JP2004226580A - 電子写真用トナー及び製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐久性に優れ、低温定着可能な電子写真用トナー及び製造方法を提供する。
【解決手段】有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂を含む樹脂粉体組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたトナーであって、フロー式粒子像分析装置による平均円形度が0.95以下、かつ、3μm以下の含有率が15%以下である樹脂粉体Aに、帯電制御剤と無機微粒子とを加え、流動攪拌型混合機を用いて、樹脂粉体Aに帯電制御剤を固定化した樹脂粉体Bからなり、かつ、樹脂粉体Bが下記式(1)を満足する。
b/a≦1.3 (1)
a及びbはそれぞれ樹脂粉体A及びBの3μm以下の含有率。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真用トナー及び電子写真用トナーを製造する方法に関するものである。特に、クリーニング性が確保された低温定着トナー、及び、帯電制御剤をトナーに確実に固定化する製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンター等の画像形成装置においては高画質が追求され、そのために画像形成用トナーは小粒化が進み、トナーに対し流動性の確保と均一帯電の確保が強く求められている。そのためにトナー粒子表面に各種外添剤を添加、混合、効率的に付着させる各種方法が提案されている。また、画像形成装置の小型化が進み、クリーニング機構等の簡素化もされており、トナー形状等もクリーニング性の一つの重要な要因となっている。
【0003】
例えば、有機負荷電制御剤を固定化させるにあたり、有機負荷電制御剤としてBET比表面積が15m/g以上のものを用いると共に、この有機負荷電制御剤と一緒にBET比表面積が10〜100m/gの範囲にある無機微粒子を用いることで粒子の表面に均一に分散された状態で固定化される方法(特許文献1参照)、衝撃力を主とする機械的熱的エネルギーで表面処理剤の皮膜層をつくる方法(特許文献2参照)、瞬間的表面加熱処理により強固に表面処理剤を付着する方法(特許文献3参照)、2段羽根を備える球状容器にて表面処理樹脂をつくる方法(特許文献4参照)、微粉末を混合付着後、未付着物を除去する方法(特許文献5参照)等が提案されており、熱可塑性樹脂の表面に表面処理剤を強く付着させるには品温を上昇させて樹脂表面を軟化させながら衝撃力を強めるか、積極的に樹脂表面を加熱することにより衝撃力を用いずに付着させる方法があること、及び未付着物が存在しやすいことを示唆している。
【0004】
さらに、近年の電子写真用トナーは低温定着化が進み、トナーを構成する結着樹脂としてガラス転移温度の低いものが好んで用いられている。また、電子写真用トナーに低融点物質を含有させ、画像形成装置に対する離型性をトナーに持たせることが多くなった。しかし、低融点物質を含有しガラス転移点温度の低い結着樹脂で構成されるトナーを攪拌混合処理しようとする場合、トナー又はトナー中の低融点物質が融解しない温度で処理しないと、低融点物質が溶け出しトナー物性が変化してしまう。また、融着により凝集物が形成されるため、これらを新たに分級、除去する必要が生じ、効率的でない。前述のトナー及び工法は、製造工程において発熱するため、低融点物質が溶け出しトナー物性が変化してしまい、低温定着トナーには向いていない。
【0005】
そのため、樹脂のガラス転移温度に着目し、比較的低温で攪拌混合し無機微粒子をトナー表面に付着させる方法が提案され、竪方円筒状処理槽を用いたヘンシェルミキサーで攪拌混合する実施例が紹介されている(特許文献6参照)。流動性改善を狙った流動助剤として表面処理剤をトナーに付着させる場合、流動性を確保するためには粒子表面に添加剤の凹凸を確保する必要があり、適度な付着力つまり適度な衝撃力が要求される。そこで、混合攪拌としては、回転羽根の周速度が、他のミキサーに比べ比較的速いことからトナー製造の際に好んで使用される、竪方円筒状処理槽を用いたヘンシェルミキサーやハイスピードミキサーを用いた方法で実施することができる。
【0006】
しかしながら、電荷制御を狙った表面処理剤の場合、トナーに付着させるだけでなく、トナー粒子表面に均一に表面処理剤の一部又は全部を埋没させしっかりと固定化する必要があるため、これを実施するためには十分な衝撃力を与えられる攪拌速度で混合しなければならない。帯電制御剤の固定化が不十分なトナーが存在すると均一な摩擦帯電が得られず、カブリと称する画像汚れの原因となる。低融点物質を含有しガラス転移点温度の低い結着樹脂で構成されるトナーに、電荷制御を狙った表面処理を行うためには、低融点物質が流出しない範囲での低温度でかつ、固定化するに十分な衝撃力を与える必要がある。
【0007】
図2に示すように、ヘンシェルミキサーやハイスピードミキサーでは、攪拌容器の形態が底が平面の円筒形容器であるため高速攪拌すると容器内は乱流状態となり粉体の挙動は不均一となる。その結果、粉体が容器の底に滞留するのみならず、円筒壁面にも付着し易い欠点がある。したがって、回転羽根の周速度が実使用上、最大でも40m/sであるために、ヘンシェルミキサーやハイスピードミキサーの容器内では、十分に固定化することは困難である。
【0008】
これらのミキサーよりも高速回転が可能である攪拌混合機としては、ハイブリダイザーが知られており、この混合機は帯電制御剤の確実な固定化は十分可能である。しかし、もともと発熱による2種以上の粒子の混合を目的としているため、十分な冷却機構を有していない。したがって、低融点物質を含有しガラス転移点温度の低い結着樹脂で構成されるトナーに、低融点物質が流出しない範囲での低温度処理するには処理量を極端に落とす必要があり、実質的には使用することができない。
【0009】
このように、低融点物質を含有しガラス転移点温度の低い結着樹脂で構成されるトナーに、低融点物質が流出しない範囲での低温度処理をするためには、従来のミキサーでは攪拌混合処理が不十分であった。すなわち、トナーの粒子個々の表面処理状態にバラツキを生じ、樹脂粉体の表面全体が処理されたトナー粒子と一部分が処理されたトナー粒子の混合物となり、粒子個々の摩擦帯電量が不均一になってしまうために複写時にカブリと称する画像汚れが発生したり、画像形成に寄与しないで回収されるトナー量が増大してしまう欠点がある。また、表面処理剤の付着状態が弱いトナーでは、使用時に表面処理剤がトナーから遊離し易く、これが原因で感光体を傷つけたり、キャリアスペントして現像剤の機能を劣化させたりするといった問題が発生する。
【0010】
ところで、少なくとも熱可塑性樹脂、着色剤及び離型剤で構成される樹脂粉体を作製する方法としては、例えば熱可塑性樹脂、着色剤及び離型剤を溶融混練後、粉砕・分級する粉砕法、熱可塑性樹脂、着色剤及び離型剤を溶媒中に油滴として分散させ重合反応させる重合法等がある。重合法においては帯電制御剤を油滴中に取り込むことが難しいので、重合法で作られた樹脂粉体へ帯電制御剤を均一に固定化し信頼性の高いトナーに仕上げる技術は、必要不可欠である。一方、従来のトナー材料を一体にして混練粉砕し製造されるトナーにおいては、帯電制御剤は内添剤の一つであるが、これがトナー表面に存在することにより帯電機能を発揮する。帯電制御剤は高価な材料であるため、帯電制御剤を表面処理剤として表面のみに存在させることにより少量の帯電制御剤で必要な機能が発揮されコスト低減が期待される。
【0011】
【特許文献1】
特許公報第3036184号
【特許文献2】
特開昭63−85756号公報
【特許文献3】
特開平10−10781号公報
【特許文献4】
特開平10−95855号公報
【特許文献5】
特開昭63−139366号公報
【特許文献6】
特開2000−267354号公報
【0012】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記の問題点を解決する電子写真用トナー及びその製造方法の提供であり、クリーニング性が確保され、均一に帯電される電子写真用トナー及び帯電制御剤を低温定着可能なトナー表面へと打ち込み固定化することのできる、その製造方法の提供である。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、攪拌効率が良好でかつ十分な剪断力を試料に付与できる装置を使用し比較的低温度下で処理する。これにより、低融点物質である離型剤を含有する樹脂粉体表面に、低融点物質が融着したり、凝集したりという問題をおこすことなく帯電制御剤を均一状態に付着させ、固定化ができる。また、このトナーはクリーニング性を十分確保しつつ、帯電量が均一で現像剤劣化のない優れた電子写真用トナーとなる。
【0014】
