JP5434133B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
(1)低温定着性に優れたトナー及び画像形成装置を提供する。
(2)低温定着性と帯電安定性を両立させたトナーを提供する。
(3)溶剤除去工程の時間短縮で、高効率な製造方法を提供する。
(1)有機溶媒中に、少なくとも結着樹脂及び/又は結着樹脂前駆体、着色剤、離型剤を溶解又は分散させ、該溶解液又は分散液からなる油相を、水系媒体中で乳化させて造粒し、該乳化液から有機溶媒を除去することによりトナー母体粒子を得るトナーの製造方法であって、
前記乳化液から有機溶媒を除去する工程が、下記(a)ないし(d)の手段を備えた装置を用いて、外管中の熱媒体により内管壁面を加熱し、真空ポンプにより減圧され、かつ、回転翼が回転する内管中に、前記乳化液を供給して、遠心力により内管内壁に乳化液の薄膜を形成させ、かつ、内管内部をトナーのガラス転移温度以下に制御して、前記乳化液中の有機溶媒を排出し、残り乳化液を取り出してなり、
前記工程に供給する乳化液が、25℃でブルックフィールド粘度計の回転数60rpmの粘度測定値が50〜800mPa・sであり、かつ、該乳化液の界面張力が15dyn/cm〜35dyn/cmである、
ことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
(a)乳化液中の有機溶媒を除去するための内管と、該内管の外側にあって熱媒体を収容し内管を加熱するための外管からなり、
(b)上記内管と外管の上下面は密閉され、該内管内部には該内管上面に固定され該内管中央部よりもさらに下方に達する回転翼を有し、
(c)該外管上部には外部から内管に貫通する原料供給口を有し、
(d)該内管下部には、前記供給口と同じ側で、該内管に接続した管からなる残り乳化液を取り出す残液出口と、該残液出口とは反対側で、かつ、該残液出口の位置より上方に、該内管に接続した管からなる溶剤蒸気を排出する蒸気出口とを有する。
(2)前記油相が、少なくとも活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、結着樹脂、着色剤、離型剤を含み、該油相を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去することによりトナー母体粒子を得る(1)に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
(3)前記結着樹脂がポリエステル樹脂を含有することを特徴とする(1)又は(2)に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
(4)前記ポリエステル樹脂の酸価が1.0〜50.0(mgKOH/g)であることを特徴とする(3)に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
(5)前記ポリエステル樹脂のガラス転移点が35〜65℃であることを特徴とする(3)又は(4)に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
(6)前記活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体の重量平均分子量が3,000〜100,000であることを特徴とする(2)に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
なお、前記内管2には、前記乳化液の残液が、蒸気出口6に流出するのを防止するために、図1のように仕切り板8を取り付けるのが好ましい。
〔測定機器条件〕
測定装置:GC−2010(島津製作所製ガスクロマトグラフ)
注入量:2.0μL
試料気化室
注入モード:スプリット
気化室温度:180℃
キャリアガス:He
圧力:40.2kPa
全流量:56.0mL/min
カラム流量:1.04mL/min
線速度:20.0cm/sec
パージ流量:3.0mL/min
スプリット比:50.0
カラム
カラム名称:ZB−50
液相の膜厚:0.25μm
長さ:30.0mm
内径:0.32mmID
カラム上限温度:340℃
カラムオーブン
カラム温度:60℃
カラムオーブン温度プログラム:
60℃ホールド6min→昇温速度60℃/min→230℃ホールド5min
検出器
検出器温度:250℃
メイクアップガス:N2/Air
メイクアップ流量:30.0mL/min
H2流量:47.0mL/min
Air流量:400mL/min
〔測定方法〕
・内標準液の調整:トルエン4gをメスフラスコ中に計量して、DMFで500mLに希釈する。
・測定試料の調整:測定する乳化液1.5gをDMFで約50mLに希釈した後、内標液10mLをホールピペットで採取して投入する。スターラーで測定試料を4分400rpmで攪拌した後、測定機器GCのオートサンプラーに試料をセッティングし測定を行う。測定終了後に内標準物質のトルエンと酢酸エチルの比率から、内標準法により乳化液中の酢酸エチル量を計算する。
次に、本発明のトナーの製造方法における結着樹脂としては、変性ポリエステル樹脂、例えば活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体が好ましく使用される。また、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体と共に変性されていないポリエステル樹脂(未変性ポリエステル樹脂)が好ましく使用される。
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、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。
これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
酸価は具体的に次のような手順で決定される。
使用電極:DG113−SC(メトラー・トレド社製)
解析ソフト:LabX Light Version 1.00.000
装置の校正:トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を使用する。
測定温度:23℃
Stir
Speed [%] 25
Time [s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration [mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume [mL] 1.0
Wait time [s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set) [mV] 8.0
dV(min) [mL] 0.03
