JP4101542B2 - Image forming method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成方法に関し、特にベルト状伝熱媒体を定着部に使用した画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真方式による画像形成では、光導電性物質等の像担持体上に静電荷による潜像を形成し、この静電潜像に対して、帯電したトナー粒子を付着させ可視像を形成している。トナーにより形成された可視像は、最終的に紙等の転写媒体に転写後、熱、圧力や溶剤気体等によって転写媒体に定着され、出力画像となる。
【0003】
これらの画像形成方法は、可視像化のためのトナー粒子を帯電させる方法により、トナー粒子とキャリア粒子の攪拌・混合による摩擦帯電を用いる、いわゆる二成分現像方式と、キャリア粒子を用いずにトナー粒子への電荷付与を行う、いわゆる一成分現像方式とに大別される。また、一成分現像方式では、現像ローラーへのトナー粒子の保持に磁気力を使用するか否かにより、磁性一成分現像方式、非磁性一成分現像方式に分類される。
【0004】
一方、一般に定着には、熱効率面や定着機構の簡便さ、定着部材の製造コスト面等から、定着ローラーや定着ベルト等の定着部材を直接未定着画像に圧接して、トナーを熱溶融し紙等の画像担持体に定着を行う方法、すなわち熱圧定着法が好んで採られている。
【0005】
特に近年、省エネルギーや装置の小型化を目的として、ベルト状の伝熱媒体を用いた定着機構(以下、ベルト定着)が広く使われるようになってきている。
【0006】
この様なベルト定着では、特に定着時にトナーの表面への接触時間を長くする事ができ、より低温度での定着が可能となる反面、トナーの溶融がより促進されてベルトの表面にトナーが融着する、いわゆるオフセット現象が発生しやすくなる。特にカラートナーにおいては、十分な透明性や高品位感を出すために適度な光沢が必要とされ、バインダー樹脂の分子量をシャープ化して、シャープメルトの特性が必要となる。これにより、定着時にトナーの溶融が促進されて、オフセット現象が発生しやすくなる。
【0007】
また、定着のベルトは、耐熱樹脂製の無端もしくは有端のベルトが用いられる事が多く、これにまつわる課題としては、機械的耐久性の向上が挙げられる。
また、トナー外添剤やその他の成分がベルト状伝熱媒体状へ付着し、これに伴ってベルト摩耗や傷が生じ、ホットオフセットの発生、更には、ベルト自体の断裂が発生する場合がある。
【0008】
上記の課題を解消する為に、定着機構、電子写真用トナーの面から、これまでにも様々な提案がなされてきている。
【0009】
一方、定着機構としては、Japan Hardcopy '94(1994.6.23〜24 主催 電子写真学会)に於ける発表「オンデマンド定着技術の検討」(A−11)を始めとして、いくつかの検討が試みられている。
【0010】
しかしながら、この様な、定着機構単独の検討・提案では、上述と同様の事由により、上記課題の根本的な解決にはなり得ない。
【0011】
また、トナーにワックスなどの定着離型材料を添加して、定着でのオフセットを防止する事が知られているが、ワックスの特性やトナー中での分散状態が不適切な場合には、現像ユニット内での長期使用により、トナー表面からワックスが脱離したり、染み出す等の現象が発生し、二成分現像剤においては、キャリア表面への汚染等が発生することで、トナーの帯電特性を悪化させ、また、一成分現像剤においては、現像ローラーや、トナーを薄層化させる為にブレードなどに融着して、トナーの均一な現像を阻害する場合が多い。従って現像の方から見ると、できる限りワックスの添加は少量である事が好ましい。
【0012】
従来より通常の混練粉砕法により得られるトナーは、一般的には、不定形で、その粒径分布はブロードで、流動性が低く、転写性が低く、定着エネルギーが高く、トナー粒子間で帯電量が不均一で、帯電安定性が低いと言う問題点があった。特に定着においては粉砕法で作製された混練粉砕型のトナーは粉砕が離型剤(ワックス)の界面で割れるため表面に多く存在するので離型効果がでやすくなる一方キャリアや感光体、さらにブレードへの付着が起こりやすく、性能としては不満足のものであった。
【0013】
一方、混練粉砕法による前記トナーの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提案されている。この方法は、粉砕工程が含まれていないため、そのトナーの製造には練り工程及び粉砕工程が必要でなく、エネルギーの節約、生産時間の短縮、製品収率の向上等のコスト削減の寄与が大きい。また、このような重合法により得られる重合トナー粒子における粒度分布も、粉砕法によるトナーの粒度分布に比べてシャープな分布の形成が容易である上、ワックスの内包化も容易で、トナーの流動性を大きく向上させることもできる。また、球形トナーを得ることも容易である。
【0014】
しかし、重合法によるトナーには未だ解消されていない課題も多い。重合法で得られるトナーは、重合過程において表面張力が作用するため、混練粉砕法に比較すると、粒子の真球度が高いものではあるが、そのトナー物性は未だ十分ではない。また、この方法ではトナーの形状をコントロール(異型化)することは容易でない。しかし、この方法は、帯電安定性、転写性については有利である。
【0015】
重合法の内で広く行われている懸濁重合法によるトナーの製造方法では、それに用いるバインダー(結着樹脂)用モノマーは人体に対して有害性のスチレンモノマーやアクリルモノマーに限られ、そして得られるトナーにはこれらの成分が含まれるため、環境上の問題がある。また、得られるトナーは、ワックスを内包化するため、トナーを実機に使用したときに、トナーの感光体への付着は低減されるものの、トナーの定着性については、ワックスが粒子界面状に存在する粉砕法に比べて、内包化されている分、ワックスがトナー表面に染み出にくく定着効率の悪いトナーとなる。従って、重合トナーは、消費電力に対しては不利なトナーとなってしまう。さらに、重合トナーの場合、その定着性向上を図るためワックスを増量したり、ワックスの分散粒径を大きくすると、カラートナーとして用いる場合、そのカラー画像の透明性が悪化するため、OHPによるプレゼンテーション画像形成用トナーとして用いるには不適なものとなる。
【0016】
重合トナーの製造法には、懸濁重合法の他、異型化が比較的可能な乳化重合法などもある。乳化重合法においても、そのモノマーはスチレンモノマーに限られる。この方法の場合も、その未反応モノマー分のトナー粒子からの完全除去や、乳化剤、分散剤のトナー粒子からの完全除去はむずかしく、トナーによる環境問題をも生じるようになってきている。
【0017】
トナーの製造法として溶解懸濁法が知られている。この方法の場合、低温定着が可能なポリエステル樹脂を使用できるメリットはあるが、この方法の場合、低温定着性樹脂や着色剤を溶剤に溶解又は分散する工程において高分子量成分を加えるため、液粘度が上がり生産性上の問題が発生するようになる。さらに、この溶解懸濁法においては、トナーの表面形状に関し、球形で且つ表面を凹凸形状にすることによりトナーのクリーニングの改善を図っている(特開平9−15903号公報)が、このようなトナーは離型剤としてワックスを組成物に加えた場合、ワックスの均一分散性及び分散状態(表面存在)や顔料の均一分散性が混練粉砕のトナーに比較し低下すること及びバンンダーの高分子設計の自由度が溶剤中で粒子化するため粘度の制約がありむずかしくなるので離型性の確保がむずかしい。
【0018】
特開平11−133665号公報によれば、トナーの流動性改良、低温定着性改良、ホットオフセット性改良を目的に、トナーバインダーとしてウレタン変性されたポリエステルの伸長反応物からなる実用球形度が0.90〜1.00の乾式トナーが提案されている。また、小粒径トナーとした場合の粉体流動性、転写性に優れるとともに、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れた乾式トナーが特開平11−149180号公報及び2000−292981号公報等に記載されている。これらの公報に記載されたトナーの製造方法は、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーを水系媒体中でアミンと重付加反応させる高分子量化工程を含むものである。
【0019】
しかしながら、前記のような工法により得られるトナーの場合、顔料やワックスの分散が悪く、顔料はトナー中に不均一に分散しているために、このトナーにより得られた画像は、透明性が低く、彩度(鮮やかさ)に劣るという問題点を有するものであった。特に、オイルレス定着においては離型材であるワックスの分散コントロールがなくオイルレス定着トナーとしての設計ができていないので十分な離型幅がとれない問題がある。また、前記トナーを用いてOHPシート上にカラー画像を形成した場合、ワックスの分散粒径が大きいのでその画像は暗い画像となる欠点を生じた。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の様な現状の問題点に鑑み、定着部で用いられるベルト状伝熱媒体と該定着部を用いた画像形成方法で使用される電子写真用トナーの相互作用的特性と、その特性の有効範囲を明らかにすることにより、実使用の上で極めて安定した良好な画像品質が、長期に亘って得られる画像形成方法、及びベルト状伝熱媒体を用いる定着方法において省エネルギーのための低温定着、耐ホットオフセット性、耐熱保存性を満足し、カラートナーにおいては光沢性能、OHPでの透明性を満足した画像形成方法を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはベルト方式を用いた定着装置とトナーの定着性、ホットオフセット性、耐熱保存性、特にカラートナーについての光沢性、OHPでの透明性、について鋭意検討したところ、変性されたポリエステルレジンを少なくともトナーバインダーとして含有する乾式トナーにおいて変性ポリエステルが着色剤を形成する顔料粒子の優れた分散剤として効果を発揮しカラートナーとして必要なトナーの透明性や光沢性をあげるための顔料粒子の分散や離型剤の微分散を達成しながらベルト方式によるトナーの定着、ホットオフセットをも満足することを発現した。特に従来ベルト方式を用いた定着装置との間にローラ方式による定着との違いを見出し本発明を完成するに至った。
【0022】
すなわち本発明は、以下の構成よりなる。
(1)発熱体と、該発熱体により加熱される伝熱媒体、及び、該伝熱媒体に記録媒体を圧接させる加圧部材とにより、記録媒体上のトナー像を加熱定着する定着方法を用いた画像形成方法において、該伝熱媒体は、ベルト状伝熱媒体であり、ベルト上に一定量のオイルを塗布させ又は塗布させず使用する少なくとも結着樹脂からなるトナーを定着するものであって、該トナーが有機溶媒中にイソシアネート基で変性されたポリエステル系樹脂からなるプレポリマー、ワックス、及びトナー組成分を溶解又は分散させ、該プレポリマーと伸長及び/又は架橋する化合物、該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することによって得られたトナーであって、該トナーに含有するワックスの分散径が0.1〜3μmである粒子が70個数%以上を占め、該ワックスを含有したトナー粒子中のワックスは透過型電子顕微鏡(TEM)観察上で粒子表面近傍に分散しているトナーを使用することを特徴とする画像形成方法。
【0025】
(2)前記トナーの貯蔵弾性率G’が80℃で5.5×105〜5.5×107(Pa)の範囲にあり、且つ180℃で貯蔵弾性率G’が5.0×102〜1.0×104(Pa)の範囲にあり、80℃〜130℃の範囲において損失弾性率G”と貯蔵弾性率の比(tanδ=G”/G')の最大値が1.5〜8.0である粘弾性特性を示すトナーであることを特徴とする請求請1〜3のいずれかに記載の画像形成方法。
【0026】
(3)前記トナーの重量平均粒径が3.0〜7.0μmであり、粒径分布が1.00≦Dv/Dn≦1.20(Dv:重量平均粒径、Dn:個数平均粒径)であることを特徴とする請求請1〜4のいずれかに記載の画像形成方法。
【0031】
本発明に係わるトナー中のバインダー樹脂は変性ポリエステルレジンからなるプレポリマーをアミン類により伸長及び/又は架橋させることにより低温定着に必要な低分子設計とホットオフセットに必要な高分子設計が可能となる。また、トナーバインダーとして変性ポリエステルレジン使用により低温定着性やカラートナーの透明性が確保できる。さらにバインダー設計に加えて十分な離型性を得るためワックスを微分散かつ定着時ワックスがすみやかにトナー粒子中より溶出させるためワックス分散粒子が粒子表面近傍に存在した粒子構造をとることで十分な離型性を確保が可能となり粉砕トナーでおこる表面に露出したワックスが引き起こす数々の品質問題、例えばキャリアへのスペント、感光体へのフィルミング、帯電変動による現像剤品質劣化などを防ぐことを可能にした。
【0032】
すなわち本発明に係わる変性ポリエステル樹脂を含むトナーはトナー粒子構成において、従来の粉砕型トナーや、懸濁重合型トナー、乳化重合型トナー、溶解懸濁法などに比較して新規なトナー粒子構成を発現しその特徴がベルト定着に効果的に発揮し低温定着性、高離型性、光沢性を達成した。さらに低温定着と高離型性を向上させる目的としてトナーの特性を最適化することが好ましい。つまり該トナーの貯蔵弾性率G’が80℃で5.5×105〜5.5×107(Pa)の範囲にあり、且つ180℃で貯蔵弾性率G’が5.0×102〜1.0×104(Pa)の範囲にあり、80℃〜130℃の範囲において損失弾性率G”と貯蔵弾性率の比(tanδ=G”/G')の最大値が1.5〜8.0である粘弾性特性を示す乾式トナーとすることで、ベルト定着において従来目的を達成することができなかったOHPでの透明性を維持しつつベルト方式での十分な離型性の確保を可能とした。この理由を発明者は以下に説明する。
【0033】
つまりローラー定着やベルト定着における紙への定着はトナーの定着実効温度はサーモラベル等で観察すると80℃〜120℃付近で開始していると推定される。トナーの定着実行温度からトナーのベルト定着時の溶融温度−溶融粘度を本トナーで検討した結果、トナー定着と粘弾性の関係は粘弾性であらわすと、該トナーの貯蔵弾性率G’が80℃で5.5×107(Pa)以下でなければ弾性率が高く定着がおきにくい。またこの粘弾性領域で定着がスムーズに起るのはバインダーの変性ポリエステルレジンがペーパーとの親和性が良いからで、ベルト定着はローラー定着と異なり定着圧が低いので定着やホットオフセット、カラートナーの光沢性を満足させるためには、バインダーの熱特性設計と粒子構造制御が必要となり本発明のトナー構成粒子が性能を発揮する。また、該トナーの貯蔵弾性率G’が80℃で5.5×105(Pa)未満の場合は定着性は問題ないが保存性で満足しなくなる。
【0034】
一方180℃で 貯蔵弾性率G’が5.0×102未満の場合はホットオフセットに必要なバインダーの弾性が得られない。1.0×104(Pa)を超える場合はホットオフセット性は十分満足するが弾性が高すぎるので低温定着性が高い温度となる。また定着圧の低いベルト定着ではカラートナーの光沢性を満足させるためにはトナーが定着開始してから十分バインダーの粘性が高くなければ十分な光沢が得られない。定着においては定着の開始する80〜130℃で十分な粘性を得る必要があり粘弾性特性のtanδ(損失弾性率G”と貯蔵弾性率の比:tanδ=G”/G')で知ることができる。その値は実験結果より1.5〜8.0が光沢性が満足する結果であった。1.5より低い場合は光沢性が得られない。8.0より高い場合は光沢性は満足するがホットオフセットが満足されない。本発明に用いるトナーがホットオフセットや光沢性に対し効果がある理由としては、この顔料分散性や離型剤の分散性が80℃において比較的低い温度で溶融が開始しても150℃から180℃にかけてG’が低下せずベルト定着においてトナーバインダーの凝集力が下がらず離型性が保たれることが考えられる。
【0035】
粘弾性測定方法はHAAKE製 RheoStress RS50を用いて20mmのパラレルプレートにサンプル1gを固定し、周波数1Hz、温度70〜210℃、昇温速度3℃/Minで測定する。
【0036】
次に本発明では、変性ポリエステル中に含有させるワックス粒子が適度な粒子径で粒子表面ではなく粒子表面近傍で安定して分散されることで十分ホットオフセットを満足したトナー粒子を作製できることを見出した。ワックスの分散は、通常の混合、撹拌装置を使用して行う。具体的には、ワックスを溶解させた原材料溶解液を溶解撹拌タンク等で攪拌した後、例えばアトライター、ボールミル、サンドミル、振動ミル等の粒状メデイアを装備した装置により、湿式粉砕する。粒状メデイアとしては、ステンレス鋼、炭素鋼等の鋼、アルミナ、ジルコニア、シリカ等が好ましく用いられる。
【0037】
さらに、特に、トナー組成物を有機溶剤に溶解/又は分散し、水系媒体中で分散させてトナー粒子を得る方法においては、変性ポリエステル中の極性基部分が水と親和性を示してトナー表面に選択的に集まるため、ワックス粒子が表面に露出するのを妨げるという効果も発揮される。すなわち本発明に用いるトナーは、ワックスが粒子内で微分散された状態で内包されており、フィルミングや帯電安定性の阻害などワックス分散径が大きいこと、あるいは表面近傍に存在したりすることによる悪影響がない。
【0038】
なお、本発明では、ワックスと同時に顔料を投入して分散させても良い。前記の攪拌装置により、着色剤の凝集を解き、着色剤の平均粒径が0.7μm程度以下、好ましくは0.4μm程度以下になるまで、着色剤を分散させることができる。従って、カラートナーとした場合の光沢性、透明性にも優れ、鮮明で色再現に優れた画像を得ることができる。
【0039】
定着時には、これら内包されたワックスが定着面と定着ローラの界面に速やかにしみ出すため、離型性にも優れる。この理由は、トナーバインダーが変性ポリエステル(分子量大)と変性されていないポリエステル(分子量小)から構成され、定着時に分子量の小さい部分が始めに溶融してワックスが効率良くしみ出すためである。変性ポリエステル、変性されていないポリエステルの好ましい条件については、後に詳細を述べる。
【0040】
本発明においては、ワックスの最大方向の粒径をもってワックス分散径とした。具体的には、トナーをエポキシ樹脂に包埋して約100nmに超薄切片化し、四酸化ルテニウムにより染色した後、透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率10000倍で観察を行い、写真撮影し、この写真を画像評価することにより、ワックスの分散状態を観察し分散径を測定した。本発明のトナー中に存在するワックス分散径の分布は0.1〜3μmの粒子が70個数%以上、より好ましくは1μm〜2μmの粒子が70個数%以上である。0.1μmより小さい粒子が多いと、充分な離型性を発現できない。また、3μmより大きい粒子が多いと、凝集性を示して流動性が悪化したり、フィルミングを生じたりするばかりか、カラートナーにおいては色再現性や光沢性を著しく低下させてしまう。
【0041】
本発明に用いるトナーを作製する際の変性ポリエステル系樹脂からなるプレポリマーとしては、イソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマーが好ましく、該プレポリマーと伸長及び/又は架橋する化合物としてはアミンが好ましい。従って、本発明に用いるトナーは、好ましくは、有機溶媒中に少なくとも、イソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマーAが溶解し、顔料系着色剤が分散し、離型剤が溶解ないし分散している油性分散液を水系媒体中に無機微粒子及び/又はポリマー微粒子の存在下で分散させるとともに、この分散液中で該プレポリマーAをポリアミン及び/又は活性水素含有基を有するアミンBと反応させてウレア基を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Cを形成させ、このウレア変性ポリエステル系樹脂Cを含む分散液からそれに含まれる液状媒体を除去することにより得られるものである。
【0042】
ウレア変性ポリエステル系樹脂Cにおいて、そのTgは40〜65℃、好ましくは45〜60℃である。その数平均分子量Mnは2500〜50000、好ましくは2500〜30000である。その重量平均分子量Mwは1万〜50万、好ましくは3万〜10万である。
【0043】
このトナーは、該プレポリマーAと該アミンBとの反応によって高分子量化されたウレア結合を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Cをバインダー樹脂として含む。そして、そのバインダー樹脂中には着色剤が高分散している。
【0044】
本発明による着色剤が均一に分散した前記トナーを得るには、トナーの製造条件に工夫を講ずることが必要であり、従来の製造条件では、前記した如き高品質のトナーを得ることはできない。
【0045】
本発明の場合、前記高品質トナーを得るには、プレポリマーA、着色剤及び離型剤を含む油性分散液を形成させるに際し、該着色剤を粉砕する工程(湿式粉砕工程)を採用することが必要である。この場合の湿式粉砕工程を実施するための湿式粉砕装置としては、液体中で着色剤に衝撃力を与えて微粉砕し得る装置であればよく、任意のものを用いることができる。このようなものとしては、従来公知の各種の湿式粉砕装置、例えば、ボールミルやビーズミル等が挙げられる。
【0046】
前記湿式粉砕工程において、その温度は5〜20℃、好ましくは15〜20℃である。
前記湿式粉砕条件を調節することにより、トナー粒子中に含まれる着色剤の分散粒径及び粒度分布を前記範囲にコントールすることができる。
前記湿式粉砕工程は、必要に応じ、反応後の分散液に対しても適用することができる。
【0047】
本発明に用いるトナーにおいて、その重量平均粒径(Dv)は3.0〜7.0μmであり、その個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)は1.00≦Dv/Dn≦1.20である。Dv/Dnをこのように規定することにより、高解像度、高画質のトナーを得ることが可能となる。また、より高品質の画像を得るには、着色剤の重量平均粒径(Dv)を3.0〜7.0μmにし、個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)を1.00≦Dv/Dn≦1.20にし、且つ3μm以下の粒子を個数%で1〜10個数%にするのがよく、より好ましくは、重量平均粒径を3〜6μmにし、Dv/Dnを1.00≦Dv/Dn≦1.15にするのがよい。このようなトナーは、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に画像の光沢性に優れ、更に二成分現像剤においては、長期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子径の変動が少なくなり、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が得られる。
【0048】
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、本発明で規定した範囲よりもトナーの重量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て、キャリアの帯電能力を低下させる。一方、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラー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が発生しやすくなる。これらの現象は、トナー中の微粉の含有率が大きく関係し、特に3μm以下の粒子含有量が10%を超えると、トナーのキャリアへの付着が生じにくくなる上、高いレベルで帯電の安定性を図ることが難しくなる。
