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JP2010186006A - 静電荷像現像用トナー及びその製造方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ - Google Patents

静電荷像現像用トナー及びその製造方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ Download PDF

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JP2010186006A JP2009029476A JP2009029476A JP2010186006A JP 2010186006 A JP2010186006 A JP 2010186006A JP 2009029476 A JP2009029476 A JP 2009029476A JP 2009029476 A JP2009029476 A JP 2009029476A JP 2010186006 A JP2010186006 A JP 2010186006A
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Yoshihiro Mikuriya
義博 御厨
Junji Yamamoto
淳史 山本
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Abstract

【課題】トナー表面近傍のワックスの分散状態を制御し、固着を抑制させて現像性が良好なトナーを提供する。
【解決手段】少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含む水系造粒法で得られるカラートナーにおいて、前記結着樹脂はポリビニル成分をポリエステル分子中に含む変性ポリエステル樹脂を含み、該トナーの酢酸エチル可溶分の赤外吸収スペクトルが、少なくともA波長(698±2cm−1)とB波長(828±2cm−1)に吸収ピークを示し、A波長/B波長の比Cが以下の式(1)
0.250≦C≦0.600 ・・・(1)
を満足す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、静電荷像現像用トナーに関し、より詳細には、トナー表面近傍のワックスの分散状態を制御し、固着を抑制させて現像性を良好にするトナー及びその製造方法、ならびに該トナーを用いた画像形成装置、及びプロセスカートリッジに関する。
電子写真方式の画像形成装置では、像担持体である感光体の表面に放電によって電荷を与える帯電工程と、帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、感光体表面に形成された静電潜像の極性と逆の極性を有するトナーを供給して現像する現像工程とを経て感光体上にトナー像が形成される。感光体上に形成されたトナー像は、その後、一旦中間転写体に転写され、中間転写体から紙等の記録部材に転写されるか、あるいは感光体から記録部材に直接転写される転写工程を経て、転写された記録部材上のトナー像に熱と圧をかけて定着させる定着工程によって記録部材上に固定される。
上記現像工程では、規制ブレード等でトナーを接触させて帯電させる事もあることから、トナーに対するストレスも非常に大きく、ストレスに強いトナーが求められている。
とりわけ一成分のフルカラープリンターにおいては、近年、小型化の傾向にあり、定着ユニット等もさらなる小型化の方向へ進んでおり、オイルタンクを用いない定着が主流である。そこで、定着部材にオイル塗布することなくトナーの融着を防ぐために、トナーにワックスを添加する方法が一般的に用いられている。しかしながら、その離型効果はワックスのバインダー中での分散状態によって大きく左右される。
そのため、近年では、トナー中にワックスを比較的、高充填したトナーが多く開発されているが、トナー中へのワックス量が多くなると、トナー間の付着性が増し、流動性の低下や、現像器内中での部材等へのワックス融着等が発生するため、現像性は、確実に悪化する傾向にある。
上記問題を抑制するため、近年では重合法によるトナーが台頭してきている。
極性基を有する物質と離型剤を含有する重合性単量体系を水中で懸濁重合してトナーを製造することにより、粉砕法トナーでは使用できない低融点のワックスを含有させることができる開示がある(例えば、特許文献1参照)。ワックスのような非極性成分は、極性成分とは逆にトナー粒子の表面付近には存在せず、表面の極性成分に覆われた擬似カプセル状の構造をとるとしている。しかしながら、この技術においては、ワックスの内包性が高すぎるため、加熱後のワックスの染み出しを阻害し、染み出し不足となり分離しなくなる。
また、ワックスがトナー粒子に内包されかつ粒子表面に局在化するトナーが開示されている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、この技術においては、トナー全量に対してのワックス量については記載がないが、唯一記載されている実施例では、トナー粒子全体に対するワックスの量は1%未満であり、これでは、定着時に定着部材表面でワックスがしみだして定着部材にくっつかないようにしているが、ワックス量が少量であるため、離型効果がなくなり、そのため、ホットオフセットの余裕度がなくなる。
また、水系媒体を介した電子写真トナーにおいて、トナー表面近傍のワックスの分散状態を制御し、耐ホットオフセット性を向上させて定着性を良好にすると共に、耐ブロッキング性を向上させて長期の保存性に優れるトナーが開示(例えば、特許文献3参照)されており、ワックス分散助剤を用いてトナー表面近傍のワックスの分散状態を制御する規定されているが、ポリエステルとワックスとの相性を考慮するとトナー表面近傍のワックスの均一分散性を制御するには至っておらず、ワックスを起因としたフィルミング等を抑えきれない。
粉砕トナーにおいてポリエステル樹脂中にワックスをより相溶させるため、ビニル樹脂をハイブリッドさせる樹脂が提案(例えば、特許文献4参照)されているが、実施例中のビニル系成分の比率が多く、ビニル成分自体がポリエステル中に均一に混ざりにくい構成となっている。さらに、粉砕トナーであるため、トナー表面にワックスが出やすく、一成分現像方式では、トナー割れ等が発生しやすい。
更には請求項でハイブリッド樹脂を用いたトナーが提案(例えば、特許文献5参照)されているが、ハイブリッド樹脂組成に関する規定並びに実施例はなく、組成が開示されていないため、どのような効果があるのか明確ではない。
本発明は、上述に鑑みてなされたものであり、トナー表面近傍のワックスの分散状態を制御し、固着を抑制させて定着性を良好にする、少なくとも着色剤、離型剤及び結着樹脂からなるトナー及びその製造方法、ならびに該トナーを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含む水系造粒法で得られるカラートナーにおいて、結着樹脂がポリビニル成分をポリエステル分子中に含む変性ポリエステル樹脂を含み、該トナーの酢酸エチル可溶分の赤外吸収スペクトルが、少なくともA波長(698±2cm−1)とB波長(828±2cm−1)に吸収ピークを示し、A波長/B波長の比Cが以下の式(1)
0.250≦C≦0.600 ・・・式(1)
の関係を満足することにより、上記課題が解決できることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、上記課題は下記の本発明の態様(1)〜(15)によって解決される。
(1)少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含む水系造粒法で得られるカラートナーにおいて、前記結着樹脂はポリビニル成分をポリエステル分子中に含む変性ポリエステル樹脂を含み、該トナーの酢酸エチル可溶分の赤外吸収スペクトルが、少なくともA波長(698±2cm−1)とB波長(828±2cm−1)に吸収ピークを示し、A波長/B波長の比Cが以下の関係式(1)
0.250≦C≦0.600 ・・・式(1)
を満足することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
(2)前記変性ポリエステル樹脂がビニル成分と酸価が15mgKOH/g以上のポリエステル成分とからな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)前記結着樹脂がウレタン及び/またはウレア結合を有するポリエステル樹脂を含有することを特徴とする請求項(1)乃至(2)のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
(4)前記ポリエステル樹脂が末端にイソシアネート基を有するポリエステル樹脂とアミン類との反応によって形成されることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
(5)前記離型剤がパラフィン類、合成エステル類、ポリオレフィン類、カルナウバワックス、またはライスワックスから選択される単独または2種以上含有することを特徴とする(1)乃至(4)のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
(6)前記トナーが非磁性一成分現像用トナーであることを特徴とする(1)乃至(5)のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
(7)潜像担持体に供給する現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
現像剤を現像剤担持体表面に供給する現像剤供給部材と、
現像剤を収納する現像剤収納器と、を備える現像装置において、
現像剤収納器に(1)乃至(6)に記載のトナーが収納されていることを特徴とする現像装置。
(8)潜像担持体と、少なくとも潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像装置とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、現像装置として、(7)に記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
(9)潜像を担持する潜像担持体と、
潜像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、
帯電した該潜像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段と、
潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段と、
潜像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段と、
被転写体上の可視像を定着させる定着手段と、
を備える画像形成装置であって、現像手段が、(7)の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
(10)前記画像形成装置が無端型の中間転写手段を有することを特徴とする(9)に記載の画像形成装置。
(11)前記画像形成装置が感光体及び/または中間転写手段に残存トナークリーニング手段としてブレードを設けないことを特徴とする(9)乃至(10)に記載の画像形成装置。
(12)前記画像形成装置がブレードクリーニング手段を有することを特徴とする(9)乃至(11)のいずれか一項に記載の画像形成装置。
(13)前記画像形成装置が加熱装置を具備したローラーによる定着手段を有することを特徴とする(9)乃至(12)のいずれか一項に記載の画像形成装置。
(14)前記画像形成装置が定着部材にオイル塗布を必要としないオイルレス定着手段を有することを特徴とする(9)乃至(13)のいずれか一項に記載の画像形成装置。
(15)潜像担持体表面に均一に帯電を施す帯電工程と、
帯電した潜像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光工程と、
現像剤担持体上に現像剤層を形成し、現像剤層を介して潜像担持体表面に形成された静電潜像を現像し、可視像化する現像工程と、
潜像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写工程と、
被転写体上の可視像を定着させる定着工程と、を有し、
現像剤として、(1)乃至(6)に記載のトナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
