JP2015011325A - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(A)結晶性樹脂微粒子を水系媒体中に乳化分散させ、樹脂微粒子分散液を調製する工程、
(B)ワックスを融点以上の温度でビニルモノマーに溶解させ、モノマー溶液を調製する工程、
(C)前記樹脂微粒子分散液と前記モノマー溶液を混合し、前記樹脂微粒子を含んだモノマー液滴を形成する工程、
(D)前記モノマー液滴を重合する工程、
(E)前記モノマー液滴を重合した後、さらに前記結晶性樹脂および前記ワックスの融点以上の温度で保持させ、ワックス層形成結晶性樹脂微粒子を形成する工程、
(F)前記ワックス層形成結晶性樹脂微粒子、および非晶性樹脂からなる微粒子を凝集、融着させることによりトナー粒子を形成する工程、
を行うことを特徴とする。
本発明のトナーの製造方法は、
(A)結晶性樹脂微粒子を水系媒体中に乳化分散させ、樹脂微粒子分散液を調製する工程、
(B)ワックスを融点以上の温度でビニルモノマーに溶解させ、モノマー溶液を調製する工程、
(C)前記樹脂微粒子分散液と前記モノマー溶液を混合し、前記樹脂微粒子を含んだモノマー液滴を形成する工程、
(D)前記モノマー液滴を重合する工程、
(E)前記モノマー液滴を重合した後、さらに前記結晶性樹脂および前記ワックスの融点以上の温度で保持させ、ワックス層形成結晶性樹脂微粒子を形成する工程、
(F)前記ワックス層形成結晶性樹脂微粒子、および非晶性樹脂からなる微粒子を凝集、融着させることによりトナー粒子を形成する工程、
からなり、具体的には、さらに
(G)前記トナー粒子の分散液から当該トナー粒子を固液分離し、当該トナー粒子から界面活性剤などを除去する濾過、洗浄工程、
(H)洗浄処理されたトナー粒子を乾燥する乾燥工程、
(I)乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する外添剤添加工程、
を経ることが好ましい。
以下、図面を用いて説明する。図1は、本発明の製造方法で得られてなるトナー粒子(静電荷像現像用トナー)の構成の一例を示す模式断面図である。図2は、本発明の製造方法において、結晶性樹脂微粒子分散液とワックスを溶解してなるビニルモノマー溶液を混合し、結晶性樹脂微粒子を含んだモノマー液滴を形成し重合しアニールして、ワックス層形成結晶性樹脂微粒子を形成する様子(概要)を模式的に表した図面である。
本工程(A)は、結晶性樹脂微粒子を水系媒体中に乳化分散させ、結晶性樹脂微粒子分散液を調製するものである。
上記結晶性樹脂溶解液の調製方法としては、特に制限されるものではなく、適当な撹拌混合手段を有する容器に結晶性樹脂と有機溶媒を投入し、所定の温度、好ましくは結晶性樹脂の融点以上の温度に保持しながら、撹拌混合しつつ結晶性樹脂を有機溶媒に溶解させることにより、調製することができる。
本工程(A)の結晶性樹脂溶解液の調製に用いられる結晶性樹脂(即ち、本発明のトナーを構成するトナー粒子11に含有される結晶性樹脂微粒子12の構成成分である結晶性樹脂)の融点は、40〜100℃であることが好ましく、より好ましくは56〜75℃である。結晶性樹脂の融点が上記の範囲にあることにより、十分な低温定着性および優れた保存安定性が得られる。
結晶性樹脂として好適な結晶性ポリエステル樹脂は、2価のアルコール成分(ジオール成分)と2価のカルボン酸成分(ジカルボン酸成分)との重縮合物であることが好ましい。また、ラクトンの開環重合物や、ポリヒドロキシカルボン酸を用いることもできる。
結晶性ポリエステル樹脂を得るためのジオール成分としては、結晶性が高く耐熱保管性に優れるため脂肪族ジオールを用いることが好ましく、特に炭素数2〜12の脂肪族ジオールを用いることが好ましい。また、直鎖型の脂肪族ジオールを用いることが好ましい。また、分岐型の脂肪族ジオールや脂環式の脂肪族ジオールを用いることもできる。
結晶性ポリエステル樹脂を得るためのジカルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸を用いることが好ましく、特に直鎖型の脂肪族ジカルボン酸を用いることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂を得るためのラクトンとしては、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトンなどの炭素数3〜12のモノラクトン環(環中にエステル基数が1個)などのラクトン類が挙げられる。結晶性樹脂の結晶性の観点から、ε−カプロラクトンを用いることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂を構成するポリヒドロキシカルボン酸は、グリコール酸、乳酸(D体、L体、ラセミ体)などのヒドロキシカルボン酸を直接脱水縮合することにより、得ることができる。ただし、グリコリド、ラクチド(D体、L体、ラセミ体)などのヒドロキシカルボン酸の二分子間もしくは三分子間脱水縮合物に相当する炭素数4〜12の環状エステル(環中のエステル数2〜3個)を金属酸化物、有機金属化合物などの触媒を用い、開環重合を行う方法を用いることが、結晶性ポリエステル樹脂の分子量の制御性の観点から好ましい。
