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JP2006259169A - 静電潜像用トナー、静電潜像用トナーの製造方法および画像形成方法 - Google Patents

静電潜像用トナー、静電潜像用トナーの製造方法および画像形成方法 Download PDF

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JP2006259169A JP2005075990A JP2005075990A JP2006259169A JP 2006259169 A JP2006259169 A JP 2006259169A JP 2005075990 A JP2005075990 A JP 2005075990A JP 2005075990 A JP2005075990 A JP 2005075990A JP 2006259169 A JP2006259169 A JP 2006259169A
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acid
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Hiroaki Kato
博秋 加藤
Masatake Inoue
雅偉 井上
Yoshihiro Mikuriya
義博 御厨
Junji Yamamoto
淳史 山本
Chiyoji Nozaki
千代志 野崎
Takeshi Nozaki
剛 野▲崎▼
Takuya Kadota
拓也 門田
Masayuki Haki
雅之 葉木
Minoru Nakamura
稔 中村
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

【課題】 本発明は流動性に優れ且つ感光体へのトナー成分の付着の問題が生じない非磁性1成分現像用トナーを提供することを目的とする。また、本発明は、環境安定性に優れ湿度や温度変化による画像劣化が発生せず、画像の白抜け等の問題を解決した非磁性1成分現像用トナーを提供することを目的とする。また、本発明は、フルカラー画像形成に適した非磁性1成分現像用トナーを提供することを目的とする。
【解決手段】 (イ)外添剤の内の第1成分は1次粒子の個数平均粒子径が10nm以下の疎水性シリカよりなる外添剤Aであり、第2成分は1次粒子の個数平均粒子径が10〜50nmの疎水性無機酸化物よりなる外添剤Bであり、第3成分はチタン酸塩微粒子であって、該チタン酸塩微粒子の形状が直方体であり、対角線を結んだ1次粒子の個数平均粒子径が20nm〜300nmである外添剤Cとよりなる少なくとも3種類の外添剤および(ロ)トナー母体粒子を含有することを特徴とする非磁性1成分現像用トナー。
【選択図】 なし

Description

本発明は、静電潜像用トナー、静電潜像用トナーの製造方法および画像形成方法に関する。
従来、電子写真法では、感光体表面を帯電、露光して形成した静電潜像に着色トナーで現像してトナー像を形成し、該トナー像を転写紙等の被転写体に転写し、これを熱ロール等で定着して画像を形成している。電子写真や静電記録等で採用される乾式現像方式には、トナー及びキャリアからなる二成分系現像剤を用いる方式と、キャリアを含まない一成分系現像剤を用いる方式とがある。前者の方式は、比較的安定して良好な画像が得られるが、キャリアの劣化並びにトナーとキャリアとの混合比の変動等が発生しやすいことから長期間にわたっての一定品質の画像は得られにくく、また、装置の維持管理性や小型化に難点がある。そこで、こうした欠点を有しない後者の一成分系現像剤を用いる方式が注目されるようになっている。
さらに、このようなトナーには、温度や湿度等の環境変化に対してトナー帯電量の変動幅が小さいことや、感光体等へのトナー成分の固着が発生しないこと等の特性を有することが要求される。ところが前述した特性を全て満足させるには種々の技術的な問題が存在する。例えば流動性を向上させるには、トナーにシリカ微粒子を外添し、その添加量を増加させることが有効であるが、環境安定性が低下してしまう。環境安定性を向上させるためにチタニア微粒子やアルミナ微粒子を添加すると、トナーに添加された外添剤の総量が増加するため、クリーニングブレードを通過して感光体表面に固着する外添剤の量も増加し、この外添剤が核となってこれに他のトナー成分がクリーニングの際にすそを引くように固着して感光体への固着の問題が顕著になってしまう。固着が発生しないように前記外添剤の量を減らすと流動性が不十分になるばかりでなく、耐刷時の現像装置内でのストレス等が原因となってトナー凝集が生じ、ベタ画像中の白抜け、もしくはフィルミングの問題が生じてしまう(特許文献1)。
また、近年定着装置の小型化及び低コスト化の観点より、定着オイル塗布機構を省いた、もしくは塗布量を低減したオイルレス定着装置が主流になってきており、オフセット防止策としてトナーに離型剤(ワックス)を含有させる必要が出てきている。しかし、ワックスをトナーに含有していくことにより、トナーの表面ワックス量が多くなると、機械的/熱的作用で、現像機内の規制ブレード及び感光体にワックス起因によりトナーが固着したり、ベタ画像中にこれら固着成分が起因する白抜け/白スジ、あるいはワックスによる感光体のフィルミングが発生し易いという問題がある。
特開2003−255609号公報
本発明は流動性に優れ且つ感光体へのトナー成分の付着の問題が生じない非磁性1成分現像用トナーおよびその製造に用いる外添剤を提供することを目的とする。また、本発明は、環境安定性に優れ湿度や温度変化による画像劣化が発生せず、画像の白抜け等の問題を解決した非磁性1成分現像用トナーを提供することを目的とする。また、本発明は、フルカラー画像形成に適した非磁性1成分現像用トナーを提供することを目的とする。
本発明の第1は、(イ)外添剤の内の第1成分は1次粒子の個数平均粒子径が10nm以下の疎水性シリカよりなる外添剤Aであり、第2成分は1次粒子の個数平均粒子径が10〜50nmの疎水性無機酸化物よりなる外添剤Bであり、第3成分はチタン酸塩微粒子であって、該チタン酸塩微粒子の形状が直方体であり、対角線を結んだ1次粒子の個数平均粒子径が20nm〜300nmである外添剤Cとよりなる少なくとも3種類の外添剤および(ロ)トナー母体粒子を含有することを特徴とする非磁性1成分現像用トナーに関する。
