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JP2005336221A - ポリエステル樹脂微粒子とその製造方法、及び静電潜像現像用トナーとその製造方法 - Google Patents

ポリエステル樹脂微粒子とその製造方法、及び静電潜像現像用トナーとその製造方法 Download PDF

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JP2005336221A JP2004152918A JP2004152918A JP2005336221A JP 2005336221 A JP2005336221 A JP 2005336221A JP 2004152918 A JP2004152918 A JP 2004152918A JP 2004152918 A JP2004152918 A JP 2004152918A JP 2005336221 A JP2005336221 A JP 2005336221A
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polyester resin
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toner
particles
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JP2004152918A
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Hideaki Ueda
秀昭 植田
Mitsutoshi Nakamura
光俊 中村
Yasumitsu Fujino
泰光 藤野
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Konica Minolta Business Technologies Inc
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Konica Minolta Business Technologies Inc
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Abstract

【課題】 保管時の耐熱性が良く表面形状を制御可能であり、帯電性に優れ、粒度分布がシャープで低温定着性に優れ、しかも高精細再現性の良好な静電潜像現像用トナーと、その製造方法、及び、該トナーの作製に用いられるポリエステル樹脂微粒子とその製造方法を提供することにある。
【解決手段】 芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂を、有機溶剤に溶解させた溶液を水と混合し、乳化させて得られたことを特徴とするポリエステル樹脂微粒子。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真、静電記録および静電印刷等における静電潜像を現像するために用いられる静電潜像現像用トナーとその製造方法、及び、その作製に用いられるポリエステル樹脂微粒子とその製造方法に関する。
従来、電子写真、静電記録および静電印刷等における静電潜像を現像するために用いられる静電潜像現像用トナーは、カーボンブラック等の顔料を熱可塑性樹脂中に混合溶融し混練して一様な分散体にした後、適当な微粉砕装置によって必要な粒径の粉末に粉砕する、いわゆる粉砕法により製造されてきた(特許文献1参照)。
しかしながら、近年、トナーの製造方法は、粉砕法により製造コストの低減や高画質化の観点から、小粒径で粒径の揃ったトナー粒子を得ることが可能な、懸濁重合法、乳化重合凝集法、乳化分散法等に代表される湿式造粒法に移行する傾向がある。
懸濁重合法は、重合性単量体、重合開始剤および着色剤等を成分とする重合組成物を分散媒体中に懸濁し、重合することによって造粒を行うものである。また、乳化重合凝集法は、重合性単量体、重合開始剤等を成分とする重合組成物を分散媒体中に乳化し、重合することによって造粒した微小樹脂粒子を着色剤、ワックス粒子等と共に凝集させ、所望の造粒を行なうものである。
湿式造粒法によれば、概して小粒径のトナー粒子を形成することが容易であることから、高画質化に充分対応することが可能である。また、収率も良好である。特に懸濁重合法や乳化重合凝集法は樹脂自体を合成するのと同時にトナー化するため、乳化分散法に比較してエネルギー的に有利であるといわれていた(特許文献2参照)。
乳化分散法(これも広い意味では湿式造粒法)は、結着樹脂と着色剤とを適当な有機溶剤に溶解ないしは分散させて着色樹脂溶液とし、これを水性液に加えて激しく撹拌することにより、樹脂溶液の液滴を形成させる。続いて加熱して、液滴から有機溶剤を除去することにより造粒を行なうものである。さらに、乳化等により得られた樹脂微粒子を凝集融合させてトナーを作製する(特許文献3、4参照)。
しかしながら、トナーは帯電量をより高く、かつ帯電立ち上がりを速く、また温湿度環境に対する帯電安定性を良くすることが望まれている。また、近年要望が強い省エネルギー化のため定着温度低下に対応したトナーとするため、小粒径で軟化点も低くなるよう設計すると、樹脂特性としてはガラス転移温度が低下し過ぎ、保管時の耐熱性、特にトナーがブロック化するといった問題を生じやすく改良が必要なことがわかった。
特開2002−91082号公報 特開2003−330226号公報 特開2002−296839号公報 特開2002−351140号公報
本発明の目的は、保管時の耐熱性が良く表面形状を制御可能であり、帯電性に優れ、粒度分布がシャープで低温定着性に優れ、しかも高精細再現性の良好な静電潜像現像用トナーと、その製造方法、及び、該トナーの作製に用いられるポリエステル樹脂微粒子と、その製造方法を提供することにある。
本発明の発明者等は、鋭意検討した結果、本発明の目的は、下記構成を採ることにより達成されることがわかった。
(請求項1)
芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂を、有機溶剤に溶解させた溶液を水と混合し、乳化させて得られたことを特徴とするポリエステル樹脂微粒子。
(請求項2)
前記ポリエステル樹脂が、ウレタン変性されたポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1記載のポリエステル樹脂微粒子。
(請求項3)
芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂を、有機溶剤に溶解させた溶液に、着色剤または離型剤の少なくともいずれかを添加した後、得られた溶液を水と混合し、乳化させて得られたことを特徴とするポリエステル樹脂微粒子。
(請求項4)
前記ポリエステル樹脂が、ウレタン変性されたポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項3記載のポリエステル樹脂微粒子。
(請求項5)
芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂を、有機溶剤に溶解させた溶液を水と混合し、乳化させることを特徴とするポリエステル樹脂微粒子の製造方法。
(請求項6)
芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂を、有機溶剤に溶解させた溶液に、着色剤または離型剤の少なくともいずれかを添加した後、得られた溶液を水と混合し、乳化させることを特徴とするポリエステル樹脂微粒子の製造方法。
(請求項7)
請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子より作製されたことを特徴とする静電潜像現像用トナー。
(請求項8)
体積平均粒径が2.0〜5.0μmであることを特徴とする請求項7記載の静電潜像現像用トナー。
(請求項9)
請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子より作製され、スズまたはスズ化合物を含有しないことを特徴とする静電潜像現像用トナー。
(請求項10)
ポリエステル樹脂微粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集させた後、熱融着させて得られる静電潜像現像用トナーにおいて、該樹脂微粒子が請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子であることを特徴とする静電潜像現像用トナー。
(請求項11)
ポリエステル樹脂微粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集させた後、熱融着させる静電潜像現像用トナーの製造方法において、該樹脂微粒子として請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子を用いることを特徴とする静電潜像現像用トナーの製造方法。
