JP4161656B2 - Toner for developing electrostatic image, method for producing toner for developing electrostatic image, image forming method and image forming apparatus using the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機内部材の着色汚染、熱定着時の臭気発生を低減した静電荷像現像用トナー、該静電荷像現像用トナーの製造方法、それを用いた画像形成方法及び画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
デジタル複写機、レーザプリンタにおいて、大量のプリントを行っても高画質が継続して得られ、機内部材の着色汚染が生ぜず、且つ、熱定着時に臭気を発生させないためには、トナーが小粒径で、着色剤がトナー粒子中に均一に取り込まれ、遊離した着色剤が存在せず、且つ、用いた着色剤中に臭気を発生する化合物を含有していないことが重要な課題である。
【0003】
一般的に、着色剤は、乾燥粉末状の着色剤を例えば機械式分散、超音波分散等のエネルギーを付与して均一に分散した後、トナー粒子中に分散させて用いられる。しかしながら、この方法では、着色剤を分散するのに加えられるエネルギーが不均一となりやすいため、着色剤の分散粒子径が均一になりにくく、且つ分散粒子径の分布がブロードとなりやすい。その結果、形成されたトナー粒子中へ着色剤が均一に分散されなかったり、トナー粒子中に入り込めない遊離した着色剤が存在したりする現象が発生してしまう。このトナーを用いてプリントを行うと、トナーの帯電量がプリントと共に低下して高画質の画像が得られなくなったり、機内部材が帯電量の低下により飛散しやすくなったトナーやトナー粒子中に入り込めない遊離した着色剤で着色汚染されやすくなる。
【0004】
又、着色剤中には臭気を有する化合物を含有したものが多く、これらを着色剤の原料として用いると、定着時の加熱で臭気が発生してしまう。
【0005】
本発明に係る先願特許としては、着色剤の分散に着目したもの(例えば、特許文献1参照。)がある。
【0006】
トナー粒子中に着色剤が均一に分散されていないことにより帯電量が低下したトナーの飛散、或いは遊離した着色剤の飛散により機内部材が着色汚染される問題や、原料の着色剤中に臭気を発生する化合物を有する問題は、イエロー着色剤において顕著で、いまだ解決出来ていないのが現状である。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−08736号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を鑑み提案されたものであり、その目的とするところは、機内部材の着色汚染を防止し、熱定着時に臭気の発生が少ない静電荷像現像用トナー(以下、単にトナーとも言う)、該トナーの製造方法、それを用いた画像形成方法及び画像形成装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は下記構成を採ることにより達成される。
【0010】
1.少なくとも樹脂と着色剤とを含有する静電荷像現像用トナーにおいて、該着色剤がイエロー着色剤であり、該イエロー着色剤としては水分量40〜80質量%のウェット状着色剤を水系に分散して加える重合法に使用し、且つ、o−アニシジン化合物の含有量が0.1〜50ppmであることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【0011】
2.少なくとも樹脂と着色剤とを含有する静電荷像現像用トナーにおいて、該着色剤がイエロー着色剤であり、該イエロー着色剤としては水分量40〜80質量%のウェット状着色剤を水系に分散して加える重合法に使用し、且つ、o−アニシジン化合物の含有量が0.1〜20ppmであることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【0012】
3.前記1又は2項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法であって、トナー成分を溶媒中に分散した状態の後、乾燥工程を経て製造することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0013】
4.前記1又は2項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法であって、ウェット状着色剤を水系に分散する工程を経て製造することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0016】
本発明者らは鋭意検討した結果、トナーの製造時に、均一に分散しにくい乾燥粉末状の着色剤ではなく、一次微粒子近くまで均一に分散した粒子が得られやすい水分量40〜80質量%のウェット状の着色剤を使用し、且つ臭いの原因となるo−アニシジン化合物(以下、芳香族アミンと言う)量が少ない着色剤を使用することにより、機内部材の着色汚染と熱定着時に臭気が発生するのを低減できることを見出し、本発明に至った次第である。
【0017】
本発明においては、トナーは少なくとも樹脂と着色剤とを含有し、該着色剤がイエロー着色剤であり、該イエロー着色剤としては均一な分散粒子が得られやすい水分量40〜80質量%のウェット状のものを使用し、且つトナー中の芳香族アミン量が0.1〜50ppmになるよう芳香族アミンの量を調整した着色剤を使用することを特徴としている。
【0018】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のトナーに用いられる着色剤は、イエロー着色剤であることを特徴としている。
【0019】
前記イエロー着色剤としては、モノアゾイエロー着色剤、ジスアゾイエロー着色剤等が挙げられるが、これらの中ではモノアゾイエロー着色剤が好ましい。
【0020】
前記イエロー着色剤の例としては、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー156、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【0021】
本発明で原材料として用いる着色剤は、水分量を40〜80質量%有するウェット状にしたものである。
【0022】
水分量を40〜80質量%有するウェット状着色剤は、もともと着色剤が水になじんでいるので、これを水に分散させたとき、一次粒子径近くまで均一に分散しやすく、これを用いてトナーを作製するとトナー粒子中に着色剤を均一に分散させることができ、且つトナー粒子から遊離した着色剤の量を極力減らすことができる。
【0023】
水分量が40質量%未満では、水分量が少なく着色剤を均一に水になじませることが難しい。又、水分量が80質量%を越えると、水分量が多くなりすぎ着色剤を水中に安定に分散状態で保つことが難しい。
【0024】
ウェット状着色剤は、着色剤製造時にウェット状態で仕上げる方法、或いは一度乾燥した着色剤微粉末にイオン交換水を適量加えた後、分散装置を用いて再分散する方法により調製できるが、着色剤を均一に水になじませることができれば特に調製方法については限定されない。
【0025】
尚、ウェット状着色剤を調製することのできる装置としては、1軸混練装置、2軸混練装置、2本ロール混練装置、3本ロール混練装置、ボールミル、サンドミル等を挙げることができるが、これらの中では2軸混練装置が好ましい。
【0026】
本発明のトナーを得るために使用する着色剤分散液は、界面活性剤を含有する水系媒体中で上記ウェット状着色剤を下記分散装置を用いて分散することにより調製することができる。
【0027】
ウェット状着色剤を水系媒体中に分散させるための界面活性剤としては、臨界ミセル濃度(CMC)以上の濃度で溶解しているものであり、使用される界面活性剤は、以下に述べるトナー重合行程で用いるものと同一のものを使用することができる。
【0028】
着色剤分散液中の着色剤微粒子の質量平均粒子径(分散粒子径)は10〜200nmが好ましい。着色剤微粒子の質量平均粒子径が10nm未満の場合には、水系中での着色剤の浮遊が激しくなるために、又、質量平均粒子径が200nmを超えると着色剤微粒子が水系中に適度に分散されずに沈降し易くなるために、着色剤をトナー粒子中に導入することが困難になり、着色剤はトナー粒子中に取り込まれることなく水系中で遊離したままであり好ましくない。
【0029】
又、着色剤分散液中の着色剤微粒子の粒度分布は、標準偏差で20〜60nmが好ましい。
【0030】
尚、着色剤微粒子の質量平均粒子径(分散粒子径)と粒度分布は電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子株式会社製)を用いて測定することができる。
【0031】
ウェット状着色剤を水系媒体中に分散して着色剤分散液を得るための分散装置としては、特に限定されず、高速回転するローターを備えた攪拌装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック株式会社製)、超音波分散機、機械的ホモジナイザー、マントンゴーリン、圧力式ホモジナイザー等の加圧分散機、ゲッツマンミル、ダイヤモンドファインミル等の媒体型分散機等が挙げられるが、これらの中では「クレアミックス」が好ましい。
【0032】
この「クレアミックス」は、高速で回転させるロータ(攪拌羽根)と、このロータを取り囲む固定されたスクリーン(固定環)とを有し、被処理液に剪断力、衝突力、圧力変動、キャビテーション及びポテンシャルコアの作用を付与させる構造を有するもので、これらの作用が相乗的に機能することにより効果的に被処理液を乳化・分散させるものである。
【0033】
図1は、着色剤分散液を調製するための分散装置の一例を示す。
すなわち、図1に示される分散装置は、攪拌室を区画形成するスクリーンと前記攪拌室内において高速回転するロータとにより剪断力を生じて、その剪断力の作用(さらに、衝突力・圧力変動・キャビテーション・ポテンシャルコアの作用)により、ウェット状着色剤を界面活性剤を含有する水系媒体中に均一分散させ、安定した着色剤分散液を得るものである。
【0034】
図1(a)は、高速回転するロータと、当該ロータを取り囲む固定されたスクリーンとを示す模式図であり、同図において、101はスクリーン、Mはスクリーン101により区画形成された攪拌室、102は攪拌室M内で高速回転するロータを示す。
【0035】
ロータ102は、高速で回転する攪拌羽根で、その回転数は通常4,500〜22,000rpmで、好ましくは10,000〜21,500rpmである。また、ロータ102の先端周速は通常10〜40m/secで、好ましくは15〜30m/secである。
【0036】
ロータ102を取り囲んで配置されるスクリーン101は、多数のスリット(図示省略)より構成された固定環からなる。スリットの幅は0.5〜5mmで、好ましくは0.8〜2mmである。また、スリット数は10〜50本で、好ましくは15〜30本である。ロータ102とスクリーン101との間隙(クリアランス)は、通常0.1〜1.5mmで、好ましくは0.2〜1.0mmである。
【0037】
着色剤微粒子の平均粒子径および粒径分布はロータ102の回転数等の制御によって調整され、更に、スクリーン101及びロータ102の形状を選択することでも調整できる。具体的には、「クレアミックス」に標準装備されたスクリーン(S1.0−24、S1.5−24、S1.5−18、S2.0−18、S3.0−9)とロータ(R1〜R4)との組合せによって好ましい分散状態のものが得られるが、自製して更に好ましい分散状態を得るものであってもよい。
【0038】
図1(b)は、ロータおよびスクリーンを備えた連続式の処理装置(クレアミックス)を示す模式図である。予備分散された分散液(予備分散液)は、図1(b)に示す予備分散液入口104から、スクリーン101とロータとの間の攪拌室に供給される。スクリーン101およびロータは、加圧真空アタッチメント103により囲まれており、温度センサー、冷却ジャケット107および冷却コイル108が配置されている。予備分散液中の着色剤は、高速回転するロータとスクリーン101とによって生じる剪断力が付与されて水系媒体中に分散される。
【0039】
すなわち、スクリーン101とロータとの間にある帯域状の攪拌室に供給された予備分散液中の着色剤は、当該スクリーン101と当該ロータの高速回転により生じる剪断力(機械的エネルギー)を受け、また、剪断力に加えて、衝突力、圧力変動、キャビテーションおよびポテンションコアの作用により水系媒体中に安定に分散されて着色剤分散液となる。着色剤微粒子の分散液は、スクリーン101のスリットから加圧真空アタッチメント103内に噴出され、ウェット状着色剤と同じ平均粒子径と粒子径分布を有する着色剤微粒子の分散液が得られる。着色剤微粒子を含む分散液は、分散液出口105から次工程に送られる。
【0040】
本発明のトナー中の芳香族アミン量は0.1〜50ppmである。
芳香族アミン量が50ppmを越えると、熱定着時に揮発した芳香族アミンによる臭気がひどくなり好ましくない。
【0041】
トナー中の芳香族アミン量を0.1〜50ppmにするには、原材料として用いる着色剤中の芳香族アミン量を規定範囲に抑えることにより達成できる。
【0042】
着色剤中の芳香族アミン量を規定範囲に抑える方法としては、着色剤を窒素気流中で加熱、或いは常温で減圧する方法等を挙げることができるが、これらの中では窒素気流中で加熱する方法が好ましい。
【0043】
本発明において、着色剤及びトナー中の芳香族アミンの量はヘッドスペース方式のガスクロマトグラフにより、内部標準法等の通常のガスクロマトグラフで使用される検出方法を使用して測定することができる。この方法は、着色剤或いはトナーを開閉容器中に封入し、複写機等の熱定着時の温度程度に加温し、容器中に揮発成分が充満した状態で速やかに容器中のガスをガスクロマトグラフに注入して揮発成分量を測定するとともに、MS(質量分析)も行うものである。
【0044】
以下に、ヘッドスペースガスクロマトグラフによる測定法を詳細に説明する。
〈ヘッドスペースガスクロマトグラフ測定方法〉
1.試料の採取
20mlヘッドスペース用バイアルに0.8gの試料を採取する。試料量は、0.01gまで秤量する(単位質量あたりの面積を算出するのに必要)。専用クリンパーを用いてバイアルをセプタムを用いてシールする。
【0045】
2.試料の加温
170℃の恒温槽に試料を立てた状態で入れ、30分間加温する。
【0046】
3.ガスクロマトグラフ分離条件の設定
質量比で15%になるようにシリコンオイルSE−30でコーティングした担体を内径3mm、長さ3mのカラムに充填したものを分離カラムとして用いる。該分離カラムをガスクロマトグラフに装着し、Heをキャリアとして、50ml/分で流す。分離カラムの温度を40℃にし、15℃/分で260℃まで昇温させながら測定する。260℃到達後5分間保持する。
【0047】
4.試料の導入
バイアルビンを恒温槽から取り出し、直ちにガスタイトシリンジで試料から発生したガス1mlを採取し、これを上記分離カラムに注入する。
【0048】
5.計算
内部基準物質として使用した芳香族炭化水素化合物により、予め検量線を作製し、それぞれ各成分の濃度を求める。
【0049】
6.機材
(1)ヘッドスペース条件
ヘッドスペース装置
ヒューレットパッカード株式会社製HP7694
温度条件
トランスファーライン:200℃
ループ温度:200℃
サンプル量:0.8g/20mlバイアル
(2)GC/MS条件
GC:ヒューレットパッカード株式会社製HP5890
MS:ヒューレットパッカード株式会社製HP5971
カラム:HP−624 30m×0.25mm
オーブン温度:40℃(3min)−15℃/min−260℃
測定モード:SIM
次に、本発明のトナー及び該トナーの製造方法について説明する。
【0050】
本発明のトナーは、トナー成分を溶媒中に分散した状態の後、乾燥工程を経て製造、前記ウェット状着色剤を水系に分散する工程を経て製造することを特徴としている。
【0051】
具体的な製造方法としは、重合性単量体(モノマー)を出発原料として、例えば、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法、分散重合法等の重合反応による製造方法、或いは予め溶媒に溶解或いは分散したトナー成分の溶液を、水系媒体中に分散懸濁させることによる製造方法等を挙げることができるが、これらの中では重合性単量体を水系媒体中で重合する製造方法が好ましい。
【0052】
この製造方法は、重合性単量体を懸濁重合法により重合して樹脂粒子を調製し、あるいは、必要な添加剤の乳化液を加えた液中(水系媒体中)にて重合性単量体を乳化重合、あるいはミニエマルジョン重合を行って微粒の樹脂粒子を調製し、必要に応じて荷電制御性樹脂粒子を添加した後、有機溶媒、塩類などの凝集剤等を添加して当該樹脂粒子を凝集、融着する方法で製造するものである。
【0053】
〈懸濁重合法〉
本発明のトナーを製造する方法の一例としては、重合性単量体中に荷電制御性樹脂を溶解させ、着色剤や必要に応じて離型剤、さらに重合開始剤等の各種構成材料を添加し、ホモジナイザー、サンドミル、サンドグラインダー、超音波分散機などで重合性単量体に各種構成材料を溶解あるいは分散させる。この各種構成材料が溶解あるいは分散された重合性単量体を分散安定剤を含有した水系媒体中にホモミキサーやホモジナイザーなどを使用しトナーとしての所望の大きさの油滴に分散させる。その後、攪拌機構が後述の攪拌翼である反応装置(攪拌装置)へ移し、加熱することで重合反応を進行させる。反応終了後、分散安定剤を除去し、濾過、洗浄し、さらに乾燥することで本発明のトナーを調製する。なお、ここでいうところの「水系媒体」とは、少なくとも水が50質量%以上含有されたものを示す。
【0054】
〈乳化重合法〉
また、本発明のトナーを製造するその他の方法として樹脂粒子を水系媒体中で凝集/融着させて調製する方法が好ましい。この方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特開平5−265252号、同6−329947号、同9−15904号に示す方法等を挙げることができる。すなわち、樹脂粒子と着色剤などの構成材料の分散粒子、あるいは樹脂および着色剤等より構成される微粒子を複数以上塩析、凝集、融着させる方法、特に水中に、これらを乳化剤を用いて分散した後に、臨界凝集濃度以上の凝集剤を加え塩析させると同時に、形成された重合体自体のガラス転移点温度以上で加熱融着させて融着粒子を形成しつつ徐々に粒径を成長させ、目的の粒径となったところで水を多量に加えて粒径成長を停止し、さらに加熱、攪拌しながら粒子表面を平滑にして形状を制御し、その粒子を含水状態のまま流動状態で加熱乾燥することにより、本発明のトナーを形成することができる。なお、ここにおいて凝集剤と同時にアルコールなど水に対して無限溶解する溶媒を加えてもよい。
【0055】
本発明のトナーの製造方法においては、重合性単量体に結晶性物質を溶かした後、重合性単量体を重合させる工程を経て形成した複合樹脂微粒子と着色剤微粒子とを塩析/融着させる方法が好ましく用いられる。重合性単量体に結晶性物質を溶かすとき、結晶性物質を溶解させて溶かしても、溶融して溶かしてもよい。
【0056】
また、本発明のトナーの製造方法としては、多段重合法によって得られる複合樹脂微粒子と着色剤微粒子とを塩析/融着させる工程が好ましく用いられる。ここで、多段重合法について以下に説明する。
【0057】
(多段重合法により得られる複合樹脂粒子の製造方法)
多段重合法を用いる場合、本発明のトナーの製造方法は、以下に示す工程より構成されることが好ましい。
【0058】
1:多段重合工程
2:複合樹脂粒子と着色剤微粒子とを塩析/融着させてトナー粒子を得る塩析/融着工程
3:トナー粒子の分散系から当該トナー粒子を濾別し、当該トナー粒子から界面活性剤などを除去する濾過・洗浄工程
4:洗浄処理されたトナー粒子を乾燥する乾燥工程
5:乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する工程
から構成される。
【0059】
以下、各工程について、詳細に説明する。
〔多段重合工程〕
多段重合工程とは、オフセット発生防止したトナーを得るべく樹脂粒子の分子量分布を拡大させるために行う重合方法である。すなわち、1つの樹脂粒子において異なる分子量分布を有する相を形成するために重合反応を多段階に分けて行うものであって、得られた樹脂粒子がその粒子の中心より表層に向かって分子量勾配を形成させる様に意図して行うものである。例えば、はじめに高分子量の樹脂粒子分散液を得た後、新たに重合性単量体と連鎖移動剤を加えることによってて低分子量の表層を形成する方法が採られている。
【0060】
本発明においては、製造の安定性および得られるトナーの破砕強度の観点から三段重合以上の多段重合法を採用することが好ましい。以下に、多段重合法の代表例である二段重合法および三段重合法について説明する。この様な多段階重合反応によって得られたトナーでは破砕強度の観点から表層程低分子量のものが好ましい。
【0061】
〈二段重合法〉
二段重合法は、結晶性物質を含有する高分子量樹脂から形成される中心部(核)と、低分子量樹脂から形成される外層(殻)とにより構成される複合樹脂粒子を製造する方法である。
【0062】
この方法を具体的に説明すると、先ず、結晶性物質を単量体に溶解させて単量体溶液を調製し、この単量体溶液を水系媒体(例えば、界面活性剤水溶液)中に油滴分散させた後、この系を重合処理(第一段重合)することにより、結晶性物質を含む高分子量の樹脂粒子の分散液を調製するものである。
【0063】
次いで、この樹脂粒子の分散液に、重合開始剤と低分子量樹脂を得るための単量体とを添加し、樹脂粒子の存在下で単量体を重合処理(第二段重合)を行うことにより、樹脂粒子の表面に、低分子量の樹脂(単量体の重合体)からなる被覆層を形成する方法である。
【0064】
〈三段重合法〉
三段重合法は、高分子量樹脂から形成される中心部(核)、結晶性物質を含有する中間層及び低分子量樹脂から形成される外層(殻)とにより構成される複合樹脂粒子を製造する方法である。本発明のトナーでは上記の様な複合樹脂粒子として存在するものである。
【0065】