【0049】
逆に、トナーの粒子径が本発明で規定した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。また、重量平均粒子径/個数平均粒子径が1.20よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。
【0050】
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り測定される。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、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研社製)と、PC9801パーソナルコンピューター(NEC製)とを接続し測定した。
【0051】
次に、トナーの個数分布及び体積分布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形成した約1%NaCl水溶液である。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、トナー粒子の体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
【0052】
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。本発明のトナーに係わる体積分布から求めた体積基準の重量平均粒径(Dv)と、その個数分布から求めた個数平均粒径(Dn)により、その比Dv/Dnを求めた。
【0053】
トナーの耐ホットオフセット性に関しては、これまでにもバインダー樹脂の分子量分布の制御を含む様々な検討が行われてきた。低温定着性と耐ホットオフセット性という相反する性質の両立を図るための方法としては、分子量分布の広いバインダー樹脂を用いる方法や、分子量が数十万〜数百万の高分子量成分と、分子量が数千から数万の低分子量成分を含む少なくとも2つの分子量ピークを有する混合樹脂を用いる方法等がある。高分子量成分が架橋構造を持っているか又はゲルの状態であると、ホットオフセットにはより効果的である。しかし、光沢性や透明性なども求められているフルカラートナーにおいては、高分子量成分の多量の導入は好ましくない。本発明の場合、トナーはウレア結合を有する高分子量のウレア変性ポリエステル系樹脂を含むことから、透明性や光沢性を満足しながら、耐ホットオフセット性をも達成することが可能になった。
【0054】
本発明によるトナー中に含まれるバインダー樹脂成分の分子量分布は、GPCにより以下のようにして測定される。
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%に調整した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定操作を行う。
【0055】
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する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.あるいは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、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。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
【0056】
トナー中に含まれる前記バインダー成分の分子量分布におけるそのメインピーク分子量は、通常2500〜10000、好ましくは2500〜8000、さらに好ましくは2500〜6000である。分子量1000未満の成分の量が増えると耐熱保存性が悪化する傾向となる。一方、分子量30000以上の成分が増えると単純には低温定着性が低下傾向になるが、バランスコントロールでその低下を極力押さえることも可能である。分子量30000以上の成分の含有量は1%〜10%で、トナー材料により異なるが、好ましくは3〜6%である。1%未満では充分な耐ホットオフセット性が得られず、10%超では光沢性、透明性が悪化するようになる。
【0057】
トナー中に含まれるバインダー樹脂の数平均分子量(Mn)は2500〜50000で、Mw/Mnの値は10以下である。10を超えると、シャープメルト性に欠け、光沢性が損なわれる。
【0058】
本発明に用いるトナーを製造する方法は、無機微粒子及び/又はポリマー微粒子を含む水系媒体中に分散させたイソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマーAを、アミンBと反応させる高分子量化工程を含む。この場合、イソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマーAは、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)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。この場合、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。
【0059】
前記ポリオール(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、又は(DIO)と少量の(TO)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。
【0060】
前記ポリカルボン酸(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)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(PO)と反応させてもよい。
【0061】
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。
【0062】
前記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。
【0063】
イソシアネート基を有するポリエステル系プレポリマーを得る場合、ポリイソシアネート(PIC)と活性水素を有するポリエステル系樹脂(PE)との比率は、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]との当量比[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(PIC)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。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。
【0064】
イソシアネート基を有するポリエステル系プレポリマー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、得られる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。
【0065】
前記アミンBとしては、ポリアミン及び/又は活性水素含有基を有するアミン類が用いられる。この場合の活性水素含有基には、水酸基やメルカプト基が包含される。このようなアミンには、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、オキサゾリン化合物などが挙げられる。これらアミン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。
【0066】
さらに、プレポリマーAとアミンBとを反応させる場合、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、活性水素含有基を有しないモノアミン(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。その添加量は、生成するウレア変性ポリエステルに所望する分子量との関係で適宜選定される。
【0067】
アミンBとイソシアネート基を有するプレポリマーAとの比率は、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B中のアミノ基[NHx](xは1〜2の数を示す)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。
【0068】
ウレア変性ポリエステル(UMPE)は、ワンショット法などの公知の方法により製造される。ウレア変性ポリエステル(UMPE)の重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜50万、さらに好ましくは3万〜10万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。
【0069】
本発明においては、必要に応じて用いる前記ウレア結合で変性されたポリエステル系樹脂(UMPE)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系樹脂(PE)をトナーバインダー成分として含有させることもできる。(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、(UMPE)の単独使用の場合よりも好ましい。(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(PE)の分子量は(UMPE)の場合と同様である。また、(PE)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(UMPE)と(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(PE)は類似の組成が好ましい。(PE)を含有させる場合の(UMPE)と(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。
【0070】
(PE)の水酸基価は5以上であることが好ましい。(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。プレポリマーAとアミンBとの重付加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むずかしくなる。
【0071】
本発明において、バインダー樹脂のガラス転移点(Tg)は通常40〜65℃、好ましくは45〜60℃である。40℃未満では耐熱性が悪化し65℃を超えると低温定着性が不十分となる。
【0072】
本発明で用いる顔料系着色剤としては、従来公知の各種の顔料が使用できる。このようなものは、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、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中、通常、1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
【0073】
本発明のトナーには、トナーバインダー、着色剤とともに離型剤(ワックス)を含有させる。このワックスとしては従来公知の各種のものが使用できる。このようなものとしては、例えば、ポリオレフィンワッックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワッックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。ワックスの融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点が40℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、さらに好ましくは10〜100cpsである。1000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。トナー中のワックスの含有量は、通常0〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%である。
【0074】
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各種のものが使用できる。このようなものには、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、四級アンモニウム塩(フッ素変性四級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(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等が挙げられる。
【0075】
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。
【0076】
本発明で得られた着色剤含有トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、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。
【0077】
この他、高分子系微粒子を用いることができる。このようなものとしては、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、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やアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
【0078】
このような外添剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においてもその流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。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を好ましいものとして挙げることができる。
【0079】
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す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、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合など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0.01〜1μmのものが好ましい。
【0080】
次に、本発明のトナーの製造法について詳述する。
本発明のトナーを製造するには、先ず、油性分散液調製工程において、有機溶媒中に、イソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマーAが溶解し、着色剤が分散し、離型剤が溶解ないし分散している油性分散液を調製する。
【0081】
この油性分散液体は、それに含まれている着色剤を微粉砕し、均一分散させるために、これを、湿式粉砕工程において、湿式粉砕装置を用いて粉砕処理する。この場合、その粉砕処理時間は30〜120分程度である。
【0082】
次に、前記のようにして得られた油性分散液は、これを、分散(乳化)工程において、水系媒体に無機微粒子及び/又はポリマー微粒子の存在下で分散(乳化)させて水中油型の分散液(乳化液)を形成させるとともに、この分散液中でそれに含まれるイソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマーAを、反応工程において、アミンBと反応させてウレア結合を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Cを生成させる。
【0083】
前記有機溶媒としては、ポリエステル系樹脂を溶解し、水に不溶であるか難溶もしくは微溶のものが用いられる。その沸点は、通常、60〜150℃、好ましくは70〜120℃である。このようなものとしては、例えば、酢酸エチルや、メチルエチルケトン等が挙げられる。
【0084】
本発明においては、着色剤としては、前記したマスターバッチ着色剤粒子を用いることが好ましく、これによって、着色剤の均一分散を効率良く行うことができる。
【0085】
本発明において、油性分散液を水系媒体中に分散させる場合、その分散装置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分散機が適用できる。分散粒子の粒径を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、分散液の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
【0086】
油性分散液中に含まれるプレポリマーA、着色剤、離型剤等のトナー固形物100部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー固形物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。2000重量部を超えると経済的でない。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。
【0087】
湿式粉砕処理した油性液体をその処理後水系媒体中に分散させるまでの時間は、できるだけ短時間であることが好ましい。
【0088】
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。
【0089】
トナー固形物を含む油性相を水が含まれる液体(水系媒体)に乳化、分散するためには、分散剤として、各種の界面活性剤(乳化剤)を用いることができるが、このようなものとしては、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。
【0090】
また、本発明では、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。
【0091】
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(タイキン工莱社製)、メガファックF−ll0、F−l20、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、l03、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
【0092】
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四級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−l21(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEFーl32(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
【0093】
水系媒体中に存在させる無機微粒子としては、水に不溶ないし難溶の従来公知の各種の無機化合物が用いられる。このようなものとしては、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などが挙げられる。
【0094】
水系媒体中に存在させるポリマー微粒子としては、水に不溶ないし難溶性の従来公知の各種のものが用いられる。このようなものとしては、炭化水素系樹脂、含フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の疎水性高分子の微粒子が挙げられる。
【0095】
前記微粒子の粒径は、通常、トナーの粒径よりも小さくなり、粒径均一性の観点から、粒径比[微粒子の体積平均粒径]/[トナーの体積平均粒径]の値が0.001〜0.3の範囲であるのが好ましい。かかる粒径比が、0.3より大きいと微粒子がトナーの表画に効率よく吸着しないため、得られるトナーの粒度分布が広くなる傾向がある。
【0096】
微粒子の重量平均粒径は、所望の粒径のトナーを得るのに適した粒径になるように、上記粒径比の範囲で適宜調整することができる。例えば、重量平均粒子径5μmのトナーを得たい場合には、好ましくは0.0025〜1.5μm、特に好ましくは0.005〜1.0μmの範囲、10μmのトナーを得た場合には、好ましくは0.005〜3μm、特に好ましくは0.05〜2μmである。
【0097】
本発明では、水系媒体中には、分散安定剤として、水系媒体中で高分子系保護コロイドを形成する各種の親水性高分子物質を存在させることができる。このような高分子物質において、それを構成するモノマー成分を示すと、以下のものを示すことができる。
【0098】
アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸又は無水マレイン酸などの酸類、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、ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、又はビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ピニル、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、ピニルビリジン、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、又はその複素環を有するものなどのホモポリマー又は共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、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。
【0099】
本発明において好ましく用いることのできる他の高分子物質としては、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が挙げられる。
【0100】
本発明において、プレポリマーAとアミンBとの重付加反応後に得られた乳化分散液からそれに含まれる液状媒体を除去するためには、液状媒体除去工程において、系全体を徐々に昇温し、有機溶媒を蒸発除去する工程を含む方法を採用することができる。この有機溶媒の除去前の液攪拌の強さと有機溶媒の除去時間によりトナー円形度の制御が可能となる。ゆっくり脱溶媒することにより形状はより真球円形度で表わすと0.980以上になり攪拌を強く短時間に脱溶媒を行うことにより、凹凸状や不定形になり円形度で表わすと0.900〜0.950になる。水系媒体中に乳化分散させさらに反応させた後の乳化液を脱液媒中に攪拌槽にて温度30〜50℃の強い攪拌力で攪拌しながら脱液媒を行うことにより、円形度の制御が可能で0.850〜0.990の範囲の形状制御が可能となる。これは造粒中に含有される酢酸エチル等の有機溶媒が急激に除去されることにより体積収縮が起ったものと考えられる。
【0101】
前記液状媒体の除去は、乳化分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して、有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成するとともに、水系分散剤を蒸発除去する方法を採用することも可能である。乳化分散液が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、好ましくは使用される最高沸点の液状媒体のその沸点以上の温度に加熱された各種気流が用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で高品質トナーが得られる。
