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JP2008070703A - 静電荷現像用トナーの製造方法 - Google Patents

静電荷現像用トナーの製造方法 Download PDF

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JP2008070703A
JP2008070703A JP2006250481A JP2006250481A JP2008070703A JP 2008070703 A JP2008070703 A JP 2008070703A JP 2006250481 A JP2006250481 A JP 2006250481A JP 2006250481 A JP2006250481 A JP 2006250481A JP 2008070703 A JP2008070703 A JP 2008070703A
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toner
filter
electrostatic charge
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developing
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JP2006250481A
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Junya Koeda
淳也 小枝
Noboru Kuroda
昇 黒田
Masato Kobayashi
正人 小林
Hiroshi Noaki
浩 野秋
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

【課題】高画質狭分布重合トナーの生産において、フィルターの耐久性が向上し、且つ、濾液側へのトナー漏れを防ぎ排水処理コストが掛からない、経時での帯電特性が安定し、特に高温/高湿下においても著しい帯電性低下をともなわず、安定した画像を得られる静電荷像現像用トナーの製造方法、及び該製造方法により得られる静電荷像現像用トナーを提供することにある。
【解決手段】合成樹脂フィルターを介して固液分離する工程を含む静電荷像現像用トナーの製造方法において、フィルターの通気量とトナー粒径が、T/Dv <10、且つ、T/(Dv/Dn)10 >1[Tは通気量(cc/cm2・min)を、Dvはトナー粒子
の体積平均粒径(μm)を、Dv/Dnは体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)の比を表す]の関係を満たすことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナーの製造方法に関する。
従来の粉砕法によるトナーでは、結着樹脂中に着色剤を分散した樹脂着色剤分散体が充分にもろく、経済的に可能な製造装置で微粉砕し得るものでなければならず、トナー用材料の選択範囲に制限があった。
これらの要求を満たすために樹脂着色剤分散体をもろくすると、該分散体を実際に高速で微粉砕した場合、形成された粒子の粒径範囲が広くなり、さらに、このように脆性の高い材料から得られるトナーは、複写機等の現像器でさらなる粉化を受けやすい。
このような場合、トナー粒子の破断面に着色剤が露出し、現像特性の変動を引き起こし、画像濃度低下、カブリといった画像形成不良の原因となる。
近年、これらの粉砕法の問題点を克服するため、液状媒体中でトナー粒子を製造する方法、例えば、懸濁重合法、乳化重合法、乳化凝集法が提案されている。これらの方法は粉砕工程が含まれていないため、トナーに脆性が必要でなく、樹脂として軟質の材料を使用することができ、また、粒子表面への着色剤の露出が発生せず、均一な摩擦帯電性を有するトナーが得られるという利点がある。
しかしながら、液状媒体中で直接生成させたトナーは、トナー表面が媒体の影響を受けやすく、例えば、分散媒体が水系媒体の場合、一般に極性の高い極性樹脂や荷電制御剤は、トナー表面近傍に局在化しやすくなる。その結果として粉砕トナーと比較して、非常に少量の荷電制御剤で、均一に高い帯電性をトナーに付与できるが、荷電制御剤のような極性の高い材料は、極一部ではあるが、水系媒体中へ溶解してしまうものもある。そのため、トナー粒子生成反応終了後の液状分散媒体からトナー粒子を濾別する工程で、非常に注意を払う必要がある。
上記の重合トナーを分散液から均一に濾別する方法として、フィルターを介して固液分離する方法が一般的に用いられ、これらを実施する為の装置も数多く提案されている(特許文献1〜7)。
しかしながら、重合トナーは、造粒時に微粉が発生し易く、このような微粉の存在する分散液は、フィルターの目詰りを招く。目詰りしたフィルターは洗浄水が流れにくくなり、洗浄効率が低下するばかりか、局所的に含水率が高い部分が発生しやすく、このような状態のケーキを乾燥した場合、トナーの表面状態が不均一となり、結果としてトナーの帯電量分布がブロードとなり、特に高湿下などの、トナーが帯電しにくい環境下では、カブリ、トナー飛散、画像濃度低下などが発生しやすくなる。
また、微粉によって目詰りを起こしたフィルターは、高圧水等で洗浄しても機能が回復せず、新品と交換する必要があるため、ランニングコストが掛かるという問題がある。これとは逆に、目詰りし難いフィルター(目が粗いフィルター)を使用した場合、長期間繰り返し使用可能ではあるが、毎回ろ液側へのトナー漏れが起こり、排水処理コストが掛かるという問題がある。
このような問題を回避する為に、処理液の性状に合わせ、フィルターを適宜選択して使用することが考えられるが、フィルターの種類は、材質、織り方、厚み、表面加工等の違いによって無数に存在しており、材質や織り方で目開きが異なるため、一概に決定するこ
とは困難である。
フィルター選定の指標として、通気量(JIS L 1096 フラジール法)が一般的であるが、特許文献2では、通気量は10〜1000cc/cm2・minが適用できる
とされているが、範囲が広すぎて実質的でない。特許文献3では、フィルターは任意に選ぶとされているが、実際の目詰りやトナー漏れといった問題が考慮されていない。特許文献5、6は、フィルターの通気量について、特に記載がされていない。
また、特許文献4では、フィルターの厚みを規定することで真空度を保ちろ過性能を向上する方法が提案されているが、目詰りに関する記載は無い。
特許文献1では、フィルタープレス法による固液分離で、通気量が2〜40cc/cm2・minのフィルターを用いることで、目詰りやトナー粒子の通り抜けが起こり難いと
提案されているが、トナー粒子の大きさや粒度分布の影響は考慮されていない為、生産ラインでの繰り返し使用できる条件ではない。
特許文献7では、フィルタープレスによる加圧ろ過で、通気量が2〜40cc/cm2
・minのフィルターを用い、体積平均粒径Dvが3〜8μmのトナーを製造する方法が提案されているが、検討した結果、目詰りやトナー粒子の通り抜けの点で好ましくない範囲が選択される場合が存在したり、また、範囲内であっても、粒度分布が異なるトナーでは同じ条件で処理できず、生産ラインでは頻繁にフィルターを交換する事態となり、生産効率の低下を招く。
特許第3684075号公報 特開2003−012716号公報 特開2003−164712号公報 特開2003−223015号公報 特開2004−279483号公報 特開2004−302098号公報 特開2006−106706号公報
本発明の目的は、高画質狭分布重合トナーの生産において、フィルターの耐久性が向上し、且つ、濾液側へのトナー漏れを防ぎ排水処理コストが掛からない、経時での帯電特性が安定し、特に高温/高湿下においても著しい帯電性低下をともなわず、安定した画像が得られる静電荷像現像用トナーの製造方法、及び該製造方法により得られる静電荷像現像用トナーを提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討の結果、液状媒体中で生成させたトナー粒子を、フィルターを介して固液分離する際に、トナー粒径とフィルターの通気量の関係から得られる特性値が、フィルターの耐久性とろ液側へのトナー漏れに大きく影響を与えていることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、下記(1)〜(13)が提供される。
