JP2009282266A - 静電荷像現像用トナー、現像剤、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ - Google Patents

静電荷像現像用トナー、現像剤、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ Download PDF

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Abstract

【課題】低温定着性及び耐オフセット性に優れ、高精細な画像を形成することが可能なトナーを提供すること。
【解決手段】有機溶媒中に、少なくとも、活性水素基を有する化合物、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、着色剤、離型剤を含有する組成物を溶解又は分散させ、得られる溶液又は分散液を水系媒体中で分散させ、該水系媒体中で、該活性水素基を有する化合物と、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とを、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、乾燥して得られるトナーであって、
前記活性水素基がアルコール性水酸基であり、前記活性水素基を有する化合物と反応可能な部位がイソシアネート基であり、該アルコール性水酸基とイソシアネート基の反応触媒が3級アミン系触媒である。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子写真法において、感光体表面に形成される静電荷像を顕像化するための静電荷像現像用トナー並びに該トナーを用いた現像剤、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。
静電荷像を現像する方式には、大別して、絶縁性有機液体中に各種の顔料や染料が分散されている液体現像剤を用いる液体現像方式と、カスケード法、磁気ブラシ法、パウダークラウド法等のように、天然又は合成樹脂にカーボンブラック等の着色剤が分散されている乾式現像剤(以下、トナーと称する)を用いる乾式現像方式があり、近年、乾式現像方式が広く使用されている。
乾式現像方式で用いられている定着方式としては、そのエネルギー効率の良さから、加熱ヒートローラ方式が一般に用いられている。近年は、トナーの低温定着による省エネルギー化を図るため、定着時にトナーに与えられる熱エネルギーは小さくなる傾向にある。1999年度の国際エネルギー機関(IEA)のDSM(Demand−side Management)プログラム中に、次世代複写機の技術調達プロジェクトが存在し、その要求仕様が公表され、30cpm以上の複写機については、待機時間を10秒以内、待機時の消費電力を10〜30W(複写速度で異なる)とするよう、従来の複写機に比べて飛躍的な省エネルギー化の達成が要求されている。この要求を達成するための方法の一つとして、加熱ヒートローラ等の定着部材の熱容量を低下させて、トナーの温度応答性を向上させる方法が考えられるが、十分満足できるものではない。
この要求を達成し待機時間を極小にするためには、トナーの定着温度を低下させることが必須の技術的達成事項であると考えられる。こうした低温定着化に対応すべく、従来多用されてきたスチレン−アクリル系樹脂に替えて低温定着性に優れ耐熱保存性も比較的良いポリエステル樹脂が使用されている。また、低温定着性を改善するために、結着樹脂として特定の非オレフィン系結晶性重合体を添加する方法や結晶性ポリエステルを用いる方法が知られているが、分子構造、分子量について最適化されているとは言えない。また、これらの方法を適用しても上記DSMプログラムの仕様を達成することは不可能である。
そこで更に低温定着化させるためには、結着樹脂の熱特性を制御する必要があるが、ガラス転移温度を下げすぎると耐熱保存性が低下するという問題がある。また、分子量を小さくして樹脂の溶融開始温度を下げすぎると、ホットオフセット発生温度が低下するという問題がある。このため、結着樹脂の熱特性制御により、低温定着性及び耐オフセット性に優れるトナーを得るには至っていない。
一方、静電荷像を現像するために使用されるトナーの製造方法としては、大別して粉砕法と重合法が挙げられる。粉砕法では、熱可塑性樹脂中に、着色剤、帯電制御剤、オフセット防止剤等を溶融混合して均一に分散させ、得られた組成物を粉砕、分級することにより、トナーを製造する。粉砕法を用いると、ある程度優れた特性を有するトナーを製造することができるが、トナー用材料に制限がある。例えば、溶融混合により得られる組成物は、経済的に使用することが可能な装置を用いて、粉砕し、分級することができるものでなければならない。このため、溶融混合により得られる組成物は、充分に脆くせざるを得ない。さらに、得られた組成物を粉砕する際に、粒径分布が広くなりやすい。このとき、良好な解像度と階調性のある複写画像を得るためには、例えば、トナーの重量平均粒径を小さくする必要があり、粒径が4μm以下の微粉と15μm以上の粗粉を分級により除去すると、トナーの収率が低下するという問題がある。また、粉砕法では、着色剤、帯電制御剤等を熱可塑性樹脂中に均一に分散させることが困難である。このため、トナーの流動性、現像性、耐久性、画像品質等に悪影響を及ぼす。
そこで、これらの粉砕法における問題点を克服するために、重合法によるトナーの製造方法が知られており、例えば懸濁重合法や乳化重合凝集法を用いてトナーが製造されている(特許文献1参照)。しかしながら、これらの製造方法では、低温定着性に優位なポリエステル樹脂をトナーにすることはできない。
これらの問題を解決するために、ポリエステル系樹脂などからなる混練粉砕して得たトナーを水中で有機溶媒を用いて球形化したトナー(特許文献2参照)や、イソシアネート基を有するプレポリマーを水系媒体中でアミン類と反応させることにより得られるトナー(特許文献3参照)が開示されているが、低温定着性及び耐オフセット性に優れるトナーを得るには至っていない。
そのほか、低温定着性及び耐オフセット性などに優れるトナー又はトナーの製造方法として、特許文献4には、トナーが水系媒体中で少なくとも結着樹脂と着色剤から生成され、該結着樹脂の50〜100重量%がポリエステル樹脂であり、該結着樹脂がブロックイソシアネート化合物を含有するものが、
また、特許文献5には、少なくとも離型剤を含むトナーを水系で造粒するトナーの製造方法において、離型剤分散液と他のトナー組成とを混合する混合工程が、有機溶媒中で行われ、前記トナー組成物が、少なくとも結着樹脂と顔料を含有し、前記結着樹脂が反応可能な置換基を有する変性ポリエステルを有し、前記変性ポリエステルの反応可能な置換基がイソシアネート基であるものが、
また、特許文献6には、有機溶媒中に、活性水素含有化合物と、伸長反応および/または架橋反応し得る官能基含有変性ポリエステル樹脂を含有するポリエステル樹脂と、ビニル樹脂、着色剤および離型剤を溶解又は分散させた後、該溶解物又は分散物を水系媒体中に分散させることによって得られるトナー粒子であって、該官能基含有変性ポリエステル樹脂が末端にイソシアネート基を有するものが、
また、特許文献7には、少なくとも、有機溶媒中に、活性水素基と反応可能な部位を有する重合体を含有する組成物を溶解又は分散させた溶液又は分散液を水系媒体中で分散させた後に、活性水素基と反応可能な部位を有する重合体と活性水素基を有する化合物を反応させることにより得られ、活性水素基と反応可能な部位を有する重合体は、脂肪族ポリオール、ポリエステル樹脂及びジイソシアネート化合物を反応させることにより得られ、末端にイソシアネート基を有するものが開示されているが、いずれも優れた低温定着性、耐オフセット性、長期にわたる高精細画像形成性を同時に満たすトナーは得られていないという問題点を有している。
特許第2537503号公報 特開平9−34167号公報 特開平11−149180号公報 特開2006−47898号公報 特開2007−212753号公報 特開2007−248688号公報 特開2007−249079号公報
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたもので、低温定着性及び耐オフセット性に優れ、高精細画像を形成することが可能なトナー並びに該トナーを含有する現像剤、画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、有機溶媒中に、少なくとも、活性水素基を有する化合物、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、着色剤、離型剤を含有する組成物を溶解又は分散させ、得られる溶液又は分散液を水系媒体中で分散させ、該水系媒体中で、該活性水素基を有する化合物と、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とを、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、乾燥して得られる静電荷像現像用トナーであって、
前記活性水素基がアルコール性水酸基であり、前記活性水素基を有する化合物と反応可能な部位がイソシアネート基であり、該アルコール性水酸基とイソシアネート基の反応触媒が3級アミン系触媒で、かつ、下記(1)及び(2)の条件を有することを特徴とする。
(1)該3級アミン系触媒の触媒活性を示すトリレンジイソシアナート/ジエチレングリコールのゲル化反応速度定数をKc-deg、トリレンジイソシアナート/水の反応速度定数をKc-水としたとき、Kc-deg>Kc-水であること。
