JP4030937B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法、トナー、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1等に開示されている球形トナーでは、感光体上で転がりやすいために、感光体とクリーニング部材との間に入り込みクリーニング不良となることが多く、また現像、転写の際にトナードットのまわりにチリが多いという問題点がある。
しかしながら、特許文献4等に開示されている小粒径トナーでは、小粒径化したトナーを感光体上からクリーニングする際に、クリーニング部材と感光体との間隙により入り込みやすく、クリーニング不良となることが多い。さらに、不定形化(トナー形状が不揃いな状態)したトナーではクリーニングには有利に働くが、現像及び転写時のトナー挙動が個々の粒子で不揃いとなり、細線再現性の低下等の問題点がある。
しかしながら、トナー形状の扁平化が大きくなると、粉体流動性が悪化し、トナードットを形成する際に緻密かつ均一なトナー粒子の配置をとりにくいため、解像度が高い場合、微小ドットを忠実に再現することができなくなる。これは不定形トナーも同様である。
・ 少なくとも樹脂、着色剤からなるトナー組成物を有機溶剤に溶解又は分散し、該溶解物又は分散物を微粒子分散剤の存在する水系媒体中に分散し、得られた乳化分散液を、連続式真空脱泡機に導入し、周速が10〜60m/secで回転する回転体の薄膜分散領域において、遠心力にて薄膜化することで、該乳化分散液に剪断力を加えながら有機溶剤を除去することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
(3) 乳化分散液に剪断力を加えながら有機溶剤を除去する際に不活性ガスを供給することを特徴とする(1)又は(2)記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
(5) 乳化分散液中に予め不活性ガスを供給し有機溶剤を除去することを特徴とする(4)記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
(7) 前記(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より得られる静電荷像現像用トナーであって、体積平均粒径が3〜8μmの範囲の紡錘形状であり、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜0.8で、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲であって、長軸r1>短軸r2≧厚さr3の関係を満足することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
(10) 前記トナーの厚さr3が3μm以下のトナーが30wt%以下であることを特徴とする(7)〜(9)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(11) 前記トナーの形状係数SF−2が100〜190の範囲であることを特徴とする(7)〜(10)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
また、本発明により、粉体中に均一に気体を導入し最少の気体量で制御された粉体の流動状態を得て、小口径充填容器や複雑な形状の充填容器の奥または底部に流動粉体を流入し、容器内で充填ノズルに設けられた気体粉体分離篩により充填後の粉体から脱気させ、簡単に高密度、無粉塵で充填できる方法を提供でき、さらに、誰でも、どんな場所でも充填できるように、小型で持ち運びができ、操作が簡単である充填機を提供することができるという極めて優れた効果を奏するものである。
本発明のトナーの製造方法は、少なくとも樹脂、着色剤からなるトナー組成物を有機溶剤に溶解又は分散し、該溶解物又は分散物を微粒子分散剤の存在する水系媒体中に分散し、得られた乳化分散液に剪断力を加えながら有機溶剤を除去することを特徴とする。
本発明のトナーはトナーバインダーとして、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との反応により得ることができるウレア変性ポリエステル(i)を含有することが好ましい。
変性ポリエステルとは、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。たとえば、ポリエステル末端をエステル結合以外のもので反応させたもの、具体的には、末端に酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し活性水素化合物とさらに反応させ末端を変形したものをさす。
図1には脱溶剤タンクを用いた場合のバッチ式の概念図を示す。
図2は連続式真空脱泡機の概念図を示す。固定減圧容器201は真空ポンプ203により所定の圧力に減圧調整されており、回転ボール202は外周端部が所定の周速になるように回転している。形状制御前の分散液は供給口204から圧力差により回転ボール202内部に自給される。この時、窒素ガス供給口206から窒素ガスを分散液中に供給し、分散液中に窒素ガスの気泡が混入したものとする。
