本発明の現像剤の製造方法では、まず、バインダー樹脂、及び着色剤を含有する粗く粒状化された混合物、水系媒体、及び100ないし1000の分子量を有するアニオン性界面活性剤を1ppm ないし0.5重量%含む分散液を調製する。
得られた分散液に機械的せん断を与えることにより粗く粒状化された混合物を微粒化せしめ、トナー材料微粒子を得る。
トナー材料微粒子を含む分散液に、界面活性剤をさらに添加することなく、上記アニオン性界面活性剤の量を基準とし、アニオン性界面活性剤に対する重量比が1:1.5〜1:30である一価の酸性塩を加えて、微粒子のpHを下げながらトナー材料微粒子を凝集させ、凝集粒子を形成する。凝集粒子をそのガラス転移点以上に加熱して融着させることが出来る。
凝集粒子を形成した後、この混合液を例えば5℃ないしガラス転移点以下まで冷却することができる。
その後、例えばフィルタープレスを用いて洗浄し、乾燥することにより、トナー粒子が得られる。
本発明の方法によれば、バインダー樹脂を含有するトナー材料を水系媒体中に混合させて機械的せん断に供することにより、材料を微細に分割しながら粒状化することが可能となる。また、得られたトナー材料微粒子を含む分散液に、界面活性剤をさらに添加することなく、アニオン性界面活性剤の量を基準とした所定の量の一価の酸性塩を加えることにより、界面活性剤の使用を増やすことなく、トナーの製造が可能であり、表面組成のばらつきが少なく、十分な定着性及び転写性を示すトナーが得られる。
また、このようなトナーを用いることにより、良好な画像を形成し得る。
本発明では、粗く粒状化された混合物中にさらに離型剤を添加することができる。
本発明によれば、例えばポリエステル樹脂、顔料、離型剤の混練物の粗砕品を湿式において、スラリー中に10%以下、望ましくは0.5%以下の分子量1000以下のアニオン性界面活性剤を添加し、機械せん断による微粒化によって微粒化物を得る。このスラリーに新たに界面活性剤を添加することなく、攪拌しながら一価の酸性塩を添加し、微粒化物のpHを下げながら凝集することにより、微粉、粗粒、及び離型剤同士の凝集が抑えられ、シャープな粒度分布が得られる。また、凝集工程において、スラリー中の界面活性剤と一価の酸性塩の比は1:1.5〜30が望ましく、1:10から20がさらに望ましい。融着工程において、さらに、界面活性剤の添加を行ってもいいが、添加しなくても製造可能である。粒径の調節は、例えば凝集浴中に設けられた攪拌翼の回転数を変えることにより可能である。また、凝集工程で、離型剤の融点以下で凝集融着可能であることより、離型剤のブリードが抑えられる。その結果、均一な粒度分布かつ、離型剤の凝集発生が著しく少ない凝集融着粒子が得られる。また、凝集剤、界面活性剤が少なく高温多湿の環境試験において、トナー性状として帯電性やトナー飛散性が良好だけでなく洗浄性が良好な凝集融着粒子が得られる。
以下、図面を参照し、本発明をより詳細に説明する。
次に、本発明に係る現像剤の製造方法の一例を表すフロー図を示す。
図示するように、本発明の現像剤の製造方法では、まず、バインダー樹脂及び着色剤及び離型剤を含有する、粗く粒状化された混合物を用意する。
粗く粒状化された混合物は、例えばバインダー樹脂及び着色剤を含有する混合物を溶融混練して粗粉砕する工程により得られる。あるいは、バインダー樹脂及び着色剤を含有する混合物を造粒して得られる。
粗く粒状化された混合物は、好ましくは、0.05mmないし10mmの体積平均粒径を有する。
体積平均粒径が0.03mm未満であると、水系媒体中に分散させるために強い攪拌が必要となり、攪拌により発生した泡が混合品の分散を低下させる傾向があり、10mmを超えると、機械的せん断装置のせん断部に設けられたギャップと比較して粒子径が大きいため、せん断部に粒子が詰まったり、混合物の内部と外部での受けたエネルギーの違いにより、組成や粒子径の不均一な粒子が発生したりする傾向がある。
粗く粒状化された混合物は、より好ましくは、0.1mmないし5mmの体積平均粒径を有する。
次に、粗く粒状化された混合物を水系媒体中に分散させ、粗く粒状化された混合物の混合液を形成する(Act1)。
粗く粒状化された混合物の混合液を形成する工程において、水系媒体に、任意に、界面活性剤及びpH調整剤のうち少なくとも1種を添加することができる。
界面活性剤を添加することにより、混合物表面に吸着した界面活性剤の働きにより容易に水系媒体中に分散することができるが、10重量%より多く添加した場合、後の凝集や融着工程の造粒が困難になる。また、pH調整剤を添加することにより、混合品表面の解離性官能基の解離度を増加させたり、極性を高めたりすることにより、自己分散性を向上することができる。
続いて、得られた混合液を機械的せん断に供し、粗く粒状化された混合物を微細に粒状化して、微粒子を形成する(Act2)。
本発明によれば、水系媒体中で、バインダー樹脂のTg以上の温度で機械的せん断を行うことにより、粗く粒状化されたバインダー樹脂の粘性を確保でき、微細に分割して粒状化することができる。本発明によれば、機械的せん断の処理温度、処理時間及び機械的せん断をかける装置例えば高圧微粒化装置等へのパス回数、攪拌微粒化装置の回転数、及び超音波微粒化装置の超音波強度等を調整することにより、得られる微粒子の大きさを制御することができる。
次に、バインダー樹脂、着色剤ならびに離型剤含有物の分散液と凝集剤を凝集を行うための容器に仕込み、これら微粒子を所望の大きさになるまで凝集せしめ、凝集粒子を形成する(Act3)。
凝集粒子を形成するために、分散液中に凝集剤を投入することができる。
