JP5451161B2 - 磁性トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
結着樹脂及び処理磁性体を含有する磁性トナー粒子と、
無機微粒子と
を有する磁性トナーを製造する磁性トナーの製造方法であって、
前記製造方法が、
アルコキシシランを含有するpH3.0以上6.5以下の水溶液において前記アルコキシシランを分散させ、加水分解率が50%以上となるように前記アルコキシシランの加水分解を行い、アルコキシシランの加水分解物であるシラン化合物を得る工程(1)、
前記工程(1)で得られたシラン化合物を用いて気相中で磁性体を疎水化処理し、処理磁性体を得る工程(2)、及び、
前記工程(2)で得られた処理磁性体を用いて水系媒体中で磁性トナー粒子を製造する工程(3)
を有することを特徴とする磁性トナーの製造方法。
る。
加水分解率(%)={(β―α)/β}×100・・・(1)
ここで、αはGPCを用いてシラン化合物を測定した時の、シラン化合物中の未加水分解物に由来するピーク面積である。また、βはGPCを用いてシラン化合物を測定した時の、シラン化合物に由来する全てのピーク面積の総和である。具体的なGPCの測定の方法および、α、βの算出方法は後述する。
面積当たりの炭素量が0.050g/m2以上であると、未処理の磁性体に疎水性を効果的に付与することができ、0.100g/m2以下であると、得られる処理磁性体の表面の処理剤の存在状態がさらに均一となる。この範囲を満たす処理磁性体を用いて水系媒体中でトナーを製造した場合、磁性体分散の均一性が向上した磁性トナーが得られ、低温低湿環境におけるカブリがさらに良化する。単位面積当たりの炭素量の測定方法は後述する。
シロキサン率(%)=100×{1−γ/(β−α)}・・・(2)
ここで、αはGPCを用いてアルコキシシランの加水分解であるシラン化合物を測定した時の、シラン化合物中の未加水分解物に由来するピーク面積である。βはGPCを用いてアルコキシシランの加水分解シラン化合物を測定した時の、シラン化合物に由来する全てのピーク面積の総和である。γはGPCを用いてアルコキシシランの加水分解であるシラン化合物を測定した時の、シラン化合物中の加水分解成分のうち、Si−O−Si結合を持たない単量体として存在する量である。具体的なGPCの測定の方法および、α、βおよびγの算出方法は後述する。
ラック、カーボンブラック、フタロシアニン等が挙げられる。
第一鉄塩水溶液に、鉄成分に対して当量または当量以上の水酸化ナトリウム等のアルカリを加え、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製する。調製した水溶液をpH7以上(好ましくはpH8以上14以下)に維持しながら空気を吹き込み、水溶液を70℃以上に加温しながら水酸化第一鉄の酸化反応をおこない、磁性酸化鉄粉体の芯となる種晶をまず生成する。
次に、種晶を含むスラリー状の液に前に加えたアルカリの添加量を基準として約1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを6以上14以下に維持し、空気を吹込みながら水酸化第一鉄の反応を進め、種晶を芯にして磁性酸化鉄粉体を成長させる。この時、任意のpHを選択することにより、磁性体の形状をコントロールすることが可能である。酸化反応が進むにつれて液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは6未満にしない方が好ましい。酸化反応終了後、ろ過、解砕、乾燥を行い、未処理の磁性体が得られる。
水溶液法による磁性酸化鉄の製造方法は一般に反応時の粘度の上昇を防ぐこと、及び、硫酸鉄の溶解度から鉄濃度0.5mol/l以上2.0mol/l以下が用いられる。硫酸鉄の濃度は一般に薄いほど製品の粒度が細かくなる傾向を有する。また、反応に際しては、空気量が多いほど、そして反応温度が低いほど微粒化しやすい。
を用いることもできる。
RmSiYn
[式中、Rはアルコキシ基を示し、mは1以上3以下の整数を示し、Yはアルキル基、ビニル基、エポキシ基、アクリル基、メタクリル基の如き官能基を示し、nは1以上3以下の整数を示す。ただし、m+n=4である。]
CpH(2p+1)−Si−(OCqH(2q+1))3
[式中、pは2以上20以下の整数を示し、qは1以上3以下の整数を示す。]
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
