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JP2011013441A - トナー及びその製造方法 - Google Patents

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JP2011013441A JP2009157230A JP2009157230A JP2011013441A JP 2011013441 A JP2011013441 A JP 2011013441A JP 2009157230 A JP2009157230 A JP 2009157230A JP 2009157230 A JP2009157230 A JP 2009157230A JP 2011013441 A JP2011013441 A JP 2011013441A
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大佑 井上
Fumihiro Sasaki
文浩 佐々木
Osamu Uchinokura
理 内野倉
Tomoyuki Kojima
智之 小島
Hideki Sugiura
英樹 杉浦
Naoko Morisawa
直子 森澤
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

【課題】本発明は、画質の劣化を抑制することが可能なトナー及び該トナーの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該トナーを有する現像剤並びに該現像剤を用いる画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【解決手段】トナーは、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含み、25℃及び50℃において、15kg/cmの圧縮応力で1分間保持した時の二粒子間力を、それぞれFp(A)及びFp(B)とすると、式
1.0×10−9[N]≦Fp(A)≦1.0×10−6[N]
0[N]≦Fp(B)−Fp(A)≦1.0×10−7[N]
を満たす。
【選択図】なし

Description

本発明は、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含むトナー、トナーの製造方法、現像剤、画像形成方法及びプロセスカートリッジに関する。
近年、定着離型性を確保するために、ワックスが分散されているオイルレストナーが用いられている。
一方、画像形成装置を小型化及び高速化するためには、小さい移送部を用いて、トナーを現像部に移送する必要がある。特に、フルカラー画像形成装置は、一般に、4色のトナーに対応する移送部と現像部を設ける必要があるため、トナーが移送される経路が小さく、複雑になる。このため、トナーは、移送部で移送される際に、加圧されて凝集し、画質が劣化するという問題がある。
また、プリンタ機能が付与されたコピー機では、コピーやプリント1枚のみの出力が多い。このため、トナーは、コピーやプリント1枚に対して、現像部で撹拌されることにより印加される圧力が大きくなり、表面の無機粒子が遊離したり、埋没したりして凝集し、画質が劣化するという問題がある。
特許文献1には、バインダー樹脂と着色剤を含み、25℃において、15kg/cmの圧縮応力で1分間保持した時の二粒子間力が1.0×10−9〜1.0×10−6[N]であり、圧縮付着力が20〜100gfであり、圧縮嵩密度が300〜800kg/mである静電荷像現像用トナーが開示されている。
しかしながら、オイルレストナーである場合に、移送部又は現像部で温度が上昇すると、表面にワックスが染み出して凝集し、画質が劣化するという問題がある。
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、画質の劣化を抑制することが可能なトナー及び該トナーの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該トナーを有する現像剤並びに該現像剤を用いる画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含むトナーであって、25℃及び50℃において、15kg/cmの圧縮応力で1分間保持した時の二粒子間力を、それぞれFp(A)及びFp(B)とすると、式
1.0×10−9[N]≦Fp(A)≦1.0×10−6[N]
0[N]≦Fp(B)−Fp(A)≦1.0×10−7[N]
を満たすことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のトナーにおいて、金属カチオンの少なくとも一部が有機カチオンでイオン交換されている変性層状無機鉱物をさらに含むことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のトナーにおいて、BET比表面積が50m/g以上400m/g以下である無機粒子をさらに含むことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナーにおいて、平均円形度が0.94以上0.99以下であることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のトナーにおいて、体積平均粒径が3μm以上8μm以下であり、個数平均粒径に対する体積平均粒径の比が1.00以上1.30以下であることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のトナーにおいて、粒径が2μm以下である粒子の含有量が1個数%以上10個数%以下であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含むトナーを製造する方法であって、水性溶媒にアニオン性界面活性剤及び体積平均粒径が5nm以上50nm以下であるアニオン性樹脂粒子を添加して水系媒体を調製する工程と、ポリエステルを含むトナー材料を有機溶媒中で溶解又は分散させて第一の液を調製する工程と、該第一の液を前記水系媒体中に乳化又は分散させて第二の液を調製する工程と、該第二の液に含まれる有機溶媒を除去する工程を有し、該第二の液に含まれる有機溶媒を除去する工程の前に、前記水系媒体に体積平均粒径が50nm以上500nm以下である樹脂粒子を添加する工程をさらに有することを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載のトナーの製造方法において、前記ポリエステルは、活性水素基と反応することが可能な官能基を有するポリエステルプレポリマーを含み、前記第二の液に含まれる前記ポリエステルプレポリマーと、前記活性水素基を有する化合物を反応させることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載のトナーの製造方法において、前記トナー材料は、金属カチオンの少なくとも一部が有機カチオンでイオン交換されている変性層状無機鉱物をさらに含み、前記第一の液は、25℃におけるCasson降伏値が1Pa以上100Pa以下であることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載のトナーの製造方法において、前記第一の液の固形分中の前記変性層状無機鉱物の含有量が0.05質量%以上10質量%以下であることを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、現像剤において、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のトナーを有することを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、画像形成方法において、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、請求項11に記載の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する工程と、該静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する工程と、該記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程を有することを特徴とする。
請求項13に記載の発明は、プロセスカートリッジにおいて、静電潜像担持体、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、請求項11に記載の現像剤を用いて現像する手段が少なくとも一体に支持されていることを特徴とする。
本発明によれば、画質の劣化を抑制することが可能なトナー及び該トナーの製造方法を提供することができる。また、本発明は、該トナーを有する現像剤並びに該現像剤を用いる画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供することができる。
本発明で用いられる画像形成装置の一例を示す図である。 図1の画像形成装置の変形例を示す図である。 本発明で用いられる画像形成装置の他の例を示す図である。 図3の画像形成装置の部分拡大図である。
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
本発明のトナーは、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含み、25℃及び50℃において、15kg/cmの圧縮応力で1分間保持した時の二粒子間力を、それぞれFp(A)及びFp(B)とすると、式
1.0×10−9[N]≦Fp(A)≦1.0×10−6[N]・・・(1)
0[N]≦Fp(B)−Fp(A)≦1.0×10−7[N]・・・(2)
を満たす。このため、画質の劣化を抑制することができる。
Fp(A)が1.0×10−9[N]未満であると、25℃におけるトナー間の凝集力が小さいため、電気的な反発による転写チリが発生したり、転写率が低下したりする。一方、Fp(A)が1.0×10−6[N]を超えると、25℃におけるトナー間の凝集力が大きいため、トナーを移送しにくくなったり、帯電安定性が低下したりする。また、Fp(B)−Fp(A)が1.0×10−7[N]を超えると、50℃におけるトナー間の凝集力が大きいため、温度が上昇した場合に、離型剤が軟化して染み出し、トナーを移送しにくくなったり、帯電安定性が低下したりする。なお、Fp(B)−Fp(A)は、0〜1.0×10−8[N]であることが好ましく、0[N]が最も好ましい。
なお、二粒子間力は、圧縮破壊強度・引張破断強度測定装置アグロボットAGR−2(ホソカワミクロン社製)を用いて、測定することができる。具体的には、25℃又は50℃の上下2分割の円筒セル内にトナー8gを充填し、15kg/cmの圧縮応力で1分間保持した後、上部セルを持ち上げてトナー層を引っ張り、トナー層が破断されたときの引張破断強度から算出することができる。なお、測定環境の温度及び湿度は、それぞれ23℃及び60%RHであり、円筒セルの内径は25mmであり、バネの線径は1.0mmであり、圧縮速度及び引張速度は、それぞれ0.1mm/秒及び0.2mm/秒である。
結着樹脂としては、特に限定されないが、ポリエステル、シリコーン樹脂、スチレン・アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、クマリン樹脂、アミドイミド樹脂、ブチラール樹脂、ウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、定着時にシャープメルトし、画像表面を平滑化できることから、ポリエステルが好ましく、ウレア変性ポリエステルと変性されていないポリエステルの併用がさらに好ましい。なお、ウレア変性ポリエステルは、ウレタン結合を有していてもよい。このとき、ウレア結合に対するウレタン結合のモル比は、通常、0〜9であり、0.25〜4が好ましく、2/3〜7/3が特に好ましい。このモル比が9を超えると、耐オフセット性が低下することがある。