凝集粒子を形成する工程では、一価の水溶性酸性塩の添加、及び温度調整のうち少なくとも1つのプロセスを用いて微粒子を複数個凝集させることができる。これらのプロセスを調整することにより得られる凝集粒子の形状を制御することが可能である。
一価の水溶性酸性塩は、50gをイオン交換水で1リットルにした溶液のpHが、好ましくは1.0から6.5の酸性を示す。50gをイオン交換水で1リットルにした溶液のpHが7.0以上だと、凝集剤としてスラリーに添加した場合、pHが下げられないために凝集後の融着が困難であり、酸の添加が必要となり、攪拌により粒子の大きさを調整するのが困難になる傾向がある。1未満だと、比較的凝集挙動が大きいため、スラリーの増粘が起きやすく、均一な攪拌が困難になったり、粒度分布を制御するため、凝集剤添加後にpH調整が必要であり、粒子径が不均一な粒子が生成したり、工程が複雑になる傾向がある。
一価の水溶性酸性塩は、スラリー中に残存する界面活性剤1重量部に対して、好ましくは1.5〜30重量部添加する。1.5重量部未満だと、未凝集物が形成され、均一な分布を得ることが困難であり、後の融着工程において融着を促進させるため酸の添加が必要となり、攪拌により粒子の大きさを調整するのが困難になる傾向がある。30より大きいと、凝集粒子が粗大化し易く、攪拌翼の回転速度を調節しても粒径が制御不能に陥るだけでなく、粗粒が発生し易い傾向がある。本発明によれば、攪拌装置の回転数を調整することにより、得られる凝集体の大きさを制御することができる。
この分散液を例えばバインダー樹脂のガラス転移点に対して+5〜+80℃位の温度に加温することができる。本発明によれば、凝集後の処理温度、処理時間及び攪拌装置の回転数を調整することにより、得られる融着粒子の大きさや円形度を制御することができる。
凝集粒子は、好ましくは1〜15μmの体積平均粒子径を有する。
凝集粒子は、好ましくは0.8〜1.0の円形度を有する。
凝集粒子を形成した後、この分散液を例えば5℃ないしガラス転移点以下まで冷却し(Act4)、その後、例えばフィルタープレス等を用いて洗浄し(Act5)、乾燥する(Act6)ことにより、トナー粒子が得られる。
本発明に使用されるバインダー樹脂としては、定着性や透明性に優れたポリエステル樹脂が使用できるが、他の樹脂を併用することもできる。例えばポリスチレン、スチレン・ブタジエン共重合体、スチレン・アクリル共重合体などのスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリエチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン・ノルボルネン共重合体、ポリエチレン・ビニルアルコール共重合体などのエチレン系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルフタレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、及びマレイン酸系樹脂が挙げられる。これら樹脂は、2種以上を併用してもよい。
バインダー樹脂は、好ましくは1以上の酸価を有する。
本発明に用いる着色剤としては、カーボンブラックや有機もしくは無機の顔料や染料などがあげられる。例えばカーボンブラックでは、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャネルブラック、ケッチェンブラックなどが挙げられる。また、イエロー顔料の例としては、C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、65、73、74、81、83、93、95、97、98、109、117、120、137、138、139、147、151、154、167、173、180、181、183、185、C.I.バットイエロー1、3、20などが挙げられる。これらを単独で、あるいは混合して使用することもできる。また、マゼンタ顔料の例としては、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、49、50、51、52、53、54、55、57、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、150、163、184、185、202、206、207、209、238、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35がなど挙げられる。これらを単独で、あるいは混合して使用することもできる。また、シアン顔料の例としては、C.I.ピグメントブルー2、3、15、16、17、C.I.バットブルー6、C.I.アシッドブルー45などが挙げられる。これらを単独で、あるいは混合して使用することもできる。
粗く粒状化された混合物中には、ワックス、及び帯電制御剤のうち少なくとも1つをさらに添加することができる。
