JP2008233406A - 静電荷像現像用トナー、該トナーの製造方法、該トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

静電荷像現像用トナー、該トナーの製造方法、該トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ Download PDF

Info

Publication number
JP2008233406A
JP2008233406A JP2007071297A JP2007071297A JP2008233406A JP 2008233406 A JP2008233406 A JP 2008233406A JP 2007071297 A JP2007071297 A JP 2007071297A JP 2007071297 A JP2007071297 A JP 2007071297A JP 2008233406 A JP2008233406 A JP 2008233406A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
image
developing
inorganic mineral
layered inorganic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007071297A
Other languages
English (en)
Inventor
Akinori Saito
彰法 斉藤
Masahide Yamada
雅英 山田
Osamu Uchinokura
理 内野倉
Junichi Awamura
順一 粟村
Tomomi Suzuki
智美 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2007071297A priority Critical patent/JP2008233406A/ja
Priority to EP08102159.4A priority patent/EP1965261B1/en
Priority to US12/040,451 priority patent/US20080213682A1/en
Publication of JP2008233406A publication Critical patent/JP2008233406A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

【課題】クリーニング性、低温定着性が優れ、高画質画像形成可能な静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供する。
【構成】静電荷像現像トナーは、少なくともトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相を水系媒体に分散して造粒されるトナーであって、トナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体は、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物を含有し、前記有機変性層状無機鉱物中の有機物イオン変性率Xが100<X〔%〕≦150であることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等に於ける静電荷像を現像する為の現像剤に使用されるトナー及び該トナーを使用する電子写真現像装置に関し、更に詳しくは直接または間接電子写真現像方式を用いた複写機、レーザープリンター及び、普通紙ファックス等に使用される静電荷像現像用トナー、該トナーの製造方法、該トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関する。
電子写真法においては、帯電及び露光により静電潜像担持体上に静電潜像が形成された後、トナーを含有する現像剤により現像されてトナー像が形成される。このトナー像は、記録媒体に転写された後、定着される。記録媒体に転写されずに像担持体上に残留したトナーは、像担持体の表面に圧接するように配置されたブレード等のクリーニング部材によりクリーニングされる。
前記トナーの製造方法としては、従来より粉砕法が知られている。粉砕トナーの場合、生産されるトナーの形状は不定形(特定の整った形状でなく、丸みもない形状)であるため、クリーニング性の面では後に述べる重合法と比較して有利である。しかしながら一般にトナー粒子径の微細化においては粉砕効率において限界があり、粒度分布を小さくすることが困難であるため高画質画像を形成することが難しいという課題を有する。
そこで、小粒径で比較的粒径のそろったトナー粒子を得ることが可能な重合法を用いたトナー製造法が提案されている。
しかしながら、前記重合法により得られるトナーは、分散工程で生じる液滴の界面張力により、粉砕トナーと比較して球形となる傾向がある。このため、ブレードクリーニング方式を用いる場合には、球形トナーがクリーニングブレードと感光体の間で回転して隙間に入り込み、クリーニングされにくいという問題が発生する。
そのような状況下、トナーの形状を工夫することにより、クリーニング性を改善する方法が様々に提案されている。具体的にはトナー形状を球形から異形にかえて対応する方法が挙げられる。トナー形状を異形化することで、トナーの粉体流動性が低下し、像担持体上に残留したトナーをブレードクリーニングによってせき止めやすくすることができる。しかし一方でトナーの異形の度合いを大きくしすぎると、現像の際などにトナーの挙動が不安定となり、微小ドット再現性が悪化する。
前述したようにトナーを異形化することで、クリーニングに対するトナーの信頼性は向上する。しかしながら、一方で定着性の面での不具合が生じるようになった。この低温定着性の悪化は、トナー形状の異形化により、定着前の転写材上のトナー層における、トナーの充填密度が小さくなり、定着の際にトナー層中での熱伝導度が遅くなることに起因して生じる。特に、定着の際の圧が従来に比べ小さい場合は、更に熱伝導度が悪くなり低温定着が阻害されてしまうことになる。
一方特許文献1,2においては層状無機化合物の層間に存在する金属カチオン等のイオンを有機カチオン等のイオンで変性した電荷調節剤が開発され、これを電子写真用トナーに用いることが開示されている。
また、特許文献3では第4級アンモニウムイオンを層状無機化合物の層間にインターカレーションすることにより有機溶媒への親和性を改良し、特定の有機溶媒に対して長期的に安定な分散性を得られることが開示されている。しかしながらいずれも粉砕トナーにおいて有機変性層状無機鉱物を均一に分散した帯電制御剤として効果を有することが開示されているに過ぎない。
他方、トナー形状を球形の状態から異形化する方法として、有機溶剤にトナー組成物と共にフィラーを添加し、粒子を異形化する方法が提案されている(特許文献4参照)。特許文献4ではフィラーとして層状鉱物を含む無機フィラーを好適に用いることが示され、具体的にはオルガノシリカゾルを使用し、粒子を異形化することで、ブレードクリーニング性に優れた形状で、且つ定着温度幅の広いトナー用樹脂粒子を得ることを提案している。しかしながら、この提案ではトナー表層にフィラーが存在するため、ワックスの染み出しの阻害、又は結着樹脂の溶け出しを阻害して、低温定着性への阻害が見られ、クリーニング性と低温定着性の両立がいまだ不十分である。
現状では低温定着性に優れ、高画質画像を形成することができ、重合法でトナーを製造しながらも、長期にわたって安定したクリーニング性を担保可能な異形化を実現したトナー及びその関連技術については、未だ提供されておらず、更なる改良、開発が望まれているのが現状である。
特開2003−202708号公報 特表2003−515795号公報 特許第3502993号公報 特開2005−49858号公報
本発明の課題は以下の通りである。
(1)適切な形状に異形化されたトナーを提供する。
(2)クリーニングにおいて高い信頼性が得られるトナー及び画像形成装置を提供する。
(3)低温定着性に優れたトナー及び画像形成装置を提供する。
(4)(1)〜(2)の課題を同等に達成できるトナー及び画像形成装置を提供する。
(5)転写効率にすぐれ、且つ転写残トナーが少なく高品位な画像が得られるトナー及び画像形成装置を提供する。
(6)帯電安定性と低温定着性を両立させたトナーを提供する。
(7)消費電力が少なく且つ、カラー画像に必要な高転写性とOHP透過性を高い次元で両立させる新規なトナーを提供する。
本発明者らは、前述した課題を解決すべく本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、以下に示すトナー及び画像形成するための方法及び装置が提供される。
(1)少なくともトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相を水系媒体に分散して造粒するトナーにおいて、トナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体は、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した有機変性層状無機鉱物を含有し、前記有機変性層状無機鉱物中の有機物イオン変性率Xが100<X〔%〕≦150であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
(2)前記油相は、有機変性層状無機鉱物と結着樹脂との混練複合体を含有することを特徴とする(1)記載の静電荷像現象用トナー。
(3)前記油相は、有機溶媒を含むことを特徴とする請求項1〜2に記載の静電荷像現像用トナー。
(4)少なくとも、有機溶媒中に、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、結着樹脂、着色剤、離型剤、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した有機変性層状無機鉱物と該結着樹脂との混練複合体を溶解又は分散させ、該溶液または分散液を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したトナーであって、該有機変性層状無機鉱物中の有機物イオン変性率Xが100<X〔%〕≦150であることを特徴とする静電荷像現象用トナー。
(5)前記トナーの形状係数SF−1が110〜200であり、SF−2が110〜300であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(6)前記静電荷像現像用トナー中に有機変性層状無機鉱物が、0.1〜5質量%含有されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(7)前記有機変性層状無機鉱物において、該変性用の有機物イオンが4級アンモニウムイオンであることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(8)前記静電荷像現像用トナーの体積平均粒径が3〜7μmであることを特徴とする(1)〜(7)いずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(9)前記静電荷像現像用トナーの体積粒経Dv/数平均粒経Dnが1.00〜1.20であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(10)前記静電荷像現像用トナーが2μm以下の粒子が1〜10個数%であることを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(11)前記結着樹脂がポリエステル樹脂を含有することを特徴とする(1)〜(10)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(12)前記ポリエステル樹脂の結着樹脂中の含有量が50〜100重量%であることを特徴とする(11)に記載の静電荷像現像用トナー。
(13)前記ポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量が1,000〜30,000であることを特徴とする(11)は(12)に記載の静電荷像現像用トナー。
(14)前記ポリエステル樹脂の酸価が1.0〜50.0(mgKOH/g)であることを特徴とする(11)〜(13)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(15)前記ポリエステル樹脂のガラス転移点が35〜65℃であることを特徴とする(11)〜(14)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(16)前記活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体の重量平均分子量が3,000〜20,000であることを特徴とする(1)〜(15)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(17)前記静電荷像現像用トナーの酸価が0.5〜40.0(mgKOH/g)であることを特徴とする(1)〜(16)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(18)前記静電荷像現像用トナーのガラス転移点が40〜70℃であることを特徴とする(1)〜(17)いずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(19)前記静電荷像現像用トナーが二成分系現像剤に使用されるトナーであることを特徴とする(1)〜(18)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(20)少なくともトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相を水系媒体に分散して造粒するトナーの製造方法において、前記油相は層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した有機変性層状無機鉱物と結着樹脂との混練複合体を含有し、該有機変性層状無機鉱物の有機物イオン変性率Xが100<X〔%〕≦150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。
(21)少なくとも、有機溶媒中に、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、結着樹脂、着色剤、離型剤、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した有機変性層状無機鉱物と該結着樹脂との混練複合体を溶解又は分散させ、該溶液または分散液を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したトナーの製造方法であって、該有機変性層状無機鉱物の有機物イオン変性率Xが100<X〔%〕≦150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。
