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JP5152646B2 - 静電荷像現像用トナー及び製造方法、該トナーを用いた画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー及び製造方法、該トナーを用いた画像形成方法 Download PDF

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JP5152646B2 JP2008045704A JP2008045704A JP5152646B2 JP 5152646 B2 JP5152646 B2 JP 5152646B2 JP 2008045704 A JP2008045704 A JP 2008045704A JP 2008045704 A JP2008045704 A JP 2008045704A JP 5152646 B2 JP5152646 B2 JP 5152646B2
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Description

本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等における静電荷像を現像するための現像剤に使用されるトナーとその製造方法、及び該トナーを使用する電子写真現像装置に関する。更に詳しくは直接または間接電子写真現像方式を用いた複写機、レーザープリンタ及び、普通紙ファックス等に使用される電子写真用トナー、及び画像形成方法に関する。
近年、市場からの高画質化の強い要求から、それに適した電子写真装置、それに使用するトナー現像剤の開発に拍車がかかっている。高画質化に対応したトナーとしては、粒径の揃ったトナーであることが必須である。トナーの粒径が揃い粒径分布がシャープになると、個々のトナー粒子の現像の際の挙動が揃って、微小ドット再現性が著しく向上する。
しかしながら、従来より、小粒径で粒子径の揃った球形トナーではクリーニング性に関しては困難を生じる。特にブレードクリーニングでは均一かつ小粒径なトナーを安定的にクリーニングすることは困難である。そのような状況下、トナーの工夫によってクリーニング性を改善する方法が様々なかたちで提案されている。その中の一つとしてトナーを球形から異形(非球形)に変えて対応する方法である。トナー形状を異形化することによって、トナーの粉体流動性を低下させ、ブレードクリーニングによってせき止めやすくするものである。ただし、トナーの異形の度合を大きくすぎると、現像の際などにトナーの挙動が不安定となり微少ドット再現性が悪化することになる。
前述したようにトナーを異形化することで、確かにクリーニングに対するトナーの信頼性は向上するが、一方で定着の面で不具合が生じるようになった。すなわち、トナーの形状を異形化すると、定着前の転写材上のトナー層における、トナーの充填密度が小さくなり、定着の際にトナー層中での熱伝導度が遅くなり、低温定着性が悪化してしまう。特に、定着の際の圧が従来に比べ小さい場合は、更に熱伝導度が悪くなり低温定着が阻害されてしまうことになる。
特許文献1(特開平11−133665号公報)においては、Wadell実用球形度が0.90〜1.00のポリエステルからなるトナーを提案しているが、実質的に球形であるために、前述したトナーのクリーニング性の課題は解決されていない。
重合トナー工法には、懸濁重合の他、異型化が比較的容易な乳化重合法や溶解懸濁法などもあるが、乳化重合工法においてもスチレンモノマーの完全除去や乳化剤、分散剤の除去はむずかしく、昨今特に環境問題がクローズアップされるに至ってはますますトナーに対する課題は大きくなってきている。また、トナー粒子の形状においても、凹凸状にすることにより流動化剤として添加したシリカの凹部での付着が弱いことや、使用中の凹部へのシリカ移動が原因となって、トナーによる感光体汚染の問題や定着ローラへのトナー付着問題が発生しやすくなる。また、溶解懸濁法においては、低温定着が可能なポリエステル樹脂を使用できるメリットはあるが、オイルレス定着を達成するため、離型幅を広げるための高分子制御と生産の中で樹脂や着色剤を溶剤に溶解又は分散する工程において高分子量成分を加えるため、液粘度が上がり生産性上の問題が発生しやすくなる。そして、それらの問題はまだ解消されていない。特に溶解懸濁法においては、特許文献2(特開平9−15903号公報)の中で、トナー粒子の表面形状について球形且つ凹凸形状にすることによりクリーニングの改善を図っているが、規則性のない不定形トナーであるため帯電安定性にかけ、さらに基本的な耐久品質や離型性確保するための高分子量設計ができておらず満足すべき品質のトナーは得られていない。
トナーの帯電を制御するために、電荷調整剤が多く添加されているが、結着樹脂としての熱可塑性樹脂に、着色剤及び必要に応じて用いられる添加剤を添加したものを溶融混練した後、粉砕及び分級することによりトナーを製造する方法、いわゆる粉砕法においては(1)粒子径を小さくするには限界があり高画質化が厳しくなること、(2)混練⇒粉砕のため各粒子内では均一に分散できるものの、粒子内の材料の配置を制御することが不可能である。(3)帯電制御剤を、帯電性付与をするために量を増加すると、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。
近年、引用文献3〜6に示すように層状無機鉱物における層間に存在するイオンの一部を有機物イオンで変性した変性層状無機鉱物が帯電制御剤として提案されている。これも上記の問題点を持っている。
特開平11−133665号公報 特開平9−15903公報 特表2003−515795号公報 特表2006−500605号公報 特表2006−503313号公報 特表2003−202708号公報
本発明の課題は以下のとおりである。
(1):少ない量で帯電性に優れたオイルレス乾式トナーを提供する。
(2):フィルミングがなく転写性・帯電性安定性の良いオイルレス乾式トナーを提供する。
(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):(1)〜(3)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。
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。本発明は、以下のとおりである。
(1)「有機溶媒中に、少なくとも結着樹脂及び/又は結着樹脂前駆体、着色剤、離型剤、少なくとも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溶解又は分散させた溶解液又は分散液からなる油相を、水系媒体中に分散させてなる乳化分散液中から、トナー母体粒子を造粒することにより得られたトナーであって、前記水系媒体相中に第3級アミン化合物を含有し、該水系媒体のpHが6.5〜8.0であることを特徴とすることを特徴とするトナー」、
(2)「前記第3級アミン化合物が、下記構造式(I)で表わされることを特徴とする前記第(1)項に記載のトナー;
Figure 0005152646
」、
)「前記変性した層状無機鉱物は、少なくとも層状無機鉱物が有する層間のカチオンの少なくとも一部を有機物カチオンで変性した層状無機鉱物であることを特徴とする前記第(1)項または第(2)項に記載のトナー」、
)「前記変性した層状無機鉱物が、前記有機溶媒液(油相)中の固形分中に0.1〜5%含有されることを特徴とする前記第(1)項乃至第()項のいずれかに記載のトナー」、
)「前記有機溶媒液(油相)が、変性ポリエステル系樹脂から成る結着樹脂前駆体と、前記結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物を含むものであり、前記水系媒体が微粒子分散剤を含むものであり、かつ、前記乳化分散液中で前記結着樹脂前駆体を架橋反応及び/又は伸長反応させ、有機溶剤を除去することにより得されたものであることを特徴とする前記第(1)項乃至第()項のいずれかに記載のトナー」、
)「前記結着樹脂がポリエステル樹脂であることを特徴とする前記第(1)項乃至第()項のいずれかに記載のトナー」、
)「前記トナーのトナー粒子の平均円形度が0.96〜0.99であることを特徴とする前記第(1)項乃至第()項のいずれかに記載のトナー」、
)「前記トナーのトナー粒子の体積平均粒径が3〜7μmであることを特徴とする前記第(1)項乃至第()項のいずれかに記載のトナー」、
)「前記トナーのトナー粒子の体積粒経Dv/数平均粒経Dnが1.30以下であることを特徴とする前記第(1)項乃至第()項のいずれかに記載のトナー」、
10)「前記トナーの2μm以下のトナー粒子が1〜20個数%であることを特徴とする前記第(1)項乃至第()項のいずれかに記載のトナー」、
11)「前記結着樹脂に含まれるポリエステル樹脂成分の結着樹脂中の含有量が50〜100重量%であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(10)項のいずれかに記載のトナー」、
12)「前記ポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量が1,000〜30,000であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(11)項のいずれかに記載のトナー」、
13)「前記結着樹脂の酸価が1.0〜50.0(KOHmg/g)であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(12)項のいずれかに記載のトナー」、
14)「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第(1)項乃至第(13)項のいずれかに記載のトナー」、
15)「前記結着樹脂前駆体は、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有し、前記結着樹脂前駆体の重合体の重量平均分子量が3,000〜20,000であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(14)項のいずれかに記載のトナー」、
16)「前記トナーの酸価が0.5〜40.0(KOHmg/g)であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(15)項のいずれかに記載のトナー」、
17)「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第(1)項乃至第(16)項のいずれかに記載のトナー」、
18)「二成分系現像剤に使用されるトナーであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(17)項のいずれかに記載のトナー」、
19)「前記第(1)項乃至第(18)項のいずれかに記載のトナーを含有することを特徴とする現像剤」、
20)「前記第(19)項に記載の現像剤を用いて画像を形成することを特徴とする画像形成装置」、
21)「前記第(19)項に記載の現像剤を用いて画像を形成することを特徴とする画像形成方法」、
22)「有機溶媒中に、少なくとも結着樹脂及び/又は結着樹脂前駆体、着色剤、離型剤、少なくとも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溶解又は分散させ、前記溶解液又は分散液からなる油相を、水系媒体中に分散させて乳化分散液を得、該乳化分散液中でトナー母体粒子を造粒することによりトナー母体粒子を調製する各段階を含むトナーの製造方法であって、前記水系媒体相中に第3級アミン化合物を含有し、該水系媒体のpHが6.5〜8.0であることを特徴とするトナーの製造方法」。
本発明により、フィルミングがなく転写性・帯電性安定性の良いオイルレス乾式トナーを提供することができる。
かかる本発明は、下記の特徴を有する。
