JP5488236B2 - 静電荷像現像用トナー、そのトナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー、そのトナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等に好適に用いられるトナー、そのトナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法に関する。
電子写真法による画像形成は、一般に、感光体(静電荷像担持体)上に静電荷像を形成し、該静電荷像を現像剤で現像して可視像(トナー像)とした後、該可視像を紙等の記録媒体に転写し、熱、圧力や溶剤気体等によって転写媒体に定着することにより定着像とする一連のプロセスにより行われる(特許文献1参照)。
前記現像剤としては、磁性トナー又は非磁性トナーを単独で用いる一成分現像剤と、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤とが知られている。また、一成分現像方式では、現像ローラーへのトナー粒子の保持に磁気力を使用するか否かにより、磁性一成分現像方式、非磁性一成分現像方式に分類される。また、トナーとしては、通常、熱可塑性樹脂を着色剤などと共に溶融混練した後、微粉砕し、更に分級する混練粉砕法により製造されるトナーが用いられている。なお、必要に応じて、流動性やクリーニング性の改善を目的として、無機微粒子や有機微粒子がトナー粒子表面に添加されることがある。
前記混練粉砕法により得られるトナーは、一般に、熱ロールを用いて加熱溶融することにより定着されるが、その際、熱ロール温度が高すぎるとトナーが過剰に溶融し熱ロールに融着するホットオフセット現象が生ずることがあり、逆に熱ロール温度が低すぎるとトナーが充分に溶融しないため定着が不十分になることがある。近年、省エネルギー化及び複写機等の装置の小型化の観点から、よりホットオフセット発生温度が高く、かつ定着温度が低い、耐ホットオフセット性と低温定着性とを両立するトナーが求められている。特に、フルカラー複写機、フルカラープリンター等においては、その画像の光沢性及び混色性が重要となるため、より低融点を有するトナーが望まれているものの、低融点を有するトナーは、ホットオフセット現象が発生しやすく、また高温高湿度下における耐熱保存性に劣るため、従来よりフルカラー用の機器では、熱ロールにシリコーンオイル等を塗布することにより離型性を付与する方法が採用されている。
しかし、この方法では、オイルタンク、オイル塗布装置等が必要となり、画像形成装置の複雑化、大型化を招く。また、熱ロールの劣化が生じやすくなるため、一定期間毎のメンテナンスが必要となる。更にコピー用紙、OHP用フィルム等にオイルが付着し、該付着オイルにより、画像の色調が悪化するという問題がある。
そこで、熱ロールにオイルを塗布することなく離型性を付与し、トナーの融着という問題を防ぐために、トナーにワックス等の離型剤を添加する方法が一般的に用いられている。ここで、離型性にはワックスのトナー中での分散状態が大きく影響する。ワックスがトナーにおけるバインダーと相溶すると離型性が発現できず、非相溶なドメイン粒子として存在して初めて離型性を発現する。このとき、ドメイン粒子の分散径が大きすぎると、トナー粒子表面近傍に存在するワックスの割合が相対的に増加するため、凝集性を示して流動性が悪化したり、長期使用においてワックスがキャリアや感光体等に移行してフィルミングを生じ、良好な画質が得られないことがある。一方、ドメイン粒子の分散径が小さすぎると、ワックスが過度に微分散されて十分な離型性が得られないことがある。
前記粉砕混練法では、ワックスのドメイン粒子の分散径を制御するのが困難であり、またワックスが破断面に存在しやすいため、トナー表面に露出するワックスが多くなり、流動性の悪化やフィルミングの発生という前記諸問題が生ずることがある。更に、粉砕混練法により得られるトナーは、一般に粒度分布が広く、トナーの摩擦帯電性にムラが生じ、カブリなどが発生しやすいだけでなく、生産効率の関係上、体積平均粒子径が2〜8μmの小粒径トナーが得られにくく、高画質化の要求に対応できないという問題がある。
そこで、水相中で造粒することにより得られるトナーが注目されている。該トナーは、粒度分布が狭く、小粒径化が容易であるとともに、高画質かつ高精細な画像を得ることができ、ワックス等の離型剤の高分散による耐オフセット性、及び低温定着性にも優れる。 また、帯電の均一性によって転写性に優れ、しかも流動性が良好であり、ホッパーの設計や現像ロールを回転させるためのトルクの小型化が可能になるなど、現像装置の設計上も有利である。
前記水相中で造粒することにより得られるトナーとして、従来より、懸濁重合法や乳化重合凝集法などにより得られるトナー(以下、ケミカルトナーという)の開発が行われている。
前記懸濁重合法は、モノマー、重合開始剤、着色剤、離型剤等を、分散安定剤を含む水相中に攪拌しながら加えて油滴を形成させ、その後、昇温して重合反応を行わせることにより、トナー粒子を得る方法である。該懸濁重合法によれば、トナー粒子の小粒径化を図ることはできるものの、残存すると帯電性を低下させる分散安定剤を用いなければならず、分散安定剤を用いなければ油滴の形成時に離型剤が油滴内部に入り込みやすくトナー粒子の表面に適度に存在させることが困難であるという問題がある。さらに球形の形状しか得られず、クリーニングに対して問題がある。
前記乳化重合凝集法は、例えば、ポリエステル樹脂を結着樹脂として使用し、水相中で乳化分散した後、脱溶剤して得られた微粒子と、着色剤、離型剤(ワックス)等を水相中で分散させて形成した分散体とを凝集させ、加熱融着させることによりトナー粒子を製造する方法である(特許文献2〜3参照)。この方法は加熱融着温度、時間をコントロールすることで形状をコントロールできる。これらの製造方法によれば、超微粒子の発生が無いため、乳化ロスが無く、しかも粒度分布がシャープな分級フリーのトナーの製造が可能になるものの、脱溶剤後の微粒子を凝集させる際、単に凝集させたのでは合着が不充分となり、合着後の界面での割れ等が生じる。このため、熱により粒子間の合着を進行させる加熱工程が必須である。しかし、加熱を行うと、トナー粒子内に微分散させたワックス成分のブルーム(表面析出)が生じたり、球形化が生じたり、ワックス微分散粒子間の凝集等を生じ、ワックスが充分に微分散した状態を維持することができない。特に、低融点のワックス(離型剤)を使用すると、加熱工程において溶け出し易く、離型性を確保することができず、オイルレス方式のヒートロール定着への適性に欠けるという問題がある。
また、離型剤エマルジョンに重合性ビニル単量体と水溶性重合開始剤とを添加し重合させることによりビニル重合体が被覆又は含浸された離型剤微粒子を、トナー組成物の乳化時に添加してトナー表面に均一かつ強固に付着させる方法が提案されている(特許文献4参照)。しかし、この方法では、離型剤エマルジョンと重合性ビニル単量体とを重合させることが必須となり、また、離型剤微粒子を構成する樹脂のガラス転移温度(Tg)が高いため、低温での離型性、低温定着性等に劣るという問題がある。
また、特許文献5には、極性基を有する物質と離型剤を含有する重合性単量体系を水中で懸濁重合してトナーを製造することにより、粉砕法トナーでは使用できない低融点のワックスを含有させることができるとの記載がされている。ワックスのような非極性成分は、極性成分とは逆にトナー粒子の表面付近には存在せず、表面の極性成分に覆われた擬似カプセル状の構造をとるとしている。しかしながら、トナー粒子内部におけるワックスの分布については分析されておらず、不明である。
特許文献6には、ワックスの含有量を0.1〜40質量%とし、トナー表面に露出するワックスの存在割合が表面に露出する構成化合物の1〜10質量%であるトナーが記載されている。トナー表面に露出するワックスの割合をESCAによって測定し、規定しているものである。しかしながら、ESCAによる分析は、トナーの最表面から0.1μm程度の深さに限られるため、更に内側に存在し、定着工程で離型性を発揮するに相応しいワックスの分散状態を知るには及ばない。
特許文献7には、ワックスがトナー粒子に内包されかつ粒子表面に局在化するトナーが記載されている。しかしながら、トナー表面近傍のワックスの詳細な分散状態は不明である。
また、特許文献8は、トナー表面に露出するワックスの割合をFTIR−ATRによって測定し、規定しているものである。しかしながら、トナーブロッキングとホットオフセット性、フィルミングと紙巻き付きは完全なトレードオフの関係にあり、更なる定着性の改良の為には、トナーの改良、ワックスの分散状態の制御だけでは困難な状況にある。
したがって、小粒径かつ粒度分布が狭く、しかも流動性に優れるというケミカルトナーの利点を保持しつつ、低温での離型性に優れ、フィルミングの発生が少なく、低温定着性と耐熱保存性とを両立し、高画質な画像が得られるトナーが常に安定して効率よく得られる方法が強く望まれているが、該方法は未だ提供されていないのが現状である。
形状コントロールの試みとして、有機溶剤にトナー組成物と共にフィラーを添加し、粒子を不定型にする方法が知られている(特許文献9参照)。しかし、トナーにフィラーを入れた場合、トナーの粘弾性が上がり、定着下限の阻害がみられる。またフィラーをトナー表面に存在させた場合、トナーの粘弾性の上昇はほとんど見られないが、トナー表層にフィラーの様な物質が存在すると、ワックスの染み出しの阻害、または結着樹脂の溶け出しを阻害し、定温定着性、及びホットオフセット性への阻害も見られる。
さらに、層状無機鉱物の層間に存在する金属カチオン等のイオンを有機カチオン等のイオンで変性した電荷調節剤が開発され、これを造粒後のトナー粒子に添加することが提案され(引用文献10、11、12、13参照)、また層状無機鉱物を用いた円形度の低いトナーが特許文献14に提案されているが、これらのトナーは低温定着性、耐熱保存性が未だ充分ではなかった。
また画像形成装置は、トナーの消費量に応じてトナーを現像装置に移送・供給する必要があり、トナーを移送する吸引型粉体ポンプはトナーを混合気として移送するため、トナー粒子に負荷がかからずトナーの劣化が少ないものであるが、前記吸引型粉体ポンプによってもトナーの凝集体が生じ、濃色点の周辺部に淡色域を形成する異常画像(ホタル)が発生しやすく、上記の従来トナーを用いても異常画像の発生を防止できなかった。
(1)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、該トナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供する。
(2)特にクリーニングにおいて高い信頼性が得られるトナー、該トナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供する。
(3)低温定着性、耐ブロッキング性に優れたトナー、該トナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供する。
(4)(1)〜(3)の課題を同時に達成できるトナー、該トナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供する。
(5)転写効率にすぐれ、且つ転写残トナーが少なく高品位な画像が得られる乾式トナー、該トナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供する。
(6)電荷安定性と低温定着性を両立させたオイルレス乾式トナーを提供する。
(7)消費電力が少なく且つ、カラー画像に必要な高転写性とOHP透過性を高い次元で両立させる新規なトナーを提供する。
(8)消費された量に応じてトナーカートリッジからトナーを現像工程へ吸引型粉体ポンプによって移送するトナー移送工程を有する画像形成装置の異常画像の発生を防止することである。
本発明者らは、前述した課題を解決すべく本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、以下に示すトナー及び画像形成するための方法及び装置が提供される。
(1)トナーを構成する材料を含有する液体を含むトナー材料液を水系媒体中で乳化又は分散させる工程を経て得られるトナーであって、前記トナー材料液は、少なくとも、結着樹脂(A)及び/または結着樹脂(B)の前駆体、ワックス、層状無機鉱物、及び第3級アミンを含有するものであり、前記ワックスは、165℃における重量減少が10質量%以下である融点が60〜95℃の石油ワックスであり、前記層状無機鉱物は、層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性されたものであり、前記トナーは、平均円形度が0.955〜0.975であり、かつトナー中に残存する第3級アミン化合物が0.1wt%以下であることを特徴とするトナー。
(2)前記トナー材料液は、第3級アミン化合物をトナー固形分に対して0.05wt%〜1.5wt%含むことを特徴とする前記(1)項に記載のトナー。
(3)前記ワックスが、少なくともマイクロクリスタリンワックスであることを特徴とする前記(1)または(2)に記載のトナー。
(4)前記結着樹脂(B)の前駆体は、活性水素基含有化合物及び前記活性水素基に対する反応性を有する重合体を含有するものであり、結着樹脂(B)は、前記水系媒体中で乳化又は分散させる工程で、前記活性水素基含有化合物と前記活性水素基に対する反応性を有する重合体とを反応させて得られた反応物であることを特徴とする前記(1)乃至(3)の何れかに記載のトナー。
(5)前記活性水素基に対する反応性を有する重合体は、変性ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする前記(4)に記載のトナー。
(6)前記変性ポリエステル樹脂の重量平均分子量が3,000〜45,000であることを特徴とする前記(5)に記載のトナー。
(7)前記結着樹脂(A)は、未変性ポリエステルであることを特徴とする前記(1)乃至(6)の何れかに記載のトナー。
(8)前記未変性ポリエステルの酸価が12〜30(mgKOH/g)であることを特徴とする前記(7)に記載のトナー。
(9)該未変性ポリエステルのガラス転移点が30〜70℃であることを特徴とする前記(1)乃至(8)の何れかに記載のトナー。
(10)前記結着樹脂(A)及び前記結着樹脂(B)を含む結着樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量が3,000〜30,000であることを特徴とする前記(1)乃至(9)の何れかに記載のトナー。
(11)前記結着樹脂のガラス転移点が35℃〜65℃であることを特徴とする前記(10)に記載のトナー。
(12)トナー中に含まれるテトラヒドロフラン(THF)不溶解分が5〜25質量%であることを特徴とする前記(1)乃至(11)の何れかに記載のトナー。
(13)前記トナーがワックスに対してワックス分散剤を10〜300質量%含有することを特徴とする前記(1)乃至(12)の何れかに記載のトナー。
(14)前記トナー材料液中におけるワックスの分散粒子の体積平均粒子径が、0.1〜2μmであることを特徴とする前記(1)乃至(13)の何れかに記載のトナー。
(15)前記トナーのトナー粒子の体積平均粒子径/個数平均粒子径が1.00〜1.25であることを特徴とする前記(1)乃至(14)の何れかに記載のトナー。
(16)前記トナーのトナー粒子の体積平均粒子径が1〜7μmであることを特徴とする前記(1)乃至(15)の何れかに記載のトナー。
(17)前記(1)乃至(16)の何れかに記載のトナーとキャリアとからなることを特徴とする現像剤。
(18)前記(1)乃至(16)の何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。
(19)静電潜像担持体と、現像手段と、帯電手段及び/又はクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、該現像手段は、トナーを保持し、該トナーは、前記(1)乃至(16)の何れかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
(20)トナーカートリッジからトナー使用により消費された量に応じてトナーを現像工程へ補給するトナー移送工程、該トナーを含む現像剤を現像する現像工程、転写工程、定着工程を有する画像形成装置によって画像を形成する画像形成方法であって、前記トナーは、前記(1)乃至(16)の何れかに記載のトナーであり、前記トナー移送工程後の現像剤中の直径0.2mm以上のトナー凝集体量が2個未満であることを特徴とする画像形成方法。
(21)トナーカートリッジからトナー使用により消費された量に応じてトナーを現像工程へ補給するトナー移送工程、該トナーを含む現像剤を現像する現像工程、転写工程、定着工程を有する画像形成装置であって、前記トナーは、前記(1)乃至(16)の何れかに記載のトナーであり、前記トナー移送工程後の現像剤中の直径0.2mm以上のトナー凝集体量が2個未満であることを特徴とする画像形成装置。
(1)本発明によれば、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、該トナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供できる。
