JP4280991B2 - トナー用帯電制御剤の微粉砕方法、及び該方法を用いた静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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WACKER HDK H2000、H1018、H2050EP、HDK H3050EP、HVK2150〔ワッカーケミカルズイーストアジア(株)〕
Nipsil SS−10、SS−15,SS−20,SS−50,SS−60,SS−100、SS−50B,SS−50F,SS−10F、SS−40、SS−70,SS−72F、〔日本シリカ工業(株)〕
CABOSIL TG820F、TS−530、TS−720〔キャボット・スペシャルティー・ケミカルズ・インク〕
第一工程:カルボキシル基を有するバインダー樹脂と着色剤を有機溶剤中に溶解あるいは分散させて着色分散液を製造し、次いで、塩基性化合物を使用して該着色分散液を水性媒体中に乳化させることにより、該水性媒体中に該着色分散液の微粒子(A)を形成させる工程、
第二工程:前記微粒子(A)を合一させ合一体を製造し、合一体中に含有される有機溶剤を脱溶剤することにより着色樹脂微粒子(B)を製造する工程、あるいは前記微粒子(A)中の有機溶剤を除去し、その後微粒子を会合させ会合体を製造することにより着色樹脂微粒子(B)を製造する工程
第三工程:着色樹脂微粒子(B)を水性媒体から分離し、乾燥させ、母体トナーを製造する工程、
の3工程からなる。
(1)母体トナー粒子の懸濁液の作製
水20gに対し界面活性剤(エルクリヤー(中外写真薬品(株)製))0.1gを添加し、更に試料である母体トナー0.04gを添加し、超音波分散機で母体トナー粒子を水中に懸濁させる。
(2)測定条件
測定温度;25℃
測定湿度;60%
測定母体トナー粒子数;5000±2000個
(実施例1)
栗本鐵工社製のバッチ式高速遊星ミル ハイジー(BX254E型)を用いて、帯電制御剤であるN−01(ニグロシン染料:オリエント化学工業社製)を下記条件で微分散した。
170mlの上記ミルポットに、2mm径のジルコニアビーズを51ml充填し、N−01/HDK H05TA(ワッカーケミカルズ社製シリカ:BET比表面積50m2/g)=50/50の比率で無機化合物と帯電制御剤の混合物を17ml容器内に仕込んだ。その後、150Gの重力で分散を3分間行い、微分散を実施した。
(実施例2)
5mm径のステンレススチール製のビーズを、ボールミル容積の1/2となる量を仕込み、N−01(ニグロシン染料:オリエント化学工業社製)を72部、H05TA(ワッカーケミカルズ社製シリカ:BET比表面積50m2/g)を8部、水を320部仕込み、24時間にかけて混合・分散を行った。得られた分散溶液を遠心分離機により固液分離し、上澄みをデカンテーションで分離後、ウエットケーキを凍結乾燥機で24時間かけて乾燥を行った。得られた乾燥物をヘンシェルミキサーで攪拌混合し、無機化合物と帯電制御剤の混合物からなる微粒子を得た。
5mm径のステンレススチール製のビーズを、ボールミル容積の1/2となる量を仕込み、N−01(ニグロシン染料:オリエント化学工業社製)を72部、H05TA(ワッカーケミカルズ社製シリカ:BET比表面積50m2/g)を8部、水を320部仕込み、24時間にかけて混合・分散を行った。得られた分散溶液を遠心分離機により固液分離し、上澄みをデカンテーションで分離後、ウエットケーキを凍結乾燥機で24時間かけて乾燥を行った。次いで、得られた無機化合物と帯電制御剤の混合物からなる乾燥物の20部にH05TAを2.5部加えて、ヘンシェルミキサーで攪拌混合を行い、無機化合物と帯電制御剤の混合物からなる微粒子を得た。
5mm径のステンレススチール製のビーズを、ボールミル容積の1/2となる量を仕込み、TP−415(保土谷化学社製)を72部、H05TA(ワッカーケミカルズ社製シリカ:BET比表面積50m2/g)を8部、水を320部仕込み、24時間にかけて混合・分散を行った。得られた分散溶液を遠心分離機により固液分離し、上澄みをデカンテーションで分離後、ウエットケーキを凍結乾燥機で24時間かけて乾燥を行った。次いで、得られた無機化合物と帯電制御剤の混合物からなる乾燥物の20部にH05TAを4.0部加えて、ヘンシェルミキサーで攪拌混合を行い、無機化合物と帯電制御剤の混合物からなる微粒子を得た。
5mm径のステンレススチール製のビーズを、ボールミル容積の1/2となる量を仕込み、TP−415(保土谷化学社製)を24部、N−01(ニグロシン染料:オリエント化学工業社製)を48部、H05TA(ワッカーケミカルズ社製シリカ:BET比表面積50m2/g)を8部、水を320部仕込み、24時間にかけて混合・分散を行った。得られた分散溶液を遠心分離機により固液分離し、上澄みをデカンテーションで分離後、ウエットケーキを凍結乾燥機で24時間かけて乾燥を行った。次いで、得られた無機化合物と帯電制御剤の混合物からなる乾燥物の20部にH05TAを2.5部加えて、ヘンシェルミキサーで攪拌混合を行い、無機化合物と帯電制御剤の混合物からなる微粒子を得た。