O/W型エマルション中でのトナー母体粒子の造粒中において、層状無機鉱物が疎水性であるものの、層間イオンの種類や層間イオンの交換の量等によって、水相と油相(油相に関しては油相自体の極性によっても変化する)への親和性が変化すると考えられる。
本発明は、水系中の油相からトナー母体粒子を造粒する上で、トナー母体粒子の基となる油滴状粒子表面付近に偏在して存在するのに好適なレベルに層間の有機イオンによる変性を行ない、トナー母体粒子の表面付近の偏在を可能としたものである。つまり該変性層状無機鉱物は、油滴中の表面側への移動が発生し、トナー母体粒子表面へ偏在しやすくなるという特性をもつ。層間の有機イオンでの変性量が少ないような場合は、層状無機鉱物の疎水性が不足し、層状無機鉱物の層間の剥離が困難になるためトナー中での分散が困難となり、粒子表面のAl量として十分に観測されない。
層状無機鉱物の有機イオンでの変性量を多くしたり、イオン種を変更したり、疎水性を上げるための表面処理を行なった場合は、トナー母体粒子内に均一に分散したりトナー母体粒子中央部に偏在したりする傾向を有す。
一般に帯電性はトナー粒子の表面での荷電制御剤の影響が大きいと考えられており、事実、表面に変性層状無機鉱物を多く存在させることで十分な帯電性が得られる。
別の観点から述べると、混練⇒粉砕工程を踏む、いわゆる粉砕トナーでは混練工程で添加物は均一に分散され、トナー中に存在することとなる。このため、表面偏在はほとんど起きない。このため表面偏在が可能となる上記トナーより帯電性で不利となる。
これを解消するため添加量を増やし、効果を同様に得ようとすると、副作用として、定着性/スペント性が発生し、十分な品質が得られない。
また油相/水系媒体中の系では変性層状無機鉱物が表面配向できるために変性層状無機鉱物が少ない量で機能を十分発揮することができ、これは定着性へ影響を最小限にすることができること、水系で造粒させることができるため、小粒径化が可能となる。油相/水相による分散/または乳化して造粒するトナーであるため、液体での分散が可能となることより変性層状無機鉱物が十分分散できる。
本発明において、トナー材料を含有する液体は、トナー材料が溶媒に溶解又は分散されていることが好ましい。溶媒は、有機溶媒を含有することが好ましい。なお、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。
有機溶媒は、目的に応じて適宜選択することができるが、除去が容易であることから、沸点が150℃未満であることが好ましい。具体的には、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、酢酸エチル等の水非混和性有機溶媒の他、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等の水混和性有機溶媒が挙げられる。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、単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
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、トナー材料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。
トナー材料は、結着樹脂、着色剤、変性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物カチオンで変性した層状無機鉱物を含むが、これら以外のものは目的に応じて適宜選択することができる。通常、結着樹脂成分として、単量体、重合体、活性水素基を有する化合物及び活性水素基に対する反応性を有する重合体のいずれかを含有し、必要に応じて、離型剤、その他の成分をさらに含有してもよい。
本発明で用いる上記変性層状無機鉱物について説明する。
層状無機鉱物は厚さ数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、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。具体的には前記引用文献4、5、6に述べられている。これは広義には、Liイオンをポリアニリン材料層間に存在させてなるリチウム電池と同様、インターカレーションである。層状無機鉱物としては、スメクタイト族(モンモリロナイト、サポナイトなど)、カオリン族(カオリナイトなど)、マガディアイト、カネマイトが知られている。変性層状無機鉱物はその変性された層状構造により親水性が高い。そのため、層状無機鉱物を変性すること無しに水系媒体中に分散して造粒するトナーに用いると、水系媒体中に層状無機鉱物が移行し、トナーを異形化することができないが、変性することにより、親水性が高くなって、造粒時に容易に、トナー母体粒子の基となる液滴状油相を異形化し、かつ、水系媒体中に分散して微細化し、次に液滴状油相の表面に移行して電荷調整機能を十分に発揮する。かかる変性無機鉱物は、トナー粒子の表面部分に特に多く存在し、電荷調節機能を果たすと共に、低温定着にも貢献する。しかしトナーの異形化による表面凹凸が原因で転写性が悪化する。
この問題を解消するため、本発明では、有機溶媒中に、少なくとも結着樹脂及び/又は結着樹脂前駆体、着色剤、離型剤、少なくとも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溶解又は分散させ、該有機溶媒液(溶解液又は分散液)からなる油相を、水系媒体中に分散させて乳化分散液を得、この乳化分散液からトナー母体粒子を造粒することにより得られたトナーであって、前記水系媒体相中に第3級アミン化合物を含有させている。油相を水系媒体中に乳化分散させる際、水系媒体相中に第3級アミン化合物を含有させることが重要である。これにより、トナー異形化を抑制することができ、トナー表面凹凸を減少させることができ、転写性・帯電性の良好なトナーを得ることができる。またトナー材料中の変性層状無機鉱物の含有量は、0.1〜5重量%であることが好ましい。
また、本発明においては、前記水系媒体のpHが6.5〜8.0であることが好ましい。水系媒体のpHが6.5未満の場合、トナー表面が凹凸状態になり、転写性が悪いことがある。pHが8.0より高い場合、良好な帯電性を得られず、また造粒が困難となることがある。
また、水系媒体のpH調整には、水系媒体相中に第3級アミン化合物を含有させることが望ましい。これにより、トナー異形化を抑制することができ、トナー表面凹凸を減少させることができ、転写性・帯電性の良好なトナーを得ることができる。またトナー材料中の変性層状無機鉱物の含有量は、0.1〜5重量%であることが好ましい。このとき帯電性の良好なトナーを得ることができる。
本発明に用いる変性した層状無機鉱物は、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。また、層状無機鉱物の2価金属の一部を3価の金属に置換することにより、金属アニオンを導入することができる。しかし、金属アニオンを導入すると親水性が高いため、金属アニオンの少なくとも一部を有機アニオンで変性した層状無機化合物が望ましい。
前記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の、有機物イ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。
前記有機物イオン変性剤としては分岐、非分岐または環状アルキル(C1〜C44)、アルケニル(C1〜C22)、アルコキシ(C8〜C32)、ヒドロキシアルキル(C2〜C22)、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を有する硫酸塩、スルフォン酸塩、カルボン酸塩、またはリン酸塩が挙げられる。エチレンオキサイド骨格を持ったカルボン酸が望ましい。
層状無機鉱物を少なくとも一部を有機物イオンで変性することにより、適度な疎水性を持ち、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−トニアン粘性を持ち、トナーを異形化することができる。このとき、トナー材料中の一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物の含有量は、0.1〜5重量%であることが好ましい。0.1%未満ではトナー帯電性能への効果が低下するし、5%を超えると、定着性能が悪化する。
一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物は、適宜選択することができるが、モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、アタパルジャイト、セピオライト及びこれら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、容易に粘度調整ができ、添加量を少量とすること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。
一部を有機カチ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が挙げられる。また一部を有機アニオンで変性した層状無機鉱物としてはDHT−4A(協和化学工業社製)に下記一般式(1)で表わされる有機アニオンで変性させたものが特に好ましい。下記一般式(1)は例えばハイテノール330T(第一工業製薬社製)が挙げられる。
(OROSOM・・・・一般式(1)
[式中、Rは炭素数13を有するアルキル基、Rは炭素数2から6を有するアルキレン基を表わす。nは2から10の整数を表わし、Mは1価の金属元素を表わす。]
変性層状無機鉱物を用いることにより、適度な疎水性を持つため、液滴界面に存在しやすくなることより、表面偏在し、帯電性を発揮できる。
本発明のトナーにおいて、そのトナー粒子の体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)は、1.00〜1.30であり、このことが高解像度、高画質のトナーを得ることを可能とする。更に、二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナーの粒子径の変動を少なくするとともに、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を可能とする。Dv/Dnが1.30を超えてしまうと、個々のトナー粒子の粒径のバラツキが大きく、現像の際などでトナーの挙動にバラツキが発生し、微小ドットの再現性を損なってしまうことになり、高品位な画像は得られなくなる。さらに好ましくは、Dv/Dnは1.00〜1.20の範囲であり、より良好な画像が得られる。
本発明のトナーにおいて、そのトナー粒子の体積平均粒径Dvは3.0〜7.0μmであることが好ましい。一般的には、トナーの粒子径は小さければ小さい程、高解像で高画質の画像を得るために有利であると言われているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。また、前記の範囲よりも体積平均粒子径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪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たり、一成分現像剤として用いた場合には、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ためのブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。また、これらの現象は、微粉の含有率が大きく関係し、特に2μm以下の粒子が20%を超えるとキャリアへの付着や高いレベルで帯電の安定性を図る場合支障となる。逆に、トナーの粒子径が前記範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。また、体積平均粒子径/個数平均粒子径が1.30よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。
