| 【発明の名称】 |
静電荷像現像用カラートナーの製造方法および画像形成方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】植田 英之
【氏名】杉本 正一
【氏名】上原 賢一
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| 【要約】 |
【課題】染顔料や荷電制御剤等の構成成分が結着樹脂中に均一に分散された静電荷像現像用カラートナーの製造方法並びにそれを用いた画像形成方法を提供する。
【解決手段】少なくとも染顔料と、荷電制御剤と、重量基準の５０％粒子径（Ｄ５０）が１ｍｍ以上，２ｍｍ未満であり、粒子径が１ｍｍ未満の粉体の割合（重量％）が３５％以下であるように調整した結着樹脂とを混合撹拌した後、溶融混練し、得られた混練物を冷却した後に粉砕し、次いで分級して静電荷像現像用カラートナーを製造する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも染顔料と、荷電制御剤と、重量基準の５０％粒子径（Ｄ５０）が１ｍｍ以上，２ｍｍ未満であり、粒子径が１ｍｍ未満の粉体の割合（重量％）が３５％以下であるように調整した結着樹脂とを混合撹拌した後、溶融混練し、得られた混練物を冷却した後に粉砕し、次いで分級して静電荷像現像用カラートナーを得ることを特徴とする静電荷像現像用カラートナーの製造方法。
【請求項２】 前記結着樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）が６０℃以上である請求項１に記載の静電荷像現像用カラートナーの製造方法。
【請求項３】 前記溶融混練の際の温度が、結着樹脂の軟化点＋２０℃よりも低い温度であることを特徴とする請求項１記載の静電荷像現像用カラートナーの製造方法。
【請求項４】 前記静電荷像現像用カラートナーの平均粒径が５．０〜１２．０μｍであることを特徴とする請求項１記載の静電荷像現像用カラートナーの製造方法。
【請求項５】 結着樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１記載の静電荷像現像用カラートナーの製造方法。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の方法によって得られたことを特徴とする静電荷像現像用カラートナー。
【請求項７】 請求項６記載の静電荷像現像用カラートナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電荷像現像用カラートナーの製造方法に関し、特に、染顔料や荷電制御剤等の構成成分が結着樹脂中に均一に分散されてなる静電荷像現像用カラートナーの製造方法並びにそれを用いた画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】静電荷像現像用トナーは、例えば、次のようにして製造される。即ち、まず結着樹脂中に、染顔料や荷電制御剤、そして必要に応じて、磁性体およびその他の助剤を配合する。この配合物を予備混合した後、溶融混練する。得られた混練物を冷却した後に粉砕し、分級する。このようにして、静電荷像現像用トナーが得られる。特にカラートナーの製造においては、染顔料や荷電制御剤が結着樹脂中に均一に分散しているということ、さらに、トナー表面に荷電制御剤が均一に分散していることが重要である。このようなトナーは、着色性や帯電特性に優れており、鮮明な画像を提供しうる。
【０００３】しかし、結着樹脂、染顔料、荷電制御剤などのトナー構成材料は、通常、各粒子径が不ぞろいであるため、予備混合においてこれらの粉体は十分に均一に混合されず、ホッパー内、輸送手段等でいわゆる偏析現象が起こりやすくなる。それゆえ、これを溶融混練し粉砕し分級して得られるカラートナー粒子の個々の成分構成が不均一となり現像に際しての諸特性、例えば帯電特性が不安定となる傾向にある。
【０００４】そこで従来は、結着樹脂等の粗大粒子を粉砕して細かくして使用したり（例えば特開昭６０−１５９８５６号公報）、結着樹脂の粒子径を０．１ｍｍ以上，１ｍｍ以下で最大粒子径が３ｍｍ以下に規定することにより染顔料や荷電制御剤等の構成成分が結着樹脂中に均一に分散するようにする（特許第２８５９６３３号）等の方法がとられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、結着樹脂を重量平均粒径（以下、単に平均粒径と記す）数十μｍに細かくした場合、予備混合において結着樹脂粉末間に空気が含まれやすくなり（見かけ密度が小さくなる）、混練機において、せん断力、圧縮力等、混練度合を支配する力がかかりにくくなるため、ミクロな分散が行われにくくなる。このため、混練物を粉砕し分級して得られる微細粒子であるカラートナーは、個々の成分構成がミクロに不均一であるため、現像に際して着色力の不足や帯電特性が不安定となる傾向にある。さらに、結着樹脂を平均粒径、数百μｍから１ｍｍ程度に細かくした場合、これらの粉体は十分に均一に混合されるが、混練機においてせん断力、圧縮力がかかりすぎるため、ミクロな分散が行われ、トナー表面に荷電制御剤が出にくくなるという問題がある。そのため、溶融混練し粉砕し分級して得られるカラートナー粒子の個々の成分構成は均一となるが、トナー表面の荷電制御剤不足のため、帯電特性が低い傾向にある。そのため、荷電制御剤を多く使用する必要があり、高コストとなる。