(22)トナー像担持体上に担持されたトナー像を転写材に転写する転写工程と、該転写後にトナー像担持体表面に残留したトナーをブレードを用いてクリーニングするクリーニング工程とを有する画像形成方法において、(1)〜(19)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーを使用することを特徴とする画像形成方法。
(23)トナー像担持体上に担持されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、該転写後にトナー像担持体表面に残留したトナーをブレードを用いてクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置において、(1)〜(19)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーを使用することを特徴とする画像形成装置。
(24)トナー担持体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれ、少なくとも現像手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段は、トナーを保持し、該トナーは(1)〜(19)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
本発明によるとトナーにおいて、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した有機変性層状無機鉱物を含有し、前記有機変性層状無機鉱物中の有機物イオン変性率Xが100<X〔%〕≦150であることを特徴とすることで、低温定着性に優れ、高画質画像を形成することができ、長期にわたって安定したクリーニング性を担保する異形化された静電荷像現像用トナー並びに該トナーを用いたプロセスカートリッジ、トナー製造方法、画像形成方法及び画像形成装置とする提供することができる。
前記有機変性層状無機鉱物中の有機物イオン変性率Xが100<X〔%〕≦150を満たすことが必要である。100%以下または150%を超えるとトナー形状及びトナー帯電性能への効果が低下する。
本発明でいう有機変性層状無機鉱物中の有機物イオン変性率とは、水中に分散させた有機変性前の層状無機鉱物の交換可能な金属イオンのモル数に対して投入された有機物イオンのモル数の割合をいい、下記(1)式で表す。
(1)式
有機物イオン変成率[%]={有機物イオン(mol)/層状無機鉱物の層間の金属イオン(mol)}×100
前記油相は、前記有機変性層状無機鉱物と結着樹脂との混練複合体を含有することが均一な分散性の面から好ましい。前記有機変性層状無機鉱物と結着樹脂との混練複合体すなわちマスターバッチは結着樹脂と有機カチオンで変性した有機変性層状無機鉱物とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得る事ができる。この際該有機変性層状無機鉱物と結着樹脂樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる該有機変性層状無機鉱物と水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、該有機変性層状無機鉱物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ウエットケーキをそのまま用いる事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。
本発明のトナーは、製法や材料については、上記条件を満たしていれば、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、樹脂の選択性が高く、低温定着性がよく、また造粒性に優れ、流径、粒度分布、形状の制御が容易であるため、前記トナーは、少なくとも、有機溶媒中に、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、結着樹脂、着色剤、離型剤、層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した有機変性層状無機鉱物と該結着樹脂との混練複合体を溶解又は分散させ、該溶液または分散液を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥することにより得られたものであることが好適である。
前述したように、小粒径で粒子径の揃ったトナーではクリーニング性に関しては困難を生じるため、トナーの形状係数SF−1の範囲は110〜200、SF−2の範囲は110〜300、であることが好ましい。まず、トナー形状と転写性の関係について述べる。多色現像で転写せしめるフルカラー複写機を用いた場合においては、白黒複写機に用いられる一色の黒トナーの場合と比較し感光体上のトナー量が増加し、従来の不定形トナーを用いただけでは転写効率を向上させることが困難である。更に通常の不定形トナーを用いた場合には、感光体とクリーニング部材との間や中間転写体とクリーニング部材との間、及び/又は、感光体と中間転写体間でのズリ力や摺擦力のために感光体表面や中間転写体表面にトナーの融着やフィルミングが発生して転写効率が悪化しやすい。フルカラー画像の生成においては4色のトナー像が均一に転写されにくく、さらに、中間転写体を用いる場合には、色ムラやカラーバランスの面で問題が生じやすく、高画質のフルカラー画像を安定して出力することは容易ではない。
ブレードクリーニングと転写効率のバランスの観点から、トナーの形状係数SF−1は110〜200、好ましくは120〜180でクリーニングと転写性の両立が好適に計られる。クリーニングと転写性はブレードの材質やブレードの当て方にも大きく関係し、また、転写もプロセス条件で異なるので前記したSF−1の範囲の中でプロセスに応じた設計が可能となる。しかしSF−1が110より低下するとブレードではクリーニングが困難になる場合が多い。またSF−1が200を超えると、前述した転写性の悪化が見られるようになる。この現象は、トナー形状が異形化し、転写の際のトナーの移動(感光体表面〜転写紙、感光体表面〜中間転写ベルト、第一の中間転写ベルト〜第二の中間転写ベルト、等)がスムースでなくなり、更にトナー粒子間でその挙動にバラツキを生じるため、均一かつ高い転写効率が得られなくなる。その他、帯電の不安定や粒子のもろさが発現しはじめる。さらに現像剤中での微紛化現象となり現像剤の耐久性低下の要因となってくる。
粉砕トナーの場合、不定形(特定の整った形状でなく、丸みもない形状)で、かつトナーの形状係数SF−1が140を超えているが、一般にトナーの粒度分布がブロードであるため、Dv/Dnを1.30以下にするには効率が悪い工法である。重合方法でトナーを得る場合には、たとえば懸濁重合、乳化重合ではまたポリエステル系のトナー化は難しく更なる低温定着に対しては対応できない。特開平11−149180号公報、特開2000−292981号公報でイソシアネート基含有プレポリマーを伸長反応および/または架橋反応させたトナーバインダー、および着色剤からなる乾式トナーにおいて、該乾式トナーが、該プレポリマー(A)の水系媒体中でのアミン類(B)による伸長反応および/または架橋反応により形成された粒子からなることを特徴とする乾式トナーおよびその製法が提案されているが、本発明のトナー形状が得られていないために、転写性とクリーニング性の両立が図れていない。
そこで本発明では、少なくとも、有機溶媒中に、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、結着樹脂、着色剤、離型剤、層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した有機変性層状無機鉱物と該結着樹脂との混練複合体を溶解又は分散させ、該溶液または分散液を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥することによりトナーを得る製法において、層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した有機変性層状無機鉱物をトナー中で適正な分散状態にするための該有機変性層状無機鉱物と結着樹脂との混練複合工程及び該混練複合体を溶解ないし分散させる工程を入れることにより、その形状係数SF−1が110〜200で、そのSF−2が110〜300のであるトナーを容易に得ることができる。
本発明に用いられる円形度である形状係数SF−1、SF−2は、日立製作所製FE−SEM(S−4200)により測定して得られたトナーのSEM像を300個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニレコ社製画像解析装置(LuzexAP)に導入し解析を行い、下式より算出し得られた値と定義した。SF−1、SF−2の値は上記Luzexにより求めた値が好ましいが、同様の解析結果が得られるのであれば特に上記FE−SEM装置、画像解析装置に限定されない。
SF−1=(L2/A)×(π/4)×100
SF−2=(P2/A)×(1/4π)×100
(ここで、Lはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積、Pはトナーの最大周長を表す。)真球であればSF−1、SF−2のいずれも100となり、100より値が大きくなるにつれて球形から不定形になる。また特にSF−1はトナー全体の形状(楕円や球等)を表し、SF−2は表面の凹凸程度を示す形状係数である。
前記有機カチオンで変性した有機変性層状無機鉱物はトナー中に0.1〜5質量%含有されることが好ましい。0.1質量%未満ではトナー形状及びトナー帯電性能への効果が低下するし、5質量%を超えると、定着性能が悪化するおそれがある。
本発明のトナーに用いる有機変性層状無機鉱物は、スメクタイト系の基本結晶構造を持つものを有機物イオンで変性したものが望ましい。有機物イオンで変性される層状無機鉱物としては、モンモリロナイト又はベントナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライトなどが挙げられる。
前記有機変性層状無機鉱物の、有機物イオン変性剤としては第4級アルキルアンモニウム塩、フォスフォニウム塩やイミダゾリウム塩などが挙げられるが、第4級アルキルアンモニウム塩が望ましい。前記第4級アルキルアンモニウムとしては、トリメチルステアリルアンモニウム、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム、ジメチルオクタデシルアンモニウム、オレイルビス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムなどが挙げられる。
本発明のトナーにおいて、その体積平均粒径Dvは3.0〜7.0μmであることが好ましい。一般的には、トナーの粒子径は小さければ小さい程、高解像で高画質の画像を得る為に有利であると言われているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。また、前記の範囲よりも体積平均粒子径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させたり、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。また、これらの現象は、微粉の含有率が大きく関係し、特に粒子径2μm以下の粒子が10個数%を超えるとキャリアへの付着や高いレベルで帯電の安定性を図る場合支障となるおそれが高くなる。逆に、トナーの粒子径が前記範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。
本発明のトナーにおいて、その体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)は、1.00〜1.30であることが好ましく、このことが高解像度、高画質のトナーを得ることに好適である。更に、二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナーの粒子径の変動を少なくするとともに、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性を可能とする。Dv/Dnが1.30を超えてしまうと、個々のトナー粒子の粒径のバラツキが大きく、現像の際などでトナーの挙動にバラツキが発生し、微小ドットの再現性を損なってしまうことになり、高品位な画像は得られにくくなる。さらに好ましくは、Dv/Dnは1.00〜1.20の範囲であり、より良好な画像が得られる。
トナーの平均粒径及び粒度分布はカーコールターカウンター法による。トナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)があげられる。本発明においてはコールターカウンターTA−II型を用いて、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)接続し測定した。
以下にその測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。本発明に係わる体積分布から求めた体積基準の体積平均粒径(Dv)及び個数分布から求めた個数平均粒径(Dn)とその比Dv/Dnを求めた。
本発明のトナーの粒子径2μm以下粒子率及び円形度はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製)により計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
本発明のさらなる検討によれば、耐熱保存性を維持しつつ、より低温定着性を効果的に発揮し、プレポリマーによる変性後の耐オフセット性を付与するには、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることが好ましく、該ポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量が1,000〜30,000であることが好ましい。これは、1,000未満ではオリゴマー成分が増加するため耐熱保存性が悪化するおそれがあり、30,000を超えると立体障害によりプレポリマーによる変性が不十分となり耐オフセット性が悪化することが考えられるためである。
本発明の分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により次のように測定される。40℃のヒートチャンバー中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を毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6重量%に調製した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定する。試料の分子量測定に当たっては、試料の有する分子量分布を、数種の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カウント数との関係から算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、Pressure Chemical Co.あるいは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
