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JP2007248558A - 静電荷像現像用トナー及び現像剤 - Google Patents

静電荷像現像用トナー及び現像剤 Download PDF

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JP2007248558A
JP2007248558A JP2006068659A JP2006068659A JP2007248558A JP 2007248558 A JP2007248558 A JP 2007248558A JP 2006068659 A JP2006068659 A JP 2006068659A JP 2006068659 A JP2006068659 A JP 2006068659A JP 2007248558 A JP2007248558 A JP 2007248558A
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pulverized
polyester
acid
parts
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Yasutaka Iwamoto
康敬 岩本
Yoichiro Watanabe
陽一郎 渡辺
Yasusada Shidara
泰禎 設楽
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

【課題】クリーニング性と高画質を維持しつつ、低温定着性と両立するものであり、また、帯電性が良好で、良好な可視画像を長期にわたり形成することができるトナーを提供すること。
【解決手段】重合工法により得られる重合トナーAと、粉砕工法により得られる粉砕トナーBとの混合により得られるトナーにおいて、粉砕トナーBのバインダー樹脂rと着色剤caの合計を100とした場合、粉砕トナーBのバインダー樹脂rと着色剤caの比率が、
r:ca=97:3〜100:0の範囲内であり、
重合トナーAの重量平均粒径DvAに対し、該粉砕トナーBの重量平均粒径 DvBが、DvA×2〜DvA×10の範囲内であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真や静電記録などにおいて、感光体表面に形成された静電荷像を顕像化する静電荷像現像用トナー、及びトナーを用いた現像剤に関する。
従来より、電子写真装置や静電記録装置等において、電気的または磁気的潜像は、トナーによって顕像化されている。例えば、電子写真法では、感光体上に静電荷像(潜像)を形成し、次いで、該潜像をトナーを用いて現像して、トナー画像を形成している。トナー画像は、通常、紙等の転写材上に転写され、次いで、加熱等の方法で定着させている。静電荷像現像に使用されるトナーは、一般に、結着樹脂中に、着色剤、帯電制御剤、その他の添加剤を含有させた着色粒子であり、その製造方法には、大別して粉砕法と懸濁重合法とがある。粉砕法では、熱可塑性樹脂中に、着色剤、帯電制御剤、オフセット防止剤などを溶融混合して均一に分散させ、得られた組成物を粉砕、分級することによりトナーを製造している。
粉砕法によれば、ある程度優れた特性を有するトナーを製造することができるが、その工法の原理から近年望まれている小粒径トナーを獲得するためには、より多くの動力エネルギーが必要であるため、生産性が劣り、省エネの観点でも好ましくない。
近年、これらの粉砕法における問題点を克服するために、懸濁重合法によるトナーの製造方法が提案され、実施されている。静電潜像現像用のトナーを重合法によって製造する技術は公知であり、例えば懸濁重合法によってトナー粒子を得ることが行われている。
トナーがより球形形状に近いほど、画質は向上し、トナー流動性向上による帯電性も優れるなどのメリットがある。
しかしながら、球形形状に近いトナーはクリーニング性に劣るという欠点がある。
そのため、従来はトナー形状をポテト状や不定形にする提案や、添加剤によるクリーニング助剤としての機能の提案がなされているが、前者は球形形状トナーに較べトナー流動性が劣るための帯電性不均一が発生しやすく、後者は低温定着性を阻害し易く、またトナーからの脱離による感光体汚染を招き易いなどの不具合があり、いまだこれらを満足する手段を報告されていない。
また、重合法により得られた球形形状トナーと、粉砕・混練法により得られたトナーを混合したトナーも提案されている(特許文献1)が、単にこれらを混合しただけでは、粉砕トナーが画質低下を招き易く、実用的ではない。
特開2003−107953号公報
本発明では重合トナーのメリットと、混練・粉砕トナーのメリットを併せ持つメリットをいかしつつ、互いのデメリットを補間することを目的とした。
従って、本発明の第1の目的は、クリーニング性と高画質を維持しつつ、低温定着性と両立するものである。また、第2の目的は、帯電性が良好で、良好な可視画像を長期にわたり形成することができるトナーを提供することにある。
本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、上記課題は、本発明の(1)〜(7)が本課題を達成する上で有効であることがみいだされた。
(1) 重合工法により得られる重合トナーAと、粉砕工法により得られる粉砕トナーBとの混合により得られるトナーにおいて、粉砕トナーBのバインダー樹脂rと着色剤caの合計を100とした場合、粉砕トナーBのバインダー樹脂rと着色剤caの比率が、
r:ca=97:3〜100:0の範囲内であり、
重合トナーAの重量平均粒径DvAに対し、該粉砕トナーBの重量平均粒径 DvBが、DvA×2〜DvA×10の範囲内であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
(2) 重合トナーAの円形度が0.93〜0.99、粉砕トナーBの円形度が0.90〜0.75の範囲内であることを特徴とする上記(1)に記載の静電荷像現像用トナー。
(3) 重合トナーA及び粉砕トナーBの1/2流出開始温度の差が±3℃の範囲内であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の静電荷像現像用トナー。
(4) 重合トナーA及び粉砕トナーBのバインダー樹脂の酸価がそれぞれ1〜35KOH mg/gの範囲内であることを特徴とする上記(1)乃至(3)の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
(5) 粉砕トナーBに用いる外添剤量が0.5〜0.1%の範囲内であることを特徴とする、上記(1)乃至(4)の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
(6) 重合トナーAのバインダー樹脂が、変性ポリエステルを伸長及び/または架橋されたポリエステル(i)と共に、変性されていないポリエステル(ii)を含有し、粉砕トナーBのバインダーが少なくともポリエステルであることを特徴とする上記(1)乃至(5)の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
(7) トナーリサイクル機構を有する現像装置にて上記(1)乃至(6)の何れかに記載の静電荷像現像用トナーを用いる現像方法。
以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明により、クリーニング性と高画質を維持しつつ、低温定着性と両立するものであり、帯電性が良好で、良好な可視画像を長期にわたり形成することができるトナーを提供することができるという極めて優れた効果を奏するものである。
以下、本発明を詳述する。
従来、重合トナーは一般的にトナー表面が平滑であったり、円形度が高い場合が多い。
