JP4786555B2 - トナー、トナーの製造方法、画像形成装置 - Google Patents
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Description
混練⇒粉砕のため各粒子内の材料の配置を制御することが不可能であり、帯電性のために電荷調整剤の量を増加すると、フィルミング/定着性への副作用が発生してしまうなどの不具合が生じた。
しかしながら、このような方法では、トナーの粒子径を小さくすることができるものの、結着樹脂の主成分がラジカル重合することにより得られる重合体に限られるため、カラートナー等に好適なポリエステル樹脂やエポキシ樹脂を結着樹脂の主成分とするトナーを製造することができない。
またポリエステル樹脂を乳化分散させた後、得られた粒子を凝集、融着させることによりトナーを製造する方法が知られている(特許文献3及び4参照)。これにより、微粒子の発生を抑制できることから、乳化ロスを低減することができる。
しかしながら、重合法や乳化分散法を用いて得られるトナーは、分散工程で生じる液滴の界面張力により、球形となる傾向がある。このため、ブレードクリーニング方式を用いる場合に、球形トナーがクリーニングブレードと感光体の間で回転して隙間に入り込み、クリーニングされにくいという問題がある。
また、特定のケン化度を有するポリビニルアルコールを分散剤として用いて、粒子を凝集させることにより、粒子径が5〜25μmの会合体粒子を得る方法が知られている(特許文献6参照)。しかしながら、このようにして得られる会合体粒子は、粒子径が大きくなりやすいという問題があり、また帯電性については安定したものが作製できていない。
又、変性層状無機鉱物関連では特許文献7〜10が知られている。
そして、(1)帯電安定性と低温定着性を両立させる、(2)耐久性に優れたトナーを提供する、(3)微小ドット再現性に優れた高品位な画質を得ることができるトナー及び画像形成装置を提供する、(4)クリーニング性が良好なトナーを提供する、(5)(1)〜(4)の課題を同等に達成できるトナー及び画像形成装置を提供することを目的とする。
(1)少なくともトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相を水系媒体に分散及び/又は乳化して造粒するトナーにおいて、前記トナーは、少なくとも複数の樹脂、着色剤、層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物であるステアラルコニウムベントナイトを有し、かつ前記複数の樹脂における第一の樹脂はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)における分子量分布において、重量平均分子量が3000〜10000の樹脂であることを特徴とするトナー。
(3)前記ポリエステル骨格を有する樹脂は、ポリエステル樹脂であることを特徴とする前記(2)に記載のトナー。
(4)前記ポリエステル樹脂は、未変性ポリエステル樹脂であることを特徴とする前記(3)に記載のトナー。
(5)前記第一の樹脂はテトラヒドロフラン(THF)不溶分がないことを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載のトナー。
(7)MW2/Mw1≧1.5であることを特徴とする前記(6)に記載のトナー。
(8)前記第二の樹脂は、架橋型樹脂を含むことを特徴とする前記(6)又は(7)に記載のトナー。
(9)前記架橋型樹脂は、変性ポリエステル樹脂より形成されていることを特徴とする前記(8)に記載のトナー。
(10)前記架橋型樹脂は、活性水素基と反応可能な部位を有する変性ポリエステルと、活性水素基を有する化合物により形成されていることを特徴とする前記(8)又は(9)に記載のトナー。
(12)前記変性層状無機鉱物を含む油相が、第一の油相であることを特徴とする前記(11)に記載のトナー。
(14)前記変性層状無機鉱物のトナー内の分布において、トナー表面から0.5μmまでの領域での存在量が、配合されたトナー組成分比率の存在量より高いことを特徴とする前記(1)〜(13)のいずれかに記載のトナー。
(16)前記油相は、少なくともトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体が溶媒に溶解又は分散されていることを特徴とする前記(1)〜(15)のいずれかに記載のトナー。
(17)前記溶媒は、有機溶媒を含有し、前記有機溶媒は造粒の際に除去されることを特徴とする前記(16)に記載のトナー。
(19)前記トナーの体積平均粒子径が3μm〜8μmであり、個数平均粒子径に対する体積平均粒子径の比が1.00以上1.25以下であることを特徴とする前記(1)〜(18)のいずれかに記載のトナー。
(20)前記トナーの粒子径2μm以下の粒子が1〜10個数%であることを特徴とする前記(1)〜(19)のいずれかに記載のトナー。
(21)前記トナーのガラス転移点が40〜70℃であることを特徴とする前記(1)〜(20)のいずれかに記載のトナー。
(23)前記高分子分散剤は、水溶性高分子であることを特徴とする前記(22)に記載のトナー。
(25)潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像剤であって、前記現像剤は、前記(1)〜(23)のいずれかに記載のトナーを使用した一成分現像剤であることを特徴とする現像剤。
(29)前記(24)又は(25)に記載の現像剤を有する現像手段及び像担持体を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
複数種の樹脂がトナー内で互いに相溶状態になると、それぞれの樹脂が単独に持つ樹脂特性(熱特性や物性)を喪失する傾向を有す。例えば、結晶性ポリエステルを用いたトナーの場合は、そもそも結晶性ポリエステルの有す結晶性由来の性質であるシャープメルト性を低温定着に生かそうとしたトナー樹脂構成の設計思想であるが、結晶性ポリエステルを有すトナーであっても他の樹脂と併用した樹脂設計の場合、他の樹脂と結晶性ポリエステルが相溶状態でトナー内に存在すると、前述した狙いである効果のシャープメルト性を阻害することが知られている。
特に、一方の樹脂と変性層状無機鉱物の混合体と、他方の樹脂が、上述した様な擬似的な非相溶状態を形成していることで、本発明の効果を生み出していると考えられる。
又、小粒径化が可能であり、さらに異型化が達成出来ることからクリーニング性に優れたトナーができる。
有機溶媒の使用量は、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体(以下、トナー材料とも称す)100重量部に対して、40〜300重量部であることが好ましく、60〜140重量部がより好ましく、80〜120重量部がさらに好ましい。
またこの有機変性層状無機鉱物は帯電性能についても良好であり、表面近傍に存在することから、少ない量にて帯電性を有意に発揮できる。
有機変性層状無機鉱物の含有量は、トナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体に対して0.05〜2.0重量%であることが好ましい。
有機変性層状無機鉱物の市販品としては、Bentone 3、Bentone 38、Bentone 38V(以上、レオックス社製)、チクソゲルVP(United catalyst社製)、クレイトン34、クレイトン40、クレイトンXL(以上、サザンクレイ社製)等のクオタニウム18ベントナイト;Bentone 27(レオックス社製)、チクソゲルLG(United catalyst社製)、クレイトンAF、クレイトンAPA(以上、サザンクレイ社製)等のステアラルコニウムベントナイト;クレイトンHT、クレイトンPS(以上、サザンクレイ社製)等のクオタニウム18/ベンザルコニウムベントナイトが挙げられる。特に好ましいのはクレイトンAF、クレイトンAPAがあげられる。
XPSでは層状無機鉱物に使用される特定元素について、通常のトナーを測定した際に得られる表面原子濃度(A)と、該トナーを一度溶融混練した物について通常のトナーと同様、XPSの原子濃度(B)を測定すると、表面偏在しているトナーについてはA>Bとなることから証明される。XPSで観測可能な表面領域は、表面から0.5μm程度である。
未変性ポリエステル樹脂としては、ポリオールとポリカルボン酸の重縮合物等が挙げられる。
また10000を超えると粘度が高すぎることから乳化の際表面への移動度が低くなりやすく、帯電性が十分得られなくなること、また表面偏在し難くなるため、形状も球形になり、クリーニング性に不具合を生じる。
