JP6355378B2 - イエロートナーおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
まず、色素化合物(着色剤)として用いられる上記一般式(1)で表される化合物について説明する。
一般式(1)で表される化合物の含有量は、結着樹脂100質量部に対し1〜20質量部であることが好ましい。
以下、色素分散体について説明する。
本発明のイエロートナーに用いられる結着樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性樹脂を挙げることができる。
本発明においてトナーの構成材料として用いられるワックスとしては、特に限定されるものではないが、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムの如き石油系ワックスおよびその誘導体、モンタンワックスおよびその誘導体、フィッシャー・トロプシュ法による炭化水素ワックスおよびその誘導体、ポリエチレンに代表されるポリオレフィンワックスおよびその誘導体、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およびそれらの誘導体等が挙げられる。尚、上記誘導体には、酸化物や、ビニルモノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物が含まれる。また、高級脂肪族アルコール等のアルコール、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪族あるいはその化合物、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油およびその誘導体、植物ワックス、動物ワックスが挙げられる。これらは単独、もしくは併せて用いることができる。
本発明のトナーにおいては、必要に応じて荷電制御剤を含有していても良い。これにより、現像システムに応じた最適の摩擦帯電量のコントロールを容易に行うことが可能となる。
以下にトナー粒子の製造方法について説明するが、本発明はこれらの製造方法に限定されるものではない。
懸濁重合法は以下の工程を含む製造方法である。
着色剤、ワックス及び重合性単量体を含有する重合性単量体組成物を調製する工程。
該重合性単量体組成物の粒子を水系媒体中で形成する工程。
該水系媒体中にて該重合性単量体組成物の該粒子に含有される該重合性単量体を重合してトナー粒子を得る工程。
尚、重合開始剤は、重合性単量体組成物中に含有させても良く、また、造粒前、造粒宙に添加しても良い。
本発明のトナーに含有されるトナー粒子は、懸濁造粒法により製造された粒子であっても良い。懸濁造粒法においては、加熱工程を有さないため、低融点ワックスを用いた場合に起こる樹脂とワックスとの相溶化を抑制し、相溶化に起因するトナーのガラス転移温度の低下を抑制することができる。また、懸濁造粒法は、結着樹脂となるトナー材料の選択肢が広く、一般的に定着性に有利とされるポリエステル樹脂を主成分にすることが容易である。そのため、懸濁重合法を適用しにくい樹脂組成のトナーを製造する場合に有利な製造方法である。
粉砕法によってトナー粒子を製造する場合には、着色剤及び結着樹脂を含有する着色樹脂粉体に必要に応じてワックス、荷電制御剤、その他の添加剤が用いられる。
次に、乳化凝集法によるトナー粒子の製造方法について説明する。
水系媒体にワックスが分散したワックス分散液を調製する工程、
水系媒体に樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を調製する工程、
水系媒体に着色剤が分散した着色剤分散液を調製する工程、
該ワックス分散液、該樹脂粒子分散液及び該着色剤分散液を混合し、それぞれの分散液に含有される該ワックス、該樹脂粒子、該着色剤を凝集させて凝集体粒子を形成する凝集工程、及び
該凝集体粒子を加熱し、融合する工程。
尚、水系媒体は、水を主要成分としている媒体を意味する。水系媒体の具体例としては、水そのもの、水にpH調整剤を添加したもの、水に有機溶剤を添加したもの等が挙げられる。
乳化凝集法で用いられるワックス分散液は、ワックスを水系媒体に分散させることで調製される。ワックス分散液は公知の方法で調製される。なお、ワックスは上述のワックスを使用することが可能である(樹脂粒子分散液)。
乳化凝集法で用いられる着色剤粒子分散液は、着色剤を界面活性剤と共に水系媒体に分散させることで調製される。調製方法の具体例を以下に説明する。
凝集体粒子を形成させる方法としては、特に限定されるものではないが、pH調整剤、凝集剤、安定剤を上記混合液中に添加・混合し、温度、機械的動力(攪拌)を適宜加える方法が好適に例示できる。
融合工程では、上記凝集体粒子を加熱して融合することでトナー粒子を形成する。
融合工程後に得られたトナー粒子を、適切な条件で洗浄、濾過、乾燥することにより、トナー粒子を得る。この場合、トナーとして十分な帯電特性、信頼性を確保するために、上記トナー粒子を十分に洗浄することが好ましい。
乾燥は、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の如き公知の方法を利用することができる。トナー粒子の乾燥後の含水分率は、1.5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは1.0質量%以下である。
また、本発明のトナーは液体現像法に用いられる現像剤(以下、液体現像剤と呼ぶ)に用いることも出来る。
[1]1H−NMR(400MHz、CDCl3、室温、図1参照):δ(ppm)=15.83(1H,s),8.65(1H,s),8.17(1H,d),7.91(1H,d),4.41−4.25(4H,m),3.99−3.94(2H,m),2.67(3H,s),2.19−2.16(4H,m),1.93−1.71(3H,m),1.52−1.24(22H,m),0.99−0.87(16H,m).