また、該ポリエステル樹脂の酸価を1.0〜50.0(mgKOH/g)にすることにより、塩基化合物添加による粒経コントロール、低温定着性、耐高温オフセット性、耐熱保存性、帯電安定性などのトナー特性をより高品位にすることが可能である。つまり、酸価が50.0(mgKOH/g)を超えると変性ポリエステルの伸長または架橋反応が不十分となり、耐高温オフセット性に影響が見られ、また、1.0(mgKOH/g)未満では、製造時の塩基化合物による分散安定効果が得られず、また変性ポリエステルの伸長または架橋反応が進みやすく、製造安定性に問題が生じるためである。
本発明のポリエステル樹脂の酸価の測定方法は、JIS K0070に準拠した方法による。但しサンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサン又はTHF等の溶媒を用いる。
酸価は具体的に次のような手順で決定される。
測定装置:電位差自動滴定装置DL−53 Titrator
(メトラー・トレド社製)
使用電極:DG113−SC(メトラー・トレド社製)
解析ソフト:LabX Light Version 1.00.000
装置の校正:トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を使用する。
測定温度:23℃
測定条件は以下のとおりである。
Stir
Speed [%] 25
Time [s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration [mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume [mL] 1.0
Wait time [s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set) [mV] 8.0
dV(min) [mL] 0.03
dV(max) [mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE [mV] 0.5
dt [s] 1.0
t(min) [s] 2.0
t(max) [s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
At maximum volume [mL] 10.0
at potential No
at slope No
after number EQPs Yes
n = 1
comb. Termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下の条件で測定を行う。
試料調整:ポリエステル0.5g(酢酸エチル可溶成分では0.3g)をトルエン120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解する。更にエタノール30mlを添加して試料溶液とする。
測定は上記記載の装置にて計算することが出来るが、具体的には次のように計算する。あらかじめ標定されたN/10苛性カリ〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量から次の計算で酸価を求める。
酸価=KOH(ml数)×N×56.1/試料重量
(ただしNはN/10KOHのファクター)
本発明においては、変性後のポリエステル樹脂すなわち結着樹脂の主成分の耐熱保存性能は、変性前のポリエステル樹脂のガラス転移点に依存するため、ポリエステル樹脂のガラス転移点を35℃〜65℃に設計することが好ましい。つまり、35℃未満では、耐熱保存性が不足し、65℃を超えると低温定着に悪影響を及ぼす可能性がある。
本発明においてガラス転移点の測定は、理学電機社製のRigaku THRMOFLEX TG8110により、昇温速度10℃/minの条件にて測定される。
Tgの測定方法について概説する。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を使用する。
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℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置、室温まで試料を冷却して10min放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱してDSC測定を行う。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する。
本発明のさらなる検討によれば、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体は低温定着性、耐高温オフセット性を実現するために重要な結着樹脂成分であり、その重量平均分子量は3,000〜20,000が好ましい。すなわち、重量平均分子量が3,000未満では反応速度の制御が困難となり、製造安定性に問題が生じ始める。また、重量平均分子量が20,000を超えた場合には十分な変性ポリエステルが得られずに、耐オフセット性に影響を及ぼし始める。
本発明のさらなる検討によれば、トナー酸価は低温定着性、耐高温オフセット性に対して、結着樹脂酸価より重要な指標であることが判明した。本発明のトナー酸価は未変性ポリエステルの末端カルボキシル基に由来する。この未変性ポリエステルは、トナーとしての低温定着性(定着下限温度、ホットオフセット発生温度など)を制御するために、酸価を0.5〜40.0(mgKOH/g)にする事が好ましい。つまり、トナー酸価が40.0(mgKOH/g)を超えると変性ポリエステルの伸長または架橋反応が不十分となり、耐高温オフセット性に影響が見られ、また、0.5(mgKOH/g)未満では、製造時の塩基化合物による分散安定効果が得られず、変性ポリエステルの伸長または架橋反応が進みやすく、製造安定性に問題が生じるためである。
本発明のトナー酸価の測定方法は、JIS K0070に準拠した方法による。但しサンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサン又はTHF等の溶媒を用いる。
本発明のトナーのガラス転移点は低温定着性、耐熱保存性、高耐久性を得るために40〜70℃が好ましい。つまり、ガラス転移点が40℃未満では現像機内でのブロッキングや感光体へのフィルミングが発生し易くなり、また、70℃を超えた場合には低温定着性が悪化しやすくなる。
本発明で用いる活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体としては、活性水素と反応可能な反応性変性ポリエステル系樹脂(RMPE)が挙げられ、例えば、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)などが挙げられる。このプレポリマー(A)としては、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物で、かつ活性水素を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(PIC)と反応させたもの等が挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素を含む基としては、水酸基(アルコール性水素基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、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。前記反応性変性ポリエステル系樹脂に対する架橋剤としては、アミン類が用いられ、伸長剤としてはジイソシアネート化合物(ジフェニルメタンジイソシアネート等)が用いられる。後述に詳しく説明するアミン類は、活性水素と反応可能な変性ポリエステルに対する架橋剤や伸長剤として作用する。
前記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)にアミン類(B)を反応させて得られるウレア変性ポリエステル等の変性ポリエステルはその高分子成分の分子量を調節しやすく、乾式トナー、特にオイルレス低温定着特性(定着用加熱媒体への離型オイル塗布機構のない広範な離型性及び定着性)を確保するのに好都合である。特にポリエステルプレポリマーの末端をウレア変性したものは未変性のポリエステル樹脂自体の定着温度域での高流動性、透明性を維持したまま、定着用加熱媒体への接着性を抑制することができる。
本発明で用いる好ましいポリエステルプレポリマーは、末端に酸基や水酸基等の活性水素基を有するポリエステルに、その活性水素と反応するイソシアネート基等の官能基を導入したものである。このプレポリマーからウレア変性ポリエステル等の変性ポリエステル(MPE)を誘導することができるが、本発明の場合、トナーバインダーとして用いる好ましい変性ポリエステルは、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)に対して、架橋剤及び/又は伸長剤としてアミン類(B)を反応させて得られるウレア変性ポリエステルである。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)は、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)と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(PIC)と反応させることによって得ることができる。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およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、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。
ポリオール(PO)としては、ジオール(DIO)および3価以上のポリオール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。ジオール(DIO)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−ヘキサンジオールなど);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など);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など);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など);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など)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など)付加物などが挙げられる。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およ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、およびこれと炭素数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(TO)としては、3〜8価また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、ソルビトールなど);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など);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などが挙げられる。
ポリカルボン酸(PC)としては、ジカルボン酸(DIC)および3価以上のポリカルボン酸(TC)が挙げられ、DIC単独、およびDICと少量の(TC)との混合物が好ましい。ジカルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);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など)などが挙げられる。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および炭素数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(TC)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、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、ポリカルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物また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など)を用いてポリオール(PO)と反応させてもよい。ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)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。
ポリイソシアネート(PIC)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など);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など);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など);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など);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、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。ポリイソシアネート(PIC)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、変性ポリエステルを用いる場合、その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ともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になるおそれがある。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化することがある。
