(57)【要約】【課題】優れた帯電特性のトナーを、大量の洗浄水を必要とせずに小さい環境負荷で製造することを可能とするトナーの製造方法を提供すること。【解決手段】乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液、ワックス粒子を含む分散液及び顔料粒子を含む分散液を合わせて、樹脂粒子、ワックス粒子及び顔料粒子を含む混合分散液を調整する工程、前記混合分散液に電解水を加えて分散液のｐＨを調製し、前記樹脂粒子、ワックス粒子及び顔料粒子を凝集させる工程、及び前記凝集した粒子を分離し、乾燥する工程を具備することを特徴とする。【選択図】図１
2006208576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液、ワックス粒子を含む分散液及び顔料粒子を含む分散液を合わせて、樹脂粒子、ワックス粒子及び顔料粒子を含む混合分散液を調整する工程、
前記混合分散液に電解水を加えて分散液のｐＨを調製し、前記樹脂粒子、ワックス粒子及び顔料粒子を凝集させる工程、及び
前記凝集した粒子を分離し、乾燥する工程
を具備することを特徴とするトナーの製造方法。
【請求項２】
前記電解水は酸性水であることを特徴とする請求項１に記載のトナーの製造方法。
【請求項３】
前記酸性水のｐＨは１．０〜６．０であることを特徴とする請求項２に記載のトナーの製造方法。
【請求項４】
前記酸性水の添加量は、前記分散液の１０〜８０重量％であることを特徴とする請求項２叉は３に記載のトナーの製造方法。
【請求項５】
前記電解水はアルカリ水であることを特徴とする請求項１に記載のトナーの製造方法。
【請求項６】
前記アルカリ水のｐＨは８．５〜１３．０であることを特徴とする請求項５に記載のトナーの製造方法。
【請求項７】
前記アルカリ水の添加量は、前記分散液の１０〜８０重量％であることを特徴とする請求項５叉は６に記載のトナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーの製造方法に係り、特に、乳化重合法によるトナーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真技術を用いた複写機やプリンターが急速に普及しており、最近では特に高精細画像を形成する技術が求められるようになっている。複写機やプリンターにおいて高精細画像を得るためには、使用されるトナーが、小粒径であること、粒径や帯電性が均一であることが要求される。
【０００３】
トナーの製造法としては、樹脂に、ワックス、着色剤等を混合して、混練し、次いで粉砕し、分級することによりトナーを製造する粉砕法、重合性単量体に、ワックス、着色剤等を混合し、次いで懸濁重合することによりトナーを製造する懸濁重合法、及び乳化重合により得られた樹脂分散液に、ワックス分散液、着色剤分散液を加えて混合し、次いでこれらを凝集させることによりトナーを製造する乳化重合法がある。
【０００４】
これらのトナー製造法のうち、粉砕法は、小粒径で粒度分布の狭いトナーを得ることが困難であるという問題があるため、高精細画像を得るためには、重合法のほうが優れている。
【０００５】
重合法の中でも乳化重合法は、上述したように、乳化重合により得られた樹脂分散液に、ワックス分散液、着色剤分散液を加えて混合し、次いでこれらを凝集させることによりトナーを製造する方法であるが、通常、各分散液には分散性を良好にするために界面活性剤が加えられ、また各分散液の混合液に対しては、凝集を効果的に行うために、リン酸カルシウムのようなｐＨ調整剤が加えられている。
【０００６】
樹脂、ワックス、着色剤が凝集した混合液を、次いで、加熱融合した後、界面活性剤及びｐＨ調整剤を除去するために水洗し、乾燥することにより、トナーを得ることができる。
【０００７】
このようなトナーの製造プロセスにおいて、水洗工程でｐＨ調整剤が残留すると、得られたトナーの帯電特性が劣化するという問題が生ずる。そのため、水洗は大量の洗浄水を用いて行わなければならず、環境負荷が非常に大きいという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような事情の下になされ、優れた帯電特性のトナーを、大量の洗浄水を必要とせずに小さい環境負荷で製造することを可能とするトナーの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、乳化重合法により得た樹脂粒子を含む分散液、ワックス粒子を含む分散液及び顔料粒子を含む分散液を合わせて、樹脂粒子、ワックス粒子及び顔料粒子を含む混合分散液を調整する工程、前記混合分散液に電解水を加えて分散液のｐＨを調製し、前記樹脂粒子、ワックス粒子及び顔料粒子を凝集させる工程、及び前記凝集した粒子を分離し、乾燥する工程を具備することを特徴とするトナーの製造方法を提供する。