本発明の電子写真用トナーは、有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂を含む樹脂粉体組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られる樹脂粉体Aを用いる。さらに、本発明は、着色剤及び離型剤を含有する低温定着トナーの表面に表面処理用の帯電制御剤を打ち込み、帯電制御剤を確実に固定化する技術に関する。本発明は、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有する樹脂粉体Aに対し、表面処理剤及び流動性補助剤として、無機微粒子を3μm以下の粒子増加数すなわち含有率を一定になるように加える。これによって、比較的低温で攪拌混合し離型剤を含有するガラス転移温度の低い樹脂に対しても帯電制御剤を均一状態に付着させ得る。
【0015】
すなわち、本発明の第1の態様は、有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂を含む樹脂粉体組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られた電子写真用トナーであって、少なくとも着色剤、離型剤及び結着樹脂を含み、フロー式粒子像分析装置による平均円形度が0.95以下、かつ、3μm以下の含有率が15%以下である樹脂粉体Aに、帯電制御剤と無機微粒子とを加え、流動攪拌型混合機を用いて、樹脂粉体Aに帯電制御剤を固定化した樹脂粉体Bからなり、かつ、樹脂粉体Bが下記式(1)を満足することを特徴とする電子写真用トナーである。
b/a≦1.3 (1)
式(1)中、aは樹脂粉体Aの3μm以下の含有率であり、bは樹脂粉体Bの3μm以下の含有率である。
【0016】
さらに、本発明の第2の態様としては、有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂を含む樹脂粉体組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られた電子写真用トナーであって、少なくとも着色剤、離型剤及び結着樹脂を含み、フロー式粒子像分析装置による平均円形度が0.95以下、かつ、3μm以下の含有率が15%以下である樹脂粉体Aに、帯電制御剤と無機微粒子とを加え、流動攪拌型混合機を用いて、樹脂粉体Aに帯電制御剤を固定化して樹脂粉体Bを形成し、該樹脂粉体Bが下記式(1)を満足することを特徴とする電子写真用トナーの製造方法が提供される。
b/a≦1.3 (1)
式(1)中、aは樹脂粉体Aの3μm以下の含有率であり、bは樹脂粉体Bの3μm以下の含有率である。
【0017】
以下、本発明を、特に本発明のトナーに影響を与える各要素に分けて、詳細に説明する。まず始めに、流動撹拌型混合装置を用いて樹脂粉体Aに帯電制御剤を固定化する方法、次いで、式(1)の影響、樹脂粉体Aの物性、帯電制御剤、無機微粒子、樹脂粉体Aを構成するポリエステル系樹脂、着色剤、離型剤等について説明する。
【0018】
(流動撹拌型混合装置の容器形状1)
本発明においては、樹脂粉体Aに帯電制御剤を固定化するために、流動撹拌型混合装置を用いる。流動攪拌型混合装置としては、容器内壁より突出した固定部材が存在しない容器が好ましく、回転体の周囲に配置された容器内壁より突出する部分や凹凸が内壁に存在せず、回転体と突出部材とのギャップを形成していない球形の容器が好ましい。容器壁面に凹凸がある装置、例えば、特開平5−34971号公報図1に示されているハイブリダイザーの場合、高速回転によってトナーが容器壁面と衝突、摩擦、発熱するため、トナーの一部が融着、凝集したり離型剤が露出してしまいトナー物性が変化してしまう恐れがある。突出部分がある場合には、その部材の容器内壁面からの突出高さは好ましくは1mm以下、より好ましくは0.5mm以下である。この滑らかな内壁を高速で粉体が流動することにより、粒子のさらなる粉砕も進行せずに均一に粉体の表面を処理することができる。内壁に突起があり滑らかでないと、高速気流に乱流が生じ易く、粒子の余分な粉砕や粒子表面の局所的融解、粉体への処理の均一性の欠如(粒子間へ与えられるエネルギーのばらつき)が生じやすい。容器内壁面からの突出部材には、例えば内部温度を測定するためのセンサーや、粉体が内壁に付着したりすることを防止する回転体の軸の方向に突出した部材は含まれない。
【0019】
(容器形状2)
さらに処理容器の形状は、円筒形のものや内壁が平面のものではなく、内壁に平坦な部分を有しない略球体が好ましく、かつ、連続した曲面を形成したものが好ましい。この連続した曲面以外に、粉体排出装置や気体排出口等は含まれない。このような連続した曲面は安定した乱れのない高速気流を生み出し、処理する樹脂粉体を含む粒子間に与えるエネルギーの均一性を生み出す。例えばQ型ミキサー(三井鉱山社製)が適当な例として挙げられる。
【0020】
(羽根と固定化)
樹脂粉体に表面処理剤を固定化するためには、羽根と粉体又は粉体同士の衝突回数を増し、さらには大きな遠心力で内壁面方向に打ち出すことが重要なため、攪拌羽根を高速で回転させ十分な衝撃力を粉体に与えなくてはならない。回転している羽根と衝突した際に羽根から受ける衝撃力は回転方向成分が最大となるため、なるべく多くの回転方向成分の力を粉体に伝達でき得る羽根の形状、例えば図3に示したような羽根が望ましい。
【0021】
(羽根形状)
球状容器内を高速気流によって流動する粉体は容器頂部から羽根上に直下してくるため、回転方向に対して垂直な平面を有する羽根車は衝撃力をすべて回転方向成分として粉体に転嫁できる。したがって、図3に示したような羽根車を用いれば回転によるエネルギーを最大限活用することができる。また、羽根の枚数は粉体との衝突確率、つまり使用する回転数と容器容量で決まるが、容器容量が20〜150リットルでは4〜12枚が好ましい。
【0022】
(処理量と攪拌効率)
球状容器内では粉体は常に循環しているが、仕込み量が少ないと樹脂粉体のほとんどは容器壁面に付着してしまい、攪拌効率が上がらないばかりか収量が少なくなってしまう。また、付着したままの樹脂粉体は未処理の状態となるため、でき上がりの混合物に未処理物が混入する恐れがある。そのため、仕込み量を容器容量の0.2倍以上にすると循環する樹脂粉体のセルフクリーニング機構が働き、樹脂粉体自身で付着を掻き落とすため、付着したままで処理されない樹脂粉体を無くし、均一な処理物が製造可能となる。粉体を均一に循環させ最適な攪拌効率を得るためには、仕込み量は容器容量の0.2〜0.6倍、好ましくは0.3倍である。さらに効率を上げる方法としては、羽根の面積を大きくしたり、処理時間を長くする等が挙げられる。
【0023】
(品温(発熱)と処理方法)
トナー組成物を高速で攪拌混合すると、粉体には衝撃力を始めとする様々な力がかかり、余剰となったエネルギーは熱エネルギーとして放出されるため容器内部の温度が上昇する。内部温度が上昇し過ぎると樹脂粉体の一部が融解したり、離型剤が露出してしまい品質に悪影響を及ぼすことになる。球状容器はそのような発熱を抑えるために、容器外側にジャケットを有する二重構造をとり熱媒体が流してある。さらに、羽根車を用いれば、羽根によって打ち出された樹脂粉体は高速気流によって一度頂部まで運ばれるため、その間にも冷却される。したがって効率良く表面処理ができるので内部温度が上昇する前に処理を終えることができる。
【0024】
(樹脂粉体のガラス転移温度の影響)
近年の電子写真用トナーは低融点化が進んでおり、樹脂粉体のガラス転移温度Tg’は通常40〜70℃である。攪拌混合により品質を落とさず、樹脂粉体に効率良く帯電制御剤を固定化するためには、Tg’を基準に(Tg’−35)〜(Tg’−10)℃の温度範囲で処理するのが望ましい。T<Tg’−35℃では、攪拌羽根と粉体又は粉体同士の衝突による発熱が全く無い状態、つまり十分な固定化がなされていないことになる。逆に、T>Tg’−10℃では発熱量が冷却能力を上回っている状態であり、例えば電子写真用トナーでは樹脂粉粒子に含まれる離型剤が粒子表面に露出してしまう。このようなトナーは保存性が低下し、複写機内を汚すといった不具合が起こる。また、低融点物質が溶け出し、融着によりトナーの凝集物を形成するため、電子写真用トナーとして用いるには新たに分級、除去の工程が必要になり効率的でない。トナーは、一般に流動性が悪いほど発熱しやすく、特に低温定着化(低融点化)させるとトナー流動性は悪化し、発熱しやすい。本発明においては、後述するように、流動性を良くするために流動性補助剤として無機微粒子を添加している。これにより流動性を良くすることができ、発熱量の上昇の防止に効果的である。
【0025】
(攪拌速度)
攪拌速度(周速度)は65〜120m/s、好ましくは70〜100m/sである。この範囲の速度で攪拌することで、個々の粒子に大きな衝撃力を与え、さらにその衝撃力によって打ち出された粒子は大きな速度を持つため攪拌容器内を高速で運動できる。
【0026】
上述した処理温度及び撹拌速度の条件を組み合わせれば、表面処理剤のトナー表面への打ち込みに効果が高い。次いで、以下に、撹拌槽内の流動の様子を図面を用いて具体的に説明する。
【0027】
(撹拌槽内の流動)
球状容器を用いて攪拌羽根による2種以上の粉体の混合を行った場合、図1に示すように、容器内における粉体の挙動は、先ず容器底部の攪拌羽根と衝突することで大きな遠心力を受け容器内壁面方向に打ち出される。次に、攪拌羽根の高速回転によって生み出された高速気流によって内壁面に沿って頂部まで達し、さらに頂部から回転軸へ向かって下降する高速気流に乗って攪拌羽根上まで運ばれ、再び打ち出されることになる。このため粉体は常に安定して循環することとなり、従来の竪型円筒状混合機の欠点であった容器底部での滞留はなく均一な処理が行われることになる。