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ことがある。
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)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。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など);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など);および脂肪族ジアミン(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など)などが挙げられる。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などが挙げられる。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などが挙げられる。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などが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。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など)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
さらに、必要により伸長停止剤を用いて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、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
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、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。本発明においては、結着樹脂として好ましく用いられるポリエステル系樹脂(ポリエステル)は、ウレア変性ポリエステル(UMPE)であるが、このポリエステル中に、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おそれがある。
ウレア変性ポリエステル(UMPE)等の変性ポリエステルは、ワンショット法などにより製造される。ウレア変性ポリエステル(UMPE)等の変性ポリエステル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等の変性ポリエステル数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル(PE)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。UMPE等の変性ポリエステル単独の場合は、その数平均分子量は、通常2000〜15000、好ましくは2000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化するおそれがある。
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(UMPE)等の変性ポリエステルは単独使用だけでなく、このものと共に、変性されていないポリエステル(PE)を結着樹脂成分として含有させることもできる。変性されていないポリエステル(PE)を併用することで、低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。変性されていないポリエステル(PE)としては、前記UMPEのポリエステル成分と同様なポリオールPOとポリカルボン酸PCとの重縮合物などが挙げられ、好ましいものもUMPEの場合と同様である。PEの重量平均分子量(Mw)は、10000〜300000、好ましくは14000〜200000である。そのMn(数平均分子量)は、1000〜10000、好ましくは1500〜6000である。また、UMPEに対しては、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、例えばウレタン結合で変性されているものも併用することができる。UMPEと変性されていないポリエステル(PE)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。従って、UMPEのポリエステル成分と変性されていないポリエステル(PE)は類似の組成が好ましい。変性されていないポリエステル(PE)を含有させる場合のUMPEと変性されていないポリエステル(PE)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。UMPE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ともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になるおそれがある。
変性されていないポリエステル(PE)の水酸基価(mgKOH/g)は5以上であることが好ましく、変性されていないポリエステル(PE)の酸価(mgKOH/g)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く、さらには紙への定着時紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性特に環境変動に対し悪化傾向がある。重合反応においては酸価がふれると造粒工程でのぶれにつながり乳化における制御が難しくなる。
変性されていないポリエステル(PE)の水酸基価及び酸価は具体的に次のような手順で決定される。
測定装置:電位差自動滴定装置DL−53 Titrator
(メトラー・トレド社製)
使用電極:DG113−SC(メトラー・トレド社製)
解析ソフト:LabX Light Version 1.00.000
装置の校正:トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を使用する。
測定温度:23℃
測定条件は以下のとおりである。
Stir
Speed [%] 25
Time [s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration [mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume [mL] 1.0
Wait time [s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set) [mV] 8.0
dV(min) [mL] 0.03
dV(max) [mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE[mV] 0.5
dt[s] 1.0
t(min) [s] 2.0
t(max) [s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
at maximum volume [mL] 10.0
at potential No
at slope No
after number EQPs Yes
n=1
comb. Termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
変性されていないポリエステル(PE)の酸価はJIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下の条件で測定を行う。
試料調整:試料0.5g(酢酸エチル可溶成分では0.3g)をトルエン120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解する。更にエタノール30mlを添加して試料溶液とする。
測定は上記記載の装置にて計算することが出来るが、具体的には次のように計算する。あらかじめ標定されたN/10苛性カリ〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量から次の計算で酸価を求める。
酸価=KOH(ml数)×N×56.1/試料重量
(ただしNはN/10KOHのファクター)
変性されていないポリエステル(PE)の水酸基化はJIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下の条件で測定を行う。
試料0.5gを100mlのメスフラスコに精秤し、これにアセチル化試薬5mlを正しく加える。その後100℃±5℃の浴中に浸して加熱する。1〜2時間後フラスコを浴から取り出し、放冷後水を加えて振り動かして無水酢酸を分解する。更に分解を完全にするため再びフラスコを浴中で10分間以上加熱し放冷後、有機溶剤でフラスコの壁を良く洗う。この液を前記電極を用いてN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液で電位差滴定を行いOH価を求める(JISK0070−1966に準ずる。)。
本発明において、結着樹脂のガラス転移点(Tg)は、通常40〜70℃、好ましくは40〜60℃である。40℃未満ではトナーの耐熱性が悪化するおそれがあり、70℃を超えると低温定着性が不十分となることがある。ウレア変性ポリエステル樹脂等の変性ポリエステルの共存により、本発明の乾式トナーにおいては、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。
本発明のトナーに用いるワックスとしては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温耐オフセットに対し効果を示す。なお、本発明におけるワックスの融点は、示差走査熱量計(DSC)による最大吸熱ピークとした。
本発明において使用できる離型剤として機能するワックス成分としては、以下の材料が使用できる。即ち、具体例としては、ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。またこれら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリn−ステアリルメタクリレート、ポリn−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
本発明で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)、カドミュウムイエロー、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、カドミュウムレッド、カドミュ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、ブリリアントカーンミン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。
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またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先にあげた変性、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など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など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、脂肪族又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などが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
さらに、トナー組成分を含む分散媒体の粘度を低くするために、ウレア変性ポリエステルやプレポリマー(A)等のポリエステル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。該溶剤は沸点が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。該溶剤としては、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などを単独あるいは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および塩化メチレン、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、変性ポリエステル(プレポリマー)のアミンによる伸長および/または架橋反応後、得られた反応物から、溶媒(溶剤)を常圧または減圧下で除去する。
前記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、混練してマスターバッチを得る事ができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。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ともに混合混練し、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事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。
トナー粒子表面に帯電制御剤を付着固定化するために、着色剤と樹脂を含む粒子と少なくとも帯電制御剤粒子からなる粒子同士を容器中で回転体を用いて混合する電子写真用トナーの製造方法が知られているが、本発明では、この方法において、容器内壁より突出した固定部材が存在しない容器中で、回転体の周速が40〜150m/secで混合する工程が含まれることにより目的のトナー粒子が得られる。
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが使用でき、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、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、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(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。
本発明において荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらの帯電制御剤、離型剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練する事もできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
