JP4525549B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
現像剤としては、鉄粉、フェライト粉等のキャリアとトナーとからなる二成分系現像剤やキャリアを必要としない一成分系現像剤(非磁性または磁性トナー)が知られている。その際のトナーとしては、通常、バインダー樹脂及び着色剤に、必要に応じて帯電制御剤、離型剤、磁性体等を含有するトナー母粒子に、流動性や帯電性等の各種性能を付与することを目的として、例えばシリカ等の固体微粒子の外添剤や金属錯体や染料等の帯電制御剤を表面に付着させた形態のものが用いられている。
即ち、従来は、どのようにすれば多量の外添剤を凝集することなく効率的にトナー母粒子表面に均一に外添することができるのかは明らかでなかったのである。
即ち、本発明の要旨は、バインダー樹脂および着色剤を含有するトナー母粒子に外添剤及び/又は帯電制御剤を混合する静電荷像現像用トナーの製造方法において、該混合が攪拌羽根を有する混合装置によりなされ、かつ、該混合装置内温の最大上昇速度をA(℃/分)、連続混合時間をB(分)としたときに、(1)30≦A×B及び(2)8≦A≦50を満たし、且つ、混合装置の内温が、トナー母粒子のDSCによる吸熱最大点温度より上昇しない条件で混合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に存する。
本発明の製造方法における静電荷像現像用トナーは、バインダー樹脂および着色剤を含有し、必要に応じて、ワックス、帯電制御剤及びその他の添加剤等を含むトナー母粒子に外添剤及び/又は帯電制御剤が付着してなるものである。
本発明に用いられるバインダー樹脂としては、トナーに適した公知の種々のものが使用でき、例えば、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリビニルブチラール樹脂等が挙げられ、これらの混合物であってもよい。本発明に用いるのに特に好ましい樹脂としては、スチレン系樹脂およびポリエステル系樹脂が挙げられ、特にスチレン系樹脂が好ましい。
多価アルコール成分のうち2価アルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール類、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノール類、その他アルコール単量体が挙げられ、中でも、ビスフェノールAを含むものが好適に使用される。
ルボン酸成分としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、ナフタレントリカルボン酸、ブタントリカルボン酸、ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンボール二量体酸、およびこれらの酸の無水物、低級アルキルエステル等が挙げられる。これら3価以上のアルコール成分および/または3価以上のカルボン酸成分は、ポリエステル樹脂を構成する全モノマー中の0.01〜30モル%、好ましくは0.1〜5モル%含んでいることが好ましい。3価以上のアルコール成分および/または3価以上のカルボン酸成分を含むことにより、低エネルギー定着に必要な低温定着性と連続実写時の画像安定性に必要な耐久性が両立されるため好ましい。
バインダー樹脂の軟化点(以下Spと記載)は、低エネルギー定着のために150℃以下が好ましく、140℃以下がより好ましい。また、耐高温オフセット性、耐久性の点で該Spは80℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましい。ここで該Spは、フローテスター(島津製作所社製CFT−500)において、試料1.0gをノズル1mm×10mm、荷重30kg、予熱時間50℃で5分、昇温速度3℃/分の条件下で測定を行ったときの、フロー開始から終了までのストランドの中間点での温度として求めることができる。
プルを一旦、30℃から昇温速度10℃/分の速度で210℃まで加温した後、降温速度20℃/分の速度で30℃まで冷却し、再度、昇温速度10℃/分で加温した際、測定した曲線の転移(変曲)開始部に接線を引き、2つの接線の交点の温度として求めることができる。
バインダー樹脂として前記のスチレン系樹脂を用いる場合、該バインダー樹脂は、THF可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPC)におけるピーク分子量(Mp)のうち少なくとも1つが、好ましくは3000以上、より好ましくは1万以上、さらに好ましくは3万以上であり、好ましくは10万以下、より好ましくは8万以下、さらに好ましくは7万以下に存在することが望ましい。ピーク分子量が3000未満の場合、高温側のオフセット性が悪くなり、10万を超える場合には低温側のオフセット性が悪くなる。スチレン系樹脂の数平均分子量、重量平均分子量およびピーク分子量が前記範囲にある場合、トナーの耐久性、保存性、定着性が良好となるため望ましい。ここで、GPCにおける前記の値は、ポリスチレン換算した値を用いるものとし、測定に際しては溶媒に不溶の成分を除くものとする。
