JP4172644B2 - トナー、現像剤、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
このように定着においては、低速から高速まで適用できる定着温度領域の広い、耐オフセット性にすぐれたトナーが待望されている。
特に低温定着性を上げるには、バインダー樹脂のガラス転移点(Tg)や分子量を低くすることが要求されるが、ホットオフセットや保存性のバランスを考えるとこれらすべてを満足させるトナーの開発は難しいものがある。
(1)少なくとも、有機溶媒と結着樹脂と着色剤とワックスを含む微小液滴粒子が、樹脂微粒子を含む水系媒体中に分散している分散液から、それに含まれる有機溶媒を除去することによって得られたトナーであって、そのときの該トナーのガラス転移点(Tg)が30〜46℃であって、トナー表面に被覆した前記樹脂微粒子のガラス転移点(Tg)が50〜70℃であり、かかるトナーをR60ミキサーのラボプラストミルを用い、サンプル量45g、回転数50RPM、温度130℃、時間15分の条件で素練りした時の1/2流出温度が95〜120℃であり、素練りする前の1/2流出温度が120〜145℃であることを特徴とする乾式トナー。
ただし、1/2流出温度の測定条件は下記とする。
荷重:5kg/cm 2 、昇温速度:3.0℃/min
ダイ口径:1.00mm、ダイ長さ:10.0mm
(3)コールター法で測定されるトナーの重量平均粒径が3.0〜6.0μmであり、粒径分布が1.00≦Dv/Dn≦1.20(Dv:重量平均粒径、Dn:個数平均粒径)であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の乾式トナー。
(4)フロー式粒子像測定装置で測定される粒度分布において、個数基準の2μm以下粒子径の微粉含有率が15%以下であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の乾式トナー。
(6)コールター法で測定される粒度分布において、粒径が3μm以下の微粉含有量が2%重量以下であることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の乾式トナー。
(7)フロー式粒子像測定装置で測定される平均円形度が0.900〜0.960の紡錘形状であることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載の乾式トナー。
(8)上記樹脂微粒子の平均粒径が10〜200nmであることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載の乾式トナー。
(11) 前記活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂がイソシアネート基を含有し、前記重付加反応が伸長反応及び/または架橋反応であることを特徴とする前記(9)又は(10)に記載の乾式トナー。
(13)加熱部材と加圧部材間に記録媒体を通して搬送しながらその記録媒体上のトナー画像を定着する熱定着装置を備えた画像形成装置において、前記加熱部材及び/又は加圧部材に付着したトナーを除去するクリーニング部材を備え、加熱部材と加圧部材間に加わる面圧(ローラ荷重/接触面積)が1.5×105Pa以下の定着装置によって定着をおこなう画像形成装置であって、前記(1)〜(12)のいずれかに記載のトナー又は現像剤を使用することを特徴とする画像形成装置。
本発明者らはトナーの流動性、転写性、定着性、ホットオフセット性、高画質、耐熱保存性に優れ、熱定着装置において定着効率を下げることなく定着クリーニングローラーに付着したトナーが逆転写することがないようなトナーについて鋭意検討した。前記特許文献11(特開昭11−149180号公報)、特許文献12(特開2000−292981号公報)記載の乾式トナーは、変性ポリエステル(A)の水系媒体中でのアミン類(B)による伸長反応および/または架橋反応により形成された粒子からなることを特徴としたトナーであって、該トナーは水中で造粒され、該トナーの粒子表面は変性ポリエステルにより適度に覆われ、トナーの粒子内部は低Tgポリエステルと変性ポリエステルが存在し、その粒子表面近傍には離型剤であるワックスが分散し、さらにトナー粒子表層には高分子樹脂微粒子が表面を被覆した粒子構造となっている。加熱ローラー方式による定着において、粒子内部の熱特性の低い低軟化ポリマーがすみやかに染み出し定着に供することを実現した。また、その表層には熱特性と分子量を制御することにより、特に低軟化点のバインダーが熱によりブロッキングを防ぐ樹脂微粒子が薄い層を形成することにより保存性(とりわけ耐熱性)との両立を可能にした。
ラボプラストミル混練条件:
ミキサー:R60
温度 :130℃
時間 :15分
サンプル量:45g
ミキサー回転数:50RPM
粉砕トナーは表面に樹脂微粒子が付着していないのでトナーを素練りする必要がないが、本発明のコア・シェル構造を持つトナーは、コピー機の中で使用される時に、このトナー表面の影響とトナー内部の熱特性が定着品質に大きく影響するのでこの評価が必要となる。
1.ローラーに付着する量は極力少なく
2.付着するトナーはトナーの高分子成分で、高い軟化点成分または高弾性成分が付着した場合より溶け出しにくい
3.トナー粒子中にワックスが均一にもれなく分散しているトナーはクリーニングローラーに付着しにくい
4.粒度分布では分布がシャープなほど定着時熱がトナーに均一にかかり、微量付着するトナーが少なく、定着クリーニングローラーに付着するトナーも少ない
が挙げられる。
検出器としては、質量分析計が好ましいが、特に制限はない。
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。トナー粒度分布の測定領域は2.00μm〜40、30μm未満である。
