JP4613794B2 - 電子写真用トナー及び電子写真用トナーの製造方法 - Google Patents

電子写真用トナー及び電子写真用トナーの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真用トナー及び電子写真用トナーの製造方法に関する。
電子写真方式による画像形成方法によって画像を形成するに際して、画像の高画質化を図るためにトナーの小粒径化が求められており、この要請に応じて重合トナーが製造されている。この重合トナーは、乳化重合法などの重合法による重合工程を経ることによって得られる樹脂粒子、着色剤粒子及び必要に応じてその他の粒子などのトナー構成成分の粒子を凝集させて得られるトナー粒子により、構成されるものである。
従来、重合トナーを得るための樹脂粒子としては、乳化剤を含有してなる水系媒体中に原料の重合性単量体を分散させて油滴を形成させ、重合開始剤を添加することで油滴においてラジカル重合が行われる乳化重合法によって調製する。具体的にはスチレン−アクリル系樹脂粒子が検討されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
このようなトナーの製造方法においては、ラジカル重合に用いることができる重合性単量体の種類が限定されるために、得られるトナーが、ビニル系樹脂粒子やアクリル系樹脂粒子よりなるトナー粒子からなるものに限定されてしまう。
一方、ポリエステル樹脂は、その優れた粘弾性により得られるトナーが定着性に優れたものとなることから、ポリエステル樹脂粒子を凝集させたトナー粒子よりなるトナーが望まれている。このようなポリエステル樹脂粒子を含有したトナーを得るために、例えばポリエステル樹脂を有機溶媒に溶解した溶液を水系媒体中に分散させ、次いでこのポリエステル樹脂粒子同士を着色剤粒子などと共に凝集させ、その後、脱溶媒してトナー粒子を得るトナーの製造方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
或いは他の方法として、長鎖の炭化水素基及び酸性基を有する化合物よりなる界面活性剤が含有された水系媒体中において、少なくとも1種の2価以上のカルボン酸及び少なくとも1種の2価以上のアルコールを含有する重合性組成物の油滴を形成させ、当該油滴において前記カルボン酸とアルコールを重縮合させてポリエステル樹脂粒子を得る重合工程と、少なくとも当該ポリエステル樹脂粒子を、水系媒体中で着色粒子などと共に凝集させてトナー粒子を得る凝集工程とを有する方法が有る。
また、近年、複写機及びプリンターにおいても市場からの高画質化の要請が高まり、また、カラー化の波が押し寄せている。高画質化への対応としては、低コストで粒度分布がシャープな小粒径粒子が作製可能なことから、乳化重合法、懸濁重合法や分散重合法等を用いた重合トナーの製造方法が盛んに提案されている(例えば、特許文献4、5、6、7参照。)。
また、複写機及びプリンター用のトナー画像に求められる特性としては、耐光性、色再現性、透明性などが挙げられる。
特に、オーバーヘッドプロジェクター(OHP)用のトナー画像は、その透明性と色再現性が求められる。
顔料を着色剤として用いるトナーの検討がされている(例えば、特許文献8、9、10、11、12参照。)。
染料を着色剤として用いるトナー、染料と顔料を混合して用いるトナーの検討もされている(例えば、特許文献13、14参照。)。
特開2000−214629号公報 特開2001−125313号公報 特開2004−109848号公報 特開昭63−186253号公報 特開平6−329947号公報 特開平9−15904号公報 特開平8−320594号公報 特開昭63−186253号公報 特開平2−210363号公報 特開昭62−157051号公報 特開昭62−255956号公報 特開平6−118715号公報 特開平5−11504号公報 特開平5−34980号公報
しかしながら、顔料をそのまま着色剤として用いたトナーは耐光性には優れるが、トナー形成に用いる樹脂や溶媒に顔料が不溶で、2次更に3次凝集して数百nmの粒子を形成するため、OHPで拡大すると透明性が低下したり、透過光の色相が変化したり、熱により変色するという問題があった。
一方、染料をそのまま用いたトナーは、染料がトナーの結着樹脂中に溶解し単分子分散状態で存在するため、顔料に比較して透明性や透過光の色相変化や彩度等は優れているが、耐光性や耐熱性が大きく劣るという欠点を有していた。また、重合トナーの合成過程において水相中に溶出してしまう問題もあった。
本発明は、上記課題を鑑みなされたもので、極めて透明性があり彩度が高く耐光性が良好であり、また低温定着性特性が得られやすいポリエステル系樹脂を用いた電子写真用トナー(以下、単にトナーともいう)及び電子写真用トナーの製造方法を提供することを目的とする。
また、架橋ポリエステル樹脂に着色剤を含有させる着色微粒子と、ポリエステル樹脂粒子とを組み合わることにより、着色剤が架橋ポリエステル樹脂に溶解することなく、ある有限の剤粒子サイズで分散させて耐光性を向上させ、透明性も確保でき、且つ耐熱性も向上させたトナーを供給することを目的とする。
更に、着色剤が架橋ポリエステル樹脂にしっかりと保持されることでトナーの作製工程で着色剤の逸脱が無く、染料分解が抑えられ、高濃度のトナー画像が得られるトナーを提供することを目的とする。
本発明の課題は、下記構成を採ることにより達成される。
1.
少なくともポリエステル系樹脂粒子と着色微粒子とを水系媒体中で凝集、熱融着させてなる電子写真用トナーにおいて、該着色微粒子が着色剤と架橋ポリエステル樹脂を有し、該着色剤が油溶性染料又は金属キレート染料であることを特徴とする電子写真用トナー。
2.
前記着色微粒子が、架橋ポリエステル樹脂に着色剤を含有した微粒子であることを特徴とする前記1に記載の電子写真用トナー。
3.
前記着色微粒子の体積基準メディアン径が、10〜300nmであることを特徴とする前記1〜2の何れか1項に記載の電子写真用トナー。
4.
前記着色微粒子に占める着色剤の量が、10〜70質量%であることを特徴とする前記1〜の何れか1項に記載の電子写真用トナー。
5.
少なくともポリエステル系樹脂粒子と着色微粒子とを水系媒体中で凝集、熱融着させてなる電子写真用トナーの製造方法において、該着色微粒子が着色剤と架橋ポリエステル樹脂を有し、該着色剤が油溶性染料又は金属キレート染料であることを特徴とする電子写真用トナーの製造方法
6.
前記着色微粒子が、架橋ポリエステル樹脂に着色剤を含有した微粒子であることを特徴とする前記5に記載の電子写真用トナーの製造方法
7.
前記着色微粒子の体積基準メディアン径が、10〜300nmであることを特徴とする前記5〜6の何れか1項に記載の電子写真用トナーの製造方法。
8.
