JP4491452B2 - トナーの製造方法及びそれにより得られるトナー - Google Patents
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Description
また、粉砕法におけるもう一つの問題として、ワックスが破断面になりやすいために、表面に露出するワックスが多くなってしまうということがある。
したがって、さらなる転写効率の向上によりトナーの消費量を減少させて画像のぬけのない高品位の画像を得たり、ランニングコストを低減させたいという要求も高まっている。転写効率が非常に良いならば、感光体や転写媒体から未転写トナーを取り除くためのクリーニングユニットが必要なくなり、機器の小型化、低コスト化が図れ、廃棄トナーもなくなるというメリットも同時に有しているからである。このような不定形の形状効果の欠点を補うために種々の球状のトナー製造法が考案されている。
それでなくとも、トナーを含む乾式現像剤を長期間使用すると、トナーを構成する各粒径のトナー粒子の減り方は一定ではなく、一般的に、大粒径トナー粒子の個数の減る割合が小粒径トナー粒子の個数の減る割合よりも著しい結果、トナーの組成が初期の所望のものと異なり小粒径トナー粒子リッチの組成に変わる。
トナー表面近傍を含めてトナー内部に均一にワックスが分散していると、表面に存在するワックス量が多くなるため、キャリアなどにトナーが融着してしまうという不具合があり、一方、トナー内部にワックスが分散してなく、トナー表面近傍のみにワックスが存在していると、表面に存在するワックスが全くない部分が多くなりすぎ、現像、転写及びクリーニング時にトナーの離型性に齟齬を来たし、定着の際、定着性が悪くなるだけでなく、機械的、熱的ストレスによりトナー粒子の割れを生じやすくなる場合があり、かつ、割れて新たに生じた微細トナーの表面の特性が、好ましくないものになる危険性がある。
また、定着領域の広い高画質なトナーの製造方法及びそれにより得られるトナーを提供することにある。またさらに、カラートナーとした場合の光沢性に優れ、かつ耐ホットオフセット性が優れるトナーの製造方法及びそれにより得られるトナーを提供することにある。
また、より高解像度で、高精細画像の形成が可能なトナーの製造方法及びそれにより得られるトナーを提供することにある。トナーが高速機を使用した場合に、現像プロセスにおけるトナーとキャリア粒子、現像部材等との機械的衝撃力を受け、トナーが割れた場合でも、適切な量のワックスがしみ出すことによるトナー融着の防止と、定着プロセスにおける良好な定着性を両立したトナーの製造方法及びそれにより得られるトナーを提供することもある。
また、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分に存在するワックスの占める断面積割合が、5〜40%であること、特にワックスがトナーの表面近傍に全ワックスの70個数%以上分散して存在することにより、このような傾向は一層著しくなる。
なお、本発明において、トナーの表面近傍とは、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでを表わし、トナーの内部とは、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点からトナーの中心までを表わす。
ワックスは定着時に速やかにトナー表面にしみ出ることによって目的を達成する。酸価の高いワックスは離型剤としての機能が低下するので、離型剤としての機能を確保するには、酸価値5KOHmg/g以下の酸価を有した脱遊離脂肪酸カルナバワックス、ライスワックス、モンタンワックス、エステルワックスを用いることが好ましい。
トナーバインダーは以下の方法などで製造することができる。
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)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留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これにポリイソシアネート(3)を反応させ、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)を得る。さらに(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア結合で変性されたポリエステルを得る。(3)を反応させる際および(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(3)に対して不活性なものが挙げられる。ウレア結合で変性されていないポリエステル(LL)を併用する場合は、水酸基を有するポリエステルと同様な方法で(LL)を製造し、これを前記(u)の反応完了後の溶液に溶解し、混合する。
乾式トナーは以下の方法で製造することができるが勿論これらに限定されることはない。
使用できる混合設備の例としては、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられる。
さらに、トナー組成物の粘度を低くするために、ウレア変性ポリエステル(u)や(A)が可溶の溶剤を使用することもできる。溶剤を用いたほうが粒度分布がシャープになる点で好ましい。該溶剤は沸点が100℃未満の揮発性であることが除去が容易である点から好ましい。該溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2 種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。プレポリマー(A)100部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300部、好ましくは0〜100部、さらに好ましくは25〜70部である。溶剤を使用した場合は、伸長および/または架橋反応後、常圧または減圧下にて加温し除去する。
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なうのが好ましい。
また、これらの現象は微粉の含有率が大きく関係し、特に3μm以下の粒子が10%を超えるとキャリアへの付着や高いレベルで帯電の安定性を図る場合支障となる。
逆に、トナーの粒子径が本発明の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、Dv/Dnが1.20以上では解像力が低下してくる。粒径3μm以下の場合はトナーの浮遊による人体への影響も心配され、また8μm以上では感光体上のトナー像の鮮鋭度が低下し解像力も低下してくる。
本発明のトナーの平均円形度は0.93〜1.00であり、特定の形状と形状の分布を有することが重要であり、平均円形度が0.93未満で、球形からあまりに離れた不定形の形状、すなわち、本発明で言う平均円形度が0.93未満のトナーでは、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られない。不定形の粒子は感光体等への平滑性媒体への接触点が多く、また突起先端部に電荷が集中することからファンデルワールス力や鏡像力が比較的球形な粒子よりも付着力が高い。そのため静電的な転写工程においては、不定形粒子と球形の粒子の混在したトナーでは球形の粒子が選択的に移動し、文字部やライン部画像抜けが起こった。
