JP2014194514A - トナー用樹脂組成物、トナー、現像剤及び画像形成装置 - Google Patents

トナー用樹脂組成物、トナー、現像剤及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】顔料の分散性に優れ、低温定着性及び耐熱保存性に優れたトナーを製造するための、トナー用樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】ポリエステル樹脂と着色剤とを含む樹脂組成物であって、前記ポリエステル樹脂は、該ポリエステル樹脂20質量部を酢酸エチル80質量部に加え、25℃条件下で10分間攪拌した後の、500nmの波長の光の透過率をA(10)(%)とし、更に3時間静置した後の前記透過率をA(180)(%)としたときに、A(10)−A(180)が70以上である、樹脂組成物。
【選択図】図1

Description

本発明は、トナー用樹脂組成物、トナー、現像剤及び画像形成装置に関する。
近年、画像形成装置において、高画質化の要求が大きく、画像光沢のムラが少ないトナーが求められている。また、トナー定着時の省エネルギー化の要求や高速で処理できる画像形成装置の要求が高まっており、低温定着性及び耐熱保存性が優れたトナーが求められている。
有色トナーなどに含まれる着色剤(顔料)は、他のトナー材料との相互作用により、トナー表面に偏在する場合や、凝集体を作る場合がある。この場合、トナーの帯電性に影響を及ぼし、得られる画像品質が低下することがある。そのため、例えば特許文献1では、顔料分散剤を使用して、顔料をトナー内部に均一に分散させる手法を採用している。
しかしながら、特許文献1のトナーは、トナーの低温定着性及び耐熱保存性が不十分であるという課題を有していた。
そこで、本発明は、顔料の分散性に優れ、低温定着性及び耐熱保存性に優れたトナーを製造するための、トナー用樹脂組成物を提供することを課題とする。
本発明によると、
ポリエステル樹脂と着色剤とを含む樹脂組成物であって、
前記ポリエステル樹脂は、該ポリエステル樹脂20質量部を酢酸エチル80質量部に加え、25℃条件下で10分間攪拌した後の、500nmの波長の光の透過率をA(10)(%)とし、更に3時間静置した後の前記透過率をA(180)(%)としたときに、A(10)−A(180)が70以上である、
樹脂組成物が提供される。
本発明によれば、顔料の分散性に優れ、低温定着性及び耐熱保存性に優れたトナーを製造するための、トナー用樹脂組成物を提供できる。
図1は、本実施形態のトナーを利用する画像形成装置のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。 図2は、本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
以下、図を参照することにより、本発明をより詳細に説明する。
(トナー用樹脂組成物)
本発明のトナー用樹脂組成物は、ポリエステル樹脂と着色剤とを含み、例えば、トナーのマスターバッチとして使用することができる。また、本実施形態のトナー用樹脂組成物に含まれるポリエステル樹脂は、トナーのマスターバッチ用樹脂として使用することができる。
マスターバッチ用樹脂としては、酢酸エチル中での溶解性が下記に説明する条件で、経時で変化するものを使用する。前記条件は、マスターバッチ用樹脂粉末20質量部を酢酸エチル80質量部に加え、25℃条件下でマグネチックスターラーを使用して10分間混合した後に、分光光度計で測定した際の波長500nmの光の透過率をA(10)(%)とし、更に25℃条件下で3時間静置した後の透過率をA(180)(%)としたときに、A(10)−A(180)が70以上となることである。
透過率の経時変動が小さく、A(10)−A(180)が70未満となるポリエステル樹脂は、酢酸エチル中の溶解度が、経時において高い状態を維持しているか、経時において低い状態を維持しているか、の2通りの可能性が考えられる。前者の溶解度が高い状態を維持しているポリエステル樹脂をマスターバッチ用樹脂として使用する場合、トナー材料の溶解液中で着色剤が均一に分散し、乳化、分散時に水系媒体と接触する着色剤が増加する。そのため、着色剤(例えば、レーキ顔料)が溶出することがある。一方、後者の溶解度が低い状態を維持しているポリエステル樹脂をマスターバッチ用樹脂として使用する場合、トナー材料の溶解液中の結着樹脂と着色剤とが分離し、着色剤が、トナー粒子内部で例えば海島構造などのドメインを形成し、着色剤の分散性が悪化することがある。そのため、得られるトナーの彩度や着色度が低下し、十分な色相が得られないことがある。
また、上記式1の条件を満たすポリエステル樹脂の中でも、A(10)が90(%)以上であり、かつ、A(180)が10(%)以下の条件を満たポリエステル樹脂が、より好ましい。
上述した条件を満たすマスターバッチ用樹脂の中でも、ポリエステル樹脂を使用することが好ましく、ポリエステル樹脂のモノマーとして脂肪族アルコール及び芳香族カルボン酸(例えば、テレフタル酸)を使用することが好ましい。脂肪族アルコール及びテレフタル酸をモノマーとして使用することにより、適切な熱特性を有し、かつ、低温定着性及び耐熱保存性に優れ、かつ、良好な顔料分散性を有するトナーを得ることができる。
また、使用するポリエステル樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が55℃以上であることが好ましい。Tgが55℃以上のポリエステル樹脂を使用することにより、トナーとして十分な耐熱保存性を確保することができる。
脂肪族アルコールとしては、特に制限はないが、プロピレングリコール又は1,3−プロパンジオールを使用することが好ましい。プロピレングリコール及び/又は1,3−プロパンジオールよりも炭素数が多い2価のアルコールを使用する場合、得られるトナーの熱特性が十分でなく、耐熱保存性が悪化する場合がある。
プロピレングリコール及び/又は1,3−プロパンジオールを使用する場合の、混合比率は、マスターバッチ用樹脂の溶媒(酢酸エチル)中での溶解性に影響を及ぼす。そのため、プロピレングリコール及び1,3−プロパンジオールの合計モル数に対する、プロピレングリコールのモル比は、65%以上85%以下であることが好ましい。プロピレングリコールのモル比が85%を超える場合、マスターバッチ用樹脂の溶解性が高くなり、前記の透過率が常に90%以上となり、顔料の分散性が悪化することがある。一方、プロピレングリコールのモル比が65%を下回る場合、マスターバッチ用樹脂の溶解性が低くなり、透過率が常に10%以下となり、トナー内部で着色剤がドメイン形成することがある。
ポリエステル樹脂のモノマーとして使用する2価のカルボン酸としては、得られるトナーが十分な熱特性を有するように、剛直な骨格を有するモノマー(芳香族カルボン酸)であることが好ましく、具体的には、テレフタル酸及び/又はイソフタル酸を使用することが好ましく、テレフタル酸とイソフタル酸を併用して使用することが好ましい。テレフタル酸とイソフタル酸を併用して使用する場合、イソフタル酸の比率を多くすると、マスターバッチ用樹脂の溶解性が高くなる。即ち、マスターバッチ用樹脂の溶解性は、アルコールモノマーの組成を変更することと、酸モノマーの組成を変更することとの、両方によって、当業者が適宜調整することができる。
なお、本発明における透過率は、前述した方法により、分光光度計(JASCO V660型)を使用して測定した。
(着色剤)
着色剤としては、特に制限はなく、公知の顔料及び染料の中から目的に応じて適宜選択
することができる。
具体的な着色剤の例としては、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、などが挙げられる。
具体的な染料の例としては、例えば、C.I.SOLVENT YELLOW(6,9,17,31,35,100,102,103,105)、C.I.SOLVENT ORANGE(2,7,13,14,66)、C.I.SOLVENT RED(5,16,17,18,19,22,23,143.145,146,149,150,151,157,158)、C.I.SOLVENT VIOLET(31,32,33,37)、C.I.SOLVENT BLUE(22,63,78,83〜86,191,194,195,104)、C.I.SOLVENT GREEN(24,25)、C.I.SOLVENT BROWN(3,9)などが挙げられる。
また、市販の染料を使用しても良い。市販の染料としては、例えば、保土ケ谷化学社製の愛染SOT染料Yellow−1,3,4、Orange−1,2,3、Scarlet−1、Red−1,2,3、Brown−2、Blue−1,2、Violet−1、Green−1,2,3、Black−1,4,6,8;BASF社製のSudan染料Yellow−146,150、Orange−220、Red−290,380,460、Blue−670;三菱化成社製のダイアレジンYellow−3G,F,H2G,HG,HC,HL、Orange−HS,G、Red−GG,S,HS,A,K,H5B、Violet−D、Blue−J,G,N,K,P,H3G,4G、Green−C、Brown−A;オリエント化学工業社製のオイルカラーYEllow−3G,GG−S,#105、Orange−PS,PR,#201、Scarlet−#308,Red−5B,Brown−GR,#416、Green−BG、#502、Blue−BOS、IIN、Black−HBB,#803,EB,EX;住友化学工業社製のスミプラストブルーGP,OR、レッドFB,3B、イエローFL7G,GC;日本化薬社製のカヤロンポリエステルブラックEX−SF300、カヤセットRed−B、ブルーA−2R、等が挙げられる。
着色剤の添加量としては、特に制限はなく、所望の着色度に応じて適宜選択することができるが、ポリエステル樹脂100質量部に対し1質量部以上50質量部以下であることが好ましい。なお、上述した着色剤は、1種類を単独で使用しても良く、2種類以上を併用して使用しても良い。
(結着樹脂)
本発明のトナーのための結着樹脂としては、溶媒への溶解性が高く、前述の方法で定義される透過率が常に90%以上である樹脂を使用することが好ましい。より具体的には、A(10)が90(%)以上であり、かつ、A(180)が90(%)以上である樹脂を使用することが好ましい。
具体的な樹脂例としては、ポリエステル樹脂を使用することが好ましく、結晶性ポリエステル樹脂を使用することが好ましい。結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂を使用することにより、低温定着性に優れたトナーを作製することができる。
結着樹脂としてのポリエステル樹脂の含有量に対する前述のマスターバッチ用樹脂としてのポリエステル樹脂の含有量は、重量比での比の値で、5/95〜70/30の範囲内であることが好ましい。これにより、結着樹脂に由来するトナー特性を大きく損うことなく、適切な顔料分散性を発揮することができる。
結着樹脂用のポリエステル樹脂のモノマーとしては、特に制限されないが、下記で挙げるアルコール成分とカルボン酸成分とを使用することができる。
2価のアルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、又は、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルを重合して得られるジオール、などが挙げられる。
