(57)【要約】【課題】  重合トナーの性質を改善し、特に球形トナーのクリーニング性を向上させ、実機に用いた際に、充分なクリーニング性を確保すること。【解決手段】  水系媒体中で合成され、電子顕微鏡写真において、平滑な輪郭線を有し、軸対象の回転体で、長径対短径の比（長径／短径）が５／４〜５／１の略ラグビーボール状のトナー粒子が、視野中で１０〜１００個数％占めることを特徴とする電子写真用トナー。【選択図】        図２
2005037923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水系媒体中で合成され、電子顕微鏡写真において、平滑な輪郭線を有し、軸対象の回転体で、長径対短径の比（長径／短径）が５／４〜５／１の略ラグビーボール状のトナー粒子が、視野中で１０〜１００個数％占めることを特徴とする電子写真用トナー。
【請求項２】
前記長径対短径の比（長径／短径）が５／３〜５／１の略ラグビーボール状のトナー粒子が、視野中で１０〜１００個数％占めることを特徴とする請求項１記載の電子写真用トナー。
【請求項３】
請求項１に記載のトナーを用いた現像剤を使用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載のトナーを収納することを特徴とするトナー容器。
【請求項５】
請求項１に記載のトナーを用いたことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真技術を使った画像形成方法に用いられる電子写真用トナー及びその製造方法に関し、またこのトナーを収納するトナー容器、このトナーを用いた画像形成方法、及び複写機、ＦＡＸ、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来電子写真技術においては不定形を有する粉砕型トナーが用いられてきた。近年、水系媒体中での重合または伸長反応により得られるトナー（以下、代表して「重合トナー」と呼ぶ）が用いられるようになってきた。
重合または伸長反応によるトナーとしては、懸濁重合、分散重合、シード重合、乳化重合、乳化分散重合等の重合法の他、ポリマー懸濁方法、会合方法等のポリマー凝集方法、伸長反応による方法等によるものがある。
重合トナーは製法の性質上、用いられる材料自身の表面張力から球形化する性向があるが、球形度が上がる程クリーニングし難くなることは電子写真技術分野では良く知られた事実である。この理由はあくまで推測であるが、クリーニング時のクリーニング部材の先端によるとっかかりがないためであると考えられている。重合トナーのクリーニング性を如何に良くして粉砕トナー並みにするかが業界の大きな課題となっている。
【０００３】
例えば、特許文献１には後述する本発明の実施例で挙げた伸長反応と同様、伸長反応によるトナーの生成法が記載されているが、該発明でのトナーの形状は球形であり、異形について、また異形とクリーニング性の関係については何ら開示されていない。
本出願人による特許文献２には同じく伸長反応によるトナーが記載されているが、該発明は伸長反応させた高分子の分子量の制御を開示したものであり、上記特許文献１の場合と同様に、異形について、また異形とクリーニング性の関係については開示されていない。本出願人による特許文献３には伸長反応によるトナーの異形に関して開示されているが、基本的に球形を有するトナーにおいて溶剤抜去時に複数のくぼみを生じせしめることにより、即ち球形を基本形として所々にくぼみを有するトナーとすることを開示している。この異形によりクリーニング性の改良を目的とすることも開示されているが、前記したように該発明のトナーは球形を基本形として所々にくぼみを有するトナーであり、球形の限界を越えておらず、クリーニング性はかなり改良されるものの、実用的見地から我々が理想とするレベルと比較すると、未だ完全なものとは考えていない。また、ラグビーボール状の形状について実現されてはいないし、開示されてはいない。また異形トナーの異形度とクリーニング性について、また、異形トナーの占有率とクリーニング性については開示されていない。
さらに、非特許文献１には、界面活性剤を用いて着色剤を水中に分散させる一方で、水中に界面活性剤と開始剤、スチレンモノマー及びアクリルモノマーを加え、乳化重合により樹脂エマルジョンを生成させ、次にこの着色剤分散液と樹脂