本発明の乾式トナーの形状及び個数基準の粒度分布は、例えばフロー式粒子像分析装置FPIA−2100(シスメックス(株)製)により計測される。フロー式粒子像分析装置で表わされる粒度分布は、コールター法に比べ2μm以下の粒子測定に精度がある。また形状は円形度で表わされる。円形度の計測法は後述するが円形度はトナー粒子の投影面積に等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値が円形度であるので従い真円の円形度は1.000である。1から値が小さくなるに従い紡錘状(楕円状)になってゆく。本発明のトナーの平均円形度は、0.900〜0.960であり、図8のSEM写真に示す紡錘状の形状が好ましい。平均円形度が0.900未満のトナーでは不定形の形状であり、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られない。不定形の粒子は感光体等への平滑性媒体への接触点が多く、また突起先端部に電荷が集中することからファンデルワールス力や鏡像力が比較的球形な粒子よりも高い。そのため静電的な転写工程においては、不定形粒子と球形の粒子の混在したトナーでは球形の粒子が選択的に移動し、文字部やライン部画像抜けが起こった。また残されたトナーは次の現像工程のために除去しなければならず、クリーナ装置が必要であったり、トナーイールド(画像形成に使用されるトナーの割合)が低かったりする不具合点が生じる。粉砕トナーの円形度は本装置で計測した場合通常0.910〜0.920である。具体的な円形度の測定法を下記に示す。
個数基準の粒度分布は小粒子率の範囲0.6〜2μmの粒子の値を用いる。
また、平均円形度は0.40〜1.00の粒子の平均値である。
ガラス転移点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℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置、室温まで試料を冷却して10min放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱してDSC測定を行なった。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。
本発明のトナーは、少なくとも、有機溶媒と結着樹脂と着色剤とワックスを含む微小液滴粒子が、樹脂微粒子を含む水系媒体中に分散している分散液から、それに含まれる有機溶媒を除去することによって得られたトナーである。更に詳しく説明すると、有機溶媒中に少なくとも、活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂、着色剤、ワックスを溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ微小液滴粒子を形成させ、活性水素基を有する化合物と重付加反応させ、得られた分散液の溶媒を除去することにより得られたトナーである。
図2に示すトナー粒子構造にするためには使用するポリエステルレジンのTgや分子量の範囲を押さえる必要がある。つまり粒子内部のポリエステルはTgは30℃〜46℃に、また分子量を数平均分子量で1500〜15000にすると粒子内部が低軟化点ポリマーで、さらに粒子に弾性をもたせるためプレポリマーでウレアー化した樹脂を分散させることで粒子内部の設計が可能となる。具体的な例としては、活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)が、活性水素基を有する化合物としてはアミン類(B)が挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)としては、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)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(PIC)と反応させたものなどが挙げられる。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。
(PE)の酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには紙への定着時紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし酸価が30を超えると帯電の安定性特に環境変動に対し悪化傾向がある。重付加反応においては酸価がふれると造粒工程でのぶれにつながり乳化における制御が難しくなる。
本発明に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。この溶剤除去前の液攪拌の強さと脱溶剤時間によりトナー円形度の制御が可能となる。ゆっくり脱溶剤することにより形状はより真球になり、円形度で表わすと0.980以上になり、攪拌を強く短時間に脱溶剤を行なうことにより凹凸状や不定形になり、円形度で表わすと0.900〜0.960になる。水系媒体中に乳化分散させ、さらに伸張反応させた乳化液を脱溶剤中に攪拌槽にて温度30〜50℃の強い攪拌力で攪拌しながら脱溶剤を行なうことにより、円形度の制御が可能で0.850〜0.990の範囲の形状制御が可能となる。これは造粒中に含有される酢酸エチルが脱溶剤時に急激に脱溶剤することにより体積収縮が起こったものと考えられ、攪拌力と時間で形状を制御できる。但し、このときの脱溶剤時間は1時間以内とする。1時間以上になると顔料の凝集が始まり体積固有抵抗の低下につながる。
本発明の着色剤としては公知の染料及び顔料が使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
