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JP2004177656A - 電子写真用トナー - Google Patents

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JP2004177656A
JP2004177656A JP2002343730A JP2002343730A JP2004177656A JP 2004177656 A JP2004177656 A JP 2004177656A JP 2002343730 A JP2002343730 A JP 2002343730A JP 2002343730 A JP2002343730 A JP 2002343730A JP 2004177656 A JP2004177656 A JP 2004177656A
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JP2002343730A
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English (en)
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Shigeru Emoto
茂 江本
Shinichiro Yagi
慎一郎 八木
Hiroshi Yamada
博 山田
Toshiki Minamitani
俊樹 南谷
Shinko Watanabe
真弘 渡邊
Masami Tomita
正実 冨田
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

【課題】低温定着性、耐ホットオフセット性に優れた乾式トナーを提供すること。
【解決手段】変性ポリエステル系樹脂を含有するトナー組成成分を有機溶媒中に溶解又は分散させ、これを更に水系媒体中で無機分散剤および/又は微粒子ポリマーの存在下で分散させて該変性ポリエステル系樹脂を架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去して得られたトナーであって、該トナーの貯蔵弾性率G’(80℃)を5.5×10〜5.5×10(Pa)、貯蔵弾性率G’(180℃)を5.0×10 〜1.0×10 Paであり、ガラス転移点(Tg)を40〜65℃とする。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等に於ける静電荷像を現像する為の現像剤に使用される乾式トナー及び該乾式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、レーザープリンター及び、普通紙ファックス等に使用される電子写真用トナー、電子写真用現像剤及び電子写真現像装置に関する。更に直接または間接電子写真多色現像方式を用いたフルカラー複写機、フルカラーレーザープリンター及び、フルカラー普通紙ファックス等に使用される電子写真用トナー、電子写真用現像剤及び電子写真現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真、静電記録、静電印刷等に於いて使用される現像剤は、その現像工程において、例えば、静電荷像が形成されている感光体等の像担持体に一旦付着され、次に転写工程において感光体から転写紙等の転写媒体に転写された後、定着工程において紙面に定着される。その際、潜像保持面上に形成される静電荷像を現像する為の現像剤として、キャリアとトナーとから成る二成分系現像剤及び、キャリアを必要としない一成分系現像剤(磁性トナー、非磁性トナー)が知られている。
【0003】
従来、電子写真、静電記録、静電印刷などに用いられる乾式トナーとしては、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂などのトナーバインダーを着色剤などと共に溶融混練して微粉砕したものが用いられている。
【0004】
トナーは、通常熱可塑性樹脂を顔料や、必要に応じてワックス等の離型剤や帯電制御剤と共に溶融混練した後、微粉砕し、更に分級する混練粉砕法により製造されている。トナーには、必要ならば流動性やクリーニング性を改善するために、無機または有機の微粒子をトナー粒子表面に添加することもある。
【0005】
通常の混練粉砕法では、トナー形状および表面構造は不定形であって、使用材料の粉砕性や粉砕工程の条件により微妙に変化するが、トナー形状および表面構造を任意に制御することは容易ではない。また、トナーの粒度分布をさらに狭くすることは分級能力の限界やコストアップにつながることから更なる向上困難な状況にある。また、トナー粒度分布における平均粒径については収率、生産性、コストから考えた場合、小粒径特に6μm以下にすることは粉砕トナーにとって非常に大きな課題となる。
【0006】
一方粉砕法によるトナーの問題点を克服するため、重合法によるトナーの製造方法が提案されている。この方法は粉砕工程が含まれていないため、トナー工程が練り工程、粉砕工程を必要とせずエネルギーの節約、生産時間の短縮、工程収率の向上等のコスト削減の寄与が大きい。またトナー粒子における粒度分布も粉砕法に比べてシャープな分布とすることが容易で、なお且つ、ワックスの内包化による流動性向上の利点も広がる。また、球形トナーを得ることもできる。
【0007】
このように多くの利点を有する重合法はバインダーの改良、工法改良等更なる研究が進められ大いに期待されている工法であるが、懸濁重合法によるトナー工法にはいまだ解消されていない課題も多い。
【0008】
重合法で得られるトナーは重合過程において表面張力が作用するため、混練粉砕法に比較すると粒子の真球度が高くブレードクリーニングの場合クリーニング性が問題となりやすい。また、バインダー(結着樹脂)がスチレン系やアクリルモノマー系(メタルリル系)に限られるので、低温定着性やカラーにおける透明性に対し不利な状況となる。さらに、これらのスチレンモノマーやアクリルモノマーとして環境上の問題が残る。
【0009】
またワックスを内包化する場合、流動性や感光体への付着は低減されるものの離型性については離型剤であるワックスが粒子界面上に存在する粉砕法に比べ内包化されている分、トナー表面に染み出しにくく定着効率が悪い層構成となるので消費電力に対しては不利なトナーとなってしまう。さらには定着性向上を図るためワックスを増量したり、ワックスの分散粒径を大きくするとカラートナーにおける透明性が悪化しOHPによるプレゼンテーション用として用いるには困難となる。
【0010】
重合トナー工法には懸濁重合法や、異型化が比較的可能な乳化重合法及び溶解懸濁法などがあるが、形状が異型化しやすい乳化重合工法においてはクリーニング性はアップするが使用材料がスチレン系、アクリル系、メタクリル系に限られることは懸濁重合と同様で、低温定着性や離型性で不利となりさらにトナー作製時に含まれる乳化剤、分散剤の完全除去が難しく、帯電性能や、環境変動に対し余裕度が得られないトナーとなる。昨今特に環境問題がクローズアップされるに至ってますます課題は大きくなってきている。
【0011】
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過程中の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。
【0012】
特に溶解懸濁法においては、トナー表面形状について球形トナー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(特許文献1参照)、規則性のない不定形トナーであるため帯電安定性に欠け、さらに基本的な耐久品質や離型性を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は得られていない。特にフルカラー複写画像に対する品質要求は、近年ますます高くなり、課題のハードル超えはむずかしい状況にある。
【0013】
流動性改良、低温定着性改良、ホットオフセット性の改良を目的としてトナーバインダーとしてウレタン変性されたポリエステル(A)の伸長反応からなる実用球形度が0.90〜1.00の乾式トナーが提案されている(特許文献2参照)。この方法は新規な特徴と効果を生み出すものの、粉砕工法であり小粒径、球形の形状制御は盛り込んだものではない。
【0014】
また、小粒径トナーとした場合の粉体流動性、転写性に優れるとともに、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れた乾式トナー、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に画像の光沢性に優れ、かつ熱ロールへのオイル塗布を必要としない乾式トナーおよびそのような乾式トナーを経済的に得る方法として、イソシアネート基含有プレポリマーを伸長反応および/または架橋反応させたトナーバインダー、および着色剤からなる乾式トナーにおいて、該乾式トナーが、該ポリエステル(A)の水系媒体中でのアミン類(B)による伸長反応および/または架橋反応により形成された粒子からなることを特徴とする乾式トナーおよびその製法が提案されている(特許文献3、4参照)。
【0015】
