JP5151525B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法、及び静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Description
トナーの小粒径化によりドットの再現性が良好になり、球形化により現像性、転写性の向上を図ることができる。従来の混練粉砕法により、このような小粒径化、球形化したトナーを製造するのは非常に困難であることから、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等により製造された重合トナーが採用されつつある。
転写後の像担持体上に残留するトナーの除去手段としては、構成が簡易で除去能力にも優れていることから、従来からブレードクリーニング方式が用いられている。クリーニングブレードは像担持体表面を摺擦しながらトナーを除去するが、像担持体との摩擦抵抗によりクリーニングブレードのエッジの部分が変形するため、像担持体とクリーニングブレードの間には微小な空間が生じる。この空間には小粒径のトナーであるほど侵入しやすい。そして、侵入したトナーが球形に近い形状であるほど転がり摩擦力が小さいため、像担持体とクリーニングブレードとの空間で転がり始め、クリーニングブレードをすり抜け、クリーニング不良につながるというものである。
例えば、下記特許文献1においては、トナー作製工程において均一な乳化分散粒子を得、後工程で異形化処理を行い、クリーニング性と低温定着性とを両立させる技術が提案されている。
また、下記特許文献2においては、乳化粒子を凝集させ、熟成工程を経ることにより円形度をコントロールし、クリーニング性と低温定着性とを両立させる技術が提案されている。
すなわち、定着画像を布で擦った場合に異形化された粒子が割れたりするおそれがあり、また、現像機内での長時間攪拌等による、異形化粒子の破壊によって微粉発生が増加し、飛散や地汚れ等が画像品質に影響を及ぼすという問題を生じる。
よって、後工程での異形化技術を介さずに、トナー円形度を制御する技術が望まれている。
0≦Sa−Sb≦0.01・・・(1)
0≦Sb−Sc≦0.01・・・(2)
0≦Sa−Sc≦0.01・・・(3)
0≦Sa−Sb≦0.01・・・(1)
0≦Sb−Sc≦0.01・・・(2)
0≦Sa−Sc≦0.01・・・(3)
上記(1)〜(3)のように、0〜0.01の範囲に保つことにより、形成画像定着面の摩擦による凝集トナー割れが抑制でき、優れた低温定着性が実現できることが確かめられた。また更には、長期ランニング下においても、凝集トナー割れが抑制でき、微粉の発生が防止され、飛散や地汚れの無い高品質画像が得られた。
なお、上記(1)〜(3)は、0〜0.005の範囲であることがより好ましく、これにより凝集による上記問題点がほとんど無い状態となることが確かめられた。
具体的な測定方法を以下に示す。
先ず、フィルターで微細なごみを取り除き、その結果として10-3cm3 の水中に測定範囲(例えば、円相当径0.60μm以上159.21μm未満)の粒子数が20個以下とした水10mlを用意する。
この水中に、ノニオン系界面活性剤(好ましくは和光純薬社製コンタミノンN)を数滴加え、更に、測定試料を0.1〜0.5g程度加えた。
続いて、超音波分散器(STM社製UH−50)を用いて、20kHz,50W/10cm3 の条件で1分間分散処理を行い、更に、合計5分間の分散処理を行い、測定試料の粒子濃度が3000〜10000個/10-3cm3(測定円相当径範囲の粒子を対象として)の試料分散液を得、これを用いて、0.60μm以上159.21μm未満の円相当径を有する粒子の粒度分布を測定する。
測定においては、試料分散液を、フラットで偏平な透明フローセル(厚み約200μm)の流路(流れ方向に沿って広がっている)を通過させる。
フローセルの厚みに対して交差して通過する光路を形成するために、ストロボとCCDカメラを、フローセルに対して、相互に反対側に位置するように装着する。
試料分散液が流れている間に、ストロボ光がフローセルを流れている粒子の画像を得るために1/30秒間隔で照射され、その結果、それぞれの粒子は、フローセルに平行な一定範囲を有する2次元画像として撮影される。
それぞれの粒子の2次元画像の面積から、同一の面積を有する円の直径を円相当径として算出する。
約1分間で、1200個以上の粒子の円相当径を測定することができ、円相当径分布に基づく数及び規定された円相当径を有する粒子の割合(個数%)を測定できる。結果(頻度%及び累積%)は、0.06〜400μmの範囲を226チャンネル(1オクターブに対し30チャンネルに分割)に分割して得ることができる。なお、実際の測定では、円相当径が0.60μm以上159.21μm未満の範囲で粒子の測定を行う。
粒子の円形度が0.94未満であると、凝集がなくとも歪んだ形状をしているため、低温定着性、画質共に劣化が認められる。また、円形度が0.98を超えると、球形に近くなり、クリーニング性に不安がある。よって0.95〜0.97の範囲とすることにより良好な定着特性と画質向上の双方の効果が得られる。
なお、連続的に乳化分散を行い貯槽に乳化分散液を溜めた後に有機溶媒を除去することとし、粒子の円形度を凝集によりコントロールすると、前述の式(1)〜(3)の値が大きくなってしまう。
そこで、本発明においては、貯槽に入る前段階の配管内において、粒子形状をコントロールする。流速(F)が0.010(m/sec)未満であると、流速が遅すぎて凝集が発生し、円形度が低下し、流速(F)が0.300(m/sec)を越えると、粒子が丸くなる傾向が強まり、円形度が上昇する。
流速(F)は、配管径、有機溶媒組成物供給量、水系媒体の供給量等によって制御することが可能である。
また、流速(F)は有機溶媒組成物と水系媒体の供給量速度と、配管径より求められる断面積から算出できる。
貯槽に入る前段階の配管内において、粒子形状をコントロールするが、滞留時間(T)が5(sec)未満であると、短すぎて粒子が丸いままとなり、円形度が上昇し、滞留時間(T)が1200(sec)を越えると、凝集が発生し、円形度が低下してしまう。
滞留時間(T)を制御する方法としては、配管径、配管長、有機溶媒組成物供給量、水系媒体の供給量等を調節する方法が挙げられる。
また、滞留時間(T)は配管長を流速(F)で除すことにより算出できる。
50≦T/F≦20000・・・(4)
滞留時間(T)が短い場合は、流速(F)を落としてT/Fを前述の範囲とし、滞留時間(T)が長い場合は、流速(F)を上げてT/Fを前述の範囲とする。
