JP4978270B2 - トナーの製造方法およびトナー - Google Patents

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Description

本発明は、トナーの製造方法およびトナーに関するものである。
電子写真法としては、多数の方法が知られているが、一般には、光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成する工程(露光工程)と、該潜像をトナーを用いて現像する現像工程と、紙等の転写材(記録媒体)にトナー画像を転写する転写工程と、定着ローラを用いた加熱等により、前記トナー画像を定着する定着工程とを有している。
また、トナーとしては、粉砕法により製造されるトナーや、液相において粒成長を行うことにより得られるいわゆるケミカルトナーがある。
粉砕法は、主成分である樹脂(以下、単に「樹脂」ともいう。)と、着色剤とを含む原料を混練して混練物を得、その後、前記混練物を冷却、粉砕する方法である。このような粉砕法は、比較的容易にトナーを製造することができる点で優れている。しかしながら、粉砕法で得られるトナーは、粉砕可能な樹脂に限られ、破断面に内添材料が露出しやすい。また、その各粒子間での形状のばらつきが大きく、その粒径分布も広くなり易いという欠点を有している。その結果、各トナー粒子間での特性が大きく異なる結果となり、トナー全体としての転写効率が低下したり、帯電特性が低下する等の問題があった。また、近年、より解像度の高い画像を得るために、トナー粒子の小粒径化が求められているが、粉砕法では、この要求に十分に応えるのが困難である。すなわち、粉砕法では、一般に、粉砕物の粒径が比較的小さくなると、急激に粉砕の効率が低下し、また、粉砕とともに微粉の凝集が進行する。このため、粉砕法では、比較的粒径の小さいトナー粒子を製造する場合、粉砕に要するエネルギーが非常に大きなものとなり、省エネルギーの観点等からも好ましくない。また、粉砕のために大きなエネルギーを与えると、混練物の構成材料が熱等により変性し易くなる。このため、目的とする特性のトナーを得るのが困難となり、トナーの信頼性が低下する。特に、低温定着性を得るため低軟化点樹脂を採用した場合ではこの凝集、変性が顕著になる。
一方、ケミカルトナーの製造は、液相中等で粒成長を行うため、トナー粒子の形状を、比較的真球度の高いものにしたり、トナー粒子間での形状のばらつきを抑制することができるという点等で優れている。
また、ケミカルトナーでは、凝集粒子からなる芯粒子(コア領域)と、芯粒子とは異なる材料で構成され、芯粒子を被覆する層(シェル領域、被膜)とを有する「カプセル型」の構造とすることができる。これにより、芯粒子と被覆する層とでの機能分離を図ることができる。例えば、芯粒子の構成材料としてガラス転移温度が比較的低い材料を用いるとともに、被覆する層の構成材料として芯粒子よりもガラス転移温度の高い材料を用いることにより、低温領域での定着性(低温定着性)の向上を図るとともに、保存時におけるトナー粒子の凝集等を防止し、トナーの保存性を向上させることが考えられる。
カプセル型の構造を有するトナー粒子の製造方法としては、例えば、特許文献1に記載されたような方法が提案されている。
しかしながら、近年、トナー画像の解像度を向上させるため、トナー粒子の平均粒径を小さくすることが望まれている。上記のようなカプセル型のトナーでは、比較的小粒径のトナー粒子を製造する場合(例えば、トナー粒子の平均粒径が4μm以下のトナーを製造する場合)、粗大粒子が大量に発生し、これを減らすことが難しかった。このため、得られるトナーの粒度分布を十分に狭くすることができない問題があった。また、上述したようなトナーの製造方法でトナーを製造した場合、トナー粒子の粒度分布が広いため、画像形成装置のハウジング内において、トナー粒子同士が接触した際に、摩擦がおきて帯電量が低下する問題があった。また、保存時において、トナー粒子同士が凝集してしまう問題があった。
特開平10−26842号公報
本発明の目的は、トナー粒子の平均粒径が十分に小さく、かつ、粒度分布が狭く、耐久性、保存性に優れたトナーを生産性よく製造できるトナーの製造方法、および、トナー粒子の平均粒径が十分に小さく、かつ、粒度分布が狭く、耐久性、保存性に優れたトナーを提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のトナーの製造方法は、樹脂Aおよび有機溶剤を含む分散質が、水系分散媒中に分散した分散液を調製する分散液調製工程と、
複数個の前記分散質を合一させ、合一粒子を形成する合一工程と、
前記合一粒子の表面を前記樹脂Aとは異なる組成の樹脂Bを含む材料で構成された被膜で被覆する被覆工程と、
前記被膜が形成された合一粒子に含まれる有機溶剤を除去する脱溶剤工程とを有し、
前記合一工程において、前記分散液を撹拌しつつ、前記分散液に電解質を添加する第1の処理と、前記第1の処理での撹拌翼の平均周速度よりも小さい速度で前記分散液を撹拌しつつ、合一粒子を成長させる第2の処理とを行い、
前記被覆工程において、前記分散液を撹拌しつつ、前記合一粒子が含まれる前記分散液に被膜形成用液を加える第3の処理と、前記第3の処理での撹拌翼の平均周速度よりも小さい速度で前記分散液を撹拌しつつ、前記合一粒子の表面に被膜を形成させる第4の処理とを行い、
100gの前記合一粒子の固形分を水系分散媒中に分散させた分散体aと、100gの前記被膜の固形分を前記分散体aと同濃度で水系分散媒中に分散させた分散体bとを調製し、前記分散体aおよび前記分散体bにそれぞれ等量ずつ電解質を添加していき、前記分散体aのゼータ電位と、前記分散体bのゼータ電位とが等しくなるときに加えた電解質量をX[g]としたとき、
前記第1の処理において前記分散質の固形分100gに対して添加する前記電解質の量をY[g]としたとき、0.8X≦Y≦X[g]の関係を満足することを特徴とする。
これにより、トナー粒子の平均粒径が十分に小さく、かつ、粒度分布が狭く、耐久性、保存性に優れたトナーを生産性よく製造できるトナーの製造方法を提供できる。
本発明のトナーの製造方法では、前記第1の処理で前記分散質に添加する前記電解質は、水に溶解させた電解質水溶液として添加するものであり、前記電解質水溶液は、電解質濃度が2.5〜6.0wt%のものであり、かつ、前記第1の処理で前記分散質に添加する前記電解質の量は、前記分散質を構成する全固形分に対し、3.4〜4.5wt%であることが好ましい。
これにより、得られるトナー粒子を所望の粒径で、粒度分布の狭いものとすることができ、保存性、耐久性が特に優れたトナーとなる。
本発明のトナーの製造方法では、前記第1の処理での前記攪拌翼の平均周速度をS[m/s]、前記第2の処理での前記攪拌翼の平均周速度をS[m/s]としたとき、1.1≦S/S≦2.5の関係を満足することが好ましい。
これにより、粗大粒子の発生を確実に防止しつつ、所望の粒径のトナー粒子を効率よく得ることができる。また、得られたトナー粒子は、粒度分布が狭いものとなり、耐久性および保存性が特に優れたものとなる。
本発明のトナーの製造方法では、前記樹脂Bのガラス転移温度Tg(B)[℃]と、前記樹脂Aのガラス転移温度Tg(A)[℃]との関係がTg(B)>Tg(A)であることが好ましい。
これにより、得られるトナーにおいて、トナー粒子の耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)を十分に優れたものとすることができる。また、トナーは、画像形成時において、高温領域でのオフセットを確実に防止することができ、低温領域での定着性のし易さ(低温定着性)を特に優れたものとすることができる。
本発明のトナーの製造方法では、前記樹脂Aおよび前記樹脂Bは、いずれもポリエステル樹脂を含むものであることが好ましい。
これにより、合一粒子の粒径をより確実に制御できるとともに、不本意な合一粒子の合一、軟凝集の発生を確実に防止することができる。
本発明のトナーは、本発明の方法を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、樹脂Aおよび樹脂Bの特性が効果的に発揮されたトナーの製造方法を提供することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
<トナーの製造方法>
まず、本発明のトナーの製造方法について説明する。
本発明の製造方法は、樹脂Aと着色剤と有機溶剤とを含む材料で構成された分散質が分散(乳化および/または懸濁)した分散液(乳化懸濁液)を調製する工程(分散液調製工程)と、複数個の分散質を合一させ、合一粒子を得る工程(合一工程)と、合一粒子の表面を、樹脂Aとは異なる組成の樹脂Bを含む材料で構成された被膜で被覆する工程(被覆工程)と、被膜が形成された合一粒子に含まれる有機溶剤を除去する工程(脱溶剤工程)とを有する。また、合一工程は、分散液を攪拌しつつ、分散液に電解質を添加する第1の処理と、第1の処理での攪拌翼の平均周速度よりも小さい速度で分散液を攪拌しつつ、合一粒子を成長させる第2の処理とを有し、被覆工程は、分散液を攪拌しつつ、合一粒子が含まれる分散液に、含まれる固形分が主として樹脂Bである被膜形成用液を加える第3の処理と、第3の処理での攪拌翼の平均周速度よりも小さい速度で分散液を攪拌しつつ、合一粒子の表面に被膜を形成する第4の処理とを有する。これにより、図1に示すような、樹脂Aを含むコア領域(芯部、核)11と、コア領域11の外周を被覆し、樹脂Bを含むシェル領域(外殻)12とを有するトナー粒子(トナー母粒子)1を生産性良く得ることができる。また、後述するような樹脂Aおよび樹脂Bを用いることにより、トナー粒子1は、低温定着性、保存性に優れたものとなる。
ところで、近年、トナー画像の解像度を向上させるため、トナー粒子の平均粒径を小さくすることが望まれている。上記のような製造方法を用いて製造されたコアシェル構造を有するトナーでは、比較的小粒径のトナー粒子を製造する場合(例えば、トナー粒子の平均粒径が4μm以下のトナーを製造する場合)、合一粒子の粒成長の初期において、粒径の比較的大きな軟凝集体が発生しやすく、この軟凝集体を核として凝集が進む。その結果、得られるトナーは、粗大粒子を多く含むものであり、トナー粒子の粒度分布を十分に狭くすることができない問題があった。このようなトナーは、画像形成装置のハウジング内において、トナー粒子同士が接触した際に、摩擦がおきて帯電量が低下するという問題があった。また、保存時において、トナー粒子同士が凝集し易く、保存性を十分に満足するものとすることが困難であった。さらに、このようにして得られたトナー粒子は、コア領域に被覆されたシェル領域の厚さが不均一となり、コア領域とシェル領域とを構成するそれぞれの材料の特性を十分に活かせるものではなかった。
そこで、本発明者らは鋭意検討した結果、上述した合一工程の第1の処理において、分散液に電解質を添加するとともに、添加する電解質量を以下のように規定することによって、トナー粒子の平均粒径を十分に小さいものとし、かつ、粒度分布を狭いものとすることができることを見いだした。
このような合一工程の第1の処理における分散液に添加する電解質量は以下の条件を満足するものである。
すなわち、100gの合一粒子の固形分を水系分散媒中に分散させた分散体aと、100gの被膜の固形分を分散体aと同濃度で水系分散媒中に分散させた分散体bとを調製し、分散体aおよび分散体bにそれぞれ等量ずつ電解質を添加していき、分散体aのゼータ電位と、分散体bのゼータ電位とが等しくなるときに加えた電解質量をX[g]としたとき、上述した合一工程の第1の処理において分散質の固形分100gに対して添加する電解質の量をY[g]としたとき、0.8X≦Y≦X[g]の関係を満足するものである。
合一工程の第1の処理において分散質に添加する電解質量が上記条件を満足することにより、第1の処理では、分散液に電解質を均一に拡散させることができ、分散液中における電解質の濃度むらを極めて少なくすることができる。これにより、合一工程において、分散質同士が均一に合一され、粗大粒子の発生を確実に防止することができるとともに、形成される合一粒子の粒径の制御が容易となる。その後、第2の処理において、第1の処理での攪拌翼の平均周速度よりも小さい速度で分散液を攪拌することにより、合一粒子を均一に成長させることができるため、合一粒子の粒度分布は狭いものとなる。結果として、平均粒径が十分に小さくなるとともに、粒度分布の狭いトナー粒子1を生産性良く得ることができる。また、このようにして得られたトナーは、画像形成装置のハウジング内において長期間保存した場合であっても、トナーの帯電量が低下したり、トナー粒子1同士が凝集するといった不具合が発生するのを確実に防止し、耐久性、保存性に優れたものとなる。さらに、後述するような被覆工程において、このようにして得られた合一粒子(コア領域11)の表面に、均一に樹脂Bを構成成分として含む被膜(シェル領域12)を形成することができる。このようにして得られたコアシェル構造を有するトナー粒子1は、コア領域11およびシェル領域12を構成するそれぞれの樹脂が有する特性を十分に発揮させることができる。特に、コア領域11を構成する樹脂Aとして、低軟化点(もしくは、低ガラス転移点)を有するものを用い、シェル領域12を構成する樹脂Bとして高軟化点(もしくは、高ガラス転移点)を有するものを用いた場合には、トナーの保存性を優れたものとしつつ、低温定着性に優れたものとなる。