[2]MALDI−TOF−MSによる質量分析:m/z=677.317(M−H)-
以下に記載する方法で本発明のイエロートナー及び比較イエロートナーを製造した。
上記化合物(1)5質量部、スチレン120質量部の混合物をアトライター(三井鉱山社製)により3時間溶解させて色素分散体(1)を得た。
・スチレン 46.0質量部
・n−ブチルアクリレート 34.0質量部
・サリチル酸アルミニウム化合物 2.0質量部
(オリエント化学工業株式会社製 ボントロンE−88)
・極性樹脂 10.0質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=65℃、Mw=10000、Mn=6000)
・エステルワックス 25.0質量部
(DSC測定における最大吸熱ピークのピーク温度=70℃、Mn=704)
・ジビニルベンゼン 0.10質量部
上記にて、処方された水系分散媒体を60℃に加温した後、T.K.ホモミキサーを用いて5000rpmにて均一に溶解・分散した。これに重合開始剤である2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。次に、前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、回転数12000rpmを維持しつつ15分間造粒した。その後高速撹拌器からプロペラ撹拌羽根に撹拌器を変え、液温を60℃に昇温して重合を5時間継続させた後、液温を80℃に昇温させ8時間重合を継続させた。重合反応終了後、80℃/減圧下で残存単量体を留去した後、液温を30℃まで冷却し、重合体微粒子分散体を得た。
実施例1において、化合物(1)5質量部を、化合物(2)6質量部(実施例2)、化合物(14)7質量部(実施例3)に各々変更した以外は実施例1と同様にして本発明のイエロートナー(2)、(3)を得た。
実施例1において、化合物(1)を比較化合物(1)にした以外は実施例1と同様にして、比較用のイエロートナー(比1)を得た。
実施例1〜3において、エステルワックス25.0質量部を12.5質量部に変更した以外は実施例1と同様にして本発明のイエロートナー(4)、(5)、(6)を得た。
比較例1において、エステルワックス25.0質量部を12.5質量部に変更した以外は実施例1と同様にして比較用のイエロートナー(比2)を得た。
実施例1〜3において、エステルワックス25.0質量部を37.5質量部に変更した以外は実施例1と同様にして本発明のイエロートナー(7)、(8)、(9)を得た。
比較例1において、エステルワックス25.0質量部を37.5質量部に変更した以外は実施例1と同様にして比較用のイエロートナー(比3)を得た。
スチレン82.6質量部、n−ブチルアクリレート9.2質量部、アクリル酸1.3質量部、ヘキサンジオールアクリレート0.4質量部、n−ラウリルメルカプタン3.2質量部を混合し溶解させた。この溶液にネオゲンRK(第一工業製薬社製)1.5質量部のイオン交換水150質量部の水溶液を添加して、分散させた。さらに10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸カリウム0.15質量部のイオン交換水10質量部の水溶液を添加した。窒素置換をした後、70℃で6時間乳化重合を行った。重合終了後、反応液を室温まで冷却し、イオン交換水を添加することで固形分濃度が12.5質量%、体積基準のメジアン径が0.2μmの樹脂粒子分散液を得た。
実施例10において、化合物(1)100質量部をそれぞれ化合物(5)60質量部(実施例11)、化合物(21)55質量部(実施例12)に変更した以外は実施例10と同様にして本発明のイエロートナー(11)、(12)を得た。
実施例10において、化合物(1)を比較化合物(1)にした以外は実施例10と同様にして、比較用のイエロートナー(比4)を得た。