【００１０】
以上のように構成される本発明の一態様に係るトナーの製造方法によると、電解水を用いて分散液のｐＨを調整し、樹脂粒子、ワックス粒子及び顔料粒子の凝集を行っているため、十分な洗浄を行わなくても乾燥後に塩として残留することがなく、帯電特性が損なわれることのないトナーを得ることが出来る。
【００１１】
本発明の一態様に係るトナーの製造方法において、電解水として、酸性水或いはアルカリ水のいずれをも用いることが出来る。いずれを用いるかは、凝集を生じさせるための他の条件による。
【００１２】
一般に、酸性水のｐＨは１．０〜６．０であり、アルカリ水のｐＨは８．５〜１３．０である。
【００１３】
酸性水及びアルカリ水の添加量は、いずれの場合も、分散液の１０〜８０重量％であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、優れた帯電特性のトナーを、大量の洗浄水を必要とせずに小さい環境負荷で、低コストで得ることを可能とするトナーの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に使用されるトナーの製造工程の概略を示すブロック図であり、以下、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
【００１７】
まず、乳化重合法により得られた樹脂分散液１と、ワックス分散液２と、顔料分散液３とを混合し、混合分散液４とする。樹脂分散液１は、例えば、粒径０．１μｍ〜２μｍの結着樹脂粒子を１０〜７０質量％含む水分散液であり、ワックス分散液２は、例えば、粒径０．１μｍ〜３μｍのワックス粒子を１０〜７０質量％含む水分散液であり、顔料分散液３は、例えば、粒径１０ｎｍ〜３００ｎｍの顔料粒子を１０〜７０質量％含む水分散液である。
【００１８】
なお、各分散液には、分散性を良好にするために、通常、０．１〜５．０質量％程度の界面活性剤が添加されている。界面活性剤としては、例えば、ノニオン性界面活性剤例えばポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、メタロース、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ジアルキルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、アニオン性界面活性剤例えばドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルナフタレン硫酸ナトリウム、ジアルキルベンゼンアルキル硫酸塩およびスルホン酸塩、アビエチン酸、カチオン性界面活性剤例えばジアルキルベンゼンアルキルアンモニウムクロリド、ラウリルチルメチルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルメチルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルメチルアンモニウムブロミド、ベンザルコニウムクロリド、セチルピリジニウムクロリド、Ｃ１２、Ｃ１５、Ｃ１７トリメチルアンモニウムブロミド、四級化ポリオキシエチルアルキルアミンのハライド塩、ドデシルベンジルトリエチルアンモニウムクロリドを用いることができる。
【００１９】
結着樹脂としては、公知のものを含む広い範囲から選択することができる。具体的には、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、およびスチレン−ブタジエン共重合体などのスチレン系樹脂をはじめ、飽和ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、クマロン樹脂、キシレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示でき、これらの樹脂を二種類以上組み合わせて用いてもよい。なお、これらの樹脂のうち、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、オレフィン系樹脂が好ましい。
【００２０】
最終トナー中の結着樹脂の配合量は、通常７５〜９７質量％、好ましくは８０〜９０質量％である。
【００２１】