えば、鉄粉、銅粉等の金属粉、ベンガラ等の金属酸化物、ファーネスブラック、ランプブラック等のカーボンブラックに代表されるカーボン類等の無機系顔料、ベンジジンイエロー、ベンジジンオレンジ等のアゾ系、キノリンイエロー、アシッドグリーン、アルカリブルー等の染料の沈殿剤による沈殿物やローダミン、マゼンタ、マカライトグリーン等の染料のタンニン酸、リンモリブデン酸等による沈殿物等の酸性染料や塩基性染料、ヒドロキシアントラキノン類の金属塩等の媒染染料、フタロシアニンブルー、スルホン酸銅フタロシアニン等のフタロシアニン系、キナクリドンレッド、キナクリドンバイオレット等のキナクリドン系やジオキサン系等の有機系顔料、アニリン黒、アゾ染料、ナフトキノン染料、インジゴ染料、ニグロシン染料、フタロシアニン染料、ポリメチン染料、ジ及びトリアリルメタン染料等の合成染料などが挙げられ、これらの2種以上を併用することもできる。フルカラートナーに用いる着色剤としては、イエロー用としてアゾ系顔料(不溶性モノアゾ系、不溶性ジスアゾ系、縮合アゾ系など)、多環式顔料(イソインドリン系、イソインドリノン系、スレン系、キノフタロン系など)等が挙げられ、マゼンタ用としてアゾ系顔料(アゾレーキ系、不溶性モノアゾ系、不溶性ジスアゾ系、縮合アゾ系など)、多環式顔料(キナクリドン顔料、ペリレン顔料など)等が挙げられ、シアン用としてフタロシアニン顔料、スレン系顔料等が挙げられる。着色剤の組合せは色相等を勘案して適宜選べばよいが、中でも、イエロー着色剤としては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155から選ばれる少なくとも1種が、マゼンタ着色剤としてはC.I.ピグメントレッド238、C.I.ピグメントレッド269、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド122から選ばれる少なくとも1種が、シアン着色剤としてはC.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:3から選ばれる少なくとも1種が、ブラック着色剤としてはファーネス法カーボンブラックが、それぞれ好適である。前記着色剤の含有割合は、前記バインダー樹脂100重量部に対して1〜20重量部であるのが好ましく、2〜15重量部であるのがより好ましく、特には3〜10重量部であるのがよい。2種以上の着色剤を併用する場合は、合計量として1〜20重量部であるのが好ましい。
Co、Ni等の金属或いはそれらの強磁性合金等のうち0〜60℃付近においてフェロ磁性、フェリ磁性を示すものが挙げられ、単独で使用するに限らず、2種以上併用することもできる。中でも、マグネタイト、マグヘマタイト、またはマグネタイトとマグヘマタイトの中間体が好ましい。非磁性トナーとしての特性を持たせつつ、飛散防止や帯電制御等の観点で添加する場合は、その添加量は前記バインダー樹脂100重量部に対して0.5〜10重量部、好ましくは0.5〜8重量部、より好ましくは1〜5重量部である。また、磁性トナーとして使用する場合の添加量は、前記バインダー樹脂100重量部に対して20重量部以上、150重量部以下が好ましい。
;ベヘン酸ベヘニル、モンタン酸エステル、ステアリン酸ステアリル等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックス;ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン類;水添ひまし油カルナバワックス等の植物系ワックス;グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと長鎖脂肪酸より得られるエステル類または部分エステル類;オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等の高級脂肪酸アミド;低分子量ポリエステル等が例示される。本発明に好適なワックスとしては、エステル系ワックス、パラフィンワックス、低分子量ポリプロピレン、共重合ポリエチレン等のオレフィン系ワックスや、アルキル基を有するシリコーンワックスから選択することにより好適に使用できる。また、ワックスは、DSCによる吸熱ピークを50〜100℃に少なくとも1つ有するのがよい。ワックスを含有する場合のその含有量は、トナー100重量部に対し0.05重量部以上が好ましく、より好ましくは0.1重量部以上、更に好ましくは1重量部以上であり、20重量部以下であるのが好ましく、より好ましくは15重量部以下であるのがよい。本発明における静電荷像現像用トナー中のワックスの分散粒径は、平均粒径として好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.3μm以上であり、好ましくは3μm以下、より好ましくは1μm以下である。平均粒径が0.1μm未満では、トナーの離型性改良の効果が充分でない場合があり、また3μmを超えると、トナーの表面に露出しやすくなり帯電性や耐熱性が低下する場合がある。なお、ワックスの分散粒径は、トナーを薄片化して電子顕微鏡観察する方法の他、ワックスが溶解しない有機溶剤等でトナーのバインダー樹脂を溶解し、溶液中のワックスの粒径を計測する方法などにより確認することができる。