この方法は、水中造粒におけるトナー製法であるが、水中で粒子化する場合、油相中の顔料が水相界面で凝集し体積抵抗の低下や顔料の不均一化が起り基本的なトナー性能による問題を発生させる。またオイルレスを達成させさらに小粒径、形状制御を同時に達成させてマシーン上で使用するためには狙いの形状や狙いの特性がなければ効果が発揮できないが、前記文献にはこの点が記載されていないので課題に対し効果を発揮するのがむずかしい。特に水中造粒で粒子化したトナー粒子はトナー表面に顔料やワックスが粒子表面に集まりやすく粒径が6μm位以下になるとトナー粒子の比表面積が大きく高分子設計の他、粒子表面設計が所望の帯電特性や定着特性を得る場合重要となる。
【0016】
【特許文献1】
特開平9−15903公報
【特許文献2】
特開平11−133665号公報
【特許文献3】
特開平11−149180号公報
【特許文献4】
特開2000−292981号公報
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
本発明の目的は次の通りである。
1)変性ポリエステルを重付加反応させ、バインダー樹脂の樹脂分子設計を行うことにより低温定着性と高離型性を達成すること。
2)低温定着性と保存性の両立を図ること。
3)重付加反応を含む造粒化により 小粒径、形状制御、高流動性、低温定着性を達成し、さらに組成の均一化による帯電安定性、転写性を高い次元で達成させること。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、小粒径トナーとした場合の粉体流動性、転写性に優れるとともに、小粒径化及び顔料高分散化による高画質の乾式トナー、さらにオイルレスによる耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性に優れた乾式トナーを開発すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち本発明は次の構成を有する。
【0019】
(1)有機溶媒中に少なくとも、活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂、着色剤、離型剤を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で無機分散剤および/又は微粒子ポリマーの存在下で分散せしめ、活性水素基を有する化合物と反応させ、得られた分散液の溶媒を除去することにより得られたトナーであって、該トナーの貯蔵弾性率G’が80℃で5.5×10〜5.5×10 (Pa)の範囲にあり、180℃で貯蔵弾性率G’が5.0×10 〜1.0×10 Paの範囲にあり、その時の該トナーのガラス転移点(Tg)が40〜65℃であることを特徴とする乾式トナー。
【0020】
(2)該トナー中に含まれる樹脂のTHF不溶解分が3〜20%であることを特徴とする上記(1)記載の乾式トナー
(3)重量平均粒径が3.0〜7.0μmであり、粒径分布が1.00≦D4/Dn≧1.20(但し、D4:重量平均粒径、Dn:個数平均粒径)であることを特徴とする上記(1)又は(2)記載の乾式トナー。
(4)平均円形度が0.900〜0.960であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の乾式トナー。
(5)前記乾式トナーの形状が紡錘形状であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の乾式トナー。
(6)長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜0.8で、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0で表されることを特徴とする上記(5)記載の乾式トナー。
【0021】
(7)該トナー中に含まれる樹脂の酸価が1〜30mgKOH/gであることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載の乾式トナー。
(8)変性ポリエステル系樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、分子量2500〜10000の領域にメインピークが存在し、且つ数平均分子量が2500〜50000の範囲にあることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載の乾式トナー。
(9)前記変性ポリエステル系樹脂がイソシアネート基を含有し、前記架橋剤及び/又は伸長剤がアミン類であることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載の乾式トナー。
【0022】
(10)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の乾式トナーと磁性粒子からなるキャリヤとを含むことを特徴とする二成分系現像剤。
(11)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の乾式トナーを充填したことを特徴とする電子写真現像装置用トナーカートリッジ。
(12)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の乾式トナーを用いたことを特徴とする電子写真現像方法。
(13)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の乾式トナーを搭載したことを特徴とする電子写真現像装置。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳述する。
【0024】
(トナー粘弾性)
本発明者らはトナーの流動性、転写性、定着性、ホットオフセット性、高画質性、耐熱保存性について鋭意検討したところ、該乾式トナーが、水系媒体中で変性ポリエステル系樹脂を架橋剤及び/又は伸長剤と反応させることにより形成された粒子からなっており、水中で造粒されたトナー粒子表面が変性ポリエステルにより適度に覆われトナー内部は低Tgポリエステルからなる傾斜構造をとると共に離型性を達成する粘弾性特性を有することによって、低温定着性と離型性、小粒径化と顔料高分散化による高画質性の優れたトナーとなることを発見した。
【0025】
すなわち、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、着色剤、離型剤を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で無機分散剤および/又は微粒子ポリマーの存在下で分散せしめ、該変性ポリエステル系樹脂を架橋剤及び/又は伸長剤と反応させて得られた分散液の溶媒を除去することにより得られたトナーであって、該トナーの粘弾性特性において貯蔵弾性率G’が80℃で5.5×10〜5.5×10(Pa)の範囲にあり、180℃での貯蔵弾性率G’が5.0×10〜1.0×104(Pa)の範囲にあり、そのときの該トナーのガラス転移点(Tg)が40〜65℃である特性を示す乾式トナーはローラー定着やベルト定着において低温定着性と広い離型幅の目的を達成することができる。
【0026】
この理由は次のように考えられる。ローラー定着やベルト定着における紙への定着はトナーの定着実効温度が昨今の省エネルギー化された複写機、プリンター、FAX等においては70℃〜100℃付近で開始していると推定される。
【0027】
トナーの溶融を可能にするためにはこの温度付近でトナーが流動を開始しなければならないのでこの状態の粘弾性特性において(80℃)貯蔵弾性率G’が5.5×10(Pa)以下でなければ弾性率が高く定着がおきにくい。一方80℃ではG’は低い方が定着に有利であるが低すぎるとホットオフセットや保存性において満足した結果が得られずそのバランスより5.5×10dyne/cmとなる。一方ホットオフセットを発生させないG’は弾性を保っているトナーがよく粘弾性特性の貯蔵弾性率G’(180℃)は下限が5.0×10(Pa)がよい。
【0028】
従来のトナーに比較して低温(80℃)と高温(180℃)での粘弾性の低下が少なく低温定着と広い離型幅が得られるトナー特性が得られた。これにより、トナーがローラー定着やベルト定着において目的を達成する。この時のトナーのガラス転移点(Tg)は40〜65℃である
【0029】
80℃や180℃において上記の範囲を示す粘弾性特性がホットオフセットや低温定着性、及び耐熱保存性に対し効果がある理由としては、まだ十分な解明がなされたわけではないが、一応以下のように考察することができる。
【0030】
例えば、変性ポリエステル樹脂としてイソシアネート基含有プレポリマーを用い、架橋剤又は伸長剤としてアミン類を用いた場合においては、トナー表面の結着樹脂は該プレポリマーとアミン類等との反応によって形成されたウレアー結合により高分子量化し、表面の一部は網目構造化し比較的ストレスに強い三次元化構造になっている。この時のトナーのTHF不溶解分は3〜20%であり好ましくは5〜15%である。3%以下ではウレアー反応が少なくホットオフセットや耐熱保存性に効果がなく、20%以上では粒子表面が硬く、定着性が低下する。
【0031】
