JP2007034310A - トナーの製造方法、これを利用して製造されたトナー、画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー粒径を自由に調節し、狭い粒径分布を得ることができるトナーの製造方法及びこれを利用して製造されたトナーを提供する。
【解決手段】本発明は、親水性基、疎水性基及び少なくとも一つの反応性官能基を有するマクロモノマーと、少なくとも一つの重合性単量体と、着色剤とを含むトナー組成物を製造する工程と、前記トナー組成物を媒質中で乳化重合して重合されたトナーを製造する工程と、前記重合されたトナーを分離及び乾燥する工程と、を含むトナーの製造方法である。また、本発明は、該製造方法を利用して製造したトナー、トナーを利用する画像形成方法、及びトナーを収容した画像形成装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナーの製造方法及びこれを利用したトナーに係り、より詳細には、マクロモノマーを利用して乳化重合するトナーの製造方法、これを利用したトナー、該トナーを利用した画像形成方法、及び該トナーを収容した画像形成装置に関する。

電子写真法や静電記録法において、静電荷像または静電潜像を表面化する現像剤としては、トナー及びキャリア粒子からなる２成分現像剤と、実質的にトナーのみからなってキャリア粒子を使用していない１成分現像剤がある。１成分現像剤には、磁気成分を含有する磁性１成分現像剤と磁気成分を含有していない非磁性１成分現像剤とがある。非磁性１成分現像剤には、トナーの流動性を高めるためにコロイド性シリカなどの流動化剤を独立的に添加することが多い。トナーとしては、一般的に結着樹脂中にカーボンブラックなどの着色剤やその他の添加剤を分散させて粒子化した着色粒子が使われている。

トナーの製造方法には主として粉砕法と重合法とがある。粉砕法では、合成樹脂と着色剤、必要に応じてその他の添加剤を溶融混合した後に粉砕し、次いで所望の粒径の粒子が得られるように分級してトナーを得ている。重合法では、重合性単量体、着色剤、重合開始剤、必要に応じて架橋剤、帯電防止剤などの各種添加剤を均一に溶解または分散させた重合性単量体組成物を製造し、次いで、分散安定剤を含有する水系分散媒質中に攪拌器を利用して分散して、重合性単量体組成物の微細な液滴粒子を形成させ、次いで昇温させて懸濁重合して所望の粒径を有する着色重合体粒子の重合トナーを得ている。

電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置において、均一に帯電させた感光体上に像露光を行って静電潜像を形成し、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として、前記トナー像を転写紙などの転写材上に転写し、次いで、未定着のトナー像を加熱、加圧、溶剤蒸気などの様々な方式により転写材上に定着させている。定着工程では、ほとんどの場合に定着ロールと加圧ロールとの間にトナー像を転写した転写材を通じて、トナーを加熱圧着して転写材上に融着させている。

電子写真複写機などの画像形成装置により形成される画像には、精密かつ微細さの向上が要求されている。従来、画像形成装置に利用されるトナーとしては、粉砕法により得られたトナーが主流であった。粉砕法によれば、粒径分布の広い着色粒子が形成されやすいので、満足すべき現像特性を得るためには、粉砕品を分級してある程度狭い粒径分布に調整する必要がある。しかし、電子写真工程や静電記録工程に適したトナー粒子の製造時に、通常の混練／粉砕工程は粒度及び粒度分布の精密制御が困難であり、小粒径トナーの製造時に分級によるトナー製造の収率が低下する。また、帯電特性及び定着特性のためのトナー設計の変更／調節が制限されるという問題点がある。したがって、最近では、粒径制御が容易であり、分級などの煩雑な製造工程を経る必要のない重合トナーが注目されている。

重合法によってトナーを製造すれば、粉砕や分級を実施せず、所望の粒径及び粒径分布を有する重合トナーを得ることができる。

例えば、特許文献１には、分子中に着色されたポリマー粒子からなるコア及びコアをカバーするシェルを含んで懸濁重合によって製造される重合トナーが開示されている。しかし、このような方法によってもトナーの形態を調節し難く、粒径を調節し難いだけでなく、その粒径の分布が広いという問題点があった。

また、例えば、特許文献２には、狭い範囲の多分散性を有する二官能性ポリマーが開示されており、共有結合したフリーラジカル基をポリマーの両端部に有するポリマーを製造する乳化−凝集重合方法が開示されている。しかし、このような方法によっても、界面活性剤が逆効果を誘導し、ラテックスの大きさを調節し難いという問題点があった。