以下に、本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法について、詳細に説明する。
本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法において、トナー母粒子を製造する方法は限定されず、粉砕法などの乾式法、重合法(懸濁重合法や乳化重合凝集法)や溶媒析出法などの湿式法の何れの製造方法をも用いることができる。中でも、得られるトナーの粒径分布、円形度の制御性の観点から湿式法により製造することが好ましく、重合法により製造することがより好ましく、乳化重合凝集法により製造することが特に好ましい。
式のミクロプレックス、DSセパレーターなど)等で分級する方法により得ることができる。
乳化重合凝集法によりトナー母粒子を製造する場合、通常、乳化重合工程、混合工程、凝集工程、熟成工程を有する。すなわち、一般的には、乳化重合により得られたバインダー樹脂としての重合体一次粒子を含む乳化液に、着色剤、必要に応じて帯電制御剤、ワックス等を混合し、この乳化中の一次粒子を凝集、熟成させて粒子凝集体とし、得られたトナー母粒子を洗浄、乾燥することにより得られる。
ジエチルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。これら酸性モノマー及び塩基性モノマーは、単独で用いても複数を混合して用いてもよく、また、対イオンを伴って塩として存在していてもよい。重合体一次粒子を構成するモノマーとして酸性モノマーまたは塩基性モノマーを使用する場合、酸性モノマーまたは塩基性モノマーの合計量は、重合体一次粒子を構成する全モノマー100重量部に対して好ましくは0.05重量部以上、より好ましくは0.5重量部以上、更に好ましくは1重量部以上であり、好ましくは10重量部以下、より好ましくは5重量部以下であることが望ましい。このように酸性モノマーまたは塩基性モノマーを使用することにより、重合体一次粒子の分散安定性が向上する場合がある。
乳化剤としては、通常、非イオン性、アニオン性、カチオン性、及び両性の界面活性剤等が用いられる。非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル類、ソルビタンモノラウレート等のソルビタン脂肪酸エステル類等が、アニオン性界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム等の脂肪酸塩類、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルアリールスルホン酸塩類、ラウリル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸エステル塩類等が、カチオン系界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミンアセテート等のアルキルアミン類、ラウリルトリメチルアンモニウムクロリド等の4
級アンモニウム塩類等が、両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルベタイン等のアルキルベタイン類等が挙げられ、これらの一種或いは二種以上が用いられる。これらの中で、非イオン性界面活性剤、アニオン系界面活性剤が好ましい。乳化剤としての使用量は、通常、重合性モノマー100重量部に対して1〜10重量部とされ、また、これらの乳化剤に、例えば、部分或いは完全ケン化ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコール類、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体類等の一種或いは二種以上を保護コロイドとして併用することができる。
本発明における重合体一次粒子は、前記の乳化重合によって得られたものとともに、その他の重合方法で得られた粒子を併用することもでき、2種以上を併用することもできる。
乳化重合凝集法によるトナー粒子の製造は、前記乳化重合で得られた重合体一次粒子のエマルジョンに、着色剤、必要に応じて更に、帯電制御剤、ワックス、その他成分等の添加剤を添加し、次いで、ディスパーザー、ミキサー等で攪拌、混合しつつ、例えば、加熱、電解質添加、pH調整、或いは硬化剤添加等、エマルジョンとしての重合体一次粒子の分散安定性を低下させ、一次粒子同士を凝集させる処理を施して凝集体となし、引き続いて、加熱処理によって凝集体における一次粒子同士を熟成(融着)させて安定化する。