【0028】
(式(1)の影響)
本発明のトナーにおいては、樹脂粉体Aの3μm以下の含有率は15%以下である。15%を超える場合には、経時での現像ローラへのフィルミングやトナーリサイクル機構を搭載した現像装置では現像選択性により、粒径分布(Dv/Dn)がブロードになってしまい、地肌汚れ等が発生してしまう。また、樹脂粉体Aの3μm以下の含有率aと、樹脂粉体Aに帯電制御剤を固定化し無機微粒子を加えた樹脂粉体Bの3μm以下の含有率bとの関係が、b/a>1.3であれば、これは、帯電制御剤を樹脂粉体表面へと打ち込み固定化するとともに、樹脂粉体自体が粉砕されていることを表す。割れた樹脂粉体表面には帯電制御剤が均一に存在しておらず、地肌汚れを引き起こしてしまう。そのため、b/aは、以下の式(1)の範囲となるようにする。
b/a≦1.3 (1)
a・・・樹脂粉体Aの3μm以下の含有率
b・・・樹脂粉体Bの3μm以下の含有率
3μmの含有率は、例えば、コールターエレクトロニクス社製粒度測定器、コールターカウンターTAIIを用いて計測することができる。
【0029】
(平均円形度の影響)
本発明での樹脂粉体Aは、フロー式粒子像分析装置により得られる平均円形度が0.95以下である。平均円形度が0.95を上回る場合には、ブレード方式によるクリーニング機構では感光体上に残留したトナーを十分に除去できないため、地肌汚れを引き起こしたり、筋状の汚れを発生してしまう。
【0030】
(樹脂粉体Aの平均粒径Dv)
流動攪拌型混合装置で処理される樹脂粉体Aとしては、体積平均粒径Dvが3〜7.5μmであるものが好ましい。Dvが3μmを下回ると、粉体の質量が小さ過ぎるため、攪拌羽根によって付与できるエネルギー量では固定化困難である。また、Dvが7.5μmを上回ると、粒子の解砕が起こり、処理後のDvが変化するばかりか、品質に影響を及ぼすことになる。
【0031】
(Dv/Dn)
本発明における樹脂粉体Aとしては、Dv/Dnが1.25以下であるものが好ましい。Dv/Dnが1.25を超えると、粉体の粒度分布がブロードであり流動性が悪いため、打ち込み時の発熱が上昇するばかりか、帯電制御剤を均一状態に付着できず、品質に影響を及ぼすことになる。
【0032】
(帯電制御剤)
本発明で樹脂粉体Aに加える帯電制御剤の添加量は、樹脂粉体Aに対し0.3〜1.0wt%であることが好ましい。0.3wt%未満では帯電制御剤としての効果が得られず、帯電能力不足による地肌汚れが発生してしまう。1.0wt%を超えると、帯電能力不足による地肌汚れは発生しないが、樹脂粉末表面に多量の帯電制御剤が存在し、低温定着性を阻害してしまう。
【0033】
帯電制御剤としては、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415やジルコニウム化合物のTN−105(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。好ましくは結晶性化合物で、応力等により1μmの微細な粒子に解砕されやすいものがより好ましい。特に、帯電制御剤として、サリチル酸誘導体の金属錯体又は塩を用いることでさらに安定した良好な帯電特性を示す結果を得た。すなわち、サリチル酸誘導体の金属錯体又は塩は、トナーに高い帯電量を付与する効果があると共に、帯電の立ち上がり性に優れるといった効果を付与する効果が有り、長期にわたり安定した現像性を維持できることが明らかとなった。
【0034】
(無機微粒子の添加量及び一次粒子径)
本発明における流動性補助剤の無機微粒子としては、樹脂粉体Aに対する無機微粒子の添加量が0.1〜1.0wt%の範囲であること好ましい。添加量が0.1wt%未満では流動性補助剤としての効果が得られず、発熱してしまう。1.0wt%を超えると発熱はしないが、樹脂粉体表面に多量の無機微粒子が存在し、低温定着性を阻害してしまう。また、一次粒子径が5〜150nmであるものが好ましい。一次粒子径が5nm未満では質量が小さ過ぎるため攪拌容器内を浮遊してしまい流動性補助剤としての流動性効果が得られない。また、一次粒子径が150nmを超えると、流動性補助剤としての流動性効果が得られないためである。
【0035】
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、べンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を挙げることができる。
【0036】
(外添剤:流動助剤の混合付着)
電子写真用トナーとして帯電制御剤を固定化し帯電能力を高めた樹脂粉体Bを用いるには、流動性を向上させるために流動助剤としての無機微粒子を混合付着させる必要がある。流動助剤を混合付着させるためには一般的に使用されるヘンシェルミキサー等の竪型円筒攪拌装置、前出の球状ミキサーを用い、30〜40m/sの周速で混合付着させることができる。
【0037】
(ウレア変性ポリエステル)
本発明に用いる樹脂粉体Aを製造するには、有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂を含む樹脂粉体組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去する。樹脂粉体Aに組成として含まれる変性ポリエステル系樹脂としては、ウレア結合で変性されたポリエステル(i)を用いることができる。(i)としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との反応物等が挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)としては、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(3)と反応させた物等が挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基等が挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
【0038】
ポリオール(1)としては、ジオール(1−1)及び3価以上のポリオール(1−2)が挙げられ、(1−1)単独、又は(1−1)と少量の(1−2)の混合物が好ましい。ジオール(1−1)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物等が挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコール及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、及びこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上のポリオール(1−2)としては、3〜8価又はそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
【0039】
ポリカルボン酸(2)としては、ジカルボン酸(2−1)及び3価以上のポリカルボン酸(2−2)が挙げられ、(2−1)単独、及び(2−1)と少量の(2−2)の混合物が好ましい。ジカルボン酸(2−1)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸等);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)等が挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸及び炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上のポリカルボン酸(2−2)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸等)等が挙げられる。なお、ポリカルボン酸(2)としては、上述のものの酸無水物又は低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等)を用いてポリオール(1)と反応させてもよい。
【0040】
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
【0041】
ポリイソシアネート(3)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート等);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたもの;及びこれら2種以上の併用が挙げられる。
【0042】
ポリイソシアネート(3)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。末端にイソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のポリイソシアネート(3)構成成分の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.5重量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化すると共に、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。
