JP6551037B2 - 樹脂粒子分散液の製造方法、静電荷像現像トナーの製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成方法、並びに、画像形成装置 - Google Patents
樹脂粒子分散液の製造方法、静電荷像現像トナーの製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成方法、並びに、画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
中でも、有機溶剤を使用しないトナー及び樹脂粒子の製造方法としては、以下の方法が知られている。
特許文献1には、有機溶媒の非存在下で樹脂を溶融混合することと、必要に応じて界面活性剤を前記樹脂に添加することと、前記樹脂に塩基性剤および水を添加して樹脂粒子のエマルジョンを形成することと、を含むエマルジョンの製造方法が開示されている。
特許文献2には、反応容器内に少なくとも1つの酸基を有する少なくとも1つのポリエステル樹脂を準備し、前記樹脂を特定の塩基に接触させることによって、前記少なくとも1つの酸基を中和し、トナー溶媒が存在しない状態で、前記中和した樹脂を少なくとも1つの界面活性剤に接触させることによって、前記中和した樹脂を乳化してラテックス粒子を含有するラテックス・エマルジョンをもたらし、前記ラテックス粒子を連続的に回収する、ステップを含むことを特徴とするラテックス粒子の製造方法が開示されている。
また、本発明の他の目的は、転写性に優れた静電荷像現像トナーを得ることができる静電荷像現像トナーの製造方法を提供することである。
<1>結着樹脂と塩基性物質と界面活性剤とを混合し混合物を得る混合工程、及び、前記混合物と水系媒体とを乳化分散し樹脂粒子分散液を得る乳化工程を含み、前記乳化工程中において、前記樹脂粒子分散液に酸性物質を混合することを特徴とする樹脂粒子分散液の製造方法、
<2>前記乳化工程において、結着樹脂100重量部に対し、水系媒体15〜40重量部を含む状態で酸性物質を添加する、<1>に記載の樹脂粒子分散液の製造方法、
<3>前記酸性物質の混合後における前記樹脂粒子分散液のpHが、4.0以上7.2未満である、<1>又は<2>に記載の樹脂粒子分散液の製造方法、
<4>前記乳化工程における乳化温度が、前記結着樹脂のガラス転移温度Tg+5℃以上である、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の樹脂粒子分散液の製造方法、
<5>少なくとも<1>〜<4>のいずれか1つに記載の製造方法により得られた樹脂粒子分散液を含む分散液中で樹脂粒子を凝集して凝集粒子を得る凝集工程、並びに、前記凝集粒子を加熱して融合させる融合工程、を含む静電荷像現像トナーの製造方法、
<6><5>に記載の製造方法により得られた静電荷像現像トナーと、キャリアと、を含む静電荷像現像剤、
<7>少なくとも<5>に記載の製造方法により得られた静電荷像現像トナーを収容しているトナーカートリッジ、
<8>像保持体表面上に形成された静電潜像を静電荷像現像トナー又は静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、像保持体、像保持体表面を帯電させるための帯電手段、及び、像保持体表面に残存したトナーを除去するためのクリーニング手段よりなる群から選ばれる少なくとも1種と、を備え、前記静電荷像現像トナー又は前記静電荷像現像剤として、<5>に記載の製造方法により得られた静電荷像現像トナー、又は、<6>に記載の静電荷像現像剤を収容しているプロセスカートリッジ、
<9>像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、を含み、前記現像剤として、<5>に記載の製造方法により得られた静電荷像現像トナー、又は、<6>に記載の静電荷像現像剤を用いる画像形成方法、
<10>像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、前記現像剤として、<5>に記載の製造方法により得られた静電荷像現像トナー、又は、<6>に記載の静電荷像現像剤を備えた画像形成装置。
上記<2>に記載の発明によれば、前記乳化工程において、結着樹脂100重量部に対し、水系媒体を15重量部未満の量又は40重量部を超えた量含む状態で酸性物質を添加する場合に比して、樹脂粒子に含有されるアルカリ金属元素量のより少ない樹脂粒子分散液の製造方法が提供される。
上記<3>に記載の発明によれば、酸性物質の混合後における樹脂粒子分散液のpHが4.0未満であるか、又は、7.2以上である場合に比して、樹脂粒子の粒度分布が狭く、樹脂粒子に含有されるアルカリ金属元素量のより少ない樹脂粒子分散液の製造方法が提供される。
上記<4>に記載の発明によれば、前記乳化工程における乳化温度が、前記結着樹脂のガラス転移温度Tg+5℃未満である場合に比して、樹脂粒子に含有されるアルカリ金属元素量のより少ない樹脂粒子分散液の製造方法が提供される。
上記<5>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、転写性に優れた静電荷像現像トナーが容易に製造される。
上記<6>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、転写性に優れた静電荷像現像剤が提供される。
上記<7>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、転写性に優れた静電荷像現像トナーを収容するトナーカートリッジが提供される。
上記<8>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、転写性に優れた静電荷像現像トナーを収容するプロセスカートリッジが提供される。
上記<9>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、転写性に優れた画像形成方法が提供される。
上記<10>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、転写性に優れた画像形成装置が提供される。
なお、本実施形態において、「A〜B」との記載は、AからBの間の範囲だけでなく、その両端であるA及びBも含む範囲を表す。例えば、「A〜B」が数値範囲であれば、「A以上B以下」又は「B以上A以下」を表す。
本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法は、結着樹脂と塩基性物質と界面活性剤とを混合し混合物を得る混合工程、及び、前記混合物と水系媒体とを乳化分散し樹脂粒子分散液を得る乳化工程を含み、前記乳化工程中において、前記樹脂粒子分散液に酸性物質を混合することを特徴とする。
本実施形態の樹脂粒子分散液は、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液である。
また、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液は、静電荷像現像トナー製造用樹脂粒子分散液として好適に用いられる。
本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法は、有機溶剤を使用しない。従来の懸濁重合法、溶解懸濁法及び乳化凝集合一法等の湿式製法は、有機溶剤を使用する場合があるが、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法は、有機溶剤を使用せず混合することにより、有機溶剤を除去する必要がなく、残留有機溶剤による臭気がなく、経済的及び環境的にメリットを有する。
また、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法は、前記混合工程及び前記乳化工程を、押出機を用いて行うことが好ましく、前記混合工程及び前記乳化工程を、1つの押出機を用いて行うことがより好ましく、前記混合工程及び前記乳化工程を、1つの押出機を用いて連続して行うことが特に好ましい。
前記押出機としては、二軸押出機が好ましく挙げられる。
しかしながら、本発明者等が詳細な検討を行ったところ、乳化工程中において樹脂粒子分散液に、通常であれば、乳化分散を妨げると考えられる酸性物質を混合することにより、樹脂粒子中のアルカリ金属元素量が少なくなることを見出した。