本発明のトナーにおいて、トナー粒子の平均円形度が0.96〜0.99であることが好ましい。平均円形度が0.96未満になると、転写性の悪化が見られる。この現象は、トナー形状が異形化し過ぎているため(トナー表面凹凸が大)、転写の際のトナーの移動(感光体表面〜転写紙、感光体表面〜中間転写ベルト、第一の中間転写ベルト〜第二の中間転写ベルト、等)がスムースでなくなり、更にトナー粒子間でその挙動にバラツキを生じるため、均一かつ高い転写効率が得られなくなる。その他、帯電の不安定や粒子のもろさが発現しはじめる。さらに現像剤中での微紛化現象となり現像剤の耐久性低下の要因となってくる。
(2μm以下粒経、円形度)
本発明のトナーの2μm以下トナー粒子率及び円形度、平均円形度はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製)により計測できる。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
(トナー粒径)
トナー粒子の平均粒径及び粒度分布はカーコールターカウンター法による。トナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。本発明においてはコールターカウンターTA−II型を用いて、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)接続し測定した。
以下にその測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
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。本発明に係わる体積分布から求めた体積基準の体積平均粒径(Dv)及び個数分布から求めた個数平均粒径(Dn)とその比Dv/Dnを求めた。
本発明のさらなる検討によれば、耐熱保存性を維持しつつ、より低温定着性を効果的に発揮し、プレポリマーによる変性後の耐オフセット性を付与するには、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることが好ましく、また、結着樹脂に含まれるポリエステル樹脂成分の結着樹脂中の含有量が50〜100重量%であることがより好ましく、該結着樹脂の酸価が1.0〜50.0(KOHmg/g)であることが特に好ましい。また、該酸性基含有ポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量が1,000〜30,000であることが好ましい。これは、1,000未満ではオリゴマー成分が増加するため耐熱保存性が悪化し、30,000を超えると立体障害によりプレポリマーによる変性が不十分となり耐オフセット性が悪化するためである。
本発明による分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により次のように測定される。40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6重量%に調製した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定する。試料の分子量測定に当たっては、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した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、Pressure Chemical Co.あるいは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×10、2.1×10、4×10、1.75×10、5.1×10、1.1×10、3.9×10、8.6×10、2×10、4.48×10のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
また、該酸性基含有ポリエステル樹脂の酸価を1.0〜50.0(KOHmg/g)にすることにより、塩基化合物添加による粒径コントロール、低温定着性、耐高温オフセット性、耐熱保存性、帯電安定性などのトナー特性をより高品位にすることが可能である。つまり、酸価が50.0(KOHmg/g)を超えると変性ポリエステルの伸長または架橋反応が不十分となり、耐高温オフセット性に影響が見られ、また、1.0(KOHmg/g)未満では、製造時の塩基化合物による分散安定効果が得られず、また変性ポリエステルの伸長または架橋反応が進みやすく、製造安定性に問題が生じるためである。
本発明のポリエステル樹脂の酸価の測定方法は、JIS K0070に準拠した方法による。但しサンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサン又はTHF等の溶媒を用いる。
酸価は具体的に次のような手順で決定される。
測定装置:電位差自動滴定装置DL-53 Titrator(メトラー・トレド社製)
使用電極:DG113−SC(メトラー・トレド社製)
解析ソフト:LabX Light Version 1.00.000
装置の校正:トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を使用する。
測定温度:23℃
測定条件は以下のとおりである。
Stir
Speed [%] 25
Time [s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration [mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume [mL] 1.0
Wait time [s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set) [mV] 8.0
dV(min) [mL] 0.03
dV(max) [mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE [mV] 0.5
dt [s] 1.0
t(min) [s] 2.0
t(max) [s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
at maximum volume [mL] 10.0
at potential No
at slope No
after number EQPs Yes
n = 1
comb. termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
(酸価の測定方法)
JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下の条件で測定を行なう。試料調整:ポリエステル0.5g(酢酸エチル可溶成分では0.3g)をトルエン120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解する。更にエタノール30mlを添加して試料溶液とする。
測定は上記記載の装置にて計算することができるが、具体的には次のように計算する。
あらかじめ標定されたN/10苛性カリ〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量から次の計算で酸価を求める。
酸価=KOH(ml数)×N×56.1/試料重量
(ただしNはN/10KOHのファクター)
本発明においては、変性後のポリエステル樹脂すなわち結着樹脂の主成分の耐熱保存性能は、変性前のポリエステル樹脂のガラス転移点に依存するため、ポリエステル樹脂のガラス転移点を35℃〜65℃に設計することが好ましい。つまり、35℃未満では、耐熱保存性が不足し、65℃を超えると低温定着に悪影響を及ぼす。
本発明のガラス転移点の測定は、理学電機社製のRigaku THRMOFLEX TG8110により、昇温速度10℃/minの条件にて測定される。
Tgの測定方法について概説する。Tgを測定する装置として、理学電機社製TG−DSCシステムTAS−100を使用した。
まず試料約10mgをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせ、電気炉中にセットする。まず、室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置、室温まで試料を冷却して10min放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱してDSC測定を行なった。Tgは、TAS−100システム中の解析システムを用いて、Tg近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出した。
本発明のさらなる検討によれば、ポリエステル樹脂(結着樹脂成分の1つ)を変性するプレポリマー(活性水素基と反応可能な部位を有する結着樹脂前駆体)は低温定着性、耐高温オフセット性を実現するために重要な結着樹脂成分であり、その重量平均分子量は3,000〜20,000が好ましい。すなわち、重量平均分子量が3,000未満では反応速度の制御が困難となり、製造安定性に問題が生じ始める。また、重量平均分子量が20,000を超えた場合には十分な変性ポリエステルが得られずに、耐オフセット性に影響を及ぼし始める。
本発明のさらなる検討によれば、トナー酸価は低温定着性、耐高温オフセット性に対して、結着樹脂酸価より重要な指標であることが判明した。本発明のトナー酸価は未変性ポリエステルの末端カルボキシル基に由来する。この未変性ポリエステルは、トナーとしての低温定着性(定着下限温度、ホットオフセット発生温度など)を制御するために、酸価を0.5〜40.0(KOHmg/g)にすることが好ましい。つまり、トナー酸価が40.0(KOHmg/g)を超えると変性ポリエステルの伸長または架橋反応が不十分となり、耐高温オフセット性に影響が見られ、また、0.5(KOHmg/g)未満では、製造時の塩基化合物による分散安定効果が得られず、変性ポリエステルの伸長または架橋反応が進みやすく、製造安定性に問題が生じるためである。トナー酸価測定は、JIS K0070に準拠した方法による。
本発明のトナーのガラス転移点は低温定着性、耐熱保存性、高耐久性を得るために40〜70℃が好ましい。つまり、ガラス転移点が40℃未満では現像機内でのブロッキングや感光体へのフィルミングが発生し易くなり、また、70℃を超えた場合には低温定着性が悪化しやすくなる。
本発明のトナーは、有機溶媒中に少なくとも、活性水素と反応可能な変性ポリエステル系樹脂からなるバインダー成分及び着色剤からなるトナー組成物成分を溶解又は分散させて形成した溶解又は分散物(有機溶媒液からなる油相)を、第3級アミン化合物を含む水系媒体中に分散して(分散しつつ及び/又は分散後)、架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた反応済み分散液から溶媒を除去することにより得られたものである。
本発明で用いる活性水素基と反応可能な反応性変性ポリエステル系樹脂(RMPE)としては、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(A)などが挙げられる。このプレポリマー(A)としては、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物で、かつ活性水素を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(PIC)と反応させたもの等が挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素を含む基としては、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