結着樹脂(ポリエステル樹脂)100質量部(Tg=55℃、酸価20mgKOH/g、水酸基価16mgKOH/g、分子量:Mp=4500、Mn=2300、Mw=38000)、化合物(19):5質量部、1,4−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物:0.5質量部、パラフィンワックス(最大吸熱ピーク温度78℃):5質量部を、ヘンシェルミキサー(FM−75J型、三井鉱山(株)製)でよく混合した後、温度130℃に設定した2軸混練機(PCM−45型、池貝鉄鋼(株)製)にて60kg/hrのFeed量で混練(吐出時の混練物温度は約150℃)した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗砕した後、機械式粉砕機(T−250:ターボ工業(株)製)にて20kg/hrのFeed量で微粉砕した。
実施例13において、化合物(19)5質量部をそれぞれ化合物(22)5質量部(実施例14)、化合物(28)5質量部(実施例15)に変更した以外は実施例13と同様の方法にして本発明のイエロートナー(14)、(15)を得た。
実施例12において、化合物(22)5質量部を比較化合物(1)に変更した以外は実施例12と同様の方法にして比較用のイエロートナー(比5)を得た。
実施例1において、化合物(1)5質量部をC.I.ピグメントイエロー185(BASF社製、商品名「PALIOTOL Yellow D1155」)4質量部、化合物(1)3質量部に変更した。これ以外は実施例1と同様の方法にして本発明のイエロートナー(16)を得た。
実施例10と同様の方法で、固形分濃度が12.5質量%、体積基準のメジアン径が0.2μmの樹脂粒子分散液とワックス粒子分散液の濃度は20質量%のワックス分散液を得た。
結着樹脂(ポリエステル樹脂):100質量部(Tg=55℃、酸価20mgKOH/g、水酸基価16mgKOH/g、分子量:Mp=4500、Mn=2300、Mw=38000)、C.I.ピグメントイエロー155(クラリアント社製、商品名「Toner Yellow 3GP」):3質量部、化合物(22):3質量部、1,4−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物:0.5質量部、パラフィンワックス(最大吸熱ピーク温度78℃):5質量部を、ヘンシェルミキサー(FM−75J型、三井鉱山(株)製)でよく混合した後、温度130℃に設定した2軸混練機(PCM−45型、池貝鉄鋼(株)製)で60kg/hrのFeed量で混練(吐出時の混練物温度は約150℃)した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗砕した後、機械式粉砕機(T−250:ターボ工業(株)製)にて20kg/hrのFeed量で微粉砕した。
上記イエロートナーの個数平均粒径(D1)及び重量平均粒径(D4)はコールター法による粒度分布解析にて測定した。測定装置として、コールターカウンターTA−IIあるいはコールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター株式会社製)を用い、該装置の操作マニュアルに従い測定した。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%塩化ナトリウム水溶液を調製した。例えば、ISOTON−II(コールターサイエンティフィックジャパン株式会社製)が使用できる。具体的な測定方法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として、界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を、0.1〜5ml加え、更に測定試料(トナー)を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行う。得られた分散処理液を、アパチャーとして100μmアパチャーを装着した前記測定装置により、2.00μm以上のトナーの体積、個数を測定してトナーの体積分布と個数分布とを算出する。それから、トナーの個数分布から求めた個数平均粒径(D1)と、トナーの体積分布から求めたトナーの重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)及びD4/D1を求めた。
B:D4/D1が1.30以上、1.35未満
C:D4/D1が1.35以上