【0043】
イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
【0044】
アミン類(B)としては、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、及びB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)等が挙げられる。ジアミン(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタン等);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミン等);及び脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等)等が挙げられる。3価以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等が挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン等が挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン等が挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物等が挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1及びB1と少量のB2の混合物である。
【0045】
さらに、必要により伸長停止剤を用いてウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。伸長停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等)、及びそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)等が挙げられる。
【0046】
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ウレア変性ポリエステル(i)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。本発明においては、ウレア結合で変性されたポリエステル(i)中に、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
【0047】
本発明で用いるウレア変性ポリエステル(i)は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。ウレア変性ポリエステル(i)の重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステルの数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル(ii)を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。(i)単独の場合は、数平均分子量は、通常20000以下、好ましくは1000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
【0048】
(未変性ポリエステル)
本発明においては、前記ウレア結合で変性されたポリエステル(i)だけでなく、この(i)と共に、変性されていないポリエステル(ii)をトナーの結着樹脂成分として含有させることもできる。(ii)を併用することで、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、(i)単独使用より好ましい。(ii)としては、前記(i)のポリエステル成分と同様なポリオール(1)とポリカルボン酸(2)との重縮合物等が挙げられ、それら材料の好ましいものも(i)と同様である。また、(ii)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(i)と(ii)は、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。したがって、(i)のポリエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(i)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化すると共に、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
【0049】
変性されていないポリエステル(ii)のピーク分子量は、好ましくは1000〜10000である。1000未満では耐熱保存性が悪化し、10000を超えると低温定着性が悪化する。(ii)の水酸基価は5以上であることが好ましく、さらに好ましくは10〜120、特に好ましくは20〜80である。5未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。(ii)の酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすい傾向がある。
【0050】
(変性ポリエステル系樹脂の分子量分布)
樹脂粉体A中に含有される変性ポリエステル系樹脂は、THF可溶分の分子量分布が、分子量1000〜10000の領域にメインピークを有することが好ましい。分子量分布は以下に示す方法により測定される。トナー約1gを三角フラスコで精評した後、THF(テトラヒドロフラン)10〜20gを加え、バインダー濃度5〜10%のTHF溶液とする。40℃のヒートチャンバー内でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを1ml/minの流速で流し、前記THF試料溶液20μlを注入する。試料の分子量は、単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とリテンションタイムとの関係から算出する。検量線はポリスチレン標準試料を用いて作成される。単分散ポリスチレン標準試料としては、例えば東ソー社製の分子量2.7×10〜6.2×10の範囲のものを使用する。検出器には屈折率(RI)検出器を使用する。カラムとしては、例えば東ソー社製のTSKgel、G1000H、G2000H、G2500H、G3000H、G4000H、G5000H、G6000H、G7000H、GMHを組み合わせて使用する。
【0051】
メインピーク分子量は、通常1000〜30000、好ましくは1000〜10000、より好ましくは1500〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。分子量1000未満成分の量が増えると耐熱保存性が悪化傾向となり、分子量30000以上成分が増えると単純には低温定着性が低下傾向になるがバランスコントロールで低下を極力押さえることも可能である。分子量30000以上の成分の含有量は1〜10%で、トナー材料により異なるが好ましくは3〜6%である。1%未満では充分な耐ホットオフセット性が得られず、10%以上では光沢性、透明性が悪化するケースも発生する。
【0052】
Mnは2000〜15000でMw/Mnの値は5以下が好ましい。5以上だと、シャープメルト性に欠け、光沢性が損なわれる。またTHF不溶分を1〜25、好ましくは1〜10%含むポリエステル樹脂を使用することでホットオフセット向上につながる。THF不溶分はカラートナーにおいてはホットオフセットには効果があるものの光沢性やOHPの透明性については確実にマイナスであるが離型幅を広げるなどには1〜10%内で効果を発揮するケースもある。
【0053】
THF不溶解分測定方法については下記に示す。
THF不溶分測定方法
樹脂又はトナー約1.0g(A)を秤量する。これにTFT約50gを加えて20℃で24時間静置する。これを、まず遠心分離で分けJIS規格(P3801)5種Cの定量用ろ紙を用いてろ過する。このろ液の溶剤分を真空乾燥し樹脂分のみ残査量(B)を計測する。この残査量がTHF溶解分である。THF不溶解分(%)は下記式より求める。
THF不溶解分(%)=(A−B)/A
トナーの場合樹脂以外のTHF不溶解成分量(W1)とTHF溶解成分量(W2)は別途公知の方法例えばTG法による熱減量法で調べておき、下記式より求める。
THF不溶解分(%)=(A−B−W2)/(A−W1−W2)×100
【0054】
(結着樹脂の物性)