前記着色微粒子に占める着色剤の量が、10〜70質量%であることを特徴とする前記5〜7の何れか1項に記載の電子写真用トナーの製造方法。
本発明のトナー及びトナーの製造方法は、トナー作製工程で、着色剤の逸脱が無く、着色剤の分解が抑えられ、高濃度のトナー画像を形成することがでる。また、得られたトナー画像は、耐光性を有し、透明性があり優れた効果を有する。
本発明者等は、トナー作製工程で、着色剤の逸脱が無く、着色剤の分解が抑えられ、高濃度のトナー画像を形成することができ、耐光性、透明性に優れたトナー画像が得られるトナーについて検討を行った。
種々検討の結果、低温定着特性に適したポリエステル系樹脂を用いることにより低温定着性が可能になり、該ポリエステル系樹脂粒子と、着色剤と架橋ポリエステル樹脂を有する着色微粒子とを水系媒体中で凝集、熱融着して得られたトナーが、上記問題を解決できることを見いだした。
上記問題を解決できた理由は、架橋ポリエステル樹脂と着色剤とを有する着色微粒子中では、着色剤が架橋ポリエステル樹脂に溶解することなくある有限の粒子サイズで分散が可能となりと、ポリエステル樹脂粒子と着色微粒子とを水系媒体中で凝集・融着しても、着色剤が架橋ポリエステル樹脂によりしっかりと保持されることでトナーの作製工程で着色剤の逸脱が無く、且つ着色剤の分解が抑えられ、高濃度のトナー画像が形成でき、耐光性も向上したものと推測している。
また、着色微粒子中に着色剤を含有させることにより、着色剤の粒径をトナー画像の透明性を確保するのに適した粒径サイズにコントロールできるようになったため透明性が向上したものと推測している。
以下、本発明について詳細に説明する。
《トナー》
本発明のトナーは、ポリエステル系樹脂粒子と着色微粒子を水系媒体中で凝集、熱融着して作製したものである。
本発明のトナーの作製方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特開平5−265252号公報や特開平6−329947号公報、特開平9−15904号公報に示す方法を挙げることができる。すなわち、樹脂粒子と着色微粒子などの構成材料の分散粒子、或いは樹脂及び着色剤等より構成される微粒子を複数以上会合させる方法、特に水中にてこれらを界面活性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、更に加熱、撹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。尚、ここにおいて凝集剤と同時に水に対して無限溶解する溶媒を加えてもよい。
《着色微粒子》
本発明に用いる着色微粒子は、架橋ポリエステル樹脂と着色剤とを有機溶剤中に溶解或いは分散し、水中で乳化分散後、有機溶剤を除去することにより得ることができる。
有機溶剤としては、具体的にトルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、アセトン、ジクロロメタン、ジクロロエタン、テトラヒドロフランなどが挙げられ、好ましくは酢酸エチルが挙げられる。
《架橋ポリエステル樹脂》
架橋ポリエステル樹脂としては、ポリエステル系樹脂で3価以上の多価カルボン酸及び多価アルコールを少なくとも含有した架橋ポリエステル樹脂から選択される。
《着色剤》
本発明で用いる着色剤としては、公知の染料や顔料を用いることができるが、これらの中では染料が好ましく、特に油溶性染料やキレート染料をより好ましく用いることができる。
(油溶性染料)
油溶性染料としては、トルエンに対する溶解度が0.01g/100ml以上であるものが使用できる。染料の溶解度の測定方法は、室温(25℃)にて、トルエン100mlに染料を加えて撹拌し、24時間放置後に濾過を行う。次いでこの溶液中に含有される染料の質量をトルエンを溜去し求める。また、水に対する溶解度も全く同様に測定することができる。
具体的には、下記の染料を挙げることができる。
イエロー染料としてはC.I.ソルベントイエロー2(2.4)、同3(3.6)、同5(5.7)、同7(1.6)、同8(2.0)、同16(7.1)、同17(1.0)、同24(0.4)、同30(3.0)、同31(2.0)、同35(5.0)、同44(0.01)、同88(0.8)、同89(5.0)、同98(2.0)、同102(0.7)、同103(1.3)、同104(0.11)、同105(0.18)、同111(0.23)、同114(0.09)、同162(40.0)、C.I.ディスパースイエロー160(0.02)があり、マゼンタ染料としては、C.I.ソルベントレッド3(0.7)、同14(0.03)、同17(1.0)、同18(0.8)、同22(3.0)、同23(1.4)、同51(1.4)、同53(0.1)、同87(0.2)、同127(0.3)、同128(1.2)、同131(0.2)、同145(0.2)、同146(1.1)、同149(0.19)、同150(0.07)、同151(0.2)、同152(0.89)、同153(0.8)、同154(0.2)、同155(0.05)、同156(0.5)、同157(0.6)、同158(0.9)、同176(0.05)、同179(0.37)、C.I.ソルベントオレンジ63(0.02)、同68(0.70)、同71(0.11)、同72(4.9)、同78(0.33)等があり、シアン染料としてはC.I.ソルベントブルー4(0.5)、同8(0.1)、同19(0.1)、同21(0.1)、同22(2.0)、同50(1.0)、同55(5.0)、同63(0.6)、同78(0.12)、同82(0.4)、同83(1.8)、同84(2.8)、同85(0.2)、同86(0.9)、同90(0.45)、同91(1.0)、同92(0.02)、同93(0.1)、同94(0.12)、同95(4.7)、同97(12.5)、同104(50)等がある。尚、上記に於いて( )内はトルエンに対する溶解度を示す。また、これらの染料は水に対して1質量%以下の溶解度であった。これら染料の添加量は樹脂に対して1〜10質量%である。
(キレート染料)
キレート染料は、金属イオンに色素が2座以上で配位している化合物で、色素以外の配位子を有してもよい。本発明において、配位子とは金属イオンに配位可能な原子団をいい、電荷を有しても有していなくてもよい。
本発明で用いることができる金属キレート染料としては、下記一般式(1)で表される化合物を挙げることができる。
一般式(1)
M(Dye)n(A)m
一般式(1)において、Mは金属イオンを表し、Dyeは金属と配位結合可能な色素を表す。Aは色素以外の配位子を表し、nは1、2、3、mは0、1、2、3を表す。mが0のときnは2又は3を表し、その場合、Dyeは同種であっても異なっていてもよい。Mで表される金属イオンとしては、周期律表の第1〜8族に属する金属、例えば、Al、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Sn、Ti、Pt、Pd、Zr及びZnのイオンが挙げられる。色調、各種耐久性からNi、Cu、Cr、Co、Zn、Feのイオンが特に好ましい。特に好ましくは特開平9−277693号公報、特開平10−20559号公報、特開平10−30061号公報に示されるようなキレート染料である。
《着色微粒子の粒径》
着色微粒子の粒径は、体積基準メディアン径で10〜300nmが好ましく、20〜100nmがより好ましい。
体積基準メディアン径が上記範囲であると、着色剤を着色微粒子を形成するの樹脂中に封入する効果が大きく、更に、着色微粒子の安定性が良好で、保存安定性が良く好ましい。また、着色微粒子作製時に沈降が起きにくく、停滞安定性が良好である。また、トナーとした場合、透明性にも優れ好ましい。
上記着色微粒子の体積基準メディアン径は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定されるものである。
《着色剤の含有量》
着色微粒子中の着色剤含有量は、架橋ポリエステル樹脂に対して10〜70質量%が好ましく、15〜55質量%がより好ましい。この範囲とすることで高濃度のトナー画像が得られ好ましい。
《トナーの製造方法》
本発明のトナーの製造方法は、少なくとも1種の2価以上のカルボン酸(以下、「多価カルボン酸」ともいう。)及び少なくとも1種の2価以上のアルコール(以下、「多価アルコール」ともいう。)を含有する重合性組成物を、長鎖の炭化水素基及び酸性基を有する化合物よりなる界面活性剤(以下、「酸性基含有界面活性剤」ともいう。)が含有された水系媒体中に油滴を形成させ、当該油滴において多価カルボン酸と多価アルコールとを重縮合させる重合工程を経て得られたポリエステル樹脂粒子と、着色剤と架橋ポリエステル樹脂とを有する着色微粒子とを水系媒体中で凝集、熱融着させてトナー粒子を得る凝集工程とを有する。
