後、オリジナル画像に対応した潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色現像剤を用い現像する。そのため、各色の現像剤中の着色剤が画質に大きな影響を与えることになる。
塗料分野においては、イエロー着色剤は、人間の感度に対し他色と同等の印象を与えるために、高隠蔽性、高着色力が求められ、一次粒子径の大きい着色剤が多く用いられてきた。一方、トナー分野においては、トナー中に添加される着色剤の重要な性能として、高い着色力のみならず、透明性が良好であることが求められる。塗料分野で好んで用いられる一次粒子径の大きい着色剤は、これらの要素を同時に満たすことが困難であった。
また、トナー用着色剤として、C.I.Pigment Yellow 155を用いることが提案されている(特許文献1参照)。本文献においては、C.I.Pigment Yellow 155は、高熱安定性、樹脂への分散性、帯電性に関して優れているとされている。
また、適切な結着樹脂を選択することで結着樹脂中の着色剤の分散性を向上させることにより、上記問題が解決することが提案されている(特許文献2参照)。例えば、結着樹脂として酸価を規定したポリエステル樹脂を主成分として用いることで、難分散性であるC.I.Pigment Yellow 155においても良好な分散性が達成でき、透明性を良好なものとすることができる。
また、水系媒体中で製造するトナーにおいてC.I.Pigment Yellow 155を用いることも提案されている(特許文献3及び4参照)。着色剤の良好な分散状態を維持することで良好な透明性を発現させ、さらにトナー粒子の形状制御に優れることから転写性やクリーニング性を改善している。
しかしながら、いずれの文献においても、一次粒子径の小さいC.I.Pigment Yellow 155を有機溶媒の如き分散媒に分散させたときの粘度の増加に関しては、検討されていない。
特開平11−202558号公報 特開平11−242357号公報 特開2003−140399号公報 特開2004−212451号公報
本発明は上記した課題を解決することを目的とする。
即ち本発明は、有機溶媒などの分散媒中で分散粘度の増加を抑制できる顔料を提供することを目的とする。このような顔料を用いることによって、ハンドリングが容易になるとともに、分散媒中における顔料の分散性が向上する。結果、トナー母粒子中における着色剤の分散性が改善され、トナーの着色力が向上する。
上記目的は、以下の発明によって達成される。
即ち、本発明は、式1で表される顔料であって、
個数平均一次粒径が30nm乃至70nmであり、
CuKα特性X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角をθとした時、2θ±0.20degが10.0degの時の強度と2θ±0.20degが11.1degの時の強度との相対強度比(11.1deg)/(10.0deg)が0.1乃至0.6である顔料に関する。
さらに本発明は、少なくとも、結着樹脂、着色剤およびワックス成分を有するイエロートナー母粒子を含有するトナーであって、着色剤が前記顔料であることを特徴とするイエロートナーに関する。
本発明の顔料を用いることによって、ハンドリングが容易になるとともに、分散媒中における顔料の分散性が向上する。結果、トナー母粒子中における着色剤の分散性が改善され、トナーの着色力が向上する。
本発明の顔料(a)(顔料製造例1)の粉末X線回折スペクトルを表す図である。
以下に、好ましい実施の形態を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明者らは、前記した従来技術の課題を解決すべく鋭意検討の結果、以下の知見を得た。即ち、式1で表される顔料であって、個数平均一次粒径が30nm乃至70nmであり、CuKα特性X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角をθとした時、2θ±0.20degが10.0degの時の強度と2θ±0.20degが11.1degの時の強度との相対強度比(11.1deg)/(10.0deg)が0.1乃至0.6である顔料が、有機溶媒などの分散媒中で分散粘度の増加を抑制できるため、ハンドリングが容易になるとともに、分散媒中での顔料の分散性が向上することによって、着色力が向上することを見出した。
また、該顔料をトナー用着色剤として用いることにより、トナー製造工程上のハンドリング性が改善されるとともに、着色剤の分散性が良好に保たれることにより、高着色力を有するイエロートナーを提供できることを見出した。
本発明で用いられる式1で表される顔料はビスアセトアセトアニリド系の黄色着色剤であり、C.I.Pigment Yellow 155に分類される顔料である。
C.I.Pigment Yellow 155は、耐光性、耐熱性に優れた顔料である。しかしながら、他のアゾ顔料と同様に、着色力や透明性を高めるために、着色力の高い粒径の小さい顔料を用いて分散媒中に微分散させようとすると、顔料粒子同士の親和性が高く、分散時に分散粘度が著しく増加するため、ハンドリングが困難になってしまう。さらに、顔料粒子同士の再凝集により、着色力や透明性が低下してしまうという問題があった。
本発明で規定されるC.I.Pigment Yellow 155は、有機溶剤(重合性単量体を含む)等の分散媒中においても、良好な分散性を保ちながら、顔料粒子同士の密着を適度に抑制し、分散粘度を低く抑えることができる。そのため、顔料分散体としての、ハンドリングが容易になる。加えて、顔料粒子間の再凝集が抑制されるため、顔料分散体として高い着色力が得られる。
本発明の顔料は個数平均一次粒径が30nm〜70nmであるが、粒径が30nm未満の顔料は製造上困難であるばかりでなく、分散粘度が非常に高くなるため、顔料分散体のハンドリングが難しくなる。また、粒径が70nmを超えるような顔料は、一次粒子自体が大きいため、分散させても微分散状態にはなりえない。そのため、着色力が低下してしまうばかりでなく、水系媒体中でトナー母粒子を製造する場合は、トナーの製造安定性が著しく低下してしまう。