エマルジョンを混合し、ＰＨ調整により生成した粒子表面の反発力と電解質添加による凝集力のバランスをとりながら緩慢凝集させ、粒径・粒度分布を制御しながら会合を行なうと同時に加熱撹拌することで微粒子間の融着・形状制御を行なうことが記載されているが、この場合のNon Spherical Shapeも、トナー粒子表面の凹凸による非球形を意味するものであって、ラグビーボール状のものではない。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１４９１７９号公報
【特許文献２】特開２００２−３５１１４１号公報
【特許文献３】特開２００２−２８７４００号公報
【非特許文献１】Japan Hardcopy ’99 論文集、第２５頁〜第２８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記重合トナーの性質を改善し、特に球形トナーのクリーニング性を向上させ、実機に用いた際に、充分なクリーニング性を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は本発明の（１）「水系媒体中で合成され、電子顕微鏡写真において、平滑な輪郭線を有し、軸対象の回転体で、長径対短径の比（長径／短径）が５／４〜５／１の略ラグビーボール状のトナー粒子が、視野中で１０〜１００個数％占めることを特徴とする電子写真用トナー」、（２）「前記長径対短径の比（長径／短径）が５／３〜５／１の略ラグビーボール状のトナー粒子が、視野中で１０〜１００個数％占めることを特徴とする前記第（１）項に記載の電子写真用トナー」によって解決される。
また、上記課題は、本発明の（３）「前記第（１）項に記載のトナーを用いた現像剤を使用することを特徴とする画像形成装置」によって解決される。
また、上記課題は、本発明の（４）「前記第（１）項に記載のトナーを収納することを特徴とするトナー容器」によって解決される。
また、上記課題は、本発明の（５）「前記第（１）項に記載のトナーを用いたことを特徴とする画像形成方法」によって解決される。
【０００７】
本発明で言う「ラグビーボール状」とは、これより前の当出願人の出願で言ってきている「紡錘型（紡錘状）」とトナー粒子が扁平形状である点で、類似しているが、図１（ａ）に示される通常の楕円型のものと、図１（ｂ）に示される滑らかなとんがりを有する形状のものを含む。長径、短径は、図１（ｃ）に示される通り、通常云われている長径（ｄｍａｘ）、短径（ｄｍｉｎ）である。後述実施例のトナーの写真を図２に示す。
【０００８】
トナーが球形から外れる（これを通常「異形化」と呼んでいる）だけで著しくクリーニング性が良くなる結果を我々は実験で得ている。クリーニング効果上、異形と言える範囲は（長径／短径）比で、５／４以上であり、これ以上だと実質とっかかりができるものと推定していたが、実際、重合トナーの場合にはこの推定が正しいことが検証された。
クリーニング性上、長径対短径の比（長径／短径）は５／３〜５／１であることが更に好ましい。
このような本発明のトナーは、一成分系現像剤として、またキャリアと混合して二成分系現像剤として用いることができる。
【０００９】
通常重合で形成され得る異形化度は、高々、比で５／１である。それ以上の異形は形態の安定性上実現され難い。クリーニングが実使用上充分なレベルとなるには異形トナーのトナー全体に対する占有率が問題となるが、その占有率は異形化度によって異なる。目安としては、比が最大、即ち電子顕微鏡写真下での測定での全トナーに対する長径／短径比の平均値が５／１となる場合は１０％の占有率で充分な効果を発揮するが、順に同比の平均値が３／１で２０％、２／１で４０％、４／３で７０％、最小５／４の場合は８０％以上であることを必要とする。
【００１０】
一概には言えないが、例えば、（長径／短径）比が５／４であるトナーが主体で、且つ全体の６０％を占めるトナーを、別の指標、良く知られる平均化した球形度であるＳＦ−１で表わすと約１４０に相当する。勿論、従来技術で、本発明における異形の内容、即ちラグビーボール状であるべきことや、占有率について、開示したものはない。
【００１１】
測定方法としては、対象とするトナーの（長径／短径）比と異形化トナーの占有率は、好適には１０００倍の電子顕微鏡写真において、視野下に２０〜２００個のトナー粒子を重なりがないように撮影し、（長径／短径）比が５／４以上のものを選り分け、個数を数え、これを全体の個数で割ることにより得られる。
本発明のトナーの重量平均径は２〜１０μｍ、体積平均でも２〜１０μｍのトナーが好ましい。
【００１２】
本発明のトナーは次の方法によって製造される。