E−84(オリエント化学工業社製)を72部、H05TD(ワッカーケミカルズ社製シリカ:BET比表面積50m2/g)を8部、水/アセトンの比率が80/20の溶媒を320部仕込み、ブレ分散した後、1.5mm径のジルコニアビーズを充填したアイガーモーターミル(米国アイガー社製:M−250)で分散を行った。得られた分散溶液を遠心分離機により固液分離し、上澄みをデカンテーションで分離後、ウエットケーキを凍結乾燥機で24時間かけて乾燥を行った。次いで、得られた無機化合物と帯電制御剤の混合物からなる乾燥物の20部にH05TDを2.5部加えて、ヘンシェルミキサーで攪拌混合を行い、無機化合物と帯電制御剤の混合物からなる微粒子を得た。
5mm径のステンレススチール製のビーズを、ボールミル容積の1/2となる量を仕込み、N−01(ニグロシン染料:オリエント化学工業社製)を80部、水を320部仕込み、24時間にかけて混合・分散を行った。得られた分散溶液を遠心分離機により固液分離し、上澄みをデカンテーションで分離後、ウエットケーキを凍結乾燥機で24時間かけて乾燥を行った。得られた乾燥物をヘンシェルミキサーで攪拌混合し、帯電制御剤のみからなる微粒子を得た。
E−84(オリエント化学工業社製)を80部、水/アセトンの比率が80/20の溶媒を320部仕込み、ブレ分散した後、1.5mm径のジルコニアビーズを充填したアイガーモーターミル(米国アイガー社製:M−250)で分散を行った。得られた分散溶液を遠心分離機により固液分離し、上澄みをデカンテーションで分離後、ウエットケーキを凍結乾燥機で24時間かけて乾燥を行った。次いで、得られた乾燥物をヘンシェルミキサーで攪拌混合を行い帯電制御剤の微粒子を得た。
H-05TA ワッカーケミカルズ社製 シリカ
H-13TA ワッカーケミカルズ社製 シリカ
H-05TD ワッカーケミカルズ社製 シリカ
H-13TD ワッカーケミカルズ社製 シリカ
EC-300 チタン工業(株)社製 導電性チタン
EC-210 チタン工業(株)社製 導電性チタン
SW-360 チタン工業(株)社製 チタン酸ストロンチウム
SW-320 チタン工業(株)社製 チタン酸ストロンチウム
(ポリエステル樹脂合成例)
多価カルボン酸として無水トリメリット酸(TMA)、2価カルボン酸としてテレフタル酸(TPA)、イソフタル酸(IPA)、芳香族ジオールとしてポリオキシプロピレン(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BPA−PO)、ポリオキシエチレン(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BPA−EO)、脂肪族ジオールとしてエチレングリコール(EG)を、表1に示す各モル組成比で用い、重合触媒としてテトラブチルチタネートを全モノマー量に対し0.3質量%でセパラブルフレスコに仕込み、該フラスコ上部に温度計、攪拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取り付け電熱マントルヒーター中で、常圧窒素気流下にて220℃で15時間反応させた後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応は、ASTM・E28-517に準じる軟化点により追跡し、軟化点が所定の温度となったところで真空を停止して反応を終了した。合成した樹脂の組成および物性値(特性値)を表3に示す
>60万;分子量60万以上の成分の面積比率
<1万 ;分子量1万以下の成分の面積比率
TMA;無水トリメリット酸
TPA;テレフタル酸
IPA;イソフタル酸
BPA−PO;ポリオキシプロピレン(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
BPA−EO;ポリオキシエチレン(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
EG;エチレングリコール
FT値;フローテスター値
カルナバワックス「カルナバワックス 1号」(加藤洋行輸入品)30部とポリエステル樹脂(表3中R1)50部とを加圧ニーダーで混練後、該混練物とメチルエチルケトン185部とをボールミルに仕込み、6時間攪拌した後取り出し、固形分含有量を35質量%に調整し、離型剤の微分散液を得た。
表4の配合にて着色顔料と樹脂R1とを40/60の質量比率で混練し、着色剤マスターチップP1を作製した。着色顔料と樹脂は加圧ニーダーを用いて混練した。