ポリエステル樹脂のカルボン酸成分としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のべンゼンジカルボン酸類又はその無水物、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等のアルキルジカルボン酸類又はその無水物、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸等の不飽和二塩基酸、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物等の不飽和二塩基酸無水物、などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性の観点から、ベンゼンジカルボン酸類を使用することが好ましい。
3価以上の多価カルボン酸成分としては、例えば、トリメット酸、ピロメリット酸、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、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシ−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシ)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンポール三量体酸、又はこれらの無水物、部分低級アルキルエステル、などが挙げられる。
(イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー)
本実施形態のトナーを製造する際は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーを使用することが好ましい。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーは、例えば、多価アルコールと多価カルボン酸の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基又は水酸基と、多価イソシアネート化合物と、を反応させて製造することができる。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー中の多価イソシアネート化合物構成成分の含有量は、通常、0.5〜40質量%であり、好ましくは1〜30質量%であり、より好ましくは2〜20質量%である。多価イソシアネート化合物構成成分の含有量が0.5質量%未満の場合、耐ホットオフセット性が悪化することがあり、また、耐熱保存性と低温定着性を両立することが困難になることがある。一方、また、多価イソシアネート化合物構成成分の含有量が40質量%を超える場合、低温定着性が悪化することがある。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上であり、好ましくは平均1.5〜3個であり、より好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たりに含有されるイソシアネート基が1個未満の場合、ウレア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ことがある。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーと反応させるアミン類としては、ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸、及びこれらのアミノ基をブロックしたものなどを使用することができる。
ジアミンとしては、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);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など)などが挙げられる。
3価以上のポリアミンとしては、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。
これらのアミノ基をブロックしたものとしては、前述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。
上述したアミン類の中でも、ジアミン及びジアミンと少量の3価以上のポリアミンとの混合物である。
アミン類の使用量は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]で、通常1/2〜2/1であり、好ましくは1.5/1〜1/1.5であり、より好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が、2を超える場合、又は1/2未満の場合、ウレア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ことがある。
イソシアネートとアミンとの反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴うため、必要により反応停止剤を使用して、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整しても良い。
反応停止剤としては、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)、及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。
反応時間は、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アミン類との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間であり、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。
また、必要に応じて、下記で挙げるような公知の触媒を使用しても良い。触媒の具体例としては、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。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの質量比は、通常20/80〜95/5であり、好ましくは70/30〜95/5であり、より好ましくは75/25〜95/5であり、更に好ましくは80/20〜93/7である。
ウレア変性ポリエステルの重量比が5%未満の場合、耐ホットオフセット性が悪化することがあり、また、耐熱保存性と低温定着性とが両立できないことがある。
(その他の材料)
本実施形態のトナーは、必要に応じて、離型剤、帯電制御剤、外添剤などのその他の材料を含んでも良い。
[離型剤]
離型剤としては、特に制限はないが、例えば、ワックス類などを好ましく使用することができる。使用するワックス類の融点は、50℃〜150℃であることが好ましい。使用する離型剤のワックスの融点が50℃より低い場合は、トナーの耐熱保存性が悪化することがある。一方、使用する離型剤のワックスの融点が150℃を超える場合は、離型剤の離型性が十分でなく、トナー定着性が悪化することがある。
また、離型剤の含有量は、トナーに対して2〜15質量%であることが好ましい。離型剤の含有量が、トナーに対して2質量%未満の場合、得られるトナーのオフセット防止効果が不十分となることがある。一方、離型剤の含有量が、トナーに対して15質量%を超える場合、得られるトナーの転写性、耐久性が低下することがある。
ワックス類としては、特に制限はされないが、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等の低分子量ポリオレフィンワックスやフィッシャー・トロプシュワックス等の合成炭化水素系ワックスや蜜ロウ、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、モンタンワックス等の天然ワックス類、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油ワックス類、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸等の高級脂肪酸及び高級脂肪酸の金属塩、高級脂肪酸アミド、合成エステルワックス等及びこれらの各種変性ワックスなどが挙げられる。これらのワックスは、1種類を単独で使用しても良く、2種類以上を併用して使用しても良い。
上述したワックス類の中でも、カルナウバワックス及びその変性ワックスやポリエチレンワックス、合成エステル系ワックスを使用することが好ましい。また、合成エステル系ワックスのペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステルを使用することが更に好ましい。上述したワックスは、ポリエステル樹脂やポリオール樹脂に対して、ワックスが適度に微分散するため、得られるトナーのオフセット防止性、転写性、耐久性が良好なトナーを得ることができる。
[帯電制御剤]
帯電制御剤としては、特に制限はなく、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などが挙げられる。
より具体的には、ニグロシン系染料のボントロン03、4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)、4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)、4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、4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、4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などが挙げられる。
帯電制御剤の含有量は、製造するトナーの所望の帯電特性に応じて適宜選択することができるが、トナーに対して0.1〜10質量%であることが好ましく、0.2〜5質量%であることがより好ましい。帯電制御剤の含有量が10質量%を超える場合、得られるトナーの帯電性が大きくなり、帯電制御剤の効果が低下することがある。具体的には、現像ローラとの静電気的吸引力が増大し、現像剤の流動性が低下する、画像濃度が低下するなどの影響を及ぼすことがある。一方、帯電制御剤の含有量が0.1質量%未満の場合、帯電立ち上がり性や帯電量が十分でないトナーが得られることがある。
[外添剤]
本実施形態のトナーは、水系媒体中でトナー材料を乳化・溶解懸濁して造粒する重合法を利用して得ることができる。そのため、得られるトナーの流動性、保存性、現像性、転写性などを高める目的で、外添剤(主に無機微粒子)を添加しても良い。
外添剤を添加混合する場合は、通常、粉体の混合機が使用されるが、ジャケットなどを装備して内部の温度を調節できるものを使用することが好ましい。なお、添加剤に与える負荷の履歴を変更するには、途中又は漸次添加剤を加える方法などを採用できる。また、混合機の回転数、転動速度、時間、温度などを変化させて負荷の履歴を変更しても良い。さらに、負荷は、はじめに強い負荷を与え、その後、比較的弱い負荷を与えても良く、その逆であっても良い。負荷を与える場合の混合機としては、例えば、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどを使用することができる。混合した後は、次いで、250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去することで、トナーを得ることができる。