(請求項12)
ポリエステル樹脂微粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集させて母粒子を形成した後、さらに樹脂微粒子を添加して母粒子に凝集させ外層を形成し、その後熱融着させて得られる静電潜像現像用トナーにおいて、該母粒子または外層の少なくともいずれかを形成するためのポリエステル樹脂微粒子として、請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子を用いたことを特徴とする静電潜像現像用トナー。
(請求項13)
ポリエステル樹脂微粒子の体積平均粒径が1.0μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子。
(請求項14)
平均粒径が1.0μm以下のポリエステル樹脂微粒子を用いることを特徴とする請求項11記載の静電潜像現像用トナーの製造方法。
本発明により、保管時の耐熱性が良く表面形状を制御可能であり、帯電性に優れ、粒度分布がシャープで低温定着性に優れ、しかも高精細再現性の良好な静電潜像現像用トナーと、その製造方法、及び、該トナーの作製に用いられるポリエステル樹脂微粒子とその製造方法を提供することが出来る。
以上の目的を達成するため、本発明者らは種々検討した結果、特定のポリエステル樹脂微粒子を凝集融合させることで、トナーとしての性能を大幅に改善させることができることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明に係るポリエステル樹脂微粒子およびその製造方法とは、実質的に芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂を有機溶剤に溶解させた溶液を作製し、これを水中に添加分散させて乳化させることにより樹脂微粒子を作製する。静電潜像現像用のトナーを得るには、上記樹脂微粒子と着色剤粒子を少なくとも含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させた後、熱融着させる。
本発明における乳化とは通常用いられている意味であり、樹脂を有機溶剤に溶解させた油相と水系溶媒を混合し、通常界面活性剤を加えて油相を水相中に分散させることをいい、本発明の場合転相を伴っても伴わなくてもよい。
本発明に係るウレタン変性ポリエチレン樹脂微粒子およびその製造方法は、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂をウレタン変性させたものである。ウレタン変性ポリエステル樹脂を有機溶剤に溶解させた溶液を水中に添加し乳化させて得られたトナーが特に優れた特性を示す。
本発明に用いることができるポリエステル樹脂組成は、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたものであるが、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成された樹脂とは、脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジアルコール等、上記以外のモノマーを構成単位として実質的に含有しない樹脂をさす。この様な樹脂を用いた場合、粉砕法でトナーを造るには、粉砕時に粒径をそろえた粉体に出来ず問題を生じる。
例えば、前記特許文献に記載されている芳香族ジカルボン酸とビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を用いて重合された樹脂は、低温定着性付与に必要なシャープメルト性が問題となり、粉砕性にも問題がり、粒径が均一で小粒径のトナーを造るのは困難である。また、乳化重合法等では重合反応をさせること自体ができないものである。
なお、実質的に含有しないとは、本発明の問題とする効果において、そのものの悪影響が出ない範囲内しか含有しないという意味であり、含有されるものの特性等により変わるが、目安としては1モル%以下の含有量である。
即ち、本発明のトナー樹脂は、シャープメルト性はあっても、粉砕法では小粒径で粒径の揃ったトナーを造ることが出来ず、懸濁重合法や乳化重合法では、樹脂自体の合成が出来ないため、トナー樹脂としては、あまり注目されてはいなかった。加えて、粉砕法ではワックスの含有量をあまり多くすることが出来ず、これも低温定着性付与の妨げとなり実用化されていなかった。
しかしながら、この度、本発明の発明者が行った検討では、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂のみを用いてトナーを作製する場合、粉砕法によって作製するには適度な粒径に粉砕するための適性に問題があるが、有機溶剤に溶解させた溶液を水と混合し、分散乳化させて得られ微粒子を、少なくとも着色剤粒子と共に凝集させた後、熱融着させて得られたトナーは、保管時の耐熱性が良く、帯電性に優れ、しかも、粒度分布がシャープで低温定着性に優れ、高精細再現性の良好な静電潜像現像用トナーであることがわかった。
本発明における湿式法で製造される静電潜像現像用トナーにおいて、少なくとも樹脂微粒子と着色剤粒子を分散させてなる分散液中で、凝集剤として塩析剤を臨界凝集濃度以上添加し、凝集を行なう第1工程、凝集した上記凝集粒子分散液中に、樹脂微粒子を分散してなる微粒子分散液をさらに添加混合して、凝集粒子に微粒子を付着させて、付着粒子を形成する第2工程、及び付着粒子を加熱して融合する第3工程を含む製造方法により造られたトナーが、特に良好な特性を示す。
また、実用上高解像力を得るに好ましいトナーの体積平均粒径は2.0〜5.0μmといわれる。湿式造粒法で製造されるトナーは小粒径化が容易であるが、この範囲の体積平均粒径で、しかも粒径分布の揃ったものは容易には造ることが出来ない。しかし、本発明のトナーは、粒径小さくしかも揃っていて、帯電立ち上がりが速く、かつ帯電量が高く均一に帯電するので、高精細な画像を形成する静電潜像現像用トナーを容易に製造することができる。
〔本発明に用いられるモノマー(モノマー)〕
本発明に用いられる該ポリエステル樹脂、またはウレタン変性ポリエステル樹脂微粒子に使用されるモノマーとしては、一般的な芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールが用いられるが、特に末端のカルボン酸基の含有量が少ない方が、荷電性が高く良好なトナーを製造することが出来る。
本発明のポリエステル樹脂、またはウレタン変性ポリエステル樹脂作製に使用されるモノマーとしては、芳香族ジカルボン酸は、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、テレフタル酸ジクロライド、テレフタル酸ジブロマイド、テレフタル酸ジエチル、テレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジプロピル、テレフタル酸ジブチル、イソフタル酸ジクロライド、イソフタル酸ジブロマイド、イソフタル酸ジエチル、イソフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジプロピル、イソフタル酸ジブチル、ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸無水物、ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、ナフタレンジカルボン酸ジブロマイド、ナフタレンジカルボン酸ジメチル、ナフタレンジカルボン酸ジエチル、ナフタレンジカルボン酸ジプロピル、ナフタレンジカルボン酸ジブチル、ジフェニルジカルボン酸、ジフェン酸無水物、ジフェニルジカルボン酸ジクロライド、ジフェニルジカルボン酸ジブロマイド、ジフェニルジカルボン酸ジメチル、ジフェニルジカルボン酸ジエチル、ジフェニルジカルボン酸ジプロピル、ジフェニルジカルボン酸ジブチル等であり、上記の如くハロゲンやアルキル基等の置換基を有するものも芳香族ジカルボン酸として挙げられる。なお、本発明に用いられるものは、上記されているものに限定されるものではない。
脂肪族ジアルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、メチルペンタンジオール、ノナンジオール、エチルブチルプロパンジオール、ジメチルプロパンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ネオペンチルグリコール、ブチルエチルへキサンジオール、ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、ジメチロールへプタン等が挙げられるがこれらに限定されない。