(11.1deg)/(10.0deg)が0.1未満の場合は、顔料のアモルファス性が高く、粒子間の密着性が高い。そのため、粒径の小さい顔料を用いた場合には、分散粘度が非常に高くなり、分散体のハンドリングが困難となる。一方、0.6を超える顔料は製造上困難であり、公知の製造方法や本発明で示す製造方法で製造することができない。尚、本発明の顔料は、相対強度比(11.1deg)/(10.0deg)が0.2〜0.5であることが好ましい。
本発明の顔料は、前記式1に示される構造を有する顔料を、乾式で、145℃以上の処理温度で加熱処理することにより製造することができる。市販のC.I.Pigment Yellow 155(例えばクラリアント社製 Toner Yellow 3GP等)を処理してもよいし、式2の化合物(アミノテレフタル酸ジメチル)をジアゾ化後、式3の化合物(1,4−ビス(アセトアセチルアミノ)ベンゼン)とカップリングし、その後、加熱処理を行なってもよい。また、顔料合成後の乾燥工程の一部として前記加熱処理を行なっても同様に、本発明の顔料を製造することができる。
前記式2の化合物と式3の化合物とのジアゾカップリング反応は公知の方法に従って行なうことができる。具体的な方法としては、例えば、下記に示す方法が挙げられる。まず、式2の化合物を水中に分散後、氷冷し、塩酸または硫酸等の無機酸の存在下、亜硝酸ナトリウム等のジアゾ化剤と反応させて、対応するジアゾニウム塩に変換する。これを式3の化合物と水酸化ナトリウム等の無機塩基存在下にカップリングさせて前記式1の顔料を製造することができる。
本発明の顔料を製造するための加熱処理は乾式で行なうことが好ましく、空気、窒素等の雰囲気下や、減圧下で行なうことができるが、安全性の面から窒素等の不活性ガス雰囲気下で行なうことがより好ましい。加熱処理を溶剤中などの湿式で行なうと目的の粒径の顔料を得ることができない。
加熱温度は145℃以上あれば製造する事が可能であるが、160〜230℃で処理する方が短時間で本発明の条件を満たす顔料を製造することができるためより好ましい。加熱温度が145℃未満の場合は顔料の結晶化が十分に進行しないため、本発明で規定するCuKα特性X線回折を示す顔料が得られない。また、加熱温度が230℃を超えると短時間で処理が完了するものの、顔料の分解が生じやすくなるため、発色性が低下しやすい。
加熱処理は、送風、振動、回転、撹拌、減圧等の操作を伴ってもよい。加熱処理を行なう装置は一般的に使用される装置であれば特に限定されない。例えば、ホットプレートやオイルバス、オーブン、電気炉、マイクロ波加熱装置等の加熱装置や、スプレイドライヤーやベルトドライヤー、ロータリーキルン、コニカルドライヤー、ドラムドライヤー等の乾燥装置が使用できる。
本発明の顔料を製造する際の加熱処理を行なう時間に関しては、本発明の条件を満たす顔料が得られるならば特に規定されず、加熱温度や処理スケール、加熱装置や加熱時の環境により調整されることが好ましい。通常1〜36時間であり、多くの場合は24時間以内に終了する。
本発明の顔料は分散媒としての有機溶剤に分散させることにより顔料分散体としても使用可能である。本発明の顔料を用いることにより、従来のC.I.Pigment Yellow 155を用いた場合より、顔料分散体の粘度(顔料の分散粘度)の増加を抑えることができるようになる。そのため、分散体のハンドリングが容易になるとともに、顔料の分散性が良好に保たれるため、高い着色力を有する顔料分散体を得ることができる。
本発明の顔料分散体の分散媒に使用し得る有機溶剤としては顔料の目的用途に応じて決められるものであり、特に限定されない。具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−アミルアルコール、3−ペンタノール、オクチルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール等のアルコール類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル類;ヘキサン、オクタン、石油エーテル、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤;四塩化炭素、トリクロロエチレン、テトラブロムエタン等のハロゲン化炭化水素系溶剤;ジエチルエーテル、ジメチルグリコール、トリオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;メチラール、ジエチルアセタール等のアセタール類;ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の有機酸類;ニトロベンゼン、ジメチルアミン、モノエタノールアミン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の硫黄或いは窒素を含有する有機化合物類が挙げられる。中でも、極性の低い有機溶剤が好ましく、ケトン類、エステル類、炭化水素系溶剤、ハロゲン化炭化水素系溶剤、エーテル類が好ましい。