(1)液状媒体中に分散した、少なくとも結着樹脂と着色剤を含有するトナー粒子から、合成樹脂フィルターを介して固液分離する工程を含む静電荷像現像用トナーの製造方法において、フィルターの通気量とトナー粒径が、
T/Dv <10
且つ、
T/(Dv/Dn)10 >1
[Tは通気量(cc/cm2・min)を、
Dvはトナー粒子の体積平均粒径(μm)を、
Dv/Dnは体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)の比を表す]
の関係を満たすことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法である。
(2)前記結着樹脂が、有機溶媒中に活性水素と反応可能な変性ポリエステル系樹脂からなり、該結着樹脂を含むトナー組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、次いで活性水素基を有する化合物と反応させ、得られた分散液からトナー粒子を固液分離し、乾燥するトナーの製造方法であって、該固液分離をする工程が前記フィルターの通気量とトナー粒子の関係を満たすことを特徴とする前記(1)に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法である。
(3)前記固液分離の合成樹脂フィルターの厚みが、0.5〜1.5mmである前記(1)又は(2)に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法である。
(4)前記固液分離の合成樹脂フィルターの材質が、ポリプロピレンである前記(1)〜(3)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法である。
(5)前記固液分離の工程で使用される機器が、フィルタープレス(加圧ろ過方式)である前記(1)〜(4)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法である。
(6)前記固液分離の工程で使用される機器が、遠心ろ過機(遠心ろ過方式)である前記(1)〜(4)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法である。
(7)前記固液分離の工程で使用される機器が、真空ベルトフィルタ(真空ろ過方式)である前記(1)〜(4)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法である。
(8)前記トナー粒子の体積平均粒径Dvが、3〜8μmであることを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーである。
(9)前記Dv/Dnが、1.40以下であることを特徴とする前記(1)〜(8)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーである。
(10)前記フィルタープレスで固液分離した後に、圧搾し、フィルター側から洗浄する前記(5)に記載の静電荷現像用トナーの製造方法である。
(11)固液分離後のケーキ含水率が35〜45重量%である前記(10)に記載の静電荷現像用トナーの製造方法である。
(12)ケーキを水に分散後、電荷制御剤を添加する前記(11)に記載の静電荷現像用トナーの製造方法である。
(13)分散液を遠心ろ過機で固液分離し、脱水後のケーキ含水率が20〜35重量%である前記(12)に記載の静電荷現像用トナーの製造方法である。
以下に本発明の詳細を説明する。
本発明においては、液状媒体中に分散した、少なくとも結着樹脂と着色剤を含有するトナー粒子から、合成樹脂フィルターを介して固液分離する工程を含む静電荷像現像用トナーの製造方法において、フィルターの通気量とトナー粒径が、
T/Dv <10
且つ、
T/(Dv/Dn)10 >1
[Tは通気量(cc/cm2・min)を、
Dvはトナー粒子の体積平均粒径(μm)を、
Dv/Dnは体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)の比を表す]
の関係を満たすことを特徴とする。
本発明において、上記液状媒体中に分散した、少なくとも結着樹脂と着色剤を含有するトナーとしては、有機媒体に樹脂を含むトナー成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散
物を水系媒体中に乳化/分散したものや、水系媒体中に、少なくともモノマー及び着色剤等を入れ、これを乳化/分散し重合したもの(重合トナー分散体)や、水系媒体中にモノマーを入れて乳化重合させ、さらにこれに他のトナー成分の微粒子を加えて共に凝集させたもの(別のタイプの重合トナー分散体)等が挙げられる。
上記液状媒体中から、トナー粒子を、合成樹脂フィルターを介して固液分離する場合、フィルターの通気量とトナー粒径の関係が、
T/Dv<10、且つT/(Dv/Dn)10 >1
を満たすようなフィルターを使用することで、ろ液側へのトナー漏れがほとんど無く、長期間繰り返し使用しても目詰りが発生し難い。T/Dv<10は補足できる粒子サイズから規定されるものであり、T/(Dv/Dn)10 >1は粒度分布と目詰まりし易さ(寿命)から規定されるものである。
更に好ましい範囲は、
3<T/Dv<9、且つ、20> T/(Dv/Dn)10>2
である。この範囲であれば、繰り返し使用した後でも、目詰りによる通気量低下が少ない。また、ろ液側へ漏れるトナー量は更に低減できる。
合成樹脂フィルターの厚みは、0.5〜1.5mmであることが好ましい。
厚みが1.5mmを超える場合、フィルターの柔軟性が損なわれ、装置に組付ける時や持ち運ぶ時に折ったり曲げたりすると、穴が開き、そこからトナーが漏れるという不具合が発生し易い。
逆に、厚みが0.5mm未満にしてしまうと、繰り返し使用によって劣化し、破れるという欠点がある。
また、合成樹脂フィルターの材質は、ポリプロピレンであることが好ましい。ナイロン、アクリル、ビニロンといった化学繊維および綿、羊毛といった天然繊維に比べ、耐酸性および耐アルカリ性を有し、更に、有機溶剤、化学薬品にも耐性がある為、ほとんどの処理液に対して使用可能であり、ろ布を構成している繊維の劣化が少ない。
更に、破断強度が大きく、且つ、比重が小さいため、同じろ過面積のろ布で比較した場合、軽量化できるため、持ち運びや組付け時の作業者の負荷が低減される。
合成樹脂フィルターを介して固液分離する機器としては、フィルタープレス(加圧ろ過方式)、遠心ろ過機(遠心ろ過方式)、真空ベルトフィルタ(真空ろ過方式)が好適であり、前述のフィルターを使用することで、長期間繰り返し使用してもろ布の目詰りが起こらず、ろ布の交換作業による生産ラインの停止時間が大幅に短縮できる。
液状媒体中に分散したトナー粒子の体積平均粒径Dvは、3〜8μmであることが好ましく、この範囲であれば固液分離の処理速度が極端に遅くならないため、生産効率が高い。Dvが3μm未満の場合は、固液分離の処理速度が極端に遅くなるばかりか、固液分離後に得られたケーキを解砕した時に、粉塵として舞い上がりがひどいため、作業性を低下させる。Dvが8μmを超える場合は、処理速度が極端に早くなり、すぐにケーキがひび割れてしまい、ケーキに洗浄水を流す処理などができない。
更に、トナー粒子の体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)の比 Dv/Dnが、1.40以下であると、固液分離の処理速度が適切に保て、その後に圧力を加えて搾ったり、通気して余分な水分を飛ばすことが可能となるため、以後の乾燥での熱エネルギーの消費量を抑制でき、処理効率が高い。
フィルタープレス(加圧ろ過方式)で固液分離を行った後、連続して、圧搾による脱水を行い、続けてフィルター側から水を供給する方法で洗浄することが好ましい。