このようなトナーの製造方法の一例としては、
(1)多価カルボン酸及び多価アルコールを混合して重合性組成物を調製し、当該重合性組成物を酸性基含有界面活性剤が含有された水系媒体中に分散させる油滴形成工程、
(2)得られる重合性組成物の水系分散液を重合処理することにより、ポリエステル樹脂粒子の分散液を調製する重合工程、
(3)得られるポリエステル樹脂粒子、着色微粒子、及び必要に応じてワックス粒子や荷電制御剤粒子などのトナー構成成分の粒子を水系媒体中で凝集して熱融着させてトナー粒子を得る凝集工程、
(4)得られるトナー粒子を水系媒体中より固液分離し、当該トナー粒子から界面活性剤などを洗浄除去する固液分離・洗浄工程、
(5)洗浄処理されたトナー粒子の乾燥工程
から構成された方法が挙げられ、
(6)乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する外添剤添加工程
を加えてもよい。
以下、各工程を詳細に説明する。
(1)油滴形成工程;
多価カルボン酸及び多価アルコールが含有されてなる重合性組成物が、臨界ミセル濃度以下の濃度の酸性基含有界面活性剤が溶解された水系媒体中に添加され、機械的エネルギーを利用して分散されて油滴が形成される。
ここに、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ーを備えた撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)、超音波分散機、機械式ホモジナイザー、マントンゴーリン及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、油滴は、分散した状態で体積基準メディアン径(D50)で50〜500nmが好ましく、70〜300nmがより好ましい。
本発明でいうところの「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いう。ここに、水以外の成分としては、水に溶解する有機溶剤を挙げることができ、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などが挙げられる。これらの内、樹脂を溶解しない有機溶剤であるメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールのようなアルコール系有機溶剤を使用することが好ましい。
(2)重合工程;
重合工程では、油滴形成工程で水系媒体中に分散された油滴において、多価カルボン酸と多価アルコールとが重縮合されてポリエステル樹脂粒子が得られる。
この重合工程においては、形成された油滴の表面において酸性基含有界面活性剤が酸性基からなる親水基を水相に、長鎖の炭化水素基からなる疎水基を油相に配向した状態となっており、この油滴と水相との界面に存在する酸性基が脱水の触媒的な効果を発揮して重縮合において生成する水が油滴から除去され、結果として、水系媒体中に存在する油滴において脱水を伴う重縮合反応が進むものと推定される。
重縮合を行う重合温度は、重合性組成物に含有される多価カルボン酸及び多価アルコールの種類にもよるが、通常40℃以上、好ましくは50〜150℃であり、水系媒体における水の沸点以下とする目的から、50〜100℃であることが更に好ましい。また、重合反応時間は、ポリエステル樹脂粒子を形成する重縮合の反応速度にもよるが、通常は4〜10時間である。
重合工程において得られるポリエステル樹脂粒子は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される分子量が重量平均分子量(Mw)で10,000以上、好ましくは20,000〜10,000,000、更に好ましくは30,000〜1,000,000であることが好ましい。重量平均分子量を上記範囲とすることで、当該トナーを用いた画像形成動作の定着工程において高温時にオフセット現象を防止することができる。
また、このポリエステル樹脂粒子は、GPCにより測定される分子量が数平均分子量(Mn)で20,000以下、好ましくは1,000〜10,000、更に好ましくは2,000〜8,000である。数平均分子量を上記範囲とすることで、当該トナーを用いた画像形成の定着工程における低温定着性、及びカラーのトナーとした場合に画像形成によって得られる画像について所望の光沢性が得られる。
(3)凝集工程;
凝集工程では、上記(2)の重合工程により得られるポリエステル樹脂粒子の分散液と着色微粒子、必要に応じてワックス粒子、荷電制御剤粒子、その他トナー構成成分の粒子の分散液とを混合して凝集用分散液を調製し、ポリエステル樹脂粒子及び着色微粒子などを水系媒体中で凝集、熱融着させ、トナー粒子の分散液を形成させる。
具体的には、凝集用分散液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、撹拌機構が後述の撹拌翼である反応装置(図1参照)において撹拌し、ポリエステル樹脂粒子のガラス転移点温度以上で加熱融着させて凝集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、更に加熱、撹拌しながら粒子表面を平滑にして形状を制御してトナー粒子を形成させる。
尚、ここにおいて凝集用分散液に凝集剤と同時に水に対して無限溶解する有機溶剤を加えてもよい。また、例えば消石灰、ソーダ灰、ベントナイト、フライアッシュ、カオリンなどよりなる凝集助剤を用いることができる。
ここに、「臨界凝集濃度」とは、水性分散物の安定性に関する指標であり、凝集剤を添加して凝集が発生する濃度を示すものである。この臨界凝集濃度は、分散された粒子成分などによって大きく変化するものである。例えば、岡村誠三他著「高分子化学17,601(1960)日本高分子学会編」などに記述されている手法により、詳細な臨界凝集濃度を求めることができる。また、別な手法として、目的とする凝集用分散液に所望の塩を濃度を変えて添加し、その凝集用分散液のξ(ゼータ)電位を測定し、この値が変化する塩濃度を臨界凝集濃度として求めることもできる。
凝集工程においては、凝集剤を添加した後に放置する放置時間(加熱を開始するまでの時間)をできるだけ短くすることが好ましい。すなわち、凝集剤を添加した後、凝集用分散液の加熱をできるだけ速やかに開始し、ポリエステル樹脂粒子のガラス転移点温度以上とすることが好ましい。この理由は明確ではないが、放置時間の経過によって粒子の凝集状態が変動して、得られるトナー粒子の粒径分布が不安定になったり、表面性が変動したりする問題が発生するからである。放置時間は、通常30分以内とされ、好ましくは10分以内である。凝集剤を添加する温度は特に限定されないが、ポリエステル樹脂粒子のガラス転移点温度以下であることが好ましい。
また、凝集工程においては、加熱により速やかに昇温させる必要があり、昇温速度は1℃/分以上とすることが好ましい。昇温速度の上限は、特に限定されないが、急速な融着の進行による粗大粒子の発生を抑制する観点から15℃/分以下とすることが好ましい。更に、凝集用分散液がガラス転移点温度以上の温度に到達した後、当該凝集用分散液の温度を一定時間保持することにより、融着を継続させることが肝要である。これにより、トナー粒子の成長(ポリエステル樹脂粒子及び着色剤粒子の凝集)と、融着(粒子間の界面の消失)とを効果的に進行させることができ、最終的に得られるトナー粒子の耐久性を向上することができる。
(4)固液分離・洗浄工程
この固液分離・洗浄工程では、上記の凝集工程で得られたトナー粒子の分散液から当該トナー粒子を固液分離する固液分離処理と、固液分離されたトナーケーキ(ウェット状態にあるトナー粒子をケーキ状に凝集させた集合物)から界面活性剤や凝集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、固液分離・洗浄方法としては、遠心分離法、ヌッチェなどを使用して行う減圧固液分離法、フィルタープレスなどを使用して行う固液分離・洗浄法などがあり、特に限定されるものではない。
(5)乾燥工程