その方法とは伸長反応法とでも呼ぶべきもので、予め反応性基を有する比較的低分子のプレポリマーと呼ばれる材料を合成しておき、これと着色剤、離型剤等他の成分材料を有機溶媒中に溶解・分散させ、この油相を水系媒体中で攪拌・分散させ、伸長反応により前記低分子を高分子に伸長した後生成トナーを得る。勿論伸長反応終了後、洗浄、乾燥の工程を要する。言わば２段階で重合させる方法であるが、その狙いは、油相の粘度が高くならず、水中に分散させた油相の分散粒径を微細にでき、以って、より小粒径トナーを得ることができることにある。
【００１３】
本発明のトナーは上記伸長法に限定されるものではなく、他の「水系媒体中で重合または伸長反応または凝集させて得る」方法によって製造されても良い。「水系媒体中で重合または伸長反応または凝集させて得られるトナー」とは、懸濁重合、分散重合、シード重合、乳化重合、乳化分散重合等の重合法の他、ポリマー懸濁方法、会合方法等のポリマー凝集方法、伸長反応による方法等を含む。低粘度の油相の水相中への充分な攪拌・分散が必要条件である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明における重合トナーはその性質が著しく改善され、特に球形トナーのクリーニング性が向上し、実機に用いた際に、充分なクリーニング性を発揮するという極めて優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面によって、本発明の画像形成装置、そのためのトナー容器及び画像形成方法について説明する。
図４は、本発明の電子写真用現像剤を充填した容器を搭載する画像形成装置についての１例を示したものであって、画像形成装置本体内に装着された現像部（１）と、この現像部（１）に補給される本発明の電子写真用現像剤を充填した現像剤収納容器（２）と、この両者を接続する現像剤送流手段（３）を示す部分断面図である。
【００１６】
図４において、現像部（１）は、トナーとキャリアを混合して成る液体状の二成分系の現像剤（Ｄ）を収容した本発明の電子写真用現像剤を充填した現像ハウジング（４）と、現像剤（Ｄ）を攪拌混合する第１及び第２の攪拌スクリュー（５）、（６）と、現像ローラ（７）とを有していて、当該現像ローラ（７）が、潜像担持体の感光体（８）に対向して配置されている。感光体（８）は、矢印で示す方向に回転駆動され、その表面に静電潜像が形成される。図中符号（２６）は、現像剤受入口（２３）に固定された接続部材（２４）の上にフィルター（２５）を介して又は介さず嵌合されたキャップである。
感光体（８）の周囲には、図示していない帯電手段、露光手段、転写手段、除電手段、クリーニング手段等、その他の公知のユニットが配置されたものである。
【００１７】
第１及び第２の攪拌スクリュー（５）、（６）が回転することにより、現像ハウジング（４）内の現像剤（Ｄ）が攪拌され、そのトナーをキャリアが互いに逆極性に摩擦帯電される。かかる現像剤（Ｄ）が、矢印方向に回転駆動される現像ローラ（７）の周面に供給され、その供給された現像剤は現像ローラ（７）の周面に担持され、当該現像ローラ（７）の回転によって、その回転方向に搬送される。次いで、この搬送された現像剤は、ドクターブレード（９）によって量を規制され、規制後の現像剤が感光体（８）と現像ローラ（７）との間の現像領域に運ばれ、ここで現像剤中のトナーが、感光体表面の静電潜像に静電的に移行し、その静電潜像がトナー像として可視像化される。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。部数はいずれも重量部である。
−実施例１−
（有機微粒子エマルジョンの合成）
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水７５４部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩（エレミノールＲＳ−３０、三洋化成工業製）１３部、スチレン８３部、メタクリル酸８３部、アクリル酸ブチル１１０部、過硫酸アンモニウム１部を仕込み、４００回転／分で１５分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度７５℃まで昇温し５時間反応させた。さらに、１％過硫酸アンモニウム水溶液を３０部加え、７５℃で５時間熟成してビニル系樹脂（スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体）の水性分散液［ポリマー微粒子分散液１］を得た。［微粒子分散液１］をＬＡ−９２０で測定した体積平均粒径は、０．１０μｍであった。［微粒子分散液１］の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のＴｇは５７℃であった。
【００１９】
（水相の調製）