また、残されたトナーは次の現像工程のために除去しなければならず、クリーナ装置が必要であったり、トナーイールド(画像形成に使用されるトナーの割合)が低かったりする不具合点が生じる。粉砕トナーの円形度は通常0.910〜0.920である。具体的な円形度の測定法は後述する。
また、本発明のトナーはキャリアを使用しない1成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
トナー形状が一定しない不定形、又は扁平形状では粉体流動性が悪いことから、次のような課題を持つ。すなわち、摩擦帯電が円滑に行なえないことから地肌汚れ等の問題が発生しやすい。また、微小な潜像ドットを現像する際には、緻密で均一なトナー配置をとりにくいことから、ドット再現性に劣る。また、静電転写方式では、電気力線の影響を受けにくく、転写効率が劣る。
トナーが真球に近い場合、粉体流動性が良すぎて、外力に対して過度に作用してしまうことから、現像及び転写の際に、ドットの外側にトナー粒子が飛び散りやすいといった問題がある。また、球形トナーでは、感光体上で転がりやすいために、感光体とクリーニング部材との間に潜り込みクリーニング不良となることが多いという問題点がある。
本発明の紡錘形状のトナーは、粉体流動性が適度に調節されているために、摩擦帯電が円滑に行なわれて地肌汚れを発生させることがなく、微小な潜像ドットに対して整然と現像され、その後、効率よく転写されてドット再現性に優れる。更に、その際の飛び散りに対しては、粉体流動性が適度にブレーキをかけて飛び散りを防いでいる。紡錘形状のトナーは球形トナーに比べて、転がる軸が限られていることから、クリーニング部材の下に潜り込むようなクリーニング不良が発生しにくい。
長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにクリーニング性が高いが、ドット再現性及び転写効率が劣るために高品位な画質が得られなくなる。
長軸と短軸との比(r2/r1)が0.8を越えると、球形に近づくために、低温低湿の環境下では特にクリーニング不良が発生することがある。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近く、不定形トナーのように飛び散りは少ないが、球形トナーのような高転写率は得られない。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となる。これに近い紡錘状形状にすることで不定形・扁平形状でもなく真球状でもない形状であって、双方の形状が有する摩擦帯電性、ドット再現性、転写効率、飛び散りの防止性、クリーニング性の全てを満足させる形状となる。
図1は、長軸、短軸、厚さの関係を説明する図であり、図中の符号r1、r2、r3で示され、長さは、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定したものである。
図2に本発明のトナーを使用する画像形成装置における定着装置の概略図を示す。この図において、(1)は定着ローラ、(2)は加圧ローラ、(3)は金属シリンダー、(4)はオフセット防止層、(5)は加熱ランプ、(6)は金属シリンダー、(7)はオフセット防止層、(8)は加熱ランプ、(T)はトナー像、(S)は支持体(紙等の転写紙)を示す。
本発明のトナーを使用する画像形成装置で用いられるような定着装置において、2本のローラ間に加わる面圧(ローラ荷重/接触面積)を1.5×105Pa以下で定着することは従来はなかった。従来の面圧は1.5×105Paを越えており、そうでないと、充分に定着することができなかった。これに対し、本発明のトナーは低温でも定着できるものであり、面圧が1.5×105Pa以下という低面圧でも定着することが可能になる。また、低面圧にしたことで、転写媒体上のトナー画像を押しつぶし乱さないので、高精細な画像出力が可能となる。
本発明のトナーを使用する定着装置は、図3に示すように、定着フィルムを回転させて定着する、いわゆるサーフ定着装置である。以下詳説すると、定着フィルムはエンドレスベルト状耐熱フィルムであり、該フィルムの支持回転体である駆動ローラと、従動ローラと、この両ローラ間の下方に設けたヒータ支持体に保持させて固定支持させて配設した加熱体とに懸回張設してある。
従動ローラは定着フィルムのテンションローラを兼ね、定着フィルムは駆動ローラの図中時計回転方向の回転駆動によって、時計回転方向に向かって回転駆動される。この回転駆動速度は、加圧ローラと定着フィルムが接する定着ニップ領域Lにおいて転写材と定着フィルムの速度が等しくなる速度に調節される。
ここで、加圧ローラはシリコンゴム等の離型性のよいゴム弾性層を有するローラであり、反時計周りに回転しつつ、前記定着ニップ領域Lに対して総圧4〜10kgの当接圧をもって圧接させてある。
また定着フィルムは、耐熱性、離型性、耐久性に優れたものが好ましく、総厚100μm以下、好ましくは40μm以下の薄肉のものを使用する。例えばポリイミド、ポリエーテルイミド、PES(ポリエーテルサルファイド)、PFA(4フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)等の耐熱樹脂の単層フィルム、或いは複合層フィルム、例えば20μm厚フィルムの少なくとも画像当接面側にPTFE(4フッ化エチレン樹脂)、PFA等のフッ素樹脂に導電材を添加した離型性コート層を10μm厚に施したものや、フッ素ゴム、シリコンゴム等の弾性層を施したものである。
定着温度センサによって検出された基板の温度情報は図示しない制御手段に送られ、かかる制御手段により定着ヒータに供給される電力量が制御され、加熱体は所定の温度に制御される。
図4に本発明のトナーを使用したプロセスカートリッジを有する画像形成装置の概略構成を示す。
図において、(10)はプロセスカートリッジ全体を示し、(11)は感光体、(12)は帯電手段、(13)は現像手段、(14)はクリーニング手段を示す。
上述の感光体(11)、帯電手段(12)、現像手段(13)及びクリーニング手段(14)等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
(アモルファスシリコン感光体について)
本発明に用いられる電子写真用感光体としては、導電性支持体を50℃〜400℃に加熱し、該支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD法、光CVD法、プラズマCVD法等の成膜法によりa−Siからなる光導電層を有するアモルファスシリコン感光体(以下、「a−Si系感光体」と称する。)を用いることができる。なかでもプラズマCVD法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にa−Si堆積膜を形成する方法が好適なものとして用いられている。