外添剤としては、流動性、帯電性、現像性などの目的から、無機微粒子を使用することが好ましい。無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、5×10−3〜0.5μmであることがより好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m/gであることが好ましい。
外添剤の添加量は、トナーに対して0.01質量%〜5質量%であることが好ましい。
外添剤の具体例としては、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、窒化ケイ素などが挙げられる。
また、外添剤に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性や帯電性の悪化を防止することが好ましい。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を用いて、表面処理することが好ましい。
[有機変性層状無機鉱物]
有機変性層状無機鉱物とは、層状無機鉱物の層間に存在するイオンの少なくとも一部が有機物イオンにより置換されている、有機変性層状無機鉱物のことである。通常、層状無機鉱物は、厚さ数nmの層が重ね合わさって形成される層状の無機鉱物を指す。なお、「変性された」とは、層状無機鉱物の層間に存在するイオンに有機物イオンを導入することを指し、広義にはインターカレーションである。
前記有機変性層状無機鉱物は、トナーの表層近傍に配置されることでトナー表層近傍の結着樹脂の構造粘性を効率的に高め、トナーの耐ストレス性を向上させることができる。
トナー中における有機変性層状無機鉱物の存在状態は、トナー粒子をエポキシ樹脂などに包埋した試料を、マイクロミクロトームやウルトラミクロトームで切削し、トナー断面を走査型電子顕微鏡(SEM)などで観察することで確認することが可能である。SEMによる観察の場合は、反射電子像で確認することが好ましく、有機変性層状無機鉱物の存在が強いコントラストで観察できるので好ましい。また、FIB−STEM(HD−2000、日立製作所製)などを用いて、トナー粒子をエポキシ樹脂等に包埋した試料をイオンビームで切削し、トナーの断面を観察しても良い。なお、この場合も、反射電子像で確認することが視認のし易さから好ましい。
本発明におけるトナー表面近傍とは、トナー粒子をエポキシ樹脂などに包埋した試料を、マイクロミクロトーム、ウルトラミクロトーム又はFIB−STEMで切削して得られるトナーの断面の観察像において、トナー最表面からトナー内部に0nm〜300nmの範囲の領域のことを指す。
層状無機化合物としては、特に限定されないが、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト等のスメクタイト群粘土鉱物;カオリナイト等のカオリン群粘土鉱物;ベントナイト、アタパルジャイト、マガディアイト、カネマイトなどが挙げられる。これらは1種類を単独で使用しても良く、2種類以上を併用して使用しても良い。
有機イオンとしては、特に限定されないが、4級アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、イミダゾリウムイオン;炭素数が1〜44の分岐、非分岐又は環状アルキル、炭素数が1〜22の分岐、非分岐又は環状アルケニル、炭素数が8〜32の分岐、非分岐又は環状アルコキシ、炭素数が2〜22の分岐、非分岐又は環状ヒドロキシアルキル、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等の骨格を有する硫酸イオン、スルホン酸イオン、カルボン酸イオン、リン酸イオンなどが挙げられる。これらは1種類以上を単独で使用しても良く、2種類以上を併用して使用しても良い。
4級アルキルアンモニウムイオンとしては、トリメチルステアリルアンモニウムイオン、ジメチルステアリルベンジルアンモニウムイオン、ジメチルオクタデシルアンモニウムイオン、オレイルビス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムイオン等が挙げられる。
有機変性層状無機化合物は、層間に存在する2価の金属イオンの少なくとも一部を3価の金属イオンで置換することにより、無機アニオンを導入した後、無機アニオンの少なくとも一部を有機アニオンで置換した有機変性層状無機化合物であってもよい。
有機変性層状無機化合物の市販品としては、Bentone 3、Bentone 38、Bentone 38V(以上、レオックス社製)、チクソゲルVP(United catalyst社製)、クレイトン34、クレイトン40、クレイトンXL(以上、サザンクレイ社製)等のクオタニウム18ベントナイト;Bentone 27(レオックス社製)、チクソゲルLG(United catalyst社製)、クレイトンAF、クレイトンAPA(以上、サザンクレイ社製)等のステアラルコニウムベントナイト;クレイトンHT、クレイトンPS(以上、サザンクレイ社製)等のクオタニウム18/ベンザルコニウムベントナイト;クレイトンHY(サザンクレイ社製)等の有機変性モンモリロナイト;ルーセンタイトSPN(コープケミカル社製)等の有機変性スクメタイト等が挙げられる。
有機変性層状無機化合物は、樹脂などと複合化して、マスターバッチとして用いてもよい。
(トナー)
本実施形態のトナーの重量平均粒径は、特に制限はないが、粒状度や鮮鋭性、細線再現性が良好な画像を得る観点から、3.5μm〜10μmの範囲内であることが好ましい。通常、粒径が小さいほど、得られる画像の鮮鋭性や細線再現性に優れる傾向がある。特に、本実施形態のトナーでカラー画像形成する場合、7.5μm以下の重量平均粒径であることがより好ましい。一方、トナーの重量平均粒径が3.5μm未満の場合、トナーの流動性や転写性が悪化することがある。なお、トナーの重量平均粒径は、下記の方法などで測定することができる。
[重量平均粒径Dw]
トナーの粒度分布の測定方法としては、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III(いずれもコールター社製)を使用したコールターカウンター法などが挙げられる。本実施形態では、コールターマルチサイザーIIIを使用して、以下の方法により重量平均粒径を測定した。
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。本実施形態では、電解液として1級塩化ナトリウムを使用して、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)が使用することができる。その後、電解液に、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分間分散処理する。前述した測定装置により、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、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(Dw)、個数平均粒径(Dn)を求める。
前述の重量平均粒径の測定におけるチャンネルとしては、通常、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40.30μm未満の粒子を対象とする。
(現像剤)
本実施形態のトナーは、一成分現像剤又は二成分現像剤として使用することができる。一成分現像剤は、本実施形態のトナーからなり、二成分現像剤は、本実施形態のトナーとキャリアとからなる。
一成分現像剤の場合、本実施形態のトナーは、非磁性の一成分トナー又は磁性の一成分トナー(磁性トナー)として使用することができる。磁性トナーとして使用する場合、公知の磁性材料をトナーに含有させて使用することができる。
磁性トナー中に含有され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、ニッケルなどの金属、又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、バナジウムなどの金属の合金などが挙げられる。これらは1種類を単独で使用しても良く、2種類以上を併用して使用しても良い。
磁性材料は、平均粒径が0.1〜2μm程度のものを使用することが好ましい。また、磁性材料の含有量としては、通常、結着樹脂100質量部に対し20〜200質量部であり、結着樹脂100質量部に対し40〜150質量部であることが好ましい。
二成分現像剤の場合に使用されるキャリアとしては、特に制限はないが、例えば、鉄やフェライト等の磁性体粒子からなるキャリア、こなどの磁性体粒子を樹脂で被覆してなる樹脂コートキャリア、磁性体微粉末を結着樹脂中に分散して成るバインダ型キャリアなどを使用することができる。
磁性体の材料としては、例えば、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、ニッケルなどの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、バナジウムなどの金属の合金及びその混合物などを使用できる。
上述したキャリアの中でも、被覆樹脂としてシリコーン系樹脂、オルガノポリシロキサンとビニル系単量体との共重合樹脂(グラフト樹脂)又はポリエステル系樹脂を用いた樹脂コートキャリアを使用することが、トナースペント等の観点から好ましい。特に、オルガノポリシロキサンとビニル系単量体との共重合樹脂にイソシアネートを反応させて得られた樹脂で被覆したキャリアは、耐久性、耐環境安定性及び耐スペント性の観点から、より好ましい。なお、ビニル系単量体としては、イソシアネートと反応性を有する水酸基等の置換基を有する単量体を使用する。
他のキャリア被覆材料としては、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、エポキシ樹脂等を使用することができる。また、ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、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、ポリスチレン樹脂及びスチレン−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及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、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、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、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、及びシリコーン樹脂などを使用しても良い。
また、必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中にフィラーとして含有させてもよい。導電粉等としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、シリカ等を使用することができる。導電粉は、平均粒子径1μm以下のものを使用することが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きい導電粉を使用した場合、電気抵抗の制御が困難になることがある。
