JP2009037216A - トナー及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】小粒径で粒度の単一分散性を有し、クリーニング性に優れた、高解像度で、高精細・高品質な画像を形成することができるトナー及びトナーの製造方法の提供。
【解決手段】少なくとも2種の結着樹脂、及び着色剤を有機溶剤に溶解乃至分散したトナー組成液を気相中で液滴化し、該液滴を固化して製造されるトナーにおいて、前記少なくとも2種の結着樹脂が、互いに相溶しない樹脂Aと、樹脂Bとを少なくとも含有し、前記トナーの平均円形度が0.93〜0.98であるトナーとする。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等における静電荷像を現像するための現像剤に用いられるトナー及びトナーの製造方法に関する。
電子写真、静電記録、静電印刷等において使用されるトナーは、その現像工程において、例えば、静電荷像が形成されている静電潜像担持体等の像担持体に一旦付着され、次に転写工程において静電潜像担持体から転写紙等の転写媒体に転写された後、定着工程において紙面に定着される。その際、潜像保持面上に転写されなかったトナーが残存するため、次の静電荷像の形成を妨げないように残存トナーをクリーニングする必要がある。残存トナーのクリーニングは、装置が簡便でクリーニング性が良好であるブレードクリーニングが多用されているが、トナー粒径が小さくなるほど、またトナー形状が球形に近づくほどクリーニングが困難となることが知られている。
従来より、電子写真、静電記録、静電印刷などに用いられる乾式トナーとしては、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂などの結着樹脂を着色剤などと共に溶融混練し、微粉砕したもの、いわゆる粉砕型トナーが広く用いられている。
しかし、近年高画質な画像を得るためトナーが小粒径化する傾向に有り、上記の粉砕法では6μm以下の小粒径にすると粉砕効率が低下するとともに分級によるロスが大きくなり生産性が低くコストアップとなってしまう。
したがって、最近では、懸濁重合法、乳化重合凝集法といったいわゆる重合型トナーやポリマー溶解懸濁法と呼ばれる体積収縮を伴う工法が提案され実用化もされている(特許文献1参照)。これらのトナーは、小粒径のトナーを製造する点では優れているが、基本的に球形のトナーが得られる。しかし、乳化重合凝集法やポリマー溶解懸濁法では形状を異形化(非球形化)する技術が見出されブレードクリーニングに対応したトナーが得られてきた。ところが、これらの工法は水系媒体中で粒子化を行うため、蒸発潜熱が大きい水を乾燥せねばならないため、多くの乾燥エネルギーを必要とし、更にこれらの工法は水系媒体中で分散剤を使用することを前提としているために、トナーの帯電特性を損なう分散剤がトナー表面に残存して環境安定性が損なわれるなどの不具合が発生したり、これを除去するために非常に大量の洗浄水を必要とすることが知られており、必ずしも満足のいくトナーやトナー製造方法とはいえない。
これに代わる水系媒体を用いないトナーの製造方法として、トナー組成物を有機溶剤に溶解乃至分散させたトナー組成液を気相中に噴霧・噴射して液滴化した後、有機溶剤を除去してトナー粒子を得る方法が提案されている(特許文献2参照)。また、ノズル内の熱膨張を利用し、やはり微小液滴を形成し、該液滴れを乾燥固化してトナー化する工法が提案されている(特許文献3参照)。また、音響レンズを利用し、同様の処理をする方法が提案されている(特許文献4参照)。
しかし、これらの方法では、一つのノズルから単位時間あたりに吐出できる液滴数が少なく、生産性が悪いという問題があると同時に、液滴同士の合一による粒度分布の広がりが避けられず、単一分散性という点においても満足のいくものではなく、また、この工法で得られるトナーもトナー組成液の表面張力により球形のものとなってしまうという課題がある。
特開平7−152202号公報 特開2003−262976号公報 特開2003−280236号公報 特開2003−262977号公報
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、帯電特性を損なう分散剤を含有する水系媒体を用いることなく、トナー組成液を気相中に噴霧・噴射してトナー粒子を製造しながら、トナーの形状の異形化を達成し、高画質な画像を得られる小粒径のトナーであってもブレードクリーニング性に優れたトナー及びトナーの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、更に、これまでにない粒度の単一分散性を有した粒子であるためブレードクリーニング性を低下させる微粉分が極めて少なく、非球形のトナー形状であることにより、安定して良好なブレードクリーニング性が得られるトナー及びトナー製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、少なくとも2種以上の結着樹脂と着色剤を有機溶剤に溶解乃至分散したトナー組成液を気相中で粒子化して製造されるトナーにおいて、前記結着樹脂として、互いに相溶しない樹脂Aと樹脂Bを含有する結着樹脂を用いて気相中で粒子化することによりトナーの平均円形度が0.93〜0.98であるトナーが得られることを知見した。
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段はとしては、以下の通りである。即ち、
<1> 少なくとも2種の結着樹脂、及び着色剤を有機溶剤に溶解乃至分散したトナー組成液を気相中で液滴化し、該液滴を固化して製造されるトナーにおいて、
前記少なくとも2種の結着樹脂が、互いに相溶しない樹脂Aと、樹脂Bとを少なくとも含有し、前記トナーの平均円形度が0.93〜0.98であることを特徴とするトナーである。
<2> トナー組成液の固形分量が、5質量%〜40質量%である前記<1>に記載のトナーである。
<3> 樹脂Aが、ポリエステル樹脂及びポリオール樹脂のいずれかである前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> 樹脂A及び樹脂Bが、いずれもポリエステル系樹脂及びスチレン−(メタ)アクリル系樹脂、並びにポリオール系樹脂及びスチレン−(メタ)アクリル系樹脂のいずれかである前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> トナー組成液が、離型剤を含有する前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーである。
<6> 体積平均粒径が1μm〜10μmであり、かつ粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)が、1.00〜1.10である前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーである。
<7> 前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーを製造する方法であって、
互いに相溶しない樹脂Aと樹脂Bとを含有する結着樹脂、及び着色剤を有機溶剤に溶解乃至分散したトナー組成液を気相中で液滴化する液滴化工程と、
得られた液滴を固化する固化工程と、を少なくとも含むことを特徴とするトナーの製造方法である。
<8> 液滴化工程が、多流体スプレーノズルを用いて行われる前記<7>に記載のトナーの製造方法である。
<9> 液滴化工程が、回転円盤型噴霧機を用いて行われる前記<7>に記載のトナーの製造方法である。
<10> 液滴化工程が、トナー組成物を分散乃至溶解させたトナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数のノズルを有する薄膜から前記トナー組成液を機械的振動手段により周期的に放出して液滴化する周期的液滴化工程であり、前記機械的振動手段が、前記薄膜のノズルを設けた領域の周囲に円環状に形成された振動発生手段である前記<7>に記載のトナーの製造方法である。
<11> 液滴化工程が、トナー組成物を分散乃至溶解させたトナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数のノズルを有する薄膜から前記トナー組成液を機械的振動手段により周期的に放出して液滴化する周期的液滴化工程であり、前記機械的振動手段が、前記薄膜に対して平行振動面を有し、該振動面が垂直方向に縦振動する振動手段である前記<7>に記載のトナーの製造方法である。
<12> 前記<7>から<11>のいずれかに記載のトナーの製造方法により製造されたことを特徴とするトナーである。
本発明によると、従来における問題を解決することができ、高画質な画像を得られる小粒径のトナーを低エネルギーで効率よく生産することができ、更に従来の小粒径トナー以上に安定して良好なブレードクリーニング性が得られるトナー及びトナーの製造方法を提供することができる。
(トナー)
本発明のトナーは、少なくとも2種の結着樹脂、及び着色剤、更に必要に応じてその他の成分を有機溶剤に溶解乃至分散したトナー組成液を気相中で液滴化し、該液滴を固化して製造される。
<結着樹脂>
前記少なくとも2種の結着樹脂が、互いに相溶しない樹脂Aと、樹脂Bとを少なくとも含有する。
ここで、互いに相溶しないとは、樹脂Aと樹脂Bとを溶剤に溶解乃至分散させた後乾燥させて得られた樹脂のミクロ構造が相分離した状態にあるような場合を意味する。
これは、樹脂Aと樹脂Bを溶剤に溶解した混合液を乾燥させて、得られた乾燥物が不透明である場合には相分離しており、両者は相溶しないと判定でき、乾燥物が透明であった場合には、ミクロトームで超薄切片を作成し、RuO等で染色した後、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察して相分離していれば両者は相溶しないと判定することができる。
通常は気相中で液滴化し固化したものは球形化し、異形化しないと考えられているが、前記のように非相溶の関係にある樹脂Aと樹脂Bを結着樹脂の成分とすることにより、液滴化した段階では球形であっても固形化した段階では異形化し、平均円形度が0.93〜0.98のトナーを得ることができる。
乾燥時に異形化するのは、必ずしも定かになっているわけではないが、非相溶の関係にある樹脂Aと樹脂Bの溶剤に対する親和性が異なり、乾燥過程における相分離状態での各樹脂溶液の溶剤の濃度や乾燥速度の違いにより、それぞれの樹脂溶液の乾燥に伴う体積収縮速度が異なるためと推測している。更に、トナー粒子の内側に溶剤を多く含有して乾燥速度が遅い樹脂を配置する構成とすることにより異形化が促進されるものと考えられる。
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、従来公知のトナー用結着樹脂が用いられるが、溶剤に可溶であることが求められるため架橋構造をもたないものが好ましい。
前記結着樹脂としては、例えばスチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体等のビニル重合体、これらの単量体又は2種類以上からなる共重合体、ポリエステル系樹脂、ポリオール系樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂、などが挙げられる。
これらの中でも、樹脂Aとしてはポリエステル系樹脂及びポリオール系樹脂が好ましく、樹脂A及び樹脂Bが、いずれもポリエステル系樹脂及びスチレン−(メタ)アクリル系樹脂、並びにポリオール系樹脂及びスチレン−(メタ)アクリル系樹脂のいずれかであることが特に好ましい。
