JP2013114263A - 電子写真用トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】着色剤を含む着色剤粒子の分散体と、離型剤を含み、体積平均粒子径が着色剤粒子よりも小さい離型剤粒子の分散体とを混合し、着色剤粒子および離型剤粒子の分散体中において着色剤粒子と離型剤粒子とを凝集させ、第1の凝集体を生成し、
第1の凝集体を含む分散体に、結着樹脂を含み、体積平均粒子径が離型剤粒子よりも小さい樹脂粒子の分散体を混合し、第1の凝集体と樹脂粒子の分散体中において第1の凝集体と樹脂粒子とを凝集させ、第1の凝集体の表面が樹脂粒子によって被覆されている第2の凝集体を生成することを含んで製造される電子写真用トナー。
【選択図】図1
Description
トナーをカプセル化することによりこれらの粒子のトナー表面における露出を防ぐことも提案されているが、当該カプセル化によっての表面露出抑制も、その効果は十分でなかった。
得られた第1の凝集体を含む分散体に、結着樹脂を含み、体積平均粒子径が前記離型剤粒子よりも小さい樹脂粒子の分散体を混合し、得られた前記第1の凝集体と前記樹脂粒子の分散体中において前記第1の凝集体と前記樹脂粒子とを凝集させ、前記第1の凝集体の表面が前記樹脂粒子によって被覆されている第2の凝集体を生成することを含んで製造される。
得られた第1の凝集体を含む分散体に、バインダー樹脂を含み、体積平均粒子径が前記離型剤粒子よりも小さい樹脂粒子の分散体を混合し、得られた前記第1の凝集体と前記樹脂粒子の分散体中において前記第1の凝集体と前記樹脂粒子とを凝集させ、前記第1の凝集体の表面が前記樹脂粒子によって被覆されている第2の凝集体を生成することを含んで製造される。
本発明者は、従来の凝集法ではトナー構成成分の配置を制御することが容易でなく、例えばマイクロカプセル化された着色剤等の、バインダー樹脂よりも高い親水性を有している成分の粒子やミクロンオーダーの粒径を有する成分の粒子が、凝集体表面に配置されることを明らかにした。凝集体表面に配置されたこれらの粒子は、融着時のバインダー樹脂の粘度低下により、トナー表面に露出しやすくなる(以下、トナー構成成分の粒子がトナー表面に露出している状態を、単に粒子の表面露出ともいう)。また、本発明者は、従来の凝集法で製造されたトナーにおいては、凝集粒子の表面の樹脂密度が不十分である形態を有しており、このような形態によっては粒子の表面露出を十分に抑えることができないことを明らかにした。
まず、Act101〜Act103において、樹脂粒子の分散体、着色剤粒子の分散体、および離型剤粒子の分散体を調製する。なお、本明細書において、着色剤とは、トナーに色を付与する1種の化合物、または組成物をいう。
また、着色剤粒子の分散体における着色剤粒子の体積平均粒子径は0.5μm〜7μmであることが好ましく、0.7μm〜5μmで有ることがより好ましい。0.5μmより小さい場合、範囲内にあるときよりもトナーの帯電安定性や保管安定性が低下することがある。また、5μmより大きい場合、範囲内と比較してトナーの発色性が低下することがある。
また、帯電安定性、および保管安定性の観点から、樹脂粒子の分散体における樹脂粒子の体積平均粒子径は、0.01μm〜1.0μm程度が望ましく、0.05μm〜0.5μmで有ることがさらに望ましい。
また、本実施形態においては、一例として、Act101〜103において樹脂粒子の分散体、着色剤粒子の分散体、および離型剤粒子の分散体の調製をするようにしているが、これら分散体が調製される順序等は何ら限定されず、これらが混合等に用いられるまでに調製されていればよい。例えば、本実施形態においてはAct103において行なわれている樹脂粒子の調製は、第1の凝集体の生成後に行なわれてもよい。
第1の凝集体と樹脂粒子との凝集方法に関しては特に制限がなく、例えば、ヘテロ凝集法等の方法で作製することができる。
なお、トナー構成成分の含有割合や使用される凝集剤等の量などは特に限定されず、当業者が適宜設定することができる。
本実施形態で、樹脂粒子に含まれ、バインダーとして用いることができる樹脂としては特に制限はなく、例えばポリエステル樹脂およびスチレン樹脂のいずれも使用することができるが、ポリエステル樹脂が望ましい。ポリエステル樹脂は、ガラス転移温度がスチレン樹脂よりも低く、より低温で定着処理を行うことができる。
また、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)やグリセリン等の3価以上の多価のカルボン酸や多価のアルコール成分を用いて、上記のポリエステル成分を架橋構造にしてもよい。
さらに、バインダー樹脂として、組成の異なる2種類以上のポリエステル樹脂を混合して使用してもよい。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度は40℃以上70℃以下が望ましく、45℃以上65℃以下がより望ましい。ガラス転移温度が40℃より低いと、範囲内に比べてトナーの保管安定性が低下する。また、ガラス転移温度が70℃より高いと、範囲内に比べて、低温定着性が十分でない。