表6の組成にて帯電制御剤とメチルエチルケトンを30/70の質量比率で配合し、モーターミル(米国アイガー社製)で分散を行い、固形分含有量を30質量%に調整し、帯電制御剤分散液を得た。
上記離型剤分散液を47.6部(R1の含有量:11.7部)、着色剤マスターチップP1を24部(R1の含有量:12部)、希釈樹脂(追加樹脂)、メチルエチルケトンを添加して、温度条件が30〜40℃の範囲でデスパーにより3時間の間混合し、溶解・分散を行った。得られた混合物は、固形分含有量を60%に調整してミルベースとした。この時の各原料の質量比率は、R1/R2/着色剤/ワックス=49.8/33.2/12/5であった。
上記離型剤分散液を47.6部(R2の含有量:11.7部)、着色剤マスターチップP2を20部(R2の含有量:3部)、希釈樹脂(追加樹脂)、メチルエチルケトンを添加して、温度条件が30〜40℃の範囲でデスパーにより3時間の間混合し、溶解・分散を行った。得られた混合物は、固形分含有量を60%に調整してミルベースとした。この時の各原料の質量比率は、R1/R2/着色剤/ワックス=55.2/36.8/3/5であった。
GPC装置:東ソー(株)製 HLC−8120GPC
カラム:東ソー(株)製 TSK Guardcolumn SuperH−H TSK−GEL SuperHM−M 3連結
濃度 :0.5質量%
流速 :1.0ml/min
樹脂1gを精秤した値を(X)とする。この樹脂をテトラヒドロフラン40ml中に溶解し、その後、桐山濾紙(No.3)上にラヂオライト(昭和化学社製 #700)2gを均一に充填したロート(直径40mm)を用いて濾過する。濾液をアルミシャーレ上にあけて、140℃で1時間乾燥し、濾液中に含まれていた樹脂の質量(Y)を測定する。下記式によりテトラヒドロフラン不溶分を計算する。
テトラヒドロフラン不溶分(%)={1−(Y)/(X)}×100
攪拌翼としてマックスブレンド翼を有する円筒型の2LセパラブルフラスコにミルベースMB1を480部、ニグロシン分散液E1を40部、メチルエチルケトンを25.5部仕込み、固形分含有量を55%に調整した。次いで1規定アンモニア水38.4部(樹脂R1及びR2が有するカルボキシル基の総量に対する当量比は1.2)を加えて、スリーワンモーターにより210rpmにて十分に攪拌した後、脱イオン水133部を加え、さらに攪拌を行い、温度を23℃に調製した。ついで、同条件下で133部の脱イオン水を滴下して転相乳化により微粒子分散体を作製した。この時の攪拌翼の周速は0.71m/sであった。次に、脱イオン水259部を加えて(1規定アンモニア水と水の総量が563部となる量の脱イオン水量)溶剤量を調整した。
(1)樹脂R1及びR2が有するカルボキシル基の総量(A)
7.7(樹脂酸価)×288(ミルベース固形分)×0.89(固形分中の樹脂比率)/56100=0.0320mol
(2)1規定アンモニア水38.4部中の水酸基量(B)
1×38.4/1000=0.0384mol
(3)塩基性化合物(アンモニア水)の当量(B)/(A)
0.0474/0.0352=1.2
攪拌翼としてマックスブレンド翼を有する円筒型の2LセパラブルフラスコにミルベースMB1を500部、メチルエチルケトンを45.5部仕込み、固形分含有量を55%に調整した。次いで1規定アンモニア水49.4部(樹脂R1及びR2が有するカルボキシル基の総量に対する当量比は1.2)を加えて、スリーワンモーターにより210rpmにて十分に攪拌した後、脱イオン水133部を加え、さらに攪拌を行い、温度を23℃に調製した。ついで、同条件下で133部の脱イオン水を滴下して転相乳化により微粒子分散体を作製した。この時の攪拌翼の周速は0.71m/sであった。次に、脱イオン水248部を加えて(1規定アンモニア水と水の総量が563部となる量の脱イオン水量)溶剤量を調整した。
攪拌翼としてマックスブレンド翼を有する円筒型の2LセパラブルフラスコにミルベースMB2を500部、メチルエチルケトンを45.5部仕込み、固形分含有量を55%に調整した。次いで1規定アンモニア水41.7部(樹脂R1及びR2が有するカルボキシル基の総量に対する当量比は1.1)を加えて、スリーワンモーターにより210rpmにて十分に攪拌した後、脱イオン水133部を加え、さらに攪拌を行い、温度を25℃に調製した。ついで、同条件下で133部の脱イオン水を滴下して転相乳化により微粒子分散体を作製した。この時の攪拌翼の周速は0.71m/sであった。次に、脱イオン水285部を加えて(1規定アンモニア水と水の総量が593部となる量の脱イオン水量)溶剤量を調整した。
母体トナー調製例で得られた母体トナー100部に対して、実施例1で得られた無機化合物と帯電制御剤とからなる微粒子を0.075部添加して、ヘンシェルミキサーにより、周速40m/s、攪拌時間10minの条件で表面固着を行った。同様の方法で、応用例2〜7のトナーを作製した。表7に配合例を示した。