なお、結着樹脂は少なくとも2種類が非相溶であればよく、3種類以上混合したときに樹脂A及び樹脂Bに相溶しても非相溶であっても構わないが、樹脂A及び樹脂Bを相溶化させてしまうような樹脂は用いることができない。
前記互いに相溶しない樹脂Aと、樹脂Bとの混合質量比率(A:B)は、1:99〜99:1が好ましく、5:95〜95:5がより好ましい。
前記スチレン−(メタ)アクリル系樹脂としては、スチレン系単量体と(メタ)アクリル系単量体との共重合体が好適である。
前記スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−アミルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−へキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロロスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレン、又はその誘導体、などが挙げられる。
前記アクリル系単量体としては、例えば、アクリル酸、又はそのエステル類が用いられる。前記アクリル酸のエステル類としては、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸n−ドデシル、アクリル酸2−エチルへキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニル、などが挙げられる。
前記メタクリル系単量体としては、例えば、メタクリル酸、又はそのエステル類が用いられる。前記メタクリル酸のエステル類としては、例えば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n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−ドデシル、メタクリル酸2−エチルへキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、などが挙げられる。
前記スチレン系単量体と(メタ)アクリル系単量体との共重合体の製造に用いられる重合開始剤としては、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、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、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(2−メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、1,1’−アゾビス(1−シクロへキサンカルボニトリル)、2−(カルバモイルアゾ)−イソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2’,4’−ジメチル−4’−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、メチルエチルケトンパ−オキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロへキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類;2,2−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ブタン、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジークミルパーオキサイド、α−(tert−ブチルパーオキシ)イソプロピルべンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、m−トリルパーオキサイド、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルへキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジ−エトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシカーボネート、アセチルシクロへキシルスルホニルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルへキサレート、tert−ブチルパーオキシラウレート、tert−ブチル−オキシベンゾエ−ト、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−tert−ブチルパーオキシイソフタレート、tert−ブチルパーオキアリルカーボネート、イソアミルパーオキシ−2−エチルへキサノエート、ジ−tert−ブチルパーオキシへキサハイドロテレフタレート、tert−ブチルパーオキシアゼレート、などが挙げられる。
−ポリエステル系樹脂−
前記ポリエステル系樹脂を構成するモノマーとしては、例えば2価のアルコール成分、酸成分、などが挙げられる。
前記2価のアルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化スフェノールA、又は、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオール、などが挙げられる。
前記酸成分としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のべンゼンジカルボン酸類又はその無水物;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等のアルキルジカルボン酸類又はその無水物;マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸等の不飽和二塩基酸;マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物等の不飽和二塩基酸無水物;などが挙げられる。また、3価以上の多価カルボン酸成分としては、例えばトリメット酸、ピロメット酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシ−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシ)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンポール三量体酸、又はこれらの無水物、部分低級アルキルエステル、などが挙げられる。
−ポリオール系樹脂−
前記ポリオール系樹脂としては、エポキシ骨格を有するポリエーテルポリオール樹脂をいい、例えば(1)エポキシ樹脂と、(2)2価フェノールのアルキレンオキサイド付加物もしくはそのグリシジルエーテルと、(3)エポキシ基と反応する活性水素を有する化合物と、を反応させて得られるポリオール系樹脂が好適に用いられる。
前記結着樹脂は、トナー保存性の観点から、ガラス転移温度(Tg)が35℃〜80℃であるのが好ましく、40℃〜75℃であるのがより好ましい。前記ガラス転移温度(Tg)が、35℃未満であると、高温雰囲気下でトナーが劣化しやすくなることがあり、80℃を超えると、定着性が低下することがある。
<着色剤>
前記着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができるが、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、ピ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、又はこれらの混合物、などが挙げられる。
前記着色剤のトナーにおける含有量としては、1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
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。マスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、前記変性ポリエステル樹脂、未変性ポリエステル樹脂の他に、例えば、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又は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、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
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、混練して得ることができる。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ことができるため、乾燥する必要がなく、好適に使用される。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適に使用される。
前記マスターバッチの使用量としては、結着樹脂100量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましい。
また、前記マスターバッチ用の樹脂は、酸価が30mgKOH/g以下、アミン価が1〜100で、着色剤を分散させて使用することが好ましく、酸価が20mgKOH/g以下、アミン価が10〜50で、着色剤を分散させて使用することがより好ましい。酸価が30mgKOH/gを超えると、高湿下での帯電性が低下し、顔料分散性も不十分となることがある。また、アミン価が1未満であるとき、及び、アミン価が100を超えるときにも、顔料分散性が不十分となることがある。なお、酸価はJIS K0070に記載の方法により測定することができ、アミン価はJIS K7237に記載の方法により測定することができる。
また、分散剤は、顔料分散性の点で、結着樹脂との相溶性が高いことが好ましく、具体的な市販品としては、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」(味の素ファインテクノ社製)、「Disperbyk−2001」(ビックケミー社製)、「EFKA−4010」(EFKA社製)、などが挙げられる。
前記分散剤は、トナー中に、着色剤に対して0.1質量%〜10質量%の割合で配合することが好ましい。配合割合が0.1質量%未満であると、顔料分散性が不十分となることがあり、10質量%より多いと、高湿下での帯電性が低下することがある。
前記分散剤の質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)におけるスチレン換算質量での、メインピークの極大値の分子量で、500〜100,000が好ましく、顔料分散性の観点から、3,000〜100,000がより好ましく、5,000〜50,000が更に好ましく、5,000〜30,000が特に好ましい。
前記質量平均分子量が、500未満であると、極性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがあり、分子量が100,000を超えると、溶剤との親和性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがある。
前記分散剤の添加量は、着色剤100質量部に対して1質量部〜50質量部であることが好ましく、5質量部〜30質量部であることがより好ましい。前記添加量が、1質量部未満であると分散能が低くなることがあり、50質量部を超えると、帯電性が低下することがある。
