JP5455748B2 - トナー及びトナー粒子の製造方法 - Google Patents

トナー及びトナー粒子の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、トナー及びトナー粒子の製造方法に関するものである。
画像上グロスの高グロス化、それに加え省エネルギー化に対する要求により、トナー特性としてトナーの融点を低下させることが求められている。一方で、低融点のトナーは、一般に耐久性が低くなる傾向にある。その結果、部材やトナー同士との接触・摺擦によりストレスを受け、トナーの流動性や摩擦帯電性が悪化してしまう場合があった。このように、高グロス及び省エネルギーを達成し得る柔らかさを有し、且つ高耐久性のトナーを得ることが課題となっている。
特許文献1には、低分子量のスチレン系重合体とスルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する重合体、更にはポリエステル系樹脂を含有し、各樹脂の酸価を特定の関係に制御することで定着性と現像性を両立させたトナーを提案する技術が開示されている。特許文献2には、スチレン系極性重合体と無機微粉体の表面を極性基を有する有機化合物で処理した微粉体を含有し、該スチレン系極性重合と該微粉体と結着樹脂の酸価を特定の関係に制御することで環境安定性や帯電特性に優れたトナーを提案する技術が開示されている。特許文献3には、トナーのテトラヒドロフラン可溶分中のシクロヘキサン不溶分のガラス転移温度や酸価を規定してトナーの現像性、転写性、定着性の向上を提案する技術が開示されている。
しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、特許文献1に記載のトナーは、高温高湿環境下において充分な帯電量を得られるが、逆に低温低湿環境下においては、トナーの帯電量が過剰となる。このことから、低温低湿環境下における連続使用時にはチャージアップに起因した濃度低下が発生しやすい事が明らかとなった。また、特許文献2及び3に記載されているトナーにおいては、特に高温高湿という厳しい環境において連続使用後に長期放置をすると、帯電性の低下によるカブリの発生といった現象が顕著に表れることがわかった。
特開2008−268366号公報 特開2008−224939号公報 WO/2008/126865号公報
本発明が解決する課題は、上記背景技術の問題点を解決したトナーを提供することである。即ち、使用環境や時間に依存せず安定して高画質を維持するようなトナーを提供することである。更には耐久性にも優れ、定着性にも優れたトナーを提供することである。
本発明は、重合性単量体、着色剤、極性樹脂α、極性樹脂β、極性樹脂γを含有する重合性単量体組成物を水系媒体に加え、該水系媒体中で該重合性単量体組成物を造粒して該重合性単量体組成物の粒子を形成し、該重合性単量体組成物の該粒子に含まれる該重合性単量体を重合してトナー粒子を得るトナー粒子の製造方法であって、該重合性単量体組成物における該重合性単量体100質量部に対する極性樹脂αの含有量が5〜30質量部であり、該重合性単量体組成物における該重合性単量体100質量部に対する極性樹脂βの含有量が1〜10質量部であり、該極性樹脂αはカルボキシル基含有スチレン系樹脂であり、該極性樹脂α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により測定される重量平均分子量(Mw)が10000乃至30000であり、該極性樹脂βはポリエステル系樹脂であり、該極性樹脂γはスルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体であり、スチレン、スチレンに溶解させた該極性樹脂α、スチレンに溶解させた該極性樹脂β、スチレンに溶解させた該極性樹脂γの懸滴法による水との界面張力をそれぞれ、XSt(mN/m)、Xα(mN/m)、Xβ(mN/m)、Xγ(mN/m)としたとき、
2.0≦XSt−Xα≦12.0
0.5≦Xα−Xβ≦9.0
2.0≦Xβ−Xγ≦5.0
であり、かつ、該極性樹脂αの酸価をAα(mgKOH/g)、該極性樹脂βの酸価をAβ(mgKOH/g)としたとき、
8≦Aα≦25
Aα>Aβ
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。
また、本発明は、上記トナー粒子の製造方法によって得られたトナー粒子と無機微粉体とを有するトナーに関する。
本発明により、使用環境や時間に依存せず安定して高画質を維持するようなトナーを得ることができる。更には耐久性にも優れ、定着性にも優れたトナーを得ることができる。
攪拌装置を循環ラインの中に組み込んだ分散システムの図である。 攪拌装置の拡大断面図である。 電子写真装置の断面図である。 電子写真装置の現像部の拡大図である。 回転子及び固定子を具備する混合装置を組み込んだシステムである。 混合装置の本体側面図である。 図6中のB−B’断面における混合装置の本体断面図である。 図5中のA−A’断面における混合装置の本体断面図である。 混合装置の固定子の斜視図である。 混合装置の回転子の斜視図である。
トナーは一連の画像形成を行う過程で、種々の部材やトナー或いはキャリアと摺擦される。トナーを充分且つ適度に帯電させるのも、或いは劣化させるのもこの摺擦に起因することから、本発明者らはこれらが作用する接触面、つまりはトナーの表面とその近傍に着目して鋭意検討を行った。その結果、トナー粒子に含有する極性樹脂の物性を制御し、且つ水系媒体中で造粒、重合してトナー粒子を得ることで、トナー粒子の表面から内部に向けての極性樹脂勾配を制御することで、前記課題を改善できるトナーが得られることを見出した。
本発明には、カルボキシル基含有スチレン系樹脂(極性樹脂α)、ポリエステル系樹脂(極性樹脂β)、及びスルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を含有する重合体または共重合体(極性樹脂γ)が用いられる。さらに、スチレン、スチレンに溶解させた極性樹脂α、スチレンに溶解させた極性樹脂β、スチレンに溶解させた極性樹脂γの懸滴法による水との界面張力をそれぞれ、XSt(mN/m)、Xα(mN/m)、Xβ(mN/m)、Xγ(mN/m)としたとき、それらが一定の関係を有する。
本発明に用いられる極性樹脂αは、XSt及びXαが2.0≦XSt−Xα≦12.0の関係を満たす。XSt−Xαが2.0未満では、極性樹脂αがトナーの結着樹脂と相溶してしまうことにより、極性樹脂αと結着樹脂の適度な極性勾配が存在せず、トナーの過剰帯電や過剰放電を緩和することができないと考えられる。これにより、低温低湿環境下の連続出力時には、トナーがチャージアップして画像濃度が低下してしまい、高温高湿環境下の連続出力後には、長期間放置するとカブリが悪化する。更には結着樹脂のトナー粒子表面露出に対する遮蔽性に劣り保存性が悪化する。XSt−Xαが12を超える場合は、極性樹脂αと結着樹脂の極性が違いすぎることにより、極性勾配によるトナーの過剰帯電や過剰放電の緩和効果が得られないものと考えられる。
本発明に用いられる極性樹脂α、β、γは、Xα、Xβ及びXγが、0.5≦Xα−Xβ≦9.0、2.0≦Xβ−Xγ≦5.0の関係を満たす。Xα−Xβが9.0を超える場合やXβ−Xγが5.0を超える場合は、各極性樹脂同士での適度な極性勾配作用が得られないため、トナーの過剰帯電や過剰放電を緩和することができないと考えられる。また、Xα−Xβが0.5未満の場合やXβ−Xγが2未満である場合には各極性樹脂が互いに相溶してしまい、各極性樹脂の極性勾配によるトナーの過剰帯電抑制や過剰放電抑制の効果が得られないものと考えられる。
Xα、Xβ及びXγの調整は、各樹脂の極性を調整することで制御可能である。具体的には、樹脂を製造する際に、酸価や水酸基価を有するモノマーの量を調整する、酸素や窒素など非共有電子対を有するモノマーの量を調整する、各樹脂の分子鎖の分岐度を調整するといった方法が挙げられる。
本発明に用いられる極性樹脂αの酸価をAα(mgKOH/g)としたとき、8≦Aα≦25である。Aαが8未満の場合には、トナーの過剰帯電や過剰放電の緩和効果が得られない。これは、極性樹脂αと各樹脂との混在部分が少なくなることによって、トナーの過剰帯電や過剰放電を緩和することができないためであると考えられる。また、Aαが25を超える場合は、顔料の分散性が悪化することによりトナーの着色力が低下していしまう。
本発明に用いられる極性樹脂βの酸価をAβ(mgKOH/g)としたとき、Aα>Aβの関係を満たす。Aα≦Aβである場合には、特に極性樹脂αと極性樹脂βのカルボニル基に起因した混在部分が少なくなり本発明の作用効果が得られずにトナーの過剰帯電や過剰放電を緩和できなくなる。
極性樹脂α、極性樹脂β、後述する極性樹脂γの酸価は、樹脂を製造する際に用いるカルボキシル基含有モノマーの量を調整することで制御可能である。
本発明において、極性樹脂αの重合性単量体100質量部に対する含有量は5〜30質量部である。極性樹脂αの含有量が5質量部未満では、トナーの過剰帯電や過剰放電を緩和できなくなるばかりか、極性樹脂αによる結着樹脂のトナー粒子表面露出に対する遮蔽性に劣りトナーの保存安定性が悪化する。一方、極性樹脂αの含有量が30質量部を超える場合は、定着性が悪化し更には顔料分散性悪化に起因してトナーの着色力が悪化する。
また、本発明において、極性樹脂βの重合性単量体100質量部に対する含有量は1〜10質量部である。極性樹脂βの含有量が1質量部未満では、トナー粒子の適度な極性勾配が得られずトナーの過剰帯電や過剰放電を緩和できなくなり、さらにトナー粒子コアに存在する結着樹脂の遮蔽性に劣りトナーの保存安定性が悪化する。一方、極性樹脂βの含有量が10質量部を超える場合は、顔料分散性が悪化してトナーの着色力が劣る。
本発明において、極性樹脂α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により測定された重量平均分子量(Mw)が、10000乃至30000である。重量平均分子量(Mw)が30000を超える場合にはトナーの定着性が悪化するだけでなく、顔料分散性が悪化してトナーの着色力が低下する。また、重量平均分子量(Mw)が10000未満である場合には、トナーの過剰帯電や過剰放電の緩和効果が得られなくなる。その理由については定かではないが、極性樹脂αのMwが10000未満である場合には、極性樹脂βとの分子鎖の絡まりが弱くなることにより適度な極性勾配が得られなくなるものと本発明者らは考えている。極性樹脂αの重量平均分子量(Mw)は、重合反応温度や重合開始剤の量、モノマーの種類を調整することで制御可能である。