濾別したケーキの脱水状態が厚み方向に対して均一であるため、ケーキのひび割れが起きにくく、このケーキにフィルター側から洗浄水を流した場合、ケーキ内に均一に洗浄水が行き渡り、洗浄のムラが起きにくく、洗浄効率が良い。また、濾別する前のトナー表面状態を濾別後も維持できる点で好適である。
フィルタープレスの圧搾圧力は、0.1〜1.0MPaであることが好ましい。圧搾圧力は、0.1MPaに満たない場合、濾別の効率が落ちるばかりでなく、ろ過室内のケーキに均一な圧力がかからず、均一な濾別が困難となってしまう。逆に、1.0MPaを超えると、トナー粒子の変形がおこり、クリーニング性が損われ好ましくない。
固液分離後のケーキ含水率を35〜45重量%とすると、ケーキを水系媒体中に分散した場合に、素早く分散するため好ましい。
該含水率が45重量%を超える場合、大気中の不純物の吸着や水分吸湿が生じやすく、これによるトナー表面性の劣化が起こる。
また、含水率を下げる方法として、ケーキに通気させる方法がある。
充分に通気させて、含水率を35重量%未満にしてしまうと、圧力によるトナー粒子同士の合着が起こり、凝集体が増加し、ケーキを水系媒体中に分散して得られた分散液が不均一な分散になるという欠点がある。
ケーキを水に分散後、電荷制御剤を添加しても良い。特に電荷制御剤として極性の高い材料を用いる場合は、酸性水で分散した後、加圧ろ過で濾別した後、得られたケーキを純水で分散した後、添加するとトナーの帯電特性が良い。
電荷制御剤としては、公知のものが利用でき、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。
本発明において電荷制御剤の使用量は、結着樹脂の種類、必要に応じて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、好ましくは結着樹脂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重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、電荷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。
フィルタープレスで得られたケーキを水系媒体中に分散して、得られた分散液からトナー粒子の固液分離する方法としては、遠心ろ過を用い、ケーキ含水率を20〜35重量%とすると、次の乾燥処理の操作効率が良好となり、その結果トナーの品質を著しく向上させることができるため好ましい。
遠心ろ過を行う装置としては、具体的には、バスケット型遠心ろ過機(松本機械製作所、タナベウィルテック、三菱化工機)またはサイホンピラー型セントリフュージ(三菱化工機)または立型デカンタ(新潟ウオシントン)を用いて処理することが好適である。
遠心ろ過では、濾別したケーキの含水率を短時間で下げられるため、大気中の不純物の吸着を抑えられ、トナーの帯電性を損なわず、制御形状を維持できる。
遠心ろ過の遠心効果は500〜1500Gであることが好ましい。
遠心効果は、500Gに満たない場合、濾別の効率が落ちる。逆に、1500Gを超えると、ケーキ層が硬化し、濾過フィルターからのケーキ剥離が困難になる。
遠心ろ過で濾別したケーキの乾燥は、流動層乾燥機、気流乾燥機、循風乾燥機、真空乾燥機などの乾燥機で乾燥させ、トナー粒子を得る。
乾燥後のトナー粒子の処理、トナー粒子の粒径、形状、材料等について、以下に説明する。
乾燥後のトナー粒子と外添剤を混合してトナーを製造するには、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ハイスピードミキサー、Q型ミキサーなどが挙げられるが、これに限らず公知の混合機がすべて利用できる。
流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、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、5nm〜1000nmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい
。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%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。この他高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
液状媒体中でトナー粒子を生成させる方法としては、有機溶媒中に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を含むトナー組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を樹脂微粒子を含む水系媒体中で、分散させ、次いで架橋剤及び/又は伸長剤である活性水素基を有する化合物と反応させることが好ましい。
トナー粒子の平均円形度ならびに2μm未満の微粉量がクリーニング性に対して非常に重要な因子であり、定着性と両立させるためには、微粉量を適度に制御し、更に0.60μm以上2.00μm未満の粒径範囲の粒子の円形度を制御することが重要である。鋭意検討したところによると、平均円形度としては0.940以上0.990未満であり、0.60μm以上2.00μm未満の粒径範囲の粒子が個数基準で10%以上50%未満であり、該粒径範囲における平均円形度が0.930以下であればクリーニング性が良好で、コールドオフセットが発生しない。
トナー粒子の体積平均粒径Dvとしては3〜8μmが好ましく、さらに上記の粒度分布と円形度の範囲を満たすことにより、粗大粒子に起因する転写不良が起こらず画像品質が良い。
円形度および円相当径が個数基準で0.60μm以上2.00μm未満の粒径範囲である粒子の個数%の測定は、(株)SYSMEX製フロー式粒子像分析装置FPIA−1000を用いて測定することができる。装置および測定の概略は特開平8−136439号公報に記載されている。
測定は、1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液に調整した後0.45μmのフィルターを通した液50〜100ml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、試料を1〜10mg加える。これを、超音波分散機で1分間の分散処理を行ない、粒子濃度を5000〜15000個/μlに調整した分散液を用いて測定を行なう。粒子個数の測定は、CCDカメラで撮像した2次元
の画像面積と、同一の面積を有する円の直径を円相当径として算出を行なう。CCDの画素の精度から、円相当径で0.6μm以上を有効とし粒子の測定データを得る。
体積平均粒径Dv、ならびに、個数平均粒径Dnの測定は、米国コールターエレクトロニクス社製のコールターカウンターTAIIに個数分布,体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)を接続して用いる。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液に調整する。測定方法としては、前記電解液50〜100ml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、試料を1〜10mg加える。これを、超音波分散機で1分間の分散処理を行なう。別のビーカーに電解水溶液100〜200mlを入れ、その中に前記サンプル分散液を所定の濃度になるように加え、前記コールターカウンターTAII型によりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて個数を基準として2〜40μmの粒子の30000個の粒度分布を測定し、2〜40μmの粒子の体積分布と個数分布を算出し、体積平均粒径(Dv:各チャンネルの中央値をチャンネルの代表値とする)を求める。
本発明のトナーの製造方法において、前記ろ過処理以外の部分について説明する。例えば具体的には以下のように行われる。
(樹脂微粒子)