アモルファスシリコン感光体の層構成は例えば以下のようなものである。図5は、層構成を説明するための模式的構成図である。図5(a)に示す電子写真用感光体(500)は、支持体(501)の上にa−Si:H,Xからなり光導電性を有する光導電層(502)が設けられている。図5(b)に示す電子写真用感光体(500)は、支持体(501)の上に、a−Si:H,Xからなり光導電性を有する光導電層(502)と、アモルファスシリコン系表面層(503)とから構成されている。図5(c)に示す電子写真用感光体(500)は、支持体(501)の上に、a−Si:H,Xからなり光導電性を有する光導電層(502)と、アモルファスシリコン系表面層(503)と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層(504)とから構成されている。図5(d)に示す電子写真用感光体(500)は、支持体(501)の上に、光導電層(502)が設けられている。該光導電層(502)はa−Si:H,Xからなる電荷発生層(505)ならびに電荷輸送層(506)とからなり、その上にアモルファスシリコン系表面層(503)が設けられている。
感光体の支持体としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Al、Cr、Mo、Au、In、Nb、Te、V、Ti、Pt、Pd、Fe等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。
支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状、無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体を形成し得るように適宜決定するが、画像形成装置用感光体としての可撓性が要求される場合には、支持体としての機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかしながら、支持体は製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は10μm以上とされる。
本発明に用いることができるアモルファスシリコン感光体には必要に応じて導電性支持体と光導電層との間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層を設けるのがいっそう効果的である(図5(c)参照)。すなわち、電荷注入阻止層は感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能が発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。
電荷注入阻止層の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは0.3〜4μm、最適には0.5〜3μmとされるのが望ましい。
光導電層は必要に応じて下引き層上に形成され、光導電層の層厚は所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは1〜100μm、より好ましくは20〜50μm、最適には23〜45μmとされるのが望ましい。
電荷輸送層は、光導電層を機能分離した場合の電荷を輸送する機能を主として奏する層である。この電荷輸送層は、その構成要素として少なくともシリコン原子と炭素原子と弗素原子とを含み、必要であれば水素原子、酸素原子を含むa−SiC(H、F、O)からなり、所望の光導電特性、特に電荷保持特性,電荷発生特性および電荷輸送特性を有する。本発明においては酸素原子を含有することが特に好ましい。
電荷輸送層の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果などの点から適宜所望にしたがって決定され、電荷輸送層については、好ましくは5〜50μm、より好ましくは10〜40μm、最適には20〜30μmとされるのが望ましい。
電荷発生層は、光導電層を機能分離した場合の電荷を発生する機能を主として奏する層である。この電荷発生層は、構成要素として少なくともシリコン原子を含み、実質的に炭素原子を含まず、必要であれば水素原子を含むa−Si:Hから成り、所望の光導電特性、特に電荷発生特性、電荷輸送特性を有する。
電荷発生層の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは0.5〜15μm、より好ましくは1〜10μm、最適には1〜5μmとされる。
本発明に用いることができるアモルファスシリコン感光体には、必要に応じて上述のようにして支持体上に形成された光導電層の上に、更に表面層を設けることができ、アモルファスシリコン系の表面層を形成することが好ましい。この表面層は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
本発明における表面層の層厚としては、通常0.01〜3μm、好適には0.05〜2μm、最適には0.1〜1μmとされるのが望ましいものである。層厚が0.01μmよりも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、3μmを超えると残留電位の増加等の電子写真特性低下がみられる。
図6に示した本実施例の現像器(20)において、現像時、現像スリーブ(21)には、電源(22)により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加される。背景部電位と画像部電位は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値の間に位置している。これによって現像部(23)に向きが交互に変化する交互電界が形成される。この交互電界中で現像剤のトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像スリーブ(21)およびキャリアへの静電的拘束力を振り切って感光体ドラム(24)に飛翔し、感光体ドラムの潜像に対応して付着する。
振動バイアス電圧の最大値と最小値の差(ピーク間電圧)は、0.5〜5KVが好ましく、周波数は1〜10KHzが好ましい。振動バイアス電圧の波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振動バイアスの直流電圧成分は、上記したように背景部電位と画像部電位の間の値であるが、画像部電位よりも背景部電位に近い値である方が、背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止する上で好ましい。