また、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液を静電荷像現像トナーの原料に用いることにより、転写性に優れた静電荷像現像トナーが得られることを本発明者等は見出した。
本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法は、結着樹脂と塩基性物質と界面活性剤とを混合し混合物を得る混合工程を含む。
前記混合工程においては、塩基性物質を1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよく、また、界面活性剤を1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
前記混合物は、結着樹脂、塩基性物質及び界面活性剤からなる混合物であることが好ましい。
また、前記混合物は、結着樹脂が少なくとも溶融した混合物であることが好ましい。
前記混合工程における界面活性剤の使用量は、結着樹脂100重量部に対し、0.1〜20重量部であることが好ましく、0.5〜10重量部であることがより好ましく、1〜5重量部であることが更に好ましい。上記範囲であると、乳化分散性により優れ、また、トナーの転写性により優れる。
また、前記混合工程における混合温度は、混合を容易に行うため、結着樹脂が非晶性(非結晶性)樹脂である場合、結着樹脂のガラス転移温度(Tg)以上の温度であることが好ましく、結着樹脂のTg+5℃以上の温度であることがより好ましく、結着樹脂が結晶性樹脂である場合、結着樹脂の樹脂軟化点(Tm)−40℃以上の温度であることが好ましく、結着樹脂のTm−10℃以上の温度であることがより好ましく、結着樹脂のTm以上の温度であることが更に好ましい。
前記混合工程に用いられる混合手段としては、特に制限はなく、公知の混合装置等が用いられる。混合装置としては、例えば、ロールミル、ニーダー、加圧ニーダー、バンバリミキサー、ラボプラストミル、一軸又は二軸の押出機等が挙げられる。
中でも、押出機やニーダーが好ましく挙げられる。
両性イオン界面活性剤としては、例えば、N−アルキルニトリロトリ酢酸、N−アルキルジメチルベタイン、N−アルキルオキシメチル−N,N−ジエチルベタイン、N−アルキルスルホベタイン、N−アルキルヒドロキシスルホベタイン、レシチン、ペルフルオロアルキルスルホンアミドアルキルベタインが挙げられる。
結着樹脂としては、重縮合樹脂、付加重合型樹脂が挙げられ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン)等を主成分とするスチレン系樹脂、ポリメチルメタアクリレート、ポリアクリロニトリル等を主成分とする(メタ)アクリル系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル系共重合樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂及びこれらの共重合樹脂が挙げられる。
中でも、結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好ましい。
また、結着樹脂としては、カルボン酸基(カルボキシル基)やスルホン酸基等の酸基を有する樹脂であることが好ましく、酸基を有するポリエステル樹脂であることがより好ましく、カルボキシル基を有するポリエステル樹脂であることが更に好ましい。上記態様であると、乳化工程における水系媒体への分散がより容易である。
本実施形態に用いることのできる重縮合性単量体としては、例えば、多価カルボン酸、ポリオール、ヒドロキシカルボン酸、ポリアミン、又は、それらの混合物が挙げられる。特に、重縮合性単量体としては、多価カルボン酸とポリオールと更にはこれらのエステル化合物(オリゴマー及び/又はプレポリマー)であることが好ましく、直接エステル反応、又は、エステル交換反応を経て、ポリエステル樹脂を得るものがよい。
本実施形態において、重縮合樹脂は、重縮合性単量体、それらのオリゴマー及びプレポリマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種を重縮合して得られるが、これらの中でも重縮合性単量体を使用することが好ましい。
また、ジカルボン酸以外の多価カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸、イタコン酸、グルタコン酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸等、更にまたこれらの低級エステルなどが挙げられる。更にまた、これらの酸ハロゲン化物、酸無水物も用いられる。
これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、低級エステルとは、エステルのアルコキシ部分の炭素数が1〜8であることを示す。具体的には、メチルエステル、エチルエステル、n−プロピルエステル、イソプロピルエステル、n−ブチルエステル及びイソブチルエステル等が挙げられる。
また、水分散性を容易にするため、例えば、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロール吉草酸等が例示される。
また、これらの重縮合性単量体の組み合わせにより非結晶性樹脂や結晶性樹脂を容易に得ることができる。
酸価の測定方法としては、特に制限はないが、JIS K0070に従い測定することが好ましい。
結着樹脂のガラス転移温度とは、ASTM D3418−82に規定された方法(DSC法)で測定した値をいう。
ラジカル重合性単量体としては、スチレン系単量体類、不飽和カルボン酸類、(メタ)アクリレート類(なお、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートを意味するものとし、以下も同様とする。)、N−ビニル化合物類、ビニルエステル類、ハロゲン化ビニル化合物類、N−置換不飽和アミド類、共役ジエン類、多官能ビニル化合物類、多官能(メタ)アクリレート類等が挙げられる。なお、これらの中で、N−置換不飽和アミド類、共役ジエン類、多官能ビニル化合物類、及び、多官能(メタ)アクリレート類等は、生成された重合体に架橋反応を生起させることもできる。これらを、単独で、あるいは組み合わせて使用できる。
ラジカル重合性単量体としては、エチレン性不飽和結合を有する化合物であることが好ましく、芳香族エチレン性不飽和化合物(以下、「ビニル芳香族」ともいう。)、エチレン性不飽和結合を有するカルボン酸(不飽和カルボン酸)、エステルやアルデヒド、ニトリル若しくはアミドなどの不飽和カルボン酸の誘導体、N−ビニル化合物、ビニルエステル類、ハロゲン化ビニル化合物、N−置換不飽和アミド、共役ジエン、多官能ビニル化合物、又は、多官能(メタ)アクリレートであることがより好ましい。
本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法は、前記混合物と水系媒体とを乳化分散し樹脂粒子分散液を得る乳化工程を含み、前記乳化工程中において、前記樹脂粒子分散液に酸性物質を混合する。
前記乳化工程における酸性物質の添加時期は、前記乳化工程中であれば特に制限はないが、前記混合物及び水系媒体の両方を含む状態で酸性物質を添加することが好ましく、結着樹脂100重量部に対し、水系媒体15〜40重量部を含む状態で酸性物質を添加することがより好ましく、結着樹脂100重量部に対し、水系媒体20〜35重量部を含む状態で酸性物質を添加することが特に好ましい。上記態様であると、樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の粒度分布が狭く、得られる樹脂粒子からアルカリ金属イオン等のアルカリ金属元素をより除去することができ、また、トナーの転写性により優れる。
前記乳化工程における乳化分散は、転相乳化により行われることが好ましい。すなわち、前記乳化工程においては、前記混合物に水系媒体を連続的又は逐次的に添加し乳化分散することが好ましく、前記混合物に水系媒体を一部添加し、次に酸性物質を含む水系媒体を添加し乳化分散することがより好ましい。
また、前記乳化工程における乳化分散は、剪断力を前記混合物及び水系媒体に加えることにより行うことが好ましい。また、前記乳化工程には、押出機やニーダーを用いることが好ましい。
無機酸としては、硝酸、硫酸又は塩酸が好ましく、硝酸又は硫酸がより好ましく、硝酸が特に好ましい。上記態様であると、微量元素由来の塩等の沈澱が生じにくく、得られる樹脂粒子からアルカリ金属イオン等のアルカリ金属元素をより除去することができ、また、トナーの転写性により優れる。
