JP5099993B2 - 静電荷像現像用現像剤の製造方法 - Google Patents
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例えば、懸濁重合法では、まず、重合性単量体、並びに、着色剤、必要に応じ帯電制御剤、及び分子量調整剤等の添加物を混合して、重合性単量体組成物とし、それを、分散安定化剤を有する水系媒体中に分散する。次に、重合性単量体組成物が分散した水系媒体を、高速攪拌機等を用い、高いシェアをかけ、重合性単量体組成物の液滴を形成し、その後、重合開始剤の存在下に重合し、濾過、洗浄、乾燥を経て、乾燥した着色重合体粒子を得る。さらに、この着色重合体粒子に、キャリア及び/又は、無機微粒子等の外添剤を混合し、重合トナーとしている。
特許文献1では、結着樹脂、着色剤、カルナウバワックス、及びその他の成分を有機溶媒に溶解し、水系媒体中で乳化した後、溶媒を留去し、さらに凝集して着色粒子を製造する方法による、カルナウバワックスと4〜60ppmのケトン類からなる揮発成分を含有するトナーが開示されている。
また、特許文献2では、有機過酸化物を用いて重合されたスチレン系結着樹脂を含有し、有機過酸化物由来のカルボン酸の含有量が2,000ppm未満であり、スチレンの含有量が300ppm未満であるトナーが開示されている。
そこで、本発明者らは、さらに鋭意検討を重ねた結果、水系媒体中で重合性単量体組成物の液滴を重合する際の、重合開始剤の種類及びその添加量、重合温度、並びに重合時間、並びに得られる着色重合体粒子からの揮発性物質の除去(ストリッピング処理)方法を規定の範囲にし、モノエーテル成分量が50ppm以下のトナーを得ることにより、上述の問題を解決出来ることを見出した。
本発明の静電荷像現像用現像剤は、以下のように製造される。まず、重合性単量体、着色剤、必要に応じて帯電制御剤等のその他の添加物を混合して、重合性単量体組成物とする。この重合性単量体組成物を、水系媒体に入れ、そこへ重合開始剤として有機過酸化物を添加し、液滴形成した後、重合を行ない、着色重合体粒子の水分散液が得られる。この着色重合体粒子の水分散液を、洗浄・脱水・乾燥し、必要に応じて分級を行ない、さらに必要に応じて、外添剤または/及びキャリアを添加して、トナーを得る。
本発明で重合性単量体は、重合可能な化合物をいう。
重合性単量体の主成分として、モノビニル単量体を使用する。モノビニル単量体としては、例えば、スチレン;ビニルトルエン、及びα−メチルスチレン等のスチレン誘導体;アクリル酸、及びメタクリル酸;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、及びアクリル酸ジメチルアミノエチル等のアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、及びメタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル;アクリロニトリル、及びメタクリロニトリル等の二トリル化合物;アクリルアミド、及びメタクリルアミド等のアミド化合物;エチレン、プロピレン、及びブチレン等のオレフィン;塩化ビニル、塩化ビニリデン、及びフッ化ビニル等のハロゲン化ビニル及びハロゲン化ビニリデン;酢酸ビニル、及びプロピオン酸ビニル等のビニルエステル;ビニルメチルケトン、及びメチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン;2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、及びN−ビニルピロリドン等の含窒素ビニル化合物;が挙げられる。これらのモノビニル単量体は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。これらのうち、モノビニル単量体として、スチレン、スチレン誘導体、及びアクリル酸もしくはメタクリル酸の誘導体が、好適に用いられる。
本発明では、架橋性の重合性単量体を、モノビニル単量体100重量部に対して、通常、0.1〜5重量部、好ましくは0.3〜2重量部の割合で用いることが望ましい。
ブラック着色剤としては、カーボンブラック、チタンブラック、並びに酸化鉄亜鉛、及び酸化鉄ニッケル等の磁性粉等を用いることができる。
帯電制御剤は、モノビニル単量体100重量部に対して、通常0.01〜10重量部、好ましくは0.03〜8重量部の割合で用いられる。