前記反応性変性ポリエステル系樹脂に対する架橋剤としては、アミン類が用いられ、伸長剤としてはジイソシアネート化合物(ジフェニルメタンジイソシアネート等)が用いられる。後述に詳しく説明するアミン類は、活性水素基と反応可能な変性ポリエステルに対する架橋剤や伸長剤として作用する。
前記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)にアミン類(B)を反応させて得られるウレア変性ポリエステル等の変性ポリエステルはその高分子成分の分子量を調節しやすく、乾式トナー、特にオイルレス低温定着特性(定着用加熱媒体への離型オイル塗布機構のない広範な離型性及び定着性)を確保するのに好都合である。特にポリエステルプレポリマーの末端をウレア変性したものは未変性のポリエステル樹脂自体の定着温度域での高流動性、透明性を維持したまま、定着用加熱媒体への接着性を抑制することができる。
本発明で用いる好ましいポリエステルプレポリマーは、末端に酸基や水酸基等の活性水素基を有するポリエステルに、その活性水素と反応するイソシアネート基等の官能基を導入したものである。このプレポリマーからウレア変性ポリエステル等の変性ポリエステル(MPE)を誘導することができるが、本発明の場合、トナーバインダーとして用いる好ましい変性ポリエステルは、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)に対して、架橋剤及び/又は伸長剤としてアミン類(B)を反応させて得られるウレア変性ポリエステルである。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)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さらにポリイソシアネート(PIC)と反応させることによって得ることができる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
ポリオール(PO)としては、ジオール(DIO)および3価以上のポリオール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。ジオール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上のポリオール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
ポリカルボン酸(PC)としては、ジカルボン酸(DIC)および3価以上のポリカルボン酸(TC)が挙げられ、DIC単独、およびDICと少量の(TC)との混合物が好ましい。ジカルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上のポリカルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、ポリカルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてポリオール(PO)と反応させてもよい。ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
ポリイソシアネート(PIC)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
ポリイソシアネート(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。末端にイソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のポリイソシアネート(3)構成成分の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.5重量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
アミン類(B)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)、および(B1)〜(B5)のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。ジアミン(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。(B1)〜(B5)のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記(B1)〜(B5)のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、(B1)および(B1)と少量の(B2)の混合物である。
さらに、必要により伸長停止剤を用いてポリエステルの分子量を調整することができる。伸長停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
[第3級アミン化合物]
本発明において、架橋及び/又伸長の触媒及びトナー表面凹凸低減剤として、第3級アミン化合物が挙げられる。第3級アミン化合物であれば、いずれも使用可能で、特に限定されない。第3級アミン化合物としては、アミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、およびアミジンなどが挙げられる。アミンとしては、芳香族アミン(トリフェニルアミン、トリアリルアミンなど)、脂環式アミン(N−メチルピペリジンなど);および脂肪族アミン(トリエチルアミン、トリメチルアミンなど)などが挙げられる。アミノアルコールとしては、トリエタノールアミン、ジヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタンとしては、トリエタンチオールアミン、トリメタンチオールアミンなどが挙げられる。また、アミジンとしては、DBU(1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7)、DBN(1,5−ジアザ−ビシクロ[4.3.0]ノネン−5)などが挙げられる。これら第3級アミン化合物の中でも構造式(I)の化合物がより好ましい。
本発明においては、トナーバインダーとして好ましく用いられるポリエステル系樹脂(ポリエステル)は、ウレア変性ポリエステル(UMPE)であるが、このポリエステル中に、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
ウレア変性ポリエステル(UMPE)等の変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。ウレア変性ポリエステル(UMPE)等の変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の変性ポリエステル数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル(PE)を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。UMPE等の変性ポリエステル単独の場合は、その数平均分子量は、通常2000〜20000、好ましくは2000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
本発明においては、前記ウレア結合で変性されたポリエステル(UMPE)等の変性ポリエステルは単独使用だけでなく、このものと共に、変性されていないポリエステル(PE)をトナーバインダー成分として含有させることもできる。PEを併用することで、低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。PEとしては、前記UMPEのポリエステル成分と同様なポリオールPOとポリカルボン酸PCとの重縮合物などが挙げられ、好ましいものもUMPEの場合と同様である。PEの重量平均分子量(Mw)は、10000〜300000、好ましくは14000〜200000である。そのMn(数平均分子量)は、1000〜10000、好ましくは1500〜6000である。また、UMPEに対しては、無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているもの、例えばウレタン結合で変性されているものも併用することができる。UMPEとPEは少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、UMPEのポリエステル成分とPEは類似の組成が好ましい。PEを含有させる場合のUMPEとPEの重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。UMPEの重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
PEの水酸基価(mgKOH/g)は5以上であることが好ましく、PEの酸価(mgKOH/g)は通常1〜50、好ましくは1〜30、より好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには紙への定着時紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が50を超えると帯電の安定性特に環境変動に対し悪化傾向がある。重合反応においては酸価がふれると造粒工程でのぶれにつながり乳化における制御が難しくなる。
(水酸基価の測定方法)
試料0.5gを100mlのメスフラスコに精秤し、これにアセチル化試薬5mlを正しく加える。その後100℃±5℃の浴中に浸して加熱する。1〜2時間後フラスコを浴から取り出し、放冷後水を加えて振り動かして無水酢酸を分解する。更に分解を完全にするため再びフラスコを浴中で10分間以上加熱し放冷後、有機溶剤でフラスコの壁を良く洗う。この液を前記電極を用いてN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液で電位差滴定を行ないOH価を求める(JISK0070−1966に準ずる。)。
本発明において、トナーバインダーのガラス転移点(Tg)は、通常40〜70℃、好ましくは40〜60℃である。40℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、70℃を超えると低温定着性が不十分となる。ウレア変性ポリエステル樹脂等の変性ポリエステルの共存により、本発明の乾式トナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
(離型剤)
本発明において、離型剤はトナー中に1〜10%含有することが好ましい。1%未満であると、求める離型性が得られず、定着性が悪化する。また10%超えた場合、フィルミング等問題がある。本発明のトナーに用いるワックスとしては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温耐オフセットに対し効果を示す。
なお、本発明におけるワックスの融点は、示差走査熱量計(DSC)による最大吸熱ピークとした。
本発明において使用できる離型剤として機能するワックス成分としては、以下の材料が使用できる。即ち、具体例としては、ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。またこれら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリn−ステアリルメタクリレート、ポリn−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
(着色剤)
本発明で用いる着色剤としては、公知の染料及び顔料が使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、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、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトポン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