結晶性ポリウレタン樹脂は、ジオール成分とジイソシアネート成分とから合成されるものであることが好ましい。
結晶性ポリウレタン樹脂を得るためのジイソシアネート成分としては、炭素数6〜20(ただしNCO基中の炭素は除く)の芳香族ジイソシアネート、炭素数2〜18の脂肪族ジイソシアネート、炭素数4〜15の脂環式ジイソシアネート、炭素数8〜15の芳香脂肪族ジイソシアネート、およびこれらのジイソシアネートの変性物などが挙げられる。これらは1種単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
結晶性ポリアミド樹脂は、ジアミン成分とジカルボン酸成分との反応から得られたものであることが好ましい。
結晶性ポリアミド樹脂を得るためのジアミン成分およびポリアミン成分としては、脂肪族ジアミンまたは脂肪族ポリアミンを用いることが好ましく、芳香族ジアミンを用いることもできる。
エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンシアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの炭素数2〜6のもの。
ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなどの炭素数2〜6のもの。
ジアルキル(炭素数1〜3)アミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサメチレンジアミン、メチルイミノビスプロピルアミン。
1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4’−メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メレンジアミン)などの炭素数4〜15のもの。
ピペラジン、4−アミノエチルピペラジン、1,4−ジアミノエチルピペラジン、1,4−ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカンなどの炭素数4〜15のもの。
キシリレンジアミン、テトラクロロ−p−キシリレンジアミンなどの炭素数8〜15のもの。
1,2−、1,3−および1,4−フェニレンジアミン、2,4’−および4,4’−ジフェニルメタンジアミン、ポリフェニルポリメチレンポリアミン、ジアミノジフェニルスルホン、チオジアニリン、ビス(3,4−ジアミノフェニル)スルホン、2,6−ジアミノピリジン、m−アミノベンジルアミン、トリフェニルメタン−4,4’,4”−トリアミン、ナフチレンジアミンなど。
2,4−トリレンジアミン、2,6−トリレンジアミン、エチルトリレンジアミン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ビス(o−トルイジン)、ジアニシジン、ジアミノジトリルスルホン、1,3−ジメチル−2,4−ジアミノベンゼン、1,4−ジイソプロピル−2,5−ジアミノベンゼン、2,4−ジアミノベンゼン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,4,3,3’,5.5’−テトラメチルベンジジン、3,3’,5,5’−テトラメチル4,4’−ジメチルジフェニルメタン、3,5−ジエチル−3’−メチル−2’,4−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−2.2’−アミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’,5,5’−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルスルホンおよびこれらの異性体の混合物など。
ダイマー酸などのジカルボン酸と過剰(ジカルボン酸酸1モルに対して2モル以上)の脂肪族ポリアミンとの縮合により得られる低分子量ポリアミドポリアミン、ポリアルキレングリコールなどのポリオールのシアノエチル化物の水素化物などのポリエーテルポリアミンなど。
結晶性ポリウレア樹脂は、ジアミン成分とジイソシアネート成分との反応から得られたものであることが好ましい。
結晶性ポリエーテル樹脂としては、結晶性ポリオキシアルキレンポリオールなどを用いることができる。
本工程(A)の結晶性樹脂溶解液の調製に用いられる有機溶媒としては、結晶性樹脂を溶解し、その沸点が結晶性樹脂の融点よりも高いものであればよく、酢酸エチル、メチルエチルケトン、トルエン、イソプロピルアルコールなどを好ましく用いることができる。上記した有機溶媒は、所望に応じて、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。特に、脱溶媒時における有機溶媒の留去の温度を実用的な減圧下に30〜50℃の範囲に制御することが好ましく、より好ましくは30〜45℃の範囲に制御することが望ましいために、酢酸エチルを用いることが特に好ましい。
本工程(A)では、水系媒体に対して結晶性樹脂溶解液を徐々に添加して乳化液を調製することが好ましいが、結晶性樹脂溶解液に対して水系媒体を徐々に添加する転相乳化法を行って乳化液を調製してもよい。
