JP2004287313A - Toner manufacturing method, and toner - Google Patents

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JP2004287313A JP2003081893A JP2003081893A JP2004287313A JP 2004287313 A JP2004287313 A JP 2004287313A JP 2003081893 A JP2003081893 A JP 2003081893A JP 2003081893 A JP2003081893 A JP 2003081893A JP 2004287313 A JP2004287313 A JP 2004287313A
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Takashi Tejima
孝 手嶋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a toner having excellent transfer efficiency and to provide a method capable of manufacturing such a toner. <P>SOLUTION: At least one part of a dispersion medium is eliminated from a dispersion liquid prepared by dispersing a dispersoid which comprises material containing resin, thereby, the dispersoid is solidified and granular bodies are formed. The dispersoid contains a colorant therein and satisfies the relation: 2≤D/d≤200, wherein, the average particle size of the dispersoid is d (μm) and the average particle size of the granular bodies is D (μm). Therein, the average particle size D of the granular bodies is 2-15 μm and the average particle size d of the dispersoid is 0.08-1.2 μm. The granular bodies are prepared by combining plural pieces of the dispersoid as primary particles and traces of the primary particles remain on at least one part of the surface. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーの製造方法およびトナーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法としては、多数の方法が知られているが、一般には、光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成する工程(露光工程)と、該潜像をトナーを用いて現像する現像工程と、紙等の転写材にトナー画像を転写する転写工程と、定着ローラを用いた加熱、加圧等により、前記トナー画像を定着する工程とを有している。
【0003】
また、トナーの製造方法としては、粉砕法、重合法が用いられている。
粉砕法は、主成分である樹脂(以下、単に「樹脂」ともいう。)と、着色剤とを含む原料を混練して混練物を得、その後、前記混練物を冷却、粉砕する方法である(例えば、非特許文献1参照)。このような粉砕法は、原料の選択の幅が広く、比較的容易にトナーを製造することができる点で優れている。しかしながら、粉砕法で得られるトナーは不定形で、各粒子間での形状のバラツキが大きく、その粒径分布も広くなりやすいという欠点を有している。その結果、各トナー粒子間での特性が大きく異なる結果となり、トナー全体としての転写効率が低下したり、帯電特性が低下する等の問題があった。
【0004】
重合法は、樹脂の構成成分である単量体を用いて、液相中等で、重合反応を行い、目的とする樹脂を生成することにより、トナー粒子を製造するものである(例えば、特許文献1参照)。このような重合法は、得られるトナー粒子の形状を、比較的真球度の高いもの(幾何学的に完全な球形に近い形状)にすることができるという点で優れている。しかしながら、重合法では、各粒子間で粒径のバラツキを十分に小さくすることができない場合がある。また、重合法では、樹脂材料の選択の幅が狭く、目的とする特性のトナーを得るのが困難となる場合がある。
【0005】
【非特許文献1】
電子写真学会監修「電子写真の基礎と応用」コロナ社発行、1988年、p482−486
【特許文献1】
特開平6−332257号公報(第2頁28〜35行目)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、転写効率に優れたトナーを提供すること、このようなトナーを製造することができる製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のトナーの製造方法は、樹脂を含む材料で構成された分散質が、分散媒中に分散した分散液から、前記分散媒の少なくとも一部を除去することにより固化させ、粒状体とするトナーの製造方法であって、
前記分散質は、その内部に着色剤を含むものであり、
前記分散質の平均粒径をd[μm]、前記粒状体の平均粒径をD[μm]としたとき、2≦D/d≦200の関係を満足することを特徴とする。
これにより、各粒子間での、形状、大きさのバラツキが特に小さいトナーを得ることができる。また、最終的に得られるトナーの転写効率を優れたものとすることができる。
【0008】
本発明のトナーの製造方法では、前記粒状体の平均粒径Dは、2〜15μmであることが好ましい。
これにより、トナー粒子間での融着を効果的に防止し、印刷物の解像度を効果的に向上させることができる。
本発明のトナーの製造方法では、前記分散質の平均粒径dは、0.08〜1.2μmであることが好ましい。
これにより、最終的に得られるトナー粒子は、適度な円形度を有し、各粒子間での特性、形状の均一性に優れたものとなる。
【0009】
本発明のトナーの製造方法では、前記粒状体は、一次粒子としての前記分散質が複数個結合したものであり、その表面の少なくとも一部に、前記一次粒子の痕跡が残存しているものであることが好ましい。
これにより、最終的に得られるトナーは、摩擦帯電性が向上し、優れた帯電特性を有するものとなる。また、トナー粒子間での融着を効果的に防止し、印刷物の解像度を効果的に向上させることができる。また、これにより、外添剤をトナー母粒子の表面付近に確実に担持することができる。
【0010】
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液を微粒子化して吐出し、固化部内を搬送しつつ固化させることが好ましい。
これにより、分散媒を効率良く除去することが可能となる。
本発明のトナーの製造方法では、前記微粒子化された前記分散液の平均粒径は、2.5〜20μmであることが好ましい。
これにより、粒状体の粒径をより適度なものとすることができる。
【0011】
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液中における前記分散質の平均粒径をd[μm]、前記微粒子化された前記分散液の平均粒径をd’[μm]としたとき、d/d’<0.5の関係を満足することが好ましい。
これにより、粒状体の粒径をより適度なものとすることができる。
本発明のトナーの製造方法では、複数個の噴射部から、前記微粒子化された前記分散液を噴射することが好ましい。
これにより、効率よく粒状体を得ることができる。
【0012】
本発明のトナーの製造方法では、複数個の前記噴射部のうち、少なくとも隣り合う2つからの前記分散液の噴射タイミングをずらすことが好ましい。
これにより、隣接する噴射部から吐出された分散液の微粒子同士が、固化する前に衝突し、凝集するのをより効果的に防止することができる。
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液を加温した状態で噴射することが好ましい。
これにより、固化部において分散媒を効率良く除去することができるとともに、分散液の微粒子に含まれる分散質の凝集(融合)を円滑に進行させることができる。
【0013】
本発明のトナーの製造方法では、噴射された前記分散液を、前記固化部で加温することが好ましい。
これにより、固化部において分散媒を効率良く除去することができるとともに、分散液の微粒子に含まれる分散質の凝集を円滑に進行させることができる。
本発明のトナーの製造方法では、微粒子化されて噴射された前記分散液の初速度は、0.1〜10m/秒であることが好ましい。
これにより、得られる粒状体の真球度(円形度)を適度なものとすることができる。
【0014】
本発明のトナーの製造方法では、前記固化部内の圧力は、0.15MPa以下であることが好ましい。
これにより、分散液の微粒子から分散媒をより効率良く除去することができる。
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液の吐出(噴射)は、圧電パルスを発生する圧電体の駆動により行うものであることが好ましい。
これにより、噴射される分散液の微粒子を、より小さくかつ粒径のばらつきの小さいものとすることができる。その結果、均一な形状を有し、かつ、粒径の小さいトナー粒子を得ることができる。
【0015】
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液の前記微粒化は、ガス流で平滑面に押し付けて薄く引き伸ばして薄層流とし、当該薄層流を前記平滑面から離して微粒子として噴射することにより行われることが好ましい。
これにより、噴射される分散液の微粒子を、より小さくかつ粒径のばらつきの小さいものとすることができる。その結果、均一な形状を有し、かつ、粒径の小さいトナー粒子を得ることができる。
【0016】
本発明のトナーの製造方法では、加圧されたガスを、ガス口から開放された空間に噴射してガス流とすると共に、前記ガス口から噴射されるガスを、前記分散液の流動方向に平滑な前記平滑面に向けて噴射して、前記平滑面に接触しながら前記平滑面と平行に一定の方向に流動するガス流とし、当該ガス流を流動させている前記平滑面の途中に、前記ガス流の流動方向に交差するように、しかも、前記ガス流と前記平滑面との間に前記分散液を供給することにより、前記分散液を、前記ガス流で前記平滑面に押し付けて薄く引き伸ばして前記薄層流とすることが好ましい。
これにより、噴射される分散液の微粒子を、より小さくかつ粒径のばらつきの小さいものとすることができる。その結果、均一な形状を有し、かつ、粒径の小さいトナー粒子を得ることができる。
【0017】
本発明のトナーの製造方法では、前記平滑面が傾斜面であることが好ましい。
これにより、噴射される分散液の微粒子を、より小さくかつ粒径のばらつきの小さいものとすることができる。その結果、均一な形状を有し、かつ、粒径の小さいトナー粒子を得ることができる。