また本発明で用いる有機溶剤としては、重合性単量体を用いることもできる。重合性単量体は、付加重合系あるいは縮合重合系単量体であり、好ましくは、付加重合系単量体である。具体的にはスチレン、o−(m−、p−)メチルスチレン、o−(m−、p−)エチルスチレン等のスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリロニトリル、アクリル酸アミド等のアクリレート系単量体;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベヘニル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリロニトリル、メタクリル酸アミド等のメタクリレート系単量体;エチレン、プロピレン、ブチレン、ブタジエン、イソプレン、イソブチレン、シクロヘキセン等のオレフィン系単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、ヨウ化ビニル等のハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香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、ビニルイソブ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、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン化合物を挙げることができる。
顔料分散体においては、分散媒としての有機溶剤に樹脂が溶解されていてもよい。具体的には、ポリスチレン、スチレン共重合体、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、アクリル酸系共重合体、メタクリル酸系共重合体、ポリエステル、ポリビニルエーテル、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等が挙げられる。その他ポリウレタンやポリペプチドが挙げられる。またこれらの樹脂を2種以上混合して用いることができる。
本発明の顔料分散体は例えば、以下のようにして得られる。分散媒中に必要に応じて顔料分散剤や樹脂を溶かし込み、撹拌しながら顔料粉末を除々に加え十分に分散媒になじませる。さらにボールミル、ペイントシェーカー、ディゾルバー、アトライター、サンドミル、ハイスピードミル等の分散機により機械的せん断力を加えればよい。こうすることで、安定して均一に顔料を微分散することができる。
本発明の顔料は少なくとも、結着樹脂、着色剤およびワックス成分を含有するトナー母粒子を含むトナーの着色剤としても使用可能である。本発明の顔料を用いることにより分散媒中で分散粘度の増加を抑制できるため、トナー製造時のハンドリングが容易になるとともに、着色剤の分散性が良好に保たれるため、高着色力を有するイエロートナーを得ることができる。
本発明に用いられるトナーの結着樹脂としては、一般的に用いられているスチレン−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、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体が挙げられる。重合法により直接トナー粒子を得る方法においては、それらを形成するための重合性単量体が用いられる。具体的にはスチレン、o−(m−、p−)メチルスチレン、o−(m−、p−)エチルスチレン等のスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリロニトリル、アクリル酸アミド等のアクリレート系単量体;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベヘニル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリロニトリル、メタクリル酸アミド等のメタクリレート系単量体;ブタジエン、イソプレン、シクロヘキセン等のオレフィン系単量体が好ましく用いられる。これらは、単独または、一般的にはポリマーハンドブック第2版III−139〜192ページ(John Wiley & Sons社製)に記載の理論ガラス転移温度(Tg)が、好ましくは30〜80℃、より好ましくは40〜75℃を示すように単量体を適宜混合して用いられる。理論ガラス転移温度が上記の温度範囲内であれば、トナーの保存安定性や耐久安定性の維持と画像の透明性の維持とを両立できる。
さらに、本発明においては、トナー粒子の機械的強度を高めると共に、トナー粒子の分子量を制御するために、結着樹脂の合成時に架橋剤を用いることもできる。
本発明のトナーに用いられる架橋剤としては、二官能の架橋剤として、ジビニルベンゼン、2,2−ビス(4−アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、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アクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200、#400、#600の各ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエステル型ジアクリレート、および上記のジアクリレートをジメタクリレートに代えたものが挙げられる。
三官能以上の架橋剤としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレートおよびそのメタクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートおよびトリアリルトリメリテートが挙げられる。
これらの架橋剤は、単量体100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部、より好ましくは0.1〜5質量部用いられる。
本発明のトナーの着色剤としては、本発明の顔料が必ず使用されるが、本発明の顔料の分散性を阻害しない限りは、他の着色剤を併用することもできる。