<離型剤>
本発明では、定着時のオフセット防止を目的として離型剤としてワックス類を含有させることができる。
前記ワックス類としては、特に制限はなく、通常トナー用離型剤として使用されるものを適宜選択して使用することができるが、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス、酸化ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合体、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう等の植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス、オゾケライト、セレシン、ペテロラタム等の鉱物系ワックス、モンタン酸エステルワックス、カスターワックスの等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、脱酸カルナバワックスの等の脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したもの、などが挙げられる。
前記ワックス類としては、更に、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、あるいは更に直鎖のアルキル基を有する直鎖アルキルカルボン酸類等の飽和直鎖脂肪酸、プランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸等の不飽和脂肪酸、ステアリルアルコール、エイコシルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウピルアルコール、セリルアルコール、メシリルアルコール、あるいは長鎖アルキルアルコール等の飽和アルコール、ソルビトール等の多価アルコール、リノール酸アミド、オレフィン酸アミド、ラウリン酸アミド等の脂肪酸アミド、メチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド等の飽和脂肪酸ビスアミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセパシン酸アミド等の不飽和脂肪酸アミド類、m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N−ジステアリルイソフタル酸アミド等の芳香族系ビスアミド、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸金属塩、脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸等のビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス、ベヘニン酸モノグリセリド等の脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化合物、植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物が挙げられる。
より好適な例としては、オレフィンを高圧下でラジカル重合したポリオレフィン、高分子量ポリオレフィン重合時に得られる低分子量副生成物を精製したポリオレフィン、低圧下でチーグラー触媒、メタロセン触媒の如き触媒を用いて重合したポリオレフィン、放射線、電磁波又は光を利用して重合したポリオレフィン、高分子量ポリオレフィンを熱分解して得られる低分子量ポリオレフィン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィツシャートロプシュワックス、ジントール法、ヒドロコール法、アーゲ法等により合成される合成炭化水素ワックス、炭素数1個の化合物をモノマーとする合成ワックス、水酸基又はカルボキシル基の如き官能基を有する炭化水素系ワックス、炭化水素系ワックスと官能基を有する炭化水素系ワックスとの混合物、これらのワックスを母体としてスチレン、マレイン酸エステル、アクリレート、メタクリレート、無水マレイン酸の如きビニルモノマーでグラフト変性したワックスが挙げられる。
また、これらのワックスを、プレス発汗法、溶剤法、再結晶法、真空蒸留法、超臨界ガス抽出法又は溶液晶析法を用いて分子量分布をシャープにしたものや、低分子量固形脂肪酸、低分子量固形アルコール、低分子量固形化合物、その他の不純物を除去したものも好ましく用いられる。
前記ワックスの融点としては、耐ブロッキング性と耐オフセット性のバランスを取るために、60℃〜140℃であることが好ましく、70℃〜120℃であることがより好ましい。前記融点が、60℃未満であると、耐ブロッキング性が低下することがあり、140℃を超えると、耐オフセット効果が発現しにくくなることがある。
本発明では、DSCにおいて測定されるワックスの吸熱ピークの最大ピークのピークトップの温度をもってワックスの融点とする。
前記ワックス又はトナーのDSC測定機器としては、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計で測定することが好ましい。測定方法としては、ASTM D3418−82に準じて行う。本発明に用いられるDSC曲線は、1回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度10℃/minで、昇温させた時に測定されるものを用いる。
<その他の成分>
前記その他の成分としては、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、帯電制御剤、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性体、金属石鹸、等が挙げられる。
−磁性体−
本発明で使用できる磁性体としては、例えば、(1)マグネタイト、マグヘマイト、フェライトの如き磁性酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄、(2)鉄、コバルト、ニッケル等の金属、又は、これらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、錫、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム等の金属との合金、(3)及びこれらの混合物、などが用いられる。
磁性体として具体的に例示すると、Fe、γ−Fe、ZnFe、YFe12、CdFe、GdFe12、CuFe、PbFe12O、NiFe、NdFeO、BaFe1219、MgFe、MnFe、LaFeO、鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも特に、四三酸化鉄、γ−三二酸化鉄の微粉末が好適に挙げられる。
また、異種元素を含有するマグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の磁性酸化鉄、又はその混合物も使用できる。異種元素を例示すると、例えば、リチウム、ベリリウム、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、ゲルマニウム、ジルコニウム、錫、イオウ、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、などが挙げられる。好ましい異種元素としては、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、又はジルコニウムから選択される。異種元素は、酸化鉄結晶格子の中に取り込まれていてもよいし、酸化物として酸化鉄中に取り込まれていてもよいし、又は表面に酸化物あるいは水酸化物として存在していてもよいが、酸化物として含有されているのが好ましい。
前記異種元素は、磁性体生成時にそれぞれの異種元素の塩を混在させ、pH調整により、粒子中に取り込むことができる。また、磁性体粒子生成後にpH調整、あるいは各々の元素の塩を添加しpH調整することにより、粒子表面に析出することができる。
前記磁性体の使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、磁性体10質量部〜200質量部が好ましく、20質量部〜150質量部がより好ましい。これらの磁性体の個数平均粒径としては、0.1μm〜2μmが好ましく、0.1μm〜0.5μmがより好ましい。前記個数平均粒径は、透過電子顕微鏡により拡大撮影した写真をデジタイザー等で測定することにより求めることができる。
また、磁性体の磁気特性としては、10kエルステッド印加での磁気特性がそれぞれ、抗磁力20〜150エルステッド、飽和磁化50〜200emu/g、残留磁化2〜20emu/gのものが好ましい。
前記磁性体は、着色剤としても使用することができる。
−帯電制御剤−
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。該帯電制御剤としては、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、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、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ー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株式会社製);第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業株式会社製);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(日本カ一リット社製);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、などが挙げられる。
前記帯電制御剤の含有量は、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、バインダー樹脂100質量部に対して、0.1質量部〜10質量部が好ましく、0.2質量部〜5質量部がより好ましい。前記含有量が、10質量部を超えると、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とがある。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こともできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えてもよい。
−流動性向上剤−
本発明のトナーには、流動性向上剤を添加してもよい。該流動性向上剤は、トナー表面に添加することにより、トナーの流動性を改善(流動しやすくなる)するものである。
前記流動性向上剤としては、例えば、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末、湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナ、それらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤若しくはシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカ、処理酸化チタン、処理アルミナ、などが挙げられる。これらの中でも、微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナが好ましく、また、これらをシランカップリング剤やシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカが更に好ましい。