この乾燥工程では、洗浄処理されたトナー粒子に乾燥処理が施される。この乾燥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る。乾燥処理されたトナー粒子の水分量は、1.0質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは0.5質量%以下とされる。
ここに、トナー粒子の水分量は、カールフィッシャー法によって測定することができる。
また、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凝集体を形成している場合には、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などの機械式の解砕装置を使用することができる。
(6)外添剤添加工程
この外添剤添加工程は、乾燥処理されたトナー粒子に、流動性、帯電性の改良及びクリーニング性の向上などの目的で外添剤を添加する工程である。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。
次に、トナーの作製で用いる材料について説明する。
〔多価カルボン酸〕
本発明に用いられる重合性組成物に含有される多価カルボン酸は、2価以上のカルボン酸であって、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸などのジカルボン酸類;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸類;トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの酸無水物、或いは酸塩化物などの3価以上のカルボン酸類などを挙げることができる。
多価カルボン酸は、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
多価カルボン酸として3価以上のカルボン酸類を用いると、重合工程において架橋構造のポリエステル樹脂粒子を得ることができる。
3価以上のカルボン酸類の使用割合は、多価カルボン酸全体の0.1質量%〜30質量%であることが好ましい。
〔多価アルコール〕
本発明に用いられる重合性組成物に含有される多価アルコールは、2価以上のアルコールであって、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、1,4−ブチレンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタングリコール、1,6−ヘキサングリコール、1,7−ヘプタングリコール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、ピナコール、シクロペンタン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,4−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、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、ビスフェノールZ、水素添加ビスフェノールAなどのジオール類;グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどの3価以上の多価脂肪族アルコール類;上記3価以上の多価脂肪族アルコール類のアルキレンオキサイド付加物などを挙げることができる。
多価アルコールは、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
多価アルコールとして3価以上の多価脂肪族アルコール類、又はそのアルキレンオキサイド付加物を用いると、重合工程において架橋構造のポリエステル樹脂粒子を得ることができる。
3価以上の多価脂肪族アルコール類、又はそのアルキレンオキサイド付加物の使用割合は、多価アルコール全体の0.1質量%〜30質量%であることが好ましい。
上記の多価アルコールと多価カルボン酸との比率は、多価アルコールの水酸基[OH]と多価カルボン酸のカルボキシル基[COOH]との当量比[OH]/[COOH]が、好ましくは1.5/1〜1/1.5、更に好ましくは1.2/1〜1/1.2である。
多価アルコールと多価カルボン酸との比率が上記の範囲であることにより、所望の分子量を有するポリエステル樹脂を確実に得ることができる。
多価カルボン酸及び多価アルコールとしては、これらが重縮合されることによって得られるポリエステル樹脂のガラス転移点温度が20〜90℃、軟化点温度が80〜220℃となるものが選択されることが好ましく、ガラス転移点温度が35〜65℃、軟化点温度が80〜150℃となるものが更に好ましい。ガラス転移点温度は示差熱量分析方法の第2回目の昇温時にオンセット法で測定されるものであり、軟化点温度は高化式フローテスターの1/2法で測定することができる。
重合性組成物には、多価カルボン酸及び多価アルコールと共に、極少量の1価のカルボン酸及び/又は1価のアルコールを含有させることができる。このような1価のカルボン酸及び1価のアルコールは、油滴における重縮合反応において重合停止剤として作用するものであって、その添加量によって得られるポリエステル樹脂の分子量を調節することができる。
〔有機溶剤〕
本発明に用いられる重合性組成物は、有機溶剤などの種々の油溶性の成分を含有するものであってもよい。このような有機溶剤としては、例えばトルエン、酢酸エチルなど、沸点が低く、且つ、水への溶解性が低いものを挙げることができる。
また、本発明のトナーの製造方法に用いられる重合性組成物は、着色剤やワックスを含有させたものとすることもできる。このような着色剤やワックスを含有させた重合性組成物を用いて重合することによって、予め着色された、或いは予めワックスを含有するポリエステル樹脂粒子を得ることができる。ワックスの含有量は、重合性組成物全体において2〜20質量%、好ましくは3〜18質量%、更に好ましくは2〜15質量%とされる。
〔酸性基含有界面活性剤〕
本発明に用いられる酸性基含有界面活性剤は、長鎖の炭化水素基よりなる疎水性基と酸性基よりなる親水基とを有する化合物である。
ここに、「長鎖の炭化水素基」とは、主鎖の炭素数が8以上である炭化水素基により構成されているものを示し、この長鎖の炭化水素基としては、例えば炭素数が8〜40のアルキル基、アルキル基を置換基として有してもよい芳香族炭化水素基などが挙げられ、好ましくは炭素数が8〜30のアルキル基を有するフェニル基を挙げることができる。
この酸性基含有界面活性剤を構成する酸性基としては、高い酸性を有するものが好ましく、例えばスルフォン酸基、カルボン酸基、リン酸基などを挙げることができ、これらの内、スルフォン酸基が好ましい。
酸性基含有界面活性剤の具体的な好ましい例として、長鎖の炭化水素基を有するスルフォン酸、カルボン酸、リン酸を挙げることができる。具体的な例としては、ドデシルスルフォン酸、エイコシルスルフォン酸、デシルベンゼンスルフォン酸、ドデシルベンゼンスルフォン酸及びエイコシルベンゼンスルフォン酸等のスルフォン酸、ドデシルカルボン酸等のカルボン酸、ドデシルリン酸、エイコシルリン酸等のリン酸などを挙げることができ、好ましくは前記スルフォン酸である。
酸性基含有界面活性剤は、酸性基及び長鎖の炭化水素基が種々の無機基或いは有機基を介して結合されたものとすることができるが、酸性基及び長鎖の炭化水素基が直接結合されたものであることが好ましい。この理由としては明確ではないが、疎水性基である長鎖の炭化水素基と親水性基である酸性基とが直結した構造であることで、水系媒体中において水系媒体(水相)へ酸性基が配向すると共に重合性組成物よりなる油滴(油相)へ疎水性基が配向する状態が確実に実現され、油滴の安定化が得られると共に重縮合反応において生成する水を効果的に水相へ排出することができるためと推定される。
この酸性基含有界面活性剤は、水系媒体中において臨界ミセル濃度以下の濃度となる量が含有されることが必要である。水系媒体中に酸性基含有界面活性剤が臨界ミセル濃度以下の濃度となる量が含有されることによって、水系媒体中においてミセルを形成させずに油滴を安定に形成させることができる。また、過剰な界面活性剤が存在していないために、安定した油滴が形成された状態ではすべての界面活性剤が当該油滴の周囲において適正に配向しているものと予想され、このような適正な配向状態によって、下記(2)に詳述する重合工程における重縮合反応の脱水に係る触媒としての機能が確実に発揮されて重縮合反応の反応速度を高くすることができるものと推定される。