また、本発明の乾式トナーは、トナーバインダー、着色剤とともにワックスを含有させる。ワックスとしては公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワッックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワッックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18-オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。本発明のワックスの融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点が40℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、さらに好ましくは10〜100cpsである。1000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。トナー中のワックスの含有量は通常1〜20重量%であり、好ましくは3〜10重量%である。特に小粒径の粒子中にワックスを微分散するにはワックスの含有量は3〜7重量%を保つのがよい。
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、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)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
本発明で得られた着色粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmであることが好ましく、特に5mμ〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/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、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、窒化ケイ素などを挙げることができる。
本発明で使用される樹脂微粒子は、ガラス転移点(Tg)が50〜70℃であることが重要であり、重量平均分子量が10万〜30万であることが好ましい。
ガラス転移点が50℃未満の場合はトナーのブロッキングが低下し、70℃を超える場合は定着時トナー粒子の軟化の妨げになる。
樹脂微粒子は乳化後トナー粒子の最表面に付着し粒子内部の低軟化ポリマーのブロッキングを防ぐトナー構造となる。樹脂微粒子は図2に示すように球形のものであってもよく、不定形であってもよい。また、有機溶媒の影響や、その後のトナー製造工程の影響によりトナー表面に被膜として存在するように層状となっていてもよい。
本発明のトナーを二成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。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。
本発明画像形成装置は、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また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転写材に、転写手段により順次転写されていく。像転写を受けた転写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。
そのうち、現像装置12では、トナーとして、本発明のトナーを用い、そのトナーを現像ローラを用いて付着して感光体10上の静電潜像を可視像化する。
図4中、帯電装置11およびクリーニング装置14の左側に設けるものは、現像装置12に新しいトナーを補給するトナー補給装置20である。
そして、そのシート搬送路Rには、感光体10の上流位置にレジストローラ21を設ける。また、感光体10の下流位置には、熱定着装置22を設ける。詳しくは後述する熱定着装置22には、加熱ローラ(加熱部材)30と加圧ローラ(加圧部材)32を設ける。
画像読取装置200には、光源53、複数のミラー54、結像用光学レンズ55、CCD等のイメージセンサ56などを設ける。そして、上面にはコンタクトガラス57を備えてなる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置400に原稿をセットしたときは、原稿をシート搬送ローラにより原稿搬送路を通して、コンタクトガラス57上へと移動してから画像読取装置200を駆動し、原稿内容を読み取って原稿スタック台上に排出する。一方、コンタクトガラス57上に直接原稿をセットしたときは、直ちに画像読取装置200を駆動する。
また、このとき同時に、不図示の感光体駆動モータで感光体10を回転し、まず図示例では帯電ローラを用いた帯電装置11で表面を一様に帯電し、次いで上述の画像読取装置200で読み取った原稿内容に応じてレーザ光を照射してレーザ書込装置47で書込みを行い、感光体10の表面に静電潜像を形成し、そののち現像装置12でトナーを付着してその静電潜像を可視像化する。
図6に感光体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段を備え、該現像手段には本発明の乾式トナーを有する本発明のプロセスカートリッジの一例の概略構成を示す。また、図7に、本発明の二成分現像剤を有するプロセスカートリッジの一例の概略構成を示す。
本発明においては、上述の感光体、帯電装置手段、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ー等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
(樹脂微粒子エマルションの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水838部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン73部、メタクリル酸92部、アクリル酸ブチル130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、90nm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57℃であり、重量平均分子量は20万であった。
(水相の調整)