(2)本発明によれば、特にクリーニングにおいて高い信頼性が得られるトナー、該トナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供できる。
(3)本発明によれば、低温定着性、耐ブロッキング性に優れたトナー、該トナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供できる。
(4)本発明によれば、(1)〜(3)の課題を同時に達成できるトナー、該トナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供できる。
(5)本発明によれば、転写効率にすぐれ、且つ転写残トナーが少なく高品位な画像が得られる乾式トナー、該トナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供できる。
(6)本発明によれば、電荷安定性と低温定着性を両立させたオイルレス乾式トナーを提供できる。
(7)本発明によれば、消費電力が少なく且つ、カラー画像に必要な高転写性とOHP透過性を高い次元で両立させる新規なトナーを提供できる。
移送装置の概略図である。 粉体ポンプ手段の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 図3の画像形成装置における作像部の近傍を示す断面図である。 図3の画像形成装置におけるトナー搬送路を示す断面図である。 プロセスカートリッジを示す図である。 定着装置の一例を示す図である。
まず、本発明のトナーについて説明する。本発明のトナーは、トナーを構成する材料を含有する液体を含むトナー材料液を水系媒体中で乳化又は分散させる工程を経て得られるトナーであって、前記トナー材料液は、少なくとも、結着樹脂(A)及び/または結着樹脂(B)の前駆体、ワックス、層状無機鉱物、及び第3級アミンを含有するものであり、前記ワックスは、165℃における重量減少が10質量%以下である融点が60〜95℃の石油ワックスであり、前記層状無機鉱物は、層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性されたものであり、前記トナーは、平均円形度が0.955〜0.975であり、かつトナー中に残存する第3級アミン化合物が0.1wt%以下のトナーである。
本発明のトナー材料を含有するトナー材料液を水系媒体中で乳化又は分散させる工程を経て得られるトナーは、通常、界面張力の為に球形となり、平均円形度が高くなるが、本発明では、層状無機鉱物が有する層間の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を添加することにより異形化が可能になる。
その理由は明らかではないが、層状無機鉱物が有する層間の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を添加すると、トナーを構成する材料を含有する液体の粘性がチクソ性を持ち、攪拌中は粘度が低く、粒度分布が狭く均一になり、攪拌を止めると直ちに粘度が高くなるため、界面張力による球形化を防止し、攪拌中の形状を維持できると考えられる。
また前記層状無機鉱物は、少なくとも一部を有機物イオンで変性することにより、適度な疎水性を持つようになり、トナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相が非ニュートニアン粘性を示しトナー粒子を異形化でき、かつトナー粒子表面近傍に微細化して偏在し、電荷調整機能を充分に発揮する。
しかし、低温定着性と耐熱保存性を両立させるため、温度変化に対する粘度変化が大きい石油ワックス、特にマイクロクリスタリンワックスを用いると前記層状無機鉱物を添加するのみでは、充分に異形化することは困難になってしまうことが判明した。
本発明者らは、トナーを構成する材料を含有する液体に第3級アミンをトナー材料液中のトナー固形分に対して、0.1wt%〜1.5wt%添加することで、マイクロクリスタリンワックスを用いても異形化が促進され、前記平均円形度が0.955〜0.975のトナーを容易に作製できることを見出した。
第3級アミンを添加することで、異形化が促進される理由については定かでないが、第3級アミンと層状無機鉱物が有する層間の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が何らかの相互作用をもたらしていると考えられる。
トナー材料液について説明する。
トナー材料液は、トナーを構成する材料を油系媒体に溶解乃至分散させてなる。
前記トナーを構成する材料は、少なくとも、結着樹脂(A)及び/または結着樹脂(B)の前駆体、ワックス、層状無機鉱物、及び第3級アミンを含有するものであり、更に必要に応じて、着色剤、帯電制御剤などのその他の成分を含んでなる。
なお、本発明の好ましい態様のトナーの製造方法において、前記トナー材料液の調製は、油系媒体中に、活性水素基含有化合物、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体、ワックス、着色剤、帯電制御剤、等のトナー材料を、溶解乃至分散させることにより行うことができ、前記トナーを構成する材料の中で、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)以外の成分は、後述する水系媒体の調製において、該水系媒体中に添加混合してもよいし、あるいは、トナー材料液を水系媒体に添加する際に、トナー材料液と共に水系媒体に添加してもよい。
層状無機鉱物とは、厚さ数nmの層が重ね合わさってできている無機鉱物のことを言い、有機物イオンで変性するとはその層間に存在するイオンに有機物イオンを導入することを言う。これを広義にはインターカレーションという。
本発明のトナーに用いる層状無機鉱物が有する金属カチオンの少なくとも一部を有機カチオンで変性した層状無機鉱物としては、スメクタイト系の基本結晶構造を持つものを有機カチオンで変性したものが望ましい。
有機カチオンで変性される層状無機鉱物としては、モンモリロナイト又はベントナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライトアタパルジャイト、セピオライト、マガディアイト、カネマイトの中から選ばれる1または2以上の混合物等が挙げられる。
中でも、トナー特性に影響を与えず、少量の添加量で容易に粘度調整ができることから有機変性モンモリロナイト又はベントナイトが好ましい。
前記層状無機鉱物が有する金属イオンの少なくとも一部を有機カチオンで変性した層状無機鉱物の、有機カチオン変性剤としては第4級アルキルアンモニウム塩、フォスフォニウム塩やイミダゾリウム塩などが挙げられるが、第4級アルキルアンモニウム塩が望ましい。
前記第4級アルキルアンモニウムとしては、トリメチルステアリルアンモニウム、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム、ジメチルオクタデシルアンモニウム、オレイルビス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムなどが挙げられる。
トナー材料中の一部を有機カチオンで変性した層状無機鉱物の含有量は、0.05〜2重量%であることが好ましい。
一部を有機物イオンで変性した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。
また、本発明においては、有機変性ハイドロタルサイト(有機アニオン変性ハイドロタルサイト)も好適に用いられる。
例えば、層状複水酸化物塩が、一価および/または二価ならびにさらに三価の金属カチオンを含み、かつ式(1)で表される化合物の一種または二種以上の有機アニオンを用いて変性された有機変性ハイドロタルサイトである。
X−R−Y 式(1)
(式中、Xは、ヒドロキシル、カルボキシル、スルファートまたはスルホであり、Yは、カルボキシル、スルファートまたはスルホであり、Rは、合計で少なくとも8個の炭素原子、例えば、8〜50個の炭素原子、特に10〜44個の炭素原子、さらに好ましくは10〜32個の炭素原子を有する、脂肪族、脂環式、複素環式脂肪族、オレフィン、シクロオレフィン、複素環式オレフィン、芳香族、複素環式芳香族、芳香脂肪族または複素環式芳香脂肪族基であり、ヒドロキシル、アミノ、ハロゲン、C1〜C22−アルキル、C1〜C22−アルコキシ、−C1〜C22−アルキレン−(CO)−O−(CHCHO)0〜50−アルキル、−C1〜C22−アルキレン−(CO)−O−(CHCHO)0〜50−ハロアルキル、カルボキシ、スルホ、ニトロまたはシアノの群からの一種または複数、好ましくは、1、2、3または4種の置換基が存在することが可能である。)
さらに、特表2006−503313号公報に記載の有機アニオンを用いて変性した有機変性ハイドロタルサイトを用いてもよい。
前記複水酸化物塩において、水酸基の数は、全ての金属カチオンの合計の約1.8〜2.2倍、好ましくは、約2倍である。一価および/または二価の金属カチオン対三価の金属カチオンのモル比は、10〜10−4、好ましくは10〜0.1、特に5〜0.2でありえる。
一価の金属カチオン対二価の金属カチオンの比は任意でありえるが、三価の金属カチオンに加えて、二価の金属カチオンのみまたは一価の金属カチオンと二価の金属カチオンとの混合物を含む複水酸化物塩として存在することが好ましい。
有機アニオンは、式(1)の一価あるいは多価帯電有機アニオンでありえる。アニオンの量は、複水酸化物塩における正電荷および負電荷の化学量論によって、全ての電荷の合計がゼロとなるように決められる。
しかしながら、式(1)のいくつかのアニオン、例えば、0.1〜99モル%、特に、1〜90モル%のアニオンを、その他のアニオン、例えば、無機アニオン、例えば、ハロゲン化物、炭酸水素塩、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩またはホウ酸塩または酢酸塩で置き換えることが可能である。
また、本発明に用いられる有機変性層状無機鉱物には、個々の層間に、結晶化または挿入された水の形態における水分子を含む複水酸化物塩であってもよい。
一価の金属カチオンとしては、特に、アルカリ金属カチオン、例えば、Li+、Na+またはK+が挙げられる。
二価の金属カチオンとしては、特に、Mg+、Ca+、Zn+、Co+、Ni+、Fe+、Cu+またはMn+が挙げられる。
三価の金属カチオンとしては、特に、Al+、Fe+、Co+、Mn+、Ni+、Cr+およびB+が挙げられる。
特に好ましい複水酸化物塩は、Mg+とAl+とを含み、特に、3.1:1〜1:2のモル比で含むものである。
有機アニオンとしては、好ましくは、ベンジル酸、ナフタレンジスルホン酸、例えば、ナフタレン−1,5−ジスルホン酸、ナフタレンジカルボン酸、ヒドロキシナフトエ酸、例えば、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、2−ヒドロキシ−1−ナフトエ酸、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、オクタンジカルボン酸、デカンジカルボン酸(セバシン酸)、ドデカンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、ヘキサデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、スルホコハク酸(C〜C22)−アルキルモノエステル、スルホコハク酸(C〜C22)−フルオロアルキルモノエステルの群からのアニオンが挙げられる。
しかしながら、また、一部の、例えば0.1〜99.9モル%、好ましくは、0.2〜99.8モル%の有機アニオンAを別の有機アニオンで置き換えることも可能であり、この別の有機アニオンは、式H−R−Yに相当し、この式におけるRとYは、式(1)に対して記述された定義と同じ定義を有し、例えば、C12〜C44脂肪酸、特にステアリン酸である。
特に好ましい複水酸化物塩は、3.1:1〜1:2のMg:Alのモル比を有し、それぞれの場合において有機アニオンとしてセバシン酸を伴い、かつその焼成形態のものである。
前記層状無機鉱物はトナー材料中に0.05〜5.0重量%含むことが好ましく、
0.05〜2重量%であることがより好ましい。
本発明のトナーは、ワックスとして石油ワックスを用いる。
石油ワックスは、原油中に存在する常温において固体または半固体の炭化水素であり、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等を例示することができる。
パラフィンワックスは炭素数20〜36程度の直鎖の飽和炭化水素を主成分とする常温で固体のワックスであり、マイクロクリスタリンワックスは、炭素数30〜55程度側鎖を有する分子量の大きい飽和炭化水素を主成分とするする常温で固体のワックスであり、少量のn−パラフィン、ナフテン、芳香族炭化水素等を含有するものである。
パラフィンワックスは高融点のものほど粘度が高くなるが、マイクロクリスタリンワックスは、側鎖を有するため低融点でも高粘度を示す。また、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスは共に温度の上昇と共に粘度が低下するが、マイクロクリスタリンワックスは温度変化に対する粘度変化が大きく、低温定着性と耐熱保存性を両立させる上で好ましい。
前記マイクロクリスタリンワックスとしては、低温定着性の向上の点で、低融点ものが好ましい。融点が60〜95℃のものが好ましく、65℃〜90℃のものがより好ましく、さらに85℃〜90℃のものが好ましい。
前記融点が、60℃未満であると、ワックスが耐熱保存性に悪影響を与えることがあり、95℃を超えると、低温での定着時にコールドオフセットを起こし易いことがある。
さらにワックスを液体中に分散する際にいったんワックスを液体中で融解し冷却することで分散体を作成するが、ワックスの融点が90℃を超える場合、ワックスを分散する液体の沸点を90℃よりも高くする必要がある。このような溶剤を用いた場合、溶剤を除去する際にトナーのガラス転移点と比較して高温になる場合があり、トナーが凝集・粗大化を起こす可能性がある。
また、マイクロクリスタリンワックスは、定着時の揮発分が少ないものが好ましく、165℃における重量減少が10質量%以下のものが好ましい。
前記3級アミン化合物としては、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、下記一般式(1)で表される化合物が好適に使用することができる。該3級アミン化合物は、ウレタン、ウレア触媒として機能するだけでなく、前記水中油滴型分散液の調製において、前記トナー材料の溶解乃至分散液を前記水系媒体中に分散させる際に、前記層状無機鉱物と相俟って、乳化助剤として機能し、トナー材料液中のトナー固形分に対して0.05wt%〜1.5wt%含むことが好ましい。
Figure 0005488236
前記第3級アミンはトナー粒子中に残留すると、トナー粒子の耐ブロッキング性が悪化し、特に前記ワックスと組み合わせた場合には耐ブロッキング性の悪化は顕著であるため、トナー粒子中の第3級アミン化合物の残留量を0.05wt%〜0.1wt%にすることが必要である。
前記第3級アミン化合物はトナー粒子洗浄工程で除去することが可能である。第3級アミン化合物は水溶性であり、洗浄を行うことで除去が可能であるが、不十分な場合は、洗浄により界面活性剤を除去した後、トナーを含む水性分散体に酸を添加し、pH4程度に調整することで、第3級アミン化合物がより除去される。
<結着樹脂>
前記結着樹脂は、紙等の記録媒体に対し接着性を示すものであり、結着樹脂(A)及び/又は活性水素基含有化合物及び該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(結着樹脂前駆体)を水系媒体中で反応させてなる接着性ポリマー(結着樹脂B)を含んでいることが好ましい。
結着樹脂(A)及び/又は結着樹脂(B)を含んでいることで、容易にトナー中にゲル分を添加することが可能となる。更に公知の結着樹脂から適宜選択した結着樹脂を含んでいてもよい。
前記結着樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量は、3,000以下であることが好ましく、4,000〜30,000がより好ましく、4,000〜20,000が特に好ましい。重量平均分子量が、3,000以下であると、耐ホットオフセット性が低下することがある。
また、トナー中に含まれるテトラヒドロフラン(THF)不溶解分は、5〜25質量%であることが好ましい。
前記結着樹脂のガラス転移温度は、35℃〜65℃であることが好ましく、45℃〜65℃がより好ましい。前記ガラス転移温度が、35℃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、65℃を超えると、低温定着性が十分でないことがある。なお、結着樹脂として、架橋反応又は伸長反応したポリエステル樹脂を含有するトナーは、ガラス転移温度が低くても良好な保存性を有する。