また、本発明で使用されるウレタン変性ポリエステル樹脂は、ポリエステルポリオールとして両末端を水酸基とし、有機ジイソシアネート化合物と反応させることによりウレタン変性させることが出来る。
使用される有機ジイソシアネート化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ジメトキシビフェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジイソシアネートメチルシクロヘキサン、ジイソシアネートジシクロヘキサン、ジイソシアネートシクロへキシルメタン、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ジメチルビフェニレンジイソシアネート、ジイソシアネートジフェニルエーテル等が挙げられるがこれらに限定されない。
ウレタン変性されるポリエステル樹脂に使用されるポリエステルポリオールはポリカルボン酸とポリオールとして前述の化合物を使用し、ポリオールとポリカルボン酸の比率は水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、より好ましくは1.2/1〜1.02/1である。
〔ポリエステル樹脂の合成法〕
本発明で使用されるポリエステル樹脂の合成法は特に限定されるものではなく、例えば常法に従いポリエステル縮重合反応によって得ることができる。その場合に用いられる触媒としては、トナーとしての特性を劣化させ、毒性等の問題も懸念されるスズ化合物以外のものを用いることが好ましい。
好ましく用いられる触媒の例としては、四塩化チタン、四塩化ジルコニウム、四塩化ハフニウム、チタンテトラブトキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ハフニウムテトラブトキシド、チタンテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラプロコキシド、塩化酸化ジルコニウム、塩化酸化ハフニウム、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム、硫酸等である。
本発明のポリエステル樹脂の重量平均分子量はGPC測定によるスチレン換算値において、2×102〜3×104の範囲に極大値を有し、好ましい分子量の極大値は3×103〜3×104である。
極大値を3×103以上とすることにより耐熱保管性および粉体流動特性が向上し、3×104以下とすることにより溶融粘性が低下し定着性が向上する。
〔ポリエステル樹脂微粒子〕
本発明のポリエステル樹脂微粒子のガラス転移温度は、あまり低くなると保存性が低下するため、ガラス転移温度が50℃以上であることが好ましい。なお、上記ガラス転移温度は、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。
本発明のポリエステル微粒子の軟化点(Tm)は、静電潜像現像用トナーとして使用するためには定着性の観点から120度以下が好ましい。また、耐熱保管性の観点からは80℃以上が好ましい。なお、軟化点は、フローテスター(CFT−500:島津製作所社製)を用い、測定する試料1.0gを秤量し、高さhが1.0mmで直径1.0mmのダイを使用し、昇温速度3.0℃/min、予熱時間180秒、荷重30kg、測定温度範囲60〜140℃の条件で測定を行い、上記の試料が1/2流出したときの温度を軟化点(Tm)とした。
本発明は、かかる樹脂成分を水と混合し、乳化させたポリエステル樹脂微粒子である。本発明におけるポリエステル樹脂微粒子の製法は、対応するポリエステル樹脂を有機溶剤に溶解させ、その溶液を水中に添加するか又は、該溶解させた溶液に水を添加したのち、機械的あるいは、界面化学的な公知の分散手法を用いて得ることが出来る。すなわちポリエステル樹脂の溶液を界面活性剤等の乳化剤の存在下にホモジナイザーの如き高速の撹拌機により機械的に乳化し、脱溶剤する等の方法を用いることができる。
本発明に使用される有機溶剤としては、ポリエステル樹脂を良好に溶解させるものがよく、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸プロピル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジクロルメタン、ジクロルエタン等が使用できる。特にトルエン、ジクロルメタン等の非水溶性の溶剤が粒径分布がシャープになる点から好ましく用いられる。また、溶剤を除去するためには沸点が低く、水との共沸等により除去しやすいものが好ましい。
本発明のポリエステル微粒子の粒径は、体積平均粒径が0.01〜10μm程度の広い範囲で設定することが可能であるが、静電潜像現像用トナーに使用するためには特に0.05〜1.0μmの範囲が好ましい。さらに好ましい範囲としては0.1〜0.5μmである。
粒径は、乳化の際の使用有機溶剤、固形分濃度、その他回転数、温度、界面活性剤の添加量等の乳化条件により制御することが可能である。
また、本発明のポリエステル樹脂微粒子だけを着色剤、荷電制御剤、磁性粉、オフセット防止剤などの添加剤とともに凝集、融合させてもよいが、さらに、懸濁重合法、乳化重合凝集法で作製される重合体と混合してもちいてもよい。
〔トナーを形成する樹脂以外の化合物〕
トナーに含有される着色剤としては、以下に示されるような有機ないしは無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。
すなわち、黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリン・ブラック、活性炭、非磁性フェライト、磁性フェライト、マグネタイトなどがある。
黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキなどがある。
橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGKなどがある。
赤色顔料としては、ベンガラ、鉛丹、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド・カルシウム塩、レーキレッドC、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bなどがある。
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキなどがある。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー誘導体、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBCなどがある。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG、フタロシアニングリーンなどがある。
白色顔料としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどがある。
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト、カオリンなども用いることが出来る。
染料としては、ローズベンガル、トリフェニルメタン系染料、モノアゾ系染料、ジスアゾ系染料、ローダミン系染料、縮合アゾ系染料、フタロシアニン系染料などがある。
これらの着色剤は、単独あるいは複数組み合わせて用いることが出来る。着色剤はトナーに含有される重合体100質量部に対して、1〜20質量部、好ましくは2〜15質量部使用する。着色剤が20質量部より多いとトナーの定着性が低下し、1質量部より少ないと所望の画像濃度が得られない。
荷電制御剤としては、摩擦帯電により正または負の荷電を与え得る物質として各種のものがあり、正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシンベースES(オリエント化学工業社製)などの二グロシン系染料、P−51(オリエント化学工業社製)、コピーチャージPX VP435(クラリアント社製)などの第四級アンモニウム塩、アルコキシ化アミン、アルキルアミド、モリブデン酸キレート顔料、およびPLZ1001(四国化成工業社製)などのイミダゾール化合物が挙げられる。
負荷電制御剤としては、例えば、ボントロンS−22(オリエント化学工業社製)、ボントロンS−34(オリエント化学工業社製)、ボントロンE−81(オリエント化学工業社製)、ボントロンE−84(オリエント化学工業社製)、スピロンブラックTRH(保土谷化学工業社製)などの金属錯体、チオインジオ系顔料、ボントロンE−89(オリエント化学工業社製)などのカレックスアレン化合物、コピーチャージNX VP434(クラリアント社製)などの第四級アンモニウム塩、フッ化マグネシウム、フッ化カーボンなどのフッ素化合物などが挙げられる。なお、負荷電制御剤となる金属錯体としては、上記に示したもの以外にもオキシカルボン酸金属錯体、ジカルボン酸金属錯体、アミノ酸金属錯体、ジケトン酸金属錯体、ジアミン金属錯体、アゾ基含有ベンゼン−ベンゼン誘導体骨格金属錯体、アゾ基含有ベンゼン−ナフタレン誘導体骨格金属錯体などの各種の構造を有したものであってもよい。