遅くなり凝集反応後も1μm以下の微粉が残ったり、得られた粒子凝集体の平均粒径が目的の粒径に達しないなどの問題を生じる場合があり、25重量部を超えると、急速な凝集となりやすく粒径の制御が困難となり、得られた凝集粒子中に粗粉や不定形のものが含まれるなどの問題を生じる場合がある。尚、電解質を加えて凝集を行う場合の凝集温度は、20〜40℃が好ましく、25〜35℃が更に好ましい。
トナー母粒子の形状は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000を用いて測定した50%円形度が、好ましくは0.90以上、より好ましくは0.92以上、更に好ましくは0.94以上である。50%円形度が0.90未満の場合は、後述する外添剤の付着不良による帯電悪化から画像濃度の低下を引き起こす場合がある。また、該50%円形度は、0.98以下であることが望ましい。50%円形度が0.98を超えるとクリーニング不良となる場合がある。50%円形度が前記範囲のトナー母粒子を得る方法としては、乳化重合凝集法によると好適に得ることができる。
また、トナー母粒子のDSC法による吸熱最大点温度は、好ましくは55℃以上、より好ましくは60℃以上であり、好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下であることが望ましい。吸熱最大点温度が上記範囲未満であるとトナーの保存安定性が悪くなり、又、上記範囲を超えると、定着温度が高くなりすぎたり、OHP透明性の悪化が問題
となる。尚、トナー母粒子のDSC法による吸熱最大点温度は示差走査熱量計(セイコー電子社製DSC−2200)において、トナー母粒子サンプルを一旦、30℃から昇温速度10
℃/分の速度で210℃まで加温した後、降温速度20℃/分の速度で30℃まで冷却し、再度、昇温速度10℃/分で加温した際、最大吸収ピークより求めることが出来る。
すなわち、本発明は、少なくともトナー母粒子および外添剤および/又は帯電制御剤を、攪拌羽根を有する混合装置により混合し、かつ、該混合装置内温の最大上昇速度をA(℃/分)、連続混合時間をB(分)としたときに、A×Bの値が30以上、好ましくは50以上、より好ましくは80以上の条件で混合する。A×Bの値が30以上の条件で混合することにより、得られる静電荷像現像用トナーの流動性および帯電安定性が向上するため、画像特性が良好となるとともに、トナー消費量が抑制される。A×Bの値が前記範囲となるように混合を行えば、強力かつ効率よく混合することができるので、凝集した外添剤を解砕する効果が増すとともに、混合機内部においてトナー母粒子と外添剤とが均一に分散される。このため、解砕された外添剤および/又は帯電制御剤をトナー母粒子表面に均一に付着させることが出来るものと考えられる。A×Bの値の上限は限定されないが、通常200以下、好ましくは160以下、より好ましくは130以下の条件で混合することが望ましい。A×Bの値が上記範囲を超える場合は、トナー母粒子が軟化して変形する場合や、トナー母粒子表面に付着した外添剤及び/又は帯電制御剤が母粒子中に埋まり込む場合があり、さらにトナーが混合装置の内壁に融着する場合がある。
本発明の製造方法において、混合装置内温の最大上昇速度Aの下限は、9℃/分以上、好ましくは10℃/分以上、より好ましくは15℃/分以上、更に好ましくは18℃/分以上であることが望ましい。混合装置内温の最大上昇速度Aが上記範囲未満となる場合、得られる静電荷像現像用トナーの帯電性は不安定であり、混合処理に長時間を要し、エネルギー効率は悪い。一方、混合装置内温の最大上昇速度Aの上限は、60℃/分以下、好ましくは50℃/分以下、より好ましくは40℃以下、更に好ましくは35以下が望ましい。混合装置内温の最大上昇速度Aが上記範囲を超える場合は、急激な温度上昇によって製造条件の制御が困難な傾向にある上、トナー母粒子への外添剤の付着が不均一となり、トナーの帯電性が悪化する場合がある。
連続混合時間(B)の上限は限定されないが、通常40分以下、より好ましくは30分以下、更に好ましくは20分以下であることが望ましい。連続混合時間(B)が上記範囲を超えると、トナー母粒子が軟化して変形する場合や、トナー母粒子表面に付着した外添剤及び/又は帯電制御剤が母粒子中に埋まり込む場合があり、さらにトナーが混合装置の内壁に融着する場合がある。連続混合時間を上記範囲にすることにより総外添時間が短縮できる上、適度な外添状態を形成することが出来る。
を休止する工程を挿んで混合機内温度を下げてコントロールする場合、外添工程に時間を長く必要とする、冷却・加温繰り返しによりトナー母粒子の劣化を促進させる、連続攪拌時間が短いため外添剤及び/又は帯電制御剤の固着強度が弱い、等の理由により好ましくない。