結着樹脂は、活性水素基含有化合物と前記活性水素基に対する反応性を有する重合体とを反応させて得られた結着樹脂(B)を含むことが好ましい。
前記活性水素基に対する反応性を有する重合体は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂等が好適に用いられる。
前記変性ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、3,000〜45,000が好ましい。
前記活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂は、活性水素基に対する反応性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が好ましい。
なお、イソシアネート基含有ポリエステル樹脂と活性水素基を有する化合物を反応させる際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。
前記結着樹脂(B)の具体例としては、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーを、ヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをエチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をジフェニルメタンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸/ドデセニルコハク酸無水物の重縮合物をジフェニルメタンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をトルエンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物等が挙げられる。
前記活性水素基を有する化合物は、活性水素基に対する反応性を有する重合体が水系媒体中で伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記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。
前記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、活性水素基に対する反応性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。
前記アミン類としては、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、具体的には、ジアミン、三価以上のアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸及びこれらのアミノ基をブロックしたもの等が挙げられるが、ジアミン及びジアミンと少量の三価以上のアミンの混合物が好ましい。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。
前記ジアミンとしては、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。
なお、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の伸長反応、架橋反応等を停止させるには、反応停止剤を用いることができる。反応停止剤を用いると、接着性基材の分子量等を所望の範囲に制御することができる。反応停止剤の具体例としては、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等のモノアミン及びこれらのアミノ基をブロックしたケチミン化合物等が挙げられる。
アミン類のアミノ基の当量に対するポリエステルプレポリマーのイソシアネート基の当量の比は、1/3〜3であることが好ましく、1/2〜2がより好ましく、2/3〜1.5が特に好ましい。この比が、1/3未満であると、低温定着性が低下することがあり、3を超えると、ウレア変性ポリエステル系樹脂の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が低下することがある。
活性水素基に対する反応性を有する重合体(以下「プレポリマー」と称することがある)は、公知の樹脂等の中から適宜選択することができ、ポリオール樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂及びこれらの誘導体等が挙げられる。中でも、溶融時の高流動性、透明性の点で、ポリエステル樹脂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、二種以上を併用してもよい。
前記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、カルボンキシル基、化学構造式−COC−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。
プレポリマーとしては、高分子成分の分子量を調節し易く、乾式トナーにおけるオイルレス低温定着特性、特に、定着用加熱媒体への離型オイル塗布機構の無い場合でも良好な離型性及び定着性を確保できることから、ウレア結合を生成することが可能なイソシアネート基等を有するポリエステル樹脂を用いることが好ましい。
前記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。
前記ポリオールは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ジオール、三価以上のアルコール、ジオールと三価以上のアルコールの混合物等を用いることができるが、ジオール又はジオールと少量の三価以上のアルコールの混合物が好ましい。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。
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。
三価以上のアルコールとしては、三価以上の脂肪族アルコール、三価以上のポリフェノール類、三価以上のポリフェノール類のアルキレンオキシド付加物等を用いることができる。三価以上の脂肪族アルコールの具体例としては、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、ソルビトール等が挙げられる。三価以上のポリフェノール類の具体例としては、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が挙げられる。三価以上のポリフェノール類のアルキレンオキシド付加物の具体例としては、三価以上のポリフェノール類に、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が挙げられる。
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質量比率は、0.01質量%〜10質量%であることが好ましく、0.01質量%〜1質量%がより好ましい。
前記ポリカルボン酸は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ジカルボン酸、三価以上のカルボン酸、ジカルボン酸と三価以上のカルボン酸の混合物等を用いることができるが、ジカルボン酸又はジカルボン酸と少量の三価以上のポリカルボン酸の混合物が好ましい。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。
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。
三価以上のカルボン酸としては、三価以上の芳香族カルボン酸等を用いることができる。三価以上の芳香族カルボン酸の炭素数は、9〜20であることが好ましく、具体的には、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
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質量比率は、0.0質量1%〜10質量%であることが好ましく、0.01質量%〜1質量%がより好ましい。
ポリオールとポリカルボン酸を重縮合させる際の混合比は、ポリカルボン酸のカルボキシル基に対するポリオールの水酸基の当量比は、通常、1〜2であることが好ましく、1〜1.5がより好ましく、1.02〜1.3が特に好ましい。
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質量%〜40質量%であることが好ましく、1質量%〜30質量%がより好ましく、2質量%〜20質量%が特に好ましい。前記含有量が、0.5質量%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質量%を超えると、低温定着性が低下することがある。
ポリイソシアネートは、目的に応じて適宜選択することができるが、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、イソシアヌレート類、これらをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたもの等が挙げられる。
脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、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−ジイソシアナトカプロン酸メチル、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。脂環式ジイソシアネートの具体例としては、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等が挙げられる。芳香族ジイソシアネートの具体例としては、トリレンジイソシアネート、ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナトジフェニル、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメチルジフェニル、4,4’−ジイソシアナト−3−メチルジフェニルメタン、4,4’−ジイソシアナト−ジフェニルエーテル等が挙げられる。芳香脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。イソシアヌレート類の具体例としては、トリス(イソシアナトアルキル)イソシアヌレート、トリス(イソシアナトシクロアルキル)イソシアヌレート等が挙げられる。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。
ポリイソシアネートと、水酸基を有するポリエステル樹脂を反応させる場合、ポリエステル樹脂の水酸基に対するポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比は、通常、1〜5であることが好ましく、1.2〜4がより好ましく、1.5〜3が特に好ましい。当量比が5を超えると、低温定着性が低下することがあり、1未満であると、耐オフセット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質量%〜40質量%であることが好ましく、1質量%〜30質量%がより好ましく、2質量%〜20質量%が更に好ましい。前記含有量が、0.5質量%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質量%を超えると、低温定着性が低下することがある。
ポリエステルプレポリマーが一分子当たりに有するイソシアネート基の平均数は、1以上であることが好ましく、1.2〜5がより好ましく、1.5〜4が更に好ましい。この平均数が、1未満であると、ウレア変性ポリエステル系樹脂の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が低下することがある。
活性水素基に対する反応性を有する重合体の質量平均分子量は、1000〜30000が好ましく、1500〜15000がより好ましい。前記質量平均分子量が、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。
前記質量平均分子量は、例えば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求めることができる。
ここで、前記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質量%〜0.6質量%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。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6×10、2.1×10、4×10、1.75×10、1.1×10、3.9×10、8.6×10、2×10及び4.48×10の単分散ポリスチレン(Pressure Chemical社製又は東洋ソーダ工業株式会社製)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。
また、本発明の結着樹脂は、前記結着樹脂(B)と併せて、変性されていない未変性ポリエステル樹脂(結着樹脂A)を含むことが好ましい。これにより、低温定着性及び光沢性を向上させることができる。
前記未変性ポリエステル樹脂の酸価としては、12〜30mgKOH/gであり、15〜25mgKOH/gが好ましい。一般に前記トナーに酸価をもたせることによって負帯電性となり易くなる。
また、理由は定かではないが、未変性ポリエステル樹脂の酸価が12mgKOH/gより低い場合、前記反応速度が速くなり、トナー材料液の粘度が高くなり水系媒体中へ乳化・分散することが困難になる。
また30mgKOH/gより高い場合、ホットオフセット性が悪化する。
前記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。前記未変性ポリエステル樹脂は、その一部がウレア変性ポリエステル系樹脂と相溶していること、即ち、互いに相溶可能な類似の構造であることが、低温定着性及び耐ホットオフセット性の点で好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂の質量平均分子量は、1,000〜30,000であることが好ましく、1,500〜15,000がより好ましい。前記質量平均分子量が、1,000未満であると、耐熱保存性が低下することがある。このため、前記質量平均分子量が1,000未満である成分の含有量は、8質量%〜28質量%であることが好ましい。一方、前記質量平均分子量が30,000を超えると、低温定着性が低下することがある。
前記未変性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、30℃〜70℃が好ましく、35℃〜60℃がより好ましく、35℃〜55℃が更に好ましい。前記ガラス転移温度が、30℃未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、70℃を超えると、低温定着性が低下することがある。
未変性ポリエステル樹脂の水酸基価は、5mgKOH/g以上であることが好ましく、10mgKOH/g〜120mgKOH/gがより好ましく、20mgKOH/g〜80mgKOH/gが更に好ましい。前記水酸基価が、5mgKOH/g未満であると、耐熱保存性と低温定着性とが両立しにくくなることがある。
前記未変性ポリエステル樹脂の酸価は、1.0mgKOH/g〜50.0mgKOH/gであることが好ましく、1.0mgKOH/g〜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。
トナーが未変性ポリエステル樹脂を含有する場合、未変性ポリエステル樹脂に対するイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーの質量比は、5/95〜25/75であることが好ましく、10/90〜25/75がより好ましい。前記質量比が、5/95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、25/75を超えると、低温定着性や画像の光沢性が低下することがある。
前記油系媒体としては、前記トナーを構成する材料を溶解乃至分散可能な溶媒であり、溶媒は、有機溶媒を含有することが好ましい。さらに、有機溶媒は、トナーの母粒子を形成する際又はトナーの母粒子を形成した後に除去することが好ましい。除去の容易性の点で沸点が150℃未満の揮発性のものが好ましく、150℃以上の場合溶剤を除去する際にトナーの凝集が起こる事がある。この様な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、等が挙げられる。これらの中でも、トルエン、キシレン、ベンゼン、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、等が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。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。