本発明で使用される樹脂微粒子は、ガラス転移点(Tg)が50〜90℃であることが好ましく、ガラス転移点(Tg)が50℃未満の場合、トナー保存性が悪化してしまい、保管時および現像機内でブロッキングを発生してしまう。ガラス転移点(Tg)が90℃超の場合、樹脂微粒子が定着紙との接着性を阻害してしまい、定着下限温度が上がってしまう。更に好ましい範囲としては50〜70℃の範囲があげられる。また、その重量平均分子量は10万以下であることが望ましい。好ましくは5万以下である。その下限値は、通常、4000である。重量平均分子量が10万を超える場合、樹脂微粒子が定着紙との接着性を阻害してしまい、定着下限温度が上がってしまう。
樹脂微粒子は水性分散体を形成しうる樹脂であればいかなる樹脂も使用でき、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよいが、例えばビニル系樹脂、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、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、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。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を2種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はそれらの併用樹脂からなるものが好ましい。ビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、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共重合体、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。樹脂微粒子において、その平均粒径は5〜200nmが好ましく、より好ましくは20〜300nmである。
(結着樹脂)
結着樹脂としては、従来の一般的な材料を使用することができる。従来、トナー製造に用いられる結着樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等があるが、通常のトナーにおいては、これらの中でもスチレンとアクリル酸エステルの共重合体からなる樹脂が最も一般的に使われている。ポリエステル樹脂は結着樹脂の軟化温度が低くガラス転移点が高いことにより、低温定着性と保存安定性に優れている。更にポリエステル樹脂のエステル結合と紙との親和性が良好であるため、耐オ
フセット性にも優れたトナーになる。
本発明の静電荷像現像用トナーの結着樹脂の主成分に用いられるポリエステル樹脂は、酸成分とアルコール成分の縮合反応、或いは環状エステルの開環反応により合成されるか、或いは、ハロゲン化合物とアルコール成分及び一酸化炭素により合成される。本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法においては、上記した樹脂微粒子溶液中で、ポリエステル樹脂の合成材料となる上記したモノマーを組み合わせて重合させることによって、先に述べた優れた物性を有する本発明の静電荷像現像用トナーが容易に得られる。以下、ポリエステル樹脂の合成材料として用いられる各種モノマーについて説明する。
先ず、アルコール成分及び酸成分としては、2価以上のものが好適に用いられる。例えば、2価のアルコールとしては、エチレングリコール、トリ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、ネオペンチレングリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のジオール類;ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、α,α’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のビスフェノールAアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。
2価の酸としては、例えば、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、及びその他の2価の有機酸が挙げられる。また、3価の酸としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−カルボキシメチルプロパン、テトラ(カルボキシメチル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸等が挙げられる。これら有機酸の酸無水物及び酸ハロゲン化物も合成上好ましい酸成分である。
本発明においては、ポリエステル樹脂の合成成分として、上記に挙げた酸成分とアルコール成分のどちらか一方に、少なくとも芳香環を有するものを使用することが好ましい。また、本発明においては、ポリエステル樹脂の合成成分である酸成分とアルコール成分の合計量が、先に述べた樹脂微粒子1重量部に対して1重量部〜30重量部、好ましくは1.5重量部〜10重量部の範囲となるようにして用いることが好ましい。
また、酸成分とアルコール成分の使用比は、カルボキシル基1モル当量に対して、アルコール基0.9〜1.5モル当量、好ましくは1.0〜1.3モル当量の範囲であることが好ましい。なお、ここでいうカルボキシル基としては、上記に挙げた酸成分に相当する化合物であるハロゲン化物も含まれる。その他の添加剤としては、アミン成分を用いてもよい。具体的には例えば、トリエチルアミン、トリメチルアミン、N,N−ジメチルアニリン等が挙げられる。また、他の縮合剤、例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド等を用いて反応を行ってもよい。
(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)
活性水素基を有する化合物と反応可能な反応性変性ポリエステル系樹脂(RMPE)(以下、ポリエステル系樹脂は単にポリエステルとも言う)には、例えば、インシアネート基等の活性水素と反応する官能基を有するポリエステルプレポリマー等が包含される。本発明で好ましく使用されるポリエステルプレポリマーは、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)である。このイソシアネート基を有するポリエステルプレポ
リマー(A)は、アルコール成分のポリオール(PO)と酸成分のポリカルボン酸(PC)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルにポリイソシアネート(PIC)を反応させることによって製造される。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。ジオールとして特に好ましいものは、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。ジカルボン酸として特に好ましいものは、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と反応させてもよい。
ポリオールとポリカルボン酸の比率は、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(PIC)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。
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)からは、これにアミン類(B)を反応させることにより、ウレア変性ポリエステル系樹脂(UMPE)を得ることができる。このものは、トナー結着樹脂として優れた効果を示す。
必要により伸長停止剤を用いてウレア変性ポリエステル等の変性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、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。本発明においては、ウレア結合で変性されたポリエステル中に、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。