振動バイアス電圧の波形が矩形波の場合、デューティ比を50%以下とすることが望ましい。ここでデューティ比とは、振動バイアスの1周期中でトナーが感光体に向かおうとする時間の割合である。このようにすることにより、トナーが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を大きくすることができるので、トナーの運動がさらに活発化し、トナーが潜像面の電位分布に忠実に付着してざらつき感や解像力を向上させることができる。またトナーとは逆極性の電荷を有するキャリアが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を小さくすることができるので、キャリアの運動を沈静化し、潜像の背景部にキャリアが付着する確率を大幅に低減することができる。
(ローラ帯電の場合)
図8(a)に接触式の帯電装置を用いた画像形成装置の一例の概略構成を示した。被帯電体、像担持体としての感光体は矢印の方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。この感光ドラムに接触させた帯電部材である帯電ローラーは芯金とこの芯金の外周に同心一体にローラー上に形成した導電ゴム層を基本構成とし、芯金の両端を不図示の軸受け部材などで回転自由に保持させると供に、不図示の加圧手段によって感光ドラムに所定の加圧力で押圧させており、本図の場合はこの帯電ローラーは感光ドラムの回転駆動に従動して回転する。帯電ローラは、直径9mmの芯金上に100000Ω・cm程度の中抵抗ゴム層を被膜して直径16mmに形成されている。
帯電ローラーの芯金と図示の電源とは電気的に接続されており、電源により帯電ローラーに対して所定のバイアスが印加される。これにより感光体の周面が所定の極性,電位に一様に帯電処理される。
本発明で使われる帯電部材の形状としてはローラーの他にも、磁気ブラシ、ファーブラシなど、どのような形態をとってもよく、電子写真装置の仕様や形態にあわせて選択可能である。磁気ブラシを用いる場合、磁気ブラシは例えばZn−Cuフェライト等、各種フェライト粒子を帯電部材として用い、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成される。また、ファーブラシを用いる場合、例えばファーブラシの材質としては、カーボン、硫化銅、金属、および金属酸化物により導電処理されたファーを用い、これを金属や他の導電処理された芯金に巻き付けたり張り付けたりすることで帯電器とする。
図8(b)に接触式の帯電装置を用いた画像形成装置の一例の概略構成を示した。被帯電体、像担持体としての感光体は矢印の方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。この感光体に対して、ファーブラシによって構成されるブラシローラが、ブラシ部の弾性に抗して所定の押圧力をもって所定のニップ幅で接触させてある。
本例における接触帯電部材としてのファーブラシローラは、電極を兼ねる直径6mmの金属製の芯金に、ブラシ部としてユニチカ(株)製の導電性レーヨン繊維REC−Bをパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付けて、外径14mm、長手長さ250mmのロールブラシとしたものである。ブラシ部のブラシは300デニール/50フィラメント、1平方ミリメートル当たり155本の密度である。このロールブラシを内径が12mmのパイプ内に一方向に回転させながらさし込み、ブラシと、パイプが同心となるように設定し、高温多湿雰囲気中に放置してクセ付けで斜毛させた。
ファーブラシローラの抵抗値は印加電圧100Vにおいて1×105Ωである。この抵抗値は、金属製の直径φ30mmのドラムにファーブラシローラをニップ幅3mmで当接させ、100Vの電圧を印加したときに流れる電流から換算した。
ファーブラシ帯電器の抵抗値は、被帯電体である感光体上にピンホール等の低耐圧欠陥部が生じた場合にもこの部分に過大なリーク電流が流れ込んで帯電ニップ部が帯電不良になる画像不良を防止するために104Ω以上必要であり、感光体表面に充分に電荷を注入させるために107Ω以下である必要がある。
また、ブラシの材質としては、ユニチカ(株)製のREC−B以外にも、REC−C、REC−M1、REC−M10、さらに東レ(株)製のSA−7、日本蚕毛(株)製のサンダーロン、カネボウ製のベルトロン、クラレ(株)のクラカーボ、レーヨンにカーボンを分散したもの、三菱レーヨン(株)製のローバル等が考えられる。ブラシは一本が3〜10デニールで、10〜100フィラメント/束、80〜600本/mmの密度が好ましい。毛足は1〜10mmが好ましい。
このファーブラシローラは感光体の回転方向と逆方向(カウンター)に所定の周速度(表面の速度)をもって回転駆動され、感光体面に対して速度差を持って接触する。そしてこのファーブラシローラに電源から所定の帯電電圧が印加されることで、回転感光体面が所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。本例では該ファーブラシローラによる感光体の接触帯電は直接注入帯電が支配的となって行なわれ、回転感光体表面はファーブラシローラに対する印加帯電電圧とほぼ等しい電位に帯電される。
本発明で使われる帯電部材の形状としてはファーブラシローラの他にも、帯電ローラ、ファーブラシなど、どのような形態をとってもよく、電子写真装置の仕様や形態にあわせて選択可能である。帯電ローラを用いる場合、芯金上に100000Ω・cm程度の中抵抗ゴム層を被膜して用いるのが一般的である。磁気ブラシを用いる場合、磁気ブラシは例えばZn−Cuフェライト等、各種フェライト粒子を帯電部材として用い、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成される。
図8(b)に接触式の帯電装置を用いた画像形成装置の一例の概略構成を示した。被帯電体、像担持体としての感光体は矢印の方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。この感光体に対して、磁気ブラシによって構成されるブラシローラが、ブラシ部の弾性に抗して所定の押圧力をもって所定のニップ幅で接触させてある。
本例における接触帯電部材としての磁気ブラシとしては、平均粒径:25μmのZn−Cuフェライト粒子と、平均粒径10μmのZn−Cuフェライト粒子を、重量比1:0.05で混合して、それぞれの平均粒径の位置にピークを有する、平均粒径25μmのフェライト粒子を、中抵抗樹脂層でコートした、磁性粒子を用いた。接触帯電部材は、上述で作成された被覆磁性粒子、および、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成され、上記被覆磁性粒子をスリーブ上に、厚さ1mmでコートして、感光体との間に幅約5mmの帯電ニップを形成した。また、該磁性粒子保持スリーブと感光体との間隙は、約500μmとした。さらに、マグネットロールは、スリーブ表面が、感光体表面の周速に対して、その2倍の早さで逆方向に摺擦するように、回転され、感光体と磁気ブラシとが均一に接触するようにした。