上記式(4)の好ましい範囲は100〜10000である。更に、円形度制御に加え微粉低減が可能な範囲として1200〜10000が好ましい。T/Fが50未満だと、滞留時間(T)に対して流速(F)が速すぎるため、粒子が丸くなり易く、逆に、T/Fが20000を超える場合は、凝集が発生しやすくなる。
有機溶媒組成物、又は重合性単量体組成物の重量比が多い場合は、乳化状態が不安定となり、乳化液の粗大化が顕著となり、円形度が低下するばかりでなく、連続的に安定な粒子径が得られ難くなる。
また、水系分散媒体の重量比が多い場合は、円形度が高くなり易く、また、油滴粒子の剪断力による切断が不充分となり、小粒径化が難しくなる。
ポリエステル樹脂は、スチレンアクリル樹脂など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、省エネルギー化の観点から好適である。
また、体積平均粒子径(Dv)と、数平均粒子径(Dn)との比(Dv/Dn)は、1.20以下が好ましい。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ためには、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、かつ4μm以下の粒子を個数%で1〜10個数%、12.7μm以上の粒子を体積%で3%以下にすることが好ましく、更には、体積平均粒径を4〜7μmにし、Dv/Dnを1.15以下とすることが望ましい。
上記のようなトナーは、特にフルカラー複写機等に適用した場合に、飛散やカブリがなく、長期的に現像性が良好で高画質画像が形成できる。
測定方法について具体的に説明する。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはポリオキシエチレンアルキルエーテル)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。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。
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。
(結着樹脂)
ポリエステル樹脂の他、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の重合体、スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、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等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等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
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等が挙げられる。
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等が挙げられる。
この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Aが好ましく、これは、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物で、かつ活性水素基を有するポリエステルを更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、メルカプト基等が挙げられ、特に、アルコール性水酸基が好ましい。
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−ヘキサンジオール等)、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等)、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等)、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等)、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等)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等)付加物等が挙げられる。好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコール、及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、及びこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用が好ましい。
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、ソルビトール等)、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等)、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等が挙げられる。
(DIC)単独で用いてもよいが、(DIC)と少量の(TC)の混合物として用いることがより好ましい。
ジカルボン酸(DIC)としては、例えば、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸等)、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等)等が挙げられる。これらのうち、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、及び炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
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、ピロメリット酸等)等が挙げられる。なお、ポリカルボン酸(PC)としては、上述した材料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等)を用いてポリオール(PO)と反応させたものを適用してもよい。