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%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90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。
(未変性ポリエステルの製造)
冷却管、攪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770部、テレフタル酸220部を常圧下、210℃で10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[未変性ポリエステルa]を得た。
[未変性ポリエステルa]のTgは42℃、重量平均分子量(Mw)は28000、ピークトップ3500、酸価15.3であった。
(プレポリマーの製造)
冷却管、攪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640部、イソフタル酸274部、無水トリメリット酸20部、およ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155部と2時間反応を行ない[イソシアネート基含有プレポリマー1]を得た。
(ケチミン化合物の製造)
攪拌棒およ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時間反応を行ない[ケチミン化合物1]を得た。
(MBの合成)
水1200部、カーボンブラック(Printex35 デクサ製)540部〔DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5〕、ポリエステル樹脂1200部を加え、加圧ニーダーで混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、[マスターバッチ1]を得た。
(油相の作成)
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[未変性ポリエステルa]378部、カルナウバワックス55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、WAXの分散を行なった。次いで、[未変性ポリエステルa]の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで3パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。
(トナーの製造)
乳化⇒脱溶剤
[顔料・WAX分散液1]749部、[イソシアネート基含有プレポリマー1]を115部、[ケチミン化合物1]2.9部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1000部を加え、フィルミックスー(特殊機化製)で、回転数5000rpmで5分間混合し[乳化スラリー1]を得た。この時液温は20℃±2℃を保ち乳化後3時間熟成した。この時の乳化直後の粒径は2.5μmで、乳化液の乾燥品をラボプラストミルで練りフローテスターで1/2流出温度を測定し、ウレア反応の進捗をチェックする。
狙いの反応及び乳化粒径を調べ4〜5μmまできたところで反応修了とした。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤し[分散スラリー1]を得た。
[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10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、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。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行ない[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い[トナー1]を得た。
得られたトナーの物性値を表1に、評価結果を表2に示す。また、得られたトナーの円形度は0.93であり、紡錘形状であった。トナーのSEM写真を図8に示す。
(樹脂微粒子エマルションの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン80部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、チオグリコール酸ブチル12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2]を得た。[樹脂微粒子分散液2]をLA−920で測定した体積平均粒径は、120nmであった。[樹脂微粒子分散液2]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは52℃であり、重量平均分子量は30万であった。
実施例1での[樹脂微粒子分散液1]の代わりに[樹脂微粒子分散液2]を使用した以外は実施例1と同様にして[トナー2]を得、ブラックトナー(2)を得た。
得られたトナーの物性値を表1に、評価結果を表2に示す。得られたトナーの円形度は0.92であり、紡錘形状であった。
(樹脂微粒子エマルションの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水760部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)14部、スチレン103部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル90部、チオグリコール酸ブチル12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3]を得た。[樹脂微粒子分散液3]をLA−920で測定した体積平均粒径は、60nmであった。[樹脂微粒子分散液3]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは63℃であり、重量平均分子量は15万であった。