変性されていないポリエステルは、一般式
A(OH)m
(式中、Aは、置換基を有してもよい、炭素数が1〜20の脂肪族基又は芳香族基若しくはヘテロ芳香族基であり、mは、2〜4の整数である。)
で表されるポリオールと、一般式
B(COOH)n
(式中、Bは、置換基を有してもよい、炭素数が1〜20の脂肪族基又は芳香族基若しくはヘテロ芳香族基であり、nは、2〜4の整数である。)
で表されるポリカルボン酸を重縮合することにより得られる。
ポリオールとしては、特に限定されないが、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、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、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、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グリコール、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン、ビスフェノールA、ビスフェノールA酸化エチレン付加物、ビスフェノールA酸化プロピレン付加物、水素化ビスフェノールA、水素化ビスフェノールA酸化エチレン付加物、水素化ビスフェノールA酸化プロピレン付加物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
ポリカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、n−ドデセニルコハク酸、イソオクチルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸、1,2,4−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−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸等、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、エチレングリコールビス(トリメリット酸)等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
結着樹脂の具体例としては、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたプレポリマーをイソホロンジアミンと反応させたウレア変性ポリエステルと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたプレポリマーをイソホロンジアミンと反応させたウレア変性ポリエステルと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたプレポリマーをイソホロンジアミンと反応させたウレア変性ポリエステルと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたプレポリマーをイソホロンジアミンと反応させたウレア変性ポリエステルと、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたプレポリマーをヘキサメチレンジアミンと反応させたウレア変性ポリエステルと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたプレポリマーをヘキサメチレンジアミンと反応させたウレア変性ポリエステルと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたプレポリマーをエチレンジアミンと反応させたウレア変性ポリエステルと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をジフェニルメタンジイソシアネートと反応させたプレポリマーをヘキサメチレンジアミンと反応させたウレア変性ポリエステルと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸とドデセニルコハク酸無水物の重縮合物をジフェニルメタンジイソシアネートと反応させたプレポリマーをヘキサメチレンジアミンと反応させたウレア変性ポリエステルと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物;ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をトルエンジイソシアネートと反応させたプレポリマーをヘキサメチレンジアミンと反応させたウレア変性ポリエステルと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物等が挙げられる。
結着樹脂の重量平均分子量は、通常、3×10以上であり、5×10〜1×10が好ましく、7×10〜5×10がさらに好ましい。重量平均分子量が3×10未満であると、耐オフセット性が低下することがある。
本発明において、数平均分子量及び重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて測定されるポリスチレン換算の分子量である。
結着樹脂のガラス転移点は、30〜70℃であることが好ましく、40〜65℃がさらに好ましい。ガラス転移点が30℃未満であると、耐熱保存性が低下することがあり、70℃を超えると、低温定着性が低下することがある。
本発明において、ガラス転移点は、TG−DSCシステムTAS−100(理学電機社製)を用いて測定することができる。
着色剤(染料又は顔料)としては、特に限定されないが、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、カドミウムレッド、カドミ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、パラクロロ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、リトボン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
着色剤は、顔料と樹脂が複合化された複合体、即ち、マスターバッチとして、添加してもよい。マスターバッチは、顔料と樹脂の混合物に高せん断力を印加して、混合混練することにより得られる。この際、顔料と結着樹脂の相互作用を高めるために、有機溶媒を用いてもよい。混合混練する際に高せん断力を印加する高せん断分散装置としては、3本ロールミル等を用いることができる。
また、マスターバッチは、フラッシング法を用いて製造してもよい。具体的には、顔料を含む水性ペーストを、樹脂及び有機溶媒と混合混練することにより、顔料を樹脂側に移行させた後、水分と有機溶媒を除去する。フラッシング法を用いると、顔料のウエットケーキをそのまま用いることができるため、乾燥する必要がない。
マスターバッチを製造する際に用いられる樹脂としては、ポリエステル、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−ビニルナフタレン共重合体、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−クロロ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、二種以上併用してもよい。
トナー中の着色剤の含有量は、1〜15質量%であることが好ましく、3〜10質量%がさらに好ましい。この含有量が、1質量%未満であると、着色力が低下することがあり、15質量%を超えると、顔料の分散不良が起こって、着色力が低下したり、電気特性が低下したりすることがある。
離型剤としては、特に限定されないが、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等の天然ワックスが挙げられる。また、天然ワックス以外の離型剤としては、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス;12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド;ポリメタクリル酸n−ステアリル、ポリメタクリル酸n−ラウリル、メタクリル酸n−ステアリル−メタクリル酸エチル共重合体等の側鎖に長鎖アルキル基を有する結晶性高分子が挙げられ、二種以上併用してもよい。
離型剤の融点は、50〜120℃であることが好ましく、60〜90℃がさらに好ましい。融点が50℃未満であると、耐熱保存性が低下することがあり、120℃を超えると、耐オフセット性が低下することがある。
離型剤の溶融粘度は、離型剤の融点より20℃高い温度において、5〜1000cpsであることが好ましく、10〜100cpsがさらに好ましい。溶融粘度が5cps未満であると、離型性が低下することがあり、1000cpsを超えると、耐オフセット性及び低温定着性を向上させる効果が得られなくなることがある。
トナー中の離型剤の含有量は、0〜40質量%であることが好ましく、3〜30質量%がさらに好ましい。この含有量が40質量%を超えると、トナーの流動性が低下することがある。
本発明のトナーは、金属カチオンの少なくとも一部が有機カチオンでイオン交換されている変性層状無機鉱物をさらに含むことが好ましい。これにより、トナーを異形化することができる。
変性層状無機鉱物は、厚さが数nmの無機鉱物の層が積層されている層状無機鉱物の層間に存在する金属カチオンの少なくとも一部が有機カチオンで置換されたものである(特表2003−515795号公報、特表2006−500605号公報、特表2006−503313号公報参照)。
層状無機鉱物としては、特に限定されないが、モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、アタパルジャイト、セピオライト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、トナーの特性に影響を与えない少量の添加量で容易に粘度を調整できることから、モンモリロナイト又はベントナイトが好ましい。
金属カチオンの少なくとも一部を置換する有機カチオンとしては、特に限定されず、トリメチルステアリルアンモニウム、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム、ジメチルオクタデシルアンモニウム、オレイルビス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウム等の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等が挙げられるが、4級アンモニウムイオンが好ましい。
また、層状無機鉱物の層間に存在する2価の金属カチオンの一部を3価の金属カチオンに置換することにより、有機アニオンを導入することができる。このような有機アニオンとしては、特に限定されないが、直鎖、分岐又は環状アルキル(C1〜C44)、アルケニル(C1〜C22)、アルコキシ(C8〜C32)、ヒドロキシアルキル(C2〜C22)、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等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、リン酸イオン等が挙げられるが、中でも、エチレンオキサイド骨格を有するカルボン酸イオンが好ましい。
変性層状無機鉱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が挙げられる。中でも、クレイトンAF、クレイトンAPAが好ましい。
また、変性層状無機鉱物の市販品としては、一般式
(OROSO
(式中、Rは、炭素数が13のアルキル基であり、Rは、炭素数が2〜6のアルキレン基であり、nは、2〜10の整数である。)