本発明のトナーの製造方法では、尖鋭なエッジを境界としてその両面に設けられた2つの傾斜面に沿ってガスを流動させ、前記エッジで両面の前記傾斜面に沿って流動するガスを衝突させて空気振動を発生させ、さらに、前記傾斜面の途中に前記分散液を供給し、前記傾斜面に供給された前記分散液を、前記傾斜面に沿って流動させるガス流で薄く引き伸ばして前記薄層流として前記エッジまで移送し、前記エッジから気体中に噴射される粒子を、前記エッジ先端の空気振動で粉砕して前記分散液を微粒子として噴射することが好ましい。
これにより、噴射される分散液の微粒子を、より小さくかつ粒径のばらつきの小さいものとすることができる。その結果、均一な形状を有し、かつ、粒径の小さいトナー粒子を得ることができる。
【0018】
本発明のトナーの製造方法では、前記固化部を通過する際に、前記平滑面から引き離された前記微粒子中の前記分散質を凝集させることが好ましい。
これにより、得られるトナーは、各粒子間での大きさのばらつきが特に小さなものとなる。
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液中における前記分散媒の含有量は、45〜95vol%であることが好ましい。
これにより、適度な円形度を有し、かつ、粒径のバラツキが小さい粒状体を効率よく得ることができる。
【0019】
本発明のトナーの製造方法では、前記分散媒は、主として水および/または水との相溶性に優れる液体で構成されたものあることが好ましい。
これにより、分散媒中における分散質の分散性を高めることができ、分散液中における分散質を、粒径が比較的小さく、かつ、大きさのバラツキの少ないものとすることができる。
【0020】
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液は、乳化分散剤を含むものであることが好ましい。
これにより、分散液中における分散質の分散性を向上させることが可能となる。
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液は、サスペンションであることが好ましい。
これにより、分散質内部(トナー母粒子内部)に分散媒が残留するのを効果的に防止することができ、結果として、トナーの保存性等が向上し、また定着後の異臭等の発生も防止できる。
【0021】
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液は、少なくとも前記樹脂を含む材料を混練して得られた混練物を、前記分散媒中に分散して得られたものであることが好ましい。
これにより、分散液における分散質の分散性を特に優れたものとすることができる。
【0022】
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液の粘度は、5〜3000cpsであることが好ましい。
これにより、適度な円形度を有し、かつ、粒径のバラツキが小さい粒状体を効率よく得ることができる。
本発明のトナーの製造方法では、前記粒状体に外添剤を付与する外添工程を有することが好ましい。
これにより、最終的に得られるトナーは、トナーとして求められる各種特性のバランスが特に優れたものとなる。
【0023】
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液は、前記樹脂またはその前駆体を含む材料を、少なくとも水を含む液体中に投入することにより調製したものであることが好ましい。
これにより、分散液中の分散質の粒径を適度な大きさに制御することができる。
【0024】
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液は、少なくとも樹脂またはその前駆体とその少なくとも一部を溶解する溶媒とを含む樹脂液と、少なくとも水を含む水性液とを混合する混合工程を経て調製されたものであることが好ましい。
これにより、分散液中の分散質の粒径を適度な大きさに制御することができる。
【0025】
本発明のトナーの製造方法では、前記樹脂液と前記水性液との混合は、前記水性液中に、前記樹脂液の液滴を滴下することにより行うことが好ましい。
これにより、分散液中の分散質の粒径を適度な大きさに制御することができる。
本発明のトナーの製造方法では、前記分散液は、前記混合工程の後、前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより調製したものであることが好ましい。
これにより、分散液中の分散質の粒径を適度な大きさに制御することができる。
【0026】
本発明のトナーの製造方法では、前記溶媒の除去は、加熱により行うことが好ましい。
これにより、効率よく溶媒を除去することができる。
本発明のトナーの製造方法では、前記分散質は、前記樹脂として、異なる2種以上のポリエステルを含むものであることが好ましい。
これにより、機械的強度(機械的ストレスに対する安定性)と、定着性(幅広い温度領域で十分な定着性)との両立を図ることができる。
【0027】
本発明のトナーの製造方法では、前記樹脂は、主としてブロック共重合体で構成されたブロックポリエステルと、前記ブロックポリエステルより結晶性の低い非晶性ポリエステルとを含み、
前記ブロックポリエステルは、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮合してなる結晶性ブロックと、前記結晶性ブロックより結晶性の低い非晶性ブロックとを有するものであることが好ましい。
これにより、得られるトナーは、特に機械的ストレスに強く、かつ、幅広い温度領域で十分な定着性(定着強度)を示すものとなる。
【0028】
本発明のトナーの製造方法では、前記粒状体は、主として前記結晶性ブロックにより形成された結晶を含むものであることが好ましい。
これにより、トナーの物理的安定性が特に優れたものになる。また、これにより、外添剤をトナー母粒子の表面付近に確実に担持することができるため、外添剤の含有量が比較的少ない場合であっても、外添剤としての機能を十分に発揮させることができる。
【0029】
本発明のトナーの製造方法では、前記結晶の平均長さが10〜1000nmであることが好ましい。
これにより、トナーの物理的安定性が特に優れたものになるとともに、外添剤をトナー母粒子の表面付近により確実に担持することが可能となる。
本発明のトナーの製造方法では、前記ブロックポリエステルと、前記非晶性ポリエステルとの配合比は、重量比で5:95〜45:55であることが好ましい。
これにより、得られるトナーは、特に機械的ストレスに強く、かつ、幅広い温度領域で十分な定着性(定着強度)を示すものとなる。
【0030】
本発明のトナーは、本発明の方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、均一な形状を有し、粒度分布の幅の小さいトナーが得られる。
本発明のトナーでは、平均粒径が2〜20μmであることが好ましい。
これにより、トナーの各粒子間での帯電特性などのばらつきを十分に小さいものとしつつ、トナーにより形成される画像の解像度を十分に高いものとすることができる。
本発明のトナーでは、各粒子間での粒径の標準偏差が1.5μm以下であることが好ましい。
これにより、各粒子間での帯電特性、定着特性等のバラツキが特に小さくなり、トナー全体としての、信頼性がさらに向上する。
【0031】
本発明のトナーでは、下記式(I)で表される平均円形度Rが0.91〜0.98であることが好ましい。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
これにより、トナー粒子の粒径を十分に小さいものとしつつ、トナー粒子の転写効率、機械的強度を特に優れたものとすることができる。
本発明のトナーでは、各粒子間での平均円形度の標準偏差が0.03以下であることが好ましい。
これにより、トナー粒子間での帯電特性、定着特性等のバラツキが特に小さくなり、トナー全体としての、信頼性がさらに向上する。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトナーの製造方法、トナー、定着装置および画像形成装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、本発明のトナーの製造方法について説明する。
図1は、分散液の調製に用いる混練物を製造するための混練機、冷却機の構成の一例を模式的に示す縦断面図、図2は、ブロックポリエステルについて示差走査熱量分析を行ったときに得られる、ブロックポリエステルの融点付近での示差走査熱量分析曲線のモデル図、図3は、軟化点解析用フローチャート、図4は、本発明のトナーの製造に用いられるトナー製造装置の好適な実施形態を模式的に示す縦断面図、図5は、分散液を微粒子として噴射するノズルの好適な実施形態を示す断面図、図6、図7および図8は、分散液を微粒子として噴射するノズルの他の実施形態を示す断面図、図9は、図8に示すノズルの要部拡大断面図、図10は、図9に示すノズルの内側中間リング先端部分を示す拡大断面図、図11は、分散液を微粒子として噴射するノズルの他の実施形態を示す断面図、図12は、図11に示すノズルの要部拡大断面図、図13は、図11に示すノズルの内側中間リング先端部分を示す拡大断面図、図14は、分散液を微粒子として噴射するノズルの他の実施形態を示す断面図、図15は、図14に示すガス剥離凹部の平面図、図16は、分散液を微粒子として噴射するノズルの他の実施形態を示す断面図である。以下、図1中、左側を「基端」、右側を「先端」として説明する。
【0033】
[分散液]
まず、本発明で用いる分散液3について説明する。本発明のトナーは、分散液3を用いて製造されるものである。分散液3は、分散媒32中に分散質(分散相)61が微分散した構成となっている。
<分散媒>
分散媒32は、後述する分散質31を分散可能なものであればいかなるものであってもよいが、主として、一般に溶媒として用いられているような材料で構成されたものであるのが好ましい。
【0034】
このような材料としては、例えば、水、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルテトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、t−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、2−メトキシエタノール、アリルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、2−メトキシエタノール等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、オクタン、ジデカン、メチルシクロヘキセン、イソプレン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、4−メチルピリジン、フルフリルアルコール等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化合物系溶媒、アセチルアセトン、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、酢酸イソペンチル、クロロ酢酸エチル、クロロ酢酸ブチル、クロロ酢酸イソブチル、ギ酸エチル、ギ酸イソブチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、安息香酸エチル等のエステル系溶媒、トリメチルアミン、ヘキシルアミン、トリエチルアミン、アニリン等のアミン系溶媒、アクリロニトリル、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロ系溶媒、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ペンタナール、アクリルアルデヒド等のアルデヒド系溶媒等の有機溶媒等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を混合したものを用いることができる。