(2)該3級アミン系触媒の触媒活性を示すトリレンジイソシアナート/ジエチレングリコールのゲル化反応速度定数Kc-degが1.0 (l2/eq・mol・h)<Kc-deg<50 (l2/eq・mol・h)であること。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記アルコール性水酸基を有する化合物がポリエステル樹脂であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記ポリエステル樹脂の重量平均分子量が3000〜10000であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)が30〜50℃であることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項2ないし4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記ポリエステル樹脂の水酸基価が1〜70mgKOH/gであることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記トナー粒子のガラス転移温度(Tg)が40〜70℃であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記トナーの重量平均粒径が3〜8μmであることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記トナーの重量平均粒径/個数平均粒径が1.25以下であることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項1ないし8のいずれかに記載のトナーと磁性粒子からなるキャリアを含む二成分系現像剤であることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、少なくとも像担持体上に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、該像担持体上に形成された静電荷像を請求項1ないし8のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像を形成する現像工程と、該可視像を転写材上に転写する転写工程と、該転写材上に転写された可視像を定着する定着工程とを有する画像形成方法であることを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、少なくとも像担持体と、該像担持体上に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、該静電荷像を請求項1ないし8のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像とする現像手段と、該可視像を転写材上に転写する転写手段と、該転写材上に転写された可視像を定着する定着手段とを有する画像形成装置であることを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、少なくとも像担持体と、該像担持体上に形成された静電荷像を請求項1ないし8のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像とする現像手段とを一体に支持し、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であることを特徴とする。
本発明によれば、低温定着性及び耐オフセット性に優れ、高精細画像を長期にわたり形成することが可能なトナーを提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の静電荷像現像用トナーは、有機溶媒中に、少なくとも活性水素基を有する化合物、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、着色剤、離型剤を含有する組成物を溶解又は分散させ、得られる溶液又は分散液を水系媒体中で分散させ、該水系媒体中で、該活性水素基を有する化合物と、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とを反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥して得られるトナーであって、
前記活性水素基がアルコール性水酸基であり、前記活性水素基を有する化合物と反応可能な部位がイソシアネート基であり、該アルコール性水酸基とイソシアネート基の反応触媒が3級アミン系触媒で、かつ、下記(1)及び(2)の条件を有することを特徴とする。
(1)該3級アミン系触媒の触媒活性を示すトリレンジイソシアナート/ジエチレングリコールのゲル化反応速度定数をKc-deg、トリレンジイソシアナート/水の反応速度定数をKc-水としたとき、Kc-deg>Kc-水であること。
(2)該3級アミン系触媒の触媒活性を示すトリレンジイソシアナート/ジエチレングリコールのゲル化反応速度定数Kc-degが1.0 (l2/eq・mol・h)<Kc-deg<50 (l2/eq・mol・h)であること。
(アルコール性水酸基とイソシアネート基の反応触媒種とゲル化反応速度定数)
本発明におけるアルコール性水酸基とイソシアネート基の反応触媒としては3級アミン系触媒が用いられる。この3級アミン系触媒は、イソシアネート/アルコール反応にかかわる一般的な触媒種の1つである。
本発明においては、この反応の触媒活性を数値化するため、TDI(トリレンジイソシアナート)とジエチレングリコールのゲル化反応速度定数Kc−deg及びTDIと水の反応速度定数Kc−水、両者を用い評価することがある。
両者の関係は、Kc−deg>Kc−水であることが好ましく、Kc−deg<Kc−水では、イソシアネート基の反応はポリエステル樹脂中の水酸基よりも、造粒中、油滴内に進入した水との反応を優先的に触媒するため、トナーの長期安定性が低下することが考えられる。
また、同様に、TDI/ジエチレングリコールのゲル化反応速度定数Kc−degが1.0(12/eq・mol・h)以下でも上記と同様の不具合の発生が考えられる。一方、Kc−degが50を超えると、活性水素基を有する重合体との反応が非常に速く、造粒操作中に油相粘度が高くなる。その結果、造粒生産性が著しく低下もしくは造粒不可となる。なお、12/eq・mol・hは、2次反応速度定数の単位である。
(アルコール性水酸基とアルコール性水酸基を有する化合物)
上述のように、本発明においては、イソシアネート基と反応する活性水素基としてはアルコール性水酸基が選定される。また、このアルコール性水酸基を有する化合物としてはポリエステル樹脂が好ましく使用される。このポリエステル樹脂はトナーの結着樹脂としての役割も有するため、以下の様な物性値が好適である。
(ポリエステル樹脂の物性)
すなわち該ポリエステル樹脂は、重量平均分子量が3000〜10000であること、ガラス転移温度(Tg)が30〜50℃であること、水酸基価が1〜70 mgKOH/gであることが好ましい。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量が3000未満である場合、また、ガラス転移温度が30℃未満である場合は、耐オフセット性や耐熱保存性が低下することがある。一方、重量平均分子量が10000を超える場合、また、ガラス転移温度が50℃を超える場合は、低温定着性が低下することがある。さらにまた、ポリエステル樹脂の水酸基価が1〜70 mgKOH/gであることが好ましい。ポリエステル樹脂の水酸基価が1 mgKOH/g未満では、イソシアネート基との反応が進行せず、長期安定性が低下することがある。また、水酸基価が70 mgKOH/gを超えると、ポリエステル樹脂の分子量が小さい又は分岐が非常に多い樹脂となるため、ホットオフセット性が低下することがある。
(トナーのガラス転移温度)
本発明のトナーのガラス転移温度は、40〜70℃に設計することが好ましい。すなわち、40℃未満では耐熱保存性が不足し、70℃を超えると低温定着性に悪影響を及ぼす。ガラス転移温度の測定には、例えば、理学電機社製のTG−DSCシステムTAS−100を使用して測定することができる。
(トナー粒子の重量平均粒径(Dv))
本発明のトナーは、重量平均粒径(Dv)が3〜8μmであることが好ましい。
一般的には、トナーの粒径が小さい程、高解像で高画質の画像形成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。
トナーの重量平均粒径が3μmより小さいと、二成分現像剤においては、現像装置における長期間の攪拌により、磁性キャリア表面にトナーが融着し、磁性キャリアの帯電能力が低下することがある。更に、この様なトナーを一成分現像剤として用いると、現像ローラーへのトナーのフィルミングや、現像ローラー上のトナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着が発生することがある。
また、トナーの重量平均粒径が8μmよりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を形成す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、トナーの粒径の変動が大きくなることがある。さらに、個数平均粒径(Dn)との関係、Dv/Dnが1.25よりも大きい場合も同様である。
(トナーの重量平均粒径(Dv)/個数平均粒径(Dn))
また、個数平均粒径(Dn)に対する重量平均粒径(Dv)の比(Dv/Dn)が1.00〜1.25であることが好ましく、1.10〜1.25が更に好ましい。これにより、耐熱保存性、低温定着性及び耐オフセット性に優れるトナーが得られる。このとき、この様なトナーをフルカラー複写機等に用いると、光沢性に優れる画像が得られる。また、この様なトナーを二成分現像剤に用いると、長期間に亘るトナーの収支が行われても、現像剤中のトナーの粒径の変動を小さくすることができ、現像装置における長期間の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。更に、この様なトナーを一成分現像剤として用いると、トナーの収支が行われても、トナーの粒径の変動を小さくすることができる。さらに、現像ローラーへのトナーのフィルミングや、現像ローラー上のトナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を抑制することができ、現像装置の長期間の使用(攪拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
(トナーの重量平均粒径及び個数平均粒径の測定)
本発明において、トナーの重量平均粒径及び個数平均粒径は、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)を用いて、アパーチャー径100 μmで測定し、解析ソフトBeckman Coulter Mutisizer 3 Version 3.51を用いて解析することにより得られる。
以下に、具体的な測定方法を示す。ガラス製100mlビーカーに界面活性剤として、アルキルベンゼンスルホン酸塩のネオゲンSC−A(第一工業製薬社製)の10重量%水溶液を0.5 ml及びトナー0.5 gを添加して、ミクロパーテルでかき混ぜる。次に、イオン交換水80 mlを添加した後、超音波分散器W−113MK−II(本多電子社製)で10分間分散させ、得られたトナー分散液をマルチサイザーIIIを用いて測定する。この時、測定用溶液としては、アイソトンIII(ベックマンコールター社製)を用いる。なお測定時には、マルチサイザーIIIが示す濃度が8±2 %になる様にトナー分散液を滴下する。これにより、得られる粒径の誤差を小さくすることができる。
本発明のトナー組成物には、上述のように、活性水素基を有する化合物、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のほか、着色剤、離型剤などを含有することができる。
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料を使用することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、p−クロロ−o−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、リトボン等が挙げられ、単独又は2種以上組み合せて用いることができる。
トナー中の着色剤の含有量は、通常、1〜15重量%であり、3〜10重量%が好ましい。