この方法を具体的に説明すると、先ず、常法に従った重合処理(第一段重合)により得られた樹脂粒子の分散液を、水系媒体(例えば、界面活性剤の水溶液)に添加するとともに、上記水系媒体中に、結晶性物質を単量体に溶解させてなる単量体溶液を油滴分散させた後、この系を重合処理(第二段重合)することにより、樹脂粒子(核粒子)の表面に、結晶性物質を含有する樹脂(単量体の重合体)からなる被覆層(中間層)を形成して、複合樹脂粒子(高分子量樹脂−中間分子量樹脂)の分散液を調製する。
【0066】
次いで、得られた複合樹脂粒子の分散液に、重合開始剤と低分子量樹脂を得るための単量体とを添加し、複合樹脂粒子の存在下で単量体を重合処理(第三段重合)することにより、複合樹脂粒子の表面に、低分子量の樹脂(単量体の重合体)からなる被覆層を形成する。上記方法において、中間層を組み入れることにより、結晶性物質を微細かつ均一に分散することができ好ましい。
【0067】
本発明のトナーの製造方法の1態様においては、重合性単量体を水系媒体中で重合することが1つの特徴である。すなわち、結晶性物質を含有する樹脂粒子(核粒子)または被覆層(中間層)を形成する際に、結晶性物質を単量体に溶解させ、得られる単量体溶液を水系媒体中で油滴分散させ、この系に重合開始剤を添加して重合処理することにより、ラテックス粒子として得る方法である。
【0068】
ここで用いられる水系媒体とは、水50〜100質量%と水溶性の有機溶媒0〜50質量%とからなる媒体をいう。水溶性の有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン等を例示することができ、得られる樹脂を溶解しないアルコール系有機溶媒が好ましい。
【0069】
結晶性物質を含有する樹脂粒子または被覆層を形成するために好適な重合法としては、臨界ミセル濃度以下の濃度の界面活性剤を溶解してなる水系媒体中に、結晶性物質を単量体に溶解した単量体溶液を、機械的エネルギーを利用して油滴分散させて分散液を調製し、得られた分散液に水溶性重合開始剤を添加して、油滴内でラジカル重合させる方法(以下、本発明では「ミニエマルジョン法」という。)を挙げることができ、本発明の効果をより発揮することができ好ましい。なお、上記方法において、水溶性重合開始剤に代えて、あるいは水溶性重合開始剤と共に、油溶性重合開始剤を用いても良い。
【0070】
機械的に油滴を形成するミニエマルジョン法によれば、通常の乳化重合法とは異なり、油相に溶解させた結晶性物質が脱離が少なく、形成される樹脂粒子または被覆層内に十分な量の結晶性物質を導入することができる。
【0071】
ここで、機械的エネルギーによる油滴分散を行うための分散機としては、特に限定されるものではなく、例えば、高速回転するロータを備えた攪拌装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック株式会社製)、超音波分散機、機械式ホモジナイザー、マントンゴーリンおよび圧力式ホモジナイザーなどを挙げることができる。また、分散粒子径としては、10〜1000nmが好ましく、更に好ましくは50〜1000nmであり、特にに好ましくは30〜300nmである。
【0072】
分散粒子径に分布を持たせることで、トナー粒子中における結晶性物質の相分離構造、すなわちフェレ水平径、形状係数及びこれらの変動係数を制御してもよい。
【0073】
なお、結晶性物質を含有する樹脂粒子または被覆層を形成するための他の重合法として、乳化重合法、懸濁重合法、シード重合法などの公知の方法を採用することもできる。また、これらの重合法は、複合樹脂粒子を構成する樹脂粒子(核粒子)または被覆層であって、結晶性物質を含有しないものを得るためにも採用することができる。
【0074】
この重合工程で得られる複合樹脂粒子の粒子径は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子株式会社製)を用いて測定される質量平均粒径で10〜1000nmの範囲にあることが好ましい。
【0075】
また、複合樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)は48〜74℃の範囲にあることが好ましく、更に好ましくは52〜64℃である。
【0076】
また、複合樹脂粒子の軟化点は95〜140℃の範囲が好ましい。
本発明のトナーは、樹脂および着色粒子の表面に、塩析/融着法によって樹脂粒子を融着させて樹脂層を形成させて得られるものであるが、このことについて以下に説明する。
【0077】
〔塩析/融着工程〕
この塩析/融着工程は、前記多段重合工程によって得られた複合樹脂粒子と着色剤微粒子とを塩析/融着させる(塩析と融着とを同時に起こさせる)ことによって、不定形(非球形)のトナー粒子を得る工程である。
【0078】
本発明において、塩析/融着とは、塩析(粒子の凝集)と融着(粒子間の界面消失)とが同時に起こること、または、塩析と融着とを同時に起こさせる行為をいう。塩析と融着とを同時に行わせるためには、複合樹脂粒子を構成する樹脂のガラス転移温度(Tg)以上の温度条件下において粒子(複合樹脂粒子、着色剤微粒子)を凝集させることが好ましい。
【0079】
この塩析/融着工程では、複合樹脂粒子および着色剤微粒子とともに、荷電制御剤などの内添剤粒子(数平均一次粒子径が10〜1000nm程度の微粒子)を塩析/融着させてもよい。また、着色剤微粒子は、表面改質されていてもよく、表面改質剤としては、従来公知のものを使用することができる。
【0080】
〔熟成工程〕
熟成工程は、塩析/融着工程に後続する工程であり、樹脂粒子の融着後も温度を結晶性物質の融点近傍、好ましくは融点±20℃に保ち、一定の強度で攪拌を継続することにより、結晶性物質を相分離させる工程である。この工程において結晶性物質のフェレ水平径、形状係数及びこれらの変動係数を制御することが可能である。
【0081】
また、本発明においては、凝集剤に用いる2価(3価)の金属元素と後述する凝集停止剤として加える1価の金属元素の合計値が350〜35000ppmであることが好ましい。トナー中の金属イオン残存量の測定は、蛍光X線分析装置「システム3270型」(理学電気工業株式会社製)を用いて、凝集剤として用いられる金属塩の金属種(例えば、塩化カルシウムに由来するカルシウム等)から発する蛍光X線強度を測定することによって求めることができる。具体的な測定法としては、凝集剤金属塩の含有割合が既知のトナーを複数用意し、各トナー5gをペレット化し、凝集剤金属塩の含有割合(質量ppm)と、当該金属塩の金属種からの蛍光X線強度(ピーク強度)との関係(検量線)を測定する。次いで、凝集剤金属塩の含有割合を測定すべきトナー(試料)を同様にペレット化し、凝集剤金属塩の金属種からの蛍光X線強度を測定し、含有割合すなわち「トナー中の金属イオン残存量」を求めることができる。
【0082】
〔濾過・洗浄工程〕
この濾過・洗浄工程では、上記の工程で得られたトナー粒子の分散系から当該トナー粒子を濾別する濾過処理と、濾別されたトナー粒子(ケーキ状の集合物)から界面活性剤や塩析剤などの付着物を除去する洗浄処理とが施される。ここに、濾過処理方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用して行う減圧濾過法、フィルタープレス等を使用して行う濾過法など特に限定されるものではない。
【0083】
〔乾燥工程〕
この工程は、洗浄処理されたトナー粒子を乾燥処理する工程である。
【0084】
この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、攪拌式乾燥機などを使用することが好ましい。
【0085】
乾燥処理されたトナー粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは2質量%以下とされる。
【0086】
なお、乾燥処理されたトナー粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサー等の機械式の解砕装置を使用することができる。
【0087】
本発明のトナーは、着色剤の不存在下において複合樹脂粒子を形成し、当該複合樹脂粒子の分散液に着色剤微粒子の分散液を加え、当該複合樹脂粒子と着色剤微粒子とを塩析/融着させることにより調製されることが好ましい。
【0088】
このように、複合樹脂粒子の調製を着色剤の存在しない系で行うことにより、複合樹脂粒子を得るための重合反応が阻害されることない。このため、本発明のトナーによれば、優れた耐オフセット性が損なわれることはなく、トナーや着色剤による機内部材の着色汚染や画像汚れを発生させることはない。
【0089】
また、複合樹脂粒子を得るための重合反応が確実に行われる結果、得られるトナー粒子中に単量体やオリゴマーが残留するようなことはなく、当該トナーを使用する画像形成方法の熱定着工程において、単量体やオリゴマーの臭気は発生しない。
【0090】
更に、得られるトナー粒子の表面特性は均質であり、帯電量分布もシャープとなるため、鮮鋭性に優れた画像を長期にわたり形成することができる。このようなトナー粒子間における組成・分子量・表面特性が均質であるトナーによれば、接触加熱方式による定着工程を含む画像形成方法において、画像支持体に対する良好な接着性(高い定着強度)を維持しながら、耐オフセット性および巻き付き防止特性の向上を図ることができ、適度の光沢を有する画像が得られる。
【0091】
次に、トナー製造工程で用いられる各構成因子について、詳細に説明する。
(重合性単量体)
本発明に用いられる樹脂(バインダー)を造るための重合性単量体としては、疎水性単量体を必須の構成成分とし、必要に応じて架橋性単量体が用いられる。また、下記するごとく酸性極性基を有する単量体又は塩基性極性基を有するモノマーを少なくとも1種類含有するのが望ましい。
【0092】
(1)疎水性単量体
単量体成分を構成する疎水性単量体としては、特に限定されるものではなく従来公知の単量体を用いることができる。また、要求される特性を満たすように、1種または2種以上のものを組み合わせて用いることができる。
【0093】
具体的には、モノビニル芳香族系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、ビニルエステル系単量体、ビニルエーテル系単量体、モノオレフィン系単量体、ジオレフィン系単量体、ハロゲン化オレフィン系単量体等を用いることができる。
【0094】
ビニル芳香族系単量体としては、例えば、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−クロロスチレン、p−エチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、3,4−ジクロロスチレン等のスチレン系単量体およびその誘導体が挙げられる。
【0095】
アクリル系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、β−ヒドロキシアクリル酸エチル、γ−アミノアクリル酸プロピル、メタクリル酸ステアリル、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が挙げられる。
【0096】
ビニルエステル系単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等が挙げられる。
【0097】
ビニルエーテル系単量体としては、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、ビニルフェニルエーテル等が挙げられる。
【0098】
モノオレフィン系単量体としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン等が挙げられる。
【0099】
ジオレフィン系単量体としては、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等が挙げられる。
【0100】
(2)架橋性単量体
樹脂粒子の特性を改良するために架橋性単量体を添加しても良い。架橋性単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルエーテル、ジエチレングリコールメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、フタル酸ジアリル等の不飽和結合を2個以上有するものが挙げられる。
【0101】
(3)酸性極性基を有する単量体
酸性極性基を有する単量体としては、(a)カルボキシル基(−COOH)を有するα,β−エチレン性不飽和化合物及び(b)スルホン基(−SO3H)を有するα,β−エチレン性不飽和化合物を挙げることができる。
【0102】
(a)の−COO基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物の例としては、アクリル酸、メタアクリル酸、フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、マレイン酸モノブチルエステル、マレイン酸モノオクチルエステル、およびこれらのNa、Zn等の金属塩類等を挙げることができる。
【0103】
(b)の−SO3H基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物の例としてはスルホン化スチレン、そのNa塩、アリルスルホコハク酸、アリルスルホコハク酸オクチル、そのNa塩等を挙げることができる。
【0104】
(4)塩基性極性基を有するモノマー
塩基性極性基を有するモノマーとしては、(i)アミン基或いは4級アンモニウム基を有する炭素原子数1〜12、好ましくは2〜8、特に好ましくは2の脂肪族アルコールの(メタ)アクリル酸エステル、(ii)(メタ)アクリル酸アミド或いは随意N上で炭素原子数1〜18のアルキル基でモノ又はジ置換された(メタ)アクリル酸アミド、(iii)Nを環員として有する複素環基で置換されたビニル化合物及び(iv)N,N−ジアリル−アルキルアミン或いはその四級アンモニウム塩を例示することができる。中でも、(i)のアミン基或いは四級アンモニウム基を有する脂肪族アルコールの(メタ)アクリル酸エステルが塩基性極性基を有するモノマーとして好ましい。
【0105】
(i)のアミン基或いは四級アンモニウム基を有する脂肪族アルコールの(メタ)アクリル酸エステルの例としては、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエ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、上記4化合物の四級アンモニウム塩、3−ジメチルアミノフェニルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−メタクリルオキシプロピルトリメチルアンモニウム塩等を挙げることができる。
【0106】
(ii)の(メタ)アクリル酸アミド或いはN上で随意モノ又はジアルキル置換された(メタ)アクリル酸アミドとしては、アクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、ピペリジルアクリルアミド、メタクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−オクタデシルアクリルアミド等を挙げることができる。
【0107】
(iii)のNを環員として有する複素環基で置換されたビニル化合物としては、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニル−N−メチルピリジニウムクロリド、ビニル−N−エチルピリジニウムクロリド等を挙げることができる。
【0108】
(iv)のN,N−ジアリル−アルキルアミンの例としては、N,N−ジアリルメチルアンモニウムクロリド、N,N−ジアリルエチルアンモニウムクロリド等を挙げることができる。
【0109】
(重合開始剤)
本発明に用いられるラジカル重合開始剤は、水溶性であれば適宜使用が可能である。例えば、過硫酸塩(例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等)、アゾ系化合物(例えば、4,4′−アゾビス4−シアノ吉草酸及びその塩、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩等)、パーオキシド化合物等が挙げられる。更に、上記ラジカル性重合開始剤は、必要に応じて還元剤と組み合わせレドックス系開始剤とする事が可能である。レドックス系開始剤を用いることにより、重合活性が上昇し、重合温度の低下が図れ、更に重合時間の短縮が達成でき好ましい。
【0110】
重合温度は、重合開始剤の最低ラジカル生成温度以上であればどの温度を選択しても良いが例えば50℃から90℃の範囲が用いられる。但し、常温開始の重合開始剤、例えば過酸化水素−還元剤(アスコルビン酸等)の組み合わせを用いる事で、室温またはそれ以上の温度で重合する事も可能である。
【0111】
(界面活性剤)
前述の重合性単量体を使用して、特にミニエマルジョン重合を行うためには、界面活性剤を使用して水系媒体中に油滴分散を行うことが好ましい。この際に使用することのできる界面活性剤としては、特に限定されるものでは無いが、下記のイオン性界面活性剤を好適な化合物の例として挙げることができる。
【0112】
イオン性界面活性剤としては、例えば、スルホン酸塩(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3−ジスルホンジフェニル尿素−4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−8−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム等)、硫酸エステル塩(ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム等)、脂肪酸塩(オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等)が挙げられる。
【0113】
また、ノニオン性界面活性剤も使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステル等をあげることができる。
【0114】
本発明において、これら界面活性剤は、主に乳化重合時の乳化剤として使用されるが、他の工程または他の目的で使用してもよい。
【0115】
(樹脂粒子、トナーの分子量分布)
本発明に係るトナーの分子量は、ピークまたは肩が100,000〜1,000,000、および1,000〜50,000に存在することが好ましく、さらにピークまたは肩が100,000〜1,000,000、25,000〜150,000及び1,000〜50,000に存在することがさらに好ましい。
【0116】
樹脂粒子の分子量は、100,000〜1,000,000の領域にピークもしくは肩を有する高分子量成分と、1,000から50,000未満の領域にピークもしくは肩を有する低分子量成分の両成分を少なくとも含有する樹脂が好ましい。さらに好ましくは、ピーク分子量で15,000〜100,000の部分にピーク又は肩を有する中間分子量体の樹脂を使用することが好ましい。
【0117】
トナーあるいは樹脂の分子量測定方法は、THF(テトラヒドロフラン)を溶媒としたGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)による測定がよい。すなわち、測定試料0.5〜5mg、より具体的には1mgに対してTHFを1.0ml加え、室温にてマグネチックスターラーなどを用いて撹拌を行い、充分に溶解させる。ついで、ポアサイズ0.45〜0.50μmのメンブランフィルターで処理した後に、GPCへ注入する。GPCの測定条件は、40℃にてカラムを安定化させ、THFを毎分1.0mlの流速で流し、1mg/mlの濃度の試料を約100μl注入して測定する。カラムは、市販のポリスチレンジェルカラムを組み合わせて使用することが好ましい。例えば、昭和電工株式会社製のShodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807の組合せや、東ソー株式会社製のTSKgelG1000H、G2000H、G3000H、G4000H、G5000H、G6000H、G7000H、TSK guard columnの組合せなどを挙げることができる。又、検出器としては、屈折率検出器(IR検出器)、あるいはUV検出器を用いるとよい。試料の分子量測定では、試料の有する分子量分布を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて作成した検量線を用いて算出する。検量線作成用のポリスチレンとしては10点程度用いるとよい。
【0118】
(凝集剤)
本発明で用いられる凝集剤は、金属塩の中から選択されるものが好ましい。
【0119】
金属塩としては、一価の金属、例えばナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属の塩、二価の金属、例えばカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属の塩、マンガン、銅等の二価の金属塩、鉄、アルミニウム等の三価の金属塩等が挙げられる。
【0120】
これら金属塩の具体的な例を以下に示す。一価の金属の金属塩の具体例として、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、二価の金属の金属塩として塩化カルシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン等が挙げられる。三価の金属塩としては、塩化アルミニウム、塩化鉄等が挙げられる。これらは、目的に応じて適宜選択される。一般的には一価の金属塩より二価の金属塩のほうが臨界凝集濃度(凝析値或いは凝析点)が小さく、更に三価の金属塩の臨界凝集濃度は小さい。
【0121】
本発明で言う臨界凝集濃度とは、水性分散液中の分散物の安定性に関する指標であり、凝集剤を添加し、凝集が起こる点の濃度を示している。この臨界凝集濃度は、ラテックス自身及び分散剤により大きく変化する。例えば、岡村誠三他著高分子化学17,601(1960)等に記述されており、これらの記載に従えば、その値を知ることが出来る。又、別の方法として、目的とする粒子分散液に所望の塩を濃度を変えて添加し、その分散液のζ電位を測定し、ζ電位が変化し出す点の塩濃度を臨界凝集濃度とすることも可能である。