【0035】
上記の材料の中でも、分散媒32としては、主として水および/または水との相溶性に優れる液体(例えば、25℃における水100gに対する溶解度が30g以上の液体)で構成されたものであるのが好ましい。これにより、例えば、分散媒32中における分散質31の分散性を高めることができ、分散液3中における分散質31を、粒径が比較的小さく、かつ、大きさのバラツキの少ないものとすることができる。その結果、得られるトナー母粒子(粒状体)4は、粒子間での大きさ、形状のバラツキが小さく、円形度が比較的大きいものとなる。
【0036】
また、分散媒32の構成材料として複数の成分の混合物を用いる場合、分散媒の構成材料としては、前記混合物を構成する少なくとも2種の成分の間で、共沸混合物(最低沸点共沸混合物)を形成し得るものを用いるのが好ましい。これにより、後述するトナー製造装置の固化部等において、分散媒32を効率良く除去することが可能となる。また、後述するトナー製造装置の固化部等において、比較的低い温度で分散媒32を除去することが可能となり、得られるトナー母粒子(粒状体)4の特性の劣化をより効果的に防止できる。例えば、水との間で、共沸混合物を形成し得る液体としては、二硫化炭素、四塩化炭素、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、シクロヘキサノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、t−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、2−メトキシエタノール、アリルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、1,4−ジオキサン、アニソール、2−メトキシエタノール、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、オクタン、ジデカン、メチルシクロヘキセン、イソプレン、トルエン、ベンゼン、エチルベンゼン、ナフタレン、ピリジン、2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、4−メチルピリジン、フルフリルアルコール、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、アセチルアセトン、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、酢酸イソペンチル、クロロ酢酸エチル、クロロ酢酸ブチル、クロロ酢酸イソブチル、ギ酸エチル、ギ酸イソブチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、安息香酸エチル、トリメチルアミン、ヘキシルアミン、トリエチルアミン、アニリン、アクリロニトリル、アセトニトリル、ニトロメタン、ニトロエタン、アクリルアルデヒド等が挙げられる。
【0037】
また、分散媒32の沸点は、特に限定されないが、180℃以下であるのが好ましく、150℃以下であるのがより好ましく、35〜130℃であるのがさらに好ましい。このように、分散媒32の沸点が比較的低いものであると、後述するトナー製造装置の固化部等において、分散媒32を比較的容易に除去することが可能となる。また、分散媒32としてこのような材料を用いることにより、得られるトナー母粒子4中における分散媒32の残留量を特に少ないものにすることができる。その結果トナーとしての信頼性がさらに高まる。
なお、分散媒32中には、上述した材料以外の成分が含まれていてもよい。例えば、分散媒32中には、後に分散質31の構成成分として例示する材料や、シリカ、酸化チタン、酸化鉄等の無機系微粉末、脂肪酸、脂肪酸金属塩、高分子重合微粉末等の有機系微粉末等の各種添加剤等が含まれていてもよい。
【0038】
<分散質>
分散質31は、通常、少なくとも、主成分としての樹脂を含む材料で構成されている。
以下、分散質31の構成材料について説明する。
1.樹脂(バインダー樹脂)
本発明においては、樹脂(バインダー樹脂)は、特に限定されず、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−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−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂等が挙げられる。これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0039】
本発明では、上記樹脂の中でも、異なる2種以上のポリエステル系樹脂を含むものを用いるのが好ましい。これにより、機械的強度(機械的ストレスに対する安定性)と、定着性(幅広い温度領域で十分な定着性)との両立を図ることができる。例えば、ポリエステル系樹脂として、結晶性の異なる2種のポリエステルを含むものを用いたり、軟化点T1/2の異なる2種のポリエステルを含むものを用いたりすることができる。特に、本発明では、ポリエステル系樹脂として、少なくとも、以下で説明するようなブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとを含むものを用いるのが好ましい。これにより、後に詳述するような、特に優れた効果が得られる。以下、樹脂として、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを組み合わせて用いた場合について、代表的に説明する。
【0040】
1−1.ブロックポリエステル
ブロックポリエステルは、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮合してなる結晶性ブロックと、前記結晶性ブロックより結晶性の低い非晶性ブロックとを有するブロック共重合体で構成されたものである。
▲1▼結晶性ブロック
結晶性ブロックは、非晶性ブロックや非晶性ポリエステルに比べて、高い結晶性を有している。すなわち、分子配列構造が、非晶性ブロックや非晶性ポリエステルに比べて強固で安定したものである。このため、結晶性ブロックは、トナー全体としての強度を向上させるのに寄与する。その結果、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに強く、耐久性、保存性に優れたものとなる。
【0041】
ところで、結晶性の高い樹脂は、一般に、結晶性の低い樹脂に比べて、いわゆるシャープメルト性を有している。すなわち、結晶性の高い樹脂は、示差走査熱量分析(DSC)による融点の吸熱ピークの測定を行ったとき、結晶性の低い樹脂に比べて、吸熱ピークがシャープな形状として現れる性質を有している。
一方、結晶性ブロックは、上述したように、結晶性の高いものである。したがって、結晶性ブロックは、ブロックポリエステルにシャープメルト性を付与する機能を有する。このため、本発明のトナーは、後述する非晶性ポリエステルが十分に軟化するような、比較的高い温度(ブロックポリエステルの融点付近の温度)においても、優れた形状の安定性(耐久性)を保持することができる。したがって、本発明のトナーは、幅広い温度領域で十分な定着性(定着強度)を発揮することができる。
また、このような結晶性ブロックを、ブロックポリエステルが有しているため、本発明においては、後述する熱球形化処理を効率良く(短時間で)行うことが可能となり、容易に、最終的に得られるトナー粒子の円形度を比較的高いものにすることができる。
【0042】
以下、結晶性ブロックを構成する成分について説明する。
結晶性ブロックを構成するアルコール成分としては、2個以上の水酸基を有するものを用いることができ、中でも水酸基を2個有するアルコール成分であるのが好ましい。このような水酸基を2個有するアルコール成分としては、例えば、芳香環構造を有する芳香族ジオールや、芳香環構造を有さない脂肪族ジオール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等)等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、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、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、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鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0043】
なお、水酸基を3個以上有するアルコール成分としては、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等が挙げられる。
【0044】
このように、結晶性ブロックを構成するアルコール成分は、特に限定されないが、少なくともその一部が脂肪族ジオールであるのが好ましく、その80mol%以上が脂肪族ジオールであるのがより好ましく、その90mol%以上が脂肪族ジオールであるのがさらに好ましい。これにより、ブロックポリエステル(結晶性ブロック)の結晶性を特に高いものとすることができ、上述した効果がさらに顕著なものとなる。
【0045】
また、結晶性ブロックを構成するアルコール成分は、炭素数が3〜7の直鎖状の分子構造を有し、その両端に水酸基を有するもの(一般式:HO−(CH−OHで表されるジオール(ただし、n=3〜7))を含むのが好ましい。このようなアルコール成分が含まれることにより、結晶性が向上し、摩擦係数が低下するため、機械的ストレスに強く、耐久性や保存性に特に優れたものとなる。このようなジオールとしては、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられるが、この中でも1,4−ブタンジオールが好ましい。1,4−ブタンジオールを含むことにより、前述した効果は特に顕著なものとなる。
【0046】
結晶性ブロックを構成するアルコール成分として1,4−ブタンジオールを含む場合、結晶性ブロックを構成するアルコール成分の50mol%以上が1,4−ブタンジオールであるのがより好ましく、その80mol%以上が1,4−ブタンジオールであるのがさらに好ましい。これにより、前述した効果はさらに顕著なものとなる。
【0047】
結晶性ブロックを構成するカルボン酸成分としては、2価以上のカルボン酸またはその誘導体(例えば、酸無水物、低級アルキルエステル等)等を用いることができるが、2価のカルボン酸またはその誘導体等を用いるのが好ましい。このような2価のカルボン酸成分としては、例えば、o−フタル酸(フタル酸)、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
なお、3価以上のカルボン酸成分としては、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