本工程(A)の乳化液を調製に用いられる「水系媒体」とは、水50〜100質量%と、水溶性の有機溶媒0〜50質量%とからなる媒体をいう。水溶性の有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフランを例示することができ、樹脂を溶解しないアルコール系有機溶媒を用いることが好ましい。
上記の水系媒体中においては、必要に応じて、通常のカチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などの界面活性剤(乳化剤)が溶解されていてもよい。界面活性剤(乳化剤)としては、結晶性樹脂微粒子の分散安定性に優れ、また、温度変化に対する安定性が得られることから、アニオン系界面活性剤を用いることが好ましい。
本工程(A)では、乳化液を調製後、所定温度に加温し、減圧することで、結晶性樹脂溶解液に用いた有機溶媒を除去(留去)する。
本工程(A)では、乳化液から脱溶媒後、常圧に戻して冷却することで、所望の結晶性樹脂微粒子分散液を得ることができる。即ち、乳化液の中の油滴から有機溶媒を除去することで、当該油滴が結晶性樹脂から構成された結晶性樹脂微粒子として分散された分散液を得ることができる。
本工程(B)は、層形成用ワックスを融点以上の温度でビニルモノマーに溶解させ、層形成用ワックス含有ビニルモノマー溶液(単に、モノマー溶液ともいう)を調製するものである。非晶性樹脂(マトリックス)中に分散させる離型剤(ワックス微粒子)と区別するために、本工程で用いるワックスを層形成用ワックスともいう。
上記モノマー溶液の調製方法としては、適当な撹拌混合手段を有する容器にビニルモノマーを投入し、これに層形成用ワックスを添加し、該層形成用ワックスの融点以上の温度に保持しながら、撹拌混合しつつ該層形成用ワックスをビニルモノマーに溶解させることにより、調製することができる。
上記ビニルモノマーとしては、スチレン系モノマー、(メタ)アクリル酸エステル系モノマー、(メタ)アクリル酸系モノマーなどを用いることができる。これらのモノマーを単独もしくは2種以上を混合して用いてもよい。ビニルモノマーとは、H2C=CH−構造を有するモノマーであればよく、上記モノマーに何ら制限されるものではない。
上記結晶性樹脂と共にワックス層形成結晶性樹脂微粒子を形成する上記層形成用ワックスとしては、具体的には、例えば、低分子量ポリエチレンワックス、低分子量ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスのような炭化水素系ワックス類;カルナウバワックス、ペンタエリスリトールベヘン酸エステル、ベヘン酸ベヘニル、クエン酸ベヘニル、ステアリン酸ステアリル、ペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル、ペンタエリスリトールテトラステアリン酸エステル、ジペンタエリスリトールテトラステアリン酸エステル、グリセリントリベヘン酸エステル、グリセリントリステアリン酸エステル、ジグリセリンヘキサベヘン酸エステル、セバシン酸ステアリル、トリメチロールプロパンベヘン酸エステル、コハク酸ジステアリル、グリセリン1,2ヒドロステアレート、グリセリンモノベヘネート、クエン酸トリステアリルなどのエステルワックス類を用いることができる。これらの中でも、耐画像保存性を得る観点から、特に、パラフィンワックスなどの炭化水素系ワックス類;ベヘン酸ベヘニル、グリセリンモノベヘネートなどのエステルワックス類を用いることが好ましい。
本工程(C)は、前記(A)の工程で得られた結晶性樹脂微粒子分散液と前記(B)の工程で得られた層形成用ワックス含有モノマー溶液を混合し、前記結晶性樹脂微粒子を含んだモノマー液滴を形成するものである。本発明においては、モノマー液滴が結晶性樹脂と比較して溶融粘度が低くなるために、形成されたモノマー液滴に高い分散安定性が得られる。従って、モノマー液滴を重合、アニールして形成されたワックス層形成結晶性樹脂微粒子の中心に存在する結晶性樹脂(ドメイン)が、ワックス層形成結晶性樹脂微粒子を内包する非晶性樹脂(マトリックス)からなるトナー粒子の表面までマイグレーション(物質移行)することが抑制され、その結果、優れた保存安定性が得られるものと推測される。
本工程(C)においては、前記(A)の工程で得られた結晶性樹脂微粒子分散液に対して前記(B)工程で得られた層形成用ワックス含有モノマー溶液を徐々に添加すること(前者のモノマー液滴の形成方法)が好ましいが、前記(B)の工程で得られたモノマー溶液に対して前記(A)工程で得られた結晶性樹脂微粒子分散液を徐々に添加する(後者のモノマー液滴の形成方法)ようにしてもよい。