【0122】
本発明では、金属塩を用いて臨界凝集濃度以上の濃度になるように重合体微粒子分散液を処理する。この時、当然の事ながら、金属塩を直接加えるか、水溶液として加えるかは、その目的に応じて任意に選択される。水溶液として加える場合には、重合体粒子分散液の容量と金属塩水溶液の総容量に対し、添加した金属塩が重合体粒子の臨界凝集濃度以上になる必要がある。
【0123】
本発明における凝集剤たる金属塩の濃度は、臨界凝集濃度以上であれば良いが、好ましくは臨界凝集濃度の1.2倍以上、更に好ましくは1.5倍以上添加される。
【0124】
(着色剤)
本発明に係るトナーは、上記の複合樹脂粒子と、着色剤微粒子とを塩析/融着して得られる。
【0125】
本発明に係るトナーを構成する着色剤(複合樹脂粒子との塩析/融着に供される着色剤微粒子)としては、前記のイエロー着色剤を挙げることができる。
【0126】
これらの着色剤は、所望に応じて、単独または複数を選択併用することが可能である。また、着色剤の添加量は、重合体に対して2〜20質量%であり、好ましくは3〜15質量%が選択される。
【0127】
本発明に係るトナーを構成する着色剤(着色剤微粒子)は、表面改質されていてもよい。表面改質剤としては、従来公知のものを使用することができ、具体的にはシランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等を好ましく用いることができる。シランカップリング剤としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等のアルコキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン等のシロキサン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。チタンカップリング剤としては、例えば、味の素株式会社製の「プレンアクト」と称する商品名で市販されているTTS、9S、38S、41B、46B、55、138S、238S等、日本曹達株式会社製の市販品A−1、B−1、TOT、TST、TAA、TAT、TLA、TOG、TBSTA、A−10、TBT、B−2、B−4、B−7、B−10、TBSTA−400、TTS、TOA−30、TSDMA、TTAB、TTOP等が挙げられる。アルミニウムカップリング剤としては、例えば、味の素株式会社製の「プレンアクトAL−M」等が挙げられる。
【0128】
これらの表面改質剤の添加量は、着色剤に対して0.01〜20質量%であることが好ましく、更に好ましくは0.1〜5質量%とされる。
【0129】
着色剤微粒子の表面改質法としては、着色剤微粒子の分散液中に表面改質剤を添加し、この系を加熱して反応させる方法を挙げることができる。
【0130】
(離型剤)
本発明に使用されるトナーは、離型剤を内包した樹脂粒子を水系媒体中に於いて融着させたトナーであることが好ましい。この様に樹脂粒子中に離型剤を内包させた樹脂粒子を着色剤微粒子と水系媒体中で塩析/融着させることで、微細に離型剤が分散されたトナーを得ることができる。
【0131】
本発明に係るトナーでは、離型剤として、低分子量ポリプロピレン(数平均分子量=1500〜9000)や低分子量ポリエチレン等が好ましく、特に好ましくは、下記式で表されるエステル系化合物である。
【0132】
1−(OCO−R2n
式中、nは1〜4の整数、好ましくは2〜4、さらに好ましくは3〜4、特に好ましくは4である。R1、R2は、各々置換基を有しても良い炭化水素基を示す。R1は、炭素数1〜40、好ましくは1〜20、さらに好ましくは2〜5がよい。R2は、炭素数1〜40、好ましくは16〜30、さらに好ましくは18〜26がよい。
【0133】
次に代表的な化合物の例を以下に示す。
【0134】
【化1】

Figure 0004161656
【0135】
【化2】
Figure 0004161656
【0136】
上記化合物の添加量は、トナー全体に対し1〜30質量%、好ましくは2〜20質量%、さらに好ましくは3〜15質量%である。
【0137】
本発明に係るトナーでは、ミニエマルジョン重合法により樹脂粒子中に上記離型剤を内包させ、トナー粒子とともに塩析、融着させて調製することが好ましい。
【0138】
(荷電制御剤)
トナーは、着色剤、離型剤以外にトナー用材料として種々の機能を付与することのできる材料を添加することができる。具体的には、荷電制御剤等が挙げられる。これらの成分は前述の塩析/融着段階で樹脂粒子と着色剤微粒子と同時に添加し、トナー中に包含する方法、樹脂粒子自体に添加する方法等種々の方法で添加することができる。
【0139】
荷電制御剤は、種々の公知のもので、且つ水中に分散することができるものを使用することができる。具体的には、ニグロシン系染料、ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、サリチル酸金属塩あるいはその金属錯体等が挙げられる。
【0140】
(外添剤)
本発明に係るトナーには、流動性の改良やクリーニング性の向上などの目的で、いわゆる外添剤を添加して使用することができる。これら外添剤としては特に限定されるものでは無く、種々の無機微粒子、有機微粒子及び滑剤を使用することができる。
【0141】
外添剤として使用できる無機微粒子としては、従来公知のものを挙げることができる。具体的には、シリカ微粒子、チタン微粒子、アルミナ微粒子等を好ましく用いることができる。これら無機微粒子は疎水性であることが好ましい。
【0142】
シリカ微粒子の具体例としては、日本アエロジル株式会社製の市販品R−805、R−976、R−974、R−972、R−812、R−809、ヘキスト株式会社製のHVK−2150、H−200、キャボット株式会社製の市販品TS−720、TS−530、TS−610、H−5、MS−5等が挙げられる。
【0143】
チタン微粒子の具体例としては、例えば、日本アエロジル株式会社製の市販品T−805、T−604、テイカ株式会社製の市販品MT−100S、MT−100B、MT−500BS、MT−600、MT−600SS、JA−1、富士チタン株式会社製の市販品TA−300SI、TA−500、TAF−130、TAF−510、TAF−510T、出光興産株式会社製の市販品IT−S、IT−OA、IT−OB、IT−OC等が挙げられる。
【0144】
アルミナ微粒子の具体例としては、例えば、日本アエロジル株式会社製の市販品RFY−C、C−604、石原産業株式会社製の市販品TTO−55等が挙げられる。
【0145】
外添剤として使用できる有機微粒子としては、数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の球形の微粒子を挙げることができる。かかる有機微粒子の構成材料としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、スチレン−メチルメタクリレート共重合体などのを挙げることができる。
【0146】
外添剤として使用できる滑剤としては、高級脂肪酸の金属塩を挙げることができる。かかる高級脂肪酸の金属塩の具体例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩;オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム等のオレイン酸金属塩;パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム等のパルミチン酸金属塩;リノール酸亜鉛、リノール酸カルシウム等のリノール酸金属塩;リシノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウムなどのリシノール酸金属塩等が挙げられる。
【0147】
外添剤の添加量としては、トナーに対して0.1〜5質量%程度であることが好ましい。
【0148】
〈外添剤の添加工程〉
この工程は、乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する工程である。
【0149】
外添剤を添加するために使用される装置としては、タービュラーミキサー、ヘンシエルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの種々の公知の混合装置を挙げることができる。
【0150】
(トナー粒子)
本発明に係るトナーの粒径は、個数平均粒径で3〜10μmが好ましく、更に好ましくは3〜8μmである。この粒径は、トナーの製造方法において、凝集剤(塩析剤)の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。
【0151】
個数平均粒径が3〜10μmであることにより、定着工程において、飛翔して加熱部材に付着しオフセットを発生させる付着力の大きいトナー微粒子が少なくなり、また、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドット等の画質が向上する。
【0152】
トナーの個数平均粒径は、レーザー回折式粒径測定装置「コールターカウンターTA−II」、「コールターマルチサイザー、SLAD1100」(島津製作所株式会社製レーザー回折式粒径測定装置)等を用いて測定することができる。
【0153】
本発明においては、「コールターマルチサイザー」を用い、粒度分布を出力するインターフェース(日科機株式会社製)、パーソナルコンピューターを接続して使用した。前記コールターマルチサイザーにおけるアパーチャーとしては、100μmのものを用いて、2μm以上(例えば2〜40μm)のトナーの体積分布を測定して粒度分布および平均粒径を算出した。
【0154】
(現像剤)
本発明に係るトナーは、一成分現像剤でも二成分現像剤として用いてもよい。
【0155】
一成分現像剤として用いる場合は、非磁性一成分現像剤、あるいはトナー中に0.1〜0.5μm程度の磁性粒子を含有させ磁性一成分現像剤としたものがあげられ、いずれも使用することができる。
【0156】
また、キャリアと混合して二成分現像剤として用いることができる。この場合は、キャリアの磁性粒子として、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を用いることが出来る。特にフェライト粒子が好ましい。上記磁性粒子は、その体積平均粒径としては15〜100μm、より好ましくは25〜80μmのものがよい。
【0157】
キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック株式会社製)により測定することができる。
【0158】
キャリアは、磁性粒子が更に樹脂により被覆されているもの、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させたいわゆる樹脂分散型キャリアが好ましい。コーティング用の樹脂組成としては、特に限定は無いが、例えば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂或いはフッ素含有重合体系樹脂等が用いられる。また、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。
【0159】
(画像形成方法)
次に、本発明のトナーを用いる画像形成方法及び画像形成装置について説明する。
【0160】
図2は、本発明のトナーを用いる画像形成方法の一例を示す画像形成装置の断面構成図である。
【0161】
図2に示す画像形成装置は、デジタル方式による画像形成装置であって、画像読取り部A、画像処理部B(図示省略)、画像形成部C、転写紙搬送手段としての転写紙搬送部Dから構成されている。
【0162】
画像読取り部Aの上部には原稿を自動搬送する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台111上に載置された原稿は原稿搬送ローラ112によって1枚宛分離搬送され読み取り位置113aにて画像の読み取りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送ローラ112によって原稿排紙皿114上に排出される。
【0163】
一方、プラテンガラス113上に置かれた場合の原稿の画像は走査光学系を構成する照明ランプ及び第1ミラーから成る第1ミラーユニット115の速度vによる読み取り動作と、V字状に位置した第2ミラー及び第3ミラーから成る第2ミラーユニット116の同方向への速度v/2による移動によって読み取られる。
【0164】
読み取られた画像は、投影レンズ117を通してラインセンサである撮像素子CCDの受光面に結像される。撮像素子CCD上に結像されたライン状の光学像は順次電気信号(輝度信号)に光電変換されたのちA/D変換を行い、画像処理部Bにおいて濃度変換、フィルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メモリに記憶される。
【0165】
画像形成部Cでは、画像形成ユニットとして、像担持体であるドラム状の感光体(以下、感光体ドラムとも云う)121と、その外周に、帯電手段である帯電器122、現像手段である現像装置123、転写手段である転写器124、分離手段である分離器125、クリーニング装置(ブレードクリーニング)126及びPCL(プレチャージランプ)127が各々動作順に配置されている。感光体121は、光導電性化合物をドラム基体上に塗布形成したもので、例えば有機感光体(OPC)が好ましく使用され、図示の時計方向に駆動回転される。
【0166】
回転する感光体121へは帯電器122による一様帯電がなされた後、露光光学系130により画像処理部Bのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露光が行われる。書き込み手段である露光光学系130は図示しないレーザーダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー131、fθレンズ(符号なし)、シリンドリカルレンズ(符号なし)を経て反射ミラー132により光路が曲げられ主走査がなされるもので、感光体121に対してAoの位置において像露光が行われ、感光体121の回転(副走査)によって潜像が形成される。本実施の形態の一例では文字部に対して露光を行い潜像を形成する。
【0167】
感光体121上の潜像は現像装置123によって反転現像が行われ、感光体121の表面に可視像のトナー像が形成される。転写紙搬送部Dでは、画像形成ユニットの下方に異なるサイズの転写紙Pが収納された転写紙収納手段としての給紙ユニット141(A)、141(B)、141(C)が設けられ、また側方には手差し給紙を行う手差し給紙ユニット142が設けられていて、それらの何れかから選択された転写紙Pは案内ローラ143によって搬送路140に沿って給紙され、給紙される転写紙の傾きと偏りの修正を行うレジストローラ対144によって転写紙Pは一時停止を行ったのち再給紙が行われ、搬送路140、転写前ローラ143a及び転写進入ガイド板146に案内され、感光体121上のトナー画像が転写位置Boにおいて転写器124によって転写紙Pに転写され、次いで分離器125によって除電されて転写紙Pは感光体121面より分離し、搬送装置145により定着器150に搬送される。
【0168】
定着器150は定着ローラ151と加圧ローラ152とを有しており、転写紙Pを定着ローラ151と加圧ローラ152との間を通過させることにより、加熱、加圧によってトナーを熔着させる。トナー画像の定着を終えた転写紙Pは、排紙トレイ164上に排出される。
【0169】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
【0170】
《前処理着色剤の調製》
下記表1に示す3種の着色剤を、窒素気流中で200℃に各処理時間加熱し、「前処理着色剤2、3、5、7」を調製した。尚「前処理着色剤1、4、6」は窒素気流中での加熱処理を行わなかったものである。
【0171】
前処理着色剤中の芳香族アミン量は、ヘッドスペースガスクロマトグラフにより測定した。尚、芳香族アミンは全てo−アニシジン化合物であった。
【0172】
表1に、用いた着色剤、処理時間、着色剤中の芳香族アミン量を示す。
【0173】
【表1】
Figure 0004161656
【0174】
《ウェット状着色剤の調製》
前記「前処理着色剤1〜7」を、表2に示した水分量になるように、それぞれイオン交換水を添加し、2軸混練装置で着色剤を分散し、「ウェット状着色剤1〜7−2」の13種を調製した。
【0175】
表2に、前処理着色剤とウェット状着色剤中の水分量を示す。
【0176】
【表2】
Figure 0004161656
【0177】
《着色剤分散液の調製》
〔着色剤分散液1の調製〕
ドデシル硫酸ナトリウム90gをイオン交換水1600mlに撹拌溶解して界面活性剤水溶液(水系媒体)を調製した。この水溶液に、着色剤の量が40gになるよう「ウェット状着色剤1」を、撹拌しながら徐々に添加して着色剤含有溶液を調製した。次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック株式会社製)を用いて溶液中の着色剤を水系媒体中に分散し、「着色剤分散液1」を調製した。
【0178】
尚、「着色剤分散液1」中の着色剤の質量平均粒子径(分散粒子径)及び粒度分布は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子株式会社製)を用いて測定した値である。
【0179】
〔着色剤分散液2−1の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤2−1」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液2−1」を調製した。
【0180】
〔着色剤分散液2−2の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤2−2」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液2−2」を調製した。
【0181】
〔着色剤分散液2−3の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤2−3」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液2−3」を調製した。
【0182】
〔着色剤分散液2−4の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤2−4」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液2−4」を調製した。
【0183】
〔着色剤分散液2−5の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤2−5」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液2−5」を調製した。
【0184】
〔着色剤分散液3の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤3」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液3」を調製した。
【0185】
〔着色剤分散液4の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤4」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液4」を調製した。
【0186】
〔着色剤分散液5の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤5」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液5」を調製した。
【0187】
〔着色剤分散液6−1の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤6−1」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液6−1」を調製した。
【0188】
〔着色剤分散液6−2の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤6−2」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液6−2」を調製した。
【0189】
〔着色剤分散液7−1の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤7−1」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液7−1」を調製した。
【0190】
〔着色剤分散液7−2の調製〕
「着色剤分散液1」で用いた「ウェット状着色剤1」を、「ウェット状着色剤7−2」に変更した以外は、「着色剤分散液1」と同じ条件で「着色剤分散液7−2」を調製した。
【0191】
《着色粒子の調製》
〔着色粒子1の調製〕
(ラテックス(1HML)の調製)
〈1:核粒子の調製(第1段重合)〉
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5000mlのセパラブルフラスコに、アニオン系界面活性剤A(C1021(OCH2CH22OSO3Na)4.0gをイオン交換水3040gに溶解した界面活性剤溶液(水系媒体)を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で攪拌しながら、内温を80℃に昇温した。
【0192】
この界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)10.0gをイオン交換水400gに溶解した開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、スチレン528g、n−ブチルアクリレート204g、メタクリル酸68.0g、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル24.4gからなる単量体混合液を1時間かけて滴下し、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、攪拌することにより重合(第1段重合)を行い、ラテックス(高分子量樹脂からなる樹脂粒子の分散液)を調製した。これを「ラテックス(1H)」とする。