これに対し、合一工程の第1の処理において分散質に添加する電解質量が上記条件を満足しない場合には、上述したような効果を得ることができない。この場合において、合一工程の第1の処理において分散質に添加する電解質量が、前記関係式の下限値未満である場合には、合一工程で形成される合一粒子の粒度分布は十分に狭くすることができるものの、被覆工程において、合一粒子の表面に好適に被膜を形成することが困難となる。すなわち、得られるトナー中には、コア領域の表面に不均一に被覆され、かつ膜厚にばらつきを持ったシェル領域が形成された粒子と、シェル領域を構成する樹脂で構成された粒子とが併存することとなる。その結果、トナーは、粗大粒子を含むものとなり、粒度分布を十分に狭いものとすることができない。このようなトナーでは、トナー粒子同士での凝集が起こりやすく、保存性を十分なものとすることができない。また、このようなトナーでは、形成されるトナー画像の色調が不均一なものとなる。また、合一工程の第1の処理において分散質に添加する電解質量が、前記関係式の上限値よりも大きい場合には、合一工程において、分散質に電解質を均一に分散させることが困難となってしまう。このようにして形成されるトナー粒子の形状は、不均一なものとなるとともに、トナー粒子の粒径を制御することができなくなってしまう。特に、比較的小粒径(2〜4μm)のトナー粒子で構成されたトナーを得ることが困難となる。また、このようなコアシェル構造を有するトナー粒子は、お互いに凝集し易く、トナーの保存性を十分なものとすることができなくなってしまう。
以下、本発明のトナーの製造方法の好適な実施形態について説明する。
[乳化懸濁液調製工程(分散液調製工程)]
まず、乳化懸濁液調製工程について説明する。
本工程で調製する乳化懸濁液は、トナー粒子1のコア領域11の形成に用いるものである。
乳化懸濁液は、いかなる方法で調製してもよいが、例えば、樹脂Aと着色剤と有機溶剤(有機溶媒)とを含む液体である着色樹脂液を、水性媒体と混合することにより調製することができる。
着色樹脂液は、例えば、樹脂Aと着色剤と有機溶剤とを含む材料を、高速攪拌機等の攪拌機により混合することにより得ることができる。また、着色樹脂液は、例えば、樹脂成分(樹脂A)と着色剤とを含む組成物を予め混練しておき、混練により得られた混練物と、有機溶剤とを混合することにより、調製してもよい。着色樹脂液の調製に用いることのできる攪拌機としては、例えば、DESPA(浅田鉄工社製)、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼(プライミクス社製)等が挙げられる。
攪拌機を用いた混合時における翼先端速度は、例えば、4〜30m/秒であるのが好ましく、10〜25m/秒であるのがより好ましい。翼先端速度が前記範囲内の値であると、樹脂成分(樹脂A)の有機溶剤への溶解、分散を効率良く行うことができるとともに、着色剤の着色樹脂液中における着色剤の分散状態をより均一なものとすることができる。これに対し、翼先端速度が前記下限値未満であると、樹脂成分(樹脂A)、着色剤、有機溶剤の組成等によっては、着色樹脂液中における着色剤の微分散が不十分になる可能性がある。一方、翼先端速度が前記上限値を超えると、有機溶剤の組成等によっては、剪断による発熱が大きくなり、有機溶剤の揮発等と相まって均一な攪拌が困難になる可能性がある。
また、攪拌時における材料温度は、20〜60℃であるのが好ましく、30〜50℃であるのがより好ましい。
得られる着色樹脂液中において、樹脂A、着色剤は、有機溶剤に溶解または分散している。
着色樹脂液中における固形分の含有率は、特に限定されないが、40〜75wt%であるのが好ましく、50〜73wt%であるのがより好ましく、50〜70wt%であるのがさらに好ましい。固形分の含有率が前記範囲内の値であると、後述する乳化懸濁液を構成する分散質を、より球形度の高いもの(真球に近い形状のもの)とすることができ、最終的に得られるトナー粒子の形状を、より確実に好適なものとすることができる。
また、着色樹脂液は、乳化剤(分散剤)を含むものであってもよい。これにより、後に詳述する乳化懸濁液中における分散質の分散性を、容易に、特に優れたものとすることができる。
また、着色樹脂液は、乳化剤(分散剤)を含むものであってもよい。これにより、後に詳述する乳化懸濁液中における分散質の分散性を、容易に、特に優れたものとすることができる。
乳化剤としては、一般に、分散剤、分散安定剤、界面活性剤として用いられているものを適用することができる。本発明において、乳化剤として適用することのできる具体的な材料としては、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルや、各種プルロニック系等のノニオン系乳化剤、アルキル硫酸エステル塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩等のアニオン系乳化剤、第4級アンモニウム塩等のカチオン系乳化剤等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、乳化剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩が好ましい。これにより、乳化懸濁液中における分散質の分散性を特に優れたものとしつつ、最終的なトナー中に乳化剤が残存した場合であっても、トナー粒子の帯電特性に対して悪影響を及ぼすのを効果的に防止することができるとともに、VOC(揮発性有機化合物)量が増大するのを効果的に防止することができる。アルキルベンゼンスルホン酸塩が有するアルキル基としては、例えば、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノナニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基等が挙げられるが、ドデシル基が好ましい。すなわち、アルキルベンゼンスルホン酸塩は、ドデシルベンゼンスルホン酸塩であるのが好ましい。これにより、乳化懸濁液中における分散質の分散性をさらに優れたものとしつつ、最終的なトナー中に乳化剤が残存した場合であっても、トナー粒子の帯電特性に対して悪影響を及ぼすのをより効果的に防止することができるとともに、VOC(揮発性有機化合物)量が増大するのをより効果的に防止することができる。
使用する乳化剤の量は、固形分含有量に対し0.1〜3.0wt%であるのが好ましく、0.3〜2.0wt%であるのがより好ましく、0.3〜1.5wt%であるのがさらに好ましい。使用する乳化剤の量が前記下限値未満であると、粗大粒子発生に対する防止効果が十分に得られない可能性がある。一方、使用する乳化剤の量が前記上限値を超えると、後述する合一工程において、分散質の合一が十分に進行せず、所定粒径より小さい微粒子が残存し、合一粒子の収率が低下する可能性がある。
また、着色樹脂液の調製においては、調製すべき着色樹脂液の構成成分をすべて同時に混合してもよいし、予め、調製すべき着色樹脂液の構成成分のうち一部を混合して混合物(マスター)を得、その後、当該混合物(マスター)を、他の成分と混合してもよい。
例えば、着色剤と樹脂成分(樹脂A)とを混練し、混練物としての着色剤マスターを得た後、着色剤マスターと、追加樹脂としての樹脂成分(樹脂A)と、有機溶剤とを、混合することにより、着色樹脂液を調製してもよい。これにより、各成分が均一に混ざり合った着色樹脂液を、より確実に得ることができる。
樹脂Aが重量平均分子量の異なる少なくとも3種の樹脂成分を含む場合、すなわち、樹脂Aが、第1の樹脂成分と、前記第1の樹脂成分よりも重量平均分子量の大きい第2の樹脂成分と、前記第1の樹脂成分よりも重量平均分子量の小さい第3の樹脂成分とを含むものである場合、前記第1の樹脂成分を着色剤マスターの調製に用い、当該着色剤マスターを、前記第2の樹脂成分、前記第3の樹脂成分、および有機溶剤と混合することにより、着色樹脂溶液を調製してもよい。これにより、乳化懸濁液中において、樹脂Aを含む材料で構成された分散質中に着色剤をより確実に内包させることができる。その結果、所望の着色濃度のトナー粒子を容易かつ確実に製造することができる
また、着色樹脂液の構成成分としてワックスを用いる場合、例えば、ワックスと、樹脂成分(樹脂A)と、有機溶剤とを含む材料を混合し、ワックスマスターを得、このワックスマスターを、着色剤マスター、追加樹脂としての樹脂成分(樹脂A)および有機溶剤と混合することにより、着色樹脂液を調製してもよい。また、ワックスマスターの調製においては、ワックスの粒子が水性分散媒中に分散したワックス分散液(いわゆる、ワックスエマルジョン)を用いてもよい。
上記のような着色樹脂液を、水性媒体と混合することにより乳化懸濁液を調製する。
水性媒体としては、主として水で構成されたものを用いることができる。
水性媒体中には、例えば、水との相溶性に優れる溶媒(例えば、25℃での100重量部の水に対する溶解度が、50重量部以上である溶媒)を含むものであってもよい。
また、水性媒体は、乳化剤(分散剤)を含むものであってもよい。
また、乳化懸濁液の調製に際して、例えば、中和剤を用いてもよい。これにより、例えば、樹脂成分(樹脂A)が有する官能基(カルボキシル基)を中和することができ、調製される乳化懸濁液中における分散質の形状、大きさの均一性、分散質の分散性を特に優れたものとすることができる。また、中和剤を用いることにより、乳化剤の使用量を抑制したり、乳化剤等を用いなくても、分散質の分散性を十分に優れたものとすることができるため、乳化剤等を用いることによる不都合の発生を防止することができる。例えば、比較的多量の乳化剤等を用いた場合、乳化懸濁液の調製時において、比較的高い剪断力が必要となり、これにより、粗大粒子(粗大な分散質)の発生、分散質の粒度分布が広がる等の問題が発生し易いが、中和剤による中和を行うことにより、このような問題の発生を防止することができる。
中和剤は、例えば、着色樹脂液に添加されるものであってもよいし、水性媒体に添加されるものであってもよい。
また、中和剤は、乳化懸濁液の調製において、複数回に分けて添加されるものであってもよい。例えば、前述したように調製された着色樹脂液に対して中和剤を添加した後に、当該着色樹脂液(中和剤が添加された着色樹脂液)と水性媒体とを混合し、さらにその後、混合液中に中和剤を添加してもよい。これにより、着色樹脂液と水性媒体との混合時における液体の粘度上昇を効果的に抑制しつつ、分散質が均一かつ微細に分散した乳化懸濁液を容易に得ることができる。
中和剤としては、塩基性化合物を用いることができ、より具体的には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の無機塩基や、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミン等の有機塩基等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、中和剤は、上記のような化合物を含む水溶液であってもよい。
また、塩基性化合物の使用量は、樹脂成分(樹脂A)が有する全カルボキシル基を中和するために必要な量の1〜3倍に相当する量(1〜3当量)が好ましく、1〜2倍に相当する量(1〜2当量)が好ましい。これにより、異形の分散質が形成されるのを効果的に防止することができ、また、後に詳述する合一工程において得られる粒子の粒度分布を、よりシャープなものとすることができる。
本工程で得られた乳化懸濁液において水を滴下した後の水(乳化のために使用した水、ワックスマスターの調製に用いたワックス分散液(いわゆる、ワックスエマルジョン)からの水、中和塩基等を加えた水の全量)と有機溶媒との比率は、体積比で、50:50〜80:20であるのが好ましく、60:40〜80:20であるのがより好ましい。これにより、調製される乳化懸濁液中における分散質の形状、大きさの均一性、分散質の分散性を特に優れたものとすることができる。
着色樹脂液と水性媒体との混合は、いかなる方法で行うものであってもよいが、攪拌機等により着色樹脂液に剪断を加えつつ、着色樹脂液中に水性媒体を徐々に添加(滴下)することにより行い、最終的に、水性媒体中に、着色樹脂液由来の分散質が分散した分散液を得るのが好ましい。これにより、例えば、分散質が均一かつ微細に分散した乳化懸濁液を、容易かつ確実に得ることができる。
乳化懸濁液の調製に用いることのできる攪拌機としては、例えば、DESPA(浅田鉄工社製)、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼(プライミクス社製)、スラッシャ(三井鉱山社製)、キャビトロン(ユーロテック社製)等の高速攪拌機、あるいは高速分散機等が挙げられる。
攪拌機を用いた混合時における翼先端速度は、例えば、4〜30m/秒であるのが好ましく、10〜25m/秒であるのがより好ましい。翼先端速度が前記範囲内の値であると、乳化懸濁液を効率良く得ることができるとともに、乳化懸濁液中における分散質の形状、大きさのばらつきを特に小さいものとすることができ、分散質の均一分散性を特に優れたものとすることができる。これに対し、翼先端速度が前記下限値未満であると、乳化懸濁液中における分散質の微分散を十分に達成することが困難になる可能性がある。一方、翼先端速度が前記上限値を超えると、攪拌時に、着色樹脂液と水性媒体との混合液の飛散が激しくなり、不溶解物が混在する可能性がある。
また、攪拌時における材料温度は、20〜60℃であるのが好ましく、20〜50℃であるのがより好ましい。
次に、分散液(乳化懸濁液)を構成する各成分について説明する。なお、水性媒体等については、すでに述べたので、その説明を省略する。
(樹脂A)
本発明に用いることのできる樹脂Aとしては、特に限定されず、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、ポリエステル樹脂は、低温定着性(低温領域での定着性のし易さ)の向上に有利であり、また、透明性が高くかつ高グロスの画像を形成する上でも有利である。また、トナー粒子がポリエステル樹脂で構成されたものであると、容易かつ確実に所望の特性を有するトナーを製造することができる。
樹脂Aがポリエステル樹脂を含む材料で構成されるものである場合、当該ポリエステル樹脂の酸価は、5〜15KOHmg/gであるのが好ましく、7〜13KOHmg/gであるのがより好ましい。ポリエステル樹脂の酸価が前記範囲内の値であると、後述する合一工程において、粗大粒子が発生するのをより効果的に防止しつつ、合一粒子の成長速度を特に容易に制御できる。このため、粒度分布の特に狭い、所望の大きさの合一粒子を容易かつ確実に得ることができる。また、トナーの製造における生産性を特に優れたものとできる。このため、得られるトナーは、耐久性、保存性(長期保存性、耐熱保存性)を特に優れたものとすることができる。