本発明によると、トナー表面近傍のワックスの分散状態を制御し、ブレード固着を抑制させると共にフィルミングや地肌かぶり等の画像ノイズのない良好なトナーを提供することができ、結果として高画質な画像を提供することができる。
本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略断面図である。 感光体を配設する作像形成部の構成を示す概略断面図である。 現像装置の構成を示す概略断面図である。 プロセスカートリッジの構成を示す概略断面図である。 本発明のトナーの構造を説明する概念図である。
本発明について、以下説明する。
ポリエステル成分にワックスを均一に分散させるためには、ワックスと比較的相性の良い成分をあらかじめポリエステル成分中に均一分散させ、その成分にワックスを分散させるのが、ポリエステル成分中にワックスを均一分散させるのに最も好ましい。
一般的に相溶性の低いポリエステル成分とワックス成分の中間特性に位置するビニル成分をあらかじめポリエステル成分中に適量配合することでポリエステル中にビニル成分を均一に分散させると共に、ビニル成分中にもワックスを均一に分散させる事が可能であるということがわかった。
本発明においては、トナーの酢酸エチル可溶分において赤外吸収スペクトルのA波長(698±2cm−1)とB波長(828±2cm−1)の比、A波長/B波長の比Cがトナー中の、トナー成分中におけるポリエステル主成分とビニル成分の量比と相関関係にあり、前記Cの値が一定の範囲にある時に、ポリエステル成分とワックス成分が最も良好な相溶状態にあることを見出した。
ポリエステル樹脂中におけるビニル成分の比率は、樹脂組成中のモノマー構成によってほぼ決まるとされているが、トナーとしてそれらを考慮した場合、判断できる物差しが少なかった。何故なら、樹脂組成中で任意に配合しても、トナー製造中における他の材料成分とのせん断効果などで、樹脂中の分子切断等が発生し、最終的にトナーとして樹脂特性が少しずれる恐れがあるため、そのズレの修正が難しく、一概に初期の樹脂配合比だけでは、トナー構成中の樹脂特性を断定するのは難しいと考えられた。このことは、粉砕法により製造されたトナーは、顕著に差が見られ、混練製造条件等により初期の樹脂特性とトナーとして見た場合の樹脂特性に大きな差が見られることも多々見受けられた。
そこで本発明では、樹脂の初期配合比とトナー化後で、樹脂自体の特性が大きく変化しにくい水系媒体中で分散させて製造する方法により、ポリエステル樹脂中におけるビニル成分の比率を最適化する方法を選択した。
これらのトナー成分の測定については、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる。A波長(698cm−1)に観察されるピークはトナー中のビニル成分量と相関があり、B波長に観察されるピークは(828cm−1)はトナー中のポリエステル成分量と相関があり、A波長/B波長の比Cが請求項(1)の式を満足することで、本発明の効果を発揮する。
したがって、本発明のトナーは、請求項の式(1)で表される条件を満たすことにより、ポリエステル成分とビニル樹脂成分の分散状態が最も良好であり、その結果、ビニル樹脂成分近傍のワックスがトナー粒子中に均一に分散してなるものであり、これにより、ワックスのトナー表面近傍の分散状態が制御され、固着を抑制させると共に遊離ワックスの感光体へのフィルミングやトナー地肌かぶりを抑制することができ、高画質の画像を提供することができる。
前記式(1)の規定値である波長比Cが0.250未満であると、ポリエステルとワックスの相溶性が低下し、トナー表面近傍のワックスの分散性が低下し、画像ノイズ等の発生につながる。逆に0.600を超えるとポリエステル中におけるビニル成分の分散性が低下するため、ビニル成分近傍に分散するワックスの分散性も同様に悪化し、画像ノイズ発生の原因になる。
ワックスはトナー表面近傍に均一に微分散することによって定着時に速やかにトナー表面にしみ出すことが可能となり、トナーの定着性能を満足させると共に、トナーからのワックス離脱を抑制し、高画質の画像を提供することができる。
故に本発明を達成するための理想的なトナーの構成としては、ポリエステル樹脂を海と想定した場合、ビ二ル成分が島となる訳であるが、ここで重要なのが、同じく島であるワックスがその特性故、ビ二ル成分の島周辺に分散するということである。従って、ポリエステル樹脂成分における最適なビ二ル成分の分散量を決めることで必然的にその周辺に集まるワックスの分散性も向上するという考えである。
本発明のトナーの構造を説明する概念図を図5に示した。本発明におけるポリビニル成分をポリエステル分子中に含む変性ポリエステル樹脂は、ポリエステルの高分子鎖中にビニル重合性基を含むモノマーの高分子鎖が存在しており、マクロな観点でみるとポリエステル樹脂相中にビニル樹脂相が分散しているような状態となっている。
トナーの製造方法は、例えば、日本画像学会誌43巻・第1号(2004年)に掲載されている溶解懸濁法や有機溶媒中に少なくともプレポリマー、及びトナー組成分を含む材料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トナーを得る新規重合法を対象とするものであり、好ましくは有機溶媒中に少なくとも結着樹脂としてポリエステル樹脂(変性ポリエステル系樹脂からなるプレポリマーを含んでも良い)、及びトナー組成分を含む材料及び/またはラジカル発生剤を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物(これらを油相と呼ぶ)をラジカル発生剤存在下水系媒体中で乳化または分散し溶媒を除去することによりトナーを得るといった製造法である。以下、この製造法について説明する。
(I)油相用材料
(I−1)変性ポリエステル樹脂
本発明の結着樹脂にはポリビニル成分をポリエステル分子中に含む変性ポリエステル樹脂を用いるが、ガラス転移温度(Tg)は耐熱保管性を満足できる40℃以上であるのが好ましいが、75℃より高いと、トナーの低温定着性能が確保できなくなる。そのビニル成分含有ポリエステルにはポリカルボン酸とポリオールから得られる未変性ポリエステル及びイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーから得られるウレタン及び/またはウレア結合を有するポリエステル樹脂など公知のポリエステル樹脂を用いることができ、単独または二種以上を組み合わせてもよい。
また、本発明においては前記変性ポリエステル樹脂(分子骨格中に非晶質縮重合系単位とラジカル重合系単位の双方を有する樹脂)として、ポリエステル樹脂の原料モノマーと、ビニル系樹脂の原料モノマーと、前記両方の樹脂の原料モノマー(ポリエステル樹脂の原料モノマーおよびビニル系樹脂の原料モノマー)と反応する他のモノマーとの混合物を用い、これらを同一容器中で縮重合反応とラジカル重合反応を並行して行わせて得られる分子骨格中に非晶質縮重合系単位(ポリエステル樹脂)とラジカル重合系単位(ビニル系樹脂)の双方を有する樹脂も好適に使用可能である。
なお、両方の樹脂の原料モノマーと反応する他のモノマーとは、換言すれば縮重合反応およびラジカル重合反応の両反応に使用し得るモノマーである。即ち縮重合反応し得るカルボキシ基とラジカル重合反応し得るビニル基を有するモノマーであり、例えばフマル酸、マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。
ビニル系ポリエステル樹脂の原料モノマーとしては、上述した多価アルコール成分および多価カルボン酸成分が挙げられる。
また、ラジカル重合系単位(ビニル系樹脂)の原料モノマーとしては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−クロルスチレン等のスチレンまたはスチレン誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン系不飽和モノオレフィン類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸イソペンチル、メタクリル酸ネオペンチル、メタクリル酸3−(メチル)ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ノニル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ウンデシル、メタクリル酸ドデシル等のメタクリル酸アルキルエステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸イソペンチル、アクリル酸ネオペンチル、アクリル酸3−(メチル)ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ウンデシル、アクリル酸ドデシル等のアクリル酸アルキルエステル類;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸;アクリロニトリル、マレイン酸エステル、イタコン酸エステル、塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ビニルメチルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテルおよびビニルイソブチルエーテル等が挙げられる。
ラジカル重合系単位(ビニル系樹脂)の原料モノマーを重合させる際の重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル等のアゾ系またはジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、イソプロピルパーオキシカーボネート、ラウロイルパーオキサイド等の過酸化物系重合開始剤等が挙げられる。
(I−2)ウレタン及び/またはウレア結合を有するポリエステル樹脂
本発明において、ウレタン及び/またはウレア結合を有する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を用いて製造した樹脂を用いることが出来る。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。
(I−2−1)ポリオール
ポリオール(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、3,3′−ジフルオロ−4,4′−ジヒドロキシビフェニル、等の4,4′−ジヒドロキシビフェニル類;ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)メタン、1−フェニル−1,1−ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジフルオロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(別名:テトラフルオロビスフェノールA)、2,2−ビス(3−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン等のビス(ヒドロキシフェニル)アルカン類;ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル等のビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル類など);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。
さらに、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。
なお、上記ポリオールは1種類単独または2種以上の併用が可能で、上記に限定されるものではない。
(I−2−2)ポリカルボン酸
ポリカルボン酸(2)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、3−フルオロイソフタル酸、2−フルオロイソフタル酸、2−フルオロテレフタル酸、2,4,5,6−テトラフルオロイソフタル酸、2,3,5,6−テトラフルオロテレフタル酸、5−トリフルオロメチルイソフタル酸、2,2−ビス(4−カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ビフェニルジカルボン酸、3,3’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ビフェニルジカルボン酸、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−3,3’−ビフェニルジカルボン酸、ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物など)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。さらに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)、また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。