一方、熱放出(冷却)については、混合中に混合装置の内温が上昇し過ぎた場合等に、必要に応じて用いることが望ましい。例えば、混合装置内部あるいは外部から冷却する方法が挙げられる。具体的には、設置したジャケット内に通水して温度を制御する方法、冷風を当てる方法、ペルチェ素子を用いた冷却方法、ボルテックスチューブを用いた冷却方法等がある。
限定されないが、混合装置の形状、攪拌羽根の形状、攪拌羽根の回転数や攪拌時間などの混合条件、投入する粒子の量、等を最適化することによって達成することができる。中でも、混合装置の形状を最適化することが、前記の通りに混合装置の内温を上昇させるために最も有効である。
該混合装置には、装置内壁に突出した固定部材が設けられていることが望ましい。装置内壁に突出した固定部材を設けることにより、攪拌羽根の回転によって高速攪拌された粒子同士或いは粒子と混合装置部材間での衝突機会が増えるため、混合装置の内温が前記の通りに上昇することが容易になるため望ましい。
以下に、本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法において好ましく用いられる、略球形の混合装置について、図1を例に説明するが、本発明の実施の形態は図1のものに限定されるものではない。
混合室1には、通常、トナー母粒子、外添剤および必要に応じて添加されるその他の原料を投入するための投入口4が設けられる。投入口4を設ける位置は、混合に供する各原料を混合室1に供給することが可能であれば限定されないが、通常、混合室1の上部に設けられる。また、投入口4は、混合時に混合室1の内壁が連続した曲面になるよう、開閉可能な遮蔽板が設けられていることが好ましく、該遮蔽板は混合室1の内壁との間に大きな段差が生じないように設けられることが望ましい。
混合室1は、内部を減圧または加圧可能なように圧力シールされているものであってもよい。混合室1の内部を減圧または加圧して用いる場合には、混合室1が減圧装置または加圧装置と接続可能なように設計され、その途中には必要に応じ、圧力遮蔽弁、圧力計等が設けられる。
さらに、混合室1の内壁には、該内壁から突出した固定部材11が設けられていることが好ましい。固定部材11が設けられていない場合には、攪拌羽根6の回転によって混合室1の上部に放出された粒子は、その移動速度を減速しつつ粒子同士が互いに衝突した後、混合室1の下部に落下することを繰り返すことになる。これに対し、固定部材11が設けられている場合には、粒子が高速度で固定部材11に衝突することとなる。この結果、トナー母粒子と外添剤との衝突機会が増すとともに、外添剤同士の凝集を解砕することができる。
更に滞留部分が生じにくい形状が望ましい。
加えて、固定部材の大きさは、混合室内に入る大きさであれば良いが、大きすぎると滞留部分が生じるため、混合装置内壁の表面積100%に対して、20%以下であることが望ましい。
本発明において、混合装置に投入する粒子の量は限定されないが、混合装置の内容積に対する投入する粒子の総かさ体積が、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、更に好ましくは15体積%以上であり、好ましくは60体積%以下、より好ましくは50体積%以下、更に好ましくは40体積%以下である。混合装置の内容積に対する粒子のかさ体積が5体積%未満の場合は、撹拌効率が悪く、粒子間の衝突が起きにくいため混合装置の内温上昇が不十分となる傾向にあり、60体積%を超える場合は、粒子が多過ぎるために分散不良を生じる傾向にある。
本発明で使用する外添剤としての固体微粒子は、各種無機または有機微粒子の中から適宜選択して使用することができる。
mであり、異なる粒径のものを複数配合することもできる。固体微粒子の平均粒径は電子顕微鏡観察やBET比表面積の値からの換算等により求めることができる。
また、前記の固体微粒子は、異なる2種以上を併用することもでき、表面処理されたものと表面処理されていないものを併用することや、異なる表面処理がされたものを併用することもでき、正帯電性のものと負帯電性のものを適宜組み合わせて使用することもできる。
であり、好ましくは12μm以下、より好ましくは11μm以下、更に好ましくは10μm以下であるのが望ましい。体積平均粒径が3μm未満では粉体としての取り扱いが困難な傾向にあり、体積平均粒径が10μmを超えると高解像度の画像形成に適さない場合がある。
の点で該Spは80℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましい。ここで該Spは、フローテスター(島津製作所社製CFT−500)において、試料1.0gをノズル1mm×10mm、荷重30kg、予熱時間50℃で5分、昇温速度3℃/分の条件下で測定を行ったときの、フロー開始から終了までのストランドの中間点での温度として求めることができる。また、本発明における静電荷像現像用トナーのTgは、低エネルギー定着のため80℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましい。又耐ブロッキングのため40℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましい。