水９９０部、［微粒子分散液１］８０部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５％水溶液（エレミノールＭＯＮ−７）：三洋化成工業製）４０部、酢酸エチル９０部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを［水相１］とする。
【００２０】
（変性されていないポリエステル）
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物５７０部、テレフタル酸２１７部、及びジブチルチンオキサイド２部を加え、常圧下２３０℃で８時間重縮合し、次いで１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応した後、１１０℃まで冷却し、これに１８部の無水トリメリット酸を加えて２時間反応し変性されていないポリエステル（ａ）を得た。
【００２１】
（プレポリマーの製造例）
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物３４３部、イソフタル酸１００部、テレフタル酸６６部、およびジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧で２３０℃で８時間反応し、さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で脱水しながら５時間反応した後、１１０℃まで冷却して、これに３２部の無水トリメリット酸を加えて２時間反応した。次いで、８０℃まで冷却し、酢酸エチル（重量は適宜）中にてイソホロンジイソシアネート１７部と２時間反応を行ないイソシアネート基含有プレポリマー（１）を得た。
【００２２】
（ケチミン化合物の製造例）
攪拌棒および温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン１７０部とメチルエチルケトン７０部を仕込み、５０℃で５時間反応を行ないケチミン化合物（１）を得た。
【００２３】
（トナーの製造例１）
ビーカー内に前記のプレポリマー（１）１４．３部、変性されていないポリエステル（ａ）５５部、酢酸エチル７８．６部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、離型剤であるライスワックス（融点８３℃）１０部、カーボンブラック＃４４（三菱化学製）７部を入れ、６０℃にてＴＫ式ホモミキサーで１２０００ｒｐｍで５分攪拌し、ビーズミルで３０分間２０℃で分散した。これを油相（１）とする。
次に、ビーカー内に前記記載の［水相１］液３０６部を容器に計量した。ついでＴＫ式ホモミキサーで１２０００ｒｐｍに攪拌しながら、上記油相（１）及びケチミン化合物（１）２．７部を加えウレア反応させた。粒径及び粒径分布を光学顕微鏡で観察しながら粒径が大きい場合は攪拌回転数を１４０００に上げ、さらに５分行なう。小さい場合は攪拌を１００００ｒｐｍに変更し再度実験する。ついで、この混合液を周速５ｍ／ｓ以上が可能な櫂型攪拌棒を備えた温度計付のコルベンにして移し、４５℃まで昇温して、周速８ｍ／ｓにて３時間早い攪拌を行ない紡錘状の母体トナー粒子を得た。攪拌中水相の粘度を１０００〜５０００ＣＰに制御するためデンプン溶液を投入する。紡錘形が不足の場合は攪拌時間の延長を行なう。その後減圧下５０℃以下で１．０時間かけ溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、紡錘形の母体粒子を得た。
次に、得られた母体粒子１００部、及び帯電制御剤（オリエント化学社製、ボントロンＥ−８４）０．２５部をＱ型ミキサー（三井鉱山社製）に仕込み、タービン型羽根の周速を５０ｍ／ｓｅｃに設定し、２分間運転、１分間休止を５サイクル行ない、合計の処理時間を１０分間とした。
さらに（上記の部数のまま）、疎水性シリカ（Ｈ２０００、クラリアントジャパン社製）を０．５部添加し、周速を１５ｍ／ｓｅｃとして３０秒混合、１分間休止を５サイクル行ない、シアントナーを得た。ついで、疎水性シリカ０．５部と、疎水化酸化チタン０．５部をヘンシェルミキサーにて混合して、本発明のトナー（１）を得た。
【００２４】
本実施例のトナーの１０００倍の電子顕微鏡写真を図２に示す。
本実施例の電子顕微鏡写真における長径／短径比が５／４〜５／１のラグビーボール状トナーは視野中の全体トナーの中で７５％を占めた。因みに本実施例のトナーの電子顕微鏡写真下での測定での全トナーに対する長径／短径比の平均値は１．４１であった。
