JP4364812B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用トナー、現像剤、画像形成装置、画像形成方法及びプロセスカートリッジ - Google Patents

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

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Description

本発明は、電子写真や静電記録などにおいて、感光体等の潜像担持体表面に形成された静電荷像を可視像化する静電荷像現像用トナー及びトナー母体粒子の製造方法に関する。
プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化・高信頼性の要求がこれまで以上に要求されるようになっており、これにともなって静電荷像現像用トナーの品質向上が望まれており、高速化・高信頼性についてはトナー帯電特性の向上が必須とされる。トナーの帯電特性に関しては、トナー母体としての帯電能力が比較的良好であっても、これに添加する流動化剤の種類、特性によりトナー母体の良好な特性が覆われることがあり、十分な帯電立ち上がり性、環境帯電安定性を維持し、また、画像形成装置においてトナー地汚れ(かぶり)やトナー飛散を経時的に抑制するのは容易でなかった。トナーに帯電制御を施すための手法として、例えば特許文献1では、トナー微粒子表面に帯電制御剤を機械的エネルギーにより粒子外部に固着させる方法が開示されており、また特許文献2では、トナー微粒子表面に樹脂微粒子、帯電制御剤を機械的エネルギーにより固着させる方法が開示されている。しかし、トナー微粒子表面に帯電制御剤を機械的エネルギーにより固着させる方法では、微粒子の粒径分布に幅があるため、帯電制御剤を均一に固着させることが難しく、また帯電制御剤と微粒子との熱特性が異なると、微粒子の持つ定着特性を阻害してしまうという難点がある。さらに、トナー微粒子表面に樹脂微粒子及び帯電制御剤を機械的エネルギーにより固着させる方法においても、樹脂微粒子と帯電制御剤という異なる組成や性質の物質を均一に固着させる事が難しく、かつ、帯電コントロールが難しいという不具合がある。
また、特許文献3では、機械的エネルギーにより帯電制御剤を固着させる方法における不具合を回避する手法として、液中で帯電付与の表面処理を施す方法が提案されている。さらに、特許文献4では、界面活性剤の存在する水系媒体中で、乳化分散液を重合することによりトナーを得ており、その製造方法においては、逆極性の界面活性剤を添加することにより、安定な帯電特性を得ている。しかし、上記方法の場合、表面処理剤がトナー成分中に浸透したり、あるいはトナー表面に安定に存在することができない等の現象が起こる場合があり、このような状態となった場合は、添加した表面処理剤の効果を十分に得ることができず、安定な帯電特性を有するトナーを得ることができない。また、帯電制御剤の脱離を防止することが困難であり、現像スリーブの汚染やいわゆるフィルミングといわれる感光体汚染を引き起こしやすかった。
特開昭62−209541号公報 特開昭63−198070号公報 特開平5−281787号公報 特開2004−54139号公報
本発明は、上記のような現状の問題点に鑑み、高速高信頼化が要求される画像形成方式に対応し、トナーの帯電能力が充分高く、弱帯電、逆帯電トナーが少なく、数万枚画像を出力しても地肌汚れ(かぶり)が少ない画像を形成し、トナーの機内中への飛散が少なく、かつ充分な画像濃度の画質が得られるトナー及びトナー母体粒子の製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、少なくとも有機溶媒中に結着樹脂と着色剤とを含有する有機溶媒組成物を、水系媒体中で造粒するトナーの製造方法(以下、トナー母体粒子の製造方法を含む意味で用いる。)において、製造されたトナーの帯電能力が充分高く、弱帯電、逆帯電トナーが少なく、数万枚画像を出力しても地肌汚れ(かぶり)が少ない画像を形成し、トナーの機内中への飛散が少なく、かつ充分な画像濃度の画質が得られるためには、帯電付与のために液中で添加された表面処理剤が、トナー表面に浸透せず、表面に均一に付着しており、また、表面からの離脱を抑制することが重要であるという結論に至った。そこで、本発明者等は、トナーの製造工程を細かく分解し、各工程間での工程間時間と保管環境温度を調査することにより、脱水工程と乾燥工程間の工程間時間と保管環境温度によって、帯電特性が大きく変動することを見出した。そして、本発明者等は上記知見に基づいて本発明を完成させたものであって、本発明の構成は次の通りのものである。
(1)少なくとも、有機溶媒中に結着樹脂と着色剤とを含有する有機溶媒組成物を、水系媒体中で造粒するトナーの製造方法において、
前記造粒後、トナー核に対し湿式で帯電制御剤としてフッ素系化合物をアルコールを含む水中に溶解させた後、トナー表面に付着(結合)させる工程、脱水ろ過する工程、乾燥する工程を有し、
前記脱水ろ過工程から前記乾燥工程に移るまでの工程間時間(t)と、
前記工程間中の脱水後ケーキの保管時環境温度(T)において(tの単位は時間、Tの単位は℃)、以下の関係式(1)及び/又は(2)が成り立つことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
t≦80e(−0.07T) (1)
(ただし、5≦T<50の範囲とする。)
(ただし、Δtm=tm−t(m−1)で示されるm回目の温度を測定する際の時間差、T(t=tm)はtm時の温度Tを示す。5≦T<50の範囲とする。)
)前記水系媒体が、有機樹脂微粒子を含むことを特徴とする前記()に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
)前記有機樹脂微粒子が、末端にカルボキシル基を有する構造であることを特徴とする前記()に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
(4)前記カルボキシル基が、前記有機樹脂微粒子の構成成分である、アクリル酸またはメタクリル酸由来であることを特徴とする前記()に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
)前記静電荷像現像用トナーの製造方法は、帯電制御剤を外添する工程の前に脱溶剤、洗浄、脱水ろ過工程を有し、前記洗浄工程は、少なくともスラリーpHが8.0〜11.0の状態で行うアルカリ洗浄工程と、スラリーpHが3.0〜6.0の状態で行う酸洗浄工程を有し、前記酸洗浄工程は、前記アルカリ洗浄工程の後工程であることを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
)前記有機溶媒組成物中の結着樹脂がポリエステル樹脂を含有することを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
)前記有機溶媒組成物の酸価が2〜30KOHmg/gであることを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
)前記有機溶媒組成物中の結着樹脂が活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を含有し、該有機溶媒組成物を水系媒体中で機械的剪断力により分散させた後、又は分散させながら該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体と活性水素基を有する化合物とを反応させる工程を有することを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
)前記(1)〜()のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法によって製造されたことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
10)該トナー粒子の体積平均粒子径が3〜8μmであることを特徴とする前記()に記載の静電荷像現像用トナー。
11)該トナー粒子の体積平均粒子径と数平均粒子径の比(Dv/Dn)が1.20以下であることを特徴とする前記()又は(10)に記載の静電荷像現像用トナー。