着色剤粒子に含まれる着色剤としては、カーボンブラックや有機もしくは無機の顔料や染料などが挙げられる。
例えばカーボンブラックでは、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャネルブラック、ケッチェンブラックなどが挙げられる。また、イエロー顔料の例としては、C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、65、73、74、81、83、93、95、97、98、109、117、120、137、138、139、147、151、154、167、173、180、181、183、185、C.I.バットイエロー1、3、20などが挙げられる。これらを単独で、あるいは混合して使用することもできる。また、マゼンタ顔料の例としては、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、49、50、51、52、53、54、55、57、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、150、163、184、185、202、206、207、209、238、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35がなど挙げられる。これらを単独で、あるいは混合して使用することもできる。また、シアン顔料の例としては、C.I.ピグメントブルー2、3、15、16、17、C.I.バットブルー6、C.I.アシッドブルー45などが挙げられる。これらを単独で、あるいは混合して使用することもできる。
また、染料に関しては、水性染料や油性染料等、公知のものを使用することが可能であるが、粒子化の観点から、マイクロカプセル構造を有していることが好ましい。
着色剤がトナーに含有される割合は特に限定されないが、トナー100質量部に対し、0.5〜40質量部とすることができる。
離型剤粒子に含まれる離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の脂肪族炭化水素ワックスおよびそれらの変性物、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう、ライスワックスなどの植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろうなどの動物系ワックス、モンタンワックス、オゲソライト、セレシンなどの鉱物系ワックス、リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド、機能性合成ワックス、シリコーン系ワックス等が挙げられる。バインダー樹脂としてポリエステル樹脂を用いる場合、低温定着性と非相溶性の観点から、パラフィンワックス等の脂肪族炭化水素ワックスが望ましい。
離型剤がトナーに含有される割合は特に限定されないが、トナー100質量部に対し、0.5〜40質量部とすることができる。
本実施形態においては、バインダー樹脂、着色剤、離型剤のほかに、帯電制御剤などの、100とする量の他の成分を含んでいてもよい。
帯電制御剤としては、含金属アゾ化合物が用いられ、金属元素が鉄、コバルト、クロムの錯体、錯塩、あるいはその混合物が望ましい。また、含金属サリチル酸誘導体化合物も用いられ、金属元素がジルコニウム、亜鉛、クロム、ボロンの錯体、錯塩、あるいはその混合物が望ましい。
帯電制御剤のトナーへ添加される方法は特に限定されないが、例えば、樹脂粒子の分散液を作成する段階で分散体中において樹脂粒子と混合させることによりトナーに添加することができる。
本実施形態で使用可能な凝集剤としては特に制限はなく、塩化ナトリウム等の1価金属塩、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム等の多価金属塩、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム等の非金属塩の他、塩酸、硝酸などの酸、ポリアミン、ポリDADMAC系等の強カチオン性凝結剤を適宜用いることができる。
本実施形態では、必要に応じて界面活性剤を使用可能である。界面活性剤としては特に制限はなく、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル、脂肪酸塩系等のアニオン性界面活性剤、アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン性界面活性剤、ベタイン系等の両性界面活性剤、ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、及び多価アルコール系等の非イオン性界面活性剤、ポリカルボン酸等の高分子系界面活性剤が適宜使用可能である。一般的に、界面活性剤は凝集粒子の安定性など、分散安定性を付与する目的で添加するが、逆極性の界面活性剤等、凝集剤として用いてもよい。
