説明

トナー及びその製造方法

【課題】優れた単一分散性を有しており、高解像度で、高精細かつ高品質であり、長期にわたって劣化のない画像を形成することができ、低温定着性及び耐オフセット性に優れるトナー及びトナーの製造方法の提供。
【解決手段】少なくとも樹脂、及び着色剤を含有するトナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数のノズルを有する薄膜を機械的振動手段により振動させて該薄膜のノズルからトナー組成液を周期的に放出し、液滴化する周期的液滴化工程と、液滴化された前記トナー組成液を固化させてトナー粒子を形成するトナー粒子形成工程とを含み、トナー粒子形成工程が、前記薄膜のノズルからトナー組成液を、乾燥気流中の有機溶媒の分圧が、乾燥温度での該有機溶媒の飽和蒸気圧の1/10以上、該有機溶媒の飽和蒸気圧以下である状態で放出する一次乾燥工程と、有機溶媒の希散と共にトナー組成液を固化する二次乾燥工程とを含むトナーの製造方法である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等における静電荷像を現像するための現像剤に用いられるトナー及び該トナーの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、電子写真、静電記録、静電印刷等で使用される現像剤は、現像工程において例えば、静電荷像が形成されている静電潜像担持体等の像担持体に一旦付着され、次に転写工程において静電潜像担持体から転写紙等の転写媒体に転写された後、定着工程において紙面に定着される。その際、潜像保持面上に形成される静電荷像を現像するための現像剤として、キャリア及びトナーからなる二成分系現像剤と、キャリアを必要としない一成分系現像剤(磁性トナー又は非磁性トナー)とが知られている。
【0003】
前記トナーとしては、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等のトナーバインダーを着色剤等と共に溶融混練し、微粉砕した粉砕型トナーが広く用いられている。
また、最近では、懸濁重合法、乳化重合凝集法等による重合型トナーが検討されている。更に、ポリマー溶解懸濁法と呼ばれる体積収縮を伴う工法も検討されている(特許文献1参照)。このポリマー溶解懸濁法は、トナー材料を低沸点有機溶媒等の揮発性溶剤に分散乃至溶解させ、これを分散剤の存在する水系媒体中で乳化乃至液滴化した後に揮発性溶剤を除去するものである。このポリマー溶解懸濁法は前記懸濁重合法、乳化重合凝集法と異なり、用いることのできる樹脂の汎用性が広く、透明性及び定着後の画像部の平滑性が要求されるフルカラープロセスに有用なポリエステル樹脂を用いることができる点で優れている。
しかし、前記重合型トナーにおいては、水系媒体中で分散剤を使用することを前提としているため、トナーの帯電特性を損なう分散剤がトナー表面に残存して環境安定性が損なわれるという不具合が発生したり、分散剤を除去するために非常に大量の洗浄水を必要とするので、必ずしも製法として満足のいくものではない。
【0004】
前記重合型トナーに代わるトナーの製造方法として、例えば圧電パルスを利用して微小液滴を形成し、これを乾燥固化してトナー化する工法が提案されている(特許文献2参照)。また、ノズル内の熱膨張を利用して微小液滴を形成し、これを乾燥固化してトナー化する工法が提案されている(特許文献3参照)。また、音響レンズを利用して、同様の処理をする方法が提案されている(特許文献4参照)。
しかし、これらの提案の方法では、一つのノズルから単位時間当たりに吐出できる液滴数が少なく、生産性が悪いという問題があると共に、液滴同士の合一による粒度分布の広がりが避けられず、単一分散性という点においても満足できるものではなかった。
また、熱硬化性樹脂又はUV硬化樹脂を含有するトナー材料を分散質として、分散媒中に微分散した分散液を、ノズルから液滴として間欠的に吐出した後、液滴を凝集させ、熱硬化樹脂又はUV硬化樹脂を硬化させて粒子形成の安定化を図る方法も提案されている(特許文献5及び6参照)。しかし、これらの方法は、前記特許文献1〜4と同様に、生産性が低く、単一分散性の点でも不十分であった。また、トナー粒子形成後に樹脂を硬化させているが、定着特性に関する課題を解決できるものではなかった。
前記特許文献5及び特許文献6に記載の造粒方法は、流体に直接加振部が触れることを特徴としているが、このような構成の場合には、細孔と振動部の数が一致する場合はシャープな粒径分布を達成できるが、多数の細孔と1つの加振部の場合、細孔の位置と加振部の位置関係によるその距離に応じて、細孔から吐出する液滴の大きさが変化するので、トナー粒子が異なる複数のオリフィス間で異なった粒径を生産してしまうことが判明した。
【0005】
また、高品位及び高画質の画像を得るためには、トナーの粒子径を小さくしたり、その粒度分布を狭くすることにより改良が図られているが、通常の混練粉砕法によるトナーの製造方法では、その粒子形状が不定形であり、機械内部では現像部内でのキャリアとの攪拌や、一成分系現像剤として用いる場合は現像ローラとトナー供給ローラ、層厚規制ブレードや摩擦帯電ブレードなどとによる接触ストレスにより更にトナーが粉砕され、極微粒子が発生したり、流動化剤がトナー表面に埋め込まれるために画像品質が低下するという現象が発生している。また、その形状ゆえに粉体としての流動性が悪く、多量の流動化を必要としたり、トナーボトル内への充填率が低く、コンパクト化への阻害要因となっている。
更に、フルカラー画像を作成するために多色トナーより形成された画像の感光体から転写媒体や紙への転写プロセスも複雑になってきており、粉砕型トナーのような不定形の形状による転写性の悪さから、転写された画像の抜けやそれを補うためトナー消費量が多いという問題がある。
【0006】
このため、更なる転写効率の向上によりトナーの消費量を減少させて画像抜けの無い高品位の画像を形成したり、ランニングコストを低減させたいという要求も高まっている。転写効率が良好であれば、感光体や転写媒体から未転写トナーを取り除くためのクリーニングユニットが必要なくなり、機器の小型化、低コスト化が図れ、廃棄トナーも無くなるというメリットも同時に有しているからである。このような不定形の形状効果の欠点を補うために種々の球状のトナーの製造方法が提案されている。
例えば特許文献7及び8には、低温定着性に優れるポリエステル樹脂との組み合わせが提示されているが、溶融混練した後、微粉砕し、更に分級する混練粉砕法により製造されている粉砕トナーであり、トナー形状及び表面構造は不定形であり、使用材料の粉砕性や粉砕工程の条件により微妙に変化するものの、トナー形状及び表面構造を任意に制御することは容易でない。また、トナーの粒度分布を更に狭くすることは分級の能力の限界やコストアップにつながることから更に向上させることは困難な状況にある。また、トナーの粒度分布における平均粒径については収率、生産性、コストから考えた場合、小粒径(特に6μm以下)にすることは粉砕型トナーにとって非常に大きな課題となる。
一方、微小ノズルからトナー組成液を吐出させてトナー粒子を形成するトナーの製造方法では球形化や小粒径化は容易であるが、ノズルの詰まりが生じるという課題がある。特に離型剤を含有したトナーの場合には、トナー組成液中に存在する粗大な離型剤や凝集した離型剤に起因するノズルの詰まりが生じやすいため離型剤であるワックスの分散径を制御することが必要となる。
【0007】
したがって微小ノズルからトナー組成液を吐出させてトナー粒子を形成するトナーの製造方法において微粉の発生が非常に少なく、小粒径のトナーを効率よく生産することができ、該トナーの製造方法により製造された、感光体等へのフィルミングを生じることがなく、耐オフセット性、及び低温定着性に優れ、これまでにない粒度の単一分散性を有し、流動性及び帯電特性の変動の幅が非常に少なく、高解像度で、高精細かつ高品質な画像を形成でき、長期にわたって画像劣化のないトナーの提供が望まれているのが現状である。
【0008】
【特許文献1】特開平7−152202号公報
【特許文献2】特開2003−262976号公報
【特許文献3】特開2003−280236号公報
【特許文献4】特開2003−262977号公報
【特許文献5】特開2006−28432号公報
【特許文献6】特開2006−28433号公報
【特許文献7】特開2000−75549号公報
【特許文献8】特開2001−249485号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、微粉の発生が非常に少なく、小粒径のトナーを効率よく生産することができるトナーの製造方法、及び該トナーの製造方法により製造された、感光体等へのフィルミングを生じることがなく、耐オフセット性、及び低温定着性に優れ、これまでにない粒度の単一分散性を有し、流動性及び帯電特性の変動の幅が非常に少なく、高解像度で、高精細かつ高品質な画像を形成でき、長期にわたって画像劣化のないトナーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
<1> 少なくとも樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数のノズルを有する薄膜を機械的振動手段により振動させて該薄膜のノズルから前記トナー組成液を周期的に放出し、液滴化する周期的液滴化工程と、
前記液滴化された前記トナー組成液を固化させてトナー粒子を形成するトナー粒子形成工程と、を含むトナーの製造方法であって、
前記トナー粒子形成工程が、前記薄膜のノズルからトナー組成液を、乾燥気流中の有機溶媒の分圧が、乾燥温度での該有機溶媒の飽和蒸気圧の1/10以上、該有機溶媒の飽和蒸気圧以下である状態で放出する一次乾燥工程と、前記有機溶媒の希散と共にトナー組成液を固化する二次乾燥工程とを含むことを特徴とするトナーの製造方法である。
<2> 一次乾燥工程において、常圧下における沸点が45℃〜120℃である有機溶媒を1種以上使用する前記<1>に記載のトナーの製造方法である。
<3> 一次乾燥工程において、薄膜のノズルからトナー組成液を同一法線方向に液滴放出速度の3倍〜20倍の風速で放出する前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーの製造方法である。
<4> 一次乾燥工程において、トナー組成液の温度と、一次乾燥工程での乾燥温度とが同じ温度である前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーの製造方法である。
<5> トナー粒子の質量平均粒径が3μm〜8μmである前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーの製造方法である。
<6> トナー粒子の質量平均粒径/個数平均粒径が1.25以下である前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーの製造方法である。
<7> 離型剤が、酸変性炭化水素系ワックスである前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーの製造方法である。
<8> 前記<1>から<7>のいずれかに記載のトナーの製造方法により製造されたことを特徴とするトナーである。
<9> 前記<9>に記載のトナーと、キャリアとを含有することを特徴とする現像剤である。
【0011】
本発明のトナーの製造方法は、少なくとも樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数のノズルを有する薄膜を機械的振動手段により振動させて該薄膜のノズルから前記トナー組成液を周期的に放出し、液滴化する周期的液滴化工程と、
前記液滴化された前記トナー組成液を固化させてトナー粒子を形成するトナー粒子形成工程と、を含み、
前記トナー粒子形成工程が、前記薄膜のノズルからトナー組成液を、乾燥気流中の有機溶媒の分圧が、乾燥温度での該有機溶媒の飽和蒸気圧の1/10以上、該有機溶媒の飽和蒸気圧以下である状態で放出する一次乾燥工程と、前記有機溶媒の希散と共にトナー組成液を固化する二次乾燥工程とを含む。
本発明のトナーの製造方法においては、周期的液滴化工程における薄膜のノズルから前記トナー組成液を周期的に放出する際の有機溶媒の蒸気分圧を規定することにより、トナー組成液を機械的振動手段により周期的に放出し、液滴化しても、放出後減速による合着粒子の発生やノズルつまりが発生することなく、これまでにない粒度の単一分散性を有したトナーを効率よく生産することができる。
【0012】
本発明のトナーは、本発明の前記トナーの製造方法により製造されるので、これまでの粉砕型トナーやケミカルトナーにおけるトナーの製造方法にみられた粒度のバラツキによる変動幅が全くないか、あっても殆ど無視できる程度に極端に変動が少ないものであるといった大きな特徴を有するため現像を繰り返しても形成される画像が安定している。
【発明の効果】
【0013】