本発明で用いるウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。ウレア変性ポリエステル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の数平均分子量は、後述の変性されていない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等の変性ポリエステル単独の場合は、数平均分子量は、通常20000以下、好ましくは1000〜10000、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。
(未変性ポリエステル)
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等の変性ポリエステル(MPE)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)をトナー結着樹脂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MPEのポリエステル成分と同様なポリオール成分とポリカルボン酸成分との重縮合物などが挙げられ、好ましいものもMPEと同様である。また、PE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でもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。MPE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、MPE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MPE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。MPE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のピーク分子量は、通常1000〜30000、好ましくは1500〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。1000未満では耐熱保存性が悪化し、10000を超えると低温定着性が悪化する。PEの水酸基価は5以上であることが好ましく、さらに好ましくは10〜120、特に好ましくは20〜80である。5未満では耐
熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。PE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い傾向がある。
本発明において、トナー中の結着樹脂(トナーバインダー)のガラス転移点(Tg)は、通常50〜70℃、好ましくは55〜65℃である。50℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、70℃を超えると低温定着性が不充分となる。ウレア変性ポリエステル系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。
(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、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及び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、先にあげた変性、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。
(離型剤)
本発明のトナーに対しては、結着樹脂(トナーバインダー)、着色剤とともに離型剤となるワックスを含有させても良く、ワックスとしては公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。
これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。
本発明のワックスの融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点が40℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、さらに好ましくは10〜100cpsである。1000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。
トナー中のワックスの含有量は通常0〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%である。
(トナー結着樹脂の製造方法)
トナー結着樹脂は、例えば以下の方法などで製造することができる。ポリオールとポリカルボン酸を、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、これにポリイソシアネートを反応させ、イソシアネート基を有するプレポリマー(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を得る。ポリイソシアネート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)などのポリイソシアネート(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の場合と同様な方法でこのPEを製造し、これを前記ウレア変性ポリエステルの反応完了後の溶液に溶解
し、混合する。
(水系媒体中でのトナー製造法)
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。
まず、水系媒体としては、水単独でもよいが、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。
トナー粒子は、水系媒体中でイソシアネート基を有するプレポリマー(A)からなる分散体を、アミン類(B)と反応させて形成することができる。水系媒体中で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やプレポリマー(A)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)と他のトナー組成分(以下トナー原料と呼ぶ)である着色剤、着色剤マスターバッチ、離型剤、帯電制御剤、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、電荷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とき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)を含むトナー組成分(組成物)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組成分の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000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。
トナー組成分が分散された油性相を、水が含まれる液体に乳化、分散するための分散剤として、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
効果を上げることができる。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−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(タイキン工業社製)、メガファックF−ll0、F−l20、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、l03、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−l21(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−l32(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なども用いることができる。