また、前記乳化工程において、酸性物質は、酸性物質を含む水系媒体として添加することが好ましい。上記態様であると、酸性物質による樹脂の分解や劣化等を抑制でき、得られる樹脂粒子からアルカリ金属イオン等のアルカリ金属元素をより除去することができ、また、トナーの転写性により優れる。
前記酸性物質を含む水系媒体における酸性物質の含有量としては、0.1〜20重量%であることが好ましく、0.5〜10重量%であることがより好ましく、1〜5重量%であることが特に好ましい。上記範囲であると、得られる樹脂粒子からアルカリ金属イオン等のアルカリ金属元素をより除去することができ、また、トナーの転写性により優れる。
前記酸性物質を含む水系媒体としては、例えば、0.1〜20重量%の硝酸水溶液、すなわち、希硝酸が好ましく挙げられる。
前記乳化工程における酸性物質の使用量は、酸性物質の混合後における樹脂粒子分散液のpHが4.0以上7.2未満である量が好ましく、酸性物質の混合後における樹脂粒子分散液のpHが4.5以上6.8以下である量がより好ましく、酸性物質の混合後における樹脂粒子分散液のpHが5.0以上6.5以下である量が特に好ましい。上記範囲であると、樹脂粒子分散液の保存安定性に優れ、樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の粒度分布が狭く、得られる樹脂粒子からアルカリ金属イオン等のアルカリ金属元素をより除去することができ、また、トナーの転写性により優れる。
また、前記乳化工程における酸性物質の使用量は、結着樹脂100重量部に対し、0.005〜2重量部であることが好ましく、0.01〜1重量部であることがより好ましく、0.02〜0.5重量部であることが更に好ましい。上記態様であると、得られる樹脂粒子からアルカリ金属イオン等のアルカリ金属元素をより除去することができ、また、トナーの転写性により優れる。
また、水系媒体には、水混和性の有機溶媒を含んでいてもよいが、前記乳化工程においては、含まないことが好ましい。
前記乳化工程における水系媒体の使用量としては、特に制限はないが、得られる樹脂粒子分散液の固形分濃度に応じて、適宜選択すればよい。
得られる樹脂粒子分散液の固形分濃度は、必要に応じ適宜選択ればよいが、1〜60重量であることが好ましく、5〜50重量%であることがより好ましく、10〜50重量%であることが更に好ましい。
また、前記乳化工程における乳化温度は、結着樹脂のガラス転移温度(Tg)以上の温度であることが好ましく、結着樹脂のTg+5℃以上の温度であることがより好ましい。また、結着樹脂が結晶性樹脂である場合、前記乳化工程における乳化温度は、結着樹脂の樹脂軟化点(Tm)−40℃以上の温度であることが好ましく、結着樹脂のTm−10℃以上の温度であることがより好ましく、結着樹脂のTm以上の温度であることが更に好ましい。
中でも、押出機やニーダーが好ましく挙げられる。
前記乳化工程に用いられる乳化装置としては、特にバッチ、連続式限定されないが、図1又は図2に例示するような二軸押出機を好ましく挙げることができる。
図1に示す二軸押出機10は、シリンダー12内部に二軸のスクリュー(不図示)を備えており、シリンダー12は、原料投入口14、塩基水溶液投入口16、界面活性剤投入口18、水又は酸性物質投入口20〜22、並びに、排出口24を有している。また、pHをモニターするためのpH測定装置23、更に、排出口以降に冷却設備(不図示)を具備してもよい。各投入口には、原料を供給する供給ライン26が接続されており、また、各供給ラインには、必要に応じ、供給量を調整可能なポンプ28が備えられている。原料投入口14には、供給ライン26により樹脂供給機30が接続されている。原料投入口14の側壁には、塩基水溶液投入口16が設けられており、塩基水溶液投入口16には、供給ライン26により塩基水溶液タンク32が接続されている。界面活性剤投入口18には、供給ライン26により界面活性剤水溶液タンク34が接続されており、界面活性剤水溶液タンク34には、恒温槽等のような温度調節装置36が設けられている。水又は酸性物質投入口20〜22にはそれぞれ、供給ライン26により純水タンク38、酸性物質タンク39が接続されており、純水タンク38には、ヒーター40が設けられている。
図2に示す二軸押出機10は、図1に示す二軸押出機10と比較し、水又は酸性物質投入口21には純水タンク38が接続されており、水又は酸性物質投入口22には酸性物質タンク39が接続されており、また、pH測定装置23の位置が水又は酸性物質投入口22のすぐ下流の位置である点が異なる。
図3に示すニーダー50は、ケーシング54内部に羽根51を有しており、モーター52により羽根51を回転させることができ、ギアボックス53内にあるギア(不図示)により回転数を変更することができる。また、ケーシング54には、水、界面活性剤、塩基、酸性物質等を貯留する貯留部55、ポンプ56、供給ライン57が接続されている。ケーシング54には、ケーシング54の周囲にヒーター(不図示)が設けられており、任意の温度に加温することができる。
得られた樹脂粒子分散液の体積平均粒径は、例えば、マイクロトラック(日機装(株)製、マイクロトラックUPA9340)、又は、レーザー回折式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製、LA−700)で測定することが好ましく、マイクロトラック(日機装(株)製、マイクロトラックUPA9340)で測定することがより好ましい。
測定法として具体的には、以下の方法が例示される。
分散液となっている状態の試料を固形分で約2gになるように調整し、これにイオン交換水を添加して、約40mlにする。これをセルに適当な濃度になるまで投入し、約2分待って、セル内の濃度がほぼ安定になったところで測定する。得られたチャンネルごとの体積平均粒径を、体積平均粒径の小さい方から累積し、累積50%になったところを体積平均粒径(D50)とする。
その他の工程としては、特に制限はなく、必要に応じて、公知の工程を行うことができ、例えば、得られた樹脂粒子分散液を冷却する工程等が挙げられる。
本実施形態の静電荷像現像トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)は、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液に分散された樹脂粒子を結着樹脂として少なくとも使用したトナーである。
本実施形態の静電荷像現像トナーにおける結着樹脂は、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液由来の樹脂を少なくとも含む。
本実施形態の静電荷像現像トナーは、結着樹脂として、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液由来の樹脂以外の樹脂を含んでいてもよいが、トナーに含まれる結着樹脂の全重量に対し、60重量%未満であることが好ましく、20重量%以下であることがより好ましく、10重量%以下であることが更に好ましく、含まないことが特に好ましい。上記態様であると、定着特性により優れる。
また、本実施形態の静電荷像現像トナーは、結着樹脂として、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液由来の樹脂を1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液由来の樹脂以外の樹脂としては、特に制限はなく、トナーに使用される公知の樹脂が用いられる。
本実施形態のトナーは、必要に応じ、着色剤を含有してもよい。
着色剤としては、公知のものを用いることができ、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透過性、トナー中での分散性の観点から任意に選択すればよい。
具体的には、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デイポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドCローズベンガル、などの種々の顔料や、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、チオインジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアジン系、チアゾール系、キサンテン系などの各種着色剤などが例示できる。