前記流動性向上剤の粒径としては、平均一次粒径として、0.001μm〜2μmであることが好ましく、0.002μm〜0.2μmであることがより好ましい。
前記微粉末シリカは、ケイ素ハロゲン化含物の気相酸化により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒュームドシリカと称されるものである。
前記ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば、AEROSIL(日本アエロジル社製商品名、以下同じ)−130、−300、−380、−TT600、−MOX170、−MOX80、−COK84:Ca−O−SiL(CABOT社製商品名)−M−5、−MS−7、−MS−75、−HS−5、−EH−5;Wacker HDK(WACKER−CHEMIE GMBH社製商品名)−N20、−V15、−N20E、−T30、−T40:D−CFineSi1ica(ダウコーニング社製商品名):Franso1(Fransi1社製商品名)、などが挙げられる。
更には、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を疎水化処理した処理シリカ微粉体がより好ましい。処理シリカ微粉体において、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が好ましくは30%〜80%の値を示すようにシリカ微粉体を処理したものが特に好ましい。疎水化は、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物等で化学的あるいは物理的に処理することによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する方法がよい。
前記有機ケイ素化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジメチルビニルクロロシラン、ジビニルクロロシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、へキサメチルジシラン、トリメチルシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、アリルフェニルジクロロシラン、ベンジルジメチルクロロシラン、ブロモメチルジメチルクロロシラン、α−クロルエチルトリクロロシラン、β−クロロエチルトリクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、へキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフエニルテトラメチルジシロキサン、1分子当り2から12個のシロキサン単位を有し、未端に位置する単位にそれぞれSiに結合した水酸基を0〜1個含有するジメチルポリシロキサン、などが挙げられる。更に、ジメチルシリコーンオイル等のシリコーンオイルが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
前記流動性向上剤の個数平均粒径としては、5nm〜100nmが好ましく、5nm〜50nmがより好ましい。
BET法で測定した窒素吸着による比表面積としては、30m/g以上が好ましく、60m/g〜400m/gがより好ましい。
表面処理された微粉体としては、20m/g以上が好ましく、40m/g〜300m/gがより好ましい。
これらの微粉体の適用量としては、トナー粒子100質量部に対して0.03質量部〜8質量部が好ましい。
−クリーニング性向上剤−
記録紙等にトナーを転写した後、静電潜像担持体や一次転写媒体に残存するトナーの除去性を向上させるためのクリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合によって製造されたポリマー微粒子、などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01μm〜1μmのものが好ましい。
これらの流動性向上剤やクリーニング性向上剤等はトナーの表面に付着乃至は固定化させて用いられるため、外添剤とも呼ばれており、トナーに外添する方法としては各種の粉体混合機等が用いられる。例えば、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー、などが挙げられ、固定化も行う場合はハイブリタイザー、メカノフュージョン、Qミキサー等が挙げられる。
前記トナー組成液とは、以上のトナー粒子構成成分を溶剤に溶解乃至は分散させたものであるが、固形分量が5質量%〜40質量%であることが好ましく、7質量%〜30質量%がより好ましい。前記固形分量が、5質量%未満であると、生産性が低下するだけでなく、顔料、ワックス微粒子、磁性体、帯電制御剤といった分散体が沈降や凝集を起こしやすくなりためトナー粒子ごとの組成が不均一になりやすくトナー品質が低下することがある。一方、前記固形分量が、40質量%を超えると、噴霧性が低下するため、小粒径のトナーが得られなかったり噴霧できなかったりする場合がある。
本発明のトナーは、平均円形度が0.93〜0.98であることが必要である。前記平均円形度が、0.93未満であると、現像されたトナーを紙などに転写する際の転写率が低下する場合があり、0.98を超えると、充分なブレードクリーニング性が得られないことがある。
前記トナーの体積平均粒径は、1μm〜10μmが好ましく、2μm〜8μmがより好ましい。前記体積平均粒径が、1μm未満であると、現像性や転写性が不良となることがあり、10μmを超えると、細線やドットを良好に再現することが困難となるため、高画質が得られなくなることがある。
また、粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)は、1.00〜1.10であることが好ましい。前記粒度分布が1.10を超えると、体積平均粒径が10μm以下のトナーではブレードクリーニングが困難である微粉が増加するため、ブレードクリーニング性が不良となることがある。
ここで、前記トナーの体積平均粒径(Dv)及び個数平均粒径(Dn)は、例えば粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定することができる。
本発明のトナーは、キャリアと混合して2成分現像剤として使用することもできる。
−キャリア−
前記キャリアとしては、通常のフェライト、マグネタイト等のキャリアも樹脂コートキャリアも使用することができる。
前記樹脂コートキャリアは、コア粒子と、該コア粒子表面を被覆(コート)する樹脂である被覆剤からなる。
前記被覆剤に使用する樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばスチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体等のスチレン−アクリル系樹脂;アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体等のアクリル系樹脂;ポリテトラフルオロエチレン、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素含有樹脂;シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、アミノアクリレート樹脂、などが挙げられる。この他にも、アイオモノマー樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等のキャリアの被覆剤として使用できる樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー型のキャリアコアも用いることができる。
樹脂コートキャリアにおいて、キャリアコアの表面を少なくとも樹脂被覆剤で被覆する方法としては、樹脂を溶剤中に溶解若しくは懸濁せしめて塗布したキャリアコアに付着せしめる方法、あるいは単に粉体状態で混合する方法が適用できる。
前記樹脂コートキャリアに対する被覆剤の割合としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、樹脂コートキャリアに対し0.01質量%〜5質量%が好ましく、0.1質量%〜1質量%がより好ましい。
2種以上の混合物の被覆(コート)剤で磁性体を被覆する使用例としては、(1)酸化チタン微粉体100質量部に対してジメチルジクロロシランとジメチルシリコンオイル(質量比1:5)の混合物12質量部で処理したもの、(2)シリカ微粉体100質量部に対してジメチルジクロロシランとジメチルシリコンオイル(質量比1:5)の混合物20質量部で処理したものが挙げられる。
前記樹脂中、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、含フッ素樹脂とスチレン系共重合体との混合物、シリコーン樹脂が好適に使用され、特にシリコーン樹脂が好ましい。含フッ素樹脂とスチレン系共重合体との混合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデンとスチレン−メタクリ酸メチル共重合体との混合物、ポリテトラフルオロエチレンとスチレン−メタクリル酸メチル共重合体との混合物、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合(共重合体質量比10:90〜90:10)とスチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル共重合体(共重合質量比10:90〜90:10)とスチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル−メタクリル酸メチル共重合体(共重合体質量比20〜60:5〜30:10:50)との混合物が挙げられる。
前記シリコーン樹脂としては、含窒素シリコーン樹脂及び含窒素シランカップリング剤と、シリコーン樹脂とが反応することにより生成された、変性シリコーン樹脂が挙げられる。
キャリアコアの磁性材料としては、例えば、フェライト、鉄過剰型フェライト、マグネタイト、γ−酸化鉄等の酸化物や、鉄、コバルト、ニッケルのような金属、又はこれらの合金を用いることができる。
また、これらの磁性材料に含まれる元素としては、例えば鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムが挙げられる。これらの中でも特に、銅、亜鉛、及び鉄成分を主成分とする銅−亜鉛−鉄系フェライト、マンガン、マグネシウム及び鉄成分を主成分とするマンガン−マグネシウム−鉄系フェライトが好適に挙げられる。
前記キャリアの抵抗値としては、キャリアの表面の凹凸度合い、被覆する樹脂の量を調整して10〜1010Ω・cmにするのが好ましい。
前記キャリアの粒径としては、4μm〜200μmが好ましく、10μm〜150μmがより好ましく、20μm〜100μmが更に好ましい。特に、樹脂コートキャリアは、50%粒径が20μm〜70μmであることが好ましい。
2成分系現像剤では、キャリア100質量部に対して、本発明のトナー1質量部〜50質量部で使用することが好ましく、キャリア100質量部に対して、トナー2質量部〜20質量部で使用するのがより好ましい。