12)該トナー粒子の平均円形度が0.92〜1.00であることを特徴とする請求項11のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
13)前記()〜(12)のいずれかに記載の静電荷現像用トナーとキャリアとからなる静電潜像現像用現像剤。
(14)少なくとも、感光体と、感光体を帯電する帯電手段と、感光体上に形成された静電潜像を請求項9〜12のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーを含む現像剤で現像する現像手段と、感光体上に形成されたトナー画像を画像支持体上に転写する手段と、転写されたトナー画像を定着するための加熱部材を配した加熱ローラ及びこれに対向配設された加圧ローラを備えた定着手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
15)感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれ、少なくとも現像手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であ請求項13に記載の静電潜像現像用現像剤を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
16)像担持体上に静電潜像を形成する工程、前記静電潜像を、少なくとも請求項13に記載の静電潜像現像用現像剤で現像し可視像を形成する工程、得られた可視像を記録部材に転写し、定着する工程を有することを特徴とする画像形成方法。
17)少なくとも、有機溶媒中に結着樹脂と着色剤とを含有する有機溶媒組成物を、水系媒体中で造粒するトナー母体粒子の製造方法において、
前記造粒後、トナー核に対し湿式で帯電制御剤としてフッ素系化合物をアルコールを含む水中に溶解させた後、トナー表面に付着(結合)させる工程、脱水ろ過する工程、乾燥する工程を有し、
前記脱水ろ過工程から前記乾燥工程に移るまでの工程間時間(t)と、
前記工程間中の脱水後ケーキの保管時環境温度(T)において(tの単位は時間、Tの単位は℃)、以下の関係式(1)及び/又は(2)が成り立つことを特徴とする静電荷像現像用トナー母体粒子の製造方法。
t≦80e(−0.07T) (1)
(ただし、5≦T<50の範囲とする。)
(ただし、Δtm=tm−t(m‐1)で示されるm回目の温度を測定する際の時間差、T(t=tm)はtm時の温度Tを示す。5≦T<50の範囲とする。)
本発明によれば、高速高信頼化が要求される画像形成方式に対応し、トナーの帯電能力が充分高く、弱帯電、逆帯電トナーが少なく高温高湿、低温低湿環境における帯電安定性に優れており、かつ数万枚画像を出力しても地肌汚れ(かぶり)が少ない画像を形成し、トナーの機内中への飛散が少なく、かつ充分な画像濃度の画質が得られるトナーを提供することができる。また、本発明のトナーを現像剤として用いるプロセスカートリッジ、あるいは画像形成装置によって、異常画像の発生がなく、高品質の画像を提供することができる。
以下に本発明を詳細に説明する。本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、少なくとも有機溶媒中に結着樹脂と着色剤とを含有する有機溶媒組成物を、水系媒体中で造粒するトナーの製造方法において、製造されたトナーの帯電能力が充分高く、弱帯電、逆帯電トナーが少なく、数万枚画像を出力しても地肌汚れ(かぶり)が少ない画像を形成し、トナーの機内中への飛散が少なく、かつ充分な画像濃度の画質が得られるためには、帯電付与のために液中で添加された表面処理剤が、トナー表面に浸透せず、表面に均一に付着しており、また、表面からの離脱を抑制することが重要であるという結論に至った。そこで、本発明者等は、トナーの製造工程を細かく分解し、各工程間での工程間時間と保管環境温度を調査することにより、脱水工程と乾燥工程間の工程間時間と保管環境温度によって、帯電特性が大きく変動することを見出した。具体的には、帯電制御剤を湿式外添した後の含水状態での放置時間が長くなると、トナーの帯電性能が劣化することが判明した。この劣化は時間と温度によって進み、低温では比較的長い放置時間が可能で、高温では劣化が早期に進む傾向を有する。本発明者らは上記帯電性能の劣化を抑制することができる放置時間と放置温度の関係を見出した。
本発明の検討によれば、上記製造方法において、前記水系造粒後、トナー核に対し湿式で帯電制御剤を外添し、その後、脱水ろ過、乾燥を行う工程を有し、脱水ろ過工程から乾燥工程に移るまでの工程間時間(t)と、前記工程間中の脱水後ケーキの保管環境温度(T)において(tの単位は時間、Tの単位は℃)、以下の関係式(1)及び/又は(2)が成り立つようにすることで、安定な帯電特性が得られる。
t≦80e(−0.07T) (1)
(ただし、5≦T<50の範囲とする。)
(ただし、Δtm=tm−t(m−1)で示されるm回目の温度を測定する際の時間差、T(t=tm)はtm時の温度Tを示す。5≦T<50の範囲とする。)
上式は、脱水後ケーキの保管環境温度が必要以上に高く、また、乾燥工程開始までの待機時間が長すぎる場合に、帯電特性が変動することを表しており、80e−0.07Tに対してtが短いほど好ましい。
本発明における脱水工程から乾燥工程に移るまでの工程間時間の始期は、脱水後のケーキをろ過機から取り出した時点であり、終期は乾燥機投入時点とし、放置時間[t(h)]と放置温度[T(℃)]を規定することにより帯電性能の劣化を抑制することができる。
また、本発明の帯電制御剤は、トナー表面に固定化され、少量で効果を発揮することを考慮すると、結着樹脂または有機樹脂微粒子に含まれるカルボキシル基との親和性に優れ、また、アルコールを含む水中で溶解し易いことにより、湿式での均一な固定化が容易であることからフッ素系化合物であることが好ましい。
フッ素系化合物としては、例えば、フッ素含有4級アンモニウム塩化合物、該フッ素含有4級アンモニウム塩化合物に含金属アゾ染料を併用したもの、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、経時帯電性に優れる点で、フッ素含有4級アンモニウム塩化合物が特に好ましい。
前記フッ素含有4級アンモニウム塩化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、下記構造式(1)で表される化合物が好適に挙げられる。
前記構造式(1)において、Rfは、パーフルオロアルキル基を表す。該パーフルオロアルキル基としては、炭素数が3〜30のものが好ましく、3〜15のものがより好ましい。具体的には、例えば、CF(CF−、CF(CF−、CF(CF−、CF(CF−、CF(CF−、CF(CF10−、CF(CF11−、CF(CF12−、CF(CF13−、CF(CF14−、CF(CF15−、CF(CF16−、CF(CF17−、(CFCF(CF−、などが好適に挙げられる。
前記構造式(1)において、Yは、対イオンを表す。該対イオンとしては、例えば、ハロゲンイオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、チオシアン酸イオン、有機酸イオン、などが挙げられる。これらの中でも、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、等のハロゲンイオンが特に好ましい。
前記構造式(1)において、Xは、二価有機基を表す。該二価有機基としては、例えば、−SO−、−CO−、−(CH2)x−、−SO2N(R)−(CH2)x−、−(CH2)x−CH(OH)−(CH2)x−、などが挙げられる。ここで、xは、1〜6の整数を表す。Rは、炭素数1〜10のアルキル基を表す。これらの中でも、−SO−、−CO−、−(CH22−、−SO2N(C25)−(CH22−、又は−CH2CH(OH)CH2−が好ましく、−SO−、又は−CO−が特に好ましい。
前記構造式(1)において、mは、1以上の整数を表し、1〜20が好ましく、1〜10がより好ましい。
前記構造式(1)において、Rは、水素原子、フッ素原子、又は炭化水素基を表す。また、R〜Rは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子、又は炭化水素基を表す。該炭化水素基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、などが挙げられる。これらは、置換基で更に置換されていてもよい。