着色剤の分散方法としては、任意の方法、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用することができ、何ら制限されるものではない。また、これらの着色剤粒子は、その他の粒子成分と共に混合溶媒中に一度に添加してもよいし、分割して多段階で添加してもよい。
本実施形態の静電荷像現像トナーは、離型剤を含有することが好ましい。
離型剤の具体例としては、例えば、エステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリエチレンとポリプロピレンの共重合物、ポリグリセリンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックス、脱酸カルナバワックス、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、ブラシジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベフェニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類などの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドなどの、不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。これらの中でも、ワックス類が好ましい。
前記離型剤の含有量は、結着樹脂100重量部に対して、1〜20重量部の範囲で含有することが好ましく、3〜15重量部の範囲で含有することがより好ましい。上記範囲であると、良好な定着及び画質特性の両立が可能である。
トナーには、上記成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分を添加してもよい。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、又はこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。上記磁性体等を含有させて磁性トナーとして用いる場合、これらの強磁性体は平均粒子が2μm以下が好ましく、0.1〜0.5μm程度のものがより好ましい。トナー中に含有させる量としては樹脂成分100重量部に対し20〜200重量部が好ましく、特に樹脂成分100重量部に対し40〜150重量部が好ましい。また、10Kエルステッド印加での磁気特性が保磁力(Hc)が20〜300エルステッド、飽和磁化(σs)が50〜200emu/g、残留磁化(σr)が2〜20emu/gのものが好ましい。
トナーは、必要に応じて外添剤が表面に外添されていてもよい。表面に外添される外添剤としては、無機粒子や有機粒子が挙げられる。
無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。
無機粒子は、一般に流動性を向上させる目的で使用される。前記無機粒子の平均一次粒径としては、1〜200nmの範囲が好ましい。無機粒子の添加量としては、トナー100重量部に対して、0.01〜20重量部の範囲が好ましい。
前記疎水化処理は、疎水化処理剤に前記無機粒子を浸漬等することにより行ってもよい。前記疎水化処理剤としては特に制限はないが、例えば、シランカップリング剤、シリコーンオイル、チタネートカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、シランカップリング剤が好適に挙げられる。
また、外添剤は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
外添前のトナー母粒子に外添される外添剤の割合は、トナー母粒子100重量部に対し0.01〜5重量部の範囲が好ましく、0.1〜3.0重量部の範囲がより好ましい。
本実施形態のトナーは、コアシェルトナーであることが好ましく、コア及びシェルの両方に本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液由来の樹脂を含むことが好ましい。
前記シェル層の厚さ(平均総厚さ)は、特に制限はないが、0.01〜2.5μmであることが好ましい。
また、前記シェル層の量は、トナー母粒子の全重量に対し、0.01〜40重量%であることが好ましく、0.1〜35重量%であることがより好ましい。
また、本実施形態のトナーにおけるトナー母粒子の体積平均粒径(D50v)は、2μm以上20μm以下が好ましく、3μm以上15μm以下がより好ましく、3μm以上12μm以下が更に好ましい。上記範囲であると、高温高湿環境下における転写むらがより抑制される。
トナーの粒度分布としては狭いほうが好ましく、より具体的にはトナーの個数粒径の小さい方から換算して16%径(D16p)と84%径(D84p)との比を平方根として示したもの(GSDp)、すなわち、下式で表されるGSDpが1.40以下であることが好ましく、1.31以下であることがより好ましく、1.27以下であることが特に好ましい。また、GSDpは1.15以上であることが好ましい。
GSDp={(D84p)/(D16p)}0.5
体積平均粒径、GSDpともに上記範囲であれば、極端に小さな粒子が存在しないため、小粒径トナーの帯電量が過剰になることによる現像性の低下を抑制できる。
形状係数SF1は、粒子表面の凹凸の度合いを示す形状係数であり、以下の式により算出される。
SF1の具体的な測定方法としては、例えば、まずスライドグラス上に散布したトナーの光学顕微鏡像を、ビデオカメラを通じて画像解析装置に取り込み、50個のトナーについてSF1を計算し、平均値を求める方法が挙げられる。
本実施形態の静電荷像現像トナーの製造方法は、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液を含む分散液中で前記樹脂粒子を凝集して凝集粒子を得る工程(以下、「凝集工程」ともいう。)、及び、前記凝集粒子を加熱して融合させる工程(以下、「融合工程」ともいう。)、を含むことを特徴とする。
本実施形態のトナーの製造方法は、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液を含む分散液中で前記樹脂粒子を凝集して凝集粒子を得る凝集工程を含むことが好ましい。
前記凝集工程においては、互いに混合された、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液、及び、必要に応じて、着色剤分散液、離型剤分散液中の各粒子を水系媒体中において凝集させて、凝集体における所望の体積平均粒径の凝集粒子を形成する。前記凝集粒子はヘテロ凝集等により形成され、凝集粒子の安定化、粒度/粒度分布制御を目的として、界面活性剤や凝集剤を添加してもよい。また、凝集粒子の形成は、回転せん断型ホモジナイザーで撹拌下、凝集剤を添加することにより行うことが好ましい。また、前記凝集工程における温度は、凝集が進行すれば特に制限はないが、10℃〜55℃であることが好ましい。
本実施形態においては、目的に応じて、前記樹脂粒子分散液、前記着色剤分散液及び前記離型剤分散液の少なくともいずれかに、内添剤、帯電制御剤、無機粒体、有機粒体、滑剤、研磨材などのその他の成分(粒子)を分散させてもよい。また、例えば、前記結着樹脂分散液、着色剤分散液及び離型剤分散液の少なくともいずれかの中に、その他の成分(粒子)を分散させてもよいし、樹脂粒子分散液、着色剤分散液及び離型剤分散液を混合してなる混合液中に、その他の成分(粒子)を分散させてなる分散液を混合してもよい。
本実施形態に用いられる水系媒体としては、前述したものが挙げられる。これらの中でも、エタノールや水であることが好ましく、蒸留水及びイオン交換水等の水が特に好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、水系媒体は、水混和性の有機溶媒を含んでいてもよい。水混和性の有機溶媒としては、例えば、アセトンや酢酸等が挙げられる。
また、前記凝集工程においては、分散液に凝集剤を添加した後、分散液の温度を35℃〜55℃に加熱することが好ましい。
本実施形態において、トナーの製造時に、例えば、前記凝集工程における樹脂粒子分散液、着色剤分散液及び離型剤分散液等の分散安定を目的として界面活性剤を用いることができる。