【0102】
反応後の分散液を、その反応後脱溶媒するまでの時間は、短時間であることが好ましいが、通常、25時間以内である。
【0103】
なお、無機微粒子としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、そのリン酸カルシウム塩等の無機微粒子を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー粒子から無機微粒子を除去することができる。その他、酵素による分解操作によっても除去できる。
【0104】
分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、プレポリマーAとアミンBとの反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
【0105】
さらに、反応後の分散液の粘度を低くするために、水系媒体中には、プレポリマーやウレア変性ポリエステルが可溶の溶剤を添加することもできる。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その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A100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、プレポリマーAとアミンBとの反応後、常圧又は減圧下にて加温してその溶剤を除去する。
【0106】
プレポリマーAとアミンBとの反応時間は、プレポリマーAの有するイソシアネート基構造とアミン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。
【0107】
プレポリマーAとアミンBとの反応後の乳化分散液中のトナー粒子の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行うときには、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整えることができる。この場合の分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、又は粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、又は粗粒子はウェットの状態でも構わない。
【0108】
用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
【0109】
乾燥後のトナー粒子を、必要に応じての離型剤微粒子、帯電制御性微粒子、流動化剤微粒子などの異種粒子と混合して使用する場合、その混合粉体に機械的衝撃力を与えることによって、トナー粒子表面でその異種粒子を固定化、融合化させ、得られる複合体粒子の表面からの異種粒子の脱離を防止することができる。
【0110】
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などがある。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)、自動乳鉢などがあげられる。
【0111】
本発明のトナーを二成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良い。この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。
【0112】
また、本発明のトナーは、キャリアを使用しない一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。
【0113】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成方法に使用する定着装置の一例を図1に示す。図1において2は金属製(アルミニウム、鉄等)芯金に弾性体(シリコンゴムなど)を被覆した定着ローラーであり、1は金属性(アルミニウム、鉄、銅、ステンレス等からなるパイプ)中空筒状芯金からなり内部等に加熱源5を有する加熱ローラーである。7は加熱ローラー1部分に接する定着ベルト3の表面温度を測定する為の温度センサーである。定着ローラー2と加熱ローラー1との間に定着ベルト3が張設されている。定着ベルト3は熱容量の小さい構成であり、基体(ニッケルやポリイミドなどの30から150μm程度の厚さ)上に、離型層(シリコンゴムで50から300μmの厚さや、フッ素系樹脂で10から50μm程度の厚さなど)が設けられたものである。また、4は金属製芯金に弾性体を被覆した加圧ローラーであり、定着ベルト3を介して定着ローラー2を下方から押圧することにより、定着ベルト3と加圧ローラー4との間にニップ部を形成している。また、それぞれの部材の寸法は、必要とされる各種の条件により設定される。
【0114】
なお、これらは一例であり、例えば定着ローラー2や、加圧ローラー4の内部に加熱源を設けることも可能であり、本発明では、この例以外の構成で定着ベルトを使用した定着装置も適用される。
【0115】
【実施例】
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。
【0116】
実施例1
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機およ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690部、テレフタル酸266部を常圧下、210℃で10時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応した冷却した。変性されていないポリエステル(a)を得た。
【0117】
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機およ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800部、イソフタル酸200部、テレフタル酸60部、およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で210℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応した後、160℃まで冷却した。次いで、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時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(1)を得た。
【0118】
(ケチミン化合物の製造例)
攪拌棒および温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行いケチミン化合物(1)を得た。
【0119】
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)14.3部、ポリエステル(a)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌し溶解した。次いで別途、離型剤であるライスワックス(融点83℃)10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、酢酸エチルを100部ビーズミルに入れ30分分散した。2つの液を混合し40℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで5分攪拌した後、ビーズミルで10分間20℃において分散処理した。これをトナー材料油性分散液(1)とする。ビーカー内にイオン交換水306部、リン酸三カルシウム10%懸濁液265部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2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(1)に上記トナー材料油性分散液(1)及びケチミン化合物(1)2.7部を加え、30分攪拌を続けながらウレアー反応させた。反応の伸長と架橋状態はこの攪拌中に起り増粘状態を観察しながら反応を終了させる。またこの時間が長過ぎると伸長がいきすぎ粒子が造粒できない。ワックスについては長いと粒子表面近傍から内部に集まりやすくなる。
反応後の分散液(粘度:3500mP・s)を減圧下1.0時間以内に50℃以下の温度で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、球形状のトナー母体粒子(1)を得た。
【0120】
次に、得られた母体粒子(1)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。
【0121】
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サイクル行った。
得られたトナー(1)の性状及び下記のように評価した結果を表1、2に示す。
【0122】
[各種品質特性の測定方法]
品質特性測定は以下の通りに行なった。なお、以下▲1▼〜▲3▼の特性評価は、図1に示すベルト定着を以下の条件にて実施した。
【0123】
ベルト張力 :1.5kg/片
ベルト速度 :170mm/sec
定着ニップ幅:10mm
定着ローラー:ローラー径;Φ38mm、表面材質と硬度;シリコン発砲体で約30度(アスカーC硬度)
加圧ローラー:ローラー径;Φ50mm
表面材質と硬度;PFAチューブ+シリコンゴム厚み1mmで約75度(アスカーC硬度)
芯金径;Φ48mm(鉄、肉厚1mm)
加熱ローラー:ローラー径;Φ30mm、(アルミ、肉厚2mm)
定着ベルト :ベルト径;Φ60mm
基体;約40μm厚のニッケル
離型層;約150μmのシリコンゴム、ベルト幅310m m)
【0124】
▲1▼オフセット未発生温度範囲
リコー製カラー複写機プリテール550を用いて、転写紙(リコー製タイプ6000−70W)に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの単色及び中間色として、レッド、ブルー、グリーンから成るベタ画像を単色で、1.0±0.1mg/cm2のトナーが現像される様に調整を行ない、図1に示したベルト定着装置(前記記載条件のもの)にて、定着ベルトの温度が可変となる様に調整を行なって、オフセットの発生しない温度を測定した。
【0125】
▲2▼光沢度
上記単色画像サンプルにおいて、定着ベルト表面温度が160℃の時のサンプルの光沢度を、日本電色工業株式会社製のグロスメーターにより、入射角度60°により計測した。この光沢度は、値が高い程、光沢感が出る。フルカラーのコピー画像としては、適度な光沢が好まれ、10〜30%程度が好ましい。
【0126】
▲3▼ヘイズ度
上記単色画像サンプルを、転写紙としてリコー製のOHPシート(タイプPPC−DX)を用い、定着ベルト表面温度が160℃の時のサンプルのヘイズ度を、スガ試験機株式会社製の直読ヘイズ度コンピューターHGM−2DP型により測定した。
このヘイズ度は、曇り度とも言われ、トナーの透明性を示す尺度として測定され、値の低いほど透明性が高く、OHPシートを用いた場合の発色性が良好なものとなる。また、良好な発色性を示すヘイズ度の値は、30%以下が好ましく、特に20%以下である場合が好ましい。ヘイズ度は以下のように評価した。
〇:透明性は良好
△:透明性はやや低下
×:透明性なし
【0127】
▲4▼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
【0128】
▲5▼定着下限温度
上記ベルト定着器を備えた装置を用い、画像はリコー製カラー複写機プリテール550を用い、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った。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。
【0129】
▲6▼帯電安定性
ブロー法にて低温低湿、高温高湿の帯電量を測定し、その変動幅を評価する。キャリアにシリコーン樹脂コート鉄粉を用い、環境は30℃90%条件と10℃30%条件で測定しその変化が少ないことが必要である。
×:使用不可
△:差が大きい
○:差がやや大きい
◎:差が少なく安定
【0130】
▲7▼THF不溶分測定方法
樹脂又はトナー約1.0g(A)を精評する。これにTHF約50gを加えて攪拌溶解し次に遠心分離で分け20℃で24時間静置する。これを、グラスフィルターを用いて不溶解分を分離する。このろ液の溶剤分を真空乾燥し樹脂分のみ残査量(B)を計測する。この残査量がTHF溶解分である。
THF不溶解分(%)は下記式より求める。
THF不溶解分(%)={(A)−(B)}/(A)
【0131】
実施例2
(マゼンタマスターバッチ粒子の作製)
水 600部
Pigment Red 57 含水ケーキ(固形分50%) 200部
をフラッシャーでよく撹拌する。ここに、ポリエステル樹脂(酸価;3、水酸基価;25、Mn;3500、Mw/Mn;4.0、Tg;60℃)1200部を加え、150℃で30分混練後、キシレン1000部を加えさらに1時間混練した後、水とキシレンを除去後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、さらに3本ロールミルで2パスしマゼンタ色のマスターバッチ顔料(MB1−M)(平均粒径約0.2μm)を得た。
【0132】
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機およ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856部、イソフタル酸200部、テレフタル酸20部、およびジブチルチンオキサイド4部を入れ、常圧で250℃で6時間反応し、さらに50〜100mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに18部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、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時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(2)を得た。
【0133】
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(2)15.4部、ポリエステル(a)50部、酢酸エチル95.2部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、キャンデリラワックスを10部、酢酸エチルを100部ビーズミルに入れ30分分散した。2つの液を混合し、前記のマゼンタマスターバッチ粒子10部を入れ、85℃にてTK式ホモミキサーで10000rpmで攪拌した後、実施例1同様にビーズミルにより湿式粉砕処理して、トナー材料油性分散液(2)を得た。
【0134】
次いで、実施例1と同様にして得た水分散液(2)を用いた以外は実施例1と同様にして球形状の母体トナー粒子(2)を得た。
次いで、帯電制御材としてオリエント製ボントロンE−84をE−89に変更する以外は実施例1と同様にしてトナー(2)を得た。そのトナーの性状及び実施例1同様に評価した結果を表1、2に示す。
【0135】
実施例3
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機およ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755部、イソフタル酸195部、テレフタル酸15部、およびジブチルチンオキサイド4部を入れ、常圧で220℃で8時間反応し、さらに50〜100mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに10部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、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時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(3)を得た。
【0136】
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(3)15.4部、ポリエステル(a)50部、酢酸エチル95.2部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、ライスワックスを10部、実施例2のマスターバッチ粒子15部を入れ、85℃にてTK式ホモミキサーで14000rpmで攪拌し、均一に分散させた後、ビーズミルにて15℃にて60分湿式粉砕処理した。これをトナー材料油性分散液(3)とする。
ビーカー内にイオン交換水465部、炭酸ナトリウム10%懸濁液245部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4部を入れ、攪拌して水分散液(3)を得た。次いでこの水分散液(3)を40℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料油性分散液(3)を投入し10分間攪拌した後、ケチミン化合物(1)2.7部を加え反応させた。その後40℃1時間以内で溶剤を除去し、次いで実施例2と同様にして、濾別、洗浄、乾燥した後、球形状のトナー母体粒子を(3)を得た。
【0137】
次に、この母体トナー粒子を用いた以外は実施例1同様にして、トナー(3)を得た。そのトナーの性状及び実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
【0138】
比較例1
(トナーバインダーの合成)
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物354部およびイソフタル酸166部をジブチルチンオキサイド2部を触媒として重縮合し、比較トナーバインダー(11)を得た。この比較トナーバインダー(11)のTgは57℃であった。
【0139】
(トナーの作製)
ビーカー内に前記の比較トナーバインダー(11)100部、酢酸エチル溶液200部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、実施例1で使用したライスワックス5部を入れ、50℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、比較分散液(11)を得た。この分散液(11)を用いた以外は、実施例1と同様にトナー化し、体積平均粒径6μmの比較トナー(11)を得た。トナーの性状及び実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
【0140】
比較例2
(トナーバインダーの合成)
冷却管、攪拌機およ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343部、イソフタル酸166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、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、80℃まで冷却し、トルエン中にてトルエンジイソシアネート14部を入れ110℃で5時間反応を行い、次いで脱溶剤し、ピークトップ分子量7000のウレタン変性ポリエステルを得た。ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物363部、イソフタル酸166部を実施例1と同様に重縮合し、ピーク分子量3800、酸価7の変性されていないポリエステルを得た。上記ウレタン変性ポリエステル350部と変性されていないポリエステル650部をトルエンに溶解、混合後、脱溶剤し、比較トナーバインダー(12)を得た。この比較トナーバインダー(12)のTgは58℃であった。
【0141】
(トナーの作製)
比較トナーバインダー(12)100部、実施例2に使用したマスターバッチ粒子とカルナバワックスをそれぞれ10部を加え下記の方法でトナー化した。
まず、ヘンシェルミキサーを用いて予備混合した後、連続式混練機)で混練した。ついでジェット粉砕機微粉砕した後、気流分級機で分級し、体積平均粒径6μmのトナー粒子を得た。ついで、トナー粒子100部に疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して比較トナー(12)を得た。
そのトナーの性状及び実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
【0142】
比較例3
比較例1において、定着手段を、加熱部材を内包した加熱ローラと、この加熱ローラに当接する加圧ローラ(定着ローラ)とを備えた熱ローラ定着方式により記録媒体上のトナー像を加熱定着するローラー定着手段に変えた以外は比較例1と同様なトナーを用い、定着評価を行なった。評価結果を表2に示す。
【0143】
比較例4
比較例2において、定着手段を比較例3のローラー定着手段に変えた以外は比較例2と同様なトナーを用い、定着評価を行なった。評価結果を表2に示す
【0144】
【表1】

Figure 0004101542
【0145】
【表2】
Figure 0004101542
【0146】
【発明の効果】
本発明によると、離型剤の露出によるキャリアヘのスペントの発生なく低温定着性と高離型性を満足し、より鮮明な画像を得る画像形成方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いるベルト定着方法の一例の模式断面図である。
【符号の説明】
1 加熱ローラー
2 定着ローラー
3 定着ベルト
4 加圧ローラー
5 加熱源
7 温度センサー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming method using an electrophotographic system, and more particularly to an image forming method using a belt-like heat transfer medium for a fixing unit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in electrophotographic image formation, a latent image by an electrostatic charge is formed on an image carrier such as a photoconductive substance, and charged toner particles are attached to the electrostatic latent image to form a visible image. Forming. The visible image formed by the toner is finally transferred to a transfer medium such as paper, and then fixed to the transfer medium by heat, pressure, solvent gas, or the like, and becomes an output image.