本発明の製造方法で得られる静電荷像現像用トナーは、トナーを磁力により静電潜像部に搬送するためのキャリアとしてのフェライト、マグネタイト等の磁性粉を共存させた磁性二成分現像剤用、または、それらの磁性粉をトナー中に含有させた磁性一成分現像剤用、或いは、現像剤に磁性粉を用いない非磁性一成分現像剤用の何れに用いてもよいが、本発明の効果を顕著に発現するためには、特に非磁性の現像剤として用いるのが好ましい。本発明で得られるトナーは、外添剤がトナー母粒子に均一かつ強固に付着しているため、帯電時にブレード等との接触による負荷がかかる非磁性一成分現像剤用のトナーとして好適に用いることができる。
なお、前記磁性二成分現像剤として用いる場合には、トナーと混合して現像剤を形成するキャリアとしては、公知の鉄粉系、フェライト系、マグネタイト系キャリア等の磁性物質または、それらの表面に樹脂コーティングを施したものや磁性樹脂キャリアを用いることができる。キャリアの被覆樹脂としては、一般的に知られているスチレン系樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリル共重合樹脂、シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等が利用できるが、これらに限定されるものではない。キャリアの平均粒径は、特に制限はないが10〜200μmの平均粒径を有するものが好ましい。これらのキャリアは、トナー1重量部に対して5〜100重量部使用する事が好ましい。
び本発明のトナー等から構成され、カートリッジ式であるものが好適に使用できる。
以上の通り、本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法によれば、トナー母粒子に対して外添剤及び又は帯電制御剤を効率よく被覆することができ、また、得られた静電荷像現像用トナーは、トナー粒子表面での外添剤及び又は帯電制御剤の付着が安定しており、トナーの流動性、帯電安定性が良好なため、連続印刷した場合においても現像性能、定着性能の低下が少ないとともに、耐ブロッキング性も良好であるという、優れた品質を有するものである。
以下の例で「部」とあるのは「重量部」を意味する。また、実写試験は以下の方法により行った。
<重合体一次粒子分散液Aの製造>
攪拌装置、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・添加剤仕込み装置を備えた反応器に、以下のポリラクトン分散液A、ワックス分散液A、及び脱塩水を仕込み、窒素気流下で90℃に昇温した。
ワックス分散液A 1部
脱塩水 365部
次いで、反応器の温度を90℃に保持したまま、以下のモノマー類、乳化剤水溶液、及び重合開始剤等からなる混合物を5時間かけて加え、前記ポリラクトン粒子及びワックス粒子をシードとして乳化共重合させた。
[モノマー類]
スチレン 79部
アクリル酸ブチル 21部
アクリル酸 3部
1,6−ヘキサンジオールジアクリレート 1部
トリクロロブロモメタン(連鎖移動剤) 1.3部
[乳化剤水溶液]
10%乳化剤(ネオゲンSC)水溶液 12部
[開始剤水溶液]
8%過酸化水素水溶液 43部
8%アスコルビン酸水溶液 43部
その後、冷却することにより、スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸系共重合体の一次粒子分散液Aを得た。日機装社製マイクロトラックUPAにて計測した粒子の体積平均粒径は、0.26μmであった。
ピグメントブルー15:3(クラリアントジャパン社製、Hostaperm Blue B2G)20部、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンSC)1部、非イオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ノイゲンEA80)5部、水80部をサンドグラインダーミルで分散して黒色の着色剤分散液Aを得た。マイクロトラックUPAにて計測した粒子の体積平均径は0.15μmであった。
上記で得られた重合体一次粒子分散液Aの100部に着色剤分散液Aの6部を加え、ディスパーザーで分散攪拌しながら、硫酸アルミニウム水溶液(一次粒子分散液A100部に対して固形分として0.5部)を滴下し、攪拌下に30分かけて50℃に昇温して1時間保持し、更に、攪拌下に52℃に昇温することにより凝集工程を行った。一次粒子凝集体としての体積平均粒径が約7μmとなった時点で、ネオゲンSC水溶液(一次粒子分散液A100部に対して固形分として3部)を添加して凝集工程を終了し、引き続き攪拌下に50分かけて97℃に昇温して1.5時間保持して熟成工程を行った。その後、冷却、濾過、水洗、乾燥することにより、一次粒子凝集・熟成体としてシアントナー母粒子Aを得た。