極性樹脂α、極性樹脂β及び極性樹脂γの水に対する界面張力と酸価を上記の様に制御することで、各極性樹脂のトナー粒子中での分布を最適化することができると考えられる。その詳細は明らかではないが、以下の様な理由が考えられる。本発明においてトナー粒子は水系媒体中で造粒することにより製造されるので、極性の高い樹脂は、重合性単量体と水系媒体との界面近傍に存在し、トナー粒子はコアシェル構造を形成する。Xα、Xβ及びXγはスチレンに各極性樹脂を溶解させた溶液の水に対する界面張力であり、その値が高いほど極性樹脂の分子全体の極性が低いことを意味する。そして、この値により、トナー粒子におけるトナー粒子表面からの各極性樹脂の存在位置が決まる。一方、各極性樹脂の酸価はその値が高いほど、その極性樹脂が有するカルボキシル基等の極性基の数が多いことを意味する。すなわち、各極性樹脂の酸価は極性樹脂の分子における部分的な極性を示している。カルボキシル基等の極性基は極性が高いため、極性基部分がトナー粒子の表面に存在する傾向がある。Xα、Xβ及びXγを本願発明が規定する関係に制御すれば、トナー粒子表面から極性樹脂が極性樹脂γ、β、αの順で分布すると考えられる。一方、AαをAβより大くすることで、極性樹脂αと極性樹脂βが部分的に混在したトナー粒子表面近傍構造を形成すると考えられる。トナー粒子がこの様な構造を有することで、各極性樹脂及び結着樹脂の電荷授受によりトナーの過剰な放電や帯電を緩和することができ、トナーの帯電安定性及び耐久性が高くなる。その理由としては、トナー粒子中の各極性樹脂及び結着樹脂の部分的混在かつ適度な全体的極性勾配によって、トナー或いはトナー粒子最表面部分の極性樹脂γでのみで発生・維持していた帯電性能をトナー粒子内部まで適度かつ効果的に広げることができるためであると考えられる。なお、上記の様な構造のトナー粒子を得るためには、OH基を有する極性樹脂γを用いることが一つの手段である。
本発明において、極性樹脂γの酸価は10〜25(mgKOH/g)であることが好ましい。極性樹脂γの酸価が10〜25(mgKOH/g)である場合には、極性樹脂γがトナー粒子のより表面に存在しやすくなり、極性樹脂γの帯電能としての機能がより発現しやすくなる。また、トナー粒子表面近傍付近において極性樹脂α及び極性樹脂βと、より適度に混在するため、トナーの過剰帯電や過剰放電の緩和効果がより得られやすく、低温低湿環境下で長期連続出力を行ってもトナーのチャージアップによる濃度低下が発生しにくい。また、高温高湿環境下において、連続出力後に長期間放置してもカブリの発生がしにくくなり、さらに初期から高濃度、高品質な画像を得ることができる。
極性樹脂αの水酸基価は5〜25(mgKOH/g)であることが好ましい。極性樹脂αの水酸基価が5〜25(mgKOH/g)である場合には、顔料分散性がより良好になりやすくトナーの着色力がより高めとなる傾向がある。また、極性樹脂β及び極性樹脂γとの分子鎖的な絡まりが適度に強くなるためにトナーの過剰帯電や過剰放電の緩和効果がより得られやすく、低温低湿環境下で長期連続出力を行ってもトナーのチャージアップによる濃度低下が発生しにくい。また、高温高湿環境下において、連続出力後に長期間放置してもカブリの発生がしにくくなる傾向になる。極性樹脂αの水酸基価は、極性樹脂αを製造する際に、用いるヒドロキシル基含有モノマーの量を調整することで制御可能である。
また、本発明において、XαとXγが、3.0≦Xα−Xγ≦13.0であることが好ましい。Xα−Xγが上記の範囲内であれば、トナー粒子表層近傍において、極性樹脂α、β及びγによるより適度な極性勾配が得られやすくなるため、トナーの過剰帯電や過剰放電の緩和効果がより発現しやすい。このため、低温低湿環境下で長期連続出力を行ってもトナーのチャージアップによる濃度低下が発生しにくい。また、高温高湿環境下において、連続出力後に長期間放置してもカブリの発生がしにくくなる傾向になる。
トナーを製造する際に用いられる重合性単量体としては、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体が挙げられる。ビニル系重合性単量体としては、単官能性重合性単量体或いは多官能性重合性単量体を使用することが出来る。単官能性重合性単量体としては、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、ο−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレンのようなスチレン誘導体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレートのようなアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートのようなメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニルのようなビニルエステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトンのようなビニルケトンが挙げられる。
多官能性重合性単量体としては、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス(4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、ジビニルエーテルが挙げられる。また、単官能性重合性単量体を単独で或いは2種以上組み合わせて、又は単官能性重合性単量体と多官能性重合性単量体を組み合わせて使用することができる。多官能性重合性単量体は架橋剤として使用することも可能である。
重合開始剤としては、油溶性開始剤及び/又は水溶性開始剤が用いられる。好ましくは、重合反応時の反応温度における半減期が0.5乃至30時間のものである。また重合性単量体100質量部に対し0.5乃至20質量部の添加量で重合反応を行うと、通常、分子量1万乃至10万の間に極大を有する重合体が得られ、適当な強度と溶融特性を有するトナーを得ることができる。重合開始剤としては、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル如きのアゾ系またはジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド如きの過酸化物系重合開始剤が挙げられる。また、重合性単量体の重合度を制御する為に、公知の連鎖移動剤、重合禁止剤等を更に添加し用いることも可能である。
極性樹脂αはカルボキシル含有スチレン系樹脂であり、結着樹脂と適度な極性勾配を保つ観点から、結着樹脂と同組成のものを含むことが好ましい。カルボキシル基含有スチレン系樹脂は、スチレン系のアクリル酸共重合体、スチレン系のメタクリル酸共重合体、スチレン系のマレイン酸共重合体が好ましく、特にスチレン−アクリル−アクリル酸系共重合体が帯電量を制御し易く好ましい。また、極性樹脂αは
1級または2級の水酸基を有するモノマーを含有していることがより好ましい。具体的な重合体組成物としては、スチレン−2−ヒドロキシエチルメタクリレート−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−n−ブチルアクリレート−2−ヒドロキシエチルメタクリレート−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−2−ヒドロキシエチルメタクリレート−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体を挙げることができる。1級または2級の水酸基を有するモノマーを含有した樹脂は極性が大きく、本発明の効果をより発現し易い。
極性樹脂βは、飽和ポリエステル樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂のいずれか一方又は両方を適宜選択して使用することが可能である。ポリエステル樹脂を構成するアルコール成分と酸成分を以下に例示する。
アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ブテンジオール、オクテンジオール、シクロヘキセンジメタノール、水素化ビスフェノールA、また下記一般式(I)で表されるビスフェノール誘導体、
(式中、Rはエチレンまたはプロピレン基であり、x、yはそれぞれ1以上の整数であり、かつx+yの平均値は2乃至10である。)
あるいは一般式(I)の化合物の水添物、また、下記一般式(II)で示されるジオール、
あるいは式(II)の化合物の水添物のジオール、さらには、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタン、ノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテルの如き多価アルコールが挙げられる。
2価のカルボン酸としては以下のものが挙げられる。フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸の如きベンゼンジカルボン酸またはその無水物、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸の如きアルキルジカルボン酸またはその無水物、またさらに炭素数6乃至18のアルキルまたはアルケニル基で置換されたコハク酸もしくはその無水物、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸の如き不飽和ジカルボン酸またはその無水物、さらには、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸の如き多価カルボン酸やその無水物。
極性樹脂γは、スルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を含有する重合体又は共重合体である。上記重合体を製造するためのスルホン酸基を有する単量体として、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、メタクリルスルホン酸が挙げられる。スルホン酸基等を含有する重合体は、上記単量体の単重合体であっても構わないが、上記単量体と他の単量体との共重合体であっても構わない。上記単量体と共重合体をなす単量体としては、ビニル系重合性単量体があり、単官能性重合性単量体或いは多官能性重合性単量体を使用することが出来る。
単官能性重合性単量体としては、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレンの如きスチレン系重合性単量体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレートの如きアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートの如きメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニルの如きビニルエステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトンの如きビニルケトンが挙げられる。
