JP2008299055A - 静電荷像現像用トナーの製造方法、及び静電荷像現像用トナー - Google Patents

静電荷像現像用トナーの製造方法、及び静電荷像現像用トナー Download PDF

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Abstract

【課題】擦りに対する低温定着性、コールドオフセット性、耐ホットオフセット性、及び耐フィルミング性に優れた静電荷像現像用トナーの製造方法、と該トナーを提供する。
【解決手段】撹拌翼の周速が15〜25m/sに制御された乳化機に、有機溶媒、結着樹脂、着色剤、及び分散粒径が予め0.15〜0.7μmに調整された離型剤を含む油相、及び水相を送液し、下記式(1) 〜(3)を満たすように連続的に分散及び/又は乳化して油相を粒子化し、該粒子含む分散・乳化液を貯槽に輸送した後、該分散・乳化液から溶媒を除去し、乾燥工程を経てトナー母体粒子とする。3.0≦Dv’≦6.0 …式(1)、4.0≦Dv≦7.5 …式(2)、1.0≦Dv−Dv’≦3.0 …式(3)、[但し、Dv’とDvはそれぞれ乳化機出口及び貯槽内での分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径を示す。]
【選択図】図1

Description

本発明は、低温定着性とコールドオフセット性に優れると共に、耐ホットオフセット性と耐フィルミング特性を兼ね備えた静電荷像現像用トナーの製造方法、及びそれにより得られる静電荷像現像用トナーに関するものである。
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。
上記定着工程では、内部にヒータを有するローラ状あるいはベルト状の一対の定着部材により、記録部材を挟み込んで、トナーを加熱溶融すると共に圧力をかけて記録部材上に定着させる。このとき、加熱温度が高すぎると、トナーが過剰に溶融し、定着部材に融着する問題(ホットオフセット)が発生する。また、加熱温度が低すぎるとトナーが十分に溶融せず定着が不十分になる問題が発生する。省エネルギー化、画像形成装置の小型化の観点から、よりホットオフセット発生温度が高く(耐ホットオフセット性)、かつ定着温度が低い(低温定着性)トナーが求められている。
とりわけフルカラー複写機、フルカラープリンターにおいては、その画像の光沢性及び混色性が必要なことから、トナーはより低溶融粘度であることが必要であり、シャープメルト性のポリエステル系のトナーバインダが用いられている。このようなトナーでは、ホットオフセットの発生が起こりやすいことから、従来からフルカラー用の機器では、定着部材にシリコーンオイルなどを塗布することが行われている。
しかしながら、定着部材にシリコーンオイルを塗布するためには、オイルタンク、オイル塗布装置が必要であり、装置が複雑、大型となる。また、定着部材の劣化をも引き起こし、一定期間毎のメンテナンスが必要とされる。さらに、コピー用紙、OHP(オーバーヘッドプロジェクター)用フィルム等にオイルが付着することが不可避であり、とりわけOHPにおいては付着オイルによる色調の悪化の問題がある。
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、トナーに離型剤、いわゆる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中での分散状態によって大きく左右される。
例えば、特許文献1には、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、造粒性にすぐれ、シャープな粒度分布を持ち、荷電制御性が良好で安定した帯電特性を有するトナーが提供される旨記載されている。なお、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が、トナー粒子内部におけるワックスの分布については具体的に分析されておらず、詳細は不明である。
特許文献2には、隣片状のワックスの含有量を0.1〜40質量%とし、トナー表面に露出するワックスの存在割合が表面に露出する構成化合物の1〜10質量%であるトナーが記載されている。この場合のトナー表面に露出するワックスの割合は、ESCAによって測定し、規定しているものである。しかしながら、ESCAによる分析では、トナーの最表面から0.1μm程度の深さの情報に限られるため、更にトナーの内側に存在し、定着工程で離型性を効果的に発揮するに相応しいワックスの分散状態の情報を知るまでには至らず、好適な条件を規定することができないという問題がある。
なお、特許文献3には、ワックスがトナー粒子に内包されかつ粒子の表面近傍に局在化しているトナーが記載されているが、トナー表面近傍のワックスの詳細な分散状態等に関しては具体的な記載がなく詳細は不明である。
トナー表面近傍の離型剤(ワックス)分散状態等については、特許文献4、特許文献5、特許文献6などで詳細に述べられている。これらの文献では、トナー表面近傍に存在するワックスの量を規定しており、その制御方法として、ワックス粒径、ワックス添加量、分散剤の使用が紹介されている。しかしながら、これらの制御方法に依存した場合、重合トナーの乳化に関わる安定性や、ワックス添加量に依存するフィルミング性や凝集性、分散剤使用による定着阻害性などの様々な問題が発生する可能性がある。
また、トナーの構造を、シェル層がコア層を覆った所謂コア−シェル構造とすることにより、融着を防止する技術に関して、特許文献7、特許文献8などで詳細に述べられている。これらの文献では、コア層とシェル層の樹脂と換算分子量、トナー表面近傍に存在するワックスの量を規定している。しかしながら、トナー表面近傍のワックスのコントロール方法について規定されておらず、ワックスの分散状態は不明である。
これらの問題を解決するためには、ワックス粒径、ワックス添加量、分散剤による表面近傍のワックスの制御方法が重要であり、特にワックス添加量に関わらず、表面近傍のワックスをコントロールできる工程技術が望まれる。
特許第2663016号公報 特許第3225889号公報 特開2002−6541号公報 特開2004−109485号公報 特開2004−246345号公報 特開2004−318043号公報 特開2005−301261号公報 特開2007−71965号公報
本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、離型剤の添加量に関わらず、トナー表面近傍の離型剤量を制御できる製造技術により、特に擦りに対する低温定着性とコールドオフセット性に優れ、かつ、耐ホットオフセット性と耐フィルミング性を兼ね備えた静電荷像現像用トナーの製造方法、及びそれにより得られる静電荷像現像用トナーを提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意検討した結果、以下の〔1〕〜〔9〕に記載する発明によって上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。以下、本発明について具体的に説明する。
〔1〕:上記課題は、トナー製造の乳化工程で用いられる撹拌翼を具備した乳化機に、少なくとも有機溶媒中に結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含有する有機溶媒組成物(油相)と、水系媒体(水相)とを送液し連続的に分散及び/又は乳化して油相を粒子化し、該粒子含む分散液及び/又は乳化液(分散・乳化液)を貯槽に輸送した後、該分散・乳化液から溶媒を除去し、乾燥工程を経てトナー母体粒子とする静電荷像現像剤用トナーの製造方法であって、
前記離型剤を、その分散粒径が0.15〜0.7μmとなるように予め調整して前記油相中に含有させると共に、
前記乳化機に具備された撹拌翼の周速を15〜25m/sとし、かつ、乳化機から貯槽に輸送される際の該乳化機出口における分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv’)と、貯槽内の分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv)が下記式(1)〜(3);
3.0≦Dv’≦6.0 …式(1)
4.0≦Dv≦7.5 …式(2)
1.0≦Dv−Dv’≦3.0 …式(3)
を満たすようにして分散・乳化することを特徴とする静電荷像現像剤用トナーの製造方法により解決される。
〔2〕:上記〔1〕に記載の静電荷像現像剤用トナーの製造方法において、前記結着樹脂が、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる赤外吸収スペクトル中の波数828cm−1に少なくとも特性ピークを有するものであり、前記離型剤が、前記同様に求められる赤外吸収スペクトル中の波数2,850cm−1に少なくとも特性ピークを有するものであって、
前記トナーの表面から0.3μm近傍までの深さ領域に存在する表面離型剤量(Ws)と、トナー中に含有される離型剤の総量(Wt)が下記式(4)〜(6);
0.01≦Ws/Wt≦0.05 …式(4)
0.05≦Ws≦0.20 …式(5)
4≦Wt≦10 …式(6)
[但し、総量(Wt)はDSC(示差走査熱量計)法により求められるトナー中の離型剤の吸熱量から質量換算される値であり、表面離型剤量(Ws)はペレット状に加圧成型されたトナー試料を用いてFTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる前記離型剤由来のピーク(2,850cm−1)と前記結着樹脂由来のピーク(828cm−1)との強度比(P2,850/P828)から求められる値である。]
を満足することを特徴とする。
上記式(4)〜式(6)満たすことにより、表面離型剤量(Ws)とトナー中に含有される離型剤の総量(Wt)のバランスが取れ、擦りに対する低温定着が発揮され、耐ホットオフセット性と耐フィルミング性を維持することが可能となる。
〔3〕:上記〔1〕又は〔2〕に記載の静電荷像現像剤用トナーの製造方法において、前記離型剤が、脱遊離脂肪酸カルナウバワックス、ライスワックス、モンタン系ワックス、エステルワックス及びこれらの組み合わせから選択される少なくともいずれかであることを特徴とする。
離型剤として上記ワックスを用いることにより、定着時において速やかにトナー表面にしみ出るため、低温定着性、コールドオフセット性、耐ホットオフセット性、耐フィルミング特性等に要求される効果を発揮することができる。
〔4〕:上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法において、前記油相と、前記水相との重量比が、60:40〜20:80であることを特徴とする。