実施例1での[樹脂微粒子分散液1]の代わりに[樹脂微粒子分散液3]を使用した以外は実施例1と同様にして[トナー3]を得、ブラックトナー(3)を得た。
得られたトナーの物性値を表1に、評価結果を表2に示す。得られたトナーの円形度は0.91であり、紡錘形状であった。
(樹脂微粒子エマルションの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン78部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル105部、チオグリコール酸ブチル2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4]を得た。[樹脂微粒子分散液4]をLA−920で測定した平均粒径は、30μmであった。[樹脂微粒子分散液4]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは56℃であり、重量平均分子量は50万であった。
実施例1での[樹脂微粒子分散液1]の代わりに[樹脂微粒子分散液4]を使用した以外は実施例1と同様にして[トナー4]を得、ブラックトナー(4)を得た。
得られたトナーの物性値を表1に、評価結果を表2に示す。得られたトナーの円形度は0.95であり、紡錘形状であった。
(未変性ポリエステルの製造)
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196部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物553部、テレフタル酸210部、アジピン酸79部およ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5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸26部を入れ、180℃、上圧で2時間反応し、[未変性ポリエステルb]を得た。[未変性ポリエステルb]は、数平均分子量6200、重量平均分子量36000、Tg33℃、酸価15であった。
実施例4での[未変性ポリエステルa]の代わりに[未変性ポリエステルb]を使用した以外は実施例4と同様にして[トナー5]を得、ブラックトナー(5)を得た。
得られたトナーの物性値を表1に、評価結果を表2に示す。得られたトナーの円形度は0.93であり、紡錘形状であった。
イオン交換水709gに0.1M−Na3PO4水溶液451gを投入し60℃に加温した後、TKホモミキサーを用いて12,000rpmにて撹拌した。これに1.0M−CaCl2水溶液68gを徐々に添加し、Ca3(PO4)2を含む水系媒体を得た。スチレン170g、2−エチルヘキシルアクリレート30g、エチレングリコールジアクリレート3.4g、リーガル400R10g、パラフィンワックス(s.p.70℃)60g、ジ−tert−ブチルサリチル酸金属化合物5g、スチレン−メタクリル酸共重合体(Mw5万、酸価20mgKOH/g)10gをTK式ホモミキサーに投入、60℃に加温し、12,000rpmにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10gを溶解し、重合性単量体系を調製した。前記水系媒体中に上記重合性単量体系を投入し、60℃、N2雰囲気下において、TKホモミキサーにて10,000rpmで20分間撹拌し、重合性単量体系を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ、60℃で3時間反応させた後、液温を80℃とし、10時間反応させた。
重合反応終了後冷却し、塩酸を加えリン酸カルシウムを溶解させた後、濾過、水洗、乾燥をして、[トナー比較1]を得た。[トナー比較1]に実施例1と同様に添加剤を混合しトナー比較(1)を得た。
得られたトナーの物性値を表1に、評価結果を表2に示す。得られたトナーの円形度は0.97であり、球形であった。
(ワックス粒子水性分散液の調製)
1000mlの攪拌装置、温度センサー、窒素導入管及び冷却管付き4頭コルベンに脱気した蒸留水500mlにニューコール565C(日本乳化剤社製)28.5g、キャンデリアワックスNo.1(野田ワックス社製)185.5gを添加し窒素気流下攪拌を行ないつつ、温度を昇温した。内温85℃の時点で5N−水酸化ナトリウム水溶液を添加しそのまま75℃まで昇温した後、そのまま1時間加熱攪拌を続け、室温まで冷却し[ワックス粒子水性分散液1]を得た。
(着色剤水性分散液の調製)
カーボンブラック(商品名:モーガルL、キャボット社製)100g、ドデシル硫酸ナトリウム25gを蒸留水540mlに添加し、十分攪拌を行なった後、加圧型分散機(MINI−LAB:ラーニー社製)を用い、分散を行ない[着色剤分散液I]を得た。
(バインダー微粒子水性分散液の合成)
攪拌装置、冷却管、温度センサー及び窒素導入管を装着した1Lの4頭コルベンに蒸留水480ml、ドデシル硫酸ナトリウム0.6g、スチレン106.4g、n−ブチルアクリレート43.2g、メタクリル酸10.4gを添加し攪拌を行ないながら窒素気流下70℃まで昇温した。ここで過硫酸カリウム2.1gを120mlの蒸留水に溶解した開始剤水溶液を添加し、窒素気流下70℃、3時間攪拌を行ない、重合を完結させた後室温まで冷却し、[高分子量バインダー微粒子分散液1]を得た。
攪拌装置、冷却管、温度センサーを備えた1Lセパラブルフラスコに、[高分子量バインダー微粒子分散液1]47.6g、[低分子量バインダー微粒子分散液2]190.5g、[ワックス粒子水性分散液1]を7.7g、[着色剤分散液I]を26.7g及び蒸留水252.5mlを加え混合攪拌した後、5N−水酸化ナトリウム水溶液を用いpH=9.5に調節を行なった。更に攪拌下、塩化ナトリウム50gを蒸留水600mlに溶解した塩化ナトリウム水溶液、イソプロパノール77ml及びフルオラードFC−170C(住友3M社製:フッ素系ノニオン界面活性剤)10mgを10mlの蒸留水に溶解した界面活性剤水溶液を順次添加し、内温を85℃まで上昇させ6時間反応を行なった後、室温まで冷却した。この反応液を5N−水酸化ナトリウム水溶液を用いpH=13に調整した後、濾過を行ない、更に蒸留水に再懸濁を行ない濾過、再懸濁を繰り返し、洗浄を行なった後乾燥し、[トナー比較2]を得た。[トナー比較2]に実施例1と同様に添加剤を混合しトナー比較(2)を得た。
