JP2016218237A - トナーの製造方法 - Google Patents
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スチレン、およびマクロモノマーを含有する重合性単量体組成物を水系媒体中に分散させて該重合性単量体組成物の粒子を形成する工程、及び
該重合性単量体組成物の該粒子に含有される該スチレンと該マクロモノマーとを共重合させて該結着樹脂を形成し、トナー粒子を得る工程、
を有し、
該マクロモノマーは、アルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレートから誘導されるマクロモノマーであり、
示差走査熱量計(DSC)測定における該マクロモノマーの融点(Tm)が、50℃以上90℃以下であり、
該重合性単量体組成物は、該マクロモノマーを3質量%以上40質量%以下含有することを特徴とするトナーの製造方法に関する。
トナーの重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)は、以下のようにして算出する。測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行なう。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行なう。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液30mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行なう。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)を算出する。尚、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)であり、専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
マクロモノマーの重量平均分子量(Mw)と個数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
装置:高速GPC装置「HLC−8220GPC」[東ソー(株)製]
カラム:LF−604の2連
溶離液:THF
流速:0.6ml/min
オーブン温度:40℃
試料注入量 :0.020ml
マクロモノマーの重合性官能基数は上記のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めた個数平均分子量(Mn)と核磁気共鳴分光分析(1H−NMR)よりもとめた分子量(M_NMR)を用いて求めた。
測定装置:FT NMR装置 JNM−EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数:64回
重合性官能基数=GPC数平均分子量(Mn)/NMR分子量(M_NMR)
マクロモノマーの融点(Tm)は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、単量体としてベヘニルアクリレート100.00質量部、重合開始剤にVA−086(和光純薬)5.8部を加えて、窒素雰囲気下で60℃で5時間反応させ樹脂(1)を得た。
撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、単量体としてベヘニルアクリレート50.00質量部、ステアリルアクリレート42.5質量部、開始剤にVA−086(和光純薬)5.40質量部を加えて、窒素雰囲気下で100℃で5時間反応させ樹脂(2)を得た。
表1で示しめす材料に変更すること以外はマクロモノマー2の製造と同様にしてマクロモノマー3を得た。得られたマクロモノマー3の物性を表2に示す。
表1に示すような原料に変更すること以外はマクロモノマー1の製造方法と同様にしてマクロモノマー4および6乃至18を得た。得られたマクロモノマー4および6乃至18の物性を表2に示す。
熱交換用のジャケット付の撹拌式連続反応槽に、ベヘニルアクリレート100.00質量部、重合開始剤としてジーt−ブチルパーオキサイド 0.1質量部を一定の速度で供給し、撹拌しながら反応温度を温度250℃に維持した。反応槽の内容積の80%が反応原料で満たされた後は、反応槽の出口を開いて、反応原料混合物の供給量に応じて反応液を取り出し、常に反応槽の内容積の80%が反応原料で満たされた状態で反応を続けた。反応槽中における反応原料混合物の滞留時間は15分であった。反応槽から取り出された反応原料混合物は、温度250℃に加熱されたジャケットを有し、真空度30kPaとした薄膜蒸発器に導入され、未反応モノマーと副生成物を含む揮発成分とマクロモノマー5に分離した。揮発成分は凝縮器を通じて回収し、その80%を反応原料混合物と共に反応槽に還流供給した。このようにして得られたマクロモノマー5の物性を表2に示す。
温度60℃に加温したイオン交換水600.0質量部に、リン酸三カルシウム9.0質量部を添加し、TKホモミクサー(特殊機化工業製)を用いて、撹拌速度15,000rpmにて撹拌し、水系媒体を調製した。
・スチレン 56.5質量部
・n−ブチルアクリレート 19.0質量部
・マクロモノマー1 24.5質量部
・シアン着色剤(C.I.ピグメントブルー15:3) 6.5質量部
・負荷電制御剤(ボントロンE−88、オリエント化学社製) 0.7質量部
・炭化水素ワックス(Tm=78℃) 9.0質量部
・負荷電性制御樹脂1 1.0質量部
(スチレン/アクリル酸2−エチルヘキシル/2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸共重合体、酸価14.5mgKOH/g、Tg=83℃、Mw=33,000)
・極性樹脂 5.0質量部
(スチレン/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/メタクリル酸/メタクリル酸メチル共重合体、酸価10mgKOH/g、Tg=80℃、Mw=15,000)