本発明で使われる帯電部材の形状としては磁気ブラシの他にも、帯電ローラ、ファーブラシなど、どのような形態をとってもよく、電子写真装置の仕様や形態にあわせて選択可能である。帯電ローラを用いる場合、芯金上に100000Ω・cm程度の中抵抗ゴム層を被膜して用いるのが一般的である。また、ファーブラシを用いる場合、例えばファーブラシの材質としては、カーボン、硫化銅、金属、および金属酸化物により導電処理されたファーを用い、これを金属や他の導電処理された芯金に巻き付けたり張り付けたりすることで帯電器とする。
(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724部、イソフタル酸276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、160℃まで冷却して、これに32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フォロンジイソシアネート188部と2時間反応を行ないイソシアネート含有プレポリマー(A)を得た。次いでこのプレポリマー(1)267部とイソホロンジアミン14部を50℃で2時間反応させ、重量平均分子量64000のウレア変性ポリエステル(u)を得た。上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量5000の変性されていないポリエステル(a)を得た。ウレア変性ポリエステル(1)200部と変性されていないポリエステル(a)800部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー(1)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー(1)を単離した。Tgは62℃、酸価値4.2KOHmg/g、ピーク分子量4500。
ビーカー内に前記のトナーバインダー(1)の酢酸エチル/MEK溶液240部、ワックスとしてエステルワックス5部(酸価3)、黒色カーボン顔料(BP1300キャボット社製)8部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液を投入し10分間攪拌した。その後、2時間静置させて、安定化させた。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、体積平均粒径が6.3μm(重量平均径Dv/個数平均径Dn:1.14)、円形度は0.97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、本発明のトナー(1)を得た。このトナー中で、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は20(%)、トナーの表面には存在せずに、トナーの表面近傍に存在するワックスが86個数%、また、分散径が0.1〜3.0μmのワックスは88個数%であった。評価結果を表1に示す。
(トナーバインダーの合成)
実施例1と同様にして、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物334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334部イソフタル酸274部および無水トリメリット酸20部を重縮合した後、イソホロンジイソシアネート154部を反応させプレポリマー(2)を得た。次いでプレポリマー(2)213部とイソホロンジアミン9.5部およびジブチルアミン0.5部を実施例1と同様に反応し、重量平均分子量52000のウレア変性ポリエステル(2)を得た。ウレア変性ポリエステル(2)200部と変性されていないポリエステル(a)800部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー(2)の酢酸エチル溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー(2)を単離した。Tgは65℃、酸価3.5、ピーク分子量5500であった。
ワックスとして脱遊離脂肪酸カルナバワックス(酸価1.5)7部を溶解温度および分散温度を50℃に変える以外は実施例1と同様にし、本発明の粒径5.8μm(Dv/Dn:1.11)、円形度0.98のトナー(2)を得た。このトナー中で、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は30(%)、トナーの表面には存在せずに、トナーの表面近傍に存在するワックスが79個数%、分散径が0.1〜3.0μmのワックスは90個数%であった。評価結果を表1に示す。
(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、重量平均分子量8,000の比較トナーバインダー(1)を得た。比較トナーバインダー(1)のTgは57℃であった。酸価15、ピーク分子量6000。
ビーカー内に前記の比較トナーバインダー(1)100部、酢酸エチル溶液200部、黒色カーボン(BP1300、キャボット社製)顔料10部、ポリプロピレン10部を入れ、50℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。次いで実施例1と同様にトナー化し、体積平均粒径6.0μm(Dv/Dn:1.36)、円形度0.95の比較トナー(1)を得た。このトナー中で、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は3(%)、トナーの表面には存在せずに、トナーの表面近傍に存在するワックスが55個数%、それ以外は大半が内部に存在した。分散径が0.1〜3.0μmのワックスは63個数%であった。評価結果を表1に示す。
(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724部、イソフタル酸250部、テレフタル酸24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の減圧で脱水しながら5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32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188部と2時間反応を行ない、重量平均分子量12000のイソシアネート基含有プレポリマー(3)を得た。
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時間反応を行ない、ケチミン化合物(1)を得た。
上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を常圧下、230℃で6時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応して、ピーク分子量6000、酸価3.8の変性されていないポリエステル(b)を得た。
