JP5616788B2 - 樹脂微粒子の水系分散体、樹脂微粒子の水系分散体の製造方法、及びトナー粒子の製造方法 - Google Patents

樹脂微粒子の水系分散体、樹脂微粒子の水系分散体の製造方法、及びトナー粒子の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は電子写真用トナー及びインキ等の印刷材料、塗料、接着剤、粘着剤、繊維加工、製紙・紙加工、並びに、土木用等の分野に用いられる樹脂微粒子の水系分散体、該樹脂微粒子の水系分散体の製造方法に関する。また、該樹脂微粒子の水系分散体を用いたトナー粒子の製造方法に関する。
非球形で長径/短径の比が大きい微粒子は、光散乱性および集光性等の光学特性、滑り性等の摩擦特性、付着性、固着性、成形品の耐衝撃強度および引張り強度等の材料力学上の特性、塗料の艶消し性、隠蔽性等の様々な特性を向上し得る可能性を持つ材料として、充填剤や検体として電子・電気材料、光学材料、印刷材料、生物・医薬材料、化粧料等の種々の分野で使用されている。一般に汎用されている長径/短径の比が大きい微粒子の多くは、金属酸化物等の無機材料からなるものである。このような無機材料は、樹脂に比べて比重が大きく、樹脂と馴染みにくいことから、樹脂の非球形で長径/短径の比が大きい微粒子が待望されている。
また、一般に樹脂の微小粒子の水系分散体を得る方法としては、懸濁重合法、乳化重合法、転相(自己)乳化法などが知られているが、これらの方法により得られる微小粒子はすべて実質的に球形をしている。球形化度が高くなると、流動性が高くなりすぎたり、表面積が小さくなりすぎるという欠点があり、この微粒子を凝集させたり、他の物質に付着させたりする加工を行う場合に、その加工性に制限が生じてしまう。そのため、長径/短径の比が大きい非球形な樹脂微粒子が待望されている。
長径/短径の比が大きい樹脂微粒子は、例えば、溶融、紡糸および切断の各工程からなる機械的手法により製造することも可能であるが、この方法では、粒子サイズをミクロンサイズまで小さくすることは技術的に困難であるだけでなく、量産化する場合には時間と労力を要する。
粉砕法および溶液重合法等から得られる不定形または球状粒子とは異なる、円板状や扁平状などの特異な形状を有する樹脂粒子が開発されている(例えば、特公平6−53805号公報又は特開平5−317688号公報参照)。しかしながら、これらの微粒子は板状であるため、微粒子を凝集させたり、他の物質に付着させたりする加工を行う場合に、やはり、立体的な制限がある。
楕円球状有機ポリマーとして、溶液重合方法で製造された粒子も提案されている(例えば、特開2007−70372号公報参照)が、1.0μm以下のものは、例示されていない。
また、溶融乳化法により得られた樹脂微粒子を二次凝集して非球形の樹脂微粒子の水系分散体を得る方法(例えば、特開平8−269310号公報参照)も提案されているが、長径/短径の比をある程度以上大きくすることは難しい。
以上のように、様々な特性を向上し得る可能性を持つ、長径/短径の比が大きくかつサブミクロンサイズの樹脂の微粒子は、現在までのところ知られていない。
一方、電子写真トナーの分野において、近年の全世界的な省エネルギー動向の中、産業界においてもいかに低エネルギー、及び、低環境負荷な製造法及び商品を供給できるかが大きな社会的要求となっている。一方、現在のデジタル化技術の急速な普及により、一般家庭、オフィス、パブリッシング領域のユーザーにおけるプリント、及び、コピーなどのアウトプットにおける高画質化の要求が日々高まっている。その高画質化の要求に答えるため、特に電子写真に用いるトナーにおいては、そのトナーの粒子径を小さくして解像度を向上させる事が技術的に重要なアプローチの一つである。現在ではトナー粒子の重量平均粒子径は5μmの領域まで小さくすることが可能となっている。しかしながら、粒度分布が十分に制御しながら重量平均粒子径6μm以下のトナーを製造するためには、従来使用されてきた混練粉砕法では、製造エネルギー及びコストの観点で対応が難しい。したがって、現在はトナーの粒度分布と粒子径を調整し易い懸濁重合法、溶解懸濁法及び乳化凝集法などのいわゆる化学製法によるトナー製法も採用されるようになってきた。中でも、乳化凝集法は、粒子の形状及び分散性を意図的に制御することが可能であり、注目されている。
乳化凝集法などに用いられる樹脂微粒子の水系分散体を製造する方法の1つとして、乳化重合法が挙げられる。この乳化重合法は、モノマーを水または貧溶媒に分散し、O/W型エマルジョンを形成し、分散したモノマー群粒子をラジカル重合することによって、樹脂微粒子の水系分散体を生成させる方法である。このため、乳化重合法は、ラジカル重合によって重合可能なモノマー(例えばスチレン系モノマー、アクリル系モノマー、ビニル系モノマー等)に対してのみ適用可能な樹脂微粒子の水系分散体の製造方法であった。従って、上記乳化重合法による樹脂微粒子の水系分散体は、その樹脂の種類が限られていた。
他に樹脂微粒子の水系分散体を得る方法として、分散造粒法が挙げられる。例えば、転相乳化法はこのような分散造粒法のひとつである。具体的には、中和塩構造を有するポリエステル樹脂を水混和性有機溶剤中に溶解してなる樹脂溶液に水性媒体を加えて転相乳化し、次いで、有機溶剤の除去を行う方法が知られている(例えば、特公昭61−58092号公報及び特公昭64−10547号公報参照)。しかしながら、この転相乳化法では、樹脂微粒子の水系分散体から製造時に使用された有機溶剤を完全に取り除くことが難しい。たとえ除去が可能であるとしても、製造プロセスが複雑になりコスト高の原因となるばかりでなく、樹脂微粒子のサイズの不均一化を招く場合がある。
また、有機溶剤を使用せずにポリエステル樹脂の水系分散体を製造する方法も知られている。例えば、自己乳化性の熱可塑性樹脂をアルカリ性水溶液中で加圧し、樹脂の融点より高い温度に加熱することで乳化し、樹脂微粒子の水系分散体を得ている(例えば、特開平8−245769号公報、特開2001−305796号公報、特開2002−82485号公報及び特開2004−287149号公報参照)。しかし、この有機溶剤を使用せずにポリエステル樹脂の水系分散体を製造する方法では、スルホン基を含む特定のポリエステル樹脂といった自己乳化性を有する樹脂を使用しなければならない。また、自己乳化性を有する樹脂自身に解離性の末端基を多数有しているため、例えば、電子写真用トナーとした場合、疎水化度が低下し、帯電性及び水分吸着性等を低下させるおそれがある。
また、高温で溶融した樹脂を、高圧下で中和剤を含む水媒体と混合し、剪断力を加えることにより、樹脂微粒子の水系分散体を製造する方法も知られている(例えば、特開2000−191892号公報及び特開2002−256077号公報参照)。しかし、この剪断力を加えて樹脂微粒子の水系分散体を製造する方法の場合、基本的には界面活性剤等の分散剤を有しておらず、形成された樹脂微粒子の保護力(立体的な遮蔽力)が弱い。従って、加圧加熱下での乳化において、粒子間の合一が発生しやすく、所望の粒径が得られ難かったり、粒径分布がブロードになったりする問題が生じ易い。
本発明の目的は、上述のごとき従来技術の問題点を解決することである。すなわち、凝集及び他の物質への付着といった加工性及び保存安定性に優れた非球形の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法を提供することである。
また、本発明の目的は、該非球形の樹脂微粒子の水系分散体を用いたトナー粒子の製造方法を提供することである。
本発明は、(1)水系媒体、酸基を有する樹脂、塩基性物質及び界面活性剤を混合して混合物を得る混合工程、(2)前記混合物を、酸基を有する樹脂の軟化温度(Tm)より10℃以上高い温度に加温しながら剪断力を加えて、乳化物を得る乳化工程、及び、(3)剪断力を加えながら、前記酸基を有する樹脂のガラス転移温度(Tg)以下の温度まで、0.5℃/分以上10℃/分以下の冷却速度で、前記樹脂微粒子は、平均短径が0.02μm以上1.00μm以下であり、且つ、長径/短径の比率の平均が2.0以上5.0以下ある非球形粒子であることを特徴とする樹脂微粒子の水系分散体の製造方法に関する。
更に、本発明は、樹脂微粒子の水系分散体と着色剤とを少なくとも混合し、前記樹脂微粒子及び前記着色剤を水系媒体中で凝集させ凝集体を形成する凝集工程と、前記凝集体を加熱し融合してトナー粒子を得る融合工程とを少なくとも有するトナー粒子の製造方法であって、前記樹脂微粒子の水系分散体が、上記樹脂微粒子の水系分散体であることを特徴とするトナー粒子の製造方法に関する。
本発明の樹脂微粒子の水系分散体は、前記樹脂微粒子が、平均短径が0.02μm以上1.00μm以下であり、且つ、長径/短径の比率の平均が2.0以上5.0以下ある非球形粒子であることを特徴とする樹脂微粒子の水系分散体であるので、凝集及び他の物質への付着といった加工性及び保存安定性に優れたものである。
また、本発明により、界面活性剤量の含有量が少ない樹脂微粒子の水系分散体の提供が可能となる。
また、少なくとも本発明の樹脂微粒子の水系分散体を凝集・融合させて、トナー粒子を製造した場合、界面活性剤を取り除く洗浄が容易になる。また、非球形の粒子を凝集させるため、球形粒子に比べて、着色剤、離型剤等の他の粒子を包含しやすいという効果が期待される。
図1は、実施例1で得られた樹脂微粒子の電子顕微鏡写真を示す図である。