次に上述のイエロートナー(1)〜(18)、及び、(比1)〜(比5)を用いて、画像サンプルを出力し後述する画像特性を比較評価した。尚、画像特性の比較に際し画像形成装置としてLBP−5300(キヤノン社製)の改造機を使用した通紙耐久を行った。改造内容としてはプロセスカートリッジ(以下CRGとする)内の現像ブレードを厚み8μmのSUSブレードに交換した。その上でトナー担持体である現像ローラーに印加する現像バイアスに対して−200Vのブレードバイアスを印加できるようにした。
通常環境(温度25℃/湿度60%RH)下において最大トナー載り量を0.45mg/cm2に調整した16階調画像サンプルをカラー複写機CLC−1100改造機(キヤノン(株)製、定着オイル塗布機構を省いた)を用いて作成した。このとき、画像サンプルの基紙としては、CLCカラーコピー用紙(キヤノン(株)製)を用いた。得られた画像サンプルをSpectroLino(Gretag Machbeth社製)にて分析した。分析結果では最大トナー乗り量の階調におけるイエロー光学濃度OD(Y)で評価した。尚、着色性の分散性が優れているほどトナーの光学濃度は高くなる。
B:OD(Y)が1.5以上、1.6未満(着色性が高い)
C:OD(Y)が1.5未満(着色性が低い)
色度測定の際に得られた画像サンプルをキセノン試験装置(AtlasCi4000、スガ試験機(株)製)に投入し、(照度:340nmで0.39W/m2、温度:40℃、相対湿度:60%)の条件下、50時間曝露した。印字物の反射濃度を試験前後で測定した。初期の色度をそれぞれa0 *、b0 *、L0 *とし、曝露後の色度をそれぞれa*、b*、L*としたとき、色差ΔEを以下のように定義し、算出した。
B:3.0≦ΔE<5.0
C:5.0≦ΔE
Claims (5)
- 前記一般式(1)中、R1がアルキル基またはアリール基、R2がシアノ基またはカルボン酸エステル基、R3が水素原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項1に記載のイエロートナー。
- 前記一般式(1)中、R1がアルキル基、R2がシアノ基、R3がアルキル基であることを特徴とする請求項1又は2に記載のイエロートナー。
- 着色剤、ワックス及び重合性単量体を含有する重合性単量体組成物を調製する工程と、
該重合性単量体組成物の粒子を水系媒体中で形成する工程と、
該水系媒体中にて該重合性単量体組成物の該粒子に含有される該重合性単量体を重合してトナー粒子を得る工程と、
を含むイエロートナーの製造方法であって、
該着色剤が、一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とするイエロートナーの製造方法。
(一般式(1)中、R1は、アルキル基、アリール基またはアミノ基を表す。R2は、水素原子、シアノ基、カルバモイル基、カルボン酸エステル基またはカルボン酸アミド基を表す。R3は、水素原子、アルキル基またはアシル基を表す。Aは、カルボン酸(2−エチルヘキシル)エステル基を表す。nは、2乃至5の整数を表す。) - 水系媒体にワックスが分散したワックス分散液を調製する工程と、
水系媒体に樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を調製する工程と、
水系媒体に着色剤が分散した着色剤分散液を調製する工程と、
該ワックス分散液、該樹脂粒子分散液及び該着色剤分散液を混合し、それぞれの分散液に含有される該ワックス、該樹脂粒子、該着色剤を凝集させて凝集体粒子を形成する凝集工程と、
該凝集体粒子を加熱し、融合する工程と、
を含むイエロートナーの製造方法であって、
前記着色剤が一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とするイエロートナーの製造方法。
(一般式(1)中、R1は、アルキル基、アリール基またはアミノ基を表す。R2は、水素原子、シアノ基、カルバモイル基、カルボン酸エステル基またはカルボン酸アミド基を表す。R3は、水素原子、アルキル基またはアシル基を表す。Aは、カルボン酸(2−エチルヘキシル)エステル基を表す。nは、2乃至5の整数を表す。)
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