更に第一の樹脂はテトラヒドロフラン(THF)不溶分がないことが好ましい。トナーを造粒する際油相を形成する上で、THF不溶分がないことにより、第一の樹脂成分を均一な分散状態でトナー化することが可能である。
未変性ポリエステル樹脂の酸価は、1.0〜50.0mgKOH/gであることが好ましく、1.0〜30.0mgKOH/gがより好ましい。これにより、トナーは、負帯電しやすくなる。
接着性基材を生成しながら、トナーの母粒子を形成する方法は、トナー材料が活性水素基を有する化合物と、活性水素基と反応可能な部位を有する重合体を含有し、水系媒体中で、活性水素基を有する化合物と、活性水素基に対する反応性を有する重合体を反応させることにより接着性基材を生成しながら、トナーの母粒子を形成する方法であり、生成された接着性基材は前記第二の樹脂に相当する。なお、接着性基材は、この他に公知の結着樹脂をさらに含有してもよい。
このようにして得られるトナーは、着色剤を含有することが好ましく、必要に応じて適宜選択される離型剤、帯電制御剤等のその他の成分をさらに含有してもよい。
ガラス転移温度は、TG−DSCシステムTAS−100(理学電機社製)を用いて、以下のようにして測定することができる。まず、トナー約10mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに乗せ、電気炉中にセットする。室温から昇温速度10℃/分で150℃まで加熱した後、150℃で10分間放置し、室温まで試料を冷却して10分間放置する。その後、窒素雰囲気下、150℃まで昇温速度10℃/分で加熱して示差走査熱量計(DSC)によりDSC曲線を計測する。得られたDSC曲線から、TG−DSCシステム中の解析システムを用いて、ガラス転移温度近傍の吸熱曲線の接線とベースラインとの接点からガラス転移温度を算出することができる。
ポリエステル系樹脂は、目的に応じて適宜選択されるが、ウレア変性ポリエステル系樹脂等が好適に用いられる。
ウレア変性ポリエステル系樹脂は、活性水素基を有する化合物としてのアミン類と、活性水素基と反応可能な部位を有する重合体としてのイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーを水系媒体中で反応させることにより得られる。なお、ウレア変性ポリエステル系樹脂を合成する際にアミン類の他にアルコール類を添加することにより、ウレタン結合を形成してもよい。このようにして生成するウレア結合に対するウレタン結合のモル比(イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーが有するウレタン結合と区別するため)は、0〜9であることが好ましく、1/4〜4であることがより好ましく、2/3〜7/3が特に好ましい。この比が9より大きいと、耐ホットオフセット性が低下することがある。
活性水素基の具体例としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基等が挙げられる。なお、活性水素基は、単独であってもよいし、二種以上の混合物であってもよい。
活性水素基を有する化合物は、目的に応じて適宜選択することができるが、活性水素基と反応可能な部位を有する重合体がイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーである場合には、ポリエステルプレポリマーと伸長反応、架橋反応等により高分子量化できることから、アミン類が好適である。
ジアミンとしては、芳香族ジアミン、脂環式ジアミン、脂肪族ジアミン等が挙げられる。芳香族ジアミンの具体例としては、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等が挙げられる。脂環式ジアミンの具体例としては、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン等が挙げられる。脂肪族ジアミンの具体例としては、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等が挙げられる。三価以上のアミンの具体例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等が挙げられる。アミノアルコールの具体例としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン等が挙げられる。アミノメルカプタンの具体例としては、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等が挙げられる。アミノ酸の具体例としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられる。アミノ基をブロックしたものの具体例としては、アミノ基を、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類でブロックすることにより得られるケチミン化合物、オキサゾリゾン化合物等が挙げられる。
プレポリマーが有する活性水素基と反応可能な官能基としては、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基、化学構造式 −COClで示される官能基等が挙げられるが、中でも、イソシアネート基が好ましい。プレポリマーは、このような官能基の一つを有してもよいし、二種以上を有してもよい。
イソシアネート基を含有するポリエステルプレポリマーは、目的に応じて適宜選択することができる。具体的には、ポリオールとポリカルボン酸を重縮合することにより得られる活性水素基を有するポリエステル樹脂と、ポリイソシアネートの反応生成物等が挙げられる。
ジオールの具体例としては、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−ヘキサンジオール等のアルキレングリコール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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グリコール等のオキシアルキレン基を有するジオール;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等の脂環式ジオール;脂環式ジオールに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類;ビスフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの等のビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。なお、アルキレングリコールの炭素数は、2〜12であることが好ましい。これらの中でも、炭素数が2〜12であるアルキレングリコール又はビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物又はビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物と炭素数が2〜12のアルキレングリコールの混合物が特に好ましい。
ジオールと三価以上のアルコールを混合して用いる場合、ジオールに対する三価以上のアルコールの重量比は、0.01〜10%であることが好ましく、0.01〜1%がより好ましい。
ジカルボン酸の具体例としては、二価のアルカン酸、二価のアルケン酸、芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。二価のアルカン酸の具体例としては、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。二価のアルケン酸の炭素数は、4〜20であることが好ましく、具体的には、マレイン酸、フマル酸等が挙げられる。芳香族ジカルボン酸の炭素数は、8〜20であることが好ましく、具体的には、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等が挙げられる。これらの中でも、炭素数が4〜20の二価のアルケン酸又は炭素数が8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
ポリカルボン酸としては、ジカルボン酸、三価以上のカルボン酸及びジカルボン酸と三価以上のカルボン酸の混合物のいずれかの酸無水物又は低級アルキルエステルを用いることもできる。低級アルキルエステルの具体例としては、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等が挙げられる。