dV(max) [mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE [mV] 0.5
dt [s] 1.0
t(min) [s] 2.0
t(max) [s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
at maximum volume [mL] 10.0
at potential No
at slope No
after number EQPs Yes
n = 1
comb. termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下の条件で測定を行う。試料調整:ポリエステル0.5g(酢酸エチル可溶成分では0.3g)をトルエン120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解する。更にエタノール30mlを添加して試料溶液とする。測定は上記記載の装置にて計算することが出来るが、具体的には次のように計算する。あらかじめ標定されたN/10苛性カリ〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量から次の計算で酸価を求める。
酸価=KOH(ml数)×N×56.1/試料重量
(ただしNはN/10 KOHのファクター)
本発明においてガラス転移点(Tg)の測定は、理学電機社製のRigaku THRMOFLEX TG8110により、昇温速度10℃/minの条件にて測定される。
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℃/分で150℃まで加熱した後、150℃で10分間放置、室温まで試料を冷却して10分放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/分で加熱して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。
次に、本発明のトナーの製造方法における着色剤としては、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。
マスターバッチの製造またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先にあげた変性、未変性ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
次に、本発明のトナーの製造方法における離型剤としては、ワックスが好ましく使用される。本発明において用いられるワックスとしては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温耐オフセットに対し効果を示す。
なお、本発明におけるワックスの融点は、示差走査熱量計(DSC)による最大吸熱ピークとした。
本発明で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。
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等も用いることができる。
次に、本発明によって製造されるトナーの特性について説明する。
本発明者らの検討によれば、トナーの酸価は低温定着性、耐高温オフセット性に対して、結着樹脂の酸価より重要な指標であることが判明した。本発明のトナー酸価は未変性ポリエステル樹脂の末端カルボキシル基に由来する。この未変性ポリエステル樹脂は、トナーとしての低温定着性(定着下限温度、ホットオフセット発生温度など)を制御するために、酸価を0.5〜40.0(mgKOH/g)にすることが好ましい。つまり、トナー酸価が40.0(mgKOH/g)を超えると変性ポリエステル樹脂の伸長または架橋反応が不十分となり、耐高温オフセット性に影響が見られ、また、0.5(mgKOH/g)未満では、製造時の塩基化合物による分散安定効果が得られず、変性ポリエステル樹脂の伸長または架橋反応が進みやすく、製造安定性に問題が生じるためである。
トナーの酸価の測定方法は、先述のポリエステル樹脂の酸価の測定方法と同様であり、JIS K0070に準拠した方法による。
トナーの平均粒径及び粒度分布はカー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型を用いて、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研社製)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC社製)接続し測定した。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
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。本発明に係わる体積分布から求めた体積基準の体積平均粒径(Dv)及び個数分布から求めた個数平均粒径(Dn)とその比Dv/Dnを求めた。
本発明においては、粒径2μm以下のトナーの計測にフロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」;シスメックス社製)を用いて計測し、解析ソフト(FPIA−2100 Data Processing Program for FPIA version00−10)を用いて解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10wt%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬社製)を0.1〜0.5ml添加し、各トナー0.1〜0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(本多電子社製)で3分間分散処理した。前記分散液を、前記FPIA−2100を用いて濃度を5000〜15000個/μlが得られるまでトナーの形状及び分布を測定した。本測定法は平均円形度の測定再現性の点から前記分散液濃度が5000〜15000個/μlにすることが重要である。前記分散液濃度を得るために前記分散液の条件、すなわち添加する界面活性剤量、トナー量を変更する必要がある。界面活性剤量は前述したトナー粒径の測定と同様にトナーの疎水性により必要量が異なり、多く添加すると泡によるノイズが発生し、少ないとトナーを十分にぬらすことが出来ないため、分散が不十分となる。またトナー添加量は粒径のより異なり、小粒径の場合は少なく、また大粒径の場合は多くする必要があり、トナー粒径が3〜7μmの場合、トナー量を0.1〜0.5g添加することにより分散液濃度を5000〜15000個/μlにあわせることが可能となる。