本発明において、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。マスターバッチに用いられる樹脂又はマスターバッチと共に混練される樹脂としては、変性又は未変性ポリエステル樹脂;ポリスチレン、ポリ(p−クロロスチレン)、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、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−クロロ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;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、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、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等が挙げられ、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
マスターバッチは高せん断力をかけて樹脂と着色剤を混合混練することにより得られる。この時、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために有機溶媒を用いることができる。又、着色剤及び水を含有する水性ペーストを樹脂及び有機溶媒と共に混合混練し着色剤を樹脂側に移行させ、水と有機溶媒を除去する、いわゆるフラッシング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。尚、混合混練する際には3本ロールミル等の高せん断分散装置を用いることができる。
(離型剤)
本発明において、離型剤としては、公知のものを使用することができ、例えばポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリオレフィンワッックス;パラフィンワックス、サゾールワックス等の長鎖炭化水素;カルボニル基を有するワックス等が挙げられる。中でも、カルボニル基を有するワックスが好ましい。
カルボニル基を有するワックスとしては、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート等のポリアルカン酸エステル;トリメリット酸トリステアリル、マレイン酸ジステアリル等のポリアルカノールエステル;エチレンジアミンジベヘニルアミド等のポリアルカン酸アミド;トリメリット酸トリステアリルアミド等のポリアルキルアミド;ジステアリルケトン等のジアルキルケトン等が挙げられる。中でも、ポリアルカン酸エステルが好ましい。
本発明において、離型剤の融点は、通常、40〜160℃であり、50〜120℃が好ましく、60〜90℃がさらに好ましい。融点が40℃未満であると、耐熱保存性が低下することがあり、160℃を超えると、低温における定着時にコールドオフセットが発生することがある。
また、離型剤の溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsであることが好ましく、10〜1000cpsがさらに好ましい。溶融粘度が1000cpsを超えると、耐オフセット性及び低温定着性を向上させる効果が小さくなることがある。
トナー中の離型剤の含有量は、通常、0〜40重量%であり、3〜30重量%が好ましい。
(帯電制御剤)
本発明において、トナーは、必要に応じて、帯電制御剤(CCA:charge control agent)を含有してもよい。帯電制御剤としては、公知のものを使用することができ、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、リン又はリン化合物、タングステン又はタングステン化合物、フッ素系界面活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。具体的には、ニグロシン系染料のボントロン03、4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)、4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)、4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、4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、ホウ素錯体のLR−147(以上、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を有する高分子化合物が挙げられる。
本発明において、帯電制御剤の使用量は、結着樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含むトナーの製造方法等によって決定され、一義的に限定されないが、結着樹脂に対して、0.1〜10重量%であることが好ましく、0.2〜5重量%がさらに好ましい。帯電制御剤の使用量が0.1重量%未満の場合には、トナーの帯電性の効果が乏しく、10重量%を超える場合には、トナーの帯電性が大きくなり、主帯電制御剤の効果を減退させることがある。さらに、現像ローラーとの静電的引力が増大し、現像剤の流動性が低下したり、画像濃度が低下したりすることがある。帯電制御剤は、マスターバッチ及び樹脂と共に、溶融混練した後、溶解分散させてもよいし、有機溶媒中に、溶解又は分散させる際に添加してもよいし、トナーの母体粒子の表面に固定化させてもよい。
(その他のトナー成分)
本発明のトナーは、流動性、現像性、帯電性を補助するために、外添剤として、無機粒子を含有することが好ましい。無機粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、5〜500nmが特に好ましい。また、無機粒子のBET法による比表面積は、20〜500m/gであることが好ましい。無機粒子の使用量は、トナーの母体粒子に対して、0.01〜5重量%であることが好ましく、0.01〜2重量%が特に好ましい。
無機粒子の具体例としては、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、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。
この他の外添剤の例として、ソープフリー乳化重合、懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル共重合体、シリコーン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ナイロン等の重縮合系、熱硬化性樹脂等の高分子粒子が挙げられる。
このような外添剤は、表面処理を行うと、表面の疎水性を向上させることができ、高湿度下においても、トナーの流動性や帯電性の低下を抑制することができる。表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等が挙げられる。
本発明のトナーは、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去しやすくするため、クリーニング性向上剤を含有することができる。クリーニング性向上剤としては、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、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン等のソープフリー乳化重合等によって製造された高分子粒子等が挙げられる。高分子粒子は、体積平均粒径が0.01〜1μmであることが好ましく、粒度分布が狭いことが更に好ましい。
(トナーの製造方法)
本発明において、トナーは以下の方法で製造することができるが、これらに限定するものではない。
まず、有機溶媒中に、ポリエステル樹脂(活性水素基を有する化合物)、活性水素基と反応することが可能な官能基を有する重合体(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)、着色剤及び離型剤を含有する組成物を溶解又は分散させることにより得られる溶液又は分散液を水系媒体中で分散させた後に、該重合体を伸長反応及び/又は架橋反応させることにより、トナーの母体粒子の分散液が得られる。
有機溶媒としては、トナー組成物を溶解又は分散させることが可能な溶媒であれば、特に限定されないが除去が容易であることから、沸点が150℃未満であることが好ましい。この様な有機溶媒としては例えば、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、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、アセトン、テトラヒドロフラン等が挙げられ、単独又は2種以上組み合せて用いることができる。トナー組成物100重量部に対する有機溶媒の使用量は、通常、40〜300重量部であり、60〜140重量部が好ましく、80〜120重量部が更に好ましい。
水系媒体は水単独でもよいが水と混和可能な溶媒を併用することもできる。この様な溶媒としては、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等のアルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、メチルセロソルブ等のセロソルブ類、アセトン、メチルエチルケトン等の低級ケトン類等が挙げられる。
本発明において、活性水素基と反応することが可能な部位を有する重合体としては、活性水素基と反応することが可能な部位、すなわちイソシアネート基を有していれば、骨格となる重合体については特に制限を受けないが、本発明の目的からポリエステル樹脂が好適に用いられる。また、活性水素基としては、生産性、イソシアネートとの反応速度の観点から、アルコール性水酸基が最も好ましい。
上記ポリエステル樹脂としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)が好適に用いられる。このプレポリマー(A)は、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)との重縮合物で、かつ活性水素を有するポリエステルにポリイソシアネートを反応させたものである。該ポリエステルの有する活性水素基としては、上述のようにアルコール性水酸基が好ましく用いられる。