離型剤としては、一般にトナーの離型剤として用いられるものであれば、特に制限無く用いることができる。例えば、低分子量ポリオレフィンワックスや、その変性ワックス;ホホバ等の植物系天然ワックス;パラフィン等の石油ワックス;オゾケライト等の鉱物系ワックス;フィッシャートロプシュワックス等の合成ワックス;ジペンタエリスリトールエステル等の多価アルコールエステル;等が挙げられ、トナーの高温保存性と低温定着性のバランスを取れることから、多価アルコールエステルが好ましい。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記離型剤は、モノビニル単量体100重量部に対して、好ましくは0.1〜30重量部用いられ、更に好ましくは1〜20重量部用いられる。
本発明では、以上のようにして得られた、重合性単量体組成物を、分散安定化剤を含む水系媒体中に分散させ、重合開始剤を添加した後、重合性単量体組成物の液滴形成を行なう。液滴形成の方法は特に限定されないが、例えば、(インライン型)乳化分散機(株式会社荏原製作所製、商品名「マイルダー」)、高速乳化分散機(特殊機化工業製、商品名「T.K.ホモミクサー MARK II型」)等の強攪拌が可能な装置を用いて行なう。
また、該有機過酸化物が、下記式(1)
また、式中、R’は、炭素数8以下のアルキル基が好ましく、t−ブチル、及びt−ヘキシルがより好ましく、t−ブチルが特に好ましい。式(1)のパーオキシエステルの具体例としては、t−ヘキシルパーオキシピバレート(t−ヘキシルパーオキシ−2,2−ジメチル−アセテート)、t−ブチルパーオキシ−2−エチルブタノエート、t−ブチルパーオキシ−2−メチルブタノエート等が挙げられる。
ここで、半減期温度とは、重合開始剤の開裂の起こりやすさを表す指標であり、該重合開始剤を一定温度下に保持したとき、これが分解して一定時間後に元の開始剤量の1/2となる温度を示す。例えば、1時間半減期温度では、この一定時間が1時間の半減期温度である。
本発明において、水系媒体には、分散安定化剤を含有させることが好ましい。分散安定化剤としては、例えば、硫酸バリウム、及び硫酸カルシウム等の硫酸塩;炭酸バリウム、炭酸カルシウム、及び炭酸マグネシウム等の炭酸塩;リン酸カルシウム等のリン酸塩;酸化アルミニウム、及び酸化チタン等の金属酸化物;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、及び水酸化第二鉄等の金属水酸化物;等の無機化合物や、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、及びゼラチン等の水溶性高分子;アニオン性界面活性剤;ノニオン性界面活性剤;両性界面活性剤;等の有機化合物が挙げられる。上記分散安定化剤は1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記のようにして、液滴形成を行ない、得られた水系媒体を加熱し、重合開始剤の存在下に重合を行ない、着色重合体粒子を形成する。
重合性単量体組成物の重合温度は、好ましくは50℃以上であり、更に好ましくは60〜95℃である。また、重合の反応時間は好ましくは1〜20時間であり、更に好ましくは2〜15時間である。
着色重合体粒子が分散している水系媒体中に、シェル層を形成するための重合性単量体(シェル用重合性単量体)と重合開始剤を添加し、重合することでコアシェル型の着色重合体粒子を得ることができる。
また、着色重合体粒子は、その体積平均粒径Dvと個数平均粒径Dpとの比Dv/Dpが、好ましくは1.0〜1.3であり、更に好ましくは1.0〜1.2である。Dv/Dpがこれらの範囲を超えると、カスレが発生したり、転写性、画像濃度及び解像度の低下が起こったりする場合がある。
球形度=Sc/Sr
Sc:着色重合体粒子の絶対最大長を直径とした円の面積
Sr:着色重合体粒子の実質投影面積
トナー中のエーテル成分の含有量を本願で規定する範囲とするため、得られた着色重合体粒子の水分散液は、ストリッピング処理されることが好ましい。ここで、ストリッピング処理とは、着色重合体粒子が水系媒体中に分散している状態(すなわち、着色重合体粒子の水分散液の状態)で、その着色重合体粒子から、残留する揮発性物質を除去する処理のことをいう。
本発明において、着色重合体粒子は、そのままで電子写真の現像に用いることもできるが、トナーの帯電性、流動性、高温保存性等を調整するために、ヘンシェルミキサー等の高速撹拌機を用いて着色重合体粒子、外添剤、及び必要に応じてその他の粒子を混合し一成分トナーとすることもできる。また、着色重合体粒子、外添剤及び必要に応じてその他の粒子に加えて、さらに、公知となっている種々の方法により、フェライト、鉄粉等のキャリア粒子を混合し、二成分トナーとすることもできる。本発明の技術を適用した場合、本発明の効果がより発揮されることから、非磁性のトナーとすることが好ましく、非磁性一成分トナーとすることがより好ましい。
外添剤の添加量は、特に限定されないが、着色重合体粒子100重量部に対して、通常、0.1〜6重量部である。
