JP2012181263A - 静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】定着時に発生するダストを抑制しつつ、定着性と耐ブロッキング性を確保し、画質に優れた静電荷像現像用トナーを提供することであり、特に、低温定着トナーでも、該性能に優れた静電荷像現像用トナーを提供することである。
【解決手段】少なくとも着色剤分散液および樹脂粒子分散液を凝集・融着してなり、かつ、ワックスを含有する静電荷像現像用トナーであって、該ワックスが炭化水素ワックスとエステルワックスを下記質量比
[炭化水素ワックス]:[エステルワックス]=95:5〜60:40
で含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【選択図】なし
【解決手段】少なくとも着色剤分散液および樹脂粒子分散液を凝集・融着してなり、かつ、ワックスを含有する静電荷像現像用トナーであって、該ワックスが炭化水素ワックスとエステルワックスを下記質量比
[炭化水素ワックス]:[エステルワックス]=95:5〜60:40
で含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【選択図】なし
Description
本発明は、特定のワックスを含有する静電荷像現像用トナーに関し、特に、定着時に発生するダストを抑制しつつ、定着性と耐ブロッキング性を確保し、画質に優れた静電荷像現像用トナーに関する。
電子写真法において従来一般に広く用いられてきた静電荷像現像用トナーは、ビニル系重合体またはポリエステル等の各種バインダー樹脂に、カーボンブラックや顔料のような着色剤、必要に応じて帯電制御剤、磁性体を含む混合物を押出機により溶融混練し、ついで粉砕・分級することによって製造されてきた。しかし、このような混練/粉砕法で得られる従来の粉砕トナーは、トナーの粒径制御に限界があり、実質的に10μm以下、特に8μm以下の平均粒径のトナーを歩留まり良く製造することが困難であり、電子写真に要求される高解像度化を達成するためには十分なものとは言えなかった。
また、低温定着性を達成するために、混練時に低軟化点のワックスをトナー中にブレンドする方法が提案されているが、混練/粉砕法に於いては5質量%程度のブレンドが限界であり、十分な低温定着性能のトナーを得ることができなかった。また、溶融混練してから得られるフレークを機械的に粉砕してトナーとする場合には、歩留まりが悪く、粒度分布も広いものとなる。特に小粒径のトナーを得ようとする場合にはこの傾向は著しい。
近年、これらの混練/粉砕法の問題点を改善する方法として、(a)水系媒体中に重合性単量体、重合開始剤、着色剤等を懸濁分散した後に重合させてトナー母粒子を製造する懸濁重合法、(b)重合開始剤、乳化剤等を含有する水性媒体中に重合性単量体を乳化し、攪拌下に重合性単量体を重合して得られた重合体一次粒子の分散液に、着色剤等を添加して前記重合体一次粒子を凝集、熟成してトナー母粒子を製造する乳化重合凝集法または重合体一次粒子として公知の方法で公知の樹脂を乳化した分散液を用いる乳化重合凝集法の変法、(c)あらかじめ、ポリマー、着色剤等を溶媒に溶解、分散した溶解分散液(トナー組成の溶解分散液)を水系媒体中に分散し、これを加熱または減圧等によって溶媒を除去することにより、トナー母粒子を製造する溶解懸濁法等が提案されている。
これらの湿式法を用いれば、混練/粉砕法と比べ原料の分散の制御が容易であり、小粒径で、かつ粒度分布が狭いトナーを得ることができることから、上述の高解像度化の要求に応えることができる。
中でも、特に、乳化重合凝集法および乳化重合凝集法の変法は、小粒径トナーや粒度分布の狭いトナーを得るのに適しているだけでなく、トナー形状の制御も容易である利点を有している。
中でも、特に、乳化重合凝集法および乳化重合凝集法の変法は、小粒径トナーや粒度分布の狭いトナーを得るのに適しているだけでなく、トナー形状の制御も容易である利点を有している。
さて、近年における複写機やプリンター等の普及に伴い、更なる画像品質向上への要求に加え、特に高速印刷および低エネルギー定着性に優れたトナーが望まれるようになり、トナーの低温定着性の改善が試みられている。それと同時に、オフィス環境における人体への影響に対して、欧州を中心とした環境規格が制定されるようになり、電子写真定着システムにおいても対処が必須になって来つつある。
特に近年その中でも最も厳格な「ブルーエンジェル」認定を取得することが必須となっており、電子写真定着システムにおいては、高温の定着時に発生して装置外に放散される物質、具体的には昇華物質等による「ダスト及び有機揮発物質」を、ECMA−328/RAL−UZ122に規定された規制値以下にすることが求められている。
また、日本においても、複写機、複合機等でのエコマークの認定基準として、2008年の再改訂時より、RAL−UZ122の規制値をそのまま採用しており、これらの基準に対応することが求められている。
また、日本においても、複写機、複合機等でのエコマークの認定基準として、2008年の再改訂時より、RAL−UZ122の規制値をそのまま採用しており、これらの基準に対応することが求められている。
トナーの低温定着を目的として、低融点のワックスが用いられている(特許文献1〜6)。しかし、低融点ワックスは、低温で溶解し、昇華しやすいため、ダストの原因物質となり、昇華物質の低減を達成することは困難であった。
一方、融点の高いワックスを用いることで、昇華物質を低減することは可能であるが、トナー性能としては低温定着性と光沢度を求められており、単純に高融点ワックスを選択することは、これらのトナー性能を著しく損なってしまう。
また、ワックスは高融点になるに従いトナー中での分散が悪くなる傾向にあり、それが故にトナーの帯電性や流動性を損ね、カブリ等の画質劣化が発生し易かった。
また、ワックスは高融点になるに従いトナー中での分散が悪くなる傾向にあり、それが故にトナーの帯電性や流動性を損ね、カブリ等の画質劣化が発生し易かった。
つまり、環境安全性とトナー性能とが二律背反の関係になっており、両方の要求に応え得るものが未だ提供されていなかった。
本発明の課題は、定着時に発生するダストを抑制しつつ、定着性と耐ブロッキング性を確保し、画質に優れた静電荷像現像用トナーを提供することである。特に、低温定着トナーでも、定着性と耐ブロッキング性を両立させつつ、定着時に発生するダストを抑制した静電荷像現像用トナーを提供することである。
本発明者は、前記課題を解決するために検討を重ね、乳化重合凝集法またはその変法において、炭化水素ワックスおよび特定の構造を有するエステルワックスを併用することで上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、少なくとも着色剤分散液および樹脂粒子分散液を凝集・融着してなり、かつ、ワックスを含有する静電荷像現像用トナーであって、該ワックスが炭化水素ワックスとエステルワックスを下記質量比
[炭化水素ワックス]:[エステルワックス]=95:5〜60:40
で含有することを特徴とする静電荷像現像用トナーを提供するものである。
[炭化水素ワックス]:[エステルワックス]=95:5〜60:40
で含有することを特徴とする静電荷像現像用トナーを提供するものである。
本発明によれば、定着時に発生するダストを抑制しつつ、定着性と耐ブロッキング性を確保し、画質に優れた静電荷像現像用トナーを提供することができる。特に、低温定着トナーでも、定着性と耐ブロッキング性を両立させつつ、定着時に発生するダストを抑制した静電荷像現像用トナーを提供することができる。
本発明の静電荷像現像用トナーは、少なくとも、着色剤、樹脂およびワックスを含有し、その他必要に応じて、ワックス分散助剤、帯電制御剤、外添剤等を含有していてもよい。以下、「静電荷像現像用トナー」を単に「トナー」と略記する場合がある。
本発明者の検討によると、熱定着時に発生し、装置外に放散されるダストの原因物質は、大半がトナー中に含まれるワックス成分である。紙に転写されたトナーが定着する際に通過させる加熱された定着器によって、トナー中のワックスが溶解して離型作用を発揮するだけでなく、その一部が昇華することで「ダスト」が発生している。従って、ダストはワックス成分の物理的な昇華現象の結果であるから、ワックスの昇華そのものを抑制する方法が求められる。
ここで、本発明における「ダスト」とは、ブルーエンジェルマーク認定の測定法(RAL−UZ122−2006)に従ってフィルターで捕集し、該フィルター上に捕集された物質をいう。従って、本発明における「ダスト」とは、塵、ほこり、屑等の固体には限定されず、上記測定方法によってフィルター上に捕集された気体以外の全ての物質をいう。本発明における「ダスト」には、トナーから放散して一旦気体または液体になってフィルター上で液体または固体になって捕集されたものも含まれる。
トナーのワックスとして、非極性ワックスを用いると、結着樹脂とは馴染まずに高い離型効果が得られ、また、高疎水性であるため耐環境性でも有利であるが、分子間力が低いためにダストを抑制することは難しい場合がある。また、分子量を高めてダストを抑制する方法を用いると、高融点化してしまい、低温定着性が達成できない場合がある。
また、湿式法においては、非極性ワックスを水媒体中で取り扱うため、十分な分散安定性も要求される上に、製造中に取り込まれたワックスが、トナー中で均一に分散され、かつ樹脂に十分に包まれている必要もある。すなわち、非極性ワックスは、トナー性能を高めやすい反面、製造しにくい場合がある。
また、湿式法においては、非極性ワックスを水媒体中で取り扱うため、十分な分散安定性も要求される上に、製造中に取り込まれたワックスが、トナー中で均一に分散され、かつ樹脂に十分に包まれている必要もある。すなわち、非極性ワックスは、トナー性能を高めやすい反面、製造しにくい場合がある。
一方、ワックス分子同士やワックスと樹脂成分との間の分子間力を高めることで昇華を抑える方法もある。極性基を有するエステルワックスがその代表的例であるが、これらは、比較的低融点でも昇華性が低く、定着性能を落とさずにダストを抑えるのに有用である。しかし、樹脂との馴染みが良くなることと極性基が入ることで、造粒時のワックスの漏れ出しが抑制されて比較的容易に製造できる反面、高温高湿下での帯電性や長時間の保存安定性に大きなダメージを与えてしまうため、トナー性能自体に問題が出やすい場合がある。
本発明は、これらの知見を基に完成されたものであり、定着時に発生するダストを抑制しつつ、低温定着トナーであっても、定着性と耐ブロッキング性を確保し、画質に優れた静電荷像現像用トナーを提供できる。
本発明のトナーに用いられるワックスは、炭化水素ワックスおよびエステルワックスである。「その他のワックスの含有」は本発明から排除はされないが、本発明のトナーに用いられるワックスには、炭化水素ワックスおよびエステルワックスのみを含有することが好ましい。
本発明における「炭化水素ワックス」とは、実質的に炭素と水素のみからなるワックスを言い、本発明における「エステルワックス」とは、エステル基を有するワックスを言う。
本発明における「炭化水素ワックス」とは、実質的に炭素と水素のみからなるワックスを言い、本発明における「エステルワックス」とは、エステル基を有するワックスを言う。
本発明においては、炭化水素ワックスとエステルワックスの質量比の範囲は、95:5〜60:40が必須であり、好ましい範囲は90:10〜65:35であり、より好ましい範囲は85:15〜70:30であり、特に好ましい範囲は80:20〜70:30である。
炭化水素ワックスの質量比が多すぎる場合には、トナー中でのワックス分散が不均一になり、更にはトナー中に取り込まれないワックスが生じる場合がある。これによりトナーの流動性や帯電特性が悪化する場合がある。また、定着時にダストが多量に発生する弊害を生じる場合もある。
一方、エステルワックスの質量比が多すぎる場合には、相溶したエステルワックスがトナーのガラス転移点を下げ、高温高湿下での帯電性や保存安定性を悪化させる場合がある。トナー中の炭化水素ワックスとエステルワックスの質量比が上記範囲にある場合に、「定着時に発生するダストの抑制」と「低温定着性と耐ブロッキング性の両立」を両立できる。
炭化水素ワックスの質量比が多すぎる場合には、トナー中でのワックス分散が不均一になり、更にはトナー中に取り込まれないワックスが生じる場合がある。これによりトナーの流動性や帯電特性が悪化する場合がある。また、定着時にダストが多量に発生する弊害を生じる場合もある。
一方、エステルワックスの質量比が多すぎる場合には、相溶したエステルワックスがトナーのガラス転移点を下げ、高温高湿下での帯電性や保存安定性を悪化させる場合がある。トナー中の炭化水素ワックスとエステルワックスの質量比が上記範囲にある場合に、「定着時に発生するダストの抑制」と「低温定着性と耐ブロッキング性の両立」を両立できる。
トナーの流動性は、トナーの粒径が小さくなるほど悪化する傾向にあるため、本発明の「炭化水素ワックスとエステルワックスの質量比」は、体積中位径(Dv50)が4〜7μmの小粒径トナーに特に適している。
エステルワックスの酸価は、5mgKOH/g以下が好ましく、1mgKOH/g以下が特に好ましい。また、水酸基価は、10mgKOH/g以下が好ましく、4mgKOH/g以下が特に好ましい。
色相(Gardner)は、6以下が好ましく、3以下が特に好ましい。
透明融点は、60℃以上95℃以下が好ましく、65℃以上85℃以下が特に好ましい。
色相(Gardner)は、6以下が好ましく、3以下が特に好ましい。
透明融点は、60℃以上95℃以下が好ましく、65℃以上85℃以下が特に好ましい。
本発明におけるエステルワックスとしては、下記一般式(1)で表されるネオペンチルポリオールエステル;やし油、牛脂脂肪酸等のメチルエステル等の脂肪酸エステル;カルナバワックス、木蝋等の植物由来ワックス;高級脂肪酸のグリセリンエステル;ポリグリセリンの脂肪酸エステル;等が挙げられる。
本発明に用いるエステルワックスは、1種類でもよく、複数の異なるエステルワックスを混合してもよい。エステルワックスを2種以上用いる場合、上記「炭化水素ワックスとエステルワックスの質量比」に用いる質量は、2種以上のエステルワックスの合計質量である。
本発明において、上記エステルワックスは、下記一般式(1)で表されるネオペンチルポリオールエステルであることが、定着時に発生するダストの抑制、定着性と耐ブロッキング性の両立、帯電特性等の点から好ましい。
上記一般式(1)中のR1は、2〜8価のネオペンチルポリオール残基であり、ネオペンチルポリオールからヒドロキシル基を除いたものを言う。ネオペンチルポリオールとしては、具体的には、例えば、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール等が挙げられる。
上記一般式(1)中のR2は、炭素数13〜25の直鎖アルキル基である。R2は炭素間二重結合を実質的に有さないことが好ましい。また、置換基は有さないことが好ましい。すなわち、R2は直鎖飽和アルキル基であることが好ましい。
R2は、好ましくは炭素数15〜23の直鎖アルキル基であり、特に好ましくは炭素数17〜21の直鎖アルキル基である。R2の炭素数が少なすぎると、脂肪酸エステルとした場合、融解温度が低くなってしまい、トナーの保存安定性や帯電性が悪化してしまう場合がある。一方、R2の炭素数が多すぎると、脂肪酸エステルとした場合、融解温度が高くなり、低温定着性が損なわれ、定着温度領域が狭くなる場合がある。
上記一般式(1)中のmは2〜8の整数であるが、好ましくは3〜8の整数である。mが大きすぎると、融解温度が高くなり、低温定着性が損なわれ、定着温度領域が狭くなる場合があり、小さすぎると、融解温度が低くなり、トナーの保存安定性や帯電性が悪化してしまう場合がある。
上記一般式(1)で表されるネオペンチルポリオールエステルは、1種類でもよく、複数の異なるものを混合してもよい。
トナーの流動性は、トナーの粒径が小さくなるほど悪化する傾向にあるため、本発明における上記一般式(1)で表されるネオペンチルポリオールエステルは、体積中位径(Dv50)が4〜7μmの小粒径トナーに特に適している。
本発明に用いられる炭化水素ワックスの平均炭素数は、30以上60以下が好ましく、35以上55以下がより好ましく、40以上50以下が特に好ましい。炭素数が多すぎるときは、トナーの低温定着性を達成できない場合があり、一方、炭素数が少なすぎるときは、保存安定性が悪化する場合、定着時にダストを発生する場合がある。
本発明に用いられる炭化水素ワックスについては、炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分が炭化水素ワックス全体に対して60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが特に好ましい。炭素数40以上の成分の含有比率の上限については特に限定はないが、トナーの低温定着性を達成するためには、下記する非ノルマル体の成分量にもよるが、炭素数40以上の成分が、炭化水素ワックス全体に対して95質量%以下が好ましく、90質量%以下が特に好ましい。
炭化水素ワックス全体に対して炭素数40以上の成分が少なすぎる場合は、ダストの発生が抑制できない場合、保存安定性が悪化する、製造安定性が悪化する場合がある。一方、炭化水素ワックス全体に対して炭素数40以上の成分が多すぎる場合は、得られるトナーの定着下限温度が上がるため、定着温度範囲が高温側になり、省エネルギー性や高速印字性能が低下してしまう場合がある。炭素数40以上の成分がほぼ100質量%の場合、特に、上記した問題点が発生する場合がある。また、たとえ下記する非ノルマル体の成分が下記の範囲内であっても、得られるトナーの定着下限温度が上がるため、上記した問題が発生する場合がある。
また、本発明における炭化水素ワックスは、更にダストの発生を抑えるために、炭素数30以上の成分が炭化水素ワックス全量中90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上が特に好ましい。また、100質量%でもよい。炭化水素ワックス全体に対して炭素数30以上の成分が少なすぎる場合は、ダストの発生が抑制できない場合がある。
炭化水素ワックスのうち、イソ体や環状体等の非ノルマル体が、炭化水素ワックス全量中、5質量%以上60質量%以下であることが好ましく、10質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上50質量%以下であることが特に好ましい。炭化水素ワックス全体に占める非ノルマル体の割合が上記範囲に入っていないと、炭素数40以上の炭化水素ワックスについて下記する問題点と同様の問題点が発生する場合がある。
炭化水素ワックスのうちの炭素数40以上の成分のうち、イソ体や環状体等の非ノルマル体成分が、炭素数40以上の炭化水素ワックス全体に対して10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが特に好ましい。
本発明において、ダストの発生を抑制する点から、前記した通り、炭素数40以上の成分が炭化水素ワックス全体に対して60質量%以上であることが好ましいが、炭素数が多くなるということは分子量が高くなるということであり、分子量が高いと、ノルマル体のみであると結晶性が高くなり、溶融粘度が上昇する。従って、非ノルマル体の割合が小さすぎる場合、ワックスの融点上昇に引きずられ、トナーの溶融粘度も上がり、トナーの定着下限温度の上昇や定着温度範囲の高温側への移動が発生し、省エネルギー性や高速印字性能が低下してしまう場合がある。
また、炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分のうち、非ノルマル体が、炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分全体の70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下がより好ましく、40質量%以下が特に好ましい。
非ノルマル体の割合が大きすぎる場合、造粒時のワックス滲み出しが多くなり、トナーの流動性を悪化させてしまう場合がある。
非ノルマル体の割合が大きすぎる場合、造粒時のワックス滲み出しが多くなり、トナーの流動性を悪化させてしまう場合がある。
また、トナーの流動性は、トナーの粒径が小さくなるほど悪化する傾向にあるため、本発明における炭化水素ワックスは、体積中位径(Dv50)が4〜7μmの小粒径トナーに特に適している。
ワックスの炭素数はFID付き高温ガスクロマトグラフィー(高温GC)および質量分析計(MS)によって測定することができる。直鎖の炭素数は直鎖ポリエチレンワックスを標品にして各クロマトグラムのピークと炭素数を予め測定することで、直鎖の各炭素のピーク位置を把握しておき、また、測定サンプルの各ピークの分子量は、高温GCにて分離された各炭素成分を直結されたMSにて質量同定することで求められる。直鎖の炭素由来のピークと異なる位置に同一分子量のピークが出てくるので、それらはイソ体、環状体等の非ノルマル体成分として同定し、各ピークの面積からノルマル体と非ノルマル体の構成比(質量比)を算出することができる。
