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
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Description
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
<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。
・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。
・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。
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。
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。
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。
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200m2/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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
通常の複写機用普通紙(75g/m2)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
「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
Claims (8)
- (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、
前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。 - 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1に記載の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法。
- 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1又は2に記載の樹脂微粒子の水系分散体の製造方法。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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