樹脂Aのガラス転移温度(Tg)は、特に限定されないが、30〜50℃であるのが好ましく、35〜47℃であるのがより好ましい。樹脂Aのガラス転移温度が前記範囲内の温度であると、得られるトナーは、トナーとしての低温定着性を特に優れたものとしつつ、トナーを用いて記録媒体上に形成される画像(定着画像)の定着強度等を十分に優れたものとすることができる。なお、樹脂Aとして、複数種の樹脂を含むものである場合、上記ガラス転移温度としては、これらの各樹脂についてのガラス転移温度の加重平均値を、樹脂Aのガラス転移温度(Tg)として採用することができる。
また、樹脂Aの軟化温度T1/2は、特に限定されないが、60〜180℃であるのが好ましく、90〜160℃であるのがより好ましい。樹脂Aの軟化温度T1/2が前記範囲内の温度であると、得られるトナーは、トナーとしての低温定着性を特に優れたものとしつつ、トナーを用いて記録媒体上に形成される画像(定着画像)の定着強度等を十分に優れたものとすることができる。なお、本明細書で、軟化温度T1/2とは、特に断りのない限り、定荷重押出し形細管式レオメータであるフローテスター(島津製作所製、CFT−500)を用いて、以下のようにして求められる値のことを指す。すなわち、図2(a)に示すようにノズル径Dが1.0mmでノズル長さ(深さ)Lが1.0mmのノズル6を有するシリンダ7に、試料8(重量1.5g)を充填し、ノズル6と反対の側から単位面積(cm)当たり10kgの荷重をかけ、その状態で毎分6℃の昇温速度で加熱したときの、荷重面9のストロークS(荷重面9の沈み値)を測定することにより、昇温した温度とストロークSとの関係を図2(b)に示すようにして求め、ノズル6からの試料8の流出が始まって急激にストロークSが大きくなり、カーブが立ち上がったときの温度をTfb[℃]とし、また、ノズル6からの試料8の流出がほぼ終了してカーブがねたときの温度をTend[℃]としたとき、TfbでのストロークSfbとTendでのストロークSendとの中間値となるS1/2での温度を、本明細書では軟化温度T1/2として採用している。
また、樹脂Aの重量平均分子量Mwは、特に限定されないが、10,000〜180,000であるのが好ましく、20,000〜150,000であるのがより好ましい。これにより、高温領域でのオフセットの発生をより効果的に防止するとともに、揮発性有機化合物量を特に少ないものとすることができる。
また、樹脂Aとして、前述したような第1の樹脂成分、第2の樹脂成分、および、第3の樹脂成分を含むものを用いる場合、それぞれの樹脂の混合体全体として前述の重量平均分子量の範囲に入ることが好ましく、各樹脂成分の重量平均分子量は、以下のような条件を満足するものであるのがより好ましい。すなわち、第1の樹脂成分の重量平均分子量は、5,500〜100,000であるのが好ましく、7,000〜80,000であるのがより好ましい。また、第2の樹脂成分の重量平均分子量は、100,000〜300,000であるのが好ましく、120,000〜280,000であるのがより好ましい。また、第3の樹脂成分の重量平均分子量は、1,000〜5,500であるのが好ましく、1,500〜5,000であるのがより好ましい。これらの条件を満足することにより、乳化懸濁液中において、樹脂成分を含む材料で構成された分散質中に着色剤をより確実に内包させることができ、定着性に特に優れ、所望の着色濃度のトナー粒子をより確実に製造することができる。
(着色剤)
着色剤としては、例えば、顔料、染料等を使用することができる。このような顔料、染料としては、例えば、カーボンブラック、スピリットブラック、ランプブラック(C.I.No.77266)、マグネタイト、チタンブラック、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、キノリンイエロー、タートラジンレーキ、赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、カルコオイルブルー、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、ファイナルイエローグリーンG、ローダミン6G、キナクリドン、ローズベンガル(C.I.No.45432)、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー5:1、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー162、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、金属錯塩染料、シリカ、酸化アルミニウム、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
(有機溶剤)
有機溶剤(有機溶媒)としては、例えば、メチルエチルケトン(MEK)、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン等のケトン系溶媒、n−ブタノール、i−ブタノール、t−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、2−メトキシエタノール、アリルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、2−メトキシエタノール等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、オクタン、ジデカン、メチルシクロヘキセン、イソプレン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、四塩化炭素等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、酢酸イソペンチル、クロロ酢酸エチル、クロロ酢酸ブチル、クロロ酢酸イソブチル、ギ酸エチル、ギ酸イソブチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、安息香酸エチル等のエステル系溶媒、アクリロニトリル、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロ系溶媒等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を混合したものを用いることができる。
有機溶剤としては、25℃での100重量部の水に対する溶解度が、40重量部以下であるのが好ましく、30重量部以下であるのがより好ましい。
また、有機溶剤の沸点(常圧(1気圧)での沸点。以下、同様。)は、水の沸点よりも低いのが好ましい。これにより、有機溶剤の回収を効率良く行うことができる。
上記のような条件を満足する有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶媒等が挙げられる。
(その他の成分)
また、分散液(特に、分散液の調製に用いられる着色樹脂液)には、上記以外の成分が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、樹脂A以外の樹脂成分、ワックス、帯電制御剤、磁性粉末等が挙げられる。
樹脂A以外の樹脂成分としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂等が挙げられる。
また、樹脂Aの前駆体(例えば、プレポリマー、モノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー等)または上述した樹脂成分の前駆体を含んでいてもよい。
ワックスとしては、例えば、オゾケライト、セルシン、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー・トロプシュワックス等の炭化水素系ワックス、カルナバワックス、ライスワックス、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチル、キャンデリラワックス、綿ロウ、木ロウ、ミツロウ、ラノリン、モンタンワックス、脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル等のエステル系ワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等のオレフィン系ワックス、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド等のアミド系ワックス、ラウロン、ステアロン等のケトン系ワックス、エーテル系ワックス等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
磁性粉末としては、例えば、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料で構成されたもの等が挙げられる。
また、分散液の構成材料(成分)としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、脂肪酸、脂肪酸金属塩等を用いてもよい。
[合一工程]
次に、複数個の分散質を合一させ、合一粒子を得る(合一工程)。得られる合一粒子(着色樹脂微粒子)は、製造すべきトナー粒子のコア領域に対応するものである。分散質の合一は、通常、有機溶剤を含む分散質が衝突することにより、これらが融着して進行する。
複数個の分散質の合一は、分散液を撹拌しながら、分散液に上述した関係式を満足する量の電解質を添加する第1の処理と、第1の処理での攪拌翼の平均周速度よりも小さい速度で分散液を攪拌しつつ、合一粒子を成長させる第2の処理とを順次行うことにより行う。このようにして得られた合一粒子は、平均粒径が十分に小さくなるとともに、粒度分布の狭いものとなる。また、本工程の第1の処理で、分散液に上述した関係式を満足する量の電解質を添加することにより、後述する被覆工程において、合一粒子の表面に均一に被膜を形成することができ、結果として、得られるトナー粒子は平均粒径が十分に小さいものとなるとともに、粒径分布が狭いものとなる。
なお、本発明において、周速度S[m/s]は、撹拌翼を軸方向から平面視した際において、撹拌翼の翼径をd[m]、撹拌翼の回転数をR[min−1]としたとき、下記式(I)にて求めることができる。
S[m/s]=d・R・π/60 ・・・・(I)
また、本工程における処理温度は、特に限定されないが、10〜50℃であるのが好ましく、15〜40℃であるのがより好ましく、20〜35℃であるのが好ましい。処理温度が前記下限値未満であると、合一の進行が遅くなり、トナーの生産性が低下する場合がある。一方、処理温度が前記上限値を超えると、不本意な凝集物や粗大粒子が発生し易くなる。
また、本工程では、攪拌装置として、攪拌槽の内径をD[cm]、攪拌翼の翼径をd[cm]としたとき、1.3≦D/d≦3.0の関係を満足する物を用いることが好ましく、1.5≦D/d≦2.5の関係を満足する物を用いることがより好ましい。これにより、効率よく分散液を撹拌できるとともに、撹拌時における泡等の発生を防ぐことができ、容易かつ確実に、所望の粒径で粒度分布の特に狭い合一粒子を効率よく得ることができる。
また、本工程では、分散液の撹拌には、例えば、アンカー翼、タービン翼、ファウドラー翼、フルゾーン翼、マックスブレンド翼、半月翼等の攪拌翼を用いることができるが、中でも、マックスブレンド翼、フルゾーン翼が好ましい。これにより、添加した電解質をすばやく均一に分散、溶解させて、電解質の濃度むらが発生することを確実に防止することができる。また、分散質を効率良く合一させつつ、一旦形成された合一粒子(着色樹脂微粒子)が崩壊するのをより確実に防止することができる。その結果、粒子間での形状、粒径のばらつきの小さい合一粒子を効率良く得ることができる。
以下、合一工程における各処理について、詳細に説明する。
(第1の処理)
まず、第1の処理では、分散液を撹拌しつつ、電解質を添加する。
本処理で添加される電解質の量は、上述した条件を満足するものであるが、電解質が添加される分散液に含まれる固形分に対し、3.4〜4.5wt%であるのが好ましい。添加される電解質の量が前記範囲内であると、容易かつ確実に合一粒子の粒径を制御できるとともに、粗大粒子の発生を確実に防止することができる。また、後述する被覆工程において、合一粒子の表面に均一に被膜を形成することができる。
また、電解質は、水溶液の状態で添加することが好ましい。これにより、速やかに分散液全体に、電解質を拡散させることができるとともに、電解質の添加量を容易かつ確実に制御することができる。このため、分散質の軟凝集の発生を確実に防止することができる。
また、電解質を水溶液の状態で添加する場合、水溶液中における電解質の濃度は、2.5〜6.0wt%であることが好ましく、2.5〜4.5wt%であることがより好ましい。これにより、特に速やかに分散液全体に、電解質を拡散させることができ、電解質の添加量を容易かつ確実に制御することができる。また、このような水溶液を加えることにより、電解質を加え終えた際における分散液中の水の含有量が、好適なものとなる。このため、電解質添加後における合一粒子の成長速度を、生産性が落ちない程度に、適度に遅いものとすることができる。結果として、合一粒子の粒径をより確実に制御できるとともに、不本意な合一粒子の合一、軟凝集の発生を確実に防止することができる。
また、電解質を水溶液で添加する場合、電解質水溶液の添加の速度は、電解質水溶液が添加される分散液に含まれる樹脂材料(樹脂A):100重量部に対し、2〜20重量部/分であるのが好ましく、5〜15重量部/分であるのがより好ましい。これにより、分散液中で、電解質の濃度のむらが発生することを防止することができ、粗大粒子が発生することを確実に防ぐことができる。また、合一粒子の粒度分布は特に狭いものとなる。さらに、このような速度で電解質を添加することで、合一の速度を特に容易に制御でき、合一粒子の平均粒径を制御することが特に容易になるとともに、トナーの生産性を特に優れたものとすることができる。