多官能性重合性単量体としては、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス(4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、ジビニルエーテルが挙げられる。
スルホン酸基等を有する重合体は、重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し0.01乃至5.0質量%を含有することが好ましい。より好ましくは、0.1乃至3.0質量%である。
本発明に用いることができるワックスは、以下のものが挙げられる。パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム如きの石油系ワックス及びその誘導体;モンタンワックス及びその誘導体;フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスの如きポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックスの如き天然ワックス及びその誘導体等。誘導体としては酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物。さらには、以下のものが挙げられる。高級脂肪族アルコール;ステアリン酸、パルミチン酸の如きの脂肪酸;酸アミドワックス;エステルワックス;硬化ヒマシ油及びその誘導体;植物系ワックス;動物性ワックス。この中で特に、離型性に優れるという観点からエステルワックス及び炭化水素ワックスが好ましい。更に好ましくは、トータルの炭素数が同一の化合物が50乃至95質量%ワックスに含有されているものが、ワックス純度が高く現像性の観点で、本発明の効果を発現し易い。
水系媒体中でトナー粒子を製造する方法としては、以下の方法が挙げられる。トナー必須成分から構成される乳化液を水系媒体中で凝集させる乳化凝集法;有機溶媒中にトナー必須成分を溶解させた後、水系媒体中で造粒後有機溶媒を揮発させる懸濁造粒法;トナー必須成分を溶解させた重合性単量体を直接水系媒体中で造粒後重合する懸濁重合法や乳化重合法;その後シード重合を利用しトナーに外層を設ける方法;界面重縮合や液中乾燥に代表されるマイクロカプセル法。
本発明においては、特に懸濁重合法によってトナー粒子を製造することが好ましい。懸濁重合法では、重合性単量体にワックス及び着色剤(更に必要に応じて重合開始剤、架橋剤、帯電制御剤、その他の添加剤)を均一に溶解または分散せしめて、重合性単量体組成物とする。その後、この重合性単量体組成物を分散安定剤を含有する水系媒体中に適当な撹拌器を用いて分散し、そして重合反応を行い、所望の粒径を有するトナー粒子を得るものである。上記トナー粒子は重合終了後、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、必要により流動性向上剤を混合し表面に付着させることで、トナー粒子を得ることができる。この懸濁重合法でトナーを製造する場合には、個々のトナー粒子の形状がほぼ球形に揃っているため、帯電量の分布も比較的均一となる。また外添剤への依存度が少ない高い転写性を維持するトナーが得られやすい。
懸濁重合法によるトナー粒子の製造方法において、重合性単量体組成物を水系媒体に加える前に、複数のスリットを具備するリング状の突起が同心円上に多段に形成された回転子と同様の形状の固定子が一定間隔を保ち、相互に噛み合うように同軸上に設置された撹拌装置を用いて、前記重合性単量体組成物を処理する工程を有することが好ましい。図5は、上述した回転子及び固定子を具備する混合装置を組み込んだシステムを示し、図6は、混合装置の本体側面図を示す。また、図8は図5中のA−A’断面を示した図であり、図7は図6中のB−B’断面を示した図である。また、図9、図10は、それぞれ、混合装置の固定子221の斜視図、回転子225の斜視図を示す。
以下、混合装置について具体的に説明する。図5において、重合性単量体に着色剤が分散している着色剤含有単量体と重合性単量体に樹脂が溶解している樹脂含有単量体とを、ホールディングタンク208に投入して調製液とする。投入された調製液は、循環ポンプ210を介して、混合装置入口より供給され、混合装置においては、ケーシング202の内部に具備された、回転子225と固定子221のスリットを通過し、遠心方向に排出される。混合装置内を調製液が通過する際、回転子、固定子のスリットのずれにより生じる遠心方向への圧縮、吐出による衝撃と回転子、固定子間のせん断による衝撃により調製液は混合される。回転子と固定子の形状は、複数のスリットを具備するリング状の突起が同心円上に多段に形成された形状であり、一定の間隔を保ち、相互に噛み合うように同軸上に設置されていることが好ましい。回転子及び固定子が相互に噛み合うように設置された形状であることにより、ショートパスが軽減され、調製液の分散が十分に行える。また、回転子と固定子が同心円方向に交互に多段に存在することにより、調製液が遠心方向に進行する際に、多くのせん断・衝撃を受ける為、一層、分散レベルを高めることができる。ホールディングタンク208は、ジャケット構造であるため、処理物の冷却・加熱が可能である。
回転子及び固定子の周速とは、回転子及び固定子の最大径の周速である。回転子225の周速をG(m/s)とすると、20≦G≦60で回転させ調製液を混合することが好ましい。より好ましくは、回転子の周速Gが30≦G≦40である。回転子の周速Gが20≦G≦60であれば、回転子及び固定子のスリットのずれにより生じる調製液の遠心方向への圧縮、吐出による衝撃と回転子、固定子間のせん断による衝撃が増し、高度な分散が達成される。これにより、従来以上に、調製液の分散ムラが非常に少なく、均一な分散状態に達することができる。回転子の周速Gが20m/sより小さい場合、遠心方向への圧縮、吐出による衝撃と回転子、固定子間のせん断による衝撃が低下し、所望の分散レベルを達するのが困難である。また、時間の経過に伴い、着色剤粒子が凝集するような分散安定性の悪い調製液が生じる場合が多い。また、回転子の周速Gが60m/sより大きい場合、回転子、固定子のスリットからの吐出時に大きな圧力損失が生じる為、十分な流量が確保できないだけでなく、着色剤等の固形物と重合性単量体が分離した状態になる場合がある。上述の混合装置としては、例えば、キャビトロン(ユーロテック社製)を好適に用いることができる。
トナー粒子の製造方法において、重合性単量体組成物を水系媒体に加える前に、高速回転する攪拌羽根と攪拌羽根の周囲に攪拌羽根と逆方向に高速回転するスクリーンとを具備した攪拌装置を用いて、重合性単量体組成物を処理する工程を有することも好ましい。攪拌装置を循環経路の中に組み込んだシステムを図1、攪拌室の断面図を図2として説明する。図1、図2において、1は高速回転する攪拌羽根、2は攪拌羽根1の周囲に該攪拌羽根1と逆方向に高速回転するスクリーン、3は攪拌羽根1とスクリーン2によって形成される攪拌室3、4は分散容器、5はスクリーン2に設けられた吐出口、6はジャケット、7はホールディングタンク、8は攪拌翼、9は循環ポンプ、10は分散容器入口、11は吸入口、12は排出口、13は熱交換器、14は流量計、15は圧力調整弁、16は下部モーター、17は上部モーター、18は蓋体、19は支持筒、20は上部回転軸、21はメカニカルシール、22は上部ハウジング、23は仕切板、24は下部回転軸、25は圧力計、26は温度計である。
図2の撹拌装置について説明する。分散容器4内に投入された重合性単量体組成物は、攪拌羽根1が、攪拌室3の内部にて高速回転することにより、スクリーン2の内壁と羽根先との間の微小な間隙においてせん断力を受け、重合性単量体組成物中のピグメントショックにより再凝集した顔料が、再分散される。そして、攪拌室3が攪拌羽根1の回転方向と逆方向に回転するものである為、両者の相対的な回転数を上げることができ、再凝集した顔料へかかるせん断力を高めることができる。これにより、従来の攪拌装置よりも、再凝集した顔料を高度に分散することが可能である。更に、攪拌室3における吐出口5が、攪拌羽根1の回転方向と逆方向に回転するものである為、その回転に伴い流体の吐出位置が変化し、分散容器4内で重合性単量体組成物が、良好に循環する。また、この流れが、吐出口5と微小隙間を置いて回転する攪拌羽根1の回転による吐出流に加わる為、更に早い吐出流が得られるものであり、より一層、全体の循環が促進される。
更に、攪拌室3内部の攪拌羽根1上部に導入口10を設けることにより、重合性単量体組成物が、導入口10より分散容器4内に排出された直後、互いに高速で逆方向に回転する攪拌羽根1とスクリーン2により高速せん断を受け、攪拌室3の内側から吐出口5を通過することが可能となる。すなわち、重合性単量体組成物が、高速せん断処理を受けずに吐出口5を通過することなく、調整タンクに戻ること(ショートパス)を抑制することができ、分散時間の短縮が可能となる。また、ショートパスを抑制できない場合、処理時間が増加してしまうため、顔料の過分散や過粉砕が生じ、結果として、顔料の表面積の増加により、重合性単量体組成物の粘度が、上昇してしまう。重合性単量体組成物の粘度上昇は、次工程である造粒工程での造粒性を悪化させ、粒度分布がブロードになる。よって、攪拌室内部の導入口を最適に設計することにより、ショートパスを防止し、造粒性の低下も抑制することができる。また、分散容器4は、ジャケット構造になっており、ジャケット6内に冷却媒体を流すことにより、分散容器内部のせん断により上昇した重合性単量体組成物の温度を低下させることが可能となる。
次に、図1の分散システムについて説明する。調整タンク7に着色剤含有単量体と樹脂を投入後、調整タンク7に敷設された攪拌翼8により混合された重合性単量体組成物は、循環ポンプ9を介して、導入口10より供給され、吸入口11へと導入される。次いで、吸入口11より導入された重合性単量体組成物は、前述の微小間隙を通過し、吐出口5より吐出される。吐出された重合性単量体組成物は、分散容器4内を循環した後に、排出口12より排出され、熱交換器13を経由してホールディングタンク7へ戻る。ホールディングタンク7へ戻った重合性単量体組成物を再度、導入口10へ供給するという循環が繰り返される。分散機と調整タンク7との間の循環を繰り返すことで、均一且つ効率よく重合性単量体組成物中のピグメントショックにより再凝集した顔料の再分散が行われる。高速せん断処理された重合成単量体組成物が、再び調整タンク内部へ排出される部分は、調整タンク内の重合成単量体組成物に位置することが好ましい。調整タンク内の重合成単量体組成物中に高速せん断処理された重合成単量体組成物を戻すため、気体の巻込みを防止することができる。重合成単量体組成物への気体の巻込みは、攪拌室3における高速せん断処理時にキャビテーションの発生を促進し、分散効率が低下するため好ましくない。熱交換器13は、循環ライン上に必ずしも設ける必要はなく、分散容器4内にコイル式の熱交換ラインを設置しても良い。