本発明のトナーは、上述の、重合性単量体及び着色剤を含有する重合性単量体組成物を、水系媒体中で、重合開始剤として有機過酸化物の存在下に重合することにより得られる着色重合体粒子を含有し、エーテル成分の含有量が500ppm未満であることを特徴とする。本発明におけるエーテル成分は、エーテル結合が1分子中に1つだけ存在するモノエーテルの成分をいい、エーテル結合を1分子中に複数もつポリエーテルは含まない。トナー中に残留するモノエーテル成分としては、重合開始剤として用いる有機過酸化物が分解してできるエーテル、すなわち有機過酸化物由来のエーテルが主成分である。
本発明において、トナー中の有機過酸化物由来のエーテル成分を上記のように、非常に少ない範囲とすることで、60℃という高温下における高温保存性が優れ、かつ印字の耐久性、特に高温高湿環境下の耐久性がよく、定着時の臭気も少ないトナーが得られる。
カラム=製品名:DB−5、Agilent社製、0.25mm×30m、
カラム温度=40℃で3分間保持した後、130℃まで10℃/分で昇温し、130℃到達後、20℃/分で230℃まで昇温。
インジェクション温度=200℃
FID検出側温度=250℃
定量用標準試料:各成分の酢酸エチル/メタノール溶液
本実施例において行った試験方法は以下のとおりである。
体積平均粒径Dv、個数平均粒径Dp、及び粒径分布を表す体積平均粒径と個数平均粒径との比Dv/Dpは、粒径測定機(ベックマン・コールター社製、商品名:マルチサイザー)により測定した。この測定は、アパーチャー径:100μm、媒体:アイソトンII、測定粒子個数:100,000個の条件で行った。
トナー3gを1mg単位まで精秤する。トナー3gに酢酸エチル27gを加えて15分間撹拌した後、メタノール13gを加えて更にl0分間撹拌する。このようにして得られた溶液を静置して、不溶分を沈殿させる。この溶液の上澄み液を測定用試料とし採取し、2μlをガスクロマトグラフに注入してスチレン及びエーテル成分を定量する。
ガスクロマトグラフによる測定条件は、カラム=製品名:DB−5、Agilent社製、0.25mm×30m、カラム温度=40℃で3分間保持後、130℃まで10℃/分で昇温し、さらに230℃まで20℃/分で昇温、インジェクション温度=200℃、FID検出側温度=250℃である。定量用標準試料として、各成分の酢酸エチル/メタノール溶液を用いる。
トナー20gを容器に入れて、密閉した後、温度を60℃にした恒温水槽の中に該容器を沈め、5時間経過した後に取り出した。取り出した容器からトナーを42メッシュの篩いの上にできるだけ振動を与えないように移し、粉体測定機(ホソカワミクロン社製、機種名:PowderTester)にセットした。篩いの振幅を1.0mmに設定して、30秒間振動した後、篩い上に残ったトナーの重量を測定し、これを凝集したトナーの重量とした。測定したトナーの重量(20g)に対する、篩い上に残ったトナーの重量(凝集したトナーの重量に相当。)の割合(重量%)から、トナーの高温保存性(%)を算出した。トナーの高温保存性(%)は、数値が小さい程、凝集したトナーが少なく、高温保存性が良いことを示す。
トナーの臭気評価は、10人のモニターをランダムに選択し、下記の印字耐久試験(NN環境カブリ)において、1,000枚印刷時のプリンター排気部の臭気を評価した。
評価A・・10人中9人以上が、臭気が気にならなかった。
評価B・・10人中7人以上が、臭気が多少気になるが、不快な程ではないと感じた。
評価C・・10人中5人以上が、臭気に不快を感じた。
トナーを市販の非磁性一成分現像方式のプリンター(印刷速度18枚(A4用紙)/分)に入れて、温度23℃、湿度50%の環境(NN環境)下で一昼夜放置した後、同じNN環境下で、1%印字濃度で連続印字を行ない、1,000枚ごとにカブリを測定した。カブリが1%以上になった枚数をNN環境カブリ発生枚数とした。印字耐久は13,000枚まで行ない、途中でカブリが発生した場合はその時点で印字耐久を中止した。
なお、試験結果に、>13,000枚とあるのは、13,000枚連続で印字しても、上記基準を満たしていることを示す。
カブリは以下のように測定した。
まず、白ベタ印字を行ない、途中で、上記プリンターを停止させ、現像後の感光体上における非画像部のトナーを、粘着テープ(住友スリーエム社製、商品名:スコッチメンディングテープ810−3−18)で剥ぎ取り、それを新しい印字用紙に貼り付けた。非画像部のトナーが付着している個所について、分光色差計(日本電色社、機器名:SE−2000)で色調を測定した。同様に、リファレンスとして、未使用の粘着テープをその印字用紙に貼り付け、同様に色調を測定し、それぞれの色調をL*a*b*空間の座標として表し、測定サンプルと基準サンプルの色調から色差ΔEを算出してカブリ値を求めた。カブリ値は小さい方が、カブリが少なく、画質が良好であることを示す。