【0048】
このように、結晶性ブロックを構成するカルボン酸成分は、特に限定されないが、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものであるのが好ましく、その50mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがより好ましく、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがさらに好ましい。これにより、最終的に得られるトナーは、トナーとして求められる各種特性のバランスが特に優れたものとなる。ただし、ここでの「カルボン酸成分」は、ブロックポリエステルとしたときのカルボン酸成分のことを指し、ブロックポリエステルを調整する(結晶性ブロックを形成する)際には、当該カルボン酸成分そのものや、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いることができるものとする。
【0049】
ブロックポリエステル中における結晶性ブロックの含有率は、特に限定されないが、5〜60mol%であるのが好ましく、10〜40mol%であるのがより好ましい。結晶性ブロックの含有率が前記下限値未満であると、ブロックポリエステルの含有量等によっては、上述したような結晶性ブロックを有することによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、結晶性ブロックの含有率が前記上限値を超えると、相対的に非晶性ブロックの含有率が低下するため、ブロックポリエステルと、後述する非晶性ポリエステルとの親和性(相溶性)が低下する可能性がある。
なお、結晶性ブロックは、上記のようなアルコール成分、カルボン酸成分以外の成分を含むものであってもよい。
【0050】
▲2▼非晶性ブロック
非晶性ブロックは、前述した結晶性ブロックに比べて結晶性が低い。また、後述する非晶性ポリエステルも、結晶性ブロックに比べて結晶性が低い。すなわち、非晶性ブロックは、後述する非晶性ポリエステルと同様に、結晶性ブロックに比べて結晶性が低い。
ところで、ブレンド樹脂においては、一般に、結晶性が大きく異なる樹脂同士は相溶し難く、結晶性の差が小さい樹脂同士は相溶し易い。したがって、ブロックポリエステルが非晶性ブロックを有することにより、ブロックポリエステルと、後述する非晶性ポリエステルとの相溶性(分散性)が高まる。その結果、最終的に得られるトナーにおいて、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとが、相分離(特に、マクロ相分離)するのを効果的に防止することができ、ブロックポリエステルの利点と非晶性ポリエステルの利点とを十分かつ安定的に発揮させることができる。
【0051】
以下、非晶性ブロックを構成する成分について説明する。
非晶性ブロックを構成するアルコール成分としては、2個以上の水酸基を有するものを用いることができ、中でも水酸基を2個有するアルコール成分であるのが好ましい。このような水酸基を2個有するアルコール成分としては、例えば、芳香環構造を有する芳香族ジオールや、芳香環構造を有さない脂肪族ジオール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等)等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、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、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、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鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0052】
なお、水酸基を3個以上有するアルコール成分としては、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等が挙げられる。
【0053】
このように、非晶性ブロックを構成するアルコール成分は、特に限定されないが、少なくともその一部が脂肪族ジオールであるのが好ましく、その50mol%以上が脂肪族ジオールであるのがより好ましい。これにより、より靱性に優れた(耐折り曲げ性に優れた)定着画像が得られるという効果が得られる。
また、非晶性ブロックを構成するアルコール成分は、少なくともその一部が分岐鎖(側鎖)を有するものであるのが好ましく、その30mol%以上が分岐鎖を有するものであるのがより好ましい。これにより、規則配列を抑制し、結晶性を低下させ、透明性も向上するという効果が得られる。
【0054】
非晶性ブロックを構成するカルボン酸成分としては、2価以上のカルボン酸またはその誘導体(例えば、酸無水物、低級アルキルエステル等)等を用いることができるが、2価のカルボン酸またはその誘導体等を用いるのが好ましい。このような2価のカルボン酸成分としては、例えば、o−フタル酸(フタル酸)、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
なお、3価以上のカルボン酸成分としては、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
【0055】
このように、非晶性ブロックを構成するカルボン酸成分は、特に限定されないが、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものであるのが好ましく、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがより好ましい。これにより、最終的に得られるトナーは、トナーとして求められる各種特性のバランスが特に優れたものとなる。ただし、ここでの「カルボン酸成分」は、ブロックポリエステルとしたときのカルボン酸成分のことを指し、ブロックポリエステルを調整する(非晶性ブロックを形成する)際には、当該カルボン酸成分そのものや、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いることができるものとする。
なお、非晶性ブロックは、上記のようなアルコール成分、カルボン酸成分以外の成分を含むものであってもよい。
【0056】
上記のような結晶性ブロック、非晶性ブロックを有するブロックポリエステルの平均分子量(重量平均分子量)Mwは、特に限定されないが、1×10〜3×10であるのが好ましく、1.2×10〜1.5×10であるのがより好ましい。平均分子量Mwが前記下限値未満であると、最終的に得られるトナーの機械的強度が低下し、十分な耐久性(保存性)が得られない可能性がある。また、平均分子量Mwが小さすぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、平均分子量Mwが前記上限値を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の転写材(記録媒体)への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0057】
ブロックポリエステルのガラス転移点Tは、特に限定されないが、50〜75℃であるのが好ましく、55〜70℃であるのがより好ましい。ガラス転移点が前記下限値未満であると、トナーの保存性(耐熱性)が低下し、使用環境等によっては、トナー粒子間での融着が発生する場合がある。一方、ガラス転移点が前記上限値を超えると、低温定着性や透明性が低下する。また、ガラス転移点が高すぎると、後述するような熱球形化処理の効果が十分に発揮されない可能性がある。なお、ガラス転移点は、JIS K 7121に準拠して測定することができる。
【0058】
ブロックポリエステルの軟化点T1/2は、特に限定されないが、90〜160℃であるのが好ましく、100〜150℃であるのがより好ましい。軟化点が前記下限値未満であると、トナーとしての保存性が低下し、十分な耐久性が得られない可能性がある。また、軟化点が低すぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、軟化点が前記上限値を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の転写材(記録媒体)への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。なお、軟化点T1/2は、例えば、フローテスタを用い、サンプル量:1g、ダイ孔径:1mm、ダイ長さ:1mm、荷重:20kgf、予熱時間:300秒、測定開始温度:50℃、昇温速度:5℃/分という条件で測定したときに得られる、図3に示すような解析用フローチャートのh/2に相当するフロー曲線上の点の温度として求めることができる。
【0059】
ブロックポリエステルの融点T(後述する示差走査熱量分析による融点の吸熱ピークの測定を行ったときのピークの中心値Tmp)は、特に限定されないが、190℃以上であるのが好ましく、190〜230℃であるのがより好ましい。融点が190℃未満であると、耐オフセット性の向上等の効果が十分に得られない可能性がある。また、融点が高すぎると、後述する混練工程等において、材料温度を比較的高い温度にしなければならなくなる。その結果、樹脂材料のエステル交換反応が進行しやすくなり、樹脂設計を最終的に得られるトナーに十分に反映させることが困難になる場合がある。なお、融点は、例えば、示差走査熱量分析(DSC)による吸熱ピークの測定により求めることができる。
【0060】
また、最終的に得られるトナーが、後述するような定着ローラを有する定着装置で用いられるものである場合、ブロックポリエステルの融点をT(B)[℃]、定着ローラの表面の標準設定温度をTfix[℃]としたとき、Tfix≦T(B)≦(Tfix+100)の関係を満足するのが好ましく、(Tfix+10)≦T(B)≦(Tfix+70)の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、トナーの定着時にトナー中の結晶成分が溶融しないため、トナー粘度が一定以下に低下せず、定着ローラとの離型性が確保される。
【0061】
また、ブロックポリエステルの融点は、後述する非晶性ポリエステルの軟化点より高いのが好ましい。これにより、最終的に得られるトナーの形状の安定性が向上し、機械的ストレスに対し、特に優れた安定性(耐久性)を示すものとなる。また、ブロックポリエステルの融点が後述する非晶性ポリエステルの軟化点より高いと、例えば、後述する熱球形化処理を施す場合には、ブロックポリエステルにより、トナー製造用粉末の形状の安定性をある程度確保しつつ、非晶性ポリエステルを十分に軟化させることができる。その結果、熱球形化処理を効率良く行うことができ、比較的容易に、最終的に得られるトナー(トナー粒子)の円形度を比較的高いものとすることができる。
【0062】
ところで、前述したように、ブロックポリエステルは、結晶性の高い結晶性ブロックを有しているため、比較的結晶性の低い樹脂材料(例えば、後述する非晶性ポリエステル等)に比べて、いわゆるシャープメルト性を有している。
結晶性を表す指標としては、例えば、示差走査熱量分析(DSC)による融点の吸熱ピークの測定を行ったときのピークの中心値をTmp[℃]、ショルダーピーク値をTms[℃]としたときに、ΔT=Tmp−Tmsで表されるΔT値等が挙げられる(図2参照)。このΔT値が小さいほど結晶性が高い。