本発明による分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により次のように測定される。40℃のヒートチャンバー中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を毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6重量%に調製した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定する。試料の分子量測定に当たっては、試料の有する分子量分布を、数種の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カウント数との関係から算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、Pressure Chemical Co.あるいは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
本発明で得られたトナー母体粒子は、流動性や現像性、帯電性を補助するために外添剤を用いることができる。この外添剤としては、無機微粒子が好ましく用いられる。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、20〜500m2/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。
中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が50mμ以下のものを使用して攪拌混合を行なった場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行なわれる現像機内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られることが明らかになった。
本発明のトナーは、2成分系現像剤として用いることができる。この場合には、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、あるいは、非磁性トナーとしても用いることができる。
本発明の画像形成方法は、本発明の現像剤を用いるものであって、静電潜像形成工程、現像工程、転写工程及び定着工程を少なくとも有し、必要に応じて、適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等をさらに有してもよい。
また、帯電装置は、感光体に対して、ギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、帯電ローラに直流電圧及び交流電圧を重畳印加することによって、感光体の表面を帯電するものが好ましい。
光体の近傍に配置されているため、マグネットローラの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって、感光体の表面に移動する。その結果、静電潜像がトナーにより現像されて、感光体の表面に可視像が形成される。なお、トナーを感光体の表面に移動させる際には、交番電界を印加することが好ましい。
なお、被転写体95としては、転写紙が用いられている。
可視像は、支持ローラ51から印加された電圧により中間転写体50上に転写(一次転写)され、さらに被転写体95上に転写(二次転写)される。その結果、被転写体95上には、転写像が形成される。なお、感光体10上に残存したトナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体10の帯電は、除電ランプ70により除去される。
なお、図3においては、図2に示す画像形成装置と同一の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。また、後述する図4及び図5においても同様とする。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像が形成される潜像担持体と、潜像担持体上に形成された静電潜像を、本発明の現像剤を用いて現像する現像装置を、少なくとも一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在である。なお、本発明のプロセスカートリッジは、必要に応じて、適宜選択したその他の手段をさらに一体に支持してもよい。
(酸価(mgKOH/g))
先述した方法によって測定した。
先述した方法によって測定した。
先述した方法によって測定した。
(樹脂微粒子分散液の製造)
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、三洋化成工業社製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[樹脂微粒子分散液1]を得た。[樹脂微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、105nmであった。[樹脂微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは59℃であり、重量平均分子量は150000であった。
水990部、[樹脂微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5重量%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合撹拌することにより乳白色の水系媒体を得た。
冷却管、攪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229部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、イソフタル酸46部、及びジブチルチンオキサイド2部を投入し、常圧下、230℃にて5時間反応させた。次いで、該反応液を10〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させた後、反応容器中に無水トリメリット酸44部を添加し、常圧下、180℃にて2時間反応させて、[低分子ポリエステル−1]を合成した。得られた[低分子ポリエステル−1]は、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)が5,200、ガラス転移温度(Tg)が45℃、酸価が20mgKOH/gであった。
中間体ポリエステルの合成
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、プロピレングリコール463部、テレフタル酸657部、無水トリメリット酸96部及びチタンテトラブトキシド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、更に10〜15mmHgの減圧で5時間反応し、[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、重量平均分子量28000、Tg36℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価16.5mgKOH/gであった。