[0003]
These image forming methods include a so-called two-component development method in which toner particles for charging a toner image are charged, friction charging by stirring and mixing of toner particles and carrier particles, and without using carrier particles. This is roughly divided into a so-called one-component development system in which charge is imparted to toner particles. The one-component development method is classified into a magnetic one-component development method and a non-magnetic one-component development method depending on whether or not magnetic force is used to hold toner particles on the developing roller.
[0004]
On the other hand, in general, in terms of heat efficiency, simplicity of a fixing mechanism, and manufacturing cost of a fixing member, a fixing member such as a fixing roller or a fixing belt is directly pressed against an unfixed image to heat the toner to melt the paper. A method of fixing to an image carrier such as a hot pressure fixing method is preferably employed.
[0005]
In particular, in recent years, a fixing mechanism using a belt-shaped heat transfer medium (hereinafter referred to as belt fixing) has been widely used for the purpose of energy saving and apparatus miniaturization.
[0006]
In such belt fixing, the contact time with the surface of the toner can be lengthened especially during fixing, and fixing at a lower temperature is possible. On the other hand, melting of the toner is further promoted so that the toner adheres to the surface of the belt. A so-called offset phenomenon is likely to occur. In particular, in color toners, an appropriate gloss is required in order to provide sufficient transparency and a high quality feeling, and the molecular weight of the binder resin is sharpened, and sharp melt characteristics are required. Thereby, melting of the toner is promoted at the time of fixing, and an offset phenomenon is likely to occur.
[0007]
As the fixing belt, an endless or endless belt made of heat-resistant resin is often used, and a problem associated with this is improvement of mechanical durability.
In addition, the toner external additive and other components may adhere to the belt-like heat transfer medium, resulting in belt wear and scratches, hot offset, and even the belt itself tearing. .
[0008]
In order to solve the above problems, various proposals have been made so far in terms of a fixing mechanism and an electrophotographic toner.
[0009]
On the other hand, as a fixing mechanism, there are several studies including “Study on On-Demand Fixing Technology” (A-11) presented at Japan Hardcopy '94 (1994.6.23-24 sponsored by the Electrophotographic Society). Has been tried.
[0010]
However, such examination and proposal of the fixing mechanism alone cannot be a fundamental solution to the above problem due to the same reason as described above.
[0011]
It is also known to add a fixing release material such as wax to the toner to prevent offset during fixing. However, if the characteristics of the wax and the state of dispersion in the toner are inappropriate, development is possible. With long-term use in the unit, phenomena such as wax detachment from the toner surface or exudation occur, and in the case of two-component developers, the carrier surface is contaminated. In the case of a one-component developer, the toner is often fused to a developing roller or a blade for thinning the toner, thereby hindering uniform development of the toner. Therefore, from the viewpoint of development, it is preferable that the addition of wax is as small as possible.
[0012]
Toners obtained by conventional kneading and pulverization methods are generally irregular in shape, have a broad particle size distribution, low fluidity, low transferability, high fixing energy, and charging between toner particles. There was a problem that the amount was not uniform and the charging stability was low. In particular, in the case of fixing, a kneading and pulverizing type toner prepared by a pulverization method has a large amount on the surface because pulverization is broken at the interface of the release agent (wax). Adhesion was likely to occur, and the performance was unsatisfactory.
[0013]
On the other hand, in order to overcome the problems of the toner by the kneading and pulverizing method, a method for producing the toner by the polymerization method has been proposed. Since this method does not include a pulverization step, the toner does not require a kneading step and a pulverization step, which contributes to cost savings such as energy saving, production time reduction, and product yield improvement. large. In addition, the particle size distribution in the polymerized toner particles obtained by such a polymerization method is easy to form a sharp distribution as compared with the particle size distribution of the toner by the pulverization method, and it is easy to encapsulate the wax. It is possible to greatly improve the performance. It is also easy to obtain a spherical toner.
[0014]
However, there are many problems that have not yet been solved in the toner produced by the polymerization method. Since the toner obtained by the polymerization method has surface tension in the polymerization process, the sphericity of the particles is higher than that of the kneading and pulverization method, but the toner physical properties are still insufficient. In this method, it is not easy to control (atypical) the shape of the toner. However, this method is advantageous in terms of charging stability and transferability.
[0015]
In the production method of toner by suspension polymerization method widely used in the polymerization method, the monomer for binder (binder resin) used in the method is limited to styrene monomer and acrylic monomer which are harmful to human body. Since the toner to be contained contains these components, there is an environmental problem. In addition, since the toner to be obtained encapsulates wax, adhesion of the toner to the photoconductor is reduced when the toner is used in an actual machine, but the wax is present at the particle interface in terms of toner fixability. Compared with the pulverization method, the encapsulated part makes it difficult for the wax to permeate the toner surface, resulting in poor fixing efficiency. Therefore, the polymerized toner becomes a disadvantageous toner for power consumption. Further, in the case of a polymerized toner, if the amount of wax is increased in order to improve the fixing property, or if the dispersed particle diameter of the wax is increased, the transparency of the color image is deteriorated when used as a color toner. It is unsuitable for use as a forming toner.
[0016]
As a method for producing the polymerized toner, there are an emulsion polymerization method and the like in which atypical modification is relatively possible in addition to the suspension polymerization method. In the emulsion polymerization method, the monomer is limited to the styrene monomer. Also in this method, the complete removal of the unreacted monomer from the toner particles and the complete removal of the emulsifier and the dispersant from the toner particles are difficult, and environmental problems due to the toner are also generated.
[0017]
A solution suspension method is known as a toner production method. In this method, there is a merit that a polyester resin that can be fixed at low temperature can be used, but in this method, since the high molecular weight component is added in the process of dissolving or dispersing the low temperature fixing resin and the colorant in the solvent, the liquid viscosity As a result, productivity problems will occur. Further, in this dissolution suspension method, toner cleaning is improved by making the surface of the toner spherical and making the surface uneven (Japanese Patent Laid-Open No. 9-15903). When a wax is added to the composition as a release agent, the uniform dispersion and dispersion state (surface presence) of the wax and the uniform dispersion of the pigment are lower than those of the kneaded and pulverized toner. Since the degree of freedom of particles becomes particles in a solvent, it is difficult to ensure releasability because of restrictions on viscosity and difficulty.
[0018]
According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-133665, a practical sphericity composed of an extension reaction product of a urethane-modified polyester as a toner binder for the purpose of improving toner fluidity, low-temperature fixability, and hot offset property is 0. A dry toner of 90 to 1.00 has been proposed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-149180 and JP-A-11-149180 disclose dry toners that are excellent in powder flowability and transferability in the case of a small particle size toner and excellent in all of heat-resistant storage stability, low-temperature fixability and hot offset resistance. 2000-292981 and the like. The toner production methods described in these publications include a high molecular weight process in which an isocyanate group-containing polyester prepolymer is subjected to a polyaddition reaction with an amine in an aqueous medium.
[0019]
However, in the case of the toner obtained by the above-described method, the dispersion of the pigment and wax is poor, and the pigment is unevenly dispersed in the toner. Therefore, the image obtained with this toner has low transparency. The problem was that it was inferior in saturation (brightness). In particular, in oilless fixing, there is a problem that a sufficient release width cannot be obtained because there is no dispersion control of the wax as a release material and the oilless fixing toner is not designed. Further, when a color image was formed on an OHP sheet using the toner, the wax had a large dispersed particle diameter, which caused a defect that the image became a dark image.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above-described current problems, the present invention provides an interactive characteristic of a belt-shaped heat transfer medium used in a fixing unit and an electrophotographic toner used in an image forming method using the fixing unit; By clarifying the effective range of the characteristics, good image quality that is extremely stable in actual use can be obtained over a long period of time, and in order to save energy in a fixing method using a belt-like heat transfer medium. It is an object of the present invention to provide an image forming method that satisfies low-temperature fixing, hot offset resistance, and heat-resistant storage stability, and color toners that satisfy gloss performance and transparency with OHP.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have made extensive studies on a fixing device using a belt system and toner fixing properties, hot offset properties, heat-resistant storage stability, in particular, glossiness for color toners and transparency with OHP. In a dry toner containing at least a resin as a toner binder, the modified polyester exhibits an effect as an excellent dispersant for the pigment particles forming the colorant, and the pigment particles for improving the transparency and gloss of the toner required as a color toner While achieving dispersion and fine dispersion of the release agent, it was demonstrated that the toner fixing by the belt method and hot offset were also satisfied. In particular, the present invention has been completed by finding a difference from the fixing by the roller method with the fixing device using the conventional belt method.
[0022]
  That is, this invention consists of the following structures.
(1) Using a fixing method in which a toner image on a recording medium is heated and fixed by a heating element, a heat transfer medium heated by the heating element, and a pressure member that presses the recording medium against the heat transfer medium. In the image forming method, the heat transfer medium is a belt-like heat transfer medium, and fixes a toner made of at least a binder resin to be used with or without applying a certain amount of oil on the belt. A prepolymer comprising a polyester resin in which the toner is modified with an isocyanate group in an organic solvent-WaAnd the toner component is dissolved or dispersed,A compound that extends and / or crosslinks with the prepolymer,A toner obtained by subjecting the solution or dispersion to a crosslinking reaction and / or elongation reaction in an aqueous medium and removing the solvent from the obtained dispersion, wherein the dispersion diameter of the wax contained in the toner is 0. .1 to 3 μm particles account for 70% by number or more, and the toner in the toner particles containing the wax is a toner dispersed in the vicinity of the particle surface under transmission electron microscope (TEM) observation. An image forming method.
[0025]
(2)The storage elastic modulus G ′ of the toner is 5.5 × 10 at 80 ° C.Five~ 5.5 × 107(Pa) and the storage elastic modulus G ′ is 5.0 × 10 8 at 180 ° C.2~ 1.0 × 10Four(Pa) in the range of 80 ° C. to 130 ° C., and the maximum ratio of the loss elastic modulus G ″ to the storage elastic modulus (tan δ = G ″ / G ′) is 1.5 to 8.0. 4. The image forming method according to claim 1, wherein the image forming method is a toner exhibiting elastic characteristics.
[0026]
(3)The toner has a weight average particle size of 3.0 to 7.0 μm and a particle size distribution of 1.00 ≦ Dv / Dn ≦ 1.20 (Dv: weight average particle size, Dn: number average particle size). The image forming method according to claim 1, wherein the image forming method is an image forming method.
[0031]
The binder resin in the toner according to the present invention allows a low-molecular design necessary for low-temperature fixing and a high-molecular design necessary for hot offset by extending and / or crosslinking a prepolymer made of a modified polyester resin with amines. . Further, by using a modified polyester resin as a toner binder, low temperature fixability and transparency of the color toner can be secured. Furthermore, in addition to binder design, the wax is finely dispersed to obtain sufficient releasability, and the wax dispersion particles are quickly eluted from the toner particles during fixing. It is possible to ensure releasability and prevent numerous quality problems caused by wax exposed on the surface caused by pulverized toner, such as spent on carrier, filming on photoconductor, and deterioration of developer quality due to charge fluctuation. I made it.
[0032]
In other words, the toner containing the modified polyester resin according to the present invention has a toner particle configuration that has a new toner particle configuration compared to conventional pulverized toner, suspension polymerization toner, emulsion polymerization toner, dissolution suspension method, and the like. Appeared and its characteristics were effective in fixing belts, achieving low-temperature fixability, high releasability and gloss. Furthermore, it is preferable to optimize toner characteristics for the purpose of improving low-temperature fixing and high releasability. That is, the storage elastic modulus G ′ of the toner is 5.5 × 10 at 80 ° C.Five~ 5.5 × 107(Pa) and the storage elastic modulus G ′ is 5.0 × 10 8 at 180 ° C.2~ 1.0 × 10Four(Pa) in the range of 80 ° C. to 130 ° C., and the maximum ratio of the loss elastic modulus G ″ to the storage elastic modulus (tan δ = G ″ / G ′) is 1.5 to 8.0. By using a dry toner exhibiting elastic characteristics, it was possible to ensure sufficient releasability in the belt system while maintaining transparency with OHP, which could not achieve the conventional purpose in belt fixing. The inventor will explain the reason for this below.
[0033]
In other words, it is presumed that the fixing temperature on the paper in the roller fixing or the belt fixing starts from 80 ° C. to 120 ° C. when the toner fixing effective temperature is observed with a thermo label or the like. As a result of examining the melting temperature-melt viscosity at the time of toner belt fixing from the toner fixing execution temperature, the relationship between toner fixing and viscoelasticity is expressed by viscoelasticity, and the storage elastic modulus G ′ of the toner is 80 ° C. 5.5 × 107If it is not less than (Pa), the elastic modulus is high and fixing is difficult to occur. The reason why the fixing occurs smoothly in this viscoelastic region is that the modified polyester resin of the binder has a good affinity with paper, and unlike the roller fixing, the belt fixing has a low fixing pressure, so fixing, hot offset, and color toner In order to satisfy the glossiness, it is necessary to design the thermal characteristics of the binder and control the particle structure, and the toner constituting particles of the present invention exhibit performance. The storage elastic modulus G ′ of the toner is 5.5 × 10 5 at 80 ° C.FiveIf it is less than (Pa), there is no problem with the fixability, but the storage stability is not satisfactory.
[0034]
On the other hand, at 180 ° C., the storage elastic modulus G ′ is 5.0 × 102If it is less than 1, the elasticity of the binder necessary for hot offset cannot be obtained. 1.0 × 10FourIf it exceeds (Pa), the hot offset property is sufficiently satisfied, but the elasticity is too high, so that the temperature is low and the fixability is high. In belt fixing with a low fixing pressure, sufficient gloss cannot be obtained unless the viscosity of the binder is sufficiently high after the toner starts fixing in order to satisfy the glossiness of the color toner. In fixing, it is necessary to obtain a sufficient viscosity at 80 to 130 ° C. at which fixing starts, and it is known from viscoelastic characteristics tan δ (ratio of loss elastic modulus G ″ to storage elastic modulus: tan δ = G ″ / G ′). it can. The value is 1.5 to 8.0 from the experimental result, which is the result that the glossiness is satisfactory. When it is lower than 1.5, glossiness cannot be obtained. When it is higher than 8.0, the glossiness is satisfied but the hot offset is not satisfied. The reason why the toner used in the present invention is effective for hot offset and glossiness is that the pigment dispersibility and the release agent dispersibility are 150 ° C. to 180 ° C. even when melting starts at a relatively low temperature at 80 ° C. It is conceivable that G ′ does not decrease at a temperature of 0 ° C. and the cohesive force of the toner binder does not decrease during belt fixing, and the releasability is maintained.