本発明によると、従来における諸問題を解決することができ、微粉の発生が非常に少なく、小粒径のトナーを効率よく生産することができるトナーの製造方法、及び該トナーの製造方法により製造された、感光体等へのフィルミングを生じることがなく、耐オフセット性、及び低温定着性に優れ、これまでにない粒度の単一分散性を有し、流動性及び帯電特性の変動の幅が非常に少なく、高解像度で、高精細かつ高品質な画像を形成でき、長期にわたって画像劣化のないトナーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
(トナー及びトナーの製造方法)
本発明のトナーの製造方法は、周期的液滴化工程と、トナー粒子形成工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
前記トナー粒子形成工程は、前記薄膜のノズルからトナー組成液を、乾燥気流中の有機溶媒の分圧が、乾燥温度での該有機溶媒の飽和蒸気圧の1/10以上、該有機溶媒の飽和蒸気圧以下である状態で放出する一次乾燥工程と、前記有機溶媒の希散と共にトナー組成液を固化する二次乾燥工程とを含む。
本発明のトナーは、本発明のトナーの製造方法により製造される。
以下、本発明のトナーの製造方法の説明を通じて、本発明のトナーの詳細についても明らかにする。
【0015】
<周期的液滴化工程>
前記周期的液滴化工程は、少なくとも樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数のノズルを有する薄膜を機械的振動手段により振動させて該薄膜のノズルから前記トナー組成液を周期的に放出し、液滴化する工程である。
【0016】
前記トナー組成液を気相中で液滴化する方法としては、例えば(1)液体を加圧してノズルから噴霧する一流体ノズル(加圧ノズル)、(2)液体と圧縮気体を混合して噴霧する多流体スプレーノズル、(3)回転する円盤を用いて液体を遠心力により液滴化する回転円盤型噴霧機、などが知られているが、小粒径のトナーを得るためには、多流体スプレーノズル及び回転円盤型噴霧機が好ましい。
前記(2)の多流体スプレーノズルとしては、外部混合二流体ノズルが一般的であるが、更なる微粒化や粒度の均一性を得るため、内部混合二流体ノズルや四流体ノズルといったさまざまな改良が検討されている。また、前記(3)の回転円盤型噴霧機も同様の狙いから、円盤形状を皿型、椀型、多翼型などに改良することが検討されている。
しかし、これらの製造方法で得られるトナーは粒度分布が広く分級を必要とする場合がある。
本発明者らは、この欠点を改良した、均一な粒度のトナーを得る製造方法として、複数の均一径ノズルを有する薄膜からトナー組成液を機械的振動手段により周期的に放出し、液滴化する周期的液滴化方法を知見した。即ち、本発明のトナー製造方法に使用されるトナー製造装置としては、少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー材料の溶解乃至分散液であるトナー組成液を、前記複数のノズルを有する薄膜の周囲に機械的振動手段を円環状に形成してなる液滴化手段又は複数のノズルを有する薄膜に対して平行振動面を垂直方向に縦振動する機械的振動手段を設けてなる液滴化手段を用いて各ノズルから放出することにより均一粒径の液滴を生成させることができる。
【0017】
本発明のトナーの製造方法においては、トナー組成液の液滴は複数のノズルを有する薄膜を機械的に振動させることによって、該ノズルからトナー組成液が放出されることによって形成される。機械的振動手段は、ノズルを有する薄膜に対して垂直方向に振動すればどのような配置でもよいが、次の二通りの方式を用いる。
一つは、複数のノズルを有する薄膜に対して平行振動面を有し、垂直方向に縦振動する機械的手段(機械的縦振動手段)を用いる方式(以下、単に「ホーン型」と称することもある)であり、他の一つは、複数のノズルを有する薄膜の周囲に円環状に形成された機械的振動手段(円環状機械的振動手段)を設ける方式(以下、単に「リング型」と称することもある)である。
【0018】
−機械的縦振動手段−
まず、機械的縦振動手段を設けたトナー製造装置の一例について図1の模式的構成図を参照して説明する。
トナーの製造装置1は、少なくとも樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナー組成液を液滴化して放出する液滴化手段としての液滴噴射ユニット2と、この液滴噴射ユニット2が上方に配置され、液滴噴射ユニット2から放出される液滴化されたトナー組成液の液滴を固化してトナー粒子を形成する粒子化手段としての粒子形成部3と、該粒子形成部3で形成されたトナー粒子を捕集するトナー捕集部4と、該トナー捕集部4で捕集されたトナー粒子がチューブ5を介して移送され、移送されたトナー粒子を貯留するトナー貯留手段としてのトナー貯留部6と、トナー組成液10を収容する原料収容部7と、この原料収容部7内から液滴噴射ユニット2に対してトナー組成液10を送液する配管(送液管)8と、稼動時などにトナー組成液10を圧送供給するためのポンプ9とを備えている。
【0019】
また、原料収容部7からのトナー組成液10は、液滴噴射ユニット2による液滴化現象により自給的に液滴噴射ユニット2に供給されるが、装置稼働時等には上述したように補助的にポンプ9を用いて液供給を行う構成としている。なお、トナー組成液10として、ここでは、少なくとも樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナー材料を溶剤に溶解乃至分散した溶解乃至分散液を用いている。
【0020】
次に、液滴噴射ユニット2について、図2及び図3に基づいて説明する。図2は同液滴噴射ユニット2の概略断面説明図、図3は図2を下側から見た要部底面説明図である。
この液滴噴射ユニット2は、複数のノズル(吐出口)11が形成された薄膜12と、この薄膜12を振動させる機械的振動手段(以下、「振動手段」と称することもある)13と、薄膜12と振動手段13との間に少なくとも樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナー組成液10を供給する貯留部(液流路)14を形成する流路部材15とを備えている。
前記複数のノズル11を有する薄膜12は、前記振動手段13の振動面13aに対して平行に設置されており、薄膜12の一部がハンダ又はトナー組成液に溶解しない樹脂結着材料によって流路部材15に接合固定されており、振動手段13の振動方向とは実質的に垂直な位置関係となる。前記振動手段13の振動発生手段21の上下面に電圧信号が付与されるように、通信手段24が設けられており、駆動信号発生源23からの信号を機械的振動に変換することができる。電気信号を与える通信手段としては、表面を絶縁被覆されたリード線が適している。また、振動手段13は後述する各種ホーン型振動子、ボルト締めランジュバン型振動子など、振動振幅の大きな素子を用いることが、効率的かつ安定なトナー生産には好適である。
【0021】
振動手段13は、振動を発生する振動発生手段21と、この振動発生手段21で発生した振動を増幅する振動増幅手段22とで構成され、駆動回路(駆動信号発生源)23から所要周波数の駆動電圧(駆動信号)が振動発生手段21の電極21a、21b間に印加されることによって、振動発生手段21に振動が励起され、この振動が振動増幅手段22で増幅され、薄膜12と平行に配置される振動面13aが周期的に振動し、この振動面13aの振動による周期的な圧力によって薄膜12が所要周波数で振動する。
この振動手段13としては、薄膜12に対して確実な縦振動を一定の周波数で与えることができるものであれば特に制限はなく、適宜選択して使用することができるが、薄膜12を振動させることから、振動発生手段21にはバイモルフ型のたわみ振動の励起される圧電体21Aが好ましい。圧電体21Aは、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する機能を有する。具体的には、電圧を印加することにより、たわみ振動が励起され、薄膜12を振動させることが可能となる。
振動発生手段21を構成する圧電体21Aとしては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックスが挙げられるが、一般に変位量が小さいため、積層して使用されることが多い。この他にも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の圧電高分子;水晶;LiNbO、LiTaO、KNbO等の単結晶、などが挙げられる。
振動手段13は、ノズル11を有する薄膜12に対して垂直方向の振動を与えるものであれば、どのような配置でもよいが、振動面13aと薄膜12とは平行に配置される。
図示した例では振動発生手段21と振動増幅手段22で構成される振動手段13としてホーン型振動子を用いており、このホーン型振動子は、圧電素子等の振動発生手段21の振幅を振動増幅手段22としてのホーン22Aで増幅することができるため、機械的振動を発生する振動発生手段21自体は小さな振動でよく、機械的負荷が軽減するために生産装置としての長寿命化につながる。
【0022】
前記ホーン型振動子としては、特に制限はなく、公知の代表的なホーン形状でよく、例えば図4に示すようなステップ型、図5に示すようなエクスポネンシャル型、図6に示すようなコニカル型などを挙げることができる。これらのホーン型振動子は、ホーン22Aの面積の大きい面に圧電体21Aが配置され、圧電体21Aは縦振動を利用し、ホーン22Aの効率的な振動を誘起し、ホーン22Aに面積の小さい面を振動面13aとして、この振動面13aが最大振動面となるように設計されている。圧電体21の上方と下方にはリード線24が配置され、駆動回路23より交流電圧信号を与える。これらホーン振動子の最大振動面は、振動面13aとなるように形状を設計されるものである。
また、振動手段13としては、特に高強度なボルト締めランジュバン型振動子を用いることもできる。このボルト締めランジュバン型振動子は圧電セラミックスが機械的に結合されており、高振幅励振時に破損することがない。
【0023】
貯留部及び前記機械的振動手段、前記薄膜の構成を、図2の概略図を用いて詳細に説明する。貯留部14には、液供給チューブ18が少なくとも1箇所設けられており、一部断面図に示されるように、流路を通じて液貯留部に液を導入する。また、必要に応じて気泡排出チューブ19を設けることも可能である。この流路部材15に取り付けた図示しない支持部材によって液滴噴射ユニット2が粒子形成部3の天面部に設置保持されている。なお、ここでは、粒子形成部3の天面部に液滴噴射ユニット2を配置している例で説明しているが、粒子形成部3となる乾燥部側面壁又は底部に液滴噴射ユニット2を設置する構成とすることもできる。
機械的振動を発生する振動手段13の大きさは、発振振動数の減少に伴い大きくなることが一般的であり、必要な周波数に応じて、適宜振動手段に直接穴あけ加工を施し貯留部を設けることができる。また、貯留部全体を効率的に振動させることも可能である。この場合、振動面とは、前記複数のノズルを有する薄膜が貼り合わされた面と定義される。
【0024】
このような構成の液滴噴射ユニット2の異なる例について図7及び図8を参照して説明する。図7に示す例は、振動手段80(13)として、振動発生部としての圧電体81及び振動増幅部としてのホーン82で構成されるホーン型振動子80を用いて、ホーン82の一部に貯留部(流路)14を形成したものである。この液滴噴射ユニット2は、ホーン型振動子80のホーン82に一体形成した固定部(フランジ部)83によって粒子形成部3(乾燥手段)の壁面に固定されていることが好ましい、振動の損失を防ぐ観点から、図示しない弾性体を用いて固定してもよい。
図8に示す例は、振動手段90(13)として、振動発生部としての圧電体91A、91B及びホーン92A、92Bがボルトで機械的に強固に固定されて構成されるボルト締めランジュバン型振動子90を用いて、ホーン92Aに貯留部(流路14)を形成したものである。周波数条件により、素子が大きくなる場合もあり、図示のように振動子の一部に流体導入/排出路及び貯留部を加工し、複数の薄膜を有する金属薄膜を貼り付けることができる。
なお、図1では、液滴噴射ユニット2が1個だけ粒子形成部3に取付けられている例を示しているが、複数個の液滴噴射ユニット2を粒子形成部3(乾燥塔)上部に並列にすることが、生産性向上の観点から好ましく、その個数は100個〜1,000個の範囲であることが、制御性の観点から好ましい。この場合、液滴噴射ユニット2の各貯留部14には配管8を介して原料収容部(共通液溜め)7に通じ、トナー組成液10が供給される構成とする。トナー組成液10は、液滴化に伴って自給的に供給される構成とすることもできるし、また、装置稼働時等、補助的にポンプ9を用いて液供給を行う構成とすることもできる。
【0025】
液滴噴射ユニットの他の例について図9を参照して説明する。なお、図9は同液滴噴射ユニットの模式的断面説明図である。
この液滴噴射ユニット2は、前述した例と同様に、ホーン型振動子を振動手段13を用いて、この振動発生手段13の周囲を囲んでトナー組成液10を供給する流路部材15を配置し、振動発生手段13のホーン22に薄膜12と対向する部分に貯留部14を形成している。更に、流路部材15の周囲に所要の間隔を置いて気流35を流す気流路37を形成する気流路形成部材36を配置している。なお、図示を簡略化するため、薄膜12のノズル11は1個で示しているが、前述したように複数個設けられている。