【０００６】本発明の目的は、長期の印字を行っても、帯電量が安定し、作成された画像の画像濃度が下降せず、地肌濃度があがらない、特に１ドット再現性の良い静電荷現像用カラートナーの製造方法、静電荷現像用カラートナーならびに該トナーを用いた画像形成方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題について本発明者らは、鋭意検討した結果、混練前の結着樹脂の粒径を特定の状態にすることにより、染顔料や荷電制御剤等の構成成分が結着樹脂中に均一に分散され、さらに、トナー表面に荷電制御剤が均一に分散している静電荷現像用カラートナーが得られることを見い出した。
【０００８】即ち、本発明は、少なくとも染顔料と、荷電制御剤と、重量基準の５０％粒子径（Ｄ５０）が１ｍｍ以上，２ｍｍ未満であり、粒子径が１ｍｍ未満の粉体の割合（重量％）が３５％以下であるように調整した結着樹脂とを混合撹拌した後、溶融混練し、得られた混練物を冷却した後に粉砕し、次いで分級して静電荷像現像用カラートナーを得ることを特徴とする静電荷像現像用カラートナーの製造方法である。
【０００９】また本発明によれば、前記方法で得られたことを特徴とする静電荷像現像用カラートナー、および該静電荷像現像用カラートナーを用いることを特徴とする画像形成方法が提供される。
【００１０】ここで、結着樹脂のＤ５０が２ｍｍより大きい場合、大きな粒子の割合が多くなるので、予備混合での材料粉体は十分に均一混合されず、帯電特性が不安定になる。Ｄ５０が１ｍｍ未満の場合、荷電制御剤がトナー表面に表れず、帯電特性が低く、不安定な画像しか得られない。粒子径が１ｍｍ未満の粉体の割合（重量％）が３５％より多い場合、小さなきな粒子の割合が多くなるので、混練での圧縮・せん断が不十分なため、材料粉体は十分に分散されず、帯電特性が不安定になる。
【００１１】本発明に使用する結着樹脂としては、公知の樹脂から、広範に選択することが可能であり、例えばポリスチレン、ポリｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、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−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタア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−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、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、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアマイド、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、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、カルナバワックスなどを単独或いは混合して使用できる。特に、エポキシ樹脂を使用することによって、光沢の高い画像が得られ、また、オーバーヘッドプロジェクト（ＯＨＰ）のコピー画像で高い透過性のトナーを得ることができる。
【００１２】また、これらの粘着樹脂のＴｇは６０℃以上であることが望ましい。Ｔｇが６０℃未満の場合、トナー粉砕時に配管内への固着が発生しやすく、粉砕停止による清掃回数が増加するので、粉砕稼働率が低下する。
【００１３】本発明で用いる染顔料としては従来より知られているものが使用可能であり、例えばフタロシアニンブルー、ピーコックブルー、パーマネントレッド、レーキッド、ローダミンレーキ、ハンザイエロー、パーマネントイエロー、ベンジンイエロー等広く使用することができる。その含有量として、結着樹脂１００重量部に対して０．５〜２０重量部、好ましくは０．５〜９重量部である。また、これらの染顔料は、粘着樹脂と染顔料をあらかじめ混練する、いわゆるマスターバッチ化したものも使用できる。