本発明の樹脂微粒子の水系分散体は、酸基を有する樹脂を有する樹脂微粒子と水系媒体とを有する樹脂微粒子の水系分散体であって、前記樹脂微粒子が、平均短径が0.02μm以上1.00μm以下であり、且つ、長径/短径の比率の平均が2.0以上5.0以下ある非球形粒子であることを特徴とする樹脂微粒子の水系分散体であることが好ましい。
上記の範囲であることにより、凝集及び他の物質への付着といった加工性に優れた効果を示す。
平均短径は、0.02μm以上1.00μm以下であるが、0.02μm以上0.40μm以下であることがより好ましい。上記平均短径を0.02μm未満にすることは、技術的に難しい。上記平均短径が1.00μmを越える場合には、樹脂微粒子の保存時の安定性に欠け、沈降分離を起こしやすい。また、乳化凝集法にてトナーを製造するために用いる場合には、一般的に3〜7μmであるトナーの粒径を考慮すると、平均短径が1.00μm以上の粒子が多量に存在することは、そのトナー組成の均一性を保つ上で好ましくない。したがって、乳化重合法によるトナーの製造を考慮した場合、平均短径は、0.40μm以下であることがより好ましい。
また、長径/短径の比率の平均は、2.0以上5.0以下であり、2.5乃至4.0の範囲にあることがより好ましい。平均値が、5.0を越えるようにすることは技術的に難しく、また、長径が長くなるため、上記の理由により好ましくない。
また、同様の理由から、長径/短径の比率が1.5未満の粒子が全体の10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましい。
同様に、前記樹脂微粒子の体積分布基準の50%粒径は、0.02μm以上1.00μm以下であることが好ましく、0.02μm以上0.40μm以下であることがより好ましい。
本発明において、樹脂微粒子の長径及び短径は、樹脂微粒子の水系分散体をイオン交換水で希釈し、風乾した後、電子顕微鏡(例えば、走査型電子顕微鏡(S−4800:日立ハイテクノロジーズ社製、以下、SEMという)を用いて測定可能な倍率(10,000〜50,000倍)で撮影した写真を用いて測定した値であり、長径は粒子の外郭に接するように、かつその面積が最も小さくなるように描いた長方形の長辺の長さ、短径はその長方形の短辺の長さである。また、長径及び短径の平均は、SEM写真上で測定可能な粒子を無作為に選んだ粒子50個以上の平均である。SEM写真上で測定可能な粒子とは、例えば、倍率10,000倍のSEM写真の場合には、短径で0.01μm以上の粒子である。
本発明において、樹脂微粒子の体積分布基準の50%粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LA−920:堀場製作所社製)を用い、測定した粒度分布の累積50%に相当する粒子径(メジアン径)であり、具体的には、前記測定装置の操作マニュアルに従い、前記測定装置の試料導入部で、透過率が測定範囲内(70〜95%)になるように、測定試料(樹脂微粒子の水系分散体)を調整し、体積分布を測定した粒度分布の累積50%に相当する粒子径(メジアン径)である。
本発明の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法は、水系媒体、酸基を有する樹脂、塩基性物質及び界面活性剤を混合して混合物を得る混合工程、前記混合物を、前記酸基を有する樹脂の軟化温度(Tm)より10℃以上高い温度に加温しながら剪断力を加えて乳化物を得る乳化工程、前記乳化物を冷却して、樹脂微粒子の水系分散体を得る冷却工程を含み、前記冷却工程が、前記酸基を有する樹脂のガラス転移温度(Tg)以下の温度まで、剪断力を加えながら、0.5℃/分以上10℃/分以下の冷却速度で冷却する工程であることを特徴とする。
本発明の樹脂微粒子の水系分散体を得るために用いられる材料について説明する。
<酸基を有する樹脂>
上記酸基を有する樹脂とは、分子の末端及び側鎖の少なくともいずれか一方に、カルボキシル基又はスルホン酸基を有する樹脂である。本発明の樹脂微粒子の水系分散体をトナーを製造する際に用いる場合に適した樹脂としては、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、スチレン−メタクリル系共重合体、スチレン−アクリル−メタクリル系共重合体又はポリエステル系樹脂が好ましい。これらのうち、トナー用として用いる場合には、軟化温度(Tm)とガラス転移温度(Tg)の差を小さくすることができるポリエステル樹脂が特に好ましい。
上記酸基を有する樹脂の軟化温度(Tm)は、フローテスター(CFT−500D:島津製作所社製)を用いて測定する。具体的には、測定する試料1.5gを秤量し、高さが1.0mmで直径1.0mmのダイを使用し、昇温速度4.0℃/min、予熱時間300秒、荷重5kg、測定温度範囲60〜200℃の条件で測定を行う。上記の試料が1/2流出したときの温度を軟化温度(Tm)とする。
上記酸基を有する樹脂の軟化温度(Tm)は、90℃以上150℃以下であることが好ましい。すなわち、電子写真用トナーとして使用するためには定着性の観点から150℃以下が好ましく、耐熱保管性の観点からは90℃以上が好ましい。
上記酸基を有する樹脂は、トナーの耐熱性、定着性及び耐オフセット性(高温オフセットおよび低温オフセットの抑制)ならびに非オフセット温度域の拡大の観点から以下の物性を有することが好ましい。
(1)ガラス転移温度(Tg)が50〜70℃。
(2)数平均分子量(Mn)が1,000〜50,000、好ましくは3,000〜20,000。
(3)数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)との比で表わされる分子量分布(Mw/Mn)が2〜60。
なお、上記ガラス転移温度(Tg)は、JIS K7121に準拠して測定される物性値であり、該規格に記載されている中間点ガラス転移温度を意味するものである。
上記樹脂微粒子の上記水系媒体と上記樹脂微粒子の総和に対する質量比(上記樹脂微粒子の質量/上記水系媒体の質量と上記樹脂微粒子の質量の総和)が0.20以上0.60未満であることが好ましい。より好ましくは、0.25以上0.60未満である。
樹脂の水系媒体に対する質量比が高いほど、樹脂微粒子の粒径は小さくなり、界面活性剤の濃度を減らすことも可能である。しかし、水系分散体の粘度が上昇するため、0.60以上では樹脂微粒子分散体を製造することは難しい。
<界面活性剤>
上記界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等のノニオン界面活性剤などが挙げられる。これらの中でもノニオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤の少なくともいずれか一方を用いることが好ましい。上記界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤と併用であってもよい。上記界面活性剤の水系媒体中における濃度は、0.5〜5質量%になるようにすることが好ましい。
<塩基性物質>
酸基を有する樹脂をそのまま水系媒体中で微粒化させるとpHが3〜4となり、酸性側に偏りすぎることがあり、例えば、結晶性ポリエステル樹脂が存在する場合などは結晶性ポリエステル樹脂が加水分解してしまうことがある。しかし、塩基性物質を存在させることにより、乳化時に水系分散体が酸性側に移行しにくくさせることができるため、水系媒体中で酸基を有する樹脂を微粒化させた場合であっても、該樹脂の加水分解を伴わずに樹脂微粒子の水系分散体が得られる。
上記塩基性物質としては、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の無機塩基類、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等の有機塩基類が挙げられる。この中でも、加水分解を生じさせないという観点から、弱塩基である、ジメチルアミン、トリエチルアン等のアミンが好ましい。
上記塩基性物質の添加量は乳化時のpHを中性付近に調整するように適宜調整することが好ましい。該塩基性物質は、その添加量が増加すると樹脂微粒子の粒子径を小さく傾向がある。また、塩基性物質として強塩基を使用する場合には、加水分解を生じさせないように添加量を制限する必要がある。
次に、樹脂微粒子の水系分散体の製造方法について説明する。
本発明の方法は、水系媒体、酸基を有する樹脂、塩基性物質及び界面活性剤を混合して混合物を得る混合工程、前記混合物を、前記酸基を有する樹脂の軟化温度(Tm)より10℃以上高い温度に加温しながら剪断力を加えて乳化物を得る乳化工程、前記乳化物を冷却して、樹脂微粒子の水系分散体を得る冷却工程を含む。具体的には、まず、密閉加圧可能な容器内に、界面活性剤と塩基性物質を有する水系媒体中に酸基を有する樹脂を投入混合する。次に、該樹脂の軟化温度(Tm)より10℃以上高い温度に加熱しながら、密閉加圧下で、剪断力を加え、溶融した樹脂を分散させて乳化物を得る。さらに、得られた乳化物を該樹脂のガラス転移温度以下の温度まで剪断力を加えながら、0.5℃/分以上10℃/分以下の冷却速度で冷却し、樹脂微粒子の水系分散体を得る。
上記乳化工程において、酸基を有する樹脂の軟化温度(Tm)より10〜100℃(より好ましくは15〜50℃)高い温度に加温しながら剪断力を加えることが好ましい。
上記乳化工程における加熱温度と酸基を有する樹脂の軟化温度(Tm)の差が10℃未満の場合は、樹脂の軟化が不十分であり乳化物を得ることができない。したがって、上記乳化工程における加熱温度は酸基を有する樹脂の軟化温度(Tm)より10℃以上高い温度とした。また、安定した乳化物を得るためには、上記乳化工程において酸基を有する樹脂の軟化温度(Tm)より15℃以上高い温度に加温しながら剪断力を加えることが好ましい。