で表される有機アニオンで置換されたDHT−4A(協和化学工業社製)が挙げられる。このような有機アニオンの市販品としては、ハイテノール330T(第一工業製薬社製)が挙げられる。
トナー中の変性層状無機鉱物の含有量は、0.05〜2質量%であることが好ましい。この含有量が0.05質量%未満であると、粒度分布が広くなることがあり、2質量%を超えると、異形化された母体粒子が得られず、粒度分布が広くなることがある。
本発明のトナーは、帯電制御剤、クリーニング性向上剤、無機粒子等をさらに含んでもよい。
帯電制御剤としては、特に限定されないが、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、リンの単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系界面活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料等が挙げられる。これら以外の帯電制御剤としては、スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩基等の官能基を有する高分子化合物が挙げられる。
帯電制御剤の市販品としては、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)等が挙げられる。
トナー中の帯電制御剤の含有量は、結着樹脂に対して、通常、0〜10質量%であり、0.2〜5質量%が好ましい。この含有量が10質量%を超えると、トナーの帯電量が大きいため、トナーの流動性が低下したり、画像濃度が低下したりすることがある。
クリーニング性向上剤としては、特に限定されないが、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;ポリメタクリル酸メチル粒子、ポリスチレン粒子等のソープフリー乳化重合を用いて得られる樹脂粒子等が挙げられ、二種以上併用してもよい。樹脂粒子は、体積平均粒子径が0.01〜1μmであることが好ましい。
無機粒子としては、特に限定されないが、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、二種以上併用してもよい。
無機粒子としては、BET比表面積が50〜400m/gである無機粒子(以下、無機粒子Aという)を用いることが好ましい。
無機粒子Aの平均一次粒径は、通常、5〜50nmであり、10〜30nmが好ましい。
また、無機粒子Aと共に、BET比表面積が20〜35m/gである無機粒子(以下、無機粒子Bという)を併用することが好ましい。
無機粒子Bの平均一次粒径は、通常、50〜500nmであり、100〜400nmが好ましく、120〜360nmがさらに好ましい。
なお、無機粒子は、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を用いて表面処理されていることが好ましい。これにより、高湿下においても、トナーの流動性や帯電性の低下を抑制することができる。
トナー中の無機粒子A及び無機粒子Bの含有量は、それぞれ0〜5質量%であることが好ましく、0.01〜2.0質量%がさらに好ましい。
本発明のトナーは、平均円形度が0.94〜0.99であることが好ましい。平均円形度が0.94未満であると、転写性が低下することがあり、0.99を超えると、クリーニング不良が発生することがある。
なお、円形度は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(シスメックス社製)を用いて測定することができる。
本発明のトナーは、体積平均粒径が3〜8μmであることが好ましい。体積平均粒径が3μm未満であると、二成分現像剤として用いる場合に、現像装置における長期の攪拌により、キャリアの表面にトナーが融着して、キャリアの帯電能力を低下させることがある。また、一成分現像剤として用いる場合に、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着が発生することがある。一方、体積平均粒径が8μmを超えると、高解像で高画質の画像を形成することが困難になると共に、二成分現像剤として用いる場合に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合に、トナーの粒径の変動が大きくなることがある。
また、本発明のトナーは、個数平均粒径に対する体積平均粒径の比が1.00〜1.30であることが好ましい。この比が1.30を超えると、現像時にトナーの挙動にバラツキが発生し、微小ドットの再現性が低下し、高品位な画像が得られないことがある。
なお、体積平均粒径及び個数平均粒径は、粒度測定器マルチサイザーIII(ベックマンコールター社製)を用いて測定することができる。
本発明のトナーは、粒径が2μm以下である粒子の含有量が1〜10個数%であることが好ましい。粒径が2μm以下である粒子の含有量が1個数%未満であると、二成分現像剤として用いる場合に、現像装置における長期の攪拌により、キャリアの表面にトナーが融着して、キャリアの帯電能力を低下させることがある。また、一成分現像剤として用いる場合に、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着が発生することがある。一方、粒径が2μm以下である粒子の含有量が10個数%を超えると、二成分現像剤として用いる場合に、現像装置における長期の攪拌により、キャリアの表面にトナーが融着してキャリアの帯電能力を低下させることがある。
なお、粒径が2μm以下である粒子の含有量は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(シスメックス社製)を用いて測定することができる。
次に、本発明のトナーを製造する方法について説明する。
本発明のトナーの製造方法は、水性溶媒にアニオン性界面活性剤及び体積平均粒径が5〜50nmであるアニオン性樹脂粒子(以下、樹脂粒子Aという)を添加して水系媒体を調製する工程と、ポリエステルを含むトナー材料を有機溶媒中で溶解又は分散させて第一の液を調製する工程と、第一の液を水系媒体中に乳化又は分散させて第二の液を調製する工程と、第二の液に含まれる有機溶媒を除去する工程を有する。
このとき、第二の液に含まれる有機溶媒を除去する工程の前に、水系媒体に体積平均粒径が50〜500nmである樹脂粒子(以下、樹脂粒子Bという)を添加する工程をさらに有する。即ち、第一の液を、樹脂粒子Bが添加された水系媒体中に乳化又は分散させてもよいし、第一の液を水系媒体中に乳化又は分散させながら、樹脂粒子Bを添加してもよいし、第二の液に樹脂粒子Bを添加してもよい。これにより、樹脂粒子A及び樹脂粒子Bが表面に付着した母体粒子が得られる。詳細には、トナー材料からなる母体粒子の本体に樹脂粒子Aが付着し、さらに樹脂粒子Bが付着している。
本発明のトナーは、母体粒子の表面に樹脂粒子Bが付着しているため、式(1)を満たすことができる。また、母体粒子の本体の表面に樹脂粒子Aが付着しているため、式(2)を満たすと共に、樹脂粒子Bの埋没を抑制することができる。
樹脂粒子Aの体積平均粒径が5nm未満であると、樹脂粒子Bの埋没を抑制する効果が不十分となり、50nmを超えると、温度が上昇した場合における離型剤の染み出しを抑制する効果が不十分となる。
樹脂粒子Bの体積平均粒径が50nm未満であると、式(1)を満たさなくなり、500nmを超えると、トナーから樹脂粒子Bが脱離しやすくなる。
水性溶媒としては、特に限定されないが、水、水と混和可能な溶媒と水の混合溶媒等が挙げられる。水と混和可能な溶媒としては、特に限定されないが、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等のアルコール;ジメチルホルムアミド;テトラヒドロフラン;メチルセルソルブ等のセルソルブ類;アセトン、メチルエチルケトン等の低級ケトン類等が挙げられる。
アニオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、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、リン酸エステル等が挙げられ、フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤が好ましい。
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又はその金属塩、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(炭素数6〜11)オキシ]−1−アルキル(炭素数3〜4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(炭素数6〜8)−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(炭素数11〜20)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(炭素数7〜13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(炭素数4〜12)スルホン酸又はその金属塩、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(炭素数6〜10)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(炭素数6〜10)−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(炭素数6〜16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。
フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤の市販品としては、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(DIC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100、150(ネオス社製)等が挙げられる。
アニオン性界面活性剤の添加量は、水性溶媒に対して、0.5〜10質量%であることが好ましい。
樹脂粒子Aを構成する樹脂としては、特に限定されないが、ビニル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、微細な球状の樹脂粒子が得られやすいことから、ビニル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂又はポリエステルが好ましい。
ビニル樹脂としては、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が挙げられる。
樹脂粒子Aは、公知の方法を用いて製造することができるが、樹脂粒子Aの水性分散液として用いることが好ましい。樹脂粒子Aの水性分散液の調製方法としては、樹脂粒子Aを構成する樹脂がビニル樹脂である場合、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法又は分散重合法を用いて、ビニルモノマーを重合することにより、樹脂粒子の水性分散液を製造する方法が挙げられる。また、樹脂粒子Aを構成する樹脂がポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂等の重付加又は縮合系樹脂である場合、モノマー、オリゴマー等の前駆体又はその溶液を分散剤の存在下、水性溶媒中に分散させた後、加熱又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂粒子の水性分散液を製造する方法、モノマー、オリゴマー等の前駆体又はその溶液中に乳化剤を溶解させた後、水性溶媒を加えて転相乳化する方法等が挙げられる。これら以外の樹脂粒子Aの水性分散液の調製方法としては、樹脂を機械回転式、ジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕、分級することにより、樹脂粒子Aを得た後、樹脂粒子Aを分散剤の存在下で水性溶媒中に分散させる方法、樹脂の溶液を霧状に噴霧することにより樹脂粒子Aを得た後、樹脂粒子Aを分散剤の存在下で水性溶媒中に分散させる方法、樹脂の溶液に貧溶媒を添加する又は溶媒に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより、樹脂粒子Aを得た後、樹脂粒子Aを分散剤の存在下で水性溶媒中に分散させる方法、樹脂の溶液を、分散剤の存在下で水性溶媒中に分散させた後、加熱、減圧等により溶媒を除去する方法、樹脂の溶液中に乳化剤を溶解させた後、水性溶媒を加えて転相乳化する方法等が挙げられる。