米国特許第６，０３３，８２２号明細書 米国特許第６，２５８，９１１号明細書 韓国特許出願公開２０００−５７４２４号明細書 米国特許第４，２９９，９０３号明細書

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、トナー粒径を自由に調節し、狭い粒径分布を得ることができるトナーの製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、高い収率で小さな粒径の製造及び制御が容易であり、保存性及び耐久性などに優れたトナーを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、粒径制御、保存性及び耐久性などの物性に優れたトナーを使用して高画質の低温定着が可能な画像形成方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、粒径制御、保存性及び耐久性などの物性に優れたトナーを収容した高画質の低温定着が可能な画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、親水性基、疎水性基及び少なくとも一つの反応性官能基を有するマクロモノマーと、少なくとも一つの重合性単量体と、着色剤とを含むトナー組成物を製造する工程と、前記トナー組成物を媒質中で乳化重合して重合されたトナーを製造する工程と、前記重合されたトナーを分離及び乾燥する工程と、を含むトナーの製造方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によれば、親水性基、疎水性基及び少なくとも一つの反応性官能基を有するマクロモノマーと、少なくとも一つの重合性単量体と、着色剤とを含むトナー組成物を媒質中で乳化重合して形成された、前記マクロモノマーと前記重合性単量体の共重合体を含有するトナーが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の第３の観点によれば、静電潜像が形成された感光体表面にトナーを付着させて可視像を形成し、前記可視像を転写材に転写する工程を含む画像形成方法において、前記トナーは、親水性基、疎水性基及び少なくとも一つの反応性官能基を有するマクロモノマーと、少なくとも一つの重合性単量体と、着色剤とを含むトナー組成物を媒質中で乳化重合して形成された、前記マクロモノマーと前記重合性単量体の共重合体を含有するトナーであることを特徴とする画像形成方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の第４の観点によれば、有機感光体と、前記有機感光体の表面に静電潜像を形成する画像形成手段と、トナーを収容したトナーカートリッジと、前記有機感光体の表面で静電潜像をトナー像に現像するために、前記トナーを有機感光体表面に供給するトナー供給手段と、前記トナー像を有機感光体表面から転写材に転写するトナー転写手段と、を備える画像形成装置において、前記トナーは、親水性基、疎水性基及び少なくとも一つの反応性官能基を有するマクロモノマーと、少なくとも一つの重合性単量体と、着色剤とを含むトナー組成物を媒質中で乳化重合して形成された、前記マクロモノマーと前記重合性単量体の共重合体を含有するトナーであることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、トナーの粒径及び形状を調節しやすく、界面活性剤を使用しないので洗浄工程を単純化でき、トナー製造時にコストダウンが可能であり、汚水や廃水の発生量を低減できるために環境的な側面でも非常に有利である。また、本発明によれば、耐オフセット性、摩擦電荷特性、及び保存安定性に優れるため高品質の画像を実現できる。さらに、本発明によれば、高湿環境下で優秀な性質の重合トナーを製造できる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本発明は、親水性基、疎水性基及び少なくとも一つの反応性官能基を有するマクロモノマーと、少なくとも一つの重合性単量体と、着色剤とを含むトナー組成物を製造する工程と、前記トナー組成物を媒質中で乳化重合して重合されたトナーを製造する工程と、前記重合されたトナーを分離及び乾燥する工程と、を含むトナーの製造方法を提供する。

本発明は、乳化重合法によるトナーの製造方法に係り、乳化重合工程で新規の特性を有するマクロモノマー（ｍａｃｒｏｍｏｎｏｍｅｒ）を使用することに関する。本発明によるマクロモノマーは、親水性基及び疎水性基をいずれも有する両親媒性物質であり、一つ以上の反応性官能基を有するポリマーまたはオリゴマーである。マクロモノマーの親水性基は媒質と反応し、疎水性基はトナー粒子の表面に存在して乳化重合反応を促進させることができる。組成物に含まれていた重合性単量体とグラフト化、分枝化、または架橋結合などの多様な形態に結合されて共重合体を形成できる。本発明によるマクロモノマーを使用することによって、トナー粒子の耐久性及び耐オフセット特性を向上させることができる。また、マクロモノマーは、乳化重合時に安定したミセル（Ｍｉｃｅｌｌｅ）を形成して安定化剤として作用できる。

マクロモノマーの重量平均分子量は、１００〜１００，０００、望ましくは１，０００〜１０，０００である。マクロモノマーの重量平均分子量が１００未満である場合には、完成されたトナーの物性が向上しないか、安定剤としての役割が悪いため望ましくなく、１００，０００を超過する場合には、反応転換率が低くなるので望ましくない。

本発明によるマクロモノマーは、例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−メタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−エチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−ジメタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−改質ウレタン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−改質ポリエステル、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−ヒドロキシエチルメタクリレート、六官能性ポリエステルアクリレート、樹脂状ポリエステルアクリレート、カルボキシポリエステルアクリレート、脂肪酸改質アクリレート（例えば、脂肪酸改質エポキシアクリレート）、ポリエステルメタクリレートからなる群から選択された少なくとも一つであることが望ましいが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

本発明に使われるマクロモノマーの含有量は、トナー組成物の総含有量１００質量部を基準として１〜５０質量部であることが望ましい。トナー組成物の総含有量１００質量部を基準として１質量部未満である場合には、粒子の分散安定性が低下するために望ましくなく、５０質量部を超過する場合にはトナーの物性が悪くなるために望ましくない。

本発明に使われる重合性単量体は、ビニル系単量体、カルボキシル基を有する極性単量体、不飽和ポリエステル基を有する単量体、及び脂肪酸基を有する単量体のうちから選択されうる。

重合性単量体は、これらに限定されるものではないが、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体；アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド等の（メタ）アクリル酸とその誘導体；エチレン、プロピレン、ブチレン等のエチレン性不飽和モノオレフィン；塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル；ビニルメチルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン；２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン等の窒素含有ビニル化合物のうちから選択された一つ以上であることが望ましい。

使われる重合性単量体の含有量は、望ましくは、トナー組成物の総含有量１００質量部を基準として３〜５０質量部である。組成物総含有量１００質量部を基準として３質量部未満である場合には、収率が低下するため望ましくなく、５０質量部を超過する場合には安定性が低下するため望ましくない。