一方、樹脂の熱的分解を防ぐために、上記乳化工程における加熱温度は、酸基を有する樹脂の軟化温度(Tm)より100℃を越えないことが好ましく、50℃を越えないことがより好ましい。
前記のように、本発明においては、酸基を有する樹脂の軟化温度は90℃以上が好ましいので、加熱温度は、100℃以上であることが好ましい。従って、密閉加圧できる容器内で、加圧条件下(より好ましくは0.11MPa以上4.00MPa以下、特に好ましくは0.11MPa以上1.60MPa以下)で分散することが好ましい。
上記加温加圧時間が短すぎると得られる乳化物に関しシャープな粒径分布が得られにくいため、10分以上であることが好ましく、より好ましくは、20分以上である。
得られた乳化物を、酸基を有する樹脂のガラス転移温度(Tg)以下の温度まで、剪断力を加えながら冷却する際の冷却速度は、0.5℃/分以上10℃/分以下である。
該冷却速度は、0.5℃/分以上5℃/分以下であることがより好ましい。10℃/分を越える冷却速度で冷却すると、粗大粒子が生成し、樹脂微粒子の粒度分布がブロードになる。樹脂微粒子の粒度分布がブロードであると、例えば、凝集法によってトナーを製造した場合、トナー粒子中の着色剤が不均一になり、印字したときの濃度が低下するなどの弊害を生じ易い。なお、上記ガラス転移温度(Tg)以下の温度から室温までの冷却速度は特に制限されない。
本発明の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法に用いられる装置としては、高温高圧に耐えうる容器中で、高速剪断力をかけることができる装置であれば特に限定はされない。高速剪断力をかける装置としては、クレアミックス、ホモミキサー、及び、ホモジナイザー等を挙げることができる。
なお、本発明の樹脂微粒子の水系分散体をトナー材料として用いる場合、混合工程において、混合物中に着色剤、離型剤及び荷電制御剤のうち少なくとも一つを含有させてもよい。
<本発明のトナー粒子の製造方法>
次に、本発明のトナー粒子の製造方法に関して説明する。
本発明のトナー粒子の製造方法は、樹脂微粒子の水系分散体と着色剤とを少なくとも混合し、樹脂微粒子及び着色剤を水系媒体中で凝集させ凝集体を形成する凝集工程と、前記凝集体を加熱し融合する工程とを含むトナー粒子の製造方法であって、前記樹脂微粒子の水系分散体が、本発明の樹脂微粒子の水系分散体であることを特徴とする。また、本発明のトナー粒子の製造方法においては、トナー粒子の構成材料として更に荷電制御剤及び離型剤を用いることも可能である。
上記着色剤としては、以下の顔料または染料が好適に挙げられる。
シアン系の顔料または染料としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物,塩基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー7、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー66等が挙げられる。
マゼンタ系の顔料または染料としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物等が用いられる。
具体的には、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド48:3、C.I.ピグメントレッド48:4、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド81:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド169、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド221、C.I.ピグメントレッド254等が挙げられる。
イエロー系の顔料または染料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物等に代表される化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー62、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー111、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー127、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー129、C.I.ピグメントイエロー147、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー174、C.I.ピグメントイエロー175、C.I.ピグメントイエロー176、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー181、C.I.ピグメントイエロー191、C.I.ピグメントイエロー194等が挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、あるいは上記イエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い黒色に調色されたものを利用することができる。
これらの着色剤は、単独または混合し、さらには固溶体の状態で用いることができる。上記着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナーへの分散性の点から選択される。
上記着色剤は、結着樹脂100質量部に対し1〜20質量部添加して用いることが好ましい。
上記離型剤は、融点が150℃以下のものが好ましく、40℃以上130℃以下のものがより好ましく、40℃以上110℃以下であるものが特に好ましい。
上記離型剤として、例えば、ポリエチレン等の低分子量ポリオレフィン類;加熱により融点(軟化点)を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;ステアリン酸ステアリル等のエステルワックス類;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、エステルワックス等の鉱物・石油系ワックス;及びそれらの変性物などが挙げられる。
上記離型剤は、結着樹脂100質量部に対して1〜20質量部使用することが好ましい。
上記帯電制御剤としては、例えば、4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロム、亜鉛、ジルコニウム等の錯体からなる化合物等が挙げられる。なお、上記帯電制御剤としては、凝集時や融合時の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水再利用の観点から、水に溶解しにくい素材のものが好ましい。
上記荷電制御剤は、帯電性のさらなる向上の観点から結着樹脂100質量部に対して0.1〜5質量部使用することが好ましい。
本発明のトナー粒子の製造方法は、樹脂微粒子の水系分散体と着色剤、必要により帯電制御剤、離型剤等を混合し、樹脂微粒子及び着色剤等を水系媒体中で、所望のトナー粒子径にまで凝集させ凝集体を形成する凝集工程と、該凝集体を加熱し融合する加熱・融合工程を含むことを特徴とする。トナー粒子の製造方法を更に詳細に説明するが、本発明は下記の製造方法に限定されるものではない。
(凝集工程)
凝集工程では、本発明の樹脂微粒子の水系分散体と着色剤、その他離型剤等のトナー成分を混合し混合液を調製する。ついで該混合液中に、凝集粒子を形成させ、凝集粒子分散液を調製する。前記凝集粒子は、例えばpH調整剤、凝集剤、安定剤を上記混合液中に添加し混合し、温度、機械的動力等を適宜加えることにより該混合液中に形成することができる。
上記pH調整剤としては、アンモニア、水酸化ナトリウム等のアルカリ、硝酸、クエン酸等の酸があげられる。上記凝集剤としては、ナトリウム、カリウム等の1価の金属塩;カルシウム、マグネシウム等の2価の金属塩;鉄、アルミニウム等の3価の金属塩等;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類があげられる。上記安定剤としては、主に界面活性剤そのものまたはそれを含有する水系媒体などが挙げられる。
上記凝集剤等の添加・混合は、混合液中に含まれる樹脂微粒子のガラス転移点(Tg)以下の温度で行うことが好ましい。この温度条件下で上記混合を行うと、凝集が安定した状態で進行する。上記混合は、公知の混合装置、ホモジナイザー、ミキサー等を用いて行うことができる。
ここで形成される凝集粒子の平均粒径としては、特に制限はないが、通常、得ようとするトナーの平均粒径と同じ程度になるように制御するとよい。制御は、例えば、温度と上記攪拌混合の条件とを適宜設定・変更することにより容易に行うことができる。以上の凝集工程において、トナーの平均粒径とほぼ同じ平均粒径を有する凝集粒子が形成され、凝集粒子を分散させてなる凝集粒子分散液が調製される。
(加熱・融合工程)
加熱・融合工程は、上記凝集粒子を加熱して融合する工程である。加熱・融合工程に入る前に、トナー粒子間の融着を防ぐため、前記pH調整剤、前記界面活性剤、凝集停止剤等を適宜投入することができる。