円形度が高い場合やトナー粒子の表面が平滑である場合、トナー粒子同士、及びまたはトナー粒子と感光体との接触面積が小さいために転写性に優れるメリットがあるが、ブレードクリーニング方式を用いるクリーニング性能では粉砕トナーに較べ劣る傾向にあるため、シリカやチタニナ等の無機微粒子クリーニング助剤を用いる場合が提案されているが、これらは所望のクリーニング効果を実現するためにはトナー重量平均粒径のおおよそ0.1〜1%の大きさが必要であったり、またはトナーに大量に添加する必要がある場合が多く、トナー母体粒子からの脱離による感光体汚染やキャリア汚染を招き易い課題があった。また近年では省エネ対応として低温定着なトナーが望まれているが、上記クリーニング助剤は無機微粒子が大半であるが故に低温定着の阻害と成り易く、クリーニング性能と低温定着性能の両立が困難となっている。
そこで本発明では特に、クリーニング性能と低温定着性能の両立を図ることを主目的としたものである。
重合トナーは一般的にクリーニング部でトナー粒子がクリーニングブレードをすり抜けし易い傾向がある。このメカニズムについてはまだ定説は確立できていないが、重合トナーAがクリーニングブレードのニップ部(感光体とクリーニングブレードが常時接触している部分)の直前ではクリーニングブレードからの押圧で常に高い圧力がかかっているため、粉砕トナーに較べ重合トナーは形状が丸く、表面の凹凸鋭角であるために凝集し易く、感光体に強く付着し易く、クリーニングブレードをすり抜けやすいと考えられている。
つまり粉砕トナーBの目的は上記クリーニングブレードからの押圧による重合トナーの凝集を抑制することである。
粉砕トナーBはバインダー樹脂rに対する着色剤caの比率を極力少なく、または無添加とすることによって、トナーとしてではなく、“透明性が高く、定着性を阻害しないクリーニング助剤”として機能させることにより、定着後の紙上画像において粉砕トナーの画質低下への影響を目視で確認し難くし、重合トナー由来の精緻な画像を提供する一方、重合トナーAのクリーニング助剤として機能を発揮するものである。更には、重合トナーAと粉砕トナーBの定着性能を揃えることにより、クリーニング性能と低温定着性能の両立が可能となる。
具体的には重合工法により得られる重合トナーAと、粉砕工法により得られる粉砕トナーBとの混合により得られるトナーに於いて、粉砕トナーBのバインダー樹脂rと着色剤caの合計を100とした場合、
粉砕トナーBのバインダー樹脂rと着色剤caの比率が、r:ca=97:3〜100:0の範囲内であり、更に好ましくはr:ca=99:1〜100:0の範囲内である点である。
本発明では、画像上の粉砕トナーBが目視でその存在が識別できないことが重要である。
よって本発明が規定する範囲r:ca=97:3に対し、caが3を超える場合、つまり粉砕トナーBの着色剤caの比率が高い場合は、本発明の狙いのひとつであるクリーニング性能は十分に機能できるものの、画像上で粉砕トナーBの存在が目視で認識可能となり、本発明の特徴である高画質を獲得するに至らない。
ca比率は粉砕トナーBが画像上で認識できない程度に配合されるのが好ましく、その点でca:3以下が必然的に好ましい。
また、トナーの抵抗や帯電性などを考慮した上で、粉砕トナーBは着色剤なしでも用いることができる。
重合トナーAの重量平均粒径DvAに対し、該粉砕トナーBの重量平均粒径DvBが、DvA×2〜DvA×10のであり、更には好ましくはDvA×4〜DvA×6の範囲内であることが望ましい。
ここで最も重要なのは重合トナーAのDvAに対する粉砕トナーBのDvBの比率である。上記比率を実現することにより、クリーニングニップ部直前での重合トナーAの凝集が緩和され、クリーニング性は改善される。
重合トナーAの重量平均粒径DvAは小さいほど微小な潜像ドットに対し、十分に小さい粒径のトナー粒子を有するためドット再現性に優れ、画質向上の面からは小粒径が好ましい。
但し、粉砕トナーBの重量平均粒径DvBとのバランスで設定する必要があるため、上記範囲内に設定することが望ましい。
粉砕トナーBのDvBがDvA×2未満ではクリーニング不良を発生しやすく好ましくなく、DvA×10を超えた場合、重合トナーAの重量平均粒径から大きくなり過ぎであるために、重合トナーAの凝集が改善できず、これもクリーニング不良を発生しやすくなり好ましくない。
重合トナーAの円形度が0.93〜0.99の範囲内であり、更には0.96〜0.99の範囲内が好ましい。
重合トナーAの円形度が0.93未満の場合、重合トナー特有の高流動性が阻害され、ドット再現性など、均一で高画質画像が得られにくくなる。また0.99を超える円形度では粉砕トナーBを組み合わせてもクリーニング不良の回避が難しく、好ましくない。
粉砕トナーBの円形度が0.90〜0.75が望ましい。粉砕トナーBの機能はクリーニング助剤効果であり、この範囲内とすることにより、クリーニングニップ部直前でのトナー凝集緩和に効果を発揮する。
0.90を超えた場合は上記トナー凝集緩和効果が低く、0.75未満では過度な歪形状なために摩擦帯電不良を生じやすく好ましくない。
重合トナーA及び粉砕トナーBの1/2流出開始温度の差が±3℃の範囲内であることが望ましい。
低温定着トナーを実現するためには、重合トナーA及び粉砕トナーBの定着性能を近似させる必要がある。トナー粘弾性を極力揃えることにより、定着時のトナー溶解を揃え、紙へのアンカー効果に差異が局力生じないようすることが肝要である。
ここで示す特性は、1/2流出開始温度とは、SHIMADZU製 流動特性評価装置フローテスターCFT-500Dなどにより得られる流出開始温度、1/2流出開始温度を指す。
重合トナーAと粉砕トナーBに用いられる樹脂の酸価が共に1〜35KOH mg/g、更に好ましくは、1〜15KOH mg/gの範囲内とすることにより、高温高湿条件での帯電性能や飽和帯電レベルが近似するようになり、更に良好な画像を獲得することが可能となる。
両方、又は片方の酸価が上記記載の範囲外では、トナー帯電分布がブロードとなり易く、画像出しにおいて地肌汚れやトナー飛散を誘発しやすくなり、好ましくない。
粉砕トナーBの外添剤量は0.5〜0.1%が望ましく、更には0.3〜0.1が好ましい。
粉砕トナーBの外添剤量が0.5%を超えた場合、粉砕トナー母粒子から外添剤が脱離し易く、感光体汚染を生じやすい。0.1%未満では粉砕トナーBの流動性が悪化し、帯電特性が低下し、機内汚染を生じやすい。
重合トナーA及び粉砕トナーBのバインダーのガラス転移点(Tg)は50〜70℃であることが望ましく、更には55〜65℃が好ましい。両トナーをこの範囲内とすることにより、低温定着性能と高温保管によるトナーブロッキングを満足することができ、実用的な低温定着トナーを実現可能となる。
重合トナーAのバインダー樹脂は変性ポリエステルと共に、変性されていないポリエステルを含有し、粉砕トナーBのバインダーが少なくともポリエステルであることが望ましい。
これら樹脂を組み合わせて用いることにより重合トナーと粉砕トナーは定着時の相溶性がよくなり、所望のトナー透明性が得られ好ましい。
また本発明では、重合トナーでは不得意なクリーニング性が粉砕トナーで改善されるため、クリーニング部で回収されるトナー効率が高く、トナーリサイクル機構を有する現像装置への適用も有効である。
トナーリサイクル機構やレイアウトは本発明で特に規定するものではないが、感光体クリーニング後のトナーを用いるシステムにおいて、本発明は特に有効である。
尚、重合トナーAと粉砕トナーBの混合比率は上記で規定した体積固有抵抗や体積平均粒径によって好ましい比率を選択される必要があり、本発明で特に規定するものではないが、例えば重合トナーA:粉砕トナーB=50:50〜90:10の範囲であれば、上記に記載する機能分離が発揮し易くより好ましい。
以下、本発明に記載する測定項目の説明をする。
(円形度)
例えばフロー式粒子像分析装置FPIA−1000(東亜医用電子株式会社製)による、平均円形度として求めることができる。
測定条件
使用分散媒: セルシース
測定モード: LPF→HPF
解析条件
粒径累積頻度: Upper (所定値No.12)%径
Lower(所定値No.13)%径
希釈倍率: 1.00倍
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
(体積平均粒径)