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、第四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系界面活性剤などが挙げられる。これらの中でも、イオン性界面活性剤が好ましく、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤がより好ましい。
非イオン系界面活性剤は、前記アニオン系界面活性剤又はカチオン系界面活性剤と併用することが好ましい。前記界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記凝集工程においては、pH変化等により凝集を発生させ、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒径の凝集粒子を調製することができる。同時に粒子の凝集を安定に、また迅速に、又は、より狭い粒度分布を持つ凝集粒子を得るため、凝集剤を添加してもよい。
凝集剤としては、一価以上の電荷を有する化合物が好ましく、その化合物の具体例としては、前述のイオン性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等の水溶性界面活性剤類、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、シュウ酸等の酸類、(ポリ)塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硝酸アルミニウム、硝酸銀、硫酸銅、炭酸ナトリウム等の無機酸の金属塩、酢酸ナトリウム、蟻酸カリウム、シュウ酸ナトリウム、フタル酸ナトリウム、サリチル酸カリウム等の脂肪族酸、芳香族酸の金属塩、ナトリウムフェノレート等のフェノール類の金属塩等が挙げられる。
これらの凝集剤の添加量は、電荷の価数により異なるが、いずれも少量であることが好ましく、一価の場合は3重量%以下、二価の場合は1重量%以下、三価の場合は0.5重量%以下であることが好ましい。凝集剤の量は少ない方が好ましいため、価数の多い化合物を用いることが好ましい。
前記着色剤分散液は、少なくとも着色剤を分散させてなる。
着色剤は、公知の方法で分散されるが、例えば、回転せん断型ホモジナイザーやボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機等が好ましく用いられる。また、着色剤は、極性を有するイオン性界面活性剤を用い、既述したようなホモジナイザーを用いて水系溶媒中に分散し、着色剤粒子分散液を作製してもよい。着色剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。前記着色剤の体積平均粒径(以下、単に平均粒径ということがある。)としては、1μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましく、0.01〜0.5μmが特に好ましい。
また、着色剤の水系媒体中での分散安定性をより安定化させ、トナー中での着色剤のエネルギーを低くするために添加する分散剤として、ロジン、ロジン誘導体、カップリング剤、高分子分散剤などが挙げられる。
前記離型剤分散液は、少なくとも離型剤を分散させてなる。
離型剤は、公知の方法で分散されるが、例えば、回転せん断型ホモジナイザーやボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機等が好ましく用いられる。また、離型剤は、極性を有するイオン性界面活性剤を用い、既述したようなホモジナイザーを用いて水系溶媒中に分散し、離型剤粒子分散液を作製してもよい。本実施形態において、離型剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記離型剤粒子の平均粒径としては、1μm以下が好ましく、0.01〜1μmがより好ましい。
本実施形態のトナーの製造方法は、凝集を行い、凝集体を形成した後、前記凝集体を含む分散液に更に樹脂粒子を添加する添加工程と、前記凝集体の表面に前記樹脂粒子を付着させ凝集粒子を得るシェル付着工程と、を含むことが好ましい。前記樹脂粒子は、本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子であることが好ましい。すなわち、前記添加工程は、前記凝集体を含む分散液に更に本実施形態の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液を添加する工程であることが好ましい。
前記シェル付着工程に使用される凝集剤は、前記凝集工程において添加した凝集剤をそのまま利用してもよいし、新たに添加してもよい。
前記シェル付着工程における分散液の温度としては、前記凝集体の表面に樹脂粒子を付着させられる温度であれば、特に制限はないが、前記凝集工程における分散液の温度と好ましい態様は同様である。
また、前記添加工程、及び、前記シェル付着工程は、前記添加工程を行いながら、前記シェル付着工程を行っても、前記添加工程を行った後、前記シェル付着工程を行ってもよいが、前記シェル付着工程の次の添加工程については、前記シェル付着工程において、前記凝集体の表面に前の添加工程において添加した樹脂粒子が付着する時間を考慮し、間隔をあけることが好ましい。
前記添加工程及び/又はシェル付着工程において、凝集体の安定化、粒度/粒度分布制御を目的として、界面活性剤を添加してもよいし、また、pH調整を行ってもよい。
本実施形態の静電荷像現像トナーの製造方法は、前記凝集粒子を加熱して融合させる融合工程を含むことが好ましい。
前記融合工程においては、前記凝集粒子中の結着樹脂が、その融点又はガラス転移温度以上の温度条件で溶融し、凝集粒子は不定形からより球形へと変化する。
前記融合工程における加熱温度としては、(使用した結晶性樹脂の融解温度+0〜50)℃又は(使用した非晶性樹脂粒子のガラス転移温度+0〜50)℃の範囲であることが好ましく、(使用した結晶性樹脂の融解温度+0〜40)℃又は(非結晶性ポリエステル樹脂粒子のガラス転移温度+10〜40)℃の範囲であることがより好ましい。
前記加熱の時間としては、粒子間での融合が行われる程度に時間をかければよく、0.5〜10時間が好ましい。
凝集粒子の融合後に冷却し、融合粒子を得る。また冷却の工程で、離型剤や結着樹脂の融解温度近傍(融解温度±10℃の範囲)で冷却速度を上げる、いわゆる急冷をすることで離型剤や結着樹脂の再結晶化を抑制して表面露出を抑制してもよい。
融合工程の終了後、任意の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程、外添工程等を経て所望のトナーを得てもよい。
洗浄工程は、帯電性の点から十分にイオン交換水による置換洗浄を施すことが好ましい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が好ましく用いられる。更に、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が好ましく用いられる。本実施形態のトナーは、乾燥後の含水分率を、1.0重量%以下に調整することが好ましく、0.5重量%以下に調整することがより好ましい。
外添工程におけるトナー母粒子の表面にシリカ、チタニアなどの無機粒子を外添する方法としては、特に制限はなく、公知の方法が用いられ、例えば、機械的方法、又は、化学的方法で付着させる方法が挙げられる。
本実施形態の静電荷像現像剤(以下、「現像剤」という場合がある。)は、本実施形態の静電荷像現像トナーを含有するものであれば特に制限はなく、また、トナーを単独で用いる一成分系の現像剤であってもよく、トナーとキャリアとを含む二成分系の現像剤であってもよい。なお、一成分系の現像剤の場合には、磁性金属粒子を含むトナーであっても磁性金属粒子を含まない非磁性一成分トナーであっても構わない。
キャリアの具体例としては、以下の樹脂被覆キャリアが挙げられる。キャリアの核体粒子としては、通常の鉄粉、フェライト、マグネタイト造型物などが挙げられ、その体積平均粒径は、30〜200μmであることが好ましい。
現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比としては特に制限はなく、目的に応じて選択される。
本実施形態のトナーを用いた画像形成方法について説明する。本実施形態のトナーは、公知の電子写真方式を利用した画像形成方法に利用される。具体的には以下の工程を有する画像形成方法において利用される。