前記アルキル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、n−デシル基、イソデシル基、などが挙げられ、これらは置換基で更に置換されていてもよい。前記アルケニル基としては、炭素数2〜10のものがより好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、などが挙げられ、これらは置換基で更に置換されていてもよい。前記アリール基としては、炭素数6〜24のものがより好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、スチリル基、メシチル基、シンナミル基、フェネチル基、ベンズヒドリル基、などが挙げられ、これらは置換基で更に置換されていてもよい。
また、本発明の水系媒体には、より、帯電付与のための表面処理剤(帯電制御剤)を固定させるために、有機樹脂微粒子が含まれることが好ましい。有機微粒子は水性分散体を形成しうる樹脂であればいかなる樹脂も使用でき、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよいが、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。有機微粒子としては、上記の樹脂を2種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。ビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。
有機樹脂微粒子は、表面処理剤を固定させるためには、末端構造にカルボキシル基を有することが好ましく、さらには、より、有機樹脂微粒子の表面にカルボキシル基を偏在させ、表面処理剤を固定するには、該カルボキシル基は、アクリル酸またはメタクリル酸に由来することが好ましい。上記スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等を好ましく用いることができる。
本発明のトナーの製造方法は、帯電制御剤を外添する工程の前に、脱溶剤、洗浄、脱水ろ過する工程を有することが好ましく、洗浄工程は、少なくともスラリーpHが8.0〜11.0の状態で行うアルカリ洗浄工程と、スラリーpHが3.0〜6.0の状態で行う酸洗浄工程を有し、前記酸洗浄工程は、前記アルカリ洗浄工程の後工程であることが好ましい。アルカリ洗浄工程と酸洗浄により、遊離している有機樹脂微粒子の除去、および、界面活性剤等の不純物の除去がなされるため、安定な帯電特性が得られることになる。アルカリ洗浄工程では、pHが8.0未満では十分な洗浄効果が発揮されず、11.0を超えた場合は結着樹脂自体の分解リスクが発生する。また、酸洗浄工程では、pHが6.0を超えた場合は十分な洗浄効果が発揮されず、3.0未満では、不純物の析出などが考えられる。
また、本発明の有機溶媒組成物中の結着樹脂にはポリエステル樹脂が含まれることが好ましく、さらに、該有機溶媒組成物の酸価は2〜30KOHmg/gの範囲であることが好ましい。ポリエステル樹脂は、スチレンアクリル樹脂に比べて、低分子量化が容易であり、低温定着性に優れており、省エネルギー化に対して好ましい材料である。酸価付与については、トナーの紙への接着性向上のために有利であり、2KOHmg/g以上の酸価が必要である。しかしながら30KOHmg/gを超える酸価付与については乳化時の系内安定性が増してしまい、微粒子の合着が進まなくなるため、シャープな粒度分布のトナーが得難くなる。
本発明の酸価の測定方法は、JIS K0070に準拠した方法による。
但しサンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサン又はTHF等の溶媒を用いる。
また、反応が完結した高分子成分の有機溶媒中への溶解、または分散は困難なことから、本発明においては、耐オフセット性を発現させるために必要な高分子成分を、粒子内に均一に導入するために、有機溶媒組成物は、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を含有し、上記有機溶媒組成物を水系媒体中で剪断力により分散させた後、又は分散させながら該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体と活性水素基を有する化合物とを反応させる工程を有することが好ましい。
本発明の製造方法によって得られる、トナー粒子(以下、トナー母体粒子を含む意味で用いる。)の体積平均粒径は3〜8μmであることが好ましく、また、その個数平均粒径との比(Dv/Dn)は1.20以下であることが好ましい。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、トナーの体積平均粒径を3〜7μmにし、個数平均粒径との比(Dv/Dn)をDv/Dnを1.17以下にし、且つ4μm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、体積平均粒径を4〜7μmにし、Dv/Dnを1.15以下にするのがよい。このようなトナーは、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に、飛散やカブリがなく、長期的に現像性が良好で高画質な画像を形成することが可能である。
本発明の乳化液中に存在するトナー粒子の平均粒径及び粒度分布は、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。
本発明の製造方法によって得られる、トナー粒子は特定の形状と形状の分布を有すことが好ましく、平均円形度が0.92未満では、微粒子の合着が不十分なため、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られ難い。なお形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が0.92〜1.00のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに好ましい。
次に、本発明のトナーに用いられる材料について詳細に説明する。本発明で使用することのできる結着樹脂はポリエステル樹脂の他に、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
本発明で使用することのできるポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって通常得られるものである。該アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、1.4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、及びビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノール類、その他二価のアルコール単量体、三価以上の多価アルコール単量体を挙げることができる。また、カルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、マロン酸等の二価の有機酸単量体、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸等の三価以上の多価カルボン酸単量体を挙げることができる。
さらには、本発明に用いるトナー及びトナー母体粒子を製造する方法は、有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を含有し、水系媒体中で造粒する際に活性水素基を有する化合物と反応させる高分子量化工程を含むことが好ましい。活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体としては、イソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマー(A)が好ましく、活性水素基を有する化合物としてはアミン(B)が好ましい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。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。
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。