また、図10に示すように、複数、例えば制御性の観点からは100個〜1,000個の液滴噴射ユニット2を、粒子形成部3を構成する乾燥塔の上部に並べて配置する。これにより、より生産性の向上を図ることができる。
【0026】
−円環状機械的振動手段−
図11は、図1に示すトナーの製造装置において液滴噴射ユニットをリング型のものに代えたものである。
リング式の液滴噴射ユニット2について図12〜図14を参照して説明する。なお、図12は同液滴噴射ユニット2の断面説明図、図13は図12を下側から見た要部底面説明図、図14は液滴化手段の概略断面説明図である。
【0027】
この液滴噴射ユニット2は、少なくとも樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナー組成液10を液滴化して放出させる液滴化手段16と、この液滴化手段16にトナー組成液10を供給する貯留部(液流路)14を形成した流路部材15とを備えている。
液滴化手段16は、複数のノズル(吐出口)11が形成された薄膜12と、この薄膜12を振動させる円環状の振動発生手段(電気機械変換手段)17とで構成されている。ここで、薄膜12は、最外周部(図14の斜線を施して示す領域)をハンダ又はトナー組成液に溶解しない樹脂結着材料によって流路部材15に接合固定している。振動発生手段17は、この薄膜12の変形可能領域16A(流路部材15に固定されていない領域)内の周囲に配されている。この振動発生手段17にはリード線21、22を通じて駆動回路(駆動信号発生源)23から所要周波数の駆動電圧(駆動信号)が印加されることで、例えば撓み振動を発生する。
液滴化手段16は、貯留部14に臨む複数のノズル11を有する薄膜12の変形可能領域16A内の周囲に円環状の振動発生手段17が配されていることによって、例えば図15に示す比較例構成のように振動発生手段17Aが薄膜12の周囲を保持している構成に比べて、相対的に薄膜12の変位量が大きくなり、この大きな変位量が得られる比較的大面積(直径1mm以上)の領域に複数のノズル11を配置することができ、これら複数のノズル15より一度に多くの液滴を安定的に形成して放出することができるようになる。
【0028】
図11では、液滴噴射ユニット2が1個配置されている例で図示しているが、好ましくは、図16に示すように、複数、例えば制御性の観点からは100個〜1,000個(図16では4個のみ図示)の液滴噴射ユニット2を、粒子形成部3の天面部3Aに並べて配置し、各液滴噴射ユニット2には配管8Aを原料収容部7(共通液溜め)に通じさせてトナー組成液10を供給するようにする。これによって、一度により多くの液滴を放出させることができて、生産効率の向上を図ることができる。
【0029】
−液滴形成メカニズム−
次に、この液滴化手段としての液滴噴射ユニット2による液滴形成のメカニズムについて説明する。
上述したように液滴噴射ユニット2は、貯留部14に臨む複数のノズル11を有する薄膜12に、機械的振動手段である振動手段13によって発生した振動を伝播させて、薄膜12を周期的に振動させ、比較的大面積(直径1mm以上)の領域に複数のノズル11を配置し、それら複数のノズル11より液滴を安定的に形成して放出することができるようになる。
図17A及び図17Bに示すような単純円形膜12の周辺部12Aを固定した場合、基本振動は周辺が節になり、図18に示すように、薄膜の中心Oで変位ΔLが最大(ΔLmax)となる断面形状となり、振動方向に周期的に上下振動する。
また、図19及び図20に示すような、より高次のモードが存在することが知られている。これらのモードは、円形膜内に、同心円状に節を1乃至複数持ち、実質的に軸対称な変形形状である。また、図21に示すように、中心部が凸形状12cとすることで液滴の進行方向を制御し、かつ振動振幅量を調整することが可能である。
円形薄膜の振動により、円形膜各所に設けられたノズル近傍の液体には、膜の振動速度Vmに比例した音圧Pacが発生する。音圧は、媒質(トナー組成液)の放射インピーダンスZrの反作用として生じることが知られており、音圧は、放射インピーダンスと膜振動速度Vmの積で下記式(1)の方程式を用いて表される。
ac(r,t)=Z・V(r,t) ・・・ 式(1)
膜の振動速度Vmは時間とともに周期的に変動しているため時間の関数であり、例えばサイン波形、矩形波形など、様々な周期変動を形成することが可能である。また、前述のとおり、膜の各所で振動方向の振動変位は異なっており、Vmは、膜上の位置座標の関数でもある。本発明で用いられる膜の振動形態は、上述のとおり軸対称である。したがって、実質的には半径座標の関数となる。
【0030】
以上のように、分布を持った膜の振動変位速度に対して、それに比例する音圧が発生し、音圧の周期的変化に対応してトナー組成液が、気相へ吐出される。
気相へ周期的に排出されたトナー組成液は、液相と気相との表面張力差によって球体を形成するため、液滴化が周期的に発生する。
液滴化を可能とする膜の振動周波数としては20kHz〜2.0MHzの領域が好適に用いられ、50kHz〜500kHzの範囲がより好適に用いられる。20kHz以上の振動周期であれば、液体の励振によって、トナー組成液中の顔料及びワックスなどの微粒子の分散が促進される。
更には、前記音圧の変位量が、10kPa以上となることによって、上述の微粒子分散促進作用がより好適に発生する。
ここで、形成される液滴の直径は、前記膜のノズル近傍における振動変位が大きいほど大きくなる傾向にあり、振動変位が小さい場合、小滴が形成されるか、又は液滴化しない。このような、各ノズル部位における液滴サイズのばらつきを低減するためには、ノズル配置を、膜振動変位の最適な位置に規定することが必要である。
【0031】
本発明においては、図18〜図20で説明されるように、前記機械的振動手段により発生するノズル近傍における膜の振動方向変位ΔLの最大値ΔLmaxと最小値ΔLmimの比R(=ΔLmax/ΔLmin)が、2.0以内である部位にノズルが配置することにより、上記液滴サイズのばらつきを、高画質な画像を提供することのできるトナー粒子として必要な領域に保てる。
トナー組成液の条件を変更し、粘度20mPa・s以下、表面張力20mN/m〜75mN/mの領域においてサテライトの発生開始領域が同様であったことから、前記音圧の変位量が、500kPa以下が好ましく、100kPa以下がより好ましい。
【0032】
−複数のノズルを有する薄膜−
複数のノズルを有する薄膜12は、先にも述べたように、少なくとも樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナー材料の溶解乃至分散液(トナー組成液)を、吐出させて液滴とする部材である。
この薄膜12の材質、ノズル11の形状としては、特に制限はなく、適宜選択した形状とすることができるが、例えば、薄膜12は厚み5μm〜500μmの金属板で形成され、かつ、ノズル11の開口径が3μm〜35μmであることが、ノズル11からトナー組成液10の液滴を噴射させるときに、極めて均一な粒子径を有する微小液滴を発生させる観点から好ましい。なお、前記ノズル11の開口径は、真円であれば直径を意味し、楕円であれば短径を意味する。また、複数のノズル11の個数は、2個〜3000個が好ましい。
【0033】
<トナー粒子形成工程>
前記トナー粒子形成工程は、前記液滴化された前記トナー組成液を固化させてトナー粒子を形成する工程である。
前記トナー粒子形成工程は、前記薄膜のノズルからトナー組成液を、乾燥気流中の有機溶媒の分圧が、乾燥温度での該有機溶媒の飽和蒸気圧の1/10以上、該有機溶媒の飽和蒸気圧以下である状態で放出する一次乾燥工程と、前記有機溶媒の希散と共にトナー組成液を固化する二次乾燥工程とを含む。
【0034】
前記乾燥気流とは、大気圧下の露点温度が−10℃以下の状態の気体を意味する。前記乾燥気体としては、液滴を乾燥可能な気体であれば特に制限はなく、例えば、空気、窒素ガス、などが好適に挙げられる。
【0035】
液滴から有機溶媒を除去する乾燥工程は、加熱した乾燥窒素等の気体中に液滴を放出して行われるが、液滴形成工程で放出される液滴の速度は、一般に10m/sec以下であり、放出と同時に空気抵抗により減速される。このとき、粒子の乾燥前に次の粒子が追いつき合着して、単一な粒度分布とならないことがある。これを防ぐため、液滴を放出直後に大量の乾燥ガスを用いて乾燥する必要があるが、合着を防ぐほどの効果を出すためには非現実的な風量が必要である。同様に合着を防ぐため、放出着後の粒子を次粒子が追いつかない程度に加速させる方法がある。このため、放出直後の乾燥ガス速度を粒子放出速度より同一法線方向に3倍以上にすることにより達成される。しかし、いずれの場合も放出面(ノズル面)に乾燥気流が当たり、その面が急激に乾燥してノズル閉塞を起こすことがある。
【0036】
以上のことより、前記トナー粒子形成工程が、一次乾燥工程と、二次乾燥工程とに分かれることにより粒度分布の狭いトナーが得られる。このことは、粒子が放出されその速度が合着しない状態に加速されるまでに溶媒希散の少ない状態を通過し、十分に加速された後、乾燥されるという2つの乾燥工程を取ることにより達成される。
前記一次乾燥工程において有機溶媒の分圧は、乾燥温度での該有機溶媒の飽和蒸気圧の1/10〜該有機溶媒の飽和蒸気圧であり、飽和蒸気圧の1/8〜飽和蒸気圧が好ましく、飽和蒸気圧の1/5〜飽和蒸気圧がより好ましい。前記分圧が、1/10未満であると、乾燥速度を調整するに至らず、飽和蒸気圧を超えることは現実的でない。
また、前記一次乾燥工程において、薄膜のノズルからトナー組成液を同一法線方向に液滴放出速度の3倍〜20倍の風速で放出することが好ましく、5倍〜20倍がより好ましい。3倍未満の速度差では、粒子を加速するに至らず合着が進行し、粒度分布が不均一になり、20倍以上では液滴形成時には均一な粒子であっても、その速度差のために液滴が一部崩壊して微粉発生により目的を達成し得ない。
【0037】
前記一次乾燥工程において、常圧下における沸点が45℃〜120℃である有機溶媒を1種以上使用することが、生産性及び生産省エネルギーの点から好ましい。前記沸点が、45℃未満であると、常温での揮発性が強く、乾燥制御し難くなることがあり、120℃を超えると、乾燥に必要なエネルギーが多くなり、省エネルギーな生産に反することがある。
前記有機溶媒としては、常圧下における沸点が45℃〜120℃であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば酢酸エチル、アセトン、エチルアルコール、メチルエチルケトン、トルエンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、取り扱い性や樹脂溶解性の点から酢酸エチルが特に好ましい
【0038】
前記一次乾燥工程において、トナー組成液の温度と、一次乾燥工程での乾燥温度とが同じ温度であることが、一次乾燥工程における蒸気圧制御を容易にすることと、トナー組成液の温度が一次乾燥温度に上がるまでのエネルギーロスを回避するためにも好ましい。
前記一次乾燥工程での乾燥温度は、使用する溶媒にも影響されるが、酢酸エチルの場合には、25℃〜65℃が好ましい。
前記二次乾燥工程での乾燥温度は、同様に、55℃〜110℃が好ましい。
【0039】
<トナー>
本発明のトナーは、本発明の前記トナー製造方法により製造されたトナーであり、粒度分布が単分散なものが得られる。前記トナー粒子の粒度分布(質量平均粒径/個数平均粒径)としては、1.25以下が好ましく、1.00〜1.10がより好ましい。前記粒度分布(質量平均粒径/個数平均粒径)が1.25を超えると、粒子径のばらつきが大きく、各粒子間の帯電性が不均一になり、地肌汚れ等の異常画像を生じる他、粒状度等の画質低下が生じることがある。
また、トナー粒子の質量平均粒径としては、3μm〜8μmが好ましく、4μm〜6μmがより好ましい。前記質量平均粒径が、3μm未満であると、強帯電を帯びた微粉粒子が多くなり、キャリアに強固に付着するなどしてキャリアの帯電サイトを奪い現像性の低下、つまりは異常画像の発生を引き起こすばかりでなく、吸引することで人体にも影響を及ぼすことがあり、8μmを超えると、近年主流となっている小粒径化による画質向上と逆行し、高画質が得られないことがある。
また、粒径が12.7μm以上の粒子の割合は1%以下であることが好ましい。
ここで、前記トナーの質量平均粒径(D)、個数平均粒径(Dn)、及び粒径12.7μm以上の粒子の割合は、例えば粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Mutlisizer 3 Version3.51)にて解析することにより求めることができる。
【0040】
前記トナーは、静電反発効果により、容易に気流に再分散、即ち浮遊させることができる。このため、従来の電子写真方式で利用されるような搬送手段を用いなくても、現像領域まで容易にトナーを搬送することができる。即ち、微弱な気流でも充分な搬送性があり、簡単なエアーポンプでトナーを現像域まで搬送し、そのまま現像することができる。現像は、いわゆるパワークラウド現像となり、気流による像形成の乱れがないことから、極めて良好な静電潜像の現像が行える。また、本発明のトナーは、従来の現像方式であっても問題なく応用することができる。このとき、キャリアや現像スリーブ等の部材は、単にトナー搬送手段として使用することになり、従来、機能分担していた摩擦帯電機構を考慮する必要が全くない。したがって、材料の自由度が大きく増すことから、耐久性を大きく向上させたり、安価な材料を使用することもでき、コストの低減を図ることもできる。
