JP2008139366A - 静電荷現像用トナーおよびその製造方法、それを用いた静電荷現像剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】静電荷像現像用トナーは、トナーを加熱して発生する揮発性ガス成分のガスクロマトグラフィー分析から得られる1−ブタノール、エチルベンゼン、n−ブチルエーテル、スチレン、プロピオン酸ブチル、クメン、ベンズアルデヒド、プロピルベンゼンの各面積値をそれぞれa, b, c, d,e,f, g, hとした時、Z1、Z2が下記式を満足する。
Z1=5.2×10−6a+9.6×10−7b+2.7×10−6c−2.5×10−6d+8.7×10−6e+1.5×10−7f+1.1×10−6g+8.3×10−7h−1.81
Z2=−6.9×10−6a+4.6×10−6b−3.9×10−7c+2.5×10−6d−2.1×10−5e+2.3×10−7f−6.8×10−7g+1.2×10−6h−1.82
但し、Z1≦0 かつZ2≦0.9
【選択図】なし
Description
(式1)
Z1=5.2×10−6a+9.6×10−7b+2.7×10−6c−2.5×10−6d+8.7×10−6e+1.5×10−7f+1.1×10−6g+8.3×10−7h−1.81
Z2=−6.9×10−6a+4.6×10−6b−3.9×10−7c+2.5×10−6d−2.1×10−5e+2.3×10−7f−6.8×10−7g+1.2×10−6h−1.82
但し、Z1≦0 かつZ2≦0.9
Z1=5.2×10−6a+9.6×10−7b+2.7×10−6c−2.5×10−6d+8.7×10−6e+1.5×10−7f+1.1×10−6g+8.3×10−7h−1.81
Z2=−6.9×10−6a+4.6×10−6b−3.9×10−7c+2.5×10−6d−2.1×10−5e+2.3×10−7f−6.8×10−7g+1.2×10−6h−1.82
但し、Z1≦0 かつZ2≦0.9
各サンプル面積補正値=(各サンプル面積値)/{(単位面積あたりのトルエン量)/2.5×10−12}
(粒度および粒度分布測定方法)
本発明における粒度および粒度分布測定について述べる。本発明において測定する粒子が2μm以上の場合、測定装置としてはコールターマルチサイザー−II型(ベックマンーコールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマンーコールター社製)を使用した。
GSD=(D84/D16)0.5
本発明の静電荷象現像用トナーの重量平均分子量は、以下の条件で行ったものである。GPCは「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)社製)装置」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)社製6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min.、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、IR検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
本発明のトナーの融点およびガラス転移温度は、ASTMD3418−8に準拠して測定された主体極大ピークより求めた。
(樹脂粒子分散液1の調製)
還流冷却管、攪拌機、窒素導入管、モノマー滴下口の付いたリアクターに、イオン交換水3460部にドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム3.3部を溶解させた後スチレン30.6部、ブチルアクリレート9.4部、アクリル酸ダイマー1.2部、ドデカンチオール0.3部を加えて室温でよく攪拌し乳化安定化した(乳化液1)。さらに、攪拌機付容器中にスチレン3000部、ブチルアクリレート940部、アクリル酸ダイマー120部、ドデカンチオール63部、39部のドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウムを溶解した1690部のイオン交換水を投入しホモミキサーを用いて別途乳化した。乳化後は4枚傾斜パドルの攪拌装置により緩やかに攪拌を継続した(乳化液2)。乳化液1の内部の窒素置換を十分に行った後さらに窒素を導入しながら温度を75℃まで加熱し、これに過硫酸アンモニウム(APS)10%水溶液を600部添加しそのまま加熱を10分間行った後、乳化液2をポンプにより乳化液1の反応器のモノマー滴下口より3時間かけて徐々に敵下し75℃での反応を継続した。さらに乳化液2の滴下終了後さらに反応を75℃で3時間継続後、冷却し粒子径200nm、固形分濃度41.0%の樹脂粒子分散液1を得た。