尚、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行った。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μm以上60μm以下までに設定する。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、解析ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、磁性トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いて磁性トナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行なう。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)を算出する。尚、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)であり、専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、分析/個数統計値(算術平均)画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
測定には、対物レンズとして「LUCPLFLN」(倍率20倍、開口数0.40)を搭載した前記フロー式粒子像分析装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(シスメックス社製)を使用した。前記手順に従い調製した分散液を前記フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて2000個のトナー粒子を計測する。そして、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を円相当径1.977μm以上、39.54μm未満に限定し、トナー粒子の平均円形度を求めた。
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子(例えば、Duke Scien
tific社製の「RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5100A」をイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から2時間毎に焦点調整を実施することが好ましい。
なお、本願実施例では、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像分析装置を使用した。解析粒子径を円相当径1.977μm以上、39.54μm未満に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行った。
いが、内部添加する場合は好ましくは結着樹脂100質量部に対して0.1質量部以上10.0質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上5.0質量部以下の範囲で用いられる。また、外部添加する場合、トナー粒子100質量部に対し好ましくは0.005質量部以上1.000質量部以下、より好ましくは0.01質量部以上0.30質量部以下である。
このような離型剤の吸熱ピークのピークトップ温度の測定は、「ASTM D 3417−99」に準じて行う。
具体的には、磁性トナー10mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定範囲30℃以上200℃以下の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。この昇温過程で、温度40℃以上100℃以下の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、磁性トナーのガラス転移温度Tgとする。
体組成物を分散安定剤を含有する連続層(例えば水相)中に滴下し、適当な造粒機を用いて造粒し同時に重合反応を行わせ、所望の粒径を有するトナー粒子を得るものである。尚、造粒後は、通常の撹拌機を用いて、粒子状態が維持され且つ粒子の浮遊・沈降が防止される程度の撹拌を行えば良い。この懸濁重合法で得られるトナーは、個々のトナー粒子の形状がほぼ球形に揃っているという特徴がある。このため、平均円形度が0.960以上という本発明に好適な物性要件を満たす磁性トナーが得られやすく、更にこういった磁性トナーは帯電量の分布も比較的均一となるために画質の向上が期待できる。