併用できる着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物等、様々なものが挙げられる。具体的にはC.I.Pigment Yellow 12、C.I.Pigment Yellow 13、C.I.Pigment Yellow 14、C.I.Pigment Yellow 15、C.I.Pigment Yellow 17、C.I.Pigment Yellow 62、C.I.Pigment Yellow 74、C.I.Pigment Yellow 83、C.I.Pigment Yellow 93、C.I.Pigment Yellow 94、C.I.Pigment Yellow 95、C.I.Pigment Yellow 97、C.I.Pigment Yellow 109、C.I.Pigment Yellow 110、C.I.Pigment Yellow 111、C.I.PigmentYellow 120、C.I.Pigment Yellow 127、C.I.Pigment Yellow 128、C.I.Pigment Yellow 129、C.I.Pigment Yellow 147、C.I.Pigment Yellow 151、C.I.Pigment Yellow 154、C.I.Pigment Yellow 168、C.I.Pigment Yellow 174、C.I.Pigment Yellow 175、C.I.Pigment Yellow 176、C.I.Pigment Yellow 180、C.I.Pigment Yellow 181、C.I.Pigment Yellow 191、C.I.Pigment Yellow 194、C.I.Pigment Yellow 213、C.I.Pigment Yellow 214、C.I.バットイエロー1、3、20、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、C.I.Solvent Yellow 9、C.I.Solvent Yellow 17、C.I.Solvent Yellow 24、C.I.Solvent Yellow 31、C.I.Solvent Yellow 35、C.I.Solvent Yellow 58、C.I.Solvent Yellow 93、C.I.Solvent Yellow 100、C.I.Solvent Yellow 102、C.I.Solvent Yellow 103、C.I.Solvent Yellow 105、C.I.Solvent Yellow 112、C.I.Solvent Yellow 162、C.I.Solvent Yellow 163等を用いることができる。
トナー母粒子には、ワックス成分を含有させることが好ましい。本発明において使用し得るワックス成分としては、具体的には、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等の石油系ワックスおよびその誘導体、モンタンワックスおよびその誘導体、フィッシャー・トロプシュ法による炭化水素ワックスおよびその誘導体、ポリエチレンに代表されるポリオレフィンワックスおよびその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックスおよびそれらの誘導体等が挙げられ、誘導体には酸化物や、ビニルモノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物も含まれる。また、高級脂肪族アルコール等のアルコール、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸、あるいはそれらの化合物の酸アミド、エステル類、硬化ヒマシ油およびその誘導体、植物ワックス、動物ワックスが挙げられる。これらは単独、もしくは併せて用いることができる。
本発明のトナーにおいては、必要に応じて荷電制御剤をトナー母粒子に含有させたり、トナー母粒子に外添したりして用いることも可能である。これにより、現像システムに応じた最適の摩擦帯電量のコントロールが可能となる。
荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、トナーを直接重合法により製造する場合には、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可溶成分が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。
荷電制御剤は、例えば、トナーを負荷電性に制御するものとして、スルホン酸基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体、サリチル酸誘導体およびその金属錯体、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノおよびポリカルボン酸や、その金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール等のフェノール誘導体類、尿素誘導体、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、樹脂系帯電制御剤等が挙げられる。また、トナーを正荷電性に制御するものとしては、ニグロシンおよび脂肪酸金属塩等によるニグロシン変性物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、4−ヒドロキシナフタレン−1−スルホン酸ベンジルトリブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の4級アンモニウム塩、およびこれらの類似体であるホスホニウム塩等のオニウム塩およびこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料およびこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、りんタングステン酸、りんモリブデン酸、りんタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物等)、樹脂系帯電制御剤等が挙げられる。これらを単独であるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。