本実施形態では、必要に応じて、系内のpHをコントロールするためのpH調整剤を使用可能である。pH調整剤としては特に制限はなく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アミン化合物等の塩基性化合物をアルカリとして、塩酸、硝酸、硫酸などの酸性化合物を酸として適宜使用可能である。
実施例または比較例のトナーを用いて作製された現像剤を東芝テック製MFP(e−studio 4520c)に投入し、常温、常湿環境において、10000枚テキスト画像出力を行なった際の2000枚ごとの帯電量(−q/m)の推移を測定した。また、画像出力前の帯電量の値と10000枚テキスト画像出力を行なった後の帯電量の値とから、帯電量保持率(%)を算出した。帯電量測定は、粉体帯電量測定装置TYPE TB−203(KYOCERA製)を用いて行なった。
実施例または比較例のトナーを用いて作製された現像剤を、未定着画像を採取できるように改造した東芝テック製MFP(e−studio 4520c)に投入し、常温、常湿環境において、坪量80g/m2の紙上に、トナー付着量が0.5mg/cm2になるようにベタ画像を採取した。採取画像を、定着温度を自由に変更できるように改造した定着器にて30mm/secの紙送り速度で定着し、定着可能な最低定着温度を評価した。
開放容器に入れた実施例または比較例のトナー(20g)を45℃、湿度80%の恒温槽、または50℃、湿度80%の恒温槽に24時間放置した。放置してから24時間後のトナーを、下記の指標で評価した。
NG:塊が形成されている、あるいは収縮している。
G:トナー粒子形状を保っている。
水酸化カリウムにてpHを12に調製した、ポリエステル樹脂(酸価10mgKOH/g,Mw15000,Tg58℃)30質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(花王社製ネオペレックスG15)1質量部、イオン交換水69質量部を混合した分散液を、高圧式ホモジナイザーNANO3000(美粒社製)に投入し、150℃、150MPaの処理を施し、樹脂粒子分散体1を得た。得られた分散体の体積平均粒子径を島津製作所製SALD7000を用いて測定したところ、体積平均粒子径0.23μm、標準偏差0.15のシャープな粒度分布であった。
ロイコ染料としての3−(4−ジエチルアミノ−2−ヘキシルオキシフェニル)−3−(1−エチル−2−メチルインドール−3−イル)−4−アザフタリド2質量部、顕色剤としての1,1−ビス(4′−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン4質量部、1,1−ビス(4′−ヒドロキシフェニル)n−デカン4質量部、消色剤としてのカプリル酸−4−ベンジルオキシフェニルエチル50質量部からなる成分を均一に加温溶解した。得られた混合物をカプセル化剤としての芳香族多価イソシアネートプレポリマー30質量部、酢酸エチル40質量部と混合し、得られた溶液を8%ポリビニルアルコール水溶液300質量部中に乳化分散し、70℃で約1時間攪拌を続けた。その後、反応剤として水溶性脂肪族変性アミン2.5質量部を加え、更に6時間攪拌を続けて無色のカプセル粒子を得た。さらに、このカプセル粒子分散体を冷凍庫(−30 ℃)に入れて発色させ、イオン交換水を添加することで27wt%の着色剤粒子分散体1を得た。得られた微粒子分散体を島津製作所製SALD7000を用いて測定したところ、その体積平均粒子径は3.3μmであった。
黒色顔料としてのカーボンブラック(Cabot社製Mogul L)10質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(花王社製ネオペレックスG15)1質量部、イオン交換水89質量部をホモジナイザーを用いて混合し、得られた混合液を高圧式ホモジナイザーNANO3000にて分散処理を施し、着色剤粒子分散体2を得た。得られた分散体の体積平均粒子径を島津製作所製SALD7000を用いて測定したところ、体積平均粒子径0.12μm、標準偏差0.15のシャープな粒度分布であった。
ロイコ染料としての3−(4−ジエチルアミノ−2−ヘキシルオキシフェニル)−3−(1−エチル−2−メチルインドール−3−イル)−4−アザフタリド2質量部、顕色剤としての1,1−ビス(4′−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン4質量部、1,1−ビス(4′−ヒドロキシフェニル)n−デカン4質量部、消色剤としてのカプリル酸−4−ベンジルオキシフェニルエチル50質量部からなる成分を均一に加温溶解した。得られた混合物をカプセル化剤としての芳香族多価イソシアネートプレポリマー30質量部、酢酸エチル40質量部と混合し、得られた溶液を8%ポリビニルアルコール水溶液300質量部中に乳化分散し、80℃で約1時間攪拌を続けた。その後、反応剤として水溶性脂肪族変性アミン2.5部を加え、更に6時間攪拌を続けて無色のカプセル粒子を得た。さらに、このカプセル粒子分散体を冷凍庫(−30 ℃)に入れて発色させ、イオン交換水を添加することで27wt%の着色剤粒子分散体3を得た。得られた微粒子分散体を島津製作所製SALD7000を用いて測定したところ、その体積平均粒子径は0.45μmであった。