ワックスとして、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス、酸化ポリエチレンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、または、それらのブロック共重合体、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう、ライスワックスの如き植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろうの如き動物系ワックス、オゾケライト、セレシン、ぺトロラタムの如き鉱物系ワックス、モンタン酸エステルワックス、カスターワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを一部または全部を脱酸化したものなどがあげられる。さらに、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルカルボン酸類の如き飽和直鎖脂肪酸、ブラシジン酸、エレオステアリン酸、パリナリン酸の如き不飽和脂肪酸、ステアリルアルコール、エイコシルアルコール、ベヘニルアルコール、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の如き飽和アルコール、ソルビトールの如き多価アルコール、リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドの如き脂肪酸アミド、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の如き飽和脂肪酸ビスアミド、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の如き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の如き芳香族系ビスアミド、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の如き脂肪酸金属塩(−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の如きビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス、ベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物、植物性油脂を水素添加すること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が挙げられる。
また、摩擦帯電電荷量を制御するための帯電制御剤としては、例えば含金属アゾ化合物が用いられ、金属元素が鉄、コバルト、クロムの錯体、錯塩、あるいはその混合物が望ましい。その他、含金属サリチル酸誘導体化合物も使用可能であり、金属元素がジルコニウム、亜鉛、クロム、ボロンの錯体、錯塩、あるいはその混合物が望ましい。
本発明に使用可能なpH調整剤としては、アミン化合物を使用することが望ましい。アミン化合物として、例えば、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン,イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、イソプロパノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、N,N−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N−ジエチル−1,3−ジアミノプロパンなどが挙げられる。
本発明に使用可能な100ないし1000の分子量を有するアニオン性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性界面活性剤が挙げられる。
1000を超える分子量を持つアニオン性界面活性剤、例えば水酸基などの官能基を有する芳香族スルホン酸のホルムアルデヒド縮合のスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩等を用いると、洗浄が困難であるため、洗浄乾燥後もトナー表面に残存し、帯電特性や、定着性に悪影響を及ぼすという不利点がある。
また、アニオン性界面活性剤の添加量が1ppm未満であると、凝集工程時に粗粒が発生しやすく均一な分布を得るのが困難なだけでなく、表面を滑らかにする融着処理時にメインの粒度分布を形成する粒子の合一が起こり、メインの分布が粗大化しやすいという不利点がある。
本発明に用いられる機械的せん断装置としては、例えば、NANO3000(株式会社美粒)、ウルトラタラックス(IKAジャパン社製)、TKオートホモミクサー(プライミックス社製)、TKパイプラインホモミクサー(プライミックス社製)、TKフィルミックス(プライミックス社製)、クレアミックス(エム・テクニック社製)、クレアSS5(エム・テクニック社製)、キャビトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工社製)のようなメディアレス撹拌機、ビスコミル(アイメックス製)、アペックスミル(寿工業社製)、スターミル(アシザワ、ファインテック社製)、DCPスーパーフロー(日本アイリッヒ社製)、エムピーミル(井上製作所社製)、スパイクミル(井上製作所社製)、マイティーミル(井上製作所社製)、SCミル(三井鉱山社製)などのメディア攪拌機等が挙げられる。
本発明においては、機械的せん断装置を用いて少なくとも樹脂と顔料を含む混合品、もしくは、混練品を加熱しながら微粒化するが、微粒化後は一旦所望の温度まで冷却しても良いし、凝集を行う所望の温度に設定しても良い。
本発明においては、粗く粒状化された混合物を調製するために、バインダー樹脂と着色剤を含む混合物を混練することができる。
使用する混練機は、溶融混練が可能であれば特に限定されないが、例えば1軸押出機、2軸押出機、加圧型ニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダーミキサー等が挙げられる。具体的には、FCM(神戸製鋼所社製)、NCM(神戸製鋼所社製)、LCM(神戸製鋼所社製)、ACM(神戸製鋼所社製)、KTX(神戸製鋼所社製)、GT(池貝社製)、PCM(池貝社製)、TEX(日本製鋼所社製)、TEM(東芝機械社製)、ZSK(ワーナー社製)、及びニーデックス(三井鉱山社製)などが挙げられる。