−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂、などが単独或いは混合して使用できる。これら樹脂の添加量としては、重合性単量体100質量部に対し1質量部以上20質量部以下が好ましい。1質量部未満では添加効果が小さく、一方20質量部を超えて添加すると磁性トナーの種々の物性設計が難しくなる。
オートホモミキサー(特殊機化工業(株)製)、エバラマイルダー(荏原製作所(株)製)、TKホモミックラインフロー(特殊機化工業(株)製)、コロイドミル(神鋼パンテック社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(三井三池化工機(株)製)、キャビトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工(株)製)等の連続式乳化機、クレアミックス(エムテクニック社製)、フィルミックス(特殊機化工業(株)製)等のバッチ式、若しくは連続両用乳化機等が挙げられる。
分布の広い凝集体として挙動し易く、静電潜像担持体或いは磁性トナー担持体等を傷つけるなどによる画像欠陥を生じ易くなり好ましくない。
された無機微粉体とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサー等の混合機を用いて直接混合してもよいし、無機微粉体にシリコーンオイルを噴霧する方法を用いてもよい。あるいは適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散させた後、無機微粉体を加え混合し溶剤を除去する方法でもよい。この中でも、無機微粉体の凝集体の生成が比較的少ない点で噴霧機を用いる方法がより好ましい。
リーブ102に当接されて配設されている。現像領域では、感光体100と現像スリーブ102との間に直流及び交流の現像バイアスが印加され、現像スリーブ上磁性トナーは静電潜像に応じて感光体100上に飛翔し可視像となる。
下記に、加水分解率、シロキサン率の算出のためのGPCの測定の方法および、α、βおよびγの算出の方法を記述する。
まず、室温で24時間かけて、アルコキシシラン単体、またはその加水分解物であるシラン化合物をテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)でろ過してサンプル溶液を得る。尚、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。装置:HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム:Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10ml
本発明における処理磁性体のBET比表面積による単位面積当たりの炭素量は、用いた
処理磁性体のBET比表面積及び炭素量(炭素・硫黄分析装置)を測定し、それらの数値を用い、炭素量をBET比表面積で除して算出する。
以下に処理磁性体のBET比表面積の測定方法を記載する。
BET比表面積の測定は、脱ガス装置バキュプレップ061(マイクロメソティック社製)、BET測定装置ジェミニ2375(マイクロメソティック社製)を用いて行った。本発明におけるBET比表面積は、多点法BET比表面積の値である。具体的には、以下のような手順で行う。
以下に処理磁性体の炭素量の測定方法を記載する。
処理磁性体について、HORIBA製 炭素・硫黄分析装置 EMIA−320Vにて
単位重量あたりの炭素量を測定した。スチレン溶出前後の炭素量値を用いて、スチレンへの溶出率を算出した。なお、EMIA−320V測定時のサンプル仕込み量は0.200gとし、助燃剤としてはタングステンとスズを用いた。
本発明における処理磁性体のBET比表面積による単位面積当たりの水分吸着量は用いた処理磁性体のBET比表面積及び水分吸着量(カールフィッシャー電量滴定法)を測定し、それらの数値を用い、水分吸着量をBET比表面積で除して算出する。尚、BET比表面積は2−1.で説明した測定方法を用いる。
以下に処理磁性体の水分吸着量の測定方法を記載する。
水分吸着量の測定においては、まず処理磁性体を温度30℃湿度80%の環境に72時間放置した後に下記測定装置にて測定した。