前記有機溶剤の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トナー材料100質量部に対し、40〜300質量部が好ましく、60〜140質量部がより好ましく、80〜120質量部が更に好ましい。
本発明のトナーは、上記成分以外にも、離型剤、帯電制御剤、樹脂微粒子、無機微粒子、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸等を更に含有することができる。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色又は白色に近い材料を用いることが好ましい。具体的には、トリフェニルメタン系染料、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、フッ素変性四級アンモニウム塩を含む四級アンモニウム塩、アルキルアミド、リンの単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系界面活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。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。
前記帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、市販品としては、四級アンモニウム塩のボントロンP−51、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)、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)、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、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、ホウ素錯体のLR−147(日本カーリット社製)、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等が挙げられる。
前記帯電制御剤は、マスターバッチと共に溶融混練された後に溶解乃至分散してもよく、トナーの各成分と共に溶媒中で溶解乃至分散してもよく、トナーを製造した後にトナーの表面に固定してもよい。
トナー中の帯電制御剤の含有量は、結着樹脂の種類、添加剤の有無、分散方法等により異なり、一概に規定することができないが、結着樹脂に対して、0.1質量%〜10質量%であることが好ましく、0.2質量%〜5質量%がより好ましい。前記含有量が、0.1質量%未満であると、帯電制御性が得られないことがあり、10質量%を超えると、トナーの帯電性が大きくなりすぎ、現像ローラとの静電引力が増大し、現像剤の流動性低下や画像濃度の低下を招くことがある。
<有機樹脂粒子>
前記有機樹脂粒子は、水系媒体中で水性分散液を形成しうる樹脂であれば特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂であってもよい。具体的には、ビニル樹脂、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、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、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。中でも、微細な球状の樹脂粒子の水性分散液が得られやすいことから、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群より選択される一種以上の樹脂であることが好ましい。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。
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。
また、有機樹脂粒子としては、複数の不飽和基を有するモノマーを重合することにより得られる共重合体を用いることもできる。複数の不飽和基を有するモノマーは、目的に応じて適宜選択することができ、具体的には、メタクリル酸エチレンオキシド付加物硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート等が挙げられる。
前記樹脂粒子は、公知の方法を用いて重合することにより得ることができるが、樹脂粒子の水性分散液として用いることが好ましい。樹脂粒子の水性分散液の調製方法としては、ビニル樹脂の場合、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法又は分散重合法を用いてビニルモノマーを重合することにより、樹脂粒子の水性分散液を製造する方法;ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加又は縮合系樹脂の場合、モノマー、オリゴマー等の前駆体又はその溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂粒子の水性分散液を製造する方法、モノマー、オリゴマー等の前駆体又はその溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法;樹脂を機械回転式、ジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕、分級することにより、樹脂粒子を得た後、適当な分散剤の存在下で水中に分散させる方法、樹脂の溶液を霧状に噴霧することにより樹脂粒子を得た後、樹脂粒子を適当な分散剤の存在下で水中に分散させる方法、樹脂の溶液に貧溶剤を添加するか、溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより、樹脂粒子を析出させ、溶媒を除去して樹脂粒子を得た後、樹脂粒子を適当な分散剤の存在下で水中に分散させる方法、樹脂の溶液を、適当な分散剤の存在下で水性媒体中に分散させた後、加熱、減圧等により溶剤を除去する方法、樹脂の溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法等が挙げられる。
<無機粒子>
前記無機粒子は、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、具体的には、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。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。
前記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、20m2/g〜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質量%〜5.0質量%であることが好ましく、0.01質量%〜5.0質量%がより好ましい。
前記流動性向上剤を用いて表面処理すると、トナー表面の疎水性が向上し、高湿度下においても流動特性や帯電特性の低下を抑制することができる。流動性向上剤の具体例としては、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挙げられる。
前記クリーニング性向上剤をトナーに添加すると、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤が除去されやすくなる。クリーニング性向上剤の具体例としては、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、ポリメタクリル酸メチル粒子、ポリスチレン粒子等のソープフリー乳化重合を用いて得られる樹脂粒子等が挙げられる。樹脂粒子は、粒度分布が狭いことが好ましく、体積平均粒子径が0.01μm〜1μmであることが好ましい。
前記磁性材料としては、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、鉄粉、マグネタイト、フェライト等が挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色の磁性材料が好ましい。
<トナーの製造方法>
前記トナーの製造方法としては、少なくとも結着樹脂と、着色剤とを含有する油相を水系媒体中で懸濁・乳化、造粒する。
前記重合法によるトナーの製造方法としては、接着性基材を生成しながら、トナー母体粒子を形成する方法を以下に示す。このような方法においては、水系媒体相の調製、トナー材料を含有する液体の調製、トナー材料の乳化又は分散、接着性基材の生成、溶媒の除去、活性水素基に対する反応性を有する重合体の合成、活性水素基を有する化合物の合成等を行う。
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質量%〜10質量%が好ましい。
トナー材料を含有する液体の調製は、溶媒中に、活性水素基を有する化合物、活性水素基に対する反応性を有する重合体、顔料、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、溶解又は分散させることにより行うことができる。
なお、トナー材料の中で、活性水素基に対する反応性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液体を水系媒体に添加する際に、水系媒体に添加してもよい。
トナー材料の乳化又は分散は、トナー材料を含有する液体を、水系媒体中に分散させることにより行うことができる。そして、トナー材料を乳化又は分散させる際に、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伸長反応及び/又は架橋反応させることにより、接着性基材が生成する。
ウレア変性ポリエステル系樹脂等の接着性基材は、例えば、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に対する反応性を有する重合体を含有する液体を、アミン類等の活性水素基を含有する化合物と共に、水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で両者を伸長反応及び/又は架橋反応させることにより生成させてもよく、トナー材料を含有する液体を、予め活性水素基を有する化合物を添加した水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で両者を伸長反応及び/又は架橋反応させることにより生成させてもよく、トナー材料を含有する液体を水系媒体中で乳化又は分散させた後で、活性水素基を有する化合物を添加し、水系媒体中で粒子界面から両者を伸長反応及び/又は架橋反応させることにより生成させてもよい。なお、粒子界面から両者を伸長反応及び/又は架橋反応させる場合、生成するトナーの表面に優先的にウレア変性ポリエステル樹脂が形成され、トナー中にウレア変性ポリエステル樹脂の濃度勾配を設けることもできる。
接着性基材を生成させるための反応条件は、活性水素基に対する反応性を有する重合体と活性水素基を有する化合物の組み合わせに応じて適宜選択することができる。反応時間は、10分間〜40時間であることが好ましく、2時間〜24時間がより好ましい。反応温度は、150℃以下であることが好ましく、40℃〜98℃がより好ましい。
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、顔料、顔料分散剤、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液体を添加し、せん断力により分散させる方法等が挙げられる。
分散は、公知の分散機等を用いて行うことができ、分散機としては、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が、分散体の粒子径を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、1,000〜30,000rpmであることが好ましく、5,000〜20,000rpm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、150℃以下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。
トナー材料を乳化又は分散させる際の、水系媒体の使用量は、トナー材料100質量部に対して、50質量部〜2000質量部であることが好ましく、100質量部〜1000質量部がより好ましい。前記使用量が、50質量部未満であると、トナー材料の分散状態が悪くなって、所定の粒子径のトナー母体粒子が得られないことがあり、2000質量部を超えると、生産コストが高くなることがある。
トナー材料を含有する液体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。
前記分散剤は、目的に応じて適宜選択することができ、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド等が挙げられるが、界面活性剤が好ましい。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。
前記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。
前記陰イオン界面活性剤としては、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、リン酸エステル等が挙げられ、フルオロアルキル基を有するものが好適に用いられる。前記フルオロアルキル基を有する陰イオン界面活性剤としては、炭素数が2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、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−[ω−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−[ω−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)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸又はその金属塩、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。
前記フルオロアルキル基を有する界面活性剤の市販品としては、例えばサーフロンS−111、S−112、S−113(以上、旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(以上、住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(以上、ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(以上、大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(以上、トーケムプロダクツ社製)、フタージェント100、150(以上、ネオス社製)、などが挙げられる。
前記陽イオン界面活性剤としては、例えばアルキルアミン塩、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界面活性剤;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四級アンモニウム塩型界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも、フルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級又は三級アミン酸、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等の脂肪族四級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等好ましい。陽イオン界面活性剤の市販品としては、例えばサーフロンS−121(旭硝子社製);フロラードFC−135(住友3M社製);ユニダインDS−202(ダイキン工業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製);エクトップEF−132(ト−ケムプロダクツ社製);フタージェントF−300(ネオス社製)等を用いることが好ましい。
前記非イオン界面活性剤としては、例えば脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等が挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、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、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。