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。
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。
本発明の着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、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、リトポン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜12重量%である。
本発明で用いる着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造またはマスターバッチとともに混練される結着樹脂としては、前述したポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
本マスターバッチはマスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得る事ができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いる事ができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
また、結着樹脂、着色剤とともにワックスを含有させることもできる。本発明のワックスとしては公知のものが使用でき、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。本発明のワックスの融点は、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。
本発明に用いる帯電制御剤としては上記フッ素系化合物が好ましいが、公知の帯電制御剤を併用しても良い。このような帯電制御剤としては、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、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
本発明において帯電制御剤の使用量は、結着樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含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。
本発明で得られたトナー母体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、20〜500m/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。
この他高分子系微粒子たとえば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。
このような流動化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流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
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から1μmのものが好ましい。
以下に、本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法を例示するが、勿論これらに限定されることはない。
(ポリエステル樹脂の作製)
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧しながら生成する水を溜去して、ポリエステル樹脂を得る。
(プレポリマーの作製)
上記ポリエステル樹脂と同様の方法で得られた水酸基を有するポリエステルに、40〜140℃にて、多価イソシアネート(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。多価イソシアネート(PIC)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、イソシアネート化合物に対して不活性である、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などが挙げられる。
(変性ポリエステル樹脂の作製)
ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との反応は、他のトナー構成材料と混合させて行わせるものであっても良いし、予め作製しておくものでもよい。予め作製する場合は、ポリエステルプレポリマー(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステル樹脂を得る。ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)を反応させる場合にも、プレポリマー(A)の場合と同様に、必要に応じて溶剤を用いることができる。使用可能な溶剤は、先に挙げた通りである。
(水系媒体中でのトナー製造法)
本発明に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、イソプロピルアルコール、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。トナー粒子は、水系媒体中でイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を含有する分散体を、アミン類(B)と反応させて形成しても良いし、予め作製した変性ポリエステル樹脂を用いても良い。水系媒体中でポリエステル樹脂やポリエステルプレポリマー(A)からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中にポリエステル樹脂やポリエステルプレポリマー(A)からなるトナー構成材料を加えて、機械的剪断力により分散させるが、他のトナー構成材料であるワックスなどは、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、予めこれらトナー構成材料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。また、本発明においては、ワックスなどのトナー構成材料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。
(固体微粒子分散剤)
また、水系媒体中に予め固体の微粒子分散剤を添加しておくことで、水相中での油滴の分散が均一化する。これは、分散時に油滴の表面に固体微粒子分散剤が配置するようになり、油滴の分散が均一化するものであり、それと共に油滴同士の合一が防止され、粒度分布のシャープなトナーが得られるようになる。固体微粒子分散剤は、水系媒体中で水に難溶の固体状で存在するものであり、前記有機微粒子を用いることが好ましいが、平均粒径が0.01〜1μmの無機微粒子を用いることもできる。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、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。更に好ましくはリン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、コロイド状酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなども用いることが出来る。特に水中でリン酸ナトリウムと塩化カルシウムを塩基性条件下で反応させて合成したヒドロキシアパタイトが好ましい。
トナー組成物が分散された油相を水系媒体中に乳化、分散するための分散剤として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剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン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4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ベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及びその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(ダイキン工業社製)、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。