着色剤に用いる顔料または染料としては、カーボンブラック、鉄黒、グラファイト、ニグロシン、アゾ染料の金属錯体、アントラキノン系染料、フタロシアニンブルー、デュポンオイルレッド、アニリンブルー、ベンジンイエロー、ハンザイエロー、ローズベンガル、ローダミンレーキ、アリザリンレーキ、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド２２、３１，４８−１、４８−３、５３−１、５７−１、６０、１２２、２６９、１５０、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１２、１３、１４、１７、７４、８１、９７、１５４、１５５、１７４、１８０、１８５、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５、１５−３、１５−４、１５−６、６０やこれら等の混合物を使用することができる。
【００２２】
最終トナー中の着色剤の配合量は、通常１〜１０質量％、好ましくは２〜８質量％である。
【００２３】
ワックスとしては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、パラフィン等の極性の低いもの或いはカルナバワックス、エステル系等の極性の高いものを挙げることが出来る。また、エマルジョンタイプのカルボキシル基変性ポリオレフィンとして、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１等のオレフィン単位を骨格としてカルボキシル基を有するように変性され、かつアンモニアまたはアミンでカルボキシル基の少なくとも一部が中和されたポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等を使用することも可能である。
【００２４】
最終トナー中のワックスの配合量は、通常１〜１０質量％、好ましくは２〜５質量％である。
【００２５】
混合分散液４中には、必要に応じて公知の帯電制御剤を添加してもよい。帯電制御剤としては、例えば、正帯電性トナーを得るためには、四級アンモニウム塩やそれらの造塩化合物などが、負帯電トナーを得るためにはサリチル酸あるいはアルキルサリチル酸の金属錯体や金属錯塩、硼素含有カリウム塩化合物などが好ましい。
【００２６】
次いで、混合分散液４には、電解水５が加えられる。電解水５には、酸性水とアルカリ水とがあるが、混合分散液４のｐＨ、結着樹脂、ワックス、及び着色剤の種類、濃度等に応じて、最適な凝集が得られるように、酸性水又はアルカリ水が選択される。
【００２７】
粒子が安定的に分散している状態は、界面活性剤の電気的斥力を受けてポテンシャルが高い状態にある。界面活性剤がなければ、粒子同士はブラウン運動によりポテンシャルを容易に越える条件が整えば、粒子同士は凝集する。凝集した粒子は深いポテンシャルの谷に落ちるため、再分散は容易には生じない。
【００２８】
従って、電解水４を加えるのは、分散のために添加した界面活性剤の効果を打ち消すのに必要なｐＨ調整を行うためであるので、酸性水又はアルカリ水の使い分けは、乳化重合における反応系や、界面活性剤の種類により異なることになる。しかし、本発明においては、通常、酸性水が添加される。
【００２９】
例えば、弱酸と強アルカリの塩であるオレイン酸カリウムを界面活性剤として使用した場合には、酸性水を加えれば、オレイン酸は遊離するため、界面活性剤の効果はなくなり、粒子は凝集する。
【００３０】
混合分散液４への電解水５の添加量は、従来、凝集剤として使用されていたｐＨ調整剤の添加量と同等の量でよく、例えば、酸性水の場合もアルカリ水の場合も、混合分散液に対し、１０〜８０質量％である。
【００３１】
混合分散液４へ添加される電解水５のｐＨは、酸性水の場合ｐＨ１．０〜６．０であり、アルカリ水の場合、８．５〜１３であるのが好ましい。
【００３２】
ここで、本発明に使用される電解水について説明する。
【００３３】
電解水とは、水を電気分解することにより、陽極側に形成された酸性水と、陰極側に形成されたアルカリ水の双方を言う。一般に、酸及びアルカリは、中和して塩を形成するが、酸性水及びアルカリ水は、中和しても塩を形成しないという特徴を有する。従って、酸性水及びアルカリ水は、酸、アルカリではない。
【００３４】
即ち、電解水は、水分子が電気分解して相対的に水素イオンに偏りができるために、ｐＨでは酸性及びアルカリ性を示している。そのため、電解水を中和しても塩を形成せず、中世の水に戻ってしまう。この点が従来使用されていたｐＨ調整剤と異なる点である。
【００３５】
図２に電解水を製造するための電解槽の概略を示す。
【００３６】
図２に示すように、電解槽１１は、イオン交換膜１２により、陽極室１３と陰極室１４とに分けられている。陽極室１３には、チタンをコーティングした白金電極からなる陽極１５が、陰極室１４には、同様にチタンをコーティングした白金電極からなる陰極１６がそれぞれ配置されている。