使われる媒質は水溶液であるか、または、水と有機溶剤との混合物でありうる。

トナー組成物を製造する方法は、多様な方法で行われうる。本発明の一具体例によれば、媒質中に着色剤及び開始剤を混合して顔料分散液を製造し、前記顔料分散液に一つ以上の重合性単量体及びマクロモノマーを加えてトナー組成物を製造できる。

本発明の他の具体例によれば、媒質中に着色剤、開始剤、及びマクロモノマーを混合して顔料分散液を製造し、前記顔料分散液に一つ以上の重合性単量体を加えてトナー組成物を製造できる。

本発明のさらに他の具体例によれば、媒質中でマクロモノマーの存在下に一つ以上の重合体性単量体及び着色剤を含む組成物を製造し、前記組成物にフリーラジカル開始剤を加えてトナー組成物を製造できる。

反応を具体的に説明すると、反応器の内部を窒素ガスなどでパージしつつ着色剤分散液を反応器に入れて、水や水／溶剤の混合液を加えた後、攪拌する。この時、反応媒質のイオン強度を調節するために、ＮａＣｌのような電解質またはイオン塩を添加してもよい。反応器内部の温度が適正温度（例えば、８０℃程度）に達した後に、開始剤、望ましくは、水溶性フリーラジカル開始剤を投入する。次いで、マクロモノマー及び反応性単量体が混合された分散液を反応器内に投入する。その分散液は、反応速度及び分散度を調節するために、マクロモノマーなどを、開始剤を投入する前に反応器内の媒質にあらかじめ分散させておいてもよい。

両親媒性マクロモノマーは、共単量体としてだけでなく安定化剤として作用できる。初期のラジカルと単量体との反応は、オリゴマーラジカルを生成してインサイチュ安定化効果を表す。熱により分解された開始剤はラジカルを生成し、水溶液上で単量体単位と反応してオリゴマーラジカルを形成して疎水性が増大する。このようなオリゴマーラジカルの疎水性特性は、ミセル内部への拡散及び重合性単量体との反応を促進し、これと共にマクロモノマーとの共重合反応が進みうる。

両親媒性マクロモノマーの親水性特性によって、共重合反応はトナー粒子の表面近く（ｖｉｃｉｎｉｔｙ）でさらに容易に立ち上がる。粒子表面に位置するマクロモノマーの親水性部分は、立体的安定化によりトナー粒子の安定性を高め、投入されるマクロモノマーの含有量や分子量によって粒径を調節できる。また、粒子表面で反応する官能基はトナーの摩擦電気的特性を向上させることができる。

トナー組成物は開始剤によってラジカルが発生し、ラジカルが前記重合性単量体と反応することが望ましい。ラジカルは、重合性単量体及び前記マクロモノマーの反応性官能基と反応して共重合体を形成できる。

ラジカル重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩；４，４−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、ジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、２，２−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、２，２−アゾビス−２−メチル−Ｎ−１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチルプロピオアミド、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、１，１’−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボニトリル）などのアゾ化合物；メチルエチルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキサイド−２−エチルヘキサノエート、ジ−イソプロピルパーオキシジカルボネート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレートなどの過酸化物などを例示できる。また、これら重合開始剤と還元剤とを組み合わせた酸化−還元開始剤を挙げることができる。

本発明による乳化重合は、乳化剤を使用しないか、または、乳化剤の使用を最小限にして行われうる。乳化重合で乳化剤を使用しないことによって、反応後に製造されたトナー粒子の分離及びろ過工程で洗浄工程を必要としないか、または最小限に抑えることができる。洗浄工程を最小限に抑えることによって製造工程を単純化してトナーのコストダウンが可能であり、排出される汚水や廃水の量を低減させることによって環境的な側面でも非常に有利である。また、乳化剤を使用しないか、または最小限に抑えることによって高い湿度での敏感性、低い摩擦電荷、誘電性の低下、弱いトナーフローなどの問題点を除去でき、トナーの保存安定性を顕著に向上させることができる。

本発明による現像剤は着色剤を含むことができ、このような着色剤として、白黒トナーの場合には、カーボンブラックまたはアニリンブラックを使用でき、本発明による非磁性トナーは、カラートナーを製造しやすい。また、カラートナーの場合には、着色剤のうち黒色はカーボンブラックを利用し、カラーはイエロー、マゼンタ及びシアン着色剤をさらに含む。

前記イエロー着色剤としては、例えば、縮合窒素化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、またはアリールイミド化合物が使われる。具体的には、Ｃ．Ｉ．顔料イエロー１２、１３、１４、１７、６２、７４、８３、９３、９４、９５、１０９、１１０、１１１，１２８、１２９、１４７、１６８、１８０などが使われうる。

前記マゼンタ着色剤としては、例えば、縮合窒素化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レイク化合物、ナフトール化合物、ベンゾイミダゾール化合物、チオインジゴ化合物、またはペリレン化合物が使われる。具体的には、Ｃ．Ｉ．顔料レッド２、３、５、６、７、２３、４８：２、４８：３、４８：４、５７：１、８１：１，１２２、１４４、１４６、１６６、１６９、１７７、１８４、１８５、２０２，２０６、２２０、２２１、または２５４などが使われうる。