【0041】
本発明のトナーは、少なくとも樹脂、着色剤、及び離型剤を含有し、必要に応じて、帯電制御剤、磁性体、流動性向上剤、滑剤、クリーニング助剤、抵抗調整剤等のその他の成分を含有するトナー材料を溶剤中に分散乃至溶解させてなるトナー組成液から形成される。
【0042】
−溶剤−
前記溶剤としては、前記樹脂及び前記有機低分子化合物が溶解可能な有機溶剤であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば水;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、メチルイソカルビノール等のアルコール類;アセトン、2−ブタノン、エチルアミルケトン、ジアセトンアルコール、イソホロン、シクロヘキサノン等のケトン類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類;ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン等のエーテル類;2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、エチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル類;2−メトキシエチルアセテート、2−エトキシエチルアセテート、2−ブトキシエチルアセテート等のグリコールエーテルアセテート類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、乳酸エチル、エチレンカーボネート等のエステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ヘキサン、ヘプタン、iso−オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;塩化メチレン、1,2−ジクロルエタン、ジクロロプロパン、クロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;N−メチル−2−ピロリドン、N−オクチル−2−ピロリドン等のピロリドン類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0043】
−トナー材料−
前記トナー材料としては、少なくとも樹脂、着色剤、及び離型剤を含有し、必要に応じて、帯電制御剤、磁性体、流動性向上剤、滑剤、クリーニング助剤、抵抗調整剤等のその他の成分を含有する。
【0044】
−樹脂−
前記樹脂としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができるが、例えば、スチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体等からなるビニル重合体、これらの単量体又は2種類以上からなる共重合体;ポリエステル系樹脂、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂、などが挙げられる。
【0045】
前記スチレン系単量体としては、例えばスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−フエニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−アミルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−へキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロロスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレン、などが挙げられる。
【0046】
前記アクリル系単量体としては、例えばアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸n−ドデシル、アクリル酸2−エチルへキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニル、などが挙げられる。
前記メタクリル系単量体としては、例えばメタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−ドデシル、メタクリル酸2−エチルへキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、などが挙げられる。
【0047】
前記ビニル重合体、又は共重合体を形成する他のモノマーとしては、以下の(1)〜(18)が挙げられる。(1)エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレフイン類;(2)ブタジエン、イソプレン等のポリエン類;(3)塩化ビニル、塩化ビニルデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類;(4)酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;(5)ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;(6)ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;(7)N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物;(8)ビニルナフタリン類;(9)アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸若しくはメタクリル酸誘導体等;(10)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;(11)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;(12)マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル、シトラコン酸モノメチルエステル、シトラコン酸モノエチルエステル、シトラコン酸モノブチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、アルケニルコハク酸モノメチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、メサコン酸モノメチルエステル等の不飽和二塩基酸のモノエステル;(13)ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸等の不飽和二塩基酸エステル;(14)クロトン酸、ケイヒ酸等のα,β−不飽和酸;(15)クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物等のα,β−不飽和酸無水物;(16)該α,β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物、アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステル等のカルボキシル基を有するモノマー;(17)2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類;(18)4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルへキシル)スチレン等のヒドロキシ基を有するモノマー、などが挙げられる。
【0048】
前記ビニル重合体、又は共重合体は、ビニル基を2個以上有する架橋剤で架橋された架橋構造を有していてもよい。前記架橋剤としては、芳香族ジビニル化合物として、例えばジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、などが挙げられる。アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として、例えばエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6へキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、又はこれらの化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの、などが挙げられる。エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として、例えばジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、又はこれらの化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの、などが挙げられる。その他、芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物、ジメタクリレート化合物も挙げられる。ポリエステル型ジアクリレート類として、例えば、商品名MANDA(日本化薬株式会社製)、などが挙げられる。
【0049】
多官能の架橋剤としては、例えばペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート、又はこれらの化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの、トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテートなどが挙げられる。
これらの架橋剤は、前記ビニル重合体、又は共重合体を形成する他のモノマー100質量部に対して、0.01質量部〜10質量部用いることが好ましく、0.03質量部〜5質量部用いることがより好ましい。これらの架橋性モノマーのうち、トナー用樹脂に定着性、耐オフセット性の点から、芳香族ジビニル化合物(特にジビニルベンゼン)、芳香族基及びエーテル結合を1つ含む結合鎖で結ばれたジアクリレート化合物類が好適に挙げられる。これらの中でも、スチレン系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合わせが好ましい。
【0050】
前記ビニル重合体又は共重合体の製造に用いられる重合開始剤としては、例えば2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、1,1’−アゾビス(1−シクロへキサンカルボニトリル)、2−(カルバモイルアゾ)−イソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2’,4’−ジメチル−4’−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、メチルエチルケトンパ−オキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロへキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類;2,2−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ブタン、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジークミルパーオキサイド、α−(tert−ブチルパーオキシ)イソプロピルべンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、m−トリルパーオキサイド、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルへキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジ−エトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシカーボネート、アセチルシクロへキシルスルホニルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルへキサレート、tert−ブチルパーオキシラウレート、tert−ブチル−オキシベンゾエ−ト、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−tert−ブチルパーオキシイソフタレート、tert−ブチルパーオキアリルカーボネート、イソアミルパーオキシ−2−エチルへキサノエート、ジ−tert−ブチルパーオキシへキサハイドロテレフタレート、tert−ブチルパーオキシアゼレート、などが挙げられる。
【0051】