【0193】
〈2:中間層の形成(第2段重合)〉
攪拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン95.0g、n−ブチルアクリレート36.0g、メタクリル酸9.0g、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル0.59gからなる単量体混合液に、離型剤として前記例示化合物19)の70gを添加し、90℃で加温、溶解して単量体溶液1を調製した。
【0194】
次いで、上記アニオン系界面活性剤Aの1.0gを、イオン交換水1560mlに溶解した界面活性剤溶液を98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に、核粒子の分散液である前記ラテックス(1H)を固形分換算で28g添加した後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック株式会社製)により、上記調製した単量体溶液1を8時間混合分散し、均一な分散粒子径(284nm)を有する乳化粒子(油滴)を含む乳化液を調製した。
【0195】
次いで、この乳化液に重合開始剤(KPS)5.0gをイオン交換水200mlに溶解した開始剤溶液とイオン交換水750mlとを添加し、この系を98℃にて12時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第2段重合)を行い、ラテックス(高分子量樹脂からなる樹脂粒子の表面が中間分子量樹脂により被覆された構造の複合樹脂粒子の分散液)を得た。これを「ラテックス(1HM)」とする。
【0196】
上記「ラテックス(1HM)」を乾燥し、走査型電子顕微鏡で観察したところ、ラテックスに取り囲まれなかった例示化合物19)を主成分とする粒子(400〜1000nm)が観察された。
【0197】
〈3:外層の形成(第3段重合)〉
上記調製した「ラテックス(1HM)」に、重合開始剤(KPS)6.8gをイオン交換水265mlに溶解した開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下で、スチレン249g、n−ブチルアクリレート88.2g、メタクリル酸19.4g、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル7.45gからなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第3段重合)を行った後、28℃まで冷却し、ラテックス(高分子量樹脂からなる中心部と、中間分子量樹脂からなる中間層と、低分子量樹脂からなる外層とを有し、中間層に離型剤として例示化合物19)が含有されている複合樹脂粒子の分散液)を得た。このラテックスを「ラテックス(1HML)」とする。
【0198】
〈ラテックス(2L)の調製〉
攪拌装置を取り付けたフラスコ内に、重合開始剤(KPS)14.8gをイオン交換水400mlに溶解した開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下で、スチレン600g、n−ブチルアクリレート190g、メタクリル酸30.0g、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル20.8gからなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱攪拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し、ラテックス(低分子量樹脂からなる樹脂粒子の分散液)を得た。このラテックスを「ラテックス(2L)」とする。
【0199】
このラテックス(2L)を構成する樹脂粒子は、11,000に分子量ピークを有するものであり、またこの樹脂粒子の質量平均粒径は128nmであった。
【0200】
(凝集・融着工程)
前記調製した「ラテックス(1HML)」420.7g(固形分換算)と、イオン交換水900gと、上記調製した「着色剤分散液1」200gとを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、攪拌装置を取り付けた反応容器(四つ口フラスコ)に入れ攪拌した。容器内の温度を30℃に調整した後、この溶液に5モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを9.0に調整した。
【0201】
次いで、塩化マグネシウム・6水和物の12.1gをイオン交換水1000mlに溶解した水溶液を、攪拌下で30℃にて10分間かけて添加した。3分間放置した後に昇温を開始し、この水溶液を60分間かけて90℃まで昇温し、粒子の成長を開始した。その状態で、「コールターカウンターTA−II」にて会合粒子の粒径を測定し、体積平均粒径が5.0μmになった時点で、停止剤として塩化ナトリウムの40.2gをイオン交換水1000mlに溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。さらに、熟成処理として、液温度98℃にて2時間にわたり加熱攪拌することにより融着を継続させた。その後、8℃/分の条件で30℃まで冷却した。
【0202】
(シェリング工程)
上記により、凝集・融着を行った粒子に、前記調製した「ラテックス(2L)」96gを添加し、3時間に亘り加熱、攪拌を継続し、「ラテックス(1HML)」の凝集粒子表面に「ラテックス(2L)」をシェリングさせた。次いで、塩化ナトリウム40.2gを添加し、8℃/分の降温条件で30℃まで冷却し、次いで、塩酸を添加してpHを2.0に調整して、攪拌を停止した。
【0203】
以上のようにしてシェリングした融着粒子を濾過し、45℃のイオン交換水で繰り返し洗浄し、その後、40℃の温風で乾燥することにより、「着色粒子1」を調製した。
【0204】
〔着色粒子2〜13の調製〕
上記「着色粒子1」の調製において、着色剤分散液として用いた「着色剤分散液1」を「着色剤分散液2−1〜7−2」に変更した以外は同様にして、「着色粒子2〜13」を調製した。
【0205】
《トナー、現像剤の調製》
上記調製した「着色粒子1〜13」に、それぞれ疎水性シリカ(数平均一次粒径=12nm、疎水化度=68)を1.0質量%及び疎水性酸化チタン(数平均一次粒径=20nm、疎水化度=63)を1.2質量%添加し、ヘンシェルミキサーにより混合して、「トナー1〜13」を調製した。
【0206】
次いで、上記調製した各トナーに対して、シリコーン樹脂を被覆した体積平均粒径60μmのフェライトキャリアを混合し、それぞれトナー濃度が6%の「現像剤1〜13」を調製した。
【0207】
尚、トナーの粒子径は、「コールターマルチサイザー」(コールター株式会社製)を使用して測定した値である。
【0208】
表3に、トナー調製に用いた前処理着色剤番号、ウェット着色剤番号、着色剤分散液中の着色剤の粒子径及び粒度分布、トナーの粒子径、トナー中の芳香族アミン量を示す。
【0209】
【表3】
Figure 0004161656
【0210】
《評価結果》
(臭気)
床が5m×5m、高さが2mの密閉された部屋の中で、デジタル複写機「コニカ7065」(コニカ株式会社製)を改造して、定着器の定着ロール表面温度を170℃に設定した評価機を用い、上記で調製した「トナー1〜13」と「現像剤1〜13」で、画素率が7%のA4版画像を連続して1000枚プリントを行った。
【0211】
臭気の評価は、1000枚のプリント終了時に20名の評価員により、臭気を感じた人数で行った。
【0212】
評価基準
◎:1名の評価員も臭気を感じなかった
○:3名以下の評価員が臭気を感じた
×:4名以上の評価員が臭気を感じた。
【0213】
(機内部材の着色汚染)
デジタル複写機「コニカ7065」(コニカ株式会社製)を改造して、定着器の定着ロール表面温度を170℃に設定した評価機を用い、トナー及び着色剤が飛散しやすい高温高湿の環境(33℃、80%RH)下、上記で調製した「トナー1〜13」と「現像剤1〜13」で、画素率が7%のA4版画像を連続して50,000枚プリントを行った。
【0214】
プリント終了後、評価機内を観察し、着色汚染された部材の汚染がどの程度で落ちるかを評価した。
【0215】
評価基準
○:着色汚染された部材を指で触ると、汚染が落ちるレベル
×:着色汚染された部材を指でこすっても、汚染が落ちないレベル
評価結果を、表4に示す。
【0216】
【表4】
Figure 0004161656
【0217】
表4より明らかなように、本発明のトナー(トナー番号1、3、4、5、7、8、9、13)を用いると、比較例のトナー(トナー番号2、6、10、11、12)に比較して、機内部材の着色汚染が落としやすく、熱定着時に発生する臭気が少ないことが判る。
【0218】
【発明の効果】
実施例で実証した如く、本発明のトナー、該トナーの製造方法、それを用いた画像形成方法及び画像形装置は、機内部材の着色汚染、熱定着時の臭気発生が低減されており優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】着色剤分散液を調製するための分散装置の一例を示す。
【図2】本発明のトナーを用いる画像形成方法の一例を示す画像形成装置の断面構成図である。
【符号の説明】
101 スクリーン
102 ロータ
M 攪拌室
103 加圧真空アタッチメント
104 予備分散液入口
105 分散液出口
107 冷却ジャケット
108 冷却コイル
121 感光体
122 帯電器
123 現像装置
124 転写器
125 分離器
126 クリーニング装置
127 PCL(プレチャージランプ)
130 露光光学系
151 定着器
P 転写紙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner for developing an electrostatic image in which coloring contamination of in-machine members and generation of odor during heat fixing are reduced, a method for producing the toner for developing an electrostatic image, an image forming method and an image forming apparatus using the same. It is.
[0002]
[Prior art]
In digital copiers and laser printers, high-quality images can be continuously obtained even when large quantities of printing are performed. It is important that the colorant is uniformly incorporated into the toner particles by the diameter, that there is no free colorant, and that the colorant used does not contain a compound that generates odor.
[0003]
Generally, the colorant is used by dispersing it in toner particles after uniformly dispersing the powdery colorant by applying energy such as mechanical dispersion or ultrasonic dispersion. However, in this method, since the energy applied to disperse the colorant tends to be non-uniform, the dispersed particle size of the colorant is difficult to be uniform, and the distribution of the dispersed particle size tends to be broad. As a result, a phenomenon occurs in which the colorant is not uniformly dispersed in the formed toner particles, or there is a free colorant that cannot enter the toner particles. When printing using this toner, the charge amount of the toner decreases with the print, and a high-quality image cannot be obtained, or the in-machine member enters the toner or toner particles that are easily scattered due to the decrease in the charge amount. It becomes easy to be colored and contaminated with a free colorant that cannot be contained.
[0004]
Further, many colorants contain compounds having an odor, and when these are used as raw materials for the colorant, an odor is generated by heating during fixing.
[0005]
As a prior application patent according to the present invention, there is one that pays attention to dispersion of a colorant (for example, see Patent Document 1).
[0006]
There is a problem that the in-machine member is colored and contaminated due to scattering of the toner whose charge amount is reduced due to the colorant not being uniformly dispersed in the toner particles, or scattering of the liberated colorant, and odor is added to the raw colorant. The problem with the generated compounds is remarkable in the yellow colorant, and it has not been solved yet.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-08736 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to prevent electrostatic staining of an in-machine member and to generate an electrostatic charge image developing toner (hereinafter simply referred to as toner) that generates less odor during heat fixing. Another object is to provide a method for producing the toner, an image forming method using the toner, and an image forming apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by adopting the following configuration.
[0010]
  1. In the toner for developing an electrostatic charge image containing at least a resin and a colorant, the colorant is a yellow colorant, and the yellow colorant is a wet colorant having a water content of 40 to 80% by mass.Polymerization method dispersed in water systemAnd a toner for developing an electrostatic image, wherein the content of the o-anisidine compound is 0.1 to 50 ppm.
[0011]
  2. In the toner for developing an electrostatic charge image containing at least a resin and a colorant, the colorant is a yellow colorant, and the yellow colorant is a wet colorant having a water content of 40 to 80% by mass.Polymerization method dispersed in water systemAnd a toner for developing an electrostatic image, wherein the content of the o-anisidine compound is 0.1 to 20 ppm.
[0012]
3. 3. The method for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to 1 or 2, wherein the toner component is produced through a drying step after the toner component is dispersed in a solvent. Manufacturing method.
[0013]
4). 3. A method for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to item 1 or 2, wherein the toner is produced through a step of dispersing a wet colorant in an aqueous system.
[0016]
  As a result of intensive studies, the present inventors have found that a toner having a water content of 40 to 80% by mass is easy to obtain uniformly dispersed particles close to primary fine particles instead of a dry powder colorant that is difficult to uniformly disperse during toner production. Uses wet colorant and causes odoro-anisidine compound (hereinafter referred to as aromatic amine)It has been found that the use of a small amount of colorant can reduce the occurrence of odor at the time of color contamination of the in-machine member and heat fixing, and as a result, the present invention has been achieved.
[0017]
In the present invention, the toner contains at least a resin and a colorant, and the colorant is a yellow colorant, and the yellow colorant has a moisture content of 40 to 80% by mass with which uniform dispersed particles are easily obtained. And a colorant in which the amount of the aromatic amine is adjusted so that the amount of the aromatic amine in the toner is 0.1 to 50 ppm is used.
[0018]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The colorant used in the toner of the present invention is a yellow colorant.
[0019]
Examples of the yellow colorant include a monoazo yellow colorant and a disazo yellow colorant. Among these, a monoazo yellow colorant is preferable.