本発明においては、微粒子を凝集させる場合に、水溶性の塩のうち、一価の酸性塩を使用する。
一価の酸性塩として例えば、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、スルホン酸アンモニウム、モノ硫酸エステルアンモニウム、硝酸アンモニウム等のアンモニアの塩、硫酸水素アンモニウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウム、第一燐酸アンモニウム等の酸水素塩、ジメチルアミノエタノール塩酸塩、ジメチルアミノエタノール硫酸塩、ジエチルアミノエタノール塩酸塩、エチルアミン塩酸塩、ジエチルアミン塩酸塩、トリエチルアミン塩酸塩等のアミン酸塩などが挙げられる。
本発明においては、トナー粒子に対して流動性や帯電性を調整するために、トナー粒子表面に、トナー全重量に対し、0.01〜20重量%の無機微粒子を添加混合してもよい。このような無機微粒子としてはシリカ、チタニア、アルミナ、及びチタン酸ストロンチウム、酸化錫等を単独であるいは2種以上混合して使用することができる。
無機微粒子は疎水化剤で表面処理されたものを使用することが環境安定性向上の観点から好ましい。また、このような無機酸化物以外に1μm以下の樹脂微粒子をクリーニング性向上のために外添してもよい。
無機微粒子等の混合機としては、例えば、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)、スーパーミキサー(カワタ社製)、リボコーン(大川原製作所社製)、ナウターミキサー(ホソカワミクロン社製)、タービュライザー(ホソカワミクロン社製)、サイクロミキサー(ホソカワミクロン社製)、スパイラルピンミキサー(太平洋機工社製)、レーディゲミキサー(マツボー社製)が挙げられる。
本発明においては、更に粗粒などをふるい分けしてもよい。篩に用いられる篩い装置としては、ウルトラソニック(晃栄産業社製)、ジャイロシフター(徳寿工作所社)、バイブラソニックシステム(ダルトン社製)、ソニクリーン(新東工業社製)、ターボスクリーナー(ターボ工業社製)、ミクロシフター(槙野産業社製)、円形振動篩い等が挙げられる。
このような構成をとることにより、シャープな粒度分布が得られた。さらに、離型剤のブリードが抑えられた。その結果、対汚染性の向上が可能となり、所望の帯電特性、対フィルミング性を有する電子写真用トナーを得ることができるため、良好な画像を提供することができる。
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
実施例1
着色微粒子の製造
低分子量体ポリエステル樹脂78重量部、高分子量体ポリエステル樹脂12重量部、シアン5重量部、エステルワックス4重量部、帯電制御剤1重量部を混合後、120℃に温度設定した2軸混練機にて処理することにより、混練品を得た。
混練品をバンタムミルを用いて粉砕し、例えば10μmないし100μmの大きさの粗い粒状混合物を得た。粗い粒状混合物30重量部、アニオン性界面活性剤0.3重量部、アミン化合物1重量部、及びイオン交換水68.7重量部を混合して分散液を調製した。
得られた分散液をNANO3000に投入してサンプル温度を150℃に加熱し、パス回数1回にて、機械的せん断に供し、微粒子を得た。
処理終了後、30℃まで冷却し、体積平均380nmの着色微粒子を得た。
着色凝集融着粒子の製造
着色微粒子30重量部、イオン交換水53重量部を混合後、温度調節機構及び回転数が調節可能な撹拌羽根を有する容器中にて30℃で攪拌しながら、10%塩化アンモニウム17重量部を混合すると、pHが9から5に低下し、着色微粒子が凝集した。さらに、攪拌を継続して80℃まで加熱を行い体積平均5.1μmの融着粒子を得た。
融着粒子を遠心分離機にて洗浄水の導電率が50μS/cmとなるまで洗浄し、真空乾燥機にて含水率が0.3wt%になるまで乾燥させた。乾燥後、疎水性シリカ2重量部、酸化チタン0.5重量部を着色粒子表面に付着させ、所望の電子写真用トナーを得ることができた。電子写真用トナーの体積平均粒子径をコールターカウンター(ベックマンコールター社製)にて測定した結果、5.2μmであり、FPIA(シスメックス社製)により円形度を測定した結果、0.96であった。
得られたトナー5重量部をキャリア95重量部と混合し現像剤を得た。
この現像剤を評価のために改造した東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、定着評価を実施した。定着器温度を意図的に変更し、良好な画像を得ることができる定着器の温度範囲を測定した結果、良好な画像を得ることができる温度領域(以下、非オフセット温度領域と呼ぶ)が70℃であることが分った。非オフセット領域は広いほど定着器温度のドリフトに対応できるため望ましく、50℃以上あれば実用上問題なく使用できる。40℃以下の場合、欠陥画像発生の確率が高くなる傾向がある。
また、現像剤を30℃85%の高温多湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフで測定した帯電量q/m[HH]と、10℃20%の低温低湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフにて測定した帯電量q/m[LL]を用いて帯電安定性の評価を実施した。帯電安定性はq/m[HH]をq/m[LL]にて除した値で評価することができ、前記現像剤の帯電安定性の値は0.74であった。帯電安定性の値が0.70以上であれば環境雰囲気によらず良好な画像を得ることができる。