すなわち、好ましい画像形成方法は、静電荷像保持体表面を一様に帯電させる帯電工程と、帯電した前記静電荷像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成工程と、前記静電荷像保持体の表面に形成された潜像を少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記静電荷像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記被転写体に転写されたトナー像を定着する定着工程と、転写後の前記静電荷像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング工程と、を有するもので、前記トナーとして、既述の本実施形態のトナーを用いる。また、転写工程は、静電荷潜像保持体から被転写体へのトナー像の転写を媒介する中間転写体を用いたものであってもよい。
前記静電潜像形成工程は、像保持体(感光体)上に静電潜像を形成する工程である。
前記現像工程は、現像剤保持体上の現像剤層により前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する工程である。前記現像剤層としては、本実施形態の静電荷像現像トナーを含んでいれば特に制限はない。
前記転写工程は、前記トナー画像を被転写体上に転写する工程である。また、転写工程における被転写体としては、中間転写体や紙等の被記録媒体が例示できる。
前記定着工程では、例えば、加熱ローラの温度を一定温度に設定した加熱ローラ定着器により、転写紙上に転写したトナー像を定着して複写画像を形成する方式が挙げられる。
前記クリーニング工程は、像保持体上に残留する静電荷像現像剤を除去する工程である。
被転写体としては、中間転写体や紙等の被記録媒体を使用することができる。
被記録媒体としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される紙、OHPシート等が挙げられ、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等を好適に使用することができる。
本実施形態の画像形成装置は、本実施形態の静電荷像現像トナーを用いた画像形成装置について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、トナーにより前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、前記トナーが本実施形態の静電荷像現像トナーであることが好ましい。
なお、本実施形態の画像形成装置は、上記のような像保持体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも含むものであれば特に限定はされないが、その他必要に応じて、クリーニング手段、除電手段等を含んでいてもよい。
前記転写手段では、中間転写体を用いて2回以上の転写を行ってもよい。また、転写手段における被転写体としては、中間転写体や紙等の被記録媒体が例示できる。
また、本実施形態の画像形成装置においては、像保持体上に残留する静電荷像現像剤を除去するクリーニング手段を備えることが好ましい。
クリーニング手段としては、例えば、クリーニングブレード、クリーニングブラシなどが挙げられるが、クリーニングブレードが好ましい。
以下、本実施形態の画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
また、各ユニット110Y、110M、110C、110Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給される。
なお、1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト120の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
感光体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電潜像が感光体1Yの表面に形成される。
このようにして感光体1Y上に形成された静電潜像は、感光体1Yの走行に従って現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電潜像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1ユニット110Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト120は、第2から第4ユニット110M、110C、110Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト120を介してトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
本実施携帯のプロセスカートリッジは、本実施形態の静電荷像現像トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤を収容しているプロセスカートリッジであればよく、像保持体表面上に形成された静電潜像を静電荷像現像トナー又は静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、像保持体、像保持体表面を帯電させるための帯電手段、及び、像保持体表面に残存したトナーを除去するためのクリーニング手段よりなる群から選ばれる少なくとも1種と、を備え、前記静電荷像現像トナー又は前記静電荷像現像剤として、本実施形態の静電荷像現像トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤を収容しているプロセスカートリッジであることが好ましい。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに、記録紙300に画像を形成する画像形成装置を構成するものである。
本実施形態のトナーカートリッジは、画像形成装置に着脱されるように装着され、少なくとも、前記画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するためのトナーを収納するトナーカートリッジにおいて、前記トナーが本実施形態の静電荷像現像トナーである。なお、本実施形態のトナーカートリッジには少なくとも本実施形態の静電荷像現像トナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば本実施形態の静電荷像現像剤が収容されてもよい。
なお、以下に実施例において、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を意味し、「%」は「重量%」を意味する。
樹脂の分子量(重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn))は、テトラヒドロフラン(THF)可溶物を、東ソー(株)製GPC・HLC−8120、東ソー(株)製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で測定し、単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して分子量を算出したものである。
樹脂粒子分散液中における樹脂粒子の粒径測定には、マイクロトラック(日機装(株)製、マイクロトラックUPA9340)を用いた。
固形分濃度は、水分率計MA35(ザルトリウス・メカトロニクス・ジャパン(株)社製)を用いて求めた。
測定法としては、まず、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ナトリウムの5%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを前記電解液100ml以上150ml以下中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定した。測定する粒子数は50,000とした。
測定された粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、重量又は体積について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径をそれぞれ重量平均粒子径又は体積平均粒子径と定義する。