一方内部はトナーバインダーとして低Tgのポリエステルレジンを使用することから均一に混練された粉砕トナーに比較し低温定着性に有利な構造となる。この傾斜構造はカプセル構造のような二層構成にはならないと考えられる。
【0032】
この時、オイルレス化を達成するためには離型性に効果あるワックスを分散させるが、この製法の場合、ワックスを含むトナー組成物を最初にビーズミル等を使用して分散させるのでトナー中でのワックスの均一化が可能であることから粉砕トナーに比較し粉砕界面にワックスが露出しにくく、また懸濁重合トナーのように内部に包含されることもないので低温定着性やトナーの流動性を確保するには好適な構造となる。使用するワックス融点は60℃〜120℃の範囲であることが好ましい。
[粘弾性測定方法]
トナー0.8gを20mm直径のペレットに成型しHAAKE製 RheoStress RS50を用いて20mmΦのパラレルプレートに固定し測定する。測定する条件は周波数1Hz、温度80〜210℃、歪み0.1、昇温速度3℃/Minの条件で測定する。
(重量平均粒径、粒径分布)
本発明のトナーにおいては、トナーの重量平均粒径(D4)が3〜7μmであり、個数平均粒径(Dn)との比(D4/Dn)が1.00≦D4/Dn≧1.20であることにより高解像度、高画質のトナーを得ることが可能となる。
【0033】
またさらに高画質な画像を得るには、重量平均粒径(D4)が3〜7μmであり、個数平均粒径(Dn)との比(D4/Dn)が1.00≦D4/Dn≧1.20で且つ3μm以下の粒子が個数%で1〜10個数%であるトナーが好ましく、より好適には、重量平均粒径3〜6μmでD4/Dnが1.00≦D4/Dn≧1.15の乾式トナーとすることにより、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に画像の光沢性に優れ、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が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
【0034】
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の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、本発明の範囲よりも重量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、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラーへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為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。
【0035】
また、これらの現象は微粉の含有率が大きく関係し特に3μm以下の粒子が10%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、トナーの粒子径が本発明の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、重量平均粒子径/個数平均粒子径が1.20よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。
【0036】
トナーの平均粒径及び粒度分布は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)があげられる。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。
【0037】
[重量平均粒径、粒径分布の具体的な測定方法]
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ホン酸塩)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。
【0038】
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重量平均粒径(D4:各チャンネルの中央値をチャンネルの代表値とする)及び個数分布から求めた個数平均粒径(Dn)とその比D4/Dnを求めた。
【0039】
トナー組成物を水系媒体中で造粒し、造粒下で重付加反応が施されたトナーバインダー成分の分子量分布は以下に示す方法により測定される。トナー約1gを三角フラスコで精秤した後、THF(テトラヒドロフラン)10〜20gを加え、バインダー濃度5〜10%のTHF溶液とする。40℃のヒートチャンバー内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1ml/minの流速で流し、前記THF試料溶液20μlを注入する。
【0040】
試料の分子量は、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リテンションタイムとの関係から算出する。検量線はポリスチレン標準試料を用いて作成される。単分散ポリスチレン標準試料としては、例えば東ソー社製の分子量2.7×10〜6.2×10の範囲のものを使用する。検出器には屈折率(RI)検出器を使用する。カラムとしては、例えば東ソー社製のTSKgel、G1000H、G2000H、G2500H、G3000H、G4000H、G5000H、G6000H、G7000H、GMHを組み合わせて使用する。
【0041】
メインピーク分子量は、通常2500〜10000、好ましくは2500〜8000、さらに好ましくは2500〜6000である。分子量1000未満成分の量が増えると耐熱保存性が悪化傾向となり、分子量30000以上成分が増えると単純には低温定着性が低下傾向になるがバランスコントロールで低下を極力押さえることも可能である。分子量30000以上の成分の含有量は1%〜10%で、トナー材料により異なるが好ましくは3〜6%である。1%未満では充分な耐ホットオフセット性が得られず、10%以上では光沢性、透明性が悪化するケースも発生する。Mnは2500〜50000でMw/Mnの値は10以下が好ましい。10以上だと、シャープメルト性に欠け、光沢性が損なわれる。
【0042】
(円形度)
本発明の乾式トナーの平均円形度はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000(シスメックス(株)製)により計測される。
【0043】
本発明においては、該トナーの円形度はブレードクリーニングによる場合、真球より楕円状粒子の方がクリーニング性は良好である。従ってクリーニングブレード方式の場合平均円形度の範囲は0.900〜0.960が好ましい。平均円形度が0.900未満では不定形の形状、すなわち本発明で言う平均円形度が0.900未満のトナーでは、満足する転写性やチリのない高画質画像が得られない。
【0044】
不定形の粒子は感光体等の平滑性媒体への接触点が多く、また突起先端部に電荷が集中することからファンデルワールス力や鏡像力が比較的球形である粒子よりも高い。そのため静電的な転写工程においては、不定形粒子と球形の粒子とが混在したトナーでは球形の粒子が選択的に移動し、文字部やライン部画像抜けが起こる。また残されたトナーは次の現像工程のために除去しなければならず、クリーナ装置が必要であったり、トナーイールド(画像形成に使用されるトナーの割合)が低かったりする不具合点が生じる。粉砕トナーの平均円形度は本装置で計測した場合通常0.910〜0.920である。具体的な円形度の測定法を下記に示す。
【0045】
[円形度の測定方法]
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。この値はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000により平均円形度として計測した値である。
【0046】
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ホン酸塩を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。
【0047】
(紡錘形状について)
また、本発明において好適に用いられるトナーは、紡錘形状であることが好ましい。トナー形状が一定しない不定形、又は扁平形状では粉体流動性が悪いことから、次のような課題を持つ。摩擦帯電が円滑に行えないことから地肌汚れ等の問題が発生しやすい。微小な潜像ドットを現像する際には、緻密で均一なトナー配置をとりにくいことから、ドット再現性に劣る。静電転写方式では、電気力線の影響を受けにくく、転写効率が劣る。
【0048】
トナーが真球に近い場合、粉体流動性が良すぎて、外力に対して過度に作用してしまうことから、現像及び転写の際に、ドットの外側にトナー粒子が飛び散りやすいといった問題がある。また、球形トナーでは、感光体上で転がりやすいことために、感光体とクリーニング部材との間に潜り込みクリーニング不良となることが多いという問題点がある。
【0049】