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有する脂肪族1級、2級もしくは3級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−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(ダイキン工業社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−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。
また、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、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。
なお、分散安定剤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質を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩等を溶解した後、水洗するなどの方法によって、微粒子からリン酸カルシウム塩等を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
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、伸長および/または架橋反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
伸長および/または架橋反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)の組み合わせによる反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいはまた、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、合わせて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。乳化分散体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、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどにより短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
得られた乾燥後のトナーの粉体と流動化剤などの異種粒子とともに混合したり、混合粉体に機械的衝撃力を与えることによって表面で固定化、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。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、粒子同士また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。
本発明のトナーを二成分系現像剤に用いる場合には、磁性粒子からなるキャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましく、更に3〜9重量部の範囲とするのが好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。またポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレン・アクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。また、本発明のトナーはキャリアを使用しない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。
次に、本発明の画像形成装置を図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施の形態を示すもので、タンデム型間接転写方式の電子写真装置である。図中符号100は複写装置本体、200はそれを載せる給紙テーブル、300は複写装置本体100上に取り付けるスキャナ、400は更にその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)である。複写装置本体100には、中央に、無端ベルト状の中間転写体10を設ける。
そして、図1に示すとおり、図示例では3つの支持ローラ14,15,16に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。
この図示例では、3つのなかで第2の支持ローラ15の左に、画像転写後に中間転写体10上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置17を設ける。
また、3つのなかで第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15間に張り渡した中間転写体10上には、その搬送方向に沿って、イエロー,シアン,マゼンタ,ブラックの4つの画像形成手段18を横に並べて配置してタンデム画像形成装置20を構成する。
そのタンデム画像形成装置20の上には、図1に示すように、更に露光装置21を設ける。一方、中間転写体10を挟んでタンデム画像形成装置20と反対の側には、2次転写装置22を備える。2次転写装置22は、図示例では、2つのローラ23間に、無端ベルトである2次転写ベルト24を掛け渡して構成し、中間転写体10を介して第3の支持ローラ16に押し当てて配置し、中間転写体10上の画像をシートに転写する。
2次転写装置22の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置25を設ける。定着装置25は、加熱部材を配した加熱ローラ及びこれに対向配置された加圧ローラ27を備えた定着手段が好ましい。
上述した2次転写装置22には、画像転写後のシートをこの定着装置25へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、2次転写装置22として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図示例では、このような2次転写装置22および定着装置25の下に、上述したタンデム画像形成装置20と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置28を備える。
転写されたトナー画像を定着するための加熱部材を配した加熱ローラ及びこれに対向配設された加圧ローラを備えた定着手段としては、例えば、図2に示すように、交番磁界により磁性金属部材に発生した渦電流でジュール熱を生じさせ、金属部材を含む加熱体を電磁誘導発熱させる手段である、いわゆる電磁誘導加熱方式定着装置(IH定着装置)を用いることができる。
図2に示す定着装置は、誘導加熱手段6の電磁誘導により加熱される加熱体1と、加熱体1と平行に配置された加熱ローラ2と、加熱体1と加熱ローラ2とに張け渡され、加熱体1により加熱されるとともに少なくともこれらの何れかのローラの回転により矢印A方向に回転する無端帯状の耐熱性ベルト(トナー加熱媒体)3と、ベルト3を介して加熱ローラ2に圧接されるとともにベルト3に対して順方向に回転する加圧ローラ4とから構成されている。
加熱体1はたとえば鉄、コバルト、ニッケルまたはこれら金属の合金等の中空円筒状の磁性金属部材からなり、低熱容量で昇温の速い構成となっている。加熱ローラ2は、たとえばステンレススチール等の金属製の芯金2aと、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金2aを被覆した弾性部材2bとからなる。そして、加圧ローラ4からの押圧力でこの加圧ローラ4と加熱ローラ2との間に所定幅の接触部を形成するために外径を加熱体1より大きくしている。この構成により、加熱体1の熱容量は加熱ローラ2の熱容量より小さくなり、加熱体1が急速に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。加熱体1と加熱ローラ2とに張り渡されたベルト3は、誘導加熱手段6により加熱される加熱体1との接触部位W1で加熱される。そして、ローラ1,2の回転によってベルト3の内面が連続的に加熱され、結果としてベルト全体に渡って加熱される。