ブロックポリエステルのΔT値は、50℃以下であるのが好ましく、20℃以下であるのがより好ましい。Tmp[℃]、Tms[℃]の測定条件は特に限定されないが、例えば、試料となるブロックポリエステルを、昇温速度:10℃/分で200℃まで昇温し、さらに、降温速度:10℃/分で降温した後、昇温速度:10℃/分で昇温して測定することができる。
また、ブロックポリエステルは、後述する非晶性ポリエステルより結晶性が高い。したがって、非晶性ポリエステルのΔT値をΔT[℃]、ブロックポリエステルのΔT値をΔT[℃]としたとき、ΔT>ΔTの関係を満足する。特に、本発明では、ΔT−ΔT>10の関係を満足するのが好ましく、ΔT−ΔT>30の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、上述した効果はより顕著なものとなる。ただし、非晶性ポリエステルの結晶性が特に低い場合、TmpまたはTmsの少なくとも一方が測定困難(判別困難)であることがある。このような場合、ΔTは∞[℃]とする。
【0063】
ブロックポリエステルは示差走査熱量分析による融点の吸熱ピークの測定を行ったときに求められる融解熱Eが5mJ/mg以上であるのが好ましく、15mJ/mg以上であるのがより好ましい。融解熱Eが5mJ/mg未満であると、結晶性ブロックを有することによる前述したような効果が十分に発揮されない可能性がある。ただし、融解熱としては、ガラス転移点の吸熱ピークの熱量は含まないものとする(図2参照)。融点の吸熱ピークの測定条件は特に限定されないが、例えば、試料となるブロックポリエステルを、昇温速度:10℃/分で200℃まで昇温し、さらに、降温速度:10℃/分で降温した後、昇温速度:10℃/分で昇温したときに測定される値を融解熱として求めることことができる。
【0064】
また、ブロックポリエステルは、リニア型ポリマー(架橋構造を有さないポリマー)であるのが好ましい。リニア型ポリマーは、架橋型のものに比べて、摩擦係数が小さい。これにより、特に優れた離型性が得られ、トナーの転写効率がさらに向上する。
なお、ブロックポリエステルは、前述した結晶性ブロック、非晶性ブロック以外のブロックを有するものであってもよい。
【0065】
1−2.非晶性ポリエステル
非晶性ポリエステルは、前述したブロックポリエステルより低い結晶性を有するものである。
非晶性ポリエステルは、主として、トナーを構成する各成分(例えば、後述するような着色剤、ワックス、帯電防止剤等)の分散性や、トナー製造時における混練物の粉砕性、トナーの定着性(特に、低温定着性)、透明性、機械的特性(例えば、弾性、機械的強度等)、帯電性、耐湿性等の機能を向上させるのに寄与する成分である。言い換えると、以下で詳述するような非晶性ポリエステルがトナー中に含まれないと、前記のようなトナーとして求められる特性を十分に発揮するのが困難となる。
【0066】
以下、非晶性ポリエステルを構成する成分について説明する。
非晶性ポリエステルを構成するアルコール成分としては、2個以上の水酸基を有するものを用いることができ、中でも水酸基を2個有するアルコール成分であるのが好ましい。このような水酸基を2個有するアルコール成分としては、例えば、芳香環構造を有する芳香族ジオールや、芳香環構造を有さない脂肪族ジオール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等)等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、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、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、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鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0067】
なお、水酸基を3個以上有するアルコール成分としては、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等が挙げられる。
【0068】
非晶性ポリエステルを構成するカルボン酸成分としては、2価以上のカルボン酸またはその誘導体(例えば、酸無水物、低級アルキルエステル等)等を用いることができるが、2価のカルボン酸またはその誘導体等を用いるのが好ましい。このような2価のカルボン酸成分としては、例えば、o−フタル酸(フタル酸)、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
なお、3価以上のカルボン酸成分としては、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
【0069】
このように、非晶性ポリエステルを構成するカルボン酸成分は、特に限定されないが、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものであるのが好ましく、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがより好ましく、その90mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがさらに好ましい。これにより、最終的に得られるトナーは、トナーとして求められる各種特性のバランスが特に優れたものとなる。ただし、ここでの「カルボン酸成分」は、非晶性ポリエステルとしたときのカルボン酸成分のことを指し、非晶性ポリエステルを調整する際には、当該カルボン酸成分そのものや、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いることができるものとする。
【0070】
また、非晶性ポリエステルを構成するモノマー成分は、その50mol%以上(より好ましくは、80mol%以上)が、前述した非晶性ブロックを構成するモノマー成分と同一であるのが好ましい。すなわち、非晶性ポリエステルは、非晶性ブロックと同様のモノマー成分で構成されたものであるのが好ましい。これにより、非晶性ポリエステルとブロックポリエステルとの親和性(相溶性)が、特に優れたものとなる。ただし、ここでの「モノマー成分」は、非晶性ポリエステル、ブロックポリエステルの製造に用いるモノマーを指すものではなく、非晶性ポリエステル、ブロックポリエステル中に含まれるモノマー成分のことを指す。
なお、非晶性ポリエステルは、上記のようなアルコール成分、カルボン酸成分以外の成分を含むものであってもよい。
【0071】
非晶性ポリエステルの平均分子量(重量平均分子量)Mw(A)は、特に限定されないが、5×10〜4×10であるのが好ましく、8×10〜2.5×10であるのがより好ましい。平均分子量Mw(A)が前記下限値未満であると、最終的に得られるトナーの機械的強度が低下し、十分な耐久性(保存性)が得られない可能性がある。また、平均分子量Mw(A)が小さすぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、平均分子量Mwが前記上限値を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の転写材(記録媒体)への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0072】
非晶性ポリエステルのガラス転移点Tは、特に限定されないが、50〜75℃であるのが好ましく、55〜70℃であるのがより好ましい。ガラス転移点が前記下限値未満であると、トナーの保存性(耐熱性)が低下し、使用環境等によっては、トナー粒子間での融着が発生する場合がある。一方、ガラス転移点が前記上限値を超えると、低温定着性や透明性が低下する。また、ガラス転移点が高すぎると、後述するような熱球形化処理を施す場合、その効果が十分に発揮されない可能性がある。なお、ガラス転移点は、JIS K 7121に準拠して測定することができる。
【0073】
非晶性ポリエステルの軟化点T1/2は、特に限定されないが、90〜160℃であるのが好ましく、100〜150℃であるのがより好ましく、100〜130℃であるのがさらに好ましい。軟化点が前記下限値未満であると、トナーとしての保存性が低下し、十分な耐久性が得られない可能性がある。また、軟化点が低すぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、軟化点が前記上限値を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の転写材(記録媒体)への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0074】
また、非晶性ポリエステルの軟化点をT1/2(A)[℃]、前述したブロックポリエステルの融点をT(B)としたとき、T(B)>(T1/2(A)+60)の関係を満足するのが好ましく、(T1/2(A)+60)<T(B)<(T1/2(A)+150)の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、例えば、比較的高い温度において、ブロックポリエステルがトナー粒子の形状の安定性をある程度確保しつつ、非晶性ポリエステルが十分に軟化することができる。これにより、トナーの形状の安定性を十分に確保しつつ、幅広い温度領域での定着性(特に低温領域での定着性)を優れたものとすることができる。また、上記のような関係を満足することにより、例えば、後述する熱球形化処理をより効率良く行うことができ、得られるトナー(粒子)の円形度をさらに向上させることができる。また、上記のような関係を満足することにより、トナーはより幅広い温度領域において、優れた定着性を発揮することができる。
【0075】
なお、軟化点T1/2は、例えば、フローテスタを用い、サンプル量:1g、ダイ孔径:1mm、ダイ長さ:1mm、荷重:20kgf、予熱時間:300秒、測定開始温度:50℃、昇温速度:5℃/分という条件で測定したときに得られる、図3に示すような解析用フローチャートのh/2に相当するフロー曲線上の点の温度として求めることができる。
また、非晶性ポリエステルは、リニア型ポリマー(架橋構造を有さないポリマー)であるのが好ましい。リニア型ポリマーは、架橋型のものに比べて、摩擦係数が小さい。これにより、特に優れた離型性が得られ、トナーの転写効率がさらに向上する。
【0076】
以上説明したように、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとを併用した場合、前述したような、ブロックポリエステルが有する特長と、非晶性ポリエステルが有する特長とを両立することができる。これにより、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに強く(十分な物理的安定性を有し)、かつ、幅広い温度領域で十分な定着性(定着強度)を発揮することが可能なものとなる。
【0077】
ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとの配合比は、重量比で5:95〜45:55であるのが好ましく、10:90〜30:70であるのがより好ましい。ブロックポリエステルの配合比が低くなりすぎると、トナーの耐オフセット性を十分に向上させるのが困難になる可能性がある。一方、非晶性ポリエステルの配合比が低くなりすぎると、十分な低温定着性や透明性が得られない可能性がある。また、非晶性ポリエステルの配合比が低くなりすぎると、例えば、分散液3の微粒子(液滴9)を固化する際における分散質31の凝集性(結合力)を十分に高めるのが困難となる場合がある。また、分散液3の調製に混練物K7を用いる場合においては、分散液の調製に用いる混練物K7を効率良く、均一な大きさに粉砕するのが困難となる。