本発明の紡錘形状のトナーは、粉体流動性が適度に調節されているために、摩擦帯電が円滑に行われて地肌汚れを発生させることがなく、微小な潜像ドットに対して整然と現像され、その後、効率よく転写されてドット再現性に優れる。更に、その際の飛び散りに対しては、粉体流動性が適度にブレーキをかけて飛び散りを防いでいる。紡錘形状のトナーは球形トナーに比べて、転がる軸が限られていることから、クリーニング部材の下に潜り込むようなクリーニング不良が発生しにくい。
【0050】
本発明の紡錘形状のトナーについて図1に基づいて説明する。
本発明のトナーにおいては、短軸r2と長軸r1との比(r2/r1)が0.5〜0.8で、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7〜1.0で表される紡錘形状であることが好ましい。
【0051】
短軸r2と長軸r1との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにクリーニング性が高いが、ドット再現性及び転写効率が劣るために高品位な画質が得られなくなる。また、短軸r2と長軸r1との比(r2/r1)が0.8を超えると、球形に近づくために、低温低湿の環境下では特にクリーニング不良が発生することがある。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近く、不定形トナーのように飛び散りは少ないが、球形トナーのような高転写率は得られない。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となる。これに近い紡錘状形状にすることで不定形・扁平形状でもなく真球状でもない形状であって、双方の形状が有する摩擦帯電性、ドット再現性、転写効率、飛び散りの防止性、クリーニング性の全てを満足させる形状となる。
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
【0052】
(ガラス転移点:Tg)
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。
【0053】
(THF不溶解分)
THFの不溶解分は次のようにして測定した。
(1)樹脂又はトナー約1.0g(A)を秤量する。
(2)これにTFT約50gを加えて20℃で24時間静置する。
(3)これを、まず遠心分離で分けJIS規格(P3801)5種Cの定量用ろ紙を用いてろ過する。
(4)このろ液の溶剤分を真空乾燥し樹脂分のみ残査量(B)を計測する。この残査量(B)がTHF溶解分である。
【0054】
THF不溶解分(%)は下記式より求める。
THF不溶解分(%)=(A−B)/A
トナーの場合樹脂以外のTHF不溶解成分量(W1)とTHF溶解成分量(W2)は別途公知の方法例えばTG法による熱減量法で調べておき下記式より求める。
THF不溶解分(%)=(A−B−W2)/(A−W1−W2)×100
【0055】
(着色剤)
本発明の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、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。
【0056】
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に使用されるか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、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
【0057】
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事ができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。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事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。
【0058】
(離型剤)
トナーバインダー、着色剤とともにワックスを含有させることもできる。本発明の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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
(帯電制御剤)
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、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。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、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、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
【0062】
本発明のトナーにおけ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、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。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、主帯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。
【0063】
これらの帯電制御剤、離型剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練する事もできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
【0064】
(外添剤)
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。
【0065】
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、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
【0066】
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。
【0067】
このような流動化剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
【0068】
感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された、ポリマー微粒子などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
【0069】
(トナーの製造方法)
本発明のトナーは、有機溶媒中に少なくとも、活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂、着色剤、離型剤を溶解又は分散させ、次いで該溶解物または分散物を水系媒体中で無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在下で分散せしめ、該溶解物または分散物を活性水素基を有する化合物と反応させることによって得られた乳化分散液から溶媒を除去することにより得られる。
さらには、水系媒体中にバインダー樹脂として例えばポリエステル樹脂(ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)の重縮合物を含むトナー組成物を分散させてトナー粒子を形成する乾式トナーの製法において、該無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在下で、水系媒体中に分散させたイソシアネート基含有プレポリマーをアミン類により伸長反応及び架橋反応させ、得られた乳化分散液の溶媒を除去することにより得られることを特徴としている。
【0070】
具体的な例としては、変性ポリエステル樹脂としてイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を用い、活性水素基を有する化合物としてアミン類(B)を用いる場合を挙げることができる。この場合には、少なくともイソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)及び着色を含むトナー組成物を有機溶剤中に溶解または分散させ、次いで該溶解物または分散物を水系媒体中で無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在下で分散せしめ、水系媒体中に分散させたイソシアネート基含有プレポリマーをアミン類(B)により伸長反応及び架橋反応させ、得られた乳化分散液の溶媒を除去することにより得られる。
【0071】
他にも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)としては、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(PIC)と反応させた物などが挙げられる。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。