次に、この現像剤を東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、印字率10%にて100K枚の通紙試験を実施した。通紙終了後の現像剤を採取し、キャリア表面を汚染した物質の量を測定した結果、キャリア汚染量は0.06重量部であった。100K枚の通紙にわたり、良好な画像を得るためにはキャリア汚染量は0.10重量部以下であることが望ましい。
実施例2
着色微粒子の製造
低分子量体ポリエステル樹脂78重量部、高分子量体ポリエステル樹脂12重量部、シアン5重量部、エステルワックス4重量部、帯電制御剤1重量部を混合後、120℃に温度設定した2軸混練機にて処理することにより、混練品を得た。
混練品をバンタムミルを用いて粉砕し、例えば10μmないし100μmの大きさの粗い粒状混合物を得た。粗い粒状混合物30重量部、アニオン性界面活性剤0.3重量部、アミン化合物1重量部、及びイオン交換水68.7重量部を混合して分散液を調製した。
得られた分散液をNANO3000に投入してサンプル温度を150℃に加熱し、パス回数1回にて、機械的せん断に供し、微粒子を得た。
処理終了後、30℃まで冷却し、体積平均380nmの着色微粒子を得た。
着色凝集融着粒子の製造
着色微粒子30重量部、イオン交換水47重量部を混合後、温度調節機構及び撹拌羽根を有する容器中にて30℃で攪拌しながら、10%硫酸アンモニウム23重量部を混合すると、pHが9から5に低下した。さらに、攪拌を継続して80℃まで加熱を行い体積平均5.0μmの融着粒子が得られた。
尚、この融着粒子の製造工程は、凝集剤を10%塩化アンモニウム17重量部から10%硫酸アンモニウム23重量部に変更したこと以外は実施例1と同様である。
融着粒子を遠心分離機にて洗浄水の導電率が50μS/cmとなるまで洗浄し、真空乾燥機にて含水率が0.3wt%になるまで乾燥させた。乾燥後、疎水性シリカ2重量部、酸化チタン0.5重量部を着色粒子表面に付着させ、所望の電子写真用トナーを得ることができた。前記電子写真用トナーの体積平均粒子径をコールターカウンター(ベックマンコールター社製)にて測定した結果、5.1μmであり、FPIA(シスメックス社製)により円形度を測定した結果、0.95であった。
得られたトナー5重量部をキャリア95重量部と混合し現像剤を得た。
この現像剤を評価のために改造した東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、定着評価を実施した。定着器温度を意図的に変更し、良好な画像を得ることができる定着器の温度範囲を測定した結果、非オフセット温度領域が68℃であることが分った。非オフセット領域は広いほど定着器温度のドリフトに対応できるため望ましく、50℃以上あれば実用上問題なく使用できる。40℃以下の場合、欠陥画像発生の確率が高くなり望ましくない。
また、現像剤を30℃85%の高温多湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフで測定した帯電量q/m[HH]と、10℃20%の低温低湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフにて測定した帯電量q/m[LL]を用いて帯電安定性の評価を実施した。帯電安定性はq/m[HH]をq/m[LL]にて除した値で評価したところ、この現像剤の値は0.73であった。帯電安定性は、前記値が0.70以上であれば環境雰囲気によらず良好な画像を得ることができる。
次に、現像剤を東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、印字率10%にて100K枚の通紙試験を実施した。通紙終了後の現像剤を採取し、キャリア表面を汚染した物質の量を測定した結果、キャリア汚染量は0.05重量部であった。100K枚の通紙にわたり、良好な画像を得るためにはキャリア汚染量は0.10重量部以下であることが望ましい。
実施例3
着色微粒子の製造
低分子量体ポリエステル樹脂78重量部、高分子量体ポリエステル樹脂12重量部、シアン5重量部、エステルワックス4重量部、帯電制御剤1重量部を混合後、120℃に温度設定した2軸混練機にて処理することにより、混練品を得た。
混練品をバンタムミルを用いて粉砕し、例えば10μmないし100μmの大きさの粗い粒状混合物を得た。粗い粒状混合物30重量部、アニオン性界面活性剤0.3重量部、アミン化合物1重量部、イオン交換水68.7重量部を混合して分散液を調製した。
得られた分散液をNANO3000に投入し、サンプル温度を150℃に加熱し、パス回数1回にて機械的せん断に供し、微粒子を得た。
処理終了後、30℃まで冷却し、体積平均380nmの着色微粒子が得られた。
着色凝集融着粒子の製造
着色微粒子30重量部、イオン交換水49重量部を混合後、30℃で攪拌しながら、10%硝酸アンモニウム21重量部を混合すると、pHが9から5に低下した。さらに、攪拌を継続して80℃まで加熱を行い体積平均5.1μmの融着粒子が得られた。
尚、この融着粒子の製造工程は、凝集剤を10%塩化アンモニウム17重量部から10%硝酸アンモニウム21重量部に変更したこと以外は実施例1と同様である。
融着粒子を遠心分離機にて洗浄水の導電率が50μS/cmとなるまで洗浄し、真空乾燥機にて含水率が0.3wt%になるまで乾燥させた。乾燥後、疎水性シリカ2重量部、酸化チタン0.5重量部を着色粒子表面に付着させ、所望の電子写真用トナーを得ることができた。トナーの体積平均粒子径をコールターカウンター(ベックマンコールター社製)にて測定した結果、5.2μmであり、FPIA(シスメックス社製)により円形度を測定した結果、0.96であった。