油相と水相との重量比を上記範囲とすることにより、乳化状態を安定に保ち、粒子の粒径及び円形度を好適とすることができる。
〔5〕:上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法において、前記結着樹脂が、少なくともポリエステル樹脂を含有していることを特徴とする。
結着樹脂にポリエステル樹脂を含有することで、低分子量化を容易としてトナーの製造において好ましく用いられ、また低温定着性の向上を図ることができて省エネルギー化に対しても好ましい。
〔6〕:上記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法において、前記油相が、少なくとも有機溶媒中に活性水素基を有する化合物、該化合物と反応可能な部位を有する重合体、着色剤、及び離型剤を溶解又は分散させたものであり、
該油相を水相中で乳化機により連続的に機械的剪断力で分散及び/又は乳化させた後、あるいは分散及び/又は乳化させながら、前記活性水素基を有する化合物と、該化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させて造粒することを特徴とする。
上記により、反応が完結した高分子成分の有機溶媒中への溶解、又は分散の困難性を回避することができる。すなわち、活性水素基を有する化合物と、該化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させることによって、耐オフセット性を発現させるために必要な高分子成分を、粒子内に均一に導入することができる。
〔7〕:上記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法において、前記貯槽内に輸送された分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv)と、個数平均粒子径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.20以下であることを特徴とする。
分散・乳化液中の粒子のDv/Dnを1.20以下に規定することで、高解像度、高画質のトナーを得ることが可能となる。
〔8〕:上記課題は、〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法により得られたことを特徴とする静電荷像現像用トナーにより解決される。
〔9〕:上記課題は、トナー製造の乳化工程で用いられる撹拌翼を具備した乳化機に、少なくとも有機溶媒中に結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含有する有機溶媒組成物(油相)と、水系媒体(水相)とを送液し連続的に分散及び/又は乳化して油相を粒子化し、該粒子含む分散液及び/又は乳化液(分散・乳化液)を貯槽に輸送した後、該分散・乳化液から溶媒を除去し、乾燥工程を経てトナー母体粒子とする製造方法により得られる静電荷像現像剤用トナーであって、
前記結着樹脂は、FTIR−ATR法(全反射吸収赤外分光法)により求められる赤外吸収スペクトル中の波数828cm−1に少なくとも特性ピークを有するものであり、前記離型剤は、前記同様に求められる赤外吸収スペクトル中の波数2,850cm−1に少なくとも特性ピークを有するものであって、
前記離型剤の分散粒径は0.15〜0.7μmとなるように予め調整されて前記油相中に含有されると共に、
前記乳化機に具備された撹拌翼の周速は15〜25m/sとされ、かつ、乳化機から貯槽に輸送される際の該乳化機出口における分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv’)と、貯槽内の分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv)が下記式(1)〜(3);
3.0≦Dv’≦6.0 …式(1)
4.0≦Dv≦7.5 …式(2)
1.0≦Dv−Dv’≦3.0 …式(3)
を満たすよう分散・乳化され、
得られたトナーの表面から0.3μm近傍までの深さ領域に存在する表面離型剤量(Ws)と、トナー中に含有される離型剤の総量(Wt)が下記式(4)〜(6);
0.01≦Ws/Wt≦0.05 …式(4)
0.05≦Ws≦0.20 …式(5)
4≦Wt≦10 …式(6)
[但し、総量(Wt)はDSC(示差走査熱量計)法により求められるトナー中の離型剤の吸熱量から質量換算される値であり、表面離型剤量(Ws)はペレット状に加圧成型されたトナー試料を用いてFTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる前記離型剤由来のピーク(2,850cm−1)と前記結着樹脂由来のピーク(828cm−1)との強度比(P2,850/P828)から求められる値である。]
を満足することを特徴とする静電荷像現像剤用トナーにより解決される。
本発明の静電荷像現像剤用トナーの製造方法によれば、油相中における離型剤の分散粒径を予め0.15〜0.7μmの範囲に調整し、かつ、水相中での油相の連続分散・乳化時における乳化機の撹拌翼周速を15〜25m/sに制御すると共に、乳化機出口における粒子の体積平均粒径(Dv’)と、貯槽内の粒子の体積平均粒径(Dv)を前記式(1)〜式(3)を満たすように制御することで、離型剤の添加量に関わらず、擦りに対する低温定着性とコールドオフセット性に優れ、しかも耐ホットオフセット性と耐フィルミング性を兼ね備えた静電荷像現像用トナーが製造される。
上記製造方法によれば、前記式(4)〜式(6)満たし、表面離型剤量(Ws)と、トナー中の離型剤総量(Wt)とのバランスが取れたトナーが得られ、擦りに対する低温定着の発揮や、耐ホットオフセット性と耐フィルミング性の維持が実現できる。
本発明の静電荷像現像剤用トナーによれば、擦りに対する低温定着性、コールドオフセット性、耐ホットオフセット性、耐フィルミング性が優れており、例えば、体積平均粒子径(Dv)と、数平均粒子径(Dn)との比(Dv/Dn)を1.20以下に規定すれば高解像度、高画質が得られる。特に、フルカラー複写機等を用いた場合にも飛散やカブリがなく、長期的に現像性が良好で高画質な画像を形成することが可能である。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の例に限定されるものではない。
すなわち、前述のように本発明における静電荷像現像剤用トナーの製造方法は、トナー製造の乳化工程で用いられる撹拌翼を具備した乳化機に、少なくとも有機溶媒中に結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含有する有機溶媒組成物(油相)と、水系媒体(水相)とを送液して連続的に分散及び/又は乳化して油相を粒子化し、該粒子含む分散液及び/又は乳化液(分散・乳化液)を貯槽に輸送した後、該分散・乳化液から溶媒を除去し、乾燥工程を経てトナー母体粒子とする静電荷像現像剤用トナーの製造方法であって、
前記離型剤を、その分散粒径が0.15〜0.7μmとなるように予め調整して前記油相中に含有させると共に、
前記乳化機に具備された撹拌翼の周速を15〜25m/sとし、かつ、乳化機から貯槽に輸送される際の該乳化機出口における分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv’)と、貯槽内の分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv)が下記式(1)〜(3);
3.0≦Dv’≦6.0 …式(1)
4.0≦Dv≦7.5 …式(2)
1.0≦Dv−Dv’≦3.0 …式(3)
を満たすようにして分散・乳化することを特徴とするものである。
上記製造方法において、結着樹脂として、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる赤外吸収スペクトル中の波数828cm−1に少なくとも特性ピークを有するものを用い、離型剤として、前記同様に求められる赤外吸収スペクトル中の波数2,850cm−1に少なくとも特性ピークを有するものを用いれば、
前記トナーの表面から0.3μm近傍までの深さ領域に存在する表面離型剤量(Ws)と、トナー中に含有される離型剤の総量(Wt)が下記式(4)〜(6);
0.01≦Ws/Wt≦0.05 …式(4)
0.05≦Ws≦0.20 …式(5)
4≦Wt≦10 …式(6)
[但し、総量(Wt)はDSC(示差走査熱量計)法により求められるトナー中の離型剤の吸熱量から質量換算される値であり、表面離型剤量(Ws)はペレット状に加圧成型されたトナー試料を用いてFTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる前記離型剤由来のピーク(2,850cm−1)と前記結着樹脂由来のピーク(828cm−1)との強度比(P2,850/P828)から求められる値である。]
を満足する静電荷像現像剤用トナーが得られる。
つまり、上記式(1)〜(3)は、有機溶媒組成物(油相)を、水系媒体(水相)中で連続的に分散及び/又は乳化する際の粒子形成状態(油相からなる液滴、いわゆる粒子の体積平均粒径)を見る尺度であり、これらの関係式を満たすように分散及び/又は乳化を制御することにより、上述の式(4)〜(6)を満足するトナーの製造が達成可能となる。
上記式(1)、(2)に示す値は、それぞれ、乳化機により乳化された直後の分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径、及び、貯槽に輸送され貯留された分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径を示しており、その差である式(3)により、粒子の安定性が確認できる。
すなわち、式(3)により算出される差が小さくなると離型剤が表面に出難くなり、差が大きくなると離型剤が表面に出易くなる。
上記式(4)は、トナー中の離型剤総量(Wt)に対して、トナー表面に存在する表面離型剤量(Ws)の比率を示しており、値が小さければトナー内部に、値が大きければトナー表面に離型剤が存在することを表す。この比を0.01〜0.05の範囲に保つことにより、表面の離型剤量と、離型剤総量のバランスが取れ、擦りに対する低温定着が発揮され、耐オフセット性と耐フィルミング性を維持することが可能となる。好ましい範囲は、0.015〜0.040の範囲であり、値が小さい場合は、総量に対して表面の割合が乏しいため、擦りに対する低温定着性が弱くなる。また、値が大きい場合は、トナー中の離型剤総量に対して表面における離型剤量の割合が過剰であり、トナー粒子界面での剥離によるコールドオフセットが発生したり、耐フィルミング性に欠ける。