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ものとする。このようなアミンとしては、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)、及びB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)等が挙げられる。ジアミン(B1)としては、例えば、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等)、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等)、及び脂肪族ジアミン(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等)等が挙げられる。
3価以上のポリアミン(B2)としては、例えば、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(B3)としては、例えば、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(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等が挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられる。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等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物等が挙げられる。これらアミンBのうち好ましいものは、(B1)、及び(B1)と少量の(B2)の混合物である。
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、ラウリルアミン等)、及びそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)等が適用できる。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する。
本発明方法において適用する着色剤としては、公知の染料、及び顔料がいずれも使用できる。
具体的には、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)、カドミュウムイエロー、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、カドミュウムレッド、カドミュ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、及びこれらの混合物が挙げられる。
着色剤の含有量は、トナーに対して通常1〜15重量%とし、更には3〜12重量%とすることが好ましい。
このマスターバッチの製造の際に用いる結着樹脂、あるいはマスターバッチとともに混練する結着樹脂としては、前述したポリエステル樹脂が適用できる。またその他として、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の重合体、スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、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等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等も適用できる。これらは単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
この際、着色剤と樹脂との相互作用を高めるために、有機溶剤を用いてもよい。
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上記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ことができるため、乾燥工程を省略できるため好ましい方法であるといえる。
なお、混合混練工程においては、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。
上述した結着樹脂、着色剤とともに、ワックスを含有させてもよい。ワックスは、従来公知の材料を適用できる。
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等)、長鎖炭化水素(パラフィンワックス、サゾールワックス等)、カルボニル基含有ワックス等が挙げられる。これらのうちカルボニル基含有ワックスが好適である。
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等)、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等)、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等)、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等)、及びジアルキルケトン(ジステアリルケトン等)等が挙げられる。上記カルボニル基含有ワックスのうち、ポリアルカン酸エステルが特に好適である。
適用するワックスの融点は、通常40〜160℃であるものとし、好ましくは50〜120℃、更には60〜90℃のものが好ましい。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%であるものとし、特に3〜30重量%とすることが好ましい。
本発明方法により作製されるトナーには、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、従来公知の材料を適用できる。
例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、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が挙げられる。
具体的な材料としては、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(日本カ一リット社製)、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。
本発明方法により作製されるトナーには、荷電制御剤を添加してもよい。
荷電制御剤の使用量は、結着樹脂の種類、必要に応じて使用した添加剤、分散方法を含めた条件によって適宜決定される。