った。ま
た、形状はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000で測定すると50%円形度が0.96であった。更に、DSC法による吸熱最大点温度は65℃であった。
<トナー母粒子B>
ポリエステル樹脂 FC1198(三菱レイヨン(株)製) 100重量部
着色剤 Pigment Blue 15:3 8重量部
帯電制御剤 E84(オリエント化学(株)製) 2重量部
ワックス ユーメックス100TS(三洋化成(株)製) 3重量部
以上の材料を混合機で混合した後、二軸混練機(池貝鉄工製PCM−30)で混練し、ジェットミルで粉砕、分級を経てシアントナー母粒子Bを得た。
シアントナー母粒子Bの軟化点は139℃、ガラス転移点は65.7℃、コールターカウンターで測定したトナーの体積平均粒径は8.0μm、25μm以上の体積分率は0.00
%であった
。また、形状はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000で測定すると50%円形度が0.92であった。更にDSC法による吸熱最大点温度は63℃であった。
Qミキサー(三井鉱山社製)の内壁に、固定部材A(固定部材の表面積の割合1.6%、壁面に対して鉛直方向取付)を設けた混合装置(図1に概略図を示す)に、シアントナー母粒子A100部、シリコーンオイルで疎水化処理された平均一次粒径0.04μmのシリカ微粒子2.0部と、シリコーンオイルで疎水化処理された平均一次粒径0.012μmのシリカ微粒子1.5部を添加後攪拌した。混合装置の内容積に対する粒子のかさ体積の合計は、25体積%とした。この時点でトナー母粒子Aおよびシリカの温度は23℃であった。攪拌羽根の回転周速100m/sで混合を開始した。混合時間4分以降は回転数を87m/sに下げ、内温が50℃以上にならないように混合した。混合室の内温は図3の通りに推移し、6分間の運転の後、静電荷像現像用トナーを得た。なお、混合に際しては、混合装置のジャケットは18℃の水を通水した。装置内温の最高温度は49℃であり、最大上昇速度は20℃/分であった。
以下の方法で評価した画像濃度(ID)およびトナー消費量の結果を表1に示す。
上記で得られたトナーを、有機光導電体(OPC)感光体を有する非磁性一成分方式のフルカラープリンタに装着して単色画像の実写を行い、下記の方法に従って画像評価を行った。評価は、印刷初期(5枚目)画像で判断した。
ベタソリッド部のある画像パターンにて印字されたベタ部を日本平板機材社製X−lite936(光源C2、Aレスポンス)で測定した。評価基準は次の通りである。
○:1.2以上 1.4未満(良好)
△:1.0以上 1.2未満(使用可能)
×:1.0未満(使用に支障あり)
[トナー消費量]
画像濃度の評価と同様にして印字を行い、6,000枚印刷した後、以下の基準で消費量を評価した。
○:36g/kp未満 30g/kp以上(良好)
△:50g/kp未満 36g/kp以上(使用可能)
×: 50g/kp以上 (使用に支障あり)
<実施例2>
原料のうち、母粒子をトナー母粒子Bに変え、攪拌羽根の回転周速100m/sで混合を開始し、混合時間4分以降は回転周速を60m/sに下げ連続混合時間を5分間とした以外は実施例1と同様の条件で混合を行い、静電荷像現像用トナーを得た。なお、混合に際しては原料を投入した時点でトナー母粒子B及びシリカの温度は26℃であった。混合装置のジャケットは18℃の水を通水した。装置内温の最高温度は55℃であり、最大上昇速度は24℃/分であった。
実施例1と同様の方法で評価した画像濃度(ID)およびトナー消費量の結果を表1に示す。
ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)の内壁に、固定部材B(表面積1.2%、横壁面に対
して鉛直方向)を設けた混合装置に、実施例2と同様の原料を投入した。混合装置の内容
積に対する粒子のかさ体積の合計は、42体積%とした。この時点でトナー母粒子B及びシリカの温度は26℃であった。攪拌羽根の回転周速を60m/sで混合を行った。15分間の運転の後、静電荷像現像用トナーを得た。なお、混合に際しては、混合装置のジャケットは18℃の水を通水した。装置内温の最高温度は50℃であり、最大上昇速度は6℃/分であった。実施例1と同様の方法で評価した画像濃度(ID)およびトナー消費量の結果を表1に示す。
原料のうち、母粒子をトナー母粒子Aに変え、攪拌羽根の回転周速80m/sとし連続混合時間を5分間とした以外は比較例1と同様の条件で混合を行い、静電荷像現像用トナーを得た。なお、混合に際しては原料を投入した時点でトナー母粒子A及びシリカの温度は26℃であった。混合装置のジャケットは18℃の水を通水した。装置内温の最高温度は57℃であり、最大上昇速度は7℃/分であった。
実施例1と同様の方法で評価した画像濃度(ID)およびトナー消費量の結果を表1に示す。