得られたトナーの物性値を表1に、評価結果を表2に示す。得られたトナーの円形度は0.96であり、紡錘形状であった。
(樹脂微粒子エマルションの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138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−メタクリル酸エテレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[樹脂微粒子分散液6]を得た。[樹脂微粒子分散液6]をLA−920で測定した体積平均粒径は、140nmであった。[樹脂微粒子分散液6]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは156℃であり、重量平均分子量は40万であった。
実施例1での[樹脂微粒子分散液1]の代わりに[樹脂微粒子分散液6]を使用した以外は実施例1と同様にして[トナー比較3]を得た。[トナー比較3]に実施例1と同様に添加剤を混合しトナー比較(3)を得た。
得られたトナーの物性値を表1に、評価結果を表2に示す。得られたトナーの円形度は0.92であり、紡錘形状であった。
(樹脂微粒子の製造)
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、三洋化成工業製)11部、スチレン63部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル130部、チオグリコール酸ブチル12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7]を得た。[樹脂微粒子分散液7]をLA−920で測定した体積平均粒径は、130nmであった。[樹脂微粒子分散液7]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは45℃であり、重量平均分子量は5万であった。
実施例1での[樹脂微粒子分散液1]の代わりに[樹脂微粒子分散液7]を使用した以外は実施例1と同様にして[トナー比較4]を得た。
得られたトナー100部に疎水性シリカ0.7部と、疎水化酸化チタン0.3部をヘンシェルミキサーにて混合し、トナー比較(4)を得た。
得られたトナーの物性値を表1に、評価結果を表2に示す。得られたトナーの円形度は0.94であり、紡錘形状であった。
(樹脂微粒子の製造)
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8]を得た。[樹脂微粒子分散液8]をLA−920で測定した体積平均粒径は、80nmであった。[樹脂微粒子分散液8]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15万であった。
(プレポリマーの製造)
冷却管、攪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724部、イソフタル酸276部およ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188部と2時間反応を行ない[イソシアネート基含有プレポリマー比較3]を得た。
(未変性ポリエステルの製造)
上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸138部およびイソフタル酸138部を常圧下、230℃で6時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応し、[未変性ポリエステル比較3]を得た。
ビーカー内に前記の[イソシアネート基含有プレポリマー比較3]15.4部、[未変性ポリエステル比較3]64部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、ペンタエリスリトールテトラベヘネート20部、カーボン(REAGAL400R:キャボット製)10部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、[ケチミン化合物1]2.7部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液比較(1)とする。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294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60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液比較(1)を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、55℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を25〜50mmHg条件化で除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級した。ついで、トナー粒子100部にコロイダルシリカ(アエロジルR972:日本アエロジル製)0.5部をサンプルミルにて混合して、[トナー比較5]を得た。
得られたトナーの物性値を表1に、評価結果を表2に示す。得られたトナーの円形度は0.95であり、紡錘形状であった。
(トナーバインダーの合成)
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物325部およびテレフタル酸155部をジブチルチンオキサイド2部を触媒として重縮合し、[比較トナーバインダー4]を得た。[比較トナーバインダー4]のTgは61℃であった。