本工程(D)は、前記(C)工程で形成された、前記結晶性樹脂微粒子を含んだモノマー液滴を重合(シード重合等)するものである。詳しくは、前記(C)工程で用いた装置(容器)内で、形成された結晶性樹脂微粒子を含んだモノマー液滴の形成後、容器内の温度(液温)を保持して、所定時間にわたって加熱撹拌することにより、重合を行う。加熱撹拌しながら重合することで、モノマー液滴の外殻(最外層)部分にビニルモノマーの重合物であるビニル樹脂層が形成される。重合物であるビニル樹脂層は固体状態であるため、重合過程でモノマー液滴内の層形成用ワックス含有ビニルモノマーから固体状態の重合物(ビニル樹脂層)と層形成用ワックスとが相分離状態になる。こうして、結晶性樹脂および層形成用ワックスの融点以上の温度で加熱撹拌しながら重合することで、モノマー液滴の外殻(最外層)部分にビニルモノマーの重合物であるビニル樹脂層が形成され、その内部に層形成用ワックスと結晶性樹脂が溶融状態で存在する。この際、アニール温度が結晶性樹脂および層形成用ワックスの融点以上であることによって、結晶性樹脂を中心部に集合させることができると共に層形成用ワックスがその溶融粘度の低さによって、中心から外側に滲出するよう移動する。即ち、結晶性樹脂に対し、層形成用ワックスの粘度が低いことで、層形成用ワックスがモノマー液滴の中央(結晶性樹脂内部)に存在せず、その外側(中央部の結晶性樹脂と外殻部のビニル樹脂層との界面)に押し出され、中央の結晶性樹脂(12)と外殻部のビニル樹脂層14との間に、層形成用ワックス(13)が存在する構造が形成されると考えられる(図2参照)。
本工程(E)では、前記(D)でのモノマー液滴の重合後、さらに前記結晶性樹脂および前記層形成用ワックスの融点以上の温度で保持(=加熱撹拌)させ、ワックス層形成結晶性樹脂微粒子を形成する(アニールする)ものである。こうしてモノマー液滴重合後に前記結晶性樹脂および前記層形成用ワックスの融点よりも高い温度で保持(アニール)処理することで、図2に示すように、得られるワックス層形成結晶性樹脂微粒子の粒子形状を制御することができる。詳しくは、重合完了時点で、結晶性樹脂(12)が中央から外れて偏在していたり、ワックス層形成結晶性樹脂微粒子が楕円形状しているものを、アニール処理(加熱撹拌処理)により、球状粒子の中央に結晶性樹脂(12)が位置し、その外側にワックス層、ビニル樹脂層が順に被覆した構造をとるように、粒子形状を制御することができる。なお、アニール処理後、結晶性樹脂および層形成用ワックスの融点より低い温度(常温)まで冷却することで、粒子内部に溶融状態で存在していた結晶性樹脂および層形成用ワックスが固形化することで、粒子の中央に結晶性樹脂微粒子12が位置し、その外側にワックス層13、ビニル樹脂層14が順に被覆した構造のワックス層形成結晶性樹脂微粒子15が形成される。即ち、本工程(E)では、アニール処理後、常温まで冷却することで、ワックス層形成結晶性樹脂微粒子の分散液が得られる。次工程(F)では、このワックス層形成結晶性樹脂微粒子の分散液をそのまま利用することができる。
本工程は、前記工程(E)で得られたワックス層形成結晶性樹脂微粒子、および非晶性樹脂からなる微粒子(以下、「非晶性樹脂微粒子」ともいう。)を凝集、融着させることによりトナー粒子を形成するものである。
〔非晶性樹脂〕
本発明のトナーに係る非晶性樹脂としては、公知の種々のものを用いることができ、具体的には、例えば、非晶性ポリエステル樹脂、スチレンアクリル樹脂などを用いることができ、低温定着性および耐画像保存性を得る観点から、非晶性ポリエステル樹脂を用いることが好ましい。非晶性樹脂としては1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。非晶性ポリエステルとしては、2価および3価のカルボン酸と多価アルコール成分からなる縮合物等を用いることができる。スチレンアクリル樹脂としては、スチレン系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、(メタ)アクリル酸系単量体からなる共重合体等を用いることができる。但し、本発明では、これらに何ら制限されるものではなく、従来公知の非晶性樹脂を利用することができる。
凝集剤としては、アルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩を用いることができる。
着色剤としては、公知の無機または有機着色剤を使用することができる。以下に、具体的な着色剤を示す。
離型剤としては、公知の種々のワックスを用いることができ、層形成用ワックスと同じワックスを用いることもできる。
濾過、洗浄工程および乾燥工程は、公知の種々の方法を採用して行うことができる。
本発明のトナーを構成するトナー粒子の粒径は、例えば、体積基準のメジアン径で3〜10μmであることが好ましく、さらに好ましくは5〜8μmである。
本発明のトナーを構成するトナー粒子は、転写効率の向上の観点から、平均円形度が0.930〜1.000であることが好ましく、より好ましくは0.950〜0.995である。
この外添剤添加工程は、乾燥処理したトナー粒子に必要に応じて外添剤を添加、混合する工程である。
本発明のトナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。
本発明のトナーの製造方法の第2の実施の形態は、第1の実施の形態におけるワックス層形成結晶性樹脂微粒子形成工程(アニール工程)を行わず、トナー粒子形成工程において、モノマー液滴重合工程で得られたワックス層形成結晶性樹脂微粒子および非晶性樹脂からなる微粒子を結晶性樹脂の融点以上の温度において凝集させ、ワックス層形成結晶性樹脂微粒子を前記結晶性樹脂の融点以上の温度で再加熱(アニール)しながら融着させることの他は第1の実施の形態と同様の工程を有する方法である。