【0072】
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)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。
【0073】
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。
【0074】
ポリカルボン酸(PC)としては、ジカルボン酸(DC)および3価以上のポリカルボン酸(TC)が挙げられ、(DC)単独、および(DC)と少量の(TC)の混合物が好ましい。ジカルボン酸(DC)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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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、s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。
【0079】
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。
【0080】
本発明において、活性水素基を有する化合物としてアミン類を用いることができる。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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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を超えるか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。
【0086】
本発明においては、ポリエステル系樹脂(ポリエステル)としては、ウレアー変性ポリエステル(UMPE)を用いることができるが、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。
【0087】
本発明におけるウレア変性ポリエステル(UMPE)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)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。
【0088】
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)は単独使用だけでなく、これと共に、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。
【0089】
(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)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。
【0090】
(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。
【0091】
(PE)の水酸基価は5mgKOH/g以上であることが好ましい。(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。架橋・伸長反応(重付加反応)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むずかしくなる。
【0092】
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40〜65℃、好ましくは45〜60℃である。40℃未満では耐熱性が悪化し65℃を超えると低温定着性が不十分となる。
【0093】
[水系媒体中でのトナー製造法]
本発明に用いる水系媒体としては、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。
【0094】
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)からなる分散体アミン類と反応させる。プレポリマー(A)を用い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(i)やプレポリマー(A)からなるトナー原料の組成物を加えて、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。
【0095】
プレポリマー(A)と他のトナー組成物である(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。
【0096】
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。
【0097】
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。また分散体の粒径を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、但し分散温度は20℃以下として30〜60分が好ましい。これは顔料の凝集を防ぐためである。
【0098】
変性ポリエステルやプレポリマー(A)を含むトナー組成物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。
【0099】
また、この時の油相の粘度はB型粘度計にて2000mP・s以上にする必要がある。油相の粘度が2000mP・s未満の場合分散した油相中で顔料粒子が動きやすく凝集をはじめるためトナーの顔料分酸が悪化しトナー体積固有抵抗が低下する。また顔料分散後も15℃以下を保つようにしなければ顔料粒子の凝集が起こりやすくなる。
【0100】
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。
【0101】
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ベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
【0102】
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)スルホン酸及ぴその金属塩、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,
【0103】
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、(タイキン工莱社製)、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、F−150(ネオス社製)などが挙げられる。
【0104】
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右する脂肪族一級、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−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。
【0105】
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なども用いる事が出来る。 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。
【0106】
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一テル類、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。
【0107】
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。
この溶剤除去前の液攪拌の強さと脱溶剤時間によりトナー円形度の制御が可能となる。ゆっくり脱溶剤することにより形状はより真球円形度で表わすと0.980以上になり攪拌を強く短時間に脱溶剤を行うことに加え粒子中の溶剤を4〜8%にし40℃〜60℃において高速せん断を1〜2時間加えることにより、より凹凸状や楕円になり平均円形度で表わすと0.900〜0.960になる。
【0108】
これは造粒中に含有される酢酸エチルが脱溶剤時に急激に脱溶剤することにより体積収縮が起ったものと考えられ攪拌力と時間で形状を制御できる。ただし、この時の脱溶剤時間は2時間以内とする。2時間以上になると顔料の凝集が始まり体積固有抵抗の低下につながる。
【0109】
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。
【0110】
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、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。
【0111】
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、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。