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)を求めることができる。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
(1/2流出開始温度)
フローテスターを用いて測定することが出来る。
フローテスターとしては、例えばSHIMADZUの高架式フローテスターCFT500D型がある。このフローテスターのフローカーブは図1(a)および(b)に示されるデータになり、そこから各々の温度を読み取ることができる。図中、Tfbは流出開始温度であり、1/2法における溶融温度とあるのはT1/2温度のことである。
・荷重:5kg/cm
・昇温速度:3.0℃/min、
・ダイ口径:1.00mm、
・ダイ長さ:10.0mm
(Tg)
示差走査熱量分析装置 DSC
トナーのTgは、下記のDSC装置により得ることが可能で、試料を室温から150℃まで昇温したのち、再度室温から測定するいわゆる2ndピークのガラス転移温度を用いた。
・測定装置:DSC装置(DSC60;島津製作所製)
・試料量:約5mg
・昇温温度:10℃/min
測定範囲:室温〜150℃
測定環境:窒素ガス雰囲気中
(酸価)
酸価は、末端にある酸成分の総量を表しており、酸価の測定方法は、JIS K007
0に準拠した方法による。但しサンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサン又はTHF等の溶媒を用いる。
以下、トナー製造工法について説明する。
本発明では重合トナーA及び粉砕トナーBの製造工法はいかなる手段を用いても良いが、重合トナーAは、中でも有機溶媒中に少なくとも、変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマー、該プレポリマーと伸長及び/または架橋する化合物、および着色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架橋反応及び/又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られる工法が好ましい。
以下、重合トナーAの製造工法例について説明する。
(ウレア変性ポリエステル)
ウレア結合で変性されたポリエステル(i)としては、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)とアミン類(B)との反応物などが挙げられる。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)としては、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)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(3)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。
ポリオール(1)としては、ジオール(1−1)および3価以上のポリオール(1−2)が挙げられ、(1−1)単独、または(1−1)と少量の(1−2)の混合物が好ましい。ジオール(1−1)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上のポリオール(1−2)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(2)としては、ジカルボン酸(2−1)および3価以上のポリカルボン酸(2−2)が挙げられ、(2−1)単独、および(2−1)と少量の(2−2)の混合物が好ましい。ジカルボン酸(2−1)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上のポリカルボン酸(2−2)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(2)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(1)と反応させてもよい。
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)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(3)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(3)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(3)構成成分の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.5重量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
アミン類(B)としては、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。ジアミン(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。(B1)〜(B5)のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記(B1)〜(B5)のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、(B1)および(B1)と少量の(B2)の混合物である。
さらに、必要により伸長停止剤を用いて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。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(i)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(i)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。
本発明で示されるトナー中の残存モノマー量調整は如何なる手法によってもよい。
例えばウレア変成ポリエステル及びまたは未変成ポリエステルの縮重合時の温度や時間によっても制御できる。
本発明のウレア変性ポリエステル(i)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(i)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(ii)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。(i)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(i)単独使用だけでなく、この(i)と共に、変性されていないポリエステル(ii)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。(ii)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。(ii)としては、前記(i)のポリエステル成分と同様なポリオール(1)とポリカルボン酸(2)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも(i)と同様である。また、(ii)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。(i)と(ii)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、(i)のポリエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)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。(i)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。