冷却管、窒素導入管および撹拌装置の付いた反応槽に、1,10−ドデカン二酸230質量部、1,9−ノナンジオール176質量部、触媒:チタンテトラブトキサイド0.5質量部を入れ、窒素気流下180℃で生成する水を留去しながら8時間反応させた。
1,10−ドデカン二酸230質量部の変わりにセバシン酸202質量部、1,9−ノナンジオール176質量部の変わりに1,10−デカンジオール192質量部を用いた以外は合成例1と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂〔PEs2〕を得た。この結晶性ポリエステル樹脂〔PEs2〕の重量平均分子量は18,000、ピーク分子量は16,000、融点は62.1℃であった。
1,10−ドデカン二酸230質量部の変わりにオクタン二酸172質量部、1,9−ノナンジオール176質量部の変わりに1,8−オクタンジオール161質量部を用いた以外は合成例1と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂〔PEs3〕を得た。この結晶性ポリエステル樹脂〔PEs3〕の重量平均分子量は20,000、ピーク分子量は19,000、融点は72.3℃であった。
1,10−ドデカン二酸230質量部の変わりにアジピン酸146質量部、1,9−ノナンジオール176質量部の変わりに1,6−ヘキサンジオール130質量部を用いた以外は合成例1と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂〔PEs4〕を得た。この結晶性ポリエステル樹脂〔PEs4〕の重量平均分子量は15,000、ピーク分子量は13,000、融点は57.4℃であった。
コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械(株)製:BJ−30N)に、前記結晶性ポリエステル樹脂〔PEs1〕(融点67.6℃)300質量部と、酢酸エチル260質量部とを入れ、水循環式恒温槽にて70℃に維持しながら、100rpmで攪拌混合しつつ樹脂を溶解させた(結晶性樹脂溶解液の調製)。その後攪拌回転数を150rpmにし、10質量%アンモニア水(試薬)17質量部を10分間かけて投入した後、70℃に保温されたイオン交換水を7質量部/分の速度で、合計900質量部滴下し転相させて、乳化液を得た(乳化液の調製)。すぐに、得られた乳化液800質量部とイオン交換水700質量部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株))にセットした。ナスフラスコを回転させながら、50℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した(有機溶媒の除去)。溶剤回収量が1100質量部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た(結晶性樹脂微粒子分散液の調製)。得られた分散液に溶剤臭は無かった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20質量%になるように調整し、これを結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(C1)とした。得られた分散液(C1)中の結晶性ポリエステル樹脂微粒子の粒径は、体積基準のメジアン径で165nmであった。
結晶性ポリエステル樹脂として〔PEs1〕(融点67.6℃)の代わりに、〔PEs2〕(融点62.1℃)を使用し、結晶性樹脂溶解液の調製の際の水循環式恒温槽にて70℃に維持するのに代えて65℃に維持し、65℃に保温されたイオン交換水を用いたこと以外は、結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の調製と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(C2)を得た。得られた分散液(C2)中の結晶性ポリエステル樹脂微粒子の粒径は、体積基準のメジアン径で144nmであった。
結晶性ポリエステル樹脂として〔PEs1〕(融点67.6℃)の代わりに、〔PEs3〕(融点72.3.6℃)を使用し、結晶性樹脂溶解液の調製の際の水循環式恒温槽にて70℃に維持するのに代えて75℃に維持し、75℃に保温されたイオン交換水を用いたこと以外は、結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の調製と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(C3)を得た。得られた分散液(C3)中の結晶性ポリエステル樹脂微粒子の粒径は、体積基準のメジアン径で172nmであった。