ポリオール(1)としては、ジオール(1−1)及び3価以上のポリオール(1−2)が挙げられ、(1−1)単独、又は(1−1)と少量の(1−2)の混合物が好ましい。ジオール(1−1)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);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及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、及びこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上のポリオール(1−2)としては、3〜8価又はそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);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(2)としては、ジカルボン酸(2−1)及び3価以上のポリカルボン酸(2−2)が挙げられ、(2−1)単独、及び(2−1)と少量の(2−2)の混合物が好ましい。ジカルボン酸(2−1)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);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及び炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上のポリカルボン酸(2−2)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、ポリカルボン酸(2)としては、上述のものの酸無水物又は低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてポリオール(1)と反応させてもよい。
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の比率は、水酸基[OH] とカルボキシル基[COOH] の当量比[OH]/[COOH] として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
ポリイソシアネート(3)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);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;及びこれら2種以上の併用が挙げられる。
ポリイソシアネート(3)の比率は、イソシアネート基[NCO] と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH] の当量比[NCO]/[OH] として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH] が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO] のモル比が1未満では、ウレア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ポリエステルプレポリマー(A)中のポリイソシアネート(3)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%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。また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。
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)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常2個以上、好ましくは、平均2〜3個、さらに好ましくは、平均2〜2.5個である。1分子当たり2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。
トナーの母体粒子は、水性相で、ポリエステル樹脂(活性水素基を有する化合物)と、活性水素基と反応可能な部位を有する重合体とを反応させることにより得られる。水性相に、ポリエステル樹脂と、活性水素基と反応可能な部位を有する重合体を含有する分散体を安定に形成する方法としては、有機溶媒に溶解又は分散させたポリエステル樹脂と、活性水素基と反応可能な部位を有する重合体を水性相に加えて、せん断力により分散させる方法等が挙げられる。他のトナー組成物(以下、トナー原料と呼ぶ)である着色剤、着色剤マスターバッチ、離型剤、帯電制御剤、結着樹脂等は、水性相で分散体を形成する際に混合してもよいが、予めトナー原料を混合して、有機溶媒に溶解又は分散させた後、水性相に加えて分散させることが好ましい。又、本発明においては、トナー原料は、必ずしも、水性相でトナーの母体粒子を形成する時に混合しておく必要はなく、トナーの母体粒子を形成させた後、添加してもよい。例えば、着色剤を含まないトナーの母体粒子を形成した後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
分散方法は特に限定されないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波等の公知の方法を適用することができる。分散体の粒径を2〜20μmにするためには高速せん断式が好ましい。高速せん断式の分散機を使用する場合、回転数は特に限定されないが、通常、1000〜30000rpmであり、5000〜20000rpmが好ましい。分散時間は特に限定されないが、バッチ方式の場合は、通常、0.1〜5分である。分散時の温度(加圧下)は通常、0〜150℃であり、40〜98℃が好ましい。温度が0℃未満であるとトナー組成物粘度が高くなり分散困難となることがある。
水系媒体の使用量は、トナー組成物100重量部に対して、通常、50〜2000重量部であり、100〜1000重量部が好ましい。水系媒体の使用量が50重量部未満であると、トナー組成物の分散状態が悪くなることがある。また、水系媒体の使用量が20000重量部を超えると、経済的でない。
本発明において、水系媒体は必要に応じて、分散剤を含有することが好ましい。これにより、粒度分布を狭くすると共に、分散安定性を向上させることができる。
分散剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等の陰イオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型の陽イオン性界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の4級アンモニウム塩型の陽イオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等の非イオン性界面活性剤、アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ビス(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタイン等の両性界面活性剤が挙げられる。
また、分散剤として、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いると、添加量を少なくすることができるため、好ましい。
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−(ω−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−(ω−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)カルボン酸及びその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。市販品としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(以上、旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(以上、住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(以上、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(以上、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(以上、トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF100、F150(以上、ネオス社製)等が挙げられる。
また、フルオロアルキル基を有するカチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級又は3級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩等の脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等が挙げられる。市販品としては、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)等が挙げられる。
また、分散剤としては、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の水に難溶の無機粒子を用いることができる。
さらに、分散剤としては、樹脂粒子を用いてもよい。
樹脂粒子としては、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、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等の酸類;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−ヒドロキシプロピル、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−ヒドロキシプロピル、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レート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、グリセリンモノアクリレート、グリセリンモノメタクリレート、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等の水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等のビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルアルコールとカルボキシル基を有する化合物のエステル類;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及びこれらのメチロール化合物;アクリル酸塩化物、メタクリル酸塩化物等の酸塩化物類;ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等の窒素原子又はその複素環を有するもの;等の単独又は共重合体;ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等のポリオキシエチレン系;メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース類等が挙げられる。