炭化水素ワックスとしては、具体的には、例えば、分岐や環状構造の炭化水素成分が多く入ったグラフトポリマーワックス、スターポリマーワックス、マイクロクリスタリンワックス;パラフィンワックス等が挙げられるが、トナー特性とダスト低減を両立させるためには、マイクロクリスタリンワックスが好ましく、前記した炭素数、ノルマル体の構成比等の要件を満たすマイクロクリスタリンワックスが特に好ましい。
ダスト発生を抑制するという点からは、マイクロクリスタリンワックスの方がパラフィンワックスより優れているが、マイクロクリスタリンワックスはパラフィンワックスよりも定着性が悪くなる傾向がある。しかしながら、そのマイクロクリスタリンワックスを用いたときの定着性の悪さは、定着性が良くなるエステルワックスの併用で補うことができ、その結果、総合的に、ダスト発生の抑制と低温定着性との両立が実現する。従って、マイクロクリスタリンワックスとエステルワックスの併用により、相乗的に、特にダストの発生が抑制されつつ定着性の改善が見られる。
本発明における炭化水素ワックスは、1種類でもよく、本発明の要件を満たすよう複数の異なる組成比の炭化水素ワックスを混合してもよい。炭化水素ワックスを2種以上用いる場合、前記「炭化水素ワックスとエステルワックスの質量比」に用いる質量は、2種以上の炭化水素ワックスの合計質量である。
本発明において、ワックスの総量は、トナー100質量部中に1質量部以上であることが好ましく、より好ましくは2質量部以上、特に好ましくは5質量部以上である。また、40質量部以下であることが好ましく、より好ましくは35質量部以下、特に好ましくは、30質量部以下である。トナー中のワックス含有量が上記範囲未満の場合は、低温定着性や光沢度、高温オフセット性等の性能が十分でない場合があり、前記範囲を超過する場合は、耐ブロッキング性が十分でなかったり、ワックスがトナーから漏出することにより装置を汚染したりする場合がある。
また、本発明におけるエステルワックスの一種であるポリグリセリン脂肪酸エステルは、炭化水素ワックスの分散助剤としての効果も示す。例えば、ポリグリセリン脂肪酸エステルを炭化水素ワックスに組み合わせることで、製造工程中や水中でのワックスの分散安定性が向上し、また、トナー中のワックスの分散性が向上する。ポリグリセリン脂肪酸エステルは、前記した炭化水素ワックスに公知の方法で混合分散させることにより添加せしめることが好ましい。
該ポリグリセリン脂肪酸エステルは、トナー製造工程中のワックス粒子および他の粒子の水中での安定性、および、最終トナーのワックスの分散性を向上させることができる。ワックスの分散性が向上することで、ワックスのトナー表面への露出やトナーからの遊離が抑制される。トナー表面に露出したワックスや遊離したワックスは、画像形成装置の各所を汚染することによる、かぶり、PC汚染、汚れ、残像(ゴースト)、かすれ(ベタ追従性)、クリーニング性等の画質低下を起こしたり、保存中のトナーをブロッキングさせたり、トナー表面の外添剤が徐々にトナー中に埋没し、トナーの流動性、保存性、帯電性悪化等を引き起こす傾向がある。
本発明で使用されるポリグリセリン脂肪酸エステルは、水酸基価が1.0mgKOH/g以上であることが好ましい。5mgKOH/g以上が更に好ましく、10mgKOH/g以上がより好ましく、20mgKOH/g以上が更に好ましく、特に25mgKOH/g以上が好ましい。また、上限は500mgKOH/g以下が好ましく、300mgKOH/g以下がより好ましく、150mgKOH/g以下が更に好ましい。
水酸基価は、常法により求められ、1g中に含まれる遊離の水酸基をアセチル化するために必要な酢酸を中和するに要する水酸化カリウムのmg数をいう。水酸基価が低すぎると、原料保管から粒子製造にいたる全工程にわたって、水系溶媒中での原料、中間生成物および最終トナー母粒子の分散・凝集バランスを制御する能力に劣る傾向がある。逆に、水酸基価が高すぎると、親水性の増加により空気中の湿度の影響を受けやすくなり、トナーとしての耐環境性を失する傾向がある。また、製造工程において、製造容器および配管内壁面への親和性が増加して付着が生じ、粒子の分散・凝集バランスにも影響を与え、安定した性能のトナーを得ることが難しくなる場合がある。
また、ポリグリセリン脂肪酸エステルは、酸価が1mgKOH/g以上であることが好ましく、20mgKOH/g以下であることが更に好ましい。酸価は、1gに含まれる酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数をいう。酸価が上記範囲内であることにより、水系溶媒中での高い粒子制御能力が得られる。
ポリグリセリン脂肪酸エステルとは、ジグリセロール、トリグリセロール、テトラグリセロール、ヘキサグリセロール、デカグリセロール等のグリセリン多量体成分の少なくとも1種と、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、エルカ酸等の炭素数12〜30の高級飽和および不飽和脂肪酸成分の少なくとも1種との反応により製造されたエステル化合物が好ましく、具体的には、デカグリセリンデカベヘネート、デカグリセリンヘプタステアレート、デカグリセリンテトラベヘネート、オクタグリセリンオクタパルミネート、オクタグリセリンテトラベヘネート、ヘキサグリセリンヘキサベヘネート、テトラグリセリンペンタステアレート、テトラグリセリンテトラベヘネート等が挙げられ、1種類でも、複数種使用してもよい。
ポリグリセリン脂肪酸エステルの含有量については、ポリグリセリン脂肪酸エステルはエステルワックスに含まれるので、ポリグリセリン脂肪酸エステルを含むエステルワックスの合計量は、前記した、[炭化水素ワックス]:[エステルワックス]=95:5〜60:40を満たすことが必須であるが、更に、ポリグリセリン脂肪酸エステルの含有量はトナー100質量部に対して、0.01質量部以上10質量部以下であることが好ましい。より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは4.5質量部以下、特に好ましくは4質量部以下である。含有量が少なすぎると、十分な効果が得られない場合があり、多すぎると、親水性の増加により空気中の湿度の影響を受けやすくなり、トナーの固結性や保存性等の耐環境性を失する原因となる場合がある。また、製造工程において形成される乳化液および分散液の粘度を著しく上昇させる等、安定した性能のトナーを得ることが難しくなる傾向がある。
本発明に於けるワックスの配合方法は、樹脂粒子分散液中の樹脂に予め分散させる方法と、ワックスを乳化して分散液とし、着色剤分散液、樹脂粒子分散液等の原料分散液と共に凝集・融着させる方法がある。
前者の方法としては、乳化重合時にワックスをシードとして添加する、所謂シード乳化重合を用いる方法、モノマー中にワックスを溶解または微分散させた状態で乳化重合を行う所謂ミニエマルション重合を用いる方法、ビニル系樹脂やポリエステル樹脂等のバインダー樹脂に予めワックスを混練等で分散させた後に、該樹脂等を乳化することにより樹脂粒子分散液中の樹脂粒子中に分散させる方法、等を用いることができる。
また、後者としてはワックスを公知の方法で乳化分散し、着色剤分散液や樹脂粒子分散液等の原料分散液と共に凝集・融着させる方法がある。この際、炭化水素ワックスとエステルワックス同士は、予め溶融混合して使用してもよいし、また、別々に分散させて使用してもよいが、予め溶融混合して使用する方がより好ましい。
中でも、前者の方法、すなわち、ワックスが樹脂粒子分散液の樹脂粒子中に予め分散されているものが、ワックスを均一に分散できる点から好ましい。
本発明のトナーの製造方法は乳化重合凝集法またはその変法である。
乳化重合凝集法とは、乳化重合により得られた重合体一次粒子の分散液であるところの樹脂粒子分散液、着色剤分散液等を作製しておき、必要に応じて、ワックス分散液を作製しておき、これらを水系媒体中に分散させ加熱等を行うことにより、凝集工程、更に粒子を融着させる熟成工程を経て、トナー母粒子を得る方法である。
乳化重合においては、シード乳化重合やミニエマルション重合により、ワックス等を重合体一次粒子(樹脂粒子分散液中の樹脂粒子)中に含有せしめることができる。
乳化重合凝集法とは、乳化重合により得られた重合体一次粒子の分散液であるところの樹脂粒子分散液、着色剤分散液等を作製しておき、必要に応じて、ワックス分散液を作製しておき、これらを水系媒体中に分散させ加熱等を行うことにより、凝集工程、更に粒子を融着させる熟成工程を経て、トナー母粒子を得る方法である。
乳化重合においては、シード乳化重合やミニエマルション重合により、ワックス等を重合体一次粒子(樹脂粒子分散液中の樹脂粒子)中に含有せしめることができる。
乳化重合凝集法の変法とは、樹脂粒子分散液として、予め公知の方法で重合されたビニル系樹脂、ポリエステル樹脂等を公知の方法で乳化して樹脂粒子分散液とし、少なくとも着色剤分散液および樹脂粒子分散液を凝集・融着させる工程を経てトナー母粒子を得る方法である。
乳化重合凝集法の変法では、ワックス等の原料を予め樹脂中に分散させることができること以外は乳化重合凝集法と同様にしてトナーを製造することができる。
乳化重合凝集法の変法では、ワックス等の原料を予め樹脂中に分散させることができること以外は乳化重合凝集法と同様にしてトナーを製造することができる。
本発明において、トナーに含有される結着樹脂、樹脂粒子分散液中の樹脂粒子を構成する樹脂としては、従来、トナーの結着樹脂として用いられている樹脂類を適宜用いることができる。
例えば、結着樹脂のうち、ビニル系樹脂に用いられるモノマーとしては、次のようなものが挙げられる。
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、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロロスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−プチルスチレン、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−ドデシルスチレン等のスチレン誘導体;エチレン、プロピレン、プチレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン等の不飽和ポリエン類;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、ベンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル類、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n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、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、メタクリル酸ベヘニル、メタクリル酸フェニル、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等のメタクリル酸エステル類;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n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、アクリル酸フェニル、アクリル酸2−クロルエチル、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等のアクリル酸エステル類;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類;N−ビニルピロール、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;ビニルナフタリン類;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もしくはメタクリル酸誘導体が挙げられる。
これらのビニル系モノマーが単独もしくは2つ以上の共重合体として用いられるが、これらに限定されるものではない。
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、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロロスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−プチルスチレン、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−ドデシルスチレン等のスチレン誘導体;エチレン、プロピレン、プチレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン等の不飽和ポリエン類;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、ベンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル類、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n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、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、メタクリル酸ベヘニル、メタクリル酸フェニル、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等のメタクリル酸エステル類;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n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、アクリル酸フェニル、アクリル酸2−クロルエチル、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等のアクリル酸エステル類;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類;N−ビニルピロール、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;ビニルナフタリン類;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もしくはメタクリル酸誘導体が挙げられる。
これらのビニル系モノマーが単独もしくは2つ以上の共重合体として用いられるが、これらに限定されるものではない。
これらの中でも、スチレン系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体、スチレン−メタクリル系共重合体を形成するビニルモノマーの組み合わせが好ましい。
更には、架橋性モノマーとして、主として2個以上の重合可能な二重結合を有するモノマーが用いられることが好ましい。
そのようなものとしては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族ジビニル化合物;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等のアルキル鎖で結ばれたジアクリレート;以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたジメタクリレート;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等のエーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート類;以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたジメタクリレート;ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート等の芳香族基;以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたジメタクリレート;ポリエステル型ジアクリレート化合物類、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;以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの;トリアリルシアヌレート;トリアリルトリメリテート;等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
そのようなものとしては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族ジビニル化合物;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等のアルキル鎖で結ばれたジアクリレート;以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたジメタクリレート;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等のエーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート類;以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたジメタクリレート;ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート等の芳香族基;以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたジメタクリレート;ポリエステル型ジアクリレート化合物類、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;以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの;トリアリルシアヌレート;トリアリルトリメリテート;等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
定着性、耐オフセット性の点から、好適に用いられるものとして、芳香族ジビニル化合物、芳香族基やエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類が挙げられる。
これらの架橋剤は、他のモノマー成分100質量%に対して、好ましくは0〜5質量%、特に好ましくは0.03〜3質量%用いられる。
これらの結着樹脂は、乳化重合により樹脂粒子分散液としてもよいし、公知の方法で重合した後に公知の方法で乳化分散して樹脂粒子分散液としてもよい。
結着樹脂のうち、ポリエステル樹脂としては、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分を縮合させることにより得られるポリエステル樹脂が使用可能である。
多価カルボン酸成分のうち2価のカルボン酸成分としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ペメリン酸、アゼリン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸、2,6−ナフテレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、イソオクチルコハク酸、これらの酸の無水物もしくは低級アルキルエステル等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
多価アルコール成分のうち2価のアルコール成分としては、例えば、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3,3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
架橋剤としては3価以上のカルボン酸成分および/または3価以上のアルコール成分が用いられる。
3価以上のカルボン酸成分としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンボール二量体酸、これらの酸無水物、低級アルキルエステル等が挙げられる。
3価以上のカルボン酸成分としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンボール二量体酸、これらの酸無水物、低級アルキルエステル等が挙げられる。
3価以上のアルコール成分としては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメトロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