(ii)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。(ii)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。(ii)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十分となる。ウレア変性ポリエステル樹脂の共存により、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。トナーバインダーの貯蔵弾性率としては、測定周波数20Hzにおいて10000dyne/cm2となる温度(TG’)が、通常100℃以上、好ましくは110〜200℃である。100℃未満では耐ホットオフセット性が悪化する。トナーバインダーの粘性としては、測定周波数20Hzにおいて1000ポイズとなる温度(Tη)が、通常180℃以下、好ましくは90〜160℃である。180℃を超えると低温定着性が悪化する。すなわち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、TG’はTηより高いことが好ましい。言い換えるとTG’とTηの差(TG’−Tη)は0℃以上が好ましい。さらに好ましくは10℃以上であり、特に好ましくは20℃以上である。差の上限は特に限定されない。また、耐熱保存性と低温定着性の両立の観点から、TηとTgの差は0〜100℃が好ましい。さらに好ましくは10〜90℃であり、特に好ましくは20〜80℃である。
(着色剤)
本発明の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。
本マスターバッチはマスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得ることができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
(離型剤)
また、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。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。
(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。
本発明において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。これらの帯電制御剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後溶解分散させることもできるし、もちろん有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えても良いし、トナー表面にトナー粒子作成後固定化させてもよい。
(樹脂微粒子)
本発明で使用される樹脂微粒子は、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、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。
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樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等が挙げられる。
(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。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。
また請求項1〜2に記載するフッ素樹脂微粒子を併用してもよい。
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。
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。
(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。
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、(B)と反応させて形成しても良いし、あらかじめ製造したウレア変性ポリエステル(i)を用いても良い。水系媒体中でウレア変性ポリエステル(i)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(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。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。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。
本発明のフッ素樹脂微粒子は上記水系媒体中、又はトナー組成物が分散された油性相のいずれに添加してもよいが、水系媒体中が反応阻害しにくい点から好適である。
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(i)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(i)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。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。
プレポリマー(A)からウレア変性ポリエステル(i)を合成する工程は水系媒体中でトナー組成物を分散する前にアミン類(B)を加えて反応させても良いし、水系媒体中に分散した後にアミン類(B)を加えて粒子界面から反応を起こしても良い。この場合製造されるトナー表面に優先的にウレア変性ポリエステルが生成し、粒子内部で濃度勾配を設けることもできる。
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荊、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挙げることができる。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)カルボン酸及ぴ金属塩、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、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級もしくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−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ことが出来る。
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。例えばアクリル酸、メタクリル酸、αーシアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ピニル、プロピオン酸ピニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
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。
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。
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。溶剤を用いたほうが粒度分布がシャープになる点で好ましい。該溶剤は沸点が100℃未満の揮発性であることが除去が容易である点から好ましい。該溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。プレポリマー(A)100部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300部、好ましくは0〜100部、さらに好ましくは25〜70部である。溶剤を使用した場合は、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。