本発明の第2は、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トナーバインダー成分、着色剤、離型剤を有機溶媒中に溶解又は分散させ、トナー材料液とし、これを水系媒体中に分散させた状態で架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去後、トナー母体粒子表面に付着した該樹脂微粒子を洗浄・脱離して得られたトナー母体粒子に前記外添剤を外添することにより得られたものであることを特徴とする請求項1に記載の非磁性1成分現像用トナーに関する。
本発明の第3は、その粒径が3〜8μmである請求項1または2記載の非磁性1成分現像用トナーに関する。
本発明の第4は、その平均円形度が0.950以上である請求項1〜3いずれか記載の非磁性1成分現像用トナーに関する。
本発明の第5は、非磁性1成分現像用トナー中におけるチタン酸塩微粒子の含有量がトナー100重量部に対して0.5〜4重量部である請求項1〜4いずれか記載の非磁性1成分現像用トナーに関する。
本発明の第6は、少なくとも、黒トナー及び、有彩色トナーによってカラー画像を形成する画像形成方法であって、該静電潜像を複数の現像装置が有している各色のトナーによって現像し、該静電潜像保持体上にトナー画像を形成する1成分現像法による現像工程、該潜像保持体上に形成された各色のトナー画像を記録材に転写する転写工程、及び転写工程後の潜像保持体上の残トナー粒子を、可動部と圧力調整機構を有さずに固定されたブレードによって除去するブレードクリーニング工程、該記録材に転写されたトナー画像を該記録材に定着する定着工程を有する画像形成方法において、請求項1〜5いずれか記載の非磁性1成分現像用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法に関する。
本発明の第7は、請求項6に記載の画像形成方法において、トナー粒子画像の記録材への定着手段が熱ロール式定着方式であり、かつ離型性付与のためのオイル塗布方式を用いないことを特徴とする画像形成方法に関する。
本発明のトナーは、公知のトナー母粒子に第1成分〜第3成分よりなる少なくとも3種類の特定粒子を外添したものである。本明細書中、「外添」とは予め得たトナー母粒子に、その外部に存在させるべく添加することをいう。
本発明において、第1成分としての外添剤Aは1次粒子の個数平均粒径が3〜15nm、好ましくは3〜10nmの疎水性シリカを用いる。当該成分を外添することにより、トナーへ所望の流動性を付与することができる。トナーが所望の流動性を有しないと帯電立ち上がり性が悪化したり、初期および末期の複写画像においてキメが粗くなる。粒径が15nmより大きいと流動性付与効果が著しく低下し、固着が発生する。3nmを下廻るとトナー被覆率が上がり、定着性が著しく悪化する。また埋まり込みやすくなり、やはり流動性が低下する。
第1成分の外添剤Aとして用いられる疎水性シリカは、前記の粒径を有し、かつ疎水性を有すれば、従来から公知のものを用いることが可能である。第1成分の外添剤Aとして用いる疎水性シリカとしては、例えば、TS500(キャボジル社製)やR972、R974、R976(以上日本アエロジル社製)、H000、H2000/4M、H3004(以上クラリアント社製)、等が好適に用いられる。また、所望の粒子サイズのシリカまたはチタニアを公知のシランカップリング剤やシリコーンオイルなどで疎水化処理したものを用いても差し支えない。
第1成分の外添剤Aの疎水化度は50%以上、好ましくは60〜70%であることが望ましい。疎水化度が50%より小さいと少しの環境変化によってトナー流動性やトナー帯電量の顕著な変化が生じ、実用に耐えない。
第1成分の外添剤Aの添加量はトナー母粒子に対して0.05〜2.00重量%、より好ましくは0.1〜1.5重量%である。添加量が0.05重量%より少ないとトナーへ十分な流動性を付与できない。一方、2.00重量%より多いとトナーから離脱する第1成分が増加し、耐久末期にカブリ、粉煙等の問題が発生する。
第2成分としての外添剤Bは1次粒子の個数平均粒径が10〜50nm、好ましくは20〜40nmの疎水性無機酸化物であって、かつ第1成分の個数平均粒径より大きい疎水性無機酸化物、例えば、疎水性シリカまたは疎水性チタニアを用いる。より好ましくは前記粒径を有する疎水性シリカを用いる。当該成分を外添することにより、トナーへ所望の流動性を容易に付与できる。粒径が10nmより小さいと現像剤の循環ストレスにより第2成分がトナーへ埋まり込んで流動性が著しく低下し、またスペーサーとしての効果が出ず、トナーの凝集力が増大し、規制ブレード固着、転写性悪化などの原因になる。粒径が50nmより大きいと流動性付与効果が著しく低下する。
第2成分の外添剤Bとして用いられる疎水性シリカおよび疎水性チタニアは、前記の粒径を有し、かつ疎水性を有すれば、従来から公知のものを用いることが可能である。例えば、第2成分の外添剤Bとして用いる疎水性チタニアとしては、市販の酸化チタン粒子に疎水化処理したものを用いることができる。例えば、チタン工業社製のSTTシリーズや石原産業社製のTTOシリーズ、テイカ社製のMTシリーズなどが市販されており、これらの粒子を公知のシランカップリング剤やシリコーンオイルなどで疎水化処理することにより好適に用いられる。他の第2成分の外添剤Bとして用いる疎水性シリカとしては、例えば、RX50、#70、#90にシランカップリング処理したもの等が好適に用いられる。更には所望の粒子サイズのシリカを公知のシランカップリング剤やシリコーンオイルなどで疎水化処理したものを用いても差し支えない。
第2成分の外添剤Bの疎水化度は40%以上、好ましくは50〜70%であることが望ましい。疎水化度が40%より小さいと少しの環境変化によってトナー流動性やトナー帯電量の顕著な変化が生じ、実用に耐えない。
第2成分の外添剤Bの添加量はトナー母粒子に対して0.05〜2.00重量%、好ましくは0.08〜1.20重量%、より好ましくは0.1〜1.0重量%である。添加量が0.05重量%より少ないとトナーへ十分な流動性を付与できない。一方、2.00重量%より多いとトナーから離脱する第2成分が増加し、固着、白抜けの原因になり、また帯電劣化も著しい。