なお分散剤として、リン酸三カルシウム等の酸又はアルカリに溶解可能な化合物を用いる場合は、例えば、リン酸三カルシウムを塩酸等の酸を用いて溶解させた後、水洗する等の方法によって、トナーの母体粒子からリン酸三カルシウムを除去することができる。その他に、酵素による分解等によっても除去することができる。
分散剤を使用する場合には、トナーの母体粒子の表面に分散剤が残存する状態で、トナーとして、使用することもできるが、ポリエステル樹脂を伸長反応及び/又は架橋反応させた後に、洗浄除去する方がトナーの帯電性の面から好ましい。
ポリエステル樹脂の伸長反応及び/又は架橋反応の反応時間は重合体が有する活性水素基と反応することが可能な官能基と活性水素基の反応性により適宜選択されるが、通常、10分〜40時間であり、2〜24時間が好ましい。また、反応温度は通常0〜150℃であり、40〜98℃が好ましい。
トナーの母体粒子の分散液から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を蒸発除去する方法を用いることができる。また、トナーの母体粒子の分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の有機溶媒を除去してトナーの母体粒子を形成すると共に、分散剤を蒸発除去することも可能である。乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等の加熱気体が挙げられ、特に使用される有機溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレードライヤー、ベルトドライヤー、ロータリーキルン等を用いることにより、短時間処理で目的品質が得られる。
本発明において、トナーの母体粒子の分散液の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行われた場合、所望の粒度分布に分級することにより、粒度分布を調整することができる。乾燥処理前に分級する方法としては、サイクロン、デカンター、遠心分離等が挙げられる。これにより、微粒子を取り除くことができる。また、乾燥処理後にトナーの母体粒子を分級してもよいが、乾燥処理前に分級する方が効率の面で好ましい。
本発明において、分散剤は、トナーの母体粒子の分散液から除去することができるが、分級と同時に行うことが好ましい。
本発明のトナーは、トナーの母体粒子と、離型剤の粒子、帯電制御剤の粒子、流動化剤の粒子、着色剤の粒子等の異種粒子を混合することにより、製造することができる。このとき、得られた混合物に機械的衝撃力を与えることにより、トナーの母体粒子の表面に異種粒子を固定化、融合化させることができ、トナーの表面からの異種粒子の脱離を抑制することができる。
具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法等が挙げられる。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢等が挙げられる。
なお、本発明においては、トナーの母体粒子をそのままトナーとして使用することもできる。
(二成分現像剤)
本発明のトナーは、磁性キャリアと混合することにより、二成分現像剤として、用いることができ、現像剤中のトナーの含有量は、磁性キャリア100重量部に対して、1〜10重量部であることが好ましい。
磁性キャリアとしては、平均粒径20〜200μmの鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉等の公知のものを使用することができ、表面に樹脂が被覆されていてもよい。
被覆樹脂としては、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、エポキシ樹脂等のアミノ系樹脂;アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂;ポリスチレン樹脂、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、ポリブチレンテレフタレート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;ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデンとアクリル単量体の共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフッ素系樹脂;シリコーン樹脂等が挙げられる。
また、被覆樹脂中には必要に応じて導電粉等が含まれていてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等が挙げられる。なお、導電粉の平均粒径は、1μm以下であることが好ましい。平均粒径が1μmよりも大きくなると電気抵抗の制御が困難になることがある。
また、本発明のトナーは、磁性キャリアを使用しない磁性一成分現像剤又は非磁性一成分現像剤として用いることができる。
(画像形成方法)
次に本発明のトナーを使用する画像形成方法について述べる。
本発明の画像形成方法は、静電荷像形成工程、現像工程、転写工程及び定着工程を少なくとも有し、必要に応じて、適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等をさらに有してもよい。
静電荷像形成工程は、感光体上に静電荷像を形成する工程である。静電荷像は、例えば、帯電装置を用いて、感光体の表面に電圧を印加することにより、一様に帯電させた後、露光装置を用いて、像様に露光することにより形成することができる。
感光体は、その材質、形状、構造、大きさ等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、形状は、ドラム状であることが好ましい。なお、感光体としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)等が挙げられるが、長寿命性の点で、アモルファスシリコン感光体が好ましい。
帯電装置は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器等が挙げられる。また、帯電装置は、感光体に対して、接触又は非接触の状態で配置され、直流電圧及び交流電圧を重畳印加することによって、感光体の表面を帯電するものが好ましい。
また、帯電装置は、感光体に対して、ギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、帯電ローラに直流電圧及び交流電圧を重畳印加することによって、感光体の表面を帯電するものが好ましい。
露光装置は、帯電装置により帯電された感光体の表面に、像様に露光を行うことができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系等が挙げられる。なお、感光体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
現像工程は、現像装置を用いて、本発明のトナーにより静電荷像を現像して可視像を形成する工程である。
現像装置は、本発明のトナーを用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、例えば、本発明のトナーからなる現像剤を収容し、静電荷像に現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像剤担時体を少なくとも有するものが挙げられ、現像剤入り容器を着脱自在に備えていることが好ましい。現像装置は、単色用現像装置及び多色用現像装置のいずれであってもよく、例えば、現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラを有するもの等が挙げられる。現像装置内では、例えば、トナーとキャリアが混合攪拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラは、感光体の近傍に配置されているため、マグネットローラの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって、感光体の表面に移動する。その結果、静電荷像がトナーにより現像されて、感光体の表面に可視像が形成される。なお、トナーを感光体の表面に移動させる際には、交番電界を印加することが好ましい。
転写工程は、転写装置を用いて、可視像(トナー像)を被転写体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、中間転写体上に可視像を一次転写した後、可視像を被転写体上に二次転写する態様が好ましい。さらに、トナーとして、二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、複合転写像を被転写体上に転写する第二次転写工程を有する態様が好ましい。可視像は、例えば、転写帯電器を用いて、感光体を帯電することにより転写することができる。
転写装置は、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する一次転写装置と、複合転写像を被転写体上に転写する二次転写装置を有する態様が好ましい。転写装置(一次転写装置、二次転写装置)は、感光体上に形成された可視像を被転写体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有することが好ましい。転写装置は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器等が挙げられる。
中間転写体は、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が挙げられる。
被転写体は、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙、合成紙、樹脂フィルムなど)の中から適宜選択することができる。
定着工程は、定着装置を用いて、被転写体に転写された可視像を定着させる工程であり、各色のトナーに対して、被転写体に転写する毎に定着させてもよいし、各色のトナーを積層した状態で一度に同時に定着させてもよい。
定着装置は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の定着部材を用いて加熱加圧定着させるものが好ましい。定着部材は、ローラ状又はベルト状であることが好ましく、例えば、加熱ローラ及び加圧ローラの組み合わせ、加熱ローラ、加圧ローラ及び無端ベルトの組み合わせ等が挙げられる。このとき、加熱温度は、通常、80〜200℃であることが好ましい。
本発明において、定着装置としては、発熱体を具備する加熱体、加熱体と接触するフィルム及びフィルムを介して加熱体と圧接する加圧部材を有し、フィルム及び加圧部材の間に、未定着画像が形成された被転写体を通過させて加熱加圧定着する手段を用いることができる。
なお、目的に応じて、定着装置と共に、又は定着装置に代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
除電工程は、除電装置を用いて、感光体に除電バイアスを印加して除電を行う工程である。
除電装置は、特に制限はなく、感光体に除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が挙げられる。