トナー5重量部をキャリア95重量部と混合し現像剤を得た。この現像剤を評価のために改造した東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、定着評価を実施した。定着器温度を意図的に変更し、良好な画像を得ることができる定着器の温度範囲を測定した結果、非オフセット温度領域が69℃であることが分った。非オフセット領域は広いほど定着器温度のドリフトに対応できるため望ましく、50℃以上あれば実用上問題なく使用できる。40℃以下の場合、欠陥画像発生の確率が高くなり望ましくない。
また、現像剤を30℃85%の高温多湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフで測定した帯電量q/m[HH]と、10℃20%の低温低湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフにて測定した帯電量q/m[LL]を用いて帯電安定性の評価を実施した。帯電安定性の値をq/m[HH]をq/m[LL]にて除して求めたところ、この現像剤の値は0.74であった。帯電安定性の値は0.70以上であれば環境雰囲気によらず良好な画像を得ることができる。
次に、前記現像剤を東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、印字率10%にて100K枚の通紙試験を実施した。通紙終了後の現像剤を採取し、キャリア表面を汚染した物質の量を測定した結果、キャリア汚染量は0.07重量部であった。100K枚の通紙にわたり、良好な画像を得るためにはキャリア汚染量は0.10重量部以下であることが望ましい。
比較例1
着色微粒子の製造
低分子量体ポリエステル樹脂78重量部、高分子量体ポリエステル樹脂12重量部、シアン5重量部、エステルワックス4重量部、帯電制御剤1重量部を混合後、120℃に温度設定した2軸混練機にて処理することにより、混練品を得た。混練品をバンタムミルを用いて粉砕し、例えば10μmないし100μmの大きさの粗い粒状混合物を得た。粗い粒状混合物30重量部、アニオン性界面活性剤0.3重量部、アミン化合物1重量部、イオン交換水68.7重量部を混合して分散液を調製した。
得られた分散液をNANO3000に投入し、サンプル温度を150℃に加熱し、パス回数1回にて機械的せん断に供し、微粒子を得た。
処理終了後、30℃まで冷却し、体積平均380nmの着色微粒子が得られた。
着色凝集融着粒子の製造
着色微粒子30重量部、イオン交換水53重量部を混合後、30℃で攪拌しながら、10%塩化アンモニウム5重量部を混合すると、pHが9から8に低下した。さらに、攪拌を継続して80℃まで加熱を行い体積平均4.5μmの融着粒子が得られた。
融着粒子を遠心分離機にて洗浄水の導電率が50μS/cmとなるまで洗浄し、真空乾燥機にて含水率が0.3wt%になるまで乾燥させた。乾燥後、疎水性シリカ2重量部、酸化チタン0.5重量部を着色粒子表面に付着させ、所望の電子写真用トナーを得ることができた。トナーの体積平均粒子径をコールターカウンター(ベックマンコールター社製)にて測定した結果、4.5μmであり、FPIA(シスメックス社製)により円形度を測定した結果、0.88であった。
トナー5重量部をキャリア95重量部と混合し現像剤を得た。この現像剤を評価のために改造した東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、定着評価を実施した。定着器温度を意図的に変更し、良好な画像を得ることができる定着器の温度範囲を測定した結果、非オフセット温度領域が42℃であることが分った。非オフセット領域は広いほど定着器温度のドリフトに対応できるため望ましく、50℃以上あれば実用上問題なく使用できる。40℃以下の場合、欠陥画像発生の確率が高くなり望ましくない。
また、現像剤を30℃85%の高温多湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフで測定した帯電量q/m[HH]と、10℃20%の低温低湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフにて測定した帯電量q/m[LL]を用いて帯電安定性の評価を実施した。帯電安定性の値をq/m[HH]をq/m[LL]にて除して求めたところ、現像剤の帯電安定性の値は0.52であった。帯電安定性の値は0.70以上であれば環境雰囲気によらず良好な画像を得ることができる。
次に、現像剤を東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、印字率10%にて100K枚の通紙試験を実施した。通紙終了後の現像剤を採取し、キャリア表面を汚染した物質の量を測定した結果、キャリア汚染量は2.32重量部であった。100K枚の通紙にわたり、良好な画像を得るためにはキャリア汚染量は0.10重量部以下であることが望ましい。
尚、この融着粒子の製造工程は、凝集剤としての10%塩化アンモニウムの量を17重量部から5重量部に変更したこと以外は実施例1と同様である。このように、アニオン性界面活性剤に対する一価の酸性塩の重量比が1.5より少ないと、凝集が不十分で平均粒径が小さくなり、円形度、非オフセット温度領域、及び帯電安定性が共に低下して、キャリア汚染量が増加することがわかる。
比較例2
着色微粒子の製造