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。
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。
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。
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。
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)、自動乳鉢などが挙げられる。
以下、粉砕トナーBについて説明する。
バインダーレジンには公知のレジンを用いてもよいが、特にポリエステルが好ましい。
ポリエステルの原料モノマーとしては、特に制限がなく、公知の多価アルコール成分と、カルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル等の多価カルボン酸成分が用いられる。
多価アルコール成分としては、例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレンオキサイド(付加モル数1〜10)付加物、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、水素添加ビスフェノールA、ソルビトール、又はそれらのエーテル化ポリヒドロキシル化合物が挙げられ、これらの1種以上を含有するものが好ましい。さらにはトナーの耐久性を向上させる点から、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物がアルコール成分中において5モル%以上使用されていることが好ましい。
また、多価カルボン酸成分としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン酸等のジカルボン酸、ドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸等の炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数2〜20のアルケニル基で置換されたコハク酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、それらの酸の無水物及びそれらの酸のアルキル(炭素数1〜8)エステル等が挙げられ、これらの1種以上を含有するものが好ましい。
ポリエステルは、多価アルコール成分と多価カルボン酸成分とを不活性ガス雰囲気中にて、要すればエステル化触媒を用いて、180〜250℃の温度で縮重合すること等により製造することができる。
ポリエステルの酸価は、環境安定性の観点より、35(KOH mg/g)以下であることが好ましい。なお、本発明において、ポリエステルの酸価は、原料のアルコールとカルボン酸の比率や反応条件の調整、又は酸成分として対応するエステルを用いる等により、前記範囲内に制御することができる。
粉砕トナーBに用いられる帯電制御剤、着色剤やマスターバッチ、外添剤は重合トナーAの説明で述べた材料が使用できる。
また本発明において用いることができるワックスとしては、例えば固形のパラフィンワックス、マイクロワックス、ライスワックス、脂肪酸アミド系ワックス、脂肪酸系ワックス、脂肪族モノケトン類、脂肪酸金属塩系ワックス、脂肪酸エステル系ワックス、部分ケン化脂肪酸エステル系ワックス、シリコーンワニス、高級アルコール、カルナウバワツクスなどを挙げることができる。また低分子量ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンなども用いることができる。
本発明の粉砕トナーBは、少なくとも結着剤樹脂、帯電制御剤および必要に応じた着色剤を含む原材料を機械的に混合する工程と、溶融混練する工程と、粉砕する工程と、分級する工程とを有するトナーの製造方法が適用できる。また、着色剤の分散性を向上させるために着色剤をマスターバッチ処理後、他の原材料と混合し、次工程へ処理しても良い。
機械的に混合する混合工程は、回転させる羽による通常の混合機などを用いて通常の条件で行えばよく、特に制限はない。以上の混合工程が終了したら、次いで混合物を混練機に仕込んで溶融混練する。溶融混練機としては、一軸、二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。トナーを混練する具体的な装置としては、バッチ式の2本ロール、バンバリーミキサーや連続式の2軸押出し機、例えば神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、KCK社製2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機や、連続式の1軸混練機、例えばブッス社製コ・ニーダ等が好適に用いられる。以上により得られた溶融混練物は冷却した後粉砕されるが、粉砕は、例えば、ハンマーミルやロートプレックス等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式の微粉砕機などを使用することができる。次いで外添剤のトナー粒子へ外添が行われるが、トナー粒子と外添剤をミキサー類を用い混合・攪拌することにより外添剤が解砕されながらトナー粒子表面に被覆される。
尚、粉砕トナーの円形度調整はトナー粉砕条件によって設定されるのが好ましく、例えばジェット気流を用いた微粉砕機では粉砕時に用いる圧縮空気圧や衝突版形状の調整が好ましい。
(二成分用キャリア)
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。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。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。
以下に実施例および比較例を挙げて本発明について具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。また、以下の例おいて、部および%は、特に断りのない限り重量基準である。
A.重合トナーの製造例
1)重合トナーA1の製造
〈有機微粒子エマルション1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)14部、スチレン137部、メタクリル酸138部、過硫酸アンモニウム1.2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4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、71℃で6時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エテ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、0.18μm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150℃であった。
〈水相1の調整〉