次に冷却管、撹拌機及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]250部、イソホロンジイソシアネート16.7部、酢酸エチル250部を入れ100℃で5時間反応し[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]のイソシアネートは、0.52%であった。
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プロピレンオキサイド2モル付加物:319部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:449部、テレフタル酸:243部、アジピン酸:53部及びジブチルチンオキサイド:2部を入れ、常圧、230℃で8時間反応させ、更に10〜15mmHgの減圧で5時聞反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸:7部を入れ180℃、常圧で2時間反応し、[MB用ポリエステル]を得た。[MB用ポリエステル]は、数平均分子量1900、質量平均分子量6100、Tg43℃、酸価1.1mgKOH/gであった。
水:30部に、C.I.Pigmrnt Red 122(Magenta R:東洋インキ社製):40部、[MB用ポリエステル]:60部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。混合物を2本ロールを用いて130℃で45分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕し、[マスターバッチ]を得た。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル−1]378部、カルナバWAX110部、帯電制御剤(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業社製)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ]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、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。
[顔料・WAX分散液1] 749部、[プレポリマー1] 115部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)で5000rpm、1分間混合した後、容器に[水相1] 1200部を加え、TKホモミキサーで回転数13000rpm、20分間混合したのち、カルボキシメチルセルロース1.4%を加え、[乳化スラリー1] を得た。前記乳化液中の酢酸エチル量は乳化液100部に対し20%だった。ブルックフィールド粘度計の回転数60rpmの粘度測定値は310 mPa・secだった。
前記乳化液10kgを供給速度3kg/分で、内管壁温度50℃、内管内圧75mmHg、内管の伝熱面積0.3m2である図1に示す装置の内管に供給し、有機溶剤を排出し、乳化液の残液を取り出した。有機溶剤除去後、ジャケット付20Lタンク中にスラリー(上記残液)を入れて、ジャケット温水温度45℃で熟成処理し、濾別、洗浄、乾燥し、次いで風力分級し、球形状のトナー母体粒子を得た。
得られたトナー母体粒子100部、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/秒に設定して混合処理した。この場合、その混合操作は、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、混合処理した。この場合、その混合操作は、周速を15m/秒として30秒混合1分間休止を5サイクル実施し、最終的な[トナー1]を得た。
前記乳化液に対し、ネオス社製の界面活性剤:フタージェントFT−300を0.01%添加した以外は、実施例1と同様の操作を行い、有機溶剤除去後の工程を、[トナー1]と同様にして、最終的な[トナー2]を得た。
前記乳化液に対し、ネオス社製の界面活性剤フタージェントFT−310を0.1%添加した以外は、実施例1と同様の操作を行い、有機溶剤を除去した後の工程を、[トナー1]と同様にして、最終的な[トナー3]を得た。
前記乳化液に対し、カルボキシメチルセルロースを0.3%添加した以外は、実施例1と同様の操作を行い、有機溶剤を除去した後の工程を、[トナー1]と同様にして、最終的な[トナー4]を得た。
前記乳化液として100部を減圧濾過した後、濾過ケーキに酢酸エチル飽和イオン交換水 100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)したものを使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、有機溶剤を除去した後の工程を、[トナー1]と同様にして、最終的な[トナー5]を得た。
前記乳化液として100部を減圧濾過した後、濾過ケーキに酢酸エチル飽和イオン交換水 100部とカルボキシメチルセルロースを1.4%を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)したものを使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、有機溶剤を除去した後の工程を、[トナー1]と同様にして、最終的な[トナー6]を得た。
前記乳化液に対し、ネオス社の製界面活性剤:フタージェントFT−310を1%添加した以外は、実施例1と同様の操作を行い、有機溶剤を除去した後の工程を、[トナー1]と同様にして、最終的な[トナー7]を得た。
前記乳化液に対し、カルボキシメチルセルロースを1.5%添加した以外は、実施例1と同様の操作を行い、有機溶剤を除去した後の工程を、[トナー1]と同様にして、最終的な[トナー8]を得た。
前記乳化液として100部を減圧濾過した後、濾過ケーキに酢酸エチル飽和イオン交換水100部を加え、攪拌機で混合(回転数500rpmで10分間)する操作を3回実施したものを使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、有機溶剤を除去した後の工程を、[トナー1]と同様にして、最終的な[トナー9]を得た。
粒度分布、円形度、酸価、ガラス転移点の測定は先述した方法によって行った。帯電量、定着温度、保存性、及び画質の評価方法を以下に示す。