本発明においては、ポリエステル樹脂やポリカーボネート樹脂等の極性樹脂を用いることができる。例えば、懸濁重合法等により直接トナーを製造する場合には、分散工程から重合工程に至る重合反応時に極性樹脂を添加すると、トナー母粒子となる重合性単量体組成物と水系分散媒体の呈する極性のバランスに応じて、添加した極性樹脂がトナー母粒子の表面に薄層を形成したり、トナー母粒子表面から中心に向け傾斜性をもって存在したりするように制御することができる。この時、本発明に係る着色剤や、荷電制御剤と相互作用を有するような極性樹脂を用いることによって、トナー中への該着色剤の存在状態を好適な形態にすることが可能である。
本発明のトナーは、トナー母粒子に対して流動性向上剤として無機微粉体が外部添加されていてもよい。無機微粉体としては、シリカ、酸化チタン、アルミナまたはそれらの複酸化物や、これらを表面処理したもの等の微粉体が使用できる。
本発明のイエロートナーは、重量平均粒径D4が4.0〜8.0μmである。また、重量平均粒径D4と個数平均粒径D1の比(D4/D1)が1.35以下であることが好ましい。さらには、重量平均粒径D4が4.9〜7.5μmであり、D4/D1が1.30以下であることがより好ましい。重量平均粒径D4が上記の範囲内である場合、良好にカブリを抑制でき、また優れた転写性が得られ、更に、文字やライン画像における飛び散りを抑制でき、高精細な画像を得ることができる。
なお、本発明のイエロートナーの重量平均粒径D4と個数平均粒径D1は、トナー母粒子の製造方法によってその調整方法は異なる。例えば、懸濁重合法の場合は、水系分散媒体調製時に使用する分散剤濃度や反応撹拌速度、または反応撹拌時間等をコントロールすることによって調整することができる。
本発明のイエロートナーは、フロー式粒子像分析装置で測定される平均円形度が0.960〜0.995であることが好ましく、より好ましくは0.970〜0.990である。この場合、トナーの転写性が大幅に改善される。
本発明に係るトナー母粒子は、どのような手法を用いて製造されても構わないが、懸濁重合法、乳化重合法、懸濁造粒法等、水系媒体中で造粒する製造法によって得ることが好ましい。一般的な粉砕法でトナーを製造する場合、ワックス成分を大量にトナー母粒子に添加することは、現像性の面で非常に技術的難易度が高い。水系媒体中でトナー母粒子を造粒することで、ワックス成分を大量に使用しても、トナー表面へのワックス成分の露出を抑制することができる。中でも懸濁重合法がワックス成分のトナー中への内包化による長期現像安定性、及び、溶剤を使用しないといった製造コスト面から最も好ましい製造方法の一つである。さらに、トナーの粒子形状を精密に制御することにより、同程度の量の着色剤が各トナー母粒子に内包化されるため、該着色剤による帯電特性への影響度合いも均一なものになり、これによって、現像性と転写性とがバランス良く改善される。
懸濁重合法により製造されるトナー母粒子は、重合性単量体、本発明に係る顔料、ワックス成分、および重合開始剤等を混合して重合性単量体組成物を調製し、重合性単量体組成物を水系媒体中に分散して重合性単量体組成物の粒子を造粒し、水系媒体中で重合性単量体組成物の粒子中の重合性単量体を重合させて得られる。尚、重合開始剤は、造粒工程後に水系媒体中に添加しても良い。また、該重合性単量体組成物は、該顔料を第1の重合性単量体(或いは一部の重合性単量体)に分散させた分散液を、少なくとも第2の重合性単量体(或いは残りの重合性単量体)と混合して調製されたものであることが好ましい。即ち、本発明の顔料を第1の重合性単量体により十分に分散させた状態にした後に、他のトナー材料と共に第2の重合性単量体と混合することにより、該顔料がより良好な分散状態でトナー母粒子中に存在できるものとなる。該顔料が本発明の条件を満たすことにより、分散粘度の上昇をある程度抑制できるが、特に分散粘度が高くなってしまう場合は、第1の重合性単量体により十分に分散させる工程が必要になる。
以下、本発明に係る各種分析法について説明する。本発明中に示した種々の測定値は下記の方法で測定を行った。
(1)顔料の個数平均一次粒径Dm及び顔料粒子の形状の測定
顔料を直接、コロジオン膜貼付メッシュ上にサンプリングし、透過電子顕微鏡 H−800(日立製作所社製)を用い倍率50000倍で観察した。観察像の画像情報を画像解析装置 Luzex3(ニレコ社製)に導入し、粒子像を二値化し、各粒子の粒子投影面積を求めた。求めた粒子投影面積から下式を用いて各粒子の円相当径を算出し、これから顔料一次粒子の個数平均一次粒径Dmを求めた。
円相当径=(粒子投影面積/π)1/2×2
(2)顔料の粉末X線回折
粉末X線回折装置 RINT 2100(リガク社製)を用い、CuKα特性X線において、ブラッグ角(2θ±0.20deg)3deg〜35degの範囲で測定を行い、得られたスペクトルから2θが10.0degと11.1degにおけるスペクトルの相対強度比を算出した。
(3)顔料分散液の粘度測定
粘弾性測定装置 Physica MCR300(アントンパール社製)(コーンプレート型測定治具;75mm径、1°)を用い、0s−1〜100s−1の範囲のせん断速度への粘度の依存を調べることによって決定した。表2に記載した粘度値は10s−1のせん断速度で測定した。
(4)トナーの重量平均粒径D4、個数平均粒径D1の測定
コールターマルチサイザー(コールター社製)を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)およびパーソナルコンピューターを接続した。電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を用いるが、例えばISOTON R−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。具体的な測定手順は、コールター社発行のコールターマルチサイザーのカタログ(2002年2月版)や、測定装置の操作マニュアルに記載されているが、以下の通りである。