また、処理流量は、循環経路中に設置された流量計14にて測定される。更に、圧力調整弁15により、背圧をかけることが可能である。背圧をかけることで、攪拌羽根1及びスクリーン2の回転によるキャビテーションの発生を抑制することが可能となり、一層、処理液に対してせん断力を付与することができる。これにより重合性単量体組成物中の顔料の再分散が効率良くできる為、本発明においては、好適に背圧をかけることもできる。特に好ましい背圧は、50kPa以上150kPa以下の範囲である。50kPa以下では、背圧が不十分なため、キャビテーションの発生を抑制することが難しいため好ましくない。また、150kPa以上では、せん断力が非常に大きくなり、攪拌室3内部における重合性単量体組成物の昇温が激しく、重合性単量体組成物が熱により重合を開始するため、所望のトナーの分子量を得られないため好ましくない。
次に、重合性単量体組成物中の顔料の再分散を効率良く行なう攪拌羽根1とスクリーン2の条件について詳細に説明する。攪拌羽根1の周速をA(m/s)、スクリーン2の周速をB(m/s)とすると、25≦A≦40、(A−10)≦B≦(A+10)である範囲が好ましい。攪拌羽根1の周速が高いほど重合性単量体組成物に与えるせん断力が大きくなり、顔料の再分散の効率も良化していく。
攪拌羽根1同様、スクリーン2の周速も高いほど重合性単量体組成物に与えるせん断力が大きくなり、顔料の再分散の効率も良化していく。しかし、スクリーンの周速B(m/s)が、攪拌羽根の周速A(m/s)に比べ相対的に10以上小さい場合、羽根先との間の微小隙間を介して逆方向に回転するスクリーン2とのせん断力が不十分となるため好ましくない。一方、攪拌羽根1の回転に伴い、攪拌羽根1からスクリーン2の吐出口5に向けて、重合性単量体組成物が吐出され、吐出口より高圧力の流れとなって攪拌室外に吐出される。この攪拌室外に排出される重合性単量体組成物に生じる圧力≒抵抗≒せん断力は、スクリーン2の周速が増加するに従い大きくなり、同時にスクリーン2の吐出口5から吐出される重合性単量体組成物の吐出量は、減少していく。そして、スクリーン2の周速Bが、攪拌羽根の周速Aに比べ相対的に10以上大きい場合、スクリーン2の吐出口5から吐出される重合性単量体組成物の吐出量の減少が大きく、吐出口5を通過せずにショートパスし、攪拌室外に排出される重合性単量体組成物の割合が増加する。そのため、10以上の場合、ショートパスの増加による再分散率の低下及び分散容器4内部の循環流が減少し、槽内の不均一化が発生し好ましくない。以上より、スクリーン2の周速B(m/s)は、(A−10)≦B≦(A+10)の範囲が好ましい。上述の分散機としては、例えば、クレアミクスWモーション(エム・テクニック社製)を好適に用いることができる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、以下に示すイエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い各色に調色されたものが利用される。特に染料やカーボンブラックは、重合阻害性を有しているものが多いので使用の際に注意を要する。
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物,イソインドリノン化合物,アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が挙げられる。具体的には、以下の、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、128、129、138、147、150、151、154、155、168、180、185、214が挙げられる。
着色剤としては、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、ペリレン化合物が挙げられる。具体的には、以下の、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、238、254、269、C.I.ピグメントバイオレッド19が挙げられる。
シアン着色剤としては、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が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66が挙げられる。
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中への分散性の点から選択される。着色剤の添加量は、重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し1乃至20質量部添加して用いられる。
さらに本発明のトナーは、着色剤として磁性材料を含有させ磁性トナーとすることも可能である。この場合、磁性材料は着色剤の役割をかねることもできる。磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト如きの酸化鉄;鉄、コバルト、ニッケルの如き金属或いはこれらの金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムの如き金属の合金及びその混合物が挙げられる。上記磁性体は、より好ましくは、表面改質された磁性体が好ましい。重合法により磁性トナーを調整する場合には、重合阻害のない物質である表面改質剤により、疎水化処理を施したものが好ましい。このような表面改質剤としては、例えばシランカップリング剤、チタンカップリング剤を挙げることができる。これらの磁性体は個数平均粒径が2μm以下が好ましく、0.1乃至0.5μmのものがさらに好ましい。トナー粒子中に含有させる量としては、重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し20乃至200質量部、特に好ましくは結着樹脂100質量部に対し40乃至150質量部が良い。
本発明のトナーには、帯電特性を安定化するために上記スルホン酸基を側鎖に持つ高分子の他に、帯電制御剤を配合しても良い。帯電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる帯電制御剤が好ましい。さらに、トナーを直接重合法にて製造する場合には、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可溶化物が実質的にない帯電制御剤が特に好ましい。具体的な化合物としては、負帯電制御剤としてサリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の如き芳香族カルボン酸の金属化合物、アゾ染料あるいはアゾ顔料の金属塩または金属錯体、ホウ素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。正帯電制御剤として四級アンモニウム塩、該四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、ニグロシン系化合物、イミダゾール化合物が挙げられる。
これらの帯電制御剤の使用量としては、結着樹脂の種類、他の添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではない。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乃至10質量部、より好ましくは0.1乃至5質量部の範囲で用いられる。また、外部添加する場合、トナー100質量部に対し、好ましくは0.005乃至1.0質量部、より好ましくは0.01乃至0.3質量部である。
水系媒体には、分散安定剤を添加することが好ましい。無機化合物の分散安定剤としては、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナが挙げられる。有機化合物の分散安定剤としては、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、ポリアクリル酸及びその塩、デンプンが挙げられる。これらの分散安定剤は、重合性単量体100質量部に対して、0.2乃至20質量部を使用することが好ましい。
また、これら分散安定剤の微細な分散のために、0.001乃至0.1質量部の界面活性剤を使用しても良い。これは、分散安定剤の初期の作用を促進するためのものである。界面活性剤としては、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウムが挙げられる。
分散安定剤として、無機化合物を用いる場合、市販のものをそのまま用いても良いが、より細かい粒子を得るために、水系媒体中にて上記無機化合物を生成させて用いても良い。
例えばリン酸カルシウムの場合、高撹拌下において、リン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合するとよい。
本発明のトナーにおいて、トナー粒子の流動性を向上させる目的で、無機微粉体をトナー粒子に添加しても良い。無機微粉体としては、フッ化ビニリデン微粉未、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛の如き脂肪酸金属塩;酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末の如き金属酸化物または、上記金属酸化物を疎水化処理した粉末;及び湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如きシリカ微粉末または、それらシリカにシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルの如き処理剤により表面処理を施した表面処理シリカ微粉末が挙げられる。無機微粉体は、トナー粒子100質量部に対して、0.01乃至5質量部を使用することが好ましい。
<樹脂のMw及びMpの測定>
測定サンプルとTHFとを5mg/mlの濃度で混合し、室温にて5時間放置した後、充分に振とうしTHFと試料を良く混ぜ(試料の合一体がなくなるまで)、更に室温にて24時間静置する。その後、サンプル処理フィルタ(マイショリディスクH−25−2 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)を通過させたものをGPCの試料とする。調製された試料の分子量分布及びMw、Mpは、GPC測定装置(HLC−8120G PC 東ソー社製)を用い、該装置の操作マニュアルに従い、下記の測定条件で測定する。