結晶性ポリエステル樹脂として〔PEs1〕(融点67.6℃)の代わりに、〔PEs4〕(融点57.4℃)を使用し、結晶性樹脂溶解液の調製の際の水循環式恒温槽にて70℃に維持するのに代えて60℃に維持し、60℃に保温されたイオン交換水を用いたこと以外は、結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の調製と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(C4)を得た。得られた分散液(C4)中の結晶性ポリエステル樹脂微粒子の粒径は、体積基準のメジアン径で153nmであった。
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン165質量部、n−ブチルアクリレート59質量部、メタクリル酸12質量部、n−オクチルメルカプタン4.0質量部からなる単量体混合液に、層形成用ワックスとして、ベヘン酸ベヘニル(融点71.2℃)127質量部を添加し、75℃に加温して溶解させて層形成用ワックス含有モノマー溶液(単量体混合溶液)を調製した(工程(B))。
結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(C1)のかわりに結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(C2〜C4)を用いた以外は、ワックス層形成結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(WC1)の調製と同様にしてワックス層形成結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(WC2〜WC4)を得た。
層形成用ワックスとして、ベヘン酸ベヘニルの変わりに、パラフィンワックスFNP−0090(融点89℃)に変更し、溶解温度/シード重合温度/アニール温度を90℃にした以外は、ワックス層形成結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(WC1)の調製と同様にしてワックス層形成結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(WC5)を得た。
層形成用ワックス含有モノマー溶液(単量体混合溶液)のスチレン165質量部を136質量部とし、n−ブチルアクリレート59質量部を67質量部とし、メタクリル酸12質量部を33質量部に変更した以外はワックス層形成結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(WC1)の調製と同様にしてワックス層形成結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(WC6)を得た。
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン165質量部、n−ブチルアクリレート59質量部、メタクリル酸12質量部、n−オクチルメルカプタン4.0質量部からなる層形成用ワックスを含有しないモノマー溶液(単量体混合溶液)を調製した。
(モノマー成分)
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物: 40モル%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物: 60モル%
・テレフタル酸: 62モル%
・フマル酸: 40モル%
・トリメリット酸無水物: 3モル%。
(1)第1段重合
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム4質量部をイオン交換水3040質量部に溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。この界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)10質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、スチレン532質量部、n−ブチルアクリレート200質量部、メタクリル酸68質量部、n−オクチルメルカプタン16.4質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下し、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、撹拌することによって重合(第1段重合)を行って、コア部用樹脂微粒子〔A2−1〕の分散液を調製した。このコア部用樹脂微粒子〔A2−1〕の重量平均分子量は16,500であった。
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン101.1質量部、n−ブチルアクリレート62.2質量部、メタクリル酸12.3質量部、n−オクチルメルカプタン1.75質量部からなる単量体混合液に、離型剤として、パラフィンワックス「HNP−57」(日本精鑞社製)93.8質量部を添加し、90℃に加温して溶解させて単量体溶液を調製した。