ジカルボン酸と三価以上のカルボン酸を混合して用いる場合、ジカルボン酸に対する三価以上のカルボン酸の重量比は、0.01〜10%であることが好ましく、0.01〜1%がより好ましい。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー中のポリオール由来の構成単位の含有量は、0.5〜40重量%であることが好ましく、1〜30重量%がより好ましく、2〜20重量%が特に好ましい。この含有量が、0.5重量%未満であると、耐ホットオフセット性が低下し、トナーの耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40重量%を超えると、低温定着性が低下することがある。
イソシアネート基を含有するポリエステルプレポリマー中のポリイソシアネート由来の構成単位の含有量は、0.5〜40重量%であることが好ましく、1〜30重量%がより好ましく、2〜20重量%がさらに好ましい。この含有量が、0.5重量%未満であると、耐ホットオフセット性が低下することがあり、40重量%を超えると、低温定着性が低下することがある。
活性水素基と反応性可能な部位を有する重合体の重量平均分子量は、1000〜30000が好ましく、1500〜15000がより好ましい。重量平均分子量が1000未満であると、耐熱保存性が低下することがあり、30000を超えると、低温定着性が低下することがある。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いてテトラヒドロフラン可溶分を測定することにより得られる。
第一の樹脂/第二の樹脂とも単独で分子量測定が可能である場合は以下のように行う。
GPC測定は、例えば、以下のようにして行うことができる。まず、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させる。この温度でカラム溶媒として、テトラヒドロフランを毎分1mlの流速で流し、試料濃度を0.05〜0.6重量%に調整したテトラヒドロフラン溶液を50〜200μl注入して測定する。THF試料溶液は注入前に0.45μmの液クロ用フィルターで、THF不溶成分を除去する。なお、分子量の測定に当たっては、数種の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試料としては、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及び4.48×106の単分散ポリスチレン(Pressure Chemical社製又は東洋ソーダ工業社製)を用いることができる。このとき、10種類程度の標準試料を用いることが好ましい。なお、検出器としては、屈折率検出器を用いることができる。
(第一の樹脂とそれ以外の樹脂の分離定量)
高速液体クロマトグラフィー(HPLC)測定装置:GL−7410(ジーエルサイエンス株式会社社製)
カラム:Inertsil ODS-3V(5m,1504.6mmI.D.)(東ソー社製ジーエルサイエンス株式会社社製)
検出器:示差屈折率(RI)、蛍光(FL)、ダイオードアレイ検出器
温度:35℃
溶媒:クロロホルム
流速:1.0ml/min
試料:0.15%の試料を0.4ml注入
試料の前処理:トナーをクロロホルム(和光純薬製)に0.15wt%で溶解後0.2μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いる。前記クロロホルム試料溶液を100μl注入して測定する。試料中の第一の樹脂は前記検出器で検出された最大ピークを持つものを示す。また、3つの検出器で最大ピークを示すものが異なる場合、分収、定量し第一の樹脂を測定することが出来る。また、カラム、及び溶媒は樹脂の溶解性において適宜選択でき、また、分収する場合はカラム径、及び長さを長くすることが分収回数を低減する点で好ましい。
これらの成分を、上記GPCを用いて測定し、分子量を定量する。
第二の樹脂が架橋型樹脂である場合、THF不溶分が存在し、溶融成分に含まれる樹脂の分子量を測定しても第二の樹脂の重量平均分子量を正確に測定できない場合も考えられる。この場合、第二の樹脂の重量平均分子量は、THF溶融成分に含まれる樹脂の重量平均分子量よりも大きいとみなすことができる。したがって、第二の樹脂のTHF溶融成分を用いて測定された重量平均分子量が、第一の樹脂の重量平均分子量よりも大きければ、第二の樹脂の重量平均分子量は、第一の樹脂の重量平均分子量よりも大きいとみなすことができる。
着色剤の分散粒子径は、1μm以下であることが好ましい。分散粒子径が1μmを超える着色剤を用いて製造されるトナーを用いると、画質が低下しやすくなることがあり、特に、OHPの光透過性が低下しやすくなることがある。
着色剤の分散粒子径は、レーザードップラー法を用いた粒度分布測定装置マイクロトラック超微粒子粒度分布計UPA−EX150(日機装社製)を用いて測定することができる。
分散には、公知の分散機等を適宜用いることができる。分散機の具体例としては、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機等が挙げられる。中でも、分散体(油滴)の粒子径を2〜20μmに制御することができることから、高速せん断式分散機が好ましい。
高速せん断式分散機を用いた場合、回転数、分散時間、分散温度等の条件は、目的に応じて適宜選択することができる。回転数は、1000〜30000rpmであることが好ましく、5000〜20000rpmがより好ましい。分散時間は、バッチ方式の場合は、0.1〜5分であることが好ましく、分散温度は、加圧下において、0〜150℃であることが好ましく、40〜98℃がより好ましい。なお、一般に、分散温度が高温である方が分散は容易である。
離型剤は、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、カルボニル基を有するワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素等を用いることができるが、カルボニル基を有するワックスが好ましい。これらは、単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
離型剤の溶融粘度は、離型剤の融点より20℃高い温度において、5〜1000cpsが好ましく、10〜100cpsがより好ましい。溶融粘度が5cps未満であると、離型性が低下することがあり、1000cpsを超えると、耐ホットオフセット性及び低温定着性を向上させる効果が得られなくなることがある。
トナー中の離型剤の含有量は、0〜40重量%であることが好ましく、3〜30重量%がより好ましい。含有量が40重量%を超えると、トナーの流動性が低下することがある。
なお、ビニル樹脂は、ビニルモノマーを単独重合又は共重合することにより得られる樹脂であり、具体的には、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、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等が挙げられる。
無機粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、5nm〜500nmがより好ましい。また、無機粒子のBET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。
トナー中の無機粒子の含有量は、0.01〜5.0重量%であることが好ましく、0.01〜5.0重量%がより好ましい。
磁性材料は、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、鉄粉、マグネタイト、フェライト等が挙げられる。中でも、色調の点で白色の磁性材料が好ましい。
水系媒体の調製は、樹脂粒子を水系媒体に分散させることにより行うことができる。樹脂粒子の水系媒体中の添加量は、0.5〜10重量%が好ましい。
この際に、前記油相は、少なくとも第一の樹脂(未変性ポリエステル樹脂)と有機変性層状無機鉱物とを有する第一の油相と、少なくとも第二の樹脂の前駆体(活性水素基と反応可能な部位を有する重合体)を有する第二の油相を別個に用意し、これらを混合することにより得られることが好ましい。第一の油相と、第二の油相を別途準備した後これらを混合した油相を用いることで、複数の樹脂の混和・相溶性を抑えて、擬似的に非相溶な状況でトナー内に存在させ、トナーの低温定着性能を確保することができる。
第一の油相内に有機変性層状無機化合物と、油相内で移動が可能となるように分子量を制限した第一の樹脂とを、高分散して第一の油相として準備する。これにより、第二の油相と混合した分散液内で、第一の油相と第二の油相が完全な混和・相溶をせずに、第一の油相成分が粒子内存在状態で脱溶剤前に移動可能となる。この効果で、水相側(表層側)に偏在しやすい有機変性層状無機鉱物と共だって第一の油相成分がリッチなトナー粒子内表層側構成を可能とできる、推測される。このようにすることにより、本発明の効果を生み出すことができると考えられる。