<非晶性ポリエステル樹脂1の合成>
ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物469部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物137部と、テレフタル酸152部と、フマル酸75部と、ドデセニルコハク酸114部とを原料として撹拌機、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れ、触媒としてジブチル錫オキサイド4部を投入し、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃以上230℃以下で12時間共縮重合反応させ、その後、210℃以上250℃以下で徐々に減圧して、非晶性ポリエステル樹脂を合成した。得られた非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、60℃であった。酸価は15mgKOH/gであった。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物469部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物137部と、テレフタル酸152部と、フマル酸75部と、ドデセニルコハク酸114部とを原料として撹拌機、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れ、触媒としてジブチル錫オキサイド4部を投入し、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃以上230℃以下で15時間共縮重合反応させ、その後、210℃以上250℃以下で徐々に減圧して、非晶性ポリエステル樹脂を合成した。得られた非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、60℃であった。酸価は8mgKOH/gであった。
・1,10−デカンジカルボン酸(ドデカン二酸):50モル%
・1,9−ノナンジオール:50モル%
上記モノマー成分を、撹拌機、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、前記モノマー成分1,000部に対してチタンテトラブトキサイド(試薬)を2.5部投入して、窒素ガス気流下170℃で3時間撹拌反応させた。更に、温度を210℃に上げて反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間撹拌反応させて、結晶性ポリエステル樹脂を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂の樹脂軟化点(Tm)は75℃であった。
・離型剤(炭化水素系ワックス、日本精鑞(株)製、商品名:FNP0090、融点Tw89.7℃):270重量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK、有効成分量:60重量%):13.5重量部(有効成分として、離型剤に対して3.0重量%)
・イオン交換水:721.6重量部
上記成分を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザー)で、内液温度120℃にて、離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて、40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤分散液を得た。この分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは230nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度を20.0重量%に調整し、離型剤分散液を得た。
・シアン顔料(大日精化(株)製:ECB 301):200重量部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンSC):33重量部(有効成分60重量%。着色剤に対して10重量%)
・イオン交換水:750重量部
上記成分をすべて投入した際に液面の高さが容器の高さの1/3程度になる大きさのステンレス容器に、イオン交換水を280重量部とアニオン系界面活性剤33重量部とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、前記シアン顔料すべてを投入し、撹拌機を用いて濡れていない顔料がなくなるまで撹拌するとともに、充分に脱泡させた。脱泡後に残りのイオン交換水を加え、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5,000回転で10分間分散した後、撹拌器で1昼夜撹拌させて脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて、圧力240MPaで分散した。分散は、トータル仕込み量と装置の処理能力とから換算して25パス相当行った。得られた分散液を72時間放置して沈殿物を除去し、イオン交換水を加えて、固形分濃度を15重量%に調整した。この着色剤分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは115nmであった。なお、該体積平均粒径D50vはマイクロトラックにて5回測定した内の、最大値と最小値とを除いた3回の測定値の平均値を用いた。
・硫酸アルミニウム粉末(浅田化学工業(株)製:17重量%硫酸アルミニウム):35重量部
・イオン交換水:1,965重量部
上記成分を容器へ投入し、30℃にて、沈殿物が消失するまで撹拌混合して硫酸アルミニウム水溶液を調製した。
<樹脂粒子分散液1の製造方法>
非晶性ポリエステル樹脂1を300重量部、水酸化ナトリウム20重量%水溶液0.4重量部、界面活性剤としてジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム(Dow Chemical社製、Dowfax2A−1)15重量%水溶液50重量部を二軸押出機(TEM26SS、東芝機械(株)製)に投入し、バレル温度85℃、スクリュー回転数200rpmで溶融した。更に85℃に調整したイオン交換水50重量部を二軸押出機に投入した。更に、2重量%の硝酸水溶液20重量部を二軸押出機に投入してpHを調整し、樹脂粒子分散液を得た。得られた樹脂粒子分散液に300重量部のイオン交換水を添加して希釈し、樹脂粒子分散液1を得た。得られた樹脂粒子分散液1中の粒子の体積平均粒度分布を測定したところ、体積平均粒径D50vは170nm、体積平均粒度分布(GSDv=√(D84v/D16v))は1.20であった。
<樹脂粒子分散液2〜6の製造方法>
表1に示す通りの条件とした以外は、実施例1と同じ方法で樹脂粒子分散液2〜6をそれぞれ製造した。
<樹脂粒子分散液7の製造方法>
非晶性ポリエステル樹脂を結晶性ポリエステル樹脂とし、バレル温度を75℃とした以外は、実施例1と同じ方法で樹脂粒子分散液7を製造した。
<樹脂粒子分散液8の製造方法>
水酸化ナトリウム20重量%水溶液0.4重量部を水酸化カリウム20重量%水溶液0.56重量部とした以外は、実施例1と同じ方法で樹脂粒子分散液8を製造した。
<樹脂粒子分散液9の製造方法>
非晶性ポリエステル樹脂1を非晶性ポリエステル樹脂2とした以外は、実施例1と同じ方法で樹脂粒子分散液9を製造した。
<樹脂粒子分散液10の製造方法>
2重量%の硝酸水溶液20重量部を10重量%の硝酸水溶液4重量部とした以外は、実施例1と同じ方法で樹脂粒子分散液10を製造した。
<樹脂粒子分散液11の製造方法>
ジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム15重量%水溶液をドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム15重量%水溶液(花王(株)製、ネオペレックスG−15)50重量部とした以外は、実施例1と同じ方法で樹脂粒子分散液11を製造した。
<樹脂粒子分散液12の製造方法>
二軸押出機をニーダーとし、ケーシング温度85℃、羽根回転数200rpmとした以外は、実施例1と同じ方法で樹脂粒子分散液12を製造した。