上記式(5)は、表面の離型剤量を示しており、上記式(4)を満足すると共に、0.05〜0.20の範囲を保たなくてはならない。好ましい範囲は、0.08〜0.18の範囲であり、値が小さい場合は、総量に関わらず、表面の割合が乏しいため、擦りに対する低温定着性が弱くなる。また、値が大きい場合は、総量に関わらず、表面の割合が過剰であり、トナー粒子界面での剥離によるコールドオフセットが発生する。
上記式(6)は、離型剤の総量を示しており、上記式(4)、(5)を満足すると共に、4〜10の範囲を保たなくてはならない。好ましい範囲は、5〜8の範囲であり、値が小さい場合は、表面離型剤量に関わらず耐オフセット性に欠け、値が大きい場合は、表面離型剤量に関わらず耐フィルミング性に欠ける。
前記製造方法において造粒されるトナー(トナー母体粒子)の表面から0.3μm近傍までの深さ領域に存在する表面離型剤量(Ws)は、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法に基づいて、以下の方法で測定することができる。
先ず、試料としてトナー3gを、自動ペレット成型器(「TypeMNo.50 BRP−E」;MAEKAWA TESTING MACHINE CO.製)を用い、6tの荷重で1分間プレスし、40mmφ(厚さ約2mm)ペレットを作製し、このトナーペレット表面を前記FTIR−ATR法により測定する。顕微FTIR装置として、SpectrumOne(PERKINELMER社製)に、MultiScope FTIRユニットを設置したものを用意し、直径100μmのゲルマニウム(Ge)結晶のマイクロATRで測定する。測定は、赤外線の入射角は41.5°、分解能は4cm−1、積算は20回の条件で行い、得られた前記離型剤由来のピーク(2850cm−1)と結着樹脂由来のピーク(828cm−1)との強度比(P2850/P828)を、測定場所を変えて4回測定した後の平均値として算出する。
また、離型剤総量(Wt)は、DSC60(島津製作所製)を用いて測定することができる。
先ず、トナー試料約5mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに乗せ、電気炉中にセットする。室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置し、室温まで試料を冷却して10min放置する。その後、窒素雰囲気下、150℃まで昇温速度10℃/minで加熱して示差走査熱量計(DSC)によりDSC曲線を計測し、トナー試料中のワックスの吸熱量を算出する。また、離型剤単体試料約5mgを用いて同様の方法により吸熱量を算出する。
そして、それぞれ得られた離型剤の吸熱量を用いて、下記式(a)により離型剤含有量〔離型剤総量(Wt)〕を求める。
〔離型剤総量(Wt)〕(質量%)=(トナー試料中の離型剤の吸熱量(J/g))/(離型剤単体の吸熱量(J/g))×100 …式(a)
次に、分散・乳化液中の粒子(乳化分散液中に存在する粒子化された油相(油滴))の体積平均粒径、及び粒度分布については、コールターカウンター法などにより測定することが可能であり、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。粒子(以下、トナー粒子あるいはトナーと称することがある。)の測定方法について述べる。
先ず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはポリオキシエチレンアルキルエーテル)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。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)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。
本発明における静電荷像現像剤用トナーの製造方法においては、前記離型剤が有機溶媒中、すなわち有機溶媒組成物(油相)中で分散されており、その際、該離型剤の分散粒径が予め0.15〜0.70(μm)に調整されていると共に、トナー製造の乳化工程で用いられる撹拌翼を具備した乳化機に油相と、水系媒体(水相)とを送液して、前記撹拌翼の周速を15〜25m/sとして連続的に油相を水相中で分散及び/又は乳化して粒子化する。
離型剤の分散粒径は、表面近傍の離型剤量を制御する手段として知られているが、粒子を形成する工程条件である乳化機の撹拌翼の周速と組み合わせることにより、分散粒径とは別に、トナー表面近傍の離型剤量を制御することが可能となる。すなわち、乳化機の撹拌翼の周速を下げれば、粒子が安定し、トナー表面近傍の離型剤は減少し、乳化機周速を上げれば、粒子が不安定となり、表面近傍の離型剤が増加する。
離型剤の分散粒径(ワックス粒子の体積平均粒径)は以下のようにして測定できる。
測定機としてはレーザー回折式粒度分布測定器LA−920(堀場製作所製)を用い、事前に100mlビーカーにワックス分散液0.5gと酢酸エチル40gを投入し、充分に混合する。LA−920の試料投入口に酢酸エチルを100ml入れ、循環速度5にて液を循環させ、空気抜きと光軸調整を行い、ブランク測定を行う。次に、事前に調整した試料を透過率85±5%になるように滴下投入し、5min超音波照射を行う。超音波照射終了後、光軸調整を行って試料測定を行い、ワックス粒子径を得る。
本発明においては、離型剤が、脱遊離脂肪酸カルナウバワックス、ライスワックス、モンタン系ワックス、エステルワックス及びこれらの組み合わせから選択される少なくともいずれかにより静電荷像現像用トナーを製造する。
離型剤としては、定着時に速やかにトナー表面にしみ出る事によって、その効果を発揮することから、酸価値5KOHmg/g以下の酸価を有した脱遊離脂肪酸カルナウバワックス、ライスワックス、モンタン系エステルワックス、エステルワックスを用いることが特に好ましい。
本発明における、有機溶媒組成物又は重合性単量体組成物(油相)と、水系媒体(水相)の重量比は、60:40〜20:80の範囲とすることが好ましく、更には、50:50〜30:70の範囲とすることが好ましい。有機溶媒組成物、又は重合性単量体組成物の重量比が多い場合は、乳化状態が不安定となり、乳化液の粗大化が顕著となり、円形度が低下するばかりでなく、連続的に安定な粒子径が得られ難くなる。また、水系分散媒体の重量比が多い場合は、円形度が高くなり易く、また、油滴粒子の剪断力による切断が不充分となり、小粒径化が難しくなる。
また、有機溶媒組成物中の結着樹脂にはポリエステル樹脂を含有することが好ましい。ポリエステル樹脂は、スチレンアクリル樹脂などに比べて、低分子量化が容易であり、低温定着性に優れており、省エネルギー化に対して好ましい材料である。
さらに、反応が完結した高分子成分の有機溶媒中への溶解、又は分散は困難なことを考慮して、耐オフセット性を発現させるために必要な高分子成分を、粒子内に均一に導入するべく、有機溶媒組成物(油相)は、少なくとも有機溶媒中に活性水素基を有する化合物、該化合物と反応可能な部位を有する重合体、着色剤、及び離型剤を溶解又は分散させたものとし、前記油相を水系媒体(水相)中で剪断力により分散させた後、又は分散させながら、活性水素基を有する化合物と、前記重合体とを反応させて造粒する工程を設けることが好ましい。
本発明方法によって得られる、分散・乳化液中に存在する粒子の体積平均粒径は、4.0〜7.5μmであることが好ましく、また、体積平均粒子径(Dv)と、数平均粒子径(Dn)との比(Dv/Dn)は、1.20以下であることが好ましい。Dv/Dnをこのように規定することにより、高解像度、高画質のトナーを得ることが可能となる。また、より高品質の画像を得るには、粒子の体積平均粒径を4.0〜7.0μmにし、個数平均粒径との比(Dv/Dn)をDv/Dnを1.17以下にし、かつ4μm以下の粒子を個数%で1〜10個数%、12.7μm以上の粒子を体積%で3%以下にすることが好ましく、更には、体積平均粒径を4.0〜6.5μmにし、Dv/Dnを1.15以下にするのが望ましい。このように粒径が制御されたトナーは、とりわけフルカラー複写機等を用いた場合に、飛散やカブリがなく、長期的に現像性が良好で高画質な画像を形成することが可能である。
更に、本発明方法においては、無機微粒子及び/又はポリマー微粒子を含有する水系媒体中に分散させたイソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマー(A)をアミン(B)と反応させる高分子量化工程を行うようにすることが好ましい。
次に、本発明方法のトナーの製造に適用する材料について説明する。
結着樹脂としては、前述のようにポリエステル樹脂を含有することが好ましいが、ポリエステル樹脂の他、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等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等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等が挙げられる。これらは二種以上を混合して用いてもよい。
上記ポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって通常得られるものである。アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、1.4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、及びビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノール類、その他二価のアルコール単量体、三価以上の多価アルコール単量体等が挙げられる。また、カルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、マロン酸等の二価の有機酸単量体、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸等の三価以上の多価カルボン酸単量体等が挙げられる。
本発明の製造方法においては、プレポリマーを適用できるが、このプレポリマーとしては、イソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマー(A)が好ましい。
このイソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマー(A)は、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物で、かつ活性水素基を有するポリエステルを更にポリイソシアネート(PIC)と反応させることによって得ることができる。この場合、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、メルカプト基等が挙げられ、特に、アルコール性水酸基が好ましい。