本発明で得られた着色粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するために外添剤が用いられているが、この外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmであることが好ましく、特に5mμ〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.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、ペンガラ、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、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が50mμ以下のものを使用して攪拌混合を行なった場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行なわれる現像機内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られることが明らかになった。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、の副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望な帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行なっても、安定した画像品質が得られて、トナー吹きも抑制できることが判った。
トナーバインダー用樹脂は以下の方法などで製造することができる。ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を溜去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これにポリイソシアネート(PIC)を反応させ、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)を得る。さらにこのAにアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア結合で変性されたポリエステル(UMPE)を得る。この変性ポリエステルの数平均分子量は、1000〜10000、好ましくは1500〜6000である。PICを反応させる際およびAとBを反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);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など);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。ウレア結合で変性されていないポリエステル(PE)を併用する場合は、水酸基を有するポリエステルと同様な方法でPEを製造し、これを前記UMPEの反応完了後の溶液に溶解し、混合する。
本発明のトナーは以下の方法で製造することができるが勿論これらに限定されることはない。
(水系媒体中でのトナー製造法)
前記有機溶媒としては、トナー材料を溶解または分散可能な溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、除去の容易性の点で沸点が150℃未満の揮発性のものが好ましく、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、等が挙げられる。これらの中でも、トルエン、キシレン、ベンゼン、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、等が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記有機溶媒の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記トナー材料100質量部に対し、40〜300質量部が好ましく、60〜140質量部がより好ましく、80〜120質量部が更に好ましい。
本発明で用い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など)、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(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
本発明では、水系媒体中で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)等の反応性変性ポリエステルをアミン(B)と反応させることにより、ウレア変性ポリエステル(UMPE)等を得ることができる。水系媒体中でウレア変性ポリエステル等の変性ポリエステルやプレポリマー(A)等の反応性変性ポリエステル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等の変性ポリエステルやプレポリマー(A)等の反応性変性ポリエステルからなるトナー原料の組成分を加えて、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。プレポリマー(A)等の反応性変性ポリエステルと他のトナー組成分である(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、荷電制御剤、未変性ポリエステル樹脂などは、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、荷電制御剤など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。
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、超音波など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。
ウレア変性ポリエステルやプレポリマー(A)等のポリエステルを含むトナー組成分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。20000重量部を超えると経済的でない。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ともに分散が安定である点で好ましい。
トナー組成物が分散された油相に水が含まれる液体には、乳化、分散するための各種の分散剤が用いられる。このような分散剤には、界面活性剤、無機微粒子分散剤、ポリマー微粒子分散剤等が包含される。
界面活性剤としては、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、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性荊、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、イミダゾリンなどのアミン塩型や、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など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など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などの両性界面活性剤が挙げられる。
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−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などが挙げられる。
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−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102、(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、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)などが挙げられる。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、二級もしくは二級アミン酸、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などの脂肪族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−121(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−132(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)などが挙げられる。
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、酸価チタン、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、樹脂微粒子も無機分散剤と同様な効果が確認された。例えばMMAポリマー微粒子1μm、及び3μm、スチレン微粒子0.5μm及び2μm、スチレン−アクリロニトリル微粒子ポリマー1μm、(PB−200H(花王製)SGP(総研)、テクノポリマーSB(積水化成品工業)、SGP−3G(総研)ミクロパール(積水ファインケミカル))等がある。
また、上記の無機分散剤、樹脂微粒子と併用して使用可能な分散剤としては、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、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、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など、ビニルアルコールまた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など、また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、プロピオン酸ピニル、酪酸ビニルなど、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などの酸クロライド類、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、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など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などのセルロース類などが使用できる。
伸長および/または架橋反応時間は、例えば、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などが挙げられる。なお、伸長剤及び/又は架橋剤としては、前記したアミン類(B)が用いられる。
本発明のトナーは、2成分系現像剤として用いることができる。この場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。またポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
また、本発明のトナーはキャリアを使用しない1成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
本発明の画像形成方法は、トナーを用いる従来の画像形成方法において、該トナーとして本発明のトナーを用いる方法である。本発明の画像形成装置は、トナーを用いる従来の画像形成装置において、該トナーとして本発明のトナーを用いる装置である。
以下、本発明を図面を参照して説明する。
図1は画像形成装置の1つの例についての要部断面構成図である。この例では、画像形成装置として、電子写真式複写機を例示している。図1において、1は潜像担持体としての感光体ドラムであり、図面の矢印方向に回転し、その周囲には帯電器2が配置されており、原稿から読み取った画像に対応したレーザ光3が露光手段として照射される。さらに感光体1の周囲には現像装置4と、給紙手段7と、転写装置5と、クリーニング装置6および除電ランプ9が配置されている。上記現像装置4は、さらに現像ローラ41および42と、パドル状撹袢部材43と、撹袢部材44と、ドクター45と、トナー補給部46と、補給ローラ47を備えている。またクリーニング手段6はクリーニングブラシ62とクリーニングブレード61を備えている。なお、上記現像装置4の上下に配置されている番号81と82の部材は現像装置を着脱あるいは支持するためのガイドレールである。クリーニング装置のクリーニング・ブレード61に関しても、その寿命を検知することが可能である。クリーニング・ブレード61は作像中は常に感光体に当接し、感光体の回転に伴って磨耗する。クリーニング・ブレードが磨耗すると、感光体面の残留トナー除去機能が低下し、複写画像品質が劣化する。また、磨耗しなくともトナーが真球に近く流動性が粉砕型トナーに比べ改善されると転写性は向上するもののクリーニングにおいては設置されたブレードを通り抜けクリーニング不良が発生しやすく重合トナーの問題とされる。この問題に対し本発明の異形化されたトナーを用いることにより、良好にクリーニングすることができる。
以下実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下、部は重量部を示す。
[製造例1]
(樹脂微粒子分散液の製造)
撹拌棒およ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[樹脂微粒子分散液1]を得た。[樹脂微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、105nmであった。[樹脂微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは59℃であり、重量平均分子量は150000であった。
(低分子ポリエステル−1の製造)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229質量部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物529質量部、テレフタル酸208質量部、イソフタル酸46質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を投入し、常圧下、230℃にて5時間反応させた。次いで、該反応液を10〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させた後、反応容器中に無水トリメリット酸44質量部を添加し、常圧下、180℃にて2時間反応させて、[低分子ポリエステル−1]を合成した。得られた[低分子ポリエステル−1]は、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)が5,200、ガラス転移温度(Tg)が45℃、酸価が20mgKOH/gであった。