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)15.4部、ポリエステル(b)64部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌し溶解した。次いでワックスとしてライスワックス8部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(1)2.7部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液(1)とする。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液(1)を投入し10分間攪拌した。さらに2時間静置、安定化させた。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、体積平均粒径4.3μm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、本発明のトナー(5)を得た。(Dv/Dn:1.08)、円形度0.94、ピーク分子量6000、Tg62℃であった。このトナー中でトナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は20(%)、トナーの表面には存在せずに、トナーの表面近傍に存在するワックスが90個数%、分散径が0.1〜3.0μmのワックスは88個数%であった。評価結果を表2に示す。
(プレポリマーの製造例)
実施例1と同様にして、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物669部、イソフタル酸274部および無水トリメリット酸20部を重縮合した後、イソホロンジイソシアネート154部を反応させ、重量平均分子量15000のプレポリマー(4)を得た。
ビーカー内に前記のプレポリマー(2)15.5部、ポリエステル(b)64部、酢酸エチル78.8部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、ワックスとしてモンタンワックス5部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、50℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(1)2.4部およびジブチルアミン0.036部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液(2)とする。トナー材料溶液(2)を用い、分散温度を50℃に変える以外は実施例3と同様にしてトナー化し、体積平均粒径7.2μm(Dv/Dn:1.15)、円形度0.98の本発明のトナー(6)を得た。このトナー中でトナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は25(%)、トナーの表面には存在せずに、トナーの表面近傍に存在するワックスが92個数%、分散径が0.1〜3.0μm、ワックスは94個数%であった。Tgは60℃、ピーク分子量は4000であった。評価結果を表2に示す。
実施例4に用いたモンタンワックスの添加量を、実施例4の添加量5部から6.5部へ、分散後の静置時間を2時間から30分に変更した以外は、すべて実施例4と同様にトナー化し、体積平均粒径6.7μm(Dv/Dn:1.19)、円形度0.98の本発明のトナー(7)を得た。このトナー中でトナー表面から1μm深さまでの部分内部でのワックスの占有面積割合は35(%)、トナーの表面には存在せずに、トナーの表面近傍に存在するワックスが65個数%、分散径が0.1〜3.0μm、ワックスは65個数%であった。Tgは60℃、ピーク分子量は4000であった。評価結果を表2に示す。
(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部およびテレフタル酸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、ピーク分子量8,000の比較トナーバインダー(2)を得た。
ビーカー内に前記の比較トナーバインダー(2)100部、酢酸エチル200部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、ポリプロピレン5部を入れ、50℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させ、比較トナー材料溶液を得た。次いで実施例4と同様にトナー化し、体積平均粒径6.9μm(Dv/Dn:1.45)、円形度0.94の比較トナー(2)を得た。このトナー中でトナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は45(%)、トナーの表面には存在せずに、トナーの表面近傍に存在するワックスが65個数%であったが、残りの大半はトナー表面に出て存在した。分散径が0.1〜3.0μmのワックスは68個数%であった。評価結果を表2に示す。
(1)粒径分布
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
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0.960以上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有効であることが判明した。より好ましくは、平均円形度が0.980〜1.000である。この値はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000により平均円形度として計測した値である。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
ホソカワミクロン製パウダーテスターを用いてかさ密度を測定した。流動性の良好なトナーほど、かさ密度は大きい。
定着ローラーとして(株)リコー製複写機imagio NEO450の定着部を改造した装置を用いて、これにリコー製のタイプ6200紙をセットし複写テストを行なった。定着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。なお、定着ローラの金属シリンダーにはFe材質で厚み0.34mmのものを使用した。また、面圧は1.0×105Paに設定した。
上記定着下限温度と同様に定着評価し、定着画像へのホットオフセットの有無を目視評価した。ホットオフセットが発生した定着ロール温度をもっ定着ロール温度をもってホットオフセット発生温度とした。
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