これら架橋剤として用いられる3価以上のカルボン酸成分および/または3価以上のアルコール成分は、モノマー成分100質量%に対して、好ましくは0〜10質量%、特に好ましくは0.03〜5質量%用いられる。
これらの樹脂は、公知の方法で重合した後に、公知の方法で乳化分散して、樹脂粒子分散液として用いる。
また、結晶性樹脂を用いることもできる。
結晶性樹脂としては、ビニル系では、例えば、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル等の長鎖アルキルアクリレートや長鎖アルキルメタクリレートを単独もしくは他のビニル系モノマーと共重合することにより得られるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
結晶性樹脂としては、ビニル系では、例えば、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル等の長鎖アルキルアクリレートや長鎖アルキルメタクリレートを単独もしくは他のビニル系モノマーと共重合することにより得られるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの樹脂は乳化重合により樹脂粒子分散液としてもよいし、公知の方法で重合した後に公知の方法で乳化分散して樹脂粒子分散液としてもよい。
また、ポリエステル樹脂では、多価カルボン酸成分として、例えば、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフテレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸等、またはその酸無水物や低級アルキルエステルが用いられ、多価アルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール等が用いられるが、これらに限定されるものではない。
これらの樹脂は公知の方法で重合した後に、乳化分散し、樹脂粒子分散液として用いる。
本発明では、1種類以上の架橋樹脂粒子分散液と、必要に応じて1種類以上の非架橋樹脂粒子分散液を用いることが好ましい。上記樹脂粒子分散液が架橋樹脂および非架橋樹脂の粒子分散液であることが特に好ましい。すなわち、1種類以上の架橋樹脂粒子分散液と、1種類以上の非架橋樹脂粒子分散液を併用することが特に好ましい。
例えば、モノマー組成が異なる複数種類の架橋樹脂分散液を用いてもよく、更に必要に応じてモノマー組成が異なる複数種類の非架橋樹脂粒子分散液を併用してもよい。また、架橋樹脂粒子分散液として2種類以上の異なる架橋度を有する架橋樹脂粒子分散液を用いてもよい。更には、分子量や分子量分布が異なる1種類以上の架橋樹脂粒子分散液と分子量や分子量分布が異なる1種類以上の非架橋樹脂粒子分散液を用いることもできる。
例えば、モノマー組成が異なる複数種類の架橋樹脂分散液を用いてもよく、更に必要に応じてモノマー組成が異なる複数種類の非架橋樹脂粒子分散液を併用してもよい。また、架橋樹脂粒子分散液として2種類以上の異なる架橋度を有する架橋樹脂粒子分散液を用いてもよい。更には、分子量や分子量分布が異なる1種類以上の架橋樹脂粒子分散液と分子量や分子量分布が異なる1種類以上の非架橋樹脂粒子分散液を用いることもできる。
架橋樹脂と非架橋樹脂の比率によってTHF不溶分は決まるが、トナー中のTHF不溶分は、トナー全体に対して10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが特に好ましい。また、上限は、40質量%以下であることが好ましく、35質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが特に好ましい。トナー中のTHF不溶分が少ないと、ホットオフセット現象が発生し易くなり、また、THF不溶分が多いと低温定着性やグロスを損ねる場合がある。
また、トナー中の樹脂成分のテトラヒドロフラン(THF)不溶分が、好ましくは3〜35質量%、より好ましくは5〜30質量%、特に好ましくは10〜20質量%となるように樹脂設計することが好ましい。トナー中の樹脂成分のTHF不溶分が少ないと、ホットオフセット現象が発生し易くなり、また、THF不溶分が多いと低温定着性やグロスを損ねる場合がある。
また、トナーのTHF可溶分の、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)測定における重量平均分子量は、30,000〜100,000が好ましく、かつ、分子量ピークが10,000〜60,000であることがより好ましい。更に好ましくは、重量平均分子量が30,000〜80,000であり、かつ、分子量ピークが10,000〜50,000であることが特に好ましい。
上記「トナーのTHF可溶分」には、前記したワックス、後記するスルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有する樹脂等のTHF可溶分も含まれる。
樹脂粒子分散液、着色剤分散液、必要に応じてワックス分散液等は、別々に乳化分散液として用意して、凝集・融着されることによりトナー中に含有される。
更には、1種類以上の樹脂粒子分散液をコアとし、1種類以上の樹脂粒子分散液をシェルとして用いることにより、コア/シェル構造とすることもできる。
更には、1種類以上の樹脂粒子分散液をコアとし、1種類以上の樹脂粒子分散液をシェルとして用いることにより、コア/シェル構造とすることもできる。
コアの樹脂粒子分散液には、少なくとも1種類の架橋樹脂粒子分散液が含有されることが好ましい。
また、シェルには少なくとも1種類の非架橋樹脂粒子分散液が含有されることが好ましい。
シェルを形成する樹脂成分は、全樹脂成分の0.5〜40質量%が好ましく、特に好ましくは1〜20質量%である。
非架橋樹脂粒子の含有量は、樹脂粒子全体に対して0.1〜30質量%が好ましく、3〜25質量%が更に好ましい。
また、シェルには少なくとも1種類の非架橋樹脂粒子分散液が含有されることが好ましい。
シェルを形成する樹脂成分は、全樹脂成分の0.5〜40質量%が好ましく、特に好ましくは1〜20質量%である。
非架橋樹脂粒子の含有量は、樹脂粒子全体に対して0.1〜30質量%が好ましく、3〜25質量%が更に好ましい。
本発明においては、ワックス、架橋樹脂および非架橋樹脂を上記のように設計することにより、低温定着性に優れ、光沢度が高く、耐オフセット性や耐ブロッキング性にも優れ、ダストの抑制されたトナーを得ることができる。
架橋樹脂粒子と非架橋樹脂粒子を組み合わせて用いることにより、架橋樹脂粒子単独で用いるよりも、低温定着性、光沢度、耐オフセット性、耐ブロッキング性、ダストの抑制に関してバランスに優れたトナーを得ることができる。
これは、乳化重合凝集法およびその変法においては、架橋樹脂粒子と非架橋樹脂粒子が完全に相溶しておらず、適度な相分離状態にあるためであると思われる。
また、非架橋樹脂粒子は、できるだけトナー表面近傍に存在することが好ましい。このため、コア/シェル構造を設計する際にはシェル部分に非架橋樹脂成分を多く含有することが好ましい。
これは、乳化重合凝集法およびその変法においては、架橋樹脂粒子と非架橋樹脂粒子が完全に相溶しておらず、適度な相分離状態にあるためであると思われる。
また、非架橋樹脂粒子は、できるだけトナー表面近傍に存在することが好ましい。このため、コア/シェル構造を設計する際にはシェル部分に非架橋樹脂成分を多く含有することが好ましい。
本発明ではスルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有する樹脂を含有することが好ましい。これらの樹脂を含有することにより、帯電性を改良することができ、これによりトナーの高画質化が実現できる。また、環境特性に優れ長期間の繰り返し実写に対しても安定した画質を提供することが可能になり、本発明における前記ワックスとの組み合わせで、定着時に発生するダストを抑制しつつ、定着性と耐ブロッキング性を確保し、画質に優れた静電荷像現像用トナーを提供できる。
スルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有する樹脂は特に限定されないが、例えば、下記一般式(2)または下記一般式(3)で表わされるスルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有するモノマー類と共重合可能な他のビニル系モノマーを共重合した樹脂が挙げられる。
上記一般式(2)または上記一般式(3)で表わされるスルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有するモノマー類と共重合可能な他のビニル系モノマーとの共重合比は特に限定されないが、スルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有するモノマー類は、樹脂全体に対して1質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
スルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有するモノマー類の共重合比が少なすぎると、得られるトナーに充分な帯電量を蓄積させることが難しくなり、トナー飛散が多く使用に耐え得なくなる場合がある。また、多すぎると、得られるトナーの電気抵抗値が低くなり、帯電量変化の経時安定性が悪くなると共に、結着剤との相溶性も悪くなり透明性が損なわれる場合がある。
スルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有するモノマー類の共重合比が少なすぎると、得られるトナーに充分な帯電量を蓄積させることが難しくなり、トナー飛散が多く使用に耐え得なくなる場合がある。また、多すぎると、得られるトナーの電気抵抗値が低くなり、帯電量変化の経時安定性が悪くなると共に、結着剤との相溶性も悪くなり透明性が損なわれる場合がある。
本発明における前記したワックスの組み合わせに、「スルホン酸および/またはスルホン酸塩を有する樹脂」を併用すると、良好な定着温度幅を保持しながらグロスアップができる。グロスアップしようとして架橋成分の少ない樹脂を併用すると、高温オフセット性が低下するが、上記「スルホン酸および/またはスルホン酸塩を有する樹脂」を併用すると、良好な定着温度幅を保持しながらグロスアップが可能である。
本発明において用いることのできる上記一般式(2)で表されるスルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有するモノマー類の具体例としては、例えば、スルホエチルアクリル酸、スルホエチルメタクリル酸、スルホエチルアクリル酸ソーダ、スルホエチルメタクリル酸ソーダ、スルホエチルアクリル酸アンモニウム、スルホエチルメタクリル酸アンモニウム、スルホエチルアクリル酸カリウム、スルホエチルメタクリル酸カリウム、スルホプロピルアクリル酸カリウム、スルホプロピルメタクリル酸カリウムなどであり、上記一般式(3)で表されるモノマー類の具体例としては、例えば、スルホエチルアクリル酸カルシウム、スルホエチルメタクリル酸カルシウム、スルホエチルアクリル酸マグネシウム、スルホエチルメタクリル酸マグネシウムなどであり、これらモノマー類はそれぞれ単独で、もしくは2種以上の組み合わせで使用できる。
上記に例示したスルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有するモノマー類の中でも、共重合のし易さ、および電子写真用トナーの構成成分として好ましい軟らかさの共重合体が得られ易いなどの理由から、スルホエチルアクリル酸ナトリウム、スルホエチルメタクリル酸ナトリウム、スルホエチルアクリル酸アンモニウム、スルホエチルメタクリル酸アンモニウム、スルホプロピルアクリル酸カリウムおよびスルホプロピルメタクリル酸カリウムからなる群より選ばれた少なくとも1種を用いることが好ましい。
上記スルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有するモノマー類との共重成分として用いることのできる他のビニル系モノマーとしては、特に制限するものではなく、重合性の不飽和結合を持つものであればいずれも使用可能である。具体例としては、スチレン、o,m,p−クロルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ベヘニル、アクリルアミド、塩化ビニル、酢酸ビニルなどが挙げられ、これらビニル系モノマー類の中でも、スチレンおよび(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選ばれた少なくとも1種を用いることが好ましく、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、炭素原子数1〜18個のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルを用いることが好ましい。
本発明においては、上記のスルホアルキル(メタ)アクリル酸モノマーとして、スルホエチルメタクリル酸アンモニウム、スルホエチルメタクリル酸ソーダおよびスルホプロピルメタクリル酸カリウムからなる群より少なくとも1種を選択し、これに他のビニル系モノマーとしてスチレンおよび(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択した少なくとも1種を共重合した共重合体は、結着剤中に透明状態で良好に相溶し、かつ高温高湿条件下のような苛酷な環境下でもトナー特性を安定化させることができるため好ましい。
これらスルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有する樹脂は、乳化重合により樹脂粒子分散液としてもよいし、公知の方法で重合した後に公知の方法で公知の方法で乳化分散して樹脂粒子分散液としてもよい。
また、添加量は0.1〜20質量%好ましく、1〜10質量%が特に好ましい。添加量が少ないと帯電制御の効果が少なくなり、また多すぎると帯電量の低下や帯電量分布の悪化を招く場合がある。
また、添加量は0.1〜20質量%好ましく、1〜10質量%が特に好ましい。添加量が少ないと帯電制御の効果が少なくなり、また多すぎると帯電量の低下や帯電量分布の悪化を招く場合がある。
添加方法は、他の樹脂粒子分散液と共にトナー粒子全体に含有せしめてもよいし、シェルとして単独または他の樹脂粒子分散液と共に添加しトナーの表面近傍に含有せしめてもよいが、トナー表面近傍に含有せしめることにより、より少量で効果を発揮できる。
更には、スルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有する非架橋樹脂を用いることにより、帯電性と共に低温定着性とグロスを改良することができる。低温定着性とグロスを改良することができれば、定着時のダストの抑制と低温定着性と耐ブロッキング性とのバランスを確保し易くなり、前記したワックスとの相乗効果が奏され、優れた静電荷像現像用トナーを提供できる。
スルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有する非架橋樹脂を用いる場合、THF可溶分のゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)測定において、重量平均分子量が10,000〜50,000、更に好ましくは15,000〜40,000であることが望ましい。スルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有する非架橋樹脂はこれらを含有しない非架橋樹脂粒子と比べ低温定着性/グロスと耐オフセット性/耐ブロッキング性のバランスに優れたトナーが得られる。これは、スルホン酸基および/またはスルホン酸塩を含有する非架橋樹脂粒子が共有結合性の架橋構造とは異なる緩やかな相互作用によるネットワークを形成しているためであると推測される。
スルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有する非架橋樹脂はトナー表面近傍に含有せしめることにより、少量で低温定着性およびグロス改善の効果を発揮する。
スルホン酸基および/またはスルホン酸塩を有する非架橋樹脂はトナー表面近傍に含有せしめることにより、少量で低温定着性およびグロス改善の効果を発揮する。
本発明で乳化重合により樹脂粒子分散液を作製する場合、例えば、単量体としては、酸性基を有する重合性単量体(以下、単に「酸性単量体」と略記することがある)、塩基性基を有する重合性単量体(以下、単に「塩基性単量体」と略記することがある)、酸性基も塩基性基も有さない重合性単量体(以下、「その他の単量体」と略記することがある)のいずれの重合性単量体も使用することができる。
乳化重合工程では、通常、乳化剤の存在下、水系媒体中で重合性単量体を重合するが、この際、反応系に重合性単量体を供給するにあたって、各単量体は別々に加えても、予め複数種類の単量体を混合しておいて同時に添加してもよい。また、単量体はそのまま添加してもよいし、予め水や乳化剤等と混合、調整した乳化液として添加することもできる。
酸性単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸等のカルボキシル基を有する重合性単量体、スルホン化スチレン等のスルホン酸基を有する重合性単量体、ビニルベンゼンスルホンアミド等のスルホンアミド基を有する重合性単量体等が挙げられる。また、塩基性単量体としては、アミノスチレン等のアミノ基を有する芳香族ビニル化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン等の窒素含有複素環含有重合性単量体、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。これら酸性単量体および塩基性単量体は、単独で用いても複数種類を混合して用いてもよく、また、対イオンを伴って塩として存在していてもよい。中でも、酸性単量体を用いるのが好ましく、より好ましくはアクリル酸および/またはメタクリル酸であるのがよい。
結着樹脂を構成する全重合性単量体100質量部中に占める酸性単量体および塩基性単量体の合計量は、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1質量部以上であり、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。
その他の重合性単量体としては、先に挙げた公知のビニル系モノマーを使用でき、単独で用いてもよく、また複数を組み合わせて用いてもよい。
更に、結着樹脂を架橋樹脂とする場合、上述の重合性単量体と先に挙げた多官能性単量体を単独または複数種類混合して用いることができる。
本発明の乳化重合においては、必要に応じて公知の重合開始剤を用いることができ、重合開始剤を1種または2種以上組み合わせて使用することができる。例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、等の過硫酸塩、および、これら過硫酸塩を一成分として酸性亜硫酸ナトリウム等の還元剤を組み合わせたレドックス開始剤、過酸化水素、4,4’−アゾビスシアノ吉草酸、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、等の水溶性重合開始剤、および、これら水溶性重合性開始剤を一成分として第一鉄塩等の還元剤と組み合わせたレドックス開始剤系、過酸化ベンゾイル、2,2’−アゾビス−イソブチロニトリル、等が用いられる。これら重合開始剤はモノマー添加前、添加と同時、添加後のいずれの時期に重合系に添加してもよく、必要に応じてこれらの添加方法を組み合わせてもよい。
更に、必要に応じて公知の連鎖移動剤を使用することができる。連鎖移動剤の具体的な例としては、t−ドデシルメルカプタン、2−メルカプトエタノール、ジイソプロピルキサントゲン、四塩化炭素、トリクロロブロモメタン、等があげられる。連鎖移動剤は単独または2種類以上の併用でもよく、重合性単量体に対して0〜5質量%用いられる。
また、必要に応じて公知の懸濁安定剤を使用することができる。懸濁安定剤の具体的な例としては、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらは、1種または2種以上を組み合わせて用いてもよく、重合性単量体100質量部に対して1質量部以上10質量部以下の量で用いてもよい。
重合開始剤および懸濁安定剤は、何れも、重合性単量体添加前、添加と同時、添加後のいずれの時期に重合系に添加してもよく、必要に応じてこれらの添加方法を組み合わせてもよい。
その他、反応系には、pH調整剤、重合度調節剤、消泡剤等を適宜添加することができる。
その他、反応系には、pH調整剤、重合度調節剤、消泡剤等を適宜添加することができる。