<測定条件>
装置:高速GPC「HLC8120 GPC」(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:THF
流速:1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量 :0.10ml
なお、試料の分子量の算出にあたっては、検量線は、標準ポリスチレン樹脂(東ソー社製TSK スタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500)により作成した分子量較正曲線を使用する。
<極性樹脂α、極性樹脂β、極性樹脂γの酸価
(mgKOH/g)の測定>
本発明において、極性樹脂α、極性樹脂β、極性樹脂γの酸価
(mgKOH/g)はJIS K 0070−1992に基づいて以下の方法で測定する。
(試料調整)
200mlビーカーにサンプル1.0gを精秤し、スターラーで攪拌しながらトルエン120mlに溶解し、さらにエタノール30mlを加える。なお、精秤したサンプルの重さをW(g)とする。
(装置)
装置としては例えば、電位差自動滴定装置AT−400WIN(京都電子工業株式会社製)を用いる。装置の設定は、有機溶剤に溶解する試料を対象とする。使用するガラス電極と比較電極は、有機溶剤対応のものを使用する。pHガラス電極は、例えば商品コード#100−H112(京都電子工業株式会社製)を用いる。尚、先端は乾燥させてはいけない。コルク型比較電極は、商品コード#100−R115(京都電子工業株式会社製)を用いる。尚、先端は乾燥させてはいけない。内部液が内部液補充口まで満たされているかを確認する。内部液は3.3M KCl溶液を使用する。
(手順)
上記調整した試料を上記装置のオートサンプラーにセットし、上記電極を試料溶液中に浸す。次に、滴定液(1/10N KOH(エタノール溶液))を試料溶液上にセットし、0.05mLずつ自動間欠滴定で滴下させ酸価を算出する。この時のKOH溶液の使用量をS(mL)とし、同時にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をB(mL)とする。得られた結果から次式により酸価を計算する。fはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)={(S−B)×f×5.61}/W
<極性樹脂αの水酸基価(mgKOH/g)の測定>
本発明において、極性樹脂αの水酸基価(JIS水酸基価)は、以下の方法により求める。水酸基価とは,試料1gをアセチル化するとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数である。結着樹脂の水酸基価はJIS K 0070−1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
(ア)試薬の準備
特級無水酢酸25gをメスフラスコ100mLに入れ、ピリジンを加えて全量を100mLにし、十分に振りまぜてアセチル化試薬を得る。得られたアセチル化試薬は、湿気、炭酸ガス等に触れないように、褐色びんにて保存する。フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95vol%)90mlに溶かし、イオン交換水を加えて100mLとし、フェノールフタレイン溶液を得る。特級水酸化カリウム35gを20mlの水に溶かし、エチルアルコール(95vol%)を加えて1Lとする。炭酸ガス等に触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置後、ろ過して、水酸化カリウム溶液を得る。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管する。前記水酸化カリウム溶液のファクターは、0.5mol/L塩酸25mlを三角フラスコに取り、前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した前記水酸化カリウム溶液の量から求める。前記0.5mol/L塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
(イ)操作
(A)本試験
粉砕した樹脂1.0gを200mL丸底フラスコに精秤し、これに前記のアセチル化試薬5.0mLをホールピペットを用いて正確に加える。この際、試料がアセチル化試薬に溶解しにくいときは、特級トルエンを少量加えて溶解する。フラスコの口に小さな漏斗をのせ、約97℃のグリセリン浴中にフラスコ底部約1cmを浸して加熱する。このときフラスコの首の温度が浴の熱を受けて上昇するのを防ぐため、丸い穴をあけた厚紙をフラスコの首の付根にかぶせることが好ましい。
1時間後、グリセリン浴からフラスコを取り出して放冷する。放冷後、漏斗から水1mLを加えて振り動かして無水酢酸を加水分解する。さらに完全に加水分解するため、再びフラスコをグリセリン浴中で10分間加熱する。放冷後、エチルアルコール5mlで漏斗およびフラスコの壁を洗う。指示薬として前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液で滴定する。尚、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときとする。
(B)空試験
結着樹脂の試料を用いない以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
(ウ)得られた結果を下記式に代入して、水酸基価を算出する。
A=[{(B−C)×28.05×f}/S]+D
ここで、A:水酸基価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウム溶液の添加量(ml)、C:本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(ml)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)、D:結着樹脂の酸価(mgKOH/g)である。
<極性樹脂α、極性樹脂β、極性樹脂γの界面張力の測定>
本発明における界面張力は、以下に述べる懸滴法により測定する。温度25℃の環境下にて協和界面科学(株)製のFACE 固液界面解析装置 Drop Master700を用い、レンズ部の視野としてWIDE1にて測定する。まず、鉛直方向下向きに内径が0.4mmの細管の先端部分を測定するスチレン若しくはサンプルのスチレン溶液に入れる。次に細管はシリンジ部に接続する。シリンジ部にはイオン交換水を脱気した状態で入れる。スチレンに溶解させるサンプル濃度は0.99質量%とする。次に、シリンジ部を協和界面科学(株)製 AUTO DISPENSER AD−31に接続してイオン交換水を細管から押し出すことにより、スチレン若しくはサンプルのスチレン溶液内で細管先端部に液滴を作成することができる。そして、この液滴の形状から水との界面張力を計算する。液滴を作成する上での制御や計算方法については協和界面科学(株)製の測定解析システムを用いる。なお、計算に必要な水とスチレン溶液の密度差は、水とスチレンの密度差である0.1g/cmとする。最終的な界面張力の測定結果は、10回の測定値の平均値とする。
次に、画像形成方法の例について図3及び図4を用いて説明する。本実施例で用いた画像形成装置(接触1成分現像システム)の構成を図3に示す。図3において、101(101a乃至101d)は図示矢印方向(反時計方向)に所定のプロセススピードで回転する潜像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと称する)である。感光ドラム101a,101b,101c,101dは順にカラー画像のイエロー(Y)成分、マゼンタ(M)成分、シアン(C)成分、ブラック(Bk)成分のそれぞれを分担するものである。これらの感光ドラム101a乃至101dは、不図示のドラムモータ(直流サーボモータ)によって回転駆動される。各感光ドラム101a乃至101dにそれぞれ独立した駆動源を設けても良い。ドラムモータの回転駆動は不図示のDSP(デジタルシグナルプロセッサ)によって制御され、その他の制御は不図示のCPUによって行われる。また、静電吸着搬送ベルト109aは、駆動ローラ109bと固定ローラ109c、109e及びテンションローラ109dに張架されており、駆動ローラ109bによって図示矢印方向に回転駆動され、転写材S(記録媒体S)を吸着して搬送する。
以下、4色のうち、イエロー(Y)を例として説明する。感光ドラム101aはその回転過程で1次帯電手段102aにより所定の極性及び電位に一様に1次帯電処理される。そして、感光ドラム101aに対してレーザービーム露光手段(以下、スキャナーと称する)103aにより光像露光がなされ、該感光ドラム101a上に画像情報の静電潜像が形成される。次に、現像部104aによってトナー像が感光ドラム101a上に形成され、静電潜像が可視化される。同様な工程が他の3色(マゼンタ(B)、シアン(C)及びブラック(Bk))についてもそれぞれ実施される。
そして、4色のトナー像は、所定のタイミングで給紙ローラ108bにより搬送されてきた記録媒体Sを停止、再搬送するレジストローラ108cにより同期され、感光ドラム101a乃至101dと静電吸着搬送ベルト109aとのニップ部において記録媒体Sにトナー像が順次転写される。また、これと同時に記録媒体Sへのトナー像転写後の感光ドラム101a乃至101dはクリーニング手段106a,106b,106c,106dによって転写残トナー等の残存付着物が除去され、繰り返し作像に供される。4つの感光ドラム101a乃至101dからトナー像が転写された記録媒体Sは、駆動ローラ109b部において静電吸着搬送ベルト109a面から分離されて定着器110に送り込まれる。そして、定着器110においてトナー像が定着された後、排出ローラ110cによって排出トレー113に排出される。