【００１４】本発明で用いられる荷電制御剤のうち、正荷電制御剤としては、ニグロシンおよび脂肪酸金属塩等による変成物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの四級アンモニウム塩；ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、シジクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド；ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオルガノスズボレートを単独であるいは２種類以上組合せて用いることができる。これらの中でも、ニグロシン系、四級アンモニウム塩の如き荷電制御剤が特に好ましく用いられる。
【００１５】また、負荷電制御剤としては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効で、その例としてはアルミニウムアセチルアセトナート、鉄（II）アセチルアセトナート、３，５−ジターシャリーブチルサリチル酸クロム等があり、特にアセチルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体または塩が好ましく、特にサリチル酸系金属錯体またはサリチル酸系金属塩が好ましい。
【００１６】また、荷電制御剤は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部、特に０．２〜１０重量部用いることが好ましい。
【００１７】その他、公知の添加剤を本発明に係るカラートナーに含有させることができる。
【００１８】発明に係る静電荷現像用トナーは一般的な製造方法が使用できる。原材料の予備混合品を溶融混練する場合、二軸連続混練機、一軸連続混練機、二本ロールミル、三本ロールミルなどの混練機が使用できる。溶融混練の温度としては、結着樹脂の軟化点＋２０℃よりも低い温度設定をすることが望ましい。結着樹脂の軟化点＋２０℃よりも高い混練温度に設定すると、樹脂溶融粘度が低下し、染顔料、荷電制御剤の分散が悪くなり、色鮮やかさ、帯電特性が低下する。
【００１９】また、カラートナーの平均粒径は、５〜１２μｍ、好ましくは６．０〜９．０μｍの範囲であることが好ましい。カラートナーの平均粒径が１２μｍより大きいと、トナー画像のザラツキが悪くなる傾向にあり、５μｍより小さいと、画像地肌部の汚れが悪くなる傾向にある。また、本発明のカラートナーを二成分系トナーとして使用する場合に混合して使用するキャリアとしては、ガラス、鉄、フェライト、ニッケル、ジルコン、シリカ等を主成分とする粒径３０〜１０００μｍ程度の粉末、または該粉末を芯材として、スチレン−アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂等をコーティングしたものから適宜選択して使用可能である。トナーとキャリアとの混合割合は、一般にキャリア１００重量部に対しトナー０．５〜６．０重量部程度が適当である。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明で好ましく使用される画像形成方法についての一例を図１に基づいて説明する。２は、本発明の画像形成方法に用いられる画像形成装置の一例である。画像形成装置２には、概略、感光体４と、現像装置６と、転写ベルト装置８とが備えられており、感光体４の周囲には、その回転方向（矢印方向）に順に帯電器１０、露光手段１２、クリーニング装置１４が配置されている。感光体４の表面は帯電器１０によって均一に帯電され、その後露光手段１２によって静電潜像が形成される。次いで現像装置６により感光体４の表面に形成された静電潜像がトナー像（負帯電）に可視化され、トナー像はレジストローラ１６ａ，１６ｂを介してトナー像に合致するタイミングで送られてくる記録媒体１８（転写紙）に転写ベルト装置８によって転写される。転写後、残留したトナーはクリーニング装置１４によって除去される。
【００２１】転写ベルト装置８は、無端状の誘電体ベルト２０と、この誘電体ベルト２０を循環移動させるバイアスローラ２２及び従動ローラ２４とから概略構成されている。感光体４と誘電体ベルト２０が微小なギャップで近接している時間を短くするために、バイアスローラ２２が駆動ローラを兼用している。また、誘電体ベルト２０の移動方向における転写位置下流側には、バイアスローラ２６が設けられており、このバイアスローラ２６はニップ幅を大きくするバックアップローラとしての機能をも有している。転写位置上流側に位置するバイアスローラ２２と、下流側に位置するバイアスローラ２６は、回転体からなる接触電極として形成されており、それぞれ個別に転写電源２８，３０に接続されている。
【００２２】転写領域入口近傍には、レジストローラ１６ａ，１６ｂを出た記録媒体１８の先端を強制的に案内して誘電体ベルト２０に先駆けて感光体４に密着させるためのガイド部材３２（図示せず）が設けられている。密着させる位置は、感光体４と誘電体ベルト２０が接触する転写位置Ｐ０より約５ｍｍ手前の位置Ｐ１に設定されている。