上記凝集停止剤としては、クエン酸三ナトリウム、クエン酸三カリウム、クエン酸三アンモニウム、クエン酸三リチウム、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム、N−(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン−N,N’,N’−三酢酸三ナトリウム、トリニトロ三酢酸三ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸五ナトリウム、トリエチレンテトラアミン六酢酸六ナトリウム等のカルボン酸塩、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等のキレート樹脂が挙げられる。
加熱の温度としては、凝集粒子に含まれる樹脂のガラス転移点(Tg)の温度から樹脂の分解温度の間であればよい。
加熱・融合の時間としては、加熱の温度が高ければ短い時間で足り、加熱の温度が低ければ長い時間が必要である。即ち、前記融合の時間は、前記加熱の温度に依存するので一概に規定することはできないが、一般的には30分〜10時間である。
本発明においては、加熱・融合工程の終了後に得られたトナーを、適切な条件で洗浄、ろ過、乾燥等することにより、トナー粒子を得る。更に、得られたトナー粒子の表面に、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム等の無機粒体や、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂粒子を、乾燥状態で剪断力を印加して添加してもよい。これらの無機粒体や樹脂粒子は、流動性助剤やクリーニング助剤等の外添剤として機能する。
以下に本発明における物性測定方法を説明する。
<樹脂微粒子のテトラヒドロフラン(THF)可溶分の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分布(Mw/Mn)、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)の測定>
樹脂微粒子のTHF可溶分のGPCにより測定される分子量分布(Mw/Mn)及び重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)は以下のように求められる。
40℃のヒートチャンバ中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流し、THF試料溶液を約100μl注入して測定する。試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、東ソー社製或いは、昭和電工社製の分子量が10〜10程度のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。カラムとしては、市販のポリスチレンジェルカラムを複数本組み合わせるのが良く、例えば昭和電工社製のshodex GPC KF−801,802,803,804,805,806,807,800Pの組み合わせや、東ソー社製のTSKgelG1000H(HXL),G2000H(HXL),G3000H(HXL),G4000H(HXL),G5000H(HXL),G6000H(HXL),G7000H(HXL),TSKguardcolumnの組み合わせが挙げられる。
試料は以下のようにして作製する。
樹脂(試料)をテトラヒドロフラン(THF)中に入れ、数時間放置した後、十分振とうし、THFと良く混ぜ(試料の合一体がなくなるまで)、更に12時間以上静置する。この時THF中への放置時間が24時間以上となるようにする。その後、サンプル処理フィルター(ポアサイズ0.45〜0.5μm、例えば、マイショリディスクH−25−5:東ソー社製、エキクロディスク25CR:ゲルマン・サイエンス・ジャパン社製などが利用できる)を通過させたものを、GPCの試料とする。試料濃度は、樹脂成分が0.5〜5mg/mlとなるように調整する。
また、作成された分子量分布から、メインピークのピークトップの存在する分子量(Mp)、及び全成分量に対する分子量500以上2,000未満の成分量を導くことが可能である。全成分量に対する分子量500以上2,000未満の成分量は、例えば、分子量2000までの頻度分布累積値から、分子量500までの頻度分布累積値を差し引くことにより算出することが可能である。
<樹脂の酸価の測定>
樹脂の酸価は以下のように求められる。尚、基本操作は、JIS−K0070に準ずる。酸価は試料1g中に含有されている遊離脂肪酸、樹脂酸などを中和するのに要する水酸化カリウムのmg数をいう。
(1)試薬
(a)溶剤:エチルエーテル−エチルアルコール混液(1+1または2+1)またはベンゼン−エチルアルコール混液(1+1または2+1)を使用直前にフェノールフタレインを指示薬として0.1mol/l水酸化カリウムエチルアルコール溶液で中和しておく。
(b)フェノールフタレイン溶液:フェノールフタレイン1gをエチルアルコール(95v/v%)100mlに溶かす。
(c)0.1mol/l水酸化カリウム−エチルアルコール溶液:水酸化カリウム7.0gをできるだけ少量の水に溶かしエチルアルコール(95v/v%)を加えて1リットルとし、2〜3日放置後ろ過する。標定はJIS K 8006(試薬の含量試験中滴定に関する基本事項)に準じて行う。
(2)操作
樹脂(試料)1〜20gを正しくはかりとり、これに溶剤100ml及び指示薬としてフェノールフタレイン溶液数滴を加え、試料が完全に溶けるまで十分に振る。固体試料の場合は水浴上で加温して溶かす。冷却後これを0.1mol/l水酸化カリウムエチルアルコール溶液で滴定し、指示薬の微紅色が30秒間続いたときを中和の終点とする。
(3)計算式
次の式によって酸価を算出する。
A=B×f×5.611/S
A:酸価(mgKOH/g)
B:0.1mol/l水酸化カリウムエチルアルコール溶液の使用量(ml)
f:0.1mol/l水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクター
S:試料(g)
<樹脂微粒子、着色剤微粒子、離型剤微粒子等の微粒子の粒度分布の測定>
樹脂微粒子、着色剤微粒子、離型剤微粒子等の微粒子の粒度分布は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LA−920:堀場製作所社製)を用い、該装置の操作マニュアルに従い測定する。
具体的には、前記測定装置の試料導入部で、透過率が測定範囲内(70〜95%)になるように、測定試料を調整し、体積分布を測定した。
体積分布基準の50%粒径は、累積50%に相当する粒子径(メジアン径)であり、体積分布基準の95%粒径は、小さい方から累積95%に相当する粒子径である。
<トナー粒子の個数平均粒径(D1)及び重量平均粒径(D4)の測定>
上記トナー粒子の個数平均粒径(D1)及び重量平均粒径(D4)はコールター法による粒度分布解析にて測定する。測定装置として、コールターカウンターTA−II或いはコールターマルチサイザーII(コールター社製)を用い、該装置の操作マニュアルに従い測定する。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%塩化ナトリウム水溶液を調製する。例えば、ISOTON−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。具体的な測定方法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として、界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を、0.1〜5ml加え、さらに測定試料(トナー粒子)を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行う。得られた分散処理液を、アパーチャーとして100μmアパーチャーを装着した前記測定装置により、2.00μm以上のトナーの体積、個数を測定してトナーの体積分布と個数分布とを算出する。それから、トナー粒子の個数分布から求めた個数平均粒径(D1)と、トナー粒子の体積分布から求めたトナー粒子の重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求める。
上記チャンネルとしては、2.00〜2.52μm;2.52〜3.17μm;3.17〜4.00μm;4.00〜5.04μm;5.04〜6.35μm;6.35〜8.00μm;8.00〜10.08μm;10.08〜12.70μm;12.70〜16.00μm;16.00〜20.20μm;20.20〜25.40μm;25.40〜32.00μm;32.00〜40.30μmの13チャンネルを用いる。
(実施例)
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK)0.1質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)100質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて酸基を有する樹脂として「ポリエステル樹脂A」〔組成(モル比)は、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:テレフタル酸:フマル酸:トリメリット酸=25:25:26:20:4、Mn=3,500、Mw=10,300、Mp=8,700、Mw/Mn=2.9、Tm=96℃、Tg=56℃、酸価=11mgKOH/g〕の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