次に現像部の拡大図(図4)を用いて、非磁性一成分接触現像方式での画像形成方法の具体例を説明する。図4において、現像ユニット313は、一成分現像剤としての非磁性トナー317を収容した現像剤容器323と、現像剤容器323内の長手方向に延在する開口部に位置し潜像担持体(感光ドラム)310と、対向設置されたトナー担持体314とを備える。トナー搬送部材325によりトナー317はトナー担持体側へ搬送される。また現像ユニット313は、潜像担持体310上の静電潜像を現像してトナー画像を形成するようになっている。潜像担持体接触帯電部材311は潜像担持体310に当接している。潜像担持体接触帯電部材311のバイアスは電源312により印加されている。トナー担持体314は、上記開口部にて図に示す右略半周面を現像剤容器323内に突入し、左略半周面を現像剤容器323外に露出して横設されている。この現像剤容器323外へ露出した面は、図4のように現像ユニット313の図中左方に位置する潜像担持体310に当接している。トナー担持体314は矢印B方向に回転駆動され、潜像担持体310の周速は50乃至170mm/s、トナー担持体314の周速は潜像担持体310の周速に対して1乃至2倍の周速で回転させている。
トナー担持体314の上方位置には、SUS等の金属板や、ウレタン、シリコーン如きのゴム材料、バネ弾性を有するSUS又はリン青銅の金属薄板を基体とし、トナー担持体314への当接面側にゴム材料を接着した規制部材316が、規制部材支持板金324に支持されている。規制部材316は、自由端側の先端近傍をトナー担持体314の外周面に面接触にて当接するように設けられており、その当接方向としては、当接部に対して先端側がトナー担持体314の回転方向上流側に位置するカウンター方向になっている。規制部材316の一例としては、厚さ1.0mmの板状のウレタンゴムを規制部材支持板金324に接着した構成で、トナー担持体314に対する当接圧(線圧)を、適宜設定したものである。当接圧は、好ましくは、20乃至300N/mである。当接圧の測定は、摩擦係数が既知の金属薄板を3枚当接部に挿入し、中央の1枚をばねばかりで引き抜いた値から換算する。規制部材316は当接面側にゴム材料を接着したものの方がトナーとの付着性の面で、長期使用において規制部材へのトナーの融着、固着を抑制できるため好ましい。また、規制部材316は、トナー担持体314に対する当接状態を先端を当接させるエッジ当接とすることも可能である。エッジ当接とする場合は、トナー担持体との接点におけるトナー担持体の接線に対する規制部材316の当接角を40度以下になるよう設定するとトナーの層規制の点で更に好ましい。トナー供給ローラ315(315aはトナー供給ローラの軸)は、規制部材316のトナー担持体314表面との当接部に対しトナー担持体314の回転方向上流側に当接され、かつ回転可能に支持されている。このトナー供給ローラ315のトナー担持体314に対する当接幅としては、1乃至8mmが有効で、またトナー担持体314に対してその当接部において相対速度を持たせることが好ましい。
帯電ローラ329は必須のものではないが、設置されているとより好ましい。帯電ローラ329はNBR、又は、シリコーンゴムの如きの弾性体であり、抑圧部材330に取り付けられている。そして、この抑圧部材330による帯電ローラ329のトナー担持体314への当接荷重は0.49乃至4.9Nに設定する。帯電ローラ329の当接により、トナー担持体314上のトナー層は細密充填され均一コートされる。規制部材316と帯電ローラ329の長手位置関係は、帯電ローラ329がトナー担持体314上の規制部材316当接全域を確実に覆うことができるように配置されるのが好ましい。また、帯電ローラ329の駆動については、トナー担持体314との間は従動又は同周速が必須であり、帯電ローラ329とトナー担持体314間に周速差が生じるとトナーコートが不均一になり、画像上にムラが発生するため好ましくない。帯電ローラ329のバイアスは、電源327によってトナー担持体314と潜像担持体310の両者間に直流で印加されており、トナー担持体314上の非磁性トナー317は帯電ローラ329より、放電によって電荷付与を受ける。帯電ローラ329のバイアスは、非磁性トナーと同極性の放電開始電圧以上のバイアスであり、トナー担持体314に対して1000乃至2000Vの電位差が生じるように設定される。帯電ローラ329による帯電付与を受けた後、トナー担持体314上に薄層形成されたトナー層は、一様に潜像担持体310との対向部である現像部へ搬送される。この現像部において、トナー担持体314上に薄層形成されたトナー層は、図4に示す電源327によってトナー担持体314と潜像担持体310の両者間に印加された直流バイアスによって、潜像担持体310上の静電潜像にトナー像として現像される。
本発明を以下に示す実施例により具体的に説明する。本実施例においては特に断りがないかぎり、全て質量基準である。なお、トナーの製造例に用いられる極性樹脂αの詳細な物性は表1に示した。
(極性樹脂γの製造例1)
還流管、撹拌機、温度計、窒素導入管、滴下装置及び減圧装置を備えた加圧可能な反応容器に、溶媒としてメタノール250部、2−ブタノン150部及び2−プロパノール100部を加えた。さらに、モノマーとしてスチレン89.1部、アクリル酸2−エチルヘキシル5部、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸5.9部を添加し、撹拌しながら還流温度まで加熱した。重合開始剤であるt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート0.30部を2−ブタノン20部で希釈した溶液を50分かけて滴下して5時間撹拌を継続した。更に、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート0.15部を2−ブタノン20部で希釈した溶液を30分かけて滴下して、その後5時間撹拌して重合を終了した。
重合溶媒を減圧留去した後に得られた重合体を150メッシュのスクリーンを装着したカッターミルを用いて100μm以下に粗粉砕した。得られた重合体を極性樹脂γ−1とする。極性樹脂γ−1の物性を表2に示す。
(極性樹脂γの製造例2〜7)
極性樹脂γの製造例1において、モノマーの比率を表2に示すように変更し、更には重合体の分子量が同様になるように反応条件を変更した。それ以外は、極性樹脂γの製造例1と同様にして極性樹脂γ−2〜極性樹脂γ−7を得た。各々の物性を表2に示す。
(トナー製造例1)
60℃に加温したイオン交換水900質量部にリン酸三カルシウム2.3質量部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて10,000rpmにて攪拌し、水系媒体を得た。また、下記の材料をプロペラ式攪拌装置にて100r/minで均一に溶解混合して樹脂含有単量体を調製した。
・スチレン 50質量部
・n−ブチルアクリレート 20質量部
・極性樹脂α−1 15質量部
・極性樹脂β−1:飽和ポリエステル樹脂〔テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフエノールAから生成〕
(Mp=9000、Mw=8900、Tg=72℃、酸価=8.0
mgKOH/g、Mw/Mn=2.2、界面張力=26.3mN/m) 5質量部
・極性樹脂γ−1 2質量部
また、下記の材料をアトライターで分散し、微粒状着色剤含有単量体を得た。
・スチレン 30質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.4質量部
・帯電制御剤ボントロンE−88(オリエント化学社製) 5.0質量部
・ワックスHNP−10(融点75℃:日本精鑞社製) 10.0質量部
次に、該微粒状着色剤含有単量体と該樹脂顔料単量体を混合して調整液を得た後、該調整液を60℃に加温し、次いで、該調整液を前述の図5〜10に示すような装置にて分散・混合を行った。なお、図8における回転子25の周速G(m/s)は35(m/s)とした。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)8.0質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、60℃にてTK式ホモミキサーを用いて10,000r/minで30分間攪拌し、造粒した。
その後、プロペラ式攪拌装置に移して100r/minで攪拌しつつ、70℃で5時間反応させた後、80℃まで昇温し、更に5時間反応を行い、トナー粒子を製造した。重合反応終了後、該粒子を含むスラリーを室温(25℃)まで冷却し、該懸濁液に塩酸を加えて燐酸カルシウム塩を溶解し、濾過・水洗を行い、湿潤着色粒子を得た。そして、上記着色粒子を温度40℃にて12時間乾燥してトナー粒子1を得た。
100質量部のトナー粒子1と、BET値が200m/gであり、一次粒径が12nmの疎水性シリカ微粉体1.6質量部とをヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株))で混合してトナー1を得た。トナー1の物性を表3に示す。
(トナー製造例2)
トナー製造例1の調整液の分散・混合を図1、図2に示すような装置にて分散・混合を行った以外は同様の方法によりトナー2を得た。なお、攪拌羽根1の周速A(m/s)を35(m/s)とし、また、スクリーン2の周速B(m/s)を35(m/s)とした。トナーの物性を表3に示す。
(トナー製造例3)
トナー製造例1において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−2に変更した以外は同様にしてトナー3を得た。トナー3の物性を表3に示す。
(トナー製造例4)
トナー製造例1において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−3に変更した以外は同様にしてトナー4を得た。トナー4の物性を表3に示す。
(トナー製造例5)
トナー製造例1において極性樹脂α−1を極性樹脂α−4に変更し、更に極性樹脂β−1を極性樹脂β−2:飽和ポリエステル樹脂〔テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフエノールAから生成〕(Mp=9000、Mw=8900、Tg=72℃、酸価=7.0
mgKOH/g、Mw/Mn=2.2、界面張力=27.6mN/m)に変更した。それ以外はトナー製造例1と同様にしてトナー5を得た。トナー5の物性を表3に示す。
(トナー製造例6)
トナー製造例1において極性樹脂α−1を極性樹脂α−5に変更し、更に極性樹脂β−1を極性樹脂β−3:飽和ポリエステル樹脂〔テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフエノールAから生成〕(Mp=9000、Mw=8900、Tg=72℃、酸価=9.0
mgKOH/g、Mw/Mn=2.2、界面張力=24.9mN/m)に変更した。それ以外はトナー製造例1と同様にしてトナー6を得た。トナー6の物性を表3に示す。
(トナー製造例7)
トナー製造例1において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−6に変更した以外は同様にしてトナー7を得た。トナー7の物性を表3に示す。