クリーニング工程は、クリーニング装置を用いて、感光体上に残留するトナーを除去する工程である。
クリーニング装置は、特に制限はなく、感光体上に残留するトナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が挙げられる。
リサイクル工程は、リサイクル装置を用いて、クリーニング工程で除去されたトナーを現像装置にリサイクルさせる工程である。
リサイクル装置は、特に制限はなく、例えば、公知の搬送手段等が挙げられる。
制御工程は、制御装置を用いて、各工程を制御する工程である。
制御装置としては、各工程の動きを制御することができる限り、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、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
次に、図1を参照しながら、本発明の画像形成方法について、説明する。図1に示す画像形成装置は、感光体10と、帯電装置20と、露光装置30と、現像装置40と、中間転写体50と、クリーニングブレードを有するクリーニング装置60と、除電装置70と、転写装置80を備える。なお、帯電装置20としては、帯電ローラ、除電装置70としては、除電ランプ、転写装置80としては、転写ローラが用いられている。
中間転写体50は、無端ベルトであり、その内側に配置された3個の支持ローラ51で張架され、矢印方向に移動可能に設計されている。3個の支持ローラ51の一部は、中間転写体50へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加することが可能な転写バイアスローラとしても機能する。中間転写体50は、その近傍にクリーニングブレードを有するクリーニング装置90が配置されている。また、被転写体95に可視像を転写(二次転写)するための二次転写バイアスを印加することが可能な転写装置80が対向して配置されている。中間転写体50の周囲には、中間転写体50上の可視像に電荷を付与するためのコロナ帯電器58が、中間転写体50の回転方向において、感光体10及び中間転写体50の接触部並びに中間転写体50及び被転写体95の接触部の間に配置されている。
なお、被転写体95としては、転写紙が用いられている。
現像装置40は、現像剤担持体としての現像ベルト41と、現像ベルト41の周囲に併設したブラックの現像ユニット45K、イエローの現像ユニット45Y、マゼンタの現像ユニット45M及びシアンの現像ユニット45Cから構成されている。なお、現像ユニット45Kは、現像剤収容部42K、現像剤供給ローラ43K及び現像ローラ44Kを備えており、現像ユニット45Yは、現像剤収容部42Y、現像剤供給ローラ43Y及び現像ローラ44Yを備えており、現像ユニット45Mは、現像剤収容部42M、現像剤供給ローラ43M及び現像ローラ44Mを備えており、現像ユニット45Cは、現像剤収容部42C、現像剤供給ローラ43C及び現像ローラ44Cを備えている。また、現像ベルト41は、無端ベルトであり、複数のベルトローラに回転可能に張架され、一部が感光体10と接触している。
この画像形成装置においては、帯電装置20が感光体10を一様に帯電させた後、露光装置30が感光体10上に像様に露光を行い、静電荷像を形成する。次に、感光体10上に形成された静電荷像を、現像装置40が現像剤を供給して現像して可視像を形成する。
可視像は、支持ローラ51から印加された電圧により中間転写体50上に転写(一次転写)され、さらに被転写体95上に転写(二次転写)される。その結果、被転写体95上には、転写像が形成される。なお、感光体10上に残存したトナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体10の帯電は、除電ランプ70により除去される。
次に、図2を参照しながら、本発明の画像形成方法の他の態様について、説明する。図2に示す画像形成装置は、図1に示す画像形成装置における現像装置40の代わりに、感光体10の周囲に、ブラックの現像ユニット45K、イエローの現像ユニット45Y、マゼンタの現像ユニット45M及びシアンの現像ユニット45Cが直接対向して配置されていること以外は、図2に示す画像形成装置と同様の構成を有し、同様の作用効果を示す。
なお、図2においては、図1に示す画像形成装置と同一の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。また、後述する図3及び図4についても同様とする。
次に、図3を参照しながら、本発明の画像形成方法の他の態様について、説明する。図3に示す画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置である。この画像形成装置は、複写装置本体150、給紙テーブル200、スキャナ300及び原稿自動搬送装置(ADF)400を備えている。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図3中、時計回りに回転することが可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの4つの画像形成ユニット18が対向して並置された画像形成手段120が配置されている。画像形成手段120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50における、画像形成手段120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対の支持ローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される記録紙と中間転写体50とは互いに接触することが可能である。二次転写装置22の近傍には、定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26及びこれに押圧されて配置された加圧ローラ27を備えている。なお、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、記録紙の両面に画像を形成するために、記録紙を反転させるための反転装置28が配置されている。
次に、画像形成手段120を用いたフルカラー画像の形成(カラーコピー)について説明する。先ず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に原稿をセットするか、原稿自動搬送装置400を開いて、スキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットして、原稿自動搬送装置400を閉じる。
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス32上に原稿をセットした時は、直ちに、スキャナ300が駆動し、第一走行体33及び第二走行体34が走行する。このとき、第一走行体33により、光源からの光が照射され、原稿面からの反射光を第二走行体34におけるミラーで反射する。さらに、結像レンズ35を通して、読み取りセンサ36で受光されて原稿が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報とされる。次に、各画像情報は、画像形成手段120における各画像形成ユニット18にそれぞれ伝達され、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の可視像が形成される。
図4に示すように、画像形成ユニット18は、それぞれ、感光体10、感光体10を一様に帯電させる帯電装置(符号なし)、露光装置21により、各画像情報に基づいて、各画像様に感光体10を露光することにより形成された静電荷像を、各トナー(ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー及びシアントナー)を用いて現像して、各トナーによる可視像を形成する現像装置(符号なし)、可視像を中間転写体50上に転写させるための転写帯電器(符号なし)、クリーニング装置(符号なし)及び除電装置(符号なし)を備えており、各画像情報に基づいて、各色の可視像を形成することが可能である。次に、各色の可視像は、支持ローラ14、15及び16により回転移動される中間転写体50上に、順次転写(一次転写)され、各色の可視像が重ね合わされて複合転写像が形成される。
一方、給紙テーブル200においては、給紙ローラ142の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の1つから記録紙を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に送出し、搬送ローラ147で搬送して複写機本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラ142を回転させ、手差しトレイ54上の記録紙を繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。なお、レジストローラ49は、一般には、接地されて使用されるが、記録紙の紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。そして、中間転写体50上に形成された複合転写像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させ、中間転写体50及び二次転写装置22の間に、記録紙を送出させ、二次転写装置22により複合転写像を記録紙上に転写(二次転写)することにより、記録紙上にカラー画像が形成される。なお、中間転写体50上に残留したトナーは、クリーニング装置17により除去される。
カラー画像が形成された記録紙は、二次転写装置22により搬送されて、定着装置25へと送出され、定着装置25において、複合転写像が記録紙上に加熱加圧定着される。その後、記録紙は、切換爪55で切り換えて排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。あるいは、切換爪55で切り換えて反転装置28により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を形成した後、排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
(プロセスカートリッジ)
本発明のプロセスカートリッジは、静電荷像が形成される静電荷像担持体と、静電荷像担持体上に形成された静電荷像を、本発明のトナーを用いて現像する現像装置を、少なくとも一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在である。なお、本発明のプロセスカートリッジは、必要に応じて、適宜選択したその他の手段をさらに一体に支持してもよい。
図5に、本発明のプロセスカートリッジの一例を示す。このプロセスカートリッジは、感光体101を内蔵し、帯電装置102、露光装置103、現像装置104、転写装置106及びクリーニング装置107を有する。これらの各部材は、後述する画像形成装置と同様のものを用いることができる。