前記ポリオール(PO)としては、例えば、ジオール(DIO)、及び3価以上のポリオール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、又は(DIO)と少量の(TO)の混合物が好ましい。ジオール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等)、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等)、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等)、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等)、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等)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等)付加物等が挙げられる。好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコール、及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、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、及びこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用が好ましい。3価以上のポリオール(TO)としては、3〜8価又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、ソルビトール等)、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等)、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等が挙げられる。
前記ポリカルボン酸(PC)としては、ジカルボン酸(DIC)、及び3価以上のポリカルボン酸(TC)が挙げられる。(DIC)単独で用いてもよいが、(DIC)と少量の(TC)の混合物として用いることがより好ましい。ジカルボン酸(DIC)としては、例えば、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸等)、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等)等が挙げられる。これらのうち、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、及び炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。3価以上のポリカルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸等)等が挙げられる。なお、ポリカルボン酸(PC)としては、上述した材料の酸無水物又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等)を用いてポリオール(PO)と反応させたものを適用してもよい。
ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との比率は、水酸基(OH)とカルボキシル基(COOH)との当量比OH/COOHとして、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、更には1.3/1〜1.02/1が好ましい。
前記ポリイソシアネート(PIC)としては、例えば、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等)、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等)、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等)、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等)、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、カプロラクタム等でブロックしたものが挙げられる。なおこれらは二種以上併用してもよい。
イソシアネート基を有するポリエステル系プレポリマー(A)を得る場合、ポリイソシアネート(PIC)と活性水素を有するポリエステル系樹脂(PE)との比率は、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)との当量比NCO/OHは、通常5/1〜1/1とし、好ましくは4/1〜1.2/1とし、更には2.5/1〜1.5/1とすることが好ましい。末端にイソシアネート基を有するプレポリマーA中のポリイソシアネート(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40重量%とし、好ましくは1〜30重量%、更には2〜20重量%とすることが好ましい。
前記アミン(B)としては、ポリアミン及び/又は活性水素含有基を有するアミン類が適用できる。この場合の活性水素含有基には、水酸基やメルカプト基が包含されるものとする。このようなアミンとしては、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)、及びB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)等が挙げられる。ジアミン(B1)としては、例えば、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等)、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等)、及び脂肪族ジアミン(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等)等が挙げられる。3価以上のポリアミン(B2)としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等が挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン等が挙げられる。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等が挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられる。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等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物等が挙げられる。これらアミンBのうち好ましいものは、(B1)、及び(B1)と少量の(B2)の混合物である。
更に、プレポリマー(A)とアミン(B)とを反応させる場合、必要により伸長停止剤を用いてポリエステルの分子量を調整してもよい。伸長停止剤としては、活性水素含有基を有しないモノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等)、及びそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)等が適用できる。その添加量は、生成するウレア変性ポリエステルに所望する分子量との関係で適宜選定する。
アミン(B)とイソシアネート基を有するプレポリマー(A)との比率は、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(B)中のアミノ基(NHx)(xは1〜2の数を示す)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、更には1.2/1〜1/1.2とすることが好ましい。
次に、本発明の製造方法において適用する着色剤としては、公知の染料、及び顔料が全て使用できる。具体的には、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、及びこれらの混合物が挙げられる。着色剤の含有量は、トナーに対して通常1〜15重量%とし、更には3〜12重量%とすることが好ましい。
上述した着色剤は、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の際に用い、又はマスターバッチとともに混練される結着樹脂としては、前述したポリエステル樹脂が適用でき、その他、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等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等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等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
上記マスターバッチは、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、混練して得ることができる。この際、着色剤と樹脂との相互作用を高めるために、有機溶剤を用いてもよい。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、乾燥工程が必要なくなり、好ましく用いられる。混合混練工程においては、3本ロールミル等の高せん断分散装置が好適である。
本発明方法により作製するトナーには、必要に応じて荷電制御剤を含有してもよい。
荷電制御剤としては、公知の材料を適用できる。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、又は化合物、タングステンの単体、又は化合物、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が挙げられる。具体的な材料としては、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(日本カ一リット社製)、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。