なお、上記ポリカルボン酸は1種類単独または2種以上の併用が可能で、上記に限定されるものではない。
(I−2−3)ポリオールとポリカルボン酸の比
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。
(I−2−4)ポリイソシアネート
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。
(I−2−5)イソシアネート基と水酸基の比
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。
(I−2−6)プレポリマー中のイソシアネート基の数
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、架橋及び/又は伸長後の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。
(I−2−7)架橋剤及び伸長剤
本発明において、架橋剤及び/又は伸長剤として、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。
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、テトラフルオロ−p−キシリレンジアミン、テトラフルオロ−p−フェニレンジアミンなど);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、ドデカフルオロヘキシレンジアミン、テトラコサフルオロドデシレンジアミンなど)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、ジエタノールアミン、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。
(I−2−8)停止剤
さらに、必要により架橋及び/又伸長は停止剤を用いて反応終了後の変性ポリエステルの分子量を調整することができる。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。
(I−2−9)アミノ基とイソシアネート基の比率
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より大きかったり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。
(I−3)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。
(I−3−1)着色剤のマスターバッチ化
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。
(I−3−2)マスターバッチ作成方法
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。また、油相作成の際に溶媒への分散・溶解性を高める為に油相用有機溶媒の分散・溶解液(ウエットマスター)として調製して使用することもできる。
(I−4)ワックス
また、本発明に係るトナーには、トナーバインダー、着色剤とともに離型剤としてのワックスを含有させることもできる。ワックスとしては、府瀬川健蔵監修「改訂 ワックスの性質と応用 第2版」(株)幸書房等に記載の公知のものが使用でき、例えばポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィン類;パラフィンワックス、サゾールワックスなどパラフィン類;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、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、ステアリン酸オクタデシルなどの合成エステル類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックスなどの天然植物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシンなどの天然鉱物系ワックスやステアリン酸アミドなどの脂肪酸アミド系合成ワックスが挙げられる。
これらのうち、ポリオレフィン類、パラフィン類、合成エステル類及びカルナウバワックス、ライスワックスが好ましく、単独または2種以上の組み合わせで用いることができる。
本発明においては、トナー中のワックス含有量が、樹脂成分100重量%に対して1〜10重量%を含有させることが出来、好ましくは2〜5重量%である。トナー全量に対するワックス量が1重量%未満であると、定着時には定着部材表面でワックスがしみ出して定着部材にくっつかないようにしているが、ワックス量が少ないためワックス種によってはその離型効果十分に働かなくなり、ホットオフセットの余裕度がなくなることがある。一方、10重量%を超えると、ワックスは低温で溶融するため、熱エネルギー、機械エネルギーの影響を受けやすく、低融点ワックスを用いた場合など、例えば二成分現像用トナーとした場合、現像部でのキャリアとの攪拌時にワックスがトナー表面から離脱しトナー規制部材や感光体に付着し画像ノイズを発生させたり、一方、一成分現像用トナーとした場合、現像規制部でのブレードへの付着などで画像ノイズを発生させたりする場合がある。
また、ワックスの示差走査熱量計(DSC)により測定される昇温時の吸熱ピークは、65〜115℃でトナーの低温定着が可能になるが、融点が65℃未満では流動性が悪くなり、115℃より高いと定着性が悪くなる傾向がある。
(I−5)油相の有機溶媒
本発明に係るトナーは、少なくとも結着樹脂としてポリエステルを主成分とする樹脂と着色剤からなるトナー組成物を、有機溶剤に溶解または分散させ、該溶解物または分散物をラジカル発生剤の存在する水系媒体中に無機分散剤または樹脂微粒子の存在下で乳化または分散せしめ、次いで溶剤を除去することにより得ることができる。尚、上記結着樹脂であるポリエステルはポリビニル成分をポリエステル分子中に含む事が大前提である。これは、製造途中でのワックス分散液の均一性維持という観点からも非常に重要である。
ポリエステル樹脂と着色剤からなるトナー組成物を溶解または分散させる有機溶剤は、例えば「POLYMER HANDBOOK」4th Edition,WILEY−INTERSCIENCE のVolume 2,Section VIIに記載のHansen溶解度パラメーターが19.5以下となるものが好ましく。さらにその沸点が150℃未満の揮発性であることが、後の溶剤除去が容易になる点から特に好ましい。このような有機溶剤としては、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、1,1−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラ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。
(II)水系媒体用材料
(II−1)水系媒体
次に、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。更には、上記油相で使用したHansen溶解度パラメーターが19.5以下の有機溶媒を混合してもよく、好ましくは水に対する飽和量付近の添加量が油相の乳化または分散安定性を高めることができる。トナー組成物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。水相に添加するラジカル発生剤は、水に分散もしくは溶解するものであれば特に限定されないし、単独又は2種以上の組み合わせ、更には酸化還元反応を利用した酸化剤と還元剤の組み合わせでもよい。 添加量はトナー固形分に対してラジカル発生剤種や造粒温度によって調整されるものであるが0.1〜20wt%、好ましくは0.5〜10%である。
(II−2)ラジカル発生剤
本発明のラジカル発生剤としては、所謂重合開始剤として知られているものを用いることが出来、例えば「POLYMER HANDBOOK」4th Edition,WILEY−INTERSCIENCE のVolume 1,Section IIに記載のものが挙げられる。ラジカル発生剤は油相または/及び水相に添加することが出来、油相に添加する場合は油溶性の重合開始剤を用いるのが好ましく水相に添加する場合は水溶性重合開始剤を添加するのが好ましい。
この油溶性重合開始剤としては、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系またはジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンペルオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキサイド、t−ブチルヒドロペルオキサイド、ジ−t−ブチルペルオキサイド、ジクミルペルオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルペルオキシ)トリアジンなどの過酸化物系重合開始剤や過酸化物を側鎖に有する高分子開始剤などを挙げることができる。
一方、水溶性重合開始剤としては過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジンジハイドロクロライド)、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]、4,4’−アゾビス(4−シアノワレリックアシド)アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸およびその塩、過酸化水素等を挙げることができる。
上記水系媒体中に、トナー組成物の溶解物または分散物を、無機分散剤または樹脂微粒子の存在する中分散させる。
(II−3)無機分散剤
無機分散剤としては、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、ハイドロキシアパタイトなどが用いられる。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。
(II−4)樹脂微粒子
また、本発明に係るトナーには、樹脂微粒子を添加することが好ましい。樹脂微粒子を形成する樹脂としては、水性分散体を形成しうる樹脂であれば、いかなる樹脂であっても使用でき、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であっても良いが、例えはビニル系樹脂、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。これらの樹脂は、2種以上を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という観点からビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびそれらの併用である。
(II−4−1)ビニル系樹脂
ビニル系樹脂は、ビニル系モノマーを単独重合または共重合したポリマーである。ビニル系モノマーとしては、下記(1)〜(10)が挙げられる。
(1)ビニル系炭化水素:
脂肪族ビニル系炭化水素:アルケン類、例えばエチレン、プロピレンレン、ブテン、イソブチレン、ぺンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセン、前記以外のα一オレフィン等;アルカジエン類、例えばブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン。
脂環式ビニル系炭化水素:モノ−もしくはジ−シクロアルケンおよびアルカジエン類、例えばシクロヘキセン、(ジ)シクロペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、エチリデンビシクロヘプテン等;テルペン類、例えばピネン、リモネン、インデン等。