前記難水溶性の無機化合物分散剤としては、例えば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。
高分子系保護コロイドとしては、例えばカルボキシル基を有するモノマー、水酸基を有する(メタ)アクリル酸アルキル、ビニルエーテル、カルボン酸ビニル、アミドモノマー、酸塩化物のモノマー、窒素原子又はその複素環を有するモノマー等を重合することにより得られるホモポリマー又はコポリマー、ポリオキシエチレン系樹脂、セルロース類等が挙げられる。なお、上記のモノマーを重合することにより得られるホモポリマー又はコポリマーは、ビニルアルコール由来の構成単位を有するものも含む。
前記カルボキシル基を有するモノマーとしては、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、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等が挙げられる。水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体としては、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、グリセリンモノアクリレート、グリセリンモノメタクリレート等が挙げられる。ビニルエーテルの具体としては、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が挙げられる。カルボン酸ビニルとしては、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。アミドモノマーとしては、例えばアクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、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が挙げられる。酸塩化物のモノマーとしては、例えばアクリル酸クロリド、メタクリル酸クロリド等が挙げられる。窒素原子又はその複素環を有するモノマーとしては、例えばビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等が挙げられる。ポリオキシエチレン系樹脂としては、例えばポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリン酸フェニル、ポリオキシエチレンペラルゴン酸フェニル等が挙げられる。セルロース類としては、例えばメチルセルロース、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が挙げられる。
また分散剤としては、リン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに溶解可能なもの等が挙げられる。分散剤として、リン酸カルシウムを用いた場合は、塩酸等でカルシウム塩を溶解させて、水洗する方法、酵素で分解する方法等を用いて、リン酸カルシウム塩を除去することができる。
接着性基材を生成させる際の伸長反応及び/又は架橋反応には、触媒を用いることができる。触媒の具体例としては、ジブチルスズラウレート、ジオクチルスズラウレート等が挙げられる。
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、トナー母体粒子が形成される。トナー母体粒子に対しては、洗浄、乾燥等を行うことができ、更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。
得られたトナー母体粒子は、着色剤、離型剤、帯電制御剤等の粒子と混合してもよい。このとき、機械的衝撃力を印加することにより、トナー母体粒子の表面から離型剤等の粒子が脱離するのを抑制することができる。
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、各種分野において使用することができるが、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。
本発明のトナーの平均円形度は、0.955〜0.975であり、0.960〜0.970が好ましい。
トナー中の円形度が0.955未満である粒子の含有量は、15%以下であることが好ましい。平均円形度が0.955未満であると、満足できる転写性やチリのない高画質画像が得られないことがあり、0.975を超えると、ブレードクリーニング等を採用している画像形成装置では、感光体上及び転写ベルト等のクリーニング不良が発生し、画像上の汚れが発生することがある。
例えば、写真画像等の画像面積率の高い画像を形成する場合、給紙不良等で未転写画像を形成したトナーが感光体上に蓄積して画像の地汚れが発生したり、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染して、本来の帯電能力を発揮できなくしたりすることがある。
なお、円形度は、試料の投影面積と等しい面積を有する円の周囲長を試料の周囲長で除した値である。
本発明のトナーの体積平均粒子径は、3μm〜8μmであることが好ましく、4μm〜7μmがより好ましい。前記体積平均粒子径が、3μm以上未満であると、二成分現像剤では、現像装置における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させることがある。また、一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するブレード等の部材へのトナー融着が発生することがある。一方、前記体積平均粒子径が、8μm以下であるとを超えると、高解像で高画質の画像を得ることが容易となり難しくなり、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ことがある。
本発明のトナーの個数平均粒子径に対する体積平均粒子径の比は、1.00〜1.25であることが好ましく、1.05〜1.25がより好ましい。これにより、二成分現像剤では、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なく、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。また、一成分現像剤では、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なると共に、現像ローラへのトナーのフィルミングやトナーを薄層化するブレード等の部材へのトナーの融着を抑制し、現像装置の長期使用(攪拌)においても、良好で安定した現像性が得られるため、高画質の画像を得ることができる。この比が1.25を超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、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ことがある。
ここで、前記体積平均粒子径及び個数平均粒子径に対する体積平均粒子径の比は、粒度測定器マルチサイザーIII(ベックマン・コールター社製)を用いて、以下のようにして測定することができる。まず、約1質量%塩化ナトリウム水溶液等の電解質水溶液100〜150ml中に、分散剤として、アルキルベンゼンスルホン酸塩等の界面活性剤を0.1〜5ml添加する。次に、測定試料を約2〜20mg添加する。試料が懸濁した電解質水溶液に、超音波分散機を用いて約1〜3分間分散処理を行った後、100μmのアパーチャーを用いて、トナーの体積及び個数を測定し、体積分布及び個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒子径及び個数平均粒子径を求めることができる。
トナーの針入度は、15mm以上であることが好ましく、20mm〜30mmがより好ましい。前記針入度が15mm未満であると、耐熱保存性が悪化する。
ここで、前記針入度は、針入度試験(JIS K2235−1991)により測定することができる。具体的には、50mlのガラス容器にトナーを充填し、50℃の恒温槽に20時間放置した後、トナーを室温まで冷却して、針入度試験を行う。なお、針入度の値が大きい程、耐熱保存性が優れることを示している。
本発明のトナーは、低温定着性と耐オフセット性を両立させる観点から、定着下限温度が低く、オフセット未発生温度が高いことが好ましい。このためには、定着下限温度が140℃未満であると共に、オフセット未発生温度が200℃以上であることが好ましい。 ここで、定着下限温度は、画像形成装置を用いて複写テストを行い、得られた画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着温度の下限である。また、オフセット未発生温度は、所定量のトナーで現像されるように調整した画像形成装置を用いて、オフセットの発生しない温度を測定することにより求めることができる。
トナーの熱特性は、フローテスター特性とも言われ、軟化温度、流出開始温度、1/2法軟化点等として評価される。これらの熱特性は、適宜選択した方法により測定することができ、高架式フローテスターCFT500型(島津製作所製)を用いて測定することができる。
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。前記軟化温度が、30℃未満であると、耐熱保存性が悪化することがある。
本発明のトナーの流出開始温度は、60℃以上であることが好ましく、80℃〜120℃がより好ましい。流出開始温度が、60℃未満であると、耐熱保存性及び耐オフセット性の少なくとも一方が低下することがある。
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。前記ガラス転移温度が、40℃以上未満であると、トナーの耐熱保存性が良好であり悪化することがなく、70℃を超えると、低温定着性が十分なものとなるでないことがある。なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量計DSC−60(島津製作所製)等を用いて測定することができる。
本発明のトナーを用いて形成される画像の濃度は、1.40以上であることが好ましく、1.45以上がより好ましく、1.50以上が更に好ましい。前記画像濃度が、1.40未満であると、画像濃度が低く、高画質が得られないことがある。前記画像濃度は、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)を用いて、定着ローラの表面温度を160±2℃として、複写紙タイプ 6200(株式会社リコー製)に現像剤の付着量が0.35±0.02mg/cmであるベタ画像を形成し、得られたベタ画像における任意の5箇所の画像濃度を、分光計938 スペクトロデンシトメータ(X−ライト社製)を用いて測定し、その平均値を算出することにより、求めることができる。
本発明のトナーの色は、目的に応じて適宜選択することができ、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー及びイエロートナーからなる群より選択される一種以上とすることができ、各色のトナーは、着色剤を適宜選択することにより得ることができる。
<現像剤>
本発明の現像剤は、本発明のトナーを含有し、キャリア等の適宜選択されるその他の成分を更に含有してもよい。このため、転写性、帯電性等に優れ、高画質な画像を安定に形成することができる。なお、現像剤は、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタ等に使用する場合には、寿命が向上することから、二成分現像剤が好ましい。
本発明の現像剤を一成分現像剤として用いる場合、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、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するブレード等の部材へのトナーの融着が少なく、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
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。
前記キャリアは、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層を有するものが好ましい。
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、50emu/g〜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。
前記芯材の体積平均粒子径は、10μm〜150μmであることが好ましく、40μm〜100μmがより好ましい。前記体積平均粒子径が、10μm未満であると、キャリア中に微粉が多くなり、一粒子当たりの磁化が低下してキャリアの飛散が生じることがあり、150μmを超えると、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特に、ベタ部の再現が悪くなることがある。
前記樹脂層の材料としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えばアミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリハロゲン化オレフィン、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、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデンとアクリルモノマーの共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンとフルオロ基を有さないモノマーの共重合体等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂等が挙げられる。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。
前記アミノ系樹脂の具体例としては、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、尿素樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。前記ポリビニル系樹脂の具体例としては、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等が挙げられる。前記ポリスチレン系樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル共重合体等が挙げられる。ポリハロゲン化オレフィンの具体例としては、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。前記ポリエステル系樹脂の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が挙げられる。
前記樹脂層は、必要に応じて、導電粉等を含有してもよい。前記導電粉の具体例としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等が挙げられる。導電粉の平均粒子径は、1μm以下であることが好ましい。前記平均粒子径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
前記樹脂層は、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。前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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。
キャリア中の樹脂層の含有量は、0.01質量%〜5.0質量%であることが好ましい。前記含有量が、0.01質量%未満であると、芯材の表面に均一な樹脂層を形成することができないことがあり、5.0質量%を超えると、樹脂層が厚いためにキャリア同士の融着が起こり、キャリアの均一性が低下することがある。
二成分現像剤中のキャリアの含有量は、90質量%〜98質量%であることが好ましく、93質量%〜97質量%がより好ましい。
本発明の現像剤は、磁性一成分現像方法、非磁性一成分現像方法、二成分現像方法等の公知の各種電子写真法による画像形成に用いることができる。
画像形成装置は、トナーカートリッジから現像部へトナーを移送するトナー移送工程、像担持体表面の画像形成領域を均一に帯電させる帯電工程、像担持体への書き込みを行う露光工程、像担持体上に摩擦帯電させたトナーにより画像を形成する現像工程、印刷用紙に直接、あるいは中間転写体を介して間接的に像担持体上の画像を転写する転写工程を経た後、画像を印刷用紙に定着させるものであり、前記像担持体上に転写しきれずに残った転写残トナーは、クリーニング工程により像担持体上から掻き落とされ、次画像形成プロセスに入る。