攪拌羽根の回転周速60m/sとし連続混合時間を15分間とした以外は比較例2と同様の条件で混合を行い、静電荷像現像用トナーを得た。なお、混合に際しては原料を投入した時点でトナー母粒子A及びシリカの温度は26℃であった。混合装置のジャケットは18℃の水を通水した。装置内温の最高温度は45℃であり、最大上昇速度は4℃/分であった。実施例1と同様の方法で評価した画像濃度(ID)およびトナー消費量の結果を表1に示す。
連続混合時間を13分とした以外は比較例3と同様の条件で混合を行い静電荷像現像用トナーを得た。なお、混合に際しては原料を投入した時点でトナー母粒子A及びシリカの温度は26℃であった。混合装置のジャケットは通水を行わなかった。装置内温の最高温度は47℃であり、最大上昇速度は5℃/分であった。実施例1と同様の方法で評価した画像濃度(ID)およびトナー消費量の結果を表1に示す。
連続混合時間を4分とした以外は比較例4と同様の条件で混合を行い静電荷像現像用トナーを得た。なお、混合に際しては原料を投入した時点でトナー母粒子A及びシリカの温度は26℃であった。混合装置のジャケットは45℃の温水を通水した。装置内温の最高温度は57℃であり、最大上昇速度は8℃/分であった。実施例1と同様の方法で評価した画像濃度(ID)およびトナー消費量の結果を表1に示す。
固定部材を設けず、攪拌羽根の回転周速100m/sで連続混合時間を4分間とした以外は実施例1と同様の条件で混合を行い、静電荷像現像用トナーを得た。なお、混合に際しては原料を投入した時点でトナー母粒子A及びシリカの温度は23℃であった。混合に際しては、混合装置のジャケットは18℃の水を通水した。装置内温の最高温度は40℃であり、最大上昇速度は9℃/分であった。
実施例1と同様の方法で評価した画像濃度(ID)およびトナー消費量の結果を表1に示す。
<実施例3>
混合装置のジャケットの通水を行わなかった以外は実施例1と同様の条件で混合を行い、静電荷像現像用トナーを得た。なお、混合に際しては原料を投入した時点でトナー母粒子A及びシリカの温度は23℃であった。装置内温の最高温度は60℃であり、最大上昇速度は20℃/分であった。
実施例1と同様の方法で評価した画像濃度(ID)およびトナー消費量の結果を表1に示す。
攪拌羽根の回転周速100m/sで連続混合時間を1分間とした以外は実施例1と同様の条件で混合を行い、静電荷像現像用トナーを得た。なお、混合に際しては原料を投入した時点でトナー母粒子A及びシリカの温度は23℃であった。混合に際しては、混合装置のジャケットは18℃の水を通水した。装置内温の最高温度は38℃であり、最大上昇速度は20℃/分であった。
実施例1と同様の方法で評価した画像濃度(ID)およびトナー消費量の結果を表1に示す。
攪拌羽根の回転周速を80m/sとし、連続混合時間を8分とした以外は比較例1と同様の条件にて混合を行った。なお、混合に際しては、混合装置のジャケットは18℃の水を通水した。しかし、混合後、混合装置内にはトナーの塊が生成し、性能評価を行うことが出来なかった。
攪拌羽根の回転周速を40m/sとし、20分間の運転とした以外は比較例4と同様の条件にて外添処理を行った。装置内温の最高温度は35℃であり、最大上昇速度は1℃/分以下であった。実施例1と同様の方法で評価した画像濃度(ID)およびトナー消費量の結果を表1に示す。
2 ジャケット
3 フランジ
4 投入口
5 排出口
6 攪拌羽根
7 温度センサー
8 駆動軸
9 ボス
10 補助羽根
11 固定部材
Claims (4)
- バインダー樹脂および着色剤を含有するトナー母粒子に外添剤及び/又は帯電制御剤を混合する静電荷像現像用トナーの製造方法において、該混合が攪拌羽根を有し、混合装置の内壁に突出した固定部材が設けられている混合装置によりなされ、かつ、該混合装置の内温上昇が外部からの熱供給によらず、混合装置内温の最大上昇速度をA(℃/分)、連続混合時間をB(分)としたときに、(1)30≦A×B、(2)9≦A≦60及び(3)3≦B≦40を満たし、且つ、混合装置の内温が、トナー母粒子のDSCによる吸熱最大点温度より上昇しない条件で混合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。
- 混合装置の内温上昇を抑制することを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 混合装置の内壁に突出した固定部材の表面積の割合が、装置内壁の表面積100%に対し、0.1〜20%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- トナー母粒子のDSCによる吸熱最大点温度が55〜100℃であることを特徴とする請求項1乃至3に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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