(トナー製造方法)
トナー組成液を気相中で液滴化する方法は、液体を加圧してノズルから噴霧する一流体ノズル(加圧ノズル)や液体と圧縮気体を混合して噴霧する多流体スプレーノズル、回転する円盤を用いて液体を遠心力により液滴化する回転円盤型噴霧機が知られているが、小粒径のトナーを得るためには、多流体スプレーノズル及び回転円盤型噴霧機が好ましい。
前記多流体スプレーノズルとしては、外部混合二流体ノズルが一般的であるが、更なる微粒化や粒度の均一性を得るため、内部混合二流体ノズルや四流体ノズルといったさまざまな改良が検討されている。回転円盤型噴霧機も同様の狙いから、円盤形状を皿型や椀型、多翼型といった改良が検討されている。
本発明においては、上記の多流体スプレーノズルや回転円盤型噴霧機を用いることにより液滴化手段として用いることができる。
しかし、これらの製造方法で得られるトナーは粒度分布が広く分級を必要とする場合がある。
本発明者らは、この欠点を改良した、均一な粒度のトナーを得る製造方法として、複数の均一径ノズルを有する薄膜からトナー組成液を機械的振動手段により周期的に放出し、液滴化する周期的液滴化方法を知見した。
本発明のトナーの製造に際しては、上記のトナー組成液を機械的振動手段により周期的に放出し、液滴化する周期的液滴化方法を採用することが好ましい。
前記機械的振動手段を用いることにより、多流体スプレーノズルや回転円盤型噴霧機を用いる場合に比べて、トナーの異形化の度合いを大きくすることができるという効果が得られる。
前記機械的振動手段を用いる製造方法においては、トナー組成液の液滴は複数のノズルを有する薄膜を機械的に振動させることによって、該ノズルからトナー組成液が放出されることによって形成される。機械的振動手段は、ノズルを有する膜に対して垂直方向に振動すればどのような配置でもよいが、好ましいものとしては、次の二通りの方式がある。
一つは、複数のノズルを有する薄膜に対して平行振動面を有し、垂直方向に縦振動する機械的手段(機械的縦振動手段)を用いる方式であり、他の一つは、複数のノズルを有する薄膜の周囲に円環状に形成された機械的振動手段(円環状機械的振動手段)を設ける方式である。
以下、各方式について説明する。
<機械的縦振動手段>
まず、ホーン式の振動手段を設けたトナー製造装置の一例について図1の模式的構成図を参照して説明する。
トナーの製造装置1は、少なくとも2種の結着樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液を液滴化して放出する液滴化手段としての液滴噴射ユニット2と、この液滴噴射ユニット2が上方に配置され、液滴噴射ユニット2から放出される液滴化されたトナー組成液の液滴を固化してトナー粒子Tを形成する粒子化手段としての粒子形成部3と、粒子形成部3で形成されたトナー粒子Tを捕集するトナー捕集部4と、トナー捕集部4で捕集されたトナー粒子Tがチューブ5を介して移送され、移送されたトナー粒子Tを貯留するトナー貯留手段としてのトナー貯留部6と、トナー組成液10を収容する原料収容部7と、この原料収容部7内から液滴噴射ユニット2に対してトナー組成液10を送液する配管(送液管)8と、稼動時などにトナー組成液10を圧送供給するためのポンプ9とを備えている。
また、原料収容部7からのトナー組成液10は、液滴噴射ユニット2による液滴化現象により自給的に液滴噴射ユニット2に供給されるが、装置稼働時等には上述したように補助的にポンプ9を用いて液供給を行う構成としている。なお、トナー組成液10として、ここでは、少なくとも2種の結着樹脂及び着色剤を含有するトナー組成物を溶剤に溶解又は分散した溶液、分散液を用いている。
次に、液滴噴射ユニット2について図2及び図3に基づいて説明する。
図2は同液滴噴射ユニット2の概略断面説明図、図3は図2を下側から見た要部底面説明図である。
この液滴噴射ユニット2は、複数のノズル(吐出口)11が形成された薄膜12と、この薄膜12を振動させる機械的振動手段(以下「振動手段という)13と、薄膜12と振動手段13との間に少なくとも2種の結着樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液10を供給する貯留部(液流路)14を形成する流路部材15とを備えている。
前記複数のノズル11を有する薄膜12は、前記振動手段13の振動面13aに対して平行に設置されており、薄膜12の一部がハンダ又はトナー組成液に溶解しない樹脂結着材料によって流路部材15に接合固定されており、振動手段13の振動方向とは実質的に垂直な位置関係となる。前記振動手段13の振動発生手段21の上下面に電圧信号が付与されるように、通信手段24が設けられており、駆動信号発生源23からの信号を機械的振動に変換することができる。電気信号を与える通信手段としては、表面を絶縁被覆されたリード線が適している。また、振動手段13は後述する各種ホーン型振動子、ボルト締めランジュバン型振動子など、振動振幅の大きな素子を用いることが、効率的かつ安定なトナー生産には好適である。
振動手段13は、振動を発生する振動発生手段21と、この振動発生手段21で発生した振動を増幅する振動増幅手段22とで構成され、駆動回路(駆動信号発生源)23から所要周波数の駆動電圧(駆動信号)が振動発生手段21の電極21a、21b間に印加されることによって、振動発生手段21に振動が励起され、この振動が振動増幅手段22で増幅され、薄膜12と平行に配置される振動面13aが周期的に振動し、この振動面13aの振動による周期的な圧力によって薄膜12が所要周波数で振動する。
この振動手段13としては、薄膜12に対して確実な縦振動を一定の周波数で与えることができるものであれば特に制限はなく、適宜選択して使用することができるが、薄膜12を振動させることから、振動発生手段21にはバイモルフ型のたわみ振動の励起される圧電体21Aが好ましい。圧電体21Aは、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する機能を有する。具体的には、電圧を印加することにより、たわみ振動が励起され、薄膜12を振動させることが可能となる。
振動発生手段21を構成する圧電体21Aとしては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックスが挙げられるが、一般に変位量が小さいため、積層して使用されることが多い。この他にも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の圧電高分子;水晶;LiNbO、LiTaO、KNbO等の単結晶、などが挙げられる。
振動手段13は、ノズル11を有する薄膜12に対して垂直方向の振動を与えるものであれば、どのような配置でもよいが、振動面13aと薄膜12とは平行に配置される。
図示した例では振動発生手段21と振動増幅手段22で構成される振動手段13としてホーン型振動子を用いており、このホーン型振動子は、圧電素子などの振動発生手段21の振幅を振動増幅手段22としてのホーン22Aで増幅することができるため、機械的振動を発生する振動発生手段21自体は小さな振動でよく、機械的負荷が軽減するために生産装置としての長寿命化につながる。
ホーン型振動子としては、公知の代表的なホーン形状でよく、例えば図4に示すようなステップ型、図5に示すようなエクスポネンシャル型、図6に示すようなコニカル型などが挙げられる。これらのホーン型振動子は、ホーン22Aの面積の大きい面に圧電体21Aが配置され、圧電体21Aは縦振動を利用し、ホーン22Aの効率的な振動を誘起し、ホーン22Aに面積の小さい面を振動面13aとして、この振動面13aが最大振動面となるように設計されている。圧電体21の上方と下方にはリード線24が配置され、駆動回路23より交流電圧信号を与える。これらホーン振動子の最大振動面は、13aとなるように形状を設計されるものである。
また、振動手段13としては、特に高強度なボルト締めランジュバン型振動子を用いることもできる。このボルト締めランジュバン型振動子は圧電セラミックスが機械的に結合されており、高振幅励振時に破損することがない。
貯留部及び前記機械的振動手段、前記薄膜の構成を、図2の概略図を用いて詳細に説明する。トナー組成液10を貯留する貯留部14には、液供給チューブ18が少なくとも1箇所設けられており、一部断面図に示されるように、流路を通じて液貯留部に液を導入する。また、必要に応じて気泡排出チューブ19を設けることも可能である。この流路部材15に取り付けた図示しない支持部材によって液滴噴射ユニット2が粒子形成部3の天面部に設置保持されている。なお、ここでは、粒子形成部3の天面部に液滴噴射ユニット2を配置している例で説明しているが、粒子形成部3となる乾燥部側面壁又は底部に液滴噴射ユニット2を設置する構成とすることもできる。
機械的振動を発生する振動手段13の大きさは、発振振動数の減少に伴い大きくなることが一般的であり、必要な周波数に応じて、適宜振動手段に直接穴あけ加工を施し貯留部を設けることができる。また、貯留部全体を効率的に振動させることも可能である。
この場合、振動面とは、前記複数のノズルを有する薄膜が貼り合わされた面と定義される。
このような構成の液滴噴射ユニット2の異なる例について、図7及び図8を参照して説明する。
図7に示す例は、振動手段80(13)として、振動発生部としての圧電体81及び振動増幅部としてのホーン82で構成されるホーン型振動子80を用いて、ホーン82の一部に貯留部(流路)14を形成したものである。この液滴噴射ユニット2は、ホーン型振動子80のホーン82に一体形成した固定部(フランジ部)83によって粒子形成部3(乾燥手段)の壁面に固定されていることが好ましい、振動の損失を防ぐ観点から、図示しない弾性体を用いて固定してもよい。
図8に示す例は、振動手段90(13)として、振動発生部としての圧電体91A、91B及びホーン92A、92Bがボルトで機械的に強固に固定されて構成されるボルト締めランジュバン型振動子90を用いて、ホーン92Aに貯留部(流路14)を形成したものである。周波数条件により、素子が大きくなる場合もあり、図示のように振動子の一部に流体導入/排出路及び貯留部を加工し、複数の薄膜を有する金属薄膜を貼り付けることができる。
なお、図1では、液滴噴射ユニット2が1個だけ粒子形成部3に取付けられている例を示しているが、後述する図10に示すように複数個の液滴噴射ユニット2を粒子形成部3(乾燥塔)上部に並列に配置することが、生産性向上の観点から好ましく、その個数は100〜1000個の範囲であることが、制御性の観点から好ましい。この場合、液滴噴射ユニット2の各貯留部14には配管8を介して原料収容部(共通液溜め)7に通じ、トナー組成液10が供給される構成とする。トナー組成液10は、液滴化に伴って自給的に供給される構成とすることもできるし、また、装置稼働時等、補助的にポンプ9を用いて液供給を行う構成とすることもできる。
液滴噴射ユニットの他の例について図9を参照して説明する。なお、図9は同液滴噴射ユニットの模式的断面説明図である。
この液滴噴射ユニット2は、前述した例と同様に、ホーン型振動子として振動手段13を用いて、この振動発生手段13の周囲を囲んでトナー組成液10を供給する流路部材15を配置し、振動発生手段13のホーン22に薄膜12と対向する部分に貯留部14を形成している。更に、流路部材15の周囲に所要の間隔を置いて気流35を流す気流路37を形成する気流路形成部材36を配置している。なお、図示を簡略化するため、薄膜12のノズル11は1個で示しているが、前述したように複数個設けられている。また、図10に示すように、複数、例えば制御性の観点からは100〜1,000個の液滴噴射ユニット2を、粒子形成部3を構成する乾燥塔の上部に並べて配置する。これにより、より生産性の向上を図ることができる。