[0035]
The viscoelasticity measurement method is performed by fixing 1 g of a sample on a 20 mm parallel plate using HAAKE RheoStress RS50, and measuring at a frequency of 1 Hz, a temperature of 70 to 210 ° C., and a temperature increase rate of 3 ° C./Min.
[0036]
Next, in the present invention, it has been found that the toner particles satisfying the hot offset can be prepared by the wax particles contained in the modified polyester being stably dispersed in the vicinity of the particle surface instead of the particle surface with an appropriate particle size. . The wax is dispersed using a normal mixing and stirring device. Specifically, the raw material solution in which wax is dissolved is stirred in a dissolution stirring tank or the like, and then wet pulverized by an apparatus equipped with granular media such as an attritor, a ball mill, a sand mill, and a vibration mill. As granular media, steels such as stainless steel and carbon steel, alumina, zirconia, silica and the like are preferably used.
[0037]
Further, in particular, in a method in which the toner composition is dissolved / dispersed in an organic solvent and dispersed in an aqueous medium to obtain toner particles, the polar group portion in the modified polyester exhibits an affinity for water and appears on the toner surface. Since it collects selectively, the effect of preventing the wax particles from being exposed to the surface is also exhibited. That is, the toner used in the present invention is encapsulated in a state in which the wax is finely dispersed in the particles, and has a large wax dispersion diameter such as filming and charging stability inhibition, or is present in the vicinity of the surface. There is no adverse effect.
[0038]
In the present invention, a pigment may be added and dispersed simultaneously with the wax. With the stirring device, the colorant can be dispersed until the aggregation of the colorant is released and the average particle diameter of the colorant is about 0.7 μm or less, preferably about 0.4 μm or less. Therefore, when the color toner is used, the gloss and transparency are excellent, and a clear image with excellent color reproduction can be obtained.
[0039]
At the time of fixing, these encapsulated wax quickly exudes to the interface between the fixing surface and the fixing roller, so that the releasability is also excellent. This is because the toner binder is composed of a modified polyester (high molecular weight) and an unmodified polyester (low molecular weight), and a portion having a low molecular weight is melted first at the time of fixing, and the wax exudes efficiently. Details of preferable conditions for the modified polyester and the unmodified polyester will be described later.
[0040]
In the present invention, the particle diameter in the maximum direction of the wax is defined as the wax dispersion diameter. Specifically, the toner is embedded in an epoxy resin, cut into an ultrathin section of about 100 nm, dyed with ruthenium tetroxide, observed with a transmission electron microscope (TEM) at a magnification of 10,000 times, photographed, Image evaluation of this photograph observed the dispersion state of the wax and measured the dispersion diameter. The distribution of the wax dispersion diameter present in the toner of the present invention is 70% by number or more of particles of 0.1 to 3 μm, more preferably 70% by number or more of particles of 1 to 2 μm. When there are many particles smaller than 0.1 μm, sufficient releasability cannot be expressed. On the other hand, when there are many particles larger than 3 μm, not only the aggregation property is exhibited and the fluidity is deteriorated or filming is caused, but also color reproducibility and glossiness are remarkably lowered in the color toner.
[0041]
The prepolymer made of the modified polyester resin used in the production of the toner for use in the present invention is preferably a polyester prepolymer containing an isocyanate group, and the amine is preferably used as the compound that extends and / or crosslinks with the prepolymer. Therefore, the toner used in the present invention preferably has at least a polyester-based prepolymer A containing an isocyanate group dissolved therein, a pigment-based colorant dispersed therein, and a release agent dissolved or dispersed in an organic solvent. An oil dispersion is dispersed in an aqueous medium in the presence of inorganic fine particles and / or fine polymer particles, and the prepolymer A is reacted with polyamine and / or amine B having an active hydrogen-containing group in this dispersion to give urea. It is obtained by forming a urea-modified polyester resin C having a group and removing the liquid medium contained in the dispersion liquid containing the urea-modified polyester resin C.
[0042]
In the urea-modified polyester resin C, the Tg is 40 to 65 ° C, preferably 45 to 60 ° C. The number average molecular weight Mn is 2500 to 50000, preferably 2500 to 30000. The weight average molecular weight Mw is 10,000 to 500,000, preferably 30,000 to 100,000.
[0043]
This toner contains, as a binder resin, a urea-modified polyester resin C having a urea bond that has been polymerized by the reaction between the prepolymer A and the amine B. The colorant is highly dispersed in the binder resin.
[0044]
In order to obtain the toner in which the colorant according to the present invention is uniformly dispersed, it is necessary to devise the toner production conditions. Under the conventional production conditions, it is impossible to obtain a high-quality toner as described above.
[0045]
In the case of the present invention, in order to obtain the high-quality toner, a step of pulverizing the colorant (wet pulverization step) is employed when forming an oily dispersion liquid containing the prepolymer A, the colorant and the release agent. is required. The wet pulverization apparatus for carrying out the wet pulverization process in this case may be any apparatus that can pulverize by applying an impact force to the colorant in the liquid, and any apparatus can be used. As such a thing, various conventionally well-known wet grinding apparatuses, for example, a ball mill, a bead mill, etc. are mentioned.
[0046]
In the wet pulverization step, the temperature is 5 to 20 ° C, preferably 15 to 20 ° C.
By adjusting the wet pulverization conditions, the dispersed particle size and particle size distribution of the colorant contained in the toner particles can be controlled within the above range.
The wet pulverization step can also be applied to the dispersion after the reaction, if necessary.
[0047]
In the toner used in the present invention, the weight average particle diameter (Dv) is 3.0 to 7.0 μm, and the ratio (Dv / Dn) to the number average particle diameter (Dn) is 1.00 ≦ Dv / Dn. ≦ 1.20. By defining Dv / Dn in this way, it is possible to obtain a toner with high resolution and high image quality. In order to obtain a higher quality image, the colorant has a weight average particle diameter (Dv) of 3.0 to 7.0 μm and a ratio (Dv / Dn) to the number average particle diameter (Dn) of 1. 00 ≦ Dv / Dn ≦ 1.20 and the number of particles of 3 μm or less is preferably 1 to 10% by number, and more preferably the weight average particle diameter is 3 to 6 μm, and Dv / Dn is 1 .00 ≦ Dv / Dn ≦ 1.15 is preferable. Such a toner is excellent in all of heat-resistant storage stability, low-temperature fixability, and hot offset resistance, and particularly excellent in image gloss when used in a full-color copying machine. Even if the balance of the toner is carried out over a long period of time, fluctuations in the particle diameter of the toner in the developer are reduced, and good and stable developability can be obtained even with long-term stirring in the developing device.
[0048]
In general, it is said that the smaller the toner particle size, the more advantageous it is to obtain a high-resolution and high-quality image, but conversely, it is disadvantageous for transferability and cleaning properties. It is. In addition, when the toner weight average particle size is smaller than the range specified in the present invention, the two-component developer causes the toner to be fused to the surface of the carrier during long-term agitation in the developing device, thereby reducing the charging ability of the carrier. . On the other hand, when used as a one-component developer, toner filming on the developing roller and toner fusion to a member such as a blade for thinning the toner are likely to occur. These phenomena are greatly related to the content of fine powder in the toner. Particularly, when the content of particles of 3 μm or less exceeds 10%, the toner hardly adheres to the carrier, and the charging stability at a high level. It becomes difficult to plan.
[0049]
Conversely, when the toner particle size is larger than the range specified in the present invention, it becomes difficult to obtain a high-resolution and high-quality image, and the balance of the toner in the developer is performed. In many cases, the variation in the particle diameter of the toner increases. It was also clarified that the same was true when the weight average particle diameter / number average particle diameter was larger than 1.20.
[0050]
The average particle diameter and the particle size distribution of the toner are measured by a car Coulter counter method. Examples of the measurement device for the particle size distribution of toner particles include Coulter Counter TA-II and Coulter Multisizer II (both manufactured by Coulter). In the present invention, a Coulter counter TA-II type was used, and measurement was performed by connecting an interface (manufactured by Nikka Giken Co., Ltd.) that outputs the number distribution and volume distribution to a PC 9801 personal computer (manufactured by NEC).
[0051]
Next, a method for measuring the toner number distribution and volume distribution will be described.
First, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of an aqueous electrolytic solution. Here, the electrolytic solution is an approximately 1% NaCl aqueous solution formed using primary sodium chloride. For example, ISOTON-II (manufactured by Coulter) can be used. Here, 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion process for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser, and the volume and the number of toner particles are measured with the measuring device using a 100 μm aperture as the aperture, and the volume distribution is obtained. And calculate the number distribution.
[0052]
As channels, 2.00 to less than 2.52 μm; 2.52 to less than 3.17 μm; 3.17 to less than 4.00 μm; 4.00 to less than 5.04 μm; 5.04 to less than 6.35 μm; 6 Less than 35 to 8.00 μm; less than 8.00 to less than 10.08 μm; less than 10.08 to less than 12.70 μm; less than 12.70 to less than 16.00 μm; less than 16.00 to less than 20.20 μm; Uses 13 channels of less than 40 μm; 25.40 to less than 32.00 μm; 32.00 to less than 40.30 μm, and targets particles having a particle size of 2.00 μm to less than 40.30 μm. The ratio Dv / Dn was determined from the volume-based weight average particle diameter (Dv) determined from the volume distribution related to the toner of the present invention and the number average particle diameter (Dn) determined from the number distribution.
[0053]
Regarding the hot offset resistance of the toner, various studies have been conducted so far including control of the molecular weight distribution of the binder resin. As a method for achieving both conflicting properties such as low temperature fixability and hot offset resistance, a method using a binder resin having a wide molecular weight distribution, a high molecular weight component having a molecular weight of several hundred thousand to several million, and a molecular weight There is a method using a mixed resin having at least two molecular weight peaks including several thousand to several tens of thousands of low molecular weight components. When the high molecular weight component has a crosslinked structure or is in a gel state, it is more effective for hot offset. However, in a full-color toner that requires glossiness and transparency, it is not preferable to introduce a large amount of a high molecular weight component. In the case of the present invention, since the toner contains a high molecular weight urea-modified polyester resin having a urea bond, it is possible to achieve hot offset resistance while satisfying transparency and gloss.
[0054]
The molecular weight distribution of the binder resin component contained in the toner according to the present invention is measured by GPC as follows.
Stabilize the column in a 40 ° C. heat chamber, flow THF at a flow rate of 1 ml / min as a column solvent at this temperature, and prepare a THF sample solution of resin adjusted to a sample concentration of 0.05 to 0.6% by weight. Perform the measurement operation by injecting ~ 200 μl.
[0055]
In measuring the molecular weight of the sample, the molecular weight distribution of the sample is calculated from the relationship between the logarithmic value of a calibration curve prepared from several monodisperse polystyrene standard samples and the number of counts. As a standard polystyrene sample for preparing a calibration curve, Pressure Chemical Co. Or the molecular weight made by Toyo Soda Industry Co., Ltd. is 6 × 1022.1 × 1024 × 1021.75 × 10Four1.1 × 10Five3.9 × 10Five8.6 × 10Five2 × 1064.48 × 106Use at least about 10 standard polystyrene samples. An RI (refractive index) detector is used as the detector.
[0056]
The main peak molecular weight in the molecular weight distribution of the binder component contained in the toner is usually 2500 to 10,000, preferably 2500 to 8000, and more preferably 2500 to 6000. When the amount of the component having a molecular weight of less than 1000 increases, the heat resistant storage stability tends to deteriorate. On the other hand, when the component having a molecular weight of 30000 or more increases, the low-temperature fixability tends to decrease, but the decrease can be suppressed as much as possible by balance control. The content of components having a molecular weight of 30000 or more is 1% to 10%, and varies depending on the toner material, but is preferably 3 to 6%. If it is less than 1%, sufficient hot offset resistance cannot be obtained, and if it exceeds 10%, glossiness and transparency are deteriorated.
[0057]
The number average molecular weight (Mn) of the binder resin contained in the toner is 2500 to 50000, and the value of Mw / Mn is 10 or less. When it exceeds 10, sharp melt property is lacking and glossiness is impaired.
[0058]
The method for producing a toner used in the present invention includes a high molecular weight process in which an isocyanate group-containing polyester prepolymer A dispersed in an aqueous medium containing inorganic fine particles and / or polymer fine particles is reacted with an amine B. In this case, the polyester-based prepolymer A containing an isocyanate group is obtained by further reacting a polyester having an active hydrogen group, which is a polycondensate of a polyol (PO) and a polycarboxylic acid (PC), with a polyisocyanate (PIC). Obtainable. In this case, examples of the active hydrogen group of the polyester include a hydroxyl group (alcoholic hydroxyl group and phenolic hydroxyl group), an amino group, a carboxyl group, a mercapto group, and the like. Among these, an alcoholic hydroxyl group is preferable.
[0059]
Examples of the polyol (PO) include diol (DIO) and trivalent or higher polyol (TO), and (DIO) alone or a mixture of (DIO) and a small amount of (TO) is preferable. Diol (DIO) includes alkylene glycol (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, etc.); alkylene ether glycol (diethylene glycol, triethylene glycol, Ethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.); alicyclic diols (1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); bisphenols (bisphenol A, bisphenol F, Bisphenol S, etc.); alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adduct of the above alicyclic diol; Alkylene oxide phenol compound (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), etc. adducts. Among them, preferred are alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms and alkylene oxide adducts of bisphenols, and particularly preferred are alkylene oxide adducts of bisphenols and alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms. It is a combined use. Trivalent or higher polyols (TO) include 3 to 8 or higher polyhydric aliphatic alcohols (glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.); trivalent or higher phenols (Tris) Phenol PA, phenol novolak, cresol novolak, etc.); alkylene oxide adducts of the above trivalent or more polyphenols.
[0060]
Examples of the polycarboxylic acid (PC) include dicarboxylic acid (DIC) and trivalent or higher polycarboxylic acid (TC), and (DIC) alone and a mixture of (DIC) and a small amount of (TC) are preferable. Dicarboxylic acids (DIC) include alkylene dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc.); alkenylene dicarboxylic acids (maleic acid, fumaric acid, etc.); aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalene) Dicarboxylic acid and the like). Of these, preferred are alkenylene dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms. Examples of the trivalent or higher polycarboxylic acid (TC) include aromatic polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). In addition, as polycarboxylic acid (PC), you may make it react with a polyol (PO) using the above-mentioned acid anhydride or lower alkyl ester (Methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester, etc.).
[0061]
The ratio of the polyol (PO) and the polycarboxylic acid (PC) is usually 2/1 to 1/1, preferably 1 as the equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. 5/1 to 1/1, more preferably 1.3 / 1 to 1.02 / 1.
[0062]
Examples of the polyisocyanate (PIC) include aliphatic polyisocyanates (tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethylcaproate, etc.); alicyclic polyisocyanates (isophorone diisocyanate, cyclohexylmethane diisocyanate, etc.); Aromatic diisocyanates (tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc.); araliphatic diisocyanates (α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate, etc.); isocyanurates; phenols, oximes, caprolactam And a combination of two or more of these.