なお、トナー材料の中で、活性水素基と反応可能な部位を有する重合体以外の成分は、樹脂粒子を水系媒体に分散させる際に水系媒体中に添加混合してもよいし、トナー材料を含有する油相を水系媒体に添加する際に、水系媒体に添加してもよい。
水系媒体中において、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー等の活性水素基と反応可能な重合体を含有する分散液を安定に形成する方法としては、水系媒体相中に、活性水素基に対する反応性を有する重合体、着色剤、有機変性層状無機鉱物、離型剤、帯電制御剤、未変性ポリエステル樹脂等のトナー材料を溶媒に溶解又は分散させて調製した油相を添加し、せん断力により分散させる方法等が挙げられる。
高速せん断式分散機を用いた場合、回転数、分散時間、分散温度等の条件は、目的に応じて適宜選択することができる。回転数は、1000〜30000rpmであることが好ましく、5000〜20000rpmがより好ましい。分散時間は、バッチ方式の場合、0.1〜5分であることが好ましく、分散温度は、加圧下において、0〜150℃であることが好ましく、40〜98℃がより好ましい。なお、分散温度は、高温である方が一般に分散が容易である。
トナー材料を含有する油相を乳化又は分散する工程においては、油滴等の分散体を安定化させ、所望の形状にする共に粒度分布をシャープにする観点から、分散剤を用いることが好ましい。
界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤等を用いることができる。
両性界面活性剤の具体例としては、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、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等が挙げられる。
難水溶性の無機化合物分散剤の具体例としては、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等が挙げられる。
乳化スラリー等の分散液から有機溶媒を除去する方法としては、反応系全体を徐々に昇温させて、油滴中の有機溶媒を蒸発させる方法、分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の有機溶媒を除去する方法等が挙げられる。
有機溶媒が除去されると、トナー母粒子が形成される。トナー母粒子に対しては、洗浄、乾燥等を行うことができ、さらに分級等を行うことができる。分級は、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により行ってもよいし、乾燥後に分級操作を行ってもよい。
機械的衝撃力を印加する方法としては、高速で回転する羽根を用いて混合物に衝撃力を印加する方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させて粒子同士又は粒子を適当な衝突板に衝突させる方法等が挙げられる。この方法に用いる装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢等が挙げられる。
本発明のトナーは、表面が平滑であるため、転写性、帯電性等の諸特性に優れ、高品質な画像を形成することができる。また、本発明のトナーが、活性水素基を有する化合物と、活性水素基と反応可能な部位を有する重合体を水系媒体中で反応させることにより得られる接着性基材を含有すると、転写性、定着性等の諸特性にさらに優れる。このため、本発明のトナーは、各種分野において使用することができ、電子写真法による画像形成に、好適に使用することができる。
またトナーの微粒子となる粒子径2μm以下の粒子は1〜10個数%が好ましい。10個数%を越えると現像ローラへのトナーフィルミングや、ブレード等への融着が発生し、現像装置の長期使用において、高画質で高画像を得ることが難しくなる。
SF1=π(L/2)2/A×100
により、定義される。ここで、Lは、トナーの最大長の平均値であり、Aは、トナーの投影面積の平均値である。真球のSF1は、100であり、SF1が100より大きくなるにつれて、形状は、球形から不定形になる。なお、L及びAは、例えば、FE−SEMのS−800(日立製作所社製)を用いて300倍に拡大したキャリアの像を100個無作為にサンプリングし、インターフェースを介して、例えば、画像解析装置Luzex AP(ニレコ社製)に導入して解析することにより得られる。
本発明のトナーの軟化温度は、30℃以上であることが好ましく、50〜90℃がより好ましい。軟化温度が、30℃未満であると、耐熱保存性が悪化することがある。
本発明のトナーの1/2法軟化点は、90℃以上であることが好ましく、100〜170℃がより好ましい。1/2法軟化点が、90℃未満であると、耐オフセット性が悪化することがある。
本発明のトナーのガラス転移温度は、40〜70℃であることが好ましく、45〜65℃がより好ましい。ガラス転移温度が40℃未満であると、トナーの耐熱保存性が悪化することがあり、70℃を超えると、低温定着性が十分でないことがある。なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量計DSC−60(島津製作所社製)等を用いて測定することができる。
本発明の現像剤を二成分現像剤として用いる場合、長期にわたるトナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像装置における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
芯材の材料は、公知のものの中から適宜選択することができ、50〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム系材料、マンガン−マグネシウム系材料等が挙げられる。また、画像濃度を確保するためには、100emu/g以上の鉄粉、75〜120emu/gのマグネタイト等の高磁化材料を用いることが好ましい。また、穂立ち状態となっている現像剤の感光体に対する衝撃を緩和でき、高画質化に有利であることから、30〜80emu/gの銅−亜鉛系等の低磁化材料を用いることが好ましい。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂層は、シリコーン樹脂等を溶媒に溶解させて塗布液を調製した後、塗布液を芯材の表面に公知の塗布方法を用いて塗布、乾燥した後、焼き付けを行うことにより形成することができる。塗布方法としては、浸漬塗工法、スプレー法、ハケ塗り法等を用いることができる。溶媒は、目的に応じて適宜選択することができ、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸ブチルセロソルブ等が挙げられる。焼き付けは、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロ波を用いる方法等が挙げられる。
二成分現像剤中のキャリアの含有量は、90〜98重量%であることが好ましく、93〜97重量%がより好ましい。
本発明のトナー入り容器は、本発明のトナーを有する。なお、本発明のトナー入り容器は、本発明の現像剤を有する場合を含む。
トナー入り容器の容器は、公知のものの中から適宜選択することができ、容器本体とキャップを有するもの等が好適に用いられる。
容器本体の材質は、寸法精度がよい材料であることが好ましく、ポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂が挙げられる。
本発明のトナー入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取り扱い性に優れ、プロセスカートリッジ、画像形成装置等に、着脱可能に取り付けてトナーを補給することができる。
本発明のプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に着脱自在に備えることができる。
本発明の画像形成方法は、本発明の現像剤を用いて画像を形成する。このため、高画質が効率よく得られる。
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程を有することが好ましく、必要に応じて、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等の工程をさらに有してもよい。