本発明の画像形成装置は、1成分現像方式または2成分現像方式のいずれにも使用することができ、2成分方式を採用する場合、トナー濃度等を検知して現像装置内におけるトナーとキャリアとの混合比を一定に保つように制御している。このため、現像装置を有するユニット内もしくはその近傍にトナーボトルやカートリッジ等のトナー収納容器を設け、そのトナー収納容器から使用により消費された量に応じてトナーを現像装置へ移送する構成になっている。
図1にトナー移送装置の概略図を示す。トナー移送装置は現像装置(1)にトナーを補給するものであって、トナーを収納したトナー収納容器(3)、該トナー収納手段に収納されたトナーを該容器から搬出する手段、かつ現像装置(1)に移動する手段を有し、これら手段は吸引手段としての粉体ポンプ手段(2)を具備している。この粉体ポンプ手段(2)は、トナー収納容器(3)からトナーを搬出する手段のための吸引手段と、容器から搬出されたトナーを現像装置へ移動するための吸引手段を兼ねている。
図2は粉体ポンプ手段(2)の断面図であり、この粉体ポンプ手段(2)は従来公知のモーノポンプと呼ばれる、吸い込み型の1軸偏芯粉体ポンプ(4)を有している。粉体ポンプ(4)の構成は、金属などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られたロータ(5)と、ゴム等の弾性体で作られた2条スクリュー形状に作られたステータ(6)と、これらを包み、かつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料などで作られたホルダ(7)とを有し、ステータ(6)はホルダ(7)に固定設置される。上記ロータ(5)は駆動源と駆動連結された歯車(8)、および継ぎ手(9)を介して回転駆動される。
このように構成された粉体ポンプ(4)は、ロータ(5)が回転されることにより、ポンプに強い自吸力が生じ、ホルダ(7)先端の吸い込み部からトナーを吸い込み、吸い込んだトナーを軸継ぎ手(9)の近傍の排出部から送り出すことが可能となる。また、粉体ポンプ手段(2)には図示していないエアーポンプ管からエアーが供給され、そのエアーにより送り出すトナーの流動化が促進され、粉体ポンプ(4)によりトナーの移送が確実なものとなる。なお、吸引型粉体ポンプ(4)は専用モータもしくは画像形成装置内のメインモータとクラッチを介してその駆動が上記歯車に伝達して作動され、その駆動が制御される。
このポンプは構造が簡単でかつ小型であり、基本的にトナーを混合気として移送するため、スクリューやバドル等の機械的オーガ手段により行なうものと異なり、移送するトナー自体に負荷がかからず、移送によるトナーの劣化が生じないとされているが、この吸引型粉体ポンプであっても、緩凝集体の発生は避けられない。
ここで形成されたトナー緩凝集体は、ある程度の履歴で解砕し、通常のトナー粉体の状態に戻るレベルの凝集であるが、画像形成の各工程での履歴では完全に解砕することはできないため、最終的な定着媒体へ転写され、ベタ画像(単色、トナー付着量0.45mg/cm)などで、ベタ画像ID対比の濃色点を形成し、その周辺部に淡色域を形成する異常画像(以下「ホタル」と呼ぶ)が発生してしまう。
前記緩凝集体が、0.2mmを未満の大きさの凝集体であれば、画像上のホタルは目立つレベルにはならないが、0.2mm以上の大きさになると画像上で目立ち、不快感を与える。
したがって、吸引型粉体ポンプで移送しても、緩凝集体が発生しないトナーを用いることが必要であり、移送工程後の現像剤20g中の凝集体量が10mg以下であれば、直径0.2mm以上のホタルは発生しないことが分かった。
<画像形成装置>
図3は画像形成装置としてのカラープリンタを示す構成図であり、図4はその作像部の近傍を示す断面図であり、図5はそのトナー搬送路を示す断面図である。
図3に示すように、画像形成装置本体(100)の上方にあるトナー容器収容部(31)には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4つのトナー容器(32Y、32M、32C、32K)が着脱自在に設置されている。
トナー容器収容部(31)の下方には中間転写ユニット(15)が斜め方向に配設されている。 その中間転写ユニット(15)の中間転写ベルト(8)に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部(6Y、6M、6C、6K)が斜め方向に並設されている。
図4に示すように、イエローに対応した作像部(6Y)は、像担持体としての感光体ドラム(1Y)と、感光体ドラム(1Y)の周囲に配設された帯電部(4Y)、現像部(5Y)、クリーニング部(2Y)、除電部(不図示である。)等で構成されている。
そして、感光体ドラム(1Y)上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)がおこなわれて、感光体ドラム(1Y)上にイエロー画像が形成されることになる。
ここで、作像部(6Y)の現像部(5Y)は、粉体ポンプとしてのモーノポンプ(40Y)に接続され、トナー容器(32Y)に収容されたイエロートナーが、モーノポンプ(40Y)を介して、現像部(5Y)に適宜に補給される。
なお、他の3つの作像部(6M、6C、6K)も、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部(6Y)とほぼ同様の構成となっていて、それぞれの色のトナーが補給されてそのトナー色に対応した画像が形成される。
以下、他の3つの作像部(6M、6C、6K)の説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部(6Y)を例に説明する。
図4に示すように、感光体ドラム(1Y)は、不図示の駆動モータによって図4中の時計方向に回転駆動され、帯電部(4Y)の位置で、感光体ドラム(1Y)の表面が一様に帯電され、感光体ドラム(1Y)の表面は、露光装置(7)から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される。
その後、感光体ドラム(1Y)の表面は、現像装置(5Y)との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される。
トナー像が形成された感光体ドラム(1Y)の表面は、中間転写ベルト(8)及び第1転写バイアスローラ(9Y)との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム(1Y)上のトナー像が中間転写ベルト(8)上に転写される(1次転写工程である)。
このとき、感光体ドラム(1Y)上には、僅かながら未転写トナーが残存するが、感光体ドラム(1Y)の表面は、クリーニング部(2Y)との対向位置に達し、感光体ドラム(1Y)上に残存した未転写トナーが回収される(クリーニング工程である)。
最後に、感光体ドラム(1Y)の表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム(1Y)上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム(1Y)上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。 なお、上述した作像プロセスは、他の作像部(6M、6C、6K)でも、イエロー作像部6Yと同様におこなわれる。
すなわち、作像部の下方に配設された露光部(7)から、画像情報に基いたレーザ光Lが、各作像部(6M、6C、6K)の感光体ドラム上に向けて照射される。
詳しくは、露光部(7)は、光源からレーザ光Lを発して、そのレーザ光Lを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト(8)上に重ねて転写し、中間転写ベルト(8)上にカラー画像が形成される。
ここで、中間転写ユニット(15)は、中間転写ベルト(8)、4つの1次転写バイアスローラ(9Y、9M、9C、9K )、2次転写バックアップローラ(12)、クリーニングバックアップローラ(13)、テンションローラ(14)、中間転写クリーニング部(10)等で構成される。
中間転写ベルト(8)は、3つのローラ(12〜14)によって張架・支持されるとともに、1つのローラ(12)の回転駆動によって図3中の矢印方向に無端移動される。
4つの1次転写バイアスローラ(9Y、9M、9C、9K)は、それぞれ、中間転写ベルト(8)を感光体ドラム(1Y 、1M 、1C 、1K) との間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。
そして、1次転写バイアスローラ(9Y、9M、9C、9K)に、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加され、中間転写ベルト(8)は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ(9Y、9M、9C、9K)の1次転写ニップを順次通過する。
こうして、感光体ドラム(1Y 、1M 、1C 、1K)上の各色のトナー像が、中間転写ベルト(8)上に重ねて1次転写され、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト(8)は、2次転写ローラ(19)との対向位置に達する。この位置では、2次転写バックアップローラ(12)が、2次転写ローラ(19)との間に中間転写ベルト(8)を挟み込んで2次転写ニップを形成している。
そして、中間転写ベルト(8)上に形成された4色のトナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の被転写材P上に転写され、このとき、中間転写ベルト(8)には、被転写材Pに転写されなかった未転写トナーが残存するが、中間転写ベルト(8)は、中間転写クリーニング部(10)の位置に達し、この位置で、中間転写ベルト(8)上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト(8)上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
ここで、2次転写ニップの位置に搬送された被転写材Pは、装置本体(100)の下方に配設された給紙部(26)から、給紙ローラ(27)やレジストローラ対(28)等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部(26)には、転写紙等の被転写材Pが複数枚重ねて収納されている。
そして、給紙ローラ(27)が図3中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の被転写材Pがレジストローラ対(28)のローラ間に向けて給送される。
レジストローラ対(28)に搬送された被転写材Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対(28)のローラニップの位置で一旦停止し、中間転写ベルト(8)上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対(28)が回転駆動されて、被転写材Pが2次転写ニップに向けて搬送される。
こうして、被転写材P上に、所望のカラー画像が転写され、2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された被転写材Pは、定着部(20)の位置に搬送され、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が被転写材P上に定着され、被転写材Pは、排紙ローラ対(29)のローラ間を経て、装置外へと排出される。
排紙ローラ対(29)によって装置外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部(30)上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
次に、図4にて、作像部における現像部の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
現像部(5Y)は、感光体ドラム(1Y)に対向する現像ローラ(51Y)と、現像ローラ(51Y)に対向するドクターブレード(52Y)と、現像剤収容部(53Y、54Y)内に配設された2つの搬送スクリュ(55Y)と、現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ(56Y)と、等で構成される。
現像ローラ(51Y)は、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。
現像剤収容部(53Y、54Y)内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤Gが収容されている。
なお、現像部(5Y)の現像剤収容部(54Y)は、開口を介してモーノポンプ(40Y)に連通している。
このように構成された現像部(5Y)は、次のように動作する。
現像ローラ(51Y)のスリーブは、図4の矢印方向に回転している。
そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ(51Y)上に担持された現像剤Gは、スリーブの回転にともない現像ローラ(51Y)上を移動する。
ここで、現像部(5Y)内の現像剤Gは、現像剤中のトナーの割合(トナー濃度)が所定の範囲内になるように調整される。
詳しくは、現像部(5Y)内のトナー消費に応じて、トナー容器(32Y)に収容されているトナーが、トナー搬送路としてのチューブ(49Y)やモーノポンプ(40Y)を介して現像剤収容部(54Y)内に補給され、現像剤収容部(54Y)内に補給されたトナーは、2つの搬送スクリュ(55Y)によって、現像剤Gとともに混合・撹拌されながら、2つの現像剤収容部(53Y、54Y)を循環する(図4の紙面垂直方向の移動である)。
そして、現像剤G中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ(51Y)上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ(51Y)上に担持され、図4中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード(52Y)の位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム(1Y)との対向位置(現像領域である)まで搬送される。
そして、現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム(1Y)上に形成された潜像にトナーが吸着され、現像ローラ(51Y)上に残った現像剤Gはスリーブの回転にともない現像剤収容部(53Y)の上方に達して、この位置で現像ローラ(51Y)から離脱される。
次に、現像部(5Y)にトナーを供給する、トナー補給部(トナー容器(32Y)、チューブ(49Y)、モーノポンプ(40Y)である)について説明する。
先に図3で説明したように、トナー容器収容部(31)には、4つのトナー容器(32Y、32M、32C、32K)が、着脱自在に設置されている。
トナー容器(32Y、32M、32C、32K)は、それぞれ、寿命に達したとき(収容するトナーがほとんどすべて消費されて空になったとき)に新品のものに交換される。 そして、トナー容器(32Y、32M、32C、32K)内に収容された各色のトナーは、それぞれ、チューブ及びモーノポンプを介して、各作像部(6Y、6M、6C、6K)の現像部に適宜補給される。
図5に示すように、トナー容器(32Y)は、袋状の容器本体と、トナー排出部としての開口を有する口金が設けられていて、その開口から内部に収容されたトナーが排出される。
詳しくは、新品のトナー容器(32Y)の開口が、チューブ(49Y)の先端に装着されたノズル(34Y)に係合すると、トナー容器(32Y)とノズル(34Y)とが連通して、モーノポンプ(40Y)によるトナーの吸引が可能になる。
ここで、トナー容器(32Y)の上方(設置状態での上方である)には、トナーフィルタで覆設された吸気口(33Y)が設けられており、この吸気口(33Y)を介して、外部からトナー容器(32Y)内に向けて、不図示の吸気手段(ファン等である)によって空気が定期的に送入される。
これによって、トナー容器(32Y)内のトナーの凝集が抑止されるとともに、トナー容器(32Y)の内圧の低下が抑止されて、トナー容器(32Y)から現像部(5Y)への安定したトナー補給が可能になる。
図5に示すように、トナー容器(32Y)が接続されるノズル(34Y)には、シリコンゴム等のフレキシブルなゴム材料からなるチューブ(49Y)の一端が接続され、図4及び図5に示すように、チューブ(49Y)の他端には、モーノポンプ(40Y)の一端が接続されている。
また、図4に示すように、モーノポンプ(40Y)の他端には、現像部(5Y)の現像剤収容部(54Y)が接続されている。