次に高速剪断乳化装置クレアミックス(エム・テクニック社製:CLM−2.2S)を上記耐圧丸底ステンレス容器に密閉接続した。容器内の混合物を、115℃、0.18MPaに加温加圧しながら、クレアミックスのローター回転数を18,000r/minとし30分間剪断分散した。その後、50℃になるまで、18,000r/minの回転を維持しながら、2.0℃/分の冷却速度で冷却を行い樹脂微粒子の水系分散体1を得た。電子顕微鏡観察(10,000倍)での結果(図1参照)、樹脂微粒子の平均短径は、0.22μm、平均長径は、0.56μm、長径/短径の平均は、2.72であり、長径/短径が1.50より小さい粒子は、全体の2%であった。また、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LA−920:堀場製作所社製)を用いて測定した樹脂微粒子の体積分布基準の50%粒子径は、0.24μmであり、95%粒子径は、0.31μmであった。
得られたポリエステル樹脂微粒子の水系分散体1を室温(25℃)で90日間保存したが、沈降や、分離は生じなかった。また、40℃で72時間放置したが、同様に変化はなかった。上記得られた結果を表1に示す。
尚、下記表1及び2において保存安定性の評価基準は以下の通りである。
上記「室温(25℃)で90日間の保存」及び「40℃で72時間の放置」のそれぞれの条件において、沈降や、分離が全く生じない場合を「A」、若干の沈降や、分離が生じる場合を「B」、明らかに沈降や、分離が生じる場合を「C」とした。
(実施例2)
ノニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)0.02質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)100質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、この後の操作については冷却速度を0.5℃/分に変更する以外、実施例1と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体2を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例3)
アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンSC)0.02質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)100質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、その後の操作については冷却速度を0.5℃/分に変更する以外、実施例1と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体3を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例4)
ノニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)3質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)81.8質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、その後の操作については実施例1と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体4を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例5)
ノニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)3質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)150質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、その後の操作については実施例1と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体5を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例6)
ノニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)10質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)233.3質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、その後の操作については冷却速度を1.0℃/分に変更する以外、実施例1と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体6を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例7)
ノニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)10質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)566.7質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、その後の操作については、実施例1と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体7を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例8)
アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンSC)1質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)100質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、その後の操作については冷却速度を5.0℃/分に変更する以外、実施例1と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体8を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例9)
ノニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)6質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)233.3質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、その後の操作については冷却速度を10.0℃/分に変更する以外、実施例1と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体9を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例10)
ノニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)10質量部及び塩基性物質としてN,N−ジエチルアミノエタノール1.8質量部をイオン交換水150質量部に溶解して分散媒体液を調製した。続いて酸基を有する樹脂として「ポリエステル樹脂B」〔組成(モル比)は、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:エチレングリコール:テレフタル酸:マレイン酸:トリメリット酸=35:15:33:15:2、Mn=4,600、Mw=16,500、Mp=10,400、Mw/Mn=3.6、Tm=117℃、Tg=67℃、酸価=13mgKOH/g〕の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
次に高速剪断乳化装置クレアミックス(エム・テクニック社製:CLM−2.2S)を上記耐圧丸底ステンレス容器に密閉接続した。容器内の混合物を、140℃、0.36MPaに加温加圧しながら、クレアミックスのローター回転数を20,000r/minとし30分間剪断分散した。その後、75℃になるまで、20,000r/minの回転を維持しながら、0.5℃/分の冷却速度で冷却を行い樹脂微粒子の水系分散体10を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例11)
ノニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)10質量部及び塩基性物質としてN,N−ジエチルアミノエタノール1.8質量部をイオン交換水122.2質量部に溶解して分散媒体液を調製した。続いて「ポリエステル樹脂B」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、その後の操作については冷却速度を0.7℃/分に変更する以外、実施例10と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体11を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例12)
アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK)3質量部及び塩基性物質としてN,N−ジエチルアミノエタノール2.0質量部を、イオン交換水(水系媒体)150質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて酸基を有する樹脂として「スチレン−アクリル酸n−ブチル−アクリル酸共重合体樹脂」〔組成(モル比)は、スチレン:アクリル酸n−ブチル:アクリル酸=71:28:1、Mn=3,300、Mw=15,200、Mp=9,900、Mw/Mn=4.6、Tm=119℃、Tg=57℃、酸価=12mgKOH/g〕の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
次に高速剪断乳化装置クレアミックス(エム・テクニック社製:CLM−2.2S)を上記耐圧丸底ステンレス容器に密閉接続した。容器内の混合物を、145℃、0.41MPaに加温加圧しながら、クレアミックスのローター回転数を20,000r/minとし30分間剪断分散した。その後、55℃になるまで、20,000r/minの回転を維持しながら、2.0℃/分の冷却速度で冷却を行い樹脂微粒子の水系分散体11を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例13)
アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK)0.1質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)100質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部と、離型剤としてエステルワックス(ベヘン酸ベヘニル、融点=75℃)10質量部を投入し混合した。
そして、この後の操作については、実施例1と同様の操作を行い、樹脂と離型剤の混合微粒子の水系分散体13を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(実施例14)
あらかじめ、シアン顔料(C.I.Pigment Blue 15:3)5質量部、アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK)0.5質量部、イオン交換水44.5質量部を混合し、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて、24,000r/min、30分分散を行うことで、シアン顔料を分散させてなる着色剤分散液Aを調製した。着色剤分散液Aにおける着色剤(シアン顔料)の体積分布基準の50%粒径は、0.34μm、着色剤粒子濃度は10質量%であった。
アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK)0.25質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)55.5質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)55.5質量部と、シアン顔料を分散させてなる着色剤分散液A、100質量部を投入し混合した。
そして、この後の操作については、実施例1と同様の操作を行い、樹脂と顔料の混合微粒子の水系分散体14を得た。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表1に示す。
(比較例1)
ポリエステル樹脂Aを低温粉砕装置リンレックスミル(ホソカワミクロン社製)を用いて最大粒径が100μm以下になるように粉砕し、体積分布基準の50%粒径が18μmの樹脂粉砕物を得た。イオン交換水900質量部に、この樹脂粉砕物100質量部と、ノニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)3質量部、更に塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール4.8質量部を混合した。得られた混合物を、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業社製)を用い、処理部直前で前記混合物を155℃に加熱して、処理部(ジェネレータ)に導入し、200MPaで乳化処理を行い10℃/minを越える冷却速度で室温にまで冷却した。この操作を5回行い、樹脂微粒子の水系分散体15を得た。
電子顕微鏡観察(20,000倍)での結果、樹脂微粒子の平均短径は、0.18μm、平均長径は、0.19μm、長径/短径の平均は、1.05の球形であり、長径/短径が1.50より小さい粒子は、全体の100%であった。また、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LA−920:堀場製作所社製)を用いて測定した樹脂微粒子の体積分布基準の50%粒子径は、0.18μmであり、95%粒子径は、0.25μmであった。
該樹脂微粒子の水系分散体15を実施例1と同様に測定及び評価した。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表2に示す。
(比較例2)
比較例1と同様にポリエステル樹脂Aを低温粉砕装置リンレックスミル(ホソカワミクロン社製)を用いて最大粒径が100μm以下になるように粉砕し、体積分布基準の50%粒径が18μmの樹脂粉砕物を得た。イオン交換水233質量部に、この樹脂粉砕物100質量部と、ノニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)10質量部、更に塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール4.8質量部を混合した。得られた混合物を、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業社製)を用い、処理部直前で前記混合物を155℃に加熱して、処理部(ジェネレータ)に導入し、200MPaで乳化処理を行ったが、処理部で詰りを生じ、樹脂微粒子の水系分散体は得られなかった。
(比較例3)
ポリエステル樹脂Bを低温粉砕装置リンレックスミル(ホソカワミクロン社製)を用いて最大粒径が100μm以下になるように粉砕し、体積分布基準の50%粒径が2.2μmの樹脂粉砕物を得た。イオン交換水900質量部に、この樹脂粉砕物100質量部と、ノニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)10質量部、更に塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール4.5質量部を混合した。得られた混合物を、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業社製)を用い、処理部直前で前記混合物を155℃に加熱して、処理部(ジェネレータ)に導入し、200MPaで乳化処理を行い10℃/minを越える冷却速度で室温にまで冷却した。この操作を5回行い、樹脂微粒子の水系分散体16を得た。
該樹脂微粒子の水系分散体16を実施例1と同様に測定及び評価した。
上記製造条件、樹脂微粒子の物性及び評価結果を表2に示す。
(比較例4)
ノニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)3質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)66.6質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、その後の操作については実施例1と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体を得ようとしたが、冷却後、樹脂微粒子同士が固着してしまった。
(比較例5)
アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンSC)30質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)900質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(粒径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、その後の操作については実施例1と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体17を得た。レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LA−920:堀場製作所社製)を用いて測定した樹脂微粒子の体積分布基準の50%粒子径は、17.55μmであり、95%粒子径は、45.05μmであった。尚、粒径が大きいので、顕微鏡観察による短径、長径の測定は実施しなかった。