低分子量体ポリエステル樹脂78重量部、高分子量体ポリエステル樹脂12重量部、シアン5重量部、エステルワックス4重量部、帯電制御剤1重量部を混合後、120℃に温度設定した2軸混練機にて処理することにより、混練品を得た。混練品をバンタムミルを用いて粉砕し、例えば10μmないし100μmの大きさの粗い粒状混合物を得た。粗い粒状混合物30重量部、アニオン性界面活性剤0.3重量部、アミン化合物1重量部、イオン交換水68.7重量部を混合して分散液を調製した。
得られた分散液をNANO3000に投入し、サンプル温度を150℃に加熱し、パス回数1回にて機械的せん断に供し、微粒子を得た。
処理終了後、30℃まで冷却し、体積平均380nmの着色微粒子が得られた。
着色凝集融着粒子の製造
着色微粒子30重量部、イオン交換水53重量部を混合後、30℃で攪拌しながら、10%塩化アンモニウム50重量部を混合すると、pHが9から4に低下した。さらに、攪拌を継続して80℃まで加熱を行い体積平均14μmの融着粒子が得られた。
融着粒子を遠心分離機にて洗浄水の導電率が50μS/cmとなるまで洗浄し、真空乾燥機にて含水率が0.3wt%になるまで乾燥させた。乾燥後、疎水性シリカ2重量部、酸化チタン0.5重量部を着色粒子表面に付着させ、所望の電子写真用トナーを得ることができた。前記電子写真用トナーの体積平均粒子径をコールターカウンター(ベックマンコールター社製)にて測定した結果、14μmであり、FPIA(シスメックス社製)により円形度を測定した結果、0.92であった。
トナー5重量部をキャリア95重量部と混合し現像剤を得た。この現像剤を評価のために改造した東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、定着評価を実施した。定着器温度を意図的に変更し、良好な画像を得ることができる定着器の温度範囲を測定した結果、非オフセット温度領域が45℃であることが分った。非オフセット領域は広いほど定着器温度のドリフトに対応できるため望ましく、50℃以上あれば実用上問題なく使用できる。40℃以下の場合、欠陥画像発生の確率が高くなり望ましくない。
また現像剤を30℃85%の高温多湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフで測定した帯電量q/m[HH]と、10℃20%の低温低湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフにて測定した帯電量q/m[LL]を用いて帯電安定性の評価を実施した。帯電安定性はq/m[HH]をq/m[LL]にて除して求めることができ、この現像剤の帯電安定性の値は0.74であった。帯電安定性の値が0.70以上であれば環境雰囲気によらず良好な画像を得ることができる。
次に、現像剤を東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、印字率10%にて100K枚の通紙試験を実施した。通紙終了後の現像剤を採取し、キャリア表面を汚染した物質の量を測定した結果、キャリア汚染量は0.25重量部であった。100K枚の通紙にわたり、良好な画像を得るためにはキャリア汚染量は0.10重量部以下であることが望ましい。
尚、この融着粒子の製造工程は、凝集剤としての10%塩化アンモニウムの量を17重量部から50重量部に変更したこと以外は実施例1と同様である。アニオン性界面活性剤に対する一価の酸性塩の重量比30を超えると、凝集が進みすぎて粒径が大きくなり、円形度、非オフセット領域が低下して、キャリア汚染量が増加することがわかる。
比較例3
着色微粒子の製造
低分子量体ポリエステル樹脂78重量部、高分子量体ポリエステル樹脂12重量部、シアン5重量部、エステルワックス4重量部、帯電制御剤1重量部を混合後、120℃に温度設定した2軸混練機にて処理することにより、混練品を得た。混練品をバンタムミルを用いて粉砕し、例えば10μmないし100μmの大きさの粗い粒状混合物を得た。粗い粒状混合物30重量部、アニオン性界面活性剤4重量部、アミン化合物1重量部、イオン交換水65重量部をNANO3000に投入し、サンプル温度を150℃に加熱し、パス回数1回にて微粒化物を得た。処理終了後、30℃まで冷却し、体積平均210nmの着色微粒子が得られた。
着色凝集融着粒子の製造
着色微粒子30重量部、イオン交換水53重量部を混合後、30℃で攪拌しながら、10%塩化アンモニウム17重量部を混合すると、pHが9から5に低下した。さらに、攪拌を継続して80℃まで加熱を行い体積平均3.2μmの融着粒子が得られた。
融着粒子を遠心分離機にて洗浄水の導電率が50μS/cmとなるまで洗浄し、真空乾燥機にて含水率が0.3wt%になるまで乾燥させた。乾燥後、疎水性シリカ2重量部、酸化チタン0.5重量部を着色粒子表面に付着させ、所望の電子写真用トナーを得ることができた。前記電子写真用トナーの体積平均粒子径をコールターカウンター(ベックマンコールター社製)にて測定した結果、3.2μmであり、FPIA(シスメックス社製)により円形度を測定した結果、0.71であった。
トナー5重量部をキャリア95重量部と混合し現像剤を得た。この現像剤を評価のために改造した東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、定着評価を実施した。定着器温度を意図的に変更し、良好な画像を得ることができる定着器の温度範囲を測定した結果、非オフセット温度領域が31℃であることが分った。非オフセット領域は広いほど定着器温度のドリフトに対応できるため望ましく、50℃以上あれば実用上問題なく使用できる。40℃以下の場合、欠陥画像発生の確率が高くなり望ましくない。