<円環状機械的振動手段>
図11は図1に示す装置において液滴噴射ユニットをリング式のものに代えたものである。
リング式の液滴噴射ユニット2について図12〜図14を参照して説明する。なお、図12は同液滴噴射ユニット2の断面説明図、図13は図12を下側から見た要部底面説明図、図14は液滴化手段の概略断面説明図である。
この液滴噴射ユニット2は、少なくとも2種の樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液10を液滴化して放出させる液滴化手段16と、この液滴化手段16にトナー組成液10を供給する貯留部(液流路)14を形成した流路部材15とを備えている。
液滴化手段16は、複数のノズル(吐出口)11が形成された薄膜12と、この薄膜12を振動させる円環状の振動発生手段(電気機械変換手段)17とで構成されている。ここで、薄膜12は、最外周部(図14の斜線を施して示す領域)をハンダ又はトナー組成液に溶解しない樹脂結着材料によって流路部材15に接合固定している。振動発生手段17は、この薄膜12の変形可能領域16A(流路部材15に固定されていない領域)内の周囲に配されている。この振動発生手段17にはリード線21、22を通じて駆動回路(駆動信号発生源)23から所要周波数の駆動電圧(駆動信号)が印加されることで、例えば撓み振動を発生する。
液滴化手段16は、貯留部14に臨む複数のノズル11を有する薄膜12の変形可能領域16A内の周囲に円環状の振動発生手段17が配されていることによって、例えば図15に示す比較例構成のように振動発生手段17Aが薄膜12の周囲を保持している構成に比べて、相対的に薄膜12の変位量が大きくなり、この大きな変位量が得られる比較的大面積(直径1mm以上)の領域に複数のノズル11を配置することができ、これら複数のノズル11より一度に多くの液滴を安定的に形成して放出することができるようになる。
図11では、液滴噴射ユニット2が1個配置されている例で図示しているが、好ましくは、図16に示すように、複数、例えば制御性の観点からは100〜1,000個(図16では4個のみ図示)の液滴噴射ユニット2を、粒子形成部3の天面部3Aに並べて配置し、各液滴噴射ユニット2には配管8Aを原料収容部7(共通液溜め)に通じさせてトナー組成液10を供給するようにする。これによって、一度により多くの液滴を放出させることができて、生産効率の向上を図ることができる。
<液滴形成メカニズム>
次に、この液滴化手段としての液滴噴射ユニット2による液滴形成のメカニズムについて説明する。
上述したように液滴噴射ユニット2は、貯留部14に臨む複数のノズル11を有する薄膜12に、機械的振動手段である振動手段13によって発生した振動を伝播させて、薄膜12を周期的に振動させ、比較的大面積(直径1mm以上)の領域に複数のノズル11を配置し、それら複数のノズル11より液滴を安定的に形成して放出することができるようになる。
図17に示すような単純円形膜12の周辺部12Aを固定した場合、基本振動は周辺が節になり、図18に示すように、薄膜の中心Oで変位ΔLが最大(ΔLmax)となる断面形状となり、振動方向に周期的に上下振動する。
また、図19、図20に示すような、より高次のモードが存在することが知られている。これらのモードは、円形膜内に、同心円状に節を1乃至複数持ち、実質的に軸対称な変形形状である。また、図21に示すように、中心部が凸形状12cとすることで液滴の進行方向を制御し、かつ振動振幅量を調整することが可能である。
円形薄膜の振動により、円形膜各所に設けられたノズル近傍の液体には、膜の振動速度Vmに比例した音圧Pacが発生する。音圧は、媒質(トナー組成液)の放射インピーダンスZrの反作用として生じることが知られており、音圧は、放射インピーダンスと膜振動速度Vmの積で下記式(1)の方程式を用いて表される。
ac(r,t)=Z・V(r,t) ・・・(1)
膜の振動速度Vmは時間とともに周期的に変動しているため時間の関数であり、例えばサイン波形、矩形波形など、様々な周期変動を形成することが可能である。また、前述のとおり、膜の各所で振動方向の振動変位は異なっており、Vmは、膜上の位置座標の関数でもある。本発明で用いられる膜の振動形態は、上述のとおり軸対象である。したがって、実質的には半径座標の関数となる。
以上のように、分布を持った膜の振動変位速度に対して、それに比例する音圧が発生し、音圧の周期的変化に対応してトナー組成液が、気相へ吐出される。
気相へ周期的に排出されたトナー組成液は、液相と気相との表面張力差によって球体を形成するため、液滴化が周期的に発生する。
液滴化を可能とする膜の振動周波数としては20kHz〜2.0MHzの領域が用いられ、50kHz〜500kHzの範囲がより好適に用いられる。20kHz以上の振動周期であれば、液体の励振によって、トナー組成液中の顔料やワックスなどの微粒子の分散が促進される。
更には、前記音圧の変位量が、10kPa以上となることによって、上述の微粒子分散促進作用がより好適に発生する。
ここで、形成される液滴の直径は、前記膜のノズル近傍における振動変位が大きいほど大きくなる傾向にあり、振動変位が小さい場合、小滴が形成されるか、又は液滴化しない。このような、各ノズル部位における液滴サイズのばらつきを低減するためには、ノズル配置を、膜振動変位の最適な位置に規定することが必要である。
本発明においては、図18〜20で説明されるように、前記機械的振動手段により発生するノズル近傍における膜の振動方向変位ΔLの最大値ΔLmaxと最小値ΔLmimの比R(=ΔLmax/ΔLmin)が、2.0以内である部位にノズルが配置することにより、上記液滴サイズのばらつきを、高画質な画像を提供することのできるトナー微粒子として必要な領域に保てることを見出した。
トナー組成液の条件を変更し、粘度20mPa・s以下、表面張力20mN/m乃至75mN/mの領域においてサテライトの発生開始領域が同様であったことから、前記音圧の変位量が、500kPa以下であることが必要となる。更に好適には、100kPa以下である。ここで、狙いの液滴径(主滴)が得られる振動変異に対して、変異が大きい場合は主滴に付随して小さな液滴が発生する場合があり、その小さな液滴をサテライトと呼んでいる。なお、振動変異が小さい場合も狙いより小さな液滴を生じるため、それも含めてサテライトと呼んでおり、本来得られる液滴径より明らかに小さい液滴のことを意味する。
<複数のノズルを有する薄膜>
ノズルを有する薄膜は、先にも述べたように、トナー用材料の溶解乃至分散液を、吐出させて液滴とする部材である。
この薄膜12の材質、ノズル11の形状としては、特に制限はなく、適宜選択した形状とすることができるが、例えば、薄膜12は厚み5μm〜500μmの金属板で形成され、かつ、ノズル11の開口径が3μm〜35μmであることが、ノズル11からトナー組成液10の液滴を噴射させるときに、極めて均一な粒子径を有する微小液滴を発生させる観点から好ましい。なお、前記ノズル11の開口径は、真円であれば直径を意味し、楕円であれば短径を意味する。また、複数のノズル11の個数は、2〜3000個が好ましい。
−乾燥−
液滴から溶剤を除去する乾燥工程は、加熱した乾燥窒素などの気体中に液滴を放出し行われる。必要であれば、更に流動床乾燥や真空乾燥といった二次乾燥が行われる。
本発明のトナーを用いた現像方法は、従来の電子写真法に使用する静電潜像担持体が全て使用できるが、例えば、有機静電潜像担持体、非晶質シリカ静電潜像担持体、セレン静電潜像担持体、酸化亜鉛静電潜像担持体、などが好適に使用可能である。
以下、実施例により本発明について詳細に説明するが、本発明は、下記実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
−着色剤分散液の調製−
まず、着色剤としての、カーボンブラックの分散液を調製した。
カーボンブラック(Regal400、Cabot社製)17質量部、顔料分散剤3質量部を、酢酸エチル80質量部に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、一次分散させた。
該顔料分散剤としては、アジスパーPB821(味の素ファインテクノ株式会社製)を使用した。得られた一次分散液を、ダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、5μm以上の凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。
−ワックス分散液の調製−
次に、ワックス分散液を調製した。
カルナバワックス18質量部、及びワックス分散剤2質量部を、酢酸エチル80質量部に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、一次分散させた。この一次分散液を攪拌しながら80℃まで昇温しカルナバワックスを溶解した後、室温まで液温を下げ最大径が3μm以下となるようワックス粒子を析出させた。ワックス分散剤としては、ポリエチレンワックスにスチレン−アクリル酸ブチル共重合体をグラフト化したものを使用した。得られた分散液を、更にダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、最大径が2μm以下なるように調整した。
−トナー組成分散液の調製−
次に、下記に示した結着樹脂としての樹脂、上記着色剤分散液及び上記ワックス分散液を添加し、攪拌羽を有するミキサーを使用して10分間攪拌を行い、均一に分散させて固形分15質量%のトナー組成分散液を調製した。
・ポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液・・・325質量部
・スチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液・・・108質量部
・着色剤分散液・・・42質量部
・ワックス分散液・・・25質量部
・酢酸エチル・・・167質量部
ただし、ポリエステル樹脂の質量平均分子量は6.1万、ガラス転移温度は60℃、スチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の質量平均分子量は5.5万、ガラス転移温度は61℃であった。
なお、ポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液325質量部、及びスチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液108質量部を混合し、透明なPETフィルムにワイヤーバーを用いて塗布し、乾燥させると、塗膜は白濁しており、互いに非相溶であることが確認された。
−トナーの作製−
得られたトナー組成分散液をノズル径250μmの二流体ノズルを用いて空気圧0.1MPaにて45℃の窒素中に噴霧し、サイクロンで捕集した後、40℃で3日間送風乾燥を行い、黒色微粒子を得た。
更にこの黒色微粒子を風力分級機にて微粉分級を行った後、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)1.0質量%をヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)を用いて外添処理を行い、ブラックトナーaを作製した。