本発明で用いる着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。
マスターバッチの製造またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先に挙げた変性、未変性ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
本マスターバッチはマスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得ることができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
本発明で得られた着色粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するために外添剤が用いられているが、この外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmであることが好ましく、特に5mμ〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい。無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が50mμ以下のものを使用して攪拌混合を行なった場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行なわれる現像機内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られることが明らかになった。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望な帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られて、トナー吹きも抑制できることが判った。
トナーバインダー用樹脂は以下の方法などで製造することができる。ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を溜去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これにポリイソシアネート(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。さらにこのAにアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア結合で変性されたポリエステル(UMPE)を得る。この変性ポリエステルの数平均分子量は、1000〜10000、好ましくは1500〜6000である。PICを反応させる際およびAとBを反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。ウレア結合で変性されていないポリエステル(PE)を併用する場合は、水酸基を有するポリエステルと同様な方法でPEを製造し、これを前記UMPEの反応完了後の溶液に溶解し、混合する。
本発明の乾式トナーは以下の方法で製造することができるが勿論これらに限定されることはない。
(水系媒体中でのトナー製造法)
本発明で用いる水系媒体としては、第3級アミン化合物を含有する水でよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
本発明では、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)等の反応性変性ポリエステルをアミン(B)と反応させることにより、ウレア変性ポリエステル(UMPE)等を得ることができる。水系媒体中でウレア変性ポリエステル等の変性ポリエステルやプレポリマー(A)等の反応性変性ポリエステルからなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中にウレア変性ポリエステル等の変性ポリエステルやプレポリマー(A)等の反応性変性ポリエステルからなるトナー原料の組成分を加えて、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。プレポリマー(A)等の反応性変性ポリエステルと他のトナー組成分である(以下トナー原料と呼ぶ)着色剤、着色剤マスターバッチ、離型剤、荷電制御剤、未変性ポリエステル樹脂などは、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめトナー原料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。また、本発明においては、着色剤、離型剤、荷電制御剤などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。高温なほうが、ウレア変性ポリエステルやプレポリマー(A)からなる分散体の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
ウレア変性ポリエステルやプレポリマー(A)等のポリエステルを含むトナー組成分100部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー組成物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。2000重量部を超えると経済的でない。また、必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。
トナー組成物が分散された油性相を水が含まれる液体には、乳化、分散するための各種の分散剤が用いられる。このような分散剤には、界面活性剤、無機微粒子分散剤、ポリマー微粒子分散剤等が包含される。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102、(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(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、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級もしくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−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(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
また、水に難溶の無機化合物分散剤として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も用いることができる。
また、微粒子ポリマーも無機分散剤と同様な効果が確認された。例えばMMAポリマー微粒子1μm、及び3μm、スチレン微粒子0.5μm及び2μm、スチレン−アクリロニトリル微粒子ポリマー1μm、(PB−200H(花王製)SGP(総研)、テクノポリマーSB(積水化成品工業)、SGP−3G(総研)ミクロパール(積水ファインケミカル))等がある。
また、上記の無機分散剤、微粒子ポリマーと併用して使用可能な分散剤としては、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、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ル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ピニル、プロピオン酸ピニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
さらに、トナー組成分を含む分散媒体の粘度を低くするために、ウレア変性ポリエステルやプレポリマー(A)等のポリエステルが可溶の溶剤を使用することもできる。溶剤を用いたほうが粒度分布がシャープになる点で好ましい。該溶剤は沸点が100℃未満の揮発性であることが除去が容易である点から好ましい。該溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。プレポリマー(A)100部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300部、好ましくは0〜100部、さらに好ましくは25〜70部である。溶剤を使用した場合は、変性ポリエステル(プレポリマー)のアミンによる伸長および/または架橋反応後、得られた反応物から、溶媒(溶剤)を常圧または減圧下で除去する。
伸長および/または架橋反応時間は、例えば、プレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)の組み合わせによる反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。なお、伸長剤及び/又は架橋剤としては、前記したアミン類(B)が用いられる。
本発明においては、伸長及び/又は架橋反応後の分散液(反応液)からの脱溶媒に先立ち、該分散液を、10〜50℃で脱溶剤を行なうのが好ましい。この溶剤除去前の液攪拌によりトナーが異形化する。一方、トナーの体積平均粒径Dvと個数平均径(Dn)との比Dv/Dnは、主に、例えば、水相粘度、油相粘度、樹脂微粒子の特性、添加量等を調整することによりコントロールすることができる。DvおよびDnは例えば樹脂微粒子の特性、添加量、等を調整することによりコントロールすることができる。
本発明のトナーは、2成分系現像剤として用いることができる。この場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。またポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
また、本発明のトナーはキャリアを使用しない1成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
本発明の画像形成方法を実施する態様について、図1を参照しながら説明する。図1に示すタンデム画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置である。タンデム画像形成装置は、複写装置本体(150)と、給紙テーブル(200)と、スキャナ(300)と、原稿自動搬送装置(ADF)(400)とを備えている。
複写装置本体(150)には、無端ベルト状の中間転写体(1050)が中央部に設けられている。そして、中間転写体(1050)は、支持ローラ(1014)、(1015)及び(1016)に張架され、図1中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ(1015)の近傍には、中間転写体(1050)上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置(1017)が配置されている。支持ローラ(1014)と支持ローラ(1015)とにより張架された中間転写体(1050)には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段(1018)が対向して並置されたタンデム型現像器(120)が配置されている。タンデム型現像器(120)の近傍には、露光装置(1021)が配置されている。中間転写体(1050)における、タンデム型現像器(120)が配置された側とは反対側には、二次転写装置(1022)が配置されている。二次転写装置(1022)においては、無端ベルトである二次転写ベルト(1024)が一対のローラ(1023)に張架されており、二次転写ベルト(1024)上を搬送される転写紙と中間転写体(1050)とは互いに接触可能である。二次転写装置(1022)の近傍には定着装置(1025)が配置されている。定着装置(1025)は、無端ベルトである定着ベルト(1026)と、これに押圧されて配置された加圧ローラ(1027)とを備えている。