上記得られた樹脂粒子分散液1を1000部分取し、抽出管(加熱により揮発した蒸気成分を反応器に戻す事なく反応系外へ取り出す装置)、攪拌機、窒素導入管、サンプル投入口のついた反応器に仕込み90℃に加熱し、さらに窒素導入管より400L/min/m2(リアクター気液界面 単位面積当たり)の流量の窒素ガスを気相中に導入し、樹脂粒子分散液中の水を50%(287.5部)抽出した。この場合、50%とは処理前の樹脂粒子の固形分濃度より、固形分以外が全て水として全水量の50%に相当する量を示している。さらに、内部より水を3%(17部)抽出する毎に新たにイオン交換水を抽出した量と同量サンプル投入口より添加し、樹脂分散液の濃度が抽出操作中に一定になるように調整し、樹脂粒子固形分濃度の高濃度化を防止した。得られた樹脂粒子分散液を樹脂粒子分散液2とし、その特性を評価したところ粒子径200nm、固形分濃度41.0%、重量平均分子量32000、数平均分子量11000、またそのガラス転移温度は52℃であり樹脂粒子分散液と変化がなかった。
上記樹脂粒子分散液2の調製で、窒素ガスの変わりに空気を吹き込んだ以外は同様に処理を行い粒子径200nm、固形分濃度41.2%、重量平均分子量32000、数平均分子量11000、またそのガラス転移温度は52℃の樹脂粒子分散液3を得た。
上記樹脂粒子分散液2において、抽出前の樹脂粒子分散液のpHを1N水酸化ナトリウム水溶液にてpH7に調整し、さらに気相中に吹き込んだ窒素ガスを水相中に40L/min/m2吹き込みながら抽出した以外は同様に処理し、粒子径200nm、固形分濃度41.1%、重量平均分子量32000、数平均分子量11000、またそのガラス転移温度は52℃の樹脂粒子分散液4を得た。
上記樹脂粒子分散液2において、加熱温度を75℃、窒素ガス流量を400L/min/m2、また反応器内を40kPaに減圧した以外は同様の操作を行い、粒子径200nm、固形分濃度41.0%、重量平均分子量32000、数平均分子量11000、またそのガラス転移温度は52℃の樹脂粒子分散液5を得た。
上記樹脂粒子分散液2において、加熱温度を75℃、窒素ガス流量を400L/min/m2、また反応器内を55kPaに減圧した以外は同様の操作を行い、粒子径200nm、固形分濃度41.0%、重量平均分子量32000、数平均分子量11000、またそのガラス転移温度は52℃の樹脂粒子分散液5を得た。
・ポリエチレンワックス ・・・・3000部
(東洋ペトロライト社製、Polywax725、融点103℃)
・ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム ・・・・30部
・イオン交換水 ・・・・6700部
上記成分をホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で95℃に加熱しながら十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザー)で分散処理し、離型剤微粒子分散液(W1)を調製した。得られた分散液中の離型剤微粒子の個数平均粒子径D50nは260nmであった。その後イオン交換水を加えて、分散液の固形分濃度を30%に調整した。
・カーボンブラック(キャボット社製、Regal330) ・・・・2000部
・ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム ・・・・200部
・イオン交換水 ・・・・7800部