本発明において、トナーの結着樹脂のガラス転移点Tgは、好ましくは40〜70℃である。40℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、70℃を超えると低温定着性が不十分となる。ウレア変性ポリエステル樹脂の共存により、本発明のトナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。結着樹脂の貯蔵弾性率としては、測定周波数20Hzにおいて10000dyne/cmとなる温度TG’が、通常100℃以上、好ましくは110〜200℃である。100℃未満では耐ホットオフセット性が悪化する。トナーの結着樹脂の粘性としては、測定周波数20Hzにおいて1000P(100Pa・s)となる温度Tηが、通常180℃以下、好ましくは90〜160℃である。180℃を超えると低温定着性が悪化する。すなわち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、TG’はTηより高いことが好ましい。言い換えるとTG’とTηの差(TG’−Tη)は0℃以上が好ましい。さらに好ましくは10℃以上であり、特に好ましくは20℃以上である。差の上限は特に限定されない。また、耐熱保存性と低温定着性の両立の観点から、TηとTgの差は0〜100℃が好ましい。さらに好ましくは10〜90℃であり、特に好ましくは20〜80℃である。
【0055】
(水系媒体中でのトナー製造法)
樹脂粉体Aを形成するために、前述のようにウレア変性ポリエステルを用いることができる。この場合、必要となる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブ等)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)等が挙げられる。
【0056】
トナー粒子は、水系媒体中でイソシアネート基を有するプレポリマー(A)からなる分散体を、(B)と反応させて形成しても良いし、あらかじめ製造したウレア変性ポリエステル(i)を用いても良い。水系媒体中でウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中にウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなるトナー原料の組成物を加えて、せん断力により分散させる方法等が挙げられる。プレポリマー(A)と他のトナー組成物である(以下トナー原料と呼ぶ)着色剤、着色剤マスターバッチ、離型剤、未変性ポリエステル樹脂等は、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめトナー原料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。また、本発明においては、着色剤、離型剤等の他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
【0057】
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波等の公知の設備が適用できる。分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。高温なほうが、ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなる分散体の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
【0058】
ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)を含むトナー組成物100部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー組成物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。2000重量部を超えると製造コストがかさむ。また、必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになると共に分散が安定である点で好ましい。
【0059】
プレポリマー(A)からウレア変性ポリエステル(i)を合成する工程は水系媒体中でトナー組成物を分散する前にアミン類(B)を加えて反応させても良いし、水系媒体中に分散した後にアミン類(B)を加えて粒子界面から反応を起こしても良い。この場合製造されるトナー表面に優先的にウレア変性ポリエステルが生成し、粒子内部で濃度勾配を設けることもできる。
【0060】
トナー組成物が分散された油性相を水が含まれる液体に乳化、分散するための分散剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等の陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等の非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等の両性界面活性剤が挙げられる。
【0061】
またフルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−Nーエチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。
【0062】
アニオン系界面活性剤の商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(ダイキン工業社製)、メガファックF−ll0、F−l20、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、l03、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
【0063】
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族一級、二級もしくは三級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩等の脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−l21(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−l32(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)等が挙げられる。
【0064】
また水に難溶の無機化合物分散剤としてリン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等も用いることができる。また、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸又は無水マレイン酸等の酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等、ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等、又はビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド等の酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等の窒素原子、又はその複素環を有するもの等のホモポリマー又は共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等のポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース類等が使用できる。
【0065】
なお、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗する等の方法によって、微粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解等の操作によっても除去できる。分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、伸長及び/又は架橋反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
【0066】
さらに、トナー組成物の粘度を低くするために、ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)が可溶の溶剤を使用することもできる。溶剤を用いたほうが粒度分布がシャープになる点で好ましい。溶剤は沸点が100℃未満の揮発性であることが除去が容易である点から好ましい。溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等を単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒及び塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。プレポリマー(A)100部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300部、好ましくは0〜100部、さらに好ましくは25〜70部である。溶剤を使用した場合は、伸長及び/又は架橋反応後、常圧又は減圧下にて加温し除去する。
【0067】
伸長及び/又は架橋反応時間は、プレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)の組み合わせによる反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレート等が挙げられる。