本発明において、結着樹脂を乳化重合で重合する場合、用いる乳化剤としては公知のものが使用できるが、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤の中から選ばれる一種または二種以上の乳化剤を併用して用いることができる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられ、アニオン性界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウム、等の脂肪酸石けん、硫酸ドデシルナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等が挙げられる。ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートエーテル、モノデカノイルショ糖等が挙げられる。
本発明において乳化剤の使用量は、重合性単量体100質量部に対して0.1質量部以上、10質量部以下で用いられることが好ましい。また、これらの乳化剤に、例えば、部分または完全ケン化ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコール類、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体類等の一種または二種以上を保護コロイドとして併用することができる。
本発明において、乳化重合により得られる重合体一次粒子の体積平均粒径は、通常0.02μm以上、好ましくは0.05μm以上、更に好ましくは0.1μm以上であり、通常1μm以下、好ましくは0.8μ以下、更に好ましくは0.5μm以下である。粒径が小さすぎると、凝集工程において凝集速度の制御が困難となる場合があり、大きすぎると、凝集して得られるトナー粒子の粒径が大きくなり易く、目的とする粒径のトナーを得ることが困難となる場合がある。
本発明の着色剤としては公知の着色剤を任意に用いることができる。着色剤の具体的な例としては、カーボンブラック、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエロー、ローダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、モノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系染顔料等、公知の任意の染顔料を単独または混合して用いることができる。フルカラートナーの場合にはイエローはベンジジンイエロー、モノアゾ系、縮合アゾ系染顔料、マゼンタはキナクリドン、モノアゾ系染顔料、シアンはフタロシアニンブルーをそれぞれ用いるのが好ましい。着色剤は、重合体一次粒子100質量部に対して3質量部以上、20質量部以下となるように用いることが好ましい。
乳化重合凝集法における着色剤の配合は、通常、凝集工程で行われる。重合体一次粒子の分散液と着色剤粒子の分散液とを混合して混合分散液とした後、これを凝集させて粒子凝集体とする。着色剤は、乳化剤の存在下で水中に分散した状態で用いるのが好ましく、着色剤粒子の体積平均粒径が0.01μm以上、より好ましくは0.05μm以上であり、2μm以下、より好ましくは1μm以下である。
本発明において帯電制御剤を用いる場合には、公知の任意のものを単独ないしは併用して用いることができ、例えば、正帯電性帯電制御剤として、四級アンモニウム塩、塩基性・電子供与性の金属物質が挙げられ、負帯電性帯電制御剤として金属キレート類、有機酸の金属塩、含金属染料、ニグロシン染料、アミド基含有化合物、フェノール化合物、ナフトール化合物およびそれらの金属塩、ウレタン結合含有化合物、酸性もしくは電子吸引性の有機物質が挙げられる。
また、本発明の製造方法で得られる静電荷像現像用トナーを、カラートナーまたはフルカラートナーにおける黒色トナー以外のトナーとして使用する場合には、無色ないしは淡色でトナーへの色調障害がない帯電制御剤を用いることが好ましく、例えば、正帯電性帯電制御剤としては四級アンモニウム塩化合物が、負帯電性帯電制御剤としてはサリチル酸もしくはアルキルサリチル酸のクロム、亜鉛、アルミニウム等との金属塩、金属錯体や、ベンジル酸の金属塩、金属錯体、アミド化合物、フェノール化合物、ナフトール化合物、フェノールアミド化合物、4,4’−メチレンビス〔2−〔N−(4−クロロフェニル)アミド〕−3−ヒドロキシナフタレン〕等のヒドロキシナフタレン化合物が好ましい。
本発明において、乳化重合凝集法を用いてトナー中に帯電制御剤を含有させる場合は、乳化重合時に重合性単量体等とともに帯電制御剤を添加するか、帯電制御剤を公知の方法により水中に分散した分散液を重合体一次粒子および着色剤等とともに凝集工程で添加するか、重合体一次粒子および着色剤等を凝集させてほぼ目的とする粒径となった後に添加する等の方法によって配合することができる。これらのうち、帯電制御剤を公知の方法で、水中で分散させ、体積平均粒径0.01μm以上、3μm以下の分散液として凝集工程に添加することが好ましい。
乳化重合凝集法において、凝集は通常、攪拌装置を備えた槽内で行われるが、加熱する方法、電解質を加える方法と、これらを組み合わせる方法とがある。重合体一次粒子を攪拌下に凝集して目的とする大きさの粒子凝集体を得ようとする場合、粒子同士の凝集力と攪拌による剪断力とのバランスから粒子凝集体の粒径が制御されるが、加熱するか、または電解質を加えることによって凝集力を大きくすることができる。
本発明において、電解質を添加して凝集を行う場合の電解質としては、有機塩、無機塩のいずれでもよいが、具体的には、NaCl、KCl、LiCl、Na2SO4、K2SO4、Li2SO4、MgCl2、CaCl2、MgSO4、CaSO4、ZnSO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、CH3COONa、C6H5SO3Na等が挙げられる。これらのうち、2価以上の多価の金属カチオンを有する無機塩が好ましい。
本発明において、電解質の添加量は、電解質の種類、目的とする粒径等によって異なるが、混合分散液の固形成分100質量部に対して、0.05質量部以上が好ましく、0.1質量部以上が更に好ましい。また、25質量部以下が好ましく、更には15質量部以下、特に10質量部以下が好ましい。添加量が少なすぎる場合は、凝集反応の進行が遅くなり凝集反応後も1μm以下の微粉が残ったり、得られた粒子凝集体の平均粒径が目的の粒径に達しない等の問題を生じる場合があり、前記範囲よりも多い場合は、急速な凝集となりやすく粒径の制御が困難となり、得られた凝集粒子中に粗粉や不定形のものが含まれる等の問題を生じる場合がある。
電解質を加えて凝集を行う場合の凝集温度は、20℃以上が好ましく、30℃以上が特に好ましい。また、70℃以下が好ましく、60℃以下が特に好ましい。
電解質を用いないで加熱のみによって凝集を行う場合の凝集温度は、重合体一次粒子のガラス転移温度をTgとすると、(Tg−20)℃以上が好ましく、(Tg−10)℃以上が更に好ましい。また、Tg以下が好ましく、(Tg−5)℃以下が好ましい。
電解質を用いないで加熱のみによって凝集を行う場合の凝集温度は、重合体一次粒子のガラス転移温度をTgとすると、(Tg−20)℃以上が好ましく、(Tg−10)℃以上が更に好ましい。また、Tg以下が好ましく、(Tg−5)℃以下が好ましい。
凝集に要する時間は装置形状や処理スケールにより最適化されるが、トナーの粒径が目的とする粒径に到達するためには、前記した所定の温度で通常、少なくとも30分以上保持することが望ましい。所定の温度へ到達するまでの昇温は、一定速度で昇温してもよいし、段階的に昇温することもできる。
上述の凝集処理後の粒子凝集体表面に、必要に応じて樹脂微粒子を付着または固着した粒子を形成することもできる。粒子凝集体表面に性状を制御した樹脂微粒子を付着または固着することにより、得られるトナーの帯電性や耐熱性を向上できる場合があり、更には、本発明の効果を一層顕著とすることができる。
樹脂微粒子として重合体一次粒子のガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する樹脂微粒子を用いた場合、定着性を損なうことなく、耐ブロッキング性の一層の向上が実現できるので好ましい。該樹脂微粒子の体積平均粒径は、0.02μm以上が好ましく、0.05μm以上が更に好ましい。また、1μ以下、更に0.6μm以下が好ましい。樹脂微粒子としては、前述の重合体一次粒子に用いられる重合性単量体と同様なモノマーを乳化重合して得られたもの等を用いることができる。
樹脂微粒子は、通常、界面活性剤により水または水を主体とする液中に分散した分散液として用いるが、帯電制御剤を凝集処理後に加える場合には、粒子凝集体を含む分散液に帯電制御剤を加えた後に樹脂微粒子を加えることが好ましい。
凝集工程で得られた粒子凝集体の安定性を増すために、凝集工程の後の熟成工程において凝集粒子内の融着を行うことが好ましい。熟成工程の温度は、好ましくは重合体一次粒子のTg以上、より好ましくはTgより5℃高い温度以上であり、また、好ましくはTgより80℃高い温度以下、より好ましくはTgより50℃高い温度以下である。また、熟成工程に要する時間は、目的とするトナーの形状により異なるが、重合体一次粒子のガラス転移温度以上に到達した後、通常0.1〜10時間、好ましくは0.5〜5時間保持することが望ましい。
なお、凝集工程以降、好ましくは熟成工程以前または熟成工程中の段階で、界面活性剤を添加するか、pH値を上げることが好ましい。ここで用いられる界面活性剤としては、重合体一次粒子を製造する際に用いることのできる乳化剤から一種以上を選択して用いることができるが、特に重合体一次粒子を製造した際に用いた乳化剤と同じものを用いることが好ましい。界面活性剤を添加する場合の添加量は限定されないが、混合分散液の固形成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、また、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。凝集工程以降、熟成工程の完了前の間に界面活性剤を添加するか、pH値を上げることにより、凝集工程で凝集した粒子凝集体同士の凝集等を抑制することができ、熟成工程後の粗大粒子生成を抑制できる場合がある。
熟成工程での加熱処理により、凝集体における重合体一次粒子同士の融着一体化がなされ、凝集体としてのトナー粒子形状も球形に近いものとなる。熟成工程前の粒子凝集体は、重合体一次粒子の静電的または物理的凝集による集合体であると考えられるが、熟成工程後は、粒子凝集体を構成する重合体一次粒子は互いに融着しており、トナー粒子の形状も球状に近いものとすることが可能となる。このような熟成工程によれば、熟成工程の温度および時間等を制御することにより、重合体一次粒子が凝集した形状である葡萄型、融着が進んだジャガイモ型、更に融着が進んだ球状等、目的に応じて様々な形状のトナーを製造することができる。
トナー母粒子は、トナー母粒子と分散媒とを含む分散液から遠心分離機を用いてトナー母粒子を濾別および洗浄する工程に供される。
濾別および洗浄する工程においては、例えば、トナー母粒子の捕集性、耐目詰まり性、ケーキ形成性、通水性、濾布取替え時の簡便性等が要求される。これらの要求特性を同時に満たすことは容易ではなく、特に、湿式法で得られるトナー母粒子は小粒径の粒子であるため、同時に満たすことが困難である。
濾別および洗浄する工程においては、例えば、トナー母粒子の捕集性、耐目詰まり性、ケーキ形成性、通水性、濾布取替え時の簡便性等が要求される。これらの要求特性を同時に満たすことは容易ではなく、特に、湿式法で得られるトナー母粒子は小粒径の粒子であるため、同時に満たすことが困難である。
また、濾別および洗浄する工程で処理されるトナー母粒子分散液(スラリー)中には、トナー母粒子だけでなく、各製造過程で使用される原材料、界面活性剤、添加剤等に由来するさまざまな副生物、夾雑物等の不純物が存在するため、これらの不純物を濾過洗浄工程で適切に除去する効果的な濾過洗浄が行われないときには、最終的に得られる静電荷像現像用トナーの性能は劣悪なものとなる。すなわち、不純物が適切に除去されていないトナー母粒子から得られるトナーは、保存安定性の点で劣る傾向がある上、画像形成するときには、画像にカブリを生じる、画像形成時の温度・湿度変化によって画像濃度等の画質変動がある、画像形成装置内でトナーが飛散する、長期間使用したときに一定した画質の画像が得られない等、画像形成特性の点で好ましくない結果をもたらすことになる。そのため、不純物を十分に除去できる濾過洗浄が望まれる。
本発明技術は、これらの各々の要求特性をみたす濾過洗浄を実現するものである。
本発明技術は、これらの各々の要求特性をみたす濾過洗浄を実現するものである。
本発明のトナーには、トナーの流動性向上や帯電制御性向上のために、必要により外添剤を添加することができ、そのような外添剤としては、各種無機または有機微粒子の中から適宜選択して使用することができる。
無機微粒子としては、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化タングステン、炭化クロム、炭化モリブデン、炭化カルシウム等の各種炭化物、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム等の各種窒化物、ホウ化ジルコニウム等の各種ホウ化物、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化アルミニウム、酸化セリウム、シリカ、コロイダルシリカ等の各種酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の各種チタン酸化合物、リン酸カルシウム等のリン酸化合物、二硫化モリブデン等の硫化物、フッ化マグネシウム、フッ化炭素等のフッ化物、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の各種金属石鹸、滑石、ベントナイト、各種カーボンブラックや導電性カーボンブラック、マグネタイト、フェライト等を用いることができる。有機微粒子としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂等の微粒子を用いることができる。
これら外添剤の中では、特にシリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、各種カーボンブラックや導電性カーボンブラック等が好適に使用される。また、外添剤は、前記の無機または有機微粒子の表面を、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、シリコーンワニス、フッ素系シランカップリング剤、フッ素系シリコーンオイル、アミノ基や第4級アンモニウム塩基を有するカップリング剤等の処理剤によって疎水化等の表面処理が施されているものを使用することもできる。該処理剤は二種以上を併用することもできる。
外添剤は、平均粒径が0.001μm以上が好ましく、より好ましくは0.005μm以上である。また、3μm以下が好ましく、より好ましくは1μmである。また、異なる粒径のものを複数種類配合することもできる。外添剤の平均粒径は電子顕微鏡観察により求めることができる。
また、外添剤は、異なる二種以上を併用することもでき、表面処理されたものと表面処理されていないものを併用することや、異なる表面処理がされたものを併用することもでき、正帯電性のものと負帯電性のものを適宜組み合わせて使用することもできる。
また、外添剤は、異なる二種以上を併用することもでき、表面処理されたものと表面処理されていないものを併用することや、異なる表面処理がされたものを併用することもでき、正帯電性のものと負帯電性のものを適宜組み合わせて使用することもできる。
本発明における外添剤の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上であり、好ましくは5質量部以下、より好ましくは3質量部以下である。
外添剤の添加方法としては、ヘンシェルミキサー等の高速攪拌機を用いる方法や、圧縮剪断応力を加えることのできる装置による方法等が挙げられる。
更に、マグネタイト、フェライト、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、導電性チタニア等の無機微粉末等を添加することができる。これらの添加剤の使用量は所望する性能により適宜選定すればよく、通常トナー粒子100質量部に対し0.05質量部以上10質量部以下が好ましい。
本発明の静電荷像現像用トナーは、体積中位径(Dv50)が7μm以下であることが好ましく、6.5μm以下であることがより好ましく、6μm以下であることが特に好ましい。また、4μm以上であることが好ましく、4.5μm以上であることが特に好ましい。体積中位径(Dv50)が大きすぎる場合は、高解像度の画像形成に適さない場合がある。また、連続実写時のトナーの消費量を増大させたり、外添剤埋没等のトナー劣化が生じやすくなる場合がある。一方、小さすぎる場合は、製造時にワックスが遊離し易く、結果としてトナーの帯電性や流動性が悪化したり、また、粉体としての取り扱いが困難になる場合がある。
炭化水素ワックス(特に、マイクロクリスタリンワックス)は、遊離が生じ易く、また、トナー中に均一に分散することが難しい。
また、エステルワックスは、トナー用樹脂との相溶性が良いために保存安定性を悪化させたり、帯電特性を悪化させたりする場合があった。この傾向は、高温高湿環境下で顕著であった。
また、エステルワックスは、トナー用樹脂との相溶性が良いために保存安定性を悪化させたり、帯電特性を悪化させたりする場合があった。この傾向は、高温高湿環境下で顕著であった。
しかしながら、本発明は、前記したワックスの種類や配合比によって、この欠点を解消し、遊離ワックスが少なく、ワックス分散性の良いトナーを得ることができる。また、保存安定性や帯電性に優れ、常温/常湿下はもとより、高温/高湿下や低温/低湿下でも、これらの性能に優れたトナーを得ることができる。
これにより、定着時のダスト発生を抑制しつつ、定着性と耐ブロッキング性を確保し、画質に優れた静電荷像現像用トナーを提供できる。
これにより、定着時のダスト発生を抑制しつつ、定着性と耐ブロッキング性を確保し、画質に優れた静電荷像現像用トナーを提供できる。
トナーの体積中位径(Dv50)を個数中位径(Dn50)で除した値(Dv50/Dn50)は、1に近い方が望ましく、1.1以下が好ましく、1.09以下が更に好ましい。静電荷像現像用トナーの粒度分布がシャープなものの方が粒子間の帯電性が均一になる傾向にあるので、高画質および高速化を達成するための静電荷像現像用トナーの(Dv50/Dn50)は前記範囲であることが好ましい。
一方で、粒度分布をシャープにするためにはトナー樹脂中にワックスが均一に分散し、かつ、製造時に遊離ワックスが発生しないことが重要である。
また、高速化を達成するには、短時間でトナーが溶融し、かつ、現像機内での高速攪拌により生じる熱に対する耐性が必要である。これら相反する性能を満足させるためには、トナー樹脂中にワックスが均一に分散し、かつ、製造時に遊離ワックスが発生しないことが重要である。
本発明では、前記したワックスの種類や配合比によって、定着時に発生するダストを抑制しつつ、定着性と耐ブロッキング性を確保し、粒度分布がシャープで画質に優れた静電荷像現像用トナーを提供することができる。
また、高速化を達成するには、短時間でトナーが溶融し、かつ、現像機内での高速攪拌により生じる熱に対する耐性が必要である。これら相反する性能を満足させるためには、トナー樹脂中にワックスが均一に分散し、かつ、製造時に遊離ワックスが発生しないことが重要である。
本発明では、前記したワックスの種類や配合比によって、定着時に発生するダストを抑制しつつ、定着性と耐ブロッキング性を確保し、粒度分布がシャープで画質に優れた静電荷像現像用トナーを提供することができる。
体積中位径(Dv50)および個数中位径(Dn50)は、実施例記載の方法で測定し定義される。
また、静電荷像現像用トナーの形状はできるだけ球形に近いものが好ましく、フロー式粒子像測定装置で計測されるトナーの個数基準の円相当径−円形度スキャッタグラムにおいて、平均円形度は、好ましくは0.95以上、より好ましくは0.96以上、特に好ましくは0.97以上である。球形に近いほど粒子内での帯電量の局在化が起こりにくく、現像性が均一になる傾向にあるが、一方、完全な球状トナーは静電荷像現像における感光体上のクリーニング工程でトナーのすり抜けを起こしてクリーニング不良を発生させやすい傾向があり、前記平均円形度は、好ましくは0.995以下、より好ましくは0.990以下である。また、円形度標準偏差は0.10未満が好ましく、更にこのましくは0.05未満である。
「平均円形度」および「円形度標準偏差」は、実施例記載の方法で測定し、そのように測定して得た値として定義される。