芳香族ビニル系炭化水素:スチレンおよびそのハイドロカルビル(アルキル、シクロアルキル、アラルキルおよび/またはアルケニル)置換体、例えばα−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、トリビニルベンゼン等;およびビニルナフタレン。
(2)カルボキシル基含有ビニル系モノマー及びその塩:
炭素数3〜30の不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸ならびにその無水物およびそのモノアルキル(炭素数1〜24)エステル、例えば(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸等のカルボキシル基含有ビニル系モノマー。
(3)スルホン基含有ビニル系モノマー、ビニル系硫酸モノエステル化物及びこれらの塩:
炭素数2〜14のアルケンスルホン酸、例えはビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸;およびその炭素数2〜24のアルキル誘導体、例えばα−メチルスチレンスルホン酸等;スルホ(ヒドロキシ)アルキル−(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、例えば、スルホプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロキシプロピルスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2−ジメチルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸、3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−(メタ)アクリルアミド−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、アルキル(炭素数3〜18)アリルスルホコハク酸、ポリ(n=2〜30)オキシアルキレン(エチレン、プロピレン、ブチレン:単独、ランダム、ブロックでもよい)モノ(メタ)アクリレートの硫酸エステル[ポリ(n=5〜15)オキシプロピレンモノメタクリレート硫酸エステル等]、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル。
(4)燐酸基含有ビニル系モノマー及びその塩:
(メタ)アクリロイルオキシアルキル燐酸モノエステル、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェート、フェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、(メタ)アクリロイルオキシアルキル(炭素数1〜24)ホスホン酸類、例えば2−アクリロイルオキシエチルホスホン酸;ならびにそれらの塩等。
なお、上記(2)〜(4)の塩としては、例えばアルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩、マグネシウム塩等)、アンモニウム塩、アミン塩もしくは4級アンモニウム塩が挙げられる。
(5)ヒドロキシル基含有ビニル系モノマー:
ヒドロキシスチレン、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1−ブテン−3−オール、2−ブテン−1−オール、2−ブテン−1,4−ジオール、プロパルギルアルコール、2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、庶糖アリルエーテル等。
(6)含窒素ビニル系モノマー:
アミノ基含有ビニル系モノマー:アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリレート、N−アミノエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アリルアミン、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、クロチルアミン、N,N−ジメチルアミノスチレン、メチル−α−アセトアミノア クリレート、ビニルイミダゾール、N−ビニルピロ一ル、N−ビニルチオピロリドン、N−アリールフェニレンジアミン、アミノカルバゾール、アミノチアゾール、アミノインドール、アミノピロール、アミノイミダゾール、アミノメルカプトチアゾール、ならびにこれらの塩等。
アミド基含有ビニル系モノマー;(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−メチレン−ビス(メタ)アクリルアミド、桂皮酸アミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジベンジルアクリルアミド、メタクリルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン等。
ニトリル基含有ビニル系モノマー:(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレン、シアノアクリレ一ト等。
4級アンモニウムカチオン基含有ビニル系モノマー:ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジアリルアミン等の3級アミン基含有ビニル系モノマーの4級化物(メチルクロライド、ジメチル硫酸、ベンジルクロライド、ジメチルカーボネート等の4級化剤を用いて4級化したもの)。
ニトロ基含有ビニル系モノマー:ニトロスチレン等。
(7)エポキシ基含有ビニル系モノマー:
グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、p−ビニルフェニルフェニルオキサイド等。
(8)ビニルエステル、ビニル(チオ)エーテル、ビニルケトン、ビニルスルホン類:
ビニルエステル、例えば酢酸ビニル、ビニルブチレート、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、メチル−4−ビニルベンゾエート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、エチル−α−エトキシアクリレート、炭素数1〜50のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート等]、ジアルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である)、ジアルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である)、ポリ(メタ)アリロキシアルカン類[ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン、テトラアリロキシブタン、テトラメタアリロキシエタン等]等、ポリアルキレングリコール鎖を有するビニル系モノマー[ポリエチレングリコール(分子量300)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(分子量500)モノアクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド10モル付加物(メタ)アクリレート、ラウリルアルコールエチレンオキサイド30モル付加物(メタ)アクリレート等]、ポリ(メタ)アクリレート類[多価アルコール類のポリ(メタ)アクリレート:エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等]等。ビニル(チオ)エーテル、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、ヒニルブチルエーテル、ビニル−2−エチルヘキシルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニル−2−メトキシエチルエーテル、メトキシブタジエン、ビニル−2−ブトキシエチルエーテル、3,4−ジヒトロ−1,2−ピラン、2−ブトキシ−2’−ビニロキシジエチルエーテル、ビニル−2−エチルメルカプトエチルエーテル、アセトキシスチレン、フェノキシスチレン
。ビニルケトン、例えはビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルフェニルケトン;ビニルスルホン、例えばジビニルサルファイド、p−ビニルジフェニルサルファイド、ビニルエチルサルファイド、ビニルエチルスルフォン、ジビニルスルフォン、ジビニルスルフォキサイド等。
(9)その他のビニル系モノマー:
イソシアナートエチル(メタ)アクリレート、m−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート等。
(10)フッ素原子元素含有ビニル系モノマー:
4−フルオロスチレン、
2,3,5,6−テトラフルオロスチレン、
ペンタフルオロフェニル(メタ)アクリレート、
ペンタフルオロベンジル(メタ)アクリレート、
ペルフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレート、
ペルフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、
2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート
2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、
1H,1H,4H−ヘキサフルオロブチル(メタ)アクリレート、
1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、
1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプチル(メタ)アクリレート、
ペルフルオロオクチル(メタ)アクリレート、
2−ペルフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート、
ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、
トリヒドロペルフルオロウンデシル(メタ)アクリレート、
ペルフルオロノルボニルメチル(メタ)アクリレート、
1H−ペルフルオロイソボルニル(メタ)アクリレート
2−(N−ブチルペルフルオロオクタンスルホンアミド)エチル(メタ)アクリレート、
2−(N−エチルペルフルオロオクタンスルホンアミド)エチル(メタ)アクリレート、
並びにα−フルオロアクリル酸から誘導された対応する化合物、
ビス−ヘキサフルオロイソプロピル イタコネート、
ビス−ヘキサフルオロイソプロピル マレエート、
ビス−ペルフルオロオクチル イタコネート、
ビス−ペルフルオロオクチル マレエート、
ビス−トリフルオロエチル イタコネート
およびビス−トリフルオロエチル マレエート、
ビニルヘプタフルオロブチレート、
ビニルペルフルオロヘプタノエート、
ビニルペルフルオロノナノエート
およびビニルペルフルオロオクタノエート等。
(II−4−2)ビニル系共重合体
ビニル系モノマーの共重合体としては、上記(1)〜(10)の任意のモノマー同士を、2つまたはそれ以上の個数で、任意の割合で共重合したポリマーが挙げられるが、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、スチレン−(メタ)アクリル酸、ジビニルベンゼン共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。樹脂微粒子にフッ素を導入する場合は、上記(10)の任意のモノマー1つまたはそれ以上の個数で任意の割合で共重合
させる。
(II−4−3)ビニル系樹脂のモノマー比
上記樹脂は、水性分散体中で樹脂微粒子を形成させるため、少なくとも水性分散体を形成する条件下で水に完全に溶解していないことが必要である。そのため、ビニル系樹脂が共重合体である場合には、ビニル系樹脂を構成する疎水性モノマーと親水性モノマーの比率は、選ばれるモノマーの種類によるが、一般に疎水性モノマーが10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましい。疎水性モノマーの比率が、10%以下になるとビニル系樹脂が水溶性になり、トナーの粒径均一性が損なわれる。ここで、親水性モノマーとは水に任意の割合で溶解するモノマーをいい、疎水性モノマーとは、それ以外のモノマー(基本的に水に混和しないモノマー)をいう。