前記荷電制御剤の使用量は、結着樹脂の種類、必要に応じて使用した添加剤、分散方法を含めた条件によって決定する。例えばバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いることができ、特に、0.2〜5重量部の範囲が好ましい。荷電制御剤の添加量が10重量部を越えると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よいし、トナー表面にトナー粒子作成後固定化させてもよい。
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、無機微粒子が好適である。
無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmとすることが好ましく、特に5mμ〜500mμ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%が望ましい。
無機微粒子としては、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、窒化ケイ素等が挙げられる。その他、高分子系微粒子、例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、ナイロン等の重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子も適用できる。
上述したような、流動化補助剤は、表面処理を行って、疎水性を上げることにより、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等が好ましい表面処理剤として挙げられる。
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、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、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等のソープフリー乳化重合等によって製造された、ポリマー微粒子等が挙げられる。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0.01〜1μmのものが好ましい。
以下、本発明における静電荷像現像用トナーの製造方法の具体例を示すが、本発明は以下に示す例に限定されるものではない。
〔ポリエステル樹脂の作製〕
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)とを、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイド等公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧しながら生成する水を溜去して、ポリエステル樹脂を得る。
〔プレポリマーの作製〕
上記ポリエステル樹脂と同様の方法で得られた水酸基を有するポリエステルに、40〜140℃にて、多価イソシアネート(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。多価イソシアネート(PIC)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、イソシアネート化合物に対して不活性である、芳香族溶剤(トルエン、キシレン等)、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等)、エステル類(酢酸エチル等)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)、及びエーテル類(テトラヒドロフラン等)等が挙げられる。
〔変性ポリエステル樹脂の作製〕
ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との反応は、他のトナー構成材料と混合させて行わせるものであってもよいし、予め作製しておくものでもよい。
予め作製する場合は、ポリエステルプレポリマー(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステル樹脂を得る。ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)を反応させる場合にも、プレポリマー(A)の場合と同様に、必要に応じて溶剤を用いることができる。溶剤は、先述したものをいずれも適用できる。
〔水系媒体(水相)中でのトナー製造〕
適用す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してもよい。
水と混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール等)、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(メチルセルソルブ等)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)等が挙げられる。
トナー粒子は、水系媒体中でイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)からなる分散体を、アミン類(B)と反応させて形成してもよいし、予め作製した変性ポリエステル樹脂を用いてもよい。
水系媒体中でポリエステル樹脂やポリエステルプレポリマー(A)からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中にポリエステル樹脂やポリエステルプレポリマー(A)からなるトナー構成材料を加えて、機械的剪断力により分散させるが、他のトナー構成材料である離型剤(ワックス)、着色剤、あるいは帯電制御剤等は、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、予めこれらトナー構成材料を混合した後、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、ワックス、着色剤、あるいは帯電制御剤等のトナー構成材料は、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。
〔固体微粒子分散剤〕
また、水系媒体(水相)中に予め固体の微粒子分散剤を添加しておくことで、水相中での油滴の分散を均一化させることができる。これは、分散時に油滴の表面に固体微粒子分散剤が配置するようになり、油滴の分散が均一化するためであり、それと共に油滴同士の合一が防止され、粒度分布のシャープなトナーが得られるようになる。固体微粒子分散剤は、水系媒体中で水に難溶の固体状で存在するものであり、平均粒径が0.01〜1μmの無機微粒子が好ましい。無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。更に好ましくはリン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、コロイド状酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等も適用できる。特に水中でリン酸ナトリウムと塩化カルシウムを塩基性条件下で反応させて合成したヒドロキシアパタイトが好ましい。
トナー組成物が分散された油相を水系媒体中に乳化、分散するための分散剤としては、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、リン酸エステル等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、イミダゾリン等のアミン塩型や、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等の4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等の非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタイン等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は、非常に少量でその効果が発揮される。好適な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、例えば、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸、及びその金属塩、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等が挙げられる。
具体的な商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(タイキン工業社製)、メガファックF−ll0、F−l20、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、l03、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
また、カチオン界面活性剤としては、例えば、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級もしくは3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が挙げられる。具体的な商品名としては、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)等が挙げられる。
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よい。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸、または無水マレイン酸等の酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロピル、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等、ビニルアルコール、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等のエーテル類、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、酪酸ビニル等、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等の酸クロライド類、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等の窒素原子、またはその複素環を有するもの等のホモポリマー、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等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等のセルロース類等が適用できる。