なお、樹脂粒子Aを製造する際に、分散剤として、前述のアニオン性界面活性剤を用いたり、樹脂粒子Aを構成する樹脂として、カルボキシル基、カルボン酸塩基等のアニオン性基を有する樹脂を用いたりすることができる。
樹脂粒子Aは、体積平均粒径が10〜25nmであることが好ましい。
樹脂粒子Aの添加量は、水性溶媒に対して、0.5〜10質量%であることが好ましい。樹脂粒子Aの添加量が0.5質量%未満であると、式(2)を満たさなくなることがあり、10質量%を超えると、トナーから樹脂粒子Aが脱離しやすくなることがある。
樹脂粒子Bを構成する樹脂は、トナー材料に含まれるポリエステルと非相溶である。このため、母体粒子の表面に樹脂粒子Bを付着させることができる。
ポリエステルと非相溶である樹脂としては、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−クロロ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−アクリロニトリル−インデン共重合体、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−ビニルナフタレン共重合体、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−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が挙げられ、二種以上併用してもよい。また、このような樹脂を合成する際に、複数のビニル基を有するモノマーを共重合することもできる。複数のビニル基を有するモノマーとしては、メタクリル酸エチレンオキシド付加物硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート等が挙げられる。
なお、樹脂粒子A及び樹脂粒子Bを構成する樹脂は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
樹脂粒子Bは、樹脂粒子Aと同様にして、製造することができる。このとき、母体粒子の本体に付着しやすいことから、樹脂粒子Bは、カチオン性、ノニオン性又は両性であることが好ましい。このような樹脂粒子Bを水系媒体に添加すると、凝集するため、樹脂粒子Bを添加した水系媒体中に第一の液を乳化又は分散させる場合は、第一の液を乳化又は分散させる前に水系媒体を分散させることが好ましい。
このとき、樹脂粒子Bを製造する際に、分散剤として、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤を用いたり、樹脂粒子Bを構成する樹脂として、アミノ基、アンモニウム塩基等のカチオン性基を有する樹脂を用いたりすることができる。
カチオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、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の界面活性剤;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界面活性剤等が挙げられる。中でも、フルオロアルキル基を有するカチオン性界面活性剤が好ましい。
フルオロアルキル基を有するカチオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級又は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等の脂肪族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等が挙げられる。
フルオロアルキル基を有するカチオン性界面活性剤の市販品としては、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300(ネオス社製)等が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、特に限定されないが、アラニン、ドデシルビス(アミノエチル)グリシン、ビス(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等が挙げられる。
樹脂粒子Bは、体積平均粒径が100〜250nmであることが好ましい。
樹脂粒子Bの添加量は、トナー材料に対して、0.5〜5質量%であることが好ましく、1〜4質量%がさらに好ましい。樹脂粒子Bの添加量が0.5質量%未満であると、式(1)を満たさなくなることがあり、5質量%を超えると、トナーから樹脂粒子Bが脱離しやすくなることがある。
なお、樹脂粒子A及び樹脂粒子Bの体積平均粒径は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて測定することができる。
トナー材料は、活性水素基と反応することが可能な官能基を有するポリエステルプレポリマーを含むことが好ましい。このとき、第二の液に含まれるポリエステルプレポリマーと、活性水素基を有する化合物を反応させて変性ポリエステルを生成することにより、結着樹脂として、変性ポリエステルを含むトナーが得られる。これにより、樹脂粒子Bや無機粒子の埋没を抑制することができる。変性ポリエステルは、高分子量成分の分子量を調節しやすく、オイルレストナーの低温定着性を確保することができることから、ウレア変性ポリエステルであることが好ましい。
活性水素基と反応することが可能な官能基としては、特に限定されないが、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基、クロロカルボニル基等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、ウレア変性ポリエステルを生成することが可能なイソシアネート基が好ましい。
また、活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及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、二種以上併用してもよい。中でも、ウレア変性ポリエステルを生成することが可能なアミノ基が好ましい。
このとき、活性水素基を有する化合物をさらに含むトナー材料を有機溶媒中で溶解又は分散させて第一の液を調製してもよいし、活性水素基を有する化合物を含む水系媒体中に第一の液を乳化又は分散させて第二の液を調製してもよいし、第一の液を水系媒体中に乳化又は分散させた後、活性水素基を有する化合物を添加してもよい。
以下、活性水素基と反応することが可能な官能基を有するポリエステルプレポリマーとして、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(以下、プレポリマー(A)という)、活性水素基を有する化合物として、アミン類(B)を用いる場合について説明する。
プレポリマー(A)は、例えば、ポリオールとポリカルボン酸を重縮合することにより得られるアルコール性水酸基を有するポリエステルをポリイソシアネートと反応させることにより得られる。
ポリオールとしては、ジオール、3価以上のアルコール、ジオールと3価以上のアルコールの混合物が挙げられ、ジオール又はジオールと3価以上のアルコールの混合物が好ましい。
ジオールとしては、特に限定されないが、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のアルキレングリコール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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グリコール等のアルキレングリコールの縮合物;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等の脂環式ジオール;脂環式ジオールに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類;ビスフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、炭素数が2〜12のアルキレングリコール又はビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物又はビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物と炭素数が2〜12のアルキレングリコールの混合物が特に好ましい。
3価以上のアルコールとしては、特に限定されないが、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、ソルビトール等の3価以上の脂肪族アルコール;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の3価以上のポリフェノール類;3価以上のポリフェノール類のエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
ポリオールとして、ジオールと3価以上のアルコールの混合物を用いる場合、ジオールに対する3価以上のアルコールの質量比は0.01〜10%であることが好ましく、0.01〜1%がさらに好ましい。
ポリカルボン酸としては、ジカルボン酸、3価以上のカルボン酸、ジカルボン酸と3価以上のカルボン酸の混合物が挙げられ、ジカルボン酸と3価以上のポリカルボン酸の混合物が好ましい。
ジカルボン酸としては、特に限定されないが、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等のアルキレンジカルボン酸;マレイン酸、フマル酸等のアルケニレンジカルボン酸;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の芳香族ジカルボン酸等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、炭素数が4〜20のアルケニレンジカルボン酸又は炭素数が8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
3価以上のカルボン酸としては、特に限定されないが、トリメリット酸、ピロメリット酸等の芳香族ポリカルボン酸等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、炭素数が9〜20の芳香族ポリカルボン酸が好ましい。
ポリカルボン酸として、ジカルボン酸と3価以上のカルボン酸の混合物を用いる場合、ジカルボン酸に対する3価以上のカルボン酸の質量比が0.01〜10%であることが好ましく、0.01〜1%がさらに好ましい。
なお、ポリカルボン酸の代わりに、ポリカルボン酸の無水物又はメチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等の低級アルキルエステルを用いてもよい。