前記電解水溶液100〜150ml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分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザーの100μmアパーチャーを用いて、2.0〜64.0μmのトナー粒子の体積、個数を測定する。得られたデータを16のチャンネルに振り分け、重量平均粒径D4、個数平均粒径D1及びD4/D1を求めた。
(5)トナーの平均円形度の測定
フロー式粒子像測定装置 FPIA−2100型(東亜医用電子社製)を用いて測定を行い、下式を用いて算出した。
円相当径=(粒子投影面積/π)1/2×2
円形度=(粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
ここで、「粒子投影面積」とは二値化されたトナー粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該トナー粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さである。円形度は粒子の凹凸の度合いを示す指標であり、トナー粒子が完全な球形の場合には1.000を示し、表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。平均円形度は、各粒子の円形度を用いて、相加平均を計算することによって求めた。
(顔料製造例1)
アミノテレフタル酸ジメチル41.8質量部を水200質量部に分散させ、10℃で、31%HCl水溶液70質量部を加え、2時間撹拌した。その後、40%亜硝酸ナトリウム水溶液を35質量部加え1.5時間撹拌後、スルファミン酸を加えて過剰の亜硝酸を分解した。次いで、氷冷しながら、4mol/l−酢酸ナトリウムを用いてpH4.5に調整してジアゾニウム塩溶液とした。
これとは別に、33%NaOH水溶液430質量部を水450質量部に加えたところに、1,4−ビス(アセトアセチルアミノ)ベンゼン27.6質量部を撹拌しながら添加して溶解させた。これに氷170質量部を加えた後、撹拌しながら氷酢酸263質量部を添加しカップラー液とした。
このカップラー溶液をジアゾニウム塩溶液に40分かけて撹拌しながら滴下しカップリング反応を行い、2時間撹拌を続けた。
得られた着色剤スラリーをスチームによって98℃に加熱し、98℃下で1時間撹拌した後、ろ過・水洗浄を行い、着色剤ペーストを得た。これをメタノール中に分散させ、2時間撹拌した後、ろ過・水洗浄を行い、80℃で減圧乾燥し、粉砕した。得られた着色剤をオーブン中で200℃、3時間加熱処理を行なうことにより顔料(a)を製造した。得られた顔料(a)の粉末X線回折の結果を下記に示した。
〔顔料(a)の粉末X線回折の結果〕
強度に関しては、s=強い、m=中位、w=弱い を表す。
2θ 強度 相対強度
5.4° w 5%
9.9° s 56%
11.0° m 29%
16.6° m 16%
19.3° m 24%
21.6° w 27%
26.7° s 100%
(顔料製造例2)
オーブン中での加熱処理条件を、160℃で3時間加熱処理に変更すること以外は顔料製造例1と同様にして顔料(b)を製造した。
(顔料製造例3)
オーブン中での加熱処理条件を、145℃で6時間加熱処理に変更すること以外は顔料製造例1と同様にして顔料(c)を製造した。
(顔料製造例4)
顔料製造例1と同様な方法で着色剤ペーストを調製し、これをメタノール中に分散させ、2時間撹拌した後、ろ過・水洗浄を行い、160℃で減圧乾燥後、粉砕することにより顔料(d)を製造した。
(顔料製造例5)
オーブン中での加熱処理条件を、160℃で90時間加熱処理に変更すること以外は顔料製造例1と同様にして顔料(e)を製造した。
(顔料製造例6)
市販のC.I.Pigment Yellow 155(クラリアント社製 Toner Yellow 3GP)をオーブン中、160℃で3時間加熱処理を行い、顔料(f)を製造した。
(比較用顔料製造例1)
アミノテレフタル酸ジメチル41.8質量部を水200質量部に分散させ、10℃で、31%HCl水溶液70質量部を加え、2時間撹拌した。その後、40%亜硝酸ナトリウム水溶液を35質量部加え1.5時間撹拌後、スルファミン酸を加えて過剰の亜硝酸を分解した。次いで、氷冷しながら、4mol/l−酢酸ナトリウムを用いてpH4.5に調整してジアゾニウム塩溶液とした。
これとは別に、33%NaOH水溶液430質量部を水450質量部に加えたところに、1,4−ビス(アセトアセチルアミノ)ベンゼン27.6質量部を撹拌しながら添加して溶解させた。これに氷170質量部を加えた後、撹拌しながら氷酢酸263質量部を添加しカップラー液とした。
このカップラー液をジアゾニウム塩溶液に40分かけて撹拌しながら滴下しカップリング反応を行い、2時間撹拌を続けた。
得られた着色剤スラリーをスチームによって98℃に加熱し、98℃下で1時間撹拌した後、ろ過・水洗浄を行い、着色剤ペーストを得た。これをメタノール中に分散させ、2時間撹拌した後、ろ過・水洗浄を行い、80℃で減圧乾燥後、粉砕することにより比較用の顔料(g)を製造した。得られた顔料(g)の粉末X線回折スペクトルにおいては、2θ=11.1°に明確なピークは観察されなかった。
〔顔料(g)の粉末X線回折の結果〕
強度に関しては、s=強い、m=中位、w=弱い を表す。
2θ 強度 相対強度
10.0° s 42%
16.6° m 10%
20.2° m 11%
26.6° s 100%
(比較用顔料製造例2)
アミノテレフタル酸ジメチル41.8質量部を水200質量部に分散させ、10℃で、31%HCl水溶液70質量部を加え、2時間撹拌した。その後、40%亜硝酸ナトリウム水溶液を35質量部加え1.5時間撹拌後、スルファミン酸を加えて過剰の亜硝酸を分解した。次いで、氷冷しながら、4mol/l−酢酸ナトリウムを用いてpH4.5に調整した。これに、o−ジクロロベンゼン10質量部と界面活性剤(花王社製エマルゲン911)1質量部を適量の水に混合しエマルジョンとしたものを添加し、ジアゾニウム塩溶液とした。