水分吸着量の測定は平沼産業社製の水分測定装置を使用した。具体的には、微量水分測定装置AQ−2100、自動加熱気化水分測定システムAQS-2320、自動水分気化
装置SE320を組み合わせて用い、カールフィッシャー電量滴定法によって処理磁性体中の水分量を測定した。測定方式は待ち時間(INTERVAL)制御方式を採用し、設定時間を40秒とし、加熱温度は120℃、処理磁性体の仕込み量は2.0gとした。
本発明においては、処理磁性体のメタノール濡れ性は、下記のようにして得たメタノール滴下透過率曲線から求める。
まず、メタノールX体積%と水Y体積%とからなる含水メタノール液70mlを、直径5cm、厚さ1.75mmの円筒型ガラス容器中に入れ、その測定用サンプル中の気泡等を除去するために超音波分散器で5分間分散を行う。
次いで、処理磁性体を目開き150μmのメッシュで振るい、メッシュを通った処理磁性体0.1gを精秤して、上記含水メタノール液が入れられた容器の中に添加し、測定用
サンプル液を調製する。
そして、測定用サンプル液を粉体濡れ性試験機「WET−100P」(レスカ社製)にセットする。この測定用サンプル液を、マグネティックスターラーを用いて、6.7s−1(400rpm)の速度で攪拌する。尚、マグネティックスターラーの回転子として、フッ素樹脂コーティングされた、長さ25mm、最大胴径8mmの紡錘型回転子を用いる。
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄元素に対して1.0当量以上1.1当量以下の苛性ソーダ溶液、鉄元素に対してケイ素元素換算で1.5質量%のケイ酸ソーダを混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。
水溶液をpH9.0に維持しながら、空気を吹き込み、80℃以上90℃以下で酸化反応を行い、種晶を生成させるスラリー液を調製した。
次いで、このスラリー液に当初のアルカリ量(苛性ソーダのナトリウム成分)に対し1.0当量となるよう硫酸第一鉄水溶液を加えた。その後、スラリー液をpH8.0に維持して、空気を吹込みながら酸化反応をすすめ、磁性酸化鉄を含むスラリー液を得た。このスラリーをろ過と洗浄を行った後、再びろ過をした。その後、解砕、乾燥を行い、未処理の磁性体を得た。
n−ヘキシルトリメトキシシラン20質量部をイオン交換水80質量部に対して攪拌しながら滴下した。その後、この水溶液をpH5.7、温度45℃に保持し、T.K.ホモディスパー(プライミクス(株))を用いて0.46m/sで180分分散させて加水分解を行い、シラン化合物1を含有するシラン化合物水溶液1を得た。このシラン化合物水溶液1の物性を測定したところ、加水分解率は90%、シロキサン率は5%だった。得られたシラン化合物水溶液1の物性を表1に示す。
シラン化合物水溶液1の調製において、表1に記載するアルコキシシランの種類、加水分解時間、水溶液のpH、加水分解温度を調整したこと以外はシラン化合物水溶液1の製造と同様にして、シラン化合物2〜13を含むシラン化合物水溶液2〜13を得た。得られたシラン化合物水溶液2〜13の物性を表1に示す。
未処理の磁性体100質量部をヘンシェルミキサー(FM−10C、三井鉱山(株))に入れ、34.5m/sで分散しながら、5.0質量部のシラン化合物水溶液1を噴霧して加えた。そのまま10分間分散させた後、シラン化合物水溶液1を吸着した磁性体を取り出し、160℃で8時間乾燥機中に静かに置いてシラン化合物1の縮合反応を進行させた。その後、目開き100μmの篩を通過した磁性体を処理磁性体1として得た。この処理磁性体1の物性を測定したところ、単位面積当たりの炭素量が0.122g/m2、メタノール濡れ性が68%、水分吸着量が0.19mg/m2だった。得られた処理磁性体1の物性を表2に示す。
処理磁性体1の製造において、表2に記載するシラン化合物水溶液2〜13を用い、処理磁性体1の製造と同様にして、処理磁性体2〜14を得た。得られた処理磁性体2〜14の物性を表2に示す。
処理磁性体1の製造において、シラン化合物水溶液1を用いる代わりに未処理の磁性体100質量部に対して未加水分解のn−ヘキシルトリメトキシシラン1.6質量部を処理剤として使用したこと以外は処理磁性体1の製造と同様にして、処理磁性体15を得た。得られた処理磁性体15の物性を表2に示す。