【0112】
さらに、トナー組成物の粘度を低くするために、ウレア変性ポリエステル(i)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。溶剤を用いた方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。
【0113】
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、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。
【0114】
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)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。この中で粘弾性を制御するためには処方上ではイソシアネート基を多くすることにより高架橋のG’が高いトナーが得られる。工法的には乳化後の時間を長くすることによりたとえば脱溶剤時間をゆっくりすることにより高架橋のトナーが得られる。また低粘弾性にするためには逆の方法である。
【0115】
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。
【0116】
乳化分散時の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行われた場合、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整えることができる。
分級操作は、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により微粒子部分を取り除くことにより行うことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
【0117】
得られた乾燥後のトナーの粉体と離型剤微粒子、帯電制御性微粒子、流動化剤微粒子、着色剤微粒子などの異種粒子とともに混合したり、混合粉体に機械的衝撃力を与えることによって表面で固定化、融合化させ、得られる複合体粒子の表面からの異種粒子の脱離を防止することができる。
【0118】
具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などがある。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などがあげられる。
【0119】
(2成分用キャリア)
本発明のトナーを2成分系現像剤に用いる場合には、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。
【0120】
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、エポキシ樹脂等があげられる。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。
【0121】
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。
【0122】
【実施例】
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。なお、各実施例で用いたトナーを表1、2に示す。
【0123】
[実施例1]
(ポリエステルの製造)
冷却管、攪拌機およ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770部、テレフタル酸220部を常圧下、210℃で10時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後160℃まで冷却し、これに18部の無水フタル酸を加えて2時間反応し変性されていないポリエステル(a)を得た。
ポリエステル(a)は、Tg:47℃、MW:28000、ピークトップ:3500、酸価:15.3であった。
【0124】
(イソシアネート基含有プレポリマーの製造)
冷却管、攪拌機およ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660部、イソフタル酸274部、無水トリメリット酸15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の減圧で脱水しながら5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート155部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(1)を得た。
【0125】
(ケチミン化合物の製造例)
攪拌棒および温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行いケチミン化合物(1)を得た。
【0126】
(トナーの製造)
ビーカー内に前記のプレポリマー(1)14.3部、ポリエステル(a)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、離型剤であるライスワックス(融点83℃)5部、カーボンブラック(#44:三菱化学製)8部を入れ、40℃にてTK式ホモミキサーで10000rpmで5分攪拌しビーズミルで30分15℃において分散した。これを埋める1)とする。この分散液を3時間で乳化した。この時の油相粘度がB型粘度計にて測定した結果3100mPa・sであった。
【0127】
ビーカー内にイオン交換水306部、リン酸三カルシウム10%懸濁液265部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついでTK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記埋める1)及びケチミン化合物(1)2.7部を加えウレアー反応させた。粒径及び粒径分布を光学顕微鏡で観察しながら粒径が大きい場合は攪拌回転数を14000rpmにあげさらに5分間反応を行う。小さい場合は攪拌を10000rpmに変更し再度実験する。その後減圧下0.5時間で50℃以下の温度で溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、球形状の母体トナー粒子(1)を得た。
【0128】
次に得られた着色粉体の母体トナー粒子(1)100部に対して帯電制御剤(オリエント化学社製ボントロンE−84)0.25部をQ型ミキサー(三井鉱山社製)に仕込み、タービン型羽根の周速を50m/secに設定し、2分間運転、1分間休止を5サイクル行い、合計の処理時間を10分間とした。
さらに、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、周速を15m/secとして30秒混合1分間休止を5サイクル行い、ブラックトナーを(1)を得た。結果を表1、2に示す。
【0129】
[実施例2]
(マゼンタマスターバッチの作製)
水 : 600部
カーボン(実施例1カーホ゛ン)(固形分40%) :1200部
をフラッシャーでよく撹拌する。これに、ポリエステル樹脂(酸価;3mgKOH/g、水酸基価;25mgKOH/g、Mn;3500、Mw/Mn;4.0、Tg;60℃)1200部を加え、130℃で30分混練後、キシレン1000部を加えさらに1時間混練、水とキシレンを除去後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、さらに3本ロールミルで2パスしマスターバッチ(MB1)を得た。
【0130】
(プレポリマーの製造)
冷却管、攪拌機およ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856部、イソフタル酸200部、テレフタル酸20部、およびジブチルチンオキサイド4部を入れ、常圧で250℃で6時間反応させ、さらに50〜100mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応させた後、160℃まで冷却して、これに18部の無水フタル酸を加えて2時間反応させた。
次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(2)を得た。
【0131】
(トナーの製造)
ビーカー内に前記のプレポリマー(2)15.4部、ポリエステル(a)50部、酢酸エチル95.2部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、ライスワックス(分子量1800、酸価2.5)を5部、前記マスターバッチ(MB1)10部を入れ、85℃にてTK式ホモミキサーで10000rpmで攪拌し、ビーズミルにて実施例1同様に分散及び乳化、攪拌を行ない埋める2)を得た。分散液は2時間で乳化しこの時の油相粘度は3500mPa・sであった。
実施例1における帯電制御材のオリエント製ボントロンE−84をE−89に変更した以外は同様にして母体トナー粒子(2)を得、次いでブラックトナー(2)を得た。評価結果を表1、2に示す
【0132】