[0020]
Examples of the yellow colorant include C.I. I. Pigment orange 31, C.I. I. Pigment orange 43, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 13, C.I. I. Pigment yellow 14, C.I. I. Pigment yellow 15, C.I. I. Pigment yellow 17, C.I. I. Pigment yellow 74, C.I. I. Pigment yellow 93, C.I. I. Pigment yellow 94, C.I. I. Pigment yellow 138, C.I. I. Pigment yellow 154, C.I. I. Pigment yellow 155, C.I. I. Pigment yellow 156, C.I. I. Pigment yellow 180, C.I. I. Pigment yellow 185, and the like, but are not limited thereto.
[0021]
The colorant used as a raw material in the present invention is in a wet state having a water content of 40 to 80% by mass.
[0022]
A wet colorant having a water content of 40 to 80% by mass is originally familiar with water, so when dispersed in water, it easily disperses uniformly to near the primary particle diameter. When the toner is produced, the colorant can be uniformly dispersed in the toner particles, and the amount of the colorant released from the toner particles can be reduced as much as possible.
[0023]
When the water content is less than 40% by mass, it is difficult to make the colorant evenly blended with water since the water content is small. On the other hand, if the amount of water exceeds 80% by mass, the amount of water increases so that it is difficult to keep the colorant stably dispersed in water.
[0024]
The wet colorant can be prepared by a method of finishing in a wet state at the time of producing the colorant, or a method of adding an appropriate amount of ion exchange water to a once dried colorant fine powder and then redispersing using a dispersing device. The preparation method is not particularly limited as long as it can be uniformly blended with water.
[0025]
Examples of the apparatus capable of preparing the wet colorant include a uniaxial kneading apparatus, a biaxial kneading apparatus, a two-roll kneading apparatus, a three-roll kneading apparatus, a ball mill, and a sand mill. Among these, a biaxial kneader is preferable.
[0026]
The colorant dispersion used for obtaining the toner of the present invention can be prepared by dispersing the wet colorant in an aqueous medium containing a surfactant using the following dispersing device.
[0027]
The surfactant for dispersing the wet colorant in the aqueous medium is dissolved at a concentration equal to or higher than the critical micelle concentration (CMC), and the surfactant used is the toner polymerization described below. The same one used in the process can be used.
[0028]
The mass average particle diameter (dispersion particle diameter) of the colorant fine particles in the colorant dispersion is preferably 10 to 200 nm. When the mass average particle size of the colorant fine particles is less than 10 nm, the colorant fine particles are suspended in the aqueous system, and when the mass average particle size exceeds 200 nm, the colorant fine particles are appropriately dispersed in the aqueous system. Since it becomes easy to settle without being dispersed, it becomes difficult to introduce the colorant into the toner particles, and the colorant is not preferred because it remains free in the aqueous system without being taken into the toner particles.
[0029]
The particle size distribution of the colorant fine particles in the colorant dispersion is preferably 20 to 60 nm with a standard deviation.
[0030]
The mass average particle diameter (dispersed particle diameter) and particle size distribution of the colorant fine particles can be measured using an electrophoretic light scattering photometer “ELS-800” (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).
[0031]
The dispersion device for obtaining a colorant dispersion by dispersing a wet colorant in an aqueous medium is not particularly limited, and a stirring device “CLEARMIX” (M Technique) equipped with a rotor that rotates at high speed. Co., Ltd.), ultrasonic dispersers, mechanical homogenizers, manton gourins, pressure dispersers such as pressure homogenizers, and medium dispersers such as Getzmann mills and diamond fine mills. “Mix” is preferred.
[0032]
This “Clearmix” has a rotor (stirring blade) that rotates at a high speed and a fixed screen (fixed ring) that surrounds the rotor, and a shearing force, collision force, pressure fluctuation, cavitation and It has a structure that imparts the action of a potential core, and these actions function synergistically to effectively emulsify and disperse the liquid to be treated.
[0033]
FIG. 1 shows an example of a dispersing device for preparing a colorant dispersion.
That is, the dispersing apparatus shown in FIG. 1 generates a shearing force by a screen that forms a stirring chamber and a rotor that rotates at a high speed in the stirring chamber, and the action of the shearing force (in addition, collision force, pressure fluctuation, cavitation). By the action of the potential core, the wet colorant is uniformly dispersed in the aqueous medium containing the surfactant to obtain a stable colorant dispersion.
[0034]
FIG. 1A is a schematic diagram showing a rotor that rotates at a high speed and a fixed screen that surrounds the rotor. In FIG. 1, 101 is a screen, M is an agitation chamber partitioned by the screen 101, 102. Indicates a rotor rotating at high speed in the stirring chamber M.
[0035]
The rotor 102 is a stirring blade that rotates at a high speed, and its rotation speed is usually 4,500 to 22,000 rpm, preferably 10,000 to 21,500 rpm. The tip peripheral speed of the rotor 102 is usually 10 to 40 m / sec, preferably 15 to 30 m / sec.
[0036]
The screen 101 arranged so as to surround the rotor 102 is formed of a fixed ring composed of a large number of slits (not shown). The width of the slit is 0.5 to 5 mm, preferably 0.8 to 2 mm. Moreover, the number of slits is 10-50, Preferably it is 15-30. The gap (clearance) between the rotor 102 and the screen 101 is usually 0.1 to 1.5 mm, preferably 0.2 to 1.0 mm.
[0037]
The average particle size and particle size distribution of the colorant fine particles are adjusted by controlling the number of revolutions of the rotor 102, and can be adjusted by selecting the shapes of the screen 101 and the rotor 102. Specifically, the screen (S1.0-24, S1.5-24, S1.5-18, S2.0-18, S3.0-9) and the rotor (R1), which are standard equipment in “CLEARMIX”, are provided. Although a preferable dispersion state is obtained by combination with ~ R4), it may be produced in-house to obtain a more preferable dispersion state.
[0038]
FIG.1 (b) is a schematic diagram which shows the continuous processing apparatus (Clear mix) provided with the rotor and the screen. The predispersed dispersion liquid (preliminary dispersion liquid) is supplied to the stirring chamber between the screen 101 and the rotor from the preliminary dispersion liquid inlet 104 shown in FIG. The screen 101 and the rotor are surrounded by a pressurized vacuum attachment 103, and a temperature sensor, a cooling jacket 107, and a cooling coil 108 are disposed. The colorant in the preliminary dispersion is dispersed in the aqueous medium by applying a shearing force generated by the rotor rotating at high speed and the screen 101.
[0039]
That is, the colorant in the preliminary dispersion supplied to the band-shaped stirring chamber between the screen 101 and the rotor receives a shearing force (mechanical energy) generated by high-speed rotation of the screen 101 and the rotor, Further, in addition to the shearing force, it is stably dispersed in the aqueous medium by the action of collision force, pressure fluctuation, cavitation, and potentio core, and becomes a colorant dispersion. The dispersion liquid of the colorant fine particles is ejected from the slit of the screen 101 into the pressurized vacuum attachment 103, and a dispersion liquid of the colorant fine particles having the same average particle size and particle size distribution as the wet colorant is obtained. The dispersion liquid containing the colorant fine particles is sent to the next process from the dispersion liquid outlet 105.
[0040]
The amount of aromatic amine in the toner of the present invention is 0.1 to 50 ppm.
When the amount of the aromatic amine exceeds 50 ppm, the odor due to the aromatic amine volatilized at the time of heat fixing becomes so bad that it is not preferable.
[0041]
The amount of aromatic amine in the toner can be adjusted to 0.1 to 50 ppm by limiting the amount of aromatic amine in the colorant used as a raw material to a specified range.
[0042]
Examples of a method for keeping the amount of aromatic amine in the colorant within a specified range include heating the colorant in a nitrogen stream or reducing the pressure at room temperature. Among these, heating is performed in a nitrogen stream. The method is preferred.
[0043]
In the present invention, the amount of the aromatic amine in the colorant and toner can be measured by a head space type gas chromatograph using a detection method used in a normal gas chromatograph such as an internal standard method. In this method, a colorant or toner is sealed in an open / close container, heated to a temperature at the time of heat fixing of a copying machine or the like, and the gas in the container is quickly gas chromatographed in a state where the container is filled with volatile components. In addition to measuring the amount of volatile components by injecting into the gas, MS (mass spectrometry) is also performed.
[0044]
Below, the measuring method by a head space gas chromatograph is demonstrated in detail.
<Headspace gas chromatograph measurement method>
1. Sample collection
Take 0.8 g of sample in a 20 ml headspace vial. The sample amount is weighed to 0.01 g (necessary for calculating the area per unit mass). Seal the vial with a septum using a dedicated crimper.
[0045]
2. Sample heating
The sample is put in a 170 ° C. constant temperature bath and heated for 30 minutes.
[0046]
3. Setting gas chromatographic separation conditions
A separation column is prepared by packing a carrier coated with silicon oil SE-30 to a mass ratio of 15% into a column having an inner diameter of 3 mm and a length of 3 m. The separation column is attached to a gas chromatograph, and He is used as a carrier to flow at 50 ml / min. The temperature of the separation column is set to 40 ° C., and measurement is performed while the temperature is increased to 260 ° C. at 15 ° C./min. Hold for 5 minutes after reaching 260 ° C.
[0047]
4). Sample introduction
The vial bottle is taken out from the thermostat, and 1 ml of gas generated from the sample is immediately collected with a gas tight syringe and injected into the separation column.
[0048]
5. Calculation
A calibration curve is prepared in advance using the aromatic hydrocarbon compound used as the internal reference material, and the concentration of each component is determined.
[0049]
6). equipment
(1) Headspace conditions
Headspace equipment
HP 7694 manufactured by Hewlett-Packard Co., Ltd.
Temperature conditions
Transfer line: 200 ° C
Loop temperature: 200 ° C
Sample volume: 0.8g / 20ml vial
(2) GC / MS conditions
GC: HP5890 manufactured by Hewlett-Packard Co., Ltd.
MS: HP5971 manufactured by Hewlett-Packard Co., Ltd.
Column: HP-624 30m x 0.25mm
Oven temperature: 40 ° C (3min) -15 ° C / min-260 ° C
Measurement mode: SIM
Next, the toner of the present invention and the method for producing the toner will be described.
[0050]
The toner of the present invention is characterized by being manufactured through a drying process after the toner component is dispersed in a solvent, and manufactured through a process of dispersing the wet colorant in an aqueous system.
[0051]
As a specific production method, a polymerizable monomer (monomer) as a starting material, for example, a production method by a polymerization reaction such as a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, a seed polymerization method, a dispersion polymerization method, or a solvent in advance Examples of the production method include dispersing and suspending a solution of the toner component dissolved or dispersed in the aqueous medium in an aqueous medium. Among these, a production method for polymerizing a polymerizable monomer in an aqueous medium is mentioned. preferable.
[0052]
In this production method, a polymerizable monomer is polymerized by a suspension polymerization method to prepare resin particles, or a polymerizable monomer in a liquid (in an aqueous medium) to which an emulsion of a necessary additive is added. The body is subjected to emulsion polymerization or mini-emulsion polymerization to prepare fine resin particles. If necessary, charge controllable resin particles are added, and then an organic solvent, a flocculant such as a salt is added, and the resin particles are added. Is produced by a method of agglomerating and fusing.
[0053]
<Suspension polymerization method>
As an example of a method for producing the toner of the present invention, a charge control resin is dissolved in a polymerizable monomer, and various constituent materials such as a colorant, a mold release agent, and a polymerization initiator are added. Then, various constituent materials are dissolved or dispersed in the polymerizable monomer using a homogenizer, a sand mill, a sand grinder, an ultrasonic disperser or the like. The polymerizable monomer in which these various constituent materials are dissolved or dispersed is dispersed in oil droplets of a desired size as a toner in an aqueous medium containing a dispersion stabilizer using a homomixer or a homogenizer. Thereafter, the stirring mechanism is transferred to a reaction device (stirring device) which is a stirring blade described later, and the polymerization reaction is advanced by heating. After completion of the reaction, the dispersion stabilizer is removed, filtered, washed, and dried to prepare the toner of the present invention. The “aqueous medium” here refers to a medium containing at least 50% by mass of water.
[0054]
<Emulsion polymerization method>
As another method for producing the toner of the present invention, a method in which resin particles are prepared by aggregation / fusion in an aqueous medium is preferable. The method is not particularly limited, and examples thereof include methods disclosed in JP-A Nos. 5-265252, 6-329947, and 9-15904. That is, a method of salting out, agglomerating, and fusing a plurality of fine particles composed of resin particles and colorants, or a constituent material such as resin particles and a colorant, particularly in water using an emulsifier Then, a coagulant with a critical coagulation concentration or higher is added for salting out, and at the same time, the formed polymer is heated and fused at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer itself to gradually grow the particle size while forming fused particles. When the desired particle size is reached, a large amount of water is added to stop particle size growth, and the shape is controlled by smoothing the particle surface while heating and stirring, and the particles are heated in a fluidized state while containing water. By drying, the toner of the present invention can be formed. Here, a solvent that is infinitely soluble in water, such as alcohol, may be added simultaneously with the flocculant.
[0055]
In the toner production method of the present invention, the crystalline resin is dissolved in the polymerizable monomer, and then the composite resin fine particles and the colorant fine particles formed through the step of polymerizing the polymerizable monomer are salted out / fused. A method of wearing is preferably used. When the crystalline substance is dissolved in the polymerizable monomer, the crystalline substance may be dissolved and dissolved, or may be melted and dissolved.
[0056]
In addition, as a method for producing the toner of the present invention, a step of salting out / fusion of composite resin fine particles and colorant fine particles obtained by a multistage polymerization method is preferably used. Here, the multistage polymerization method will be described below.
[0057]
(Method for producing composite resin particles obtained by multistage polymerization method)
When the multistage polymerization method is used, the toner production method of the present invention is preferably composed of the following steps.
[0058]
1: Multistage polymerization process
2: A salting out / fusing step for obtaining toner particles by salting out / fusing the composite resin particles and the colorant fine particles.
3: Filtration / washing step of separating the toner particles from the toner particle dispersion and removing the surfactant from the toner particles.
4: Drying step of drying the washed toner particles
5: Step of adding an external additive to the dried toner particles
Consists of
[0059]
Hereinafter, each step will be described in detail.
[Multistage polymerization process]
The multi-stage polymerization step is a polymerization method performed for expanding the molecular weight distribution of the resin particles so as to obtain a toner in which offset generation is prevented. That is, in order to form phases having different molecular weight distribution in one resin particle, the polymerization reaction is performed in multiple stages, and the obtained resin particle has a molecular weight gradient from the center of the particle toward the surface layer. It is intended to be formed. For example, a method of forming a low molecular weight surface layer by first obtaining a high molecular weight resin particle dispersion and then newly adding a polymerizable monomer and a chain transfer agent is employed.
[0060]
In the present invention, it is preferable to employ a multi-stage polymerization method of three-stage polymerization or more from the viewpoint of production stability and crushing strength of the resulting toner. Hereinafter, the two-stage polymerization method and the three-stage polymerization method, which are representative examples of the multistage polymerization method, will be described. The toner obtained by such a multistage polymerization reaction preferably has a lower molecular weight as the surface layer from the viewpoint of crushing strength.
[0061]
<Two-stage polymerization method>
The two-stage polymerization method is a method for producing composite resin particles composed of a central portion (core) formed from a high molecular weight resin containing a crystalline substance and an outer layer (shell) formed from a low molecular weight resin. is there.
[0062]
This method will be described in detail. First, a crystalline substance is dissolved in a monomer to prepare a monomer solution, and the monomer solution is added to oil droplets in an aqueous medium (for example, a surfactant aqueous solution). After the dispersion, this system is polymerized (first stage polymerization) to prepare a dispersion of high molecular weight resin particles containing a crystalline substance.
[0063]
Next, a polymerization initiator and a monomer for obtaining a low molecular weight resin are added to the dispersion of the resin particles, and the monomer is polymerized in the presence of the resin particles (second-stage polymerization). Thus, a coating layer made of a low molecular weight resin (monomer polymer) is formed on the surface of the resin particles.
[0064]
<Three-stage polymerization method>
The three-stage polymerization method produces composite resin particles composed of a central part (core) formed from a high molecular weight resin, an intermediate layer containing a crystalline substance, and an outer layer (shell) formed from a low molecular weight resin. Is the method. The toner of the present invention exists as the composite resin particles as described above.
[0065]
This method will be specifically described. First, a dispersion of resin particles obtained by a polymerization process (first-stage polymerization) according to a conventional method is added to an aqueous medium (for example, an aqueous solution of a surfactant). In the aqueous medium, a monomer solution obtained by dissolving a crystalline substance in a monomer is dispersed in oil droplets, and then this system is polymerized (second-stage polymerization) to obtain resin particles (cores). A coating layer (intermediate layer) made of a resin (monomer polymer) containing a crystalline substance is formed on the surface of the particles, and a dispersion of composite resin particles (high molecular weight resin-intermediate molecular weight resin) is prepared. Prepare.