前記結着樹脂がスチレン−アクリル系樹脂の場合、樹脂成分のテトラヒドロフラン(THF)に可溶分のGPCによる分子量分布で、分子量3,000〜50,000(数平均分子量換算)の領域に少なくとも1つのピークが存在し、分子量100,000以上の領域に少なくとも1つのピークが存在する樹脂が、定着性、オフセット性、保存性の点で好ましい。また、THF可溶分としては、分子量分布100,000以下の成分が50〜90%となるような結着樹脂が好ましく、分子量5,000〜30,000の領域にメインピークを有する結着樹脂がより好ましく、5,000〜20,000の領域にメインピークを有する結着樹脂が最も好ましい。
前記結着樹脂がスチレン−アクリル系樹脂等のビニル重合体のときの酸価としては、0.1mgKOH/g〜100mgKOH/gであることが好ましく、0.1mgKOH/g〜70mgKOH/gがより好ましく、0.1mgKOH/g〜50mgKOH/gが更に好ましい。
【0052】
前記ポリエステル系樹脂を構成するモノマーとしては、以下のものが挙げられる。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が重合して得られるジオール、などが挙げられる。
前記ポリエステル系樹脂を架橋させるためには、3価以上のアルコールを併用することが好ましい。
前記3価以上の多価アルコールとしては、例えばソルビトール、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−トリヒドロキシベンゼン、などが挙げられる。
前記ポリエステル系樹脂を形成する酸成分としては、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。また、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。
【0053】
前記結着樹脂がポリエステル系樹脂の場合は、樹脂成分のTHF可溶成分の分子量分布で、分子量3千〜5万の領域に少なくとも1つのピークが存在するのが、トナーの定着性、耐オフセット性の点で好ましく、また、THF可溶分としては、分子量10万以下の成分が60〜100%となるような結着樹脂も好ましく、分子量5千〜2万の領域に少なくとも1つのピークが存在する結着樹脂がより好ましい。
前記結着樹脂がポリエステル系樹脂の場合、その酸価としては、0.1mgKOH/g〜100mgKOH/gが好ましく、0.1mgKOH/g〜70mgKOH/gがより好ましく、0.1mgKOH/g〜50mgKOH/gが更に好ましい。
前記結着樹脂の分子量分布は、例えばTHFを溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定できる。
【0054】
前記結着樹脂としては、前記ビニル重合体及びポリエステル系樹脂の少なくともいずれか中に、これらの両樹脂と反応し得るモノマー成分を含む樹脂も使用することができる。前記ポリエステル系樹脂を構成するモノマーのうちビニル重合体と反応し得るものとしては、例えばフタル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸又はその無水物、などが挙げられる。前記ビニル重合体を構成するモノマーとしては、カルボキシル基又はヒドロキシ基を有するものや、アクリル酸若しくはメタクリル酸エステル類が挙げられる。
また、前記ポリエステル系樹脂、又はビニル重合体とその他の結着樹脂を併用する場合、全体の結着樹脂の酸価が0.1mgKOH/g〜50mgKOH/gを有する樹脂を60質量%以上有するものが好ましい。
【0055】
前記結着樹脂の酸価は、以下の方法により求め、基本操作はJIS K−0070に準ずる。
(1)試料は予め結着樹脂(重合体成分)以外の添加物を除去して使用するか、結着樹脂及び架橋された結着樹脂以外の成分の酸価及び含有量を予め求めておく。試料の粉砕品0.5〜2.0gを精秤し、重合体成分の重さをWgとする。例えば、トナーから結着樹脂の酸価を測定する場合は、着色剤又は磁性体等の酸価及び含有量を別途測定しておき、計算により結着樹脂の酸価を求める。
(2)300mlのビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(体積比4/1)の混合液150mlを加え溶解する。
(3)0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。
(4)この時のKOH溶液の使用量をS(ml)とし、同時にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をB(ml)とし、以下の計算式(1)で算出する。
酸価(mgKOH/g)=[(S−B)×f×5.61]/W ・・・計算式(1)
ただし、前記計算式(1)中、fはKOHのファクターである。
【0056】
前記結着樹脂は、トナー保存性の観点から、ガラス転移温度(Tg)は35℃〜80℃が好ましく、40℃〜75℃がより好ましい。前記ガラス転移温度(Tg)が、35℃未満であると、高温雰囲気下でトナーが劣化しやすく、また定着時にオフセットが発生しやすくなることがあり、80℃を超えると、定着性が低下することがある。
【0057】
−着色剤−
前記着色剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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、ピ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、リトボン又はこれらの混合物、などが挙げられる。
【0058】
前記着色剤のトナーにおける含有量は、1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
【0059】
本発明で用いる着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先に挙げた変性、未変性ポリエステル樹脂の他に、例えば、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などのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体など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、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
前記マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練して得ることができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の、水を含んだ水性ペーストを、樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も、着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため、乾燥する必要がなく、好適に使用される。混合混練するには、3本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に使用される。
前記マスターバッチの使用量としては、前記結着樹脂100量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましい。
また、前記マスターバッチ用の樹脂は、酸価が30mgKOH/g以下、アミン価が1〜100で、着色剤を分散させて使用することが好ましく、酸価が20mgKOH/g以下、アミン価が10〜50で、着色剤を分散させて使用することがより好ましい。酸価が30mgKOH/gを超えると、高湿下での帯電性が低下し、顔料分散性も不十分となることがある。また、アミン価が1未満であるとき、及び、アミン価が100を超えるときにも、顔料分散性が不十分となることがある。なお、酸価はJIS K0070に記載の方法により測定することができ、アミン価はJIS K7237に記載の方法により測定することができる。
【0060】
また、分散剤は、顔料分散性の点で、結着樹脂との相溶性が高いことが好ましく、具体的な市販品としては、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」(味の素ファインテクノ株式会社製)、「Disperbyk−2001」(ビックケミー社製)、「EFKA−4010」(EFKA社製)、などが挙げられる。
前記分散剤は、トナー中に、着色剤に対して0.1質量%〜10質量%の割合で配合することが好ましい。配合割合が0.1質量%未満であると、顔料分散性が不十分となることがあり、10質量%より多いと、高湿下での帯電性が低下することがある。
前記分散剤の質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおけるスチレン換算質量での、メインピークの極大値の分子量で、500〜100,000が好ましく、顔料分散性の観点から、3,000〜100,000がより好ましく、5,000〜50,000が更に好ましく、5,000〜30,000が特に好ましい。前記分子量が、500未満であると、極性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがあり、100,000を超えると、溶剤との親和性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがある。
前記分散剤の添加量は、着色剤100質量部に対して1質量部〜50質量部が好ましく、5質量部〜30質量部がより好ましい。前記添加量が、1質量部未満であると、分散能が低くなることがあり、50質量部を超えると、帯電性が低下することがある。
【0061】
−離型剤−
前記離型剤は、定着時の耐オフセット性、低温定着性を目的として添加され、酸変性炭化水素系ワックスが特に好ましい。前記酸変性炭化水素系ワックスをトナー中に添加することにより、耐オフセット性、低温定着性が向上するとともに、離型剤の分散粒径を微小化できるとともに結晶成長を抑制できるためノズルの詰まりを防止することができる。
前記炭化水素系ワックスとしては、例えばパラフィンワックス、サゾールワックス;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリオレフィンワックスなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、低温定着性、耐オフセット性の点で、融点が低いパラフィンワックスが特に好ましい。
前記炭化水素系ワックスを変性する方法としては、特に限定されないが、例えば、特開昭54−30287号公報、特開昭54−81306号公報、特開昭58−43967号公報、特開昭60−16442号公報、特開平3−199267号公報、特開2000−10338号公報等に開示されている方法を用いることができる。炭化水素系ワックスを変性させるための酸としては、不飽和多価カルボン酸又はその無水物として例えばマレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸などが挙げられるが、その反応性に優れ、離型剤の分散性を向上させる点で無水マレイン酸が好ましい。
このように炭化水素系ワックスを低融点のパラフィンワックスとすることでトナーとして低温定着性、耐オフセット性を達成でき、更に無水マレイン酸変性させることで分散液中で安定して微分散化されることでトナー組成液を機械的振動手段により周期的に放出し液滴化する製造方法においてノズルの詰まりを防止できる。またトナー中においても安定して微分散化されることで更なる低温定着性、耐オフセット性を達成できる。
【0062】
前記離型剤の酸価は、1KOHmg/g〜90KOHmg/gが好ましく、離型剤の分散性及び耐オフセット性の観点から、5KOHmg/g〜50KOHmg/gがより好ましい。前記酸価が5mgKOH/g未満であると、離型剤の分散性が不十分となり、ノズルの詰まりが発生する。仮にトナー化できたとしてもトナーの流動性、帯電性、定着性等の諸特性が低下することがある。一方、前記酸価が90mgKOH/gを超えると、ノズルから噴射して液滴化する工程において液中から離脱してしまい、耐オフセット性が低下することがある。また、結着樹脂との分離性が低下して、耐オフセット性が不十分となることがある。
【0063】
前記酸価は、例えば電位差自動滴定装置DL−53 Titrator(メトラー・トレド社製)、電極DG113−SC(メトラー・トレド社製)及び解析ソフトLabX Light Version 1.00.000を用いて、測定される。このとき、装置の校正は、トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を用いて行われ、測定温度は23℃であり、測定条件は、以下の通りである。
Stir
Speed[%] 25
Time[s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration[mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume[mL] 1.0