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)15部、ポリエステル(c)85部、酢酸エチル100部を入れ、攪拌し溶解した。次いでカルナウバワックス9部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(1)2.7部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液(1)とする。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液(1)を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を40℃で5分静置後、攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、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部をへンシェルミキサーにて混合して、本発明のトナー(6)を得た。このトナー中で、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は12%で、トナーの表面近傍に存在するワックスと内部に存在するワックスの比が5:4であった。トナー分散径が0.1〜3.0μmのワックスは85個数%であった。粒径6.0μm(Dv/Dn:1.08)、円形度0.97、ピーク分子量6000、Tg62℃であった。評価結果を表3に示す。
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)15部、ポリエステル(c)85部、酢酸エチル100部を入れ、攪拌し溶解した。次いでカルナウバワックス8部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(1)2.7部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液(1)とする。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液(1)を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を40℃で30分静置後、攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、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部をへンシェルミキサーにて混合して、本発明のトナー(7)を得た。このトナー中で、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は12%で、トナーの表面近傍に存在するワックスと内部に存在するワックスの比が5:3であった。トナー分散径が0.1〜3.0μmのワックスは82個数%であった。粒径6.1μm(Dv/Dn:1.08)、円形度0.98、ピーク分子量6000、Tg62℃であった。評価結果を表3に示す。
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)15部、ポリエステル(c)85部、酢酸エチル100部を入れ、攪拌し溶解した。次いでカルナウバワックス7部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(1)2.7部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液(1)とする。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液(1)を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を40℃で60分静置後、攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、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部をへンシェルミキサーにて混合して、本発明のトナー(8)を得た。このトナー中で、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は12%で、トナーの表面近傍に存在するワックスと内部に存在するワックスの比が5:2であった。トナー分散径が0.1〜3.0μmのワックスは86個数%であった。粒径5.9μm(Dv/Dn:1.06)、円形度0.97、ピーク分子量6000、Tg62℃であった。評価結果を表3に示す。
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)15部、ポリエステル(c)85部、酢酸エチル100部を入れ、攪拌し溶解した。次いでカルナウバワックス6部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(1)2.7部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液(1)とする。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液(1)を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を40℃で90分静置後、攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、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部をへンシェルミキサーにて混合して、本発明のトナー(9)を得た。このトナー中で、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は12%で、トナーの表面近傍に存在するワックスと内部に存在するワックスの比が5:1であった。トナー分散径が0.1〜3.0μmのワックスは85個数%であった。粒径6.3μm(Dv/Dn:1.08)、円形度0.96、ピーク分子量6000、Tg62℃であった。評価結果を表3に示す。
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)15部、ポリエステル(c)85部、酢酸エチル100部を入れ、攪拌し溶解した。次いでカルナウバワックス5部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(1)2.7部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液(1)とする。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液(1)を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を50℃で60分静置後、攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、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部をへンシェルミキサーにて混合して、本発明の比較トナー(3)を得た。このトナー中で、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は12%で、トナーの表面近傍に存在するワックスと内部に存在するワックスの比が5:0であった。トナー分散径が0.1〜3.0μmのワックスは92個数%であった。粒径6.2μm(Dv/Dn:1.09)、円形度0.97、ピーク分子量6000、Tg62℃であった。評価結果を表3に示す。