電解質としては、例えば、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素アンモニウム、硫酸マグネシウム、リン酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化カルシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、酢酸ナトリウム等の塩等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
上述した中でも、電解質は、1価のカチオンの塩であることが好ましい。これにより、特に容易に合一粒子の成長速度を制御できるため、特に容易かつ確実に合一粒子の粒径を制御でき、得られる合一粒子の粒度分布を狭いものとできる。また、1価のカチオンの塩を用いることで、本工程において、粗大粒子が発生することを確実に防止することができる。このため、得られるトナー粒子の平均粒径を特に容易に所望の大きさとし、粒度分布を特に狭いものとすることができる。
また、上述した中でも、電解質は、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム)または炭酸塩であることが好ましく、硫酸塩であることが特に好ましい。これにより、特に容易に合一粒子の粒径を制御できる。
また、本処理は、分散液を攪拌した状態で行う。
上述したように、本処理における撹拌翼の平均周速度は、第2の処理における撹拌翼の平均周速度よりも高いものである。このように、電解質の添加時において、比較的高い周速度で撹拌を行うことにより、添加された電解質をよりすばやく、分散液中に拡散でき、分散液中の電解質の濃度むらを防ぐことができる。また、分散質の急激な合一を防止することができるため、粗大粒子および分散質の軟凝集体が発生することを防止することができる。
本処理では、撹拌時における攪拌翼の平均周速度は、第2の処理における撹拌翼の平均周速度よりも高いものであればよいが、具体的には、1.40〜2.00m/sであることが好ましく、1.50〜1.80m/sであるのがより好ましい。撹拌翼の平均周速度が前記範囲内の値であると、添加した電解質を均一に分散、溶解させて、電解質の濃度むらが発生することを確実に防止することができる。また、分散質をより効率良く合一させつつ、一旦形成された合一粒子が崩壊するのを確実に防止することができる。その結果、粗大粒子および軟凝集体の発生を確実に防止しつつ、粒子間での形状、粒径のばらつきが特に小さい合一粒子を効率良く得ることができる。このため、所望の粒径で、粒度分布が特に狭いトナーを得ることができる。
また、本処理では、撹拌は、分散液に対し、平均所要動力を、0.52〜2.00kW/m与えるように行うことが好ましい。これにより、添加した電解質を速やかに分散液に拡散させることができ、濃度むらの発生を防ぐことができるとともに、合一粒子の成長速度を容易かつ確実に制御できる。また、軟凝集体、粗大粒子の発生を防止できる。このため、所望の粒径で、粒度分布の狭いトナー粒子を容易かつ確実に得られる。
また、合一工程において加える電解質のうち、その90wt%以上を本処理で添加することが好ましく、その95wt%以上を本処理で添加することがより好ましく、その全量を本処理で添加することがさらに好ましい。これにより、合一工程において、分散液中での電解質の濃度むらの発生を防止することができる。このため、得られるトナー粒子は、粒度分布の特に狭いものとなり、粗大粒子の少ないものとなる。また、本処理で十分な電解質を添加することにより、合一工程を通して、合一粒子の成長速度を高いものとすることができ、本発明のトナーの製造方法は生産性が特に優れたものとなる。
(第2の処理)
次に、分散液の撹拌を行いながら、合一粒子の粒成長を行う。上述したように、本処理における撹拌翼の平均周速度は、第1の処理における撹拌翼の平均周速度よりも低いものである。このように、第1の処理を経た後に、比較的低い周速度で撹拌を行うことにより、粗大粒子の発生を防止しつつ、合一の発生頻度を高いものとでき、効率よく合一粒子の粒径を大きくすることができる。これにより、合一粒子の粒成長を容易に制御することができるとともに、得られる合一粒子の粒度分布を得に狭いものとすることができる。
本処理では、撹拌時における攪拌翼の平均周速度は、第1の処理における撹拌翼の平均周速度よりも低いものであればよいが、具体的には、0.70〜1.50m/秒であることが好ましく、0.80〜1.30m/秒であるのがより好ましい。平均周速度が前記範囲内の値であると、急激な合一によって粗大粒子が発生することを確実に防止しつつ、効率よく合一粒子を成長させることができる。また、得られるトナー粒子は、粒度分布が特に狭く、粗大粒子が特に少ないものとなる。
また、第1の処理での攪拌翼の平均周速度をS[m/秒]、第2の処理での攪拌翼の平均周速度をS[m/秒]としたとき、1.10≦S/S≦2.50の関係を満足することが好ましく、1.25≦S/S≦1.80の関係を満足することがより好ましい。各処理での撹拌翼の平均周速度が、このような関係を満足することにより、粗大粒子の発生を確実に防止しつつ、所望の粒径の合一粒子を効率よく得ることができる。また、得られたトナー粒子は、粒度分布が特に狭いものとなり、耐久性、保存性が特に優れたものとなる。このため、画像形成装置のハウジング内において、トナー粒子同士が衝突し、帯電制御剤等がトナー粒子からはがれ、トナーの帯電量が低下することを特に少なくすることができる。また、保存時におけるトナー粒子同士の凝集を特に少ないものとすることができる。
また、本処理では、撹拌は、分散液に対し、平均所要動力を、0.05〜1.11kW/m与えるように行うことが好ましい。これにより、粗大粒子の発生を確実に防止しつつ、所望の粒径の合一粒子を特に効率よく得ることができる。
合一粒子が所望の粒径に達したら、合一を停止させる。これにより、所望の粒径の合一粒子を確実に得ることができる。
本発明では、分散液中に水性媒体を添加することにより、合一を停止させる。これにより、不本意な合一粒子の更なる合一や崩壊等を確実に防止しつつ、速やかに分散質の合一を停止させることができる。その結果、所望の粒径を有し、粒度分布がシャープなトナー粒子を確実に得ることができる。なお、分散液中に水性媒体を添加することにより合一を停止させる場合、添加した水性媒体により分散質中に含まれる有機溶剤が抽出され、分散質粒子が硬くなる。その結果、合一が停止するとともに、合一粒子の崩壊が確実に防止されるものと考えられる。
また、添加する水性媒体は、分散液中に含まれる有機溶剤100重量部に対して、分散液中に含まれる水性媒体の総量が、400〜800重量部となるように加えるのが好ましく、500〜700重量部となるように加えるのがより好ましい。添加する水性媒体の量が前記範囲内であると、合一を確実に停止することができ、合一粒子の変形を確実に防止することができるとともに、後述する脱溶剤工程における有機溶剤の除去を効率よく行うことができる。このため、後述する洗浄、乾燥工程において、トナー粒子が変形、凝集することを確実に防止でき、最終的に得られるトナー粒子は、粒度分布が特に狭く、円形度が特に高いものとなる。
また、水性媒体の添加は、固形分の含有率が18〜25wt%となるように、水性媒体を加えるのが好ましい。これにより、トナー製造時における有機溶剤、水の使用量を十分に抑制しつつ、大きさ、形状のばらつきが特に小さいトナーを好適に製造することができる。
また、水性媒体の添加は、分散液を撹拌しながら行うことが好ましい。これにより、すばやく合一を停止することができ、合一粒子の粒成長を確実に止めることができる。
[被覆工程]
次に、上記のような合一粒子(着色樹脂微粒子)の表面に、当該合一粒子を構成する樹脂成分とは異なる樹脂成分(樹脂B)で構成された被膜を形成する(被覆工程)。本工程で形成する被膜は、図1において、形成すべきトナー粒子1のシェル領域12に対応するものである。このような工程を有することにより、高温領域でのオフセットを確実に防止し、得られるトナー粒子の耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)を十分に優れたものとしつつ、低温領域での定着性のし易さ(低温定着性)を特に優れたものとすることができる。
被膜の形成は、前述した合一粒子が分散した分散液を撹拌しながら、被膜を構成する樹脂成分(樹脂B)と、有機溶剤とを含む液体である被膜形成用液を、分散液に加える第3の処理と、第3の処理での撹拌翼の平均周速度よりも小さい速度で分散液を撹拌しつつ、合一粒子の表面に被膜を形成させる第4の処理を順次行うことにより行う。これにより、合一粒子の表面に均一な膜厚の被膜を確実に形成することができる。また、合一粒子に被覆せず、シェル領域を構成する樹脂Bで構成された粒子が発生するのを抑制することができる。これにより、得られるトナーの組成は均一なものとなり、形成されるトナー画像はムラのない鮮明なものとなる。
本工程においては、例えば、アンカー翼、タービン翼、ファウドラー翼、フルゾーン翼、マックスブレンド翼、半月翼等の攪拌翼を用いることができるが、中でも、マックスブレンド翼、フルゾーン翼が好ましい。これにより、混合時において、合一粒子同士の不本意な合一が発生し粗大粒子が発生することを確実に防止することができる。
また、本工程における材料温度は、20〜60℃であるのが好ましく、20〜50℃であるのがより好ましい。
以下、被覆工程における各処理について、詳細に説明する。
(第3の処理)
まず、第3の処理では、合一工程で得られた合一粒子が分散した分散液を撹拌しつつ、被膜を構成する樹脂成分(樹脂B)と、有機溶剤とを含む液体である被膜形成用液を添加する。
分散液に被膜形成用液を加える方法は、いかなる方法で行うものであってもよいが、攪拌機等により合一粒子が分散した分散液に剪断を加えつつ、合一粒子が分散した分散液中に被膜形成用液を徐々に添加(滴下)するのが好ましい。これにより、後述する第4の処理において、合一粒子の表面に均一な膜厚の被膜をより確実に形成することができる。
また、分散液に対する前記被膜形成用液の添加は、前記分散液中に含まれる前記樹脂A:100重量部に対し、添加する前記被膜形成用液中に含まれる前記樹脂Bの量が、5〜150重量部となるように行うことが好ましい。これにより、後述する第4の処理において、特に容易に被膜を形成でき、被膜の厚さを特に容易に制御できる。また、被膜形成終了後において、分散液中に樹脂Bのみで構成された微粒子が発生するのをより確実に抑制することができる。
また、被膜形成用液は、例えば、樹脂成分(樹脂B)を含む材料で構成された分散質が、水性の分散媒(水性媒体)中に微分散した分散液であってもよい。これにより、後述する第4の処理において、被膜の形成を容易かつ確実に行うことができるとともに、形成される被膜の厚さの均一性を高めることができる。
また、被膜形成用液を構成する樹脂成分(樹脂B)は、中和剤により中和されたものであってもよい。これにより、例えば、被膜が形成された状態での合一粒子(分散質)の分散性を特に優れたものとすることができる。
中和剤の種類、添加量、添加方法等の各種条件は、例えば、前述した乳化懸濁液調製工程で説明したのと同様とすることができる。これにより、上述したのと同様の効果が得られる。
また、本処理は、分散液を攪拌した状態で行う。
上述したように、本処理における撹拌翼の平均周速度は、第4の処理における撹拌翼の平均周速度よりも高いものである。このように、被膜形成用液の添加時において、比較的高い周速度で撹拌を行うことにより、添加された被膜形成用液をよりすばやく、分散液中に拡散でき、後述する第4の処理において、合一粒子の表面に均一に被膜を形成することができる。
本処理では、撹拌時における攪拌翼の平均周速度は、第4の処理における撹拌翼の平均周速度よりも高いものであればよいが、具体的には、0.80〜1.50m/sであることが好ましく、0.90〜1.20m/sであるのがより好ましい。撹拌翼の平均周速度が前記範囲内の値であると、添加した被膜形成用液を均一に分散させて、後述する第4の処理において、合一粒子の表面に均一に被膜を形成することができる。また、本工程において、合一工程で形成された合一粒子が、凝集するのが確実に防止され、得られるトナー中に粗大粒子が発生するのを確実に防止することができる。
また、本処理では、撹拌は、分散液に対し、平均所要動力を、0.52〜2.00kW/m与えるように行うことが好ましい。これにより、上述したような効果はより顕著なものとなる。
次に、被膜形成用液を構成する各成分について説明する。なお、水性媒体等については、すでに述べたので、その説明を省略する。
(樹脂B)
本発明に用いることのできる樹脂Bとしては、特に限定されず、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、ポリエステル樹脂は、低温定着性(低温領域での定着性のし易さ)の向上に有利であり、また、透明性が高くかつ高グロスの画像を形成する上でも有利である。また、トナー粒子がポリエステル樹脂で構成されたものであると、容易かつ確実に所望の特性を有するトナーを製造することができる。
また、樹脂Bのガラス転移温度Tg(B)は、前述した樹脂Aのガラス転移温度Tg(A)よりも高いものである。これにより、得られるトナーにおいて、トナー粒子間の凝集、変形の発生が効果的に防止されたものとなり、トナーの耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)を優れたものとすることができる。