加圧ローラ4は、たとえば銅またはアルミ等の熱伝導性の高い金属製の円筒部材からなる芯金4aと、この芯金4aの表面に設けられた耐熱性およびトナー離型性の高い弾性部材4bとから構成されている。芯金4aには上記金属以外にSUSを使用しても良い。加圧ローラ4はベルト3を介して加熱ローラ2を押圧して定着ニップ部Nを形成しているが、本実施の形態では、加圧ローラ4の硬度を加熱ローラ2に比べて硬くすることによって、加圧ローラ4が加熱ローラ2(及びベルト3)へ食い込む形となり、この食い込みにより、記録材11は加圧ローラ4表面の円周形状に沿うため、記録材11がベルト3表面から離れやすくなる効果を持たせている。
本発明で用いられる定着装置はもちろん上記のようなIH定着装置に限定されるものではないが、特に優れた色再現性と発色性を持った高品質画像が得られ、且つ、熱ローラ方式の定着装置よりも伝熱効率が高く、ウォームアップ時間の短縮が図れ、クイックスタート化や省エネルギー化が可能な定着装置を用いた画像形成装置が得られるので、IH定着装置を用いることが好ましい。
さて、いまこのカラー電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置400の原稿台30上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス32上へと移動して後、他方コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ300を駆動し、第1走行体33および第2走行体34を走行する。そして、第1走行体33で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光を更に反射して第2走行体34に向け、第2走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読取りセンサ36に入れ、原稿内容を読み取る。
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ14,15,16の1つを回転駆動して他の2つの支持ローラを従動回転し、中間転写体10を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段18でその感光体40を回転して各感光体40上にそれぞれ、ブラック,イエロー,マゼンタ,シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体10の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体10上に合成カラー画像を形成する。
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル200の給紙ローラ42の1つを選択回転し、ペーパーバンク43に多段に備える給紙カセット44の1つからシートを繰り出し、分離ローラ45で1枚ずつ分離して給紙路46に入れ、搬送ローラ47で搬送して複写機本体100内の給紙路48に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。
または、給紙ローラ50を回転して手差しトレイ51上のシートを繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。
そして、中間転写体10上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転し、中間転写体10と2次転写装置22との間にシートを送り込み、2次転写装置22で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、2次転写装置22で搬送して定着装置25へと送り込み、定着装置25で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪55で切り換えて排出ローラ56で排出し、排紙トレイ57上にスタックする。または、切換爪55で切り換えてシート反転装置28に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ56で排紙トレイ57上に排出する。
一方、画像転写後の中間転写体10は、中間転写体クリーニング装置17で、画像転写後に中間転写体10上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置20による再度の画像形成に備える。
ここで、レジストローラ49は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
また、図3に本発明の静電荷像現像用トナーを有するプロセスカートリッジの概略構成を示す。
該プロセスカートリッジは感光体101、帯電手段102、現像手段103、クリーニング手段104が一体として組み込まれている。このうち現像手段には、本発明のトナーが組み込まれている。
以下実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下、部は重量部を示す。
製造例1
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物690部、テレフタル酸335部を投入し、常圧窒素気流下のもと、210℃で10時間縮合反応した。次いで10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル(1)を得た。得られたポリエステル樹脂の重量平均分子量6,000、酸価10KOHmg/g、ガラス転移点48℃であった。
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物795部、イソフタル酸200部、テレフタル酸65部、及びジブチルチンオキサイドを2部を投入し、常圧窒素気流下のもと、210℃で8時間縮合反応した。次いで10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行い、プレポリマー(1)を得た。得られたプレポリマーの重量平均分子量は5,000であった。
(有機溶媒組成物の製造例)
タンク内に、35%カルナバワックス酢酸エチル分散液170部、ポリエステル(1)120部、PY155(クラリアント製)20部、酢酸エチル70部、イソホロンジアミン2部を投入し、2時間、攪拌して溶解混合した。続いて、高能率分散機エバラマイルダー(荏原製作所製)を用いて、1時間、循環混合して有機溶媒組成物(1)を得た。得られた有機溶媒組成物(1)の酸価は4.5KOHmg/gであった。また、別のタンク内に、プレポリマー(1)25部、酢酸エチル25部を投入し、4時間、攪拌して溶解混合し、有機溶媒組成物(2)を得た。
(水系分散媒体の製造例)
タンク内に水945部、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体の20%水性分散液40部、50%ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)160部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、水系分散媒体(1)を得た。
実施例1
有機溶媒組成物(1)を3560g/分、有機溶媒組成物(2)を440g/分、水系分散媒体(1)を6000g/分のスピードで、パイプラインホモミキサー(特殊機化工業製)に供給し、乳化分散液を得た。得られた乳化液中のトナー粒子の体積平均粒子径は5.9μm、Dv/Dnは1.13となり、平均円形度は0.96であった。さらに、得られた乳化液を以下のように処理することでトナー母体粒子及びトナーを得た。まず、脱溶剤工程は次の方法で行った。45℃まで昇温して、攪拌翼外周端周速10.5m/秒、大気圧下(101.3kPa)で溶剤を除去することにより、脱溶剤スラリー(1)を得た。脱溶剤時間は5時間を要した。続いて、洗浄工程は次の方法で行なった。上記脱溶剤スラリーをフィルタープレスで加圧濾過し、濾液伝導度が100μS/cmまで貫通洗浄をおこなった。さらに、固形分濃度が20%になるように、濾過ケーキにイオン交換水を加え、ディスパーで混合したのちに、10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、pH=9.0の状態で30分間アルカリ洗浄をおこなった。再び、フィルタープレスにより、同様の操作をおこない、100μS/cmのスラリーを得たのちに、10%塩酸を加え、pH=4.0で30分間酸洗浄をおこなった。さらに、同様にフィルタープレスによる加圧洗浄を繰り返すことにより、脱水ケーキを得た。これを、酸洗浄後ケーキ(1)とする。