図4(a)では、X軸がトナーの最も長い軸の長軸r1を、Y軸が次に長い軸の短軸r2を、Z軸に最も短い軸の厚さr3を表し、長軸r1>短軸r2≧厚さr3の関係を有している。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π)……式(1)
離型剤は定着時に速やかにトナー表面にしみ出る事によって目的を達成する。酸価が高いと離型剤としての機能が低下するので、離型剤としての機能を確保するには、酸価値5KOHmg/g以下の酸価を有した脱遊離脂肪酸カルナバワックス、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。
例えばビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等が挙げられる。
図9に、本発明の微細粉体の充填方法に用いる装置の一例の概要を示す。この例の粉体充填装置(1)は、密閉可能な(通常密閉)容器状の収納粉体流動化手段である充填用粉体流動化装置(10)、この粉体流動化装置(10)の下部の気体導入開口部に、フランジで、取付取外し自在に結合され、粉体の流動層を形成するための空気の通気多孔板としての気体−粉体分離篩(2)(焼結金属板、焼結樹脂板、目の細かい金網など)を取外し自在に収納し、導入気体調節弁(20)が付された通気管としての圧縮空気配管(7)、圧縮空気配管(7)が取付取外し自在に嵌め込まれた気体導入手段としての空気ヘッダ(3)、閉鎖弁付粉体の投入口(11)、内部圧力の開放及び密封のための圧力開放弁(13)、圧力微調整用の排出粉体流速調節弁(15)、粉体流動化装置(10)内部の圧力をチェックするための圧力計(14)、粉体導出管(24)に連なる流動粉体輸送管(12)としてのポリウレタンチューブの先に取外自在に結合された粉体充填ノズル(17)から構成され、粉体充填ノズル(17)の根本には粉体充填用の粉体容器(18)の口部に嵌合する程度の大きさの、この例では裁頭円錐形のポリプロピレン環からなる軟質パッキン(19)で周囲が巻かれた形の気体−粉体分離篩(16)が設けられている。
図10には、本発明の装置の他の一例の概要が示される。この例の粉体充填装置(1)においては、軟質プラスチック等の可撓性材質で作成された充填用粉体流動化装置(10)、充填用粉体流動化装置(10)の下部に、フランジで取付取外し自在に結合され、粉体の流動層を形成するための空気の通気多孔板(2)(焼結金属板、焼結樹脂板、目の細かい金網など)を取外し自在に収納し、通気管(7)としての圧縮空気配管、通気管(7)が取付取外し自在に嵌め込まれた気体導入手段としての空気ヘッダ(3)、閉鎖弁付粉体の投入口(11)、内部圧力の開放及び密封のための圧力開放弁(13)、圧力微調整用の粉体流速調節弁(15)、流動粉体導出管(24)としてステンレス管、流動化された粉体の前記充填ノズル(17)への排出路(導管)(12)としての取付取外し自在に接続されたウレタンチューブ、排出路(12)(ウレタンチューブ)に取付取外し自在に接続されたステンレス製の充填ノズル(17)の根本には粉体充填用の粉体容器(18)の口部に嵌合する程度の大きさの、この例では裁頭円錐形のポリプロピレン環からなる軟質パッキン(19)で周囲が巻かれた形の気体−粉体分離篩(16)が設けられている。
さらに、本発明においては、粉体と共に気体が充填され、一本の配管接続口がついた密閉容器で容器が人力で容易に変形するポリエチレンなどの軟質プラスチックで形成し、外部から圧力を加えて該プラスチック容器を変形させ、内圧を高めて配管接続口に接続されたウレタンチューブなどを得て粉体を充填容器の底部に導いても良い。または変形しない硬質プラスチック等の容器に少なくとも2本の配管接続口を設け、一本には0.2Mpa以下の圧縮空気を接続し、他の一本は粉体輸送管とし粉体をチューブを通して容器底部に導くようにしても良い。圧縮空気元としては通常のコンプレッサの他に、手動の例えば自転車の空気入れも代用できる。
(変性されていないポリエステルの製造)
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690部、テレフタル酸256部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後160℃まで冷却し、これに18部の無水フタル酸を加えて2時間反応し変性されていないポリエステル(B)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800部、イソフタル酸180部、テレフタル酸60部、及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマー(A)を得た。
攪拌棒及び温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行いケチミン化合物(1)を得た。
タンク内に前記のプレポリマー(A)14.3部、ポリエステル(B)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、離型剤であるライスワックス(融点83℃)10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12,000rpmで15分攪拌し、ビーズミルで60分間20℃で分散した。これをトナー材料溶液(1)とする。