(プレポリマーの製造)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物795部、イソフタル酸200部、テレフタル酸65部、及びジブチルチンオキサイド2部を投入し、常圧窒素気流下のもと、210℃で8時間縮合反応した。次いで10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行い、[プレポリマー−1]を得た。得られた[プレポリマー−1]の重量平均分子量は5,000であった。
(有機変性層状無機鉱物−1の製造)
モンモリロナイト100gを50mlの水中に十分に分散し、予め水に十分に溶解させたジメチルステアリルベンジルアンモニウムクロライド39gを添加、混合し、洗浄、脱水、乾燥して有機変性層状無機鉱物−1を作製した。
(マスターバッチ−1の製造)
水1200質量部、有機変性層状無機鉱物−1 174質量部、及び前記[低分子ポリエステル−1]1570質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を二本ロールで150℃にて30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、[マスターバッチ−1]を調製した。
(トナー材料油性分散液−1の調整)
ビーカー内に[プレポリマー−1]23.4部、[低分子ポリエステル−1]123.6部、[マスターバッチ−1]20部、酢酸エチル80部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるカルナバワックス15部、カーボンブラック顔料20部、酢酸エチルを120部ビーズミルに入れ30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。前記分散液にイソフォロンジアミン2.9部添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌して、[トナー材料油性分散液−1]を得た。
[実施例1]
(トナー−1の製造)
ビーカー内にイオン交換水529.5部、[樹脂微粒子分散液−1]70部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部を入れ、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、この水分散液に上記[トナー材料油性分散液−1]405.1部を加え、30分攪拌を続けながら反応させた。続いて、冷却管を設置したフラスコに内容物を移し、湯浴を用いて熟成した。熟成後の分散液から有機溶剤を除去した後、濾別、洗浄、乾燥し、次いで風力分級し、トナー母体を得た。得られた母体粒子100部、帯電制御剤(オリエント化学社製ボントロン E−84)0.25部をQ型ミキサー(三井鉱山社製)に仕込み、タービン型羽根の周速を50m/secに設定して混合処理した。この場合、その混合操作は、2分間運転、1分間休止を5サイクル行い、合計の処理時間を10分間とした。さらに、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、混合処理した。この場合、その混合操作は、周速を15m/secとして30秒混合1分間休止を5サイクル実施し、[トナー−1]を得た。得られた[トナー−1]を用いて、体積平均粒経、粒度分布、低温定着性、耐高温オフセット性、画質について評価した。
[製造例2]
(有機変性層状無機鉱物−2の製造)
モンモリロナイト100gを50mlの水中に十分に分散し、予め水に十分に溶解させたジメチルステアリルベンジルアンモニウムクロライド47gを添加、混合し、洗浄、脱水、乾燥して有機変性層状無機鉱物−2を作製した。
(マスターバッチ−2の製造)
水1200質量部、有機変性層状無機鉱物−2 174質量部、及び前記[低分子ポリエステル−1]1570質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を二本ロールで150℃にて30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、[マスターバッチ−2]を調製した。
(トナー材料油性分散液−2の調整)
ビーカー内に[プレポリマー−1]23.4部、[低分子ポリエステル−1]123.6部、[マスターバッチ−2]20部、酢酸エチル80部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるカルナバワックス15部、カーボンブラック顔料20部、酢酸エチルを120部ビーズミルに入れ30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。前記分散液にイソフォロンジアミン2.9部添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌して、[トナー材料油性分散液−2]を得た。
[実施例2]
(トナー−2の製造)
(トナー−1の製造)において、[トナー材料油性分散液−1]405.1部を[トナー材料油性分散液−2]405.1部に変更する以外は、[トナー−1]の製造と同様にして[トナー−2]を得た。
[製造例3]
(有機変性層状無機鉱物−3の製造)
モンモリロナイト100gを50mlの水中に十分に分散し、予め水に十分に溶解させたトリメチルステアリルアンモニウムクロライド32gを添加、混合し、洗浄、脱水、乾燥して有機変性層状無機鉱物−3を作製した。
(マスターバッチ−3の製造)
水1200質量部、有機変性層状無機鉱物−3 174質量部、及び前記[低分子ポリエステル−1]1570質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を二本ロールで150℃にて30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、[マスターバッチ−3]を調製した。
(トナー材料油性分散液−3の調整)
ビーカー内に[プレポリマー−1]23.4部、[低分子ポリエステル−1]123.6部、[マスターバッチ−3]20部、酢酸エチル80部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるカルナバワックス15部、カーボンブラック顔料20部、酢酸エチルを120部ビーズミルに入れ30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。
前記分散液にイソフォロンジアミン2.9部添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌して、[トナー材料油性分散液−3]を得た。
[実施例3]
(トナー−3の製造)
(トナー−1の製造)において、[トナー材料油性分散液−1]405.1部を[トナー材料油性分散液−3]405.1部に変更する以外は、[トナー−1]の製造と同様にして[トナー−3]を得た。
[製造例4]
(有機変性層状無機鉱物−4の製造)
モンモリロナイト100gを50mlの水中に十分に分散し、予め水に十分に溶解させたトリメチルステアリルアンモニウムクロライド44gを添加、混合し、洗浄、脱水、乾燥して有機変性層状無機鉱物−4を作製した。
(マスターバッチ−4の製造)
水1200質量部、有機変性層状無機鉱物−4 174質量部、及び前記[低分子ポリエステル−1]1570質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を二本ロールで150℃にて30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、[マスターバッチ−4]を調製した。
(トナー材料油性分散液−4の調整)
ビーカー内に[プレポリマー−1]23.4部、[低分子ポリエステル−1]123.6部、[マスターバッチ−4]20部、酢酸エチル80部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるカルナバワックス15部、カーボンブラック顔料20部、酢酸エチルを120部ビーズミルに入れ30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。前記分散液にイソフォロンジアミン2.9部添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌して、[トナー材料油性分散液−4]を得た。
[実施例4]
(トナー−4の製造)
(トナー−1の製造)において、[トナー材料油性分散液−1]405.1部を[トナー材料油性分散液−4]405.1部に変更する以外は、[トナー−1]の製造と同様にして[トナー−4]を得た。
[製造例5]
(トナー材料油性分散液−5の調整)
ビーカー内に[プレポリマー−1]23.4部、[低分子ポリエステル−1]141.6部、酢酸エチル80部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるカルナバワックス15部、カーボンブラック顔料20部、酢酸エチルを120部ビーズミルに入れ30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。前記分散液にイソフォロンジアミン2.9部添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌して、[トナー材料油性分散液−5]を得た。
[比較例1]
(トナー−5の製造)
(トナー−1の製造)において、[トナー材料油性分散液−1]405.1部を[トナー材料油性分散液−5]405.1部に変更する以外は、[トナー−1]の製造と同様にして[トナー−5を得た。
[製造例6]
(有機変性層状無機鉱物−5の製造)
モンモリロナイト100gを50mlの水中に十分に分散し、予め水に十分に溶解させたジメチルステアリルベンジルアンモニウムクロライド29gを添加、混合し、洗浄、脱水、乾燥して有機変性層状無機鉱物−5を作製した。
(マスターバッチ−5の製造)
水1200質量部、有機変性層状無機鉱物−5 174質量部、及び前記[低分子ポリエステル−1]1570質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を二本ロールで150℃にて30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、[マスターバッチ−5]を調製した。
(トナー材料油性分散液−6の調整)
ビーカー内に[プレポリマー−1]23.4部、[低分子ポリエステル−1]123.6部、[マスターバッチ−5]20部、酢酸エチル80部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるカルナバワックス15部、カーボンブラック顔料20部、酢酸エチルを120部ビーズミルに入れ30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。前記分散液にイソフォロンジアミン2.9部添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌して、[トナー材料油性分散液−6]を得た。
[比較例2]
(トナー−6の製造)
(トナー−1の製造)において、[トナー材料油性分散液−1]405.1部を[トナー材料油性分散液−6]405.1部に変更する以外は、[トナー−1]の製造と同様にして[トナー−6]を得た。
[製造例7]
(有機変性層状無機鉱物−6の製造)
モンモリロナイト100gを50mlの水中に十分に分散し、予め水に十分に溶解させたジメチルステアリルベンジルアンモニウムクロライド62gを添加、混合し、洗浄、脱水、乾燥して有機変性層状無機鉱物−6を作製した。
(マスターバッチ−6の製造)
水1200質量部、有機変性層状無機鉱物−6 174質量部、及び前記[低分子ポリエステル−1]1570質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を二本ロールで150℃にて30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、[マスターバッチ−6]を調製した。
(トナー材料油性分散液−7の調整)
ビーカー内に[プレポリマー−1]23.4部、[低分子ポリエステル−1]123.6部、[マスターバッチ−6]20部、酢酸エチル80部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるカルナバワックス15部、カーボンブラック顔料20部、酢酸エチルを120部ビーズミルに入れ30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。前記分散液にイソフォロンジアミン2.9部添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌して、[トナー材料油性分散液−7]を得た。
[比較例3]
(トナー−7の製造)
(トナー−1の製造)において、[トナー材料油性分散液−1]405.1部を[トナー材料油性分散液−12]405.1部に変更する以外は、[トナー−1]の製造と同様にして[トナー−7]を得た。
[製造例8]
(有機変性層状無機鉱物−7の製造)
モンモリロナイト100gを50mlの水中に十分に分散し、予め水に十分に溶解させたトリメチルステアリルアンモニウムクロライド22gを添加、混合し、洗浄、脱水、乾燥して有機変性層状無機鉱物−7を作製した。
(マスターバッチ−7の製造)
水1200質量部、有機変性層状無機鉱物−7 174質量部、及び前記[低分子ポリエステル−1]1570質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を二本ロールで150℃にて30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、[マスターバッチ−7]を調製した。
(トナー材料油性分散液−8の調整)
ビーカー内に[プレポリマー−1]23.4部、[低分子ポリエステル−1]123.6部、[マスターバッチ−7]20部、酢酸エチル80部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるカルナバワックス15部、カーボンブラック顔料20部、酢酸エチルを120部ビーズミルに入れ30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。前記分散液にイソフォロンジアミン2.9部添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌して、[トナー材料油性分散液−8]を得た。
[比較例4]
(トナー−8の製造)
(トナー−1の製造)において、[トナー材料油性分散液−1]405.1部を[トナー材料油性分散液−8]405.1部に変更する以外は、[トナー−1]の製造と同様にして[トナー−8]を得た。
