JP4439005B2 - 電子写真用トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕 結着樹脂及び着色剤を含有してなる電子写真用トナーの製造方法であって、非イオン性界面活性剤の存在下、該非イオン性界面活性剤の曇点から上下にそれぞれ10℃の温度範囲内で、水系媒体中で該結着樹脂を体積中位粒径(D50)0.05〜3μmに微粒化する工程を有する電子写真用トナーの製造方法、並びに
〔2〕 前記〔1〕記載の製造方法により得られる電子写真用トナーであって、結晶性ポリエステルをトナー中60重量%以上含有してなり、体積中位粒径(D50)が1〜7μmである電子写真用トナー
に関する。
Ts−30<Tc<Ts
の関係にあることが好ましく、
Ts−30<Tc<Ts−10
の関係にあることがより好ましい。
(I) Ts−100<T1<Ts−5
(II) T1<T2≦T1+20
(式中、Tsは結着樹脂の軟化点(℃)を示す)
を満足するT1℃及びT2℃で、それぞれ30〜180分間保持することが好ましい。なお、T1℃及びT2℃とはそれぞれ保持時間内の平均温度であり、ともに好ましくは±2℃、より好ましくは±1℃、さらに好ましくは±0.5℃の範囲内に制御されることが望ましい。
Ts−100<T1<Ts−20
であり、より好ましくは
Ts−90<T1<Ts−20
である。
T1<T2≦T1+15
であり、より好ましくは、
T1+2≦T2≦T1+15
である。
JIS K0070に従って測定する。
(1)軟化点
高化式フローテスター(島津製作所、CFT-500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出す。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量(流れ値)をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC210)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した試料を昇温速度10℃/分で測定する。観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を吸熱の最高ピーク温度とする。最高ピーク温度が軟化点と20℃以内の差のときには該ピーク温度を融点とし、軟化点より20℃以上低いときには該ピークはガラス転移に起因するピークとする。
示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC210)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した試料を昇温速度10℃/分で測定する。軟化点より20℃以上低い温度でピークが観測される場合にはそのピークの温度を、また軟化点より20℃以上低い温度でピークが観測されずに段差が観測されるときは該段差部分の曲線の最大傾斜を示す接線と該段差の高温側のベースラインの延長線との交点の温度を、ガラス転移点として読み取る。なお、ガラス転移点は、樹脂の非晶質部分に特有の物性であり、一般には非晶質ポリエステルで観測されるが、結晶性ポリエステルでも非晶質部分が存在する場合には観測されることがある。
上記に従って測定した軟化点及び吸熱の最高ピーク温度を用い、下記式から、結晶性の度合いとして結晶性指数を算出する。
結晶性指数=軟化点/吸熱の最高ピーク温度
以下の方法により、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量分布を測定し、数平均分子量を算出する。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mlになるように、結晶性ポリエステルはクロロホルムに、非晶質ポリエステルはテトラヒドロフランに、溶解させる。次いで、この溶液をポアサイズ2μmのフッ素樹脂フィルター(住友電気工業(株)製、FP−200)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とする。
(2)分子量分布測定
溶解液として、結晶性ポリエステルを測定する場合はクロロホルムを、非晶質ポリエステルを測定する場合はテトラヒドロフランを、毎分1mlの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させる。そこに試料溶液100μlを注入して測定を行う。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出する。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレンを標準試料として作成したものを用いる。
測定装置:CO-8010(東ソー社製)
分析カラム:GMHLX+G3000HXL(東ソー社製)
(1)測定装置:レーザー回折型粒径測定機(堀場製作所製、LA-920)
(2)測定条件:測定用セルに蒸留水を加え、吸光度を適正範囲になる濃度で体積中位粒径(D50)を測定する。
(1)分散液の調製:分散液(エマルゲン 109P(花王製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB:13.6)5重量%水溶液)5mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液(アイソトンII(ベックマンコールター社製))25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させ分散液を得る。