樹脂Bのガラス転移温度Tg(B)は、上述の関係を満たすものであればよいが、具体的には、40〜85℃であるのが好ましく、50〜80℃であるのがより好ましく、55〜75℃であるのがさらに好ましくい。樹脂Bのガラス転移温度Tg(B)が前記範囲内の値であると、得られるトナーにおいて、優れた定着性を保持できる温度領域(オフセットの発生を十分に防止できる温度領域)である定着良好域を十分に広いものとしつつ、トナー粒子の耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)等を特に優れたものとすることができる。
また、樹脂Bの軟化温度T1/2(B)は、特に限定されないが、樹脂Aの軟化温度T1/2(A)よりも高いものであるのが好ましく、具体的には、150〜220℃であるのが好ましく、165〜210℃であるのがより好ましい。樹脂Bの軟化温度T1/2(B)が前記範囲内の値であると、得られるトナーは、揮発性有機化合物量を特に少ないものとすることができ、また、画像形成時に、高温領域でのオフセットの発生をより効果的に防止することができる。
また、樹脂Bの重量平均分子量Mw(B)は、特に限定されないが、樹脂Aの重量平均分子量Mw(A)よりも大きいものであるのが好ましい。これにより、得られるトナー粒子の耐久性、保存性を優れたものとすることができる。
樹脂Bの重量平均分子量Mw(B)は、具体的には、15万〜45万であるのが好ましく、18万〜30万であるのがより好ましい。樹脂Bの重量平均分子量Mw(B)が前記範囲内の値であると、高温領域でのオフセットの発生をより効果的に防止するとともに、揮発性有機化合物量を特に少ないものとすることができる。
(有機溶剤)
被膜形成用液を構成する有機溶剤としては、例えば、前述した着色樹脂液の構成材料として例示したものを用いることができる。
被膜形成用液を構成する有機溶剤と、前述した着色樹脂液を構成する有機溶剤とは、実質的に同一の組成を有するものであってもよいし、異なる組成を有するものであってもよいが、少なくとも、共通の成分を含むものであるのが好ましい。これにより、合一粒子の表面に、効率良く被膜を形成することができる。
(その他の成分)
また、シェル領域12には、上記以外の成分が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、樹脂Bの前駆体、樹脂B以外の樹脂またはその前駆体、着色剤、ワックス、帯電制御剤、磁性粉末等が挙げられる。また、シェル領域12の構成材料(成分)としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、脂肪酸、脂肪酸金属塩等を用いてもよい。
ワックスとしては、例えば、オゾケライト、セルシン、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー・トロプシュワックス等の炭化水素系ワックス、カルナバワックス、ライスワックス、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチル、キャンデリラワックス、綿ロウ、木ロウ、ミツロウ、ラノリン、モンタンワックス、脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル等のエステル系ワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等のオレフィン系ワックス、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド等のアミド系ワックス、ラウロン、ステアロン等のケトン系ワックス、エーテル系ワックス等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
帯電制御剤としては、例えば、安息香酸の金属塩、サリチル酸の金属塩、ベンジル酸の金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、含金属ビスアゾ染料、カッリクスアレン型のフェノール系縮合物、環状ポリサッカライド、トリメチルエタン系化合物、カテコールの金属塩、ニグロシン化合物、テトラフェニルボレート誘導体、第四級アンモニウム塩、オニウム化合物、トニフェニルメタン系化合物、アルキルピリジニウム塩、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸等が挙げられる。
磁性粉末としては、例えば、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料で構成されたもの等が挙げられる。
また、シェル領域12の構成材料(成分)としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、脂肪酸、脂肪酸金属塩等を用いてもよい。
(第4の処理)
次に、分散液の撹拌を行いながら、合一粒子の表面に被膜を形成する。上述したように、本処理における撹拌翼の平均周速度は、第3の処理における撹拌翼の平均周速度よりも低いものである。このように、第3の処理を経た後に、比較的低い周速度で撹拌を行うことにより、合一粒子の表面に均一な膜厚の被膜形成用液を確実に形成することができる。結果として、得られるトナー粒子1は、平均粒径が十分小さいものとなるとともに、粒度分布を狭いものとすることができる。
本処理では、撹拌時における攪拌翼の平均周速度は、第3の処理における撹拌翼の平均周速度よりも低いものであればよいが、具体的には、0.40〜0.75m/秒であることが好ましく、0.50〜0.70m/秒であるのがより好ましい。平均周速度が前記範囲内の値であると、合一粒子の表面に均一に被膜を形成することができる。また、本工程において、合一工程で形成された合一粒子が、凝集するのが確実に防止され、得られるトナー中に粗大粒子が発生するのを確実に防止することができる。また、被膜形成終了後において、分散液中に樹脂Bのみで構成された微粒子が発生するのをより確実に抑制することができる。
また、本処理では、撹拌は、分散液に対し、平均所要動力を、0.05〜1.11kW/m与えるように行うことが好ましい。これにより、上述したような効果はより顕著なものとなる。
被膜を形成した合一粒子が所望の粒径に達したら、被膜の形成を停止させる。これにより、被膜を形成した所望の粒径の合一粒子を確実に得ることができる。
被膜の形成を停止させる方法としては、例えば、攪拌速度を上げる方法、分散液(合一粒子が分散した分散液)の温度を低下させる方法、分散液中に水を添加する方法や、これらのうち2つ以上を組み合わせた方法等が挙げられる。中でも、被膜の形成を停止させる方法としては、分散液中に水を添加する方法を用いることが好ましい。これにより、不本意な合一粒子の更なる合一や崩壊、被膜の更なる被覆等を確実に防止しつつ、速やかに分散質の被膜の形成を停止させることができる。その結果、所望の粒径を有し、粒度分布がシャープなトナーを確実に得ることができる。なお、分散液中に水を添加することにより被膜の形成を停止させる場合、添加した水により分散質中に含まれる有機溶剤が抽出され、分散質粒子が硬くなる。その結果、被膜の形成が停止するとともに、合一粒子の崩壊が確実に防止されるものと考えられる。
分散液中に水を添加することにより被膜の形成を停止させる場合、添加する水は、分散液中に含まれる有機溶剤100重量部に対して、分散液中に含まれる水の総量が、400重量部以上となるように加えるのが好ましく、500重量部以上となるように加えるのがより好ましい。
また、分散液中に水を添加することにより被膜の形成を停止させる場合、水の添加後(被膜の形成の停止後)に、固形分の含有率が18〜25wt%となるように、水を加えるのが好ましい。これにより、トナー製造時における有機溶剤、水の使用量を十分に抑制しつつ、大きさ、形状のばらつきの小さい好適なトナーを製造することができる。
[脱溶剤(脱溶媒)工程]
その後、分散液中に含まれる有機溶剤を除去する(脱溶剤工程)。これにより、トナー粒子が得られる。
有機溶剤の除去は、いかなる方法で行ってもよいが、例えば、減圧により行うことができる。これにより、樹脂成分等の構成材料の変性等を十分に防止しつつ、効率良く有機溶剤を除去することができる。
また、本工程での処理温度は、被膜を構成する樹脂成分(樹脂B)のガラス転移点(Tg)よりも低い温度であるのが好ましい。
また、本工程は、分散液に、消泡剤を添加した状態で行ってもよい。これにより、効率良く有機溶剤を除去することができる。
消泡剤としては、例えば、鉱物油系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、シリコーン系消泡剤のほか、低級アルコール類、高級アルコール類、油脂類、脂肪酸類、脂肪酸エステル類、リン酸エステル類等を用いることができる。
消泡剤の使用量は、特に限定されないが、分散液中に含まれる固形分に対して、重量比で、20〜300ppmであるのが好ましく、30〜100ppmであるのがより好ましい。
また、本工程においては、有機溶剤とともに、少なくとも一部の水性媒体が除去されてもよい。
また、本工程においては、有機溶剤とともに、分散液中に含まれる未反応原料(モノマー等)を除去することができる。その結果、最終的に得られるトナーにおける、揮発性有機化合物(VOC)量を特に少ないものとすることができる。
なお、本工程においては、必ずしも全ての有機溶剤(分散液中に含まれる有機溶剤の全量)が除去されなくてもよい。このような場合であっても、後述する洗浄工程、乾燥工程において残存する有機溶剤を十分に除去することができる。
[洗浄工程]
次に、トナー粒子の洗浄を行う(洗浄工程)。
本工程を行うことにより、不純物として、有機溶剤、未反応原料(モノマー等)等が含まれる場合であっても、これらを効率良く除去することができる。その結果、最終的に得られるトナーにおける、揮発性有機化合物(VOC)量を特に少ないものとすることができる。
本工程は、例えば、固液分離(水性媒体からの分離)によりトナー粒子を分離し、さらにその後、固形分(トナー)の水中への再分散および固液分離(水性媒体からのトナー粒子の分離)をすることにより行うことにより、行うことができる。固形分(トナー)の水中への再分散および固液分離は、複数回、繰り返し行ってもよい。
[乾燥工程]
その後、乾燥処理を施すことにより、最終的なトナーを得ることができる(乾燥工程)。
乾燥工程は、例えば、真空乾燥機(例えば、リボコーン(大川原製作所社製)、ナウター(ホソカワミクロン社製)等)、流動層乾燥機(大川原製作所社製)等を用いて行うことができる。
また、本工程での処理温度は、シェル領域を構成する樹脂成分(樹脂B)のガラス転移点(Tg)よりも低い温度であるのが好ましい。
また、本発明のトナーの製造方法においては、必要に応じて、外添剤を付与する外添工程を有していてもよい。
<トナー>
次に、上記のような方法により製造される本発明のトナーについて説明する。
トナーは、多数個のトナー粒子(トナー母粒子)で構成されている。
《トナー粒子の構造》
図1は、本発明のトナーを構成するトナー粒子の好適な実施形態を示す模式的な断面図である。
トナー粒子1は、コア領域(芯部、核)11と、コア領域11の外周を被覆するシェル領域(外殻)12とを有するものである。コア領域11は樹脂Aを含むものであり、シェル領域12は樹脂Bを含むものである。そして、コア領域11とシェル領域12とは、明確に分離している。これにより、トナーを構成する各成分の特長を十分に発揮させることができる。
まず、コア領域11について説明し、その後、シェル領域12について説明する。
[コア領域]
コア領域11は、樹脂Aと着色剤とを含む材料で構成されたものである。これにより、トナー全体としての定着良好域を特に広いものとすることができる。
トナー粒子1中においてコア領域11の占める割合は、50〜99.5vol%であるのが好ましく、60〜95vol%であるのがより好ましい。コア領域11の占める割合が前記範囲内の値であると、トナー粒子1の耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)等を十分に優れたものとしつつ、コア領域11の構成材料の特性をより効果的に発揮させることができる。
また、コア領域11の平均粒径は、2〜5.5μmであるのが好ましい。コア領域11の平均粒径が前記範囲内であると、トナー粒子1の耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)等を十分に優れたものとしつつ、コア領域11の構成材料の特性をより効果的に発揮させることができる。なお、本明細書で、平均粒径とは、特に断りのない限り、体積基準の平均粒径のことを指す。
[シェル領域]
シェル領域12は、コア領域11の外周を被覆するように設けられたものであり、樹脂Bを含む材料で構成されたものである。これにより、トナー粒子1の耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)を優れたものとすることができる。特に、シェル領域12とともに、樹脂Aを含む材料で構成されたコア領域11を有することにより、トナー粒子1の耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)を優れたものとしつつ、低温定着性にも優れたものとすることができ、優れた定着性を保持できる温度領域(オフセットの発生を十分に防止できる温度領域)である定着良好域を十分に広いものとすることができ、高温領域でのオフセットを確実に防止し、低温領域での定着性のし易さ(低温定着性)を優れたものとすることができる。
トナー粒子1中における樹脂Bの含有量は、特に限定されないが、樹脂A:100重量部に対し、樹脂Bの量が5〜150重量部であるのが好ましく、8〜100重量部であるのがより好ましく、10〜40重量部であるのがさらに好ましい。樹脂Bの含有量が前記範囲内の値であると、トナー粒子1中において、前述した樹脂Aで構成されたコア領域11と、樹脂Bで構成されたシェル領域12とをより確実に分離させることができ、樹脂Aおよび樹脂Bの特性をより効果的に発揮させることができる。より具体的には、トナーの低温定着性を十分に優れたものとしつつ、高温領域でのオフセットをより確実に防止し、トナー粒子1の耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)等を特に優れたものとすることができる。