Wait time[s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set)[mV] 8.0
dV(min)[mL] 0.03
dV(max)[mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE[mV] 0.5
dt[s] 1.0
t(min)[s] 2.0
t(max)[s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
At maximum volume[mL] 10.0
At potential No
At slope No
After number EQPs Yes
n=1
comb. Termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
【0064】
具体的には、JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下のようにして測定を行う。まず、試料0.5gをトルエン120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解させた後、エタノール30mlを添加して試料溶液とする。次に、予め標定された0.1N水酸化カリウムのアルコール溶液で滴定することにより、滴定量X[ml]が求められ、下記式から、酸価が求められる。
酸価=X×N×56.1/試料質量[KOHmg/g]
ただし、Nは、0.1N水酸化カリウムのアルコール溶液のファクターである。
【0065】
前記離型剤は、定着性及び耐オフセット性の観点から、120℃における溶融粘度が、1.0mPa・cm〜30mPa・cmが好ましく、1.0mPa・cm〜10mPa・cmがより好ましい。前記溶融粘度が、1.0mPa・cm未満であると、トナーの流動性が劣ることがあり、30mPa・秒を超えると、耐オフセット性が悪化することがある。
前記溶融粘度は、例えばブルックフィールド型回転粘度計を用いて測定される。
【0066】
前記離型剤の融点は、55℃〜90℃が好ましい。前記融点とは、示差走査熱分析(Differential scanning calorimetry;DSC)により得られる示差熱曲線において、吸熱量が極大になる吸熱ピークの温度である。DSC測定機器としては、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計で測定することが好ましい。測定方法としては、ASTM D3418−82に準じて行う。
前記DSC曲線は、1回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度10℃/minで、昇温させた時に測定されるものを用いる。融点が50℃未満であると、トナーの製造時やトナーを保存する際にブロッキングを起こしやすくなり、耐熱保存性が低下することがある。また、融点が90℃を超えると、低温定着性や耐オフセット性が低下することがある。
【0067】
前記離型剤の含有量は、前記樹脂100質量部に対して0.1質量部〜20質量部が好ましく、0.5質量部〜10質量部がより好ましい。前記含有量が、0.1質量部未満であると、離型剤の効果が十分得られず、耐オフセット性が低下することがあり、20質量部を超えると、トナーの流動性が低下したり、現像装置に固着したりすることがある。
【0068】
−磁性体−
前記磁性体としては、例えば(1)マグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の磁性酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄、(2)鉄、コバルト、ニッケル等の金属、又は、これらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、錫、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、バナジウム等の金属との合金、(3)及びこれらの混合物、などが用いられる。
前記磁性体としては、例えばFe、γ−Fe、ZnFe、YFe12、CdFe、GdFe12、CuFe、PbFe12O、NiFe、NdFeO、BaFe1219、MgFe、MnFe、LaFeO、鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、四三酸化鉄、γ−三二酸化鉄の微粉末が特に好ましい。
また、異種元素を含有するマグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の磁性酸化鉄、又はその混合物も使用できる。前記異種元素としては、例えばリチウム、ベリリウム、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、ゲルマニウム、ジルコニウム、錫、イオウ、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、などが挙げられる。これらの中でも、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、又はジルコニウムが特に好ましい。前記異種元素は、酸化鉄結晶格子の中に取り込まれていてもよいし、酸化物として酸化鉄中に取り込まれていてもよいし、又は表面に酸化物あるいは水酸化物として存在していてもよいが、酸化物として含有されているのが好ましい。
前記異種元素は、磁性体生成時にそれぞれの異種元素の塩を混在させ、pH調整により、粒子中に取り込むことができる。また、磁性体粒子生成後にpH調整、あるいは各々の元素の塩を添加しpH調整することにより、粒子表面に析出することができる。
前記磁性体の使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、磁性体10質量部〜200質量部が好ましく、20質量部〜150質量部がより好ましい。これらの磁性体の個数平均粒径としては、0.1μm〜2μmが好ましく、0.1μm〜0.5μmがより好ましい。前記個数平均径は、透過電子顕微鏡により拡大撮影した写真をデジタイザー等で測定することにより求めることができる。
また、磁性体の磁気特性としては、10kエルステッド印加での磁気特性がそれぞれ、抗磁力20〜150エルステッド、飽和磁化50〜200emu/g、残留磁化2〜20emu/gのものが好ましい。
前記磁性体は、着色剤としても使用することができる。
【0069】
−帯電制御剤−
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のもの中から目的に応じて適宜選択することができ、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、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、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、該市販品としては、例えば、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株式会社製);第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業株式会社製);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、などが挙げられる。
前記帯電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、バインダー樹脂100質量部に対して、0.1質量部〜10質量部が好ましく、0.2質量部〜5質量部がより好ましい。前記使用量が、10質量部を超えると、トナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらの帯電制御剤、離型剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えてもよい。
【0070】
−流動性向上剤−
前記流動性向上剤は、トナー表面に添加することにより、トナーの流動性を改善(流動しやすくなる)するものである。
前記流動性向上剤としては、例えば、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末等のフッ素系樹脂粉末;湿式製法シリカ、乾式製法シリカ等の微粉末シリカ;微粉未酸化チタン、微粉未アルミナ、又はこれらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤若しくはシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカ、処理酸化チタン、処理アルミナ、などが挙げられる。これらの中でも、微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナが好ましく、また、これらをシランカップリング剤やシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカが更に好ましい。
前記流動性向上剤の粒径としては、平均一次粒径が0.001μm〜2μmであることが好ましく、0.002μm〜0.2μmであることがより好ましい。
前記微粉末シリカは、ケイ素ハロゲン化含物の気相酸化により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒュームドシリカと称されるものである。
ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば、AEROSIL(日本アエロジル社製、商品名、以下同じ)−130、−300、−380、−TT600、−MOX170、−MOX80、−COK84;Ca−O−SiL(CABOT社製、商品名、以下同じ)−M−5、−MS−7、−MS−75、−HS−5、−EH−5、Wacker HDK(WACKER−CHEMIEGMBH社製、商品名、以下同じ)−N20 V15、−N20E、−T30、−T40:D−CFineSi1ica(ダウコーニング社製、商品名、以下同じ);Franso1(Fransi1社製、商品名)、などが挙げられる。
更には、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を疎水化処理した処理シリカ微粉体がより好ましい。処理シリカ微粉体において、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が好ましくは30%〜80%の値を示すようにシリカ微粉体を処理したものが特に好ましい。疎水化は、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物等で化学的あるいは物理的に処理することによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する方法がよい。
【0071】
前記有機ケイ素化合物としては、例えばヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジメチルビニルクロロシラン、ジビニルクロロシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、へキサメチルジシラン、トリメチルシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、アリルフェニルジクロロシラン、ベンジルジメチルクロロシラン、ブロモメチルジメチルクロロシラン、α−クロルエチルトリクロロシラン、β−クロロエチルトリクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、へキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフエニルテトラメチルジシロキサン及び1分子当り2〜12個のシロキサン単位を有し、未端に位置する単位にそれぞれSiに結合した水酸基を0〜1個含有するジメチルポリシロキサンなどが挙げられる。更に、ジメチルシリコーンオイル等のシリコーンオイルが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
前記流動性向上剤の個数平均粒径としては、5nm〜100nmが好ましく、5nm〜50nmがより好ましい。
BET法で測定した窒素吸着による比表面積としては、30m/g以上が好ましく、60m/g〜400m/gがより好ましい。
表面処理された微粉体としては、20m/g以上が好ましく、40m/g〜300m/gがより好ましい。
これらの微粉体の適用量としては、トナー粒子100質量部に対して0.03〜8質量部が好ましい。
【0072】
−クリーニング性向上剤−
記録紙等にトナーを転写した後、静電潜像担持体や一次転写媒体に残存するトナーの除去性を向上させるためのクリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩;ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合によって製造されたポリマー微粒子、などを挙げることかできる。前記ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01μm〜1μmのものが好ましい。