処理磁性体1の製造において、シラン化合物水溶液1を用いる代わりに未処理の磁性体100質量部に対して未加水分解のイソブチルトリメトキシシラン1.8質量部を処理剤として使用したこと以外は処理磁性体1の製造と同様にして、処理磁性体16を得た。得られた処理磁性体16の物性を表2に示す。
処理磁性体1の製造において、シラン化合物水溶液1を用いる代わりに未処理の磁性体100質量部に対して未加水分解のエチルトリメトキシシラン2.0質量部を処理剤として使用したこと以外は処理磁性体1の製造と同様にして、処理磁性体16を得た。得られた処理磁性体16の物性を表2に示す。
イオン交換水720質量部に0.1モル/l−Na3PO4水溶液450質量部を投入し60℃に加温した後、1.0モル/l−CaCl2水溶液67.7質量部を添加して分散安定剤を含む水系媒体を得た。
・スチレン 74質量部
・n−ブチルアクリレート 26質量部
・ジビニルベンゼン 0.55質量部
・飽和ポリエステル樹脂 10質量部
(Mn=11,000、Mw/Mn=2.6、酸価=12mgKOH/g、Tg=72℃)
・荷電制御剤(アゾ染料の鉄錯体:T−77(保土ヶ谷化学社製) 1質量部
・処理磁性体1 90質量部
上記処方をアトライター(三井三池化工機(株))を用いて均一に分散混合した。これを60℃に加温し、そこにHNP−51(日本精蝋社製)15質量部を添加した。そして、窒素雰囲気下で60℃に保ちながらT.K.ホモディスパーを用いて0.46m/sで
3時間攪拌して混合溶解し、これに重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)3質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、70℃、窒素雰囲気下においてTK式ホモミクサー(プライミクス(株))にて18.8m/sで10分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ、70℃で6時間反応させた。反応終了後、懸濁液を冷却し、塩酸を加えて分散安定剤を溶解し、ろ過、水洗、乾燥して磁性トナー粒子1を得た。得られた磁性トナー粒子1を分析したところ、結着樹脂100質量部を含有していた。
この磁性トナー粒子1を100質量部と、疎水性シリカ微粉体1.2質量部とをヘンシェルミキサーFM−10Cで混合し、重量平均粒径(D4)が7.0μmの磁性トナー1を得た。
磁性トナー1の製造において、処理磁性体1の代わりに処理磁性体2〜5を用いたこと以外は磁性トナー1の製造と同様にし、磁性トナー2〜5を得た。
<樹脂微粒子分散液の調製>
攪拌機および温度計を備えた反応装置に、窒素を導入しながら下記を仕込んだ。
・1,4−ブタンジオールとアジピン酸を原料とするポリエステルジオール
76質量部
・シクロヘキサンジメタノール 14質量部
・2,2−ジメチロールプロパン酸 35質量部
・3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸ナトリウム
4質量部
・イソホロンジイソシアネート 107質量部
・ヘキサメチレンジイソシアネート 14質量部
・トリエチルアミン(ウレタン化反応の触媒) 3質量部
・アセトン 250質量部
50℃に加熱し、15時間かけてウレタン化反応を行い、ヒドロキシル基末端ウレタン樹脂溶液を調製した。ウレタン化反応終了時のイソシアネート基含有率は0%であった。40℃に冷却後、2,2−ジメチロールプロパン酸のカルボキシル基を中和するため、トリエチルアミンを当量である26質量部添加、混合し、反応混合物を得た。反応混合物の一部を乾燥させてウレタン樹脂を得た。この反応混合物をTKホモミクサーを用いて16.4m/sで攪拌しながら、水1000質量部中に注ぎ乳化させた後、ビーカーに移し、撹拌翼で乳化物をまわしながらドラフト内で1日放置し、ポリウレタン樹脂エマルションである樹脂微粒子分散液を得た。
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・1,4−ブタンジオール 928質量部
・テレフタル酸ジメチルエステル 776質量部
・1,6−ヘキサン二酸 292質量部
・テトラブトキシチタネート(縮合触媒) 3質量部
160℃で窒素気流下、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。ついで210℃まで徐々に昇温させながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに20mmHgの減圧下にて1時間反応させた。ついで160℃まで冷却し、無水トリメリット酸173質量部および1,3−プロパン二酸125質量部を加え、常圧密閉下2時間反応後、200℃常圧で反応させ、軟化点が160℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕、粒子化し、非