第3成分の外添剤Cとして用いられる直方体チタン酸塩微粒子は対角線を結んだ粒径が20〜300nm、好ましくは50〜300nmであり、とくに一次粒径の四分偏差を該平均一次粒子径で割った値が0.20以下である直方体状粒子であることが好適である。
前記直方体の好ましいものとしては、投影した時の直方体の一面の2辺をa、bとしたとき、
a/b=20/80〜80/20
対角線粒径〔√(a+b)〕=20〜300nm
の関係にあるものである。
当該成分を外添することにより、感光体とクリーニングブレードとの間隙で当該成分からなる静止層が形成され、他成分の粒子のスリヌケを防止する。また、当該成分が感光体表面を効率的に研磨することにより、特にワックス起因の固着に伴う画像上の白抜けをより抑制することができる。また、当該成分がトナー間のスペーサとして機能し、転写性が向上する。
外添剤Cの粒径が20nmより小さいと当該成分はクリーニングブレードと感光体との間隙で溜まりにくく、すり抜け易くなり、静止層が良好に形成され難い。粒径が300nmより大きいと感光体を均一に研磨できなくなるため好ましくない。第3成分の外添剤Cは公知のシランカップリング剤やシリコーンオイルなどで疎水化処理して用いてもよい。
第3成分の外添剤Cとして用いられる直方体状チタン酸塩としては、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム等、公知のチタン酸金属塩であれば差し支えない。
第3成分の外添剤Cの添加量は、トナー母粒子に対して0.4〜4.0重量%、好ましくは0.5〜4.0重量%、より好ましくは1.0〜3.0重量%である。添加量が0.4重量%より少ないとブレード部での静止層形成が確保できない。添加量が4.0重量%より多いと研磨性が強くなりすぎ感光体寿命が低下する。
外添剤として、外添剤Aのみを用いた場合には、帯電性が上がり過ぎ、環境安定性が低下し、研磨効果もなく、感光体のリフレッシュを行なうことができない。
外添剤として、外添剤AとBの2種を併用した場合には、帯電は抑制できるが、トナー被覆率が上がり、トナー母体の特性が出ず、定着性が悪化するし、研磨効果もなく、感光体のリフレッシュを行なうことができない。
外添剤として、外添剤AとCを併用した場合には研磨効果は見られるが、トナー母体に付着しにくく、遊離して部材へのフィルミング/固着などをひきおこす。
これに対して、外添剤として、A、B、Cの三者を併用した場合には、帯電性、環境安定性、研磨効果、トナー母体特性の発現性、感光体のリフレッシュ効果のそれぞれが極めてバランスのよい静電潜像現像用トナーを製造できる。
本発明の画像形成装置に好適に用いられるトナー母粒子の製法としては、公知の製法を用いることができ、例えば、乾式での粉砕法、湿式での乳化重合、懸濁重合、乳化造粒法などが挙げられるが、さらに好適に用いられるトナー母粒子の製法としては、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び/又は伸長反応させて得られる湿式トナーの製法である。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
(ポリエステル)
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(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。2価アルコール(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価以上の多価アルコール(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(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。
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(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。2価カルボン酸(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価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(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、多価カルボン酸(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)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(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。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、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留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常1〜30、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、さらには記録紙への定着時、記録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30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。
また、重量平均分子量は1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルを併用することが好ましい。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等に多価イソシアネート化合物(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、これにアミン類を反応させることにより分子鎖が架橋及び/又は伸長されたものである。
多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート(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);イソシアネート類;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。