前記流動性向上剤やクリーニング性向上剤等はトナーの表面に付着乃至は固定化させて用いられるため、外添剤とも呼ばれており、トナーに外添する方法としては各種の粉体混合機等が用いられる。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、などが挙げられる。また、固定化も行う場合はハイブリタイザー、メカノフュージョン、Qミキサーなどが挙げられる。
【0073】
<現像剤>
本発明のトナーは、現像剤として用いられ、該現像剤は、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有していてもよい。該現像剤としては、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタ等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
前記トナーを用いた前記一成分現像剤の場合、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、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層厚規制部材へのトナーの融着がなく、現像手段の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。また、前記トナーを用いた前記二成分現像剤の場合、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なく、現像手段における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
【0074】
前記キャリアとしては、通常のフェライト、マグネタイト等のキャリア、又は樹脂コートキャリアを使用することができる。
前記樹脂コートキャリアは、キャリアコア粒子と、該キャリアコア粒子表面を被覆(コート)する樹脂である被覆剤からなる。
【0075】
前記被覆剤に使用する樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばスチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、含フッ素樹脂とスチレン系共重合体との混合物、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アイオノマー樹脂などが挙げられる。これらの中でも、シリコーン樹脂が特に好ましい。
前記含フッ素樹脂とスチレン系共重合体との混合物としては、例えばポリフッ化ビニリデンとスチレン−メタクリ酸メチル共重合体との混合物、ポリテトラフルオロエチレンとスチレン−メタクリル酸メチル共重合体との混合物、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合(共重合体質量比率10:90〜90:10)とスチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル共重合体(共重合体質量比率10:90〜90:10)とスチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル−メタクリル酸メチル共重合体(共重合体質量比率20〜60:5〜30:10:50)との混合物、などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂としては、含窒素シリコーン樹脂及び含窒素シランカップリング剤と、シリコーン樹脂とが反応することにより生成された、変性シリコーン樹脂が挙げられる。
なお、樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー型のキャリアコアも用いることができる。
【0076】
前記樹脂コートキャリアにおいて、キャリアコアの表面を少なくとも樹脂被覆剤で被覆する方法としては、樹脂を溶剤中に溶解若しくは懸濁させて塗布したキャリアコアに付着する方法、あるいは単に粉体状態で混合する方法が適用できる。
前記樹脂コートキャリアに対する樹脂被覆剤の割合としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、樹脂コートキャリアに対し0.01質量%〜5質量%が好ましく、0.1質量%〜1質量%がより好ましい。
2種以上の混合物の被覆(コート)剤で磁性体を被覆する使用例としては、(1)酸化チタン微粉体100質量部に対してジメチルジクロロシランとジメチルシリコーンオイル(質量比1:5)の混合物12質量部で処理したもの、(2)シリカ微粉体100質量部に対してジメチルジクロロシランとジメチルシリコーンオイル(質量比1:5)の混合物20質量部で処理したもの、などが挙げられる。
【0077】
−磁性材料−
キャリアコアの磁性材料としては、例えば、フェライト、鉄過剰型フェライト、マグネタイト、γ−酸化鉄等の酸化物;鉄、コバルト、ニッケルのような金属、又はこれらの合金を用いることができる。
前記磁性材料に含まれる元素としては、例えば鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、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、などが挙げられる。これらの中でも、銅、亜鉛、及び鉄成分を主成分とする銅−亜鉛−鉄系フェライト、マンガン、マグネシウム及び鉄成分を主成分とするマンガン−マグネシウム−鉄系フェライトが特に好ましい。
【0078】
前記キャリアの抵抗値としては、キャリアの表面の凹凸度合い、被覆する樹脂の量を調整して10〜1010Ω・cmにすることが好ましい。
前記キャリアの平均粒径としては、4μm〜200μmが好ましく、10μm〜150μmがより好ましく、20μm〜100μmが更に好ましい。
2成分系現像剤では、キャリア100質量部に対して、本発明のトナーを1質量部〜200質量部の割合で使用することが好ましく、キャリア100質量部に対して、トナー2質量部〜50質量部で使用するのがより好ましい。
【0079】
本発明のトナーを用いた現像方法は、従来の電子写真法に使用する静電潜像担持体が全て使用できるが、例えば、有機静電潜像担持体、非晶質シリカ静電潜像担持体、セレン静電潜像担持体、酸化亜鉛静電潜像担持体、などが好適に使用可能である。
【実施例】
【0080】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0081】
(実施例1)
−着色剤分散液の調製−
まず、着色剤としての、カーボンブラックの分散液を調製した。
カーボンブラック(Regal400、Cabot社製)20質量部、及び顔料分散剤(アジスパーPB821、味の素ファインテクノ株式会社製)2質量部を、酢酸エチル78質量部に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、一次分散させた。
得られた一次分散液を、ダイノーミル(DYNO−MILL、シンマルエンタープライゼス社製)を用いて強力なせん断力により細かく分散し、凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。更に、0.45μmの細孔を有するPTFE製フィルターを通過させ、サブミクロン領域まで分散させた液を調製した。
【0082】
−樹脂及びワックスを添加した分散液の調製−
撹拌羽と温度計をセットした容器内に、結着樹脂としてのポリエステル樹脂(質量平均分子量2万)186質量部、無水マレイン酸変性パラフィンワックス(酸価:20mgKOH/g)10質量部、及び酢酸エチル2,000質量部を仕込み、85℃に加温し20分間撹拌してポリエステル樹脂及び変性パラフィンワックスを溶解させた後、急冷し変性パラフィンワックスの微粒子を析出させた。この分散液をダイノーミルを用いて強力なせん断力により更に細かく分散した。以上により、樹脂及びワックスを添加した分散液を調製した。
【0083】
−トナー組成液の調製−
前記カーボンブラック分散液30質量部、前記樹脂及びワックスを添加した分散液1,100質量部を攪拌羽を有するミキサーを使用して混合した。これに、酢酸エチルを用いて固形分が6.0質量%になるように希釈し、トナー組成液を調製した。
得られたトナー組成液の粘度は1.4mPa・s(25℃)、表面張力は24.3dyn/cmであった。
【0084】
−トナーの作製−
得られたトナー組成液を、図11に示したトナー製造装置のリング型振動子のヘッドに供給した。
なお、使用した薄膜は、外径8.0mmで厚み20μmのニッケル板に、真円形状の直径8μmの吐出孔(ノズル)を、電鋳法による加工で作製した。吐出孔は各吐出孔間の距離が100μmとなるように千鳥格子状に、薄膜の中心の直径5mmの範囲にのみ設けた。圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を積層して使用し、振動周波数は100kHzとした。
薄膜のノズルから液滴を吐出させた後、以下のような乾燥条件で該液滴を乾燥固化することにより、トナー粒子を作製した。乾燥固化したトナー粒子は、サイクロンにて捕集した。液滴放出速度は8m/secであった。有機溶媒としての酢酸エチル(飽和蒸気圧760mmHg、沸点77℃)の分圧を発生させるに際して、所定量の酢酸エチルを噴霧器にて噴霧した窒素ガスを一次工程用ガスとして用いた。トナー組成液の第1工程における温度は35℃であった。なお、トナーの作製は連続して5時間行ったがノズルが詰まることは無かった。
乾燥気流の風速は、柴田化学株式会社製熱線式風速計により測定した。
【0085】
〔乾燥条件〕
・乾燥空気流量;一次工程用窒素ガス:200L/分(速度:43m/sec)
酢酸エチル分圧:1/5(酢酸エチルの飽和蒸気圧に対して)
温度:35℃
・乾燥空気流量;二次工程用乾燥窒素ガス:500L/分
酢酸エチル分圧:0
温度:80℃
【0086】
次いで、得られたトナー粒子に対して、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン株式会社製)1.0質量%を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)を用いて外添処理を行い、ブラックトナーaを作製した。
【0087】
−キャリアの作製−
・シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコーン)・・・100質量部
・トルエン・・・100質量部
・γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン・・・5質量部
・カーボンブラック・・・10質量部
上記混合物をホモミキサーで20分間分散し、コ−ト層形成液を調製した。このコート層形成液を流動床型コーティング装置を用いて、平均粒径50μmの球状マグネタイト1,000質量部の表面にコーティングして磁性キャリアを作製した。
【0088】
−現像剤の作製−
トナーa 4質量部に対して、上記磁性キャリア96質量部をボールミルで混合し、二成分現像剤1を作製した。
【0089】
(実施例2)
実施例1において、乾燥条件を以下のように変えた以外は、実施例1と同様にして、トナーb及び現像剤を作製した。
〔乾燥条件〕
・乾燥空気流量;一次工程用窒素ガス:410L/分(速度:87m/sec)
酢酸エチル分圧:1/3(酢酸エチルの飽和蒸気圧に対して)
温度:47℃
・乾燥空気流量;二次工程用乾燥窒素ガス:1,500L/分
酢酸エチル分圧:0
温度:60℃
【0090】
(実施例3)
実施例1において、乾燥条件を以下のように変えた以外は、実施例1と同様にして、トナーc及び現像剤を作製した。
〔乾燥条件〕
・乾燥空気流量;一次工程用窒素ガス:145L/分(速度:30m/sec)
酢酸エチル分圧:1/10(酢酸エチルの飽和蒸気圧に対して)
温度:25℃
・乾燥空気流量;二次工程用乾燥窒素ガス:300L/分
酢酸エチル分圧:0
温度:60℃
【0091】
(実施例4)
実施例1において、乾燥条件を以下のように変えた以外は、実施例1と同様にして、トナーd及び現像剤を作製した。
〔乾燥条件〕
・乾燥空気流量;一次工程用窒素ガス:120L/分(速度:20m/sec)
酢酸エチル分圧:1/6(酢酸エチルの飽和蒸気圧に対して)
温度:30℃
・乾燥空気流量;二次工程用乾燥窒素ガス:300L/分
酢酸エチル分圧:0
温度:60℃
【0092】
(比較例1)
実施例1において、乾燥条件を以下のように変えた以外は、実施例1と同様にして、トナーe及び現像剤を作製した。
〔乾燥条件〕
・乾燥空気流量;一次工程用窒素ガス:0L/分(速度:なし)
酢酸エチル分圧:なし
温度:なし
・乾燥空気流量;二次工程用乾燥窒素ガス:700L/分
酢酸エチル分圧:0
温度:80℃
【0093】
(比較例2)
実施例1において、乾燥条件を以下のように変えた以外は、実施例1と同様にして、トナーf及び現像剤を作製した。