1)15秒撹拌帯電量
得られた各トナー10gとフェライトキャリア100gとを温度28℃、湿度80%の環境内で内容積の3割までステンレス製ポットに入れ、100rpmの撹拌速度で15秒撹拌し、現像剤の帯電量(μC/g)を[東芝ケミカル社製:TB−200]にて測定した。
ブローオフ法にてトナーの帯電量を測定した。
2)10分撹拌帯電量
1)と同様に10分撹拌したときの帯電量
(1)及び(2)のブローオフ法による帯電量測定は次のように行った。
温度20℃、湿度50%の試験室で各トナー10gとフェライトキャリア100gとを内容積の3割までステンレス製ポットに入れ、100rpmの撹拌速度で10分攪拌し、現像剤の帯電量(μC/g)を[東芝ケミカル社製:TB−200]にて測定した。
定着ローラとしてテフロン(登録商標)ローラを使用したリコー社製複写機(MF2200)の定着部を改造した装置を用いて、これにリコー社製のタイプ6200紙をセットし複写テストを行なった。定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)とホットオフセット温度(耐ホットオフセット温度)を求めた。従来の低温定着トナーの定着下限温度は140〜150℃程度である。なお、低温定着の評価条件は、紙送りの線速度を120〜150mm/sec、面圧1.2Kgf/cm2、ニップ幅3mm、高温オフセットの評価条件は紙送りの線速度を50mm/sec、面圧2.0Kgf/cm2、ニップ幅4.5mmと設定した。
トナーを50℃×8時間保管後、42メッシュのふるいにて2分間ふるい、金網上の残存率をもって耐熱保存性とした。耐熱保存性の良好なトナーほど残存率は小さい。以下の4段階で評価した。
×:30%以上
△:20〜30%
○:10〜20%
◎:10%未満
デジタルフルカラー複写機(リコー社製imagioColor2800)を用い、単色モードで50%画像面積の画像チャートを150,000枚ランニング出力した後、ベタ画像をリコー社製6000ペーパーに画像出力後、画像濃度をXRite(X−Rite社製)により測定を行なった。
これを4色単独に行ない平均を求めた。この値が、1.2未満の場合は「×」、1.2以上1.4未満の場合は「△」、1.4以上1.8未満の場合は「○」、1.8以上2.2未満の場合は「◎」とした。
デジタルフルカラー複写機(リコー社製imagioColor2800)を用い、を用い、単色で写真画像の出力を行ない、粒状性、鮮鋭性の度合を目視にて評価した。良好なものから順に、「◎」はオフセット印刷並、「○」はオフセット印刷よりわずかに悪い程度、「△」はオフセット印刷よりかなり悪い程度、「×」は従来の電子写真画像程度(非常に悪い)、で評価した。
デジタルフルカラー複写機(リコー社製imagioColor2800)を用い、単色モードで50%画像面積の画像チャートを30,000枚ランニング出力した後、白紙画像を現像中に停止させ、現像後の感光体上の現像剤をテープ転写し、未転写のテープの画像濃度との差を938スペクトロデンシトメーター(X−Rite社製)により測定を行なった。画像濃度の差が少ない方が地肌汚れが良く、良好なものから「◎」、「○」、
「△」、「×」の順にランク付けした。
2 内管
3 原料入口
4 回転翼
5 残液出口
6 蒸気出口
8 仕切り板
10 感光体(感光体ドラム)
10K ブラック用感光体
10Y イエロー用感光体
10M マゼンタ用感光体
10C シアン用感光体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
101 感光体
102 帯電手段
103 露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (6)
- 有機溶媒中に、少なくとも結着樹脂及び/又は結着樹脂前駆体、着色剤、離型剤を溶解又は分散させ、該溶解液又は分散液からなる油相を、水系媒体中で乳化させて造粒し、該乳化液から有機溶媒を除去することによりトナー母体粒子を得るトナーの製造方法であって、
前記乳化液から有機溶媒を除去する工程が、下記(a)ないし(d)の手段を備えた装置を用いて、外管中の熱媒体により内管壁面を加熱し、真空ポンプにより減圧され、かつ、回転翼が回転する内管中に、前記乳化液を供給して、遠心力により内管内壁に乳化液の薄膜を形成させ、かつ、内管内部をトナーのガラス転移温度以下に制御して、前記乳化液中の有機溶媒を排出し、残り乳化液を取り出してなり、
前記工程に供給する乳化液が、25℃でブルックフィールド粘度計の回転数60rpmの粘度測定値が50〜800mPa・sであり、かつ、該乳化液の界面張力が15〜35dyn/cmである、
ことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
(a)乳化液中の有機溶媒を除去するための内管と、該内管の外側にあって熱媒体を収容し内管を加熱するための外管からなり、
(b)上記内管と外管の上下面は密閉され、該内管内部には該内管上面に固定され該内管中央部よりもさらに下方に達する回転翼を有し、
(c)該外管上部には外部から内管に貫通する原料供給口を有し、
(d)該内管下部には、前記供給口と同じ側で、該内管に接続した管からなる残り乳化液を取り出す残液出口と、該残液出口とは反対側で、かつ、該残液出口の位置より上方に、該内管に接続した管からなる溶剤蒸気を排出する蒸気出口とを有する。 - 前記油相として、少なくとも活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、結着樹脂、着色剤、離型剤を含み、該油相を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去することによりトナー母体粒子を得る請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記結着樹脂が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又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記ポリエステル樹脂の酸価が1.0〜50.0(mgKOH/g)であ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の製造方法。
- 前記ポリエステル樹脂のガラス転移点が35〜65℃であることを特徴とする請求項3又は4に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体の重量平均分子量が3,000〜100,000であることを特徴とする請求項2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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