具体的には、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ることができ、特に、0.2〜5重量部の範囲が好ましい。荷電制御剤の添加量が10重量部を越えると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、現像ローラー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。
荷電制御剤は、マスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後溶解分散させることもできるし、もちろん有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えても良いし、トナー表面にトナー粒子作成後固定化させてもよい。
流動性、現像性、帯電性の補助用の外添剤としては無機微粒子が好適である。また、後述するように、所定の有機系材料も外添剤として適用できる。
外添剤粒子の一次粒子径は、0.005μm〜2μmとすることが好ましく、特に、0.005μm〜0.5μmがより好ましい。
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%が望ましい。
無機微粒子の材料としては、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、窒化ケイ素等が挙げられる。
その他、有機系材料としては、高分子系微粒子、例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ン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子も適用できる。
この表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等が好適である。
本発明方法により作製されるトナーには、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤を混合することが好ましい。
例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、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等のソープフリー乳化重合等によって製造された、ポリマー微粒子等が挙げられる。
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。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)とを、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイド等の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。
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、必要により所定の溶剤を用いてもよい。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、キシレン等)、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等)、エステル類(酢酸エチル等)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)、及びエーテル類(テトラヒドロフラン等)等が適用できる。
ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との反応させて変性ポリエステル樹脂を作製できる。これは、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適用でき、溶剤としては、上記材料をいずれも使用できる。
次に、水系媒体中においてトナーを作製する工程について説明する。
適用する水系媒体は、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用してもよい。
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等)、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(メチルセルソルブ等)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)等を適用できる。
トナー粒子の作製においては、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)からな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ためには、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方法が用いられる。他のトナー構成材料であるワックス、帯電制御剤等は、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよく、予めこれらトナー構成材料を混合した後に、水系媒体中にその混合物を加えて分散させてもよい。後者がより好ましい。
また、ワックス、帯電制御剤等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、粒子を形成した後に添加してもよい。
この固体微粒子分散剤の添加により、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し、油滴同士の合一や偏在が防止され、油滴間の距離が均等化し、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、平均粒径が0.01〜1μmの無機微粒子が好ましい。
無機微粒子としては、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、窒化ケイ素等が挙げられる。
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等も適用できる。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。
例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等の陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型や、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等の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等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等の両性界面活性剤が挙げられる。
フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤の好適な例としては、例えば、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等が挙げられる。
具体例としては、サーフロンS−l21(旭硝子社製商品名)、フロラードFC−135(住友3M社製商品名)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製商品名)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製商品名)、エクトップEF−l32(トーケムプロダクツ社製商品名)、フタージェントF−300(ネオス社製商品名)等が挙げられる。
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等の酸類、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等、ビニルアルコール、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等のエーテル類、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、酪酸ビニル等、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等の酸クロライド類、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等の窒素原子、またはその複素環を有するもの等のホモポリマー、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等のポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース類等が適用できる。
この場合、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩等を溶解した後、水洗する等の方法によって、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等の操作によっても除去できる。
反応温度は、通常0〜150℃であり、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してもよい。触媒としては、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等が挙げられる。
この工程で適用する貯槽としては、攪拌機及び加温のためのジャケットまたはヒーターを具備している構成のものであれば、公知のものをいずれも適用できるが、効率よく有機溶媒を除去することを考慮して、減圧設備を付帯するもの、または圧縮空気や窒素等を吹き込める仕様のものが好適である。
また、ジャケットまたはヒーターが多段に分かれている構成のものが特に好ましい。
このとき、帯電制御剤、流動化剤、着色剤等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たりすることによって、トナー表面で所定の粒子が固定化、融合化され、このような複合体粒子の表面から、帯電制御剤、流動化剤、着色剤等の異種粒子が脱離してしまうことを防止できる。
具体的な手段としては、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等が挙げられる。
この工程に適用する装置としては、例えば、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。
この場合、トナー中に含有させる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属、あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金、及びその混合物等が挙げられる。
特にマグネタイトが磁気特性の点で好ましい。これらの強磁性体は平均粒径が0.1〜2μm程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては樹脂成分100重量部に対し約15〜200重量部、特に好ましくは樹脂成分100重量部に対し20〜100重量部である。
なお、以下において「部」は重量部を示すものとする。
(ポリエステルの製造)
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管を具備する反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物を690部、テレフタル酸を335部、それぞれ投入した。常圧窒素気流下のもと、210℃で10時間縮合反応を行った。
次に、10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続し、その後に冷却し、ポリエステル(1)を得た。得られたポリエステル(1)の樹脂の重量平均分子量は6000であり、酸価10KOHmg/g、ガラス転移点48℃であった。
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管を備えた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物を795部、イソフタル酸を200部、テレフタル酸を65部、及びジブチルチンオキサイドを2部、それぞれ投入した。常圧窒素気流下、210℃で8時間縮合反応を行った。
次に、10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続し、その後に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(1)の重量平均分子量は5000であった。
タンク内に、35%カルナバワックス酢酸エチル分散液を170部、上記ポリエステル(1)を120部、PY155(クラリアント製商品名)を20部、酢酸エチルを70部、イソホロンジアミンを2部、それぞれ投入した。2時間、攪拌を行って溶解混合した。