(2)測定装置:コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)
アパチャー径:100μm
測定粒径範囲:2〜60μm
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマンコールター社製)
(3)測定条件:ビーカーに電解液100mlと分散液を加え、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度で、3万個の粒子について、体積中位粒径(D50)を求める。
1,6-ヘキサンジオール1652g、ネオペンチルグリコール364g、テレフタル酸2905g及びジブチル錫オキサイド10gを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、200℃でテレフタル酸の粒が観測されなくなるまで反応させた後、さらに、8.3kPaにて1時間反応させて、樹脂Aを得た。樹脂Aの軟化点は115.6℃、吸熱の最高ピーク温度(融点)は118.6℃、結晶性指数は0.98、酸価は35mgKOH/g、数平均分子量は4450であった。
ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン16800g、フマル酸5800g及びジブチル錫オキサイド15gを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、230℃で攪拌し、ASTM D36-86に準拠して測定した軟化点が100℃に達するまで反応させて、樹脂Bを得た。樹脂Bの軟化点は98℃、吸熱の最高ピーク温度は63℃、結晶性指数は1.6、ガラス転移点は56℃、酸価は22.4mgKOH/g、数平均分子量は2930であった。
ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン33750g、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン325g、フマル酸6960g、テレフタル酸6723g及びジブチル錫オキサイド15gを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した4つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、230℃で攪拌し、ASTM D36-86に準拠して測定した軟化点が110℃に達するまで反応させて、樹脂Cを得た。樹脂Cの軟化点は111℃、吸熱の最高ピーク温度は70℃、結晶性指数は1.59、酸価は24.0mgKOH/g、数平均分子量4090であった。
ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン17500g、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン16250g、テレフタル酸11450g、無水トリメリット酸4800g、無水ドデセニルコハク酸1600g及びジブチル錫オキサイド15gを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した4つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、230℃で攪拌し、ASTM D36-86に準拠して測定した軟化点が125℃に達するまで反応させて、樹脂Dを得た。樹脂Dの軟化点は125℃、吸熱の最高ピーク温度は69℃、結晶性指数は1.81、酸価は21.0mgKOH/g、数平均分子量3390であった。
5リットル容のステンレス釜で樹脂A 200g及び、非イオン性界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルエーテル(EO=9モル付加)、曇点:98℃、HLB:15.3)100gをカイ型の攪拌機で200r/minの攪拌下、170℃で溶融させた。内容物を非イオン性界面活性剤の曇点より3℃低い95℃で安定させ、カイ型の攪拌機で200r/minの攪拌下、中和剤として水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5重量%)を68.5g滴下した。続いて、カイ型の攪拌機で300r/minの攪拌下、脱イオン水を滴下し、計1631.5gを添加した。この間、系の温度は95℃に保持し、200メッシュ(目開き:105μm)の金網を通して、微粒化した樹脂Aを含む樹脂分散液を得た。得られた樹脂分散液中の樹脂粒子の体積中位粒径は0.47μm、固形濃度は12.0重量%、金網上には樹脂成分は何も残らなかった。