また、シェル領域12の平均厚さは、0.01〜1.00μmであることが好ましく、0.05〜0.50μmであることがより好ましい。シェル領域12の平均厚さが前記範囲内であると、トナー粒子1中において、前述した樹脂Aで構成されたコア領域11と、樹脂Bで構成されたシェル領域12とをより確実に分離させることができ、樹脂Aおよび樹脂Bの特性をより効果的に発揮させることができる。より具体的には、トナーの低温定着性を十分に優れたものとしつつ、高温領域でのオフセットをより確実に防止し、トナー粒子1の耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)等を特に優れたものとすることができる。
[コア領域、シェル領域以外の構成]
トナー粒子1は、コア領域11、シェル領域12以外の構成を有するものであってもよい。例えば、上記のような構成のトナー母粒子(コア領域11およびシェル領域12を有するトナー母粒子)の表面付近に、外添剤が付与されたものであってもよい。外添剤としては、例えば、シリカ、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、チタニア、酸化亜鉛、マグネタイト等の金属酸化物、窒化珪素等の窒化物、炭化珪素等の炭化物、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、脂肪族金属塩等の無機材料で構成された微粒子、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、脂肪族金属塩等の有機材料で構成された微粒子やこれらの複合物で構成された微粒子等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、外添剤としては、上記のような微粒子の表面に、HMDS、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、フッ素含有シラン系カップリング剤、シリコーンオイル等により表面処理を施したものを用いてもよい。
《トナー粒子の形状》
トナーを構成するトナー粒子1は、均一な形状を有し、粒度分布のシャープな(幅の小さい)ものであるのが好ましい。
本発明のトナーにおいて、下記式(I)で表されるトナー粒子1についての円形度Rの平均値(平均円形度)は、0.92以上であるのが好ましく、0.95〜0.99であるのがより好ましい。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子1の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子1の投影像の面積に等しい面積の真円(完全な幾何学的円)の周囲長を表す。)
このように、トナー粒子1の円形度が十分に大きいものであることにより、転写工程におけるトナーの転写効率を十分に優れたものとすることができる。また、トナー粒子1の円形度が十分に大きいものであることにより、例えば、画像形成装置(特に、現像装置)内において、トナー粒子1に長期間にわたって応力が加わった場合においても、トナー粒子1の不可逆的な変形を防止することができる。これにより、トナーを、長期間にわたって安定した特性を発揮することができるものとすることができる。
また、トナー粒子1についての円形度の標準偏差は、0.04以下であるのが好ましい。このように、円形度の標準偏差が十分に小さいと、帯電特性、定着特性等のばらつきが特に小さくなり、トナー全体としての、信頼性がさらに向上する。
また、トナー粒子1の平均粒径は、特に限定されないが、2〜4μmであるのが好ましい。トナー粒子1の平均粒径が前記範囲内の値であると、高解像度の画像形成に好適に適用することができるとともに、低温定着性の向上に有利であり、また、コア領域11の構成材料の特性およびシェル領域12の構成材料の特性を、より確実に発揮させることができる。上述したような製造方法において、トナー粒子を特に効率よく得ることができる。
また、トナー粒子1の粒径の標準偏差(σ(D))をトナー粒子の平均粒径(D)で除した数値(σ(D)/D)×100として表されるトナー粒子の粒径についての変動係数は、24.0以下であるのが好ましく、20.0以下であるのがより好ましい。これにより、トナー粒子1の粒度分布は特にシャープなものとなり、トナーを用いて形成される画像を、より良好なものとすることができる。また、各トナー粒子間での帯電特性、定着特性等のばらつきを特に小さいものとすることができ、トナー全体としての信頼性を特に優れたものとすることができる。また、例えば、トナーの製造時においては、トナーの乾燥を容易かつ確実に行うことができ、トナー中の含水量を抑制することができる。
また、トナー粒子1についての50%体積粒径をDv(50)[μm]、50%個数粒径をDn(50)[μm]としたとき、Dv(50)/Dn(50)の値は、1.00〜1.10であるのが好ましく1.00〜1.07であるのがより好ましい。これにより、トナーを用いて形成される画像を、より良好なものとすることができる。
なお、Dv(50)、Dn(50)の値は、例えば、コールター社製マルチサイザーII型(アパーチャーチューブ径:100μm)を用いた測定により求めることができる。
本発明のトナーは、一成分系現像剤として用いられるものであってもよいし、二成分型現像剤として用いられるものであってもよい。また、本発明のトナーは、乾式トナーとして用いられるものであってもよいし、液体現像剤に用いられるものであってもよい。
次に、上述した本発明のトナーが適用される画像形成装置について説明する。
図3は、本発明のトナーが適用される画像形成装置の好適な実施形態を示す全体構成図、図4は、図3の画像形成装置が有する現像装置の断面図、図5は、図3の画像形成装置に用いられる定着装置の詳細構造を示し、一部破断面を示す斜視図、図6は、図5の定着装置の要部断面図である。
画像形成装置10の装置本体20内には、感光体ドラムからなる像担持体30が配設され、図示しない駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。この像担持体30の周囲には、その回転方向に沿って、像担持体(感光体)30を一様に帯電するための帯電装置40、像担持体30上に静電潜像を形成するための露光装置50、静電潜像を現像するためのロータリー現像装置60、像担持体30上に形成された単色のトナー像を一次転写するための中間転写装置70が配設されている。
ロータリー現像装置60は、イエロー用現像装置60Y、マゼンタ用現像装置60M、シアン用現像装置60Cおよびブラック用現像装置60Kが支持フレーム600に装着され、支持フレーム600は図示しない駆動にモータより回転駆動される構成になっている。これらの複数の現像装置60Y、60C、60M、60Kは、像担持体30の1回転毎に選択的に一つの現像装置の現像ローラ604が像担持体30に対向するように回転移動するようにされている。なお、各現像装置60Y、60C、60M、60Kには、各色のトナーが収納されたトナー収納部が形成されている。
現像装置60Y、60C、60M、60Kは、いずれも同一の構造を有している。したがって、ここではイエロー用現像装置60Yの構造について説明するが、現像装置60C、60M、60Kについても、構造、機能は同様である。
図4に示すようにイエロー用現像装置60Yでは、その内部にトナーTを収容するハウジング601に供給ローラ603および現像ローラ604が軸着されており、当該イエロー用現像装置60Yが上記した現像位置に位置決めされると、「トナー担持体」として機能する現像ローラ604が像担持体(感光体)30と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向位置決めされるとともに、これらのローラ603、604が本体側に設けられた回転駆動部(図示省略)と係合されて所定の方向に回転するように構成されている。この現像ローラ604は、現像バイアスを印加されるべく銅、ステンレス、アルミニウム等の金属または合金により円筒状に形成されている。
また、イエロー用現像装置60Yでは現像ローラ604の表面に形成されるトナー層の厚みを所定厚みに規制するための規制ブレード605が配置されている。この規制ブレード605は、ステンレスやリン青銅などの板状部材605aと、板状部材605aの先端部に取り付けられたゴムや樹脂部材などの弾性部材605bとで構成されている。この板状部材605aの後端部はハウジング601に固着されており、現像ローラ604の回転方向D3において、板状部材605aの先端部に取り付けられた弾性部材605bが板状部材605aの後端部よりも上流側に位置するように配設されている。
中間転写装置70は、駆動ローラ90および従動ローラ100と、両ローラにより図示矢印方向に駆動される中間転写ベルト(ベルト)110と、ベルト110の裏面で像担持体30に対向して配設された一次転写ローラ120と、ベルト110上の残留トナーを除去する転写ベルトクリーナ130と、駆動ローラ90に対向して配設され、中間転写ベルト110に形成された4色フルカラー像を記録媒体(紙等)上に転写するための二次転写ローラ140とからなっている。
装置本体20の底部には給紙カセット150が配設され、給紙カセット150内の記録媒体は、ピックアップローラ160、記録媒体搬送路170、二次転写ローラ140、定着装置190を経て排紙トレイ200に搬送されるように構成されている。なお、230は両面印刷用搬送路である。
上記構成からなる画像形成装置の作用について説明する。図示しないコンピュータからの画像形成信号が入力されると、像担持体30、ロータリー現像装置60の現像ローラ604および中間転写ベルト110が回転駆動し、先ず、像担持体30の外周面が帯電装置40によって一様に帯電され、一様に帯電された像担持体30の外周面に、露光装置50によって第1色目(例えばイエロー)の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、イエローの静電潜像が形成される。
一方、イエロー用現像装置60Yでは、2つのローラ603、604が接触しながら回転することで、イエロートナーが現像ローラ604の表面に擦り付けられて所定の厚みのトナー層が現像ローラ604の表面に形成される。そして、規制ブレード605の弾性部材605bが現像ローラ604の表面に弾性的に当接して、現像ローラ604の表面上のトナー層を、所定の厚みに規制する。
像担持体30上に形成された潜像位置には、イエロー用現像装置60Yが回動してその現像ローラ604が当接し、これによってイエローの静電潜像のトナー像が像担持体30上に形成され、次に、像担持体30上に形成されたトナー像は一次転写ローラ120により中間転写ベルト110上に転写される。このとき、二次転写ローラ140は中間転写ベルト110から離間されている。
上記の処理が画像形成信号の第2色目、第3色目、第4色目に対して、像担持体30と中間転写ベルト110の1回転による潜像形成、現像、転写が繰り返され、画像形成信号の内容に応じた4色のトナー像が中間転写ベルト110上において重ねられて転写される。そして、このフルカラー画像が二次転写ローラ140に達するタイミングで、記録媒体が搬送路170から二次転写ローラ140に供給され、このとき、二次転写ローラ140が中間転写ベルト110に押圧されるとともに二次転写電圧が印加され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写される。そして、この記録媒体上に転写されたトナー像は定着装置190により加熱加圧され定着される。中間転写ベルト110上に残留しているトナーは転写ベルトクリーナ130によって除去される。
なお、両面印刷の場合には、定着装置190を出た記録媒体は、その後端が先端となるようにスイッチバックされ、両面印刷用搬送路230を経て、二次転写ローラ140に供給され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写され、再び定着装置190により加熱加圧され定着される。
図3において、本発明に係わる定着装置190は、熱源を有する定着ローラ210とこれに圧接される加圧ローラ220とから構成され、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸を結び線は水平線からθの角度を有するように配置されている。なお、0°≦θ≦30°である。
次に定着装置190について、詳細に説明する。
図5において、ハウジング240内には定着ローラ210が回動自在に装着されている。そして、定着ローラ210に対向して加圧ローラ220が回動自在に装着されている。加圧ローラ220の軸方向長さは定着ローラ210のそれよりも短く、その空いたスペースに軸受250が設けられて、加圧ローラ220の両端は軸受250により支持されている。軸受250には加圧レバー260が回動可能に設けられ、加圧レバー260の一端とハウジング240間には加圧スプリング270が配設され、これにより加圧ローラ220と定着ローラ210が加圧されるように構成されている。
図6において、定着ローラ210は、内部にハロゲンランプ等の熱源210aを有する金属製の筒体210b、筒体210bの外周に設けられたシリコンゴム等からなる弾性層210cと、弾性層210cの表面に被覆されたフッ素ゴム、フッ素樹脂(例えばパーテトラフロロエチレン(PTFE))よりなる表層(図示せず)と、筒体210bに固定された回転軸210dとから構成されている。
加圧ローラ220は、金属製の筒体220bと、筒体220bに固定された回転軸220dと、回転軸220dを軸支持する軸受250と、定着ローラ210と同様に、筒体220bの外周に設けられた弾性層220cと、弾性層220cの表面に被覆されたフッ素ゴム、フッ素樹脂よりなる表層(図示せず)とから構成されている。定着ローラ210の弾性層210cの厚みは、加圧ローラ220の弾性層220cの厚みより極端に小さくし、これにより加圧ローラ220側が凹状にへこむような定着ニップ部が形成されている。