前記シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、または塩基染料レート化合物などが使われる。具体的には、Ｃ．Ｉ．顔料ブルー１、７、１５、１５：１，１５：２、１５：３、１５：４、６０、６２、または６６などが使われうる。

このような着色剤は、単独または２種以上の混合物として使われ、色相、彩度、輝度、耐候性、トナー中の分散性などを考慮して選択される。

着色剤の含有量は、重合性単量体１００質量部を基準として０．１〜２０質量部であることが望ましい。前記着色剤の含有量は、トナーを着色するのに十分な量であればよく、重合性単量体１００質量部を基準として０．１質量部未満である場合には、着色効果が不十分であるので望ましくなく、２０質量部を超過する場合には、トナーの製造コストが上昇するために十分の摩擦帯電量を得られないので望ましくない。

本発明によるトナー組成物は、離型剤、帯電制御剤、及びワックスのうち選択された一つ以上をさらに含んでいてもよい。

離型剤は、感光体を保護して現像特性の劣化を防止して高品質の画像を得るために好適に使われうる。本発明の一具体例による離型剤は、高純度の固体脂肪酸エステル系物質を使用できる。具体的には、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリブチレンなどの低分子量ポリオレフィン；パラフィンワックス；多官能エステル化合物などを挙げることができる。本発明で利用する離型剤としては、３官能以上のアルコールとカルボン酸とからなる多官能エステル化合物が望ましい。

３官能以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、ペンタグリセロールなどの脂肪族アルコール；クロログリシトール、クエルシトール、イノシトールなどの脂環族アルコール；トリス（ヒドロキシメチル）ベンゼンなどの芳香族アルコール；Ｄ−エリトロース、Ｌ−アラビノース、Ｄ−マンノース、Ｄ−ガラクトース、Ｄ−フルクトース、Ｌ−ラムノース、スクロース、マルトース、ラクトースなどの糖；コバルト華、Ｄ−トレート、Ｌ−アラビット、アドニット、キシリットなどの糖アルコールなどを挙げることができる。

カルボン酸としては、例えば、酢酸、ブチル酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、マルガリン酸、アラキジン酸、セロチン酸、メリシン酸、エリカ酸、ブラシジン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、ベヘン酸、テトロール酸、キシメニン酸などの脂肪族カルボン酸；シクロヘキサンカルボン酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、３，４，５，６−テトラヒドロフタル酸などの脂環族カルボン酸；ベンゾ酸、トルイル酸、クミン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメチン酸、トリメリット酸、ヘミメリット酸などの芳香族カルボン酸などを挙げることができる。

帯電制御剤は、亜鉛またはアルミニウムのような金属含有サリチル酸化合物、ビスジフェニルグリコール酸等のホウ素錯体、シリケートからなる群から選択されることが望ましい。さらに具体的には、ジアルキルサリチル酸亜鉛、ボロビス（１，１−ジフェニル−１−オクソ−アセチルカリウム塩）などが使われうる。

ワックスは、最終トナー組成物の目的実行特性を提供する任意の好適なワックスを選択できる。使われうるワックスの形態の例は、これらに限定されるものではないが、ポリエチレン系ワックス、ポリプロピレン系ワックス、シリコンワックス、パラフィン系ワックス、エステル系ワックス、カルナウバワックス及びメタロセンワックスを含む。望ましくは、ワックスの融点は約５０〜約１５０℃である。ワックス成分はトナー粒子と物理的に密着されるが、トナー粒子と共有結合しない。最終画像受容体上に低定着温度で定着され、優秀な最終画像耐久性及び耐摩耗特性を表すトナーを提供する。

重合反応時間は３〜１２時間程度であって温度及び実験条件によって調節でき、反応が終わった粒子は、ろ過過程を経た後分離及び乾燥する。この時、粒径を調節するために凝集過程を経ることができる。乾燥されたトナーは外添処理をして最終レーザープリンタ用に製造できる。本発明によって製造されたトナーの体積平均粒径は、０．５〜２０μｍ、望ましくは５〜１０μｍである。

本発明は、親水性基、疎水性基及び少なくとも一つの反応性官能基を有するマクロモノマーと、少なくとも一つの重合性単量体と、着色剤とを含むトナー組成物を媒質中で乳化重合して形成された、前記マクロモノマーと前記重合性単量体の共重合体を含有するトナーを提供する。

開始剤によって発生したラジカルが前記重合性単量体と反応し、ラジカルが重合性単量体及び前記マクロモノマーの反応性官能基と反応して共重合体を形成できる。共重合体は、ビニル系単量体、カルボキシル基を有する極性単量体、不飽和ポリエステル基を有する単量体、及び脂肪酸基を有する単量体のうち選択された一つ以上を共重合して得られ、共重合体の重量平均分子量は２，０００〜２００，０００であることが望ましい。

マクロモノマーの重量平均分子量は、１００〜１００，０００、望ましくは１，０００〜１０，０００である。マクロモノマーはこれらに限定されるものではないが、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−メタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−エチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−ジメタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−改質ウレタン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−改質ポリエステル、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−ヒドロキシエチルメタクリレート、六官能性ポリエステルアクリレート、樹脂状ポリエステルアクリレート、カルボキシポリエステルアクリレート、脂肪酸改質アクリレート、ポリエステルメタクリレートからなる群から選択された一つでありうる。