(トナー製造例8)
トナー製造例1において、極性樹脂α−1の添加部数を5質量部に変更した以外は同様にしてトナー8を得た。トナー8の物性を表3に示す。
(トナー製造例9)
トナー製造例1において、極性樹脂α−1の添加部数を30質量部に変更した以外は同様にしてトナー9を得た。トナー9の物性を表3に示す。
(トナー製造例10)
トナー製造例1において、極性樹脂β−1の添加部数を1質量部に変更した以外は同様にしてトナー10を得た。トナー10の物性を表3に示す。
(トナー製造例11)
トナー製造例1において、極性樹脂β−1の添加部数を10質量部に変更した以外は同様にしてトナー11を得た。トナー11の物性を表3に示す。
(トナー製造例12)
トナー製造例1において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−7に変更し、更に極性樹脂β−1を極性樹脂β−4:飽和ポリエステル樹脂〔テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフエノールAから生成〕(Mp=9000、Mw=8900、Tg=72℃、酸価=4.0
mgKOH/g、Mw/Mn=2.2、界面張力=31.6mN/m)に変更し、更に極性樹脂γ−1を極性樹脂γ−2に変更した。それ以外はトナー製造例1と同様にしてトナー12を得た。トナー12の物性を表3に示す。
(トナー製造例13)
トナー製造例1において、極性樹脂β−1を極性樹脂β−5:飽和ポリエステル樹脂〔テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフエノールAから生成〕(Mp=9000、Mw=8900、Tg=72℃、酸価=12.0
mgKOH/g、Mw/Mn=2.2、界面張力=20.9mN/m)に変更し、更に極性樹脂γ−1を極性樹脂γ−3に変更した。それ以外はトナー製造例1と同様にしてトナー13を得た。トナー13の物性を表3に示す。
(トナー製造例14)
トナー製造例1において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−8に変更し、更に極性樹脂β−1を極性樹脂β−3に変更した。それ以外はトナー製造例1と同様にしてトナー14を得た。トナー14の物性を表3に示す。
(トナー製造例15)
トナー製造例1において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−9に変更し、更に極性樹脂β−1を極性樹脂β−6;飽和ポリエステル樹脂〔テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフエノールAから生成〕(Mp=9000、Mw=8900、Tg=72℃、酸価=3.0
mgKOH/g、Mw/Mn=2.2、界面張力=33.0mN/m)に変更し、更に極性樹脂γ−1を極性樹脂γ−4に変更した。それ以外はトナー製造例1と同様にしてトナー15を得た。トナー15の物性を表3に示す。
(トナー製造例16)
トナー製造例1において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−10に変更し、更に極性樹脂β−1を極性樹脂β−5に変更し、更に極性樹脂γ−1を極性樹脂γ−5に変更した。それ以外はトナー製造例1と同様にしてトナー16を得た。トナー16の物性を表3に示す。
(トナー製造例17)
トナー製造例1において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−11に変更した以外は同様にしてトナー17を得た。トナー17の物性を表3に示す。
(トナー製造例18)
トナー製造例1において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−12に変更し、更に極性樹脂β−1を極性樹脂β−7;飽和ポリエステル樹脂〔テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフエノールAから生成〕(Mp=9000、Mw=8900、Tg=72℃、酸価=10.0
mgKOH/g、Mw/Mn=2.2、界面張力=23.6mN/m)に変更し、更に極性樹脂γ−1を極性樹脂γ−6に変更した。それ以外はトナー製造例1と同様にしてトナー18を得た。トナー18の物性を表3に示す。
(トナー製造例19)
トナー製造例1において、キャビトロンによる分散を行わなかった以外は同様にしてトナー19を得た。トナー19の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例1)
トナー製造例19において極性樹脂α−1を極性樹脂α−13に変更した以外は同様にして比較トナー1を得た。比較トナー1の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例2)
トナー製造例19において極性樹脂α−1を極性樹脂α−14に変更した以外は同様にして比較トナー2を得た。比較トナー2の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例3)
トナー製造例19において極性樹脂α−1を極性樹脂α−15に変更し、更に極性樹脂β−1を極性樹脂β−8;飽和ポリエステル樹脂〔テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフエノールAから生成〕(Mp=9000、Mw=8900、Tg=72℃、酸価=7mgKOH/g、Mw/Mn=2.2、界面張力=27.6mN/m)に変更した。それ以外はトナー製造例19と同様にして比較トナー3を得た。比較トナー3の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例4)
トナー製造例19において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−16に変更し、更に極性樹脂β−1を極性樹脂β−7に変更し、更に極性樹脂γ−1を極性樹脂γ−6に変更した。それ以外はトナー製造例19と同様にして比較トナー4を得た。比較トナー4の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例5)
トナー製造例19において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−17に変更した以外は同様にして比較トナー5を得た。比較トナー5の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例6)
比較トナーの製造例4において、極性樹脂α−16を極性樹脂α−8に変更した以外は同様にして比較トナー6を得た。比較トナー6の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例7)
トナー製造例19において、極性樹脂γ−1を極性樹脂γ−7に変更した以外は同様にして比較トナー7を得た。比較トナー7の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例8)
トナー製造例19において、極性樹脂γ−1を極性樹脂γ−6に変更した以外は同様にして比較トナー8を得た。比較トナー8の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例9)
トナー製造例19において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−18に変更した以外は同様にして比較トナー9を得た。比較トナー9の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例10)
トナー製造例19において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−19に変更し、更に極性樹脂β−1を極性樹脂β−7に変更し、更に極性樹脂γ−1を極性樹脂γ−6に変更した。それ以外はトナー製造例19と同様にして比較トナー10を得た。比較トナー10の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例11)
トナー製造例19において、極性樹脂α−1を極性樹脂α−20に変更し、更に極性樹脂β−1を極性樹脂β−7に変更し、更に極性樹脂γ−1を極性樹脂γ−6に変更した。それ以外はトナー製造例19と同様にして比較トナー11を得た。比較トナー11の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例12)
トナー製造例19において、極性樹脂α−1の添加部数を4質量部に変更した以外は同様にして比較トナー12を得た。比較トナー12の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例13)
トナー製造例19において、極性樹脂α−1の添加部数を32質量部に変更した以外は同様にして比較トナー13を得た。比較トナー13の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例14)
トナー製造例19において、極性樹脂β−1の添加部数を0.4質量部に変更した以外は同様にして比較トナー14を得た。比較トナー14の物性を表3に示す。
(比較トナー製造例15)
トナー製造例19において、極性樹脂β−1の添加部数を12質量部に変更した以外は同様にして比較トナー15を得た。比較トナー15の物性を表3に示す。
<実施例1>
トナー1を非磁性一成分系現像剤とし、画像形成装置としてLBP−5400(キヤノン製)の改造機を用い、常温常湿環境下(温度23℃、相対湿度50%)、高温高湿環境下(温度32℃、相対湿度83%)及び低温低湿環境下(温度15℃、相対湿度10%)で画像評価を行った。記録媒体には、A4のカラーレーザーコピア用紙(キヤノン製、80g/m)を用いた。なお、LBP−5400は以下の点を改造した。
・評価機本体のギアおよびソフトウエアを変更することにより、プロセススピードが200mm/secとなるようにした。
・評価に用いるカートリッジはシアンカートリッジを用いた。すなわち、市販のシアンカートリッジから製品トナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、トナー1を200g充填した。なお、マゼンタ、イエロー、ブラックの各ステーションにはそれぞれ製品トナーを抜き取り、トナー残量検知機構を無効としたマゼンタ、イエロー、およびブラックカートリッジを挿入した。
・定着ユニットを、手動で定着温度が設定できるようにした。