これとは別に、33%NaOH水溶液430質量部を水450質量部に加えたところに、1,4−ビス(アセトアセチルアミノ)ベンゼン27.6質量部を撹拌しながら添加して溶解させた。これに氷170質量部を加えた後、撹拌しながら氷酢酸263質量部を添加しカップラー液とした。
このカップラー液をジアゾニウム塩溶液に40分かけて撹拌しながら滴下しカップリング反応を行い、2時間撹拌を続けた。さらに80℃で1時間撹拌し、ろ過した後、冷水で洗浄し、減圧乾燥した。
得られた粗着色剤71.6質量部にジメチルホルムアミド570質量部を加え、150℃で3時間撹拌した。その後、80〜100℃に冷却し、ろ過した後、メタノールで洗浄・乾燥・粉砕することにより、比較用の顔料(h)を製造した。
(比較用顔料製造例3)
着色剤をオーブン中、80℃で12時間加熱処理すること以外は顔料製造例1と同様にして比較用の顔料(i)を製造した。顔料(i)の粉末X線回折において、2θ=11.1°に明確なピークは観察されなかった。
(比較用顔料製造例4)
オーブン中での加熱処理条件を、120℃で3時間加熱処理に変更すること以外は顔料製造例1と同様にして比較用の顔料(j)を製造した。顔料(j)の粉末X線回折において、2θ=11.1°に明確なピークは観察されなかった。
(比較用顔料製造例5)
着色剤をオーブン中、140℃で3時間加熱処理すること以外は顔料製造例1と同様にして比較用の顔料(k)を製造した。
製造した顔料の分析結果、及び、クラリアント社製のToner Yellow 3GP、及び、クラリアント社製のNovoperm Yellow 4Gの分析結果を表1に示した。
(顔料分散液調製例1)
・スチレン単量体 120質量部
・顔料(b) 12質量部
上記混合物をアトライター(三井鉱山社製)により3時間分散させて顔料分散体である顔料分散液(A)を調製した。
(顔料分散液調製例2〜3)
表2に記載の処方に変更すること以外は顔料分散液調製例1と同様にして調製し、顔料分散液(B)、(C)を調製した。
(顔料分散液調製例4)
・酢酸エチル 180質量部
・顔料(b) 12質量部
上記混合物をアトライターにより3時間分散させて顔料分散液(D)を調製した。
(比較用顔料分散液調製例1〜4、6、7)
表2に記載の処方に変更すること以外は顔料分散液調製例1と同様にして調製し、比較用の顔料分散液(E)〜(H)、(J)、(K)を調製した。
(比較用顔料分散液調製例5)
表2に記載の処方に変更すること以外は顔料分散液調製例4と同様にして調製し、比較用の顔料分散液(I)を調製した。
表2に顔料分散液調製に用いた顔料および分散媒と、調製した分散液の評価結果を示した。
尚、分散液の評価は、以下の基準により行なった。
<分散液のハンドリング性>
下記に示す3段階で目視評価した。
A:装置内壁への分散液の付着が生じず、極めて少なくハンドリングが容易。
B:装置内壁への分散液の付着がある程度生じるが、ハンドリングが可能なレベル。
C:装置内壁への分散液の付着が著しくハンドリングが困難。
<顔料分散液の着色力>
顔料分散体をバーコート法(Bar No.10)によりアート紙に塗布し24時間風乾してマクベス反射濃度計 RD918(マクベス社製)にて画像濃度OD(Y)を測定した。着色力の評価を以下のように行った。ここでOD(Y)値が1.5以上であれば良好な着色力であると判断した。
A:OD(Y)が1.6以上
B:OD(Y)が1.5以上、1.6未満
C:OD(Y)が1.5未満
表2に示されるように、本発明の条件を満たす顔料を用いた分散液は分散粘度が著しく低下するため、ハンドリング性が改善され、さらに着色力も優れていることが確認された。
(トナー製造例1)
高速撹拌装置TKホモミキサー(特殊機化工業社製)を備えた2l用四つ口フラスコ中にイオン交換水710質量部と0.1mol/l−NaPO水溶液450質量部を添加し回転数を12000rpmに調整し、60℃に加温した。ここに1.0mol/l−CaCl水溶液68質量部を徐々に添加し、微小な難水溶性分散安定剤としてCa(POを含む水系分散媒体を調製した。
・顔料分散液(A) 132質量部
・スチレン単量体 46質量部
・n−ブチルアクリレート単量体 34質量部
・極性樹脂 10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=65℃、Mw=10000、Mn=6000)]
・エステルワックス 25質量部
(DSC測定における最大吸熱ピークのピーク温度=70℃、Mn=704)
・サリチル酸アルミニウム化合物 2質量部
(オリエント化学工業社製 ボントロンE−88)
・ジビニルベンゼン単量体 0.1質量部
上記、処方を60℃に加温し、TKホモミキサーを用いて5000rpmにて均一に溶解・分散した。これに重合開始剤である2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。前記水系分散媒体中にこの重合性単量体組成物を投入し、回転数12000rpmを維持しつつ15分間造粒した。その後高速撹拌器からプロペラ撹拌羽根に撹拌器を変え、内温を60℃で重合を5時間継続させた後、内温を80℃に昇温させ8時間重合を継続させた。重合反応終了後、80℃、減圧下で残存単量体を留去した後、30℃まで冷却し、重合体微粒子分散液を得た。
次に、重合体微粒子分散液を洗浄容器に移し、撹拌しながら、希塩酸を添加し、pH1.5で2時間撹拌し、Ca(POを含むリン酸とカルシウムの化合物を溶解させた後に、ろ過器で固液分離し、重合体微粒子を得た。これを水中に投入して撹拌し、再び分散液とした後に、ろ過器で固液分離した。重合体微粒子の水への再分散と固液分離とをCa(POを含むリン酸とカルシウムの化合物が十分に除去されるまで繰り返し行った。その後に、最終的に固液分離した重合体微粒子を、乾燥機で十分に乾燥してイエロートナー母粒子を得た。