なお、分散安定剤としては、リン酸カルシウム塩等の、酸、アルカリに溶解可能な物質を適用できるが、この場合、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩等を溶解した後、水洗する等の方法によって、微粒子からリン酸カルシウム塩等を除去するようにする。その他酵素による分解等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。
伸長および/または架橋反応時間は、ポリエステルプレポリマー(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℃であり、好ましくは40〜98℃であるものとする。また、必要に応じて公知の触媒を使用してもよい。触媒としては、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等が挙げられる。
本発明の製造方法においては、図1の模式図に示すように、油相と水相とを撹拌翼を具備した乳化機に送液し連続的に分散及び/又は乳化して油相を粒子化した後、該粒子を含む分散液及び/又は乳化液(分散・乳化液)を貯槽に輸送する。この貯槽は溜められた分散・乳化液から有機溶媒を除去するためにも適用される構造であるものが好ましい。
すなわち、貯槽としては、攪拌機、及び加温のためのジャケットまたはヒーターを具備している構成のものであれば、公知のものをいずれも適用できるが、効率よく有機溶媒を除去することを考慮して、減圧設備を付帯するもの、又は圧縮空気や窒素等を吹き込める仕様のものが好適である。また、ジャケットまたはヒーターが多段に分かれている構成のものが特に好ましい。
分散・乳化液から有機溶媒を除去した後、乾燥処理して得られた粉体(トナー母粒子)を、帯電制御剤、流動化剤、着色剤等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、トナー表面で所定の粒子が固定化、融合化され、最終的に得られる複合体粒子の表面から、所定の異種粒子の脱離が防止できる。具体的な手段としては、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等が挙げられる。この工程に用いる装置としては、例えば、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)、自動乳鉢等が挙げられる。
更に、本発明方法により得られるトナーは、磁性体を含有した磁性トナーとして用いることができる。この場合、トナー中に含有する磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属、あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金、及びその混合物等が挙げられる。特にマグネタイトが磁気特性の点で好ましい。これらの強磁性体は平均粒径が0.1〜2μm程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては樹脂成分100重量部に対し約15〜200重量部、特に好ましくは樹脂成分100重量部に対し20〜100重量部である。
以下、本発明の具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明は以下に示す例に限定されるものではない。なお、以下、部は重量部を示すものとする。
〔実施例1〕
(ポリエステルの製造)
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管を備えた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物を690部、テレフタル酸を335部、それぞれ投入し、常圧窒素気流下のもと、210℃で10時間縮合反応した。次に、10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続し、その後に冷却し、ポリエステル(1)を得た。得られたポリエステル(1)の樹脂の重量平均分子量は6000であり、酸価10KOHmg/g、ガラス転移点48℃であった。
(プレポリマーの製造)
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管を備えた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物を795部、イソフタル酸を200部、テレフタル酸を65部、及びジブチルチンオキサイドを2部、それぞれ投入し、常圧窒素気流下、210℃で8時間縮合反応した。次に、10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続し、その後に80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行い、プレポリマー(1)を得た。得られたプレポリマー(1)の重量平均分子量は5000であった。
(ワックス分散液の製造)
タンク内に、酢酸エチルを1080部、上記ポリエステル(1)を420部、カルナバワックスを140部、WAX分散剤(スチレン−アクリロニトリル−ブチルアクリレート共重合体、共重合比80/10/10(mol%))を21部それぞれ投入し、74℃まで加温して充分に溶解させた。溶解液を30℃まで冷却晶析させ、粒径0.5mmのビーズを封入したビーズミル(アシザワファインテック製)を使用し、500rpmでビーズミル内滞留時間7minにて分散を行い、ワックス粒子径0.51μmのワックス分散液(1)を得た。
〔有機溶媒組成物(油相)の製造〕
タンク内に、上記ワックス分散液(1)を170部、上記ポリエステル(1)を120部、PY155(クラリアント製)を20部、酢酸エチルを70部、イソホロンジアミンを2部、それぞれ投入し、2時間、攪拌して溶解混合した。次に、高能率分散機エバラマイルダー(荏原製作所製)を用いて、1時間、循環混合して有機溶媒組成物(1)を得た。得られた有機溶媒組成物(1)の酸価は4.5KOHmg/gであった。
また、別のタンク内に、上記プレポリマー(1)を25部、酢酸エチルを25部、それぞれ投入し、4時間、攪拌して溶解混合し、有機溶媒組成物(2)を得た。
〔水系分散媒体(水相)の製造〕
タンク内に水を945部、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体の20%水性分散液を40部、50%ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)を160部、酢酸エチルを90部、それぞれ投入して混合撹拌し、水系分散媒体(1)を得た。
〔トナーの製造〕
上記有機溶媒組成物(1)を4050g/分、上記有機溶媒組成物(2)を500g/分、上記水系分散媒体(1)を8450g/分のスピードで、撹拌翼を具備した乳化機(パイプラインホモミキサー:特殊機化工業製)に供給し、周速17m/sで60分間の連続運転を行い、700kgの分散・乳化液(以降、乳化分散液と称することがある。)を得た。乳化安定期に乳化機出口から50cmのところにあるサンプリング口よりサンプルを採取し粒径を測定したところ、乳化分散液中の粒子の体積平均粒径(Dv)は4.2μm、体積平均粒径と個数平均粒径の比Dv/Dnは1.16であった。上記乳化分散液は、1000kgの貯留が可能であり、減圧ラインを付帯し温水ジャケットが400kgの部分と800kg部分とで2段に分かれている構成のSUS製の貯槽(タンク)に溜めた。そのタンク内での乳化分散液中の粒子の体積平均粒径(Dv’)は6.2μm、Dv’/Dnは1.12であった。なお、貯槽(タンク)には攪拌翼が具備されている。
引き続き、上記タンクを用いて有機溶媒の除去を次の通りに行った。すなわち、45℃まで昇温して、攪拌翼外周端周速10.5m/秒の攪拌下、突沸を回避しつつ、徐々に減圧を行い、大気圧に対して最終的に−90kPaの条件で有機溶媒を除去した。有機溶媒の除去時間は5時間を要し、その後、60℃まで昇温し、5時間の追加反応を行った後に、濾別、洗浄、乾燥処理を行い、トナー母体粒子を得た。
次に、得られたトナー母体粒子100部、及び帯電制御剤(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)を用いて混合した。次に、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、混合した。更に、疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合し、目開き37μmのスクリーンにて粗大粒子を除去して、イエロートナー(1)を得た。
〔実施例2〕
(ワックス分散液の製造)
実施例1におけるビーズ粒径を0.3mm、ビーズミル回転数を600rpm、ビーズミル内滞留時間を10minに変更し、実施例1と同様の操作を行い、ワックス粒子径0.16μmのワックス分散液(2)を得た。
(有機溶媒組成物の製造)
前記ワックス分散液(1)を上記ワックス分散液(2)に変更し、実施例1と同様の操作を行い、有機溶媒組成物(3)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(3)に変更し、供給速度3240g/分、また、前記有機溶媒組成物(2)の供給速度を400g/分、前記水系分散媒体(1)の供給速度を6760g/分、周速を15m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、イエロートナー(2)を得た。
〔実施例3〕
(ワックス分散液の製造)
実施例1におけるビーズミル回転数を400rpm、ビーズミル内滞留時間を5minに変更し、実施例1と同様の操作を行い、ワックス粒子径0.66μmのワックス分散液(3)を得た。
(有機溶媒組成物の製造)
前記ワックス分散液(1)を上記ワックス分散液(3)に変更し、実施例1と同様の操作を行い、有機溶媒組成物(4)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(4)に変更し、供給速度5265g/分、また、前記有機溶媒組成物(2)の供給速度を650g/分、前記水系分散媒体(1)の供給速度を11320g/分、周速を24m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、イエロートナー(3)を得た。
〔実施例4〕
(ワックス分散液の製造)
実施例1におけるビーズミル回転数を600rpmに変更し、実施例1と同様の操作を行い、ワックス粒子径0.40μmのワックス分散液(4)を得た。
(有機溶媒組成物の製造)