(II−4−4)樹脂微粒子の水系への分散方法
樹脂を樹脂微粒子の水性分散液にする方法は、特に限定されないが、以下の(a)〜(h)が挙げられる。
(a)ビニル系樹脂の場合において、モノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法または分散重合法等の重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を製造する方法。
(b)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加あるいは縮合系樹脂の場合において、前駆体(モノマー、オリゴマー等)またはその溶剤溶液を適当な分散剤存在下で水性媒体中に分散させ、その後に加熱したり、硬化剤を加えたりして硬化させて樹脂微粒子の水性分散体を製造する方法。
(c)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加あるいは縮合系樹脂の場合において、前駆体(モノマー、オリゴマー等)またはその溶剤溶液(液体であることが好ましい。加熱により液状化しても良い。)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法。
(d)あらかじめ高分子化反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い。)により作製した樹脂を機械回転式またはジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤存在下で水中に分散させる方法。
(e)あらかじめ高分子化反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い。)により作製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤存在下で水中に分散させる方法。
(f)あらかじめ高分子化反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い。)により作製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に溶剤を添加するか、またはあらかじめ溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、次いで、溶剤を除去して樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤存在下で水中に分散させる方法。
(g)あらかじめ高分子化反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い。)により作製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下で水性媒体中に分散させ、これを加熱または減圧等によって溶剤を除去する方法。
(h)あらかじめ高分子化反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い。)により作製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法。
(II−4−5)樹脂微粒子の粒子径
樹脂微粒子の粒径は、通常、トナーの粒径よりも小さくなり、粒径均一性の観点から、粒径比[樹脂微粒子の体積平均粒径]/[トナーの体積平均粒径]の値が0.001〜0.3の範囲であるのが好ましい。かかる粒径比が、0.3より大きいと樹脂微粒子がトナーの表画に効率よく吸着しないため、得られるトナーの粒度分布が広くなる傾向がある。また、樹脂微粒子の体積平均粒径は、所望の粒径のトナーを得るのに適した粒径になるように、上記粒径比の範囲で適宜調整することができる。例えば、体積平均粒子径5μmのトナーを得たい場合には、好ましくは0.0025〜1.5μm、特に好ましくは0.005〜1.0μmの範囲、10μmのトナーを得たい場合には、好ましくは0.005〜3.0μm、特に好ましくは0.05〜2.0μmである。なお、体積平均粒径は、レーザードップラー式粒度分布測定装置(UPA−150;日機装製)やレーザー式粒度分布測定装置(LA−920;堀場製作所製)やマルチサイザーII(コールター社製)で測定できる。
(II−5)界面活性剤
また、トナー組成物が含まれる油性相を水系媒体中に乳化、分散させるために、必要に応じて、界面活性剤等を用いることもできる。界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、αーオレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸、及び、その金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級もしくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩などが挙げられる。
(II−6)保護コロイド
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−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、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、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。
(III)分散・乳化の方法
分散・乳化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20〜90℃である。高温の方が、ポリエステル樹脂を含むトナー組成物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。
なお、前記ラジカル発生剤からのラジカル発生を促進するために、例えばその熱分解半減期温度を参考にし、適宜加熱するのが好ましく20〜90℃の範囲で選択することができる。また、分散後から脱溶媒(後述)工程間でも適宜加熱処理を行うことができる。
(IV)伸長反応
本発明でポリエステルプレポリマーからウレア変性ポリエステルとする場合、水系媒体中にトナー組成物を分散する前に油相中でアミン類とスルホン化剤を混合したのちプレポリマーと反応させても良いし、水系媒体中にトナー組成物を分散した後にアミン類を加えて粒子界面から反応を起こしても良い。後者の場合、製造されるトナー粒子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。上記重付加反応に要する時間は、ポリエステルプレポリマーの有するイソシアネート基構造と、加えたアミン類との反応性により選択されるが、通常1分〜40時間、好ましくは1〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは20〜98℃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。
(V)脱溶媒
得られた乳化分散体から有機溶剤を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶剤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剤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に目的とする品質が得られる。
(VI)湿式分級
乳化分散時のトナー粒度分布が広く、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。さらに、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。
(VII)外添処理
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)、自動乳鉢などがあげられる。
(VIII)外添剤
(VIII−1)無機微粒子
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、5nm〜2μmであることが好ましく、特に5nm〜500nm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、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。
(VIII−2)高分子系微粒子
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。
(VIII−3)外添剤の表面処理
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。
(IX〜クリーニング助剤
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。
(X)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、四級アンモニウム塩(フッ素変性四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)ALRA−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。
(X−1)帯電制御剤の量
本発明において帯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、現像ローラー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。これらはマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。更には、ヘンシェルミキサー等で外添混合してもよい。
本発明のトナーの平均円形度は0.95以上0.99未満が好ましい。上記円形度が0.95未満の場合は、トナーの形状はバラツキが大きく、感光体に部分的な傷を与えやすいことがあり、0.99より大きい場合には、トナー形状は球形になり、スリーブから抜けやすくなり、ブレードクリーニング性が悪化することがある。
ここで、前記トナーの平均円形度の測定は、(株)SYSMEX製フロー式粒子像分析装置FPIA−2100を用いて測定することができる。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に分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸塩を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った。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、円相当径で0.6μm以上をCCDの画素の精度から有効とし平均円形度の算出に用いた。平均円形度は、各粒子の円形度の算出を行い、この各粒子の円形度を足し合わせ、全粒子数で割り算することによって得ることができる。各粒子の平均円形度は、粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割ることにより算出することができる。
本発明のトナーの体積平均粒子径は4μm以上8μm未満であることが好ましい。前記体積平均粒径が4μm未満の場合はトナーの生産性が悪化することや、流動性の悪化が顕著となり好ましくない。一方、8μmを超えると、画像品質が悪くなることがあるため好ましくない。なお、前記体積平均粒径の測定は、例えば、Coulter MULTISIZER IIeを使用した。なお、アパーチャー径は100μmである。
以上によって製造されたトナーは、磁性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。
また、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、磁性キャリアとしては、鉄、マグネタイト、Mn、Zn、Cu等の2価の金属を含むフェライトであって、体積平均粒径20〜100μmが好ましい。平均粒径が20μm未満では、現像時に感光体にキャリア付着が生じやすく、100μmを超えると、トナーとの混合性が低く、トナーの帯電量が不十分で連続使用時の帯電不良等を生じやすい。また、Znを含むCuフェライトは飽和磁化が高いことから好ましいが、画像形成装置のプロセスにあわせて適宜選択することができる。磁性キャリアを被覆する樹脂としては、特に限定されないが、例えばシリコーン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、含フッ素樹脂、オレフィン樹脂等がある。その製造方法は、コーティング樹脂を溶媒中に溶解し、流動層中にスプレーしコア上にコーティングしても良く、また、樹脂粒子を静電的に核粒子に付着させた後に熱溶融させて被覆するものであってもよい。被覆される樹脂の厚さは、0.05〜10μm、好ましくは0.3〜4μmがよい。