水990部、[微粒子分散液1]80部、ドデシルジフェニルェ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)38部、酢酸エチル90部、0.6重量%の割合で一次粒子の個数平均粒径0.15μmのテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を混合撹拌し、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1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224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217部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド3部を入れ、常圧230℃で7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42部を入れ、180℃、常圧で5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2200、重量平均分子量6600,Tg41℃、酸価35KOH mg/gであった。
〈プレポリマー1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685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281部、無水トリメリツト酸24部およびジブチルチンオキサイド3部を入れ、常圧230℃で10時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で8時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2200、重量平均分子量9400、Tg53℃、酸価35KOH mg/g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]414部、イソホロンジイソシアネート86部、酢酸エチル500部を入れ100℃で8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1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176部とメチルエチルケトン73部を仕込み、50℃で8時間反応を行い、[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410であった。
〈マスターバッチ1の合成〉
顔料:カーボンブラック(キャボット社性 リーガル400R) 42部
結着樹脂:ポリエステル樹脂 63部
(三洋化成RS-801 酸価10、Mw20000Tg、64℃)
水 30部
上記原材料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−ル表面温度135℃に設定した2本ロールにより70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。次に、このマスターバッチ顔料を用いて、以下の方法により、トナーとした。
〈油相1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]375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)20部、酢酸エチル949部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま10時間保持した後、1時間で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510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、カーボンブラック、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・脱溶剤〉
[顔料・WAX分散液1]648部、[プレポリマー1]を152部、[ケチミン化合物1]7.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで5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14,000rpmで40分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
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10時間脱溶剤した後、45℃で6時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。[分散スラリー1]は、体積平均粒径5.75μm、個数平均粒径5.2μm(マルチサイザーIIで測定)であった。
〈洗浄・乾燥〉
[乳化スラリー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13,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100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13,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。この超音波アルカリ洗浄を再度行った(超音波アルカリ洗浄2回)。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数13,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数13,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
[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メッシュで篩い後、このトナー母体100に対し、日本アエロジルR−972 0.8%をヘンシェルミキサー(ヘンシェルミキサー20B)で混合し、目開き250メッシュで篩い、重量平均粒径DvA4.90μm、円形度0.99、フローテスターT1/2が115℃、Tg51℃の[重合トナーA1]を得た。
2)重合トナーA2の製造
上記「1)重合トナーA1の製造」における超音波アルカリ洗浄を1回にし、R972処方 1.4%とした以外は「1)重合トナーA1の製造」と同様にして、重量平均粒径DvA5.10μm、円形度0.93、フローテスターT1/2が114℃、Tg51℃の[重合トナーA2]を得た。
3)重合トナーA3の製造
上記「重合トナーA1の製造」において、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で1時間脱溶剤した後、39℃で2時間熟成した点と、R972処方 1.3%としたこと以外は「1)重合トナーA1製造」と同様にして、重量平均粒径DvA4.80μm、円形度0.97、フローテスターT1/2が113℃、Tg50℃の[重合トナーA3]を得た。
4)重合トナーA4の製造
〈低分子ポリエステル2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262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212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214部、テレフタル酸264部、アジピン酸50部およびジブチルチンオキサイド4部を入れ、常圧230℃で12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33部を入れ、180℃、常圧で4時間反応し、[低分子ポリエステル2]を得た。[低分子ポリエステル2]は、数平均分子量2490、重量平均分子量8150、Tg69℃、酸価1.0KOH mg/gであった。
〈プレポリマー2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685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75部、テレフタル酸266部、無水トリメリツト酸30部およびジブチルチンオキサイド4部を入れ、常圧230℃で23時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で15時間反応した[中間体ポリエステル2]を得た。[中間体ポリエステル2]は、数平均分子量4300、重量平均分子量8100、Tg54℃、酸価1.0KOH mg/gであった。