[実施例3]
(プレポリマーの製造)
冷却管、攪拌機およ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100部、イソフタル酸130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の減圧で脱水しながら5時間反応した後、160℃まで冷却して、水酸基含有プレポリマー(3)を得た。
【0133】
(未変性ポリエステルの製造)
上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物589部、テレフタル酸ジメチルエステル464部を常圧下、230℃で6時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応して、ポリエステル(b)を得た。ポリエステル(b)は、Tg:50℃、MW:26000、ピークトップ:4500、酸価11.0であった。
【0134】
(トナーの製造)
ビーカー内に前記のプレポリマー(3)15.3部、ポリエステル(b)63.6部、トルエン40部および酢酸エチル40部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、カルナバWAX5部、実施例2のマスターバッチ10部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、その後ビーズミルにて30分15℃で分散を行った。最後に、伸長剤としてジフェニルメタンジイソシアネート1.1部を加え溶解させた。これを埋める3)とする。
【0135】
ビーカー内にイオン交換水406部、リン酸三カルシウム10%懸濁液294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記埋める3)を投入し10分間攪拌した。その後溶剤を40分で除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級して、本発明の球形状の母体粒子(3)を得た。実施例1同様に操作しブラックトナー3を得た。評価結果を表1、2に示す。
【0136】
[実施例4]
(プレポリマーの製造)
冷却管、攪拌機およ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755部、イソフタル酸195部、テレフタル酸15部、およびジブチルチンオキサイド4部を入れ、常圧で220℃で8時間反応し、さらに50〜100mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに10部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(4)を得た。
【0137】
(トナーの製造例)
ビーカー内に前記のプレポリマー(4)15.4部、ポリエステル(a)50部、酢酸エチル95.2部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、エステルワックス(分子量1800、酸価2.5)5部、実施例2のマスターバッチ20部を入れ、85℃にてTK式ホモミキサーで14000rpmで攪拌し、均一に溶解させた後、ビーズミルにて15℃にて60分分散させた。これを埋める4)とする。
【0138】
ビーカー内にイオン交換水465部、炭酸ナトリウム10%懸濁液245部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4部を入れ均一に溶解した。ついで40℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記埋める4)を投入し10分間攪拌した後、ケチミン化合物(1)2.7部を加え伸張反応させたて球形状の母体トナー粒子(4)を得た。その後40℃1時間以内で溶剤を除去し、溶剤濃度が3%以下になった後温度45 ̄50℃にて攪拌を10000rpmで1h攪拌しトナー粒子が楕円状になった後濾別、洗浄、乾燥し、楕円状の母体粒子を(4)を得た。実施例1同様にし帯電制御剤、添加剤混合を行いブラックトナー(4)を得た。評価結果は表1、2に示す。
【0139】
[比較例1]
(トナーバインダーの合成)
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物354部およびイソフタル酸166部をジブチルチンオキサイド2部を触媒として重縮合し、比較トナーバインダー(1)を得た。
比較トナーバインダー(1)は、Tg:67℃、MW:26000、ピークトップ:5500、酸価11.2であった。
【0140】
(トナーの製造)
ビーカー内に前記の比較トナーバインダー(1)100部、酢酸エチル溶液200部、カーボンブラック(#44三菱化学製)10部、実施例1で使用したライスワックス5部を入れ、50℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。次いで実施例1と同様にトナー化し、重量平均粒径6μmの比較ブラックトナー(1)を得た。評価結果を表1、2に示す。
【0141】
[比較例2]
(トナーバインダーの合成)
冷却管、攪拌機およ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343部、イソフタル酸166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時間反応した後、80℃まで冷却し、トルエン中にてトルエンジイソシアネート14部を入れ110℃で5時間反応を行い、次いで脱溶剤し、ピークトップ分子量7000のイソシアネート基含有プレポリマー比較(2)を得た。
【0142】
また、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物363部、イソフタル酸166部を実施例1と同様に重縮合し、ピーク分子量3800、酸価7の変性されていないポリエステルを得た。
上記ウレタン変性ポリエステル350部と変性されていないポリエステル650部をトルエンに溶解、混合後、脱溶剤し、比較トナーバインダー(2)を得た。比較トナーバインダー(2)のTgは58℃であった。
【0143】
(トナーの製造)
比較トナーバインダー(2)100部、実施例2に使用したマスターバッチとカルナバワックスをそれぞれ10部を加え下記の方法でトナー化した。まず、ヘンシェルミキサーを用いて予備混合した後、連続式混練機で混練した。ついでジェット粉砕機で微粉砕した後、気流分級機で分級し、重量平均粒径6μmのトナー粒子を得た。ついで、トナー粒子100部に疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して比較トナー(2)を得た。評価結果を表1、2に示す。
【0144】
[比較例3]
(プレポリマーの製造)
冷却管、攪拌機およ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724部、イソフタル酸276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の減圧で脱水しながら5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート188部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー比較(3)を得た。
【0145】
(ケチミン化合物の製造)
攪拌棒および温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行いケチミン化合物(1)を得た。
【0146】
(未変性ポリエステルの製造)
上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸138部およびイソフタル酸138部を常圧下、230℃で6時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応させて未変性ポリエステル比較(3)を得た。
【0147】
(トナーの製造)
ビーカー内に前記のイソシアネート基含有プレポリマー比較(3)を15.4部、未変性ポリエステル比較(3)を64部、酢酸エチルを78.6部入れ、攪拌し溶解した。次いで、ペンタエリスリトールテトラベヘネート20部、カーボン(REAGAL400R:キャボット製)10部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(1)2.7部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液比較(3)とする。
【0148】
ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液比較(3)を投入し10分間攪拌した。
【0149】
ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級した。ついで、トナー粒子100部にコロイダルシリカ(アエロジルR972:日本アエロジル製)0.5部をサンプルミルにて混合して、比較トナー(3)を得た。評価結果を表1に示す。
【0150】
[比較例4]
(トナーバインダーの合成)