【００２３】従って、記録媒体１８はガイド部材３２の案内により転写チリを起こしにくい状態で転写領域に進入することになる。記録媒体１８が転写領域に達すると、記録媒体１８の表面は誘電分極により正帯電し、負帯電のトナー像が静電吸着されて転写が行われる。これのほかに、カラートナーの各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を一列に並べたタンデム方式や、各色を一旦重ねた後に転写する、いわゆる中間転写方式にも本発明のトナーを用いることが出来る。
【００２４】
【実施例】次に、実施例および比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、ここでの部は重量基準である。
【００２５】実施例１ポリエステル系結着樹脂をハンマーミル粉砕機を用いて破砕を行った。破砕した樹脂を、目開き２０００，１４００，１０００，６００，２５０，１０６μｍの分析篩を使って篩分けによる樹脂粒径測定を行い、２０００μｍ残２０．６ｗｔ％、１４００μｍ残２９．８ｗｔ％、１０００μｍ残１７．２ｗｔ％、６００μｍ残１５．８ｗｔ％、２５０μｍ残１０．８％、１０６μｍ残３．２ｗｔ％、１０６μｍパス０．６ｗｔ％、Ｄ５０が１．３ｍｍの結果を得た。この樹脂を使用し、下記構成のトナーを作成した。
【００２６】
結着樹脂 ：ポリエステル樹脂 ；１００部 （軟化点；１１０．０℃、Ｔｇ５７℃）
着色剤 ：フタロシアニンブルー ；１０部 荷電制御剤：サルチル酸亜鉛塩 ；１０部【００２７】上記原材料全てを、一度に、ミキサーにより混合し、混練機により１３５℃の混練物温度で溶融混練し、原材料が均一に分散した混練物を得た。これを冷却後、ハンマーミルで粗粉砕し、さらにジェット気流式粉砕機により、微粉砕を行い、風力式分級機にて微粉分級を行って、コールターカウンターマルチサイザー粒度分布測定機にて、重量平均粒径が１１．３μｍの粉砕粒子を得た。さらに、得られた粉体に疎水性シリカ１部を加え、ミキサーにて混合して、実施例１のトナーを得た。このトナー２．５部をシリコン樹脂コートキャリア９７．５部と混合して２成分現像剤を作成した。評価は、トナーの帯電量について行った。さらに、この現像剤をリコー製プリテール５５０機にセットし、転写性、画像について評価した。評価結果を表１に示す。表１の結果から、ランニング後でも帯電量低下、画像濃度低下の少ないトナーが得られた。
【００２８】評価方法は以下に示す方法とした。
■帯電量得られた現像剤を、通常のブローオフ法により測定し、μＣ／ｇで表示した。
■画像濃度地肌濃度をマクベス濃度計により測定した。
■帯電変化１万枚ランニング後の帯電量および変化量を評価した。実用可を○〜△、実用不可を×とした。
■１ドット再現性５段階評価で行った。５に近いほど１ドットの再現性は高い。
【００２９】実施例２実施例１と同様の原材料を混練機により１２５℃の混練物温度で溶融混練し、原材料が均一に分散した混練物を得た。これを冷却し、その後実施例１と同様の処理を行い実施例２のトナーを得た。さらに、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。この結果、ランニング後の帯電量変化、画像濃度変化が実施例１より向上した。
【００３０】実施例３結着樹脂のＴｇが６２℃であること以外は実施例１と同様の原材料を混練機により１２５℃の混練物温度で溶融混練し、原材料が均一に分散した混練物を得た。これを冷却した。その後実施例１と同様の処理を行い実施例３のトナーを得た。このとき、粉砕機内部のトナー固着状態を観察すると、実施例１より少なく、連続稼働時間が向上することがわかった。さらに、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００３１】実施例４エポキシ樹脂をハンマーミル粉砕機を用いて、篩分けによる樹脂粒径測定を行い、２０００μｍ残２３．３ｗｔ％、１４００μｍ残２８．８ｗｔ％、１０００μｍ残１８．７ｗｔ％、６００μｍ残１５．９ｗｔ％、２５０μｍ残１０．８％、１０６μｍ残２．２ｗｔ％、１０６μｍパス０．３ｗｔ％、Ｄ５０が１．３ｍｍの結果を得た。この樹脂を使用し、下記構成のトナーを作成した。
【００３２】
結着樹脂 ：エポキシ樹脂 ；１００部（融点；１０５．０℃、Ｔｇ５７℃）
着色剤 ：フタロシアニンブルー ；１０部帯電制御剤：サルチル酸亜鉛塩 ；１０部【００３３】上記原材料全てを、実施例１と同様の処理を行い、実施例４のトナーを得た。さらに、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。この結果、光沢が高く、画像濃度の高いトナーが得られた。