製造されたトナー粒子の体積平均粒径は、０．５〜２０μｍ、望ましくは５〜１０μｍである。

トナーは、離型剤、ワックス、及び帯電制御剤のうち選択された一つ以上をさらに含むことができ、これについての詳細な内容は前述した通りである。

また、本発明は、静電潜像が形成された感光体表面にトナーを付着させて可視像を形成し、前記可視像を転写材に転写する工程を含む画像形成方法において、前記トナーは、親水性基、疎水性基及び少なくとも一つの反応性官能基を有するマクロモノマーと、少なくとも一つの重合性単量体と、着色剤とを含むトナー組成物を媒質中で乳化重合して形成された、前記マクロモノマーと前記重合性単量体の共重合体を含有するトナーであることを特徴とする画像形成方法を提供する。

代表的な電子写真画像形成工程は、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニング及び除電工程を含み、受容体上に画像を形成する一連の工程を含む。

帯電工程で、感光体は、通常、コロナまたは帯電ローラにより負または正のうち一方である、所望の極性の電荷で覆われる。露光工程で、光学システム、通常、レーザースキャナーまたはダイオード配列は、最終画像受容体上に形成される目的画像に対応する画像方式で感光体の帯電表面を選択的に放電させて潜像を形成する。“光”と言及できる電磁気照射は、例えば、赤外線照射、可視光線、及び紫外線照射を含むことができる。

現像工程で、好適な極性のトナー粒子は一般的に感光体上の潜像と接触するが、トナー極性に同じポテンシャル極性を有する、通常、電気的に偏向された現像器を使用する。トナー粒子は感光体に移動して静電気力により潜像に選択的に付着され、感光体上にトナー画像を形成する。

転写工程で、トナー画像は感光体から目的とする最終画像受容体に転写されるが、場合によっては、中間体転写要素がトナー画像の後続の転写と共に感光体から最終画像受容体へのトナー画像の転写に影響を与えるために利用される。

定着工程で、最終画像受容体上のトナー画像は加熱されてトナー粒子が軟化または溶融されることによって、トナー画像を最終受容体に定着させる。他の一つの定着方法は、熱を加えるか、または加えない高圧下で最終受容体にトナーを固定させることを含む。クリーニング工程では、感光体上に残っている残留トナーが除去される。最後に、除電工程では、感光体電荷が特定波長バンドの光に露光されて実質的に均一に低い値に減少することによって、本来潜像の残留物が除去されて次の画像形成サイクルのために感光体が準備される。

また、本発明は、有機感光体と、前記有機感光体の表面に静電潜像を形成する画像形成手段と、トナーを収容したトナーカートリッジと、前記有機感光体の表面で静電潜像をトナー像に現像するために、前記トナーを有機感光体表面に供給するトナー供給手段と、前記トナー像を有機感光体表面から転写材に転写するトナー転写手段と、を備える画像形成装置において、前記トナーは、親水性基、疎水性基及び少なくとも一つの反応性官能基を有するマクロモノマーと、少なくとも一つの重合性単量体と、着色剤とを含むトナー組成物を媒質中で乳化重合して形成された、前記マクロモノマーと前記重合性単量体の共重合体を含有するトナーであることを特徴とする画像形成装置を提供する。

図１は、本発明の製造方法によって製造されたトナーを収容した非接触現像方式の画像形成装置の一具体例を図示したものであって、下記に作動原理を説明する。

非磁性１成分現像剤は、ポリウレタンフォーム、スポンジなどの弾性部材で構成された供給ローラ６により現像剤８を現像ローラ５上に供給する。前記現像ローラ５上に供給された現像剤８は、現像ローラ５の回転によって現像剤規制ブレード７と現像ローラ５との接触部に到達する。前記現像剤規制ブレード７は、金属、ゴムなどの弾性部材で構成されている。現像剤規制ブレード７と現像ローラ５との接触部間を現像剤が通過する時、現像剤８の層が一定の層に規制されて薄層が形成されて現像剤を十分に帯電させる。薄層化された現像剤８は、現像ローラ５によって潜像担持体である感光体１の静電潜像に現像剤８が現像される現像領域へ移送される。

現像ローラ５は、感光体１と一定の間隔をおいて接触せずに互いに対向して位置している。現像ローラ５は、反時計回り方向に回転して感光体１は時計回り方向に回転する。現像領域へ移送された現像剤８は、現像ローラ５に印加されたＤＣ重畳されたＡＣ電圧と感光体１の潜像電位との電位差により発生した電気力によって、感光体１の静電潜像で現像される。

感光体１に現像された現像剤８は、感光体１の回転方向によって転写手段９の位置に到達する。感光体１に現像された現像剤は、コロナ放電またはローラ形態に現像剤８に対する逆極性高電圧が印加された転写手段９によって印刷用紙１３が通過しつつ、印刷用紙に現像剤が転写されて画像が形成される。

印刷用紙に転写された画像は、高温、高圧の定着器（図示せず）を通過しつつ印刷用紙に現像剤が融着されて画像が定着される。一方、現像ローラ５上の未現像の残留現像剤は、前記現像ローラ５と接触している供給ローラ６により回収される。前記の過程が反復される。