<樹脂粒子分散液13の製造方法>
硝酸水溶液を添加しなかった以外は、実施例1と同じ方法で樹脂粒子分散液13を製造した。
<樹脂粒子分散液14の製造方法>
乳化工程にて、2重量%の硝酸水溶液20重量部を二軸押出機に投入せずに、樹脂粒子分散液を得、回収後に、2重量%の硝酸水溶液20重量部を添加しpHを調整した以外は、実施例1と同様の操作で樹脂粒子分散液14を得た。
<樹脂粒子分散液15の製造方法>
乳化工程にて、水酸化ナトリウム、界面活性剤ジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムを二軸押出機に投入しなかった以外は、実施例1と同様の操作で実施した。
樹脂粒子分散液50gを透析膜(ダイアライシスメンブラン、サイズ36、和光純薬工業(株)製)に封入し、撹拌下で、10Lの純水に浸漬し、分散液中の不純物を除去した。次いで、凍結乾燥機を用いて透析処理を施した樹脂粒子分散液を乾燥した。乾燥した樹脂粒子を蛍光X線分析装置(走査型蛍光X線分析装置、ZSX PrimusII)を用いて、樹脂粒子中に含まれるNa量net強度又はK量net強度を測定し、不純物(アルカリ金属)量指標とした。なお、試料前処理としては、樹脂粒子0.1〜0.2gを加圧成型にてディスク成型し、測定条件は定性定量測定で、管電圧40kV、管電流70mA、測定時間15分で測定した。
なお、不純物(アルカリ金属)量評価は、カリウムが含まれない(検出限界以下である)場合と、カリウムが含まれる場合でそれぞれ以下の基準で行った。
−不純物量の評価基準(カリウムが含まれない(検出限界以下である)場合)−
○:0.1kcps以下
△:0.1kcpsより大きく、かつ、0.25kcps未満
×:0.25kcps以上
−不純物量の評価基準(カリウムが含まれる場合)−
○:3.5kcps以下
△:3.5kcpsより大きく、かつ、8.8kcps未満
×:8.8kcps以上
また、実施例1〜23及び比較例1〜5においては、Li等のNa又はK以外のアルカリ金属量については、いずれも検出限界以下であった。
<静電荷像現像トナーの製造>
・樹脂粒子分散液1:635重量部
・樹脂粒子分散液7(結晶性ポリエステル樹脂粒子含有):65重量部
・着色剤分散液:200重量部
・離型剤分散液:115重量部
・イオン交換水:1,500重量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):7.0重量部
上記各成分を、温度計、pH計、撹拌機を具備した反応容器に入れ、温度25℃にて、ホモジナイザー(IKAジャパン社製:ウルトラタラックスT50)にて5,000rpmで分散しながら、調製した硫酸アルミニウム水溶液を125重量部添加して6分間分散した。その後、反応容器に撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌機の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分で、40℃を超えてからは0.05℃/分で昇温し10分ごとにマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)にて粒径を測定し、体積平均粒径が5.0μmとなったところで温度を保持し、更に追加用樹脂粒子分散液1 312重量部を5分間かけて投入した。投入後30分間保持した後、4重量%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で90℃まで昇温し、90℃で保持した。15分ごとに光学顕微鏡と走査電子顕微鏡(FE SEM)にて粒子形状及び表面性を観察したところ、1.0時間目で粒子の合一が確認されたので、冷却水にて容器を30℃まで5分間で冷却した。冷却後のスラリーを、目開き15μmのナイロンメッシュに通過させ粗大粉を除去した後、メッシュを通過したトナースラリーをアスピレータで減圧ろ過した。ろ紙上に残ったトナーを手でできるだけ細かく砕いて、温度30℃でトナー量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間撹拌混合した後、再度アスピレータで減圧ろ過し、ろ液の伝導度を測定した。ろ液の伝導度が10μS/cm以下となるまでこの操作を繰り返し、トナーを洗浄した。洗浄したトナーを手でできるだけ細かく砕いてから、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。
得られたトナーは、体積平均粒径D50vが6.0μm、形状係数0.960(シスメックス(株)製、FPIA 3000)であった。
キャリア100部に対して、トナー5部を混合して、V−ブレンダーを用いて40rpmで20分間撹拌し、目開き250μmのシーブで篩って現像剤1を得た。
得られた現像剤について、富士ゼロックス(株)製DocuCentre−III C7600の改造機を用いて転写性の評価を行った。前記改造機は、トナー転写前に強制的にマシンを停止させ、感光体上、中間転写体上、紙上(未定着)のトナー量を測定できるようにしたものである。また、定着ロール表面温度を130℃にしたものである。
転写性の評価では、30℃80%RHの環境で、富士ゼロックス(株)製C2紙を用いて、5cm×5cmのパッチを描き、10,000枚後の各トナー重量を測定し、下記式により1次転写効率、及び、2次転写効率を算出した。なお、1次転写効率、2次転写効率の掛け合わせが85%以上であるものを許容レベルとした。
1次転写効率=(中間転写体上トナー重量)/(感光体上トナー重量)
2次転写効率=(紙上未定着トナー重量)/(中間転写体上トナー重量)
転写性(転写効率)=(1次転写効率)×(2次転写効率)×100
◎:転写効率95%以上
○:転写効率90%以上95%未満
△:転写効率85%以上90%未満
×:転写効率85%未満
樹脂粒子分散液1を樹脂粒子分散液2〜12とした以外は、実施例8と同様の操作によりトナー2〜11をそれぞれ得た。また、実施例8と同様の方法にて現像剤2〜11をそれぞれ作製し、評価を実施した。
樹脂粒子分散液1を樹脂粒子分散液13又は14とした以外は、実施例8と同様の操作によりトナー12及び13をそれぞれ得た。また、実施例8と同様の方法にて現像剤をそれぞれ作製し、評価を実施した。
Claims (7)
- 結着樹脂と塩基性物質と界面活性剤とを混合し混合物を得る混合工程、及び、
前記混合物と水系媒体とを乳化分散し樹脂粒子分散液を得る乳化工程を含み、
前記乳化工程中において、前記樹脂粒子分散液に酸性物質を混合することを特徴とする
樹脂粒子分散液の製造方法。 - 前記乳化工程において、結着樹脂100重量部に対し、水系媒体15〜40重量部を含む状態で酸性物質を添加する、請求項1に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 前記酸性物質の混合後における前記樹脂粒子分散液のpHが、4.0以上7.2未満である、請求項1又は2に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 前記乳化工程における乳化温度が、前記結着樹脂のガラス転移温度Tg+5℃以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 少なくとも請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法により得られた樹脂粒子分散液を含む分散液中で樹脂粒子を凝集して凝集粒子を得る凝集工程、並びに、
前記凝集粒子を加熱して融合させる融合工程、を含む
静電荷像現像トナーの製造方法。 - 請求項5に記載の製造方法により得られた静電荷像現像トナーと、キャリアと、を混合する工程を含む静電荷像現像剤の製造方法。
- 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、
前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、
前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、を含み、
前記現像剤として、請求項5に記載の製造方法により得られた静電荷像現像トナー、又は、請求項6に記載の製造方法により得られた静電荷像現像剤を用いる
画像形成方法。
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