本発明の製造方法により得られる静電荷像現像用トナーは、トナー粒子をキャリアとともに用いる二成分系現像剤、または、キャリアを使用しない磁性もしくは非磁性一成分系現像剤のいずれの形態で用いてもよい。二成分系現像剤として用いる場合、キャリアとしては、鉄粉、マグネタイト粉、フェライト粉等の磁性物質またはそれらの表面に樹脂コーティングを施したものや磁性キャリア等公知のものを用いることができる。樹脂コーティングキャリアの被覆樹脂としては一般的に知られているスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル共重合系樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、フッ素樹脂、またはこれらの混合物等が利用できる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。以下、「部」とあるのは「質量部」を意味し、また、濃度等で、単に「%」とあるのは「質量%」を意味する。
測定例
粒子径、円形度、電気伝導度、製造安定性、ワックスの炭素数等は次のように測定した。
粒子径、円形度、電気伝導度、製造安定性、ワックスの炭素数等は次のように測定した。
<体積平均径(Mv)の測定方法と定義>
1μm未満の体積平均径(Mv)を有する粒子の体積平均径(Mv)は、日機装株式会社製、型式Microtrac Nanotrac150(以下、「ナノトラック」と略記する)および同社解析ソフトMicrotrac Particle Analyzer Ver10.1.2−019EEを用い、電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交換水を溶媒とし、溶媒屈折率:1.333、測定時間:600秒、測定回数:1回の測定条件で、取り扱い説明書に記載された方法で測定した。その他の設定条件は、粒子屈折率:1.59、透過性:透過、形状:真球形、密度:1.04とした。
1μm未満の体積平均径(Mv)を有する粒子の体積平均径(Mv)は、日機装株式会社製、型式Microtrac Nanotrac150(以下、「ナノトラック」と略記する)および同社解析ソフトMicrotrac Particle Analyzer Ver10.1.2−019EEを用い、電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交換水を溶媒とし、溶媒屈折率:1.333、測定時間:600秒、測定回数:1回の測定条件で、取り扱い説明書に記載された方法で測定した。その他の設定条件は、粒子屈折率:1.59、透過性:透過、形状:真球形、密度:1.04とした。
<ワックス分散体の体積中位径の測定方法と定義>
高速測定可能なレーザー回折散乱式粒径分布測定装置である堀場製作所製のPartica LA−950V2(以下、「LA950」と略記する)を用いて測定した。ワックス乳化時の終点を決めるための終点粒径は、メジアン径にて設定した。
用いた溶媒は、電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交換水とし、溶媒屈折率:1.333、可視光透過率70%〜90%の濃度範囲でサンプル量を調整して測定した。
高速測定可能なレーザー回折散乱式粒径分布測定装置である堀場製作所製のPartica LA−950V2(以下、「LA950」と略記する)を用いて測定した。ワックス乳化時の終点を決めるための終点粒径は、メジアン径にて設定した。
用いた溶媒は、電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交換水とし、溶媒屈折率:1.333、可視光透過率70%〜90%の濃度範囲でサンプル量を調整して測定した。
<体積中位径(Dv50)と個数中位径(Dn50)の測定方法と定義>
外添工程を経て、最終的に得られたトナーについて、測定前処理として次のようにした。
すなわち、内径47mm、高さ51mmの円筒形のポリエチレン(PE)製ビーカーに、スパチュラーを用いてトナーを0.100g、スポイトを用いて20質量%DBS水溶液(第一工業製薬社製、ネオゲンS−20A)(以下、「20%DBS水溶液」と略記する)を0.15g添加した。この際、ビーカーの縁等にトナーが飛び散らないようにビーカーの底部にのみ、トナーおよび20%DBS水溶液を入れた。
次に、スパチュラーを用いて、トナーと20%DBS水溶液がペースト状になるまで3分間攪拌した。この際もビーカーの縁等にトナーが飛び散らないようにした。
外添工程を経て、最終的に得られたトナーについて、測定前処理として次のようにした。
すなわち、内径47mm、高さ51mmの円筒形のポリエチレン(PE)製ビーカーに、スパチュラーを用いてトナーを0.100g、スポイトを用いて20質量%DBS水溶液(第一工業製薬社製、ネオゲンS−20A)(以下、「20%DBS水溶液」と略記する)を0.15g添加した。この際、ビーカーの縁等にトナーが飛び散らないようにビーカーの底部にのみ、トナーおよび20%DBS水溶液を入れた。
次に、スパチュラーを用いて、トナーと20%DBS水溶液がペースト状になるまで3分間攪拌した。この際もビーカーの縁等にトナーが飛び散らないようにした。
続いて、分散媒アイソトンIIを30g添加し、スパチュラーを用いて2分間攪拌し全体を目視で均一な溶液とした。次に、長さ31mm直径6mmのフッ素樹脂コート回転子をビーカーの中に入れて、スターラーを用いて400rpmで20分間分散させた。この際、3分間に1回の割合でスパチュラーを用いて気液界面とビーカーの縁に目視で観察される巨視的な粒をビーカー内部に落とし込み、均一な分散液となるようにした。続いて、これを目開き63μmのメッシュで濾過し、得られたろ液を「トナー分散液」とした。
なお、トナー母粒子の製造工程中の粒径の測定については、凝集中のスラリーを63μmのメッシュで濾過したろ液を「スラリー液」とした。
粒子の中位径(Dv50とDn50)は、ベックマンコールター社製マルチサイザーIII(アパーチャー径100μm)(以下、「マルチサイザー」と略記する)を用い、分散媒には同社製アイソトンIIを用い、上述の「トナー分散液」または「スラリー液」を、分散質濃度0.03質量%になるように希釈して、マルチサイザーIII解析ソフトで、KD値は118.5として測定した。
測定粒子径範囲は2.00から64.00μmまでとし、この範囲を対数目盛で等間隔となるように256分割に離散化し、それらの体積基準での統計値をもとに算出したものを「体積中位径(Dv50)」、個数基準での統計値をもとに算出したものを「個数中位径(Dn50)」とした。
測定粒子径範囲は2.00から64.00μmまでとし、この範囲を対数目盛で等間隔となるように256分割に離散化し、それらの体積基準での統計値をもとに算出したものを「体積中位径(Dv50)」、個数基準での統計値をもとに算出したものを「個数中位径(Dn50)」とした。
<平均円形度の測定方法と定義>
本発明における「平均円形度」は、以下のように測定し、以下のように定義した。
すなわち、トナー母粒子を分散媒(アイソトンII、ベックマンコールター社製)に、5720〜7140個/μLの範囲になるように分散させ、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製、FPIA3000)を用いて、以下の装置条件にて測定を行い、その値を「平均円形度」と定義した。本発明においては、同様の測定を3回行い、3個の「平均円形度」の相加平均値を、「平均円形度」として採用した。
本発明における「平均円形度」は、以下のように測定し、以下のように定義した。
すなわち、トナー母粒子を分散媒(アイソトンII、ベックマンコールター社製)に、5720〜7140個/μLの範囲になるように分散させ、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製、FPIA3000)を用いて、以下の装置条件にて測定を行い、その値を「平均円形度」と定義した。本発明においては、同様の測定を3回行い、3個の「平均円形度」の相加平均値を、「平均円形度」として採用した。
・モード :HPF
・HPF分析量 :0.35μL
・HPF検出個数:8,000〜10,000個
以下は、上記装置で測定され、上記装置内で自動的に計算されて表示されるものであるが、「円形度」は下記式で定義される。
[円形度]=[粒子投影面積と同じ面積の円の周長]/[粒子投影像の周長]
そして、HPF検出個数である8,000〜10,000個を測定し、この個々の粒子の円形度の算術平均(相加平均)が「平均円形度」として装置に表示される。
・HPF分析量 :0.35μL
・HPF検出個数:8,000〜10,000個
以下は、上記装置で測定され、上記装置内で自動的に計算されて表示されるものであるが、「円形度」は下記式で定義される。
[円形度]=[粒子投影面積と同じ面積の円の周長]/[粒子投影像の周長]
そして、HPF検出個数である8,000〜10,000個を測定し、この個々の粒子の円形度の算術平均(相加平均)が「平均円形度」として装置に表示される。
<テトラヒドロフラン(THF)不溶分の測定方法と定義>
試料1gをテトラヒドロフラン50gに加え、25℃で24時間静置溶解し、セライト10gを用いて濾過し、濾液の溶媒を留去してテトラヒドロフラン(THF)可溶分を定量し、試料の仕込み量(1g)から差し引くことにより、「テトラヒドロフラン(THF)不溶分(質量%)」を算出した。
試料として、トナー、樹脂粒子分散液中の樹脂などに適用される。
試料1gをテトラヒドロフラン50gに加え、25℃で24時間静置溶解し、セライト10gを用いて濾過し、濾液の溶媒を留去してテトラヒドロフラン(THF)可溶分を定量し、試料の仕込み量(1g)から差し引くことにより、「テトラヒドロフラン(THF)不溶分(質量%)」を算出した。
試料として、トナー、樹脂粒子分散液中の樹脂などに適用される。
<重量平均分子量および分子量ピークの測定方法>
トナーおよび重合体一次粒子(樹脂粒子)のTHF可溶分を、ゲルパーミュエーションクラマトグラフィー(GPC)により、以下の条件で測定した。
トナーおよび重合体一次粒子(樹脂粒子)のTHF可溶分を、ゲルパーミュエーションクラマトグラフィー(GPC)により、以下の条件で測定した。
装置:東ソー社製GPC装置HLC−8020
カラム:Polymer Laboratory社製、PL−gel Mixed−B 10μ
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
試料濃度:0.1質量%
検量線作成:標準ポリスチレン
カラム:Polymer Laboratory社製、PL−gel Mixed−B 10μ
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
試料濃度:0.1質量%
検量線作成:標準ポリスチレン
なお、トナーのTHF可溶分は、上記「テトラヒドロフラン(THF)不溶分の測定方法」で得られた「テトラヒドロフラン(THF)可溶分」を用いた。
また、重合体一次粒子(樹脂粒子)のTHF可溶分は、重合体一次粒子(樹脂粒子)1gをTHF50gに加え、25℃で24時間静置溶解後、濾過し溶媒を留去することにより調製した。
また、重合体一次粒子(樹脂粒子)のTHF可溶分は、重合体一次粒子(樹脂粒子)1gをTHF50gに加え、25℃で24時間静置溶解後、濾過し溶媒を留去することにより調製した。
<製造安定性>
重合時の乳化物安定性について、重合体一次粒子分散液作製時、器壁への付着および沈殿等による攪拌への影響を評価した。
5:付着・沈殿ともになし
4:若干の付着が見られるが、影響なし
3:付着・沈殿が見られるが、攪拌可能
2:器壁への付着または沈殿により、スムーズな攪拌が行えない
1:器壁への付着または沈殿により、攪拌が停止する
重合時の乳化物安定性について、重合体一次粒子分散液作製時、器壁への付着および沈殿等による攪拌への影響を評価した。
5:付着・沈殿ともになし
4:若干の付着が見られるが、影響なし
3:付着・沈殿が見られるが、攪拌可能
2:器壁への付着または沈殿により、スムーズな攪拌が行えない
1:器壁への付着または沈殿により、攪拌が停止する
<ワックスの炭素数の測定方法と構造の同定>
ワックスの炭素数測定と構造の同定には、プログラマブル温度気化注入口付きガスクロマトグラフィーAgilent6890(アジレント・テクノロジー社製)を用い、分離用カラムとしては、液相に100%ジメチルポリシロキサンのキャピラリーカラム(内径0.25mm/膜厚0.10μm/長さ30m)、カラム温度は50〜420℃(10℃/minの昇温)、キャリアーガスはヘリウム(流速1mL/min)を用いて測定した。
また、質量分析には、Agilent5973(同社製)を用いた。
ワックスの炭素数測定と構造の同定には、プログラマブル温度気化注入口付きガスクロマトグラフィーAgilent6890(アジレント・テクノロジー社製)を用い、分離用カラムとしては、液相に100%ジメチルポリシロキサンのキャピラリーカラム(内径0.25mm/膜厚0.10μm/長さ30m)、カラム温度は50〜420℃(10℃/minの昇温)、キャリアーガスはヘリウム(流速1mL/min)を用いて測定した。
また、質量分析には、Agilent5973(同社製)を用いた。
使用したワックスと各ワックスの炭素数構成の数値を表1に示す。
Q:炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分のうち、ノルマル体が、炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分全体に占める割合(質量%)
R:炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分のうち、非ノルマル体が、炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分全体に占める割合(質量%)
S:炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分のうち、非ノルマル体が、炭化水素ワックス全体に占める割合(質量%)
T:炭化水素ワックスのうち、炭素数30以上の成分が、炭化水素ワックス全体に占める割合(質量%)
実施例1
<炭化水素ワックス分散液A1の調製>
パラフィンワックスであるHNP−9(日本精蝋製)25.0部、デカグリセリンデカベヘネート(酸価3.2mgKOH/g、水酸基価27mgKOH/g)5.0部、20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(第一工業製薬社製、ネオゲンS20D)(以下、「20%DBS水溶液」と略記する)2.8部、脱塩水67.3部を加えて、100℃に加熱し、加圧循環ライン付きのホモジナイザー(ゴーリン社製、LAB60−10TBS型)を用いて10MPaの加圧条件で1次循環乳化を行った。
LA950で粒子径を数分おきに測定し、メジアン径が500nm前後まで下がったら、更に圧力条件を25MPaに上げて引き続き2次循環乳化を行なった。メジアン径が230nm以下になるまで分散してワックス分散液A1を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、210nmであった。
<炭化水素ワックス分散液A1の調製>
パラフィンワックスであるHNP−9(日本精蝋製)25.0部、デカグリセリンデカベヘネート(酸価3.2mgKOH/g、水酸基価27mgKOH/g)5.0部、20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(第一工業製薬社製、ネオゲンS20D)(以下、「20%DBS水溶液」と略記する)2.8部、脱塩水67.3部を加えて、100℃に加熱し、加圧循環ライン付きのホモジナイザー(ゴーリン社製、LAB60−10TBS型)を用いて10MPaの加圧条件で1次循環乳化を行った。
LA950で粒子径を数分おきに測定し、メジアン径が500nm前後まで下がったら、更に圧力条件を25MPaに上げて引き続き2次循環乳化を行なった。メジアン径が230nm以下になるまで分散してワックス分散液A1を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、210nmであった。
<炭化水素ワックス分散液A2の調製>
HNP−9(日本精蝋製)を、マイクロクリスタリンワックスであるHi−Mic−1090(日本精蝋製)に変更する以外は同様にしてワックス分散液A2を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、215nmであった。
HNP−9(日本精蝋製)を、マイクロクリスタリンワックスであるHi−Mic−1090(日本精蝋製)に変更する以外は同様にしてワックス分散液A2を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、215nmであった。
<炭化水素ワックス分散液A3の調製>
HNP−9(日本精蝋製)を、マイクロクリスタリンワックスであるHi−Mic−1080(日本精蝋製)に変更する以外は同様にしてワックス分散液A3を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、220nmであった。
HNP−9(日本精蝋製)を、マイクロクリスタリンワックスであるHi−Mic−1080(日本精蝋製)に変更する以外は同様にしてワックス分散液A3を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、220nmであった。
<炭化水素ワックス分散液A4の調製>
Hi−Mic−1080(日本精蝋製)30.0部、20%DBS水溶液2.8部、脱塩水67.3部を加えて、100℃に加熱し、加圧循環ライン付きのホモジナイザー(ゴーリン社製、LAB60−10TBS型)を用いて、10MPaの加圧条件で1次循環乳化を行った。
LA950で粒子径を数分おきに測定し、メジアン径が500nm前後まで下がったら、更に圧力条件を25MPaに上げて引き続き2次循環乳化を行った。メジアン径が230nm以下になるまで分散してワックス分散液A4を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、220nmであった。
Hi−Mic−1080(日本精蝋製)30.0部、20%DBS水溶液2.8部、脱塩水67.3部を加えて、100℃に加熱し、加圧循環ライン付きのホモジナイザー(ゴーリン社製、LAB60−10TBS型)を用いて、10MPaの加圧条件で1次循環乳化を行った。
LA950で粒子径を数分おきに測定し、メジアン径が500nm前後まで下がったら、更に圧力条件を25MPaに上げて引き続き2次循環乳化を行った。メジアン径が230nm以下になるまで分散してワックス分散液A4を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、220nmであった。
<エステルワックス分散液B1の調製>
ネオペンチルポリオールエステルワックスであるニッサンエレクトールWEP−4(日油製)(一般式(1)におけるR1がペンタエリスリトール残基、R2がステアリル基、mが4、酸価0.2mgKOH/g、水酸基価1.1mgKOH/g)30.0部、20%DBS水溶液2.7部、脱塩水67.3部を加えて100℃に加熱し、加圧循環ライン付きのホモジナイザー(ゴーリン社製、LAB60−10TBS型)を用いて10MPaの加圧条件で1次循環乳化を行った。
LA950で粒子径を数分おきに測定し、メジアン径が500nm前後まで下がったら、更に圧力条件を25MPaに上げて、引き続き2次循環乳化を行った。メジアン径が230nm以下になるまで分散してワックス分散液B1を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、225nmであった。
ネオペンチルポリオールエステルワックスであるニッサンエレクトールWEP−4(日油製)(一般式(1)におけるR1がペンタエリスリトール残基、R2がステアリル基、mが4、酸価0.2mgKOH/g、水酸基価1.1mgKOH/g)30.0部、20%DBS水溶液2.7部、脱塩水67.3部を加えて100℃に加熱し、加圧循環ライン付きのホモジナイザー(ゴーリン社製、LAB60−10TBS型)を用いて10MPaの加圧条件で1次循環乳化を行った。
LA950で粒子径を数分おきに測定し、メジアン径が500nm前後まで下がったら、更に圧力条件を25MPaに上げて、引き続き2次循環乳化を行った。メジアン径が230nm以下になるまで分散してワックス分散液B1を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、225nmであった。
<エステルワックス分散液B2の調製>
ニッサンエレクトールWEP−4(日油製)を、ネオペンチルポリオールエステルワックスであるニッサンエレクトールWEP−6(日油製)(一般式(1)におけるR1がペンタエリスリトール残基、R2がイコシル基、mが4、酸価0.6mgKOH/g、水酸基価2.6mgKOH/g)に変更する以外は同様にしてワックス分散液B2を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、215nmであった。