油相1作成で用いる低分子ポリエステル1のかわりに低分子ポリエステル2を、中間体ポリエステル1のかわりに中間体ポリエステル2を用いること以外は同様とし、R972処方 0.5%としたこと以外は上記「1)重合トナーA1の製造」と同様にし、重量平均粒径DvA4.80μm、円形度0.98、フローテスターT1/2が115℃、Tg56℃の[重合トナーA4]を得た。
5)重合トナーAR4の製造
〈低分子ポリエステル3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246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599部、テレフタル酸242部、アジピン酸50部およびジブチルチンオキサイド4.4部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で7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5時間反応し、[低分子ポリエステル3]を得た。[低分子ポリエステル3〕は、数平均分子量4600、重量平均分子量8600、Tg44℃、酸価40KOH mg/gであった。
〈プレポリマー3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694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79部、テレフタル酸269部、無水トリメリツト酸23部およびジブチルチンオキサイド3.5部を入れ、常圧230℃で10時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で7時間反応した[中間体ポリエステル3]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量4500、重量平均分子量10400、Tg55℃、酸価40KOH mg/gであった。
油相1作成で用いる低分子ポリエステル1のかわりに低分子ポリエステル3を、中間体ポリエステル1のかわりに中間体ポリエステル3を用いること以外は同様とし、R972処方 0.5%としたこと以外は「1)重合トナーA1の製造」と同様にし、重量平均粒径DvA5.20μm、円形度0.98、フローテスターT1/2が115℃、Tg56℃の[重合トナーAR4]を得た。
B.粉砕トナーBの製造例
1)粉砕トナーB1の製造
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン935g、フマル酸340g及びエステル化触媒として酸化ジブチル錫11gを窒素気流下にて200℃にて攪拌しつつ反応させた。得られた樹脂をポリエステルAとする。ポリエステルAのガラス転移点(Tg)は60℃、フローテスターT1/2が116℃、酸価は15.0(KOH mg/g)であった。
ポリエステルA 100部
帯電制御剤(保土ヶ谷化学社製 TN−105) 0.5部
カルナバWAX(カルナバWAX1号) 5.0部
上記材料をミキサーで混合後、2本ロールミルで溶融混練し、混練物を圧延冷却した。
その後、ターボ工業(株)のターボカウンタージェットミル粉砕機(回転羽回転数:7500rpm、フィード量1.2Kg/hr)と、旋回流による風力分級(DS分級機;日本ニューマチック工業社製)を行い、このトナー母体にR-972 0.4%をヘンシェルミキサーで混合し、目開き250メッシュで篩いを実施し、重量平均粒径Dvb 9.8μm、円形度0.85、フローテスターT1/2が116℃の[粉砕トナーB1]を得た。
2)粉砕トナーB2の製造
ターボカウンタージェットミル粉砕機の装置条件変更により、Dvbを変更したこと以外は上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にし粉砕トナーB2を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
3)粉砕トナーB3の製造
ターボカウンタージェットミル粉砕機の装置条件変更により、円形度を変更したこと以外は上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にし粉砕トナーB3及び粉砕トナーB4を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
4)粉砕トナーB5の製造
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン900g、フマル酸302g及びエステル化触媒として酸化ジブチル錫16gを窒素気流下にて200℃にて攪拌しつつ反応させた。得られた樹脂をポリエステルBとする。ポリエステルBのガラス転移点(Tg)は66℃、フローテスターT1/2が118℃の粉砕トナーB5を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
5)粉砕トナーB6の製造
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン895g、フマル酸340g及びエステル化触媒として酸化ジブチル錫15gを窒素気流下にて220℃にて攪拌しつつ反応させた。得られた樹脂をポリエステルAとする。ポリエステルAのガラス転移点(Tg)は61℃、フローテスター T1/2が116℃、酸価は35.0(KOH mg/g)であった。
このトナー母体にR−972 0.4%をヘンシェルミキサーで混合し、目開き250メッシュで篩いを実施し、[粉砕トナーB6]を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
6)粉砕トナーB7の製造
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン2450g、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン975g、テレフタル酸830g、アルケニルコハク酸670g、トリメリット酸480g及び酸化ジブチル錫15gを窒素雰囲気下、230℃で攪拌し、ポリエステルCを得た。ポリエステルCのガラス転移点(Tg)は58℃、フローテスターT1/2が116℃、酸価は1.0(KOH mg/g)であった。
このトナー母体にR−972 0.4%をヘンシェルミキサーで混合し、目開き250メッシュで篩いを実施し、[粉砕トナーB7]を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
7)粉砕トナーB8の製造
R−972添加量を0.5%とする以外は、「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にして粉砕トナーB8を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
8)粉砕トナーB9の製造
スチレン140部、メチルメタアクリレート37部及びn−ブチルアクリレート17部の重合性単量体混合物を、温度計、撹拌機、ガス導入管及び冷却管付き反応器に仕込んだ。系を窒素置換し以後窒素雰囲気下に保った。撹拌しながら150℃まで加熱昇温、以降重合発熱により熱重合後系を205℃に温調した。スチレン576部、メチルメタアクリレート152部及びn−ブチルアクリレート72部の重合性単量体混合物を滴下重合し重合率99.8%を得た。減圧加熱により未反応の重合性単量体を除去しスチレン樹脂を得た。
上記スチレン樹脂をポリエステルAのかわりに用いること以外は「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にし、粉砕トナーB9を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
9)粉砕トナーB10の製造
ポリエステルA 97部