ポリエステルと多価イソシアネート化合物(PIC)の使用割合は、多価イソシアネート化合物のイソシアネート基[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]モル比が5を超えると低温定着性が悪化し、[NCO]/[OH]モル比が1未満では、ウレア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ことがある。
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)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%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ことがある。また、40wt%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ポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有され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ことがある。
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(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。
2価アミン化合物(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価以上の多価アミン化合物(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。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン類(B)の比率は、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)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、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ことがある。
また、ウレア変性ポリエステル中には、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ことがある。
ウレア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。多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(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留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これに多価イソシアネート(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。さらにこの(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。
多価イソシアネート化合物(PIC)を反応させる際、及び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)とアミン類(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。
また、ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用いて、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、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。
ウレア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傾向がある。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステル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。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常2000〜15000、好ましくは2000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。15000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傾向がある。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性および光沢性が向上する(フルカラー画像形成装置に用いた)ので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、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、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が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傾向がある。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点(Tg)は、通常45〜65℃、好ましくは45〜60℃である。45℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、65℃を超えると低温定着性が不十分となる。
また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、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。なお、ガラス転移点(Tg)は、示差走査熱量計DSC−200(セイコー電子社製)を用い、試料10mgを精密に秤量して、アルミニウムパンに入れ、昇温速度30℃/分で常温から200℃まで昇温した後、冷却し、昇温速度10℃/分で20℃から120℃の間で測定を行い、この昇温過程で30℃から90℃の範囲におけるメイン吸熱ピークのショルダー値をTgとした。なお、リファレンスとしてアルミナをアルミニウムパンに入れたものを使用した。
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、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、リトボ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。
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において使用する樹脂、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、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、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、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。
(荷電制御剤)
本発明のトナーには公知である荷電制御剤を用いても良い。例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4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)、4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、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、通常、バインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招くことがある。
(離型剤)
離型剤としては、とくに制限はないが、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オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。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。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
(トナーの製造方法)〔下記(1)〜(4)は、トナー母体粒子の製造方法であり、(5)はトナー母体粒子に外添剤を外添する方法である〕
(1)前記の着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。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、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。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
(2)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子分散剤あるいは無機化合物分散剤の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、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)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量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材料液の分散状態が悪く、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。
前記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アニオン性界面活性剤、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4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、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−[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、カチオン性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1級、2級もしくは2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。
前記樹脂微粒子分散剤は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率(トナー母体粒子表面に対して樹脂微粒子が被覆して存在する割合)が10〜90%の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子(粒径1μm)、及び3μm、ポリスチレン微粒子0.5μm及び2μm、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)微粒子1μm、商品名では、PB−200H(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製)等がある。
また、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の無機化合物分散剤も用いることができる。