得られた樹脂微粒子の水系分散体17を室温(25℃)で90日間保存したが、樹脂微粒子が水系媒体より分離し、沈降、固化してしまった。また、40℃で72時間放置したが、同様に沈降、固化してしまった。上記得られた結果を表2に示す。
(比較例6)
ノニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)0.1質量部及び塩基性物質としてN,N−ジメチルアミノエタノール2.1質量部を、イオン交換水(水系媒体)100質量部に溶解して分散媒体液を調製した。この分散媒体液を350mlの耐圧丸底ステンレス容器に入れ、続いて「ポリエステル樹脂A」の粉砕物(径1〜2mm)100質量部を投入し混合した。
そして、その後の操作については冷却速度を20.0℃/分に変更する以外、実施例1と同様の操作を行い、樹脂微粒子の水系分散体を得ようとしたが、冷却後、固まってしまった。
A1:アニオン界面活性材(第一工業製薬社製:ネオゲンRK)
A2:アニオン界面活性材(第一工業製薬社製:ネオゲンSC)
C1:N,N−ジメチルアミノエタノール
C2:N,N−ジエチルアミノエタノール
N1:ノニオン界面活性材(第一工業製薬社製:ノイゲンEA−137)
樹脂比率:樹脂微粒子の質量/水系媒体の質量と樹脂微粒子の質量の総和
〈トナーの製造例〉
次に、上記の樹脂微粒子の水系分散体と着色剤とを少なくとも混合し、樹脂微粒子及び着色剤を水系媒体中で凝集させ凝集体を形成する凝集工程と、該凝集体を加熱し融合する工程を含む製造方法及び該製造方法によって得られるトナーについて説明する。
(トナー1の製造例)
<離型剤分散液の調製>
・パラフィンワックス(日本精蝋社製:HNP9、融点77℃)
100質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK)
20質量部
・イオン交換水 880質量部
以上を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、ゴーリン高圧ホモジナイザー(エスエムテー社)で分散処理し、体積分布基準の50%粒径が0.22μmの離型剤を分散させてなる離型剤分散液(離型剤濃度:10質量%)を調製した。
<着色剤分散液Bの調製>
・シアン顔料(C.I.PB15:3) 100質量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK) 15質量部
・イオン交換水 885質量部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業社製)を用いて約1時間分散して着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤分散液Bを調製した。着色剤分散液Bにおける着色剤(シアン顔料)の体積分布基準の50%粒径は、0.15μm、着色剤粒子濃度は10質量%であった。
<混合液調製>
・樹脂微粒子の水系分散体1 200質量部
・前記着色剤分散液B 50質量部
・前記離型剤分散液 70質量部
・硫酸マグネシウム 2質量部
・イオン交換水 800質量部
以上を、攪拌装置、冷却管、温度計を装着した1リットルのセパラブルフラスコに投入し攪拌した。
<凝集工程>
この混合液を、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら50℃まで加熱した。この温度の時に、樹脂微粒子の水系分散体1をイオン交換水で5倍に希釈した水系分散体(樹脂濃度10%)30質量部を加えた。その後、57℃で1時間保持した後、形成された凝集粒子の体積平均粒径を、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製:FPIA−3000)を用い、該装置の操作マニュアルに従い測定した。結果、体積平均粒径が約5.3μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
<融合工程>
その後、ここにアニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK)3質量部を追加した後、攪拌を継続しながら75℃まで加熱し、3時間保持した。そして、冷却後、トナー粒子のスラリー1を得た。
<ろ過、洗浄工程>
その後、スラリー1をろ過により固液分離した後、スラリー量の3倍のイオン交換水を固形分に加え30分間攪拌洗浄した。その後再びろ過を行った。
以上のようにろ過と洗浄を、残留界面活性剤の影響を排除するため、ろ液の電気伝導度が150μS/cm以下となるまで繰り返した。洗浄を3回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
次に、得られた固形分を乾燥させることにより、トナー粒子1を得た。
トナー粒子をコールターマルチサイザーII(コールター社製)で測定したところ、重量平均粒径D4が5.4μm、個数平均粒径D1が4.5μmであった。
得られたトナー粒子1にBET比表面積200m/gの疎水性シリカ微粉体(一次平均粒径0.01μm)を1.7質量%混合してトナー1を調製した。
(トナー2及び3の製造例)
樹脂微粒子の水系分散体1を樹脂微粒子の水系分散体2或いは3に変更する以外は、トナー1の製造例と同様にトナー粒子のスラリー2〜3を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を3回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子2〜3を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー2〜3を調製した。
(トナー4の製造例)
混合液調製を、
・樹脂微粒子の水系分散体4 182質量部
・前記着色剤分散液B 50質量部
・前記離型剤分散液 50質量部
・硫酸マグネシウム 2質量部
・イオン交換水 818質量部
と変更し、融合工程において、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK)をクエン酸3ナトリウム10質量部と変更する以外は、トナー粒子の製造例1と同様にトナー粒子のスラリー4を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を4回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子4を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー4を調製した。
(トナー5の製造例)
混合液調製を、
・樹脂微粒子の水系分散体5 250質量部
・前記着色剤分散液B 50質量部
・前記離型剤分散液 50質量部
・硫酸マグネシウム 2質量部
・イオン交換水 750質量部
に変更する以外は、トナー4の製造例と同様にトナー粒子のスラリー5を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を4回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子5を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー5を調製した。
(トナー6の製造例)
混合液調製を、
・樹脂微粒子の水系分散体6 333質量部
・前記着色剤分散液B 50質量部
・前記離型剤分散液 50質量部
・硫酸マグネシウム 2質量部
・イオン交換水 667質量部
に変更する以外は、トナー1の製造例と同様にトナー粒子のスラリー6を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を5回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子6を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー6を調製した。
(トナー粒子の製造例7)
混合液調製を、
・樹脂微粒子の水系分散体7 667質量部
・前記着色剤分散液B 50質量部
・前記離型剤分散液 50質量部
・硫酸マグネシウム 2質量部
・イオン交換水 333質量部
に変更する以外は、トナー1の製造例と同様にトナー粒子のスラリー7を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を6回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子7を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー7を調製した。
(トナー8の製造例)
樹脂微粒子の水系分散体1を樹脂微粒子の水系分散体8に変更する以外は、トナー1の製造例と同様にトナー粒子のスラリー8を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を4回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子8を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー8を調製した。
(トナー9の製造例)
樹脂微粒子の水系分散体6を樹脂微粒子の水系分散体9に変更する以外は、トナー粒子6の製造例と同様にトナー粒子のスラリー9を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を5回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子9を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー9を調製した。