以下、実施例により、本発明をさらに説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。なお、部は、重量部を意味する。
(測定方法)
・イソシアネート基の含有量
イソシアネート基の含有量は、JIS K1603に規定の方法を用いて測定した。
・酸価
酸価は、JIS K0070に規定の方法を用いて測定した。但し、サンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサン、THF等の溶媒を用いることができる。
・水酸基価
水酸基価の測定方法は、JIS K0070に規定の方法による。但し、サンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサン又はTHF等の溶媒を用いる。
・分子量
樹脂の分子量は、GPC(gel permeation chromatography)を用いて、以下の条件で測定した。
装置:GPC−150C(ウォーターズ社製)
カラム:KF801〜807(ショウデックス社製)
温度:40℃
溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
流速:1.0ml/分
試料:0.05〜0.6重量%の試料を0.1ml注入
以上の条件で測定した樹脂の分子量分布から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用してトナーの重量平均分子量を算出した。
なお、イソシアネート基を有するプレポリマーの分子量を測定する場合、イソシアネート基に対して、3倍等量のジブチルアミンを添加することにより、イソシアネート基を封止したサンプルを調製し、GPC測定に用いた。
・ガラス転移温度Tg
Tgは、TG−DSCシステムTAS−100(理学電機社製)を用いて、測定した。
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載せ、電気炉中にセットする。次に室温から昇温速度10℃/分で150℃まで加熱した後、150℃で10分間放置し室温まで試料を冷却して10分間放置し、窒素雰囲気下、再度150℃まで昇温速度10℃/分で加熱することにより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。
製造例1:
(有機微粒子の合成)
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)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部及び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、白色の乳濁液を得た。次に、系内の温度を75℃まで昇温し、5時間反応させた。更に1重量%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え75℃で5時間熟成し、ビニル系樹脂(スチレン、メタクリル酸、アクリル酸ブチル及びメタクリル酸のエチレンオキシド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液(樹脂粒子分散液)を得た。樹脂粒子分散液をLA−920(堀場製作所製、レーザー回折式粒度分布測定装置)で測定することにより得られる樹脂粒子の体積平均粒径は、105nmであった。樹脂粒子分散液の一部を乾燥して樹脂分を単離したところ、樹脂分のガラス転移温度は、59℃であり、重量平均分子量は15万であった。
製造例2:
(水相の作製)
水990部、樹脂粒子分散液83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5重量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合撹拌することにより、乳白色の水系媒体([水相1])を得た。
製造例3:
(ポリエステル樹脂の合成)
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、更に10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ180℃、常圧で2時間反応し[低分子ポリエステル1] を得た。[低分子ポリエステル1] は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、Tg43℃、酸価25mgKOH/gであった。
製造例4:
(プレポリマーの合成)
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ネオペンチルアルコール299.7部、テレフタル酸232.1部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、[中間体ポリエステル1] を得た。[中間体ポリエステル1] は、重量平均分子量10000、Tg23℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価19mgKOH/gであった。次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1] 100部、イソホロンジイソシアネート8.3部、酢酸エチル108.3部を入れ100℃で5時間反応させて、[プレポリマー1] を得た。[プレポリマー1] の遊離イソシアネートは、0.65重量%であった。
製造例5:
(マスターバッチの製造)
水1200部、カーボンブラック(Printex35 デグサ社製)540部〔DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5〕、 ポリエステル樹脂1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、[マスターバッチ1] を得た。
製造例6:
(油相の作製)
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1] 378部、カルナバWAX 110部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業社製)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1] 500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1] を得た。
[原料溶解液1] 1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1] の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1] を得た。[顔料・WAX分散液1] の固形分濃度(130℃、30分)は50重量%であった。
〔実施例1〕
[顔料・WAX分散液1] 749部、[プレポリマー1] を115部、[N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン](C−1)0.3部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)で5000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1] 1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1] を得た。撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1] を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、[分散スラリー1] を得た。[分散スラリー1] は、体積平均粒径5.1μm、個数平均粒径4.4μm(マルチサイザーIIIで測定)であった。
[分散スラリー1] 100部を減圧濾過した後、
(1): 濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過した。
(2): (1) の濾過ケーキに蒸留水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3): (2) の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過した。
(4): (3) の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1] を得た。[濾過ケーキ1] を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩いトナー母体を得た。
得られたトナー母体100部に疎水性シリカ(R972、日本アエロジル社製)0.5部と、疎水化酸化チタン(MT150AI、チタン工業社製)0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して、トナー1を得た。
〔実施例2〕
[N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン](C−1)の代わりに[N,N,N',N'−テトラメチル1,3−プロパンジアミン](C−2)を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー2を得た。
〔実施例3〕
[N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン](C−1)の代わりに[N,N,N',N'',N''−ペンタメチルジプロピレントリアミン](C−3)を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー3を得た。
〔実施例4〕
[N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン](C−1)の代わりに[トリエチレンジアミン](C−4)を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー4を得た。
〔実施例5〕
[N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン](C−1)の代わりに[1,2−ジメチルイミダゾール](C−5)を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー5を得た。
〔比較例1〕
[N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン](C−1)の代わりに[N−メチルモルホリン](C−6)を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー6を得た。
〔比較例2〕
[N,N,N',N'-テトラメチルエチレンジアミン](C−1)の代わりに[ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル](C−7)を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー7を得た。