アルコール性水酸基を有するポリエステルを合成する際には、テトラブトキシチタネート、ジブチルスズオキサイド等の公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要に応じて、減圧しながら生成する水を溜去することが好ましい。このとき、カルボキシル基に対する水酸基の当量比は、通常、1〜2であり、1〜1.5が好ましく、1.02〜1.3がさらに好ましい。
ポリイソシアネートとしては、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−ジイソシアナトカプロン酸メチル、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;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の脂環式ジイソシアネート;トリレンジイソシアネート、ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4'−ジイソシアナトジフェニル、4,4'−ジイソシアナト−3,3'−ジメチルジフェニル、4,4'−ジイソシアナト−3−メチルジフェニルメタン、4,4'−ジイソシアナトジフェニルエーテル等の芳香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の芳香脂肪族ジイソシアネート;トリス(イソシアナトアルキル)イソシアヌレート、トリス(イソシアナトシクロアルキル)イソシアヌレート等のイソシアヌレート類;これら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等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
アルコール性水酸基を有するポリエステルとポリイソシアネートを反応させる際には、40〜140℃で合成することが好ましい。このとき、アルコール性水酸基に対するイソシアネート基の当量比は、通常、1〜5であり、1.2〜4が好ましく、1.5〜2.5がさらに好ましい。この当量比が5を超えると、ウレア変性ポリエステルの分子量が大きくなって、低温定着性が低下することがあり、1未満であると、ウレア変性ポリエステルの分子量が小さくなって、耐オフセット性が低下することがある。
また、プレポリマー(A)を合成する際に、必要に応じて、イソシアネートに対して不活性な溶媒を添加してもよい。溶媒としては、トルエン、キシレン等の芳香族溶媒;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のケトン類;酢酸エチル等のエステル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、テトラヒドロフラン等のエーテル類等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
プレポリマー(A)の重量平均分子量は、3×10〜4×10であることが好ましく、4×10〜3×10がさらに好ましい。重量平均分子量が3×10未満であると、耐熱保存性が低下することがあり、4×10を超えると、低温定着性が低下することがある。
プレポリマー(A)中のポリイソシアネート由来の構成成分の含有量は、通常、0.5〜40質量%であり、1〜30質量%が好ましく、2〜20質量%がさらに好ましい。この含有量が0.5質量%未満であると、耐オフセット性が低下することがあり、40質量%を超えると、低温定着性が低下することがある。
プレポリマー(A)1分子当たりのイソシアネート基の含有量(平均値)は、通常、1個以上であり、1.2〜5個が好ましく、1.5〜4個がさらに好ましい。この含有量が1個未満であると、ウレア変性ポリエステルの分子量が小さくなって、耐オフセット性が低下することがある。
アミン類(B)としては、ジアミン、3価以上のアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、ジアミン又はジアミンと3価以上のポリアミンの混合物が好ましい。
ジアミンとしては、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の芳香族ジアミン;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の脂環式ジアミン;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の脂肪族ジアミン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
3価以上のアミンとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
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等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
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等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
アミノ酸としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
なお、アミン類(B)の代わりに、アミン類(B)のアミノ基をブロックしたものを用いてもよい。アミン類(B)のアミノ基をブロックしたものとしては、アミン類(B)とアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトンから得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
本発明において、アミン類(B)のアミノ基に対するプレポリマー(A)のイソシアネート基の当量比は、通常、1/3〜3であり、0.5〜2が好ましく、2/3〜1.5がさらに好ましい。この当量比が1/3を未満である場合及び3を超える場合は、ウレア変性ポリエステルの分子量が小さくなって、耐オフセット性が低下することがある。
また、アミン類(B)の他にアルコールを添加することにより、ウレタン結合を形成してもよい。このようにして形成されるウレア結合に対するウレタン結合の当量比は、通常、0〜9であり、0.25〜4が好ましく、2/3〜7/3がさらに好ましい。この当量比が9を超えると、耐オフセット性が低下することがある。
本発明において、プレポリマー(A)とアミン類(B)を反応させる際には、ジブチルスズラウレート、ジオクチルスズラウレート等の触媒を用いることができる。また、反応時間は、例えば、プレポリマー(A)とアミン類(B)の組み合わせに応じて適宜選択されるが、通常、10分〜40時間であり、2〜24時間が好ましい。反応温度は、通常、0〜150℃であり、40〜98℃が好ましい。
また、必要に応じて、反応停止剤を用いて、ウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等のモノアミン等が挙げられる。なお、モノアミンの代わりに、モノアミンのアミノ基をブロックしたものを用いてもよい。
トナー材料は、活性水素基と反応することが可能な官能基を有するポリエステルプレポリマー及び変性されていないポリエステルを含むことが好ましい。これにより、低温定着性及び光沢性を向上させることができる。
変性されていないポリエステルに対するポリエステルプレポリマーの質量比は、5/95〜25/75であることが好ましく、10/90〜25/75がさらに好ましい。質量比が5/95未満であると、耐オフセット性が低下することがあり、25/75を超えると、低温定着性及び光沢性が低下することがある。
本発明において、トナー材料が変性層状無機鉱物をさらに含み、第一の液の25℃におけるCasson降伏値が1〜100Paであることが好ましい。このとき、変性層状無機鉱物は、適度な疎水性を有するため、第一の液が非ニュートニアン粘性を有し、トナーを異形化することができる。
後述するように、第二の液を調製する際に、せん断力を印加するが、せん断力を印加する時間が経過すると、油滴の粒径が変化していき、せん断力を弱めることにより、体積平均粒径がDv1である一次粒子が得られる。その後、一次粒子が凝集して、体積平均粒径がDv2である母体粒子が得られる。このとき、第一の液の25℃におけるCasson降伏値が1Pa未満であると、Dv1が小さくなるため、一次粒子の凝集が進行しすぎて、ΔDv(=Dv2−Dv1)が大きくなり、母体粒子の粒度分布が広くなる。一方、第一の液の25℃におけるCasson降伏値が100Paを超えると、Dv1が大きくなるため、一次粒子の凝集が不十分となって、ΔDvが小さくなり、異形化された母体粒子が得られず、粒度分布が広くなる。このため、第一の液の25℃におけるCasson降伏値を調節してΔDvを制御することにより、母体粒子の形状と粒度分布を制御することができる。
このとき、第一の液の固形分中の変性層状無機鉱物の含有量が0.05〜10質量%であることが好ましい。変性層状無機鉱物の含有量が0.05質量%未満であると、第一の液の25℃におけるCasson降伏値が1Pa未満となることがあり、10質量%を超えると、第一の液の25℃におけるCasson降伏値が100Paを超えることがある。
なお、トナー材料は、着色剤、離型剤、帯電制御剤、クリーニング性向上剤等をさらに含んでいてもよい。このとき、第一の液は、トナー材料の全成分を含んでいなくてもよく、この場合、第一の液に含まれないトナー材料の成分の一部又は全てを有機溶媒中で溶解又は分散させた液をさらに調製し、得られた液及び第一の液を水系媒体中に乳化又は分散させて第二の液を調製することができる。
第一の液を調製する際に用いられる有機溶媒は、揮発除去することを考慮すると、沸点が150℃未満であることが好ましい。このような有機溶媒としては、特に限定されないが、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、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、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。
また、有機溶媒の使用量は、トナー材料100質量部に対して、40〜300質量部であることが好ましく、60〜140質量部がさらに好ましく、80〜120質量部が特に好ましい。有機溶媒の使用量が40質量部未満であると、第一の液の25℃におけるCasson降伏値が100Paを超えることがあり、300質量部を超えると、第一の液の25℃におけるCasson降伏値が1Pa未満となることがある。
第一の液を水系媒体中で乳化又は分散させる際には、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機等の公知の分散機を用いることができる。
トナー材料100質量部に対する水系媒体の使用量は、通常、50〜2000質量部であり、100〜1000質量部が好ましい。水系媒体の使用量が50質量部未満であると、分散状態が悪くなって、所定の粒径の母体粒子が得られないことがあり、2000質量部を超えると、異形化された母体粒子が得られないことがある。
また、水系媒体は、無機分散剤、高分子系保護コロイド等をさらに含んでいてもよい。
無機分散剤としては、特に限定されないが、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が挙げられる。なお、無機粒子として、リン酸三カルシウムを用いた場合は、塩酸等で溶解させた後、水洗する方法、酵素で分解する方法等を用いて、リン酸三カルシウムを除去することができる。