ニッサンエレクトールWEP−4(日油製)を、ネオペンチルポリオールエステルワックスであるニッサンエレクトールWEP−6(日油製)(一般式(1)におけるR1がペンタエリスリトール残基、R2がイコシル基、mが4、酸価0.6mgKOH/g、水酸基価2.6mgKOH/g)に変更する以外は同様にしてワックス分散液B2を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、215nmであった。
<エステルワックス分散液B3の調製>
ニッサンエレクトールWEP−4(日油製)を、ネオペンチルポリオールエステルワックスであるニッサンエレクトールWEP−5(日油製)(一般式(1)におけるR1がペンタエリスリトール残基、R2が、mが4、酸価0.3mgKOH/g、水酸基価1.8mgKOH/g)に変更する以外は同様にしてワックス分散液B3を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、220nmであった。
ニッサンエレクトールWEP−4(日油製)を、ネオペンチルポリオールエステルワックスであるニッサンエレクトールWEP−5(日油製)(一般式(1)におけるR1がペンタエリスリトール残基、R2が、mが4、酸価0.3mgKOH/g、水酸基価1.8mgKOH/g)に変更する以外は同様にしてワックス分散液B3を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、220nmであった。
<混合ワックス分散液C1の調製>
Hi−Mic−1090(日本精蝋製)21.4部、ニッサンエレクトールWEP−6(日油)5.3部およびデカグリセリンデカベヘネート(酸価3.2mgKOH/g、水酸基価27mgKOH/g)0.3部を90℃で加熱混合した後、20%DBS水溶液2.8部、脱塩水67.3部を加えて100℃に加熱し、加圧循環ライン付きのホモジナイザー(ゴーリン社製、LAB60−10TBS型)を用いて、10MPaの加圧条件で1次循環乳化を行った。
LA950で粒子径を数分おきに測定し、メジアン径が500nm前後まで下がったら、更に圧力条件を25MPaに上げて引き続き2次循環乳化を行った。メジアン径が230nm以下になるまで分散してワックス分散液C1を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、210nmであった。
Hi−Mic−1090(日本精蝋製)21.4部、ニッサンエレクトールWEP−6(日油)5.3部およびデカグリセリンデカベヘネート(酸価3.2mgKOH/g、水酸基価27mgKOH/g)0.3部を90℃で加熱混合した後、20%DBS水溶液2.8部、脱塩水67.3部を加えて100℃に加熱し、加圧循環ライン付きのホモジナイザー(ゴーリン社製、LAB60−10TBS型)を用いて、10MPaの加圧条件で1次循環乳化を行った。
LA950で粒子径を数分おきに測定し、メジアン径が500nm前後まで下がったら、更に圧力条件を25MPaに上げて引き続き2次循環乳化を行った。メジアン径が230nm以下になるまで分散してワックス分散液C1を作製した。
ワックス分散体の体積中位径は、210nmであった。
<重合体一次粒子分散液D1の調製>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、および各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に20%DBS水溶液1.2部(24g)を脱塩水315.0部(6300g)に均一に溶解後、8質量%過酸化水素水溶液3.5部(70g)と8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液3.5部(70g)を添加し、90℃に昇温した。
更に下記の「重合性モノマー類等」と「乳化剤水溶液」との混合物を5時間かけて添加した。この混合物を滴下開始した時間を「重合開始」とし、下記の「開始剤水溶液」を重合開始30分後から4.5時間かけて添加し、更に重合開始5時間後から、下記の「追加開始剤水溶液」を2時間かけて添加し、更に攪拌を続けたまま内温90℃のまま1時間保持した。
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、および各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に20%DBS水溶液1.2部(24g)を脱塩水315.0部(6300g)に均一に溶解後、8質量%過酸化水素水溶液3.5部(70g)と8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液3.5部(70g)を添加し、90℃に昇温した。
更に下記の「重合性モノマー類等」と「乳化剤水溶液」との混合物を5時間かけて添加した。この混合物を滴下開始した時間を「重合開始」とし、下記の「開始剤水溶液」を重合開始30分後から4.5時間かけて添加し、更に重合開始5時間後から、下記の「追加開始剤水溶液」を2時間かけて添加し、更に攪拌を続けたまま内温90℃のまま1時間保持した。
[重合性モノマー類等]
スチレン: 76.8部
アクリル酸ブチル: 23.2部
アクリル酸: 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート: 0.7部
ドデシルメルカプタン: 3.0部
スチレン: 76.8部
アクリル酸ブチル: 23.2部
アクリル酸: 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート: 0.7部
ドデシルメルカプタン: 3.0部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液: 1.0部
脱塩水: 67.1部
[開始剤水溶液]
8質量%過酸化水素水溶液: 15.5部
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:15.5部
[追加開始剤水溶液]
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:14.2部
20%DBS水溶液: 1.0部
脱塩水: 67.1部
[開始剤水溶液]
8質量%過酸化水素水溶液: 15.5部
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:15.5部
[追加開始剤水溶液]
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:14.2部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液D1を得た。
ナノトラックを用いて測定した体積平均径(Mv)は275nmであり、固形分濃度は22.6質量%であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは72000であった。
ナノトラックを用いて測定した体積平均径(Mv)は275nmであり、固形分濃度は22.6質量%であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは72000であった。
<重合体一次粒子分散液D2の調製>
アクリル酸ブチルをアクリル酸2エチルヘキシルに変更して、モノマー組成比を下記のように変更した以外は重合体一次粒子分散液D1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液D2を得た。
アクリル酸ブチルをアクリル酸2エチルヘキシルに変更して、モノマー組成比を下記のように変更した以外は重合体一次粒子分散液D1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液D2を得た。
[重合性モノマー類等]
スチレン: 79.8部
アクリル酸2エチルヘキシル: 20.3部
アクリル酸: 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート: 0.7部
トリクロロブロモメタン: 1.0部
スチレン: 79.8部
アクリル酸2エチルヘキシル: 20.3部
アクリル酸: 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート: 0.7部
トリクロロブロモメタン: 1.0部
体積平均径(Mv)は255nm、固形分濃度は22.8質量%であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは70000であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは70000であった。
<重合体一次粒子分散液D3の調製>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、および各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に、脱塩水100部(3000g)、乳化剤として20%DBS水溶液1部を仕込み攪拌しながら30分間窒素置換した。次いでペルオキソ二硫酸カリウム(KPS)2.0部を溶解し、その後、窒素気流下で70℃に昇温した。
その後、上記液の攪拌を続けたまま、下記の「重合性モノマー類」と2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸4部を脱塩水60部に溶解した水溶液とを3時間かけて滴下した。その後、80℃に昇温して5時間重合させて重合体一次粒子分散液D3を得た。
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、および各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に、脱塩水100部(3000g)、乳化剤として20%DBS水溶液1部を仕込み攪拌しながら30分間窒素置換した。次いでペルオキソ二硫酸カリウム(KPS)2.0部を溶解し、その後、窒素気流下で70℃に昇温した。
その後、上記液の攪拌を続けたまま、下記の「重合性モノマー類」と2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸4部を脱塩水60部に溶解した水溶液とを3時間かけて滴下した。その後、80℃に昇温して5時間重合させて重合体一次粒子分散液D3を得た。
[重合性モノマー類]
スチレン: 28部
アクリル酸2−エチルヘキシル: 8部
スチレン: 28部
アクリル酸2−エチルヘキシル: 8部
体積平均径(Mv)は260nm、固形分濃度は23.0質量%であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは55000であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは55000であった。
<重合体一次粒子分散液E1の調製>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、および各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に、ワックス分散液B1を36.3部、脱塩水218部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
その後、上記液の攪拌を続けたまま、そこへ下記の「重合性モノマー類等」と「乳化剤水溶液」との混合物を5時間かけて添加した。この混合物を滴下開始した時間を「重合開始」とし、下記の「開始剤水溶液」を重合開始30分後から4.5時間かけて添加し、更に重合開始5時間後から、下記の「追加開始剤水溶液」を2時間かけて添加し、更に攪拌を続けたまま内温90℃のまま1時間保持した。
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、および各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に、ワックス分散液B1を36.3部、脱塩水218部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
その後、上記液の攪拌を続けたまま、そこへ下記の「重合性モノマー類等」と「乳化剤水溶液」との混合物を5時間かけて添加した。この混合物を滴下開始した時間を「重合開始」とし、下記の「開始剤水溶液」を重合開始30分後から4.5時間かけて添加し、更に重合開始5時間後から、下記の「追加開始剤水溶液」を2時間かけて添加し、更に攪拌を続けたまま内温90℃のまま1時間保持した。
[重合性モノマー類等]
スチレン: 76.8部
アクリル酸ブチル: 23.2部
アクリル酸: 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート: 0.7部
ドデシルメルカプタン: 4.0部
スチレン: 76.8部
アクリル酸ブチル: 23.2部
アクリル酸: 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート: 0.7部
ドデシルメルカプタン: 4.0部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液: 1.0部
脱塩水: 67.1部
[開始剤水溶液]
8質量%過酸化水素水溶液: 20.0部
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:20.0部
[追加開始剤水溶液]
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:14.2部
20%DBS水溶液: 1.0部
脱塩水: 67.1部
[開始剤水溶液]
8質量%過酸化水素水溶液: 20.0部
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:20.0部
[追加開始剤水溶液]
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:14.2部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液E1を得た。
ナノトラックを用いて測定した体積平均径(Mv)は265nmであり、固形分濃度は22.6質量%であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは68000であった。
ナノトラックを用いて測定した体積平均径(Mv)は265nmであり、固形分濃度は22.6質量%であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは68000であった。
<重合体一次粒子分散液E3の調製>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、および各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に、ワックス分散液A2を36.3部、脱塩水218部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
その後、上記液の攪拌を続けたまま、そこへ下記の「重合性モノマー類等」と「乳化剤水溶液」との混合物を5時間かけて添加した。この混合物を滴下開始した時間を「重合開始」とし、下記の「開始剤水溶液」を重合開始30分後から4.5時間かけて添加し、更に重合開始5時間後から、下記の「追加開始剤水溶液」を2時間かけて添加し、更に攪拌を続けたまま内温90℃のまま1時間保持した。
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、および各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に、ワックス分散液A2を36.3部、脱塩水218部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
その後、上記液の攪拌を続けたまま、そこへ下記の「重合性モノマー類等」と「乳化剤水溶液」との混合物を5時間かけて添加した。この混合物を滴下開始した時間を「重合開始」とし、下記の「開始剤水溶液」を重合開始30分後から4.5時間かけて添加し、更に重合開始5時間後から、下記の「追加開始剤水溶液」を2時間かけて添加し、更に攪拌を続けたまま内温90℃のまま1時間保持した。
[重合性モノマー類等]
スチレン: 79.8部
アクリル酸2エチルヘキシル: 20.3部
アクリル酸: 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート: 0.7部
トリクロロブロモメタン: 1.0部
スチレン: 79.8部
アクリル酸2エチルヘキシル: 20.3部
アクリル酸: 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート: 0.7部
トリクロロブロモメタン: 1.0部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液: 1.0部
脱塩水: 67.1部
[開始剤水溶液]
8質量%過酸化水素水溶液: 25.0部
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:25.0部
[追加開始剤水溶液]
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:14.2部
20%DBS水溶液: 1.0部
脱塩水: 67.1部
[開始剤水溶液]
8質量%過酸化水素水溶液: 25.0部
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:25.0部
[追加開始剤水溶液]
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:14.2部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液E3を得た。ナノトラックを用いて測定した体積平均径(Mv)は270nmであり、固形分濃度は23.0質量%であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは63000であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは63000であった。
<重合体一次粒子分散液E4の調製>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、および各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に、ワックス分散液C1を36.3部、脱塩水218部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
その後、上記液の攪拌を続けたまま、そこへ下記の「重合性モノマー類等」と「乳化剤水溶液」との混合物を5時間かけて添加した。この混合物を滴下開始した時間を「重合開始」とし、下記の「開始剤水溶液」を重合開始30分後から4.5時間かけて添加し、更に重合開始5時間後から、下記の「追加開始剤水溶液」を2時間かけて添加し、更に攪拌を続けたまま内温90℃のまま1時間保持した。
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、および各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に、ワックス分散液C1を36.3部、脱塩水218部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
その後、上記液の攪拌を続けたまま、そこへ下記の「重合性モノマー類等」と「乳化剤水溶液」との混合物を5時間かけて添加した。この混合物を滴下開始した時間を「重合開始」とし、下記の「開始剤水溶液」を重合開始30分後から4.5時間かけて添加し、更に重合開始5時間後から、下記の「追加開始剤水溶液」を2時間かけて添加し、更に攪拌を続けたまま内温90℃のまま1時間保持した。
[重合性モノマー類等]
スチレン: 79.8部
アクリル酸2エチルヘキシル: 20.3部
アクリル酸: 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート: 0.7部
トリクロロブロモメタン: 1.0部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液: 1.0部
脱塩水: 67.1部
スチレン: 79.8部
アクリル酸2エチルヘキシル: 20.3部
アクリル酸: 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート: 0.7部