本発明を、下記の実施例によってさらに詳細に説明する。

（実施例１）
スチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸による単量体混合物（７：２：１の比率、１００ｇ）と、マクロモノマーであるポリエチレングリコール−メタクリレート（ＰＥＧ−ＭＡ）５ｇと連鎖移動剤である１−ドデカンチオール２．５ｇとを添加した。シアン顔料であるＰＢ１５：３ ８ｇとモノマー混合物とを混ぜて分散攪拌器で５０００ｒｐｍの回転数で約１時間顔料を分散させた。分散液をエステルワックス１０ｇに８０℃以上の温度で加熱混合した。超高純度窒素で脱酸素した超純度水５００ｇにＰＥＧ−ＭＡ５ｇを溶解させて混合した水溶液を作り反応槽に入れた。準備した水溶液と単量体顔料混合物とを１リットル反応器に混合した後、均質器を利用して均質化した。均質化時間は３０分であり、回転数は７０００ｒｐｍであった。混合物を反応水槽に入れて３００ｒｐｍで攪拌させて８０℃まで加熱した。反応器の内部温度が適正数値（８０℃）に至った後に、過硫酸カリウム１ｇ、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル０．５ｇの開始剤を投入して窒素ガスで反応器内部をパージした。反応時間は８時間であり、反応が終了した後に攪拌しつつ自然冷却させた。この時、得られた粒子の体積平均粒径は６．６μｍであり、ｄｖ／ｄｎ（体積平均サイズと数平均サイズとの比）は１．１９であり、ガラス転移温度（以下、「Ｔｇ」）は５３．５℃であり、転換率は９５％であった。

（実施例２）
実施例１で、反応時間２時間が経過した後に、あらかじめ準備したスチレン、アクリル酸ブチル、アクリル酸メチル、ＰＥＧ−ＭＡ、ドデカンチオールをそれぞれ１５ｇ、３ｇ、０．５ｇ、０．５ｇずつ混ぜたシェル層用のモノマーを投入した。この時の反応時間は６時間であり、温度は８０℃を維持する。６時間後に反応槽の加熱を止めて自然冷却させた。製造された粒子の体積平均粒径は６．９μｍであり、数平均サイズは６．７μｍであり、Ｔｇは５６．３℃であった。

（実施例３）
実施例１で、ＰＥＧ−ＭＡの代わりにＰＥＧ−エチルエーテルメタクリレート（ＥＥＭＡ）を使用し、エステルワックスの代わりにポリエチレンワックス８ｇを使用した。製造された粒子の体積平均粒径は６．３μｍであり、数平均サイズは６．１μｍであり、Ｔｇは５０．６℃であり、転換率は９８％であった。

（実施例４）
実施例１で、ＰＥＧ−ＭＡの代わりにポリアクリルアミド（ＰＡＭ）１００（Ｒｈｏｄｉａ）を使用した。エステルワックス１０ｇの代わりにポリエチレンワックス１１ｇを使用した。製造された粒子の体積平均粒径は６．８μｍであり、数平均サイズは６．５μｍであり、Ｔｇは５６．３℃であった。

（実施例５）
実施例１で、ＰＥＧ−ＭＡの代わりにポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−ヒドロキシエチルメタクリレートを使用し、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−ヒドロキシエチルメタクリレートを水溶液溶解時にまずエタノール１０ｇに溶解させた後に水に溶解させた。製造された粒子の体積平均粒径は６．８μｍであり、Ｔｇは５０℃であった。

（実施例６）
実施例１で、メタクリル酸の代わりにアクリル酸を使用した。製造されたワックス及び顔料含有ラテックス粒子の体積平均粒径は６．５μｍであり、数平均サイズは６．４μｍであり、Ｔｇは４６℃であった。

（実施例７）
実施例１で、顔料としてＰＢ１５：３の代わりにＰＹ１８０を使用した。製造されたワックス及び顔料含有トナー粒子の体積平均粒径は５．５μｍであり、数平均サイズは５．２μｍであり、Ｔｇは５３．５℃であった。

（実施例８）
実施例１で、顔料としてＰＢ１５：３の代わりにＰＲ１２２を使用した。製造されたワックス及び顔料含有ラテックス粒子の体積平均粒径は６．６μｍであり、数平均サイズは６．３μｍであり、Ｔｇは５３．５℃であった。

（実施例９）
実施例１で、顔料としてＰＢ１５：３の代わりにカーボンブラック（Ｎｉｐｅｘ ７０）を使用した。製造されたワックス及び顔料含有ラテックス粒子の体積平均粒径は６．７μｍであり、数平均サイズは６．５μｍであり、Ｔｇは５３．５℃であった。

（実施例１０）
シアン顔料であるＰＢ１５：３ ３０ｇ、水１００ｇ及びマクロモノマーＰＥＧ−ＭＡ １０ｇを、ディスパーマット（Ｄｉｓｐｅｒｍａｔ）で２００ｇのガラスビードを利用して１時間３０００ｒｐｍの速度でミリングして顔料水分散溶液を製造した。製造された顔料水分散溶液から２０ｇをとって超高純度窒素で酸素を除去した超純度水４５０ｇに混ぜた後に、反応槽に入れて８０℃まで攪拌しながら加熱した。次いで、スチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸による単量体混合物（７：２：１の比率、１００ｇ）とＰＥＧ−ＭＡ５ｇと１−ドデカンチオール２．５ｇとを添加した。混合溶液にエステルワックス１０ｇを加熱混合した。加熱されている反応槽にＮａＣｌ １ｇを添加した。開始剤として過硫酸カリウム１ｇ、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル０．５ｇを水３０ｇに溶かして反応槽に添加した。準備した単量体混合物を１リットル反応器に滴下漏斗を利用して約１時間にかけて滴下した。この時、攪拌は３００ｒｐｍとし、反応温度は８０℃を維持した。反応器の内部は窒素ガスでパージした。反応時間は８時間であり、反応が終われば攪拌しつつ自然冷却させた。このとき得られた粒子の体積平均粒径は６．９μｍであり、Ｔｇは５０℃であり、転換率は９１％であった。