分散質31中におけるポリエステル系樹脂の含有量は、特に限定されないが、2〜98wt%であるのが好ましく、5〜95wt%であるのがより好ましい。
【0078】
また、樹脂(バインダー樹脂)は、前述したブロックポリエステルおよび非晶性ポリエステル以外の成分(第3の樹脂成分)を含むものであってもよい。
ブロックポリエステル(第1のポリエステル)および非晶性ポリエステル(第2のポリエステル)以外の樹脂成分(第3の樹脂成分)としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−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−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、ポリエステル樹脂(前述したブロックポリエステル、非晶性ポリエステルとは異なるもの)、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0079】
2.溶媒
分散質31中には、その成分の少なくとも一部を溶解する溶媒が含まれていてもよい。これにより、例えば、分散液3(液滴9)中における分散質31の流動性を高めることができ、分散液3中における分散質31を、粒径が比較的小さく、かつ、大きさのバラツキの少ないものとすることができる。その結果、得られるトナー母粒子(粒状体)4は、粒子間での大きさ、形状のバラツキが小さく、円形度が比較的大きいものとなる。
溶媒としては、分散質31を構成する成分の少なくとも一部を溶解するものであればいかなるものであってもよいが、後述するようなトナー製造装置の固化部等において、容易に除去されるものであるのが好ましい。
【0080】
また、溶媒は、前述した分散媒32との相溶性が低いもの(例えば、25℃における分散媒100gに対する溶解度が30g以下のもの)であるのが好ましい。これにより、分散液3(液滴9)中において、分散質31を安定した状態で微分散させることができる。
また、溶媒の組成は、例えば、前述した樹脂の組成(例えば、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとの配合比率、ブロックポリエステルおよび非晶性ポリエステルの平均分子量、構成モノマー等)や、着色剤の組成、分散媒の組成等に応じて適宜選択することができる。
【0081】
例えば、溶媒としては、水、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルテトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、t−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、2−メトキシエタノール、アリルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、2−メトキシエタノール等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、オクタン、ジデカン、メチルシクロヘキセン、イソプレン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、4−メチルピリジン、フルフリルアルコール等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化合物系溶媒、アセチルアセトン、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、酢酸イソペンチル、クロロ酢酸エチル、クロロ酢酸ブチル、クロロ酢酸イソブチル、ギ酸エチル、ギ酸イソブチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、安息香酸エチル等のエステル系溶媒、トリメチルアミン、ヘキシルアミン、トリエチルアミン、アニリン等のアミン系溶媒、アクリロニトリル、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロ系溶媒、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ペンタナール、アクリルアルデヒド等のアルデヒド系溶媒等の有機溶媒等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を混合したものを用いることができる。この中でも特に、有機溶媒を含むものであるのが好ましく、エーテル系溶媒、セロソルブ系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、芳香族複素環化合物系溶媒、アミド系溶媒、ハロゲン化合物系溶媒、エステル系溶媒、アミン系溶媒、ニトリル系溶媒、ニトロ系溶媒、アルデヒド系溶媒等から選択される1種または2種以上を含むものであるのがより好ましい。このような溶媒を用いることにより、分散質31中において、比較的容易に、前述したような各成分を十分均一に分散させることができる。
【0082】
また、分散液3中には、通常、着色剤が含まれている。着色剤としては、例えば、顔料、染料等を使用することができる。このような顔料、染料としては、例えば、カーボンブラック、スピリットブラック、ランプブラック(C.I.No.77266)、マグネタイト、チタンブラック、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、キノリンイエロー、タートラジンレーキ、赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、カルコオイルブルー、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、ファイナルイエローグリーンG、ローダミン6G、キナクリドン、ローズベンガル(C.I.No.45432)、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー5:1、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー162、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、金属錯塩染料、シリカ、酸化アルミニウム、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。このような着色剤は、通常、分散液3(液滴9)においては、分散質31中に含まれる。
【0083】
分散液3中における着色剤の含有量は、特に限定されないが、0.1〜10wt%であるのが好ましく、0.3〜3.0wt%であるのがより好ましい。着色剤の含有量が前記下限値未満であると、着色剤の種類によっては、十分な濃度の可視像を形成するのが困難になる可能性がある。一方、着色剤の含有量が前記上限値を超えると、最終的に得られるトナーの定着特性や帯電特性が低下する可能性がある。
【0084】
また、分散液3中には、ワックスが含まれていてもよい。ワックスは、通常、離型性を向上させる目的で用いられるものである。
ワックスとしては、例えば、オゾケライト、セルシン、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー・トロプシュワックス等の炭化水素系ワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチル、キャンデリラワックス、綿ロウ、木ロウ、ミツロウ、ラノリン、モンタンワックス、脂肪酸エステル等のエステル系ワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等のオレフィン系ワックス、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド等のアミド系ワックス、ラウロン、ステアロン等のケトン系ワックス、エーテル系ワックス等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0085】
前記材料の中でも、特にエステル系ワックス(例えばカルナウバワックスやライスワックス等)を用いた場合には、下記のような効果が得られる。
エステル系ワックスは、前述したポリエステル系樹脂と同様に、分子内にエステル構造を有しており、ポリエステル系樹脂との相溶性に優れる。このため、最終的に得られるトナー粒子中における遊離ワックスの発生、粗大化を防止することができる(トナー中でのワックスの微分散やミクロ相分離を容易に達成できる)。その結果、最終的に得られるトナーは、定着ローラとの離型性が特に優れたものとなる。
【0086】
ワックスの融点Tは、特に限定されないが、30〜160℃であるのが好ましく、50〜100℃であるのがより好ましい。なお、例えば、示差走査熱量分析(DSC)により、昇温速度:10℃/分で200℃まで昇温し、さらに降温速度:10℃/分で降温した後、昇温速度:10℃/分で昇温する条件での測定から、融点Tと融解熱とを求めることができる。
【0087】
また、例えば、前述したワックス以外にも、ワックス効果を付与できる成分として低融点のポリエステル(以下、「低融点ポリエステル」とも言う)を用いることができる。低融点とは、例えば、融点Tが70〜90℃程度のものが好ましい。また、低融点ポリエステルの重量平均分子量Mwは、3500〜6500程度であるのが好ましい。また、低融点ポリエステルは、脂肪族モノマーの重合体であるのが好ましい。低融点ポリエステルが、このような条件(少なくとも1つ、好ましくは2つ以上)を満足するものであると、前述したポリエステル系樹脂との相溶性が特に優れたものになるとともに、トナーの耐久性を阻害せずにトナーの離型性を付与することができる。また、融点が比較的低いことにより、低温定着性を向上させることができる。
【0088】
分散液3中におけるワックスの含有量は、特に限定されないが、1.0wt%以下であるのが好ましく、0.5wt%以下であるのがより好ましい。ワックスの含有量が多すぎると、最終的に得られるトナー粒子中において、ワックスが遊離、粗大化して、トナー粒子表面へのワックスのしみ出し等が顕著に起こり、トナーの転写効率が低下する傾向を示す。
【0089】
また、分散液3中には、これら以外の成分が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、乳化分散剤、帯電制御剤、磁性粉末等が挙げられる。この中でも、乳化分散剤を用いた場合、例えば、分散液3(液滴9)中における分散質31の分散性を向上させることが可能となる。ここで、乳化分散剤としては、例えば、乳化剤、分散剤、分散助剤等が挙げられる。
【0090】