なお、タンデム画像形成装置においては、二次転写装置(1022)及び定着装置(1025)の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行なうために該転写紙を反転させるためのシート反転装置(1028)が配置されている。
次に、タンデム型現像器(120)を用いたフルカラー画像の形成(カラーコピー)について説明する。即ち、先ず、原稿自動搬送装置(ADF)(400)の原稿台(130)上に原稿をセットするか、あるいは原稿自動搬送装置(400)を開いてスキャナ(300)のコンタクトガラス(1032)上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置(400)を閉じる。
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置(400)に原稿をセットしたときは、原稿が搬送されてコンタクトガラス(1032)上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス(1032)上に原稿をセットしたときは直ちに、スキャナ(300)が駆動し、第1走行体(1033)及び第2走行体(1034)が走行する。このとき、第1走行体(1033)により、光源からの光が照射されると共に原稿面からの反射光を第2走行体(1034)におけるミラーで反射し、結像レンズ(1035)を通して読取りセンサ(1036)で受光されてカラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報とされる。
そして、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各画像情報は、タンデム型現像手段(120)における各画像形成手段(1018)(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段、及びシアン用画像形成手段)にそれぞれ伝達され、各画像形成手段において、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各トナー画像が形成される。即ち、タンデム型現像手段(120)における各画像形成手段(1018)(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段及びシアン用画像形成手段)は、図2に示すように、それぞれ、静電潜像担持体(1010)(ブラック用静電潜像担持体(1010K)、イエロー用静電潜像担持体(1010Y)、マゼンタ用静電潜像担持体(1010M)、及びシアン用静電潜像担持体(1010C))と、該静電潜像担持体(1010)を一様に帯電させる帯電装置(160)と、各カラー画像情報に基づいて各カラー画像対応画像用に前記静電潜像担持体を露光(図2中、L)し、該静電潜像担持体上に各カラー画像に対応する静電潜像を形成する露光装置と、該静電潜像を各カラートナー(ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、及びシアントナー)を用いて現像して各カラートナーによるトナー画像を形成する現像装置(61)と、該トナー画像を中間転写体(1050)上に転写させるための転写帯電器(1062)と、クリーニング装置(63)と、除電器(64)とを備えており、それぞれのカラーの画像情報に基づいて各単色の画像(ブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像)を形成可能である。こうして形成された該ブラック画像、該イエロー画像、該マゼンタ画像及び該シアン画像は、支持ローラ(1014)、(1015)及び(1016)により回転移動される中間転写体(1050)上にそれぞれ、ブラック用静電潜像担持体(1010K)上に形成されたブラック画像、イエロー用静電潜像担持体(1010Y)上に形成されたイエロー画像、マゼンタ用静電潜像担持体(1010M)上に形成されたマゼンタ画像及びシアン用静電潜像担持体(1010C)上に形成されたシアン画像が、順次転写(一次転写)される。そして、中間転写体(1050)上に前記ブラック画像、前記イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像が重ね合わされて合成カラー画像(カラー転写像)が形成される。
一方、給紙テーブル(200)においては、給紙ローラ(142)の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク(143)に多段に備える給紙カセット(144)の1つからシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ(145)で1枚ずつ分離して給紙路(146)に送出し、搬送ローラ(147)で搬送して複写機本体(150)内の給紙路(148)に導き、レジストローラ(1049)に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラ(142)を回転して手差しトレイ(1054)上のシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ(1058)で1枚ずつ分離して手差し給紙路(1053)に入れ、同じくレジストローラ(1049)に突き当てて止める。なお、レジストローラ(1049)は、一般には接地されて使用されるが、シートの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。そして、中間転写体(1050)上に合成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ(1049)を回転させ、中間転写体(1050)と二次転写装置(1022)との間にシート(記録紙)を送出させ、二次転写装置(1022)により該合成カラー画像(カラー転写像)を該シート(記録紙)上に転写(二次転写)することにより、該シート(記録紙)上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写体(1050)上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置(1017)によりクリーニングされる。
カラー画像が転写され形成された前記シート(記録紙)は、二次転写装置(1022)により搬送されて、定着装置(1025)へと送出され、定着装置(1025)において、熱と圧力とにより前記合成カラー画像(カラー転写像)が該シート(記録紙)上に定着される。その後、該シート(記録紙)は、切換爪(1055)で切り換えて排出ローラ(1056)により排出され、排紙トレイ(1057)上にスタックされ、あるいは、切換爪(1055)で切り換えてシート反転装置(1028)により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ(1056)により排出され、排紙トレイ(1057)上にスタックされる。
以下実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下、部は重量部を示す。
参考例1)
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8時間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下で5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、(未変性ポリエステル樹脂1)を合成した。
得られた(未変性ポリエステル樹脂1)は、数平均分子量が2500、重量平均分子量が6700、ガラス転移温度が43℃、酸価が25mgKOH/g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部及び未変性ポリエステル樹脂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。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、未変性ポリエステル樹脂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、ワックス分散液1を得た。
(トナー材料の分散液1の調整)
次に、ワックス分散液1に未変性ポリエステル樹脂の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)3、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、7000rpmにて60分間攪拌し、トナー材料の分散液(1)を得た。
冷却管、撹拌機及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部及びジブチルスズオキシド2部を仕込み、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mHgの減圧下で、5時間反応させて、中間体ポリエステル樹脂を合成した。
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9500、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。
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樹脂410部、イソホロンジイソシアネート89部及び酢酸エチル500部を仕込み、100℃で5時間反応させて、プレポリマーを合成した。得られたプレポリマーの遊離イソシアネート含有量は、1.53重量%であった。
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部及びメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応させ、ケチミン化合物を合成した。得られたケチミン化合物のアミン価は、418mgKOH/gであった。
(油相混合液1の調整)
反応容器中に、トナー材料の分散液(1)749部、プレポリマー115部及びケチミン化合物2.5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1を得た。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、水683部、反応性乳化剤(メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の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)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400rpmで15分間撹拌し、乳濁液を得た。乳濁液を加熱して、75℃まで昇温して5時間反応させた。次に、1重量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を添加し、75℃で5時間熟成して、樹脂粒子分散液を調製した。
得られた樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の体積平均粒子径を、レーザードップラー法を用いた粒子径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)を用いて測定したところ、105nmであった。また、樹脂粒子分散液の一部を乾燥して樹脂分を単離し、樹脂分のガラス転移温度を測定したところ、59℃であり、重量平均分子量を測定したところ、150000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(1)を得た。
(乳化スラリー1の調整)