(トナー10の製造例)
樹脂微粒子の水系分散体5を樹脂微粒子の水系分散体10に変更する以外は、トナー5の製造例と同様にトナー粒子のスラリー10を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を5回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子10を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー10を調製した。
(トナー11の製造例)
混合液調製を、
・樹脂微粒子の水系分散体11 222質量部
・前記着色剤分散液B 50質量部
・前記離型剤分散液 50質量部
・硫酸マグネシウム 2質量部
・イオン交換水 778質量部
に変更する以外は、トナー5の製造例と同様にトナー粒子のスラリー11を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を5回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子11を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー11を調製した。
(トナー12の製造例)
樹脂微粒子の水系分散体5を樹脂微粒子の水系分散体12に変更する以外は、トナー5の製造例と同様にトナー粒子のスラリー12を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を4回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子12を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー12を調製した。
(トナー13の製造例)
混合液調製を、
・樹脂と離型剤の混合微粒子の水系分散体13 204質量部
・前記着色剤分散液B 50質量部
・硫酸マグネシウム 2質量部
・イオン交換水 796質量部
に変更する以外は、トナー5の製造例と同様にトナー粒子のスラリー13を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を3回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子13を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー13を調製した。
(トナー14の製造例)
混合液調製を、
・樹脂と顔料の混合微粒子の水系分散体14 220質量部
・前記離型剤分散液 50質量部
・硫酸マグネシウム 2質量部
・イオン交換水 780質量部
に変更する以外は、トナー5の製造例と同様にトナー粒子のスラリー14を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、洗浄を3回行うことで、ろ液の電気伝導度は150μS/cm以下となった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子14を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー14を調製した。
(トナー15(比較用)の製造例)
混合液調製を、
・樹脂微粒子の水系分散体15 1,000質量部
・前記着色剤分散液B 50質量部
・前記離型剤分散液 50質量部
・硫酸マグネシウム 2質量部
と変更する以外は、トナー1の製造例と同様にトナー粒子のスラリー15を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、ろ液の電気伝導度が150μS/cm以下となるためには、ろ過・洗浄を8回繰り返すことが必要であった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子15を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー15を調製した。
(トナー16(比較用)の製造例)
樹脂微粒子の水系分散体15を樹脂微粒子の水系分散体16に変更する以外は、比較トナー15の製造例と同様にトナー粒子のスラリー16を得た。
次に、トナー1の製造例と同様にろ過、洗浄を行ったが、ろ液の電気伝導度が150μS/cm以下となるためには、ろ過・洗浄を10回繰り返すことが必要であった。
その後、トナー1の製造例と同様に乾燥を行ってトナー粒子16を得た。更に、トナー1の製造例と同様に外添を行いトナー16を調製した。
上記トナー1〜16の評価結果を表3及び表4に示す。
以下の画像評価を行う際の画像形成装置として市販のカラーレーザープリンター(LBP−5500:キヤノン社製)のプロセススピードを2倍に改造した改造機を用いた。この画像形成装置に、マゼンタカートリッジに上記トナー1を充填し、常温常湿下で2%の印字比率の画像を2枚間欠モード(2枚プリントアウトする毎に10秒間現像器を休止させ、再起動時の予備動作でトナーの劣化を促進させるモード)で5,000枚までプリントアウトし、初期と5,000枚印字時に下記の項目に関して評価した。
(画像濃度)
通常の複写機用普通紙(75g/m)の転写材を用いて、画出し試験において耐久評価終了時にベタ画像を出力し、その濃度を測定することにより評価した。尚、画像濃度については、「マクベス反射濃度計 RD918」(マクベス社製)を用いて、原稿濃度が0.00の白地部分の画像に対する相対濃度を測定した。
A:1.30以上
B:1.20以上、1.30未満
C:1.00以上、1.20未満
(画像カブリ)
「REFLECTMETER MODEL TC−6DS」(東京電色社製)により測定したプリントアウト画像の白地部分の白色度と転写紙の白色度の差から、カブリ濃度(%)を算出し、耐久評価終了時の画像カブリを評価した。フィルターは、アンバーライトフィルターを用いた。
A:0.5%未満
B:0.5%以上1.0%未満
C:1.0%以上1.5%未満
この出願は2008年6月2日に出願された日本国特許出願番号第2008−144339からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。

Claims (8)

  1. (1)水系媒体、酸基を有する樹脂、塩基性物質及び界面活性剤を混合して混合物を得る混合工程、
    (2)前記混合物を、酸基を有する樹脂の軟化温度(Tm)より10℃以上高い温度に加温しながら剪断力を加えて、乳化物を得る乳化工程、及び、
    (3)剪断力を加えながら、前記酸基を有する樹脂のガラス転移温度(Tg)以下の温度まで、0.5℃/分以上10℃/分以下の冷却速度で、前記乳化物を冷却する冷却工程
    を少なくとも有する樹脂微粒子の水系分散体の製造方法であって
    記樹脂微粒子の水系分散体は、前記酸基を有する樹脂を有する樹脂微粒子と前記水系媒体とを有し、
    前記樹脂微粒子は、平均短径が0.02μm以上1.00μm以下であり、且つ、長径/短径の比率の平均が2.0以上5.0以下ある非球形粒子であることを特徴とする樹脂微粒子の水系分散体の製造方法。
  2. 前記樹脂微粒子の前記水系媒体と前記樹脂微粒子の総和に対する質量比(前記樹脂微粒子の質量/前記水系媒体の質量と前記樹脂微粒子の質量の総和)が0.20以上0.60未満であることを特徴とする請求項に記載の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法。
  3. 前記乳化工程が、100℃以上、0.11MPa以上の条件下で実施されることを特徴とする請求項又はに記載の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法。
  4. 前記樹脂微粒子の体積分布基準の50%粒径が0.02μm以上1.00μm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法。
  5. 前記樹脂微粒子の体積分布基準の50%粒径が0.02μm以上0.40μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法。
  6. 前記酸基を有する樹脂が、ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法。
  7. 前記樹脂微粒子は、長径/短径の比率の平均が2.5以上4.0以下あることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法。
  8. 請求項1乃至7のいずれかに記載の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法によって樹脂微粒子の水系分散体を得る工程と、
    前記樹脂微粒子の水系分散体と着色剤とを少なくとも混合し、前記樹脂微粒子及び前記着色剤を水系媒体中で凝集させ凝集体を形成する凝集工程と、
    前記凝集体を加熱し融合してトナー粒子を得る融合工程と
    を少なくとも有することを特徴とするトナー粒子の製造方法。
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