これらの荷電制御剤は、その粒径が10〜100nm程度のものであることが均一な分散を得る上から望ましい。市販品等として供給される形態においてその粒径が上記範囲の上限値を越える場合は、ジェットミル等により粉砕を行なうなどの公知の方法により適当な粒径に調整することが望ましい。
磁性粉としては、マグネタイト、γ−へマタイト、あるいは各種フェライト等がある。
オフセット防止剤としては、公知のワックス類の任意のものを使用することが出来るが、具体的には、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、共重合ポリエチレン等のオレフィン系ワックス、パラフィンワックス;ベヘン酸エステル、モンタン酸エステル、ステアリン酸エステル等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックス;水添ひまし油、カルナウバワックス等の植物系ワックス;ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン;アルキル基を有するシリコン;ステアリン酸等の高級脂肪酸;長鎖脂肪族アルコール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の多価アルコールと長鎖脂肪酸との(部分)エステル;オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、パルミチン酸アミド等の高級脂肪酸アミド、等が例示される。
これらのオフセット防止剤は、重合体100質量部に対して、通常1〜25質量部、好ましくは3〜20質量部、より好ましくは5〜15質量部用いられる。
重合組成物を分散媒体中に懸濁させて油滴分散粒子を形成するには、ホモミキサーやホモジナイザー等の高速撹拌式の分散機を用いて激しく撹拌すればよい。
重合を行なうためには、重合組成物の分散した溶液系を重合開始剤の分解温度以上の任意の温度にすればよいが、通常40〜150℃とすることが好ましい。
分散媒体中には、分散した液滴の凝集を防ぐために分散安定剤を添加する。分散安定剤としては公知の界面活性剤が使用可能であり、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等の中から選ばれる分散安定剤を用いることが出来る。これらの界面活性剤は2種以上を併用してもよい。
カチオン性界面活性剤の具体例としては、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイドなどが挙げられる。
アニオン性界面活性剤の具体例としては、スルホン酸塩(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3−ジスルホンジフェニル尿素−4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−8−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウムなど)、硫酸エステル塩(ドデシル硫酸ナトリウム、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など)、脂肪酸塩(オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウムなど)などが挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステル等をあげることができる。
これらの中でアニオン性界面活性剤および/またはノニオン性界面活性剤が好ましい。
〔洗浄乾燥工程〕
洗浄工程においては、酸性、場合によっては塩基性の水を微粒子に対して数倍の量加え撹拌した後、ろ過して固形分を得る。これに純水を固形分に対して数倍加えて撹拌した後、ろ過を行なう。この操作を数回繰り返し、ろ過後のロ液のpHが約7になった時点で終了し、着色されたトナー粒子を得る。乾燥工程においては、洗浄工程で得たトナー粒子をガラス転移温度以下の温度で乾燥する。この時、必要な温度に応じて乾燥空気を循環させたり、真空条件下で加熱する等の方法を採るとよい。
乾燥工程では、通常の振動型流動乾燥法、スプレードライ法、凍結乾燥法、フラッシュジェット法等、任意の方法を採用することができる。
〔外添剤等〕
以上のような工程にて製造されたトナー粒子に外添処理を施す際、用いられる外添剤としては、静電潜像現像用トナーの分野で流動性調整剤として使用されている公知の無機微粒子が使用可能である。例えば、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化タングステン、炭化クロム、炭化モリブテン、炭化カルシウム、ダイヤモンドカーボンラクタム等の各種炭化物、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム等の各種窒化物、ホウ化ジルコニウム等の各種ホウ化物、酸化チタン(チタニア)、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化アルミニウム、シリカ、コロイダルシリカ等の各種酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の各種チタン酸化合物、二硫化モリブデン等の硫化物、フッ化マグネシウム、フッ化炭素等の各種フッ化物、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の各種金属石鹸、滑石、ベントナイト等の各種非磁性無機微粒子を単独あるいは組み合わせて用いることができる。
無機微粒子、特にシリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛等は、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、シリコーンオイル、シリコーンワニス等の従来から使用されている疎水化処理剤、さらにはフッ素系シランカップリング剤、またはフッ素系シリコーンオイル、さらにアミノ基や第4級アンモニウム塩基を有するカップリング剤、変性シリコーンオイル等の処理剤を用いて公知の方法で表面処理されていることが好ましい。
外添剤として使用される無機微粒子の平均1次粒径は5〜100nm、好ましくは10〜50nm、より好ましくは20〜40nmである。
有機微粒子としては、クリーニング助剤等の目的で乳化重合法、ソープフリー乳化重合法、非水分散重合法等の湿式重合法、気相法等により造粒した、スチレン系、(メタ)アクリル系、ベンゾグアナミン、メラミン、テフロン(登録商標)、シリコン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の微粒子を用いることができる。
本実施形態のトナーはフルカラー画像形成装置において使用されるフルカラートナーとして使用されても、またはモノクロ画像形成装置において使用されるモノクロトナーとして使用されてもよい。
〔本発明に係わる装置〕
本実施形態のトナーは、いかなるタイプの定着装置を有する画像形成装置に使用されてもよいが、ローラ等の定着部材に塗布される離型用オイルの量が低減されたタイプの定着装置、すなわち離型用オイルの塗布量が4mg/m2以下の定着装置、特に離型用オイルを塗布しないタイプの定着装置を有する画像形成装置に使用されることが好ましい。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、以下に記載の部数は質量部である。
〔トナーの作製〕
(ポリエステル樹脂の合成:処方1)
撹拌機、蒸留塔、温度計および窒素導入管を取り付けたガラス製4つ口フラスコに、ネオペンチルグリコール8モル、エチレングリコール4モル、テレフタル酸8モルの比率で仕込んだ。これをマントルヒーター中、窒素気流下にて180℃まで昇温し、そこで酸およびアルコール成分の総仕込量に対して0.14%の重合開始剤(チタンテトラブトキシド)を加え、撹拌しながら加熱することにより反応させた。反応の進行は、酸価を測定することにより追跡し、所定の酸価に達した時点で反応を終了させて、重量平均分子量が6,700、Tgが56℃、Tmが103℃、酸価が3.2のポリエステル樹脂Aを得た。
(ウレタン変性ポリエステル樹脂の合成:処方2)