得られたブラックトナーaの平均円形度、体積平均粒径Dv、及び個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnを以下のようにして測定したところ、平均円形度は0.98、体積平均粒径Dvは5.9μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.28であった。結果を表1に示す。
<平均円形度>
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、各トナーの平均円形度を測定した。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(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程度加えた。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で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して、平均円形度を求めた。
<体積平均粒径及び粒度分布>
各トナーの体積平均粒径(Dv)及び個数平均粒径(Dn)は、粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Mutlisizer 3 Version3.51)にて解析を行った。
具体的には、ガラス製100mlビーカーに10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩、ネオゲンSC−A;第一工業製薬株式会社製)を0.5ml添加し、各トナー0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いで、イオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(W−113MK−II、本多電子株式会社製)で10分間分散処理した。前記分散液を前記マルチサイザーIIIを用い、測定用溶液としてアイソトンIII(ベックマンコールター社製)を用いて測定を行った。得られた粒度分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。粒度分布の指標としては、トナーの体積平均径(Dv)を個数平均粒径(Dn)で除したDv/Dnを用いる。完全に単分散であれば1となり、数値が大きいほど分布が広いことを意味する。
−キャリアの作製−
・シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコーン)・・・100質量部
・トルエン・・・100質量部
・γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン・・・5質量部
・カーボンブラック・・・10質量部
上記混合物をホモミキサーで20分間分散し、コート層形成液を調整した。このコート層形成液を流動床型コーティング装置を用いて、粒径50μmの球状マグネタイト1000質量部の表面にコーティングして磁性キャリアAを得た。
−現像剤の作製−
トナーa 4質量部に対して、上記磁性キャリアA 96質量部をボールミルで混合し、二成分現像剤を作製した。
(実施例2)
実施例1において、二流体ノズルを回転円盤型ノズルに変えた以外は、実施例1と同様にして、ブラックトナーb及び現像剤を作製した。
得られたブラックトナーbの実施例1と同様にして測定した平均円形度は0.97であり、体積平均粒径Dvは5.8μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.23であった。結果を表1に示す。
(実施例3)
実施例1において、二流体ノズルを図11に示したトナー製造装置(複数の均一径ノズルを有する薄膜の周囲に機械的振動手段を円環状に形成)に変えた以外は、実施例1と同様にして、ブラックトナーc及び現像剤を作製した。
得られたブラックトナーcの実施例1と同様にして測定した平均円形度は0.96であり、体積平均粒径Dvは5.1μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.09であった。この異形化の度合いは実施例1,2に比べて大きなものである。結果を表1に示す。
なお、使用した薄膜は、外径8.0mmで厚み20μmのニッケル板に、真円形状の直径8μmの吐出孔(ノズル)を、電鋳法による加工で作製した。吐出孔は各吐出孔間の距離が100μmとなるように千鳥格子状に、薄膜の中心の直径5mmの範囲にのみ設けた。
圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を積層して使用し、振動周波数は100kHzとした。
(実施例4)
実施例1において、二流体ノズルを図1に示したトナー製造装置(複数の均一径ノズルを有する薄膜に対して平行振動面を垂直方向に縦振動させる方式)に変えた以外は、実施例1と同様にして、ブラックトナーd及び現像剤を作製した。
得られたブラックトナーdの実施例1と同様にして測定した平均円形度は0.96であり、体積平均粒径Dvは4.8μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.05であった。この異形化の度合いは実施例1,2に比べて大きなものである。結果を表1に示す。
なお、使用した薄膜は、外径8.0mmで厚み20μmのニッケル板に、真円形状の直径8μmの吐出孔(ノズル)を、電鋳法による加工で作製した。吐出孔は各吐出孔間の距離が100μmとなるように千鳥格子状に、薄膜の中心の直径5mmの範囲にのみ設けた。
圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を積層して使用し、振動周波数は180kHzとした。
(実施例5)
実施例4において、トナー組成分散液の処方量を下記の値に変え、固形分を5質量%に変えた以外は、実施例4と同様にして、ブラックトナーe及び現像剤を作製した。
得られたブラックトナーeの実施例1と同様にして測定した平均円形度は0.95であり、体積平均粒径Dvは3.9μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.04であった。結果を表1に示す。
・ポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液・・・325質量部
・スチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液・・・108質量部
・着色剤分散液・・・42質量部
・ワックス分散液・・・25質量部
・酢酸エチル・・・1500質量部
(実施例6)
実施例4において、トナー組成分散液の処方量を下記の値に変え、固形分を40質量%に変えた以外は、実施例4と同様にして、ブラックトナーf及び現像剤を作製した。
得られたブラックトナーfの実施例1と同様にして測定した平均円形度は0.97であり、体積平均粒径Dvは6.8μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.07であった。結果を表1に示す。
・ポリエステル樹脂の固形分50質量%酢酸エチル溶液・・・130質量部
・スチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分50質量%酢酸エチル溶液・・・43質量部
・着色剤分散液・・・42質量部
・ワックス分散液・・・25質量部
・酢酸エチル・・・10質量部
なお、ポリエステル樹脂の固形分50質量%酢酸エチル溶液130質量部、及びスチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分50質量%酢酸エチル溶液43質量部を混合し、透明なPETフィルムにワイヤーバーを用いて塗布し、乾燥させると、塗膜は白濁しており、互いに非相溶であることが確認された。
(実施例7)
実施例4において、トナー組成分散液の処方量を下記の値に変え、ポリエステル樹脂とスチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂との質量比率を50/50に変えた以外は、実施例4と同様にして、ブラックトナーg及び現像剤を作製した。
得られたブラックトナーgの実施例1と同様にして測定した平均円形度は0.96であり、体積平均粒径Dvは4.6μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.05であった。結果を表1に示す。
・ポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液・・・217質量部
・スチレン-アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液・・・217質量部
・着色剤分散液・・・42質量部
・ワックス分散液・・・25質量部
・酢酸エチル・・・167質量部
なお、ポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液217質量部、及びスチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液217質量部を混合し、透明なPETフィルムにワイヤーバーを用いて塗布し、乾燥させると、塗膜は白濁しており、互いに非相溶であることが確認された。
(実施例8)
実施例4において、トナー組成分散液の処方量を下記の値に変え、ポリエステル樹脂とスチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂との質量比率を25/75に変えた以外は、実施例4と同様にして、ブラックトナーh及び現像剤を作製した。
得られたブラックトナーhの実施例1と同様にして測定した平均円形度は0.97であり、体積平均粒径Dvは4.5μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.05であった。結果を表1に示す。
・ポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液・・・108質量部
・スチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液・・・325質量部
・着色剤分散液・・・42質量部
・ワックス分散液・・・25質量部
・酢酸エチル・・・167質量部
なお、ポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液108質量部、及びスチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液325質量部を混合し、透明なPETフィルムにワイヤーバーを用いて塗布し、乾燥させると、塗膜は白濁しており、互いに非相溶であることが確認された。
(実施例9)
実施例4のトナー組成分散液の処方におけるポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液をポリオール樹脂の固形分20%酢酸エチル溶液に変えた以外は、実施例4と同様にして、ブラックトナーi及び現像剤を作製した。
得られたブラックトナーiの実施例1と同様にして測定した平均円形度は0.96であり、体積平均粒径Dvは4.7μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.05であった。結果を表1に示す。