[製造例9]
(トナー材料油性分散液−9の調整)
ビーカー内に[プレポリマー−1]23.4部、[低分子ポリエステル−1]141.6部、オルガノシリカゾル(MEK−ST、固形分濃度30%、平均一次粒子径15nm、日産化学工業製)7部、酢酸エチル64部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるカルナバワックス15部、カーボンブラック顔料20部、酢酸エチルを120部ビーズミルに入れ30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。前記分散液にイソフォロンジアミン2.9部添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌して、[トナー材料油性分散液−9]を得た。
[比較例5]
(トナー−9の製造)
(トナー−1の製造)において、[トナー材料油性分散液−1]405.1部を[トナー材料油性分散液−9]405.1部に変更する以外は、[トナー−1]の製造と同様にして[トナー−9]を得た。
前記製造例1〜4及び製造例6〜8で使用した有機変性層状無機鉱物の性状を表1に示す。
一般にモンモリロナイトは下記組成式で表され、Rでイオン交換が非常に起こりやすい。天然のモンモリロナイトはR=Na+、K+、Mg2+、Ca2+で存在し、Rは層間に分布する構造をもつ。例えばRに配位する水は200℃以下の加熱処理により、脱水することが可能である。
モンモリロナイト組成式:Al4(Si7.33Al0.67)O20(OH)4 R0.33・nH2O
前記製造例1〜4及び製造例6〜8では、加熱により水和物が除かれた状態のモンモリロナイト純分を用い、モンモリロナイト純分を下記組成式(式量:734g/mol、)からなる層状無機鉱物として、層間の金属イオンのモル数を算出した。
実施例で使用したモンモリロナイト純分組成式:Si8(Al3.34Mg0.66)O20・(OH)4Na0.66
層間の金属イオンのモル数(mol)=[モンモリロナイト(g)/734(g/mol)]×0.66
次に使用した有機物塩の質量から投入した有機物イオンのモル数を算出した。
最後に(1)式より有機物イオン変性率を算出した。
Figure 2008233406
前記製造例1〜9で得たトナーの性状を表2に示す。
Figure 2008233406
実施例1〜4及び比較例1〜5で得たトナーについて、以下の評価を行った。性能評価結果を表3に示す。
実施例及び比較例におけるトナー評価項目及び評価方法を下記に示す。
(マスターバッチ中の分散粒径(体積平均粒径))
[測定試料調整]
マスターバッチ中の有機カチオン変性層状鉱物量/マスターバッチに使用した結着樹脂量=1/10になるような比率でマスターバッチと結着樹脂を分散剤BYK Chemie社製Disperbyk−167が5wt%溶解した酢酸エチル中に投入する。このときマスターバッチ量と結着樹脂量の総量が5wt%になるように調整する。調整した試料は12時間攪拌する。
(酸価(mgKOH/g))
JISK0070に規定の方法による。但し、サンプルが溶解しない場合は溶媒にジオキサンまたはテトラヒドロフラン等を用いる。
酸価は具体的に次のような手順で決定される。
測定装置:電位差自動滴定装置DL−53 Titrator
(メトラー・トレド社製)
使用電極:DG113−SC (メトラー・トレド社製)
解析ソフト:LabX Light Version 1.00.000
装置の校正:トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を使用する。
測定温度:23℃
測定条件は以下のとおりである。
Stir
Speed [%] 25
Time [s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration [mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume [mL] 1.0
Wait time [s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set) [mV] 8.0
dV(min) [mL] 0.03
dV(max) [mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE [mV] 0.5
dt [s] 1.0
t(min) [s] 2.0
t(max) [s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
At maximum volume [mL] 10.0
at potential No
at slope No
after number EQPs Yes
n=1
comb. Termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
(酸価の測定方法)
JISK0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下の条件で測定を行った。
試料調整:トナー0.5g(酢酸エチル可溶成分では0.3g)をトルエン120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解した。更にエタノール30mlを添加して試料溶液とした。
測定は上記記載の装置にて計算することが出来るが、具体的には次のように計算した。あらかじめ標定されたN/10苛性カリ〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量から次の計算で酸価を求めた。
酸価=KOH(ml数)×N×56.1/試料重量
(ただしNはN/10KOHのファクター)
(ガラス転移点Tg(℃))
ガラス転移点の測定は、理学電機社製のRigaku THRMOFLEX TG8110により、昇温速度10℃/minの条件にて測定した。
Tgの測定方法について概説する。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、電気炉中にセットした。まず、室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置、室温まで試料を冷却して10min放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/min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。
(地汚れ)
デジタルフルカラー複写機(リコー社製imagioColor2800)を用い、単色モードで50%画像面積の画像チャートを30,000枚ランニング出力した後、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)により測定を行なった。画像濃度の差が少ない方が地肌汚れが良く、良好なものから「◎」、「○」、「△」、「×」の順にランク付けした。
(トナー飛散)
デジタルフルカラー複写機(リコー社製imagioColor2800)を用い、の5万枚の連続印刷後、機内のトナーの汚染度合いを確認した。問題ないレベルを「○」、トナーが見られるものの、使用上問題ないレベルのものを「△」、著しく汚染しており、問題となるものを「×」とした。
(クリーニング性)
清掃工程を通過した感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム(株)製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、ブランクとの差が0.01以下のものを○(良好)、それを越えるものを×(不良)として評価した。
(帯電量評価)
1)15秒撹拌帯電量
得られた各トナー10gとフェライトキャリア100gとを温度28℃、湿度80%の環境内で内容積の3割までステンレス製ポットに入れ、100rpmの撹拌速度で15秒撹拌し、現像剤の帯電量(μC/g)を[東芝ケミカル(株)製:TB−200]にて測定した。
ブローオフ法にてトナーの帯電量を測定した。
2)5分撹拌帯電量
1)と同様に5分撹拌したときの帯電量
3)10分撹拌帯電量
1)と同様に10分撹拌したときの帯電量
(帯電安定性)
(1)高温高湿環境帯電安定性
温度40℃、湿度90%の環境において、単色モードで7%画像面積の画像チャートをデジタルフルカラー複写機(リコー社製imagioColor2800)にて100,000枚ランニング出力する間に、1000枚ごとに現像剤を一部サンプリングしてブローオフ法により帯電量を測定して、帯電安定性を評価した。帯電量の変化が5μc/g以下の場合は○、10μc/g以下の場合は△、10μc/g超える場合は×とした。
(2)低温低湿環境帯電安定性
温度10℃、湿度15%の環境において、単色モードで7%画像面積の画像チャートをデジタルフルカラー複写機(リコー社製imagioColor2800)にて100,000枚ランニング出力する間に、1000枚ごとに現像剤を一部サンプリングしてブローオフ法により帯電量を測定して、帯電安定性を評価した。帯電量の変化が5μc/g以下の場合は○、10μc/g以下の場合は△、10μc/g超える場合は×とした。
(1)及び(2)のブローオフ法による帯電量測定は次のように行った。
温度20℃、湿度50%の試験室で各トナー10gとフェライトキャリア100gとを内容積の3割までステンレス製ポットに入れ、100rpmの撹拌速度で10分攪拌し、現像剤の帯電量(μC/g)を[東芝ケミカル(株)製:TB−200]にて測定した。
(定着性評価)
定着ローラとしてテフロン(登録商標)ローラを使用した(株)リコー製複写機 MF2200定着部を改造した装置を用いて、これにリコー製のタイプ6200紙をセットし複写テストを行なった。定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)とホットオフセット温度(耐ホットオフセット温度)を求めた。従来の低温定着トナーの定着下限温度は140〜150℃程度である。なお、低温定着の評価条件は、紙送りの線速度を120〜150mm/sec、面圧1.2Kgf/cm2、ニップ幅3mm、高温オフセットの評価条件は紙送りの線速度を50mm/sec、面圧2.0Kgf/cm2、ニップ幅4.5mmと設定した。各特性評価の基準は以下の通りである。
低温定着性(5段階評価)
良 ◎:140℃未満、○:140〜149℃、□:150〜159℃、△:160〜170℃、×:170℃以上 悪
ホットオフセット性(5段階評価)
良 ◎:201℃以上、○:200〜191℃、□:190〜181℃、△:180〜171℃、×:170℃以下 悪
(耐熱保存性)
トナーを50℃8時間保管後、42メッシュのふるいにて2分間ふるい、金網上の残存率をもって耐熱保存性とした。耐熱保存性の良好なトナーほど残存率は小さい。以下の4段階で評価した。
×:30%以上
△:20〜30%
○:10〜20%
◎:10%未満
Figure 2008233406
本発明のトナーは適切な形状への異形化を達成したことで、低温定着性に優れ、高画質画像を形成することができ、長期にわたって安定したクリーニング性を有するため、高品質な電子写真方式の画像形成に好適に使用される。本発明のトナーを用いた静電荷像現像用トナー並びに該トナーを用いたプロセスカートリッジ、トナー製造方法、画像形成方法及び画像形成装置は、高品質な画像形成に好適に使用される。
画像形成装置の1例についての要部断面構成図を示す。
符号の説明
1 感光体ドラム
2 帯電器
3 レーザ光
4 現像装置
5 転写装置
6 クリーニング装置
9 除電ランプ

Claims (24)

  1. 少なくともトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相を水系媒体に分散して造粒するトナーにおいて、トナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体は、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した有機変性層状無機鉱物を含有し、前記有機変性層状無機鉱物中の有機物イオン変性率Xが100<X〔%〕≦150であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  2. 前記油相は、有機変性層状無機鉱物と結着樹脂との混練複合体を含有することを特徴とする請求項1記載の静電荷像現象用トナー。
  3. 前記油相は、有機溶媒を含むことを特徴とする請求項1〜2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 少なくとも、有機溶媒中に、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、結着樹脂、着色剤、離型剤、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した有機変性層状無機鉱物と該結着樹脂との混練複合体を溶解又は分散させ、該溶液または分散液を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したトナーであって、該有機変性層状無機鉱物中の有機物イオン変性率Xが100<X〔%〕≦150であることを特徴とする静電荷像現象用トナー。
  5. 前記トナーの形状係数SF−1が110〜200であり、SF−2が110〜300であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記静電荷像現像用トナー中に有機変性層状無機鉱物が、0.1〜5質量%含有されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記有機変性層状無機鉱物において、該変性用の有機物イオンが4級アンモニウムイオンであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記静電荷像現像用トナーの体積平均粒径Dvが3〜7μmであることを特徴とする請求項1〜7いずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 前記静電荷像現像用トナーの体積平均粒経Dv/数平均粒経Dnが1.00〜1.20であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  10. 前記静電荷像現像用トナーが2μm以下の粒子が1〜10個数%であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  11. 前記結着樹脂がポリエステル樹脂を含有することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  12. 前記ポリエステル樹脂の結着樹脂中の含有量が50〜100重量%であることを特徴とする請求項11に記載の静電荷像現像用トナー。
  13. 前記ポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量が1,000〜30,000であることを特徴とする請求項11又は12に記載の静電荷像現像用トナー。