また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−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロビル、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。
なお、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ものを用いた場合は、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、微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。分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、活性水素基を有する化合物との伸長および/または架橋反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
さらに、トナー組成分を含む液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)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重量部に対する溶剤の使用量は、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。溶剤を使用した場合は、伸長および/または架橋反応後、常圧または減圧下にて加温し除去する。
活性水素と反応可能な変性ポリエステルに活性水素基を有する化合物である架橋剤及び/又は伸長剤としてのアミン類(B)を反応させる場合、その伸長および/または架橋反応時間は、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。
(形状制御工程)
所望の形状を得るためには、例えば、乳化分散液(油相)に、増粘剤や活性剤等を加えた高粘度の水溶液(水相)を混合し、この混合溶液にホモミキサー、エバラマイルダーなどのよってせん断力を与える装置を使用して、油相と水相の粘度差を利用して乳化粒子を変形させることができる。このときの条件としては、装置のせん断力を調整する方法、例えば、処理時間や処理回数、もしくは、油相・水相間の粘度差を調整する方法、例えば、油相内の非水溶性有機溶媒の濃度、温度、水相内の増粘剤、活性剤、温度を最適化すること等によって、所望の形状を制御することができる。
(脱溶剤)
得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいはまた、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、合せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。乳化分散体が噴霧される
乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
(画像形成方法、二成分用キャリア)
本発明において、前記トナーを用いた一成分系現像方式により、或いは該トナーをキャリアと混合し摩擦帯電させる二成分系現像方式により画像形成する。磁性キャリアと混合して用いる場合、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、これらキャリア粒子は被覆してもよく、該被覆材料としては、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。
本発明は、帯電特性の安定性に優れ、特に高温/高湿環境下での経時変化が少なく、画質不良が起こらない静電荷像現像用トナーの製造方法を提供することができる。
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明の形態はこれに限定されるものではない。また部および%は重量基準である。
[実施例1]
[現像剤の作製]
先ず、本実施例に用いられるトナー、キャリア、これらより成る二成分現像剤について説明する。
実施例に使用するトナーは以下に説明する工法により作製した。
〜有機微粒子エマルジョンの合成〜
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683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)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、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(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)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA
−920で測定した体積平均粒径は、105nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは59℃であり、重量平均分子量は15万であった。
〜水相の調整〜
水990部、[微粒子分散液1]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%水溶液(エレミノールMON−7):三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90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。
〜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229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[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。
〜中間体ポリエステルおよびプレポリマーの合成〜
冷却管、撹拌機およ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部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[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51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]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重量%は、1.53%であった。
〜ケチミンの合成〜
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行ない、[ケチミン化合物1]を得た。
[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
〜マスターバッチの合成〜
水35部、フタロシアニン顔料(東洋インキ、FG7351)40部、ポリエステル樹脂(三洋化成製、RS801)60部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、[マスターバッチ1]を得た。
〜油相の作成〜
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22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時問で30℃に冷却した。次いで容器に[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。[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、3パスの条件で、顔料、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