[0063]
When obtaining a polyester-based prepolymer having an isocyanate group, the ratio of the polyisocyanate (PIC) to the polyester-based resin (PE) having active hydrogen is such that the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the polyester having a hydroxyl group are The equivalent ratio [NCO] / [OH] is usually 5/1 to 1/1, preferably 4/1 to 1.2 / 1, and more preferably 2.5 / 1 to 1.5 / 1. When [NCO] / [OH] exceeds 5, low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of [NCO] is less than 1, when a modified polyester is used, the urea content in the ester becomes low and the hot offset resistance deteriorates. The content of the polyisocyanate (PIC) component in the prepolymer A having an isocyanate group at the terminal is usually 0.5 to 40% by weight, preferably 1 to 30% by weight, more preferably 2 to 20% by weight. . If it is less than 0.5% by weight, the hot offset resistance deteriorates, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. On the other hand, if it exceeds 40% by weight, the low-temperature fixability deteriorates.
[0064]
The number of isocyanate groups contained per molecule in the polyester-based prepolymer A having an isocyanate group is usually 1 or more, preferably 1.5 to 3 on average, more preferably 1.8 to 2.5 on average. It is. If it is less than 1 per molecule, the molecular weight of the resulting urea-modified polyester will be low, and the hot offset resistance will deteriorate.
[0065]
As the amine B, polyamines and / or amines having an active hydrogen-containing group are used. In this case, the active hydrogen-containing group includes a hydroxyl group and a mercapto group. Such amines include diamine (B1), tri- or higher polyamine (B2), aminoalcohol (B3), aminomercaptan (B4), amino acid (B5), and amino acids B1-B5 blocked ( B6) and the like. Examples of the diamine (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4′diaminodiphenylmethane, etc.); alicyclic diamines (4,4′-diamino-3,3′dimethyldicyclohexylmethane, diaminecyclohexane, Isophorone diamine etc.); and aliphatic diamines (ethylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine etc.) and the like. Examples of the trivalent or higher polyamine (B2) include diethylenetriamine and triethylenetetramine. Examples of amino alcohol (B3) include ethanolamine and hydroxyethylaniline. Examples of amino mercaptan (B4) include aminoethyl mercaptan and aminopropyl mercaptan. Examples of the amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of B1 to B5 blocked amino groups (B6) include ketimine compounds and oxazoline compounds obtained from the amines of B1 to B5 and ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.). Among these amines B, (B1) and a mixture of (B1) and a small amount of (B2) are preferable.
[0066]
Furthermore, when the prepolymer A and the amine B are reacted, the molecular weight of the polyester can be adjusted by using an elongation terminator if necessary. Examples of the elongation terminator include monoamines having no active hydrogen-containing groups (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine, and the like), and those blocked (ketimine compounds). The addition amount is appropriately selected in relation to the molecular weight desired for the urea-modified polyester to be produced.
[0067]
The ratio of the amine B and the prepolymer A having an isocyanate group is the ratio of the isocyanate group [NCO] in the prepolymer A having an isocyanate group to the amino group [NHx] in the amine B (x is a number from 1 to 2). ) Equivalent ratio [NCO] / [NHx] is usually 1/2 to 2/1, preferably 1.5 / 1 to 1 / 1.5, more preferably 1.2 / 1 to 1 / 1.2. It is. When [NCO] / [NHx] is more than 2 or less than 1/2, the molecular weight of the polyester is lowered and the hot offset resistance is deteriorated.
[0068]
Urea-modified polyester (UMPE) is produced by a known method such as a one-shot method. The weight average molecular weight of the urea modified polyester (UMPE) is usually 10,000 or more, preferably 20,000 to 500,000, and more preferably 30,000 to 100,000. If it is less than 10,000, the hot offset resistance deteriorates.
[0069]
In the present invention, the polyester resin modified with the urea bond (UMPE) used as needed is not only used alone, but also contains an unmodified polyester resin (PE) as a toner binder component. It can also be made. The combined use of (PE) improves the low-temperature fixability and the gloss when used in a full-color device, and is more preferable than the case of using (UMPE) alone. Examples of (PE) include polycondensates of polyol (PO) and polycarboxylic acid (PC) similar to the polyester component of (UMPE), and the preferred molecular weight of (PE) is that of (UMPE). It is the same. (PE) is not limited to unmodified polyester, but may be modified with a chemical bond other than a urea bond, for example, may be modified with a urethane bond. (UMPE) and (PE) are preferably at least partially compatible with each other in terms of low-temperature fixability and hot offset resistance. Therefore, the polyester component of (UMPE) and (PE) preferably have similar compositions. When (PE) is contained, the weight ratio of (UMPE) to (PE) is usually 5/95 to 80/20, preferably 5/95 to 30/70, more preferably 5/95 to 25/75, Particularly preferred is 7/93 to 20/80. When the weight ratio of (UMPE) is less than 5%, the hot offset resistance is deteriorated, and it is disadvantageous in terms of both heat resistant storage stability and low temperature fixability.
[0070]
The hydroxyl value of (PE) is preferably 5 or more. The acid value (mgKOH / g) of (PE) is usually 1 to 30, preferably 5 to 20. By giving the acid value, it tends to be negatively charged, and further, the affinity between the paper and the toner when fixing to paper is good, and the low-temperature fixability is improved. However, when the acid value exceeds 30, there is a tendency to deteriorate with respect to the stability of charging, particularly the environmental fluctuation. In the polyaddition reaction between the prepolymer A and the amine B, if the acid value is touched, it will cause blurring in the granulation step, making it difficult to control the emulsification.
[0071]
In this invention, the glass transition point (Tg) of binder resin is 40-65 degreeC normally, Preferably it is 45-60 degreeC. If it is less than 40 ° C., the heat resistance deteriorates, and if it exceeds 65 ° C., the low-temperature fixability becomes insufficient.
[0072]
Various conventionally known pigments can be used as the pigment-based colorant used in the present invention. Such as carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, ocher, yellow lead, titanium yellow, polyazo yellow, Oil Yellow, Hansa Yellow (GR, A, RN, R), Pigment Yellow L, Benzidine Yellow (G, GR), Permanent Yellow (NCG), Vulcan Fast Yellow (5G, R), Tartrazine Lake, Quinoline Yellow Lake, Anthrazin Yellow BGL, Isoindolinone Yellow, Bengala, Red Dan, Lead Zhu, Cadmium Red, Cadmium Mercury Red, Antimon Zhu, Permanent Red 4R, Para Red, Faise Red, Parachlor Ortho Nitroaniline Red, Risor Fastska Let G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Carmin BS, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Resol Rubin GX, Permanent Red F5R, Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlet 3B, Bordeaux 5B, Toluidine Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Light, Bon Maroon Medium, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake, Thioindigo Red B, Thioindigo maroon, oil red, quinacridone red, pyrazolone red, polyazo red, chrome vermilion Benzidine Orange, Perinone Orange, Oil Orange, Cobalt Blue, Cerulean Blue, Alkaline Blue Lake, Peacock Blue Lake, Victoria Blue Lake, Metal Free Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue (RS, BC), Indigo, ultramarine blue, bitumen, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt purple, manganese purple, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment green B, naphthol green B , Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Phthalocyanine Green, Anthraquinone Green , Titanium oxide, zinc white, litbon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight in the toner.
[0073]
The toner of the present invention contains a release agent (wax) together with a toner binder and a colorant. Various conventionally known waxes can be used as this wax. Examples of such materials include polyolefin waxes (polyethylene wax, polypropylene wax, etc.); long chain hydrocarbons (paraffin wax, sazol wax, etc.); carbonyl group-containing waxes, and the like. Of these, carbonyl group-containing waxes are preferred. Examples of the carbonyl group-containing wax include polyalkanoic acid esters (carnauba wax, montan wax, trimethylolpropane tribehenate, pentaerythritol tetrabehenate, pentaerythritol diacetate dibehenate, glycerin tribehenate, 1,18. -Octadecanediol distearate, etc.); polyalkanol esters (trimellitic acid tristearyl, distearyl maleate, etc.); polyalkanoic acid amides (ethylenediamine dibehenyl amide, etc.); polyalkylamides (trimellitic acid tristearyl amide, etc.) And dialkyl ketones (such as distearyl ketone). Among these carbonyl group-containing waxes, polyalkanoic acid esters are preferred. The melting point of the wax is usually 40 to 160 ° C, preferably 50 to 120 ° C, more preferably 60 to 90 ° C. A wax having a melting point of less than 40 ° C. has an adverse effect on heat resistant storage stability, and a wax having a melting point of more than 160 ° C. tends to cause a cold offset when fixing at a low temperature. Further, the melt viscosity of the wax is preferably 5 to 1000 cps, more preferably 10 to 100 cps as a measured value at a temperature 20 ° C. higher than the melting point. Waxes exceeding 1000 cps have poor effects for improving hot offset resistance and low-temperature fixability. The content of the wax in the toner is usually 0 to 40% by weight, preferably 3 to 30% by weight.
[0074]
The toner of the present invention may contain a charge control agent as necessary. Various known charge control agents can be used. Examples include nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (fluorine-modified quaternary ammonium salts). ), Alkylamide, simple substance or compound of phosphorus, simple substance or compound of tungsten, fluorine-based activator, metal salt of salicylic acid, metal salt of salicylic acid derivative, and the like. Specifically, Nitronine-based dye Bontron 03, quaternary ammonium salt Bontron P-51, metal-containing azo dye Bontron S-34, oxynaphthoic acid metal complex E-82, salicylic acid metal complex E- 84, E-89 of a phenol-based condensate (manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd.), TP-302 of a quaternary ammonium salt molybdenum complex, TP-415 (manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.), quaternary ammonium Copy charge PSY VP2038 of salt, copy blue PR of triphenylmethane derivative, copy charge of quaternary ammonium salt NEG VP2036, copy charge NX VP434 (manufactured by Hoechst), LRA-901, LR-147 which is a boron complex (Nippon Carlit), copper phthalocyanine, perylene, quinaclide And azo pigments, and other high molecular compounds having a functional group such as a sulfonic acid group, a carboxyl group, and a quaternary ammonium salt.
[0075]
In the present invention, the amount of charge control agent used is determined by the toner production method including the type of binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, and the dispersion method, and is uniquely limited. However, it is preferably used in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. The range of 0.2 to 5 parts by weight is preferable. When the amount exceeds 10 parts by weight, the chargeability of the toner is too high, the effect of the main charge control agent is reduced, the electrostatic attractive force with the developing roller is increased, the flowability of the developer is reduced, and the image density is reduced. Incurs a decline. These charge control agents and mold release agents can be melt-kneaded together with the masterbatch and resin, and of course, they may be added when dissolved and dispersed in an organic solvent.
[0076]
As the external additive for assisting the fluidity, developability and chargeability of the colorant-containing toner particles obtained in the present invention, inorganic fine particles can be preferably used. The primary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 5 mμ to 2 μm, and particularly preferably 5 mμ to 500 mμ. The specific surface area according to the BET method is 20 to 500 m.2/ G is preferable. The proportion of the inorganic fine particles used is preferably 0.01 to 5% by weight of the toner, and particularly preferably 0.01 to 2.0% by weight. Specific examples of the inorganic fine particles include, for example, silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, tin oxide, quartz sand, clay, mica, wollastonite, diatomaceous earth. Examples include soil, chromium oxide, cerium oxide, pengala, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, and silicon nitride.
[0077]
In addition, polymer-based fine particles can be used. Examples of such materials include polystyrene obtained by soap-free emulsion polymerization, suspension polymerization, and dispersion polymerization, methacrylic acid ester and acrylic acid ester copolymers, polycondensation systems such as silicone, benzoguanamine, and nylon, and thermosetting resins. Examples include polymer particles.
[0078]
Such an external additive can be surface-treated to increase hydrophobicity and prevent deterioration of its flow characteristics and charging characteristics even under high humidity. Preferred examples of the surface treatment agent include silane coupling agents, silylating agents, silane coupling agents having a fluorinated alkyl group, organic titanate coupling agents, aluminum coupling agents, silicone oils, and modified silicone oils. Can be mentioned.
[0079]
Examples of the cleaning property improver for removing the developer after transfer remaining on the photoreceptor or the primary transfer medium include, for example, fatty acid metal salts such as zinc stearate, calcium stearate, and stearic acid, such as polymethyl methacrylate fine particles and polystyrene fine particles. Examples thereof include polymer fine particles produced by soap-free emulsion polymerization. The polymer fine particles preferably have a relatively narrow particle size distribution and a volume average particle size of 0.01 to 1 μm.
[0080]
Next, the method for producing the toner of the present invention will be described in detail.
To produce the toner of the present invention, first, in the oily dispersion preparation step, the isocyanate group-containing polyester prepolymer A is dissolved in the organic solvent, the colorant is dispersed, and the release agent is dissolved or dispersed. An oily dispersion is prepared.
[0081]
In order to finely pulverize and uniformly disperse the colorant contained therein, the oil-based dispersion liquid is pulverized using a wet pulverizer in a wet pulverization step. In this case, the pulverization time is about 30 to 120 minutes.
[0082]
Next, the oily dispersion obtained as described above is dispersed (emulsified) in an aqueous medium in the presence of inorganic fine particles and / or polymer fine particles in the dispersion (emulsification) step to obtain an oil-in-water type. In addition to forming a dispersion (emulsion) and reacting the isocyanate group-containing polyester prepolymer A contained in the dispersion with amine B in the reaction step, a urea-modified polyester resin C having a urea bond is obtained. Generate.
[0083]
As the organic solvent, a solvent in which a polyester resin is dissolved and insoluble in water, hardly soluble or slightly soluble is used. The boiling point is usually 60 to 150 ° C, preferably 70 to 120 ° C. As such a thing, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, etc. are mentioned, for example.
[0084]
In the present invention, it is preferable to use the masterbatch colorant particles described above as the colorant, whereby the colorant can be uniformly dispersed efficiently.
[0085]
In the present invention, when the oil dispersion is dispersed in an aqueous medium, the dispersion device is not particularly limited, but known low speed shearing method, high speed shearing method, friction method, high pressure jet method, ultrasonic wave, etc. Can be applied. In order to make the particle diameter of the dispersed particles 2 to 20 μm, the high speed shearing type is preferable. When a high-speed shearing disperser is used, the number of rotations is not particularly limited, but is usually 1000 to 30000 rpm, preferably 5000 to 20000 rpm. The dispersion time is not particularly limited, but in the case of a batch method, it is usually 0.1 to 5 minutes. The temperature during dispersion is usually 0 to 150 ° C. (under pressure), preferably 40 to 98 ° C. Higher temperatures are preferred in that the dispersion has a low viscosity and is easy to disperse.
[0086]
The amount of the aqueous medium used is usually 50 to 2000 parts by weight, preferably 100 to 1000 parts by weight, based on 100 parts of the toner solids such as prepolymer A, colorant, and release agent contained in the oil dispersion. If the amount is less than 50 parts by weight, the toner solids are not well dispersed, and toner particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained. If it exceeds 2000 parts by weight, it is not economical. Moreover, a dispersing agent can also be used as needed. It is preferable to use a dispersant because the particle size distribution becomes sharp and the dispersion is stable.
[0087]
The time until the wet-pulverized oily liquid is dispersed in the aqueous medium after the treatment is preferably as short as possible.
[0088]
As the aqueous medium used in the present invention, water alone may be used, but a solvent miscible with water may be used in combination. Examples of the miscible solvent include alcohol (methanol, isopropanol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methylcellosolve, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.) and the like.