高分子系保護コロイドとしては、特に限定されないが、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、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等のカルボキシル基を有するビニルモノマー;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等の水酸基を有する(メタ)アクリル系モノマー;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アルキルビニルエーテル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のカルボン酸ビニル;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等の(メタ)アクリルアミド系モノマー;(メタ)アクリルアミド系モノマーのメチロール化物;アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド等の(メタ)アクリル酸クロライド系モノマー;ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等の窒素原子又はその複素環を有するビニルモノマー等の単独重合体又は共重合体が挙げられる。また、これら以外の高分子系保護コロイドとしては、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等のポリオキシアルキレン系樹脂;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、カルボキシメチルセルロースナトリウム等のセルロース類;ポリビニルアルコール等が挙げられる。
第二の液から有機溶媒を除去する方法としては、特に限定されないが、第二の液を徐々に昇温させて、有機溶媒を揮発させる方法、第二の液を乾燥雰囲気中に噴霧して、有機溶媒を揮発させる方法等が挙げられる。
第二の液から有機溶媒を除去すると、母体粒子が生成するが、第二の液から有機溶媒を除去した後、母体粒子に含まれるポリエステルのガラス転移点以上の温度に加熱することが好ましい。これにより、樹脂粒子Bの脱離を抑制することができる。さらに、母体粒子を洗浄、乾燥した後、必要に応じて、分級することが好ましい。母体粒子を分級する方法としては、特に限定されないが、サイクロン、デカンター、遠心分離等が挙げられる。
本発明のトナーの製造方法は、母体粒子と無機粒子を混合する工程をさらに有することが好ましい。これにより、トナーの流動性や帯電性の低下を抑制することができる。
本発明の現像剤は、本発明のトナーを有するが、本発明の現像剤を用いて、静電潜像を現像することができる。なお、本発明の現像剤は、本発明のトナーからなる一成分現像剤であってもよいし、公知のキャリアをさらに有する二成分現像剤であってもよい。
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程(帯電工程と露光工程)と、現像工程と、転写工程と、定着工程と、クリーニング工程を有し、必要に応じて、除電工程、リサイクル工程、制御工程等の工程をさらに有してもよい。
静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。静電潜像担持体を構成する材料としては、アモルファスシリコン、セレン等の無機物質;ポリシラン、フタロポリメチン等の有機物質等が挙げられるが、長寿命であることから、アモルファスシリコンが好ましい。また、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。
静電潜像は、静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、露光することにより形成することができ、静電潜像形成手段により行うことができる。静電潜像形成手段は、静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電器(帯電手段)と、静電潜像担持体の表面を露光する露光器(露光手段)を有することが好ましい。
帯電は、帯電器を用いて、静電潜像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。帯電器としては、特に限定されないが、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が挙げられる。
露光は、露光器を用いて静電潜像担持体の表面を露光することにより行うことができる。露光器としては、特に限定されないが、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露光を行う光背面方式を採用してもよい。
現像工程は、静電潜像を、本発明の現像剤を用いて現像することにより、トナー像を形成する工程である。トナー像は、現像手段を用いて形成することができる。現像手段は、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ことが好ましい。また、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよい。具体的には、現像剤を摩擦攪拌すること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現像器等が挙げられる。
二成分現像剤を収容する現像器内では、トナーとキャリアとが混合攪拌され、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、静電潜像担持体の近傍に配置されているため、マグネットローラの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって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。
転写工程は、トナー像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、中間転写体上にトナー像を一次転写した後、トナー像を記録媒体上に二次転写することが好ましい。このとき、用いられるトナーは、通常、二色以上であり、フルカラートナーを用いることが好ましい。このため、トナー像を中間転写体上に転写して合成トナー像を形成する一次転写工程と、合成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。
転写は、転写手段を用いて静電潜像担持体を帯電することにより行うことができる。転写手段は、トナー像を中間転写体上に転写して合成トナー像を形成する一次転写手段と、合成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、転写ベルト等を用いることができる。
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へ剥離帯電させる転写器を有することが好ましい。転写手段は、一つであってもよいし、複数であってもよい。転写器としては、特に限定されないが、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、特に限定されないが、記録紙等を用いることができる。
定着工程は、定着手段を用いて記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程であり、各色のトナー像が記録媒体に転写される毎に定着してもよいし、各色のトナー像を積層した状態で一度に定着してもよい。定着手段としては、特に限定されないが、加熱ローラと加圧ローラの組み合わせ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトの組み合わせ等が挙げられる。このとき、加熱温度は、通常、80〜200℃である。なお、必要に応じて、定着手段と共に、又は、定着手段の代わりに、公知の光定着器を用いてもよい。
除電工程は、静電潜像担持体に除電バイアスを印加することにより除電する工程であり、除電手段を用いて行うことができる。除電手段としては、特に限定されないが、除電ランプ等を用いることができる。
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り、クリーニング手段を用いて行うことができる。クリーニング手段としては、特に限定されないが、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等を用いることができる。中でも、ブレードクリーナを用いることが好ましい。
リサイクル工程は、クリーニング工程により除去したトナーを現像手段でリサイクルする工程であり、リサイクル手段を用いて行うことができる。リサイクル手段としては、特に限定されないが、公知の搬送手段等を用いることができる。
制御工程は、各工程を制御する工程であり、制御手段を用いて行うことができる。制御手段としては、特に限定されないが、シークエンサー、コンピュータ等の機器を用いることができる。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像担持体、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、本発明の現像剤を用いて現像する手段が少なくとも一体に支持されており、画像形成装置の本体に着脱自在である。このとき、本発明のプロセスカートリッジは、帯電手段、クリーニング手段等がさらに一体に支持されていてもよい。
図1に、本発明で用いられる画像形成装置の一例を示す。画像形成装置100Aは、の感光体ドラム10と、帯電ローラ20と、露光装置(不図示)と、現像装置40と、中間転写体50と、クリーニングブレードを有するクリーニング装置60と、除電ランプ70を備える。
中間転写ベルト50は、矢印方向に搬送されるように3個のローラ51で張架されている。3個のローラ51の一部は、中間転写ベルト50に一次転写バイアスを印加することができる。中間転写ベルト50の近傍には、クリーニングブレードを有するクリーニング装置90が配置されている。また、記録紙95にトナー像を二次転写するための二次転写バイアスを印加する転写ローラ80が対向して配置されている。中間転写ベルト50の周囲には、中間転写ベルト50上のトナー像に電荷を付与するためのコロナ帯電器58が、中間転写ベルト50の回転方向において、感光体ドラム10と中間転写ベルト50との接触部と、中間転写ベルト50と転写紙95との接触部の間に配置されている。
現像装置40は、現像ベルト41と、現像ベルト41の周囲に併設したブラック現像器45K、イエロー現像器45Y、マゼンタ現像器45M及びシアン現像器45Cから構成されている。なお、各色の現像器45は、現像剤収容部42と、現像剤供給ローラ43と、現像ローラ44を備えている。また、現像ベルト41は、矢印方向に搬送されるように複数のベルトローラで張架され、一部が感光体ドラム10と接触している。
画像形成装置100Aにおいて、帯電ローラ20は、感光体ドラム10を一様に帯電させた後、露光装置(不図示)を用いて感光体10に露光光Lが照射され、静電潜像を形成する。次に、感光体ドラム10上に形成された静電潜像に、現像装置40から現像剤を供給することにより現像し、トナー像を形成する。さらに、トナー像がローラ51により印加された電圧により中間転写ベルト50上に一次転写され、さらに記録紙95上に二次転写される。その結果、記録紙95上にトナー像が形成される。なお、感光体ドラム10上に残存したトナーは、クリーニングブレードを有するクリーニング装置60により除去され、感光体ドラム10の帯電電荷は、除電ランプ70により除去される。