【００３４】実施例５実施例１と同様の原材料を、実施例１と同様の処理を行い、重量平均粒径が５．５μｍの実施例５のトナーを得た。実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００３５】実施例６実施例１と同様の原材料を、実施例１と同様の処理を行い、重量平均粒径が７．５μｍの実施例６のトナーを得た。実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。この結果、実施例１や５よりも、地肌濃度のよい、１ドット再現性のよいトナーが得られた。
【００３６】比較例１ポリエステル系結着樹脂を破砕し、目開き２０００，１４００，１０００，６００，２５０，１０６μｍの分析篩を使って篩分けによる樹脂粒径測定を行い、２０００μｍ残７．４ｗｔ％、１４００μｍ残３１．６ｗｔ％、１０００μｍ残１９．５ｗｔ％、６００μｍ残２１．２ｗｔ％、２５０μｍ残１６．３ｗｔ％、１０６μｍ残３．８ｗｔ％、１０６μｍパス０．５ｗｔ％、Ｄ５０が１．１ｍｍの結果を得た。その後は、実施例１と同様の処理を行い比較例１のトナーを得た。さらに、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。実施例１に比べると、帯電量低下が大きく、不安定なトナーとなった。
【００３７】比較例２実施例１で破砕したポリエステル系結着樹脂を篩分けにより、２ｍｍ未満の粒子をカットし、Ｄ５０が２ｍｍより大きくになるよう調整した。実施例１と同様の原材料を、実施例１と同様の処理を行い、比較例２のトナーを得た。実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。実施例１に比べると、帯電量が低く、地肌汚れの悪いトナーとなった。
【００３８】比較例３実施例１で破砕したポリエステル系結着樹脂を篩分けにより、１ｍｍ以上の粒子をカットし、Ｄ５０が１ｍｍ未満になるよう調整した。。実施例１と同様の原材料を、実施例１と同様の処理を行い、比較例３のトナーを得た。実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。実施例１に比べると、帯電量低下が大きく、不安定なトナーとなった。
【００３９】
【表１】
─────────────────────────────────── 実施例 比較例 ───────────────── ──────── １ ２ ３ ４ ５ ６ １ ２ ３───────────────────────────────────耐久性初期帯電量 22.8 21.4 22.3 21.9 22.2 22.2 25.3 26.6 22.5 (−μC/g)画像濃度 1.59 1.54 1.53 1.74 1.52 1.53 1.56 1.54 1.52地肌濃度 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07ランニング後帯電量 17.5 19.8 20.5 21.8 20.7 20.7 15.3 9.9 12.1 (−μC/g)帯電変化 ○ ○ ○ ○ ○ ○ × × ×ランニング後 画像濃度 1.44 1.52 1.51 1.70 1.54 1.50 1.34 1.24 1.33ランニング後 地肌濃度 0.08 0.08 0.08 0.08 0.09 0.07 0.12 0.17 0.09ランニング後１ドット再現性 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 5.0 3.0 2.0 4.0───────────────────────────────────【００４０】
【発明の効果】本発明の方法によれば、トナー混練前の結着樹脂粒子径分布を規定することで、荷電制御剤のトナー分散、トナー表面への分散を制御でき、安定した帯電特性を有する静電荷像現像用カラートナーが提供される。また本発明の画像形成方法によれば、長期の印字を行っても、帯電量が安定し、作成された画像の画像濃度が下降せず、地肌濃度があがらない、特に１ドット再現性の良い画像形成方法を供給できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７４７
【氏名又は名称】株式会社リコー
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１７日（２０００．３．１７） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６５０６０（Ｐ２００１−２６５０６０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７６５０９（Ｐ２０００−７６５０９） |
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