次に、タンク内にイオン交換水306部、リン酸三カルシウム10%懸濁液265部ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ、均一に溶解した。ついでTK式ホモミキサーで12,000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液(1)及びケチミン化合物(1)2.7部を加えウレア反応させた。粒径及び粒径分布を光学顕微鏡で観察しながら粒径が大きい場合は攪拌回転数を14,000rpmに上げ、さらに5分行った。
さらに、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、周速を15m/secとして30秒混合、1分間休止を5サイクル行った。さらに、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、シアントナーを得た。得られたトナーの紡錘形状を表2に示す。
参考例1において形状制御、脱溶剤工程における圧力を90kPaの減圧下で溶剤を除去すること以外は同様の方法で紡錘形状の実施例2のトナー母体粒子を得た。この時の脱溶剤時間は12時間を要した。
次に、得られたトナー母体粒子を実施例1と同様の処理方法により、シアントナーを得た。得られたトナーの紡錘形状を表2に示す。
参考例1と同様の方法で乳化分散液を製造した。
形状制御、脱溶剤工程は次の方法で行った。前工程で得られた乳化分散液を攪拌翼及び温度計付のタンクに移し、45℃まで昇温して、攪拌翼外周端周速10.5m/secで2時間の攪拌を行い紡錘形状のトナー母体粒子を得た。紡錘形が不足の場合は攪拌時間の延長を行う。その後45℃、30kPaの減圧下で、窒素ガスを1.0L/min供給しながら溶剤を除去した。脱溶剤時間は9.5時間を要した。その後濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、紡錘形状の実施例3のトナー母体粒子を得た。
次に、得られたトナー母体粒子を参考例1と同様の処理方法により、シアントナーを得た。得られたトナーの紡錘形状を表2に示す。
参考例3において窒素ガス供給量10.0L/minとすること以外は参考例3と同様の方法で紡錘形状の実施例4のトナー母体粒子を得た。この時の脱溶剤時間は4.5時間を要した。
次に、得られたトナー母体粒子を参考例1と同様の処理方法により、シアントナーを得た。得られたトナーの紡錘形状を表2に示す。
参考例1と同様の方法で乳化分散液を製造した。
形状制御、脱溶剤工程は次の方法で行った。前工程で得られた乳化分散液を連続式真空脱泡機BB600型(商品名:バブル・バスター 製造発売元:アシザワ株式会社)に連続的に供給した。この時、薄膜を形成させるバケット外周端の周速を8m/sec、バスケット内圧力を30kPa、窒素ガス供給量を分散液に対して体積%で10vol%になるように供給して行った。その後、参考例1と同様の処理方法により参考例5のトナー母体粒子を得た。
次に、得られたトナー母体粒子を参考例1と同様の処理方法により、シアントナーを得た。得られたトナーの紡錘形状を表2に示す。
参考例5においてバケット外周端の周速を65m/sec、窒素ガス供給量を分散液に対して体積%で2vol%にすること以外は参考例5と同様の方法により紡錘形状の実施例2のトナー母体粒子を得た。
次に、得られたトナー母体粒子を参考例1と同様の処理方法により、シアントナーを得た。得られたトナーの紡錘形状を表2に示す。
参考例5においてバケット外周端の周速を40m/secとすること以外は実施例1と同様の方法により紡錘形状の実施例3のトナー母体粒子を得た。
次に、得られたトナー母体粒子を参考例1と同様の処理方法により、シアントナーを得た。得られたトナーの紡錘形状を表2に示す。
参考例1と同様にして、トナー製造した。ただし、粒子形成後に、形状制御を行わず、真球形状のトナー母体粒子を得た。さらに、帯電制御剤、外添剤の被覆処理を同様に行って、トナーを製造した。
ビスフェノールジオール型と多価カルボン酸から合成されるポリエステル樹脂を用いて乾式粉砕法のトナーを製造した。ポリエステル樹脂(数平均分子量Mn=6,000、重量平均分子量Mw=50,000、ガラス転移点Tg=61℃)86部、ライスワックス(酸化0.5)10部、銅フタロシアニンブルー顔料(東洋インキ社製)4部の混合物をヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した後、ロールミルで80〜110℃の温度で約40分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物を粉砕、分級し、トナー母体粒子を得た。さらに、参考例1と同様に、外添剤を添加した。
図7に参考例1、比較例1及び比較例2で得られたトナーの電子顕微鏡観察による写真を示す。(a)は参考例1、(b)は比較例1、(c)は比較例2のトナーの電子顕微鏡写真である。
その結果を表3に示す。
いずれの項目も画像チャートを用いて画像を形成して、以下の評価を行った。
現像性のうち、細線再現性は、画像チャート上の白黒1対の線を1mm中に5本有する細線の再現性を、現像終了後の感光体上の再現性をレンズで拡大して、目視で判断した。現像性のうち、チリは、同時に細線の白線上におけるトナーの有無を目視で判断した。