具体的には、酸性基含有界面活性剤は、水系媒体中において臨界ミセル濃度以下であればよく、具体的には臨界ミセル濃度の80%以下、更に好ましくは70%以下であるが、限定されるものではない。酸性基含有界面活性剤の添加量の下限値としては、ポリエステル化反応の触媒作用としての効果が発揮する程度存在させればよく、これらを含めると、より具体的には水系媒体中の濃度で0.01〜2質量%、更に好ましくは0.1〜1.5質量%である。
水系媒体中には、重合性組成物よりなる油滴の安定化のために、適宜のアニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤を含有させてもよい。
〔ワックス〕
ワックス粒子を構成するワックスとしては、例えば、低分子量ポリエチレンワックス、低分子量ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスのような炭化水素系ワックス類、カルナウバワックス、ペンタエリスリトールベヘン酸エステル、クエン酸ベヘニルなどのエステルワックス類などが挙げられる。これらは、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ワックスの含有割合は、トナー全体において2〜20質量%が好ましく、3〜18質量%がより好ましく、4〜15質量%が更に好ましい。
〔凝集剤〕
凝集剤としては特に限定されるものではないが、金属の塩から選択されるものが好適に使用される。
具体的には、例えばナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属の塩などの一価の金属の塩、例えばカルシウム、マグネシウム、マンガン、銅などの二価の金属の塩、鉄、アルミニウムなどの三価の金属の塩などが挙げられ、具体的な塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガンなどを挙げることができ、これらの中で特に好ましくは二価の金属の塩である。二価の金属の塩を使用すると、より少量で凝集を進めることができる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
凝集剤の凝集用分散液に対する添加量は、臨界凝集濃度以上である必要があり、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倍以上添加することが好ましい。
〔水溶性有機溶剤〕
水に対して無限溶解する有機溶剤としては、形成されるポリエステル樹脂を溶解させないものが選択され、具体的には、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコール、グリセリン、アセトンなどが挙げられるが、炭素数が3以下のメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノールのアルコールが好ましく、特に、2−プロパノールが好ましい。
この水に対して無限溶解する有機溶剤の添加量は、凝集剤を添加した凝集用分散液に対して1〜100体積%が好ましい。
〔荷電制御剤〕
荷電制御剤粒子を構成する荷電制御剤としては種々の公知のもので、且つ水系媒体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、ナフテン酸又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、サリチル酸金属塩或いはその金属錯体などが挙げられる。
この荷電制御剤粒子は、分散した状態で体積基準メディアン径が10〜500nm程度とすることが好ましい。
〔外添剤〕
外添剤としては特に限定されるものではなく、種々の無機微粒子、有機微粒子及び滑剤などを使用することができる。無機微粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナなどの無機酸化物粒子の使用が好ましく、更に、これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤などによって疎水化処理されていることが好ましい。
疎水化処理の程度としては特に限定されるものではないが、メタノールウェッタビリティーとして40〜95のものが好ましい。メタノールウェッタビリティーとは、メタノールに対する濡れ性を評価するものである。この方法は、内容量200mlのビーカー中に入れた蒸留水50mlに、測定対象の無機微粒子を0.2g秤量し添加する。メタノールを先端が液体中に浸漬されているビュレットから、ゆっくり撹拌した状態で無機微粒子の全体が濡れるまでゆっくり滴下する。この無機微粒子を完全に濡らすために必要なメタノールの量をa(ml)とした場合に、下記式1により疎水化度が算出される。
式1
疎水化度={a/(a+50)}×100
この外添剤の添加量は、トナー中に0.1〜5.0質量%、好ましくは0.5〜4.0質量%であることが好ましい。また、外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
次に、トナーの作製に好ましく用いられる反応装置の一例を示す。
〔反応装置〕
ポリエステル樹脂粒子と着色微粒子とを水系媒体中で凝集・熱融着させて作製するトナーでは、反応装置内の流れを層流とし、内部の温度分布を均一化することができる撹拌翼及び撹拌槽を使用して、凝集工程での温度、回転数、時間を制御することにより、所定の形状係数及び均一性の高い形状分布を有するものとすることができる。均一性の高い形状分布を有するトナーを得ることができる理由は、層流を形成させた場で凝集工程を行うと、凝集及び融着が進行している凝集粒子に強いストレスが加わらず、且つ流れが加速された層流においては撹拌槽内の温度分布が均一である結果、凝集粒子の形状分布が均一になるからであると推定される。更に、加熱、撹拌による形状制御工程を行うことで、凝集粒子は徐々に球形化し、得られるトナー粒子の形状を任意に制御できる。
図1は、本発明のトナーを製造するのに用いられる反応装置の一例を示す斜視図である。
図1において、1は熱交換用ジャケット、2は撹拌槽、3は回転軸、4a、4bは撹拌翼、7は上部材料投入口、8は下部材料投入口、αは交差角を示す。
図1に示す反応装置は、上段の撹拌翼が下段の撹拌翼に対して回転方向に先行した交差角αを持って配設された、多段の構成とされた撹拌翼を備え、撹拌槽内には乱流を形成させるような邪魔板などの障害物を設けない特徴を有する。
図1に示す反応装置においては、熱交換用のジャケット1を外周部に装着した縦型円筒状の撹拌槽2内の中心部に回転軸3が垂設され、この回転軸3に、撹拌槽2の底面に近接された下段に位置する撹拌翼4bと、より上段に位置する撹拌翼4aとが設けられている。上段の撹拌翼4aは、下段に位置する撹拌翼4bに対して回転方向に先行した交差角αを持った状態とされている。尚、図1中、矢印は回転方向を示す。
本発明のトナーの製造方法においては、撹拌翼4a、4bの交差角αは90°未満であることが好ましい。この交差角αの下限は特に限定されるものではないが、5°以上90°未満であることが好ましく、更に好ましくは10°以上90°未満である。
このような構成とすることで、上段に配設されている撹拌翼4aによりまず凝集用分散液が撹拌され、下側への流れが形成される。次いで、下段に配設された撹拌翼4bにより、上段の撹拌翼4aで形成された流れが更に下方へ加速されると共にこの撹拌翼4a自体でも下方への流れが別途形成され、全体として流れが加速されて進行するものと推定される。
撹拌翼の形状については、乱流を形成させないものであれば特に限定されないが、図1に示した方形板状のものなど、貫通孔などを有さない連続した面を有するものより形成されるものが好ましく、曲面を有していてもよい。
撹拌翼が乱流を形成させないものであることによって、重合工程においてはポリエステル樹脂粒子同士の合一が発生せず、更に、粒子の破壊による再分散も発生しない。また、凝集工程においては過度な粒子同士の衝突を抑制することができ、粒径分布の均一性を高めることができ、更に、均一な粒径分布のトナーを得ることができる。また、粒子の過度な合一を抑制することができるため、均一な形状のトナーを得ることができる。
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。
《ポリエステル樹脂粒子の調製》
(ポリエステル樹脂粒子1の調製)
アゼライン酸32gと、1,10−デカンジオール28gを95℃に加熱した溶液を、2gのドデシルベンゼンスルフォン酸を溶解した240gの水に添加し、超音波分散機にて分散して油滴を形成した。