  14. 前記ポリエステル樹脂の酸価が1.0〜50.0(mgKOH/g)であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  15. 前記ポリエステル樹脂のガラス転移点が35〜65℃であることを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  16. 前記活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体の重量平均分子量が3,000〜20,000であることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  17. 前記静電荷像現像用トナーの酸価が0.5〜40.0(mgKOH/g)であることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  18. 前記静電荷像現像用トナーのガラス転移点が40〜70℃であることを特徴とする請求項1〜17いずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  19. 前記静電荷像現像用トナーが二成分系現像剤に使用されるトナーであることを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  20. 少なくともトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相を水系媒体に分散して造粒するトナーの製造方法において、前記油相は有機変性層状無機鉱物と結着樹脂との混練複合体を含有し、該有機変性層状無機鉱物の有機物イオン変性率Xが100<X〔%〕≦150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。
  21. 少なくとも、有機溶媒中に、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、結着樹脂、着色剤、離型剤、有機変性層状無機鉱物と該結着樹脂との混練複合体を溶解又は分散させ、該溶液または分散液を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したトナーの製造方法であって、該有機変性層状無機鉱物の有機物イオン変性率Xが100<X〔%〕≦150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。
  22. トナー像担持体上に担持されたトナー像を転写材に転写する転写工程と、該転写後にトナー像担持体表面に残留したトナーをブレードを用いてクリーニングするクリーニング工程とを有する画像形成方法において、請求項1〜19のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーを使用することを特徴とする画像形成方法。
  23. トナー像担持体上に担持されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、該転写後にトナー像担持体表面に残留したトナーをブレードを用いてクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置において、請求項1〜19のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーを使用することを特徴とする画像形成装置。
  24. トナー担持体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれ、少なくとも現像手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段は、トナーを保持し、該トナーは請求項1〜19のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
JP2007071297A 2007-03-02 2007-03-19 静電荷像現像用トナー、該トナーの製造方法、該トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ Pending JP2008233406A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007071297A JP2008233406A (ja) 2007-03-19 2007-03-19 静電荷像現像用トナー、該トナーの製造方法、該トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ
EP08102159.4A EP1965261B1 (en) 2007-03-02 2008-02-29 Toner for developing electrostatic image, method for producing the toner, image forming method, image forming apparatus and process cartridge using the toner
US12/040,451 US20080213682A1 (en) 2007-03-02 2008-02-29 Toner for developing electrostatic image, method for producing the toner, image forming method, image forming apparatus and process cartridge using the toner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007071297A JP2008233406A (ja) 2007-03-19 2007-03-19 静電荷像現像用トナー、該トナーの製造方法、該トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008233406A true JP2008233406A (ja) 2008-10-02

Family

ID=39906279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007071297A Pending JP2008233406A (ja) 2007-03-02 2007-03-19 静電荷像現像用トナー、該トナーの製造方法、該トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008233406A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010122641A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Ricoh Co Ltd トナーの製造方法
US8865384B2 (en) 2012-03-21 2014-10-21 Ricoh Company, Ltd. Electrophotographic toner, developer, and image forming apparatus
US9176406B2 (en) 2012-08-17 2015-11-03 Ricoh Company, Ltd. Toner, development agent, image forming apparatus, and process cartridge
US9618863B2 (en) 2014-11-04 2017-04-11 Ricoh Company, Ltd. Toner, developer and method of manufacturing toner
US9971261B2 (en) 2014-08-06 2018-05-15 Ricoh Company, Ltd. Toner
JP2019164200A (ja) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社リコー トナー、現像剤、トナー収容ユニット、画像形成装置および画像形成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004246346A (ja) * 2003-01-20 2004-09-02 Ricoh Co Ltd トナー及び該トナーを用いた画像形成装置
JP2005250456A (ja) * 2004-02-03 2005-09-15 Ricoh Co Ltd トナー、並びに、現像剤、トナー入り容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
JP2006293308A (ja) * 2005-03-16 2006-10-26 Ricoh Co Ltd 静電荷像現像用トナー及び製造方法
JP2007034280A (ja) * 2005-06-21 2007-02-08 Ricoh Co Ltd 画像形成装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004246346A (ja) * 2003-01-20 2004-09-02 Ricoh Co Ltd トナー及び該トナーを用いた画像形成装置
JP2005250456A (ja) * 2004-02-03 2005-09-15 Ricoh Co Ltd トナー、並びに、現像剤、トナー入り容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
JP2006293308A (ja) * 2005-03-16 2006-10-26 Ricoh Co Ltd 静電荷像現像用トナー及び製造方法
JP2007034280A (ja) * 2005-06-21 2007-02-08 Ricoh Co Ltd 画像形成装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010122641A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Ricoh Co Ltd トナーの製造方法
US8865384B2 (en) 2012-03-21 2014-10-21 Ricoh Company, Ltd. Electrophotographic toner, developer, and image forming apparatus
US9176406B2 (en) 2012-08-17 2015-11-03 Ricoh Company, Ltd. Toner, development agent, image forming apparatus, and process cartridge
US9971261B2 (en) 2014-08-06 2018-05-15 Ricoh Company, Ltd. Toner
US9618863B2 (en) 2014-11-04 2017-04-11 Ricoh Company, Ltd. Toner, developer and method of manufacturing toner
JP2019164200A (ja) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社リコー トナー、現像剤、トナー収容ユニット、画像形成装置および画像形成方法
JP7063025B2 (ja) 2018-03-19 2022-05-09 株式会社リコー トナー、現像剤、トナー収容ユニット、画像形成装置および画像形成方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4719089B2 (ja) 静電荷像現像用トナー及び現像剤、該トナーを用いた画像形成方法及び画像形成装置
EP1970765B1 (en) Toner for developing a latent electrostatic image, method for producing toner, and image forming method
JP2009133959A (ja) 静電荷像現像用トナー及び該トナーを用いた画像形成方法と装置
JP5196120B2 (ja) 静電荷像現像用トナー及び該トナーを用いた画像形成方法と装置
JP5146661B2 (ja) トナーの製造方法及びトナー
JP5008129B2 (ja) 静電荷像現像用トナーの製造方法
JP2008233256A (ja) 静電荷像現像用トナー、トナー入り容器、現像剤、画像形成装置、プロセスカートリッジ及び該トナーの製造方法
JP4871170B2 (ja) トナーの製造方法
JP2012032829A (ja) トナー、現像剤、画像形成装置及び画像形成方法
JP5152638B2 (ja) トナーの製造方法
JP2009265311A (ja) トナーの製造方法
JP2008233406A (ja) 静電荷像現像用トナー、該トナーの製造方法、該トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ
JP2010061068A (ja) トナー及びその製造方法
JP5417796B2 (ja) トナーの製造方法
JP4589209B2 (ja) トナー、画像形成装置及びトナーの製造方法
JP2009134061A (ja) トナーの製造方法
JP2010097201A (ja) トナーおよび画像形成方法
JP4049710B2 (ja) 静電荷像現像用トナー、現像剤、現像装置、画像形成装置及び画像形成方法
JP5402267B2 (ja) トナーの製造方法
JP2012118362A (ja) 静電荷像現像用トナー
JP3686059B2 (ja) トナー及び該トナーを用いた画像を形成するための方法と装置
JP2017167370A (ja) トナー、トナー収容ユニット、及び画像形成装置
JP4024242B2 (ja) トナー及び該トナーを用いた画像を形成するための方法と装置
JP5505687B2 (ja) 静電荷像現像用トナーの製造方法、及びトナー
JP4787700B2 (ja) 静電荷像現像用トナー及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091215

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20091217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110407

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110421

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110620

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110725