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物325部およびテレフタル酸155部をジブチルチンオキサイド2部を触媒として重縮合し、比較トナーバインダー(4)を得た。比較トナーバインダー(4)のTgは61℃であった。(トナーの製造)
ビーカー内に前記の未変性ポリエステル比較(4)100部、酢酸エチル溶液200部、カーボンブラック#44 三菱化学製 8部、実施例1で使用したライスワックス5部を入れ、50℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。次いで実施例1と同様にトナー化し、重量平均粒径4.5μmの比較トナー(4)を得た。評価結果を表1、2に示す。
【0151】
[比較例5]
(トナーの製造)
ビーカー内に前記のイソシアネート基含有プレポリマー比較(3)12.5部、未変性ポリエステル比較(3)64部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、ペンタエリスリトールテトラベヘネート15部、カーボン(REAGAL400R:キャホ゛ット製)14部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(1)4.5部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液比較(5)とする。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液比較(5)を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、40℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を25〜50mmHg条件化で除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級した。ついで、トナー粒子100部にコロイダルシリカ(アエロジルR972:日本アエロジル製)0.5部をサンプルミルにて混合して、比較トナー(5)を得た。評価結果を表1に示す。
【0152】
[比較例6]
(トナーの製造)
ビーカー内に前記のイソシアネート基含有プレポリマー比較(3)30.8部、未変性ポリエステル比較(3)64部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、ペンタエリスリトールテトラベヘネート20部、カーボン(REAGAL400R:キャボット製)10部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(1)5.4部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液比較(6)とする。
【0153】
ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液比較(6)を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、55℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を25〜50mmHg条件化で除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級した。ついで、トナー粒子100部にコロイダルシリカ(アエロジルR972:日本アエロジル製)0.5部をサンプルミルにて混合して、比較トナー(6)を得た。評価結果を表1に示す。
【0154】
[比較例7]
(トナーの作成)
未変性ポリエステル比較(3)100部、実施例2に使用したマスターバッチとカルナバワックズをそれぞれ10部を加え下記の方法でトナー化した。まず、ヘンシェルミキサーを用いて予備混合した後、連続式混練機)で混練した。ついでジェット粉砕機微粉砕した後、気流分級機で分級し、重量平均粒径6μmのトナー粒子を得た。ついで、トナー粒子100部に疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して比較トナー(7)を得た。評価結果を表1、2に示す。
【0155】
定着下限温度及びホットオフセット発生温度(HOT)の評価は、それぞれ次に示す手法で行った。
【0156】
(定着下限温度の測定)
定着ローラーとしてテフロン(登録商標)ローラーを使用した(株)リコー製複写機 MF−200の定着部を改造した装置を用いて、これにリコー製のタイプ6200紙をセットし複写テストを行った。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。
【0157】
(ホットオフセット発生温度(HOT)の測定)
上記定着下限温度と同様に定着評価し、定着画像へのホットオフセットの有無を目視評価した。ホットオフセットが発生した定着ロール温度をも定着ロール温度をもってホットオフセット発生温度とした。
【0158】
【表1】
Figure 2004177656
【0159】
【表2】
Figure 2004177656
【0160】
【発明の効果】
本発明の乾式トナーは以下の効果を奏する。
(1)トナーの貯蔵弾性率及びガラス転移点を特定の数値範囲内とすることにより、低温定着性とホットオフセット性において優れた性能を示す。
(2) また、更に重量平均粒子径及び粒径分布を特定の数値範囲内のものとすることにより、小粒径、形状制御、高流動性、低温定着性を達成し、さらに組成の均一化による帯電安定性、転写性を高い次元で達成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の紡錘形状を有するトナーを示す図である。
【符号の説明】
r1 長軸の長さ
r2 短軸の長さ
r3 厚さ

Claims (13)

  1. 有機溶媒中に少なくとも、活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂、着色剤、離型剤を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で無機分散剤および/又は微粒子ポリマーの存在下で分散せしめ、活性水素基を有する化合物と反応させ、得られた分散液の溶媒を除去することにより得られたトナーであって、該トナーの貯蔵弾性率G’が80℃で5.5×10〜5.5×10 (Pa)の範囲にあり、180℃で貯蔵弾性率G’が5.0×10 〜1.0×10 Paの範囲にあり、その時の該トナーのガラス転移点(Tg)が40〜65℃であることを特徴とする乾式トナー。
  2. 該トナー中に含まれる樹脂のTHF不溶解分が3〜20%であることを特徴とする請求項1記載の乾式トナー
  3. 重量平均粒径が3.0〜7.0μmであり、粒径分布が1.00≦D4/Dn≧1.20(但し、D4:重量平均粒径、Dn:個数平均粒径)であることを特徴とする請求項1又は2記載の乾式トナー。
  4. 平均円形度が0.900〜0.960であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の乾式トナー。
  5. 前記乾式トナーの形状が紡錘形状であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の乾式トナー。
  6. 長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜0.8で、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0で表されることを特徴とする請求項5記載の乾式トナー。
  7. 該トナー中に含まれる樹脂の酸価が1〜30mgKOH/gであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の乾式トナー。
  8. 変性ポリエステル系樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、分子量2500〜10000の領域にメインピークが存在し、且つ数平均分子量が2500〜50000の範囲にあることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の乾式トナー。
  9. 前記変性ポリエステル系樹脂がイソシアネート基を含有し、前記架橋剤及び/又は伸長剤がアミン類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乾式トナー。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載の乾式トナーと磁性粒子からなるキャリヤとを含むことを特徴とする二成分系現像剤。
  11. 請求項1〜9のいずれかに記載の乾式トナーを充填したことを特徴とする電子写真現像装置用トナーカートリッジ。
  12. 請求項1〜9のいずれかに記載の乾式トナーを用いたことを特徴とする電子写真現像方法。
  13. 請求項1〜9のいずれかに記載の乾式トナーを搭載したことを特徴とする電子写真現像装置。
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