また、この現像剤を30℃85%の高温多湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフで測定した帯電量q/m[HH]と、10℃20%の低温低湿環境下に16時間放置し、吸引式ブローオフにて測定した帯電量q/m[LL]を用いて帯電安定性の評価を実施した。帯電安定性をq/m[HH]をq/m[LL]にて除して求めたところ、この現像剤の帯電安定性の値は0.21であった。帯電安定性の値が0.70以上であれば環境雰囲気によらず良好な画像を得ることができる。
次に、現像剤を東芝テック社製複合機e−STUDIO281cに投入し、印字率10%にて100K枚の通紙試験を実施した。通紙終了後の現像剤を採取し、キャリア表面を汚染した物質の量を測定した結果、キャリア汚染量は1.38重量部であった。100K枚の通紙にわたり、良好な画像を得るためにはキャリア汚染量は0.10重量部以下であることが望ましい。
なお、この着色微粒子の製造工程は、アニオン性界面活性剤の添加量を0.3重量部から4重量部に変更すること以外は、実施例1と同様である。分散液中のアニオン性界面活性剤の量が0.5重量%を超え、かつアニオン性界面活性剤に対する一価の酸性塩の重量比が1.5未満となると、凝集が不十分となり粒径が非常に小さくなる。また、円形度、非オフセット領域が低下し、キャリア汚染量が増加することがわかる。
比較例4
着色微粒子の製造
低分子量体ポリエステル樹脂78重量部、高分子量体ポリエステル樹脂12重量部、シアン5重量部、エステルワックス4重量部、帯電制御剤1重量部を混合後、120℃に温度設定した2軸混練機にて処理することにより、混練品を得た。
混練品をバンタムミルを用いて粉砕し、例えば10μmないし100μmの大きさの粗い粒状混合物を得た。粗い粒状混合物30重量部、アニオン性界面活性剤0.3重量部、アミン化合物1重量部、イオン交換水68.7重量部を混合して分散液を調製した。
得られた分散液をNANO3000に投入し、サンプル温度を150℃に加熱し、パス回数1回にて微粒化物を得た。処理終了後、30℃まで冷却し、体積平均380nmの着色微粒子が得られた。
着色凝集融着粒子の製造
着色微粒子30重量部、イオン交換水53重量部を混合後、30℃で攪拌しながら、10%塩化亜鉛50重量部を混合すると、pHが9から4に低下した。さらに、攪拌を継続して80℃まで加熱を行うと、フラスコの底に塊が固着し、トナーとして使用できる粒子が得られなかった。
尚、この着色凝集融着粒子の製造工程は、一価の酸性塩である塩化アンモニウムの代わりに二価の酸性塩である塩化亜鉛を使用したこと以外は実施例1と同様である。
比較例5
着色微粒子の製造
低分子量体ポリエステル樹脂78重量部、高分子量体ポリエステル樹脂12重量部、シアン5重量部、エステルワックス4重量部、帯電制御剤1重量部を混合後、120℃に温度設定した2軸混練機にて処理することにより、混練品を得た。
混練品をバンタムミルを用いて粉砕し、例えば10μmないし100μmの大きさの粗い粒状混合物を得た。粗い粒状混合物30重量部、アニオン性界面活性剤0.3重量部、アミン化合物1重量部、イオン交換水68.7重量部を混合して分散液を調製した。
得られた分散液をNANO3000に投入し、サンプル温度を150℃に加熱し、パス回数1回にて微粒化物を得た。処理終了後、30℃まで冷却し、体積平均380nmの着色微粒子が得られた。
着色凝集融着粒子の製造
着色微粒子30重量部、イオン交換水53重量部を混合後、30℃で攪拌しながら、10%塩化アルミニウム50重量部を混合すると、pHが9から3に低下した。さらに、攪拌を継続して80℃まで加熱を行うと、フラスコの底に塊が固着し、トナーとして使用できる粒子が得られなかった。
尚、この着色凝集融着粒子の製造工程は、一価の酸性塩である塩化アンモニウムの代わりに三価の酸性塩である塩化アルミニウムを使用したこと以外は実施例1と同様である。
比較例6
低分子量体ポリエステル樹脂78重量部、高分子量体ポリエステル樹脂12重量部、シアン5重量部、エステルワックス4重量部、帯電制御剤1重量部を混合後、120℃に温度設定した2軸混練機にて処理することにより、混練品を得た。
混練品をバンタムミルを用いて粉砕し、例えば10μmないし100μmの大きさの粗い粒状混合物を得た。粗い粒状混合物30重量部、アニオン性界面活性剤4重量部、アミン化合物1重量部、イオン交換水65重量部を混合して分散液を調製した。
得られた分散液をNANO3000に投入し、サンプル温度を150℃に加熱し、パス回数1回にて微粒化物を得た。処理終了後、30℃まで冷却し、体積平均210nmの着色微粒子が得られた。
着色凝集融着粒子の製造
着色微粒子30重量部、イオン交換水53重量部を混合後、30℃で攪拌しながら、10%塩化亜鉛50重量部を混合すると、pHが9から4に低下した。さらに、攪拌を継続して80℃まで加熱を行うと、フラスコの底に塊が固着し、未凝集粒子を含むブロードな分布を持つ粒子が得られ、トナーとして使用できる粒子が得られなかった。
尚、この着色凝集融着粒子の製造工程は、比較例4と同様に一価の酸性塩である塩化アンモニウムの代わりに二価の酸性塩である塩化亜鉛を使用し、それに加えて、アニオン性界面活性剤の添加量を0.3重量部から4重量部に増量した。
比較例4ないし6から明らかなように、トナー材料を含む着色微粒子を凝集させる時に二価及び三価の酸性塩を用いると、トナー粒子を形成することができなかった。また、比較例6のように界面活性剤の量を多くすると全く凝集ができなかった。
上記実施例及び比較例により得られた結果を下記表1−1,1−2に示す。