得られたイエロートナー母粒子100質量部に対し、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(数平均一次粒子径7nm)1.0質量部、ルチル型酸化チタン微粉体(数平均一次粒子径45nm)0.15質量部、ルチル型酸化チタン微粉体(数平均一次粒子径200nm)0.5質量部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で5分間乾式混合して、イエロートナー(1)とした。
(トナー製造例2及び3)
表3に記載したように顔料分散液の種類を変更する以外はトナー製造例1と同様にしてイエロートナー(2)、(3)を製造した。
(トナー製造例4)
[混合工程]
下記組成をボールミルで24時間分散することにより、トナー組成物混合液200質量部を得た。
・顔料分散液(D) 96.0質量部
・極性樹脂 85.0質量部
(飽和ポリエステル(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとフタル酸の重縮合物、Tg=75.9℃、Mw=11000、Mn=4200、酸価=11mgKOH/g))
・炭化水素ワックス 9.0質量部
(フィッシャー・トロプシュワックス、DSC測定における最大吸熱ピークのピーク温度=80℃、Mw=750)
・サリチル酸アルミニウム化合物 2.0質量部
(オリエント化学工業社製 ボントロンE−88)
・酢酸エチル(溶媒) 10.0質量部
[分散懸濁工程]
下記組成をボールミルで24時間分散することにより、カルボキシメチルセルロースを溶解し、水系媒体を得た。
・炭酸カルシウム(アクリル酸系共重合体で被覆) 20.0質量部
・カルボキシメチルセルロース 0.5質量部
(商品名:セロゲンBS−H、第一工業製薬社製)
・イオン交換水 99.5質量部
上記より得られた水系媒体1200gを、TKホモミキサーに入れ、回転羽根を周速度20m/secで撹拌しながら、前記トナー組成物混合液1000gを投入し、25℃で一定に維持しながら1分間撹拌して懸濁液を得た。
[溶媒除去工程]
分散懸濁工程で得られた懸濁液2200gをフルゾーン翼(神鋼パンテック社製)により周速度45m/minで撹拌しながら、温度を40℃一定に保ち、ブロワ−を用いて上記懸濁液面上の気相を強制更新し、溶媒除去を開始した。その際、溶媒除去開始から15分後に、イオン性物質として1%に希釈したアンモニア水75gを添加し、続いて溶媒除去開始から1時間後に該アンモニア水25gを添加した。さらに溶媒除去開始から2時間後に該アンモニア水25gを添加し、最後に溶媒除去開始から3時間後に該アンモニア水25gを添加し、総添加量を150gとした。さらに温度を40℃に保ったまま、溶媒除去開始から17時間保持し、懸濁粒子から溶媒(酢酸エチル)を除去したトナー分散液を得た。
[洗浄・脱水工程]
溶媒除去工程で得られたトナー分散液300質量部に、10mol/l塩酸80質量部を加え、さらに0.1mol/l水酸化ナトリウム水溶液により中和処理後、吸引ろ過によるイオン交換水洗浄を4回繰り返して、トナーケーキを得た。得られたトナーケーキを真空乾燥機で乾燥し、目開き45μmの篩で篩分し、イエロートナー母粒子を得た。これ以降はトナー製造例1と同様にしてイエロートナー(4)を製造した。
(比較用トナー製造例1〜3)
表3に記載したように顔料分散液の種類を変更する以外はトナー製造例1と同様にして比較用のイエロートナー(5)〜(7)を製造した。
トナーの着色力の評価は以下の方法で行った。
評価機として市販のレーザービームプリンター(LBP−2510;キヤノン社製)を用いた。先ず、常温常湿(N/N;23.5℃、60%RH)環境下、0.1mg/cmから1.0mg/cmの範囲でトナーの載り量の異なる数種類のベタ画像を転写紙上に作成した。そして、それらの画像濃度をマクベス反射濃度計 RD918(マクベス社製)を用いて測定し、転写紙上のトナー量と画像濃度の関係を求めた。そして、転写紙上のトナーのり量が0.5mg/cmの場合に対応する画像濃度(OD(Y))をもって相対的に着色力を評価した。着色力の評価基準は以下のとおりである。尚、OD(Y)値が1.3以上であれば良好な着色力であると判断した。
A:OD(Y)が1.4以上
B:OD(Y)が1.3以上、1.4未満
C:OD(Y)が1.3未満

Claims (6)

  1. 式1で表される顔料であって、
    個数平均一次粒径が30nm乃至70nmであり、
    CuKα特性X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角をθとした時、2θ±0.20degが10.0degの時の強度と2θ±0.20degが11.1degの時の強度との相対強度比(11.1deg)/(10.0deg)が0.1乃至0.6であることを特徴とする顔料。
  2. 式2の化合物をジアゾ化後、式3の化合物とカップリングして得られた化合物を、乾式で、145℃以上の処理温度で加熱処理することにより得られた顔料であることを特徴とする請求項1に記載の顔料。

  3. 式2の化合物をジアゾ化後、式3の化合物とカップリングし、その後、乾式で、145℃以上の処理温度で加熱処理する顔料の製造方法であって、
    得られる顔料が請求項1に記載の顔料であることを特徴とする顔料の製造方法。

  4. 請求項1に記載の顔料と、分散媒として有機溶剤とを含むことを特徴とする顔料分散体。
  5. 少なくとも、結着樹脂、着色剤およびワックス成分を含有するイエロートナー母粒子を有するトナーであって、該着色剤が請求項1に記載の顔料であることを特徴とするイエロートナー。
  6. 該イエロートナー母粒子が、重合性単量体、着色剤、およびワックス成分を少なくとも含有する重合性単量体組成物を水系媒体中に分散し、該重合性単量体組成物の粒子を造粒し、該粒子中の重合性単量体を重合させて得られたものであることを特徴とする請求項5に記載のイエロートナー。
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