前記の樹脂微粒子分散剤や、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、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。前記高分子系コロイドを形成するポリマーとしては、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、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、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、ビニルピリジン、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含窒素化合物、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。
トナー母体粒子を分散させるため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。この中でも、分散体の粒径を3〜8μm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。
(3)乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、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)との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との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。
(4)反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
(5)前記(1)〜(4)で得られたトナー母体粒子に、場合により荷電制御剤を打ち込み、ついで、外添剤(イ)を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、及び外添剤の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状から紡錘状の間の形状を制御することができ、さらに、表面も滑らかなものからシワ状のものまで制御することができる。
上記トナー母粒子に前記外添剤A、外添剤B、外添剤Cよりなる外添剤(イ)を外添するに際しては、これらのトナー構成成分を均一に混合できれば、公知の外添方法を用いることが可能である。例えば、トナー母体粒子に本発明で規定した上記3成分を一括して添加し、ヘンシェルミキサーなどを用いて混合すればよい。また、3つの成分を各成分ごとに分割して添加してもよいが、シリカ、特に第1成分として用いられる疎水性シリカを最初に添加して混合することが好ましい。帯電の立ち上がり性がより向上するためである。
本発明により、外添剤Cであるチタン酸塩微粒子により固着や感光体磨耗が抑制され、帯電安定性が向上するという優れた効果が得られる。また、本発明においては、第1成分および第2成分の粒径および添加量をさらに制御することによりトナーの環境安定性および耐久性も向上するという優れた効果が得られる。
実施例/比較例
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を説明するが本発明はこれにより何等限定されるものではない。なお、以下の「部」は特別のことわりがないかぎりいずれも重量部である。
<トナー母粒子の製造実施例>
〔低分子ポリエステルの合成〕
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物220部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物561部、テレフタル酸218部、アジピン酸48部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸45部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、「低分子ポリエステル1」を得た。「低分子ポリエステル1」は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、Tg43℃、酸価25であった。
〔プレポリマーの合成〕
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物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部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8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2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価49であった。
次に、冷却管、撹拌機およ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」411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重量%は、1.53%であった。
〔マスターバッチの合成〕
カーボンブラック(キャボット社製 リーガル400R):40部、結着樹脂:ポリエステル樹脂(三洋化成RS−801 酸価10、Mw20000、Tg64℃):60部、水:30部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロール表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行ない、パルベライザーで1mmφの大きさに粉砕し、「マスターバッチ1」を得た。
〔顔料・WAX分散液(油相)の作成〕
撹拌棒および温度計をセットした容器に、前記「低分子ポリエステル1」378部、カルナウバワックス200部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に前記「マスターバッチ1」500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し「原料溶解液1」を得た。