〔比較例3〕
[N,N,N',N'-テトラメチルエチレンジアミン](C−1)0.3部の代わりに[イソホロンジアミン]0.7部を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー8を得た。
(評価方法)
・トナーの粒径
トナーの重量平均粒径(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)を用いて、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフトBeckman Coulter Mutisizer 3 Version3.51を用いて解析することにより得られる。
以下に、具体的な測定方法を示す。
ガラス製100mlビーカーに、界面活性剤として、アルキルベンゼンスルホン酸塩のネオゲンSC−A(第一工業製薬社製)の10重量%水溶液を0.5ml及びトナー0.5gを添加して、ミクロスパーテルでかき混ぜる。次に、イオン交換水80mlを添加した後、超音波分散器W−113MK−II(本多電子社製)で10分間分散させ、得られたトナー分散液を、マルチサイザーIIIを用いて測定した。このとき、測定用溶液としては、アイソトンIII(ベックマンコールター社製)を用いた。なお、測定時には、マルチサイザーIIIが示す濃度が8±2%になるように、トナー分散液を滴下した。
チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満、2.52μm以上3.17μm未満、3.17μm以上4.00μm未満、4.00μm以上5.04μm未満、5.04μm以上6.35μm未満、6.35μm以上8.00μm未満、8.00μm以上10.08μm未満、10.08μm以上12.70μm未満、12.70μm以上16.00μm未満、16.00μm以上20.20μm未満、20.20μm以上25.40μm未満、25.40μm以上32.00μm未満、及び32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径が2.00〜40.30μmの粒子を対象とした。
・ガラス転移温度Tg
前述した方法による。
・耐熱保存性
トナーを50℃で8時間保管した後、42メッシュの篩で2分間篩い、金網上の残存率を測定することにより、耐熱保存性を評価した。なお、金網上の残存率が10%未満であるものを◎、10%以上20%未満であるものを○、20%以上30%未満であるものを△、30%以上であるものを×として判定した。
・定着性
画像形成装置(imagio Neo 450、リコー社製)を用いて、普通紙及び厚紙の転写紙タイプ6200(リコー社製)及び複写印刷用紙<135>(NBSリコー社製)にベタ画像で、1.0±0.1mg/cmのトナーが現像されるように調整を行って、普通紙でオフセットの発生しない定着上限温度及び厚紙で定着下限温度を測定した。なお、定着下限温度とは、現像された画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロールの温度である。
・帯電量
平均粒径が50μmのフェライトキャリア100部及びトナー4部をステンレス製ポットの内容積の3割まで入れ、100rpmで15秒間及び10分間攪拌した後の帯電量(帯電量1及び2)を、ブローオフ法により求めた。
・クリーニング性、異常画像
作製したトナー2部と上記記載のキャリア95部をブレンダーで10分間混合し、現像剤を作製した。
クリーニング性はこの現像剤を市販カラー複写機(PRETER550;リコー製)に入れ、画像占有率7%の印字率でリコー社製6000ペーパーを用いて3万枚ランニングした後に、全面4色重ねフルカラーベタ画像を10枚連続出力させ、10枚目に現像中に停止させ、感光体上のクリーニングブレード以降のトナーをテープ転写し、テープの汚れ度合いを4段階の段階見本と比較して評価した。
◎:すり抜けのトナーが無い、またはあっても下記「○レベル」のようにテープ転写し、白紙に貼ることにより、テープの汚れ度合いを肉眼で判別する方法では観測することができない。実使用可能。
○:スジの発生は無いが、すり抜けるトナーの発生が感光体上に上記の方法で認められるが、実使用は可能なレベル。
△:幅1mm以下のスジがA4横サイズの画像上に1〜10本発生。実使用不可。
×:全面スジ発生。実使用不可。
また異常画像はクリーニング性評価と同様に10万枚後のランニングの後に30℃、湿度90%の環境下で細線評価用画像を出力させ、細線の再現度合いをランクによって感光体上の無機微粒子によるフィルミングを判断した。4段階評価でランクの数字が多いほど優秀である。
ランク1・・・細線同士が重なっており、分離識別できず。
ランク2・・・細線同士が重なっているが、分離識別できる。
ランク3・・・細線同士が分離識別できるが線のにじみ、ボケが見られる。
ランク4・・・細線同士が分離識別でき、線のにじみ、ボケがまったく見られず。
(評価結果)
トナーの作製に使用した3級アミン触媒を表1に示す。
Figure 2009282266
作製したトナーの評価結果を表2に示す。
Figure 2009282266
表1および表2から、実施例のトナーは、耐熱保存性が優れ、比較例のトナーに比較して、定着下限温度が低く、かつ、定着上限温度が高いこと、すなわち、低温定着性および耐ホットオフセット性が優れており、クリーニング性および異常画像(細線の再現度合い)においても優れた特性を有することが明らかである。
本発明のトナーが使用される画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明のトナーが使用される画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明のトナーが使用されるタンデム型画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 図4のタンデム型画像形成装置の一部拡大図である。 本発明のトナーが使用されるプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
符号の説明
10 感光体(感光体ドラム)
10K ブラック用感光体
10Y イエロー用感光体
10M マゼンタ用感光体
10C シアン用感光体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
101 感光体
102 帯電手段
103 露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)

Claims (12)

  1. 有機溶媒中に、少なくとも、活性水素基を有する化合物、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、着色剤、離型剤を含有する組成物を溶解又は分散させ、得られる溶液又は分散液を水系媒体中で分散させ、該水系媒体中で、該活性水素基を有する化合物と、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とを、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、乾燥して得られる静電荷像現像用トナーであって、
    前記活性水素基がアルコール性水酸基であり、前記活性水素基を有する化合物と反応可能な部位がイソシアネート基であり、該アルコール性水酸基とイソシアネート基の反応触媒が3級アミン系触媒で、かつ、下記(1)及び(2)の条件を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
    (1)該3級アミン系触媒の触媒活性を示すトリレンジイソシアナート/ジエチレングリコールのゲル化反応速度定数をKc-deg、トリレンジイソシアナート/水の反応速度定数をKc-水としたとき、Kc-deg>Kc-水であること。
    (2)該3級アミン系触媒の触媒活性を示すトリレンジイソシアナート/ジエチレングリコールのゲル化反応速度定数Kc-degが1.0 (l2/eq・mol・h)<Kc-deg<50(l2/eq・mol・h)であること。
  2. 前記アルコール性水酸基を有する化合物がポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記ポリエステル樹脂の重量平均分子量が3000〜10000であることを特徴とする請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)が30〜50℃であることを特徴とする請求項2又は3に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記ポリエステル樹脂の水酸基価が1〜70 mgKOH/gであることを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記トナーのガラス転移温度(Tg)が40〜70℃であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記トナーの重量平均粒径が1〜8μmであることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記トナーの重量平均粒径/個数平均粒径が1.25以下であることを特徴とする請求項7に記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 請求項1ないし8のいずれかに記載のトナーと磁性粒子からなるキャリアを含むことを特徴とする二成分現像剤。
  10. 少なくとも像担持体上に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、該像担持体上に形成された静電荷像を請求項1ないし8のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像を形成する現像工程と、該可視像を転写材上に転写する転写工程と、該転写材上に転写された可視像を定着する定着工程とを有することを特徴とする画像形成方法。
  11. 少なくとも像担持体と、該像担持体上に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、該静電荷像を請求項1ないし8のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像とする現像手段と、該可視像を転写材上に転写する転写手段と、該転写材上に転写された可視像を定着する定着手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
  12. 少なくとも像担持体と、該像担持体上に形成された静電荷像を請求項1ないし8のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像とする現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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