前記ワックス分散液(1)を上記ワックス分散液(4)に変更し、実施例1と同様の操作を行い、有機溶媒組成物(5)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(5)に、周速を16m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、イエロートナー(4)を得た。
〔実施例5〕
(ワックス分散液の製造)
実施例1におけるビーズミル回転数を400rpmに変更し、実施例1と同様の操作を行い、ワックス粒子径0.59μmのワックス分散液(5)を得た。
(有機溶媒組成物の製造)
タンク内に、上記ワックス分散液(5)を170部、前記ポリエステル(1)120部、PR1022(大日本インキ化学工業製)16部、酢酸エチル74部、イソホロンジアミン2部を投入し、2時間、攪拌して溶解混合した。続いて、高能率分散機エバラマイルダー(荏原製作所製)を用いて、1時間、循環混合して有機溶媒組成物(6)を得た。
(水系分散媒体の製造)
タンク内に水を945部、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体の20%水性分散液を40部、50%ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)を175部、酢酸エチルを90部、それぞれ投入して混合撹拌し、水系分散媒体(2)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(6)に変更し、供給速度5275g/分、また、前記有機溶媒組成物(2)の供給速度を650g/分、上記水系分散媒体(2)の供給速度を9670g/分、周速を20m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、マゼンタトナー(1)を得た。
〔実施例6〕
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(6)に変更し、供給速度4835g/分、また、前記有機溶媒組成物(2)の供給速度を600g/分、前記水系分散媒体(2)の供給速度を8865g/分、周速を18m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、マゼンタトナー(2)を得た。
〔実施例7〕
(有機溶媒組成物の製造)
タンク内に、前記ワックス分散液(1)を170部、前記ポリエステル(1)120部、LIONOL BLUE FG−7351(東洋インキ製造製)16部、酢酸エチル74部、イソホロンジアミン2部を投入し、2時間、攪拌して溶解混合した。続いて、高能率分散機エバラマイルダー(荏原製作所製)を用いて、1時間、循環混合して有機溶媒組成物(7)を得た。
(水系分散媒体の製造)
タンク内に水を945部、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体の20%水性分散液を40部、50%ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)を150部、酢酸エチルを90部、それぞれ投入して混合撹拌し、水系分散媒体(3)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(7)に変更し、供給速度4860g/分、また、前記有機溶媒組成物(2)の供給速度を600g/分、上記水系分散媒体(3)を7540g/分、周速を19m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、シアントナー(1)を得た。
〔実施例8〕
(ワックス分散液の製造)
実施例1におけるビーズミル回転数を400rpm、ビーズミル内滞留時間を6minに変更し、実施例1と同様の操作を行い、ワックス粒子径0.62μmのワックス分散液(6)を得た。
(有機溶媒組成物の製造)
前記ワックス分散液(1)を上記ワックス分散液(6)に変更し、実施例7と同様の操作を行い、有機溶媒組成物(8)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(8)に変更し、供給速度5345g/分、また、前記有機溶媒組成物(2)の供給速度を660g/分、前記水系分散媒体(3)の供給速度を8290g/分、周速を19m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、シアントナー(2)を得た。
〔比較例1〕
(有機溶媒組成物の製造)
実施例1におけるワックス分散液(1)を上記ワックス分散液(6)に変更し、実施例1と同様の操作を行い、有機溶媒組成物(9)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(9)に変更し、供給速度4455g/分、また、前記有機溶媒組成物(2)の供給速度を550g/分、前記水系分散媒体(1)の供給速度を9295g/分、周速を19m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、イエロートナー(5)を得た。
〔比較例2〕
(ワックス分散液の製造)
実施例1におけるビーズ粒径を0.3mm、ビーズミル回転数を500rpm、ビーズミル内滞留時間を6minに変更し、実施例1と同様の操作を行い、ワックス粒子径0.35μmのワックス分散液(7)を得た。
(有機溶媒組成物の製造)
前記ワックス分散液(1)を上記ワックス分散液(7)に変更し、実施例1と同様の操作を行い、有機溶媒組成物(10)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(10)に、周速を16m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、イエロートナー(6)を得た。
〔比較例3〕
(ワックス分散液の製造)
実施例1におけるビーズミル回転数を600rpm、ビーズミル内滞留時間を6minに変更し、実施例1と同様の操作を行い、ワックス粒子径0.44μmのワックス分散液(8)を得た。
(有機溶媒組成物の製造)
実施例1におけるワックス分散液(1)を上記ワックス分散液(8)に変更し、実施例1と同様の操作を行い、有機溶媒組成物(11)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(11)に変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、イエロートナー(7)を得た。
〔比較例4〕
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(6)に変更し、供給速度5275g/分、また、前記有機溶媒組成物(2)の供給速度を650g/分、前記水系分散媒体(1)の供給速度を9980g/分、周速を22m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、マゼンタトナー(3)を得た。
〔比較例5〕
(有機溶媒組成物の製造)
実施例5におけるワックス分散液(5)を前記ワックス分散液(3)に変更し、実施例5と同様の操作を行い、有機溶媒組成物(12)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(12)に変更し、供給速度5715g/分、また、前記有機溶媒組成物(2)の供給速度を705g/分、前記水系分散媒体(1)の供給速度を10480g/分、周速を23m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、マゼンタトナー(4)を得た。
〔比較例6〕
(有機溶媒組成物の製造)
実施例7におけるワックス分散液(7)を前記ワックス分散液(8)に変更し、実施例7と同様の操作を行い、有機溶媒組成物(13)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(13)に変更し、供給速度5830g/分、また、前記有機溶媒組成物(2)の供給速度を720g/分、前記水系分散媒体(3)の供給速度を9050g/分、周速を21m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、シアントナー(3)を得た。
〔比較例7〕
(ワックス分散液の製造)
実施例1におけるビーズミル回転数を500rpm、ビーズミル内滞留時間を6minに変更し、実施例1と同様の操作の操作を行い、ワックス粒子径0.55μmのワックス分散液(15)を得た。
(有機溶媒組成物の製造)
実施例7におけるワックス分散液(7)を上記ワックス分散液(15)に変更し、実施例7と同様の操作を行い、有機溶媒組成物(14)を得た。
(トナーの製造)
前記有機溶媒組成物(1)を上記有機溶媒組成物(14)に変更し、供給速度5830g/分、また、前記有機溶媒組成物(2)の供給速度を720g/分、前記水系分散媒体(3)の供給速度を9050g/分、周速を20m/sに変更した他は、実施例1と同様の操作を行い、シアントナー(4)を得た。
上記実施例1〜8及び上記比較例1〜7における離型剤の分散粒径[ワックス粒径]、乳化機撹拌翼の周速、乳化機出口での分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv’)、貯槽内の分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv)、Dvと個数平均粒径Dnとの比(Dv/Dn)、Dv−Dv’、表面離型剤量[表面WAX量](Ws)、離型剤の総量[総WAX量](Wt)、Ws/Wtについて後述する評価結果と共に下記表1、下記表2にそれぞれ示す。
上記実施例1〜8で作製したイエロートナー(1)〜(4)及びマゼンタトナー(1)〜(2)、シアントナー(1)〜(2)を用いて、定着特性について評価を行った。また、比較のために上記比較例1〜7で作製したイエロートナー(5)〜(7)、マゼンタトナー(3)〜(4)、シアントナー(3)〜(4)を用いて、同様の評価を行った。評価結果を下記表1、表2にそれぞれ示す。評価方法は、以下に示す通りである。
<定着特性>
(1)アナログスミア(スミア達成温度)
リコー製imagio Neo 450改造機を用いて、リコー製のタイプ6200紙に、画像濃度が0.75±0.1mg/cm2の範囲になるように調整した後、定着ローラーの温度が可変となるように調整を行なって、140℃から190℃まで、5℃刻みでのベタ画像を得る。続いて、クロックメーター(ATLAS ELECTRIC DEVICES製 A.A.T.C.C. CROCK METER MODEL CM-1)の摩擦子に両面テープを用いて、白綿布(JIS L0803 綿3号)を取り付ける。前述のベタ画像を試験台に乗せ、50±10mmの擦り幅で5往復擦る。