及びカーボンブラック(三菱化学#C−44) 3部
を用い、上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にして粉砕トナーB10を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
10)粉砕トナーB11の製造
ターボカウンタージェットミル粉砕機の装置条件変更により、Dvbを変更したこと以外は上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にし粉砕トナーB11を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
11)粉砕トナーB12の製造
R−972添加量を0.1%とする以外は、上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にし粉砕トナーB12を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
12)粉砕トナーBR1の製造
ポリエステルA 96部
及びカーボンブラック(三菱化学#C−44) 4部
を用い、上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にして粉砕トナーBR1を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
13)粉砕トナーBR2の製造
ターボカウンタージェットミル粉砕機の装置条件変更により、Dvbを変更したこと以外は上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にし粉砕トナーBR2を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
14)粉砕トナーBR3およびBR4の製造
ターボカウンタージェットミル粉砕機の装置条件変更により、円形度を変更したこと以外は上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にし粉砕トナーBR3及び粉砕トナーBR4を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
15)粉砕トナーBR5の製造
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン205g、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン935g、テレフタル酸810g、アルケニルコハク酸870g、トリメリット酸420g及び酸化ジブチル錫11gを窒素雰囲気下、190℃で攪拌し、ポリエステルDを得た。
ポリエステルDのフローテスターT1/2が120℃であった。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
16)粉砕トナーBR6の製造
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン865g、フマル酸311g及びエステル化触媒として酸化ジブチル錫9gを窒素気流下にて190℃にて攪拌しつつ反応させた。得られた樹脂をポリエステルEとする。ポリエステルEの酸価は40.0(KOH mg/g)であった。
17)粉砕トナーBR7の製造
R−972添加量を0.6%とする以外は、上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にし粉砕トナーBR7を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
18)粉砕トナーBR8の製造
ポリエステルA 95部
及びカーボンブラック(三菱化学#C−44) 5部
を用い、上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にして粉砕トナーBR8を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
19)粉砕トナーBR9の製造
ターボカウンタージェットミル粉砕機の装置条件変更により、Dvbを変更したこと以外は上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にし粉砕トナーBR9を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
20)粉砕トナーBR10の製造
R−972添加量を0.05%とする以外は、上記「1)粉砕トナーB1の製造」と同様にし粉砕トナーBR10を得た。
トナー物性詳細は下記表2の粉砕トナーB 物性表に記載する。
〔実施例1〜19〕、〔比較例1〜4〕
上記「A.重合トナーの製造例」で得られた各重合トナーと「B.粉砕トナーの製造例」で得られた各粉砕トナーとを、表3に示されるように混合し、各混合トナーの性能を評価した。結果を表4(実施例)及び表5(比較例)にそれぞれ示す。
なお、本発明では重合トナーAと粉砕トナーBを混合する手段は特に規定するものではないが、ヘンシェルミキサーなどの混合機による適切な混合条件で混合することが望ましい。
本発明の実施例、比較例ではいずれもヘンシェルミキサー20B(三井鉱山製)を用い、重合トナーAと粉砕トナーBを500rpmの羽回転数で混合し、評価に用いた。
Figure 2007248558
Figure 2007248558
Figure 2007248558
Figure 2007248558
Figure 2007248558
本発明のフローテスター測定のフローカーブを表わした図である。

Claims (7)

  1. 重合工法により得られる重合トナーAと、粉砕工法により得られる粉砕トナーBとの混合により得られるトナーにおいて、粉砕トナーBのバインダー樹脂rと着色剤caの合計を100とした場合、粉砕トナーBのバインダー樹脂rと着色剤caの比率が、
    r:ca=97:3〜100:0の範囲内であり、
    重合トナーAの重量平均粒径DvAに対し、該粉砕トナーBの重量平均粒径 DvBが、DvA×2〜DvA×10の範囲内であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  2. 重合トナーAの円形度が0.93〜0.99、粉砕トナーBの円形度が0.90〜0.75の範囲内である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。
  3. 重合トナーA及び粉砕トナーBの1/2流出開始温度の差が±3℃の範囲内であることを特徴とする請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 重合トナーA及び粉砕トナーBのバインダー樹脂の酸価がそれぞれ1〜35KOH mg/gの範囲内であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 粉砕トナーBに用いる外添剤量が0.5〜0.1%の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 重合トナーAのバインダー樹脂が、変性ポリエステルを伸長及び/または架橋されたポリエステル(i)と共に、変性されていないポリエステル(ii)を含有し、粉砕トナーBのバインダーが少なくともポリエステルであることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の静電荷像現像用トナー。
  7. トナーリサイクル機構を有する現像装置にて請求項1乃至6の何れかに記載の静電荷像現像用トナーを用いる現像方法。
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JP2013148760A (ja) * 2012-01-20 2013-08-01 Canon Inc トナー

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