続いて、帯電制御剤による表面処理工程は次の方法で行なった。上記酸洗浄後ケーキ(1)に固形分濃度が20%になるように、イオン交換水を加え、ディスパーで混合した後に、1%N、N、N−トリメチル−[3−(4−ぺルフロロノネニルオキシベンズアミド)プロピル]アンモニウム、ヨージド(製品名フタージェント310(ネオス社製))メタノール水溶液を加えて30分間攪拌をおこなった。引き続き、遠心分離機を用いて、上記表面処理スラリーをろ過分離し、含水率30%の母体ケーキ(1)を得た。続いて、上記母体ケーキ(1)を減圧乾燥機により、40℃、24時間乾燥して、トナー母体粒子を得た。このとき、母体ケーキ(1)を減圧乾燥機に投入するまでの工程間時間tは4時間であり、また、保管時の環境温度Tは25℃であった。次に、得られたトナー母体粒子100部に疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合した。更に、疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部を追加混合し、目開き37μmのスクリーンにて粗大粒子を除去して、イエロートナー(1)を得た。
実施例2
母体ケーキ(1)を減圧乾燥機に投入するまでの工程間時間tを10時間、また、保管時の環境温度Tを15℃に変更する以外は、実施例1と同様に処理することにより、イエロートナー(2)を得た。
実施例3
母体ケーキ(1)を減圧乾燥機に投入するまでの工程間時間tを2時間、また、保管時の環境温度Tを35℃に変更する以外は、実施例1と同様に処理することにより、イエロートナー(3)を得た。
実施例4
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物280部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物415部、テレフタル酸335部を投入し、常圧窒素気流下のもと、210℃で10時間縮合反応した。次いで10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル(2)を得た。得られたポリエステル樹脂の重量平均分子量5,800、酸価24KOHmg/g、ガラス転移点50℃であった。
(有機溶媒組成物の製造例)
タンク内に、35%カルナバワックス酢酸エチル分散液170部、ポリエステル(2)120部、PR1022(大日本インキ化学工業製)16部、酢酸エチル74部、イソホロンジアミン2部を投入し、2時間、攪拌して溶解混合した。続いて、高能率分散機エバラマイルダー(荏原製作所製)を用いて、1時間、循環混合して有機溶媒組成物(3)を得た。得られた有機溶媒組成物(3)の酸価は10.5KOHmg/gであった。
(トナーの製造例)
有機溶媒組成物(3)を4005g/分、有機溶媒組成物(2)を495g/分、水系分散媒体(1)を5500g/分のスピードで、パイプラインホモミキサー(特殊機化工業製)に供給し、乳化分散液を得た。得られた乳化液中のトナー粒子の体積平均粒子径は5.2μm、Dv/Dnは1.08となり、平均円形度は0.93であった。さらに、得られた乳化液を以下のように処理することでトナー母体粒子及びトナーを得た。まず、脱溶剤工程は次の方法で行った。45℃まで昇温して、攪拌翼外周端周速10.5m/秒、大気圧下(101.3kPa)で溶剤を除去することにより、脱溶剤スラリー(2)を得た。脱溶剤時間は5時間を要した。続いて、洗浄工程は次の方法で行なった。上記脱溶剤スラリーをフィルタープレスで加圧濾過し、濾液伝導度が100μS/cmまで貫通洗浄をおこなった。さらに、固形分濃度が20%になるように、濾過ケーキにイオン交換水を加え、ディスパーで混合したのちに、10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、pH=10.5の状態で30分間アルカリ洗浄をおこなった。再び、フィルタープレスにより、同様の操作をおこない、100μS/cmのスラリーを得たのちに、10%塩酸を加え、pH=5.0で30分間酸洗浄をおこなった。さらに、同様にフィルタープレスによる加圧洗浄を繰り返すことにより、脱水ケーキを得た。これを、酸洗浄後ケーキ(2)とする。続いて、帯電制御剤による表面処理工程は次の方法で行なった。上記酸洗浄後ケーキ(2)に固形分濃度が20%になるように、イオン交換水を加え、ディスパーで混合した後に、1%N、N、N−トリメチル−[3−(4−ぺルフロロノネニルオキシベンズアミド)プロピル]アンモニウム、ヨージド(製品名フタージェント310(ネオス社製))エタノール水溶液を加えて60分間攪拌をおこなった。引き続き、遠心分離機を用いて、上記表面処理スラリーをろ過分離し、含水率20%の母体ケーキ(2)を得た。続いて、上記母体ケーキ(2)を減圧乾燥機により、40℃、24時間乾燥して、トナー母体粒子を得た。このとき、母体ケーキ(2)を減圧乾燥機に投入するまでの工程間時間tは6時間であり、また、保管時の環境温度Tは20℃であった。次に、得られたトナー母体粒子100部に疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合した。更に、疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部を追加混合し、目開き37μmのスクリーンにて粗大粒子を除去して、マゼンタトナー(1)を得た。
比較例1
母体ケーキ(1)を減圧乾燥機に投入するまでの工程間時間tを10時間、また、保管時の環境温度Tを40℃に変更する以外は、実施例1と同様に処理することにより、イエロートナー(4)を得た。
比較例2
母体ケーキ(1)を減圧乾燥機に投入するまでの工程間時間tを24時間、また、保管時の環境温度Tを20℃に変更する以外は、実施例1と同様に処理することにより、イエロートナー(5)を得た。
比較例3
母体ケーキ(2)を減圧乾燥機に投入するまでの工程間時間tを30時間、また、保管時の環境温度Tを15℃に変更する以外は、実施例4と同様に処理することにより、マゼンタトナー(2)を得た。
上記のイエロートナー(1)〜(3)、マゼンタトナー(1)を用いて帯電量、画像濃度、地肌汚れ、機内飛散について評価した。また、比較のために上記のイエロートナー(4)〜(5)、マゼンタトナー(2)を用いて、同様にして、評価を行った。トナーの評価項目及び評価方法は以下の通りである。
<帯電量>
評価実機の中から現像剤をサンプリングし、温度20℃、湿度50%の環境下において、ステンレス性のポットに仕込み、ボールミル架台上で300rpmにて回転混合させた後、回転開始から15秒後に停止させ、得られた現像剤の帯電量を、ブローオフ装置によって測定した。
<画像濃度>
ベタ画像出力後、画像濃度をX−Rite(X−Rite社製)により測定した。これを5点測定して平均値を求めた。
<地肌汚れ>
白紙画像を現像中に停止させ、現像後の感光体上の現像剤をテープ転写し、未転写のテープの画像濃度との差を938スペクトロデンシトメーター(X−Rite社製)により測定した。画像濃度との差が0.04以上であるものを不良と判断することにした。
<機内飛散>
複写機内のトナー汚染状態を目視にて評価し、評価基準は以下の通りとした。
○:良好なレベル
×:実用上問題があるレベル
なお、全ての評価項目は、Ricoh 製Imagio Neo 450にて、各トナーを用いて画像面積率5%チャート連続50000枚出力耐久試験実施後に評価した。
表1に、実施例1〜4、及び比較例1〜3に関する工程間時間(t)、保管環境温度(T)、80e−0.07t
帯電量、画像濃度、地肌汚れ、機内飛散の結果を示す。