トリクロロブロモメタン: 1.0部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液: 1.0部
脱塩水: 67.1部
[開始剤水溶液]
8質量%過酸化水素水溶液: 20.0部
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:20.0部
[追加開始剤水溶液]
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:14.2部
8質量%過酸化水素水溶液: 20.0部
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:20.0部
[追加開始剤水溶液]
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液:14.2部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液E4を得た。
ナノトラックを用いて測定した体積平均径(Mv)は265nmであり、固形分濃度は22.9質量%であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは65000であった。
ナノトラックを用いて測定した体積平均径(Mv)は265nmであり、固形分濃度は22.9質量%であった。
GPC測定による重量平均分子量Mwは65000であった。
<着色剤分散液の調整>
プロペラ翼を備えた攪拌機の容器に、トルエン抽出液の紫外線吸光度が0.02であり、真密度が1.8g/cm3のファーネス法で製造されたカーボンブラック(三菱化学社製、三菱カーボンブラックMA100S)20部、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンS−20D)1部、非イオン界面活性剤(花王社製、エマルゲン120)4部、導電率が1μS/cmのイオン交換水75部を加えて予備分散して顔料プレミックス液を得た。プレミックス後の分散液中カーボンブラックの体積累積50%径Dv50は約90μmであった。
プロペラ翼を備えた攪拌機の容器に、トルエン抽出液の紫外線吸光度が0.02であり、真密度が1.8g/cm3のファーネス法で製造されたカーボンブラック(三菱化学社製、三菱カーボンブラックMA100S)20部、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンS−20D)1部、非イオン界面活性剤(花王社製、エマルゲン120)4部、導電率が1μS/cmのイオン交換水75部を加えて予備分散して顔料プレミックス液を得た。プレミックス後の分散液中カーボンブラックの体積累積50%径Dv50は約90μmであった。
上記プレミックス液を原料スラリーとして湿式ビーズミルに供給し、ワンパス分散を行った。なお、ステータの内径は120mmφ、セパレータの径が60mmφ、分散用のメディアとして直径が50μmのジルコニアビーズ(真密度6.0g/cm3)を用いた。ステータの有効内容積は約2Lであり、メデイアの充填容積は1.4Lとしたので、メディア充填率は70%である。
ロータの回転速度を一定(ロータ先端の周速が約11m/sec)として、供給口より前記プレミックススラリを無脈動定量ポンプにより供給速度約40L/hrで供給し、所定粒度に達した時点で排出口より製品を取得した。なお、運転時にはジャケットから約10℃の冷却水を循環させながら行い、着色剤分散液を得た。
ロータの回転速度を一定(ロータ先端の周速が約11m/sec)として、供給口より前記プレミックススラリを無脈動定量ポンプにより供給速度約40L/hrで供給し、所定粒度に達した時点で排出口より製品を取得した。なお、運転時にはジャケットから約10℃の冷却水を循環させながら行い、着色剤分散液を得た。
<トナー母粒子F1の製造>
下記の各成分を用いて、以下の凝集工程(コア材凝集工程・シェル被覆工程)・円形化工程を実施することによりトナー母粒子F1を製造した。
下記の各成分を用いて、以下の凝集工程(コア材凝集工程・シェル被覆工程)・円形化工程を実施することによりトナー母粒子F1を製造した。
ワックス分散液A1 固形分として7部
ワックス分散液B2 固形分として3部
重合体一次粒子分散液D1 固形分として100部
着色剤微粒子分散液 着色剤固形分として6.0部
20%DBS水溶液 円形化工程では、固形分として6部
ワックス分散液B2 固形分として3部
重合体一次粒子分散液D1 固形分として100部
着色剤微粒子分散液 着色剤固形分として6.0部
20%DBS水溶液 円形化工程では、固形分として6部
○コア材凝集工程
攪拌装置(ダブルヘリカル翼)、加熱冷却装置および各原料・助剤仕込み装置を備えた混合器(容積1000L、内径850mm)に、ワックス分散液A1、ワックス分散液B2および重合体一次粒子分散液D1を仕込み、内温10℃で10分間均一に混合した。続いて内温10℃で、101rpmで攪拌させて、硫酸カリウムの5質量%水溶液を、K2SO4として0.12部を1分かけて連続添加してから、着色剤微粒子分散液を5分かけて連続添加し、内温10℃で均一に混合した。
攪拌装置(ダブルヘリカル翼)、加熱冷却装置および各原料・助剤仕込み装置を備えた混合器(容積1000L、内径850mm)に、ワックス分散液A1、ワックス分散液B2および重合体一次粒子分散液D1を仕込み、内温10℃で10分間均一に混合した。続いて内温10℃で、101rpmで攪拌させて、硫酸カリウムの5質量%水溶液を、K2SO4として0.12部を1分かけて連続添加してから、着色剤微粒子分散液を5分かけて連続添加し、内温10℃で均一に混合した。
その後、硫酸アルミニウムの0.5質量%水溶液を固形分で0.3部を30分かけて連続添加してから、回転数101rpmのまま内温を48.0℃に70分かけて昇温(0.5℃/分)した。次いで、30分毎に1℃昇温した後(0.03℃/分)、54.0℃で保持し、マルチサイザーを用いて体積中位径を測定し5.45μmまで成長させた。
○円形化工程
続いて、そのままの回転数のまま20%DBS水溶液(固形分として6部)と水0.04部の混合水溶液を、30分かけて添加しながら90℃に昇温し、その後、30分毎に1℃昇温させ95℃まで昇温して、2.5時間かけて平均円形度が0.968になるまで、この条件で加熱および攪拌を続けた。その後、50分かけて20℃まで冷却し、トナー母粒子C1のスラリーを得た。
このとき、粒子の体積中位径は5.6μm、個数中位径は5.2μm、分布Dv50/Dn50は1.08、平均円形度は0.968、円形度標準偏差は0.014であった。
続いて、そのままの回転数のまま20%DBS水溶液(固形分として6部)と水0.04部の混合水溶液を、30分かけて添加しながら90℃に昇温し、その後、30分毎に1℃昇温させ95℃まで昇温して、2.5時間かけて平均円形度が0.968になるまで、この条件で加熱および攪拌を続けた。その後、50分かけて20℃まで冷却し、トナー母粒子C1のスラリーを得た。
このとき、粒子の体積中位径は5.6μm、個数中位径は5.2μm、分布Dv50/Dn50は1.08、平均円形度は0.968、円形度標準偏差は0.014であった。
○洗浄乾燥工程
得られたスラリーを全量、目開き24μmの篩を装着した湿式電磁篩振盪機(AS200/株式会社レッチェ)を用いて、粗大粒子の除去を目的に濾過処理を行い、攪拌装置付きのタンクにて一旦蓄えた。その後、このスラリーを濾布(ポリエステル TR815C、中尾フィルター工業/厚み0.3mm/通気度48(cc/cm2/min))が装着された横型遠心分離機(HZ40Si型/三菱化工機株式会社)へ、加速度800G条件で遠心脱水洗浄を行った。
電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水を、リムから溢れない速度でスラリー固形分の約50倍量加えると、濾液の電気伝導度が2μS/cmとなった。最後に十分水を振り切り、掻き取り装置でケーキを回収した。
ここで得られたケーキをステンレス製バットに高さ20mmとなるように敷き詰め、40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥することにより、トナー母粒子F1を得た。
得られたスラリーを全量、目開き24μmの篩を装着した湿式電磁篩振盪機(AS200/株式会社レッチェ)を用いて、粗大粒子の除去を目的に濾過処理を行い、攪拌装置付きのタンクにて一旦蓄えた。その後、このスラリーを濾布(ポリエステル TR815C、中尾フィルター工業/厚み0.3mm/通気度48(cc/cm2/min))が装着された横型遠心分離機(HZ40Si型/三菱化工機株式会社)へ、加速度800G条件で遠心脱水洗浄を行った。
電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水を、リムから溢れない速度でスラリー固形分の約50倍量加えると、濾液の電気伝導度が2μS/cmとなった。最後に十分水を振り切り、掻き取り装置でケーキを回収した。
ここで得られたケーキをステンレス製バットに高さ20mmとなるように敷き詰め、40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥することにより、トナー母粒子F1を得た。
実施例
<現像用トナーG1の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F1 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG1を得た。
<現像用トナーG1の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F1 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG1を得た。
<トナー母粒子F2の製造>
ワックス分散液A3 固形分として8部
ワックス分散液B1 固形分として2部
重合体一次粒子分散液D2 固形分として100部
成分を上記に変更した以外は、F1と同様にしてトナー母粒子F2を得た。
ワックス分散液A3 固形分として8部
ワックス分散液B1 固形分として2部
重合体一次粒子分散液D2 固形分として100部
成分を上記に変更した以外は、F1と同様にしてトナー母粒子F2を得た。
体積中位径(Dv)は5.8μm、個数中位径(Dn)は5.4μm、Dv50/Dn50は1.07、平均円形度は0.970、円形度標準偏差は0.012であった。
<現像用トナーG2の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F2 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG2を得た。
得られたトナー母粒子F2 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG2を得た。
<トナー母粒子F3の製造>
ワックス分散液A3 固形分として8部
ワックス分散液B3 固形分として2部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F3を得た。
ワックス分散液A3 固形分として8部
ワックス分散液B3 固形分として2部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F3を得た。
<現像用トナーG3の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F16 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG15を得た。
得られたトナー母粒子F16 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG15を得た。
体積中位径(Dv)は5.6μm、個数中位径(Dn)は5.2μm、Dv50/Dn50は1.08、平均円形度は0.970、円形度標準偏差は0.012であった。
<トナー母粒子F4の製造>
ワックス分散液A2 固形分として6部
ワックス分散液B1 固形分として4部
重合体一次粒子分散液D2 固形分として100部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F4を得た。
ワックス分散液A2 固形分として6部
ワックス分散液B1 固形分として4部
重合体一次粒子分散液D2 固形分として100部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F4を得た。
体積中位径(Dv)は5.9μm、個数中位径(Dn)は5.4μm、Dv50/Dn50は1.09、平均円形度は0.969、円形度標準偏差は0.011であった。
<現像用トナーG4の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F4 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG4を得た。
得られたトナー母粒子F4 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG4を得た。
<トナー母粒子F5の製造>
ワックス分散液A2 固形分として8部
ワックス分散液B1 固形分として2部
重合体一次粒子分散液D2 固形分として100部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F5を得た。
ワックス分散液A2 固形分として8部
ワックス分散液B1 固形分として2部
重合体一次粒子分散液D2 固形分として100部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F5を得た。
体積中位径(Dv)は5.6μm、個数中位径(Dn)は5.2μm、Dv50/Dn50は1.08、平均円形度は0.970、円形度標準偏差は0.011であった。
<現像用トナーG5の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F5 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG5を得た。
得られたトナー母粒子F5 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG5を得た。
<トナー母粒子F6の製造>
ワックス分散液A2 固形分として8部
ワックス分散液B2 固形分として2部
重合体一次粒子分散液D2 固形分として100部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F6を得た。
ワックス分散液A2 固形分として8部
ワックス分散液B2 固形分として2部
重合体一次粒子分散液D2 固形分として100部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F6を得た。
体積中位径(Dv)は5.5μm、個数中位径(Dn)は5.2μm、Dv50/Dn50は1.06、平均円形度は0.967、円形度標準偏差は0.014であった。
<現像用トナーG6の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F6 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG6を得た。
得られたトナー母粒子F6 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG6を得た。
<トナー母粒子F7の製造>
重合体一次粒子分散液E4 固形分として100部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F7を得た。
重合体一次粒子分散液E4 固形分として100部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F7を得た。
体積中位径(Dv)は5.8μm、個数中位径(Dn)は5.4μm 、Dv50/Dn50は1.07、平均円形度は0.969、円形度標準偏差は0.012であった。
<現像用トナーG7の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F7 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG6を得た。
得られたトナー母粒子F7 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG6を得た。
<トナー母粒子F8の製造>
重合体一次粒子分散液E3 固形分として70部
重合体一次粒子分散液E1 固形分として30部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F8を得た。
重合体一次粒子分散液E3 固形分として70部
重合体一次粒子分散液E1 固形分として30部
成分を上記に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F8を得た。
体積中位径(Dv)は5.9μm、個数中位径(Dn)は5.4μm、Dv50/Dn50は1.09、平均円形度は0.970、円形度標準偏差は0.014であった。
<現像用トナーG8の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F8 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG8を得た。
得られたトナー母粒子F8 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG8を得た。
<トナー母粒子F9の製造>
重合体一次粒子分散液E4 固形分として95部
として、F1と同様に混合機に重合体一次粒子分散液E4を仕込み、F1と同様の方法で凝集を行った。
更に、内温54.0℃、体積中位径(Dv50)が5.1μmのとき、シェル材として重合体一次粒子分散液D3 固形分として5部を添加、そのままの温度で60分間保持した。
その後、F1と同様の方法で円形化、洗浄、乾燥を行いトナー母粒子F9を得た。
重合体一次粒子分散液E4 固形分として95部
として、F1と同様に混合機に重合体一次粒子分散液E4を仕込み、F1と同様の方法で凝集を行った。
更に、内温54.0℃、体積中位径(Dv50)が5.1μmのとき、シェル材として重合体一次粒子分散液D3 固形分として5部を添加、そのままの温度で60分間保持した。
その後、F1と同様の方法で円形化、洗浄、乾燥を行いトナー母粒子F9を得た。
体積中位径(Dv)は5.5μm、個数中位径(Dn)は5.2μm、Dv50/Dn50は 1.06、平均円形度は0.970、円形度標準偏差は0.011であった。
<現像用トナーG9の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F9 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG8を得た。
得られたトナー母粒子F9 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG8を得た。
<トナー母粒子F10の製造>
重合体一次粒子分散液E4 固形分として80部
としてF1と同様に混合機に重合体一次粒子分散液E4を仕込み、F1と同様の方法で凝集を行った。
更に、内温54.0℃、体積中位径(Dv50)が5.2μmのとき、シェル材として、重合体一次粒子分散液E4を固形分として20部添加、そのままの温度で60分間保持した。
その後、F1と同様の方法で円形化、洗浄、乾燥を行いトナー母粒子F10を得た。
重合体一次粒子分散液E4 固形分として80部
としてF1と同様に混合機に重合体一次粒子分散液E4を仕込み、F1と同様の方法で凝集を行った。
更に、内温54.0℃、体積中位径(Dv50)が5.2μmのとき、シェル材として、重合体一次粒子分散液E4を固形分として20部添加、そのままの温度で60分間保持した。
その後、F1と同様の方法で円形化、洗浄、乾燥を行いトナー母粒子F10を得た。
体積中位径(Dv)は5.6μm、個数中位径(Dn)は5.2μm、Dv50/Dn50は1.08、平均円形度は0.968、円形度標準偏差は0.014であった。
<現像用トナーG10の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F10 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG10を得た。
得られたトナー母粒子F10 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG10を得た。
比較例
<トナー母粒子F11の製造>
ワックス分散液B1 固形分として10部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F11を得た。