ビーカー内に前記の[比較トナーバインダー4]100部、酢酸エチル溶液200部、カーボンブラック(#44 三菱化学製)8部、実施例1で使用したライスワックス5部を入れ、50℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。次いで実施例1と同様にトナー化し、重量平均粒径4.5μmの[トナー比較6]を得た。
得られたトナーの物性値を表1に、評価結果を表2に示す。得られたトナーの円形度は0.97であり、球形であった。
1.ラボプラストミルによる練り試験法
(i)ラボプラストミル 東洋精機製作所製タイプ30C150
(ii)小型粉砕機(オースターミキサー)
(iii)試験用篩
(iv)作業手順
トナーをラボプラストミルを用いて、溶融混練し、混練物をオースターミキサーで粉砕し、180μmメッシュON品をサンプルとする。
ラボプラストミル混練条件:
ミキサー:R60
温度 :130℃
時間 :15分
サンプル量:45g
ミキサー回転数:50RPM
フローテスターとしては、例えば島津製作所製の高架式フローテスターCFT500D型がある。このフローテスターのフローカーブは図3(a)および(b)に示されるデータになり、そこから各々の温度を読み取ることができる。図3中、Tsは軟化温度、Tfbは流出開始温度であり、1/2法における溶融温度とあるのはフローテスターによる1/2流出温度のことである。
《測定条件》
荷重:5kg/cm2、昇温速度:3.0℃/min、
ダイ口径:1.00mm、ダイ長さ:10.0mm
樹脂又はトナー約1.0g(A)を秤量する。
これにTHF(テトラヒドロフラン)約50gを加えて20℃で24時間静置する。
これを、まず遠心分離で分け定量用ろ紙を用いてろ過する。
このろ液の溶剤分を真空乾燥し樹脂分のみ残査量(B)を計測する。
この残査量がTHF溶解分である。
THF不溶解分(%)は下記式より求める。
THF不溶解分(%)=(A−B)/A
二成分現像剤の調製方法
トナー50部とシリコン樹脂皮膜キャリア(シリコン樹脂:信越化学社製KR250、芯材キャリア70μm)950部とを混合し十分振り混ぜて現像剤とした。
定着ローラーとしてテフロン(登録商標)ローラーを使用した(株)リコー製複写機 MF−200の定着部を改造した装置を用いて、これにリコー製のタイプ6200紙をセットし複写テストを行なった。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。
上記定着下限温度と同様に定着評価し、定着画像へのホットオフセットの有無を目視評価した。ホットオフセットが発生した定着ロール温度をも定着ロール温度をもってホットオフセット発生温度とした。
溶け出しとは、定着時定着ローラーに付着したトナーが加圧ローラーに移行しそのトナーがクリーニングローラーに回収される機構になっているが、熱により回収された付着物が加熱ローラー熱により、再び溶け出し始め、加圧ローラーを経由して画像に付着、汚染する現象を言う。
試験法としては溶け出し耐久ランを実施し、クリーニングローラーにトナーを付着させ溶け出しの差を確認する。以下の条件で画像を出力し、画像が汚れ出したまでの溶け出し発生枚数を確認した。
<条件>
複写機:RICOH製 imagio Neo 451
評価用定着ユニット:RICOH製 imagio Neo 451
(加圧径:φ30)用定着器
ランモード:1to15 インターバル30S 6%チャート 15K/日
測定器:針入度試験器(日科エンジニアリング)
タッピングマシーン
30mLスクリュウバイアル
保管:恒温層
方法:(1)トナーをスクリュウバイアルに10.8g採取
(2)(1)のトナーをタッピングマシーンに150回/1分35秒かける
(3)所定の温度50℃、24時間恒温層で静かに保管
(4)24時間後2時間静止
(5)針入度試験器にて針を落下させ針入度を試験する
評価基準
○:針進入度15mm以上
△:針進入度10〜14mm
×:針進入度9mm以下
かさ密度を測定することによりトナーの流動性の指標とする。ホソカワミクロン製パウダーテスターを用いてかさ密度を測定した。流動性の良好なトナーほど、かさ密度は大きい。
1.測定器の構成
(1)メスシリンダー(50ml(±0.25ml TC20℃))
(2)ストップウォッチ
(3)電子天秤(測定精度:0.1g以内)
2.測定手順
(1)電子天秤で所定値1の試料量を計量する。
(2)メスシリンダーの重量を下一桁まで計量する。
(3)サンプルを入れ終わったと同時にストップウォッチの計測を開始し、10〜11分放置する。この間も振動、衝撃に注意する。
(4)粉体容量をメスシリンダー目盛りにより0.5mlまで読み取る。
(5)サンプル+メスシリンダーの重量を下一桁まで測定する。
(6)計算方法は以下の通りとする。
○ :0.40g/cm3以上
△ :0.35〜0.39g/cm3
× :0.30g/cm3以下
定着ローラーとして(株)リコー製複写機imagio NEO450の定着部を以下のように改造した装置を用いて、これにリコー製のタイプ6200紙をセットし複写テストを行った。定着装置は、定着ローラの金属シリンダーにFe材質で厚み0.34mmのものを使用し、面圧は1.0×105Paに設定した。
マクベス反射濃度計を使用し標準版にて補正し相対濃度として求める。
測定部はベタ部5mm〜10mmのサークルを測定した。
画像濃度判定基準:
○:1.5以上
△:1.4〜1.5未満
×:1.4未満
線幅及び間隔の等しい5本の細線よりなるパターンで、1mmの間に2.8、3.2、3.6、4.0、4.5、5.0、5.6、6.3、7.1、8.0本あるオリジナル画像をコピーし、得られた複写画像を拡大鏡にて5倍で観察し、細線間が明確に分離している画像の本数(本/mm)をもって解像力とした。
解像力判定基準:
○:6.3本/mm以上
△:5.0〜5.6本/mm
×:4.5本/以下
比較例1は粒径が大きく低温定着性が劣る。3μm以下の粒子が多いので流動性が低下している。
比較例2はトナー中に不溶解分が含有されていないためホットオフセット性の低下と定着クリーニングローラーからの溶け出しによる汚れが発生している。
比較例3は樹脂微粒子のTgが高いので定着下限が高い。
比較例4は樹脂微粒子のTgが低いので耐熱保存性が低下している。