磁性キャリアの体積平均粒径は、高画質の確保とキャリアかぶり防止の観点から、20〜100μmであることが好ましく、20〜60μmであることがより好ましい。
(トナーの製造方法)
本実施形態のトナーは、水系媒体中でトナー材料を乳化・溶解懸濁して造粒することができる。
先ず、上述した着色剤、その他のトナー材料を、有機溶媒中に分散させ、トナー材料溶液を作製する。
[有機溶媒]
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性が高いものを使用することが、トナー母体粒子形成後の溶媒除去が容易である観点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチルなどの水非混和性又は水不溶性の有機溶媒に加えて、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどの低級ケトン系溶媒、テトラヒドロフランなどの環状エーテル、メタノール、エタノールなどの低級アルコール系溶媒、ジメチルホルムアミドなどの含窒素有機溶媒等の水混和性又は水溶性の有機溶媒を使用することができる。これらの溶媒は、1種類を単独で使用しても良く、2種類以上を併用して使用しても良い。上述した溶媒の中でも、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル系の有機溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒及び塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素を使用することが好ましい。
有機溶媒の使用量は、前述したポリエステルプレポリマー100質量部に対し、通常、0〜300質量部であり、好ましくは0〜100質量部であり、より好ましくは25〜70質量部である。
(水系媒体)
水系媒体は、水単独でもよいし、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など)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セロソルブ(登録商標)類(メチルセロソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を混合した水を使用しても良い。
トナー材料溶液100質量部対する水系媒体の使用量は、通常、50〜2000質量部であり、好ましくは100〜1000質量部である。水系媒体の使用量が50質量部未満の場合、トナー材料溶液の分散性が悪化することがある。一方、水系媒体の使用量が20000質量部を超える場合、経済的でない。
(界面活性剤、樹脂微粒子)
水系媒体には、界面活性剤、樹脂微粒子などの分散剤を加えることが好ましい。界面活性剤、樹脂微粒子などの分散剤を加えることにより、着色剤、(未変性)ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤などの材料の分散性を良好にすることができる。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、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4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、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などを使用することができる。この中でも、フルオロアルキル基を有する界面活性剤は、非常に少量で優れた分散性を発揮するため、好ましく使用することができる。
好ましく使用することができ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、炭素数が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。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−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、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)などが挙げられる。
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を使用することができる。商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(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)などが挙げられる。
樹脂微粒子は、水性分散体を形成することができる樹脂であれば特に制限されず、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも良い。具体的には、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を使用することができる。これらの樹脂は、1種類を単独で使用しても良く、2種類以上を併用して使用しても良い。
上述した樹脂の中でも、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、ポリエステル樹脂を使用することが好ましい。ビニル系樹脂の例としては、ビニル系モノマーを単独重合又は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の樹脂が挙げられる。
樹脂微粒子の平均粒径は、通常、5〜200nmであり、好ましくは20〜300nmである。他にも、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の無機化合物分散剤を使用しても良い。
上述した樹脂微粒子、無機化合物分散剤を使用する場合、更に併用して使用可能な分散剤として高分子系保護コロイドを使用して、分散液滴を安定化させても良い。
この場合、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、マレイン酸又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−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類、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、又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含窒素化合物、又はその複素環を有するものなどのホモポリマー又は共重合体、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ェニルエーテル、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を使用することができる。
(分散方法)
分散方法としては、特に制限されないが、例えば、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波を利用する方法などを採用することができる。これらの中でも、分散体の粒径を2〜20μm程度にすることが容易であるという観点から、高速せん断式を採用することが好ましい。
高速せん断式分散機を使用する場合、回転数は、通常1000〜30000rpmであり、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に制限されないが、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)であり、好ましくは40〜98℃である。
トナー材料の分散では、前述したアミン類を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとの反応を行わせる。
(溶媒除去、洗浄、乾燥)
トナー材料の分散後、乳化分散体から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥して、トナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去する方法としては、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で十分に攪拌した後、脱溶媒を行う方法などを採用することができる。これにより、通常、紡錘形のトナー母体粒子を作製することができる。
また、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、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去することができる。また、酵素を使用した分解などの操作によっても、リン酸カルシウム塩を除去することができる。
溶媒除去によって得られたトナー母体粒子に、帯電制御剤を添加し、その後、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添剤として母体粒子に付着させてトナーを得る。
上述した方法を採用することにより、粒径が小さく、粒度分布がシャープなトナーを製造することができる。また、有機溶媒を除去する際に、十分に攪拌することで、真球状とラグビーボール状との間の形状のトナーを製造することができ、また、表面のモフォロジーを、滑らかなものから梅干状へと制御することができる。
(水系媒体への溶出の検査)
トナー材料の水系媒体への溶出の検査は、造粒後の水系媒体を、層厚1cmの石英セルに投入し、日本分光社製V−650DS分光光度計で700nm−400nmの分光波長の透過率を測定することにより、知ることができる。例えば、マゼンタの着色剤の濃度を測定する場合、例えば550nmの波長での透過率が80%以下となる場合、溶出していると判定することができる。
(画像形成方法)
本発明の現像剤は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程を有する画像形成装置により現像される。画像形成装置は、さらにウェブ方式のクリーニング工程を有することが好ましく、必要に応じて、例えば、除電工程、リサイクル工程、制御工程等を有してもよい。
[静電潜像形成工程]
静電潜像形成工程は、光導電性絶縁体、感光体等の静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。静電潜像担持体の材質、形状、構造、大きさ等は、特に限定されず、公知のものの中から適宜選択することができる。静電潜像担持体の形状は、ドラム状であることが好ましい。また、感光体としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体等が挙げられる。これらの中でも、アモルファスシリコン感光体を使用することが、長寿命である点で好ましい。