次いでこの反応液を95℃に加熱し、24時間反応させ、「ポリエステル樹脂粒子1」の分散液を調製した。このポリエステル樹脂粒子1の重量平均分子量(Mw)は20,000、数平均分子量(Mn)は10,000、ガラス転移温度(Tg)は60℃、軟化点は125℃、体積基準メディアン径は220nmであった。
尚、重量平均及び数平均分子量はゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー法(GPC)により測定した値。体積基準メディアン径は電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)で測定した値である。
(ポリエステル樹脂粒子2の調製)
ポリオキシエチレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン22g、ネオペンチルグリコール1.2g、テレフタル酸10g及びイソフタル酸0.6gを95℃に加熱した溶液を、3gのドデシルベンゼンスルフォン酸を溶解した240gの水に添加し、超音波分散機にて分散して油滴を形成した。
次いで、この油滴を形成した反応液を98℃に加熱し、36時間反応させ、「ポリエステル樹脂粒子2」の分散液を調製した。このポリエステル樹脂粒子2の重量平均分子量(Mw)は30,000、数平均分子量(Mn)は9,000、ガラス転移温度(Tg)は52℃、軟化点は117℃、体積基準メディアン径は230nmであった。
(ポリエステル樹脂粒子3の調製)
ポリオキシエチレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン22g、ネオペンチルグリコール1.2g、テレフタル酸9.5g及びイソフタル酸0.5g、トリメリット酸0.5gを95℃に加熱した溶液を、3gのドデシルベンゼンスルフォン酸を溶解した240gの水に添加し、超音波分散機にて分散して油滴を形成した。
次いで、この油滴を形成した反応液を95℃に加熱し、24時間反応させ、「ポリエステル樹脂粒子3」を調製した。このポリエステル樹脂粒子3の重量平均分子量(Mw)は50,000、数平均分子量(Mn)は5,000、ガラス転移温度Tgは56℃、軟化点温度は120℃、体積基準メディアン径は210nmであった。
《架橋ポリエステル樹脂溶液の調製》
(架橋ポリエステル樹脂溶液1の調製)
多価カルボン酸として無水トリメリット酸52部、2価カルボン酸としてテレフタル酸156部、イソフタル酸58部、芳香族ジオールとしてポリオキシエチレン(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン120部、脂肪族ジオールとしてエチレングリコール140部、重合触媒としてテトラブチルチタネートを全モノマー量に対し0.3質量%、セパラブルフラスコに仕込み、該フラスコ上部に温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取り付け電熱マントルヒーター中で、常圧窒素気流下にて220℃で7時間反応させた後、順次減圧し、1.33×103Paで2時間反応を続行し、酸価8.9、水酸基価29、ピークトップ分子量8700、Mw/Mn4.0、Tg65℃の「縮重合体樹脂1」を得た。この「縮重合体樹脂1」200部を酢酸エチル200部に溶解、混合し、「架橋ポリエステル樹脂樹脂溶液1」を調製した。
(架橋ポリエステル樹脂溶液2の作製)
多価カルボン酸として無水ピロメリット酸59部、2価カルボン酸としてテレフタル酸156部、イソフタル酸58部、芳香族ジオールとしてポリオキシエチレン(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン120部、脂肪族ジオールとしてエチレングリコール140部、重合触媒としてテトラブチルチタネートを全モノマー量に対し0.3質量%、セパラブルフレスコに仕込み、該フラスコ上部に温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取り付け電熱マントルヒーター中で、常圧窒素気流下にて220℃で7時間反応させた後、順次減圧し、1.33×103Paで2時間反応を続行し、酸価8.9、水酸基価29、ピークトップ分子量8700、Mw/Mn4.0、Tg65℃の「縮重合体樹脂2」を得た。この「縮重合体樹脂2」200部を酢酸エチル200部に溶解、混合し、「架橋ポリエステル樹脂溶液2」を調製した。
(非架橋ポリエステル樹脂溶液3の作製)
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物450部、イソフタル酸107部、テレフタル酸108部を常圧下、200℃で3時間重縮合させて、酸価3、水酸基価25、ピークトップ分子量46000、Mw/Mn4.0、Tg60℃の「縮重合体樹脂3」を得た。この「縮重合体樹脂3」200部を酢酸エチル200部に溶解、混合し、「非架橋ポリエステル樹脂溶液3」を調製した。
《着色微粒子分散液の調製》
(着色微粒子分散液D−1の調製)
「架橋ポリエステル樹脂溶液1」90g、「C.I.ソルベントブルー94」54g、酢酸エチル360gをセパラブルフラスコに入れ、撹拌して完全溶解して溶解液を調製した。
この溶解液を、ドデシル硫酸ナトリウム27gを純水780gに溶解した界面活性剤水溶液に添加し、超音波分散機で分散を行った。その後、減圧下40℃で酢酸エチルを除去した。更に、この分散液にエチレングリコール18gを加え撹拌しつつ60℃に加温して反応を行い着色微粒子の分散液を調製した。この着色微粒子の分散液を「着色微粒子分散液D−1」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径は44nmであった。
(着色微粒子分散液D−2の調製)
「着色微粒子分散液D−1」の調製で用いた「架橋ポリエステル樹脂溶液1」を、「架橋ポリエステル樹脂溶液2」に変更した以外は同様にして着色微粒子の分散液を得た。この着色微粒子の分散液を「着色微粒子分散液D−2」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径は53nmであった。
(着色微粒子分散液D−3の調製)
「着色微粒子分散液D−1」の調製で用いた「C.I.ソルベントブルー94」を、「金属キレート染料(A−1)」に変更した以外は同様にして着色微粒子の分散液を調製した。この着色微粒子の分散液を「着色微粒子分散液D−3」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径は55nmであった。
Figure 0004613794
(着色微粒子分散液D−4の調製)
「着色微粒子分散液D−1」の調製で用いた「C.I.ソルベントブルー94」を、「C.I.ソルベントイエロー16」に変更した以外は同様にして着色微粒子の分散液を調製した。この着色微粒子の分散液を「着色微粒子分散液D−4」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径は60nmであった。
(着色微粒子分散液D−5の調製)
「着色微粒子分散液D−1」の調製で用いた「架橋ポリエステル樹脂溶液1」90gを168g、「C.I.ソルベントブルー94」54gを15gに変更した以外は同様にして着色微粒子の分散液を調製した。この着色微粒子の分散液を「着色微粒子分散液D−5」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径は85nmであった。
(着色微粒子分散液D−6の調製)
「着色微粒子分散液D−1」の調製で用いた「架橋ポリエステル樹脂溶液1」90gを168g、「C.I.ソルベントブルー94」54gを5gに変更した以外は同様にして着色微粒子の分散液を調製した。この着色微粒子の分散液を「着色微粒子分散液D−6」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径は83nmであった。
(着色微粒子分散液D−7の調製)
「着色微粒子分散液D−1」の調製で用いた「架橋ポリエステル樹脂溶液1」90gを30g、「C.I.ソルベントブルー94」54gを84gに変更した以外は同様にして着色微粒子の分散液を調製した。この着色微粒子の分散液を「着色微粒子分散液D−7」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径は52nmであった。