露光は、露光器を用いて像担持体の表面を露光することにより行うことができる。露光器は、目的に応じて適宜選択することができるが、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系等の各種露光器を用いることができる。なお、像担持体の裏面側から露光を行う光背面方式を採用してもよい。
転写手段は、像担持体上に形成された可視像を記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を有することが好ましい。転写手段は、一つであってもよいし、複数であってもよい。転写器の具体例としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器等が挙げられる。なお、記録媒体は、公知の記録媒体の中から適宜選択することができ、記録紙等を用いることができる。
クリーニング工程は、像担持体上に残留するトナーを除去する工程であり、クリーニング手段を用いて行うことができる。クリーニング手段は、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等を用いることができる。
制御手段は、各工程を制御する工程であり、制御手段を用いて行うことができる。制御手段は、目的に応じて適宜選択することができ、シークエンサー、コンピュータ等の機器を用いることができる。
なお、画像形成装置100Cにおいては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙を反転させるシート反転装置28が配置されている。これにより、記録紙の両面に画像を形成することができる。
(非反応性樹脂1の作製)
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で3時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、非反応性樹脂1を得た。非反応性樹脂1は、GPCにおける重量平均分子量3400、酸価20mgKOH/g、ガラス転移温度45℃であった。
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229部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部及びジブチルスズオキシド2部を投入し、常圧下、230℃で7時間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下で4時間反応させた後、反応槽中に無水トリメリット酸44部を添加し、常圧下、180℃で2時間反応させて、非反応性樹脂2を合成した。
得られた非反応性樹脂2は、重量平均分子量が5040、ガラス転移温度が43℃、酸価が25mgKOH/gであった。
ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン1225g、ポリオキシエチレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン165g、テレフタル酸500g、イソドデセニル無水コハク酸130g、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリイソプロピル170gをエステル化触媒と共にフラスコに加えた。これらを非反応性樹脂1の作製と同様の装置、条件にて反応させ、重量平均分子量9200、酸価28mgKOH/g、ガラス転移温度44℃の非反応性樹脂3のポリエステル樹脂を得た。
撹拌装置、温度計、窒素導入口、流下式コンデンサー、冷却管つき4つ口セパラブルフラスコに、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン740g、ポリオキシエチレン(2,2)−2.2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン300g、テレフタル酸ジメチル466g、イソドデセニル無水コハク酸80g、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリn−ブチル114gをエステル化触媒と供に加えた。窒素雰囲気下で前半210℃まで常圧昇温し、後半210℃減圧にて攪拌しつつ反応させた。重量平均分子量2300、酸価24mgKOH/g、ガラス転移温度46℃の非反応性樹脂4のポリエステル樹脂を得た。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸33部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、非反応性樹脂5を得た。非反応性樹脂5は重量平均分子量11100、ガラス転移温度43℃、酸価18mgKOH/gであった。
撹拌装置、温度計、窒素導入口、冷却管つきセパラブルフラスコに、低分子ビスフェノールA型エポキシ樹脂(数平均分子量:約360)378.4g、高分子ビスフェノールA型プロピレンオキサイド付加体のグリシジル化物(前記一般式(1)においてn+m:約2.1)191.0g、ビスフェノールF274.5g、p−クミルフェノール70.1gキシレン200gを加えた。窒素雰囲気下で70〜100℃まで昇温し、塩化リチウムを0.1839g加え、さらに160℃まで昇温し減圧下でキシレンを除去し、180℃の反応温度で5時間重合させた。重量平均分子量5200、ガラス転移温度44℃の非反応性樹脂6のポリオール樹脂を得た。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸258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時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸55部を入れ、180℃、常圧で3時間反応し、非反応性樹脂7のポリエステル樹脂を得た。非反応性樹脂7は、重量平均分子量7800、ガラス転移温度43℃、酸価25であった。
水1200部、カーボンブラックPrintex35(デクサ社製;DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5)540部及び(非反応性樹脂1)1200部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、(マスターバッチ1)を調製した。
得られた原料溶解液1324部を反応容器に移し、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度が1kg/時、ディスク周速度が6m/秒の条件で3パスして、カルナバワックスを分散させ、ワックス分散液を得た。
得られた中間体ポリエステル樹脂は、数平均分子量が4500、重量平均分子量が20300、ガラス転移温度が55℃、酸価が0.5mgKOH/g、水酸基価が51mgKOH/gであった。
水990部、樹脂粒子分散液83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5重量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部、高分子分散剤カルボキシメチルセルロースナトリウムの1重量%水溶液セロゲンBS−H−3(第一工業製薬社製)135部及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、水系媒体を得た。
水系媒体1200部に、油相混合液867部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、13000rpmで20分間混合して、分散液(乳化スラリー)を調製した。
得られた濾過ケーキに10重量%リン酸を加えて、pHを3.7に調整し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
さらに、得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行い、最終濾過ケーキを得た。
得られた最終濾過ケーキを、循風乾燥機を用いて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、(トナー母粒子1)を得た。
得られたトナー母粒子100部に対し、外添剤としての疎水性シリカ1.0部と、疎水化酸化チタン0.5部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合処理し、(トナー1)を製造した。得られた(トナー1)の物性値を表1に示す。