モーノポンプ(40Y)は、ロータ(42Y)、ステータ(43Y)、吸引口(41Y)、ロータ駆動軸(44Y)、駆動ギア(45Y)、モータ(46Y)等で構成される。 ロータ(42Y)は、金属材料からなる軸が螺旋状にねじれたように形成されている。
ロータ(42Y)の一端は、ロータ駆動軸(44Y)、駆動ギア(45Y)を介して、モータ(46Y)に回転自在に連結されている。
ステータ(43Y)は、ゴム材料からなり、その穴部が長円形の断面が螺旋状にねじれたように形成され、ステータ(43Y)の穴部には、ロータ(42Y)が挿着されている。
このように構成されたモーノポンプ(40Y)は、モータ(46Y)によってステータ(43Y)内のロータ(42Y)を所定方向に回転駆動させることで、トナー容器(32Y)内のトナーをチューブ(49Y)を介して吸引口(41Y)に吸引する。
吸引口(41Y)まで吸引されたトナーは、ステータ(43Y)とロータ(42Y)との隙間に送入されて、ロータ(42Y)の回転に沿って他端側に送出される。
送出されたトナーは、モーノポンプ(40Y)の送出口から排出されて、現像部(5Y)の現像剤収容部(54Y)内に補給される。
そして、現像剤収容部(54Y)に補給されたトナーは、現像部(5Y)内にて2成分現像剤Gと混合・撹拌される。
ここで、先に図3で説明したように、4つの作像部(6Y、6M、6C、6K)は、斜め方向に並設されている。
すなわち、4つの現像部(5Y、5M、5C、5K)は、それぞれ、鉛直方向(図3の上下方向である。)の高さが異なる位置に配設されている。
そして、このように配設された現像部(5Y、5M、5C、5K)において、それぞれの、トナー容器とモーノポンプとの位置関係が同等になるように構成されている。
具体的には、図5に示すように、トナー容器(32Y)のトナー排出部(開口)からモーノポンプ(40Y)までの鉛直方向長さH(高さ)が、各色同等となるように構成されている。
さらに、トナー容器(32Y)のトナー排出部からモーノポンプ(40Y)に至る水平方向長さLが、各色同等となるように構成されている。
(プロセスカートリッジ)
本発明のプロセスカートリッジは、画像形成装置に搭載することができ、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段などのその他の手段を有してなる。
前記現像手段としては、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を収容する現像剤収容器と、該現像剤収容器内に収容されたトナー乃至現像剤を担持しかつ搬送する静電潜像担持体とを、少なくとも有してなり、更に、担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
本発明のプロセスカートリッジは、各種電子写真装置、ファクシミリ、プリンターに着脱自在に備えさせることができ、前記画像形成装置に着脱自在に備えさせるのが好ましい。
ここで、前記プロセスカートリッジは、例えば、図6に示すように、感光体(101)を内蔵し、他に帯電手段(102)、現像手段(104)、クリーニング手段(107)を含み、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。図6のプロセスカートリッジ例では、現像済みの感光体(101)上のトナー像を、受像紙(105)に転写するための転写手段(108)を有している。
前記感光体(101)としては、公知のものを用いることができる。
露光手段(103)には、高解像度で書き込みが行うことのできる光源が用いられる。
帯電手段(102)には、任意の帯電部材が用いられる。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例中、各例における「部」及び「%」はいずれも質量基準によるものであり、「モル」はモル比を意味する。
まず、実施例、比較例で用いた材料及び得られたトナーについての各種物性等の測定方法について述べる。
<トナー中残存アミン量の測定>
トナー中の第3級アミン化合物の測定方法は、トナー1gをジメチルスルホキシド100gに投入し、30分間超音波分散機で溶解乃至分散した後、0.45μmのPTFEメンブランフィルターで固形物を除去した後、溶液中の第3級アミン化合物を抽出温度×時間 ; 190℃×10分で、クライオトラップ ; −190℃ (N2Liq)で熱抽出行い、GC/MSスペクトロメーター〔日立製作所製M−80B〕により分析した。使用したカラムはUltra ALLOY-5 L=30m ID=0.25mm Film=0.25μm〔フロンティアラボ社製〕、カラム昇温条件:50℃(保持1分)〜5℃/min〜80℃〜40℃/min〜280℃(保持5分)で行った。
<165℃におけるワックスの重量減少の測定>
本発明における165℃における重量減少の測定は、具体的に次のような手順で決定される。測定装置として島津製作所製TA-60WS、及びDTG-60を用い、次に示す測定条件で測定した。

測定条件
サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン
サンプル量:5mg
リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(サンプルパンのみ)
雰囲気:窒素(流量50ml/min)
温度条件
開始温度:20℃
昇温速度:10℃/min
終了温度:165℃
保持時間:60分

測定した結果は前記島津製作所製データ解析ソフト(TA-60、バージョン1.52)を用いて解析を行った。
165℃における重量減少の解析方法は165℃0分時の重量をAとし、60分保持した後の重量Bとしたとき下記式にて算出される。
165℃における重量減少=(A−B)/A×100
<トナーの平均円形度の測定>
平均円形度は、粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長/粒子投影像の周囲長で表され、平板上の撮像部検知帯にトナーを含有する懸濁液を通過させ、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等により計測することができ、フロー式粒子像分析装置FPIA−3000(シスメックス社製)を用いて計測した。
<樹脂の質量平均分子量の測定>
ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定装置:GPC−8220GPC(東ソー株式会社製)
カラム:TSKgel SuperHZM―H 15cm 3連(東ソー株式会社製)
温度:40℃
溶媒:THF
流速:0.35ml/min
試料:0.15%の試料を0.4ml注入
試料の前処理:トナーをテトラヒドロフランTHF(安定剤含有、和光純薬株式会社製)に0.15%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THF試料溶液を100μl注入して測定する。試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。
検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、昭和電工株式会社製ShowdexSTANDARDのStd.No.S−7300、S−210、S−390、S−875、S−1980、S−10.9、S−629、S−3.0、S−0.580、トルエンを用いた。
検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
<THF不溶解分測定>
THF不溶解分は以下に示す測定方法により特定することができる。
トナー約1.0g(A)を秤量する。
これにTHF(テトラヒドロフラン)約50gを加えて20℃で24時間静置する。
これを、まず遠心分離で分け定量用ろ紙を用いてろ過する。
このろ液の溶剤分を真空乾燥し樹脂分のみ残査量(B)を計測する。
この残査量がTHF溶解分である。
THF不溶解分(%)は下記式より求める。
THF不溶解分(%)=[(A−B)/A]×100
<トナーの平均粒子径>
トナーの体積平均粒子径(Dv)、個数平均粒子径(Dn)、Dv/Dnは、粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Mutlisizer3 Version3.51)にて解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬株式会社製)を0.5ml添加し、各トナー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(W−113MK−II;本多電子株式気社製)で10分間分散処理した。前記分散液を前記マルチサイザーIIIを用い、測定用溶液としてアイソトンIII(ベックマンコールター社製)を用いて測定を行った。測定は装置が示す濃度が8±2%になるように前記トナーサンプル分散液を滴下した。本測定法は粒径の測定再現性の点から前記濃度を8±2%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。
<ガラス転移温度、融点の測定>
本発明におけるガラス転移点(Tg)、融点とは、具体的に次のような手順で決定される。測定装置として島津製作所製TA−60WS、及びDSC−60を用い、次に示す測定条件で測定した。
(測定条件)
サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(フタあり)
サンプル量:5mg
リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
雰囲気:窒素(流量50ml/min)
温度条件
開始温度:20℃
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
保持時間:なし
降温温度:10℃/min
終了温度:20℃
保持時間:なし
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
測定した結果は前記島津製作所製データ解析ソフト(TA−60、バージョン1.52)を用いて解析を行った。
ガラス転移温度の解析方法は2度目の昇温のDSC微分曲線であるDrDSC曲線のもっとも低温側に最大ピークを示す点を中心として±5℃の範囲を指定し、解析ソフトのピーク解析機能を用いてピーク温度を求める。次にDSC曲線で前記ピーク温度+5℃、及び−5℃の範囲で解析ソフトのピーク解析機能をもちいてDSC曲線の最大吸熱温度を求める。ここで示された温度がトナーのTgに相当する。
融点の解析方法は2度目の昇温のDSC微分曲線であるDrDSC曲線のもっとも低温側に最大ピークを示す点を中心として±5℃の範囲を指定し、解析ソフトのピーク解析機能を用いてピーク温度を求める。ここで示された温度が融点に相当する。
ガラス転移点と融点の判別方法はDSC曲線において吸熱後DSC曲線が発熱方向に戻らない場合はガラス転移点であり、吸熱後DSC曲線が吸熱前のDSC曲線(ベースライン)に戻る場合融点と判別できる。
<定着特性>
トナーの定着特性は、以下のようにして評価した。リコー製imagio Neo 450に図に示すベルト加熱定着装置を搭載した改造機にて評価を行った。なお、ベルトの基体は100μmのポリイミド、中間弾性層が100μmのシリコンゴム、表面のオフセット防止層が15μmのPFA、定着ローラーがシリコン発泡体、加圧ローラーの金属シリンダーがSUSで厚さ1mm、加圧ローラーのオフセット防止層がPFAチューブ+シリコンゴムで厚さ2mm、加熱ローラーが厚さ2mmのアルミ、面圧1×10Paの構成のものを用いた。
各特性評価の基準は以下のとおりである。
(低温定着性−5段階評価)
◎;110℃未満.○;110〜120℃.□;120〜130℃.△;130〜140℃.×;140℃以上
<耐熱保存性>
トナーを10gずつ計量し、20mlのガラス容器に入れ、150回ガラス瓶をタッピングした後、温度55℃、湿度80%にセットした恒温槽に24時間放置した後、針入度計で針入度を測定した。また低温低湿(10℃、15%)環境に保存したトナーも同様に針入度を評価し、高温高湿、低温低湿環境で、より針入度が小さい方の値を採用して評価した。良好なものから、◎:20mm以上、○:15mm以上20mm未満、△:10mm以上〜15mm未満、×:10mm未満、とした。
<クリーニング評価>
リコー製imagio MP C 455を用いて、10000枚ベタ画像印刷後、ベタ画像を1枚印刷中に印刷を止め、清掃工程を通過した感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム(株)製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、ブランク(白紙に前記スコッチテープを貼った濃度)との差が0〜0.01のものを◎(良好)、0.02〜0.05のものを○、0.06〜0.1のものを△、それを越えるものを×(不良)として評価した。
<印刷用紙裏汚れ>
リコー製imagio Neo 450を用いて黒ベタ画像を作成し、100万枚の画像出力後に白ベタ画像を出力し、印刷用紙の裏汚れを評価した。
5…裏汚れなし、4…3と5の間、3…若干汚れが見られる、2…1と3の間、1…明確に裏汚れがあると認められる。
<トナー移送工程後のトナー凝集体量の測定>
凝集体量測定評価に用いるトナー、装置(リコー製imagio MP C 455)を全て25℃、50%環境室に1日放置後、画像形成装置本体のトナー補給装置から現像装置へトナーが移る箇所(ポンプ出口と現像装置入り口の間)にてトナーを回収できる冶具を装着し、トナー補給装置のみを稼動させ、20gのトナーを採取する。回収したトナーを106μmのメッシュで篩がけを行い、篩上に残存する凝集体量を測定した。
◎:0mg、○:〜10mg、△:〜20mg、×:20mg以上とした。
<ホタル画像評価>
画像評価に用いるトナー、装置(リコー製imagio MP C 455)を全て25℃、50%環境室に1日放置後、画像形成装置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。現像スリーブ、感光体ともに狙いの線速でトレーリングで回転させ、感光体上のトナー0.4±0.05mg/cmとなるように帯電電位、現像バイアスを調整した。前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した後、全面ベタ画像を連続50枚出力し、全面ベタ画像中のホタル個数をそれぞれカウントしてA4コピー用紙1枚あたりの平均値を算出した。
◎:ホタル発生無し、○:平均;〜1.0個未満、△:1.0以上〜2.0個未満、×:2.0個以上とした。
<トナー材料液調製工程>
−−未変性ポリエステル(低分子ポリエステル)の合成−−
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質量部、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質量部、テレフタル酸208質量部、アジピン酸46質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を投入し、常圧下、230℃にて8時間反応させた。次いで、該反応液を10〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させた後、反応容器中に無水トリメリット酸44質量部を添加し、常圧下、180℃にて2時間反応させて、未変性ポリエステルを合成した。
得られた未変性ポリエステルは、数平均分子量(Mn)が2,500、重量平均分子量(Mw)が6,700、ガラス転移温度(Tg)が47℃、酸価が18mgKOH/gであった。
−−マスターバッチ(MB)の調製−−
水600質量部、前記着色剤としてのカーボンブラック(「Printex35」;デグサ社製、DBP吸油量=42ml/100g、pH=9.5)400質量部、及び前記未変性ポリエステル600質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を二本ロールで150℃にて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、顔料マスターバッチを調製した。
――有機変性層状無機鉱物マスターバッチの調整――
水300質量部、クレイトンAPA(サザンクレイプロダクツ製)550質量部、前記未変性ポリエステル1、450質量部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、無機鉱物凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。混合物を2本ロールを用いて145℃で30分混練後、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、有機変性層状無機鉱物マスターバッチを得た。
−−ワックス分散剤の合成−−