次に、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、上記プレポリマー(1)を25部、酢酸エチルを25部、それぞれ投入し、4時間、攪拌して溶解混合し、有機溶媒組成物(2)を得た。
タンク内に水を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%水性分散液を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)を160部、酢酸エチルを90部、それぞれ投入して混合撹拌し、水系分散媒体(1)を得た。
上記有機溶媒組成物(1)を5340g/分、上記有機溶媒組成物(2)を660g/分、上記水系分散媒体(1)を9000g/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)に供給した。続いて2960rpmの回転数で60分間の連続運転を行い、配管径0.05m、配管長1mの配管を経由させて900kgの乳化分散液を得た。
配管内の流速Fは、乳化分散液供給スピード15000g/分と乳化分散液の比重0.96g/cm3を用いて算出したところ、0.122m/secとなり、配管内の滞留時間は8secとなった。
また、上記配管出口より採取した乳化分散液中の粒子の円形度Saは0.972であった。
上記乳化分散液は、1000kgの貯留が可能であり減圧ラインを付帯し温水ジャケットが400kgの部分と800kg部分とで2段に分かれている構成のSUS製のタンクに溜めたが、その時のタンク内乳化分散液中の粒子の円形度Sbは0.971であった。
続いて、上記タンクを用いて有機溶媒の除去を下記に示すように行った。
45℃まで昇温して、攪拌翼外周端周速10.5m/秒の攪拌下、突沸を回避しつつ、徐々に減圧を行い、最終的に−90kPaの条件で有機溶媒を除去した。
有機溶媒を除去した後のタンク内の乳化分散液中の粒子の円形度Scは0.969であり、体積平均粒子径Dvは5.9μm、体積平均粒子径(Dv)と、数平均粒子径(Dn)との比(Dv/Dn)は1.13であり、4μm以下の粒子は個数%で8.3%であり、12.7μm以上の粒子は体積%で0.2%となった。
有機溶媒の除去時間は先ず5時間行い、その後、60℃まで昇温し、更に5時間の追加反応を行った後に、濾別、洗浄、乾燥処理を行い、トナー母体粒子を得た。
次に、得られたトナー母体粒子100部、及び帯電制御剤(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)を用いて混合した。
次に、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部をヘンシェルミキサーにて混合し、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。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(1)を2800g/分、上記有機溶媒組成物(2)を350g/分、上記水系分散媒体(1)を5850g/分とし、連続運転時間を100分に変更した。その後、配管径0.025m、配管長30mの配管を経由させて、その他の条件に関しては実施例1と同様の操作を行い、イエロートナー(2)を得た。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(1)を2480g/分、上記有機溶媒組成物(2)を320g/分、上記水系分散媒体(1)を5200g/分とし、連続運転時間を110分に変更した。その後、配管径0.025m、配管長20mの配管を経由させて、その他の条件に関しては実施例1と同様の操作を行い、イエロートナー(3)を得た。
(ポリエステルの製造)
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部を投入した。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(2)は、重量平均分子量5800、酸価24KOHmg/g、ガラス転移点50℃であった。
タンク内に、35%カルナバワックス酢酸エチル分散液170部、上記ポリエステル(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部を投入した。2時間攪拌して溶解混合した。次に、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。
タンク内に水を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%水性分散液を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)を175部、酢酸エチルを90部、それぞれ投入して混合撹拌し、水系分散媒体(2)を得た。
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(3)を800g/分、上記有機溶媒組成物(2)を100g/分、上記水系分散媒体(2)を2100g/分とし、連続運転時間を300分に変更した。その後、配管径0.05m、配管長3mの配管を経由させて、その他の条件に関しては実施例1と同様の操作を行い、マゼンタトナー(1)を得た。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(3)を1335g/分、上記有機溶媒組成物(2)を165g/分、上記水系分散媒体(2)を3500g/分とし、連続運転時間を180分に変更した。その後、配管径0.075m、配管長3mの配管を経由させて、その他の条件に関しては実施例1と同様の操作を行い、マゼンタトナー(2)を得た。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(3)を2670g/分、上記有機溶媒組成物(2)を330g/分、上記水系分散媒体(2)を7000g/分とし、連続運転時間を90分に変更した。その後、配管径0.1m、配管長8mの配管を経由させて、その他の条件に関しては実施例1と同様の操作を行い、マゼンタトナー(3)を得た。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(1)を2480g/分、上記有機溶媒組成物(2)を320g/分、上記水系分散媒体(1)を5200g/分とし、連続運転時間を110分に変更した。その後、配管径0.1m、配管長10mの配管を経由させて、その他の条件に関しては実施例1と同様の操作を行い、イエロートナー(4)を得た。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(3)を534g/分、上記有機溶媒組成物(2)を66g/分、上記水系分散媒体(2)を1400g/分とし、連続運転時間を450分に変更した。その後、配管径0.10m、配管長1mの配管を経由させて、その他の条件に関しては実施例1と同様の操作を行い、マゼンタトナー(4)を得た。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(3)を800g/分、上記有機溶媒組成物(2)を100g/分、上記水系分散媒体(2)を2100g/分とし、連続運転時間を300分に変更した。その後、配管径0.1m、配管長10mの配管を経由させて、その他の条件に関しては実施例1と同様の操作を行い、マゼンタトナー(5)を得た。