[0066]
Next, a polymerization initiator and a monomer for obtaining a low molecular weight resin are added to the obtained dispersion of composite resin particles, and the monomer is polymerized in the presence of the composite resin particles (third-stage polymerization). ), A coating layer made of a low molecular weight resin (monomer polymer) is formed on the surface of the composite resin particles. In the above method, the incorporation of the intermediate layer is preferable because the crystalline substance can be finely and uniformly dispersed.
[0067]
One aspect of the toner production method of the present invention is that the polymerizable monomer is polymerized in an aqueous medium. That is, when forming resin particles (core particles) or a coating layer (intermediate layer) containing a crystalline substance, the crystalline substance is dissolved in the monomer, and the resulting monomer solution is oiled in an aqueous medium. It is a method of obtaining latex particles by dispersing in drops and adding a polymerization initiator to this system for polymerization treatment.
[0068]
The aqueous medium used here refers to a medium comprising 50 to 100% by mass of water and 0 to 50% by mass of a water-soluble organic solvent. Examples of the water-soluble organic solvent include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, and the like, and an alcohol-based organic solvent that does not dissolve the obtained resin is preferable.
[0069]
As a suitable polymerization method for forming resin particles or a coating layer containing a crystalline substance, the crystalline substance is a monomer in an aqueous medium in which a surfactant having a concentration equal to or lower than the critical micelle concentration is dissolved. The monomer solution dissolved in is dispersed in oil droplets using mechanical energy to prepare a dispersion, and a water-soluble polymerization initiator is added to the resulting dispersion to cause radical polymerization in the oil droplets. A method (hereinafter referred to as “mini-emulsion method” in the present invention), and the effects of the present invention can be exhibited more preferably. In the above method, an oil-soluble polymerization initiator may be used instead of or together with the water-soluble polymerization initiator.
[0070]
According to the mini-emulsion method that mechanically forms oil droplets, unlike the usual emulsion polymerization method, the crystalline substance dissolved in the oil phase has little detachment and is sufficient in the formed resin particles or coating layer. Any amount of crystalline material can be introduced.
[0071]
Here, the dispersing machine for dispersing oil droplets by mechanical energy is not particularly limited. For example, a stirring device “CLEARMIX” (M Technique Co., Ltd.) equipped with a rotor that rotates at high speed. Company-made), ultrasonic disperser, mechanical homogenizer, manton gourin and pressure homogenizer. Further, the dispersed particle diameter is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 50 to 1000 nm, and particularly preferably 30 to 300 nm.
[0072]
By giving a distribution to the dispersed particle diameter, the phase separation structure of the crystalline substance in the toner particles, that is, the ferret horizontal diameter, the shape factor, and the coefficient of variation thereof may be controlled.
[0073]
In addition, as other polymerization methods for forming resin particles or a coating layer containing a crystalline substance, known methods such as an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, and a seed polymerization method can be employed. These polymerization methods can also be employed to obtain resin particles (core particles) or coating layers constituting the composite resin particles that do not contain a crystalline substance.
[0074]
The particle diameter of the composite resin particles obtained in this polymerization step is in the range of 10 to 1000 nm in terms of mass average particle diameter measured using an electrophoretic light scattering photometer “ELS-800” (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). It is preferable.
[0075]
Moreover, it is preferable that the glass transition temperature (Tg) of a composite resin particle exists in the range of 48-74 degreeC, More preferably, it is 52-64 degreeC.
[0076]
The softening point of the composite resin particles is preferably in the range of 95 to 140 ° C.
The toner of the present invention is obtained by fusing resin particles on the surface of the resin and colored particles by a salting-out / fusing method to form a resin layer. This will be described below.
[0077]
[Salting out / fusion process]
This salting-out / fusion process is carried out by salting out / bonding the composite resin particles and the colorant fine particles obtained in the multistage polymerization process (to cause salting-out and fusion at the same time). This is a step of obtaining non-spherical toner particles.
[0078]
In the present invention, salting out / fusion means that salting out (aggregation of particles) and fusion (disappearance of the interface between particles) occur simultaneously or salting out and fusion occur simultaneously. . In order to perform salting-out and fusion at the same time, it is preferable to agglomerate particles (composite resin particles, colorant fine particles) under a temperature condition equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the resin constituting the composite resin particles. .
[0079]
In this salting-out / fusion step, internal additive particles such as a charge control agent (fine particles having a number average primary particle size of about 10 to 1000 nm) may be salted out / fused together with the composite resin particles and the colorant fine particles. Good. Further, the colorant fine particles may be surface-modified, and conventionally known ones can be used as the surface modifier.
[0080]
[Aging process]
The aging step is a step subsequent to the salting-out / fusion step, and after the resin particles are fused, the temperature is kept near the melting point of the crystalline substance, preferably the melting point ± 20 ° C., and stirring is continued at a constant strength. This is a step of phase-separating the crystalline substance. In this step, it is possible to control the ferret horizontal diameter, shape factor, and variation coefficient of the crystalline material.
[0081]
Moreover, in this invention, it is preferable that the total value of the bivalent (trivalent) metal element used for a coagulant | flocculant and the monovalent | monohydric metal element added as an aggregation terminator mentioned later is 350-35000 ppm. The measurement of the residual amount of metal ions in the toner is performed using a fluorescent X-ray analyzer “System 3270 type” (manufactured by Rigaku Denki Kogyo Co., Ltd.) and a metal species of a metal salt used as a flocculant (for example, calcium chloride It can be determined by measuring the intensity of the fluorescent X-ray emitted from the calcium. As a specific measurement method, a plurality of toners having a known content ratio of the flocculant metal salt are prepared, each toner 5g is pelletized, the content ratio (mass ppm) of the flocculant metal salt, and the metal species of the metal salt The relationship (calibration curve) with the fluorescent X-ray intensity (peak intensity) is measured. Next, the toner (sample) whose content of the flocculant metal salt is to be measured is similarly pelletized, and the fluorescent X-ray intensity from the metal species of the flocculant metal salt is measured. Amount "can be determined.
[0082]
[Filtering and washing process]
In this filtration / washing step, a filtration treatment for filtering the toner particles from the toner particle dispersion obtained in the above step, and a surfactant or salt from the filtered toner particles (cake-like aggregate). A cleaning process for removing deposits such as a depositing agent is performed. Here, the filtration method is not particularly limited, such as a centrifugal separation method, a vacuum filtration method using Nutsche or the like, a filtration method using a filter press or the like.
[0083]
[Drying process]
This step is a step of drying the washed toner particles.
[0084]
Examples of dryers used in this process include spray dryers, vacuum freeze dryers, vacuum dryers, etc., stationary shelf dryers, mobile shelf dryers, fluidized bed dryers, rotary dryers It is preferable to use a stirring dryer or the like.
[0085]
The water content of the dried toner particles is preferably 5% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.
[0086]
In addition, when the toner particles that have been dried are aggregated due to weak interparticle attraction, the aggregate may be crushed. Here, as the crushing treatment apparatus, a mechanical crushing apparatus such as a jet mill, a Henschel mixer, a coffee mill, or a food processor can be used.
[0087]
The toner of the present invention forms composite resin particles in the absence of a colorant, adds a dispersion of colorant fine particles to the dispersion of the composite resin particles, and saltes out the composite resin particles and the colorant fine particles. It is preferably prepared by fusing.
[0088]
Thus, the polymerization reaction for obtaining the composite resin particles is not inhibited by preparing the composite resin particles in a system in which no colorant is present. For this reason, according to the toner of the present invention, excellent offset resistance is not impaired, and coloring contamination and image staining of the in-machine member due to the toner and the colorant are not caused.
[0089]
Further, as a result of the polymerization reaction for obtaining the composite resin particles being reliably performed, no monomer or oligomer remains in the obtained toner particles, and the heat fixing step of the image forming method using the toner No odor of monomer or oligomer is generated.
[0090]
Furthermore, since the surface characteristics of the obtained toner particles are uniform and the charge amount distribution is sharp, an image with excellent sharpness can be formed over a long period of time. According to such a toner having a uniform composition, molecular weight, and surface characteristics between toner particles, an image forming method including a fixing process using a contact heating method maintains good adhesion (high fixing strength) to an image support. However, it is possible to improve the offset resistance and the anti-winding property, and an image having an appropriate gloss can be obtained.
[0091]
Next, each component used in the toner manufacturing process will be described in detail.
(Polymerizable monomer)
As a polymerizable monomer for producing the resin (binder) used in the present invention, a hydrophobic monomer is an essential constituent, and a crosslinkable monomer is used as necessary. Moreover, it is desirable to contain at least one monomer having an acidic polar group or a monomer having a basic polar group as described below.
[0092]
(1) Hydrophobic monomer
The hydrophobic monomer constituting the monomer component is not particularly limited, and conventionally known monomers can be used. Moreover, it can be used combining 1 type (s) or 2 or more types so that the required characteristic may be satisfy | filled.
[0093]
Specifically, monovinyl aromatic monomers, (meth) acrylic acid ester monomers, vinyl ester monomers, vinyl ether monomers, monoolefin monomers, diolefin monomers , Halogenated olefin monomers and the like can be used.
[0094]
Examples of vinyl aromatic monomers include styrene, o-methyl styrene, m-methyl styrene, p-methyl styrene, p-methoxy styrene, p-phenyl styrene, p-chloro styrene, p-ethyl styrene, p. -N-butyl styrene, p-tert-butyl styrene, pn-hexyl styrene, pn-octyl styrene, pn-nonyl styrene, pn-decyl styrene, pn-dodecyl styrene, 2, Examples thereof include styrene monomers such as 4-dimethylstyrene and 3,4-dichlorostyrene and derivatives thereof.
[0095]
Examples of acrylic monomers include acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, cyclohexyl acrylate, phenyl acrylate, methyl methacrylate, methyl methacrylate, methacrylic acid. Examples include butyl acid, hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, ethyl β-hydroxyacrylate, propyl γ-aminoacrylate, stearyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, and the like.
[0096]
Examples of vinyl ester monomers include vinyl acetate, vinyl propionate, and vinyl benzoate.
[0097]
Examples of the vinyl ether monomer include vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl isobutyl ether, vinyl phenyl ether and the like.
[0098]
Examples of the monoolefin monomer include ethylene, propylene, isobutylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene and the like.
[0099]
Examples of the diolefin monomer include butadiene, isoprene, chloroprene and the like.
[0100]
(2) Crosslinkable monomer
In order to improve the characteristics of the resin particles, a crosslinkable monomer may be added. Examples of the crosslinkable monomer include those having two or more unsaturated bonds such as divinylbenzene, divinylnaphthalene, divinyl ether, diethylene glycol methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, and diallyl phthalate.
[0101]
(3) Monomers having acidic polar groups
Examples of the monomer having an acidic polar group include (a) an α, β-ethylenically unsaturated compound having a carboxyl group (—COOH) and (b) a sulfone group (—SOOH).ThreeMention may be made of α, β-ethylenically unsaturated compounds having H).
[0102]
Examples of the α, β-ethylenically unsaturated compound (a) having a —COO group include acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, cinnamic acid, maleic acid monobutyl ester, maleic acid. Examples thereof include acid monooctyl esters, and metal salts thereof such as Na and Zn.
[0103]
-SO of (b)ThreeExamples of the α, β-ethylenically unsaturated compound having an H group include sulfonated styrene, its Na salt, allylsulfosuccinic acid, octyl allylsulfosuccinate, and its Na salt.
[0104]
(4) Monomers having basic polar groups
As the monomer having a basic polar group, (i) a (meth) acrylic acid ester of an aliphatic alcohol having 1 to 12, preferably 2 to 8, particularly preferably 2, an amine group or a quaternary ammonium group. , (Ii) (meth) acrylic acid amide or (meth) acrylic acid amide mono- or disubstituted optionally with an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms on N, (iii) a heterocyclic group having N as a ring member And (iv) N, N-diallyl-alkylamine or a quaternary ammonium salt thereof. Among them, (i) aliphatic alcohol (meth) acrylic acid ester having an amine group or quaternary ammonium group is preferable as a monomer having a basic polar group.
[0105]
Examples of (meth) acrylic acid esters of aliphatic alcohols having an amine group or quaternary ammonium group (i) include dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl methacrylate, and the above four compounds. A quaternary ammonium salt, 3-dimethylaminophenyl acrylate, 2-hydroxy-3-methacryloxypropyltrimethylammonium salt, etc. can be mentioned.
[0106]
(Ii) (Meth) acrylic acid amide or optionally mono- or dialkyl-substituted (meth) acrylic acid amide on N includes acrylamide, N-butylacrylamide, N, N-dibutylacrylamide, piperidylacrylamide, methacrylamide, N-butylmethacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-octadecylacrylamide and the like can be mentioned.
[0107]
Examples of the vinyl compound substituted with a heterocyclic group having N as a ring member in (iii) include vinylpyridine, vinylpyrrolidone, vinyl-N-methylpyridinium chloride, vinyl-N-ethylpyridinium chloride and the like.
[0108]
Examples of (iv) N, N-diallyl-alkylamine include N, N-diallylmethylammonium chloride and N, N-diallylethylammonium chloride.
[0109]
(Polymerization initiator)
The radical polymerization initiator used in the present invention can be appropriately used as long as it is water-soluble. For example, persulfates (for example, potassium persulfate, ammonium persulfate, etc.), azo compounds (for example, 4,4′-azobis-4-cyanovaleric acid and its salts, 2,2′-azobis (2-amidinopropane) Salt), peroxide compounds and the like. Furthermore, the radical polymerization initiator can be combined with a reducing agent as necessary to form a redox initiator. Use of a redox initiator is preferred because the polymerization activity is increased, the polymerization temperature can be lowered, and the polymerization time can be shortened.
[0110]
The polymerization temperature may be any temperature as long as it is equal to or higher than the lowest radical generation temperature of the polymerization initiator, but for example, a range of 50 ° C. to 90 ° C. is used. However, it is possible to perform polymerization at room temperature or higher by using a polymerization initiator that starts at room temperature, for example, a combination of hydrogen peroxide and a reducing agent (ascorbic acid or the like).
[0111]
(Surfactant)
In particular, in order to perform miniemulsion polymerization using the above-described polymerizable monomer, it is preferable to disperse oil droplets in an aqueous medium using a surfactant. The surfactant that can be used in this case is not particularly limited, and the following ionic surfactants can be given as examples of suitable compounds.
[0112]
Examples of the ionic surfactant include sulfonate (sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium arylalkylpolyethersulfonate, 3,3-disulfonediphenylurea-4,4-diazo-bis-amino-8-naphthol- 6-sulfonate sodium, ortho-carboxybenzene-azo-dimethylaniline, 2,2,5,5-tetramethyl-triphenylmethane-4,4-diazo-bis-β-naphthol-6-sulfonate sodium, etc.) , Sulfate salts (sodium dodecyl sulfate, sodium tetradecyl sulfate, sodium pentadecyl sulfate, sodium octyl sulfate, etc.), fatty acid salts (sodium oleate, sodium laurate, sodium caprate, sodium caprylate, sodium caproate, stearyl Potassium, calcium oleate and the like).
[0113]
Nonionic surfactants can also be used. Specifically, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, a combination of polypropylene oxide and polyethylene oxide, ester of polyethylene glycol and higher fatty acid, alkylphenol polyethylene oxide, ester of higher fatty acid and polyethylene glycol, ester of higher fatty acid and polypropylene oxide, Examples include sorbitan esters.
[0114]
In the present invention, these surfactants are mainly used as an emulsifier during emulsion polymerization, but may be used for other steps or for other purposes.
[0115]
(Molecular weight distribution of resin particles and toner)
The molecular weight of the toner according to the present invention is preferably present at a peak or shoulder of 100,000 to 1,000,000 and 1,000 to 50,000, and further has a peak or shoulder of 100,000 to 1,000. More preferably, it is present at 5,000, 25,000 to 150,000 and 1,000 to 50,000.
[0116]
The molecular weight of the resin particles is both a high molecular weight component having a peak or shoulder in the region of 100,000 to 1,000,000 and a low molecular weight component having a peak or shoulder in the region of 1,000 to less than 50,000. A resin containing at least is preferable. More preferably, an intermediate molecular weight resin having a peak or shoulder at a peak molecular weight of 15,000 to 100,000 is preferably used.