分散剤としては、例えば、燐酸三カルシウム等の無機系分散剤、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコール等の非イオン性有機分散剤、トリステアリン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩等)、ジステアリン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩、バリウム塩等)、ステアリン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、鉛塩、亜鉛塩等)、リノレン酸金属塩(例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等)、オクタン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩、カルシウム塩、コバルト塩等)、オレイン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩等)、パルミチン酸金属塩(例えば、亜鉛塩等)、ナフテン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等)、レジン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン鉛塩、亜鉛塩等)、ポリアクリル酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ポリメタクリル酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ポリマレイン酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、アクリル酸−マレイン酸共重合体金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ポリスチレンスルホン酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)等のアニオン性有機分散剤、4級アンモニウム塩等のカチオン性有機分散剤等が挙げられる。この中でも、非イオン性有機分散剤またはアニオン性有機分散剤が特に好ましい。
【0091】
分散液3中における分散剤の含有量は、特に限定されないが、3.0wt%以下であるのが好ましく、0.01〜1.0wt%であるのがより好ましい。
また、分散助剤としては、例えば、アニオン、カチオン、非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
分散助剤は、分散剤と併用するものであるのが好ましい。分散液3が分散剤を含むものである場合、分散液3中における分散助剤の含有量は、特に限定されないが、2.0wt%以下であるのが好ましく、0.005〜0.5wt%であるのがより好ましい。
【0092】
前記帯電制御剤としては、例えば、安息香酸の金属塩、サリチル酸の金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、カテコールの金属塩、含金属ビスアゾ染料、ニグロシン染料、テトラフェニルボレート誘導体、第四級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸等が挙げられる。
前記磁性粉末としては、例えば、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料で構成されたもの等が挙げられる。
【0093】
また、分散液3中には、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム等が添加されていてもよい。
また、分散液3中には、分散質31以外の成分が、不溶分として分散していてもよい。例えば、分散液3中には、シリカ、酸化チタン、酸化鉄等の無機系微粉末、脂肪酸、脂肪酸金属塩等の有機系微粉末等が分散していてもよい。
【0094】
分散液3では、分散質31が分散媒32中に微分散した状態となっている。
分散液3中における分散質31の平均粒径dは、特に限定されないが、0.08〜1.2μmであるのが好ましく、0.15〜0.75μmであるのがより好ましい。分散質31の平均粒径がこのような範囲の値であると、最終的に得られるトナー粒子4は、適度な円形度を有し、各粒子間での特性、形状の均一性に優れたものとなる。
【0095】
分散液3中における分散質31の含有量は、特に限定されないが、1〜99wt%であるのが好ましく、5〜95wt%であるのがより好ましい。分散質31の含有量が前記下限値未満であると、得られるトナー母粒子(粒状体)4の円形度が低下する傾向を示す。また、固化する際に、熱エネルギーを多く必要とする場合がある。一方、分散質31の含有量が前記上限値を超えると、分散媒32の組成等によっては、分散液3の粘性が高くなり、得られるトナー母粒子(粒状体)4の形状、大きさのバラツキが大きくなる傾向を示す。また、微粒化吐出が困難となる可能性がある。
【0096】
また、分散媒32中に分散している分散質31は、例えば、各粒子間で、異なる組成を有するものであってもよいが、ほぼ同一の組成を有するものであるのが好ましい。分散質31が、各粒子間で、異なる組成を有するものである場合、例えば、分散液3は、分散質31として、主として樹脂材料で構成されたものと、主としてワックスで構成されたものとを含むようなものであってもよい。
このような分散液3は、分散質31が固体、すなわち、サスペンションであるのが好ましい。これにより、分散質内部(トナー母粒子内部)に分散媒が残留するのを効果的に防止することができ、結果として、トナーの保存性等が向上し、また定着後の異臭等の発生も防止できる。
【0097】
以上説明してきたように、本発明では、上述したような分散液3から、分散媒32を除去することにより、分散質31の集合体(分散質31の構成成分の集合体)としての粒状体(トナー母粒子4)を得る点に特徴を有する。
特に、本発明では、分散液3中における分散質31の平均粒径をd[μm]、トナー母粒子(粒状体)4の平均粒径をD[μm]としたとき、2≦D/d≦200の関係を満足することを特徴とする。このような関係を満足することにより、各粒子間での、形状、大きさのバラツキが特に小さいトナーを得ることができる。これに対し、D/dが前記下限値未満であると、母粒子の粒径Dに対して表面の凹凸が比較的大きくなるため、流動性が悪くなる。従って、現像ローラ上の薄層も不均一なものとなる。一方、D/dが前記上限値を超えると、粒子表面の凹凸が微小になりすぎて、転写効率向上の効果が低下するとともにクリーニング性が劣ってくる。
【0098】
このように本発明では、2≦D/d≦200の関係を満足するものであるが、3≦D/d≦150の関係を満足するのが好ましく、4≦D/d≦100の関係を満足するのがより好ましい。これにより、前述した効果はさらに顕著なものとなる。
前述したように、トナー母粒子(粒状体)4は、分散質31の集合体として得られるものであるが、分散質31の集合体というのは、分散質31を構成する成分の少なくとも一部の集合体であればよく、例えば、分散質31中に含まれる溶媒等、構成成分の一部が除去されたものであってもよい。
【0099】
ところで、従来の混練粉砕法では、混練時間・混練強度等を最適化した場合であっても、トナー中における構成成分の均一性(分散性)を高めるには限界があった。特に、異なる2種以上の樹脂成分を含む場合には、得られるトナー中における、構成成分の均一性は特に低いものとなる。
これに対し、本発明では、前記のような分散液を液滴(微粒子)として噴射し、これを固化させる点に特徴を有する。これにより、得られるトナーは、各成分が十分均一に相溶、分散したものとなる。
【0100】
以上説明したような分散液3は、例えば、以下のようにして調製することができる。
まず、水または水との相溶性に優れる液体に、必要に応じて分散剤および/または分散媒を添加した水性溶液を用意する。
一方、トナーの主成分となる樹脂またはその前駆体(以下、これらを総称して、「樹脂材料」とも言う)を含む樹脂液を調整する。樹脂液の調製には、例えば、樹脂材料に加えて前述した溶媒を用いてもよい。また、樹脂液は、樹脂材料を加熱することにより得られる溶融した液体であってもよい。
【0101】
次に、上記樹脂液を、攪拌した状態の水性溶液中に、徐々に滴下しながら加えていくことにより、水性の分散媒32中に、樹脂材料を含む分散質31が分散した分散液3が得られる。このような方法で、分散液3を調製することにより、分散液3(液滴9)中における分散質31の円形度をさらに高めることができる。その結果、トナー母粒子(粒状体)4は、円形度が十分に高く、各粒子間での形状のバラツキが特に小さいものとなる。なお、樹脂液の滴下を行う際、水性溶液および/または樹脂液を加熱しておいてもよい。また、樹脂液の調製に溶媒を用いた場合、例えば、上記のような滴下を行った後に、得られた分散液3を加熱したり、減圧雰囲気下に置くことにより、分散質31中に含まれる溶媒の少なくとも一部を除去してもよい。
このような方法を用いると、分散液3中の分散質31の粒径を適度な大きさに制御することができる。
【0102】
以上、分散液3の調製方法の一例について説明したが、分散液3はこのような方法により調整されたものに限定されない。例えば、分散液3は、以下のような方法によっても、調製することができる。
まず、水または水との相溶性に優れる液体に、必要に応じて分散剤および/または分散媒を添加した水性溶液を用意する。
一方、樹脂材料を含む、粉末状または粒状の材料を用意する。
次に、この粉末状または粒状の材料を、攪拌した状態の水性溶液中に、徐々に投入していくことにより、水性の分散媒32中に、樹脂材料を含む分散質31が分散した分散液3が得られる。このような方法で、分散液3を調製した場合、後述するようなトナー製造装置の固化部等において、実質的に有機溶媒を揮発しないようにすることができる。その結果、環境に対して悪影響を極めて与えにくい方法でトナーを製造することができる。なお、前記材料を投入する際、例えば、水性溶液を加熱しておいてもよい。
このような方法を用いると、分散液3中の分散質31の粒径を適度な大きさに制御することができる。
【0103】
また、分散液3は、以下のような方法によっても、調製することができる。
まず、少なくとも樹脂材料を分散してなる樹脂分散液と、少なくとも着色剤を分散してなる着色剤分散液とを調整する。
次に、樹脂分散液と、着色剤分散液とを混合・攪拌する。このとき、必要に応じて、攪拌しながら無機金属塩等の凝集剤を加えてもよい。
所定時間、攪拌することにより、樹脂材料、着色剤等が適度な大きさに凝集した凝集体が形成される。その結果、前記凝集体が分散質31として分散した分散液3が得られる。
このような方法を用いると、分散液3中の分散質31の粒径を適度な大きさに制御することができる。また、分散液3の調整には、トナーの構成材料の単体、または混合物のエマルション、またはサスペンション同士の混合物を用いることができる。
【0104】
さらに、分散液3の調製には、例えば、前述したようなトナーの構成材料(例えば、樹脂、着色剤、ワックス、帯電制御剤、磁性粉末等)の少なくとも一部を含む原料K5を混練することにより得られた混練物K7を用いてもよい。例えば、前述した樹脂液、粉末状または粒状の材料、樹脂分散液として、混練物K7を用いてもよい。分散液3の調製に混練物K7を用いることにより、分散液3(液滴9)における分散質31の分散性を特に優れたものとすることができる。したがって、最終的に得られるトナーにおいても、各粒子間での組成、特性のバラツキが小さくなる。その結果、得られるトナーは、全体としての特性が特に優れたものとなる。
【0105】
以下、トナーの構成材料の少なくとも一部を含む原料K5を用いて、混練物K7を得る方法の一例について説明する。
混練物K7は、例えば、図1に示すような装置を用いて製造することができる。
[混練工程]
混練に供される原料K5は、前述した各成分が予め混合されたものであるのが好ましい。