静電潜像は、例えば、静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、像様に露光することにより形成される。即ち、静電潜像形成手段は、例えば、静電潜像担持体の表面に電圧を印加して一様に帯電させる帯電器と、静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光器を有する。
帯電器としては、特に限定されないが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えた公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器等を用いることができる。
露光器としては、帯電器により帯電された静電潜像担持体の表面に形成すべき像様に露光することができれば、特に限定されないが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系等の各種露光器を用いることができる。なお、静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用しても良い。
[現像工程]
静電潜像形成工程により形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像してトナー像を形成する工程である。現像手段は、本発明の現像剤を用いて現像することができれば、特に限定されないが、例えば、本発明の現像剤を収容し、静電潜像にトナーを接触又は非接触的に付与可能な現像器を有するものを用いることができる。また、本発明の現像剤収容容器を一体的に備えた現像器等が好ましい。
現像器は、乾式現像方式及び湿式現像方式のいずれの方式のものも使用することが出来る。また、単色用現像器及び多色用現像器のいずれであっても良い。例えば、本発明の現像剤を摩擦攪拌により帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラを有するもの等が挙げられる。現像器内では、例えば、トナーとキャリアが混合攪拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラは、静電潜像担持体近傍に配置されており、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、静電潜像担持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、静電潜像担持体の表面にトナー像が形成される。なお、現像器に収容する現像剤は、一成分現像剤であっても良く、二成分現像剤であっても良い。
[転写工程]
転写工程は、例えば、転写帯電器を用いて、トナー像が形成された静電潜像担持体を帯電し、トナー像を記録媒体に転写する工程である。転写工程は、トナー像を中間転写体上に転写する一次転写工程と、中間転写体上に転写されたトナー像を記録媒体上に転写する二次転写工程を有することが好ましい。また、転写工程は、二色以上のトナー、好ましくは、フルカラートナーを用いて、各色のトナー像を中間転写体上に転写して複合トナー像を形成する一次転写工程と、中間転写体上に形成された複合トナー像を記録媒体上に転写する二次転写工程を有することがさらに好ましい。
転写手段としては、トナー像を中間転写体上に転写して複合トナー像を形成する一次転写手段と、中間転写体上に形成された複合トナー像を記録媒体上に転写する二次転写手段を有することが好ましい。なお、中間転写体としては、特に限定されないが、例えば、無端状の転写ベルト等が挙げられる。また、転写手段は、静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体側に帯電剥離させる転写器を有することが好ましい。なお、転写手段は、1個又は2個以上の転写器を有することができる。
転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器等が挙げられる。
なお、記録媒体としては、特に限定されず、例えば記録紙などの公知の記録媒体の中から適宜選択することができる。
[定着工程]
定着工程は、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程である。なお、二色以上のトナーを用いる場合は、各色のトナーが記録媒体に転写される毎に定着させても良く、全色のトナーが記録媒体に転写されて積層された後で定着させても良い。定着手段としては、特に限定されず、公知の加熱加圧手段を用いることができる。加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラを組み合わせたもの、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトを組み合わせたもの等が挙げられる。このとき、加熱温度は、通常、80〜200℃である。
加熱ローラ定着装置において、定着ローラ、加圧ローラ周面にトナー等が付着、堆積すると、定着性能が低下し、更なるトナー付着の累積等が発生する。そのため、従来から定着ローラ、加圧ローラの周面を適宜クリーニングする方式が種々提案されている。クリーニング部材を定着ローラ、加圧ローラ周面に接触させるローラ方式、フェルトから成るクリーニング部材を定着ローラ、加圧ローラに摺接させるフェルト方式、更には送り出しローラに巻かれたウェブを巻き取りローラによって巻取る過程でウェブによって定着ローラ、加圧ローラ周面のクリーニングを行うウェブ方式等が知られている。
本発明では、クリーニング部材が加圧ローラにあり、かつウェブ方式を採用することが好ましい。
[除電工程]
除電工程は、静電潜像担持体に除電バイアスを印加して除電する工程である。除電手段としては、静電潜像担持体に除電バイアスを印加することができれば、特に限定されないが、例えば、除電ランプ等を用いることができる。
[クリーニング工程]
クリーニング工程は、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去する工程である。クリーニング手段としては、ウエブクリーナーを用いることができる。
[リサイクル工程]
リサイクル工程は、クリーニング工程で除去されたトナーを現像手段にリサイクルさせる工程である。リサイクル手段としては、特に限定されず、公知の搬送手段等を用いることができる。
[制御工程]
制御工程は、各工程を制御する工程である。制御手段としては、各手段の動作を制御することができれば、特に限定されないが、例えば、シークエンサー、コンピューター等を用いることができる。
本実施形態の画像形成方法は、上述した本実施形態のトナーを使用しているため、高速の画像形成においても優れた低温定着性と耐熱保存性を有し、オフセット現象が発生しない。また、記録媒体の所望の位置のみに定着される画像形成用トナーを用いるため、出力の速い電子写真方式の画像形成装置で画像形成しても、光沢性に優れ、ゴーストなどの発生が少なく、安定して高品質の画像を出力することができる。
(プロセスカートリッジ)
上述した画像形成方法により画像形成する場合、画像形成手段は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ内に固定して組み込まれていても良く、プロセスカートリッジの形でそれら装置内に組み込まれてもよい。
プロセスカートリッジとは、像担持体(感光体)を内蔵し、他に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段から選ばれた手段を含んだ1つの装置(部品)である。必要に応じてその他の手段、例えば、除電手段を含んでいても良い。
図1は、本発明のプロセスカートリッジを備える画像形成装置の構成を示す概略図である。図1において、aはプロセスカートリッジ全体を示し、bは感光体、cは帯電手段、dは現像手段、eはクリーニング手段を示す。
本発明においては、上述の感光体b、帯電装置手段c、現像手段dおよびクリーニング手段e等の構成要素のうち、少なくとも感光体bおよび現像手段d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。
本実施形態のプロセスカートリッジは、前述した本実施形態のトナーが供給されるため、定着手段において未定着画像によるオフセット現象が発生せずに記録媒体の所望の位置のみに安定して定着され、品質の高い画像を出力することができる。また、保存、搬送等が容易で取扱性にも優れている。
(カラー画像形成装置)
本発明では、少なくとも4つ以上の現像色の異なる現像ユニットを直列に配置したタンデム型の現像方式のカラー画像形成装置を使用できる。タンデム型カラー画像形成装置の実施形態の一例について説明する。本実施形態の画像形成装置では、各感光体上の画像を転写装置により、シート搬送ベルトで搬送するシートに順次転写する直接転写方式のものであっても良く、各感光体上の画像を1次転写装置によりいったん中間転写体に順次転写して後、その中間転写体上の画像を2次転写装置によりシートに一括転写する間接転写方式であっても良い。
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図2は、本発明の一実施の形態を示すもので、タンデム型間接転写方式の電子写真装置である。図中符号100は複写装置本体、200はそれを載せる給紙テーブル、300は複写装置本体100上に取り付けるスキャナ、400はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)である。複写装置本体100には、中央に、無端ベルト状の中間転写体10を設ける。
そして、図2に示すとおり、図示例では3つの支持ローラ14・15・16に掛け回すことで、図中時計回りに回転搬送可能とする。
この図示例では、3つのなかで第2の支持ローラ15の左に、画像転写後に中間転写体10上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置17を設ける。
また、3つのなかで第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15間に張り渡した中間転写体10上には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18を横に並べて配置してタンデム画像形成装置20を構成する。
そのタンデム画像形成装置20の上には、図2に示すように、さらに露光装置21を設ける。一方、中間転写体10を挟んでタンデム画像形成装置20と反対の側には、2次転写装置22を備える。2次転写装置22は、図示例では、2つのローラ23間に、無端ベルトである2次転写ベルト24を掛け渡して構成し、中間転写体10を介して第3の支持ローラ16に押し当てて配置し、中間転写体10上の画像をシートに転写する。
2次転写装置22の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置25を設ける。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てて構成する。
上述した2次転写装置22には、画像転写後のシートをこの定着装置25へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、2次転写装置22として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図示例では、このような2次転写装置22および定着装置25の下に、上述したタンデム画像形成装置20と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置28を備える。