上記のコア部/中間層からなる樹脂微粒子〔A2−2〕の分散液に、過硫酸カリウム5.45質量部をイオン交換水220質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下に、スチレン293.8質量部、n−ブチルアクリレート154.1質量部、n−オクチルメルカプタン7.08質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合(第3段重合)を行った後、28℃まで冷却することにより、非晶性スチレンアクリル樹脂微粒子〔A2−3〕(コア部/中間層/外層の3層構造の樹脂微粒子〔A2−3〕)の分散液〔A2〕を得た。この非晶性スチレンアクリル樹脂微粒子〔A2−3〕(コア部/中間層/外層の3層構造の樹脂微粒子〔A2−3〕)の重量平均分子量は26,800であった。分散液〔A2〕中の樹脂微粒子〔A2−3〕は、体積基準のメジアン径が220nmであった。
離型剤としてパラフィンワックスFNP−0090(融点89℃)60質量部と、イオン性界面活性剤「ネオゲン RK」(第一工業製薬社製)5質量部と、イオン交換水240質量部とを混合した溶液を95℃に加熱し、ホモジナイザー「ウルトラタックスT50」(IKA社製)を用いて十分に分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーを用いて分散処理することにより、体積平均径が240nm、固形分質量が20質量部である離型剤微粒子分散液〔W〕を調製した。
カーボンブラック「リーガル330」(キャボット社製) 10質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 40質量部
イオン性界面活性剤(n−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム) 8質量部
イオン交換水 250質量部
を混合溶解させ、「ウルトラタラックスT50」(IKA社製)によって10分間分散処理した後、超音波分散機で20分間処理することにより、体積基準のメジアン径が310nmである着色剤微粒子が分散されてなるブラック着色剤微粒子分散液〔K〕を調製した。
非晶性ポリエステル樹脂分散液〔A1〕(固形分換算) 560質量部
ワックス層形成結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔WC1〕 340質量部
離型剤微粒子分散液〔W〕 65質量部
ブラック着色剤微粒子分散液〔K〕 80質量部
を丸型ステンレス製フラスコ内に投入し、300質量部のイオン交換水と共に撹拌しながら20℃に調整した。その後、「ウルトラタラックスT50」(IKA社製)により十分に混合、分散処理して分散液を調製した。次に、分散液中に凝集剤としてポリ塩化アルミニウム0.1質量部を添加し、「ウルトラタラックスT50」(IKA社製)により分散処理を継続した。分散処理後、フラスコを加熱用オイルバスに投入し、撹拌しながらフラスコを45℃まで加熱した(当該加熱により凝集が開始する)。フラスコを45℃で60分間保持し、さらに0.5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを8に調整し、その後、ステンレス製フラスコを密閉して磁力シールにより撹拌を継続しながら90℃まで加熱し(当該加熱により溶融が開始する)、さらに0.5モル/リットルの硝酸を用いて系内のpHを7に調整し、30分間保持して反応を継続させ、これにより、トナー粒子〔1〕を形成した(工程(F);図1参照)。得られたトナー粒子〔1〕の体積基準のメジアン径は6.4μmであった。
トナーの作製例1において、ワックス層形成結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔WC1〕の代わりに、ワックス層形成結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔WC2〕〜〔WC6〕を用いたこと以外は同様にしてトナー〔2〕〜トナー〔6〕を作製した。得られたトナー〔2〕〜〔6〕の体積基準のメジアン径はいずれも6.5μmであった。トナー粒子〔2〕〜〔6〕の結晶性ポリエステルドメインのTEM観察を行なったところ、トナー粒子〔2〕〜〔6〕のいずれも5個のトナーのそれぞれにおいて0.1〜0.9μmの結晶性ポリエステル(微粒子)ドメインが5個〜50個確認できた(図1参照)。
トナーの作製例1において、非晶性ポリエステル樹脂分散液〔A1〕の代わりに非晶性スチレンアクリル樹脂微粒子〔A2〕(コア部/中間層/外層の3層構造の樹脂微粒子〔A2〕)を用い、離型剤微粒子分散液〔W〕を用いなかったこと以外は同様にして、トナー〔7〕を作製した。得られたトナー〔7〕の体積基準のメジアン径は6.5μmであった。トナー粒子〔7〕の結晶性ポリエステルドメインのTEM観察を行なったところ、5個のトナーのそれぞれにおいて0.1〜0.9μmの結晶性ポリエステル(微粒子)ドメインが5個〜50個確認できた(図1参照)。なお、離型剤微粒子分散液〔W〕を用いなかったのは、非晶性スチレンアクリル樹脂微粒子〔A2〕(コア部/中間層/外層の3層構造の樹脂微粒子〔A2〕)では、中間層に離型剤微粒子分散液〔W〕と同様の働きをする離型剤(ワックス)を内包するためである。一方、トナー〔1〕〜〔6〕の作製に用いた非晶性ポリエステル樹脂では、離型剤(ワックス)を内包できないため、別途、離型剤(ワックス)が必要となってくるため、離型剤微粒子分散液〔W〕を入れている。