を加え、その後、混合液を温度65℃に加温した後にTKホモクキサーにて、撹拌速度10,000rpmにて撹拌し、溶解、分散し、重合性単量体組成物を調製した。なお、重合性単量体組成物の量は、スチレン、n−ブチルアクリレート、マクロモノマー1、シアン着色剤、負荷電制御剤、炭化水素ワックス、負荷電性制御樹脂1、極性樹脂を合計した122.2質量部である。
・パーブチルPV(10時間半減期温度54.6℃(日本油脂製)) 6.0質量部
を加え、温度70℃にてTKホモミクサーを用いて、撹拌速度12,000rpmで10分間撹拌し、造粒した。
表3に示すように変更すること以外はトナー1と同様の製造方法でトナー2乃至24を得た。トナー2乃至24の物性を表3に示す。
「コールター・カウンター Multisizer 3」の重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)比(D4/D1)の値を造粒性の指標として評価した。本発明では、C以上が本発明の効果が得られているレベルとする。
A:D4/D1が1.15未満
B:D4/D1が1.15以上1.25未満
C:D4/D1が1.25以上1.35未満
D:D4/D1が1.35以上
画像評価は、市販のカラーレーザープリンタ〔 HP Color LaserJet 3525dn]を一部改造して評価を行った。改造は一色のプロセスカートリッジだけの装着でも作動するよう改良した。また、定着器を任意の温度に変更できるように改造した。
転写材にベタ画像(トナーの載り量:0.9mg/cm2)の画像を定着温度を変えてで評価した。なお、定着温度は定着ローラー表面を非接触の温度計を用いて測定した値である。転写材は、LETTERサイズの普通紙(XEROX4200、XEROX社製、75g/m2)を用いた。
A:100℃でオフセットせず
B:100℃でオフセット発生
C:110℃でオフセット発生
D:120℃でオフセット発生
転写材にベタ画像(トナーの載り量:0.9mg/cm2)の画像を定着温度を変えて(190乃至210℃)で評価した。なお、定着温度は定着ローラー表面を非接触の温度計を用いて測定した値である。転写材は、普通紙(LETTERサイズのXEROX4200用紙、XEROX社製、75g/m2)を用いた。
A:210℃でオフセットせず
B:210℃でオフセット発生
C:200℃でオフセット発生
D:190℃でオフセット発生
各トナー5gを50ccポリカップに取り、温度55℃/湿度10%RHで3日間放置し、凝集塊の有無を調べて評価した。
A:凝集塊発生せず
B:軽微な凝集塊が発生、軽く指で押すと崩れる
C:凝集塊が発生、軽く指で押しても崩れない
D:完全に凝集
定着温度170℃でベタ画像(トナーの載り量:0.6mg/cm2)をPG−3D(日本電色工業製)を用いてグロス値の測定を行った。転写材としては、LETTERサイズの普通紙(XEROX4200用紙、XEROX社製、75g/m2)を用いた。
A:グロス値が30以上
B:グロス値が25以上30未満
C:グロス値が15以上25未満
D:グロス値が15未満
常温常湿環境下(温度23℃/湿度60%RH)、及び、高温高湿環境下(温度33℃/湿度85%RH)において、横線で1%の印字率の画像を25000枚プリントアウト試験終了後、LETTERサイズのXEROX4200用紙(XEROX社製、75g/m2)にハーフトーン(トナーの載り量:0.6mg/cm2)の画像をプリントアウトし、現像スジの評価をした。
A:未発生
B:現像スジが1カ所以上3カ所以下発生
C:現像スジが4カ所以上6カ所以下発生
D:現像スジが7カ所以上発生、あるいは、幅0.5mm以上発生
実施例1乃至20では、トナーとしてトナー1乃至20をそれぞれ用いて上記評価を行った。その評価結果を表4に示す。
比較例1乃至4では、トナーとしてトナー21乃至24をそれぞれ用いて上記評価を行った。その評価結果を表4に示す。
Claims (5)
- 結着樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーの製造方法であって、
スチレン、およびマクロモノマーを含有する重合性単量体組成物を水系媒体中に分散させて該重合性単量体組成物の粒子を形成する工程、及び
該重合性単量体組成物の該粒子に含有される該スチレンと該マクロモノマーとを共重合させて該結着樹脂を形成し、トナー粒子を得る工程、
を有し、
該マクロモノマーは、アルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレートから誘導されるマクロモノマーであり、
示差走査熱量計(DSC)測定における該マクロモノマーの融点(Tm)が、50℃以上90℃以下であり、
該重合性単量体組成物は、該マクロモノマーを3質量%以上40質量%以下含有することを特徴とするトナーの製造方法。 - 該トナーは、DSCの測定において該マクロモノマーに由来する吸熱ピークまたはショルダーを有する特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 該マクロモノマーの1分子当たりの重合性官能基数が0.7個以上1.5個以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナーの製造方法。
- 該マクロモノマーの重量平均分子量(Mw)が、3000以上25000以下である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
- 該アルキルアクリレートまたは該アルキルメタクリレートのアルキル部分の炭素数が、12以上30以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトナー製造方法。
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