図5および図6に示すように、ハウジング240の両側面には、支持軸290、300が設けられており、この支持軸290、300にそれぞれ定着ローラ210側の剥離部材310と加圧ローラ220側の剥離部材320が回動自在に装着されている。これにより、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸方向で定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材310、320が配設されることになる。
本実施形態では、図5および図6に示すように、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸方向でニップ部の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材310、320を配設している。定着ローラ210側の剥離部材310の先端は、ニップ部の出口に向けて傾斜するように配置され、定着ローラ210に非接触でかつ近接されている。加圧ローラ220側の剥離部材320の先端は、定着ローラ210側の剥離部材310の先端よりも記録媒体搬送方向下流側に配置されている。
両面印刷の場合、片面に印刷された記録媒体は定着ローラ210側の剥離部材310により剥離された後、記録媒体の後端が先端となるようにスイッチバックされ、両面印刷用搬送路230を経て二次転写ローラ140に供給され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写され、再び定着ローラ210により加熱加圧され定着され、このとき、加圧ローラ220に付着し巻き付いてしまう記録媒体は、加圧ローラ220側の剥離部材320により剥離されることになる。
上記のように、本実施形態の定着装置では、定着ローラおよび加圧ローラの軸方向かつ定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に、定着ローラおよび加圧ローラに近接して配設される剥離部材を備え、前記定着ローラ側の剥離部材の位置決めは定着ローラ表面で行い、前記加圧ローラ側の剥離部材の位置決めは加圧ローラの軸受表面で行うので、定着ローラおよび加圧ローラからの記録媒体の剥離性を向上させることができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、トナー粒子は、コア領域およびシェル領域以外の構成を有するものであってもよい。例えば、本発明のトナーは、単一のトナー粒子内に、複数のコア領域を有し、隣接するコア領域間にシェル領域と同一の材料で構成された隔壁を有するものであってもよい。これにより、例えば、トナーの耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)を特に優れたものとすることができる。また、このような構成であると、シェル領域の厚さが比較的薄い場合であっても、トナー粒子の耐久性、保存性(耐熱保存性、長期保存性等)を特に優れたものとすることができるため、トナー粒子中に占めるコア領域の割合を高めることができる。その結果、コア領域の構成材料の特性をより効果的に発揮させることができ、例えば、低温定着性や発色性等を特に優れたものとすることができる。
また、上記の説明では、合一工程の第1の処理において、分散液に電解質を添加するものとして説明したが、第2の処理、被覆工程の第3の処理、第4の処理において、適宜、分散質に電解質を添加してもよい。
[1]トナーの製造
トナーの製造に先立ち、樹脂の合成を行い、さらに、合成された樹脂を用いて、ワックスマスター、着色剤マスター、ミルベースの調製を行った。
<樹脂H1(架橋型ポリエステル系樹脂)の合成>
精留塔、攪拌装置、窒素ガス導入口、温度計を備え付けた50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて240℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が160℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 221重量部
イソフタル酸 95重量部
エチレングリコール 62重量部
ネオペンチルグリコール 104重量部
テトラブチルチタネート 2.5重量部
エピクロン830 7重量部
(大日本インキ化学工業製ビスフェノールF型エポキシ樹脂エポキシ当量170(g/eq)
カージュラE 3重量部
(シェルジャパン製アルキルグリシジルエステル)エポキシ当量250(g/eq)
得られた重合体は、無色の固体であり、酸価11.0KOHmg/g、DSC測定法によるガラス転移温度(Tg)64℃、軟化点(T1/2)が175℃であった。また、重量平均分子量をGPC測定装置(東ソー製HLC−8120GPC)によって、分離カラムとして東ソー製TSK−GEL G5000HXL・G4000HXL・G3000HXL・G2000HXLを組み合わせて使用し、カラム温度:40℃・溶媒:テトラヒドロフラン・溶媒濃度0.5質量%、フィルター:0.2μm・流量:1ml/minにて測定し標準ポリスチレンを用いて換算し分子量を求めた。結果として、重量平均分子量は230,000であった。
<樹脂L1(直鎖型ポリエステル系樹脂)の合成>
精留塔、攪拌装置、窒素ガス導入口、温度計を備え付けた50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて240℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が100℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 315重量部
エチレングリコール 12重量部
ネオペンチルグリコール 21重量部
プロピレングリコール 122重量部
テトラブチルチタネート 2.5重量部
得られた重合体は、無色の固体であり、酸価10.0、ガラス転移温度(Tg)57℃、軟化点(T1/2)が102℃であった。また、重量平均分子量は6,000であった。
上記のようにして合成した各樹脂についての構成材料の使用量、物性等を表1にまとめて示す。
Figure 0004978270
<ワックスマスターW−1の調製>
高速乳化機(プライミクス社製、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼)付属の3L円筒容器に、水:1300重量部、アニオン性乳化剤「ネオゲンSC−F」(第一工業製薬社製、固形分含有量:68wt%):25.7重量部を添加して、温度を95℃に調整し、翼先端速度:16.7m/sの攪拌下に、さらに、予め融解しておいたカルナバワックス:700重量部を添加して、ワックスの乳化物を得た。冷却後、固形分の含有率が35wt%となるように、水を加え、ワックス分散液を得た。
次に、高速分散機(プライミクス社製、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼)付属の3L円筒容器に、メチルエチルケトン:856重量部を仕込み、攪拌下に、樹脂L1:700重量部を徐々に添加して、樹脂L1が均一に溶解したことを確認した後、上記ワックス分散液:878.6重量部を添加して、予備混合液の調製を行った。次いで、該予備混合液をスターミル(アシザワファインテック社製、LMZ−10)で混合を行い、固形分含有量45.0wt%のワックスマスターW−1を得た。得られたワックスマスターW−1の組成は、重量比で、樹脂L1:ワックス:乳化剤:メチルエチルケトン:水=31.3:13.4:0.3:29.5:25.5であった。
<着色剤マスターP−1Cの調製>
シアン顔料(大日本インキ化学工業社製、KET BLUE 111):2000重量部と、樹脂L1:2000重量部とを、ST/A0羽根をセットした20Lヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)へ投入し、翼先端速度:10m/sで2分間攪拌し、混合物を得た。該混合物をオープンロール連続押し出し混練機(三井鉱山社製、ニーデックス MOS140−800)を用いて溶融混練し、着色剤マスターP−1Cを得た。着色剤マスターP−1Cの組成は、重量比で、着色剤:樹脂=50:50であった。また、得られた着色剤マスターP−1Cを樹脂L1およびメチルエチルケトンを用いて希釈し、400倍の光学顕微鏡で着色剤の微分散状態、粗大粒子の有無を観察したところ、粗大粒子は認められず、均一に微分散している様子が認められた。
<ミルベースMB−1の調製>
高速分散機(プライミクス社製、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼)付属の2L円筒容器(ディスパー翼の翼径40mm)に、メチルエチルケトン(希釈メチルエチルケトン):225.0重量部を仕込み、さらに、樹脂H1(希釈樹脂):98.4重量部を加えた。この状態で、翼先端速度:7.5m/sで攪拌した。攪拌した状態で、着色剤マスターP−1C:90重量部、樹脂L1(希釈樹脂):81.6重量部、ワックスマスターW−1:67.2重量部、および、乳化剤(第一工業製薬社製、ネオゲンSC−F):1.09重量部を、この順序で、前記円筒容器内に投入することにより、各成分の溶解・分散を行った。さらに、その後、固形分含有量が55wt%となるように、メチルエチルケトンを追加投入し、ミルベースMB−1を得た。なお、攪拌時における材料温度は、30〜40℃に保持されるようにした。また、作製したミルベースMB−1の配合順序、配合量、攪拌条件を表2に示す。得られたミルベースMB−1の固形分の組成は、重量比で、樹脂H1:樹脂L1:顔料:ワックス=32.8:49.2:15:3であった。なお、表中、メチルエチルケトンを「MEK」、乳化剤(ネオゲンSC−F)を「SC−F」で示した。
Figure 0004978270
<無着色樹脂分散液R−1の調製>
高速分散機(プライミクス社製、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼)付属の2L円筒容器(ディスパー翼の翼径40mm)に、メチルエチルケトン(希釈メチルエチルケトン):367重量部を仕込み、攪拌下に、樹脂H1:300重量部を徐々に添加した。その後、翼先端速度:7.6m/s、材料温度:30〜50℃に設定し、この条件で60分間攪拌を行うことにより、各成分の溶解・分散を行った。その後、材料温度を40℃にし、1Nのアンモニア水:75重量部を添加し、翼先端速度を16.5m/sまで上昇させ、この攪拌条件下、水:707重量部を、20重量部/分の速度で滴下することにより、無着色樹脂分散液(被膜形成用液)R−1を得た。得られた無着色樹脂分散液R−1の固形分含有量は20.72wt%、メチルエチルケトン含有量は31.95wt%であった。
(実施例1)
《乳化懸濁液調製工程》
ミルベースMB−1を調製した同一容器に引き続き、1Nアンモニア水:50重量部を加え、周速度:7.5m/sにて攪拌した後、温度が30℃以下となるように調整した。
その後、周速度:14.65m/sに変更し、この状態で、350重量部の水(脱イオン水)を20重量部/分の速度で滴下し、分散液を調製した。脱イオン水を添加するにつれ、系の粘度は上昇していったが、水は滴下と同時に系内に取り込まれ、攪拌混合は均一であった。脱イオン水を210重量部添加した段階で粘度の低下が観察された(転相点)。さらに残りの脱イオン水を所定量滴下した後(350重量部の脱イオン水を滴下した後)、希釈水として143.5重量部の水を一括で添加した。この段階での分散液中におけるメチルエチルケトン(有機溶剤)の含有率は、29.0wt%であった。また、この分散液中において、分散性の悪い粗大粒子の存在は認められなかった。
ここで、このようにして得られた分散液の一部を取り出し、脱溶剤した。このように脱溶剤して得られたサンプル:30gをポリ瓶に投入した。次に、サンプルが投入されたポリ瓶に、3.5wt%の硫酸ナトリウム水溶液を滴下していき、サンプル(ミルベースMB−1の固形分)に対して硫酸ナトリウムが2.5wt%含まれる水溶液を調製した。この際、硫酸ナトリウム水溶液の滴下は、30秒かけて行った。また、同様にして、硫酸ナトリウムのサンプルに対する含有比率が5.0wt%、10.0wt%となる水溶液を調製した。このようにして得られた各水溶液に加え、サンプルを単に水中に分散したもの(硫酸ナトリウムのサンプルに対する含有比率が0wt%)のゼータ電位を、ゼータ電位測定装置(日本ルフト社製 DT−1200)を用いて測定した。
次に、サンプルとして、樹脂H1を用いて、上記の方法と同様に、硫酸ナトリウムのサンプルに対する含有比率が0wt%、2.5wt%、5.0wt%、10.0wt%となる水溶液を調製し、各水溶液のゼータ電位を測定した。
このように、ミルベースMB−1の固形分が分散した水溶液、および無着色樹脂分散液R−1の固形分(樹脂H1)が分散した水溶液、それぞれにおける、電解質(硫酸ナトリウム)量とゼータ電位とをプロットして得られたグラフから、ミルベースMB−1の固形分が分散した水溶液のゼータ電位と無着色樹脂分散液R−1の固形分(樹脂H1)が分散した水溶液のゼータ電位とが等電位になる電解質量(X)を求めたところ、ミルベースMB−1の固形分(または無着色樹脂分散液R−1の固形分(樹脂H1))に対して4.33wt%であった。
《合一工程》
次に、マックスブレンド翼(翼径:63mm)およびコンデンサー付属の2L円筒容器に、上記分散液を移送した後、撹拌翼の周速度を1.09m/sに保持した状態で、温度を25℃に調整した。この時の平均撹拌所要動力は0.43kW/mであった。
<第1の処理>