尚、表1中、第二の樹脂の重量平均分子量MW2’は、第二の樹脂のTHF可溶分における重量平均分子量である。
(トナー1)の(非反応性樹脂1)を(非反応性樹脂2)に変更した以外は(トナー1)の作製方法と同様に行い、(トナー2)を得た。
実施例3((トナー3の作製)
(トナー1)の(非反応性樹脂1)を(非反応性樹脂3)に変更した以外は(トナー1)の作製方法と同様に行い、(トナー3)を得た。
実施例4((トナー4の作製)
(トナー1)の(非反応性樹脂1)を(非反応性樹脂6)に変更した以外は(トナー1)の作製方法と同様に行い、(トナー4)を得た。
(トナー2)の(クレイトンAPA2部)をクレイトンAPA0.1部に変更した以外は(トナー2)の作製方法と同様に行い、(トナー5)を得た。
実施例6(トナー6の作製)
(トナー2)の(クレイトンAPA2部)をクレイトンAPA0.06部に変更した以外は(トナー2)の作製方法と同様に行い、(トナー6)を得た。
実施例7(トナー7の作製)
(トナー2)の(クレイトンAPA2部)をクレイトンAPA4部に変更した以外は(トナー2)の作製方法と同様に行い、(トナー7)を得た。
(トナー1)の(非反応性樹脂1)を(非反応性樹脂4)に変更した以外は(トナー1の作製方法と同様に行い、(トナー8)を得た。
比較例2(トナー9の作製)
(トナー8)の作製方法から以下の部分を変更した以外は同様に実施し(トナー9)を得た。
ワックス分散液に(非反応性樹脂4)の65重量%酢酸エチル溶液1324部を添加した。上記と同様の条件でウルトラビスコミルを用いて1パスして得られた分散液200部に、帯電制御剤としてクレイトンAPA(Southern Clay Products社製)2.0部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業社製)を用いて、10000rpmにて60分間攪拌し、トナー材料の分散液を得た。
これは非反応性樹脂4の分子量が低いため、粘度が下がり、クレイトンAPAが再凝集しやすくなっていると判断し、さらに分散を強くし、再凝集を防ぐ操作を行ったものである。
(トナー1)の(非反応性樹脂1)を(非反応性樹5)に変更した以外は(トナー1)の作製方法と同様に行い、(トナー10)を得た。
比較例4(トナー11の作製)
(トナー2)の(クレイトンAPA2.0部)を未変性層状無機鉱物2.0部に変更した以外は(トナー2)の作製方法と同様に行い、(トナー11)を得た。
非反応性樹脂7 85部
マスターバッチ1 15部
クレイトンAPA 1部
上記材料をヘンシェルミキサーで十分に攪拌、混合後、ロール表面を100度にした2本ロールにより1時間混練を行い、5度/minにて圧延冷却、粗粉砕後、I−2式ミル(日本ニューマチック工業社製)とDS分級機(日本ニューマチック社製)を用い、粉砕分級を行い、重量平均径6.2μmのトナー母粒子6を得た。
得られたトナー母粒子100部に対し、外添剤としての疎水性シリカ1.0部と、疎水化酸化チタン0.5部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合処理し、(トナー12)を製造した。
−着色剤分散液(1)の調製−
・カーボンブラック(デグサ社製:Printex35) 125部
・アジスパーPB821(アジノモトファインテック社製) 18.8部
・酢酸エチル(和光純薬(株)製:特級) 356.2部
以上をウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて溶解/分散し、着色剤(黒顔料)を分散させてなる着色剤分散液(1)を調製した。
−離型剤分散液(1)(ワックス成分A)の調製−
・カルナウバワックス
(融点:83℃、酸価8mgKOH/g、けん化価80mgKOH/g) 30部
・酢酸エチル(和光純薬(株)製:特級) 270部
以上をウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いてで湿式粉砕し、離型剤分散液(1)を調製した。
−有機カチオンで変性した層状無機鉱物(異形化剤分散液A)の調製−
・クレイトンAPA(Southern Clay Products社製) 30部
・酢酸エチル(和光純薬(株)製:特級) 270部
以上をウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いてで湿式粉砕し、異形化剤分散液Aを調製した。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、ビスフェノールAエチレンオキサイ
ド付加物、テレフタル酸誘導体からなるポリエステル樹脂(Mw7,800、Mn
2,900、酸価15mgKOH/g、水酸基価27mgKOH/g、Tg55℃、
軟化点112℃) 250部
・スチレンアクリル
(Mw100,000、Mn20、000、Tg60℃、軟化点130℃)
100部
・着色剤分散液(1) 237部
・離型剤分散液(1) 72部
・異型化剤分散液A 304部
・疎水性酸化けい素微粒子(アエロジル社製R972) 17.8部
以上を混合し均一になるまでよく撹拌した(この液をA液とした)。
一方、炭酸カルシウム微粒子40部を水60部に分散した炭酸カルシウム分散液100部とセロゲンBS−H(第一工業製薬(株)製)の1%水溶液200部と水157部をT.K.ホモディスパーfmodel(プライミックス社製)を用いて3分間撹拌した(この液をB液とした)。さらにT.K.ホモミキサーmark2 fmodel(プライミックス社製)を用いて前記B液345部と前記A液250部を10,000rpmで2分間攪拌し混合液を懸濁した後、室温、常圧で48時間プロペラ型攪拌機で撹拌し溶媒を除去した。次に塩酸を加えて、炭酸カルシウムを除去した後、水洗、乾燥、分級して(トナー13)を得た。(トナー13)の平均粒径は6.2μmであった。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、(非反応性樹脂3)378部、カルナバワックス110部、及び酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下、80℃まで昇温し、80℃で5時間保持した後、1時間かけて30℃まで冷却した。次に、反応容器中に、(マスターバッチ1)500部及び酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して原料溶解液を得た。
得られた原料溶解液1324部を反応容器に移し、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度が1kg/時、ディスク周速度が6m/秒の条件で3パスして、カルナバワックスを分散させ、ワックス分散液を得た。
得られた中間体ポリエステル樹脂は、数平均分子量が2100、重量平均分子量が13000、ガラス転移温度が51℃、酸価が0.5mgKOH/g、水酸基価が50mgKOH/gであった。
反応容器中に、第一の油相749部、第二の油相115部及びケチミン化合物2.9部を仕込み、TK式ホモミキサー(特殊機化製)を用いて5000rpmで1分間混合して、油相混合液を得た。
水990部、樹脂粒子分散液83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5重量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部、高分子分散剤カルボキシメチルセルロースナトリウムの1重量%水溶液セロゲンBS−H−3(第一工業製薬社製)135部及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、水系媒体を得た。
水系媒体1200部に、油相混合液867部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、13000rpmで20分間混合して、分散液(乳化スラリー)を調製した。
得られた濾過ケーキに10重量%リン酸を加えて、pHを3.7に調整し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
さらに、得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行い、最終濾過ケーキを得た。
得られた最終濾過ケーキを、循風乾燥機を用いて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、(トナー母粒子14)を得た。
得られたトナー母粒子100部に対し、外添剤としての疎水性シリカ1.0部と、疎水化酸化チタン0.5部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合処理し、(トナー14)を製造した。