〔乾燥条件〕
・乾燥空気流量;一次工程用窒素ガス:200L/分(速度:43m/sec)
酢酸エチル分圧:1/20(酢酸エチルの飽和蒸気圧に対して)
温度:25℃
・乾燥空気流量;二次工程用乾燥窒素ガス:500L/分
酢酸エチル分圧:0
温度:80℃
【0094】
(比較例3)
実施例1において、乾燥条件を以下のように変えた以外は、実施例1と同様にして、トナーg及び現像剤を作製した。
〔乾燥条件〕
・乾燥空気流量;一次工程用窒素ガス:410L/分(速度:87m/sec)
酢酸エチル分圧:1/3(酢酸エチルの飽和蒸気圧に対して)
温度:47℃
・乾燥空気流量;二次工程用乾燥窒素ガス:0L/分
酢酸エチル分圧:なし
温度:なし
【0095】
次に、実施例1〜4及び比較例1〜3の製造条件を表1にまとめて示す。
【表1】

【0096】
次に、得られた各トナーについて、以下のようにして、質量平均粒径(D)、個数平均粒径(Dn)、及び粒径12.7μm以上の粒子の割合を測定した。結果を表2に示す。
また、得られた各現像剤について、以下のようにして、コールドオフセット性、ホットオフセット性、及びフィルミング性の評価を行った。結果を表2に示す。
【0097】
<粒度分布の測定>
トナーの質量平均粒径(D)、個数平均粒径(Dn)、及び粒径12.7μm以上の粒子の割合は、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、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Mutlisizer 3 Version3.51)にて解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10質量%の界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩、ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)を0.5ml添加し、各トナー0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。
得られた分散液を超音波分散器(W−113MK−II、本多電子株式会社製)で10分間分散処理した。前記分散液を前記マルチサイザーIIIを用い、測定用溶液としてアイソトンIII(ベックマンコールター社製)を用いて測定を行った。測定は装置が示す濃度が8±2%になるように前記トナーサンプル分散液を滴下した。本測定法は粒径の測定再現性の点から前記濃度を8±2%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。
トナーの質量、個数を測定後、質量分布と個数分布を算出した。得られた分布から、トナーの質量平均粒径(D)、個数平均粒径(Dn)を求めた。粒度分布の指標としては、トナーの質量平均粒径(D)を個数平均粒径(Dn)で除したD/Dnを用いる。完全に単分散であれば1となり、数値が大きいほど分布が広いことを意味する。
チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満;2.52μm以上3.17μm未満;3.17μm以上4.00μm未満;4.00μm以上5.04μm未満;5.04μm以上6.35μm未満;6.35μm以上8.00μm未満;8.00μm以上10.08μm未満;10.08μm以上12.70μm未満;12.70μm以上16.00μm未満;16.00μm以上20.20μm未満;20.20μm以上25.40μm未満;25.40μm以上32.00μm未満;32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とした。
【0098】
<コールドオフセット性>
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用した複写機(MF−200、株式会社リコー製)の定着部を改造した装置を用いて、普通紙(株式会社リコー製、タイプ6000ペーパー)をセットし、定着ローラの温度を5℃刻みで変化させて、複写テストを行った。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ラの温度の最小値を定着下限温度(コールドオフセット性)とした。定着下限温度は、消費電力が抑えられることから、低いことが好ましく、135℃以下であれば、実使用上問題の無いレベルである。定着下限温度(コールドオフセット発生温度)が135℃未満であれば○、135℃以上であれば×とした。
【0099】
<ホットオフセット性>
得られた各現像剤を、市販の複写機(イマジオネオ455、株式会社リコー製)にセットし、普通紙(株式会社リコー製、タイプ6000ペーパー)を用いて定着温度を低温から高温に変化させながら画像を出力し、画像の光沢度が低下した温度もしくは画像にオフセット画像が見られた場合をオフセット発生温度とした。オフセット発生温度が200℃以上であれば○、200℃未満であれば×とした。
【0100】
<フィルミング性>
得られた各現像剤を、市販の複写機(イマジオネオ455、株式会社リコー製)にセットし、画像占有率7%の印字率で、普通紙(株式会社リコー製、タイプ6000ペーパー)を用いてランニングを実施した。2万枚、5万枚、及び10万枚後の感光体上フィルミング、及びフィルミングに伴う異常画像(ハーフトーン濃度ムラ)の有無を評価した。フィルミングの発生はランニング枚数が多いほど不利であり、以下の評価基準により評価した。
〔評価基準〕
○:10万枚でもフィルミングが発生せず
△:5万枚でフィルミングが発生した
×:2万枚でフィルミングが発生した
【0101】
<噴射性>
圧電体への印加電圧を10V、20V、30Vと変化させ、10Vで良好な噴射量が得られた場合を◎、20Vで良好な噴射量が得られた場合を○、30Vで良好な噴射量が得られた場合を△、30Vで噴射量が少なかった場合を×、30Vでも噴射しなかった場合を××として噴射性を評価した。なお、印加電圧が30Vでは圧電体が発熱するため連続運転を行うことが困難であった。
【0102】
【表2】

表2の結果から、実施例1は、コールドオフセット性、ホットオフセット性、及びフィルミング性のいずれも良好であった。
また、実施例2〜4は、ノズルの詰まりは発生せず、非常にシャープな粒度分布であり、コールドオフセット性、ホットオフセット性及びフィルミング性は良好であった。
これに対し、比較例1は、合着現象が観察され、粗大粉の発生があり、粒度分布が広い物となった。
また、比較例2は、製造途中において、約10分間でノズルの詰まりが発生し度々ノズルを洗浄する必要があった。なお、得られたトナーの粒度分布は均一であった。
【産業上の利用可能性】
【0103】
本発明のトナーの製造方法により製造された本発明のトナーは、優れた単一分散性を有しており、高解像度で、高精細かつ高品質であり、長期にわたって劣化のない画像を形成することができ、低温定着性及び耐オフセット性に優れるので、電子写真、静電記録、静電印刷等における静電荷像を現像するための現像剤に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0104】
【図1】図1は、本発明に係るトナーの製造方法を適用した本発明に係るトナーの製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】図2は、図1のトナーの製造装置の液滴噴射ユニットの説明に供する拡大説明図である。
【図3】図3は、図2を下側から見た底面説明図である。
【図4】図4は、ステップ型のホーン型振動子の例を示す模式的説明図である。
【図5】図5は、エクスポネンシャル型のホーン型振動子の例を示す模式的説明図である。
【図6】図6は、コニカル型のホーン型振動子の例を示す模式的説明図である。
【図7】図7は、トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの他の例の説明に供する拡大説明図である。
【図8】図8は、トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの更に他の例の説明に供する拡大説明図である。
【図9】図9は、トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの更にまた他の例の説明に供する拡大説明図である。
【図10】図10は、図9の液滴噴射ユニットを複数個配置した例の説明に供する説明図である。
【図11】図11は、本発明に係るトナーの製造方法を適用した本発明に係るトナーの製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図12】図12は、トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの説明に供する拡大説明図である。
【図13】図13は、図12を下側から見た底面説明図である。
【図14】図14は、液滴噴射ユニットの液滴化手段の拡大断面説明図である。
【図15】図15は、比較例構成に係る液滴化手段の拡大断面説明図である。
【図16】図16は、トナーの製造装置の具体的適用の説明に供する要部説明図である。
【図17A】図17Aは、液滴噴射ユニットによる液滴化の動作原理の説明に供する薄膜の模式的説明図である。
【図17B】図17Bは、液滴噴射ユニットによる液滴化の動作原理の説明に供する薄膜の模式的説明図である。
【図18】図18は、基本振動モードの説明に供する説明図である。
【図19】図19は、2次振動モードの説明に供する説明図である。
【図20】図20は、3次振動モードの説明に供する説明図である。
【図21】図21は、薄膜の中央部に凸部を形成した場合の説明図である。
【符号の説明】
【0105】
1 トナーの製造装置
2 液滴噴射ユニット
3 粒子形成部(溶媒除去部)
4 トナー捕集部
5 チューブ
6 トナー捕集部
7 原料収容部
8 配管
9 ポンプ
10 トナー組成液
11 ノズル
12 薄膜
13 振動手段
13a 振動面
14 貯留部
15 流路部材
16 液滴化手段
17 振動発生手段(電気機械変換手段)
18 液供給チューブ
19 気泡排出チューブ
20 支持部材
21 振動発生手段
21A 圧電体
22 振動増幅手段
22A ホーン
23 駆動回路(駆動信号発生源)
24 通信手段
31 液滴
35 気流
36 気流路形成部材
37 気流路
80 ホーン型振動子
81 圧電体
82 ホーン
83 固定部
90 ランジュバン型振動子
91 圧電体
92 ホーン
T トナー粒子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数のノズルを有する薄膜を機械的振動手段により振動させて該薄膜のノズルから前記トナー組成液を周期的に放出し、液滴化する周期的液滴化工程と、
前記液滴化された前記トナー組成液を固化させてトナー粒子を形成するトナー粒子形成工程と、を含むトナーの製造方法であって、
前記トナー粒子形成工程が、前記薄膜のノズルからトナー組成液を、乾燥気流中の有機溶媒の分圧が、乾燥温度での該有機溶媒の飽和蒸気圧の1/10以上、該有機溶媒の飽和蒸気圧以下である状態で放出する一次乾燥工程と、前記有機溶媒の希散と共にトナー組成液を固化する二次乾燥工程とを含むことを特徴とするトナーの製造方法。
【請求項2】
一次乾燥工程において、常圧下における沸点が45℃〜120℃である有機溶媒を1種以上使用する請求項1に記載のトナーの製造方法。
【請求項3】
一次乾燥工程において、薄膜のノズルからトナー組成液を同一法線方向に液滴放出速度の3倍〜20倍の風速で放出する請求項1から2のいずれかに記載のトナーの製造方法。
【請求項4】
一次乾燥工程において、トナー組成液の温度と、一次乾燥工程での乾燥温度とが同じ温度である請求項1から3のいずれかに記載のトナーの製造方法。
【請求項5】
トナー粒子の質量平均粒径が3μm〜8μmである請求項1から4のいずれかに記載のトナーの製造方法。
【請求項6】
トナー粒子の質量平均粒径/個数平均粒径が1.25以下である請求項1から5のいずれかに記載のトナーの製造方法。
【請求項7】
離型剤が、酸変性炭化水素系ワックスである請求項1から6のいずれかに記載のトナーの製造方法。
【請求項8】
請求項1から7のいずれかに記載のトナーの製造方法により製造されたことを特徴とするトナー。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17A】
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【図17B】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【公開番号】特開2010−60644(P2010−60644A)
【公開日】平成22年3月18日(2010.3.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−223729(P2008−223729)
【出願日】平成20年9月1日(2008.9.1)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】