上記成分を、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて約1時間分散して黒色顔料の分散液を調製した。分散された顔料の平均粒径は、150nmであり、その後イオン交換水を加えて分散液の固形分濃度を20%に調整した。
(トナー粒子1の調製):
上記ラジカル重合性単量体を重合して得られた樹脂粒子分散液(1)を495部、上記顔料分散液K116部、離型剤微粒子分散液(W1)を104部、イオン交換水1180部をSUS容器に入れ、Ultraturraxにより8000rpmでせん断力を加えながら15分間分散混合する。ついで凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液30部を徐々に滴下した。この際、原料分散液のpHは2.8〜3.2の範囲に0.1Mの水酸化ナトリウム水溶液および0.1M硝酸水溶液により調整した。
ヘッドスペースサンプラー(パーキンエルマー社製、TurboMatrix HS)を装備したガスグラフィー質量分析計(島津製作所製GCMS−QP2010)を用いて以下の条件にて揮発VOCガスを測定しその面積値の定量を行った。
水10g、トルエン10gを25℃にて8時間混合した後、水相のみを取り出しトルエン飽和水溶液を作成した(トルエンの水への25℃での飽和溶解度は5.63mmol/L)。これを100倍希釈し、その2gを60℃、90分加熱した後、気液平衡にあるサンプルをカラムにヘッドスペースサンプラーより注入しGCMS分析を行った(カラム:Rtx−1,長さ60m,膜厚1.0μm,内径0.32mm,カラムオーブン40℃、気化室温度150℃、マススペクトルイオン源温度200℃、インターフェース温度250℃、検出器電圧0.8kV)。
50mgのトナー粒子1を上記ヘッドスペーサーサンプラーに挿入し、130℃で3分加熱し発生したガスを上記ガスクロマトフィーに注入し上記と同様にGCMS分析を行った。
得られたトナー粒子1が100部に対して、コロイダルシリカ(日本アエロジル社製、R972)1部を外添し、ヘンシェルミキサーを用いて混合することにより、静電荷像現像トナーを得た。さらにフェライト粒子(パウダーテック社製、体積平均粒径50μm)100部とメチルメタクリレート樹脂(三菱レイヨン社製、分子量95000)1部とを、トルエン500部と共に加圧式ニーダーに入れ、常温で15分間混合した後、減圧混合しながら70℃まで昇温し、トルエンを留去した後、冷却し、105μmの篩を用いて分粒することにより、フェライトキャリア(樹脂被覆キャリア)を作製した。このフェライトキャリアと、上記静電荷像現像トナーとを混合し、トナー濃度が7重量%である二成分系の静電荷像現像剤を作製した。
3m×3m×2mの密閉したストレス恒温恒湿チャンバー(内部Air循環、28℃、80%RH)内に富士ゼロックス製Docu Centre af235G 改造機を設置し、富士ゼロックス社製V602 A4 PPC紙を用いて上記現像剤1を使用し、5000枚(カバレッジ20%)の連続プリントを行った後、男女各15人(計30人)に部屋の臭いを嗅いでもらい以下の基準で評価した結果、半数以上が容易に臭いを感じ、激しい不快感を訴えた(表1)。
○:30人中24人以上が殆ど臭気を感じない。
△:30人中21人以上が殆ど臭気を感じない。
×:30人中10人以上が容易に臭いを感じ、その臭いは不快である。
(トナー粒子2の調製)
上記比較例1でのトナー粒子1の調製において用いた樹脂粒子分散液1の代わりに樹脂粒子分散液2を用いた以外は全て同様に行いトナー粒子2を調製した。また、ガスクロマトマトグラフィーによるVOCガス測定も同様に行い結果を表1に示した。さらに、その空間座標を図1に示した。
上記比較例1での現像剤1の調製において用いたトナー粒子1の代わりにトナー粒子2を用いた以外は全て同様に行い現像剤2を調製した。また、現像剤2を用いたマシンからのVOCガス測定も同様に行い結果を表1に示した。
(トナー粒子3の調製)
上記比較例1でのトナー粒子1の調製において用いた樹脂粒子分散液1の代わりに樹脂粒子分散液3を用いた以外は全て同様に行いトナー粒子3を調製した。また、ガスクロマトマトグラフィーによるVOCガス測定も同様に行い結果を表1に示した。さらに、その空間座標を図1に示した。