表1を見て分かる通り、本発明に係るイエロートナー(1)〜(3)、マゼンタトナー(1)を用いた実施例では、十分な帯電量および画像濃度が得られており、地肌汚れおよび機内飛散においても良好な結果が得られた。一方、イエロートナー(4)〜(5)、マゼンタトナー(2)を用いた比較例では、十分な帯電量が得られず、地肌汚れおよび機内飛散が悪化したため、満足なベタ画像の出力が困難であった。
本発明の画像形成装置を説明するための概略図である。 本発明に用いる定着装置を説明するための概略図である。 本発明のプロセスカートリッジを説明するための概略図である。
符号の説明
1 加熱体
2 加熱ローラ
2a、4a 芯金
2b、4b 弾性部材(耐熱ゴム層)
3 ベルト
4 加圧ローラ
5 温度検出手段
6 誘導加熱手段
7 励磁コイル
8 コイルガイド板
9 励磁コイルコア
10 中間転写ベルト(中間転写体)
11 記録材
12 励磁コイルコア支持部材
14、15、16 支持ローラ
17 クリーニング装置
18 画像形成手段
20 タンデム型画像形成装置
21 露光装置
22 2次転写装置
23 ローラ
24 2次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 反転装置
30 原稿台
32 コンタクトガラス
33 第1送行体
34 第2送行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 感光体(潜像担持体)
42、50 給紙ローラ
43 ペーパーバンク
44 給紙カセット
45、52 分離ローラ
46、48 給紙路
47 搬送ローラ
49 レジストローラ
51 手差しトレイ
53 手差し給紙路
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
60 帯電装置
61 現像装置
62 1次転写手段
63 感光体クリーニング装置
64 除電装置
100 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
101 感光体
102 帯電手段
103 露光手段
104 現像手段
105 クリーニング手段
N ニップ部
W1 接触領域

Claims (17)

  1. 少なくとも、有機溶媒中に結着樹脂と着色剤とを含有する有機溶媒組成物を、水系媒体中で造粒するトナーの製造方法において、
    前記造粒後、トナー核に対し湿式で帯電制御剤として、アルコールを含む水中に溶解したフッ素系化合物をトナー表面に付着(結合)させる工程、脱水ろ過する工程、乾燥する工程を有し、
    前記脱水ろ過工程から前記乾燥工程に移るまでの工程間時間(t)と、
    前記工程間中の脱水後ケーキの保管時環境温度(T)において(tの単位は時間、Tの単位は℃)、以下の関係式(1)及び/又は(2)が成り立つことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
    t≦80e(−0.07T) (1)
    (ただし、5≦T<50の範囲とする。)
    (ただし、Δtm=tm−t(m−1)で示されるm回目の温度を測定する際の時間差、T(t=tm)はtm時の温度Tを示す。5≦T<50の範囲とする。)
  2. 前記水系媒体が、有機樹脂微粒子を含むことを特徴とする請求項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  3. 前記有機樹脂微粒子が、末端にカルボキシル基を有する構造であることを特徴とする請求項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  4. 前記カルボキシル基が、前記有機樹脂微粒子の構成成分である、アクリル酸またはメタクリル酸由来であることを特徴とする請求項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  5. 前記静電荷像現像用トナーの製造方法は、帯電制御剤を外添する工程の前に脱溶剤、洗浄、脱水ろ過工程を有し、前記洗浄工程は、少なくともスラリーpHが8.0〜11.0の状態で行うアルカリ洗浄工程と、スラリーpHが3.0〜6.0の状態で行う酸洗浄工程を有し、前記酸洗浄工程は、前記アルカリ洗浄工程の後工程であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  6. 前記有機溶媒組成物中の結着樹脂がポリエステル樹脂を含有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  7. 前記有機溶媒組成物の酸価が2〜30KOHmg/gであることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  8. 前記有機溶媒組成物中の結着樹脂が活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を含有し、該有機溶媒組成物を水系媒体中で機械的剪断力により分散させた後、又は分散させながら該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体と活性水素基を有する化合物とを反応させる工程を有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  9. 請求項1〜のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法によって製造されたことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  10. 該トナー粒子の体積平均粒子径が3〜8μmであることを特徴とする請求項に記載の静電荷像現像用トナー。
  11. 該トナー粒子の体積平均粒子径と数平均粒子径の比(Dv/Dn)が1.20以下であることを特徴とする請求項又は10に記載の静電荷像現像用トナー。
  12. 該トナー粒子の平均円形度が0.92〜1.00であることを特徴とする請求項11のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  13. 請求項12のいずれかに記載の静電荷現像用トナーとキャリアとからなる静電潜像現像用現像剤。
  14. 少なくとも、感光体と、感光体を帯電する帯電手段と、感光体上に形成された静電潜像を請求項9〜12のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーを含む現像剤で現像する現像手段と、感光体上に形成されたトナー画像を画像支持体上に転写する手段と、転写されたトナー画像を定着するための加熱部材を配した加熱ローラ及びこれに対向配設された加圧ローラを備えた定着手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
  15. 像担持体上に静電潜像を形成する工程、前記静電潜像を、少なくとも請求項13に記載の静電潜像現像用現像剤で現像し可視像を形成する工程、得られた可視像を記録部材に転写し、定着する工程を有することを特徴とする画像形成方法。
  16. 感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれ、少なくとも請求項13に記載の静電潜像現像用現像剤を有する現像手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  17. 少なくとも、有機溶媒中に結着樹脂と着色剤とを含有する有機溶媒組成物を、水系媒体中で造粒するトナー母体粒子の製造方法において、
    前記造粒後、トナー核に対し湿式で帯電制御剤としてフッ素系化合物をアルコールを含む水中に溶解させた後、トナー表面に付着(結合)させる工程、脱水ろ過する工程、乾燥する工程を有し、
    前記脱水ろ過工程から前記乾燥工程に移るまでの工程間時間(t)と、
    前記工程間中の脱水後ケーキの保管時環境温度(T)において(tの単位は時間、Tの単位は℃)、以下の関係式(1)及び/又は(2)が成り立つことを特徴とする静電荷像現像用トナー母体粒子の製造方法。
    t≦80e(−0.07T) (1)
    (ただし、5≦T<50の範囲とする。)
    (ただし、Δtm=tm−t(m‐1)で示されるm回目の温度を測定する際の時間差、T(t=tm)はtm時の温度Tを示す。5≦T<50の範囲とする。)
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