(着色微粒子分散液D−8の調製)
「着色微粒子分散液D−1」の調製で用いた「架橋ポリエステル樹脂溶液1」を、「架橋ポリエステル樹脂溶液3」に変更した以外は同様にして着色微粒子の分散液を調製した。この着色微粒子の分散液を「着色微粒子分散液D−8」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径は42nmであった。
(着色微粒子分散液D−9の調製)
「着色微粒子分散液D−8」の調製で用いた「C.I.ソルベントブルー94」を、「金属キレート染料(A−1)」に変更した以外は同様にして着色微粒子の分散液を調製した。この着色微粒子の分散液を「着色微粒分散液D−9」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径はは53nmであった。
(着色微粒子分散液D−10の調製)
「着色微粒子分散液D−1」の調製で用いた「ドデシル硫酸ナトリウム」27gを4gに変更した以外は同様にして着色微粒子の分散液を調製した。この着色微粒子の分散液を「着色微粒子分散液D−10」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径は420nmであった。
(着色微粒子分散液D−11の調製)
n−ドデシル硫酸ナトリウム90gと純水1リットルを入れ撹拌溶解した。この溶液に、「C.I.ピグメントブルー15−3」120gを徐々に加え、1時間よく撹拌した後に、サンドグラインダー(媒体型分散機)を用いて、20時間連続分散し着色微粒子の分散液を調製した。この着色微粒子の分散液を「着色微粒子分散液D−11」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径は120nmであった。
(着色微粒子分散液D−12の調製)
「着色微粒子分散液D−1」の調製で用いた「架橋ポリエステル樹脂溶液1」を、「スチレン/ブチルアクリレート=80/20(質量%)樹脂」(重量平均分子量20000)45gに変更した以外は同様にして着色微粒子のを調製した。この着色微粒子を「着色微粒子D−12」とする。この着色微粒子の体積基準メディアン径は50nmであった。
《ワックス分散液の調製》
〈ワックス分散液1の調製〉
アニオン系界面活性剤のドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム1.0gをイオン交換水30mlに撹拌溶解した。この溶液を90℃に加熱し、撹拌しながら、ワックスとしてカルナウバワックス(精製カルナウバワックス1号)7gを90℃に加熱して溶解させたものを徐々に添加し、次いで、機械式分散機「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて90℃にて7時間分散処理し、次いで30℃に冷却し、ワックスの分散液を調製した。これを「ワックス分散液1」とする。ワックス分散液中のワックスの数平均粒子径は95nmであった。
尚、数平均粒子径は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定した値である。
〈ワックス分散液2の調製〉
アニオン系界面活性剤のドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム1.0gをイオン交換水30mlに撹拌溶解した。この溶液を90℃に加熱し、撹拌しながら、ワックスとしてペンタエリスリトールベヘン酸エステル7gを90℃に加熱して溶解させたものを徐々に添加し、次いで、機械式分散機「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて90℃にて7時間分散処理し、次いで30℃に冷却し、「ワックス分散液2」を調製した。ワックス分散液中のワックスの数平均粒子径は96nmであった。
〈ワックス分散液3の調製〉
アニオン系界面活性剤のドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム1.0gをイオン交換水30mlに撹拌溶解した。この溶液を90℃に加熱し、撹拌しながら、ワックスとしてフィッシャートロプシュワックス7gを90℃に加熱して溶解させたものを徐々に添加し、次いで、機械式分散機「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて90℃にて7時間分散処理し、次いで30℃に冷却し、「ワックス分散液3」を調製した。ワックス分散液中の数平均粒子径は91nmであった。
《トナー粒子の作製》
(トナー粒子1の作製)
前述の「ポリエステル樹脂粒子1」の分散液1400g、イオン交換水2000g及び「着色微粒子分散液D−1」165g「ワックス分散液1」125gを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を付けた5リットルの四つ口フラスコに入れ撹拌する。30℃に調整した後、この溶液に5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液を加え、pHを10.0に調整した。次いで、塩化マグネシウム6水和物52.6gをイオン交換水72gに溶解した水溶液を撹拌下、30℃にて10分間で添加した。その後、3分間放置した後に、昇温を開始し、液温度90℃まで6分で昇温した(昇温速度=10℃/分)。その状態で粒径を「コールターカウンターTA−III」(ベックマン・コールター社製)にて測定し、体積基準におけるメディアン粒径(D50)が6.5μmになった時点で塩化ナトリウム115gをイオン交換水700gに溶解した水溶液を添加し粒子成長を停止させ、更に継続して液温度90℃±2℃にて、6時間加熱撹拌し、熱融着させた。その後、6℃/minの条件で30℃まで冷却し、塩酸を添加し、pHを2.0に調整し、撹拌を停止した。生成したトナー粒子を固液分離し、イオン交換水による洗浄を4回繰り返し(イオン交換水の量を15リットルとした)、その後、40℃の温風で乾燥し、トナー粒子を得た。これを「トナー粒子1」とする。
(トナー粒子2〜4の作製)
「トナー粒子1」の調製で用いた「着色微粒子分散液D−1」を、「着色微粒子分散液D−2〜4」に変えた以外は同様にして「トナー粒子2〜4」を作製した。
(トナー粒子5の作製)
前述の「ポリエステル樹脂粒子1」の分散液1100g、イオン交換水2000g及び「着色微粒子分散液D−5」595g、「ワックス分散液1」100gを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を付けた5リットルの四つ口フラスコに入れ撹拌する。30℃に調整した後、この溶液に5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液を加え、pHを10.0に調整した。次いで、塩化マグネシウム6水和物52.6gをイオン交換水72gに溶解した水溶液を撹拌下、30℃にて10分間で添加した。その後、3分間放置した後に、昇温を開始し、液温度90℃まで6分で昇温した(昇温速度=10℃/分)。その状態で粒径を「コールターカウンターTA−III」(ベックマン・コールター社製)にて測定し、体積基準におけるメディアン粒径(D50)が6.5μmになった時点で塩化ナトリウム115gをイオン交換水700gに溶解した水溶液を添加し粒子成長を停止させ、更に継続して液温度90℃±2℃にて、6時間加熱撹拌し、熱融着させた。その後、6℃/minの条件で30℃まで冷却し、塩酸を添加し、pHを2.0に調整し、撹拌を停止した。生成したトナー粒子を固液分離し、イオン交換水による洗浄を4回繰り返し(イオン交換水の量を15リットルとした)、その後、40℃の温風で乾燥し、トナー粒子を得た。これを「トナー粒子6」とする。
(トナー粒子6の作製)
「トナー粒子5」の調製で用いた「着色微粒子分散液D−5」を、「着色微粒子分散液D−6」に変えた以外は同様にして「トナー粒子6」を作製した。
(トナー粒子7の作製)