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン600部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製 サンワックスLEL−400:軟化点128℃)300部を入れ充分溶解し、窒素置換後、スチレン2310部、アクリロニトリル270部、アクリル酸ブチル150部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート78部およびキシレン455部の混合溶液を175℃で3時間かけて滴下して重合し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、ワックス分散剤を得た。
(製造例1)
−−ワックス分散液の調製−−
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、前記未変性ポリエステル378質量部、ワックス(ビースクエア180ホワイト 融点86.4℃ 東洋アドレ社製)110質量部、ワックス分散剤50質量部、及び酢酸エチル947質量部を仕込み、攪拌下80℃まで昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間かけて30℃まで冷却しワックス分散液(1)を得た。
−−有機溶剤相の調製−−
前記ワックス分散液(1)を2493質量部に、前記顔料マスターバッチ500質量部、有機変性層状無機鉱物マスターバッチ73.6部及び酢酸エチル1012質量部を仕込み、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質量部を反応容器に移し、ビーズミル(「ウルトラビスコミル」;アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、及び0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填した条件で3パスして、前記カーボンブラック及び前記ワックスの分散を行った。次いで、該分散液に前記未変性ポリエステルの65質量%酢酸エチル溶液1324質量部を添加した。上記同様の条件のビーズミルで1パスし、分散させ、有機溶剤相を調製した。
得られた有機溶剤相の固形分濃度(測定条件:130℃、30分の加熱による)は、50質量%であった。
−−プレポリマーの合成−−
冷却管、撹拌機及び窒索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682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81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下230℃で7時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2200、重量平均分子量9700、ピーク分子量3000、Tg54℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価52mgKOH/gであった。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート質量%は、1.53質量%、固形分が49.1重量%であった。
−−ケチミン(活性水素基含有化合物)の合成−−
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イソホロンジアミン170質量部及びメチルエチルケトン75質量部を仕込み、50℃にて5時間反応を行い、ケチミン化合物(活性水素基含有化合物)を合成した。
得られたケチミン化合物(活性水素機含有化合物)のアミン価は418mgKOH/gであった。
−−トナー材料液の調製−−
反応容器中に、前記有機溶剤相749質量部、前記[プレポリマー1]15質量部、及び前記ケチミン化合物2.9質量部を仕込み、一般式(1)で表される第3級アミン化合物(U-CAT660M 三洋化成工業社製)をトナー固形分に対して0.4wt%添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて7.5m/sにて1分間混合してトナー材料液を調製した。
−有機樹脂微粒子分散液の調製−
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、水683質量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(「エレミノールRS−30」;三洋化成工業製)20質量部、スチレン78質量部、メタクリル酸78質量部、アクリル酸ブチル120質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。該乳濁液を加熱して、系内温度75℃まで昇温して5時間反応させた。次いで、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部を添加し、75℃にて5時間熟成して、ビニル樹脂粒子(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液(有機樹脂微粒子分散液)を調製した。
得られた有機樹脂微粒子分散液に含まれる有機樹脂微粒子の体積平均粒子径(Dv)を、粒度分布測定装置(「nanotrac UPA−150EX」;日機装株式会社製)により測定したところ、55nmであった。また、該有機樹脂微粒子分散液の一部を乾燥して樹脂分を単離し、該樹脂分のガラス転移温度(Tg)を測定したところ、48℃であり、重量平均分子量(Mw)を測定したところ450,000であった。
−水系媒体相の調製−
水990質量部、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質量%水溶液(「エレミノールMON−7」;三洋化成工業製)37質量部、前記有機樹脂微粒子分散液15質量部、及び酢酸エチル90質量部を、混合撹拌し、乳白色の液体(水系媒体相)を得た。
<トナー造粒工程>
−乳化乃至分散−
前記トナー材料液中に前記水系媒体相1200質量部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)で、周速15m/sにて20分間混合し、水中油滴型分散液(乳化スラリー)を調製した。
−有機溶剤の除去−
攪拌機及び温度計をセットした反応容器中に、前記粒径制御後の乳化スラリーを仕込み、30℃にて8時間脱溶剤した後、45℃にて4時間熟成を行い、分散スラリーを得た。
−洗浄及び乾燥−
前記分散スラリー100質量部を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水100質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数10.0m/sにて10分間)した後濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水100質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数10.0m/sにて10分間)した。このときのpHは6.3であった。その後減圧濾過した。得られた濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数10.0m/sにて10分間)した後濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数10.0m/sにて10分間)した後濾過する操作を2回行った。そのときの水分散体は1回目pH6.2、2回目6.4であった。得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数10.0m/sにて10分間)した後、10質量%塩酸溶液にてpH4に調整後1時間撹拌し濾過を行った。得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数10.0m/sにて10分間)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にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmのメッシュで篩い、実施例1のトナー母体粒子を得た。
−外添剤処理−
得られた実施例1のトナー母体粒子100質量部に対し、外添剤としての疎水性シリカ1.5質量部と、疎水化酸化チタン0.5質量部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合処理し、目開き35μmのメッシュで篩い、実施例1のトナーを製造した。
トナー材料液の調製において第3級アミン化合物の添加量を0.1wt%に変更した以外は実施例1と同様にトナーを作成した。
洗浄及び乾燥において10質量%塩酸溶液にてpH6にした以外は実施例1と同様にトナーを作成した。
トナー材料液の調製において第3級アミン化合物の添加量を0.8wt%に変更した以外は実施例1と同様にトナーを作成した。
トナー材料液の調製において第3級アミン化合物の添加量を1.2wt%、洗浄及び乾燥において10質量%塩酸溶液にてpH6に変更した以外は実施例1と同様にトナーを作成した。
(比較例1)
洗浄及び乾燥において10質量%塩酸溶液にてpH調整を行わなかった以外は実施例1と同様にトナーを作成した。
(比較例2)
トナー材料液の調製において第3級アミン化合物を添加しなかった以外は実施例1と同様にトナーを作成した。
(比較例3)
ワックス分散液の調製において、ビースクエア180ホワイトを融点96.8℃のパラフィンワックスに変えた以外は実施例1と同様にトナーを作成した。
実施例及び比較例のトナーの評価結果を表1に示す。
(比較例4)
ワックス分散液の調製において、ビースクエア180ホワイトをHNP−10(融点75.0℃ 日本精蝋社製)に変えた以外は実施例1と同様にトナーを作成した。
上記実施例1〜5、比較例1〜4のトナーの評価結果を表1に、また、体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)、及び粒度分布(体積平均粒径(Dv)/個数平均粒径(Dn))を上記方法により測定した。結果を表2に示す。
Figure 0005488236
Figure 0005488236

(図1、2について)
1 現像装置
2 粉体ポンプ手段
3 トナー収納容器
4 吸引型粉体ポンプ
5 ロータ
6 ステータ
7 ホルダ
8 歯車
9 継ぎ手
(図3、4、5について)
5Y、5M、5C、5K 現像部
6Y、6M、6C、6K 作像部
32Y、32M、32C、32K トナー容器
33Y 吸気口
34Y ノズル
40Y、40M、40C、40K モーノポンプ(粉体ポンプ)
41Y 吸引口
42Y ロータ
43Y ステータ
44Y ロータ駆動軸
45Y 駆動ギア
46Y モータ
49Y、49M、49C、49K チューブ(トナー搬送路)
51Y 現像ローラ
52Y ドクターブレード
55Y 搬送スクリュ
100 画像形成装置本体(装置本体)
(図6について)
101 感光体
102 帯電手段
103 露光手段
104 現像手段
105 受像紙
107 クリーニング手段
108 転写手段
米国特許第2297691号明細書 特開平10−020552号公報 特開平11−007156号公報 特開2004−226669号公報 特許第2663016号公報 特許第3225889号公報 特開2002−6541号公報 特開2004−246345号公報 特開2005−49858号公報 特表2003−515795号公報 特表2006−500605号公報 特表2006−503313号公報 特開2003−202708号公報 特開2009−588949号公報

Claims (21)

  1. トナーを構成する材料を含有する液体を含むトナー材料液を水系媒体中で乳化又は分散させる工程を経て得られるトナーであって、前記トナー材料液は、少なくとも、結着樹脂(A)及び/または結着樹脂(B)の前駆体、ワックス、層状無機鉱物、及び第3級アミンを含有するものであり、前記ワックスは、165℃における重量減少が10質量%以下である融点が60〜95℃の石油ワックスであり、前記層状無機鉱物は、層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性されたものであり、前記トナーは、平均円形度が0.955〜0.975であり、かつトナー中に残存する第3級アミン化合物が0.1wt%以下であることを特徴とするトナー。
  2. 前記トナー材料液は、第3級アミン化合物をトナー固形分に対して0.05wt%〜1.5wt%含むことを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記ワックスが、少なくともマイクロクリスタリンワックスであることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
  4. 前記結着樹脂(B)の前駆体は、活性水素基含有化合物及び前記活性水素基に対する反応性を有する重合体を含有するものであり、結着樹脂(B)は、前記水系媒体中で乳化又は分散させる工程で、前記活性水素基含有化合物と前記活性水素基に対する反応性を有する重合体とを反応させて得られた反応物であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のトナー。
  5. 前記活性水素基に対する反応性を有する重合体は、変性ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする請求項4に記載のトナー。
  6. 前記変性ポリエステル樹脂の重量平均分子量が3,000〜45,000であることを特徴とする請求項5に記載のトナー。
  7. 前記結着樹脂(A)は、未変性ポリエステルであることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のトナー。
  8. 前記未変性ポリエステルの酸価が12〜30(mgKOH/g)であることを特徴とする請求項7に記載のトナー。
  9. 該未変性ポリエステルのガラス転移点が30〜70℃であることを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載のトナー。
  10. 前記結着樹脂(A)及び前記結着樹脂(B)を含む結着樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量が3,000〜30,000であることを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載のトナー。
  11. 前記結着樹脂のガラス転移点が35℃〜65℃であることを特徴とする請求項10に記載のトナー。
  12. トナー中に含まれるテトラヒドロフラン(THF)不溶解分が5〜25質量%であることを特徴とする請求項1乃至11の何れかに記載のトナー。
  13. 前記トナーがワックスに対してワックス分散剤を10〜300質量%含有することを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載のトナー。
  14. 前記トナー材料液中におけるワックスの分散粒子の体積平均粒子径が、0.1〜2μmであることを特徴とする請求項1乃至13の何れかに記載のトナー。
  15. 前記トナーのトナー粒子の体積平均粒子径/個数平均粒子径が1.00〜1.25であることを特徴とする請求項1乃至14の何れかに記載のトナー。
  16. 前記トナーのトナー粒子の体積平均粒子径が1〜7μmであることを特徴とする請求項1乃至15の何れかに記載のトナー。
  17. 請求項1乃至16の何れかに記載のトナーとキャリアとからなることを特徴とする現像剤。
  18. 請求項1乃至16の何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。
  19. 静電潜像担持体と、現像手段と、帯電手段及び/又はクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、該現像手段は、トナーを保持し、該トナーは、請求項1乃至16の何れかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  20. トナーカートリッジからトナー使用により消費された量に応じてトナーを現像工程へ補給するトナー移送工程、該トナーを含む現像剤を現像する現像工程、転写工程、定着工程を有する画像形成装置によって画像を形成する画像形成方法であって、前記トナーは、請求項1乃至16の何れかに記載のトナーであり、前記トナー移送工程後の現像剤中の直径0.2mm以上のトナー凝集体量が2個未満であることを特徴とする画像形成方法。
  21. トナーカートリッジからトナー使用により消費された量に応じてトナーを現像工程へ補給するトナー移送工程、該トナーを含む現像剤を現像する現像工程、転写工程、定着工程を有する画像形成装置であって、前記トナーは、請求項1乃至16の何れかに記載のトナーであり、前記トナー移送工程後の現像剤中の直径0.2mm以上のトナー凝集体量が2個未満であることを特徴とする画像形成装置。
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