トナーの作製例1において、ワックス層形成結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔WC1〕の代わりに、結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔C1〕を用いたこと以外は同様にして、トナー〔8〕を作製した。得られたトナー〔8〕の体積基準のメジアン径は6.5μmであった。トナー粒子〔8〕の結晶性ポリエステルドメインのTEM観察を行なったところ、ドメイン径は確認できなかった。
トナーの作製例1において、ワックス層形成結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液〔WC1〕の代わりに、シード重合による結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(WC7)を用いたこと以外は同様にしてトナー〔9〕を作製した。得られたトナー〔9〕の体積基準のメジアン径は6.5μmであった。トナー粒子〔9〕の結晶性ポリエステルドメインのTEM観察を行なったところ、ドメイン径は確認できなかった。
得られたトナー〔1〕〜〔9〕に、シリコーン樹脂を被覆した体積基準のメジアン径が60μmのフェライトキャリアを、トナーの濃度が6質量%になるようにV型混合機を用いて混合することにより、現像剤〔1〕〜〔9〕を得た。
(1)トナー中の結晶性樹脂のドメイン径およびドメイン数
トナー粒子中において結晶性樹脂のドメインが形成されていることは、四酸化ルテニウム等の重金属酸化物によって染色したトナー粒子の断面について透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察することにより確認することができる。具体的には、例えば、結晶性樹脂が結晶性ポリエステル樹脂であって非晶性樹脂が非晶性ポリエステル樹脂である場合、結晶性ポリエステル樹脂は染色されず、非晶性ポリエステル樹脂は染色されるため、識別することができる。TEMにて観察するトナー粒子の断面は、当該トナー粒子の最大面積の断面であることが好ましい。四酸化ルテニウムによるトナー粒子の染色は公知の種々の方法により行うことができ、具体的には、例えばトナーを四酸化ルテニウム0.5質量%水溶液に接触させて染色することができる。
画像形成装置として、市販の複合機「bizhub PRO C6500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)において、熱ロール定着方式の定着装置における定着加熱部材の表面温度を80〜150℃の範囲で変更することができるように改造したものを用い、上記の現像剤〔1〕〜〔9〕を搭載して、常温常湿(温度20℃、湿度50%RH)の環境下において、秤量350gの紙上に画像濃度0.8のベタ画像を定着させる定着実験を、設定される定着温度(定着加熱部材の表面温度)を80℃から150℃まで、5℃刻みで増加させるよう変更しながら繰り返し行った。
ランク1:画像に大きな剥離がある(折り目以外の部分にも剥離がある)
ランク2:折り目に従い太い線状の剥離がある
ランク3:折り目に従い細い線状の剥離がある
ランク4:折り目の一部にその折り目に従った剥離がある
ランク5:折れ目に全く剥離がない。
上記のトナー〔1〕〜〔9〕について、それぞれ、トナー50gをポリエチレンボトルに充填し、蓋を閉めて振とう機「タップデンサー KYT−2000」(セイシン企業製)で50回振とうした。次に、トナー50gが入ったポリエチレンボトルを恒温槽に入れ、ドライコンテナ貨物船輸送(オンデッキ最上段積載)を想定したヒートサイクルテストを実施した。
12 結晶性樹脂微粒子、
13 ワックス層、
13’ ワックス
14 ビニル樹脂層、
14’ ビニルモノマー、
15 ワックス層形成結晶性樹脂微粒子、
16 非晶性樹脂(マトリックス)、
17 ワックス含有モノマー溶液。
Claims (2)
- 非晶性樹脂、結晶性樹脂およびワックスを含有するトナー粒子よりなる静電荷像現像用トナーを製造する方法であって、
(A)結晶性樹脂微粒子を水系媒体中に乳化分散させ、樹脂微粒子分散液を調製する工程、
(B)ワックスを融点以上の温度でビニルモノマーに溶解させ、モノマー溶液を調製する工程、
(C)前記樹脂微粒子分散液と前記モノマー溶液を混合し、前記樹脂微粒子を含んだモノマー液滴を形成する工程、
(D)前記モノマー液滴を重合する工程、
(E)前記モノマー液滴を重合した後、さらに前記結晶性樹脂および前記ワックスの融点以上の温度で保持させ、ワックス層形成結晶性樹脂微粒子を形成する工程、
(F)前記ワックス層形成結晶性樹脂微粒子、および非晶性樹脂からなる微粒子を凝集、融着させることによりトナー粒子を形成する工程、
を行うことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。 - 前記結晶性樹脂が、結晶性ポリエステルであることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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