カルナバワックス20質量部、アルケニルスルホコハク酸ジカリウム(花王社製ラテムルASK)1質量部、イオン交換水79質量部を混合した分散液を、ロータステータ型ホモジナイザークレアミックス2.2S(エムテクニック社製)に投入し、1000rpmで攪拌しながら、100℃に昇温することで、離型剤粒子分散体1を得た。得られた分散体の体積平均粒子径を島津製作所製SALD7000を用いて測定したところ、体積平均粒子径は0.5μmであった。
カルナバワックス20質量部、アルケニルスルホコハク酸ジカリウム(花王社製ラテムルASK)1質量部、イオン交換水79質量部を混合した分散液を、ロータステータ型ホモジナイザークレアミックス2.2S(エムテクニック社製)に投入し、500rpmで攪拌しながら、80℃に昇温することで、離型剤粒子分散体2を得た。得られた分散体の体積平均粒子径を島津製作所製SALD7000を用いて測定したところ、体積平均粒子径は4.5μmであった。
融点66℃のパラフィンワックス(HNP−3、日本精蝋 (株) 製)20質量部、アルケニルスルホコハク酸ジカリウム(花王社製ラテムルASK)1質量部、イオン交換水79質量部を混合した分散液を、ロータステータ型ホモジナイザークレアミックス2.2S(エムテクニック社製)に投入し、500rpmで攪拌しながら、80℃に昇温することで、離型剤粒子分散体3を得た。得られた分散体の体積平均粒子径を島津製作所製SALD7000を用いて測定したところ、体積平均粒子径は0.5μmであった。
着色剤粒子分散体1(42質量部)、イオン交換水(63質量部)を混合し、攪拌しながら30%硫酸アンモニウム溶液を50質量部添加して1時間保持した後に、離型剤粒子分散体1を14質量部添加し、30℃に昇温することで、体積平均粒径6.2μmの粒子径を有する第1の凝集体分散液を作製した。
乾燥後、添加剤として、疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、実施例1のトナーを得た。
樹脂粒子分散体1(150質量部、固形分濃度30%)、着色剤粒子分散体1(42質量部)、離型剤粒子分散体1(14質量部)、イオン交換水(80質量部)を混合した。攪拌しながら30%硫酸アンモニウム溶液を40質量部添加して1時間保持した後に、45℃に昇温することで、体積平均粒径9.5μm(Cv値17.5)の粒子径を有するトナー組成凝集体分散液を作製した。
乾燥後、添加剤として、疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、比較例1のトナーを得た。
着色剤粒子分散体2(15質量部)、イオン交換水(63質量部)を混合し、攪拌しながら30%硫酸アンモニウム溶液を50質量部添加して1時間保持した後に、離型剤粒子分散体1を14質量部添加し、30℃に昇温することで、体積平均粒径3.2μmの粒子径を有する第1の凝集体分散液を作製した。
乾燥後、添加剤として、疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、実施例2のトナーを得た。
樹脂粒子分散体1(150質量部、固形分濃度30%)、着色剤粒子分散体2(15質量部)、離型剤粒子分散体1(14質量部)、イオン交換水(80質量部)を混合し、攪拌しながら30%硫酸アンモニウム溶液を40質量部添加して1時間保持した後に、45℃に昇温することで、体積平均粒径5.5μm(Cv値18.5)の粒子径を有するトナー組成凝集体分散液を作製した。
乾燥後、添加剤として、疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、比較例2のトナーを得た。
離型剤粒子分散体1を40質量部、イオン交換水を72質量部、固形分濃度を15%に調整した樹脂粒子分散体1を265質量部にした以外は実施例1と同様の方法によって、比表面積1.75cm2/gの乾燥トナー粒子を得た。得られた乾燥トナー粒子に疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、実施例3のトナーを得た。
離型剤粒子分散体1を40質量部、イオン交換水を71.5質量部、樹脂粒子分散体1を132.5質量部にした以外は比較例1と同様の方法によって、比表面積3.56cm2/gの乾燥トナー粒子を得た。得られた乾燥トナー粒子に疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、比較例3のトナーを得た。