【0068】
得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいは、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。乳化分散体を噴霧する乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルン等の短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
【0069】
乳化分散時の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行われた場合には、所望の粒度分布になるよう分級して粒度分布を整えることができる。分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、又は粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、又は粗粒子はウェットの状態でも構わない。用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
【0070】
(着色剤)
本発明のトナーに用いる着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
【0071】
本発明で用いる着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造に用いる又はマスターバッチと共に混練される結着樹脂としては、先に挙げた変性、未変性ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
【0072】
マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練して得られる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤と共に混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
【0073】
(離型剤)
また、結着樹脂、着色剤と共に、樹脂粉体Aには離型剤としてワックスを含有させる。ワックスとしては公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等);長鎖炭化水素(パラフィンワックス、サゾールワックス等);カルボニル基含有ワックス等が挙げられる。これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート等);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート等);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミド等);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミド等);及びジアルキルケトン(ジステアリルケトン等)等が挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。
【0074】
離型剤としてのワックスの融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点が40℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cps(0.005〜1Pa・s)が好ましく、さらに好ましくは10〜100cps(0.01〜0.1Pa・s)である。1000cps(1Pa・s)を超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。トナー中のワックスの含有量は通常0〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%である。
【0075】
次に、本発明の電子写真トナーを用いる画像形成装置の例について説明する。図4は画像形成装置の断面を示しており、像担持体である感光体ドラム1の周囲に近接あるいは接触して、感光体ドラム1上に一様な電荷を帯電させる帯電ローラ2、感光体ドラム1上に静電潜像を形成するための露光手段である露光装置3、静電潜像を顕像化してトナー像とする現像装置4、トナー像を転写紙に転写する転写ベルト6、感光体ドラム1上の残留トナーを除去するクリーニング装置8、感光体ドラム1上の残電荷を除電する除電ランプ9、帯電ローラ印加電圧及び現像のトナー濃度を制御するための光センサ10が配置されている。また、この現像装置4にはここには図示していないトナー補給装置よりトナー補給口を介してトナーが補給される。
【0076】
作像動作は次のように行われる。感光体1は反時計回転方向に回転する。感光体1は除電光9により除電され、表面電位が約−150Vの基準電位に平均化される。次に帯電ロ−ラ2により帯電され、表面電位が−1000V前後となる。次に露光装置3で露光され、光が照射された部分(画像部)は表面電位が0〜−200Vとなる。現像装置4によりスリーブ上のトナーが上記画像部分に付着する。トナー像が作られた感光体1は回転移動し、給紙部5より用紙先端部画像先端部とが転写ベルト6で一致するようなタイミングで転写紙が送られ、転写ベルト6で感光体1表面のトナー像が転写紙に転写される。その後転写紙は定着部7へ送られ、熱と圧力によりトナーが転写紙に融着されて画像として排出される。感光体1上に残った残留トナーはクリーニングブレード8により掻き落とされ、その後感光体1は除電光9により残留電荷が除電されてトナーの無い初期状態となり、再び次の作像工程へ移る。
【0077】
【発明の実施の形態】
以下実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下において、部は重量部を示す。
【0078】
トナー製造例1
(有機微粒子エマルションの合成)
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、0.10μmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは57℃であった。
【0079】
(水相の調製)
水990部、[微粒子分散液1]80部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7):三洋化成工業社製)40部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
【0080】
(低分子ポリエステルの合成)
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物220部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物561部、テレフタル酸218部、アジピン酸48部及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸45部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、Tg47℃、酸価25であった。
【0081】
(プレポリマーの合成)
冷却管、撹拌機及び窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価49であった。
【0082】
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]411部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
【0083】
(ケチミンの合成)
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
【0084】
(マスターバッチの合成)
カーボンブラック(キャボット社製 リーガル400R):40部、結着樹脂:ポリエステル樹脂(三洋化成社製 RS−801 酸価10、Mw20000、Tg64℃):60部、水:30部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロール表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行ない、パルベライザーで1mm径の大きさに粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
【0085】
(油相の作製)
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバワックス110部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
【0086】
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記条件のビーズミルで1パス分散し、[顔料・ワックス分散液1]を得た。[顔料・ワックス分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