いまこのカラー電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置400の原稿台30上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じてそれで押さえる。
そして、図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス32上へと移動してされた後で、他方コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ300が駆動し、第1走行体33および第2走行体34を走行する。そして、第1走行体33により光源から光を発射するとともに、原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体34に向け、第2走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読取りセンサ36で受光して、原稿内容を読み取る。また、図示しない駆動モータで支持ローラ14・15・16の1つを回転駆動させ、さらに他の2つの支持ローラも従動回転することにより、中間転写体10を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段18でその感光体40を回転して各感光体40上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体10の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体10上に合成カラー画像を形成する。さらに、給紙テーブル200の給紙ローラ42の1つが選択回転し、ペーパーバンク43に多段に備える給紙カセット44の1つからシートを繰り出し、分離ローラ45で1枚ずつ分離して給紙路46に送出し、搬送ローラ47で搬送して複写機本体100内の給紙路48に導き、レジストローラ49に突き当てることでシートを止める。
そして、タイミングを合わせてレジストローラ49を回転することで中間転写体10と2次転写装置22との間にシートを送り込み、中間転写体10上に形成された合成カラー画像を2次転写装置22で転写することでシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、2次転写装置22で搬送して定着装置25へと送り込み、定着装置25で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、切換爪55で切り換えて排出ローラ56で排出し、排紙トレイ57上にスタックする。または、切換爪55で切り換えてシート反転装置28に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ56で排紙トレイ57上に排出する。
一方、画像転写後の中間転写体10は、中間転写体クリーニング装置17で、画像転写後に中間転写体10上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置20による再度の画像形成に備える。
ここで、レジストローラ49は一般的には接地して使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
なお、上述したタンデム画像形成装置20において、個々の画像形成手段18は、詳しくは、ドラム状の感光体40のまわりに、帯電装置60、現像装置61、1次転写装置62、感光体クリーニング装置63及び図示しない除電装置などを備えてなる。
(実施例)
以下、実施例を参照して、本発明を更に詳細に説明する。
[マスターバッチ用樹脂1の合成]
冷却管、攪拌機及び窒素導入管を具備する反応槽中に、テレフタル酸ジメチル326質量部、プロピレングリコール138質量部、1,3−プロパンジオール15質量部及び縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)1.4質量部を入れ、窒素気流下、180℃で、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。
次に、235℃になるまで温度を徐々に昇温しながら、窒素気流下で、生成するメタノールを留去しながら4時間反応させた。さらに、5mmHg〜20mmHgに減圧し、減圧下で、Mwがおよそ10,000に達するまで反応させて、(マスターバッチ用樹脂1)を得た。
[マスターバッチ用樹脂2の合成]
使用したプロピレングリコールの量を130質量部に、1,3−プロパンジオールの量を23質量部に変更した以外は、マスターバッチ用樹脂1の合成と同様の方法により、(マスターバッチ用樹脂2)を得た。
[マスターバッチ用樹脂3の合成]
使用したプロピレングリコールの量を115質量部、1,3−プロパンジオールの量を38質量部に変更した以外は、マスターバッチ用樹脂1の合成と同様の方法により、(マスターバッチ用樹脂3)を得た。
[マスターバッチ用樹脂4の合成]
使用したプロピレングリコールの量を100質量部、1,3−プロパンジオールの量を54質量部に変更した以外は、マスターバッチ用樹脂1の合成と同様の方法により、(マスターバッチ用樹脂4)を得た。
[マスターバッチ用樹脂5の合成]
使用したプロピレングリコールの量を95質量部、1,3−プロパンジオールの量を48質量部に変更した以外は、マスターバッチ用樹脂1の合成と同様の方法により、(マスターバッチ用樹脂5)を得た。
[マスターバッチ用樹脂6の合成]
使用したプロピレングリコールの量を95質量部、1,3−プロパンジオールの量を48質量部、テレフタル酸ジメチルの量を244質量部に変更し、更にイソフタル酸ジメチル82質量部を加えた以外は、マスターバッチ用樹脂1の合成と同様の方法により、(マスターバッチ用樹脂6)を得た。
[マスターバッチ用樹脂7の合成]
冷却管、攪拌機及び窒素導入管を具備する反応槽中に、テレフタル酸ジメチル317質量部、エチレングリコール61質量部、ネオペンチルグリコール102質量部及び縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)1.4質量部を入れ、窒素気流下、180℃で、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。
次に、235℃になるまで温度を徐々に昇温しながら、窒素気流下で、生成するメタノールを留去しながら4時間反応させた。さらに、5mmHg〜20mmHgに減圧し、減圧下で、Mwがおよそ10,000に達するまで反応させて、(マスターバッチ用樹脂7)を得た。
[マスターバッチ用樹脂8の合成]
冷却管、攪拌機及び窒素導入管を具備する反応槽中に、テレフタル酸ジメチル308質量部、1,3−プロパンジオール72質量部、ネオペンチルグリコール99質量部及び縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)1.4質量部を入れ、窒素気流下、180℃で、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。
次に、235℃になるまで温度を徐々に昇温しながら、窒素気流下で、生成するメタノールを留去しながら4時間反応させた。さらに、5mmHg〜20mmHgに減圧し、減圧下で、Mwがおよそ10,000に達するまで反応させて、(マスターバッチ用樹脂8)を得た。
[マスターバッチ用樹脂9の合成]
冷却管、攪拌機及び窒素導入管を具備する反応槽中に、テレフタル酸ジメチル157質量部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物155質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物168質量部及び縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)1.4質量部を入れ、窒素気流下、180℃で、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。
次に、235℃になるまで温度を徐々に昇温しながら、窒素気流下で、生成するメタノールを留去しながら4時間反応させた。さらに、5mmHg〜20mmHgに減圧し、減圧下で、Mwがおよそ10,000に達するまで反応させて、(マスターバッチ用樹脂9)を得た。
[マスターバッチ用樹脂10の合成]
冷却管、攪拌機及び窒素導入管を具備する反応槽中に、テレフタル酸ジメチル300質量部、1,3−プロパンジオール35質量部、ネオペンチルグリコール144質量部及び縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)1.4質量部を入れ、窒素気流下、180℃で、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。
次に、235℃になるまで温度を徐々に昇温しながら、窒素気流下で、生成するメタノールを留去しながら4時間反応させた。さらに、5mmHg〜20mmHgに減圧し、減圧下で、Mwがおよそ10,000に達するまで反応させて、(マスターバッチ用樹脂10)を得た。
[ポリエステル樹脂1の合成]
冷却管、攪拌機及び窒素導入管を具備する反応槽中に、テレフタル酸ジメチル326質量部、プロピレングリコール154質量部及び縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)1.4質量部を入れ、窒素気流下、180℃で、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。
次に、235℃になるまで温度を徐々に昇温しながら、窒素気流下で、生成するメタノールを留去しながら4時間反応させた。さらに、5mmHg〜20mmHgに減圧し、減圧下で、Mwがおよそ10,000に達するまで反応させた。その後、無水トリメリット酸16質量部を加え、180℃にて2時間反応させて、(ポリエステル樹脂1)を得た。
[結晶性樹脂1の合成]
冷却管、攪拌機及び窒素導入管を具備する反応槽中に、セバシン酸241質量部、アジピン酸31質量部、1,4−ブタンジオール164質量部及び縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)0.75質量部を入れ、窒素気流下、180℃で、生成する水を留去しながら8時間反応させた。
次に、225℃になるまで温度を徐々に昇温しながら、窒素気流下で、生成する水及び1,4−ブタンジオールを留去しながら4時間反応させた。さらに、5mmHg〜20mmHgに減圧し、減圧下で、Mwがおよそ18,000に達するまで反応させ、融点58℃の(結晶性樹脂1)の結晶性ポリエステル樹脂を得た。
[結晶性樹脂2の合成]
冷却管、攪拌機及び窒素導入管を具備する反応槽中に、セバシン酸241質量部、アジピン酸31質量部、1,4−ブタンジオール164質量部及び縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)0.75質量部を入れ、窒素気流下、180℃で、生成する水を留去しながら8時間反応させた。
次に、225℃になるまで温度を徐々に昇温しながら、窒素気流下で、生成する水及び1,4−ブタンジオールを留去しながら4時間反応させた。さらに、5mmHg〜20mmHgに減圧し、減圧下で、Mwがおよそ6,000に達するまで反応させた、