前記「原料溶解液1」1324部を容器に移し、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、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、3パスの条件で分散を行った。次いで、「低分子ポリエステル1」の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記条件のビーズミルで1パスし、「顔料・ワックス分散液1」を得た。「顔料・ワックス分散液1」の固形分濃度(130℃、30分)は50%となる様、酢酸エチルで調製した。
〔水相の調製〕
水953部、ビニル系樹脂(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25wt%水性分散液88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%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)90部、酢酸エチル113部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを「水相1」とする。
〔乳化工程〕
前記「顔料・ワックスX分散液1」976部、アミン類としてイソホロンジアミン6.0部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmにて1分間混合した後、前記「プレポリマー1」137部を加えTKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmにて1分間混合した後、前記「水相1」1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmにて20分間混合し「乳化スラリー1」を得た。
〔脱溶剤〕
撹拌機および温度計をセットした容器に、「乳化スラリー1」を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、「分散スラリー1」を得た。
〔洗浄⇒乾燥〕
前記「分散スラリー1」100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキにイオン交換水900部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μC/cm以下となるようにこの操作を繰り返した。
(3):(2)のリスラリー液のpHが4となる様に10%塩酸を加え、そのままスリーワンモーターで攪拌30分後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μC/cm以下となるようにこの操作を繰り返し「濾過ケーキ1」を得た。
前記「濾過ケーキ1」を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、「トナー母体1」を得た。粒径(体積平均粒径)は5.6μm、個数平均粒径(Dp)は5.0μmで、平均円形度は0.97であった。
粒径
粒度分布測定は、コールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いて測定を行った。
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、重量、個数を測定して、粒径(体積平均粒径)及び個数平均粒径を算出した。
平均円形度
形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が0.950以上のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効である事が判明した。この値はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000(シスメックス社製)により平均円形度として計測した値である。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を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。
<直方体チタン酸塩A、Dの製造実施例>
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えpH9.0とし脱硫処理を行い、塩酸によりpH5.5まで中和し濾過水洗を行った。洗浄済みケーキに水を加えTiOとして1.25モル/Lのスラリーとした後、塩酸を加えpH1.2とし解膠処理を行った。この解膠酸化チタンをTiOとして0.15モルを採取し、3Lの反応容器に投入し、該解膠酸化チタンスラリーにSrO/TiOモル比で1.15の塩化ストロンチウム水溶液を添加した後、TiO濃度0.15モル/Lに調整し、窒素ガスを吹き込み20分間放置し反応容器内を窒素ガス置換した。次に、この反応容器に窒素を流しながら、さらに撹拌混合しつつメタチタン酸と塩化ストロンチウムの混合溶液を90℃に加温した後、2.5N水酸化ナトリウム水溶液143mLを24時間かけて添加し、その後、90℃で1時間撹拌を続け反応を終了した。反応後40℃まで冷却し、窒素雰囲気下において上澄み液を除去し、合計5Lの純水でリスラリーを行った後、ヌッチェで濾過を行い、得られたケーキを110℃の大気中で8時間乾燥した。生成物を電子顕微鏡で観察すると、直方体状粒子である0.16〜0.40μmの粒子である直方体チタン酸塩A、Dが得られた。
<直方体チタン酸塩B、Cの製造実施例>
脱硫・解膠を行った含水酸化チタンをTiOとして0.6モルを採取し、3Lの反応容器に投入し、該解膠酸化チタンスラリーにSrO/TiOモル比で1.15の塩化ストロンチウム水溶液を添加した後、TiO濃度0.6モル/Lに調整し、窒素ガスを吹き込み20分間放置し反応容器内を窒素ガス置換した。次に、この反応容器に窒素を流しながら、さらに撹拌混合しつつメタチタン酸と塩化ストロンチウムの混合溶液を90℃に加温した後、10N水酸化ナトリウム水溶液143mLを2時間かけて添加し、その後、90℃で1時間撹拌を続け反応を終了した。反応後40℃まで冷却し、窒素雰囲気下において上澄み液を除去し、合計5Lの純水でリスラリーを行った後、ヌッチェで濾過を行い、得られたケーキを110℃の大気中で8時間乾燥した。生成物を電子顕微鏡で観察したところ直方体状粒子である0.01〜0.05μmの直方体チタン酸塩B、Cが得られた。
直方状チタン酸ストロンチウムA、B、C、Dにおいては、TEMにて観察した結果、表1のa、bの値を算出し、平均1次粒子径を算出した。