【００３７】
電解槽１１の底部には、電気分解される水を陽極室１３及び陰極室１４の双方に導入するための導入口１７が設けられ、電解槽１１の上部の陽極室１３には、形成された酸性水を取り出すための酸性水取り出し口１８が、陰極室１４には、形成されたアルカリ水を取り出すためのアルカリ水取り出し口１９が、それぞれ設けられている。
【００３８】
電気分解に供される水は、通常は、水道水、井戸水、食塩水等が使用される。水道水や井戸水には、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム等のイオンが含まれており、食塩水には、ナトリウムイオンが含まれているため、電気分解が可能である。
【００３９】
濃度２％以下の食塩水を電気分解した場合、陽極室１３からｐＨ２．７以下の強酸性次亜塩素酸水が酸性水として得られ、陰極室１４からはｐＨ１１〜１２の強アルカリ水が得られる。
【００４０】
凝集工程６において、以上のような電解水５、例えば酸性水を混合分散液４に添加すると、混合分散液４中の結着樹脂、ワックス及び着色剤は、凝集する。
【００４１】
次に、成長・加熱融合工程７において、各粒子が凝集した混合分散液を６０〜１２０℃に加熱することにより、凝集した結着樹脂、ワックス及び着色剤は融合し、成長し、その結果、分散液中にトナー粒子が形成される。
【００４２】
このようにトナー粒子が形成された分散液は、洗浄工程８において、界面活性剤を除去するために洗浄水により洗浄され、その後、乾燥工程９において乾燥され、乳化重合トナー１０が得られる。
【００４３】
洗浄工程８では、単に界面活性剤を除去するためだけであるので、大量の洗浄水は必要としない。
【００４４】
なお、場合によっては、界面活性剤の代わりに電解水を用いても、樹脂分散液、ワックス分散液及び顔料分散液の分散性を良好にすることが可能である。この場合、ｐＨ調整剤だけでなく、界面活性剤も含まれていないため、洗浄工程が不要となるという極めて優れた効果が得られる。
【００４５】
以下、本発明の実施例を示し、本発明についてより具体的に説明する。
【００４６】
実施例
図１に示すプロセスに従って、トナーを製造した。即ち、まず、水中に粒径０．３８μｍのスチレンアクリル樹脂粒子が分散した２０％樹脂分散液の１００質量部、水中に粒径１．２μｍのポリエチレンワックスが分散した２０％ワックス分散液の２０質量部、及び水中に粒径１００μｍのフタロシアニン系顔料が分散した２０％顔料分散液の２０質量部を混合した。
【００４７】
この混合分散液に、ｐＨ４．０の酸性水を、混合分散液の４０質量％となるように添加し、樹脂粒子、ワックス粒子、顔料粒子を凝集させた。
【００４８】
次いで、混合分散液を８０℃に加熱して、凝集した粒子を融合させ、成長させた。
【００４９】
その後、界面活性剤を除去するため、少量の水で洗浄を行い、更に乾燥工程を経て、粒径６．７μｍのトナーを製造した。
【００５０】
このトナーを用いて、複写機による画像形成を行ったところ、カブリのない良好な画質の画像を得ることが出来た。
【００５１】
比較例
凝集工程において、酸性水の代わりにリン酸カルシウムを用いたことを除いて、実施例と同様にして、粒径７．０μｍのトナーを製造した。
【００５２】
このトナーを用いて、複写機による画像形成を行ったところ、得られた画像には、カブリ値１．８以上のカブリが発生した。これは、通常よりも少量の水で洗浄したため、リン酸カルシウムを十分に除去することが出来ず、帯電特性が不良となったためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係るトナーの製造方法を説明するためのブロック図。
【図２】本発明の一実施形態に係るトナーの製造方法に用いられる電解水を製造するための電解槽の概略を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・樹脂分散液、２・・・ワックス分散液、３・・・顔料分散液、４・・・混合分散液、５・・・電解水、６・・・凝集工程、７・・・成長・加熱融合工程、８・・・洗浄工程、９・・・乾燥工程、１０・・・トナー、１１・・・電解槽、１２・・・イオン交換膜、１３・・・陽極室、１４・・・陰極室、１５・・・陽極、１６・・・陰極、１７・・・導入口、１８・・・酸性水取り出し口、１９・・・アルカリ水取り出し口。
【図１】
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【図２】
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