撹拌装置、加熱冷却装置、濃縮装置、および原料・助剤仕込み装置を備えた反応フラスコに、テレフタル酸ジメチル4.9モル、ネオペンチルグリコール3.8モル、エチレングリコール7.4モルおよびチタンテトラブトキシド0.52部を仕込み、窒素気流下200rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を160℃から220℃まで4時間かけてエステル交換反応を行なった。ついでフマール酸0.1モルを加え、200℃から220℃で1時間反応させた。得られた樹脂をNMR等で測定するとテレフタル酸50モル%、ネオペンチルグリコール25モル%、エチレングリコール25モル%であった。
次に得られたポリエステルポリオール108.7部、プロピレングリコール2.4部、ジフェニルメタンジイソシアネート9部をメチルエチルケトンに溶解させて窒素気流下60℃で反応させた。その後、メチルエチルケトンを減圧により取り除いた。得られたウレタン変性ポリエステル樹脂の重量平均分子量が12,300、Tgが59℃、Tmが112℃であった。このようにしてポリウレタン変性ポリエステル樹脂Bを得た。
(ポリエステル樹脂微粒子分散液(1)の調製)
次に、ビーカー内にポリエステル樹脂Aを20部、酢酸エチル70部、メチルエチルケトン30部を入れ、TKホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて10000rpmで撹拌し、均一に溶解させてポリエステル樹脂溶液を調製した。
一方、450部のイオン交換水に分散剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)0.5質量%とポリビニルアルコール0.5質量%を溶解し水系媒体を調製し、前記ポリエステル樹脂溶液を、TKホモミキサーを用いて上記水系媒体中に懸濁させてO/W型エマルジョンを形成した。この時TKホモミキサーの回転数は12000rpmで30分間撹拌を行った。この後TKホモミキサーの回転数200rpmで撹拌しながら加熱して混合溶剤を除去し、体積平均粒径110nmのポリエステル樹脂微粒子分散液(1)を得た。
以下に同様の手法でポリエステル樹脂微粒子分散液(1)〜(10)を作製した。対応するポリエステル樹脂微粒子又はウレタン変性ポリエステル樹脂微粒子(1)〜(10)の特性を下記に示す。
Figure 2005336221
表中、1,2はジオールの結合位置を表わし、DPMDIはジフェニルメタンジイソシアネートを表す。
〔樹脂微粒子の物性測定方法〕
(ガラス転移温度Tg)
示差走査熱量計(DSC−200:セイコー電子社製)を用い、測定する試料10mgを精密に秤量して、これをアルミニウムパンに入れ、リファレンスとしてアルミナをアルミニウムパンに入れたものを用い、昇温速度30℃/minで常温から200℃まで昇温させた後、これを冷却し、昇温速度10℃/minで20〜120℃の間で測定を行い、この昇温過程で30〜90℃の範囲におけるメイン吸熱ピークのショルダー値をガラス転移点とした。
(軟化点Tm)
フローテスター(CFT−500:島津製作所社製)を用い、測定する試料1.0gを秤量し、径1.0mm×長さ1.0mmのダイを使用し、昇温速度3.0℃/min、予熱時間180秒、荷重30kg、測定温度範囲60〜180℃の条件で測定を行い、上記の試料が1/2流出したときの温度を軟化点とした。
(重量平均分子量)
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(807−IT型:日本分光工業社製)を用いて測定した。カラム温度を40℃に保ちながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフランを用い、測定する試料30mgをテトラヒドロフラン20mlに溶解し、この溶液0.5mgを上記のキャリア溶媒とともに装置内に導入して、ポリスチレン換算により求めた。
(体積平均粒径・個数平均粒径)
動的光散乱粒度分布測定装置、ELS−800(大塚電子工業社製)を用いて測定した。
なお、体積平均粒径/個数平均粒径の比は、小さいほど(1に近いほど)粒径分布が小さいことを表す。
Figure 2005336221
(ワックス分散液(1)の調製)
蒸留水680部、カルナウバワックス(セラリカ野田社製)180部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(ネオゲンSC、第一工業製薬社製)17部を混合し、高圧せん断をかけて乳化分散させワックス微粒子分散液を得た。ワックス微粒子の粒径を動的光散乱粒度分布測定装置、ELS−800(大塚電子工業社製)を用いて測定したところ、平均粒径は110nmであった。
(ワックス分散液(2)の調製)
蒸留水680部、ペンタエリスリトールエステル(ユニスターH476 日本油脂社製)180部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(ネオゲンSC;第一工業製薬社製)17部を混合し、高圧せん断をかけて乳化分散させワックス微粒子分散液を得た。ワックス微粒子の粒径を動的光散乱粒度分布測定装置、ELS−800(大塚電子工業社製)を用いて測定したところ、平均粒径は130nmであった。
(着色剤微粒子分散液(1))
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(ネオゲンSC;第一工業製薬社製)10部を蒸留水180部に溶解させ、これに着色剤微粒子としてカーボンブラック(リーガル330R キャボット社製)25部を加えて分散させ、着色剤微粒子分散液(1)を得た。分散させたカーボンブラックの粒径を動的光散乱粒度分布測定装置、ELS−800(大塚電子工業社製)を用いて測定した。平均粒径は106nmであった。
(着色剤微粒子分散液(2))
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(ネオゲンSC;第一工業製薬社製)10部を蒸留水180部に溶解させ、これに着色剤微粒子としてシアン顔料(銅フタロシアニンB15:3 大日精化社製)25部を加えて分散させ、着色剤微粒子分散液(2)を得た。分散させたカーボンブラックの粒径を動的光散乱粒度分布測定装置、ELS−800(大塚電子工業社製)を用いて測定した。平均粒径は110nmであった。
(重合体一次微粒子分散液(1)の調製)
撹拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、蒸留水450部、ドデシル硫酸ナトリウム0.56部を仕込み、窒素気流下で撹拌しながら80℃に昇温した後、これに1質量%過硫酸カリウム水溶液120部を添加した。次に、下記組成のモノマー混合液1を1.5時間かけて添加した後、更に2時間保持し重合を完結させた。重合反応終了後、内容物を室温まで冷却し、乳白色の重合体一次微粒子分散液を得た。重合体の重量平均分子量は11,000、Tgは34℃、Tmは82℃、動的光散乱粒度分布測定装置(ELS−800;大塚電子工業社製)で測定した平均粒径は120nmであった。
〔モノマー混合液1〕
スチレン 99部
アクリル酸ブチル 52部
メタクリル酸 14部
n−オクチルメルカプタン 6部
(重合体一次微粒子分散液(2)の調製)
撹拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、蒸留水450部、ドデシル硫酸ナトリウム0.56部を仕込み、窒素気流下で撹拌しながら80℃に昇温した後、これに1質量%過硫酸カリウム水溶液120部を添加した。次に、下記組成のモノマー混合液1を1.5時間かけて添加した後、更に2時間保持し重合を完結させた。重合反応終了後、内容物を室温まで冷却し、乳白色の重合体一次微粒子分散液を得た。重合体の重量平均分子量は9,800、Tgは30℃、Tmは78℃、動的光散乱粒度分布測定装置(ELS−800;大塚電子工業社製)で測定した平均粒径は110nmであった。
〔モノマー混合液2〕
スチレン 95部
アクリル酸ブチル 58部
メタクリル酸 12部
n−オクチルメルカプタン 8部
実施例1
撹拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、ポリエステル樹脂微粒子分散液(1)240部、ワックス分散液(1)13.6部、着色剤微粒子分散液(1)24部、アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC;第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、撹拌しながら2モル濃度水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。撹拌しながら50℃に昇温し、次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、撹拌しながら60℃に昇温して0.5時間保持した後、80℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中のトナーの平均粒径は4.8μmであった。次に20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させることによって体積平均粒径4.8μmのトナー粒子1を得た。このトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5部と、酸化チタン(STT30A;チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec、60秒間)混合処理した後、目開き40μmの篩でふるい、トナー1を得た。