10リットル容のステンレス釜で樹脂B 1000g及び非イオン性界面活性剤(ポリオキシエチレンステアリルエーテル(EO=20モル付加)、曇点:74℃、HLB:13.9)200gをカイ型の攪拌機で200r/minの攪拌下170℃で溶融させた。内容物を非イオン性界面活性剤の曇点より4℃高い78℃で安定させ、カイ型の攪拌機で200r/minの攪拌下、水酸化カリウム水溶液(濃度:5重量%)を9ml/分の速度で11分間滴下した。続いて、カイ型の攪拌機で300r/minの攪拌下、脱イオン水を8ml/分の速度で滴下し、計18300gを添加した。この間、系の温度は78℃に保持し、200メッシュ(目開き:105μm)の金網を通して、微粒化した樹脂Cを含む樹脂分散液を得た。得られた樹脂分散液中の樹脂粒子の体積中位粒径は0.13μm、固形濃度は20重量%、金網上には樹脂成分は何も残らなかった。
得られた現像剤を市販の複写機で印字したところ、良好な画像が得られた。
5リットル容のステンレス釜で樹脂C 260g、樹脂D 140g、銅フタロシアニン20g及び、非イオン性界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルエーテル(EO=12モル付加)、曇点:98℃、HLB:14.6)80gをカイ型の攪拌機で200r/minの攪拌下、150℃で溶融させた。内容物を非イオン性界面活性剤の曇点より3℃低い95℃で安定させ、カイ型の攪拌機で200r/minの攪拌下、中和剤として水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5重量%)を64g滴下した。続いて、カイ型の攪拌機で300r/minの攪拌下、脱イオン水を滴下し、計1270gを添加した。この間、系の温度は95℃に保持し、200メッシュ(目開き:105μm)の金網を通して、微粒化した樹脂Aを含む樹脂分散液を得た。得られた樹脂分散液中の樹脂粒子の体積中位粒径は0.15μm、固形濃度は31.0重量%、金網上には樹脂成分は何も残らなかった。
得られた樹脂分散液400gを2L容のガラス製セパラブルフラスコにいれ、次に、この混合物に凝集剤として塩化カルシウム1.5g分の水溶液、花王社製のアニオン性界面活性剤「ポイズ530」を0.5g加え、30℃で10分間攪拌した。その後、脱イオン水を添加し、固形分濃度を20重量%に調整した。また、その時のpHは6.7だった。
その後、1時間かけて80℃(T1)に昇温し、さらに1時間加熱攪拌して、顔料含有樹脂粒子を凝集させた。生成した凝集粒子の体積中位粒径(D50)は4.8μmであった。その後、15分かけて82℃(T2)に昇温し、さらに1時間加熱攪拌した。その後、室温まで徐々に冷却させ、吸引ろ過工程、洗浄工程及び乾燥工程を経て着色樹脂微粒子粉末を得た。着色樹脂微粒子粉末の体積中位粒径は5.0μm、水分含量は0.3重量%であった。30℃からT2℃の時間は、3時間30分であった。
非イオン性界面活性剤の代わりに水100gを使用した以外は、実施例1と同様にして樹脂分散液の調製を試みた。
しかしながら、非イオン性界面活性剤の代わりに使用した水の添加及び水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5重量%)の添加により、系の温度が110℃付近まで下がったところで、攪拌が困難となり、樹脂分散液の調製ができなくなった。
樹脂A及びメチルエチルケトンをデスパーで混合し、固形分含有量を55重量%に調整して樹脂溶解液の調製を試みたが、樹脂Aが不溶物として残り、有機溶剤を用いた樹脂分散液の調製はできなかった。
Claims (9)
- 結着樹脂及び着色剤を含有してなる電子写真用トナーの製造方法であって、非イオン性界面活性剤の存在下、該非イオン性界面活性剤の曇点から上下にそれぞれ10℃の温度範囲内で、水を95重量%以上含有する水系媒体中で該結着樹脂を体積中位粒径(D50)0.05〜3μmに微粒化する工程、及び微粒化された結着樹脂を該水系媒体中で、少なくとも、式(I)及び(II):
(I) Ts−100<T 1 <Ts−5
(II) T 1 <T 2 ≦T 1 +20
(式中、Tsは結着樹脂の軟化点(℃)を示す)
を満足するT 1 ℃及びT 2 ℃で、それぞれ30〜180分間保持することにより、微粒化された結着樹脂を凝集させ、得られた凝集粒子を合一する工程を有する電子写真用トナーの製造方法。 - 非イオン性界面活性剤のHLBが、12〜18である請求項1記載の電子写真用トナーの製造方法。
- 非イオン性界面活性剤の使用量が、結着樹脂100重量部に対して5重量部以上である請求項1又は2記載の電子写真用トナーの製造方法。
- T1℃での保持終了時に生成する凝集粒子の体積中位粒径(D50)が1〜6μmである請求項1〜3いずれか記載の電子写真用トナーの製造方法。
- 微粒化された結着樹脂を水系媒体中で昇温する際、該結着樹脂が30℃〜T2℃の温度範囲にある時間が1〜8時間である、請求項1〜4いずれか記載の電子写真用トナーの製造方法。
- 結着樹脂が、融点が60〜150℃で、結晶性指数が0.6〜1.5である結晶性ポリエステルを含有してなる請求項1〜5いずれか記載の電子写真用トナーの製造方法。
- 非イオン性界面活性剤の曇点が70〜105℃である、請求項1〜6いずれか記載の電子写真用トナーの製造方法。
- 結着樹脂の軟化点(Ts)と非イオン性界面活性剤の曇点(Tc)とが、Ts−30<Tc<Tsの関係にある請求項1〜7いずれか記載の電子写真用トナーの製造方法。
- 請求項1〜8いずれか記載の製造方法により得られる電子写真用トナーであって、結晶性ポリエステルをトナー中60重量%以上含有してなり、体積中位粒径(D50)が1〜7μmである電子写真用トナー。
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