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)15部、ポリエステル(c)85部、酢酸エチル100部を入れ、攪拌し溶解した。次いでカルナウバワックス10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(1)2.7部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液(1)とする。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液(1)を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、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部をへンシェルミキサーにて混合して、本発明の比較トナー(4)を得た。このトナー中で、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分のワックスの占有面積割合は12%で、トナーの表面近傍に存在するワックスと内部に存在するワックスの比が5:5であった。トナー分散径が0.1〜3.0μmのワックスは77個数%であった。粒径6.1μm(Dv/Dn:1.08)、円形度0.96、ピーク分子量6000、Tg62℃であった。評価結果を表3に示す。
上記実施例1〜9及び比較例1〜4の結果をまとめて表3に示す。
(註1):トナー表面近傍ワックス量は、トナー断面において、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでに存在するワックス粒子数の割合。
(註2):トナー内部ワックス量は、トナー表面から、トナーの中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点からトナーの中心までに存在するワックス粒子数の割合。
トナー粒子間のワックス分布のバラツキを調整するため、各実施例、比較例のトナーサンプル中のトナー粒子10個についてカウントし、その平均値を採用。
表中のトナー表面近傍ワックス量とトナー内部ワックス量は、断面積比ではトナー内部ワックス量は表面近傍ワックス量の2.27倍、体積比ではトナー内部ワックス量は表面近傍ワックス量の1.37倍の領域となる。
上記結果から、本発明におけるトナー表面近傍ワックス量とトナー内部ワックス量の割合が50:45〜50:5が好ましく、更に好ましくは50:30〜50:10であることがわかる。
作成したトナーを、リコー製マイリコピーM−5の改造機にセットし、A4で画像面積率6%の原稿を用いて、1万枚のプリントを行ない、1成分現像用の現像ローラー表面でのトナーの融着の有無と薄層化部材へのトナー固着の評価を行なった。
2 加圧ローラ
3 金属シリンダー
4 オフセット防止層
5 加熱ランプ
6 金属シリンダー
7 オフセット防止層
8 加熱ランプ
T トナー像
S 支持体(紙等の転写紙)
10 プロセスカートリッジ
11 感光体
12 帯電手段
13 現像手段
14 クリーニング手段
20 現像器
21 現像スリーブ
22 電源
23 現像部
24 感光体ドラム
500 電子写真用感光体
501 支持体
502 光導電層
503 表面層
504 電荷注入阻止層
505 電荷発生層
506 電荷輸送層
Claims (11)
- ウレア変性ポリエステルと変性されていないポリエステルを含むトナーバインダー、着色剤、ワックスを含有するトナー原料組成物を有機溶剤に溶解/又は膨潤分散し、水系媒体中で分散後、5〜120分間静置し、該ワックスが、トナー粒子中に微粒子状で内包され、該トナーの表面近傍(トナー表面から、トナー粒子の中心方向に向かって、トナー表面上の任意の点とトナー中心を1:2に内分する点までの深さまでの部分)から内部(該内分する点からトナーの中心までの部分)に亘って全体に存在し、かつトナーの表面近傍に存在するワックス濃度が、トナーの内部に存在するワックスの濃度よりも大であるトナーを得ることを特徴とする乾式トナーの製造方法。
- 前記静置を、35〜45℃で30〜120分間行なうことを特徴とする請求項1に記載の乾式トナーの製造方法。
- 前記ワックスは、トナー粒子中に微粒子状で内包され、トナー断面において、トナーの表面近傍に、トナー粒子中に存在する全ワックスの70個数%以上存在することを特徴とする請求項1又は2に記載の乾式トナーの製造方法。
- 前記ワックスが、トナー粒子の表面に露出していなことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の乾式トナーの製造方法。
- 前記トナー粒子中に分散して存在するワックスの分散径が0.1〜3μmである分散ワックス粒子が70個数%以上を占めることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の乾式トナーの製造方法。
- トナー粒子中のワックス含有量が、樹脂成分100重量部に対して3〜10重量部であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の乾式トナーの製造方法。
- 前記ワックスとして、脱遊離脂肪酸カルナウバワックス、ライスワックス、モンタン系ワックス、エステルワックスのいずれか、もしくはいずれかを組み合わせて用いることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の乾式トナーの製造方法。
- プレポリマーを含むトナー組成物を有機溶剤に溶解/又は分散し、水系媒体中で分散する工程中に、ウレア変性ポリエステルを生成させることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の乾式トナーの製造方法。
- 前記トナーバインダーが、ウレア変性ポリエステルと共に、変性されていないポリエステルを含有し、ウレア変性ポリエステルと変性されていないポリエステルの重量比が5/95〜80/20であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の乾式トナーの製造方法。
- 前記トナーバインダーのピーク分子量が1000〜10000であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の乾式トナーの製造方法。
- 前記トナーバインダーのガラス転移点(Tg)が40〜70℃であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の乾式トナーの製造方法。
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