実施例2
実施例1において、ポリエステル樹脂微粒子分散液(1)を用いる代わりに、ポリエステル樹脂微粒子分散液(2)を用いて同様の操作により、体積平均粒径4.8μmのトナー粒子2を得た。このトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5部と、酸化チタン(STT30A;チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec、60秒間)混合処理した後、目開き40μmの篩でふるい、トナー2を得た。
実施例3
撹拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、ポリエステル樹脂微粒子分散液(1)240部、ワックス分散液(1)13.6部、着色剤微粒子分散液(1)24部、アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC;第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、撹拌しながら2モル濃度水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。撹拌しながら50℃に昇温し、次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、撹拌しながら60℃に昇温して0.5時間保持した後、70℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中のトナーの平均粒径は4.5μmであった。次に温度を50℃に冷却した後、ポリエステル樹脂微粒子分散液(3)30部を添加し、80℃まで昇温して0.5時間保持した後、20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させる事によって体積平均粒径4.8μmのトナー粒子3を得た。このトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5質量部と、酸化チタン(STT30A;チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec、60秒間)混合処理した後、目開き40μmの篩でふるい、トナー3を得た。
実施例4
撹拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、重合体一次粒子分散液(1)240部、ワックス分散液(2)13.6部、着色剤微粒子分散液(2)24部、アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC;第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、撹拌しながら2モル濃度水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、撹拌しながら70℃に昇温して0.5時間保持した後、75℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中のトナーの平均粒径は4.3μmであった。次に、系内の温度を60℃まで冷却した後、ポリエステル樹脂微粒子分散液(4)40部を添加し、80℃まで昇温して0.5時間保持した後、20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させることによって体積平均粒径4.7μmのトナー粒子4を得た。このトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5部と、酸化チタン(STT30A;チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec、60秒間)混合処理した後、目開き40μmの篩でふるいトナー4を得た。
実施例5
撹拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、重合体一次微粒子分散液(2)240部、ワックス分散液(2)13.6部、着色剤微粒子分散液(2)24部、アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC;第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、撹拌しながら2モル濃度水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、撹拌しながら70℃に昇温して0.5時間保持した後、75℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中のトナーの平均粒径は4.3μmであった。次に、系内の温度を60℃まで冷却した後、ポリエステル樹脂微粒子分散液(5)40部を添加し、80℃まで昇温して0.5時間保持した後、20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させる事によって体積平均粒径4.6μmのトナー粒子5を得た。このトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5質量部と、酸化チタン(STT30A:チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec,60秒間)混合処理した後、目開き40μmの篩でふるいトナー5を得た。
実施例6
撹拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、重合体一次粒子分散液(2)160部、ポリエステル樹脂微粒子分散液(6)80部、ワックス分散液(2)13.6部、着色剤微粒子分散液(2)24部、アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC;第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、撹拌しながら2モル濃度水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、撹拌しながら60℃に昇温して0.5時間保持した後、80℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中のトナーの平均粒径は4.9μmであった。次に20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させる事によって体積平均粒径4.9μmのトナー粒子6を得た。このトナー粒子100質量部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5部と、酸化チタン(STT30A:チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec、60秒間)混合処理した後、目開き90μmの篩でふるいトナー6を得た。
実施例7
撹拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、重合体一次粒子分散液(2)160部、ポリエステル樹脂微粒子分散液(7)80部、ワックス分散液(2)13.6部、着色剤微粒子分散液(2)24部、アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC;第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、撹拌しながら2モル濃度水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。撹拌しながら50℃に昇温し、次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、撹拌しながら60℃に昇温して0.5時間保持した後、70℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中のトナーの平均粒径は4.6μmであった。次に温度を50℃に冷却した後、ウレタン変性ポリエステル樹脂微粒子分散液(8)30部を添加し、80℃まで昇温して0.5時間保持した後、20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させる事によって体積平均粒径4.8μmのトナー粒子7を得た。このトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5部と、酸化チタン(STT30A:チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec、60秒間)混合処理した後、目開き40μmの篩でふるいトナー7を得た。