擦った白綿布を取り外し、トナーによる汚染部分の画像濃度を測定し、その画像濃度が0.4を切った時の定着温度をスミア達成温度とする。低温定着性の評価としては、上記スミア達成温度が155℃以下の場合は◎、156〜165℃の場合は○、166℃以上の場合は×と判断する。
(2)コールドオフセット(コールド発生温度)
リコー製imagio Neo 450改造機を用いて、リコー製のタイプ6200紙に、画像濃度が0.75±0.1mg/cm2の範囲になるように調整した後、定着ローラーの温度が可変となるように調整を行なって、140℃から190℃まで、5℃刻みでのベタ画像を得る。そこで紙にコールドオフセットが発生しない温度によってコールドオフセット性を評価した。評価としては、コールドオフセット発生温度が165℃以下の場合は◎、166〜175℃の場合は○、176℃以上の場合は×とする。
(3)ホットオフセット(ホット発生温度)
リコー製imagio Neo 450改造機を用いて、リコー製のタイプ6200紙に、画像濃度が0.85±0.1mg/cm2の範囲になるように調整した後、定着ローラーの温度が可変となるように調整を行なって、160℃から220℃まで、5℃刻みでのベタ画像を得る。そこで紙にホットオフセットが発生しない温度によってホットオフセット性を評価した。評価としては、ホットオフセット発生温度が200℃以上の場合は◎、185〜199℃の場合は○、184℃以下の場合は×とする。
(4)感光体フィルミング性(フィルミングランク)
リコー製IPSiO8000を用いて、単色モードで100%ベタ画像チャートを10000枚ランニング出力した後、感光体上のフィルミング程度を段階見本と比較し、ランク1〜5で0.5きざみの9段階で評価した。また、感光体上のフィルミング物質がワックスであることを予め、FT−IR(フーリエ変換赤外分光分析)装置SpectrumOne(Perkin Elmer社製)を用いて確認した。ランク5が最もフィルミングが少なく、ほとんどフィルミングが見られない程度であり、ランク1が最もフィルミングが多い。評価としては、ランク4.5以上が◎、ランク4と3.5が○、ランク3以下は×とする。
Figure 2008299055
Figure 2008299055
上記表1及び表2に示す評価結果から明らかなように、本発明により作製した実施例1〜8のイエロートナー(1)〜(4)、マゼンタトナー(1)〜(2)、シアントナー(1)〜(2)を用いた場合には、すべての定着性を満たす結果が得られた。これに対して、比較例1〜7のイエロートナー(5)〜(7)、マゼンタトナー(3)〜(4)、シアントナー(3)〜(4)においては、定着に関していずれかの特性において不満足となる結果が得られた。
すなわち、本発明の静電荷像現像剤用トナーの製造方法によれば、離型剤の添加量に関わらず、擦りに対する低温定着性、コールドオフセット性、耐ホットオフセット性、耐フィルミング性を兼ね備えた静電荷像現像用トナーが得られ、フルカラー複写機等を用いた場合にも長期的に高画質な画像を形成することが可能である。
本発明の製造方法における撹拌翼を具備した乳化機による分散・乳化と、分散・乳化液受け入れ貯槽を説明するための模式図である。
符号の説明
1 油相
2 水相
3 撹拌翼を具備した乳化機(パイプラインホモミキサー)
4 パイプライン
5 分散・乳化液受け入れ貯槽(貯槽)
6 加熱装置(ジャケットまたはヒーター)

Claims (9)

  1. トナー製造の乳化工程で用いられる撹拌翼を具備した乳化機に、少なくとも有機溶媒中に結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含有する有機溶媒組成物(油相)と、水系媒体(水相)とを送液し連続的に分散及び/又は乳化して油相を粒子化し、該粒子含む分散液及び/又は乳化液(分散・乳化液)を貯槽に輸送した後、該分散・乳化液から溶媒を除去し、乾燥工程を経てトナー母体粒子とする静電荷像現像剤用トナーの製造方法であって、
    前記離型剤を、その分散粒径が0.15〜0.7μmとなるように予め調整して前記油相中に含有させると共に、
    前記乳化機に具備された撹拌翼の周速を15〜25m/sとし、かつ、乳化機から貯槽に輸送される際の該乳化機出口における分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv’)と、貯槽内の分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv)が下記式(1)〜(3);
    3.0≦Dv’≦6.0 …式(1)
    4.0≦Dv≦7.5 …式(2)
    1.0≦Dv−Dv’≦3.0 …式(3)
    を満たすようにして分散・乳化することを特徴とする静電荷像現像剤用トナーの製造方法。
  2. 前記結着樹脂が、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる赤外吸収スペクトル中の波数828cm−1に少なくとも特性ピークを有するものであり、前記離型剤が、前記同様に求められる赤外吸収スペクトル中の波数2,850cm−1に少なくとも特性ピークを有するものであって、
    前記トナーの表面から0.3μm近傍までの深さ領域に存在する表面離型剤量(Ws)と、トナー中に含有される離型剤の総量(Wt)が下記式(4)〜(6);
    0.01≦Ws/Wt≦0.05 …式(4)
    0.05≦Ws≦0.20 …式(5)
    4≦Wt≦10 …式(6)
    [但し、総量(Wt)はDSC(示差走査熱量計)法により求められるトナー中の離型剤の吸熱量から質量換算される値であり、表面離型剤量(Ws)はペレット状に加圧成型されたトナー試料を用いてFTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる前記離型剤由来のピーク(2,850cm−1)と前記結着樹脂由来のピーク(828cm−1)との強度比(P2,850/P828)から求められる値である。]
    を満足することを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像剤用トナーの製造方法。
  3. 前記離型剤が、脱遊離脂肪酸カルナウバワックス、ライスワックス、モンタン系ワックス、エステルワックス及びこれらの組み合わせから選択される少なくともいずれかであ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剤用トナーの製造方法。
  4. 前記油相と、前記水相との重量比が、60:40〜20:80であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  5. 前記結着樹脂が、少なくともポリエステル樹脂を含有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  6. 前記油相が、少なくとも有機溶媒中に活性水素基を有する化合物、該化合物と反応可能な部位を有する重合体、着色剤、及び離型剤を溶解又は分散させたものであり、
    該油相を水相中で乳化機により連続的に機械的剪断力で分散及び/又は乳化させた後、あるいは分散及び/又は乳化させながら、前記活性水素基を有する化合物と、該化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させて造粒することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  7. 前記貯槽内に輸送された分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv)と、個数平均粒子径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.20以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  8. 請求項1〜7のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法により得られたことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  9. トナー製造の乳化工程で用いられる撹拌翼を具備した乳化機に、少なくとも有機溶媒中に結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含有する有機溶媒組成物(油相)と、水系媒体(水相)とを送液し連続的に分散及び/又は乳化して油相を粒子化し、該粒子含む分散液及び/又は乳化液(分散・乳化液)を貯槽に輸送した後、該分散・乳化液から溶媒を除去し、乾燥工程を経てトナー母体粒子とする製造方法により得られる静電荷像現像剤用トナーであって、
    前記結着樹脂は、FTIR−ATR法(全反射吸収赤外分光法)により求められる赤外吸収スペクトル中の波数828cm−1に少なくとも特性ピークを有するものであり、前記離型剤は、前記同様に求められる赤外吸収スペクトル中の波数2,850cm−1に少なくとも特性ピークを有するものであって、
    前記離型剤の分散粒径は0.15〜0.7μmとなるように予め調整されて前記油相中に含有されると共に、
    前記乳化機に具備された撹拌翼の周速は15〜25m/sとされ、かつ、乳化機から貯槽に輸送される際の該乳化機出口における分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv’)と、貯槽内の分散・乳化液中の粒子の体積平均粒径(Dv)が下記式(1)〜(3);
    3.0≦Dv’≦6.0 …式(1)
    4.0≦Dv≦7.5 …式(2)
    1.0≦Dv−Dv’≦3.0 …式(3)
    を満たすよう分散・乳化され、
    得られたトナーの表面から0.3μm近傍までの深さ領域に存在する表面離型剤量(Ws)と、トナー中に含有される離型剤の総量(Wt)が下記式(4)〜(6);
    0.01≦Ws/Wt≦0.05 …式(4)
    0.05≦Ws≦0.20 …式(5)
    4≦Wt≦10 …式(6)
    [但し、総量(Wt)はDSC(示差走査熱量計)法により求められるトナー中の離型剤の吸熱量から質量換算される値であり、表面離型剤量(Ws)はペレット状に加圧成型されたトナー試料を用いてFTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる前記離型剤由来のピーク(2,850cm−1)と前記結着樹脂由来のピーク(828cm−1)との強度比(P2,850/P828)から求められる値である。]
    を満足することを特徴とする静電荷像現像剤用トナー。
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