水系媒体(1)1200部に、構造式(I)で表わされる第3級アミン化合物0.8部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5000rpmで5分間混合して、更にその混合液に油相混合液(1)866.5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1)を調製した。
(トナー母粒子1、トナー1の調製)
次に、撹拌機及び温度計をセットした反応容器中に、乳化スラリーを仕込み、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行ない、分散スラリーを得た。
得られた分散スラリーは、マルチサイザーIII(ベックマン・コールター社製)を用いて測定したところ、体積平均粒子径が5.1μm、個数平均粒子径が4.5μmであった。
分散スラリー100重量部を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水100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回行ない、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。
[以降の各実施例、比較例のための準備調製]
(トナー材料の分散液2の調整)
次に、ワックス分散液1に未変性ポリエステル樹脂の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)4.5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、7000rpmにて60分間攪拌し、トナー材料の分散液(2)を得た。
(油相混合液2の調整)
反応容器中に、トナー材料の分散液(2)749部、プレポリマー115部及びケチミン化合物2.5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2を得た。
(乳化スラリー2の調整)
水系媒体(1)1200部に、構造式(I)で表わされる第3級アミン化合物0.6部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5000rpmで5分間混合して、更にその混合液に油相混合液(1)866.5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2)を調製した。
(乳化スラリー3の調整)
水系媒体(1)1200部に、構造式(I)で表わされる第3級アミン化合物0.3部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5000rpmで5分間混合して、更にその混合液に油相混合液(1)866.5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3)を調製した。
(乳化スラリー4の調整)
水系媒体(1)1200部に、第3級アミン化合物(トリエタノールアミン 和光純薬工業(株)製)0.8部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5000rpmで5分間混合して、更にその混合液に油相混合液(1)866.5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4)を調製した。
(乳化スラリー5の調整)
水系媒体(1)1200部に、構造式(I)で表わされる第3級アミン化合物0.6部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5000rpmで5分間混合して、更にその混合液に油相混合液(2)866.5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5)を調製した。
(乳化スラリー6の調整)
水系媒体(1)1200部に、油相混合液(1)866.5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6)を調製した。
(乳化スラリー7の調整)
水系媒体(1)1200部に、油相混合液(2)866.5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7)を調製した。
参考例2)
(乳化スラリー1)を(乳化スラリー2)に変更した以外は、参考例1と同様にして(トナー母粒子2)(トナー2)を製造した。
参考例3)
(乳化スラリー1)を(乳化スラリー3)に変更した以外は、参考例1と同様にして(トナー母粒子3)(トナー3)を製造した。
参考例4)
(乳化スラリー1)を(乳化スラリー4)に変更した以外は、参考例1と同様にして(トナー母粒子4)(トナー4)を製造した。
参考例5)
(乳化スラリー1)を(乳化スラリー5)に変更した以外は、参考例1と同様にしてトナーを製造し、トナー母粒子5(トナー5)を製造した。
(比較例1)
(乳化スラリー1)を(乳化スラリー6)に変更した以外は、参考例1と同様にしてトナーを製造し、トナー母粒子6(トナー6)を製造した。
(比較例2)
(乳化スラリー1)を(乳化スラリー7)に変更した以外は、参考例1と同様にしてトナーを製造し、トナー母粒子7(トナー7)を製造した。
なお、各参考例、比較例で用いたトナーを表1にまとめて示す。また、評価結果を表2に示す。
(画像濃度)
デジタルフルカラー複写機(リコー社製imagioColor2800)を用い、単色モードで50%画像面積の画像チャートを150,000枚ランニング出力した後、ベタ画像をリコー社製6000ペーパーに画像出力後、画像濃度をXRite(X−Rite社製)により測定を行なった。
これを4色単独に行ない平均を求めた。この値が、1.2未満の場合は「×」、1.2以上1.4未満の場合は「△」、1.4以上1.8未満の場合は「○」、1.8以上2.2未満の場合は「◎」とした。
(画像粒状性、鮮鋭性)
デジタルフルカラー複写機(リコー社製imagioColor2800)を用い、単色で写真画像の出力を行ない、粒状性、鮮鋭性の度合を目視にて評価した。良好なものから順に、「◎」はオフセット印刷並、「○」はオフセット印刷よりわずかに悪い程度、「△」はオフセット印刷よりかなり悪い程度、「×」は従来の電子写真画像程度(非常に悪い)、で評価した。
(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、トナー母粒子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、新規トナー母粒子を入れ、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。
(地肌かぶり)
リコーipsio Color 8100にて1万枚のランニングをした後、白紙現像通紙の際停止させ、感光体上の地汚れ部分を転写させ、そのidを測定した。0.03以上は地汚れ危険領域、0.05以上では地汚れとなり、画像にも表われるレベルとなる。
(定着性)
リコーipsio color 8100にて定着機を改造し、べた画像で、1.0±0.1mg/cmのトナーが現像される湯調整を行ない、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度以上となると余裕度がなくなり使用できないと判断(×)。140度以下であれば余裕度があると判断(○)。その間140度〜150℃を(△)した。
また定着幅については50度以上あるものを○、40〜50度を△、40度以下を×と判定した。
Figure 0005152646
Figure 0005152646
(実施例
(油相混合液3の調整)
反応容器中に、前記トナー材料の分散液(1)749部、プレポリマー115部及びケチミン化合物2.2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3を得た。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、水683部、反応性乳化剤(メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の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)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400rpmで15分間撹拌し、乳濁液を得た。乳濁液を加熱して、75℃まで昇温して5時間反応させた。次に、1重量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を添加し、75℃で5時間熟成して、前記樹脂粒子分散液と同じく、樹脂粒子分散液を調製した。
得られた樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の体積平均粒子径を、レーザードップラー法を用いた粒子径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)を用いて測定したところ、105nmであった。また、樹脂粒子分散液の一部を乾燥して樹脂分を単離し、樹脂分のガラス転移温度を測定したところ、59℃であり、重量平均分子量を測定したところ、150000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、上記と同様、水系媒体(1)を得た。
(乳化スラリー8の調整)
水系媒体(1)に油相混合液(3)866.5部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、11000rpmで20分間混合して、分散液(乳化スラリー8)を調製した。
(トナー母粒子8、トナー8の調製)
次に、撹拌機及び温度計をセットした反応容器中に、乳化スラリーを仕込み、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行ない、分散スラリーを得た。
分散スラリー100重量部を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水100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回行ない、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8)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8)を製造した。
[以降の各実施例、比較例のための準備調製]
(水系媒体2の調製)
水系媒体(1)1200部に、構造式(I)で表わされる第3級アミン化合物3部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5000rpmで5分間混合して、水系媒体(2)を得た。
(油相混合液4の調整)
反応容器中に、トナー材料の分散液(2)749部、プレポリマー115部及びケチミン化合物2.2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4を得た。
(水系媒体3の調整)
水系媒体(1)1200部に、構造式(I)で表わされる第3級アミン化合物5部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5000rpmで5分間混合して、水系媒体(3)を作成した。
(乳化スラリー9の調整)
水系媒体(3)に油相混合液(3)866.5部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、11000rpmで20分間混合して、分散液(乳化スラリー9)を調製した。
(水系媒体4の調整)
水系媒体(1)1200部に、構造式(I)で表わされる第3級アミン化合物1部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5000rpmで5分間混合して、水系媒体(4)を作成した。