前述の「ポリエステル樹脂粒子1」の分散液1185g、イオン交換水2000g及び「着色微粒子分散液D−7」105g、「ワックス分散液1」130gを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を付けた5リットルの四つ口フラスコに入れ撹拌する。30℃に調整した後、この溶液に5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液を加え、pHを10.0に調整した。次いで、塩化マグネシウム6水和物52.6gをイオン交換水72gに溶解した水溶液を撹拌下、30℃にて10分間で添加した。その後、3分間放置した後に、昇温を開始し、液温度90℃まで6分で昇温した(昇温速度=10℃/分)。その状態で粒径を「コールターカウンターTA−III」(ベックマン・コールター社製)にて測定し、体積基準におけるメディアン粒径(D50)が6.5μmになった時点で塩化ナトリウム115gをイオン交換水700gに溶解した水溶液を添加し粒子成長を停止させ、更に継続して液温度90℃±2℃にて、6時間加熱撹拌し、融着させた。その後、6℃/minの条件で30℃まで冷却し、塩酸を添加し、pHを2.0に調整し、撹拌を停止した。生成したトナー粒子を固液分離し、イオン交換水による洗浄を4回繰り返し(イオン交換水の量を15リットルとした)、その後、40℃の温風で乾燥し、トナー粒子を得た。これを「トナー粒子7」とする。
(トナー粒子8〜12の作製)
「トナー粒子1」の作製で用いた「着色微粒子分散液D−1」を、「着色微粒子分散液D−8〜12」に変えた以外は同様にして「トナー粒子8〜12」を作製した。
(トナー粒子13〜14の作製)
「トナー粒子1」の作製で用いた「ポリエステル樹脂粒子1」の分散液を、「ポリエステル樹脂粒子2、3」の分散液に変えた以外は同様にして「トナー粒子13、14」を作製した。
(トナー粒子15〜16の作製)
「トナー粒子1」の作製で用いた「ワックス分散液1」を、「ワックス分散液2、3」に変えた以外は同様にして「トナー粒子15、16」を作製した。
(トナー粒子の外添剤処理)
次いで、上記で作製した「トナー粒子1〜16」の各々に、疎水性シリカ(体積基準メディアン径=12nm、疎水化度=68)1質量%と疎水性酸化チタン(体積基準メディアン径=20nm、疎水化度=63)1質量%を添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)を用いて混合した。その後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去し「トナー1〜16」を調製した。
表1に、トナー作製に用いた着色剤、樹脂、得られたトナーの体積メディアン径を示す。
Figure 0004613794
(現像剤の調製)
上記で作製した「トナー1〜16」の各々に、シリコーン樹脂を被覆した体積基準におけるメディアン粒径(D50)60μmのフェライトキャリアを、該トナーの濃度が6質量%になるよう混合し「現像剤1〜16」を調製した。
《評価装置》
評価機としては、電子写真方式を採用した市販の複合機「Sitios7165」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)を用いた。
《評価》
(着色剤逸脱)
トナー粒子の作製工程における着色剤の逸脱は、熱融着完了した液を、「遠心分離器H−900」(国産遠心器株式会社製)を用いて回転数2000rpmで2min間分離操作を実施し、得られた上澄み液の着色の程度を目視で評価した。
評価基準
◎:上澄み液の着色が、見られず
○:上澄み液の着色が、やや有り
×:上澄み液の着色が、有り。
(着色剤分解)
トナー粒子の作製工程における着色剤の分解は、トナー粒子作製前後で着色剤の分光吸収スペクトルを測定し評価した。分光吸収スペクトル測定は「330型自記分光光度計」(日立製作所製)で実施した。着色剤のトルエン溶解液の分光吸収スペクトルにおけるλmaxとトナーのトルエン溶解液の分光吸収スペクトルにおけるλmaxのずれを下記基準で比較し評価した。尚、顔料に関してはトルエンではなく2−ピロリジノンを使用した。
評価基準
◎:5nm未満
○:5〜15nm未満
×:15nm以上。
《画像評価》
画像評価装置としては、電子写真方式を採用した市販の複合機「Sitios7165」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)を用いた。
上記で作製した「トナー1〜16」、「現像剤1〜16」を上記画像評価装置に順次装填し、下記の項目を評価した。尚、プリントは、画素率が10%のオリジナル画像(文字画像が7%、人物顔写真、べた白画像、べた画像がそれぞれ1/4等分にあるオリジナル画像)を用いて行った。
(透明性)
トナー画像の透明性については、透過画像(OHP画像)を作製し、定着された画像について、「330型自記分光光度計」(日立製作所製)によりトナーが担持されていないOHPシートをリファレンスとして画像の可視分光透過率を測定し、イエロートナーでは650nmと450nmでの分光透過率の差、マゼンタトナーでは650nmと550nmでの分光透過率の差、シアントナーでは500nmと600nmでの分光透過率の差を求め、OHP画像の透過性を下記のようにランク評価した。この値が70%以上である場合、良好な透過性であると判断し得る。尚、トナー付着量は0.7±0.05(mg/cm2)の範囲で評価した。尚、透過画像(OHP画像)作製には、ポリエステルフィルム(厚さ75μm)を用いた。
評価基準
◎:90%以上
○:70%〜90%未満
×:70%未満。
(耐光性)
耐光性については、トナー画像濃度Ciを測定した後、ウェザーメーター「アトラスCi165」(東洋精機製作所製)を用いて、トナー画像にキセノン光(8万5千ルクス)を7日間照射した後、再び画像濃度Cfを測定し、キセノン光照射前後の画像濃度の差から色素残存率({(Ci−Cf)/Ci}×100%)を算出し評価した。尚、トナー画像作製には、上質紙(64g/m2)を用いた。
評価基準
◎:色素残存率が90%以上で耐光性非常に良好
○:色素残存率が90%未満〜80%で耐光性良好
×:色素残存率が80%未満で耐光性不良。
(5)画像濃度
画像濃度は、反射濃度計「X−Rite310TR」(X−Rite社製)を用いて測定した。尚、トナー画像作製には、上質紙(64g/m2)を用いた。
評価基準
◎:画像濃度、1.5以上で非常に良好
○:画像濃度、1.3〜1.5未満で良好
×:画像濃度、1.3未満で不良。
表2に、評価結果を示す。
Figure 0004613794
表2から明らかなように、本発明に該当する「実施例1〜12」の「トナー1〜7、10、13〜16」は何れの評価項目も優れているが、本発明外の「比較例1〜4」の「トナー8、9、11、12」は少なくとも何れの評価項目に問題が有ることがわかる。
本発明のトナーを製造するのに用いられる反応装置の一例を示す斜視図である。
符号の説明
1 熱交換用ジャケット
2 撹拌槽
3 回転軸
4a、4b 撹拌翼
7 上部材料投入口
8 下部材料投入口
α 交差角

Claims (8)

  1. 少なくともポリエステル系樹脂粒子と着色微粒子とを水系媒体中で凝集、熱融着させてなる電子写真用トナーにおいて、該着色微粒子が着色剤と架橋ポリエステル樹脂を有し、該着色剤が油溶性染料又は金属キレート染料であることを特徴とする電子写真用トナー。
  2. 前記着色微粒子が、架橋ポリエステル樹脂に着色剤を含有した微粒子であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用トナー。
  3. 前記着色微粒子の体積基準メディアン径が、10〜300nmであることを特徴とする請求項1〜2の何れか1項に記載の電子写真用トナー。
  4. 前記着色微粒子に占める着色剤の量が、10〜70質量%であることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の電子写真用トナー。
  5. 少なくともポリエステル系樹脂粒子と着色微粒子とを水系媒体中で凝集、熱融着させてなる電子写真用トナーの製造方法において、該着色微粒子が着色剤と架橋ポリエステル樹脂を有し、該着色剤が油溶性染料又は金属キレート染料であることを特徴とする電子写真用トナーの製造方法
  6. 前記着色微粒子が、架橋ポリエステル樹脂に着色剤を含有した微粒子であることを特徴とする請求項5に記載の電子写真用トナーの製造方法
  7. 前記着色微粒子の体積基準メディアン径が、10〜300nmであることを特徴とする請求項5〜6の何れか1項に記載の電子写真用トナーの製造方法。
  8. 前記着色微粒子に占める着色剤の量が、10〜70質量%であることを特徴とする請求項5〜7の何れか1項に記載の電子写真用トナーの製造方法。
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