同様の印字耐久試験を、温度28℃、湿度80%の環境(HH環境)でも行ない、HH環境カブリ発生枚数を得た。
スチレン75部及びn−ブチルアクリレート25部からなるモノビニル単量体(得られる共重合体の計算Tg=44℃)、銅フタロシアニン顔料(C.I.Pigmentブルー15:3)5部、帯電制御剤(スチレン/アクリル樹脂、藤倉化成株式会社製、商品名「FCA−207P」)1部、及びポリメタクリル酸エステルマクロモノマー(東亜合成化学工業社製、商品名「AA6」、Tg=94℃)0.25部を、撹拌装置で撹拌、混合した後、さらに、メディア型分散機により、均一に分散した。ここに、離型剤としてジペンタエリスリトールヘキサミリステート(スチレンに対する溶解度10g/100g以上、吸熱ピークは65℃、分子量は1514)5部を添加、混合、溶解して、重合性単量体組成物を得た。
重合開始剤として、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日本油脂製、商品名「パーブチルO」、純度97%、分子量216、1時間半減期温度92℃、10時間半減期温度72℃)5部を使用し、ストリッピング温度を85℃、ストリッピング時間を10時間とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを作製した。試験結果を表1に示す。
重合開始剤としてt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日本油脂製、商品名「パーブチルO」、純度97%、分子量216、1時間半減期温度92℃、10時間半減期温度72℃)6部を使用した以外は、実施例1と同様にして、トナーを作製した。試験結果を表1に示す。
重合開始剤として、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日本油脂製、商品名「パーオクタO」純度90%、分子量272、1時間半減期温度84℃、10時間半減期温度65℃)6部を使用した以外は、実施例1と同様にして、トナーを作製した。試験結果を表1に示す。
(比較例3)
重合開始剤としてt−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日本油脂製、商品名「パーヘキシルO」純度90%、分子量244、1時間半減期温度90℃、10時間半減期温度70℃)6部を使用した以外は、実施例1と同様にして、トナーを作製した。試験結果を表1に示す。
2:ジャケット
3:攪拌翼を備えた攪拌機
4:着色重合体粒子の分散液
5:気体吹き込み管
6:ブロワー
7:ガス循環ライン
8:凝縮器
9:凝縮タンク
10:ガス循環ライン
11:揮発性物質除去装置
12:ガス循環ライン
13:ガス循環ライン
14:非接触型泡レベル計
Claims (5)
- 重合性単量体及び着色剤を含有する重合性単量体組成物を、水系媒体中で、重合開始剤として有機過酸化物の存在下に重合し、着色重合体粒子を形成した後、該水系媒体中で該着色重合体粒子中に残留する揮発性物質を除去するストリッピング工程を有する静電荷像現像用現像剤の製造方法であって、
該有機過酸化物が、t−ブチルパーオキシ−2−エチルブタノエート、又はt−ブチルパーオキシ−2−メチルブタノエートであり、
該ストリッピング工程が、重合後の該着色重合体粒子を含有する該水系媒体中に気体を注入しながら、該着色重合体粒子を構成する結着樹脂のガラス転移温度(Tg)以上且つガラス転移温度+75℃(Tg+75℃)未満の温度条件下で行われ、
得られる静電荷像現像用現像剤中における、t−ブチルパーオキシ−2−エチルブタノエート又はt−ブチルパーオキシ−2−メチルブタノエートが分解してできるモノエーテル成分の含有量を50ppm以下とすることを特徴とする静電荷像現像用現像剤の製造方法。 - スチレン含有量が50ppm未満であることを特徴とする請求請1に記載の静電荷像現像用現像剤の製造方法。
- 該ストリッピング工程におけるストリッピング処理が、消泡剤としてポリアルキレングリコール型非イオン界面活性剤の存在下で行われることを特徴とする請求請1又は2に記載の静電荷像現像用現像剤の製造方法。
- 前記気体が窒素であることを特徴とする請求請1乃至3のいずれかに記載の静電荷像現像用現像剤の製造方法。
- 該ストリッピング工程におけるストリッピング処理の時間が3〜8時間であることを特徴とする請求請1乃至4のいずれかに記載の静電荷像現像用現像剤の製造方法。
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