次に、マックスブレンド翼の平均周速度1.65m/s、撹拌所要動力1.5kW/mに調整し、撹拌を行いつつ、2.5wt%の硫酸ナトリウム水溶液:400重量部を10重量部/分で滴下した。滴下終了後、同条件にて撹拌を10分間行った。この処理では、撹拌翼の平均周速度は、1.65m/s、平均撹拌所要動力は、1.11kW/mであった。
<第2の処理>
引き続き、同様の撹拌装置を用いて、マックスブレンド翼の周速度を1.65m/sから0.92m/sまで、30分かけて段階的に減速し、攪拌を行った。5分おきに、分散質(着色樹脂微粒子)の粒径の測定を行ない、50%体積粒径をDv(50)[μm]としたときの、Dv(50)が、2.7μmを超えるまで同条件で撹拌を行った。この処理における平均周速度は、0.92m/sであった。また、本処理における撹拌による平均所要動力は、0.19kWであった。なお、粒径、粒度分布の測定は、マイクロトラックMT3000(日機装社製)により行った。また、以下に説明する他の粒子についても同様にして、粒径、粒度分布の測定を行った。
Dv(50)が2.7μmを超えたところで、マックスブレンド翼の周速度を1.48m/sに調整した状態で、30分間攪拌を行い、目的とする合一粒子が分散した分散液を得た。その結果、50%体積粒径をDv(50)[μm]、50%個数粒径をDn(50)[μm]としたときの、Dv(50)は、2.8μm、Dv(50)/Dn(50)は、1.05であった。分散質の平均円形度Rは0.986であった。なお、平均円形度は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス(株)社製、FPIP−1000)を用いた測定により求めた。また、以下に説明する他の粒子についても同様にして、平均円形度を求めた。
《被覆工程》
<第3の処理>
上記合一工程を行った2L円筒容器内において、マックスブレンド翼の周速度を1.65m/sに調整した状態で、無着色樹脂分散液R−1:278重量部を5重量部/分の速度で滴下した。
<第4の処理>
滴下終了後に、15分かけてマックスブレンド翼の翼先端速度を周速度を1.65m/sから1.15m/sまで減速し、翼先端速度を保持した状態で、50%体積粒径をDv(50)[μm]が3.0μmを超えるまで同条件で撹拌を行った。目標粒径に到達した時点で、水:400重量部を添加し、被膜の被覆を終了させた。これにより、合一粒子の表面に、被膜が形成された。また、被膜を有する分散質(合一粒子)について、その粒径の測定を行った。その結果、50%体積粒径をDv(50)[μm]、50%個数粒径をDn(50)[μm]としたときの、Dv(50)は、3.0μm、Dv(50)/Dn(50)は、1.05であった。
《脱溶剤工程》
その後、シリコーン系消泡剤(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、BY22−517):0.068重量部を添加し、減圧により、固形分含有量が23wt%以上となるまで、メチルエチルケトンおよび水の一部を留去し、スラリー(着色樹脂微粒子スラリー)を得た。
《洗浄工程》
上記のようにして得られたスラリーに対し、固液分離を行い、さらに、水中への再分散、固液分離を繰り返し行うことによる洗浄処理を施した。その後、吸引ろ過法により、着色樹脂微粒子のウェットケーキ(着色樹脂微粒子ケーキ)を得た。なお、ウェットケーキの含水率は35wt%であった。
《乾燥工程》
その後、真空乾燥機を用いて、ウェットケーキを乾燥することにより、トナー母粒子を得た。また、トナー母粒子についての50%体積粒径をDv(50)[μm]、50%個数粒径をDn(50)[μm]としたときの、Dv(50)は、3.0μm、Dv(50)/Dn(50)は、1.05であった。また、トナー母粒子の平均円形度Rは0.985であった。
《外添工程》
トナー母粒子:100重量部に対して、外添剤として大粒径のシリカ(日本アエロジル(株)製RX50):1.0重量部、小粒径のシリカ(日本アエロジル(株)製RX200):1.0重量部、酸化チタン(チタン工業(株)製STT30S):0.5重量部を添加した。このトナー母粒子を10Lヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)製)に投入して羽先端周速30m/sで2分間混合し、トナーを得た。
(実施例2〜12)
使用した電解質の量、電解質の濃度、撹拌条件を表3のようにした以外は前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
(比較例1〜2)
使用したミルベース、電解質量、電解質の濃度、撹拌条件を表3のようにした以外は前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
表3には、トナーの構成成分、撹拌条件、電解質の添加条件等のトナーの製造条件、および得られたトナー母粒子の平均粒径を示した。
Figure 0004978270
[2]評価
[2.1]粒度分布
前記各実施例および各比較例で得られたトナー母粒子の粒度分布について、マイクロトラックMT3000(日機装社製)により測定を行った。粒度分布は、50%体積粒径をDv(50)[μm]、50%個数粒径をDn(50)[μm]としたときの、Dv(50)/Dn(50)を粒度分布の指標とし、下記の4段階の基準に従い、評価した。
◎:Dv(50)/Dn(50)が、1.07未満。
○:Dv(50)/Dn(50)が、1.07以上1.10未満。
△:Dv(50)/Dn(50)が、1.10以上1.15未満。
×:Dv(50)/Dn(50)が、1.15以上。
[2.2]透過型電子顕微鏡によるトナー粒子の観察
各実施例および各比較例で得られたトナー粒子に関して、四酸化オスミウムを用いてトナー粒子断面の染色を行い、透過型電子顕微鏡にてトナー粒子断面の観察を行った。
◎:コア領域とシェル領域の境界がコア領域の全周にわたって、はっきりと確認でき た。
○:コア領域とシェル領域の境界がコア領域の全周にわたって確認できた。
△:コア領域とシェル領域の境界がコア領域周囲の一部に確認できない部分があった 。
×:コア領域とシェル領域の境界が確認できなかった。
また、この観察から、シェル領域の平均厚さを求めた。
[2.3]トナー帯電量低下率(耐久前−耐久後)
前記各実施例、および各比較例のトナーを、図3〜図6に示すような画像形成装置の現像装置(図4参照)に充填し、画像形成装置にセットした。次に、印字前の初期動作終了後の画像形成装置を取り出し、画像形成装置内の像担持体より、トナーを吸引し、帯電量Q[μC]を測定した。この帯電量Q[μC]と吸引量m[g]から、単位重量当たりの帯電量(初期帯電量)Q/m[μC/g]を算出した。また、画像形成装置に各トナーを充填し、上記画像形成装置において、記録媒体(セイコーエプソン社製、A4上質普通紙)に所定のパターンの印字(5%印字)を連続で5000枚行った後、上記した方法と同様に、耐久後の各トナーの単位重量当たりの帯電量(耐久後帯電量)Q/m(μC/g)を算出した。このようにして算出した、初期帯電量と耐久後帯電量との比率から、印字後における帯電量(単位重量当たりの帯電量)の絶対値の低下率を求め、以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:帯電量の絶対値の低下率が7%未満。
○:帯電量の絶対値の低下率が7%以上12%未満。
△:帯電量の絶対値の低下率が12%以上18%未満。
×:帯電量の絶対値の低下率が18%以上。
[2.4]保存性
前記各実施例および前記各比較例で得られたトナーを、温度:20〜28℃の環境下に、6ヵ月間静置した。その後、トナーの様子を目視にて確認し、以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:トナー母粒子の凝集がまったく認められない。
○:トナー母粒子の凝集がほとんど認められない。
△:トナー母粒子の凝集がわずかに認められる。
×:トナー母粒子の凝集がはっきりと認められる。
[2.5]生産時間
前記各実施例および前記各比較例での合一工程にかかる時間を、以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:実施例1と比較して、合一工程にかかる時間が120%未満であった。
○:実施例1と比較して、合一工程にかかる時間が120%以上、150%未満であった。
△:実施例1と比較して、合一工程にかかる時間が150%以上、200%未満であった。
×:実施例1と比較して、合一工程にかかる時間が200%以上であった。
これらの結果を表4に示した。
Figure 0004978270
表4から明らかなように、本発明のトナーの製造方法は、生産性に優れていた。また、得られたトナーは、十分に小さな粒径であり、かつ粒度分布の狭いものとなった。また、得られたトナーは、帯電特性、および保存性に優れたものであった。これに対し、比較例のトナーの製造方法では、満足な結果が得られなかった。
また、各実施例で得られたトナーは、各比較例で得られたトナーに比べて、低温での定着性に優れるものであった。
また、着色剤として、シアン顔料の代わりに、マゼンタ顔料(クラリアントジャパン社製、Permanent Rubine F6B)、イエロー顔料(クラリアントジャパン社製、Toner Yellow HG)を用いた以外は、上記と同様にトナーの製造、評価を行ったところ、上記と同様の結果が得られた。
本発明のトナーを構成するトナー粒子の好適な実施形態を示す模式的な断面図である。 軟化点の求め方を説明するための図であり、(a)は、測定に用いる装置を模式的に示す速断面図、(b)は、測定結果から軟化点(T1/2)を求める方法を説明するためのグラフである。 本発明のトナーが適用される画像形成装置の好適な実施形態を示す全体構成図である。 図3の画像形成装置が有する現像装置の断面図である。 図4の画像形成装置に用いられる定着装置の詳細構造を示し、一部破断面を示す斜視図である。 図5の定着装置の要部断面図である。
符号の説明
1…トナー粒子 11…コア領域(芯部、核) 12…シェル領域(外殻) 6…ノズル 7…シリンダ 8…試料 9…荷重面 10…画像形成装置 20…装置本体 30…像担持体 40…帯電装置 50…露光装置 60…ロータリー現像装置 600…支持フレーム 601…ハウジング 603…供給ローラ 604…現像ローラ 605…規制ブレード 605a…板状部材 605b…弾性部材 60Y…イエロー用現像装置 60M…マゼンタ用現像装置 60C…シアン用現像装置 60K…ブラック用現像装置 70…中間転写装置 90…駆動ローラ 100…従動ローラ 110…中間転写ベルト 120…一次転写ローラ 130…転写ベルトクリーナ 140…二次転写ローラ 150…給紙カセット 160…ピックアップローラ 170…記録媒体搬送経路 190…定着装置 200…排紙トレイ 210…定着ローラ(加熱定着部材) 210a…熱源 210b…筒体 210c…弾性層 210d…回転軸 220…加圧ローラ(加圧部材) 220b…筒体 220c…弾性層 220d…回転軸 230…両面印刷用搬送路 240…ハウジング 250…軸受 260…加圧レバー 270…加圧スプリング 290…支持軸 300…支持軸 310…剥離部材 320…剥離部材 T…トナー

Claims (6)

  1. 樹脂Aおよび有機溶剤を含む分散質が、水系分散媒中に分散した分散液を調製する分散液調製工程と、
    複数個の前記分散質を合一させ、合一粒子を形成する合一工程と、
    前記合一粒子の表面を前記樹脂Aとは異なる組成の樹脂Bを含む材料で構成された被膜で被覆する被覆工程と、
    前記被膜が形成された合一粒子に含まれる有機溶剤を除去する脱溶剤工程とを有し、
    前記合一工程において、前記分散液を撹拌しつつ、前記分散液に電解質を添加する第1の処理と、前記第1の処理での撹拌翼の平均周速度よりも小さい速度で前記分散液を撹拌しつつ、合一粒子を成長させる第2の処理とを行い、
    前記被覆工程において、前記分散液を撹拌しつつ、前記合一粒子が含まれる前記分散液に被膜形成用液を加える第3の処理と、前記第3の処理での撹拌翼の平均周速度よりも小さい速度で前記分散液を撹拌しつつ、前記合一粒子の表面に被膜を形成させる第4の処理とを行い、
    100gの前記合一粒子の固形分を水系分散媒中に分散させた分散体aと、100gの前記被膜の固形分を前記分散体aと同濃度で水系分散媒中に分散させた分散体bとを調製し、前記分散体aおよび前記分散体bにそれぞれ等量ずつ電解質を添加していき、前記分散体aのゼータ電位と、前記分散体bのゼータ電位とが等しくなるときに加えた電解質量をX[g]としたとき、
    前記第1の処理において前記分散質の固形分100gに対して添加する前記電解質の量をY[g]としたとき、0.8X≦Y≦X[g]の関係を満足することを特徴とするトナーの製造方法。
  2. 前記第1の処理で前記分散質に添加する前記電解質は、水に溶解させた電解質水溶液として添加するものであり、前記電解質水溶液は、電解質濃度が2.5〜6.0wt%のものであり、かつ、前記第1の処理で前記分散質に添加する前記電解質の量は、前記分散質を構成する全固形分に対し、3.4〜4.5wt%である請求項1に記載のトナーの製造方法。
  3. 前記第1の処理での前記攪拌翼の平均周速度をS[m/s]、前記第2の処理での前記攪拌翼の平均周速度をS[m/s]としたとき、1.1≦S/S≦2.5の関係を満足する請求項1または2に記載のトナーの製造方法。
  4. 前記樹脂Bのガラス転移温度Tg(B)[℃]と、前記樹脂Aのガラス転移温度Tg(A)[℃]との関係がTg(B)>Tg(A)である請求項1ないし3のいずれかに記載のトナーの製造方法。
  5. 前記樹脂Aおよび前記樹脂Bは、いずれもポリエステル樹脂を含むものである請求項1ないし4のいずれかに記載のトナーの製造方法。
  6. 請求項1ないし5のいずれかに記載の方法を用いて製造されたことを特徴とするトナー。
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