<トナー母粒子F11の製造>
ワックス分散液B1 固形分として10部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F11を得た。
体積中位径(Dv)は5.5μm、個数中位径(Dn)は5.1μm、Dv50/Dn50は1.08、平均円形度は0.967、円形度標準偏差は0.015であった。
<現像用トナーG11の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F11 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG11を得た。
得られたトナー母粒子F11 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG11を得た。
<トナー母粒子F12の製造>
ワックス分散液A3 固形分として10部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F12を得た。
ワックス分散液A3 固形分として10部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F12を得た。
体積中位径(Dv)は5.7μm、個数中位径(Dn)は5.2μm、Dv50/Dn50は1.10、平均円形度は0.972、円形度標準偏差は0.015であった。
<現像用トナーG12の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F12 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG12を得た。
得られたトナー母粒子F12 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG12を得た。
<トナー母粒子F13の製造>
ワックス分散液A1 固形分として10部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F13を得た。
ワックス分散液A1 固形分として10部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F13を得た。
体積中位径(Dv)は5.8μm、個数中位径(Dn)は5.3μm、Dv50/Dn50は1.09、 平均円形度は0.971、円形度標準偏差は0.015であった。
<現像用トナーG13の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F13 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG13を得た。
得られたトナー母粒子F13 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG13を得た。
<トナー母粒子F14の製造>
ワックス分散液B2 固形分として10部
重合体一次粒子分散液D2 固形分として100部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F14を得た。
ワックス分散液B2 固形分として10部
重合体一次粒子分散液D2 固形分として100部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F14を得た。
体積中位径(Dv)は5.9μm、個数中位径(Dn)は5.3μm、Dv50/Dn50は1.11、平均円形度は0.965、円形度標準偏差は0.018であった。
<現像用トナーG14の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F14 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG14を得た。
得られたトナー母粒子F14 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG14を得た。
<トナー母粒子F15の製造>
ワックス分散液B3 固形分として10部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F15を得た。
ワックス分散液B3 固形分として10部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F15を得た。
体積中位径(Dv)は5.5μm、個数中位径(Dn)は5.1μm、Dv50/Dn50は1.08、平均円形度は0.971、円形度標準偏差は0.011であった。
<現像用トナーG15の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F15 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG15を得た。
得られたトナー母粒子F15 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG15を得た。
<トナー母粒子F16の製造>
ワックス分散液A1 固形分として2部
ワックス分散液B3 固形分として8部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F16を得た。
ワックス分散液A1 固形分として2部
ワックス分散液B3 固形分として8部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F16を得た。
体積中位径(Dv)は5.7μm、個数中位径(Dn)は5.2μm、Dv50/Dn50は1.10、平均円形度は0.968、円形度標準偏差は0.012であった。
<現像用トナーG16の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F16 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG16を得た。
得られたトナー母粒子F16 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG16を得た。
体積中位径(Dv)は5.6μm、個数中位径(Dn)は5.2μm、Dv50/Dn50は1.08、平均円形度は0.970、円形度標準偏差は0.012であった。
<トナー母粒子F17の製造>
ワックス分散液A4 固形分として10部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F16を得た。
ワックス分散液A4 固形分として10部
に変更した以外はF1と同様にしてトナー母粒子F16を得た。
体積中位径(Dv)は6.2μm、個数中位径(Dn)は5.1μm、Dv50/Dn50は1.22、平均円形度は0.958、円形度標準偏差は0.090であった。
<現像用トナーG17の製造:外添工程>
得られたトナー母粒子F17 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG17を得た。
得られたトナー母粒子F17 2500gに、外添剤としてクラリアント社製H05TDシリカ50gと同社製H30TDシリカ15gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して現像用トナーG17を得た。
評価例
<定着試験>
<<定着温度領域の測定方法と定義>>
未定着のトナー像を担持した記録紙を用意し、加熱ローラの表面温度を100℃から215℃まで5℃刻みで変化させ、定着ニップ部に搬送し、150mm/secの速度で排出されたときの定着状態を観察した。
定着時に加熱ローラにトナーのオフセットまたは用紙巻き付きが生じず、定着後の記録紙上のトナーが十分に記録紙に接着している温度領域を「定着温度領域」とする。定着機の加熱ローラは、離型層がPFA(テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)でできており、シリコーンオイルの塗布なしで評価した。以下の基準で「定着温度領域」の判定をした。
<定着試験>
<<定着温度領域の測定方法と定義>>
未定着のトナー像を担持した記録紙を用意し、加熱ローラの表面温度を100℃から215℃まで5℃刻みで変化させ、定着ニップ部に搬送し、150mm/secの速度で排出されたときの定着状態を観察した。
定着時に加熱ローラにトナーのオフセットまたは用紙巻き付きが生じず、定着後の記録紙上のトナーが十分に記録紙に接着している温度領域を「定着温度領域」とする。定着機の加熱ローラは、離型層がPFA(テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)でできており、シリコーンオイルの塗布なしで評価した。以下の基準で「定着温度領域」の判定をした。
◎(良好) :定着温度+50℃以上でオフセットする。
○(実用可) :定着温度+40℃以上50℃未満でオフセットする。
△(不十分) :定着温度+30℃以上40℃未満でオフセットする。
×(使用不可):定着温度+30℃未満でオフセットする。
○(実用可) :定着温度+40℃以上50℃未満でオフセットする。
△(不十分) :定着温度+30℃以上40℃未満でオフセットする。
×(使用不可):定着温度+30℃未満でオフセットする。
<<低温定着性の測定方法と定義>>
また、上記測定方法において、ローラ温度を130℃に設定して実写テストを実施し、得られた定着画像を一定の荷重をかけて擦り、擦り前後の濃度低下を目視で比較し、以下の基準で「低温定着性」の判定をした。
◎(良好) :濃度低下なし
○(実用可) :僅かに濃度低下がみられる
△(不十分) :濃度低下が目立つ
×(使用不可):ほとんど剥がれる
また、上記測定方法において、ローラ温度を130℃に設定して実写テストを実施し、得られた定着画像を一定の荷重をかけて擦り、擦り前後の濃度低下を目視で比較し、以下の基準で「低温定着性」の判定をした。
◎(良好) :濃度低下なし
○(実用可) :僅かに濃度低下がみられる
△(不十分) :濃度低下が目立つ
×(使用不可):ほとんど剥がれる
<トナー凝集性の測定方法と定義>
3段のメッシュを用いた振動篩測定法によってトナーの凝集性を確認した。
ホソカワミクロン社製のパウダーテスターを使用して3種の篩を重ねて固定し、サンプルを載せて振動台を作動させる。
3段のメッシュを用いた振動篩測定法によってトナーの凝集性を確認した。
ホソカワミクロン社製のパウダーテスターを使用して3種の篩を重ねて固定し、サンプルを載せて振動台を作動させる。
測定条件は次の通りである。
メッシュ目開き(上):250μm( 60mesh)
メッシュ目開き(中):150μm(100mesh)
メッシュ目開き(下): 75μm(200mesh)
振巾目盛 :1.0mm
試料採取量 :2.0g
振動時間 :90秒
メッシュ目開き(上):250μm( 60mesh)
メッシュ目開き(中):150μm(100mesh)
メッシュ目開き(下): 75μm(200mesh)
振巾目盛 :1.0mm
試料採取量 :2.0g
振動時間 :90秒
測定後、次の計算から凝集度を求めた。
(上段メッシュに残った粉体重量/試料採取量)×100
(中段メッシュに残った粉体重量/試料採取量)×100×0.6
(下段メッシュに残った粉体重量/試料採取量)×100×0.2
上記3つの計算値の合計をもって凝集度(%)とする。
(上段メッシュに残った粉体重量/試料採取量)×100
(中段メッシュに残った粉体重量/試料採取量)×100×0.6
(下段メッシュに残った粉体重量/試料採取量)×100×0.2
上記3つの計算値の合計をもって凝集度(%)とする。
「トナー凝集性」の判定は以下の通りである。
○(実用可) :凝集度が10%未満
△(不十分) :凝集度が10%以上20%未満
×(使用不可):凝集度が20%以上
○(実用可) :凝集度が10%未満
△(不十分) :凝集度が10%以上20%未満
×(使用不可):凝集度が20%以上
<耐ブロッキング性の測定方法と定義>
トナー10gを、内径3cm、高さ6cmの円筒形の容器に入れ、20gの荷重をのせ、50℃、40%RHの環境下に24時間放置した後、トナーを容器から取り出し、上から荷重をかけることでトナーの固結の程度を確認し、以下の基準で「耐ブロッキング性」を判定した。
トナー10gを、内径3cm、高さ6cmの円筒形の容器に入れ、20gの荷重をのせ、50℃、40%RHの環境下に24時間放置した後、トナーを容器から取り出し、上から荷重をかけることでトナーの固結の程度を確認し、以下の基準で「耐ブロッキング性」を判定した。
◎(良好) :荷重をかけなくても崩れ、固結なし。
○(実用可) :固結しているが50g未満の荷重で崩れる。
△(不十分) :固結しており、50g以上200g未満の荷重で崩れる。
×(使用不可):固結しており、200g以上の荷重をかけないと崩れない。
○(実用可) :固結しているが50g未満の荷重で崩れる。
△(不十分) :固結しており、50g以上200g未満の荷重で崩れる。
×(使用不可):固結しており、200g以上の荷重をかけないと崩れない。
<ダスト発生量の測定方法と定義>
現像用トナーをカラーページプリンターML9600PS(沖データ社製)のカートリッジに4本ともに入れ、ブルーエンジェルマーク認定の測定法(RAL−UZ122−2006)に従って、「RAL−UZ122−2006に『粉塵』と記載されているもの」を捕集し、フィルター上に捕集された物質の質量測定から、「RAL−UZ122−2006記載の放散速度(mg/h)」を求めた。
「RAL−UZ122−2006記載の放散速度(mg/h)」を、本発明の「ダスト発生量(mg/h)」とした。「ダスト」の定義は前記した通りであり、「粉塵」には限定されない。
なお、前記した通り、実際には、ワックス由来の物質が支配的である。
現像用トナーをカラーページプリンターML9600PS(沖データ社製)のカートリッジに4本ともに入れ、ブルーエンジェルマーク認定の測定法(RAL−UZ122−2006)に従って、「RAL−UZ122−2006に『粉塵』と記載されているもの」を捕集し、フィルター上に捕集された物質の質量測定から、「RAL−UZ122−2006記載の放散速度(mg/h)」を求めた。
「RAL−UZ122−2006記載の放散速度(mg/h)」を、本発明の「ダスト発生量(mg/h)」とした。「ダスト」の定義は前記した通りであり、「粉塵」には限定されない。
なお、前記した通り、実際には、ワックス由来の物質が支配的である。
具体的には、予め放散試験チャンバー(VOC−010/容積1000L/エスペック社製)をベーキング処理してブランク測定を行った後、前述のプリンターとダスト測定用フィルターを設置して、60分間は槽内の温度湿度が規定値(23±2℃/50±5%)に収まるように待機した後、遠隔操作でプリンターを作動させると同時にフィルターからの吸引を開始し、規定枚数印字して2時間後まで吸引捕集を行った。なお、印字パターンは、VE110−7,Version2006−06−01(RAL−UZ122/RALC00.PDF)を用いた。
放散速度(mg/h)、すなわち「ダスト発生量(mg/h)」は、以下の式より求めた。
(1)温湿度補正後のダスト質量mSt(mg)
=(mMF brutto−mMF tara)+(mRF1−mRF2)
mMF tara :ダスト試料採取前の質量が安定した測定フィルターの質量(mg)
mMF brutto:ダスト試料採取後の質量が安定した測定フィルターの質量(mg)
mRF1:試験前の基準フィルターの質量(mg)
mRF2:試験後の基準フィルターの質量(mg)
(1)温湿度補正後のダスト質量mSt(mg)
=(mMF brutto−mMF tara)+(mRF1−mRF2)
mMF tara :ダスト試料採取前の質量が安定した測定フィルターの質量(mg)
mMF brutto:ダスト試料採取後の質量が安定した測定フィルターの質量(mg)
mRF1:試験前の基準フィルターの質量(mg)
mRF2:試験後の基準フィルターの質量(mg)
(2)放散速度EFuSt(mg/h)=(mSt×n×V×to)/(VS×tp)
n:換気回数(h−1)
to:総サンプリング時間(min)
tp:印刷時間(min)
V:チャンバー容積(m3)
VS:フィルターを通過して吸引された空気の体積(m3)
n:換気回数(h−1)
to:総サンプリング時間(min)
tp:印刷時間(min)
V:チャンバー容積(m3)
VS:フィルターを通過して吸引された空気の体積(m3)
表2にトナー組成を、表3にトナー物性を、表4にトナーの評価結果を記す。
Q:炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分のうち、ノルマル体が、炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分全体に占める割合(質量%)
R:炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分のうち、非ノルマル体が、炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分全体に占める割合(質量%)
S:炭化水素ワックスの炭素数40以上の成分のうち、非ノルマル体が、炭化水素ワックス全体に占める割合(質量%)
T:炭化水素ワックスのうち、炭素数30以上の成分が、炭化水素ワックス全体に占める割合(質量%)
[炭化水素ワックス]:[エステルワックス]=95:5〜60:40の要件を満たすトナーG1〜G10は、製造安定性、低温定着性、定着温度領域、トナー凝集性、耐ブロッキング性及びダスト発生量が何れも優れており、定着時に発生するダストを抑制しつつ、定着性と耐ブロッキング性を確保でき、画質にも優れたものであった。
特に、トナーG7〜G10は、製造安定性、耐ブロッキング性等に優れ、総合的に特に優れていた。
特に、トナーG7〜G10は、製造安定性、耐ブロッキング性等に優れ、総合的に特に優れていた。
一方、[炭化水素ワックス]:[エステルワックス]=95:5〜60:40の要件を満たさないトナーG11〜G17は、製造安定性、低温定着性、定着温度領域、トナー凝集性、耐ブロッキング性及びダスト発生量のうちの何れかが劣っていた。
Claims (11)
- 少なくとも着色剤分散液および樹脂粒子分散液を凝集・融着してなり、かつ、ワックスを含有する静電荷像現像用トナーであって、該ワックスが炭化水素ワックスとエステルワックスを下記質量比
[炭化水素ワックス]:[エステルワックス]=95:5〜60:40
で含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 上記炭化水素ワックスがマイクロクリスタリンワックスであることを特徴とする請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 上記炭化水素ワックスが、炭素数40以上の成分が炭化水素ワックス全体に対して60質量%以上であり、かつ、炭素数40以上の成分のうち非ノルマル体成分が炭素数40以上の炭化水素ワックス全体に対して10質量%以上70質量%以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 上記ワックスが樹脂粒子分散液の樹脂粒子中に予め分散されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 上記樹脂粒子分散液がスルホン酸および/またはスルホン酸塩を有する樹脂を含有することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 上記樹脂粒子分散液が架橋樹脂および非架橋樹脂の粒子分散液であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- テトラヒドロフラン(THF)不溶分が10質量%以上40質量%以下であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)における重量平均分子量が30,000以上100,000以下であり、かつ、分子量ピークが10,000〜60,000の範囲に存在することを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 体積中位径(Dv50)が4μm以上7μm以下であり、かつ、体積中位径と個数中位径(Dn50)の比で表される粒径分布Dv50/Dn50が1.1以下であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- フロー式粒子像測定装置で計測されるトナーの個数基準の円相当径−円形度スキャッタグラムにおいて、平均円形度が0.95〜0.99で、円形度標準偏差が0.10未満であることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
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