（比較例１ 既存エマルジョン／アグリゲーション方式）
＜ラテックスの製造＞
酸素を除去した超純度水４００ｇに陰イオン性界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ：Ｓｏｄｉｕｍ Ｄｏｄｅｃｙｌ Ｓｕｌｆａｔｅ）０．５ｇを混合した。単量体であるスチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸をそれぞれ混合して滴下漏斗に入れた。水溶液を反応槽に入れて温度を８０℃まで加熱した。温度が８０℃に到達した時点で、過硫酸カリウム０．２ｇを超純度水３０ｇに溶解させた開始剤溶液を入れた。１０分後に準備したモノマー混合単量体３０ｇを約３０分にかけて滴下した。４時間反応後に加熱を中断して自然冷却させた。このように作られたシード溶液から３０ｇを超純度水３５１ｇに混合した後、８０℃に加熱した。エステルワックス１７ｇを単量体スチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸をそれぞれ１８ｇ、７ｇ、１．３ｇ及びドデカンチオール０．４ｇと共に加熱溶解させた。このように準備されたワックス／モノマー混合単量体を、ＳＤＳ １ｇが溶解された超純度水２２０ｇに入れて超音波分散器で約１０分間均質化させた。均質化された乳化溶液を反応槽に投入してから１５分後に開始剤５ｇと超純度水４０ｇとを溶解して投入した。この時、反応温度は８２℃を維持して約２時間３０分間反応を進めた。２時間３０分の反応時間が経過した後に、再び開始剤１．５ｇに超純度水６０ｇを入れて、シェル層形成のためのモノマーを投入した。このとき投入するモノマーの組成は、スチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸それぞれ５６ｇ、２０ｇ、４．５ｇにドデカンチオール３ｇであった。モノマーは、約８０分間の滴下する方法で投入した。２時間反応後に反応を終了させて自然冷却させた。

＜トナーの製造凝集／溶融工程＞
このように準備されたラテックス粒子３１８ｇを０．５ｇ ＳＤＳ乳化剤が溶解されている超純度水に混合した。これに、ＳＤＳ乳化剤で分散した顔料粒子（Ｃｙａｎ １５：３、４０固形体％）水溶液１８．２ｇを混ぜた。２５０ｒｐｍで攪拌しつつラテックス顔料分散水溶液のｐＨを１０％ＮａＯＨ緩衝溶液を利用してｐＨ１０に滴定した。凝集剤ＭｇＣｌ_２ １０ｇに超純度水３０ｇを溶解した後、約１０分間にかけてラテックス顔料水溶液に滴下した。温度を１℃／分の上昇率で９５℃まで上昇させた。約３時間加熱して反応を終えて自然冷却させた。このとき得られた粒径は体積平均約６．５μｍの粒径を表し、Ｔｇは５３．５℃であった。

実施例１〜実施例１０では、トナーの形状及び大きさを調節でき、比較例１と比較して低温定着性が改善されたことが確認できた。したがって、プリンタセッティングに合せて最適化が可能であった。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、画像形成に関する技術分野に好適に用いられる。

本発明によって製造されたトナーを収容した画像形成装置の一具体例を示す説明図である。

符号の説明

１ 感光体
５ 現像ローラ
６ 供給ローラ
７ 現像剤規制ブレード
８ 現像剤
９ 転写手段
１３ 印刷媒体

Claims (33)