本発明の画像形成装置は、感光体と、該感光体を帯電させる帯電手段と、該感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、トナーが装填され、該静電潜像をトナーを用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、感光体上に担持されたトナー像を被記録材に転写する転写手段と被記録材上のトナー像を定着する定着装置とを有し、前記トナーが、本発明のトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
特に、本発明のトナーを用いて、被記録材上のトナー像を、2本のローラーの間を通すことによって加熱溶融して定着を行なう画像形成装置であることも好ましい。
本発明の画像形成装置における定着装置は、少なくとも、定着ローラー、加圧ローラー、金属シリンダー、加熱ランプ、トナー像、支持体(紙等の転写紙)を有する。
また、本発明の画像形成装置は、定着部材にオイル塗布を必要としないオイルレス定着手段であってもよい。
次に本発明の実施形態に係る画像形成装置(プリンタ)の基本的な構成について図面を参照してさらに説明する。図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。画像形成装置は、イエロー(以下、「Y」と記す。)、シアン(以下、「C」と記す。)、マゼンタ(以下、「M」と記す。)、ブラック(以下、「K」と記す。)の4色のトナーから、カラー画像を形成するものである。
まず、複数の潜像担持体を備え、該複数の潜像担持体を表面移動部材の移動方向に並列させる画像形成装置(「タンデム型画像形成装置」)の基本的な構成について説明する。この画像形成装置は、潜像担持体として4つの感光体1Y、1C、1M、1Kを備えている。なお、ここではドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体1Y、1C、1M、1Kは、それぞれ表面移動部材である中間転写ベルト10に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体1Y、1C、1M、1Kは、それぞれ中間転写ベルト10に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体1Y、1C、1M、1Kは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したものであり、また、感光層と保護層との間に中間層を設けてもよい。
図2は、感光体を配設する作像形成部2の構成を示す概略図である。なお、画像形成部2Y、2C、2M、2Kにおける各感光体1Y、1C、1M、1K周りの構成はすべて同じであるため、1つの作像形成部2についてのみ図示し、色分け用の符号Y、C、M、Kについては省略してある。感光体1の周りには、その表面移動方向に沿って、帯電手段としての帯電装置3、現像手段としての現像装置5、感光体1上のトナー像を記録媒体又は中間転写体10に転写する転写手段としての転写装置6、感光体1上の未転写トナーを除去するクリーニング装置7の順に配置されている。帯電装置3と現像装置5との間には、帯電した感光体1の表面の画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段としての露光装置4から発せられる光が感光体1まで通過できるようにスペースが確保されている。
帯電装置3は、感光体1の表面を負極性に帯電する。本実施形態における帯電装置3は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラを備えている。即ち、この帯電装置3は、帯電ローラを感光体1の表面に接触又は近接させ、その帯電ローラに負極性バイアスを印加することで、感光体1の表面を帯電する。感光体1の表面電位が−500Vとなるような直流の帯電バイアスを帯電ローラに印加している。
なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。また、帯電装置3には、帯電ローラの表面をクリーニングするクリーニングブラシが設けてもよい。なお、帯電装置3として、帯電ローラの周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体1の表面に当接するように設置してもよい。この構成においては、帯電ローラの表面と感光体1の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。したがって、帯電ローラに印加される帯電バイアスによって、帯電ローラの表面と感光体1の表面との間に放電が発生し、その放電によって感光体1の表面が帯電される。
このようにして帯電した感光体1の表面には、露光装置4によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置4は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体1に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置4は、レーザ方式であるが、LEDアレイと結像手段とからなる他の方式を採用することもできる。
トナーボトル31Y、31C、31M、31Kから現像装置5内に補給されたトナーは、供給ローラ5bによって搬送され、現像ローラ5a上に担持されることになる。この現像ローラ5aは、感光体1と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ5aは、感光体1と対向する領域(以下、「現像領域」と記す。)において感光体1の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ5a上のトナーが、感光体1の表面を摺擦しながら、トナーを感光体1の表面に供給する。このとき、現像ローラ5aには、図示しない電源から−300Vの現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体1上の静電潜像と現像ローラ5aとの間では、現像ローラ5a上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像ローラ5a上のトナーは、感光体1上の静電潜像に付着することになる。この付着によって感光体1上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像される。
転写装置6における中間転写ベルト10は、3つの支持ローラ11、12、13に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト10上には、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラ14を用いた構成を採用している。具体的には、各感光体1Y、1C、1M、1Kと接触する中間転写ベルト10の部分の裏面に、それぞれ転写装置6としての一次転写ローラ14Y、14C、14M、14Kを配置している。ここでは、各一次転写ローラ14Y、14C、14M、14Kにより押圧された中間転写ベルト10の部分と各感光体1Y、1C、1M、1Kとによって、一次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像を中間転写ベルト10上に転写する際には、各一次転写ローラ14に正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像は、中間転写ベルト10上に静電的に付着し、転写される。
中間転写ベルト10の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置15が設けられている。このベルトクリーニング装置15は、中間転写ベルト10の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置15内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。
また、支持ローラ13に張架された中間転写ベルト10の部分には、二次転写ローラ16が接触して配置されている。この中間転写ベルト10と二次転写ローラ16との間には二次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録部材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置4の図中下側にある給紙カセット20内に収容されており、給紙ローラ21、レジストローラ対22等によって、二次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト10上に重ね合わされたトナー像は、二次転写ニップ部において、転写紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ16に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト10上のトナー像が転写紙上に転写される。
二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置23が配置されている。この加熱定着装置23は、ヒータを内蔵した加熱ローラ23aと、圧力を加えるための加圧ローラ23bとを備えている。二次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ24によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。
現像装置5は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ5aが部分的に露出している。また、ここでは、キャリアを含まない一成分現像剤を使用している。現像装置5は、図1に示したトナーボトル31Y、31C、31M、31Kから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル31Y、31C、31M、31Kは、それぞれが単体で交換できるように、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル31Y、31C、31M、31Kだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。
図3は、現像装置の構成を示す概略図である。
現像剤収納器中の現像剤(トナー)は、現像剤供給部材としての供給ローラ5bで攪拌されながら、感光体1に供給する前記現像剤を表面に担持する現像剤担持体としての現像ローラ5aのニップ部分に運ばれる。このとき供給ローラ5bと現像ローラ5aは、ニップ部で逆方向(カウンタ回転)に回転している。更に、現像ローラ5aに当接するように設けられた現像剤層規制部材としての規制ブレード5cで現像ローラ5a上のトナー量が規制され、現像ローラ5a上にトナー薄層が形成される。また、トナーは、供給ローラ5bと現像ローラ5aのニップ部と規制ブレード5cと現像ローラ5aの間で摺擦され、適正な帯電量に制御される。
また、本発明のプロセスカートリッジは、本発明のトナーを使用し、感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジであることを特徴とする。
本発明のプロセスカートリッジの構成としては、少なくとも感光体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段を有する。
本発明においては、上述の感光体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成してよい。
図4はプロセスカートリッジの構成を示す概略図である。