[0089]
In order to emulsify and disperse the oily phase containing the solid toner in a liquid (aqueous medium) containing water, various surfactants (emulsifiers) can be used as the dispersant. Anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonates, α-olefin sulfonates, phosphate esters, alkylamine salts, aminoalcohol fatty acid derivatives, polyamine fatty acid derivatives, amine salt types such as imidazoline, and alkyltrimethylammonium Non-cationic surfactants such as salts, dialkyldimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, pyridinium salts, alkylisoquinolinium salts, benzethonium chloride, fatty acid amide derivatives, polyhydric alcohol derivatives, etc. Ionic surfactants such as alanine Dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octyl aminoethyl) glycine and N- alkyl -N, amphoteric surfactants such as N- dimethyl ammonium betaine and the like.
[0090]
In the present invention, the effect can be obtained in a very small amount by using a surfactant having a fluoroalkyl group. Preferred anionic surfactants having a fluoroalkyl group include fluoroalkyl carboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonyl glutamate, 3- [omega-fluoroalkyl (C6-C11 ) Oxy] -1-alkyl (C3-C4) sodium sulfonate, 3- [omega-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium, fluoroalkyl (C11-C20) carvone Acids and metal salts, perfluoroalkylcarboxylic acids (C7 to C13) and metal salts thereof, perfluoroalkyl (C4 to C12) sulfonic acids and metal salts thereof, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- ( 2-hydroxyethyl) -Fluorooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, etc. Is mentioned.
[0091]
Product names include Surflon S-111, S-112, S-113 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-101. DS-102 (manufactured by Taikin Kogyo Co., Ltd.), Mega-Fac F-ll0, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF- 102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204 (manufactured by Tochem Products), and Fagento F-100, F150 (manufactured by Neos).
[0092]
In addition, as the cationic surfactant, an aliphatic quaternary ammonium salt such as an aliphatic primary, secondary or secondary amic acid, perfluoroalkyl (C 6 -C 10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt that has a right fluoroalkyl group, Benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names include Surflon S-121 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-135 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-202 (Daikin Kogyo Co., Ltd.) ), Megafuck F-150, F-824 (manufactured by Dainippon Ink, Inc.), Xtop EF-32 (manufactured by Tochem Products), and Fategent F-300 (manufactured by Neos).
[0093]
As the inorganic fine particles to be present in the aqueous medium, various conventionally known inorganic compounds that are insoluble or hardly soluble in water are used. Examples of such materials include tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite.
[0094]
As the polymer fine particles to be present in the aqueous medium, various conventionally known fine particles that are insoluble or hardly soluble in water are used. Examples of such materials include fine particles of hydrophobic polymers such as hydrocarbon resins, fluorine-containing resins, and silicone resins.
[0095]
The particle size of the fine particles is usually smaller than the particle size of the toner, and the value of the particle size ratio [volume average particle size of fine particles] / [volume average particle size of toner] is 0 from the viewpoint of particle size uniformity. The range is preferably 0.001 to 0.3. If the particle size ratio is larger than 0.3, fine particles are not efficiently adsorbed on the surface of the toner, so that the particle size distribution of the obtained toner tends to be wide.
[0096]
The weight average particle diameter of the fine particles can be appropriately adjusted within the above range of the particle diameter ratio so that the particle diameter is suitable for obtaining a toner having a desired particle diameter. For example, when it is desired to obtain a toner having a weight average particle diameter of 5 μm, it is preferably 0.0025 to 1.5 μm, particularly preferably in the range of 0.005 to 1.0 μm, and preferably when a toner of 10 μm is obtained. Is 0.005 to 3 μm, particularly preferably 0.05 to 2 μm.
[0097]
In the present invention, various hydrophilic polymer substances that form a polymeric protective colloid in the aqueous medium can be present as a dispersion stabilizer in the aqueous medium. In such a polymer substance, the monomer components constituting it can be shown as follows.
[0098]
(Meth) acrylic monomers containing acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride, or hydroxyl groups For example, β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, β-hydroxypropyl acrylate, β-hydroxypropyl methacrylate, γ-hydroxypropyl acrylate, γ-hydroxypropyl methacrylate, 3-chloroacrylate 2-hydroxypropyl, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerol monoacrylate, glycerol monomethacrylate, N-methylo Acrylamide, N-methylol methacrylamide, etc., vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, or esters of compounds containing vinyl alcohol and carboxyl groups, such as Pinyl acetate, pinyl propionate, vinyl butyrate, etc., acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, pinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, vinyl imidazole, ethylene imine, etc. Homopolymers or copolymers such as those having a nitrogen atom or a heterocyclic ring thereof, polyoxyethylene, polyoxypropylene, polyoxyethylene Such as alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxyethylene nonyl phenyl ester Celluloses such as polyoxyethylene, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose and the like can be used.
[0099]
Other polymer materials that can be preferably used in the present invention include polyoxyethylene, polyoxypropylene, polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene Examples thereof include polyoxyethylenes such as ethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, and polyoxyethylene nonyl phenyl ester, and celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose.
[0100]
In the present invention, in order to remove the liquid medium contained in the emulsified dispersion obtained after the polyaddition reaction of prepolymer A and amine B, in the liquid medium removing step, the entire system is gradually heated. A method including a step of evaporating and removing the organic solvent can be employed. The circularity of the toner can be controlled by the strength of the liquid agitation before the removal of the organic solvent and the removal time of the organic solvent. By slowly removing the solvent, the shape becomes 0.980 or more when expressed in a sphericity, and by removing the solvent in a short time with strong stirring, the shape becomes irregular or indeterminate, and the shape is expressed as 0.900. ~ 0.950. By controlling the degree of circularity, the emulsion after being emulsified and dispersed in an aqueous medium and further reacted is carried out in the liquid removal medium while stirring with a strong stirring force at a temperature of 30 to 50 ° C. in the liquid removal medium. And shape control in the range of 0.850 to 0.990 is possible. This is thought to be due to volumetric shrinkage caused by abrupt removal of an organic solvent such as ethyl acetate contained in the granulation.
[0101]
The liquid medium can be removed by spraying the emulsified dispersion liquid in a dry atmosphere to completely remove the organic solvent to form toner fine particles, and a method of evaporating and removing the aqueous dispersant. . The dry atmosphere in which the emulsified dispersion is sprayed includes air, nitrogen, carbon dioxide, combustion gas, etc. heated gas, preferably various air streams heated to a temperature higher than the boiling point of the highest boiling liquid medium used. Used. High-quality toner can be obtained by short-time processing such as spray dryer, belt dryer and rotary kiln.
[0102]
The time until the dispersion after the reaction is desolvated after the reaction is preferably a short time, but is usually within 25 hours.
[0103]
In the case where an acid such as calcium phosphate salt or an alkali-soluble material is used as the inorganic fine particles, the toner particles are dissolved by a method such as washing with water after dissolving the inorganic fine particles such as calcium phosphate with an acid such as hydrochloric acid. Inorganic fine particles can be removed from. In addition, it can also be removed by enzymatic degradation.
[0104]
When a dispersant is used, the dispersant may remain on the surface of the toner particles. However, it is preferable from the charged surface of the toner that the dispersant is washed and removed after the reaction between the prepolymer A and the amine B.
[0105]
Furthermore, in order to lower the viscosity of the dispersion after the reaction, a solvent in which the prepolymer or the urea-modified polyester is soluble can be added to the aqueous medium. The use of a solvent is preferable in that the particle size distribution becomes sharp. The solvent is preferably volatile with a boiling point of less than 100 ° C. from the viewpoint of easy removal. Examples of the solvent include toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, Methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform, and carbon tetrachloride are preferable. The usage-amount of the solvent with respect to 100 parts of prepolymer A is 0-300 parts normally, Preferably it is 0-100 parts, More preferably, it is 25-70 parts. When a solvent is used, after the reaction of prepolymer A and amine B, the solvent is removed by heating under normal pressure or reduced pressure.
[0106]
The reaction time of the prepolymer A and the amine B is selected depending on the reactivity of the isocyanate group structure of the prepolymer A and the amine B, but is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. The reaction temperature is generally 0 to 150 ° C, preferably 40 to 98 ° C. Moreover, a well-known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
[0107]
When the particle size distribution of the toner particles in the emulsified dispersion after the reaction of the prepolymer A and the amine B is wide, and the washing and drying processes are performed while maintaining the particle size distribution, the particles are classified into a desired particle size distribution to adjust the particle size distribution. be able to. In the classification operation in this case, the fine particle portion can be removed in the liquid by a cyclone, a decanter, centrifugation, or the like. Of course, the classification operation may be performed after obtaining the powder as a powder after drying, but it is preferably performed in a liquid in terms of efficiency. The unnecessary fine particles or coarse particles obtained can be returned to the kneading step and used for the formation of particles. At that time, fine particles or coarse particles may be wet.
[0108]
The dispersant used is preferably removed from the obtained dispersion as much as possible, but it is preferable to carry out it simultaneously with the classification operation described above.
[0109]
When the dried toner particles are mixed with different types of particles such as release agent fine particles, charge control fine particles, and fluidizing agent fine particles as necessary, mechanical impact force is applied to the mixed powder. Thus, the foreign particles can be immobilized and fused on the surface of the toner particles, and the detachment of the foreign particles from the surface of the resulting composite particles can be prevented.
[0110]
Specific means include a method of applying an impact force to the mixture by blades rotating at high speed, a method of injecting and accelerating the mixture into a high-speed air stream, and causing particles or composite particles to collide with an appropriate collision plate, etc. is there. As equipment, Ong mill (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.), I-type mill (manufactured by Nippon Pneumatic Co., Ltd.) has been modified to reduce the pulverization air pressure, hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), kryptron System (manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd.), automatic mortar, etc.
[0111]
When the toner of the present invention is used for a two-component developer, it may be used by mixing with a magnetic carrier. The carrier to toner content ratio in the developer is preferably 1 to 10 parts by weight of toner with respect to 100 parts by weight of carrier. As the magnetic carrier, conventionally known ones such as iron powder, ferrite powder, magnetite powder, magnetic resin carrier having a particle diameter of about 20 to 200 μm can be used. Examples of the coating material include amino resins such as urea-formaldehyde resin, melamine resin, benzoguanamine resin, urea resin, polyamide resin, and epoxy resin. Polyvinyl and polyvinylidene resins such as acrylic resins, polymethyl methacrylate resins, polyacrylonitrile resins, polyvinyl acetate resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl butyral resins, polystyrene resins and styrene acrylic copolymer resins, Halogenated olefin resins such as vinyl, polyester resins such as polyethylene terephthalate resin and polybutylene terephthalate resin, polycarbonate resins, polyethylene resins, polyvinyl fluoride resins, polyvinylidene fluoride resins, polytrifluoroethylene resins, polyhexafluoro Propylene resin, copolymer of vinylidene fluoride and acrylic monomer, copolymer of vinylidene fluoride and vinyl fluoride, tetrafluoroethylene and vinylidene fluoride And fluoro such as terpolymers of non-fluoride monomers including, and silicone resins. Moreover, you may make conductive powder etc. contain in coating resin as needed. As the conductive powder, metal powder, carbon black, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide or the like can be used. These conductive powders preferably have an average particle diameter of 1 μm or less. When the average particle diameter is larger than 1 μm, it becomes difficult to control electric resistance.
[0112]
The toner of the present invention can also be used as a one-component magnetic toner that does not use a carrier or a non-magnetic toner.
[0113]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of a fixing device used in the image forming method of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, 2 is a fixing roller in which a metal (aluminum, iron, etc.) metal core is covered with an elastic body (silicon rubber, etc.), and 1 is a metallic (pipe made of aluminum, iron, copper, stainless steel, etc.) hollow cylinder It is a heating roller made of a cored bar and having a heating source 5 inside. Reference numeral 7 denotes a temperature sensor for measuring the surface temperature of the fixing belt 3 in contact with the heating roller 1 portion. A fixing belt 3 is stretched between the fixing roller 2 and the heating roller 1. The fixing belt 3 has a small heat capacity, and on a substrate (thickness of about 30 to 150 μm such as nickel or polyimide), a release layer (thickness of 50 to 300 μm for silicon rubber or 10 to 50 μm for fluororesin). Etc.). Reference numeral 4 denotes a pressure roller in which an elastic body is coated on a metal core, and the nip between the fixing belt 3 and the pressure roller 4 is pressed by pressing the fixing roller 2 from below through the fixing belt 3. Forming part. Moreover, the dimension of each member is set by various conditions required.
[0114]
These are only examples, and for example, it is possible to provide a heat source inside the fixing roller 2 or the pressure roller 4. In the present invention, a fixing device using a fixing belt in a configuration other than this example is also applied. Is done.
[0115]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be further described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Hereinafter, a part shows a weight part.
[0116]
Example 1
(Example of polyester production)
In a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer and a nitrogen introduction tube, 690 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct and 266 parts of terephthalic acid were subjected to polycondensation at 210 ° C. for 10 hours under normal pressure, and then reduced in pressure to 10 to 15 mmHg The reaction was cooled for 5 hours while dehydrating. An unmodified polyester (a) was obtained.
[0117]
(Prepolymer production example)
In a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer and a nitrogen introduction tube, 800 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 200 parts of isophthalic acid, 60 parts of terephthalic acid, and 2 parts of dibutyltin oxide were put under normal pressure. The mixture was reacted at 0 ° C. for 8 hours, further reacted for 5 hours while dehydrating at a reduced pressure of 10-15 mmHg, and then cooled to 160 ° C. Next, the mixture was cooled to 80 ° C. and reacted with 170 parts of isophorone diisocyanate in ethyl acetate for 2 hours to obtain an isocyanate group-containing prepolymer (1).
[0118]
(Production example of ketimine compound)
In a reaction vessel equipped with a stir bar and a thermometer, 30 parts of isophoronediamine and 70 parts of methyl ethyl ketone were charged and reacted at 50 ° C. for 5 hours to obtain a ketimine compound (1).
[0119]
(Example of toner production)
In a beaker, 14.3 parts of the prepolymer (1), 55 parts of polyester (a), and 78.6 parts of ethyl acetate were placed and stirred to dissolve. Separately, 10 parts of rice wax (melting point 83 ° C.) as a release agent, 4 parts of copper phthalocyanine blue pigment, and 100 parts of ethyl acetate were placed in a bead mill and dispersed for 30 minutes. The two liquids were mixed and stirred at 40 ° C. with a TK homomixer at 12000 rpm for 5 minutes, and then dispersed with a bead mill at 20 ° C. for 10 minutes. This is designated as toner material oil dispersion (1). In a beaker, 306 parts of ion-exchanged water, 265 parts of a 10% tricalcium phosphate suspension, and 0.2 part of sodium dodecylbenzenesulfonate were added, and this aqueous dispersion (1) was stirred with a TK homomixer at 12000 rpm. ) Were added 2.7 parts of the toner material oil dispersion (1) and the ketimine compound (1) and allowed to undergo urea reaction while stirring for 30 minutes. The elongation of the reaction and the crosslinked state occur during this stirring, and the reaction is terminated while observing the thickened state. On the other hand, if this time is too long, the particles grow too much and the particles cannot be granulated. When the wax is long, it tends to gather from the vicinity of the particle surface to the inside.
After removing the organic solvent from the dispersion (viscosity: 3500 mP · s) under reduced pressure at a temperature of 50 ° C. or less within 1.0 hour under reduced pressure, it is filtered, washed and dried, then air-classified, Toner base particles (1) were obtained.
[0120]
Next, 100 parts of the obtained base particles (1) and 0.25 parts of a charge control agent (Bontron E-84 manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) were charged into a Q-type mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), and the peripheral speed of the turbine blades Was set to 50 m / sec and mixed. In this case, the mixing operation was performed for 2 minutes, 5 cycles of 1 minute pause, and the total treatment time was 10 minutes.