実施例8
TKホモミキサー(特殊機化工業社製)、加熱冷却装置、濃縮装置、および原料・助剤仕込み装置を備えた反応フラスコに、イオン交換水325部とリン酸ソーダ41部をイオン交換水250部に溶解させた溶液を仕込み、12000rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。この溶液に、塩化カルシウム3.9部をイオン交換水31部に溶解させた溶液を徐々に添加し、微小な難水溶性分散剤リン酸カルシウムを含む水系連続相を調製した。
次に、スチレン83部、n−ブチルアクリレート17部、ジビニルベンゼン0.1部、2−メルカプトエチルオクタン酸エステル3部、カーボンブラック5部、パラフィンワックス(NHP0190:日本精蝋社製)5部、Cr系染料(TRH:保土ヶ谷化学社製)2部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート6部、からなる単量体混合液を均一に混合した。
次いで、前記水系連続相中に上記単量体混合液とウレタン変性ポリエステル樹脂微粒子分散液(10)10部を投入し、窒素気流下、80℃でTKホモミキサー(特殊機化工業社製)で10000rpmで10分間撹拌し、造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌しながら、80℃で5時間反応させ、無水炭酸ナトリウム4部を系内に添加した後、更に2時間反応を継続した。反応終了後、30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを2.0に調整し、撹拌を停止した。生成した懸濁重合粒子をろ過し、イオン交換水中に分散させ、溶液のpHが1.6になるまで1モル濃度希塩酸を添加し、リン酸カルシウムを溶解させた。その後、イオン交換水で繰り返し洗浄し、ろ過した。その後、40℃の温風で乾燥することにより体積平均粒径5.0μmのトナー8を得た。このトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5部と、酸化チタン(STT30A:チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec、60秒間)混合処理した後、目開き40μmの篩でふるい、トナー8を得た。
比較例1
撹拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、重合体一次微粒子分散液(1)288部、ワックス分散液(1)13.6部、着色剤微粒子分散液(1)24部、及び蒸留水240部とを仕込み、撹拌しながら2モル濃度水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、撹拌しながら70℃に昇温して1.5時間保持した。この時の混合分散液の平均粒径は4.8μmであった。次に、20質量%塩化ナトリウム水溶液120部を添加してから75℃に昇温し、1時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させる事によって体積平均粒径4.8μmのトナー粒子9得た。このトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5部と、酸化チタン(STT30A;チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec、60秒間)混合処理した後、目開き40μmの篩でふるい、トナー9を得た。
比較例2
撹拌装置、冷却管、温度センサーを備えた反応器に、重合体一次粒子分散液(1)240部、ワックス分散液(1)13.6部、着色剤微粒子分散液(1)24部、アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC;第一工業薬品社製)5部、及び蒸留水240部とを仕込み、撹拌しながら2モル濃度水酸化ナトリウム水溶液を添加して混合分散液のpHを10.0に調整した。次に、これに50質量%塩化マグネシウム水溶液40部を添加した後、撹拌しながら70℃に昇温して0.5時間保持した後、75℃まで昇温して更に0.5時間保持した。この時の混合分散液中のトナーの平均粒径は4.5μmであった。次に、系内の温度を70℃まで冷却した後、重合体一次微粒子分散液(2)30部を添加し、80℃まで昇温して0.5時間保持した後、20質量%塩化ナトリウム水溶液120gを添加してから更に0.5時間保持した。その後、内容物を室温まで冷却し、溶液の濾過、得られた固形分の蒸留水への再懸濁処理といった洗浄処理を数回繰り返し、乾燥させる事によって体積平均粒径4.8μmのトナー粒子10を得た。このトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5部と、酸化チタン(STT30A;チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec,60秒間)混合処理した後、目開き40μmの篩でふるい、トナー10を得た。
比較例3
ポリエステル樹脂A100部に対してシアン着色剤C.I.ピグメントブルー15−3が7部となるようにして、上記のポリエステル系樹脂と顔料マスターバッチとポリエステルワックス(WE−5:日本油脂社製)1部を、ヘンシェルミキサーにより周速40m/secで180秒間かけて充分に混合した。
そして、この混合物を二軸押し出し混練機(池貝鉄工社製:PCM−30)により溶融混練し、この混練物をプレスローラで2mmの厚さに圧延し、冷却ベルトにより冷却した後、これをフェザーミルにより粗粉砕した。その後、これを機械式粉砕機(川崎重工業社製:KTM)により粉砕し、さらにジェット粉砕機(日本ニューマチック工業社製:IDS)で微粉砕した後、ロータ型分級機(ホソカワミクロン社製:ティープレックス型分級機100ATP)を使用して分級し、体積平均粒径5.1μmのトナー11を得た。
このトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5部と、酸化チタン(STT30A;チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec、60秒間)混合処理した後、目開き90μmの篩でふるい、トナー11を得た。
比較例4
ポリエステル樹脂K(テレフタル酸50モル%、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物50モル%、酸価3、重量平均分子量5200、Tg64℃)100部に対してシアン着色剤C.I.ピグメントブルー15−3が7部となるようにして、上記のポリエステル系樹脂と顔料マスターバッチとポリエステルワックス(WE−5;日本油脂社製)5部、ヘンシェルミキサーにより周速40m/secで180秒間かけて充分に混合した。
そして、この混合物を二軸押し出し混練機(池貝鉄工社製:PCM−30)により溶融混練し、この混練物をプレスローラで2mmの厚さに圧延し、冷却ベルトにより冷却した。その後、この混練物をトルエン200部と共にTKホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて10,000rpmで撹拌し、均一に溶解分散させてポリエステル樹脂溶液を調製した。
一方、700部のイオン交換水に分散剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)1質量%を溶解し水系媒体を調製し、前記ポリエステル樹脂溶液を、TKホモミキサーを用いて、上記水系媒体中に懸濁させてO/W型エマルジョンを形成した。このときの体積平均粒径約1μmの液滴を形成させ、その後50℃で減圧留去してトルエンを除去した。
次に、硫酸アルミニウム10部をイオン交換水90部に溶解した水溶液を低速で撹拌しながら、徐々に添加することにより凝集粒子を形成させ、その後液温を70℃に保って凝集合一させた。
その後、内容物を室温まで冷却し、ろ過して得られた固形分の蒸留水への再懸濁の洗浄処理を数回繰り返して後、乾燥させることにより体積平均粒径4.8μmのトナー粒子12を得た。
このトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(H−2000;クラリアント社製)0.5部と、酸化チタン(STT30A;チタン工業社製)1.0部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径0.2μm)1.0部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速40m/sec、60秒間)混合処理した後、目開き90μmの篩でふるいトナー12を得た。
〔バインダ型キャリアの製造〕
上記実施例ならびに比較例で得られたトナーを2成分系現像剤として評価に供するため、バインダ型キャリアを製造した。
ポリエステル系樹脂(花王社製:NE−1110)100質量部、磁性粒子(マグネタイト;EPT−1000:戸田工業社製)700質量部およびカーボンブラック(モーガルL;キャボット社製)2質量部をヘンシェルミキサーで十分混合し、二軸押出混練機でシリンダ部180℃、シリンダヘッド部170℃に設定し、溶融混練した。この混練物を冷却し、その後、ハンマーミルで粗粉砕し、ジェット粉砕機で微粉砕、分級して、体積平均粒径40μmのバインダ型キャリアを得た。
〔トナー特性評価方法〕
(トナーの体積平均粒径)
体積平均粒径(D)は、コールターマルチサイザーII(コールタカウンタ社製)を用いて、アパチャーチューブ50μmを用いて測定した。
(平均円形度)
円形度は「相当円の周囲長/粒子投映像の周囲長」で表される。平均円形度はフロー式粒子像解析装置(FPIA−2000:シスメックス社製)を用いて水分散系で測定した。
(耐熱性)
トナー10gを50℃の高温下で24時間放置した後、トナーを目視観察して評価した。
○:凝集物は全く見られなかった
△:凝集物は10個未満存在した
×:凝集物は10個以上存在した
以下の評価においては、トナーとキャリアとをトナー濃度が6質量%となるように混合して得られた現像剤を用いた。
(定着性)
定着性は耐剥離性および耐オフセット性の評価を総合的に評価した。
○:良好、各項目の結果が「◎」または「○」であった
△:実用性あり、「◎」または「○」のほかに「△」が含まれていた
×:実用性なし、少なくとも1つの「×」が含まれていた
耐剥離性
定着温度を80〜130℃の範囲で2℃刻みで変化させながら、オイルレス定着器を備えたデジタル複写機(DIALTA Di350;コニカミノルタ社製)にて、1.5cm×1.5cmのベタ画像(付着量2.0mg/cm2)をとり、それぞれの画像を真中から2つに折り曲げてその画像の耐剥離性を目視にて評価した。画像が若干剥離した時の定着温度と全く剥離しない下限の定着温度との間の温度を定着下限温度とした。
◎:定着下限温度が105℃未満であった
○:定着下限温度が105℃以上、110℃未満であった
△:定着下限温度が110℃以上、115℃未満であった
×:定着下限温度が115℃以上であった
耐オフセット性
デジタル複写機(DIALTA Di350;コニカミノルタ社製)の定着システム速度を1/2にして、定着温度を90℃〜150℃の範囲において5℃刻みで変化させながらハーフトーン画像をとり、オフセットの状態を目視で観察し、高温オフセットが発生する温度(オフセット温度)を評価した。
◎:オフセット温度が140℃以上であった
○:オフセット温度が130℃以上、140℃未満であった
△:オフセット温度が120℃以上、130℃未満であった
×:オフセット温度が120℃未満であった
(耐ストレス性)
耐ストレス性は、トナーの連続使用により、圧潰または摩滅したトナー粒子が有機光導電体層の表面に薄層状に付着する現象の有無によって評価した。
○:トナー粒子の付着は視認できなかった
×:トナー粒子の付着が視認できた
〔諸特性の評価〕
上記の実施例1〜8および比較例1〜4のトナーについて、以下のようにして諸特性の評価を行なった。
(帯電量)
実施例1〜8および比較例1〜4で得られたトナー(後処理を施したトナー)と上記キャリアとを5:95の質量比率で混合することによって評価用の現像剤を調製した。
この現像剤30gを容量50mlのポリエチレン瓶に入れ、1200rpmで90分間回転することにより現像剤を撹拌した。そして、ブローオフ法によりトナーの帯電量を求めた。
(画質)
画質は、上記と同様に市販のデジタル複写機(DIALTA Di350;コニカミノルタ社製)の現像器に入れて、初期とA4100枚連続プリント後の画質の状態に基づいて以下のように評価した。
◎:非常にきれいで良好
○:良好
△:部分的にガサツキやノイズがあり実用には問題あり
×:全体的にガサツキやノイズが発生
××:画像品位が非常に劣る
Figure 2005336221
本発明内の実施例1〜8は、いずれの特性もよいが、本発明外の比較例1〜4は、少なくともいずれかの特性に問題があることがわかる。

Claims (14)

  1. 芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂を、有機溶剤に溶解させた溶液を水と混合し、乳化させて得られたことを特徴とするポリエステル樹脂微粒子。
  2. 前記ポリエステル樹脂が、ウレタン変性されたポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1記載のポリエステル樹脂微粒子。
  3. 芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂を、有機溶剤に溶解させた溶液に、着色剤または離型剤の少なくともいずれかを添加した後、得られた溶液を水と混合し、乳化させて得られたことを特徴とするポリエステル樹脂微粒子。
  4. 前記ポリエステル樹脂が、ウレタン変性されたポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項3記載のポリエステル樹脂微粒子。
  5. 芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂を、有機溶剤に溶解させた溶液を水と混合し、乳化させることを特徴とするポリエステル樹脂微粒子の製造方法。
  6. 芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアルコールから合成されたポリエステル樹脂を、有機溶剤に溶解させた溶液に、着色剤または離型剤の少なくともいずれかを添加した後、得られた溶液を水と混合し、乳化させることを特徴とするポリエステル樹脂微粒子の製造方法。
  7. 請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子より作製されたことを特徴とする静電潜像現像用トナー。
  8. 体積平均粒径が2.0〜5.0μmであることを特徴とする請求項7記載の静電潜像現像用トナー。
  9. 請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子より作製され、スズまたはスズ化合物を含有しないことを特徴とする静電潜像現像用トナー。
  10. ポリエステル樹脂微粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集させた後、熱融着させて得られる静電潜像現像用トナーにおいて、該樹脂微粒子が請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子であることを特徴とする静電潜像現像用トナー。
  11. ポリエステル樹脂微粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集させた後、熱融着させる静電潜像現像用トナーの製造方法において、該樹脂微粒子として請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子を用いることを特徴とする静電潜像現像用トナーの製造方法。
  12. ポリエステル樹脂微粒子と着色剤粒子を含む水性分散液に、凝集剤を添加して該樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集させて母粒子を形成した後、さらに樹脂微粒子を添加して母粒子に凝集させ外層を形成し、その後熱融着させて得られる静電潜像現像用トナーにおいて、該母粒子または外層の少なくともいずれかを形成するためのポリエステル樹脂微粒子として、請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子を用いたことを特徴とする静電潜像現像用トナー。
  13. ポリエステル樹脂微粒子の体積平均粒径が1.0μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル樹脂微粒子。
  14. 平均粒径が1.0μm以下のポリエステル樹脂微粒子を用いることを特徴とする請求項11記載の静電潜像現像用トナーの製造方法。
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