ポリオール樹脂とは、エポキシ骨格を有するポリエーテルポリオール樹脂をいい、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エチレンオキサイド付加体のグリシジル化物、ビスフェノールF、p−クミルフェノールを用い窒素雰囲気下で175℃の反応温度で10時間重合し得られ、GPCによる質量平均分子量が21000、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は4.2であった。
なお、ポリオール樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液325質量部、及びスチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液108質量部を混合し、透明なPETフィルムにワイヤーバーを用いて塗布し、乾燥させると、塗膜は白濁しており、互いに非相溶であることが確認された。
(実施例10)
実施例4のトナー組成分散液の処方のスチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液をスチレン−ブタジエン共重合樹脂の固形分20%酢酸エチル溶液に変えた以外は、実施例4と同様にして、ブラックトナーj及び現像剤を作製した。
得られたブラックトナーjの実施例1と同様にして測定した平均円形度は0.97であり、体積平均粒径Dvは5.0μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.06であった。結果を表1に示す。
以下にスチレン-ブタジエン共重合樹脂の合成方法と特性について説明する。
攪拌機、及びジャケットを備えた10Lの耐圧重合槽内に、酢酸エチル4800質量部、及びスチレンモノマー1131質量部を添加し、攪拌しながら約−8℃まで冷却した。更に冷却した液化ブタジエンモノマー169質量部を添加し十分に攪拌した。
更に塩化第一鉄の粉末0.15質量部とt−ヘキシルペルオキシベンゾネート23.4質量部を加え、攪拌し、圧力を保持したまま65℃まで昇温し12時間保った。その後、一旦10℃まで冷却し、常圧にパージした。更に昇温し酢酸エチル還流下の元3時間熟成し、冷却してスチレン−ブタジエン樹脂の酢酸エチル溶液を得た。得られたスチレン−ブタジエン樹脂は、熱分解ガスクロマトグラフィーによる分析の結果、スチレン分88%、ブタジエン分12%で、固形分20.5質量%であった。GPCによる分子量は、質量平均分子量が34,000で、ガラス転移温度は57℃であった。
なお、ポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液325質量部、及びスチレン−ブタジエン共重合樹脂の固形分20%酢酸エチル溶液108質量部を混合し、透明なPETフィルムにワイヤーバーを用いて塗布し、乾燥させると、塗膜は白濁しており、互いに非相溶であることが確認された。
(比較例1)
実施例4において、トナー組成分散液の処方量を下記の値に変え、結着樹脂をポリエステル樹脂のみに変えた以外は、実施例4と同様にして、ブラックトナーk及び現像剤を作製した。
得られたブラックトナーkの実施例1と同様にして測定した平均円形度は1.00であり、体積平均粒径Dvは4.6μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.04であった。結果を表1に示す。
・ポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液・・・434質量部
・着色剤分散液・・・42質量部
・ワックス分散液・・・25質量部
・酢酸エチル・・・167質量部
(比較例2)
実施例4において、トナー組成分散液の処方量を下記の値に変え、結着樹脂をスチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂のみに変えた以外は、実施例4と同様にして、ブラックトナーl及び現像剤を作製した。
得られたブラックトナーlの実施例1と同様にして測定した平均円形度は0.99であり、体積平均粒径Dvは5.0μm、個数平均粒径Dnとの比Dv/Dnが、1.06であった。結果を表1に示す。
・スチレン−アクリル酸nブチル共重合樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液・・・434質量部
・着色剤分散液・・・42質量部
・ワックス分散液・・・25質量部
・酢酸エチル・・・167質量部
次に、実施例1〜10及び比較例1〜2の現像剤について、以下のようにして、クリーニング性を評価した。結果を表1に示す。
<クリーニング性>
各現像剤を、市販の複写機(イマジオネオC325、株式会社リコー製)に入れ、画像面積率30%の画像を現像し、転写紙に転写後、感光体に残存する転写残のトナーをクリーニングブレードでクリーニングしている最中に複写機を停止させ、クリーニング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(住友スリーエム株式会社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で10箇所測定し、その平均値と単にテープを白紙に貼った時の測定結果との差を求め、下記基準により評価した。なお、クリーニングブレードは2万枚クリーニング後のものを用いた。
〔評価基準〕
◎(極めて良好):差が0.01以下
○(良好):差が0.015以下
×(不良):差が0.015を超える
本発明のトナーは、単一分散性と異形性を有し、ブレードクリーニング性に優れており、高解像度で、高精細及び高品質で、長期にわたって劣化のない画像を形成することができるので、電子写真、静電記録、静電印刷等における静電荷像を現像するための現像剤に好適に使用することができる。
図1は、本発明のトナーの製造方法を適用したトナーの製造装置の一例を示す概略構成図である。 図2は、図1のトナーの製造装置の液滴噴射ユニットを示す拡大説明図である。 図3は、図2を下側から見た底面説明図である。 図4は、ステップ型のホーン型振動子の例を示す模式的説明図である。 図5は、エクスポネンシャル型のホーン型振動子の例を示す模式的説明図である。 図6は、コニカル型のホーン型振動子の例を示す模式的説明図である。 図7は、トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの他の例を示す拡大説明図である。 図8は、トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの更に他の例を示す拡大説明図である。 図9は、トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの更にまた他の例を示す拡大説明図である。 図10は、図9の液滴噴射ユニットを複数個配置した例を示す説明図である。 図11は、本発明のトナーの製造方法を適用したトナーの製造装置の他の一例を示す概略構成図である。 図12は、図11のトナーの製造装置の液滴噴射ユニットを示す拡大説明図である。 図13は、図12を下側から見た底面説明図である。 図14は、液滴噴射ユニットの液滴化手段を示す拡大断面説明図である。 図15は、比較例の構成に係る液滴化手段の拡大断面説明図である。 図16は、トナーの製造装置の具体的適用の説明に供する要部説明図である。 図17は、液滴噴射ユニットによる液滴化の動作原理の説明に供する薄膜の模式的説明図である。 図18は、基本振動モードを説明するための説明図である。 図19は、2次振動モードを説明するための説明図である。 図20は、3次振動モードを説明するための説明図である。 図21は、薄膜の中央部に凸部を形成した場合を説明するための説明図である。
符号の説明
1 トナーの製造装置
2 液滴噴射ユニット
3 粒子形成部(溶媒除去部)
4 トナー捕集部
5 チューブ
6 トナー捕集部
7 原料収容部
8 配管
9 ポンプ
10 トナー組成液
11 ノズル
12 薄膜
13 振動手段
13a 振動面
14 貯留部
15 流路部材
16 液滴化手段
17 振動発生手段(電気機械変換手段)
18 液供給チューブ
19 気泡排出チューブ
20 支持部材
21 振動発生手段
21A 圧電体
22 振動増幅手段
22A ホーン
23 駆動回路(駆動信号発生源)
24 通信手段
31 液滴
35 気流
36 気流路形成部材
37 気流路
80 ホーン型振動子
81 圧電体
82 ホーン
83 固定部
90 ランジュバン型振動子
91 圧電体
92 ホーン
T トナー粒子

Claims (12)

  1. 少なくとも2種の結着樹脂、及び着色剤を有機溶剤に溶解乃至分散したトナー組成液を気相中で液滴化し、該液滴を固化して製造されるトナーにおいて、
    前記少なくとも2種の結着樹脂が、互いに相溶しない樹脂Aと、樹脂Bとを少なくとも含有し、前記トナーの平均円形度が0.93〜0.98であることを特徴とするトナー。
  2. トナー組成液の固形分量が、5質量%〜40質量%である請求項1に記載のトナー。
  3. 樹脂Aが、ポリエステル系樹脂及びポリオール系樹脂のいずれかである請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
  4. 樹脂A及び樹脂Bが、いずれもポリエステル系樹脂及びスチレン−(メタ)アクリル系樹脂、並びにポリオール系樹脂及びスチレン−(メタ)アクリル系樹脂のいずれかである請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
  5. トナー組成液が、離型剤を含有する請求項1から4のいずれかに記載のトナー。
  6. 体積平均粒径が1μm〜10μmであり、かつ粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)が、1.00〜1.10である請求項1から5のいずれかに記載のトナー。
  7. 請求項1から6のいずれかに記載のトナーを製造する方法であって、
    互いに相溶しない樹脂Aと樹脂Bとを含有する結着樹脂、及び着色剤を有機溶剤に溶解乃至分散したトナー組成液を気相中で液滴化する液滴化工程と、
    得られた液滴を固化する固化工程と、を少なくとも含むことを特徴とするトナーの製造方法。
  8. 液滴化工程が、多流体スプレーノズルを用いて行われる請求項7に記載のトナーの製造方法。
  9. 液滴化工程が、回転円盤型噴霧機を用いて行われる請求項7に記載のトナーの製造方法。
  10. 液滴化工程が、トナー組成物を分散乃至溶解させたトナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数のノズルを有する薄膜から前記トナー組成液を機械的振動手段により周期的に放出して液滴化する周期的液滴化工程であり、前記機械的振動手段が、前記薄膜のノズルを設けた領域の周囲に円環状に形成された振動発生手段である請求項7に記載のトナーの製造方法。
  11. 液滴化工程が、トナー組成物を分散乃至溶解させたトナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数のノズルを有する薄膜から前記トナー組成液を機械的振動手段により周期的に放出して液滴化する周期的液滴化工程であり、前記機械的振動手段が、前記薄膜に対して平行振動面を有し、該振動面が垂直方向に縦振動する振動手段である請求項7に記載のトナーの製造方法。
  12. 請求項7から11のいずれかに記載のトナーの製造方法により製造されたことを特徴とするトナー。
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