実施例のトナーを磁性コア材の表面を被覆したキャリア１００部に対し、３．５部混合し、２成分現像剤を得た。該２成分現像剤を当社のデジタルカラー２成分乾式複合機（製品名Ｉｐｓｉｏ８１００）に装填し、画像出しを行なったところ、ベタ部画像濃度１．２０±０．０５で、高精細な画像が得られた。次に本画像出しを１０００枚続行したところ、地汚れのない画像が安定して得られた。また、１０００枚後のクリーニング後の感光体上を目視したところ、従来の粉砕トナーと同程度に感光体上は清浄であった。
【００２５】
−実施例２−
（トナー製造例１）を以下の（トナー製造例２）に変えた以外は実施例１と同様に実施例２を行った。
（トナー製造例２）
油相（１）で、プレポリマー（１）１６．０部、変性されていないポリエステル（ａ）５３．３部とした以外は油相（１）と同様に、また、混合液をコルベンに移し、４５℃まで昇温して、周速９ｍ／ｓにて４時間、更に早い攪拌を行ない、デンプン溶液に代えてカルボキシメチルセルロース（商品名  ＣＭＣダイセル１２８０）溶液を投入し、攪拌中水相の粘度を１，０００から徐々に３０，０００ＣＰまで上げた以外は、トナー製造例１と同様に本発明のトナー（２）を得た。
このトナーを実施例１と同様に電子顕微鏡による観察を行なったところ、長径／短径比が５／４〜５／１のラグビーボール状トナーは視野中の全体トナーの中で８１％を占めた。また、長径／短径比が５／３〜５／１のラグビーボール状トナーは同様に６３％であった。また、電子顕微鏡写真下での測定での全トナーに対する長径／短径比の平均値は１．７２であった。
実施例１と同様に画像出しを行なったところ同程度のベタ画像濃度と高精細な画像が得られた。１０００枚画像出しした後も地汚れない画像が得られ、１０００枚後のクリーニング後の感光体上は実施例１より更に清浄であった。
【００２６】
比較例
スチレンモノマー８０ｇとメチルメタクリレートモノマー２０ｇの合計１００ｇに、５ｇの重合体（２）、４ｇのカーボンブラック、および２ｇのサリチル酸亜鉛とを混合し、超音波分散機を利用して均一な溶解・分散液を得た。この溶液に過酸化ベンゾイル３ｇを溶かし、これを１．５ｇの過硫酸カリウムを溶かした１．２％ポリビニールアルコール水溶液１リットル中に加え、ホモジェナイザーを用いて２５００ｒｐｍで攪拌して平均粒径１３μｍの着色分散液を得た。これを４０〜５０ｒｐｍで攪拌しながら、６０℃に昇温し、この温度で５時間懸濁重合させた。次に、この溶液を５リットルの冷水中にあけてから遠心分離機でポリマーと溶液を分離させた。溶液をデカントした後、新たに水３リットルを加え、同様の操作を３回繰り返してから、反応生成物を乾燥させトナーを得た。得られたトナー粒子は平均粒径９μｍ、標準偏差３．５μｍであった。
【００２７】
得られたトナーは、その代表的な形状として図３に示すような部分的にやや歪みを有するが基本的に球形であるトナーが大部分で、上記と同様の測定で、電子顕微鏡写真において、長径／短径比が１〜１．２４のトナーが視野中の全トナーの８７％を占めた。
さらにこのトナー１００重量部と疎水性コロイド状シリカ１．０重量部とを混合し、これを平均粒径５０μｍのシリコンコートキャリアと混合し現像剤とした。
この現像剤を当社のデジタルカラー２成分乾式複合機（製品名Ｉｐｓｉｏ８１００）に装填し、画像出しを行なったところ、ベタ部画像濃度１．２０±０．０５で、高精細な画像が得られた。次に本画像出しを１０００枚続行したところ、僅かに地汚れが認められた。また、１０００枚画像出し後のクリーニング後の感光体上を目視したところ、所々にクリーニング残のトナーが認められた。
以上より、本発明のトナーは比較例の球形が主体のトナーに対し、クリーニング性が優れることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のトナーを説明する図である。
【図２】実施例のトナーの電子顕微鏡写真（１０００倍）を示す図である。
【図３】比較例のトナーの代表的な形状を示す図である。
【図４】本発明の電子写真用現像剤を充填した容器及びその容器を搭載した画像形成装置を示した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  現像部
２  現像剤収納容器
３  現像剤送流手段
４  現像ハウジング
５  攪拌スクリュー
６  攪拌スクリュー
７  現像ローラ
８  感光体
９  ドクターブレード
２３  現像剤受入口
２４  接続部材
２５  フィルター
２６  キャップ
Ｄ  現像剤
【図１】
2005037923.tif 000003
【図２】
2005037923.tif 000004
【図３】
2005037923.tif 000005
【図４】
2005037923.tif 000006