線形ポリエステル樹脂であるポリエステルを得た。
攪拌羽つきの密閉性容器に酢酸エチルを投入し、攪拌しながら上記ポリエステルを入れ室温で3日攪拌することでポリエステル樹脂溶液を調製した。樹脂含有量は50質量%であった。
・カルナバワックス(融点81℃)(カルナバ−1) 20質量部
・酢酸エチル 80質量部
上記を攪拌羽根突きのガラスビーカー(IWAKIガラス製)に投入し、系内を70℃に加熱することでカルナバワックスを酢酸エチルに溶解させた。ついで、系内を緩やかに攪拌しながら徐々に冷却し、3時間かけて25℃にまで冷却させ乳白色の液体を得た。この溶液を1mmのガラスビーズ20質量部とともに耐熱性の容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)にて3時間の分散を行い、ワックス分散液を得た。
・ワックス分散液 50質量部
(カルナバワックス固形分:20%)
・処理磁性体1 75質量部
・ポリエステル樹脂溶液 160質量部
(樹脂固形分:50%)
・トリエチルアミン 0.5質量部
・酢酸エチル 14.5質量部
上記溶液を容器内に投入し、ホモディスパーを用いて0.46m/sで30分間攪拌・分散した。更に、上記溶液を常温下で超音波分散器により30分間分散させることにより油相を調製した。
容器に下記を投入し、TKホモミクサーを用いて16.4m/sで1分攪拌し、水相を調製した。
・イオン交換水 200.5質量部
・樹脂微粒子分散液 50.0質量部
(トナー母粒子100質量部に対して、樹脂微粒子10.0質量部)
・ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50%水溶液
(エレミノールMON−7、三洋化成工業製) 25.0質量部
・酢酸エチル 30.0質量部
上記水相中に油相を投入し、TKホモミクサーを用いて16.4m/sで、1分間攪拌を続け、油相を懸濁させた。ついで、容器に攪拌羽をセットし、攪拌しながら系内を50℃に昇温し、かつ500mmHgに減圧した状態で5時間かけて脱溶剤を行い、磁性トナー粒子の水分散液を得た。
ついで、上記の磁性トナー粒子の水分散液をろ過し、イオン交換水500質量部にリスラリーした後、系内を攪拌しつつ、系内がpH4になるまで塩酸を加えて、5分間攪拌した。上記スラリーを再度ろ過し、イオン交換水200質量部添加し5分間攪拌する操作を3回繰り返すことで、系内に残存したトリエチルアミンを除去し、磁性トナー粒子のろ過ケーキを得た。上記ろ過ケーキを温風乾燥機にて45℃で3日間乾燥し、目開き75μm
メッシュでふるい、磁性トナー粒子6を得た。
この磁性トナー粒子6を100質量部と、疎水性シリカ微粉体1.2質量部とをヘンシェルミキサーFM−10Cで混合し、重量平均粒径(D4)が7.0μmの磁性トナー6を得た。
磁性トナー1の製造において、処理磁性体1の代わりに処理磁性体6〜17を用いたこと以外は磁性トナー1の製造と同様にし、磁性トナー7〜18得た。
<画像形成装置>
画像形成装置として、LBP−3000を改造して図3と同様のものを用いた。静電潜像担持体(感光体)100に、帯電部材として導電性カーボンを分散しナイロン樹脂で被覆した帯電ローラ117を当接させ(当接圧60g/cm)、直流電圧−620Vに交流電圧2.0kVppを重畳したバイアスを印加して、感光体上を一様に帯電する。帯電に次いで、レーザー光123で画像部分を露光することにより静電潜像を形成する(暗部電位Vdは−600Vであり、明部電位VLは−120V)。
感光体100と現像スリーブ102との間隙は280μmとし、磁性トナー担持体として、表面をブラストした直径12mmのアルミニウム円筒上に、下記の構成の層厚約7μm、JIS中心線平均粗さ(Ra)0.95μmの樹脂層を形成した現像スリーブ102を使用した。また、磁性トナー規制部材(図示せず)として厚み1.0mm、自由長0.70mmのウレタン製ブレードを19.6N/m(20g/cm)の線圧で当接させた。・フェノール樹脂 100質量部
・グラファイト(粒径約7μm) 90質量部
・カーボンブラック 10質量部