上記比較例1での現像剤1の調製において用いたトナー粒子1の代わりにトナー粒子3を用いた以外は全て同様に行い現像剤3を調製した。また、現像剤3を用いたマシンからのVOCガス測定も同様に行い結果を表1に示した。
(トナー粒子4の調製)
上記比較例1でのトナー粒子1の調製において用いた樹脂粒子分散液1の代わりに樹脂粒子分散液4を用いた以外は全て同様に行いトナー粒子4を調製した。また、ガスクロマトマトグラフィーによるVOCガス測定も同様に行い結果を表1に示した。さらに、その空間座標を図1に示した。
上記比較例1での現像剤1の調製において用いたトナー粒子1の代わりにトナー粒子4を用いた以外は全て同様に行い現像剤4を調製した。また、現像剤4を用いたマシンからのVOCガス測定も同様に行い結果を表1に示した。
(トナー粒子5の調製)
上記比較例1でのトナー粒子1の調製において用いた樹脂粒子分散液1の代わりに樹脂粒子分散液5を用いた以外は全て同様に行いトナー粒子5を調製した。また、ガスクロマトマトグラフィーによるVOCガス測定も同様に行い結果を表1に示した。さらに、その空間座標を図1に示した。
上記比較例1での現像剤1の調製において用いたトナー粒子1の代わりにトナー粒子5を用いた以外は全て同様に行い現像剤5を調製した。また、現像剤5を用いたマシンからのVOCガス測定も同様に行い結果を表1に示した。
(トナー粒子6の調製)
上記比較例1でのトナー粒子1の調製において用いた樹脂粒子分散液1の代わりに樹脂粒子分散液6を用いた以外は全て同様に行いトナー粒子5を調製した。また、ガスクロマトマトグラフィーによるVOCガス測定も同様に行い結果を表1に示した。さらに、その空間座標を図1に示した。
上記比較例1での現像剤1の調製において用いたトナー粒子1の代わりにトナー粒子5を用いた以外は全て同様に行い現像剤6を調製した。また、現像剤6を用いたマシンからのVOCガス測定も同様に行い結果を表1に示した。
Claims (5)
- トナーを加熱して発生する揮発性ガス成分のガスクロマトグラフィー分析から得られる1−ブタノール、エチルベンゼン、n−ブチルエーテル、スチレン、プロピオン酸ブチル、クメン、ベンズアルデヒド、プロピルベンゼンの各面積値をそれぞれa, b, c, d,e,f, g, hとした時、Z1、Z2が下記式1を満足することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
(式1)
Z1=5.2×10−6a+9.6×10−7b+2.7×10−6c−2.5×10−6d+8.7×10−6e+1.5×10−7f+1.1×10−6g+8.3×10−7h−1.81
Z2=−6.9×10−6a+4.6×10−6b−3.9×10−7c+2.5×10−6d−2.1×10−5e+2.3×10−7f−6.8×10−7g+1.2×10−6h−1.82
但し、Z1≦0 かつZ2≦0.9 - 上記トナーが水系溶媒中での重合工程を含む事を特徴とする静電荷像現像用トナー。
- ビニル系二重結合を有する重合性単量体を含む重合性単量体を水系溶媒中で重合させ樹脂粒子分散液を得る工程と、前記樹脂粒子分散液を蒸留する工程と、蒸留済樹脂粒子分散液と、少なくとも着色剤を分散させてなる着色剤粒子分散液と、場合により離型剤を分散させてなる離型剤粒子分散液と混合し、前記樹脂粒子と顔料粒子と離型剤粒子とを凝集させて凝集粒子を形成した後、加熱して前記凝集粒子を融合して静電荷像現像用トナーを製造する静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 請求項3に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法において、
前記樹脂粒子分散液を蒸留する工程が減圧蒸留であることを特徴とする静電荷像現像用トナーを製造する静電荷像現像用トナーの製造方法。 - キャリアと請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナーとを含有する静電荷像現像用現像剤。
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