[0117]
The molecular weight measurement method of the toner or resin is preferably measured by GPC (gel permeation chromatography) using THF (tetrahydrofuran) as a solvent. That is, 1.0 ml of THF is added to 0.5 to 5 mg of a measurement sample, more specifically 1 mg, and the mixture is sufficiently dissolved by stirring at room temperature using a magnetic stirrer or the like. Subsequently, after processing with a membrane filter having a pore size of 0.45 to 0.50 μm, the solution is injected into GPC. The measurement conditions of GPC are measured by stabilizing the column at 40 ° C., flowing THF at a flow rate of 1.0 ml / min, and injecting about 100 μl of a sample having a concentration of 1 mg / ml. The column is preferably used in combination with a commercially available polystyrene gel column. For example, Shodex GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 made by Showa Denko KK, TSKgel G1000H, G2000H, G3000H, G4000H, G5000H, G6000H, G7000H, TSK guard The combination of column etc. can be mentioned. As a detector, a refractive index detector (IR detector) or a UV detector may be used. In measuring the molecular weight of a sample, the molecular weight distribution of the sample is calculated using a calibration curve created using monodisperse polystyrene standard particles. About 10 points may be used as polystyrene for preparing a calibration curve.
[0118]
(Flocculant)
The flocculant used in the present invention is preferably selected from metal salts.
[0119]
Examples of the metal salt include monovalent metals such as alkali metal salts such as sodium, potassium and lithium, divalent metals such as alkaline earth metal salts such as calcium and magnesium, and divalent metals such as manganese and copper. Examples thereof include trivalent metal salts such as salts, iron and aluminum.
[0120]
Specific examples of these metal salts are shown below. Specific examples of the monovalent metal salt include sodium chloride, potassium chloride, lithium chloride, and divalent metal salts such as calcium chloride, zinc chloride, copper sulfate, magnesium sulfate, and manganese sulfate. Examples of the trivalent metal salt include aluminum chloride and iron chloride. These are appropriately selected according to the purpose. In general, the divalent metal salt has a smaller critical aggregation concentration (coagulation value or coagulation point) than the monovalent metal salt, and the trivalent metal salt has a smaller critical aggregation concentration.
[0121]
The critical flocculation concentration referred to in the present invention is an index related to the stability of the dispersion in the aqueous dispersion, and indicates the concentration at which flocculation occurs when a flocculant is added. This critical coagulation concentration varies greatly depending on the latex itself and the dispersant. For example, it is described in Seizo Okamura et al., Polymer Chemistry 17,601 (1960), etc., and the value can be known by following these descriptions. As another method, a desired salt is added to the target particle dispersion at a different concentration, the ζ potential of the dispersion is measured, and the salt concentration at the point where the ζ potential begins to change is defined as the critical aggregation concentration. It is also possible to do.
[0122]
In the present invention, the polymer fine particle dispersion is treated with a metal salt so as to have a concentration equal to or higher than the critical aggregation concentration. At this time, as a matter of course, whether the metal salt is added directly or as an aqueous solution is arbitrarily selected according to the purpose. When added as an aqueous solution, the added metal salt must be equal to or higher than the critical aggregation concentration of the polymer particles with respect to the volume of the polymer particle dispersion and the total volume of the metal salt aqueous solution.
[0123]
The concentration of the metal salt as a flocculant in the present invention may be not less than the critical aggregation concentration, but is preferably 1.2 times or more, more preferably 1.5 times or more the critical aggregation concentration.
[0124]
(Coloring agent)
The toner according to the present invention is obtained by salting out / fusion-bonding the composite resin particles and the colorant fine particles.
[0125]
Examples of the colorant constituting the toner according to the present invention (colorant fine particles used for salting out / fusion with the composite resin particles) include the yellow colorants described above.
[0126]
These colorants can be used alone or in combination as required. Moreover, the addition amount of a coloring agent is 2-20 mass% with respect to a polymer, Preferably 3-15 mass% is selected.
[0127]
The colorant (colorant fine particles) constituting the toner according to the present invention may be surface-modified. A conventionally well-known thing can be used as a surface modifier, Specifically, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, an aluminum coupling agent etc. can be used preferably. Examples of the silane coupling agent include alkoxysilanes such as methyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methylphenyldimethoxysilane, and diphenyldimethoxysilane, siloxanes such as hexamethyldisiloxane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, vinyltrimethyl. Chlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-ureido Examples thereof include propyltriethoxysilane. Examples of titanium coupling agents include TTS, 9S, 38S, 41B, 46B, 55, 138S, and 238S that are commercially available under the trade name “Plenact” manufactured by Ajinomoto Co., Inc., and are commercially available from Nippon Soda Co., Ltd. Product A-1, B-1, TOT, TST, TAA, TAT, TLA, TOG, TBSTA, A-10, TBT, B-2, B-4, B-7, B-10, TBSTA-400, TTS , TOA-30, TSDMA, TTAB, TTOP and the like. Examples of the aluminum coupling agent include “Plenact AL-M” manufactured by Ajinomoto Co., Inc.
[0128]
The addition amount of these surface modifiers is preferably 0.01 to 20% by mass, and more preferably 0.1 to 5% by mass with respect to the colorant.
[0129]
Examples of the method for modifying the surface of the colorant fine particles include a method in which a surface modifier is added to a dispersion of the colorant fine particles and this system is heated and reacted.
[0130]
(Release agent)
The toner used in the present invention is preferably a toner obtained by fusing resin particles encapsulating a release agent in an aqueous medium. In this way, the resin particles in which the release agent is encapsulated in the resin particles are salted out / fused in the colorant fine particles and the aqueous medium, whereby a toner in which the release agent is finely dispersed can be obtained.
[0131]
In the toner according to the present invention, as the release agent, low molecular weight polypropylene (number average molecular weight = 1500 to 9000), low molecular weight polyethylene, or the like is preferable, and an ester compound represented by the following formula is particularly preferable.
[0132]
R1-(OCO-R2)n
In the formula, n is an integer of 1 to 4, preferably 2 to 4, more preferably 3 to 4, particularly preferably 4. R1, R2Each represents a hydrocarbon group which may have a substituent. R1Has 1 to 40 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 5 carbon atoms. R2Has 1 to 40 carbon atoms, preferably 16 to 30 carbon atoms, and more preferably 18 to 26 carbon atoms.
[0133]
Next, the example of a typical compound is shown below.
[0134]
[Chemical 1]
Figure 0004161656
[0135]
[Chemical 2]
Figure 0004161656
[0136]
The amount of the compound added is 1 to 30% by mass, preferably 2 to 20% by mass, and more preferably 3 to 15% by mass with respect to the whole toner.
[0137]
The toner according to the present invention is preferably prepared by encapsulating the release agent in resin particles by a mini-emulsion polymerization method, and salting out and fusing together with the toner particles.
[0138]
(Charge control agent)
In addition to the colorant and the release agent, a material that can impart various functions as a toner material can be added to the toner. Specific examples include charge control agents. These components can be added simultaneously with the resin particles and the colorant fine particles in the salting-out / fusion step described above, and can be added by various methods such as a method included in the toner and a method of adding to the resin particles themselves.
[0139]
As the charge control agent, various known ones that can be dispersed in water can be used. Specific examples include nigrosine dyes, naphthenic acid or higher fatty acid metal salts, alkoxylated amines, quaternary ammonium salt compounds, azo metal complexes, salicylic acid metal salts or metal complexes thereof.
[0140]
(External additive)
The toner according to the present invention can be used by adding a so-called external additive for the purpose of improving fluidity and improving cleaning properties. These external additives are not particularly limited, and various inorganic fine particles, organic fine particles and lubricants can be used.
[0141]
Examples of inorganic fine particles that can be used as an external additive include conventionally known fine particles. Specifically, silica fine particles, titanium fine particles, alumina fine particles and the like can be preferably used. These inorganic fine particles are preferably hydrophobic.
[0142]
Specific examples of the silica fine particles include commercially available products R-805, R-976, R-974, R-972, R-812, R-809 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., HVK-2150, H manufactured by Hoechst Co., Ltd. -200, commercially available products manufactured by Cabot Corporation TS-720, TS-530, TS-610, H-5, MS-5, and the like.
[0143]
Specific examples of the titanium fine particles include, for example, commercial products T-805 and T-604 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., and commercial products MT-100S, MT-100B, MT-500BS, MT-600, and MT manufactured by Teika Co., Ltd. -600SS, JA-1, commercial products TA-300SI, TA-500, TAF-130, TAF-510, TAF-510T manufactured by Fuji Titanium Co., Ltd. Commercial products IT-S, IT-OA manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd. , IT-OB, IT-OC and the like.
[0144]
Specific examples of the alumina fine particles include commercial products RFY-C and C-604 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., and commercial products TTO-55 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
[0145]
Examples of the organic fine particles that can be used as the external additive include spherical fine particles having a number average primary particle diameter of about 10 to 2000 nm. Examples of the constituent material of the organic fine particles include polystyrene, polymethyl methacrylate, and styrene-methyl methacrylate copolymer.
[0146]
Examples of the lubricant that can be used as an external additive include metal salts of higher fatty acids. Specific examples of such higher fatty acid metal salts include zinc stearate, aluminum stearate, copper stearate, magnesium stearate, calcium stearate, and other stearic acid metal salts; zinc oleate, manganese oleate, iron oleate, olein Oleic acid metal salts such as acid copper and magnesium oleate; palmitate metal salts such as zinc palmitate, copper palmitate, magnesium palmitate and calcium palmitate; linoleic acid metal salts such as zinc linoleate and calcium linoleate; ricinol Examples include ricinoleic acid metal salts such as zinc acid and calcium ricinoleate.
[0147]
The addition amount of the external additive is preferably about 0.1 to 5% by mass with respect to the toner.
[0148]
<External additive addition process>
This step is a step of adding an external additive to the dried toner particles.
[0149]
Examples of the apparatus used for adding the external additive include various known mixing apparatuses such as a Turbuler mixer, a Henschel mixer, a Nauter mixer, and a V-type mixer.
[0150]
(Toner particles)
The particle size of the toner according to the present invention is preferably 3 to 10 μm, more preferably 3 to 8 μm, in terms of number average particle size. This particle size can be controlled by the concentration of the flocculant (salting-out agent), the amount of organic solvent added, the fusing time, and the polymer composition in the toner production method.
[0151]
When the number average particle diameter is 3 to 10 μm, toner particles having high adhesion force that fly and adhere to the heating member and generate offset in the fixing process are reduced, and transfer efficiency is increased and halftone The image quality is improved, and the image quality of fine lines and dots is improved.
[0152]
The number average particle diameter of the toner is measured using a laser diffraction particle size measuring device “Coulter Counter TA-II”, “Coulter Multisizer, SLAD1100” (Laser diffraction particle size measuring device manufactured by Shimadzu Corporation), or the like. be able to.
[0153]
In the present invention, a “Coulter Multisizer” is used, and an interface for outputting the particle size distribution (manufactured by Nikkaki Co., Ltd.) and a personal computer are used. The aperture in the Coulter Multisizer was 100 μm, and the volume distribution of toner of 2 μm or more (for example, 2 to 40 μm) was measured to calculate the particle size distribution and average particle size.
[0154]
(Developer)
The toner according to the present invention may be used as a one-component developer or a two-component developer.
[0155]
When used as a one-component developer, a non-magnetic one-component developer or a magnetic one-component developer containing about 0.1 to 0.5 μm of magnetic particles in the toner can be used. be able to.
[0156]
Further, it can be mixed with a carrier and used as a two-component developer. In this case, conventionally known materials such as metals such as iron, ferrite and magnetite, and alloys of these metals with metals such as aluminum and lead can be used as the magnetic particles of the carrier. Ferrite particles are particularly preferable. The magnetic particles preferably have a volume average particle size of 15 to 100 μm, more preferably 25 to 80 μm.
[0157]
The volume average particle diameter of the carrier can be typically measured by a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus “HELOS” (manufactured by Sympathic Co., Ltd.) equipped with a wet disperser.
[0158]
The carrier is preferably a carrier in which magnetic particles are further coated with a resin, or a so-called resin dispersion type carrier in which magnetic particles are dispersed in a resin. The resin composition for coating is not particularly limited, and for example, olefin resin, styrene resin, styrene-acrylic resin, silicone resin, ester resin, or fluorine-containing polymer resin is used. In addition, the resin for constituting the resin-dispersed carrier is not particularly limited, and a known resin can be used. For example, a styrene-acrylic resin, a polyester resin, a fluorine resin, a phenol resin, or the like is used. be able to.
[0159]
(Image forming method)
Next, an image forming method and an image forming apparatus using the toner of the present invention will be described.
[0160]
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of an image forming apparatus showing an example of an image forming method using the toner of the present invention.
[0161]
The image forming apparatus shown in FIG. 2 is a digital image forming apparatus, and includes an image reading unit A, an image processing unit B (not shown), an image forming unit C, and a transfer paper transport unit D as a transfer paper transport unit. It is configured.
[0162]
The upper part of the image reading unit A is provided with automatic document feeding means for automatically conveying the document. The document placed on the document placing table 111 is separated and conveyed by the document conveying roller 112 to the reading position 113a. The image is read. The document after the document reading is completed is discharged onto the document discharge tray 114 by the document transport roller 112.
[0163]
On the other hand, the image of the original when placed on the platen glass 113 is read at a speed v of the first mirror unit 115 including the illumination lamp and the first mirror constituting the scanning optical system, and the V-shaped first image is located. Reading is performed by moving the second mirror unit 116 composed of the two mirrors and the third mirror in the same direction at the speed v / 2.
[0164]
The read image is formed on the light receiving surface of the image sensor CCD, which is a line sensor, through the projection lens 117. The line-shaped optical image formed on the image sensor CCD is sequentially photoelectrically converted into an electric signal (luminance signal) and then A / D converted, and the image processing unit B performs processing such as density conversion and filter processing. Then, the image data is temporarily stored in the memory.
[0165]
In the image forming unit C, as an image forming unit, a drum-shaped photosensitive member (hereinafter also referred to as a photosensitive drum) 121 that is an image carrier, a charger 122 that is a charging unit, and a developing unit that is a developing unit are provided on the outer periphery thereof. A device 123, a transfer device 124 as transfer means, a separator 125 as separation means, a cleaning device (blade cleaning) 126, and a PCL (precharge lamp) 127 are arranged in the order of operation. The photoconductor 121 is formed by coating a photoconductive compound on a drum base. For example, an organic photoconductor (OPC) is preferably used, and is driven to rotate in the clockwise direction shown in the drawing.
[0166]
After the rotating photosensitive member 121 is uniformly charged by the charger 122, the exposure optical system 130 performs image exposure based on the image signal called from the memory of the image processing unit B. The exposure optical system 130 as writing means uses a laser diode (not shown) as a light source, passes through a rotating polygon mirror 131, an fθ lens (no symbol), and a cylindrical lens (no symbol), and the optical path is bent by a reflection mirror 132 to perform main scanning. Thus, image exposure is performed on the photoconductor 121 at the position Ao, and a latent image is formed by rotation (sub-scanning) of the photoconductor 121. In one example of the present embodiment, the character portion is exposed to form a latent image.
[0167]
The latent image on the photoconductor 121 is reversely developed by the developing device 123, and a visible toner image is formed on the surface of the photoconductor 121. In the transfer paper transport section D, paper feed units 141 (A), 141 (B), and 141 (C) are provided below the image forming unit as transfer paper storage means for storing transfer paper P of different sizes. Further, a manual paper feeding unit 142 that performs manual paper feeding is provided on the side, and the transfer paper P selected from any of them is fed along the transport path 140 by the guide roller 143 and fed. The transfer paper P is temporarily stopped by a pair of registration rollers 144 that corrects the inclination and bias of the transfer paper to be transferred, and then re-feeded. The toner image on the photoconductor 121 is transferred to the transfer paper P by the transfer device 124 at the transfer position Bo, and then the charge is removed by the separator 125, so that the transfer paper P is transferred from the surface of the photoconductor 121. Separated, it is conveyed to the fixing device 150 by a conveying device 145.
[0168]
The fixing device 150 has a fixing roller 151 and a pressure roller 152. By passing the transfer paper P between the fixing roller 151 and the pressure roller 152, the toner is fused by heating and pressing. . After the toner image has been fixed, the transfer paper P is discharged onto a paper discharge tray 164.
[0169]
【Example】
The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the embodiments of the present invention are not limited to these examples.
[0170]
<< Preparation of pretreatment colorant >>
Three kinds of colorants shown in Table 1 below were heated at 200 ° C. for each treatment time in a nitrogen stream to prepare “pretreatment colorants 2, 3, 5, and 7”. “Pre-treatment colorants 1, 4, 6” were those that were not heat-treated in a nitrogen stream.
[0171]
The amount of aromatic amine in the pretreatment colorant was measured by a headspace gas chromatograph. The aromatic amines were all o-anisidine compounds.
[0172]
Table 1 shows the colorant used, the processing time, and the amount of aromatic amine in the colorant.