〜乳化〜
[顔料・WAX分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、[ケチミン化合物1]6.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
〜形状制御〜
イオン交換水、活性剤、増粘剤を適宜な割合で容器に入れて攪拌した水溶液に、[乳化スラリー1]を混合し、TKホモミキサー(特殊機化製)で2,000rpmで1時間混合し[形状制御スラリー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、[形状制御スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行ない、[分散スラリー1]を得た。
〜洗浄〜
[分散スラリー1]100部を、フィルターの通気量が50cc/cm2・min、材
質がポリプロピレン、厚みが0.7mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ1]を得た。
〜乾燥〜
[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、最終的な[トナー母体粒子1]を得た。
〜外添剤添加〜
ついで、[トナー母体粒子1]の100部に、平均粒径が0.3μmの疎水性酸化チタン0.7部をヘンシェルミキサーにて攪拌翼の周速が20m/sで混合して[トナー1]の作成を完了した。
(実施例2〜10、比較例1〜5)
実施例2〜8、比較例1〜5のトナーでは、乳化工程のTKホモミキサー回転数を変え、トナー粒径をさまざまに変えてトナーを作成後、形状制御、脱溶剤を行い[分散スラリー2〜7]を作成した。
[分散スラリー1〜7]を用い、洗浄工程の濾別方法をさまざまに変えたトナーをそれぞれ作成した。乾燥及び外添混合の条件は実施例1と同じとした。
[実施例2]
[分散スラリー2]100部を、フィルターの通気量が10cc/cm2・min、材
質がポリプロピレン、厚みが0.9mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ2]を得た。
[実施例3]
[分散スラリー3]100部を、フィルターの通気量が10cc/cm2・min、材
質がポリプロピレン、厚みが0.9mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ3]を得た。
[実施例4]
[分散スラリー4]100部を、フィルターの通気量が30cc/cm2・min、材
質がポリプロピレン、厚みが0.7mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ4]を得た。
[実施例5]
[分散スラリー1]100部を、フィルターの通気量が50cc/cm2・min、材
質が綿、厚みが1.2mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ5]を得た。
[実施例6]
[分散スラリー1]100部を、フィルターの通気量が10cc/cm2・min、材
質が羊毛、厚みが2.0mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ6]を得た。
[実施例7]
[分散スラリー1]100部を、フィルターの通気量が50cc/cm2・min、材
質がポリプロピレン、厚みが0.7mmのろ布を組付けた真空ベルトフィルタで濾別し、[濾過ケーキ7]を得た。
[実施例8]
[分散スラリー1]100部を、フィルターの通気量が50cc/cm2・min、材
質がポリプロピレン、厚みが0.7mmのろ布を組付けたサイホンピラー型セントリフュージで、遠心効果1000Gで濾別し、[濾過ケーキ8]を得た。
[実施例9]
[分散スラリー1]100部を、フィルターの通気量が50cc/cm2・min、材
質がポリプロピレン、厚みが0.7mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ9]を得た。
[濾過ケーキ9]100部にイオン交換水200部を加え、TKホモミキサーで均一に分散(回転数6,000rpmで30分間)し、水溶性の電荷制御剤0.001部を添加し、[電荷制御剤分散スラリー1]を得た。
[電荷制御剤分散スラリー1]100部を、サイホンピラー型セントリフュージで、遠心効果1000Gで濾別し、[濾過ケーキ10]を得た。
[実施例10]
[分散スラリー1]100部を、フィルターの通気量が50cc/cm2・min、材
質がポリプロピレン、厚みが0.7mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、フィルター側からイオン交換水100部で洗浄し、[濾過ケーキ11]を得た。
[濾過ケーキ11]100部にイオン交換水200部を加え、TKホモミキサーで均一に分散(回転数6,000rpmで30分間)し、水溶性の電荷制御剤0.001部を添加し、[電荷制御剤分散スラリー2]を得た。
[電荷制御剤分散スラリー2]100部を、サイホンピラー型セントリフュージで、遠心効果1000Gで濾別し、[濾過ケーキ12]を得た。
[実施例11]
[分散スラリー5]100部を、フィルターの通気量が60cc/cm2・min、材
質がポリプロピレン、厚みが1.3mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧
搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ13]を得た。
[実施例12]
[分散スラリー6]100部を、フィルターの通気量が7cc/cm2・min、材質
がポリプロピレン、厚みが1.0mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ14]を得た。
[比較例1]
[分散スラリー1]100部を、フィルターの通気量が100cc/cm2・min、
材質がポリプロピレン、厚みが0.5mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ15]を得た。
[比較例2]
[分散スラリー1]100部を、フィルターの通気量が2cc/cm2・min、材質
がポリプロピレン、厚みが1.1mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ16]を得た。
[比較例3]
[分散スラリー7]100部を、フィルターの通気量が80cc/cm2・min、材
質が綿、厚みが1.5mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ17]を得た。
[比較例4]
[分散スラリー8]100部を、フィルターの通気量が10cc/cm2・min、材
質がポリプロピレン、厚みが0.9mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ18]を得た。
[比較例5]
[分散スラリー9]100部を、フィルターの通気量が10cc/cm2・min、材
質がポリプロピレン、厚みが0.9mmのろ布を組付けたフィルタープレスで濾別し、圧搾圧力0.4MPaで脱水し、[濾過ケーキ19]を得た。
一方、本実施例、比較例に使用するキャリアは、フェライトコア材2500部に対し、シリコン樹脂溶液(信越化学社製)200部、カーボンブラック(キャボット社製)3部をトルエン中にて溶解分散させたコート液を流動層式スプレー法にて塗布し、コア材表面を被覆した後、300℃の電気炉で2時間焼成しシリコン樹脂コートキャリアを得た。なお、キャリア粒径については、粒径分布が比較的シャープで平均粒径が30〜60μmのものを使用するのが好ましく、本実施例においてもこれを使用した。
[画像形成装置]
実施例及び比較例で用いた画像形成装置の形態について説明する。