Figure 2006259169
<房状チタン酸ストロンチウムAの製造実施例>
硫酸法によって得られたメタチタン酸スラリーに、TiOと等モル量のSrCl2を加えた後、COガスを1L/minの流量でTiOの2倍のモル量吹き込むと同時にアンモニア水を添加した。この際、ph値は8となった。沈澱物を水洗し、110℃で1日乾燥後、900℃で焼結させ、個数平均粒径300nmのチタン酸ストロンチウム粒子Aを得た。得られたチタン酸ストロンチウムAの形状は、電子顕微鏡で観察した所、葡萄房状の凝集体が平均径250nmの大きさであった。
<疎水性シリカ>
本実施例で用いる疎水性シリカA、B、C、D、E、Fについては、表2の粒径となるシリカを用いた。
Figure 2006259169
<トナー外添実施例/比較例>
表2に示される第1成分、第2成分、第3成分を「トナー母体1」1kg中に表中の添加量(「トナー母体1」100重量部に対する外添剤の重量部)投入し、ヘンシェルミキサーにて周速20m/sで10分間混合を行った。
<評価>各実施例および比較例で得られた現像剤を各評価項目について以下の方法に従って評価し、その結果を表3に示す。
帯電安定性
フルカラープリンタLP−1500C(エプソン社製)を用いて、印字率6%の所定のプリントパターンをN/N(23℃、45%)環境下で連続印字した。N/N環境下の50枚および2000枚連続印字後(耐久後)に、白紙パターン印字中の現像ローラ上のトナーを吸引し、電荷量をエレクトロメータで測定し、50枚後及び2000枚後の帯電量差を評価した。
○:帯電量差の絶対値が10μC/g以下
△:帯電量差の絶対値が10μC/gを上廻り15μC/g以下の範囲内
×:帯電量差の絶対値が15μC/g上廻るとき
固着
フルカラープリンタLP−1500C(エプソン社製)を用いて、印字率6%の所定のプリントパターンをN/N(23℃、45%)環境下で連続印字した。N/N環境下の2000枚連続印字後(耐久後)に、感光体および中間転写体ベルト上を目視で観察評価した。判断基準は以下の通りである。
○:感光体上および中間転写体上には固着の発生がなく、全く問題なかった
△:感光体上および中間転写体上、どちらか片方で固着の発生が見られたが、複写
画像上には見えず、実用上問題なかった
×:感光体上および/または中間転写体上に固着の発生があり、画像上でも確認で
き、実用上問題があった
フィルミング
フルカラープリンタLP−1500C(エプソン社製)を用いて、印字率6%の所定のプリントパターンをN/N(23℃、45%)環境下で連続印字した。N/N環境下の2000枚連続印字後(耐久後)に、感光体および中間転写体ベルト上を目視で観察評価した。判断基準は以下の通りである。
○:感光体上および中間転写体上にはフィルミングの発生がなく、全く問題なかっ

△:感光体上および中間転写体上、どちらか片方でフィルミングの発生が見られた
が、複写画像上には見えず、実用上問題なかった
×:感光体上および/または中間転写体上にフィルミングの発生があり、画像上で
も確認でき、実用上問題があった
本明細書中、第1成分〜第3成分の粒径はTEM観察の写真から算出された値を用いている。
Figure 2006259169

Claims (7)

  1. (イ)外添剤の内の第1成分は1次粒子の個数平均粒子径が10nm以下の疎水性シリカよりなる外添剤Aであり、第2成分は1次粒子の個数平均粒子径が10〜50nmの疎水性無機酸化物よりなる外添剤Bであり、第3成分はチタン酸塩微粒子であって、該チタン酸塩微粒子の形状が直方体であり、対角線を結んだ1次粒子の個数平均粒子径が20nm〜300nmである外添剤Cとよりなる少なくとも3種類の外添剤および(ロ)トナー母体粒子を含有することを特徴とする非磁性1成分現像用トナー。
  2. 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トナーバインダー成分、着色剤、離型剤を有機溶媒中に溶解又は分散させ、トナー材料液とし、これを水系媒体中に分散させた状態で架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去後、トナー母体粒子表面に付着した該樹脂微粒子を洗浄・脱離して得られたトナー母体粒子に前記外添剤を外添することにより得られたものであることを特徴とする請求項1に記載の非磁性1成分現像用トナー。
  3. その粒径が3〜8μmである請求項1または2記載の非磁性1成分現像用トナー。
  4. その平均円形度が0.950以上である請求項1〜3いずれか記載の非磁性1成分現像用トナー。
  5. 非磁性1成分現像用トナー中におけるチタン酸塩微粒子の含有量がトナー100重量部に対して0.5〜4重量部である請求項1〜4いずれか記載の非磁性1成分現像用トナー。
  6. 少なくとも、黒トナー及び、有彩色トナーによってカラー画像を形成する画像形成方法であって、該静電潜像を複数の現像装置が有している各色のトナーによって現像し、該静電潜像保持体上にトナー画像を形成する1成分現像法による現像工程、該潜像保持体上に形成された各色のトナー画像を記録材に転写する転写工程、及び転写工程後の潜像保持体上の残トナー粒子を、可動部と圧力調整機構を有さずに固定されたブレードによって除去するブレードクリーニング工程、該記録材に転写されたトナー画像を該記録材に定着する定着工程を有する画像形成方法において、請求項1〜5いずれか記載の非磁性1成分現像用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
  7. 請求項6に記載の画像形成方法において、トナー粒子画像の記録材への定着手段が熱ロール式定着方式であり、かつ離型性付与のためのオイル塗布方式を用いないことを特徴とする画像形成方法。
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JP2017142400A (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 富士ゼロックス株式会社 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び、画像形成方法
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