得られた結晶性樹脂218質量部を、冷却管、攪拌機及び窒素導入管を具備する反応槽中に移し、酢酸エチル250質量部、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)8.6質量部を加え、窒素気流下にて80℃で5時間反応させた。次いで、減圧下にて酢酸エチルを除去し、Mwがおよそ22,000、融点が60℃の(結晶性樹脂2)の結晶性ポリウレタン樹脂を得た。
得られた(マスターバッチ用樹脂1〜8)、(ポリエステル樹脂1)、(結晶性樹脂1、2)の物性(Mw、融点、ガラス転移温度)及び上述した方法での透過率の結果を表1に示す。
Figure 2014194514
[イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーの合成]
冷却管、攪拌機及び窒素導入管を具備する反応槽中に、テレフタル酸ジメチル321質量部、プロピレングリコール151質量部、無水トリメリット酸8部及び縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)1.4質量部を入れ、窒素気流下、180℃で、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。
次に、235℃になるまで温度を徐々に昇温しながら、窒素気流下で、生成するメタノールを留去しながら4時間反応させた。さらに、5mmHg〜20mmHgに減圧し、減圧下で、Mwがおよそ10,000に達するまで反応させ、(中間体ポリエステル)を合成した。
次に、冷却管、攪拌機及び窒素導入管を具備する反応槽中に、(中間体ポリエステル)410質量部、イソホロンジイソサネート89質量部、酢酸エチル500質量部を入れ、100℃で5時間反応させ、(プレポリマー1)を得た。
[ケチミンの合成]
攪拌棒及び温度計を具備する反応容器に、イソホロンジアミン170質量部及びメチルエチルケトン75質量部を入れ、50℃で5時間反応を行い、(ケチミン化合物1)を得た。
[マスターバッチ1の製造]
ローダミン顔料(大同化成社製、7050)18質量部及び(マスターバッチ用樹脂1)82質量部を、ヘンシェルミキサー(ヘンシェル20B、三井鉱山社製)を用いて1500rpmで3分間混合した。その後、一軸混練機(小型ブス・コ・ニーダー:Buss社製)にて、設定温度:入口部90℃、出口部60℃、フィード量:10kg/Hrの条件で混練を行い、(マスターバッチ1)を得た。
[マスターバッチ2の製造]
(マスターバッチ用樹脂1)を(マスターバッチ用樹脂2)に変更した以外は、[マスターバッチ1の製造]と同様の方法により、(マスターバッチ2)を得た。
[マスターバッチ3の製造]
(マスターバッチ用樹脂1)を(マスターバッチ用樹脂3)に変更した以外は、[マスターバッチ1の製造]と同様の方法により、(マスターバッチ3)を得た。
[マスターバッチ4の製造]
(マスターバッチ用樹脂1)を(マスターバッチ用樹脂4)に変更した以外は、[マスターバッチ1の製造]と同様の方法により、(マスターバッチ4)を得た。
[マスターバッチ5の製造]
(マスターバッチ用樹脂1)を(マスターバッチ用樹脂5)に変更した以外は、[マスターバッチ1の製造]と同様の方法により、(マスターバッチ5)を得た。
[マスターバッチ6の製造]
(マスターバッチ用樹脂1)を(マスターバッチ用樹脂6)に変更した以外は、[マスターバッチ1の製造]と同様の方法により、(マスターバッチ6)を得た。
[マスターバッチ7の製造]
(マスターバッチ用樹脂1)を(マスターバッチ用樹脂7)に変更した以外は、[マスターバッチ1の製造]と同様の方法により、(マスターバッチ7)を得た。
[マスターバッチ8の製造]
(マスターバッチ用樹脂1)を(マスターバッチ用樹脂8)に変更した以外は、[マスターバッチ1の製造]と同様の方法により、(マスターバッチ8)を得た。
[マスターバッチ9の製造]
(マスターバッチ用樹脂1)を(マスターバッチ用樹脂9)に変更した以外は、[マスターバッチ1の製造]と同様の方法により、(マスターバッチ9)を得た。
[マスターバッチ10の製造]
(マスターバッチ用樹脂1)を(マスターバッチ用樹脂10)に変更した以外は、[マスターバッチ1の製造]と同様の方法により、(マスターバッチ10)を得た。
[マスターバッチ11の製造]
ローダミン顔料(大同化成社製、7050)39質量部及び(マスターバッチ用樹脂3)61質量部を、ヘンシェルミキサー(ヘンシェル20B、三井鉱山社製)を用いて1500rpmで3分間混合した。その後、一軸混練機(小型ブス・コ・ニーダー:Buss社製)にて、設定温度:入口部90℃、出口部60℃、フィード量:10kg/Hrの条件で混練を行い、(マスターバッチ11)を得た。
[マスターバッチ12の製造]
ローダミン顔料(大同化成社製、7050)12質量部及び(マスターバッチ用樹脂3)88質量部を、ヘンシェルミキサー(ヘンシェル20B、三井鉱山社製)を用いて1500rpmで3分間混合した。その後、一軸混練機(小型ブス・コ・ニーダー:Buss社製)にて、設定温度:入口部90℃、出口部60℃、フィード量:10kg/Hrの条件で混練を行い、(マスターバッチ12)を得た。
[マスターバッチ13の製造]
ローダミン顔料(大同化成社製、7050)8質量部及び(マスターバッチ用樹脂3)92質量部を、ヘンシェルミキサー(ヘンシェル20B、三井鉱山社製)を用いて1500rpmで3分間混合した。その後、一軸混練機(小型ブス・コ・ニーダー:Buss社製)にて、設定温度:入口部90℃、出口部60℃、フィード量:10kg/Hrの条件で混練を行い、(マスターバッチ13)を得た。
(実施例1)
[ワックス分散液の製造]
冷却管、温度系及び攪拌機を具備する反応容器に、パラフィンワックス(HNP−9(融点75℃)、日本精蝋社製)20質量部及び酢酸エチル80質量部を入れ、78℃に加熱した。十分に溶解させ、撹拌しながら1時間で30℃まで冷却を行った。その後、ウルトラビスコミル(アイメックス製)にて、送液速度1.0Kg/hr、ディスク周速度:10m/秒間、0.5mmジルコニアビーズ充填量80体積%、パス数6回の条件で湿式粉砕し、(ワックス分散液)を得た。
[有機変性層状無機鉱物マスターバッチの製造]
(ポリエステル樹脂1)100質量部、少なくとも一部にベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性したモンモリロナイト化合物(クレイトンAPA、サザンクレイプロダクツ社製)100質量部、及びイオン交換水50質量部をよく混合して、オープンロール型混練機(ニーデックス/三井鉱山(株)製)にて混練を行った。混練温度は90℃から混練を始め、その後、50℃まで徐々に冷却し、樹脂と無機鉱物の比率(質量比)が1:1である(有機変性層状無機鉱物マスターバッチ)を作製した。
[トナー1の製造]
温度系及び攪拌機を具備する反応容器に、(ポリエステル樹脂1)70質量部及び酢酸エチル70質量部を入れて十分に溶解させた。(ワックス分散液)を30質量部、(有機変性層状無機鉱物マスターバッチ)2質量部、(マスターバッチ2)36.5質量部及び酢酸エチル37質量部を加え、TK式ホモミキサー(特殊機化株式会社製)で回転数10,000rpmで撹拌し、均一に溶解、分散させて(油相1)を得た。
次に、攪拌機及び温度系を具備する他の反応容器に、イオン交換水90質量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル型ノニオン界面活性剤(NL450、第一工業製薬社製)の5質量%水溶液3質量部、及び酢酸エチル10質量部を混合撹拌させて水相溶液を作製した。得られた水相溶液に(油相1)を50質量部加え、TKホモミキサー(特殊機化株式会社製)で回転数13,000rpmで1分間混合して、(乳化スラリー1)を得た。撹拌機をセットした容器内に、(乳化スラリー1)を投入し、6時間脱溶剤して、(スラリー1)を得た。得られた(スラリー1)100質量部を減圧濾過した後、以下の洗浄処理を行った。
(1)濾過ケーキにイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後、濾過した。
(2)前記(1)の濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで10分間)した後、減圧濾過した。
(3)前記(2)の濾過ケーキに10質量%塩酸100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後、濾過した。
(4)前記(3)の濾過ケーキにイオン交換水300質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後、濾過する操作を2回行い、(濾過ケーキ1)を得た。
得られた(濾過ケーキ1)を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後、目開き75μmメッシュで篩い、(トナー母体粒子1)を作製した。
次に、得られた(トナー母体粒子1)100質量部に疎水性シリカ(HDK−2000、ワッカー・ケミー社製)1.0質量部を、ヘンシェルミキサーを用いて混合して、体積平均粒径5.8μmの(トナー1)を作製した。
(実施例2〜10及び比較例1、2、4)
後述の表2に、実施例及び比較例で使用したマスターバッチの種類及び使用量を示す。
実施例2〜10及び比較例1〜2においては、使用したマスターバッチの種類及び使用量を変更した以外は、実施例1と同様の方法により、各々、(トナー2〜10、14、15、17)を得た。
(実施例11)
[トナー11の製造]
温度計及び攪拌機を具備する反応容器に、(結晶性樹脂1)70質量部、及び酢酸エチル70質量部を入れ、樹脂の融点以上まで加熱してよく溶解させた。(ワックス分散液)を30質量部、(有機変性層状無機鉱物マスターバッチ)2質量部、(マスターバッチ4)37量部及び酢酸エチル37質量部を加え、50℃にてTK式ホモミキサー(特殊機化株式会社製)で回転数10,000rpmで撹拌し、均一に溶解、分散させて、(油相11)を得た。なお、(油相11)の温度は、容器内にて50℃に保ち、結晶化しないように作製から5時間以内に使用した。
次に、撹拌機及び温度計を具備する別の反応容器内に、イオン交換水90質量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル型ノニオン界面活性剤(NL450、第一工業製薬社製)の5質量%水溶液3質量部、及び酢酸エチル10質量部を40℃で混合撹拌させて水相溶液を作製した。得られた水相溶液に、50℃に保たれた(油相8)を50質量部加え、40℃〜50℃にてTKホモミキサー(特殊機化株式会社製)で回転数13,000rpmで1分間混合して、(乳化スラリー11)を得た。
撹拌機及び温度計をセットした容器内に、(乳化スラリー11)を投入し、60℃で6時間脱溶剤して、(スラリー11)を得た。
得られた(スラリー11)100質量部を減圧濾過した後、以下の洗浄処理を行った。
(1)濾過ケーキにイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後、濾過した。
(2)前記(1)の濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで10分間)した後、減圧濾過した。
(3)前記(2)の濾過ケーキに10質量%塩酸100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後、濾過した。