(乳化スラリー10の調整)
水系媒体(4)に油相混合液(3)866.5部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、11000rpmで20分間混合して、分散液(乳化スラリー10)を調製した。
(乳化スラリー11の調整)
水系媒体(3)に油相混合液(4)866.5部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、11000rpmで20分間混合して、分散液(乳化スラリー11)を調製した。
(乳化スラリー12の調整)
水系媒体(1)1200部に、油相混合液(3)866.5部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、11000rpmで20分間混合して、分散液(乳化スラリー12)を調製した。
(水系媒体5の調整)
水系媒体(1)1200部に、構造式(I)で表わされる第3級アミン化合物10部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5000rpmで5分間混合して、水系媒体(5)を作成した。
(乳化スラリー13の調整)
水系媒体(5)に油相混合液(3)866.5部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、11000rpmで20分間混合して、分散液(乳化スラリー13)を調製した。
(実施例
(乳化スラリー8)を(乳化スラリー9)に変更した以外は、実施例と同様にして(トナー母粒子9)(トナー9)を製造した。
(実施例
(乳化スラリー8)を(乳化スラリー10)に変更した以外は、実施例と同様にして(トナー母粒子10)(トナー10)を製造した。
(実施例
(乳化スラリー8)を(乳化スラリー11)に変更した以外は、実施例と同様にして(トナー母粒子11)(トナー11)を製造した。
(比較例3)
(乳化スラリー8)を(乳化スラリー12)に変更した以外は、実施例と同様にしてトナーを製造し、(トナー母粒子12)(トナー12)を製造した。
(比較例4)
(乳化スラリー8)を(乳化スラリー13)に変更した以外は、実施例と同様にしてトナーを製造し、(トナー母粒子13)(トナー13)を製造した。
なお、各実施例、比較例で用いたトナーを表3にまとめて示す。また、評価結果を表4に示す。
(画像濃度)
デジタルフルカラー複写機(リコー社製imagioColor2800)を用い、単色モードで50%画像面積の画像チャートを150,000枚ランニング出力した後、ベタ画像をリコー社製6000ペーパーに画像出力後、画像濃度をXRite(X−Rite社製)により測定を行なった。
これを4色単独に行ない平均を求めた。この値が、1.2未満の場合は「×」、1.2以上1.4未満の場合は「△」、1.4以上1.8未満の場合は「○」、1.8以上2.2未満の場合は「◎」とした。
(画像粒状性、鮮鋭性)
デジタルフルカラー複写機(リコー社製imagioColor2800)を用い、単色で写真画像の出力を行ない、粒状性、鮮鋭性の度合を目視にて評価した。良好なものから順に、「◎」はオフセット印刷並、「○」はオフセット印刷よりわずかに悪い程度、「△」はオフセット印刷よりかなり悪い程度、「×」は従来の電子写真画像程度(非常に悪い)、で評価した。
(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、トナー母粒子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、新規トナー母粒子を入れ、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。
(地肌かぶり)
リコーipsio Color 8100にて1万枚のランニングをした後、白紙現像通紙の際停止させ、感光体上の地汚れ部分を転写させ、そのidを測定した。0.03以上は地汚れ危険領域、0.05以上では地汚れとなり、画像にも表われるレベルとなる。
(定着性)
リコーipsio color 8100にて定着機を改造し、べた画像で、1.0±0.1mg/cmのトナーが現像される湯調整を行ない、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度以上となると余裕度がなくなり使用できないと判断(×)。140度以下であれば余裕度があると判断(○)。その間140度〜150℃を(△)した。
また定着幅については50度以上あるものを○、40〜50度を△、40度以下を×と判定した。
Figure 0005152646
Figure 0005152646

画像形成装置の1例についての要部断面構成図を示す。 図1に示す画像形成装置の部分拡大図を示す。
符号の説明
61 現像装置
63 クリーニング装置
64 除電器
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 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
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
1010 静電潜像担持体
1010K ブラック用静電潜像担持体
1010Y イエロー用静電潜像担持体
1010M マゼンタ用静電潜像担持体
1010C シアン用静電潜像担持体
1014 支持ローラ
1015 支持ローラ
1016 支持ローラ
1017 中間転写クリーニング装置
1018 画像形成手段
1021 露光装置
1022 二次転写装置
1023 ローラ
1024 二次転写ベルト
1025 定着装置
1026 定着ベルト
1027 加圧ローラ
1028 シート反転装置
1032 コンタクトガラス
1033 第1走行体
1034 第2走行体
1035 結像レンズ
1036 読取りセンサ
1049 レジストローラ
1050 中間転写体
1053 手差し給紙路
1054 手差しトレイ
1055 切換爪
1056 排出ローラ
1057 排出トレイ
1058 分離ローラ
1062 転写帯電器

Claims (22)

  1. 有機溶媒中に、少なくとも結着樹脂及び/又は結着樹脂前駆体、着色剤、離型剤、少なくとも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溶解又は分散させた溶解液又は分散液からなる油相を、水系媒体中に分散させてなる乳化分散液中から、トナー母体粒子を造粒することにより得られたトナーであって、前記水系媒体相中に第3級アミン化合物を含有し、該水系媒体のpHが6.5〜8.0であることを特徴とすることを特徴とするトナー。
  2. 前記第3級アミン化合物が、下記構造式(I)で表わされることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
    Figure 0005152646
  3. 前記変性した層状無機鉱物は、少なくとも層状無機鉱物が有する層間のカチオンの少なくとも一部を有機物カチオンで変性した層状無機鉱物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. 前記変性した層状無機鉱物が、前記有機溶媒液(油相)中の固形分中に0.1〜5%含有されることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のトナー。
  5. 前記有機溶媒液(油相)が、変性ポリエステル系樹脂から成る結着樹脂前駆体と、前記結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物を含むものであり、前記水系媒体が微粒子分散剤を含むものであり、かつ、前記乳化分散液中で前記結着樹脂前駆体を架橋反応及び/又は伸長反応させ、有機溶剤を除去することにより得されたものであることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のトナー。
  6. 前記結着樹脂がポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のトナー。
  7. 前記トナーのトナー粒子の平均円形度が0.96〜0.99であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のトナー。
  8. 前記トナーのトナー粒子の体積平均粒径が3〜7μmであることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のトナー。
  9. 前記トナーのトナー粒子の体積粒経Dv/数平均粒経Dnが1.30以下であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のトナー。
  10. 前記トナーの2μm以下のトナー粒子が1〜20個数%であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のトナー。
  11. 前記結着樹脂に含まれるポリエステル樹脂成分の結着樹脂中の含有量が50〜100重量%であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載のトナー。
  12. 前記ポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量が1,000〜30,000であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のトナー。
  13. 前記結着樹脂の酸価が1.0〜50.0(KOHmg/g)であることを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載のトナー。
  14. 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1乃至13のいずれかに記載のトナー。
  15. 前記結着樹脂前駆体は、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有し、前記結着樹脂前駆体の重合体の重量平均分子量が3,000〜20,000であることを特徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載のトナー。
  16. 前記トナーの酸価が0.5〜40.0(KOHmg/g)であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載のトナー。
  17. 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乃至16のいずれかに記載のトナー。
  18. 二成分系現像剤に使用されるトナーであることを特徴とする請求項1乃至17のいずれかに記載のトナー。
  19. 請求項1乃至18のいずれかに記載のトナーを含有することを特徴とする現像剤。
  20. 請求項19に記載の現像剤を用いて画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
  21. 請求項19に記載の現像剤を用いて画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
  22. 有機溶媒中に、少なくとも結着樹脂及び/又は結着樹脂前駆体、着色剤、離型剤、少なくとも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溶解又は分散させ、前記溶解液又は分散液からなる油相を、水系媒体中に分散させて乳化分散液を得、該乳化分散液中でトナー母体粒子を造粒することによりトナー母体粒子を調製する各段階を含むトナーの製造方法であって、前記水系媒体相中に第3級アミン化合物を含有し、該水系媒体のpHが6.5〜8.0であることを特徴とするトナーの製造方法。
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