次いで、現像バイアスとして直流電圧Vdcは−420V、重畳する交番電界として1.6kVpp、周波数2400Hzを用いた。
画像濃度はベタ画像部を形成し、このベタ画像をマクベス反射濃度計(マクベス社製)にて測定を行った。
A:非常に良好(1.50以上)
B:良好(1.40以上1.49未満)
C:普通(1.30以上1.39未満)
D:悪い(1.29以下)
白画像を出力し紙上カブリの測定を行い、以下の基準で判断した。なお、カブリの測定は、東京電色社製のREFLECTMETER MODEL TC−6DSを使用して測定した。フィルターは、グリーンフィルターを用い、カブリは下式より算出した。
カブリ(%)=標準紙の反射率(%)−白画像を出力したサンプルの反射率(%)
なお、カブリの判断基準は以下の通りである。
A:非常に良好(1.5%未満)
B:良好(1.5%以上、2.5%未満)
C:普通(2.5%以上、4.0%未満)
D:悪い(4.0%以上)
感光ドラムから転写紙へのトナー像の転写率は、感光ドラム上に形成されたトナー像を透明な粘着テープで採取し、その画像濃度をマクベス反射濃度計で測定した。次に、再度トナー像を感光ドラムに形成し、トナー像を転写紙へ転写し、感光ドラム上の採取したトナー像に対応する転写紙上のトナー像を透明な粘着テープで採取し、同様にしてその画像濃度を測定した。転写率は下記式から算出した。
転写率(%)=(転写紙上から採取したトナー像の画像濃度)/(感光体上から採取したトナー像の画像濃度)×100
なお、転写性の判断基準は以下の通りである。
A:非常に良好(90%以上)
B:良好(80%以上89%未満)
C:普通(70%以上79%未満)
D:悪い(69%未満)
磁性トナー2〜13を用い実施例1と同様に画出し試験を行った。その結果、いずれの磁性トナーも実用上問題ないレベル以上の画像が得られた。評価結果を表3に示す。
磁性トナー15を用い磁性トナー1と同様に画出し試験を行った。その結果、磁性トナ
ー15を使用した比較例1では、高温高湿環境および常温常湿環境における画像濃度が劣り、低温低湿環境におけるカブリが悪い評価結果が得られた。評価結果を表4に示す。
磁性トナー16〜18を用い磁性トナー1と同様に画出し試験を行い、比較例2〜4の評価を行った。評価結果を表4に示す。
102 現像スリーブ(磁性トナー担持体)、内部にマグネットを含む
114 転写ローラー(転写部材)
116 クリーナー
117 帯電ローラー(接触帯電部材)
140 現像器
Claims (6)
- 結着樹脂及び処理磁性体を含有する磁性トナー粒子と、
無機微粒子と
を有する磁性トナーを製造する磁性トナーの製造方法であって、
前記製造方法が、
アルコキシシランを含有するpH3.0以上6.5以下の水溶液において前記アルコキシシランを分散させ、加水分解率が50%以上となるように前記アルコキシシランの加水分解を行い、アルコキシシランの加水分解物であるシラン化合物を得る工程(1)、
前記工程(1)で得られたシラン化合物を用いて気相中で磁性体を疎水化処理し、処理磁性体を得る工程(2)、及び、
前記工程(2)で得られた処理磁性体を用いて水系媒体中で磁性トナー粒子を製造する工程(3)
を有することを特徴とする磁性トナーの製造方法。 - 前記水溶液のpHが、3.3以上6.1以下である請求項1に記載の磁性トナーの製造方法。
- 前記処理磁性体の表面のBET比表面積による単位面積当たりの炭素量が、0.050g/m2以上0.100g/m2以下である請求項1または2に記載の磁性トナーの製造方法。
- メタノールと水の混合溶媒に前記処理磁性体を添加した溶液を、波長780nmの光で測定したメタノール滴下透過率曲線において、前記溶液の透過率が50%に到達したときのメタノール濃度が、40体積%以上80体積%以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁性トナーの製造方法。
- 前記処理磁性体の表面のBET比表面積による単位面積当たりの水分吸着量が0.30mg/m2以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁性トナーの製造方法。
- 前記シラン化合物中の加水分解されたアルコキシシランのうち、シロキサンとして存在
する割合が、40%以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の磁性トナーの製造方法。
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