(4)前記(3)の濾過ケーキにイオン交換水300質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後濾過する操作を2回行い、(濾過ケーキ1)を得た。
得られた(濾過ケーキ8)を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後、目開き75μmメッシュで篩い、(トナー母体粒子11)を作製した。
次に、得られた(トナー母体粒子11)100質量部に疎水性シリカ(HDK−2000、ワッカー・ケミー社製)1.0質量部を、ヘンシェルミキサーを用いて混合して、体積平均粒径5.8μmの(トナー11)を作製した。
(実施例12)
実施例11において、使用する結晶性樹脂を(結晶性樹脂1)から(結晶性樹脂2)に変更した以外は、実施例11と同様の方法により、(トナー12)を製造した。
(実施例13)
温度計及び攪拌機を具備する反応容器に、(結晶性樹脂2)50質量部、及び酢酸エチル50質量部を入れ、樹脂の融点以上まで加熱してよく溶解させた。(ワックス分散液)を30質量部、(有機変性層状無機鉱物マスターバッチ)2質量部、(マスターバッチ11)57量部及び酢酸エチル57質量部を加え、50℃にてTK式ホモミキサー(特殊機化株式会社製)で回転数10,000rpmで撹拌し、均一に溶解、分散させて、(油相13)を得た。なお、(油相13)の温度は、容器内にて50℃に保ち、結晶化しないように作製から5時間以内に使用した。
以降は実施例10と同様の方法により、(トナー13)を製造した。
(比較例3)
温度計及び攪拌機を具備する反応容器に、(ポリエステル樹脂1)100質量部及び酢酸エチル100質量部を入れて十分に溶解させた。(ワックス分散液)を30質量部、(有機変性層状無機鉱物マスターバッチ)2質量部、ローダミン顔料(大同化成社製、7050)6.5質量部を加え、TK式ホモミキサー(特殊機化株式会社製)で回転数10,000rpmで撹拌し、均一に溶解、分散させて(油相16)を得た。以降は実施例1と同様の方法により、(トナー16)を製造した。
(キャリアの製造)
実施例及び比較例における二成分系現像剤に用いられるキャリアは以下のように製造した。
芯材として、Mnフェライト粒子(重量平均径:35μm)5,000質量部、並びに、被覆材として、トルエン450質量部、シリコーン樹脂SR2400(東レ・ダウコーニング・シリコーン製、不揮発分50質量%)450質量部、アミノシランSH6020(東レ・ダウコーニング・シリコーン製)10質量部、及びカーボンブラック10質量部をスターラーで10分間分散して調製されたコート液を用いて、前記芯材とこのコート液と流動床内において回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入して、コート液を芯材上に塗布した。得られた塗布物を電気炉で250℃、2時間の条件で焼成し、(キャリア)を得た。
(二成分現像剤の製造)
(キャリア)100質量部に対し、実施例又は比較例で各々得られたトナー7質量部を、容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いて48rpmで3分間均一混合し、帯電させた。本実施形態においては、キャリア200gとトナー14gを内容積500mlのステンレス容器に入れて混合を行った。
得られた二成分現像剤について、接触帯電方式、二成分現像方式、二次転写方式、ブレードクリーニング方式、及び外部加熱のローラ定着方式を採用した間接転写方式のタンデム型画像形成装置の現像ユニットに装填して画像形成を行った。得られた画像を評価することで、トナー及び現像剤の性能評価を行った。
[各種物性値の測定方法及び評価]
<トナーからの樹脂の分離>
トナー中に含まれる各樹脂成分の分離は、溶解性の違いを利用することにより実施可能である具体的には、テトラヒドロフラン(THF)中にトナーを加え、着色剤及び外添剤を除去し、得られた溶解液を濃縮する。その後、得られた樹脂組成物を酢酸エチル中に溶解させることで不溶成分の結晶性ポリエステル樹脂を分離することができる。結晶性ポリエステル樹脂は極性溶媒に対する溶解性が低いため、酢酸エチル中に加えた初期から不溶成分として存在する。非結晶性樹脂の結着樹脂及びマスターバッチ用樹脂は、初期は酢酸エチル中に可溶であるが、マスターバッチ用樹脂は経時で不溶となる。そのため、酢酸エチル添加後に放置したときに析出する成分を分離することで、非結晶性樹脂の結着樹脂とマスターバッチ用樹脂とを分離することができる。以上の手順により、トナー中に含まれる結着樹脂(結晶性樹脂)、結着樹脂(非晶性樹脂)及びマスターバッチ用樹脂を分離することができる。
<分子量の測定>
分子量の測定装置及び測定条件は、
装置:GPC(東ソー(株)製)、
検出器:RI、測定温度:40℃、
移動相:テトラヒドロフラン、
流量:0.45mL/min、
とした。
分子量(Mn及びMw)は、分子量が既知のポリスチレン試料を用いて作成した検量線を標準として、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法で求めた。
<ガラス転移温度(Tg)の測定>
ガラス転移温度の測定装置は、
装置:DSC(TAインスツルメンツ社製、Q2000)、
を使用した。
測定試料5〜10mgをアルミ製の簡易密閉パンに充填したものを、以下の測定フローにより、ガラス転移温度を測定した。
第1の加熱:30℃から220℃まで、5℃/分の加熱速度で加熱し、1分保持する、
冷却:温度制御なしで、−60℃までクエンチし、1分保持する、
第2の加熱:−60℃から180℃まで、5℃/分の加熱速度で加熱する。
なお、ガラス転移温度は、第2の過熱のサーモグラムにおいて、ASTM D3418/82に記載される方法に基づいて、ミッドポイントによるガラス転移温度を測定した。
<透過率の測定>
透過率の測定装置及び測定条件は、
装置:分光光度計(JASCO V660型)、
測定容器:ガラスセル(光路長:1cm)、
ブランク測定:酢酸エチル単独での測定、
開始波長:800nm、
終了波長:350nm、
走査速度:200nm/min(連続)、
データ取り込み間隔:1nm、
とした。
透過率の測定方法は、前述の方法とした。
<低温下限温度(低温定着性)>
上述した画像形成装置を使用して、転写紙(リコービジネスエキスパート株式会社製、輻射印刷用紙<70>)上に、転写後のトナー付着量が0.85±0.1mg/cmのベタ画像(画像サイズ3cm×8cm)を作像した。定着ベルトの温度を変化させて定着を行い、得られた定着画像表面を描画試験器AD−401(上島製作所製)を用いて、ルビー針(先端半径260μmR〜320μmR、先端角60度)、荷重50gで描画した。繊維(ハニコット#440、ハニロン社製)で描画表面を強く5回擦り、画像の削れが殆ど無くなる定着ベルト温度をもって定着下限温度とした。なお、ベタ画像は転写紙上において、通紙方向先端から3.0cmの位置に作成した。また、定着装置のニップ部を通過する速度は、280mm/sとした。
<耐熱保存性>
50mlのガラス容器にトナーを充填し、50℃の恒温槽に24時間放置した後、24℃に冷却した。得られたトナーを、針入度試験(JIS K2235−1991)により、針入度(mm)を測定し、下記基準で耐熱保存性を評価した。なお、針入度は、その値が大きい程、耐熱保存性が優れていることを意味し、針入度が5mm未満であるトナーは、使用上、問題が発生する可能性が高い。
評価基準
A:針入度が20mm以上、
B:針入度が10mm以上20mm未満、
C:針入度が5mm以上10mm未満、
D:針入度が5mm未満
とした。
<顔料分散評価法>
顔料の分散性は、以下の評価基準で評価した。
評価基準
A:顔料分散状態がトナー中に均一に分散している状態、
B:顔料の分散状態は均一だが顔料の一部がトナーの表面に偏在している状態、
C:全ての顔料がトナーの表面に偏在している状態、
表2に評価結果を示す。
Figure 2014194514
なお、表2における、マスターバッチ用樹脂の使用量とは、表2におけるメインの樹脂とマスターバッチ用樹脂の合計量を100質量部とした場合における、マスターバッチ用樹脂の使用量のことを指す。
本実施形態の樹脂組成物を含むトナーは、着色剤の分散性に優れ、耐熱保存性及び低温定着性に優れる。
a プロセスカートリッジ
b 感光体
c 帯電手段
d 現像手段
e クリーニング手段
100 転写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
特許第4079257号公報

Claims (11)

  1. ポリエステル樹脂と着色剤とを含む樹脂組成物であって、
    前記ポリエステル樹脂は、該ポリエステル樹脂20質量部を酢酸エチル80質量部に加え、25℃条件下で10分間攪拌した後の、500nmの波長の光の透過率をA(10)(%)とし、更に3時間静置した後の前記透過率をA(180)(%)としたときに、A(10)−A(180)が70以上である、
    樹脂組成物。
  2. A(10)は90以上であり、かつ、A(180)は10以下である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度は55℃以上である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  4. 第1のポリエステル樹脂と着色剤とを含むトナーであって、
    前記第1のポリエステル樹脂は、該第1のポリエステル樹脂20質量部を酢酸エチル80質量部に加え、25℃条件下で10分間攪拌した後の、500nmの波長の光の透過率をA(10)(%)とし、更に3時間静置した後の前記透過率をA(180)(%)としたときに、A(10)−A(180)が70以上である、トナー。
  5. 前記トナーは更に、第2のポリエステル樹脂を含み、
    前記第2のポリエステル樹脂は、該第2のポリエステル樹脂20質量部を酢酸エチル80質量部に加え、25℃条件下で10分間攪拌した後の、500nmの波長の光の透過率をA(10)(%)とし、更に3時間静置した後の前記透過率をA(180)(%)としたときに、A(10)が90以上であり、かつ、A(180)が90以上である、
    請求項4に記載のトナー。
  6. 前記第2のポリエステル樹脂の含有重量に対する前記第1のポリエステル樹脂の含有重量は、5/95〜70/30の範囲内である、
    請求項5に記載のトナー。
  7. 前記トナーは更に、結晶性樹脂を含有する、
    請求項4乃至6のいずれか一項に記載のトナー。
  8. 前記結晶性樹脂の含有量は、前記トナー中の樹脂全量に対して50質量%以上である、
    請求項7に記載のトナー。
  9. 前記結晶性樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂を含む、
    請求項7又は8に記載のトナー。
  10. 請求項4乃至9のいずれか一項に記載のトナーとキャリアとを含む現像剤。
  11. 像担持体、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を含む画像形成装置であって、
    前記現像手段は、請求項4乃至9のいずれか一項に記載のトナーを備え、前記トナーを用いて前記担持体上の静電潜像を現像するものである、
    画像形成装置。
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