[0173]
[Table 1]
Figure 0004161656
[0174]
<< Preparation of wet colorant >>
Ion-exchanged water was added to each of the “pretreatment colorants 1 to 7” so as to have the moisture amount shown in Table 2, and the colorant was dispersed with a biaxial kneader. 7-2 "was prepared.
[0175]
Table 2 shows the water content in the pretreatment colorant and the wet colorant.
[0176]
[Table 2]
Figure 0004161656
[0177]
<< Preparation of Colorant Dispersion >>
[Preparation of Colorant Dispersion 1]
A surfactant aqueous solution (aqueous medium) was prepared by stirring and dissolving 90 g of sodium dodecyl sulfate in 1600 ml of ion-exchanged water. To this aqueous solution, “wet colorant 1” was gradually added with stirring so that the amount of the colorant was 40 g to prepare a colorant-containing solution. Next, the colorant in the solution was dispersed in an aqueous medium using a stirrer “CLEARMIX” (manufactured by M Technique Co., Ltd.) to prepare “Colorant Dispersion Liquid 1”.
[0178]
The mass average particle size (dispersion particle size) and particle size distribution of the colorant in “Colorant Dispersion Liquid 1” were measured using an electrophoretic light scattering photometer “ELS-800” (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). It is the value.
[0179]
[Preparation of Colorant Dispersion 2-1]
“Colorant dispersion 1” under the same conditions as “Colorant dispersion 1” except that “Wet colorant 1” used in “Colorant dispersion 1” was changed to “Wet colorant 2-1.” 2-1 "was prepared.
[0180]
[Preparation of Colorant Dispersion 2-2]
“Colorant dispersion liquid” under the same conditions as “Colorant dispersion liquid 1” except that “Wet colorant 1” used in “Colorant dispersion liquid 1” was changed to “Wet colorant 2-2”. 2-2 "was prepared.
[0181]
[Preparation of Colorant Dispersion 2-3]
“Colorant dispersion liquid” under the same conditions as “Colorant dispersion liquid 1” except that “Wet colorant 1” used in “Colorant dispersion liquid 1” was changed to “Wet colorant 2-3”. 2-3 "was prepared.
[0182]
[Preparation of Colorant Dispersion 2-4]
“Colorant dispersion 1” under the same conditions as “Colorant dispersion 1” except that “Wet colorant 1” used in “Colorant dispersion 1” was changed to “Wet colorant 2-4”. 2-4 "was prepared.
[0183]
[Preparation of Colorant Dispersion 2-5]
“Colorant dispersion 1” under the same conditions as “Colorant dispersion 1” except that “Wet colorant 1” used in “Colorant dispersion 1” was changed to “Wet colorant 2-5”. 2-5 "was prepared.
[0184]
[Preparation of Colorant Dispersion 3]
“Colorant Dispersion 3” under the same conditions as “Colorant Dispersion 1” except that “Wet Colorant 1” used in “Colorant Dispersion 1” was changed to “Wet Colorant 3”. Was prepared.
[0185]
[Preparation of Colorant Dispersion 4]
“Colorant Dispersion 4” under the same conditions as “Colorant Dispersion 1” except that “Wet Colorant 1” used in “Colorant Dispersion 1” was changed to “Wet Colorant 4”. Was prepared.
[0186]
[Preparation of Colorant Dispersion 5]
“Colorant Dispersion 5” under the same conditions as “Colorant Dispersion 1” except that “Wet Colorant 1” used in “Colorant Dispersion 1” was changed to “Wet Colorant 5”. Was prepared.
[0187]
[Preparation of Colorant Dispersion 6-1]
“Colorant dispersion 1” under the same conditions as “Colorant dispersion 1” except that “Wet colorant 1” used in “Colorant dispersion 1” was changed to “Wet colorant 6-1”. 6-1 "was prepared.
[0188]
[Preparation of Colorant Dispersion 6-2]
“Colorant dispersion 1” under the same conditions as “Colorant dispersion 1” except that “wet colorant 1” used in “colorant dispersion 1” was changed to “wet colorant 6-2”. 6-2 "was prepared.
[0189]
[Preparation of Colorant Dispersion 7-1]
“Colorant dispersion liquid” under the same conditions as “Colorant dispersion liquid 1” except that “Wet colorant 1” used in “Colorant dispersion liquid 1” was changed to “Wet colorant 7-1”. 7-1 "was prepared.
[0190]
[Preparation of Colorant Dispersion 7-2]
“Colorant dispersion 1” under the same conditions as “Colorant dispersion 1” except that “Wet colorant 1” used in “Colorant dispersion 1” was changed to “Wet colorant 7-2”. 7-2 "was prepared.
[0191]
<< Preparation of colored particles >>
[Preparation of colored particles 1]
(Preparation of latex (1HML))
<1: Preparation of core particles (first stage polymerization)>
An anionic surfactant A (C) was added to a 5000 ml separable flask equipped with a stirrer, temperature sensor, condenser, and nitrogen inlet.TenHtwenty one(OCH2CH2)2OSOThreeA surfactant solution (aqueous medium) in which 4.0 g of Na) was dissolved in 3040 g of ion-exchanged water was charged, and the internal temperature was raised to 80 ° C. while stirring at a stirring speed of 230 rpm under a nitrogen stream.
[0192]
To this surfactant solution, an initiator solution in which 10.0 g of a polymerization initiator (potassium persulfate: KPS) was dissolved in 400 g of ion-exchanged water was added, the temperature was adjusted to 75 ° C., 528 g of styrene, and n-butyl acrylate. A monomer mixture consisting of 204 g, methacrylic acid 68.0 g and n-octyl-3-mercaptopropionic acid ester 24.4 g was added dropwise over 1 hour, and the system was heated and stirred at 75 ° C. for 2 hours. Thus, polymerization (first stage polymerization) was performed to prepare latex (a dispersion of resin particles made of high molecular weight resin). This is referred to as “latex (1H)”.
[0193]
<2: Formation of intermediate layer (second stage polymerization)>
In a flask equipped with a stirrer, 95.0 g of styrene, 36.0 g of n-butyl acrylate, 9.0 g of methacrylic acid, 0.59 g of n-octyl-3-mercaptopropionic acid ester, 70 g of the exemplified compound 19) was added as a release agent, and heated and dissolved at 90 ° C. to prepare monomer solution 1.
[0194]
Next, a surfactant solution in which 1.0 g of the anionic surfactant A is dissolved in 1560 ml of ion-exchanged water is heated to 98 ° C., and the latex (dispersed core particles) is added to the surfactant solution. 1H) was added in an amount of 28 g in terms of solid content, and then the monomer solution 1 prepared above was mixed and dispersed for 8 hours using a mechanical disperser “CLEARMIX” (manufactured by M Technique Co., Ltd.) having a circulation path. Then, an emulsion containing emulsion particles (oil droplets) having a uniform dispersed particle size (284 nm) was prepared.
[0195]
Next, an initiator solution prepared by dissolving 5.0 g of a polymerization initiator (KPS) in 200 ml of ion-exchanged water and 750 ml of ion-exchanged water are added to this emulsion, and this system is heated and stirred at 98 ° C. for 12 hours. (Second stage polymerization) was performed to obtain latex (a dispersion of composite resin particles having a structure in which the surface of resin particles made of high molecular weight resin was covered with intermediate molecular weight resin). This is referred to as “latex (1HM)”.
[0196]
When the above “latex (1HM)” was dried and observed with a scanning electron microscope, particles (400 to 1000 nm) containing, as a main component, exemplary compound 19) not surrounded by latex were observed.
[0197]
<3: Formation of outer layer (third stage polymerization)>
An initiator solution prepared by dissolving 6.8 g of a polymerization initiator (KPS) in 265 ml of ion-exchanged water is added to the “latex (1HM)” prepared above, and 249 g of styrene and n-butyl acrylate under a temperature condition of 80 ° C. A monomer mixed solution consisting of 88.2 g, methacrylic acid 19.4 g, and n-octyl-3-mercaptopropionic acid ester 7.45 g was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropwise addition, polymerization (third-stage polymerization) was performed by heating and stirring for 2 hours, and then cooled to 28 ° C., and latex (a central portion made of a high molecular weight resin, an intermediate layer made of an intermediate molecular weight resin, A dispersion of composite resin particles) having an outer layer made of a low molecular weight resin and containing the exemplary compound 19) as a release agent in the intermediate layer was obtained. This latex is referred to as “latex (1HML)”.
[0198]
<Preparation of latex (2L)>
An initiator solution prepared by dissolving 14.8 g of a polymerization initiator (KPS) in 400 ml of ion-exchanged water was added to a flask equipped with a stirrer, and under a temperature condition of 80 ° C., 600 g of styrene, 190 g of n-butyl acrylate, A monomer mixed solution consisting of 30.0 g of methacrylic acid and 20.8 g of n-octyl-3-mercaptopropionic acid ester was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropwise addition, polymerization was carried out by heating and stirring for 2 hours, followed by cooling to 28 ° C. to obtain a latex (a dispersion of resin particles made of a low molecular weight resin). This latex is referred to as “latex (2 L)”.
[0199]
The resin particles constituting the latex (2L) had a molecular weight peak at 11,000, and the mass average particle diameter of the resin particles was 128 nm.
[0200]
(Aggregation / fusion process)
420.7 g (solid content conversion) of the prepared “latex (1HML)”, 900 g of ion-exchanged water, and 200 g of the prepared “colorant dispersion 1” were mixed with a temperature sensor, a cooling tube, a nitrogen introducing device, and a stirring device. It stirred in the reaction container (four necked flask) which attached the apparatus. After adjusting the temperature in the container to 30 ° C., a 5 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added to this solution to adjust the pH to 9.0.
[0201]
Next, an aqueous solution in which 12.1 g of magnesium chloride hexahydrate was dissolved in 1000 ml of ion-exchanged water was added at 30 ° C. over 10 minutes with stirring. After standing for 3 minutes, heating was started, and the aqueous solution was heated to 90 ° C. over 60 minutes to start particle growth. In this state, the particle size of the associated particles was measured with “Coulter Counter TA-II”. When the volume average particle size reached 5.0 μm, 40.2 g of sodium chloride as a stopper was added to 1000 ml of ion-exchanged water. The aqueous solution dissolved in was added to stop particle growth. Further, as the aging treatment, the fusion was continued by heating and stirring at a liquid temperature of 98 ° C. for 2 hours. Then, it cooled to 30 degreeC on the conditions of 8 degreeC / min.
[0202]
(Shelling process)
According to the above, 96 g of the prepared “latex (2 L)” is added to the aggregated / fused particles, and heating and stirring are continued for 3 hours. "Latex (2L)" was shelled. Next, 40.2 g of sodium chloride was added and cooled to 30 ° C. under a temperature drop condition of 8 ° C./min. Then, hydrochloric acid was added to adjust the pH to 2.0, and stirring was stopped.
[0203]
The fused particles thus shelled were filtered, repeatedly washed with ion exchange water at 45 ° C., and then dried with hot air at 40 ° C. to prepare “colored particles 1”.
[0204]
[Preparation of colored particles 2 to 13]
In the preparation of the “colored particles 1”, the “colored particles 1” used in the same manner except that the “colorant dispersion 1” used as the colorant dispersion was changed to “colorant dispersions 2-1 to 7-2”. 2-13 "were prepared.
[0205]
<< Preparation of toner and developer >>
To the prepared “colored particles 1 to 13”, 1.0% by mass of hydrophobic silica (number average primary particle size = 12 nm, degree of hydrophobicity = 68) and hydrophobic titanium oxide (number average primary particle size = 20 nm). , Hydrophobicity = 63) was added in an amount of 1.2 mass% and mixed with a Henschel mixer to prepare “Toners 1 to 13”.
[0206]
Next, a ferrite carrier having a volume average particle diameter of 60 μm coated with a silicone resin was mixed with each of the prepared toners to prepare “Developers 1 to 13” having a toner concentration of 6%.
[0207]
The particle diameter of the toner is a value measured using “Coulter Multisizer” (manufactured by Coulter Co., Ltd.).
[0208]
Table 3 shows the pretreatment colorant number, the wet colorant number, the particle size and particle size distribution of the colorant in the colorant dispersion, the toner particle size, and the amount of aromatic amine in the toner.
[0209]
[Table 3]
Figure 0004161656
[0210]
"Evaluation results"
(Odor)
The digital copier “Konica 7065” (manufactured by Konica Corporation) was modified in a sealed room with a floor of 5 m × 5 m and a height of 2 m, and the fixing roll surface temperature of the fixing device was set to 170 ° C. Using an evaluation machine, 1000 sheets of A4 plate images having a pixel rate of 7% were continuously printed with the “toners 1 to 13” and “developers 1 to 13” prepared above.
[0211]
The evaluation of odor was carried out by 20 evaluators at the end of printing 1000 sheets by the number of persons who felt odor.
[0212]
Evaluation criteria
◎: One evaluator did not feel odor
○: 3 or less evaluators felt odor
X: Four or more evaluators felt odor.
[0213]
(Colored contamination of in-flight components)
A digital copier “Konica 7065” (manufactured by Konica Corporation) was remodeled and an evaluation machine in which the fixing roll surface temperature of the fixing device was set to 170 ° C. was used. 50,000 sheets of A4 plate images having a pixel rate of 7% were continuously printed with “Toners 1 to 13” and “Developers 1 to 13” prepared above at 33 ° C. and 80% RH). .
[0214]
After the printing was completed, the inside of the evaluation machine was observed to evaluate how much the contamination of the colored and contaminated member dropped.
[0215]
Evaluation criteria
○: The level of contamination decreases when a colored contaminated member is touched with a finger.
X: Level at which contamination does not fall even if a colored contaminated member is rubbed with a finger
The evaluation results are shown in Table 4.
[0216]
[Table 4]
Figure 0004161656
[0217]
As is apparent from Table 4, when the toner of the present invention (toner numbers 1, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 13) is used, toners of comparative examples (toner numbers 2, 6, 10, 11, 11) are used. Compared to 12), it can be seen that the colored contamination of the in-machine members is easy to remove and the odor generated during heat fixing is small.
[0218]
【The invention's effect】
As demonstrated in the examples, the toner of the present invention, the method for producing the toner, the image forming method using the toner, and the image forming apparatus are excellent in that coloring contamination of in-machine members and generation of odor during heat fixing are reduced. Has an effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a dispersion apparatus for preparing a colorant dispersion.
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of an image forming apparatus showing an example of an image forming method using the toner of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 screen
102 rotor
M stirring chamber
103 Pressurized vacuum attachment
104 Preliminary dispersion inlet
105 Dispersion outlet
107 Cooling jacket
108 Cooling coil
121 photoconductor
122 Charger
123 Developer
124 Transfer device
125 separator
126 Cleaning device
127 PCL (precharge lamp)
130 Exposure optical system
151 Fixing device
P transfer paper

Claims (4)

少なくとも樹脂と着色剤とを含有する静電荷像現像用トナーにおいて、該着色剤がイエロー着色剤であり、該イエロー着色剤としては水分量40〜80質量%のウェット状着色剤を水系に分散して加える重合法に使用し、且つ、o−アニシジン化合物の含有量が0.1〜50ppmであることを特徴とする静電荷像現像用トナー。In the toner for developing an electrostatic charge image containing at least a resin and a colorant, the colorant is a yellow colorant. As the yellow colorant, a wet colorant having a water content of 40 to 80% by mass is dispersed in an aqueous system. A toner for developing an electrostatic image, wherein the toner is used in a polymerization method to be added and the content of an o-anisidine compound is 0.1 to 50 ppm. 少なくとも樹脂と着色剤とを含有する静電荷像現像用トナーにおいて、該着色剤がイエロー着色剤であり、該イエロー着色剤としては水分量40〜80質量%のウェット状着色剤を水系に分散して加える重合法に使用し、且つ、o−アニシジン化合物の含有量が0.1〜20ppmであることを特徴とする静電荷像現像用トナー。In the toner for developing an electrostatic charge image containing at least a resin and a colorant, the colorant is a yellow colorant. As the yellow colorant, a wet colorant having a water content of 40 to 80% by mass is dispersed in an aqueous system. A toner for developing an electrostatic image, wherein the toner is used in a polymerization method to be added and the content of an o-anisidine compound is 0.1 to 20 ppm. 請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法であって、トナー成分を溶媒中に分散した状態の後、乾燥工程を経て製造することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。  3. The method for producing an electrostatic image developing toner according to claim 1 or 2, wherein the toner component is produced through a drying step after the toner component is dispersed in a solvent. Manufacturing method. 請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法であって、ウェット状着色剤を水系に分散する工程を経て製造することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。  The method for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to claim 1, wherein the toner is produced through a step of dispersing a wet colorant in an aqueous system.
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