(トナー14)の(非反応性樹脂3)を(非反応性樹脂1)に変更した以外は(トナー14)の作製方法と同様に行い(トナー15)を得た。
水1200部、カーボンブラックPrintex35(デクサ社製;DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5)540部及び(非反応性樹脂2)1200部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、(マスターバッチ2)を調製した。
得られた原料溶解液1324部を反応容器に移し、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度が1kg/時、ディスク周速度が6m/秒の条件で3パスして、カルナバワックスを分散させ、ワックス分散液を得た。
得られた中間体ポリエステル樹脂は、数平均分子量が4500、重量平均分子量が20300、ガラス転移温度が55℃、酸価が0.5mgKOH/g、水酸基価が51mgKOH/gであった。
水990部、樹脂粒子分散液83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5重量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部、高分子分散剤カルボキシメチルセルロースナトリウムの1重量%水溶液セロゲンBS−H−3(第一工業製薬社製)135部及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、水系媒体を得た。
水系媒体1200部に、油相混合液867部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、13000rpmで20分間混合して、分散液(乳化スラリー)を調製した。
得られた濾過ケーキに10重量%リン酸を加えて、pHを3.7に調整し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
さらに、得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行い、最終濾過ケーキを得た。
得られた最終濾過ケーキを、循風乾燥機を用いて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、(トナー母粒子16)を得た。
得られたトナー母粒子100部に対し、外添剤としての疎水性シリカ1.0部と、疎水化酸化チタン0.5部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合処理し、(トナー16)を製造した。
実施例2のケチミン化合物の量を5.8部から9.7部に変更した以外は(トナー2)の作製方法と同様に行い、(トナー17)を得た。
評価
(帯電性)
φ30mm、幅30mmのステンレス状の円柱のポットにキャリア9g、トナー1gを入れ、600rpmにて攪拌した。
攪拌時間を60sec、10min、24時間とし3点での帯電性を確認した。
攪拌後攪拌された現像剤の1gを東芝ケミカル社製のブローオフ装置を用いて測定した。
更に帯電量測定後、ブローされたキャリアを再度集め、新規トナーを入れ、10min間攪拌後再度帯電量を確認した。
ここで60sec攪拌は帯電性の立ち上がり性を判断する指標とし、10min後での帯電量とほぼ同等であることが望ましい。
また10min攪拌と1日攪拌では帯電性がフラットである必要があり、1日後の帯電量が下がっていると、スペントなどの影響、帯電性のリークなどの影響が考えられる。
リコーipsio color 8100にて定着機を改造し、べた画像で、1.0±0.1mg/cm2のトナーが現像される湯調整をおこない、リコー製type6200紙でオフセットの発生しない温度を定着上限温度、リコー製TYPE6000/90W紙で、定着下限温度を測定した。定着下限温度は、得られた定着画像をパットでこすった後の画像濃度の残存率が70%以上となるロール温度をもって定着下限温度とした。
定着下限温度は150℃以上となると余裕度がなくなり使用できないと判断(×)、140℃以下であれば余裕度があると判断(○)、その間140℃〜150℃を(△)とした。
本発明においては、超微粉トナーの計測にフロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」;シスメックス社製)を用いて計測し、解析ソフト(FPIA−2100 Data Processing Program for FPIA version00−10)を用いて解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10wt%界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬性)を0.1〜0.5ml添加し、各トナー0.1〜0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(本多電子社製)で3分間分散処理した。前記分散液を前記FPIA−2100を用いて濃度を5000〜15000個/μlが得られるまでトナーの形状及び分布を測定した。本測定法は平均円形度の測定再現性の点から前記分散液濃度が5000〜15000個/μlにすることが重要である。前記分散液濃度を得るために前記分散液の条件、すなわち添加する界面活性剤量、トナー量を変更する必要がある。界面活性剤量は前述したトナー粒径の測定と同様にトナーの疎水性により必要量が異なり、多く添加すると泡によるノイズが発生し、少ないとトナーを十分にぬらすことが出来ないため、分散が不十分となる。またトナー添加量は粒径のより異なり、小粒径の場合は少なく、また大粒径の場合は多くする必要があり、トナー粒径が3〜7μmの場合、トナー量を0.1〜0.5g添加することにより分散液濃度を5000〜15000個/μlにあわせる事が可能となる。
また、得られたトナーを用い、以下のようにクリーニングプレートすり抜け量(g)を測定し、クリーニング性を評価した。
クリーニング性評価
1.評価に用いるトナー、装置を全て25℃、50%環境室に1日放置。
2.Imagio neo C600市販品PCUのトナーを全て除去し、現像装置中にキャリアのみを残す。
3.キャリアのみになった現像装置中に、サンプルとなるトナーを28g投入し、トナー濃度7%の現像剤を400g作製する。
4.Imagio neo C600本体に、現像装置を装着し、現像スリーブ線速300mm/sで、現像装置のみを5分間空回しさせる。
5.現像スリーブ、感光体ともに300mm/sトレーリングで回転させ、感光体上のトナー0.6±0.05mg/cm2となるように帯電電位、現像バイアスを調整した。
6.クリーニングブレードは、Imagio neo C600市販品PCU搭載のクリーニングブレード1枚のみとし、その弾性率は70%、厚さは2mm、カウンターで像担持体に対する当接角度は20°とした。
7.上記現像条件において、転写率が96±2%となるよう、転写電流を調整。
8.帯電ローラー前に繊維状のテープを取り付け、クリーニング工程後のトナー(クリーニングブレードをすり抜けたトナー)を捕集できるように取り付けた。
9.上記設定値を用いて、通紙方向に4cm、通紙幅方向に25cmの帯を入れたチャート(図5)を1000枚出力した。
10.8.で取り付けたテープに付着したトナーの重量を測定し、クリーニングブレードすり抜け量を評価した。すり抜けたトナーの重量が0.15g未満である時を○、すり抜け量が0.25g未満であるときを△、0.25g以上のものを×と判断した。
10K ブラック用感光体
10Y イエロー用感光体
10M マゼンタ用感光体
10C シアン用感光体
14、15、16 支持ローラ
17 中間転写体クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ベルト
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読み取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K、42Y、42M、42C 現像剤収容部
43K、43Y、43M、43C 現像剤供給ローラ
44K、44Y、44M、44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 手差しトレイ
53 手差し給紙路
55 切り換え爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
59 帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 記録紙