【0087】
(乳化⇒異形化⇒脱溶剤)
[顔料・ワックス分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、[ケチミン化合物1]6.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
【0088】
撹拌機及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。[分散スラリー1]は、体積平均粒径5.95μm、個数平均粒径5.45μm(マルチサイザーIIで測定)であった。
【0089】
(洗浄⇒乾燥)
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
▲1▼:濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
▲2▼:▲1▼の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。この超音波アルカリ洗浄を再度行った(超音波アルカリ洗浄2回)。
▲3▼:▲2▼の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
▲4▼:▲3▼の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
【0090】
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、体積平均粒径Dv6.03μm、個数平均粒径Dn5.52μm、Dv/Dn1.09(マルチサイザーIIで測定)、3μm以下は個数で9.5%、平均円形度0.943の、[トナー1]を得た。この[トナー1]は、本発明で言う樹脂粉体Aに相当する。
【0091】
実施例1
[トナー1]100部と、流動性補助剤としての無機微粒子(HDK−3004:Wacker社製 一次粒子径:7nm)0.2部と帯電制御剤(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業社製)0.5部を、容器容量が20リットルのQ型ミキサー(三井鉱山社製)に容器容量の0.3倍仕込み、羽根車の周速度を70m/sに設定し、15分間の混合処理を行い、樹脂粉体Bを得た。樹脂粉体Bの3μm以下は個数で10.4%であった。
【0092】
比較例1
実施例1での羽根車の周速度を125m/sにした以外は実施例1と同様の処理を行った。このときの樹脂粉体の3μm以下は個数で15.4%であった。
【0093】
比較例2
実施例1の流動性補助剤を添加しなかった以外は実施例1と同様の処理を行った。このときの樹脂粉体の3μm以下は個数で9.1%であった。
【0094】
実施例2
実施例1の羽根車の周速度を100m/sに設定した以外は実施例1と同様の処理を行った。樹脂粉体Bの3μm以下は個数で11.2%であった。
【0095】
実施例3
実施例1での流動性補助剤(HDK−3004:Wacker社製 一次粒子径:7nm)を1.2部にした以外は実施例1と同様の処理を行った。樹脂粉体Bの3μm以下は個数で9.9%であった。
【0096】
実施例4
実施例1での流動性補助剤を他のもの(TA−3000:富士チタン社製 一次粒子径:300nm)0.2部にした以外は実施例1と同様の処理を行った。樹脂粉体Bの3μm以下は個数で10.9%であった。
【0097】
実施例5
実施例1での帯電制御剤(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業社製)を1.2部にした以外は実施例1と同様の処理を行った。樹脂粉体Bの3μm以下は個数で9.8%であった。
【0098】
トナー製造例2
(水相の調製)
水990部、[微粒子分散液1]40部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7):三洋化成工業社製)40部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相2]とする。[水相2]を用いる以外はトナー製造例1と同様の処理を行った。個数平均径8.9μm、体積平均径10.5μm(Dv/Dn=1.18)、3μm以下は個数で5.5%、平均円形度0.946の[トナー2]を得た。この[トナー2]は、本発明で言う樹脂粉体Aに相当する。
【0099】
実施例6
[トナー2]100部と、流動性補助剤(HDK−3004:Wacker社製 一次粒子径:7nm)0.2部と帯電制御剤(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)0.5部を、容器容量が20リットルのQ型ミキサー(三井鉱山社製)に容器容量の0.3倍仕込み、羽根車の周速度を70m/sに設定し、実施例1と同様15分間の混合処理を行い、樹脂粉体Bを得た。樹脂粉体Bの3μm以下は個数で6.4%であった。
【0100】
トナー製造例3
(水相の調製)
水990部、[微粒子分散液1]70部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7):三洋化成工業社製)40部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相3]とする。
【0101】
[顔料・ワックス分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、[ケチミン化合物1]6.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相3]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数10,000rpmで30分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
【0102】
撹拌機及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。[分散スラリー1]は、体積平均粒径5.51μm、個数平均粒径4.24μm(マルチサイザーIIで測定)であった。この後の洗浄・乾燥はトナー製造例1と同様の処理を行った。最終的に、個数平均径5.31μm、体積平均径5.60μm(Dv/Dn=1.05)、平均円形度0.983、3μm以下は個数で5.4%の[トナー3]を得た。
【0103】
比較例3
[トナー3]100部と、流動性補助剤(HDK−3004:Wacker社製 一次粒子径:7nm)0.2部と帯電制御剤(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)0.5部を、容器容量が20リットルのQ型ミキサー(三井鉱山社製)に容器容量の0.3倍仕込み、羽根車の周速度を70m/sに設定し、実施例1と同様15分間の混合処理を行った。このときの樹脂粉体の3μm以下は個数で5.6%であった
【0104】
トナー製造例4
トナー製造例1での(乳化⇒異形化⇒脱溶剤)を次のように変えた以外はトナー製造例1と同様に処理をした。
[顔料・ワックス分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、[ケチミン化合物1]6.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数16,000rpmで30分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
【0105】
この後の洗浄・乾燥はトナー製造例1と同様の処理を行った。個数平均径4.71μm、体積平均径5.55μm(Dv/Dn=1.17)、平均円形度0.938、3μm以下は個数で16.6%の[トナー4]を得た。
【0106】
比較例4
[トナー4]100部と、流動性補助剤(HDK−3004:Wacker社製 一次粒子径:7nm)0.2部と帯電制御剤(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)0.5部を、容器容量が20リットルのQ型ミキサー(三井鉱山社製)に容器容量の0.3倍仕込み、羽根車の周速度を70m/sに設定し、実施例1と同様15分間の混合処理を行った。このときの樹脂粉体の3μm以下は個数で18.7%であった。
【0107】
上述のように得られた実施例1〜6及び比較例1〜4のトナーについて、以下のような凝集度及び帯電制御剤の打ち込み度合いの評価を行った。得られた評価結果は、後掲の表1に示す。
【0108】
(凝集度)
目開き75、45及び22μmのふるいを順に積み重ねて、試料2gを振動により自然落下させた。凝集度は、以下のように求めた。
a=(上段のふるいに残った試料重量)/2g×100
b=(中段のふるいに残った試料重量)/2g×(3/5)×100
c=(下段のふるいに残った試料重量)/2g×(1/5)×100
凝集度=a+b+c(%)
【0109】
(打ち込み度合い)
また、打ちこみ度合いを調べるためにFE−SEMでトナー表面の帯電制御剤の存在状態を観察した。評価基準は下記のとおりである。