図2に、画像形成装置100Aの変形例を示す。画像形成装置100Bは、現像ベルト41を備えず、感光体ドラム10の周囲に、ブラック現像器45K、イエロー現像器45Y、マゼンタ現像器45M及びシアン現像器45Cが対向して配置されている以外は、画像形成装置100Aと同様の構成である。なお、図2において、図1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図3に、本発明で用いられる画像形成装置の他の例を示す。なお、図3において、図1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置100Cは、タンデム型カラー画像形成装置である。画像形成装置100Cは、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置400を備えている。複写装置本体150には、中間転写ベルト50が中央部に設けられている。そして、中間転写ベルト50は、図中、時計回りに移動することができるように、支持ローラ14、15及び16に張架されている。支持ローラ15の近傍には、中間転写ベルト50上に残留したトナーを除去するためのクリーニングブレードを有するクリーニング装置90が配置されている。支持ローラ14及び15に張架された中間転写ベルト50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色の画像形成ユニット120が対向して配置されている。また、画像形成ユニット120の近傍には、露光装置30が配置されている。中間転写ベルト50の画像形成ユニット120が配置された側と反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22は、二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される記録紙と中間転写ベルト50は、互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には定着装置25が配置されている。定着装置25は、定着ベルト26と、定着ベルト26に押圧して配置された加圧ローラ27を備えている。
なお、画像形成装置100Cにおいては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙を反転させるシート反転装置28が配置されている。これにより、記録紙の両面に画像を形成することができる。
次に、画像形成ユニット120を用いたカラー画像の形成(カラーコピー)について説明する。まず、原稿自動搬送装置400の原稿台130上に原稿をセットするか、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を閉じる。
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした時は、原稿がコンタクトガラス32上へ搬送された後で、一方、コンタクトガラス32上に原稿をセットした時は、直ちに、スキャナ300が駆動し、第1走行体33及び第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33により照射された光の原稿面からの反射光は、第2走行体34におけるミラーで反射され、結像レンズ35を通して読み取りセンサ36に受光される。これにより、カラー画像が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の画像情報とされる。各色の画像情報は、各色の画像形成ユニット120にそれぞれ伝達され、各色のトナー像が形成される。
各色の感光体ドラム10上のトナー像は、中間転写ベルト50上に、順次一次転写される。そして、中間転写ベルト50上で各色のトナー像が重ね合わされて合成トナー像が形成される。
図4に示すように、各色の画像形成ユニット120は、それぞれ、感光体ドラム10と、感光体ドラム10を一様に帯電させる帯電ローラ20と、各色の画像情報に基づいて感光体ドラム10に露光光Lを照射することにより、感光体ドラム10上に静電潜像を形成する露光装置30と、各色のトナーを用いて静電潜像を現像することにより、感光体ドラム10上に各色のトナー像を形成する現像器45と、各色のトナー像を中間転写ベルト50上に一次転写する転写ローラ80と、クリーニングブレードを有するクリーニング装置60と、除電ランプ70を備えている。
一方、給紙テーブル200においては、給紙ローラ142aの一つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の一つから記録紙を繰り出し、分離ローラ145aで1枚ずつ分離して給紙路146に送り出し、搬送ローラ147で搬送して複写機本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ49に突き当てて止める、又は、給紙ローラ142bを回転させて手差しトレイ52上の記録紙を繰り出し、分離ローラ145bで1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、レジストローラ49に突き当てて止める。なお、レジストローラ49は、一般には接地されて使用されるが、シートの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用してもよい。
そして、中間転写ベルト50上に形成された合成トナー像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させ、中間転写ベルト50と二次転写装置22との間に記録紙を送り出すことにより、記録紙上に合成トナー像が二次転写される。なお、転写後の中間転写ベルト50上に残留するトナーは、クリーニングブレードを有するクリーニング装置90によりクリーニングされる。
合成トナー像が転写された記録紙は、二次転写装置22により定着装置25に搬送されて、加熱加圧されることにより記録紙上に合成トナー増が定着される。その後、記録紙は、切り換え爪55で切り換えて排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる、又は、切り換え爪55で切り換えてシート反転装置28により反転されて給紙路148に導き、裏面にも画像を形成した後、排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例中、部は、質量部を意味する。
[ポリエステルの合成]
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67部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物84部、テレフタル酸274部及びジブチルスズオキシド2部を投入し、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させて、ポリエステルを得た。ポリエステルは、数平均分子量が2100、重量平均分子量が5600、ガラス転移点が55℃であった。
[マスターバッチの調製]
イオン交換水1000部、DBP吸油量が42ml/100mg、pHが9.5のカーボンブラックPrintex35(デクサ社製)540部及びポリエステル1200部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)を用いて粉砕して、マスターバッチを得た。
[樹脂粒子Aの水性分散液の調製]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イオン交換水683部、反応性乳化剤(メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩)エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)16部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400rpmで15分間撹拌した。次に、75℃まで昇温して5時間反応させた後、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を添加し、75℃で5時間熟成して、樹脂粒子Aの水性分散液を調製した。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、樹脂粒子Aの体積平均粒径を測定したところ、9nmであった。
[樹脂粒子Bの水性分散液の調製]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イオン交換水683部、塩化ジステアリルジメチルアンモニウムのカチオンDS(花王社製)10部、スチレン138部、メタクリル酸メチル138部及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400rpmで15分間撹拌した。次に、65℃まで昇温して10時間反応させた後、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を添加し、75℃で5時間熟成して、樹脂粒子Bの水性分散液を調製した。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、樹脂粒子Bの体積平均粒径を測定したところ、42nmであった。
[実施例1]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、ポリエステル378部、カルナバワックス110部(トナー中の含有量4質量%)、サリチル酸金属錯体E−84(オリエント化学工業社製)22部及び酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下、80℃まで昇温し、5時間保持した後、1時間で30℃まで冷却した。次に、マスターバッチ500部及び酢酸エチル500部を加えて、1時間混合して混合液を得た。
得られた混合液1324部を反応容器に移し、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、粒径が0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度を1kg/時、ディスクの周速度を6m/秒として、3パスした。次に、ポリエステルの65質量%酢酸エチル溶液1324部を添加し、上記と同様の条件で1パスした。
得られた分散液200部に、ベンジル基を有する4級アンモニウム塩で変性した変性層状無機鉱物クレイトンAPA(Southern Clay Products社製)1部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業社製)を用いて、7000rpmで30分間攪拌し、トナー材料分散液を得た。
イオン交換水660部、樹脂粒子Aの水性分散液25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質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)25部及び酢酸エチル60部を混合撹拌し、水系媒体を得た。得られた水系媒体に樹脂粒子Bの水性分散液50部を添加したところ、凝集した。
樹脂粒子Bを添加した水系媒体150部に、無機粒子1部を加え、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、12000rpmで攪拌した後、トナー材料分散液100部を添加して、10分間混合し、乳化スラリーを得た。
次に、脱気用配管、撹拌機及び温度計をセットしたフラスコに、乳化スラリー100部を仕込み、攪拌羽根の周速を20m/分として攪拌しながら、30℃で12時間脱溶剤した後、60℃で熟成し、分散スラリーを得た。
得られた分散スラリーを減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、12000rpmで10分間攪拌した後、濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、12000rpmで10分間攪拌した後、濾過する操作を3回行い、濾過ケーキを得た。
得られた濾過ケーキを、循風乾燥機を用いて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、母体粒子を得た。
母体粒子100部に、BET比表面積が21m/g、含水率が0.4質量%、嵩密度が140g/LのシリカA1部と、BET比表面積が140m/g、含水率が0.4質量%、嵩密度が140g/LのシリカB1.5部と、疎水化酸化チタン0.5部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合し、トナーを得た。