100A、100B、100C 画像形成装置
110 ベルト式定着装置
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142a、142b 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145a、145b 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
Claims (29)
- 少なくともトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相を水系媒体に分散及び/又は乳化して造粒するトナーにおいて、前記トナーは、少なくとも複数の樹脂、着色剤、層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物であるステアラルコニウムベントナイトを有し、かつ前記複数の樹脂における第一の樹脂はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)における分子量分布において、重量平均分子量が3000〜10000の樹脂であることを特徴とするトナー。
- 前記第一の樹脂は、ポリエステル骨格を有する樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 前記ポリエステル骨格を有する樹脂は、ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項2に記載のトナー。
- 前記ポリエステル樹脂は、未変性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項3に記載のトナー。
- 前記第一の樹脂はテトラヒドロフラン(THF)不溶分がないことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のトナー。
- 前記複数の樹脂における第二の樹脂は、第一の樹脂の重量平均分子量Mw1より大きい重量平均分子量Mw2を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のトナー。
- MW2/Mw1≧1.5であることを特徴とする請求項6に記載のトナー。
- 前記第二の樹脂は、架橋型樹脂を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載のトナー。
- 前記架橋型樹脂は、変性ポリエステル樹脂より形成されていることを特徴とする請求項8に記載のトナー。
- 前記架橋型樹脂は、活性水素基と反応可能な部位を有する変性ポリエステルと、活性水素基を有する化合物により形成されていることを特徴とする請求項8又は9に記載のトナー。
- 前記油相は、少なくとも第一の樹脂を含む第一の油相と、少なくとも第二の樹脂となる前駆体を含む第二の油相を別個に用意し、第一又は第二の油相の一方に前記変性層状無機鉱物を含み、これらを混合することにより形成されることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のトナー。
- 前記変性層状無機鉱物を含む油相が、第一の油相であることを特徴とする請求項11に記載のトナー。
- 前記トナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体に対する前記変性層状無機鉱物の重量比が、0.05重量%〜2.0重量%であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のトナー。
- 前記変性層状無機鉱物のトナー内の分布において、トナー表面から0.5μmまでの領域での存在量が、配合されたトナー組成分比率の存在量より高いことを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載のトナー。
- 前記複数の樹脂における第二の樹脂と前記第一の樹脂との重量比が5/95〜30/70であることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載のトナー。
- 前記油相は、少なくともトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体が溶媒に溶解又は分散されていることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載のトナー。
- 前記溶媒は、有機溶媒を含有し、前記有機溶媒は造粒の際に除去されることを特徴とする請求項16に記載のトナー。
- 前記トナーの平均円形度が0.930〜0.970であることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載のトナー。
- 前記トナーの体積平均粒子径が3μm〜8μmであり、個数平均粒子径に対する体積平均粒子径の比が1.00以上1.25以下であることを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載のトナー。
- 前記トナーの粒子径2μm以下の粒子が1〜10個数%であることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載のトナー。
- 前記トナーのガラス転移点が40〜70℃であることを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載のトナー。
- 前記水系媒体は、高分子分散剤を含有することを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載のトナー。
- 前記高分子分散剤は、水溶性高分子であることを特徴とする請求項22に記載のトナー。
- 潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像剤であって、前記現像剤は、請求項1〜23のいずれかに記載のトナーと、磁性キャリアとからなる二成分現像剤であることを特徴とする現像剤。
- 潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像剤であって、前記現像剤は、請求項1〜24のいずれかに記載のトナーを使用した一成分現像剤であることを特徴とする現像剤。
- 少なくともトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相を水系媒体に分散及び/又は乳化して造粒するトナーの製造方法において、前記油相は少なくとも第一の樹脂と、第二の樹脂の前駆体又は第二の樹脂と、層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物であるステアラルコニウムベントナイトを含有し、前記トナーは、少なくとも複数の樹脂、着色剤、層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物であるステアラルコニウムベントナイトを有し、かつ前記第一の樹脂はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)における分子量分布において、重量平均分子量が3000〜10000の樹脂であることを特徴とするトナーの製造方法。
- 少なくとも潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電する帯電部材を有する帯電装置と、帯電した像担持体の表面に静電潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された静電潜像を現像剤担持体上のトナーで可視像化する現像装置と、像担持体上の可視化されたトナー像を直接又は中間転写体を介して記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体上のトナー像を熱及び/又は圧力で定着する定着装置と、を備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、請求項1〜23のいずれかに記載のトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1〜23のいずれかに記載のトナーを有することを特徴とするトナー入り容器。
- 請求項24又は25に記載の現像剤を有する現像手段及び像担持体を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
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