母体トナー調製例2で得られた母体トナー100部に対して、比較例2で得られた帯電制御剤微粒子を0.10部、H05TD(ワッカーケミカルズ社製シリカ:BET比表面積50m2/g)を0.3部添加して、ヘンシェルミキサーにより、周速40m/s、攪拌時間10minの条件で表面固着を行った。
母体トナー調製例2で得られた母体トナー100部に対して、比較例2で得られた帯電制御剤微粒子を0.10部、H05TD(ワッカーケミカルズ社製シリカ:BET比表面積50m2/g)を0.3部添加して、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械社製)により、周速60m/s、攪拌時間2minの条件で表面固着を行った。
母体トナー調製例2で得られた母体トナー100部に対して、比較例1で得られた帯電制御剤微粒子を0.10部、H05TA(ワッカーケミカルズ社製シリカ:BET比表面積50m2/g)を0.3部添加して、ヘンシェルミキサーにより、周速40m/s、攪拌時間10minの条件で表面固着を行った。
(評価方法)
1)SEMによる固着状態の観察:
応用例、参考例で得られたトナー粒子をSEMで観察してトナー表面への固着状態、及び遊離した帯電制御剤微粒子の有無を目視で評価した。粒子表面へ均一に帯電制御剤微粒子が固着し、遊離した粒子が見られないものを○、1〜2μmの業種した帯電制御剤粒子が表面に固着しており、均一性がやや劣るが、遊離した帯電制御剤粒子が見られないものを△、遊離した帯電制御剤粒子が確認されるものを×とした。
2)帯電安定性:
シリコンコートフェライトキャリア(パウダーテック社製)と応用例、参考例で得られたトナーの比率を97/3とした現像剤を調製し、該現像剤を60min及び180min間攪拌した後の帯電量、及び180min後の帯電量の標準偏差をE-SPARTアナライザーの測定により求めた。
評価結果を表10に示した。
Claims (6)
- BET比表面積20〜200m2/gの無機微粒子と、水又は有機溶剤の存在下で、トナー用帯電制御剤を機械式粉砕機により微粉砕する第1粉砕工程、前記水又は有機溶剤を除去して前記無機微粒子と前記帯電制御剤の微粒子からなる混合物を分離する工程、前記混合物を乾燥する工程、乾燥後の混合物に、更にBET比表面積20〜200m2/gの無機微粒子を追加して、攪拌混合機により微粉砕する第2粉砕工程を順次行うことを特徴とするトナー用帯電制御剤の微粉砕方法。
- カルボキシル基を含有するバインダー樹脂と着色剤を有機溶剤に溶解、あるいは分散させた着色分散液を、塩基性化合物の存在下に水性媒体中に乳化させることにより前記着色分散液の微粒子(A)を形成させる乳化工程、前記微粒子(A)中の有機溶剤を蒸発、除去することにより着色樹脂微粒子(B)を形成させる蒸発工程、前記着色樹脂微粒子(B)を水性媒体から分離し、乾燥させる分離乾燥工程、前記着色樹脂微粒子(B)の表面に請求項1に記載の方法によって得られた前記無機微粒子を含有する前記帯電制御剤の微粒子を固着させる表面処理工程を順次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。
- カルボキシル基を含有するバインダー樹脂と着色剤を有機溶剤に溶解、あるいは分散させた着色分散液を、塩基性化合物の存在下に水性媒体中に乳化させることにより前記着色分散液の微粒子(A)を形成させる乳化工程、前記微粒子(A)中の有機溶剤を蒸発、除去することにより着色樹脂微粒子(B)を形成させる蒸発工程、前記着色樹脂微粒子(B)を水性媒体から分離し、乾燥させる分離乾燥工程、前記着色樹脂微粒子(B)の表面に無機微粒子と帯電制御剤の微粒子を固着させる表面処理工程を順次行い、前記表面処理工程に用いる無機微粒子と帯電制御剤の微粒子は、BET比表面積20〜200m 2 /gの無機微粒子の存在下で帯電制御剤を機械式粉砕機により微粉砕したものであることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記微粉砕は湿式で行われる請求項3に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記表面処理工程に用いられる無機微粒子と帯電制御剤の微粒子は、前記湿式の微粉砕の後、乾燥されたものである請求項4に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記乳化工程の後に、分散安定剤の存在下で電解質を添加することにより前記着色分散液の微粒子(A)を合一させ、3〜10μmの合一粒子を形成させる合一工程を行う請求項2〜5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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