本発明の現像剤は、例えば図4に示すようなプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に於いて使用することができる。本発明においては、静電潜像担持体、静電潜像帯電手段、現像手段、電潜像担持体等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジを複写機やプリンタ−等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
図4に示したプロセスカートリッジは、静電潜像担持体、静電潜像帯電手段、図3で説明した現像手段、とを備えている。
本発明のプロセスカートリッジを有する画像形成装置は、感光体が所定の周速度で回転駆動される。感光体は回転過程において、帯電手段によりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受け、こうして感光体の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで現像手段によりトナー現像され、現像されたトナー像は、給紙部から感光体と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された被記録材(中間転写部材を含む)に、転写手段により順次転写されていく。像転写を受けた被記録材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物(コピー)として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリーニング手段によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
下記の実施例にて、本発明のトナーの製造について詳述するが、本発明の態様(1)による式で示されるポリエステル主成分中にビニル成分が均一に分散し、ビニル成分の周辺にワックスが染み出る状態は、好適には水系造粒で達成される。
水系媒体に油相やトナー組成物一次粒子を分散させてトナーを造粒する方法においては、水系媒体の極性と、トナー組成物の各材料の極性や油相を形成する溶剤やモノマーにより、その各材料のトナー内部における存在・偏在状態が大きく支配される。
例えば、結着樹脂と離型剤を比較した場合、離型剤の方が低い極性傾向を有すことが多い。油相を形成する溶剤(溶媒)種やモノマー種によっても傾向が変わるが、一般的には水系媒体と極性が近い材料が比較的トナー粒子の表面側に偏在しやすい傾向を有す。したがって、トナーの結着樹脂が高い極性を有し、ワックスが特に低めの極性を示すものを選択した場合は、ワックスはトナー粒子中央付近に偏在する傾向や、結着樹脂に内包される傾向を有することになる。
このような性質・傾向を有すことが多いため、結着樹脂中の成分配合比と離型剤の添加量を、その性質(極性であったり置換基由来の効果であったり)を適宜選択することで、本発明の規定するワックス存在状態を達成することができる。
なお、結着樹脂の場合、極性を支配する大きな要素としては、酸価や水酸基価があり、これらを選択することで水系媒体とワックスへの親和性の状態等が決定されることになる。
これに対し、ワックスは結着樹脂と比して低極性であることが多い。したがって、ワックスの場合は、極性のみの観点のみならず、結着樹脂に対する分散性・親和性を良くするために配合されるワックス分散剤によっても、好適に結着樹脂中に分散状態を形成することができ、このワックス分散剤種や量により、結着樹脂に対する分散性も支配される。よって、ワックス種やワックス分散剤種・量を適宜変更することで、結着樹脂によりワックスドメインを内包した状態を作ることができる。これにより、トナー表面に露出するワックス成分を少なくし、加熱履歴によって表面から染み出しが可能なトナー内のワックス存在状態を形成することができる。
例えば、ワックス内包性を上げるには、ワックス分散剤量を増やす、結着樹脂の酸価を上げる、ワックスの極性を下げる等がある。
また、乳化凝集法のような、トナー組成物の一次粒子を凝集させてトナー粒子を形成するような製造方法の場合は、他段階で凝集を行う事により、最表層ではワックスを含む一次粒子を少なくすることや、凝集前の一次粒子の段階でワックス一次粒子の廻りを結着樹脂で被覆したような一次粒子を用意することで、容易に達成することができる。
以下に実施例および比較例を示して、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、「部」とあるのはすべて質量部を意味する。
(低分子ビニル成分含有ポリエステルの合成)
ビニル系樹脂の単量体として、スチレン(St)およびアクリル酸ブチル(n−BA)、アクリル酸エチルヘキシル(EHA)、アクリル酸(AA)、重合開始剤として、ジクミルパーオキサイド(DCP)を表1に示す組成で滴下ロートに入れた。次に、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサーおよび窒素導入管を取り付けたガラス製4つ口フラスコに、ポリエステル樹脂の単量体のアルコール成分として、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(BPA−EO)およびビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物(BPA−PO)、酸成分として、アクリル酸(AA)、コハク酸誘導体(DSA)、フマル酸(FA)、アジピン酸(APA)およびテレフタル酸(TPA)、無水1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(TMA)、エステル化触媒として、オクチル酸スズを下記表1に示す組成で仕込み、窒素雰囲気下、マントルヒーター中で加熱撹拌しながら、ビニル系樹脂の単量体および重合開始剤を滴下した。その後、一定の温度に保持し、付加重合反応を熟成させた後、再び昇温して縮重合反応を行った。なお、反応の進行は、軟化点を測定することにより追跡した。所定の軟化点に達した時点で反応を停止させて室温まで冷却し、ビニル成分含有ポリエステル樹脂である[低分子ポリエステルL1]〜[低分子ポリエステルL9]を得た。なお、ここで得られたビニル成分含有ポリエステル樹脂は、下記表1に示す酸価(AV)および軟化点(Tm)を有する。
(低分子ポリエステルの合成)
ビニル成分を滴下しない以外は、同様にして重合(縮重合)を行ない、所定の軟化点に達した時点で反応を停止させて室温まで冷却し、未変性のポリエステル樹脂である[低分子ポリエステルL10]を作製した。
(高分子ポリエステルの合成)
ビニル成分を滴下しない以外は、同様にして重合(縮重合)を行ない、所定の軟化点に達した時点で反応を停止させて室温まで冷却し、高分子ポリエステル樹脂(未変性ポリエステルH)を作製した。
(プレポリマーの合成)
<イソシアネート変性ポリエステル1の合成>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物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290部、無水トリメリット酸9部及びジブチルスズオキシド2部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応させた後、さらに10〜15mHgの減圧下で、8時間反応させて、中間体ポリエステル1を合成した。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、中間体ポリエステル1を453部、イソホロンジイソシアネート41部及び酢酸エチル500部を仕込み、100℃で5時間反応させて、イソシアネート変性ポリエステル1の酢酸エチル溶液(固形分濃度50%)を得た。
イソシアネート変性ポリエステル1は、数平均分子量3,200、重量平均分子量14,400、NCO含量0.76%であった。
<イソシアネート変性ポリエステル2の合成>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部及びジブチルスズオキシド2部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応させた後、さらに10〜15mHgの減圧下で、5時間反応させて、中間体ポリエステル2を合成した。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、中間体ポリエステル2を410部、イソホロンジイソシアネート89部及び酢酸エチル500部を仕込み、100℃で5時間反応させて、イソシアネート変性ポリエステル2の酢酸エチル溶液(固形分濃度50%)を得た。
イソシアネート変性ポリエステル2は、数平均分子量2,200、重量平均分子量9,600、NCO含量1.53%であった。
<イソシアネート変性ポリエステル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358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381部、イソフタル酸200部、テレフタル酸127部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応させた後、さらに10〜15mmHgの減圧下で、6時間反応させて、中間体ポリエステル3を合成した。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、中間体ポリエステル3を445部、イソホロンジイソシアネート55部及び酢酸エチル500部を仕込み、80℃で2時間反応させて、イソシアネート変性ポリエステル3の酢酸エチル溶液(固形分濃度75%)を得た。
イソシアネート変性ポリエステル3は、数平均分子量3,400、重量平均分子量12,400、NCO含量1.02%であった。
[プレポリマー1]〜[プレポリマー3]の分子量及び遊離イソシアネート重量%を表2に示す。
(マスターバッチの合成)
カーボンブラック(キャボット社製 リーガル400R):40部、結着樹脂:ポリエステル樹脂(三洋化成RS−801 酸価10mgKOH/g、Mw20000、Tg64℃):60部、水:30部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行ない、パルベライザーで1mmφの大きさに粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
[実施例1]
(顔料・ワックス分散液(油相)の作成)
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステルL1]391部、パラフィンワックス114部、ワックス分散剤として、スチレン・ポリエチレンポリマー(Tg=72℃、数平均分子量7100)68部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に[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、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステルL1]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・ワックス分散液1]を得た。[顔料・ワックス分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)が50%となるように酢酸エチルを加えて調整した。
(水系媒体の調製)
水953部、ビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の25wt%水性分散液88部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)90部、酢酸エチル113部、ラジカル発生剤として過硫酸カリウム11.2部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
(乳化工程)
[顔料・ワックス分散液1]976部、アミン類としてイソホロンジアミン6.0部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmにて1分間混合した後、[プレポリマー1]137部を加えTKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmにて1分間混合した後、[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmにて15分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