また、比較のために、上述した比較例1〜3で作製したイエロートナー(4)、マゼンタトナー(4)、(5)を用いて、同様の評価を行った。
評価方法を、下記に示す。
画像形成装置(リコー製:imagio Neo 450改造機)を用いて、リコー製のタイプ6200紙に、画像濃度が0.75±0.1の範囲になるように調整した後、定着ローラーの温度が可変となるように調整を行って、140℃から190℃まで、5℃刻みでのベタ画像を得た。続いて、クロックメーター(ATLAS ELECTRIC DEVICES製 A.A.T.C.C. CROCK METER MODEL CM-1)の摩擦子に両面テープを用いて、白綿布(JIS L0803 綿3号)を取り付けた。前述のベタ画像を試験台に乗せ、50±10mmの擦り幅で5往復擦った。擦った白綿布を取り外し、トナーによる汚染部分の画像濃度を測定し、その画像濃度が0.4を切った時の定着温度をスミア達成温度とした。低温定着性の評価としては、上記スミア達成温度が155℃以下であれば良好と判断した。
地汚れ、トナー飛散について評価を行い、各評価項目において良好な結果が得られた場合に画質良好と判定した。各項目の評価方法は以下の通りである。
(地汚れ)
転写紙上地肌部のトナー汚れ度合を目視にて評価し、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
(トナー飛散)
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、地汚れ、トナー飛散については、Ricoh 製IPSIO color 8000改造機にて、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。
一方、比較例1〜3のイエロートナー(4)、マゼンタトナー(4)、(5)においては、スミア達成温度がいずれも160℃以上であり、また、12.7μm以上の粒子数が体積%で3%以上存在し、擦りに対する低温定着特性に問題が生じた。さらに、地汚れ、飛散が認められ画質に劣る結果が得られた。
(ポリエステルの製造)
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部を投入した。常圧窒素気流下のもと、210℃で10時間縮合反応を行った。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は、重量平均分子量6190、酸価24.9KOHmg/g、ガラス転移点45.4℃であった。
タンク内に、35%カルナバワックス酢酸エチル分散液を170部、上記ポリエステルを120部、PFG7351(大日本インキ化学工業製)を20部、酢酸エチルを70部、イソホロンジアミンを2部、それぞれ投入した。2時間、攪拌して溶解混合した。
次に、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(4)を得た。
タンク内に水を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%水性分散液を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)を160部、酢酸エチルを90部、それぞれ投入して混合撹拌し、水系分散媒体(3)を得た。
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(4)を535g/分、上記有機溶媒組成物(2)を65g/分、上記水系分散媒体(3)を900g/分とした。連続運転時間を60分に変更した。その後、配管径0.03m、配管長3mの配管を経由させて、その他の条件は実施例1と同様の操作を行い、シアントナー(1)を得た。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(4)を710g/分、上記有機溶媒組成物(2)を90g/分、上記水系分散媒体(3)を1200g/分とした。連続運転時間を90分に変更した。その後、配管径0.03m、配管長5mの配管を経由させて、その他の条件は実施例1と同様の操作を行い、シアントナー(2)を得た。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(4)を265g/分、上記有機溶媒組成物(2)を35g/分、上記水系分散媒体(3)を450g/分とした。連続運転時間を60分に変更した。その後、配管径0.019m、配管長10mの配管を経由させて、その他の条件は実施例1と同様の操作を行い、シアントナー(3)を得た。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(4)を6050g/分、上記有機溶媒組成物(2)を750g/分、上記水系分散媒体(3)を10200g/分とした。連続運転時間を90分に変更した。その後、配管径0.03m、配管長5mの配管を経由させて、その他の条件は実施例1と同様の操作を行い、シアントナー(4)を得た。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(4)を4600g/分、上記有機溶媒組成物(2)を600g/分、上記水系分散媒体(3)を7800g/分とした。連続運転時間を60分に変更した。その後、配管径0.03m、配管長1mの配管を経由させて実施例1と同様の操作を行い、シアントナー(5)を得た。
(トナーの製造)
供給スピードについて、上記有機溶媒組成物(4)を1800g/分、上記有機溶媒組成物(2)を200g/分、上記水系分散媒体(3)を3000g/分とした。連続運転時間を60分に変更した。その後、配管径0.1m、配管長10mの配管を経由させて、その他の条件は実施例1と同様の操作を行い、シアントナー(6)を得た。
また、比較のために上記比較例4〜6で作製したシアントナー(4)〜(6)を用いて、同様の評価を行った。評価方法を下記に示す。