像担持体である感光体ドラムの周囲に近接、あるいは接触して、感光体ドラム上に一様な電荷を帯電させる帯電ロ−ラ、感光体ドラム上に静電潜像を形成するための露光手段である露光装置、静電潜像を顕像化してトナー像とする現像装置、トナー像を転写紙に転写する転写ベルト、感光体ドラム上の残留トナーを除去するクリ−ニング装置、感光体ドラム上の残電荷を除電する除電ランプ、帯電ローラ印加電圧及び現像のトナー濃度を制御するための光センサが配置されている。また、この現像装置にはトナー補給装置よりトナー補給口を介して実施例または比較例のトナーが補給される。作像動作は次のように行われる。感光体ドラムは反時計回転方向に回転する。感光体ドラムは除電光により除電され、表面電位が0〜−150Vの基準電位に平均化される。次に帯電ローラにより帯電され、
表面電位が−1000V前後となる。次に露光装置で露光され、光が照射された部分(画像部)は表面電位が0〜−200Vとなる。現像装置によりスリーブ上のトナーが上記画像部分に付着する。トナー像が作られた感光体ドラムは回転移動し、給紙部より用紙先端部画像先端部とが転写ベルトで一致するようなタイミングで転写紙が送られ、転写ベルトで感光体ドラム表面のトナー像が転写紙に転写される。その後転写紙は定着部へ送られ、熱と圧力によりトナーが転写紙に融着されてコピーとして排出される。感光体ドラム上に残った残留トナーはクリーニング装置中のクリーニングブレードにより掻き落とされ、その後、感光体ドラムは除電光により残留電荷が除電されてトナーのない初期状態となり、再び次の作像工程へ移る。
各実施例1〜12及び比較例1〜5の操作条件を下記[表1]に、また各実施例1〜12び比較例1〜5で作成されたトナーについて次の評価を行ない、その結果を下記[表2]に示す。
[通気量の測定]
各実施例、比較例で使用したろ布の使用前後の通気量を、JIS L 1096に規定されるフラジール法に基づいて測定した。測定箇所は、無作為に6点選んで測定した。
[トナー漏れ量の測定]
各実施例、比較例で、ろ過後のろ液を採取し、乾燥させ、乾燥前後の重量変化からろ液側へ漏れたトナー量を測定した。
[評価項目]
上記画像形成装置において、実施例及び比較例のトナー、および現像剤を用いて以下項目を評価した。
1)帯電特性
帯電特性は、温度/湿度=23℃/55%RHの環境でトナーとキャリアを摩擦帯電させ、現像剤とし、[帯電量1]を測定した後、該現像剤を温度/湿度=30℃/90%RHの試験室に2日放置し、[帯電量2]を測定し、[帯電量1]から[帯電量2]へのQ/Mの変動率を調べた。
Q/M変動率(%)=([帯電量1]−[帯電量2])/[帯電量1]×100
Q/M変動率が0〜15%未満のものを○、15〜30%未満のものを△、30%以上を×として評価した。
2)クリーニング性
クリーニング性は、温度/湿度=10℃/15%の試験室において、Ricoh製画像形成装置にて10000枚の通紙を行ない、その後、白紙画像を通紙中に停止させ、クリーニング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、ブランクとの差が0.010未満でクリーニング性良好なものを○、0.010〜0.02でクリーニング性良好ではないが許容なものを△、0.02を超えるものでクリーニング性不良なものを×として定量評価した。
3)画像品質
画像品質は通紙後画像の画質品質劣化(具体的には転写不良、地汚れ画像発生)を総合的に判断した。転写不良は、Ricoh製画像形成装置にて5000枚の通紙を行ない、その後黒ベタ画像を通紙させて、その画像の転写不良レベルを目視でランク付けして判断した。また、地肌汚れ画像については、Ricoh製画像形成装置にて5000枚の通紙を行ない、その後、白紙画像を現像中に停止させ、現像後の感光体上の現像剤をテープ転写し、未転写のテープの画像濃度との差をスペクトロデンシトメーター(X−Rite社製)により測定して定量評価し、その差が0.30未満のものを○、0.30以上のものを×とした。これら2つを総合して画像品質が良好なものを○、画像品質良好ではないが
許容なものを△、画像品質不良なものを×として評価した。
(結果の解説)
実施例1〜12で、トナーのDv、Dv/Dnに合わせて使用したフィルターは、100回繰り返し使用後の通気度の低下率が小さく、ろ液側へのトナー漏れ量も少ない。また、得られたトナーの品質は、どれも良好であった。
比較例1、3では、T/Dv>10である為、ろ液側へのトナー漏れ量が多く、排水処理に負担が掛かり、歩留が悪い。
比較例2、4、5では、T/(Dv/Dn)10<1である為、フィルターが完全に目詰りし、途中からほとんどろ過できなくなってしまった。
比較例1〜4で得られたトナーの品質は満足のいくものでは無かった。また、比較例5ではケーキの含水率が高過ぎた為、乾燥後の凝集体が多く、トナーが評価できなかった。
Figure 2008070703
Figure 2008070703

Claims (13)

  1. 液状媒体中に分散した、少なくとも結着樹脂と着色剤を含有するトナー粒子から、合成樹脂フィルターを介して固液分離する工程を含む静電荷像現像用トナーの製造方法において、フィルターの通気量とトナー粒径が、
    T/Dv <10
    且つ、
    T/(Dv/Dn)10 >1
    [Tは通気量(cc/cm2・min)を、
    Dvはトナー粒子の体積平均粒径(μm)を、
    Dv/Dnは体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)の比を表す]
    の関係を満たすことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
  2. 前記結着樹脂が、有機溶媒中に活性水素と反応可能な変性ポリエステル系樹脂からなり、該結着樹脂を含むトナー組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、次いで活性水素基を有する化合物と反応させ、得られた分散液からトナー粒子を固液分離し、乾燥するトナーの製造方法であって、該固液分離をする工程が前記フィルターの通気量とトナー粒径との関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  3. 前記固液分離の工程で用いられる合成樹脂フィルターの厚みが、0.5〜1.5mmである請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  4. 前記固液分離の工程で用いられる合成樹脂フィルターの材質が、ポリプロピレンである請求項1〜3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  5. 前記固液分離の工程で使用される機器が、フィルタープレス(加圧ろ過方式)である請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  6. 前記固液分離の工程で使用される機器が、遠心ろ過機(遠心ろ過方式)である請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  7. 前記固液分離の工程で使用される機器が、真空ベルトフィルタ(真空ろ過方式)である請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  8. 前記トナー粒子の体積平均粒径Dvが、3〜8μmであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 前記Dv/Dnが、1.40以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  10. 前記フィルタープレスで固液分離した後に、圧搾し、フィルター側から洗浄することを特徴とする請求項5に記載の静電荷現像用トナーの製造方法。
  11. 固液分離後のケーキ含水率が、35〜45重量%であることを特徴とする請求項10に記載の静電荷現像用トナーの製造方法。
  12. 前記ケーキを水に分散後、電荷制御剤を添加することを特徴とする請求項11に記載の静電荷現像用トナーの製造方法。
  13. 前記分散液を遠心ろ過機で固液分離し、脱水後のケーキ含水率が20〜35重量%である請求項6に記載の静電荷現像用トナーの製造方法。
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