また、本発明により、粉体中に均一に気体を導入し最少の気体量で制御された粉体の流動状態を得て、小口径充填容器や複雑な形状の充填容器の奥または底部に流動粉体を流入し、容器内で充填ノズルに設けられた気体粉体分離篩により充填後の粉体から脱気させ、簡単に高密度、無粉塵で充填できる方法を提供でき、さらに、誰でも、どんな場所でも充填できるように、小型で持ち運びができ、操作が簡単である充填機を提供することができるという極めて優れた効果を奏するものである。
2 帯電装置
3 露光装置
4 現像装置
6 転写装置(転写ローラ)
7 定着装置
8 クリーニング装置
8a クリーニングブレード
8c トナー回収コイル
8d トナー回収羽根
9 除電ランプ
10 転入入口ガイド
11 ドラム分離爪
20 読取部
30 画像形成部
40 給紙部
100 画像形成装置
201 固定減圧容器
202 回転ボール
203 真空ポンプ
204 分散液供給口
205 排出口
206 窒素ガス供給口
207 熱交換機
208 脱溶剤タンク
210 薄膜分散領域
220 分散液中の窒素ガス気泡
300 連続式真空脱泡機
400 タンク
A 粉体流動化装置
a 粉体−気体分離篩
B 充填用容器
b 粉体−気体分離篩
C1、C2 途中経路
S1、S2 開口面積
Claims (13)
- 少なくとも樹脂、着色剤からなるトナー組成物を有機溶剤に溶解又は分散し、該溶解物又は分散物を微粒子分散剤の存在する水系媒体中に分散し、得られた乳化分散液を、連続式真空脱泡機に導入し、周速が10〜60m/secで回転する回転体の薄膜分散領域において、遠心力にて薄膜化することで、該乳化分散液に剪断力を加えながら有機溶剤を除去することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 乳化分散液に剪断力を加えながら有機溶剤を除去する環境下を101.3kPa(大気圧)より低くすることを特徴とする請求項1記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 乳化分散液に剪断力を加えながら有機溶剤を除去する際に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項1又は2記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 乳化分散液に剪断力を加えながら有機溶剤を除去する際に供給する不活性ガスが窒素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。
- 乳化分散液中に予め不活性ガスを供給し有機溶剤を除去することを特徴とする請求項4記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 不活性ガスが窒素であり、その供給量は、乳化分散液に対して0.1〜70vol%であることを特徴とする請求項5記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 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により得られる静電荷像現像用トナーであって、体積平均粒径が3〜8μmの範囲の紡錘形状であり、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜0.8で、厚さr3と短軸r2との比(r
3/r2)が0.7〜1.0の範囲であって、長軸r1>短軸r2≧厚さr3の関係を満足することを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 前記トナーの長軸r1の平均値が5〜9μmの範囲であって、短軸r2の平均値が2〜6μmの範囲であって、かつ、厚さr3の平均値が2〜6μmの範囲であることを特徴とする請求項7記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナーの長軸r1の標準偏差が2.0μm以下であって、短軸r2の標準偏差が1.5μm以下であって、かつ、厚さr3の標準偏差が1.5μm以下であることを特徴とする請求項7又は8記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナーの厚さr3が3μm以下のトナーが30wt%以下であることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナーの形状係数SF−2が100〜190の範囲であることを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 潜像を形成する感光体と、感光体表面に形成された潜像を現像する現像装置と、感光体上の現像されたトナー像を記録部材に転写する転写装置と、感光体表面のトナーをクリーニングするクリーニングブレードを配設するクリーニング装置とを備える画像形成装置において、請求項7〜11のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
- 感光体と、現像手段と、帯電手段、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において、前記現像手段は、トナーを保持し、該トナーは、請求項7〜11のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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