[実施例2]
トナー中のカルナバワックスの含有量を3質量%、シリカA及びシリカBの添加量をそれぞれ0.95部及び1.45部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例3]
トナー中のカルナバワックスの含有量を5質量%、シリカA及びシリカBの添加量をそれぞれ0.95部及び1.45部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例4]
トナー中のカルナバワックスの含有量を3質量%、シリカA及びシリカBの添加量をそれぞれ1.05部及び1.55部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例5]
トナー中のカルナバワックスの含有量を5質量%、シリカA及びシリカBの添加量をそれぞれ1.05部及び1.55部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例1]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イオン交換水100部、1部のノニオン性乳化剤エマルゲン950及び1.5部のアニオン性乳化剤ネオゲンRを仕込み、70℃まで昇温した。次に、スチレン71部、アクリル酸n−ブチル25部及びアクリル酸4部からなるモノマー混合液並びに過硫酸カリウムの1質量%水溶液5部をそれぞれ同時に4時間で滴下した後、70℃で2時間反応させて、固形分が50質量%である樹脂エマルジョンを得た。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、カルナウバワックス100部、20部のノニオン性乳化剤エマルゲン950及びイオン交換水380部を仕込み、70℃まで昇温して、カルナバワックスを溶解させた後、放冷して、ワックスエマルジョンを得た。
カーボンブラックPrintex35(デクサ社製)20部、サリチル酸金属錯体E−84(オリエント化学工業社製)1部、0.5部のアニオン性乳化剤ネオゲンR、ワックスエマルジョン15部(トナー中の含有量3質量%)及びイオン交換水310部を、ディスパーを用いて、25℃で2時間攪拌した。次に、樹脂エマルジョン188部を添加し、ディスパーを用いて、2時間攪拌した後、60℃まで昇温した。さらに、アンモニアを添加してpHを7.0に調整した後、90℃まで昇温して、2時間保持し、分散スラリーを得た。
得られた分散スラリー100部を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水100部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、12000rpmで10分間攪拌した後、濾過した。得られた濾過ケーキに10%塩酸を添加してpHを2.8に調整し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、12000rpmで10分間攪拌した後、濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、12000rpmで10分間攪拌した後、濾過する操作を2回行い、濾過ケーキを得た。
得られた濾過ケーキを、循風乾燥機を用いて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、母体粒子を得た。
母体粒子100部に、BET比表面積が21m/g、含水率が0.4質量%、嵩密度が140g/LのシリカA1部と、BET比表面積が140m/g、含水率が0.4質量%、嵩密度が140g/LのシリカB1.5部と、疎水化酸化チタン0.5部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合し、トナーを得た。
[比較例2]
トナー中のカルナバワックスの含有量を4質量%、シリカA及びシリカBの添加量をそれぞれ0.9部及び1.4部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例3]
トナー中のカルナバワックスの含有量を5質量%、シリカA及びシリカBの添加量をそれぞれ0.95部及び1.45部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
実施例1〜5及び比較例1〜3のトナーの特性を表1に示す。
Figure 2011013441
なお、Dv及びDnは、それぞれ体積平均粒径及び個数平均粒径である。
次に、本実施例で用いた測定方法について説明する。
(個数平均粒径及び体積平均粒径)
粒度測定器マルチマイザーIII(ベックマンコールター社製)及び解析ソフトBeckman Coulter Multisizer3 Version3.51を用いて、数平均粒径及び体積平均粒径を測定した。具体的には、まず、10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)ネオゲンSC−A(第一工業製薬社製)0.5ml及び試料0.5mgを添加し、ミクロスパーテルでかき混ぜた後、イオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を、超音波分散機W−113MK−II(本多電子社製)を用いて1分間分散させた。得られた分散液を、アイソトンIII(コールター社製)に混合した際のマルチマイザーIIIが示す濃度が8±2%となる場合の個数平均粒径及び体積平均粒径を、アパーチャー径100μmで測定した。
(円形度及び粒径が2μm以下である粒子の含有量)
フロー式粒子像分析装置FPIA−2100及び解析ソフトFPIA−2100 Data Processing Program for FPIA version00−10(シスメックス社製)を用いて、円形度及び粒径が2μm以下である粒子の含有量を測定した。具体的には、まず、予め不純物を除去したイオン交換水100〜150mlに10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)ネオゲンSC−A(第一工業製薬社製)0.1〜0.5ml及び試料0.1〜0.5gを添加した。得られた分散液を、超音波分散機(本多電子社製)を用いて1〜3分間分散させた際の濃度が5000〜15000個/μlとなる場合の円形度及び粒径が2μm以下である粒子の含有量を測定した。
実施例1〜5及び比較例1〜3のトナーの評価結果を表2に示す。
Figure 2011013441
表2から、実施例1〜5のトナーは、黒点及び転写チリのいずれも優れることがわかる。一方、比較例1〜3のトナーは、Fp(A)が小さいため、転写チリの度合いが大きく、比較例3のトナーは、Fp(B)−Fp(A)が大きいため、黒点が多数発生する。
次に、トナーの評価方法について説明する。
<黒点>
A4用紙に、画像面積が5%の画像を1万枚出力した後、ベタ画像を100枚出力し、ベタ画像に出た黒点の数を数えた。なお、黒点の数が10個未満であるものを◎、10個以上100未満であるものを○、100以上1000未満であるものを△、1000以上であるものを×として、判定した。
<転写チリ>
画像面積が20%である画像チャートを10万枚出力した後、10mm×10mmのベタ画像をタイプ6000ペーパー(リコー社製)に出力し、転写チリの度合いを段階見本と比較して評価した。なお、×、△、○の順にランクが良くなる。
特開2006−201706号公報

Claims (13)

  1. 結着樹脂、着色剤及び離型剤を含むトナーであって、
    25℃及び50℃において、15kg/cmの圧縮応力で1分間保持した時の二粒子間力を、それぞれFp(A)及びFp(B)とすると、式
    1.0×10−9[N]≦Fp(A)≦1.0×10−6[N]
    0[N]≦Fp(B)−Fp(A)≦1.0×10−7[N]
    を満たすことを特徴とするトナー。
  2. 金属カチオンの少なくとも一部が有機カチオンでイオン交換されている変性層状無機鉱物をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. BET比表面積が50m/g以上400m/g以下である無機粒子をさらに含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 平均円形度が0.94以上0.99以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナー。
  5. 体積平均粒径が3μm以上8μm以下であり、
    個数平均粒径に対する体積平均粒径の比が1.00以上1.30以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のトナー。
  6. 粒径が2μm以下である粒子の含有量が1個数%以上10個数%以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のトナー。
  7. 結着樹脂、着色剤及び離型剤を含むトナーを製造する方法であって、
    水性溶媒にアニオン性界面活性剤及び体積平均粒径が5nm以上50nm以下であるアニオン性樹脂粒子を添加して水系媒体を調製する工程と、
    ポリエステルを含むトナー材料を有機溶媒中で溶解又は分散させて第一の液を調製する工程と、
    該第一の液を前記水系媒体中に乳化又は分散させて第二の液を調製する工程と、
    該第二の液に含まれる有機溶媒を除去する工程を有し、
    該第二の液に含まれる有機溶媒を除去する工程の前に、前記水系媒体に体積平均粒径が50nm以上500nm以下である樹脂粒子を添加する工程をさらに有することを特徴とするトナーの製造方法。
  8. 前記ポリエステルは、活性水素基と反応することが可能な官能基を有するポリエステルプレポリマーを含み、
    前記第二の液に含まれる前記ポリエステルプレポリマーと、前記活性水素基を有する化合物を反応させることを特徴とする請求項7に記載のトナーの製造方法。
  9. 前記トナー材料は、金属カチオンの少なくとも一部が有機カチオンでイオン交換されている変性層状無機鉱物をさらに含み、
    前記第一の液は、25℃におけるCasson降伏値が1Pa以上100Pa以下であることを特徴とする請求項8に記載のトナーの製造方法。
  10. 前記第一の液の固形分中の前記変性層状無機鉱物の含有量が0.05質量%以上10質量%以下であることを特徴とする請求項9に記載のトナーの製造方法。
  11. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のトナーを有することを特徴とする現像剤。
  12. 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程と、
    該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、請求項11に記載の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する工程と、
    該静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する工程と、
    該記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程を有することを特徴とする画像形成方法。
  13. 静電潜像担持体、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、請求項11に記載の現像剤を用いて現像する手段が少なくとも一体に支持されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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