画像形成装置(リコー製:imagio Neo 450改造機)を用いて、リコー製のタイプ6200紙に、画像濃度が0.75±0.1の範囲になるように調整した後、定着ローラーの温度が可変となるように調整を行って、140℃から190℃まで、5℃刻みでのベタ画像を得た。
続いて、クロックメーター(ATLAS ELECTRIC DEVICES製 A.A.T.C.C. CROCK METER MODEL CM-1)の摩擦子に両面テープを用いて、白綿布(JIS L0803 綿3号)を取り付けた。 前述のベタ画像を試験台に乗せ、50±10mmの擦り幅で5往復擦った。擦った白綿布を取り外し、トナーによる汚染部分の画像濃度を測定し、その画像濃度が0.4を切った時の定着温度をスミア達成温度とした。低温定着性の評価としては、上記スミア達成温度が155℃以下であれば良好と判断した。
地汚れ、トナー飛散について評価を行い、各評価項目において良好な結果が得られた場合に画質良好と判定した。各項目の評価方法は以下の通りである。
(地汚れ)
転写紙上地肌部のトナー汚れ度合いを目視にて5段階評価し、評価基準は以下の通りとした。
レベル1に近いほどトナー汚れが少なく良好な結果であり、以降レベルが上がるにつれトナーの汚れ度合いが増し、レベル5で実用上問題のあるレベルとした。
レベル1:良好なレベル
レベル5:実用上問題があるレベル
(トナー飛散)
複写機内のトナー汚染状態を目視にて5段階評価し、評価基準は以下の通りとした。
地汚れ同様、レベル1に近いほどトナー汚れが少なく良好な結果であり、レベルが上がるにつれトナー汚染状態が悪化する。
レベル1:良好なレベル
レベル5:実用上問題があるレベル
なお、地汚れ、トナー飛散については、Ricoh 製IPSIO color 8000改造機にて、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。
一方、比較例4、5のシアントナー(4)、(5)においては、スミア達成温度はいずれも150℃以下ではあったものの、円形度が0.98以上となり、4μm以下粒子数が10個数%を超えていることから、転写後のクリーニング性の不良を生じた。さらに、地汚れ、飛散が認められ画質に劣る結果が得られた。
比較例5においては、配管長が短く、流速が早く、滞留時間が短いため、粒子円形度Sa、Sb、Scの値がいずれも高くなり、加えて4μm以下粒子数(個数%)も増えてしまうことにより、転写後のクリーニング性不良・トナー飛散を招来した。
また、比較例6のシアントナー(6)においては、スミア達成温度が160℃以上であり、12.7μm以上の粒子数が体積%で3%を超えていることから、擦りに対する低温定着特性に問題が生じた。さらに、地汚れ、飛散が認められ画質に劣る結果が得られた。
Claims (8)
- 少なくとも、有機溶媒中に結着樹脂と着色剤を含有する有機溶媒組成物を、水系媒体中で連続的に乳化、分散させ、乳化分散液を得る工程と、
前記乳化分散液を、配管を経由して貯槽に溜める工程と、
前記有機溶媒を除去する工程とを有するトナーの製造方法であって、
前記乳化分散液が経由する前記配管内における流速(F)が0.010〜0.300(m/sec)であり、前記乳化分散液が経由する前記配管内における滞留時間(T)が5〜1200(sec)であり、かつ前記流速(F)と前記滞留時間(T)は50≦T/F≦20000の関係を有しており、
前記貯槽に入る前段階の、前記配管の出口における前記乳化分散液中の粒子の円形度(Sa)と、前記有機溶媒を除去する前段階の前記貯槽内に溜められた乳化分散液中の粒子の円形度(Sb)と、前記有機溶媒を除去した後の乳化分散液中の粒子の円形度(Sc)とが、
下記式(1)〜(3)の関係を全て満足することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
0≦Sa−Sb≦0.01・・・(1)
0≦Sb−Sc≦0.01・・・(2)
0≦Sa−Sc≦0.01・・・(3) - 前記貯槽に入る前段階の、前記配管の出口における前記乳化分散液中の粒子の円形度(Sa)、前記有機溶媒を除去する前段階の前記貯槽内に溜められた乳化分散液中の粒子の円形度(Sb)、及び前記有機溶媒を除去した後の乳化分散液中の粒子の円形度(Sc)の全てが、0.94〜0.98の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記乳化分散液中の前記有機溶媒組成物と前記水系分散媒体との重量比が、60:40〜20:80であることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 少なくとも、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していることを特徴とする請求項1乃至3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が、少なくとも、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、及び着色剤を溶解または分散させたものであり、前記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、前記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反応させる工程を有す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静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記乳化分散液中に存在する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1乃至5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記乳化分散液中に存在する粒子の体積平均粒子径(Dv)と、数平均粒子径(Dn)との比(Dv/Dn)が、1.20以下であ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静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のトナーの製造方法により作製されたことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
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