○:完全に固定化されている。
△:一部固定化されている。
×:遊離している。
【0110】
【表1】
Figure 2004226580
【0111】
前記のように得られた、実施例1〜6及び比較例1〜4の各トナー(樹脂粉体Bに相当する)100部に疎水性シリカ0.7部を加え、ヘンシェルミキサーにて混合した。これら各トナー4重量%と、シリコーン樹脂を被覆した平均粒子径が50μmの銅−亜鉛フェライトキャリア96重量%からなる現像剤を調製した。これらの現像剤について、毎分A4サイズの用紙を45枚印刷できるリコー社製imagio Neo 450を用いて連続印刷して、画像を下記の基準で評価し、評価結果を後掲の表2に示した。
【0112】
(評価項目a〜h)
(a)粒径、Dv/Dn、3μm以下含有率(個数)
トナーの粒径は、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器「コールターカウンターTAII」を用い、アパーチャー径100μmで測定した。体積平均粒径及び個数平均粒径も上記粒度測定器により求めた。
【0113】
(b)帯電量
現像剤6gを計量し、密閉できる金属円柱に仕込みブローして帯電量を求めた。トナー濃度は4.5〜5.5wt%に調整した。
【0114】
(c)定着性
リコー社製imagio Neo 450を用いて、普通紙及び厚紙の転写紙(リコー社製 タイプ6200及びNBSリコー社製複写印刷用紙<135>)にベタ画像で、1.0±0.1mg/cmのトナーが現像される様に調整を行ない、定着ベルトの温度が可変となる様に調整を行なって、普通紙でオフセットの発生しない温度を、厚紙で定着下限温度を測定した。定着下限温度は、得られた定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。
【0115】
(d)Tg測定法
Tgを測定する装置として、理学電機社製TG−DSCシステムTAS−100を使用した。まず試料約10mgをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせ、電気炉中にセットする。まず、室温から昇温速度10℃/分で150℃まで加熱した後、150℃で10分間放置、室温まで試料を冷却して10分放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/分で加熱してDSC測定を行った。Tgは、TAS−100システム中の解析システムを用いて、Tg近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出した。
【0116】
(e)画像濃度
ベタ画像出力後、画像濃度をX−Rite(X−Rite社製)により測定した。これを各色単独に5点測定し各色ごとに平均を求めた。
【0117】
(f)地肌汚れ
白紙画像を現像中に停止させ、現像後の感光体上の現像剤をテープ転写し、未転写のテープの画像濃度との差を938スペクトロデンシトメーター(X−Rite社製)により測定。
【0118】
(g)スペント化率(トナーよりのブリード指標)
10万枚複写試験後の現像剤からブローオフによりトナーを除去し、残ったキャリアの重量を測定W1とする。次に、このキャリアをトルエン中に入れて溶融物を溶解し、洗浄、乾燥後重量を測定しW2とする。そして下記式よりスペント化率を求め評価した。
スペント化率=〔(W1−W2)/W1〕×100
◎:0〜0.01wt%
○:0.01wt%〜0.02wt%
△:0.02wt%〜0.05wt%
×:0.05wt%<
【0119】
(h)フィルミング(表面固定化指標)
現像ローラ又は感光体上のトナーフィルミング発生状況の有無を観察した。○がフィルミングがなく、△はスジ上のフィルミングが見られ、×は全体的にフィルミングがある。
【0120】
(i)平均円形度(トナー形状指標)
トナーの形状は、SYSMEX社製の形状測定器、フロー式粒子像分析装置FPIA2100を用い測定した。
【0121】
【表2】
Figure 2004226580
【0122】
【発明の効果】
本発明のトナー及びその製造方法は、樹脂粉体Aと表面処理剤及び流動性補助剤として無機微粒子を比較的低温で攪拌混合することで、離型剤を含有するガラス転移温度の低い樹脂に対しても帯電制御剤を均一状態に付着させ得る。特に、低温定着トナーへ帯電制御剤を比較的低温で均一な状態に固定化できる。そのため、得られたトナーを画像形成装置に使用すると、クリーニング性及び安定した帯電性を有し、感光体や現像ローラ等に対するフィルミング汚染が防止され、キャリアへのスペントが起こらない長期複写性等に優れる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いる撹拌機の一例を模式的に示した断面図である。
【図2】従来の撹拌機の一例を模式的に示した断面図である。
【図3】本発明で用いる撹拌機の羽の模式図である。
【図4】本発明のトナーを用いるの画像形成装置の一例の概略構成図である。

Claims (13)

  1. 有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂を含む樹脂粉体組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られた電子写真用トナーであって、少なくとも着色剤、離型剤及び結着樹脂を含み、フロー式粒子像分析装置による平均円形度が0.95以下、かつ、3μm以下の含有率が15%以下である樹脂粉体Aに、帯電制御剤と無機微粒子とを加え、流動攪拌型混合機を用いて、樹脂粉体Aに該帯電制御剤を固定化した樹脂粉体Bからなり、かつ、樹脂粉体Bが下記式(1)を満足することを特徴とする電子写真用トナー。
    b/a≦1.3 (1)
    (式(1)中、aは樹脂粉体Aの3μm以下の含有率であり、bは樹脂粉体Bの3μm以下の含有率である。)
  2. 上記無機微粒子の添加量は、樹脂粉体Aに対し0.1〜1.0wt%であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用トナー。
  3. 上記無機微粒子の一次粒子径が、5〜150nmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真用トナー。
  4. 上記帯電制御剤がサリチル酸誘導体の金属錯体又は塩であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子写真用トナー。
  5. 上記帯電制御剤の添加量が、樹脂粉体Aに対し0.3〜1.0wt%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子写真用トナー。
  6. 上記樹脂粉体Aの平均粒径が3〜7.5μmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子写真用トナー。
  7. 上記樹脂粉体A中に含有される変性ポリエステル系樹脂のTHF可溶分の分子量分布が、分子量1000〜10000の領域にメインピークを有し、かつトナー中にポリエステル系樹脂のTHF不溶解分を1〜25%含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の電子写真用トナー。
  8. 上記樹脂粉体Aが、変性ポリエステル系樹脂と共に、未変性ポリエステル系樹脂を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子写真用トナー。
  9. 上記結着樹脂のガラス転移点Tgが40〜70℃であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子写真用トナー。
  10. 有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂を含む樹脂粉体組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られた電子写真用トナーであって、少なくとも着色剤、離型剤及び結着樹脂を含み、フロー式粒子像分析装置による平均円形度が0.95以下、かつ、3μm以下の含有率が15%以下である樹脂粉体Aに、帯電制御剤と無機微粒子とを加え、流動攪拌型混合機を用いて、樹脂粉体Aに帯電制御剤を固定化して樹脂粉体Bを形成し、樹脂粉体Bが下記(1)を満足することを特徴とする電子写真トナーの製造方法。
    b/a≦1.3 (1)
    (式(1)中、aは樹脂粉体Aの3μm以下の含有率であり、bは樹脂粉体Bの3μm以下の含有率である。)
  11. 上記無機微粒子の添加量は、樹脂粉体Aに対し、0.1〜1.0wt%であることを特徴とする請求項10に記載の電子写真用トナーの製造方法。
  12. 上記流動撹拌型混合機の攪拌羽根は、放射状に位置する羽根車であることを特徴とする請求項10又は11に記載の電子写真用トナーの製造方法。
  13. 上記流動撹拌型混合機の攪拌容器は球形であることを特徴とする請求項10〜12のいずれか一項に記載の電子写真用トナーの製造方法。
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