1. 親水性基、疎水性基及び少なくとも一つの反応性官能基を有するマクロモノマーと、少なくとも一つの重合性単量体と、着色剤とを含むトナー組成物を製造する工程と、
   前記トナー組成物を媒質中で乳化重合して重合されたトナーを製造する工程と、
   前記重合されたトナーを分離及び乾燥する工程と、
   を含むことを特徴とする、トナーの製造方法。
2. 前記組成物から開始剤によってラジカルが発生し、当該ラジカルが前記重合性単量体と反応す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。
3. 前記ラジカルは、前記重合性単量体及び前記マクロモノマーの少なくとも一つの反応性官能基と反応して共重合体を形成す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。
4. 前記乳化重合は、乳化剤の不存在下で行われ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。
5. 前記媒質は、水溶液、または水と有機溶剤との混合物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。
6. 前記マクロモノマーの重量平均分子量は、５００〜１００，０００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。
7. 前記マクロモノマーの重量平均分子量は、１，０００〜１０，０００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。
8. 前記マクロモノマーは、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−メタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−エチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−ジメタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−改質ウレタン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−改質ポリエステル、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−ヒドロキシエチルメタクリレート、六官能性ポリエステルアクリレート、樹脂状ポリエステルアクリレート、カルボキシポリエステルアクリレート、脂肪酸改質アクリレート、及びポリエステルメタクリレートからなる群から選択された一つ以上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。
9. 前記マクロモノマーの含有量は、前記トナー組成物の総含有量１００質量部を基準として１〜５０質量部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。
10. 前記重合性単量体は、ビニル系単量体、カルボキシル基を有する極性単量体、不飽和ポリエステル基を有する単量体、及び脂肪酸基を有する単量体からなる群から選択された一つ以上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。
11. 前記重合性単量体は、スチレン系単量体、（メタ）アクリル酸の誘導体、エチレン性不飽和モノオレフィン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ビニルエーテル、ビニルケトン、及び窒素含有ビニル化合物からなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする、請求項１０に記載のトナーの製造方法。
12. 前記重合性単量体は、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、エチレン、プロピレン、ブチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルメチルケトン、メチルイソプロペニルケトン、２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、及びＮ−ビニルピロリドンからなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする、請求項１１に記載のトナーの製造方法。
13. 前記重合性単量体の含有量は、前記トナー組成物の総含有量１００質量部を基準として３〜５０質量部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。
14. 前記着色剤は、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラック顔料のうち選択された一つ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。
15. 前記着色剤の含有量は、前記重合性単量体１００質量部を基準として０．１〜２０質量部であることを特徴とする、請求項１４に記載のトナーの製造方法。
16. 前記重合されたトナーの体積平均粒径は、０．５〜２０μｍ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。
17. 前記重合されたトナーの体積平均粒径は、５〜１０μｍ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。
18. 前記トナー組成物は、ワックス、帯電制御剤、及び離型剤からなる群から選択された一つ以上をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のトナーの製造方法。
19. 前記トナー組成物を製造する工程は、前記媒質中で前記着色剤及び開始剤を混合して顔料分散液を製造し、前記顔料分散液に一つ以上の前記重合性単量体及び前記マクロモノマーを加え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。
20. 前記トナー組成物を製造する工程は、前記媒質中で前記着色剤、開始剤、及び前記マクロモノマーを混合して顔料分散液を製造し、前記顔料分散液に一つ以上の前記重合性単量体を加え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。
21. 前記トナー組成物を製造する工程は、前記媒質中で前記マクロモノマーの存在下に一つ以上の前記重合体性単量体及び前記着色剤を含む組成物を製造し、前記組成物にフリーラジカル開始剤を加え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。
22. 親水性基、疎水性基及び少なくとも一つの反応性官能基を有するマクロモノマーと、少なくとも一つの重合性単量体と、着色剤とを含むトナー組成物を媒質中で乳化重合して形成された、前記マクロモノマーと前記重合性単量体の共重合体を含有することを特徴とする、トナー。
23. 開始剤によって発生したラジカルが前記重合性単量体と反応し、前記ラジカルが重合性単量体及び前記マクロモノマーの少なくとも一つの反応性官能基と反応して形成された共重合体を含有することを特徴とする、請求項２２に記載のトナー。
24. 前記共重合体は、ビニル系単量体、カルボキシル基を有する極性単量体、不飽和ポリエステル基を有する単量体、及び脂肪酸基を有する単量体からなる群から選択された一つ以上の単量体を共重合して得られたことを特徴とする、請求項２２に記載のトナー。
25. 前記共重合体の重量平均分子量は、２，０００〜２００，０００であることを特徴とする、請求項２２に記載のトナー。
26. 前記トナーの体積平均粒径は、０．５〜２０μｍであることを特徴とする、請求項２２に記載のトナー。
27. 前記トナーの体積平均粒径は、５〜１０μｍであることを特徴とする、請求項２２に記載のトナー。
28. 前記マクロモノマーの重量平均分子量は、１００〜１００，０００であることを特徴とする、請求項２２に記載のトナー。
29. 前記マクロモノマーの重量平均分子量は、１，０００〜１０，０００であることを特徴とする、請求項２２に記載のトナー。
30. 前記マクロモノマーは、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−メタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−エチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−ジメタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−改質ウレタン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−改質ポリエステル、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）−ヒドロキシエチルメタクリレート、六官能性ポリエステルアクリレート、樹脂状ポリエステルアクリレート、カルボキシポリエステルアクリレート、脂肪酸改質アクリレート、及びポリエステルメタクリレートからなる群から選択された一つであることを特徴とする、請求項２２に記載のトナー。
31. 前記トナーは、ワックス、帯電制御剤、及び離型剤からなる群から選択された一つ以上をさらに含むことを特徴とする、請求項２２に記載のトナー。
32. 静電潜像が形成された感光体表面にトナーを付着させて可視像を形成し、前記可視像を転写材に転写する工程を含む画像形成方法において、
    トナーとして請求項２２〜３１のうちいずれか一項に記載のトナーを使用することを特徴とする、画像形成方法。
33. 有機感光体と、
    前記有機感光体の表面に静電潜像を形成する画像形成手段と、
    前記請求項２２〜３１のうちいずれか１項に記載のトナーを収容したトナーカートリッジと、
    前記有機感光体の表面で静電潜像をトナー像に現像するために、前記トナーを有機感光体表面に供給するトナー供給手段と、
    前記トナー像を有機感光体表面から転写材に転写するトナー転写手段と、
    を備えることを特徴とする、画像形成装置。
    
    
    

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