(脱溶剤)
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、60℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
(洗浄⇒乾燥)
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキにイオン交換水900部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μC/cm以下となるようにこの操作を繰り返した。
(3):(2)のリスラリー液のpHが4となる様に10%塩酸を加え、そのままスリーワンモーターで攪拌30分後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μC/cm以下となるようにこの操作を繰り返し[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体1]を得た。体積平均粒径(Dv)は6.5μm、個数平均粒径(Dp)は5.5μmで、Dv/Dpは1.18、平均円形度は0.97であった。ついで、この母体トナー100部に疎水性シリカ3部をヘンシェルミキサーにて混合して、本発明の現像剤Aを得た。
なお、現像規制ブレード上の固着評価並びにその他の現像評価は表3の実施例及び比較例の評価結果にまとめた。
[実施例2〜13、比較例1〜6]
実施例2〜13、比較例1〜5は、表1、2に示すように、実施例1の顔料・ワックス分散液(油相)の作成における[低分子ポリエステル]の種類、[低分子ポリエステル]の比率、及び[プレポリマー]の種類を変更し、更には[プレポリマー]の替わりに[未変性高分子ポリエステルH]を用いた以外は 実施例1と同様に行った。
なお、実施例11〜13、比較例5における未変性高分子ポリエステルHは、あらかじめ未変性ポリエステルを溶解する際に比率を調整して同一油相で分散を行う以外は、実施例1と同様にして行った。
また、比較例6においては、製造方法を湿式法から乾式法へ変える以外は実施例1と同様の樹脂比率、顔料、ワックス組成でトナーを混合、混練、粉砕、分級後、7.0μmのトナーを作製した。
その後、実施例2〜13、比較例1〜6で得た母体トナーは、実施例1と同様にこの母体トナー100部に疎水性シリカ3部をヘンシェルミキサーにて混合して、現像剤を得た。
なお、上述で作製した実施例1〜13及び比較例1〜6のトナーの分析及び評価は下記のように行った。
<規制ブレード固着>
リコー製ipsio SP C220を用いて、印字率6%の所定のプリントパターンを、N/N環境下(23℃、45%)の1000枚連続複写後(耐久後)に現像器の現像ローラの状態および複写画像を目視により観察し、評価した。判定基準は以下の通りである。
○:現像ローラ上にスジ、ムラの発生はなかった。
△:現像ローラ上にスジあるいはムラが若干発生しているものの、複写画像上に縦スジがなく、実用上問題なかった。
×:現像ローラ上にスジあるいはムラが多数発生しており、複写画像上に縦スジ状の抜けが発生し、実用上問題があった。
「○」および「△」を合格とした。
<感光体地汚れ>
リコー製ipsio SP C220を用いて、印字率6%の所定のプリントパターンを、N/N環境下(23℃、45%)の初期(耐久前)と1000枚連続複写後(耐久後)に、地汚れトナーのL*をテープ転写法で求めた。テープ転写法とは、メンディングテープ(住友3M社製)を感光体上に存在するトナー上に貼り付けてカブリトナーをテープ上に転写し、このメンディングテープ及び貼り付け前のメンディングテープをそれぞれ白紙上に貼り、これらの反射濃度をX−Rite939で測定し、その差L*を地汚れの反射濃度として求める方法である。
○:初期と耐久後のL*の変化率が2%以内
△:初期と耐久後のL*の変化率が2%〜5%以内
×:初期と耐久後のL*の変化率が5%以上
「○」および「△」を合格とした。
<フィルミング>
リコー製ipsio SP C220を用いて、印字率6%の所定のプリントパターンをN/N環境下(23℃、45%)で連続印字した。N/N環境下の1000枚連続印字後(耐久後)に、感光体および中間転写体ベルト上を目視で観察評価した。判断基準は以下の通りである。
○:感光体上および中間転写体上にはフィルミングの発生がなく、全く問題なかった。
△:感光体上および中間転写体上、どちらか片方でフィルミングの発生が見られたが、複写画像上には見えず、実用上問題なかった。
×:感光体上および/または中間転写体上にフィルミングの発生があり、画像上でも確認でき、実用上問題があった。
「○」および「△」を合格とした。
一方、実施例1〜13のすべてのポリエステル成分とビニル成分の比(C)は本発明の態様(1)における式(1)の関係を満たすことが分かる。
よって、表3の実施例1〜13から明らかなように、ポリエステル成分とビニル成分が本発明の態様(1)における上記式(1)で表される条件を満たすことによって、トナー表面近傍のワックスの分散状態を制御し、固着を抑制させてトナーの定着性を良好にする、少なくとも着色剤、離型剤及び結着樹脂からなるトナーを提供することができ、高画質の画像を提供できる。
したがって、本発明は、上述したようなトナー条件を満たすトナーを用いる画像形成方法であれば限定されないが、例えば、オイルレス定着を用いた、プリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置において好ましく用いることができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
Figure 2010186006
Figure 2010186006
Figure 2010186006
本発明のトナーは、ブレード固着を抑制すると共にフィルミングや地肌かぶり等の画像ノイズを生ずることがなく高画質な画像を提供することができるため、電子写真記録方法に基づく複写機、プリンター、ファックス、およびそれらの複合機に使用される電子写真用トナーの製法として好適である。
1 感光体
2 作像形成部
1Y、1C、1M、1K 感光体
2Y、2C、2M、2K 画像形成部
3 帯電装置(帯電ローラ)
4 露光装置
5 現像装置
5a 現像ローラ
5b 現像剤供給ローラ
5c 規制ブレード
6 転写装置
7 クリーニング装置
10中間転写ベルト
11、12、13 支持ローラ
14 一次転写ローラ
14Y、14C、14M、14K 一次転写ローラ
15 ベルトクリーニング装置
16 二次転写ローラ
20給紙カセット
21給紙ローラ
22レジストローラ対
23加熱定着装置
23a加熱ローラ
23b加圧ローラ
24排紙ローラ
31Y、31C、31M、31Kトナーボトル
T トナー(現像剤)
特許第2663016号公報 特開2002−6541号公報 特許第4152904号公報 特開2006−078926号公報 特開2007−206431号公報

Claims (15)

  1. 少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含む水系造粒法で得られるカラートナーにおいて、前記結着樹脂はポリビニル成分をポリエステル分子中に含む変性ポリエステル樹脂を含み、該トナーの酢酸エチル可溶分の赤外吸収スペクトルが、少なくともA波長(698±2cm−1)とB波長(828±2cm−1)に吸収ピークを示し、A波長/B波長の比Cが以下の式(1)
    0.250≦C≦0.600 ・・・(1)
    を満足することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  2. 前記変性ポリエステル樹脂がビニル成分と酸価が15mgKOH/g以上のポリエステル成分とからな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. 前記結着樹脂がウレタン及び/またはウレア結合を有するポリエステル樹脂を含有す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. 前記ウレタン及び/またはウレア結合を有するポリエステル樹脂が末端にイソシアネート基を有するポリエステル樹脂とアミン類との反応によって形成されることを特徴とする請求項3に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記離型剤がパラフィン類、合成エステル類、ポリオレフィン類、カルナウバワックス、またはライスワックスから選択される単独または2種以上含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記トナーが非磁性一成分現像用トナーであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 潜像担持体に供給する現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
    現像剤を現像剤担持体表面に供給する現像剤供給部材と、
    現像剤を収納する現像剤収納器と、を備える現像装置において、
    現像剤収納器に請求項1〜6のいずれか一項に記載のトナーが収納されていることを特徴とする現像装置。
  8. 潜像担持体と、少なくとも潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像装置とを一体化
    して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、
    現像装置として、請求項7に記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  9. 潜像を担持する潜像担持体と、
    潜像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、
    帯電した該潜像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段と、
    潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段と、
    潜像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段と、
    被転写体上の可視像を定着させる定着手段と、
    を備える画像形成装置であって、現像手段が、請求項7に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
  10. 前記画像形成装置が無端型の中間転写手段を有することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
  11. 前記画像形成装置が感光体及び/または中間転写手段に残存トナークリーニング手段としてブレードを設けないことを特徴とする請求項9又は10に記載の画像形成装置。
  12. 前記画像形成装置がブレードクリーニング手段を有することを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  13. 前記画像形成装置が加熱装置を具備したローラーによる定着手段を有することを特徴とする請求項9〜12のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  14. 前記画像形成装置が定着部材にオイル塗布を必要としないオイルレス定着手段を有することを特徴とする請求項9〜13のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  15. 潜像担持体表面に均一に帯電を施す帯電工程と、
    帯電した潜像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光工程と、
    現像剤担持体上に現像剤層を形成し、現像剤層を介して潜像担持体表面に形成された静電潜像を現像し、可視像化する現像工程と、
    潜像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写工程と、
    被転写体上の可視像を定着させる定着工程と、を有し、
    現像剤として、請求項1〜6のいずれかに記載のトナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
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