[0121]
  Further, 0.5 part of hydrophobic silica (H2000, manufactured by Clariant Japan) was added and mixed. In this case, the mixing operation was performed at a peripheral speed of 15 m / sec and 30 seconds of mixing for 1 minute and resting for 5 cycles.
  Obtained toner(1)Tables 1 and 2 show the properties and the results of evaluation as described below.
[0122]
[Measurement methods for various quality characteristics]
Quality characteristic measurements were performed as follows. In the following characteristics evaluations (1) to (3), the belt fixing shown in FIG. 1 was performed under the following conditions.
[0123]
Belt tension: 1.5kg / piece
Belt speed: 170 mm / sec
Fixing nip width: 10mm
Fixing roller: Roller diameter: Φ38mm, surface material and hardness: about 30 degrees with silicon foam (Asker C hardness)
Pressure roller: Roller diameter; Φ50mm
Surface material and hardness: PFA tube + silicone rubber thickness of 1mm, approx. 75 degrees (Asker C hardness)
Core diameter: Φ48mm (Iron, thickness 1mm)
Heating roller: Roller diameter: Φ30mm (Aluminum, wall thickness 2mm)
Fixing belt: Belt diameter; Φ60mm
Substrate: nickel of about 40 μm thickness
Release layer: about 150 μm silicon rubber, belt width 310 mm)
[0124]
▲ 1 ▼ Offset non-occurrence temperature range
Using a RICOH color copier pre-tail 550, a solid image consisting of red, blue and green as a single color and intermediate colors of yellow, magenta, cyan and black on a transfer paper (Ricoh type 6000-70W) in a single color, 1 0.0 ± 0.1 mg / cm21 is developed so that the temperature of the fixing belt can be varied by the belt fixing device (with the above described conditions) shown in FIG. Was measured.
[0125]
▲ 2 ▼ Glossiness
In the monochromatic image sample, the glossiness of the sample when the fixing belt surface temperature was 160 ° C. was measured with a gloss meter manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. at an incident angle of 60 °. As the glossiness is higher, the glossiness is higher. As a full-color copy image, moderate gloss is preferred, and about 10 to 30% is preferable.
[0126]
▲ 3 ▼ Haze degree
Direct reading haze degree computer manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd., using the above monochromatic image sample as a transfer paper, using a Ricoh OHP sheet (type PPC-DX), and the fixing belt surface temperature at 160 ° C. Measured with HGM-2DP type.
This haze degree is also referred to as haze, and is measured as a measure of the transparency of the toner. The lower the value, the higher the transparency and the better the color developability when an OHP sheet is used. Further, the haze value indicating good color developability is preferably 30% or less, particularly preferably 20% or less. The haze degree was evaluated as follows.
○: Transparency is good
Δ: Transparency slightly decreased
×: No transparency
[0127]
(4) Heat-resistant storage stability
After the toner was stored at 50 ° C. for 8 hours, it was sieved with a 42 mesh sieve for 2 minutes, and the residual ratio on the wire mesh was regarded as heat resistant storage stability. A toner having better heat-resistant storage stability has a lower residual ratio. The following four levels were evaluated.
×: 30% or more
Δ: 20-30%
○: 10 to 20%
A: Less than 10%
[0128]
(5) Minimum fixing temperature
Using the apparatus provided with the belt fixing device, a Ricoh color copier pre-tail 550 was used for images, and Ricoh type 6200 paper was set on the image, and a copying test was performed. The fixing roll temperature at which the residual ratio of the image density after rubbing the fixed image with a pad becomes 70% or more was defined as the minimum fixing temperature.
[0129]
(6) Charging stability
The charge amount of low temperature and low humidity and high temperature and high humidity is measured by the blow method, and the fluctuation range is evaluated. Silicone resin-coated iron powder is used for the carrier, and the environment is required to be little changed as measured at 90 ° C. 90% and 10 ° C. 30%.
N: Cannot be used
Δ: Large difference
○: The difference is slightly large
A: Stable with little difference
[0130]
(7) Method for measuring THF insoluble matter
About 1.0 g (A) of resin or toner is carefully reviewed. To this, about 50 g of THF is added, dissolved by stirring, and then separated by centrifugation and allowed to stand at 20 ° C. for 24 hours. The insoluble matter is separated from this using a glass filter. The solvent content of this filtrate is vacuum-dried, and the residual amount (B) is measured only for the resin content. This residual amount is the amount dissolved in THF.
The THF insoluble content (%) is obtained from the following formula.
THF insoluble matter (%) = {(A)-(B)} / (A)
[0131]
Example 2
(Preparation of magenta master batch particles)
600 parts of water
Pigment Red 57 water-containing cake (solid content 50%) 200 parts
Stir well with a flasher. To this was added 1200 parts of a polyester resin (acid value; 3, hydroxyl value; 25, Mn; 3500, Mw / Mn; 4.0, Tg; 60 ° C.), kneaded at 150 ° C. for 30 minutes, and then 1000 parts of xylene. In addition, after kneading for an additional hour, water and xylene were removed, rolled and cooled, pulverized with a pulverizer, and further passed with a three-roll mill for two passes to obtain a magenta master batch pigment (MB1-M) (average particle size of about 0.2 μm) Got.
[0132]
(Prepolymer production example)
856 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 200 parts of isophthalic acid, 20 parts of terephthalic acid, and 4 parts of dibutyltin oxide are placed in a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a stirrer and a nitrogen introduction pipe. The mixture was reacted at 6 ° C. for 6 hours and further reacted for 5 hours while dehydrating at a reduced pressure of 50 to 100 mmHg, then cooled to 160 ° C., 18 parts of phthalic anhydride was added thereto, and the mixture was reacted for 2 hours. Next, the mixture was cooled to 80 ° C. and reacted with 170 parts of isophorone diisocyanate in ethyl acetate for 2 hours to obtain an isocyanate group-containing prepolymer (2).
[0133]
(Example of toner production)
In a beaker, 15.4 parts of the prepolymer (2), 50 parts of polyester (a) and 95.2 parts of ethyl acetate were stirred and dissolved. Next, 10 parts of candelilla wax and 100 parts of ethyl acetate were placed in a bead mill and dispersed for 30 minutes. The two liquids were mixed, 10 parts of the magenta master batch particles were added, stirred at 10000 rpm with a TK homomixer at 85 ° C., and then wet-pulverized with a bead mill in the same manner as in Example 1 to disperse the toner material oily. A liquid (2) was obtained.
[0134]
Subsequently, spherical base toner particles (2) were obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion (2) obtained in the same manner as in Example 1 was used.
Next, a toner (2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that Orient Bontron E-84 was changed to E-89 as the charge control material. The properties of the toner and the results evaluated in the same manner as in Example 1 are shown in Tables 1 and 2.
[0135]
Example 3
(Prepolymer production example)
755 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 195 parts of isophthalic acid, 15 parts of terephthalic acid, and 4 parts of dibutyltin oxide are placed in a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a stirrer and a nitrogen introduction pipe. The mixture was reacted at 8 ° C. for 8 hours, further reacted for 5 hours while dehydrating at a reduced pressure of 50 to 100 mmHg, cooled to 160 ° C., 10 parts of phthalic anhydride was added thereto, and reacted for 2 hours. Next, the mixture was cooled to 80 ° C. and reacted with 170 parts of isophorone diisocyanate in ethyl acetate for 2 hours to obtain an isocyanate group-containing prepolymer (3).
[0136]
(Example of toner production)
In a beaker, 15.4 parts of the prepolymer (3), 50 parts of polyester (a) and 95.2 parts of ethyl acetate were stirred and dissolved. Next, 10 parts of rice wax and 15 parts of master batch particles of Example 2 were added, stirred at 14,000 rpm with a TK homomixer at 85 ° C. and uniformly dispersed, and then at 15 ° C. for 60 minutes with a bead mill. Wet crushed. This is designated as toner material oil dispersion (3).
In a beaker, 465 parts of ion-exchanged water, 245 parts of a 10% sodium carbonate suspension, and 0.4 part of sodium dodecylbenzenesulfonate were added and stirred to obtain an aqueous dispersion (3). Next, the temperature of the aqueous dispersion (3) was raised to 40 ° C., and the toner material oil dispersion (3) was added and stirred for 10 minutes while stirring at 12,000 rpm with a TK homomixer, and then the ketimine compound (1). 2.7 parts were added and reacted. Thereafter, the solvent was removed within 1 hour at 40 ° C., and then filtered, washed and dried in the same manner as in Example 2 to obtain spherical toner base particles (3).
[0137]
Next, a toner (3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the base toner particles were used. The properties of the toner and the results evaluated in the same manner as in Example 1 are shown in Tables 1 and 2.
[0138]
Comparative Example 1
(Toner binder synthesis)
A comparative toner binder (11) was obtained by polycondensation of 354 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct and 166 parts of isophthalic acid using 2 parts of dibutyltin oxide as a catalyst. The comparative toner binder (11) had a Tg of 57 ° C.
[0139]
(Production of toner)
In a beaker, 100 parts of the comparative toner binder (11), 200 parts of ethyl acetate solution, 4 parts of copper phthalocyanine blue pigment, and 5 parts of rice wax used in Example 1 were placed at 12000 rpm with a TK homomixer at 50 ° C. And a comparative dispersion liquid (11) was obtained. A comparative toner (11) having a volume average particle size of 6 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that this dispersion (11) was used. Tables 1 and 2 show the properties of the toner and the results evaluated in the same manner as in Example 1.
[0140]
Comparative Example 2
(Toner binder synthesis)
343 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 166 parts of isophthalic acid, and 2 parts of dibutyltin oxide are placed in a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer and a nitrogen introduction tube, and reacted at 230 ° C for 8 hours at normal pressure. Further, after reacting at a reduced pressure of 10 to 15 mmHg for 5 hours, cooling to 80 ° C., adding 14 parts of toluene diisocyanate in toluene, reacting at 110 ° C. for 5 hours, and then removing the solvent, urethane having a peak top molecular weight of 7000 A modified polyester was obtained. 363 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mol adduct and 166 parts of isophthalic acid were polycondensed in the same manner as in Example 1 to obtain an unmodified polyester having a peak molecular weight of 3800 and an acid value of 7. 350 parts of the urethane-modified polyester and 650 parts of the unmodified polyester were dissolved in toluene, mixed, and then the solvent was removed to obtain a comparative toner binder (12). The comparative toner binder (12) had a Tg of 58 ° C.
[0141]
(Production of toner)
100 parts of comparative toner binder (12) and 10 parts of each of master batch particles and carnauba wax used in Example 2 were added to form toner.
First, after preliminary mixing using a Henschel mixer, the mixture was kneaded with a continuous kneader. Subsequently, the mixture was finely pulverized by a jet pulverizer and then classified by an airflow classifier to obtain toner particles having a volume average particle diameter of 6 μm. Subsequently, 100 parts of toner particles were mixed with 0.5 part of hydrophobic silica and 0.5 part of hydrophobic titanium oxide using a Henschel mixer to obtain a comparative toner (12).
The properties of the toner and the results evaluated in the same manner as in Example 1 are shown in Tables 1 and 2.
[0142]
Comparative Example 3
In Comparative Example 1, the fixing unit heat-fixes the toner image on the recording medium by a heat roller fixing system including a heating roller including a heating member and a pressure roller (fixing roller) that contacts the heating roller. Fixation evaluation was performed using the same toner as in Comparative Example 1 except that the roller fixing unit was used. The evaluation results are shown in Table 2.
[0143]
Comparative Example 4
  In Comparative Example 2, a fixing evaluation was performed using the same toner as in Comparative Example 2 except that the fixing unit was changed to the roller fixing unit of Comparative Example 3. The evaluation results are shown in Table 2..
[0144]
[Table 1]
Figure 0004101542
[0145]
[Table 2]
Figure 0004101542
[0146]
【The invention's effect】
  According to the invention, the carrier due to the exposure of the release agentSpent of FThus, there can be obtained an image forming method that satisfies the low-temperature fixability and the high releasability without generating a clear image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a belt fixing method used in the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Heating roller
2 Fixing roller
3 Fixing belt
4 Pressure roller
5 Heating source
7 Temperature sensor

Claims (3)

発熱体と、該発熱体により加熱される伝熱媒体、及び、該伝熱媒体に記録媒体を圧接させる加圧部材とにより、記録媒体上のトナー像を加熱定着する定着方法を用いた画像形成方法において、該伝熱媒体は、ベルト状伝熱媒体であり、ベルト上に一定量のオイルを塗布させ又は塗布させず使用する少なくとも結着樹脂からなるトナーを定着するものであって、該トナーが有機溶媒中にイソシアネート基で変性されたポリエステル系樹脂からなるプレポリマー、ワックス、及びトナー組成分を溶解又は分散させ、該プレポリマーと伸長及び/又は架橋する化合物、該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することによって得られたトナーであって、該トナーに含有するワックスの分散径が0.1〜3μmである粒子が70個数%以上を占め、該ワックスを含有したトナー粒子中のワックスは透過型電子顕微鏡(TEM)観察上で粒子表面近傍に分散しているトナーを使用することを特徴とする画像形成方法。Image formation using a fixing method in which a toner image on a recording medium is heated and fixed by a heating element, a heat transfer medium heated by the heating element, and a pressure member that presses the recording medium against the heat transfer medium In the method, the heat transfer medium is a belt-shaped heat transfer medium, and fixes a toner made of at least a binder resin to be used with or without applying a certain amount of oil on the belt, prepolymer over There consisting modified polyester resin with an isocyanate group in an organic solvent, word box, and toner assembly components dissolved or dispersed, and extension the prepolymer and / or crosslinked compound, a dissolution or dispersion A toner obtained by carrying out a crosslinking reaction and / or an elongation reaction in an aqueous medium and removing a solvent from the obtained dispersion, and dispersion of wax contained in the toner The particles having a particle size of 0.1 to 3 μm occupy 70% by number or more, and the toner in the toner particles containing the wax is a toner dispersed in the vicinity of the particle surface under transmission electron microscope (TEM) observation. An image forming method. 前記トナーの貯蔵弾性率G'が80℃で5.5×105〜5.5×107(Pa)の範囲にあり、且つ180℃で貯蔵弾性率G'が5.0×102〜1.0×104(Pa)の範囲にあり、80℃〜130℃の範囲において損失弾性率G"と貯蔵弾性率の比(tanδ=G"/G')の最大値が1.5〜8.0である粘弾性特性を示すトナーであることを特徴とする請求請1に記載の画像形成方法。The storage elastic modulus G ′ of the toner is in the range of 5.5 × 10 5 to 5.5 × 10 7 (Pa) at 80 ° C., and the storage elastic modulus G ′ is 5.0 × 10 2 to 180 ° C. 1.0 × 10 4 (Pa), and in the range of 80 ° C. to 130 ° C., the maximum value of the ratio of loss elastic modulus G ″ to storage elastic modulus (tan δ = G ″ / G ′) is 1.5 to The image forming method according to claim 1, wherein the toner has a viscoelastic property of 8.0. 前記トナーの重量平均粒径が3.0〜7.0μmであり、粒径分布が1.00≦Dv/Dn≦1.20(Dv:重量平均粒径、Dn:個数平均粒径)であることを特徴とする請求請1又は2のいずれかに記載の画像形成方法。  The toner has a weight average particle size of 3.0 to 7.0 μm and a particle size distribution of 1.00 ≦ Dv / Dn ≦ 1.20 (Dv: weight average particle size, Dn: number average particle size). The image forming method according to claim 1, wherein the image forming method is an image forming method.
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