比較例5はトナー練り後の1/2流出温度が低いので定着クリーニングローラーからの溶け出しによる汚れが発生している。
比較例6はトナーのTgが高いので低温定着性が低下している。また、ホットオフセット性も低下している。
2 現像手段
3−3滞留現像剤
3a トナー
3b 磁性キャリア
4 現像スリーブ
5 マグネットローラ
6 ドクタブレード
7 現像剤収納ケース
7a プレドクター
8 トナーホッパー
8a トナー補給口
9 アジテータ
10 感光体
11 帯電装置
12 現像装置
13 転写装置
14 クリーニング装置
15、16 ローラ
17 転写ベルト
20 トナー補給装置
21 レジストローラ
22 熱定着装置
30 加熱部材
32 加圧部材
47 レーザ書込装置
50 帯電ローラ(帯電手段)
53 光源
58 クリーニング手段
74 クリーニング部材
80 磁界形成手段
84 トナー除去部材
100 複写機装置本体
200 画像読取装置
300 シートバンク
400 自動原稿搬送装置
D 現像領域
S シート
S’ 現像剤収容部
Claims (14)
- 少なくとも、有機溶媒と結着樹脂と着色剤とワックスを含む微小液滴粒子が、樹脂微粒子を含む水系媒体中に分散している分散液から、それに含まれる有機溶媒を除去することによって得られたトナーであって、そのときの該トナーのガラス転移点(Tg)が30〜46℃であって、トナー表面に被覆した前記樹脂微粒子のガラス転移点(Tg)が50〜70℃であり、かかるトナーをR60ミキサーのラボプラストミルを用い、サンプル量45g、回転数50RPM、温度130℃、時間15分の条件で素練りした時の1/2流出温度が95〜120℃であり、素練りする前の1/2流出温度が120〜145℃であることを特徴とする乾式トナー。
ただし、1/2流出温度の測定条件は下記とする。
荷重:5kg/cm 2 、昇温速度:3.0℃/min
ダイ口径:1.00mm、ダイ長さ:10.0mm - トナー中に含有するテトラヒドロフラン(THF)不溶解分が5〜25重量%であることを特徴とする請求項1に記載の乾式トナー。
- コールター法で測定されるトナーの重量平均粒径が3.0〜6.0μmであり、粒径分布が1.00≦Dv/Dn≦1.20(Dv:重量平均粒径、Dn:個数平均粒径)であることを特徴とする請求項1又は2に記載の乾式トナー。
- フロー式粒子像測定装置で測定される粒度分布において、粒径が2μm以下の個数基準の微粉含有率が15%以下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乾式トナー。
- コールター法で測定される粒径分布において、粒径が8μm以上の粗粉含有量が2重量%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の乾式トナー。
- コールター法で測定される粒径分布において、粒径が3μm以下の微粉含有率が2重量%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の乾式トナー。
- フロー式粒子像測定装置で測定される平均円形度が0.900〜0.960の紡錘形状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乾式トナー。
- 前記樹脂微粒子の平均粒径が10〜200nmであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の乾式トナー。
- 少なくとも、有機溶媒と結着樹脂と着色剤とワックスを含む微小液滴粒子が、樹脂微粒子を含む水系媒体中に分散している分散液から、それに含まれる有機溶媒を除去する事によって得られたトナーが、有機溶媒中に少なくとも、活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂、着色剤、ワックスを溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、活性水素を有する化合物と重付加反応させ、得られた分散液の溶媒を除去することにより得られたトナーであり、トナー中に変性ポリエステル系樹脂を含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の乾式トナー。
- 前記トナー中に含有する変性ポリエステル系樹脂はテトラヒドロフラン可溶分を含み、該テトラヒドロフラン可溶分は、分子量2500〜10000の領域にメインピークが存在し、且つ数平均分子量が1500〜15000の範囲の分子量分布を有するものであることを特徴とする請求項9に記載の乾式トナー。
- 前記活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル系樹脂がイソシアネート基を含有し、前記重付加反応が伸長反応及び/または架橋反応であることを特徴とする請求項9又は10に記載の乾式トナー。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の乾式トナーとキャリアを用いたことを特徴とする二成分現像剤。
- 加熱部材と加圧部材間に記録媒体を通して搬送しながらその記録媒体上のトナー画像を定着する熱定着装置を備えた画像形成装置において、前記加熱部材及び/又は加圧部材に付着したトナーを除去するクリーニング部材を備え、加熱部材と加圧部材間に加わる面圧(ローラ荷重/接触面積)が1.5×105Pa以下の定着装置によって定着をおこなう画像形成装置であって、請求項1〜12のいずれかに記載のトナー又は現像剤を使用することを特徴とする画像形成装置。
- 感光体と、帯電手段、現像手段、クリ−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、トナー又は現像剤を保持し、該トナー又は現像剤は、請求項1〜12のいずれかに記載の乾式トナー又は現像剤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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