離型剤粒子分散体1を60質量部、イオン交換水を79質量部、固形分濃度を15%に調整した樹脂粒子分散体1を238質量部にした以外は実施例1と同様の方法によって、比表面積1.89cm2/gの乾燥トナー粒子を得た。得られた乾燥トナー粒子に疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、実施例4のトナーを得た。
離型剤粒子分散体1を60質量部、イオン交換水を65質量部、樹脂粒子分散体1を119質量部にした以外は比較例1と同様の方法によって、比表面積7.54cm2/gの乾燥トナー粒子を得た。得られた乾燥トナー粒子に疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、比較例4のトナーを得た。
離型剤粒子分散体1を離型剤粒子分散体2に変更した以外は実施例1と同様の方法によって、比表面積4.5cm2/gの乾燥トナー粒子を得た。得られた乾燥トナー粒子に疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、比較例5のトナーを得た。
着色剤粒子分散体1を着色剤粒子分散体3に変更した以外は実施例1と同様の方法によって、比表面積1.35cm2/gの乾燥トナー粒子を得た。得られた乾燥トナー粒子に疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、比較例6のトナーを得た。
着色剤粒子分散体1を着色剤粒子分散体3に変更した以外は比較例1と同様の方法によって、比表面積3.5cm2/gの乾燥トナー粒子を得た。得られた乾燥トナー粒子に疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、比較例7のトナーを得た。
離型剤粒子分散体1を離型剤粒子分散体3に変更した以外は実施例1と同様の方法によって、比表面積1.35cm2/gの乾燥トナー粒子を得た。得られた乾燥トナー粒子に疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、実施例5のトナーを得た。
離型剤粒子分散体1を離型剤粒子分散体3に変更した以外は実施例3と同様の方法によって、比表面積1.55cm2/gの乾燥トナー粒子を得た。得られた乾燥トナー粒子に疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、実施例6のトナーを得た。
離型剤粒子分散体1を離型剤粒子分散体3に変更した以外は実施例4と同様の方法によって、比表面積1.75cm2/gの乾燥トナー粒子を得た。得られた乾燥トナー粒子に疎水性シリカ2質量部、酸化チタン0.5質量部をトナー粒子表面に付着させ、実施例7のトナーを得た。
また、着色剤粒子よりも離型剤粒子の方が体積平均粒子径が大きい比較例5、6のトナーも、帯電安定性及び保管安定性が実施例のトナーより劣る。
さらに、実施例1、3、4のトナーが離型剤成分の増量で低温定着性が良化しているのに対し、通常の凝集法において作成した比較例1、3、4のトナーは離型剤成分の増量で低温定着性がむしろ悪化している。
さらにまた、実施例5〜7のトナーから、ポリエステル樹脂使用時に、パラフィンワックスを用いることで、カルナバワックスを使用している場合より低温定着性が良化していることがわかる。
以上に詳述したように、この明細書に記載の技術によれば、トナーについて、帯電安定性および保管安定性を改善することができる技術を提供することができる。
Claims (5)
- 着色剤を含む着色剤粒子の分散体と、離型剤を含み、体積平均粒子径が前記着色剤粒子よりも小さい離型剤粒子の分散体とを混合し、得られた前記着色剤粒子および前記離型剤粒子の分散体中において前記着色剤粒子と前記離型剤粒子とを凝集させ、第1の凝集体を生成し、
得られた第1の凝集体を含む分散体に、結着樹脂を含み、体積平均粒子径が前記離型剤粒子よりも小さい樹脂粒子の分散体を混合し、得られた前記第1の凝集体と前記樹脂粒子の分散体中において前記第1の凝集体と前記樹脂粒子とを凝集させ、前記第1の凝集体の表面が前記樹脂粒子によって被覆されている第2の凝集体を生成することを含んで製造される電子写真用トナー。 - 請求項1に記載のトナーにおいて、
前記着色剤粒子の分散体における前記着色剤粒子の体積平均粒子径が0.5μm〜7μmである電子写真用トナー。 - 請求項1または2に記載のトナーにおいて、
前記樹脂粒子に含まれる前記結着樹脂がポリエステル樹脂である電子写真用トナー。 - 請求項3に記載のトナーにおいて、
前記離型剤粒子に含まれる前記離型剤が炭化水素ワックスである電子写真用トナー。 - 請求項1から4のいずれか1つに記載のトナーにおいて、
前記着色剤粒子が、少なくとも呈色性化合物および顕色剤を含み、外殻により覆われたカプセル構造を有している電子写真用トナー。
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