上記の条件で、0.4%の印字比率の画像を30000枚まで間歇モード(1枚プリントアウトする毎に10秒間現像器を休止させ、再起動時の現像装置の予備動作でトナーの劣化を促進させるモード)でプリントアウトした。その際、耐久前、30000枚耐久後及び30000枚耐久後に耐久評価を実施した環境にて一ヶ月放置後において、下記の様な画像評価を行った。トナー1の評価結果を表4〜6に示す。
〔初期評価実施項目〕
(1)画像濃度
ベタ画像を出力し、その濃度を測定(右上、右下、中心、左上、左下の5点平均)し、以下の基準で評価した。なお、画像濃度は「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である白地部分に対する相対濃度を測定した。
A:画像濃度が1.50以上
B:画像濃度が1.35以上1.50未満
C:画像濃度が1.20以上1.35未満
D:画像濃度が1.05以上1.20未満
E:画像濃度が1.05未満
(2)カブリ
カブリの測定では、東京電色社製の反射濃度計、REFLECTMETER MODEL TC−6DSを使用した。標準紙及びプリントアウト画像の非画像部の反射率を測定し、測定結果から下記の式よりカブリを算出し、以下の基準で評価した。なお、測定で用いられるフィルターには、グリーンフィルターを用いた。
カブリ(反射率:%)=標準紙上の反射率(%)−サンプル非画像部の反射率(%)
A:カブリが0.3%未満
B:カブリが0.3%以上、0.5%未満
C:カブリが0.5%以上、1.0%未満
D:カブリが1.0%以上、1.5%未満
E:カブリが1.5%以上
(3)保存性
保存安定性を評価するために耐ブロッキング性の評価を実施した。約10gのトナーを100mlのポリカップに入れ、50℃で3日放置した後、目視で評価した。
A:凝集物は見られない。
B:凝集物はわずかに見られるが、凝集物は容易に崩れる。
C:凝集物が見られるが、凝集物は容易に崩れる。
D:凝集物が多く見られるが、カップを振れば凝集物を崩すことができる。
E:凝集物が非常に多く見られ、凝集物を容易に崩すことができない。
(4)定着性
定着性の評価としてとして定着こすり試験を実施した。A4の複写機用普通紙(105g/m)に単位面積あたりのトナー質量が0.5mg/cmになるように調整し、濃度測定用の10mm×10mmの3ドット3スペース(600dpi)画像を多数有する画像を出力した。得られた定着画像を、50g/cmの加重をかけたシルボン紙で5回摺擦し、摺擦後の画像濃度の低下率から以下の基準により評価した。なお、画像濃度の測定にはマクベス反射濃度計(マクベス社製)を用い、原稿濃度が0.00の白地部分に対する相対濃度を測定し、摺擦後の画像濃度の低下率を算出した。
A:画像濃度の低下率が2%未満
B:画像濃度の低下率が2%以上、5%未満
C:画像濃度の低下率が5%以上、10%未満
D:画像濃度の低下率が10%以上
(5)着色力
画像は定着ユニットを取り外したCLC5000(キヤノン社製)を用い、単色モードでA4用紙(CLC推奨紙であるTKCLA4)上に、幅100mm、長さ280mmで、トナーの載り量が0.1mg/cmから0.7mg/cmの異なる数種類のベタ未定着画像を作製した。該画像を定着温度160℃に設定した上記定着ユニットを用いてA4縦方向に定着させた。該定着画像の濃度をX−Riteカラー反射濃度計(color reflection densitometer X−Rite 404A)を用いて測定し、転写紙上のトナー量と定着画像の濃度の関係をグラフ化した。そして、トナーの載り量が0.5mg/cmのときの画像濃度をグラフから読み取り、以下の基準で着色力を評価した。
A:画像濃度が1.50以上
B:画像濃度が1.40以上、1.50未満
C:画像濃度が1.30以上、1.40未満
D:画像濃度が1.20以上、1.30未満
E:画像濃度が1.20未満
〔30000枚耐久後の評価実施項目〕
〔初期評価実施項目〕における(1)画像濃度及び(2)カブリの評価と同様の評価を行い、さらに濃度変化率の評価を行った。
(3)濃度変化率
初期と30000枚後のベタ黒濃度の値を用い、下記式により濃度変化率を算出し、下記基準に基づいて評価した。
30000枚耐久後のベタ黒濃度/初期のベタ黒濃度×100=濃度変化率(%)
A:95≦濃度変化率(%)
B:90≦濃度変化率(%)<95
C:85≦濃度変化率(%)<90
D:80≦濃度変化率(%)<85
E:濃度変化率(%)<80
〔30000枚耐久後、一ヶ月放置した後の評価実施項目〕
〔初期評価実施項目〕における(1)画像濃度及び(2)カブリの評価と同様の評価を行った。
<実施例2〜19>
実施例1と同様にしてトナー2〜19を評価した。評価結果を表4〜6に示す。
<比較例1〜15>
実施例1と同様にして比較トナー1〜15を評価した。評価結果を表4〜6に示す。
1 攪拌羽根
2 スクリーン
3 攪拌室
4 分散容器
5 吐出口
6 ジャケット
7 調整タンク
8 攪拌翼
9 循環ポンプ
10 導入口
11 吸入口
12 排出口
13 熱交換器
14 流量計
15 圧力調整弁
16 下部モーター
17 上部モーター
18 蓋体
19 支持筒
20 上部回転軸
21 メカニカルシール
22 上部ハウジング
23 仕切板
24 下部回転軸
25 圧力計
26 温度計
27 循環ライン
208 ホールディングタンク
210 循環ポンプ
202 ケーシング
21 固定子
25 回転子

Claims (16)

  1. 重合性単量体、着色剤、極性樹脂α、極性樹脂β、極性樹脂γを含有する重合性単量体組成物を水系媒体に加え、該水系媒体中で該重合性単量体組成物を造粒して該重合性単量体組成物の粒子を形成し、該重合性単量体組成物の粒子に含まれる該重合性単量体を重合してトナー粒子を得るトナー粒子の製造方法であって、
    該重合性単量体組成物における該重合性単量体100質量部に対する極性樹脂αの含有量が5〜30質量部であり、
    該重合性単量体組成物における該重合性単量体100質量部に対する極性樹脂βの含有量が1〜10質量部であり、
    該極性樹脂αはカルボキシル基含有スチレン系樹脂であり、
    該極性樹脂α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により測定される重量平均分子量(Mw)が10000乃至30000であり、
    該極性樹脂βはポリエステル系樹脂であり、
    該極性樹脂γはスルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体であり、
    スチレン、スチレンに溶解させた該極性樹脂α、スチレンに溶解させた該極性樹脂β、スチレンに溶解させた該極性樹脂γの懸滴法による水との界面張力をそれぞれ、XSt(mN/m)、Xα(mN/m)、Xβ(mN/m)、Xγ(mN/m)としたとき、
    2.0≦XSt−Xα≦12.0
    0.5≦Xα−Xβ≦9.0
    2.0≦Xβ−Xγ≦5.0
    であり、かつ、該極性樹脂αの酸価をAα(mgKOH/g)、該極性樹脂βの酸価をAβ(mgKOH/g)としたとき、
    8≦Aα≦25
    Aα>Aβ
    であることを特徴とするトナー粒子の製造方法。
  2. 前記極性樹脂γの酸価が10〜25(mgKOH/g)である請求項1に記載のトナー粒子の製造方法。
  3. 前記極性樹脂αの水酸基価が5〜25(mgKOH/g)である請求項1または2に記載のトナー粒子の製造方法。
  4. 前記着色剤が顔料である請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー粒子の製造方法。
  5. 前記Xαと前記Xγが、
    3.0≦Xα−Xγ≦13.0
    である請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナー粒子の製造方法。
  6. 前記重合性単量体がスチレンを含む請求項1〜5のいずれか1項に記載のトナー粒子の製造方法。
  7. 前記重合性単量体が、スチレンおよびn−ブチルアクリレートである請求項1〜6のいずれか1項に記載のトナー粒子の製造方法。
  8. 前記極性樹脂αが、スチレン−2−ヒドロキシエチルメタクリレート−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体である請求項1〜7のいずれか1項に記載のトナー粒子の製造方法。
  9. 前記極性樹脂βが、ベンゼンジカルボン酸と、下記一般式(I)

    (式(I)中、Rはエチレンまたはプロピレン基であり、x、yはそれぞれ1以上の整数であり、かつx+yの平均値は2乃至10である。)
    で表されるビスフェノール誘導体と、から生成される樹脂である請求項1〜8のいずれか1項に記載のトナー粒子の製造方法。
  10. 前記極性樹脂βが、テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとから生成される樹脂である請求項1〜9のいずれか1項に記載のトナー粒子の製造方法。
  11. 前記極性樹脂γが、スチレンと、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸と、アクリル酸2−エチルヘキシルと、の共重合体である請求項1〜10のいずれか1項に記載のトナー粒子の製造方法。
  12. 前記重合性単量体組成物を前記水系媒体に加える前に、高速回転する攪拌羽根と該攪拌羽根の周囲に該攪拌羽根と逆方向に高速回転するスクリーンとを具備した攪拌装置を用いて、該重合性単量体組成物を処理することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のトナー粒子の製造方法。
  13. 前記攪拌羽根の周速をA(m/s)、スクリーンの周速をB(m/s)としたとき、
    25≦A≦40
    (A−10)≦B≦(A+10)
    である請求項12に記載のトナー粒子の製造方法。
  14. 前記重合性単量体組成物を前記水系媒体に加える前に、複数のスリットを具備するリング状の突起が同心円上に多段に形成された回転子と同様の形状の固定子が一定間隔を保ち、相互に噛み合うように同軸上に設置された撹拌装置を用いて、該重合性単量体組成物を処理することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のトナー粒子の製造方法。
  15. 前記回転子の周速をG(m/s)としたとき、
    20≦G≦60
    である請求項14に記載のトナー粒子の製造方法。
  16. 請求項1〜15のいずれか1項に記載のトナー粒子の製造方法によって得られたトナー粒子と無機微粉体とを有するトナー。
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