本実施形態では、混練機として、2軸混練押出機を用いる構成について説明する。
【0106】
混練機K1は、原料K5を搬送しつつ混練するプロセス部K2と、混練された原料(混練物K7)を所定の断面形状に形成して押し出すヘッド部K3と、プロセス部K2内に原料K5を供給するフィーダーK4とを有している。
プロセス部K2は、バレルK21と、バレルK21内に挿入されたスクリューK22、スクリューK23と、バレルK21の先端にヘッド部K3を固定するための固定部材K24とを有している。
プロセス部K2では、スクリューK22、スクリューK23が、回転することにより、フィーダーK4から供給された原料K5に剪断力が加えられ、均一な混練物K7、特に、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとが十分に相溶化した混練物K7が得られる。
【0107】
プロセス部K2の全長は、50〜300cmであるのが好ましく、100〜250cmであるのがより好ましい。プロセス部K2の全長が下限値未満であると、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを十分に相溶化させることが困難となる場合がある。一方、プロセス部K2の全長が上限値を超えると、プロセス部K2内の温度、スクリューK22、スクリューK23の回転数等によっては、熱による原料K5の変性が起こり易くなり、最終的に得られるトナーの物性を十分に制御するのが困難になる可能性がある。
【0108】
また、プロセス部K2は、長手方向に所定の長さを有する第1の領域K25と、該第1の領域K25よりヘッド部K3側に設けられた第2の領域K26とを有する。すなわち、原料K5は、第1の領域K25を通過した後に、第2の領域K26に送り込まれる。
第1の領域K25の内部温度は、第2の領域K26より高く設定されている。すなわち、言い換えると、プロセス部K2の内部を搬送される原料K5は、第1の領域K25を通過するときの温度のほうが、第2の領域K26を通過するときの温度よりも高くなっている。
【0109】
このように、第1の領域K25において、比較的高い温度で原料K5を混練することにより、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを十分に相溶化させることができる。
第1の領域K25内での原料温度(第1の領域K25の内部温度)T[℃]は、ブロックポリエステルの融点をT(B)[℃]としたとき、T(B)≦Tの関係を満足するのが好ましく、(T(B)+10℃)≦T≦(T(B)+60℃)の関係を満足するのがより好ましい。原料温度Tが、T(B)[℃]未満であると、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを十分に相溶化させることが困難となる場合がある。
【0110】
第1の領域K25内での原料温度Tの具体的な値は、樹脂の組成等により異なるが、190〜300℃であるのが好ましく、200〜250℃であるのがより好ましい。
また、第1の領域K25内で、原料温度Tは、均一であっても、部位により異なるものであってもよい。後者の場合、第1の領域K25における原料K5の最高温度が、前記下限値よりも高いことが好ましく、さらに、第1の領域K25における原料K5の最低温度と最高温度とが、上記範囲内にあることがより好ましい。
【0111】
また、原料K5の第1の領域K25での滞留時間(通過に要する時間)は、0.5〜12分であるのが好ましく、0.5〜7分であるのがより好ましい。第1の領域K25での滞留時間が、前記下限値未満であると、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを十分に相溶化させることが困難となる場合がある。一方、第1の領域K25での滞留時間が、前記上限値を超えると、生産効率が低下し、また、プロセス部K2内の温度、スクリューK22、スクリューK23の回転数等によっては、熱による原料K5の変性が起こり易くなり、最終的に得られるトナーの物性を十分に制御するのが困難になる可能性がある。
【0112】
また、第1の領域K25の長さは、10〜200cmであるのが好ましく、20〜150cmであるのがより好ましい。第1の領域K25の長さが前記下限値未満であると、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを十分に相溶化させることが困難となる場合がある。一方、第1の領域K25の長さが、前記上限値を超えると、生産効率が低下し、また、プロセス部K2内の温度、スクリューK22、スクリューK23の回転数等によっては、熱による原料K5の変性が起こり易くなり、最終的に得られるトナーの物性を十分に制御するのが困難になる可能性がある。
【0113】
ところで、第1の領域K25では、比較的高い温度で混練することにより、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを十分に相溶化させる。しかしながら、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとは、互いに、分子構造が大きく異なる樹脂であるため、一旦、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとが十分に相溶化した場合であっても、混練物の冷却条件等によっては、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとが相分離を起こす可能性がある。
【0114】
そこで、本実施形態では、図示の構成のように、第2の領域K26を設け、第1の領域K25よりも比較的低い温度で混練することにした。これにより、混練物K7の各構成成分の分散不良や相分離の発生を効果的に防止することができる。また、原料K5中にワックス(特に樹脂との相溶性が低いワックス)が含まれる場合には、混練物K7中におけるワックスの粗大化等を防止することができ、ワックスを適切な粒径に微分散させることができる。その結果、得られる混練物K7においては、粉砕性の低下を効果的に抑制することができ、分散液3(液滴9)における分散質31の分散性を特に優れたものとすることができる。また、最終的に得られるトナーにおいては、透明性、耐久性の低下やオフセットの発生等を抑制することができる。また、そのトナーについては、混練物K7中の各構成成分が均一に分散しているので、トナーの各粒子間での特性のバラツキが小さく、全体としての特性に優れたものとすることができる。従って、各構成成分の効果を十分に発揮させることができる。
【0115】
また、特に、第1の領域K25と第2の領域K26とを上述のように設けることにより、第2の領域K26において、相分離を十分防止しつつ、ブロックポリエステルの結晶化を効率よく進行させることができるので、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに強いものとなる。
第2の領域K26内での原料温度(第2の領域K26の内部温度)T[℃]は、非晶性ポリエステルの軟化点をT1/2(A)[℃]としたとき、(T1/2(A)−20)≦T≦(T1/2(A)+20)の関係を満足するのが好ましく、(T1/2(A)−10)≦T≦(T1/2(A)+10)の関係を満足するのがより好ましい。原料温度Tが、前記下限値未満であると、混練物K7中における相分離等が発生し易くなるとともに、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルの流動性が低下し、トナーの生産性が低下する場合がある。一方、原料温度Tが、前記上限値を超えると、第2の領域K26を設けることによる前述の効果が十分に得られない場合がある。
【0116】
第2の領域K26内での原料温度Tの具体的な値は、樹脂の組成により異なるが、80〜150℃であるのが好ましく、90〜140℃であるのがより好ましい。
また、第2の領域K26内で、原料温度Tは、均一であっても、部位により異なるものであってもよい。後者の場合、第1の領域K25における原料K5の最低温度が、上記範囲内にあることが好ましい。
【0117】
なお、図示の構成では、第1の領域K25と第2の領域K26との間に、原料温度がTからTへ移行する温度移行領域K28が設けられている。
また、原料K5の第2の領域K26での滞留時間は、0.5〜12分であるのが好ましく、1〜7分であるのがより好ましい。第2の領域K26での滞留時間が、前記下限値未満であると、第2の領域K26を設けることによる前述の効果が十分に得られない場合がある。一方、第2の領域K26での滞留時間が、前記上限値を超えると、生産効率が低下し、また、プロセス部K2内の温度、スクリューK22、スクリューK23の回転数等によっては、熱による原料K5の変性が起こり易くなり、最終的に得られるトナーの物性を十分に制御するのが困難になる可能性がある。
【0118】
また、第2の領域K26の長さは、20〜200cmであるのが好ましく、40〜150cmであるのがより好ましい。第2の領域K26の長さが前記下限値未満であると、第2の領域K26を設けることによる前述の効果が十分に得られない場合がある。一方、第2の領域K26の長さが、前記上限値を超えると、生産効率が低下し、また、プロセス部K2内の温度、スクリューK22、スクリューK23の回転数等によっては、熱による原料K5の変性が起こり易くなり、最終的に得られるトナーの物性を十分に制御するのが困難になる可能性がある。
【0119】
また、第1の領域K25内での原料温度Tと第2の領域K26内での原料温度Tとは、(T−T)≧80[℃]の関係を満足するのが好ましく、80≦(T−T)≦160[℃]の関係を満足するのがより好ましい。(T−T)が前記下限値未満であると、後述する冷却工程において、相分離を十分に防止、抑制するのが困難な場合がある。
【0120】
スクリューK22、スクリューK23の回転数は、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとの配合比や、これらの組成、分子量等により異なるが、50〜600rpmであるのが好ましい。スクリューK22、スクリューK23の回転数が、前記下限値未満であると、例えば、第1の領域K25で、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを十分に相溶化させることが困難となる場合があり、また、第2の領域K26では、相分離を十分に防止することが困難となる場合がある。一方、スクリューK22、スクリューK23の回転数が、前記上限値を超えると、剪断により、ポリエステルの分子が切断され、樹脂の特性が劣化する場合がある。
また、図示の構成では、第1の領域K25、第2の領域K26とは異なる第3の領域K27が、第1の領域K25のフィーダーK4側(第2の領域K26とは反対側)に設けられている。このようにプロセス部K2は、第1の領域K25と第2の領域K26以外の領域を有するものであってもよい。
【0121】
第3の領域K27内での原料温度T[℃]は、第2の領域K26内での原料温度Tとの間で、(T−40)≦T≦(T+40)の関係を満足するのが好ましく、(T−20)≦T≦(T+20)の関係を満足するのがより好ましい。原料温度Tが、前記下限値未満であると樹脂が溶融され難く、混練トルクが高くなりすぎる場合がある。一方、原料温度Tが、前記上限値を超えると、原料投入口の温度が高くなりフィーダーK4も加熱され、樹脂がフィーダーK4に溶融固着してしまう場合がある。
なお、図示の構成では、第3の領域K27と第1の領域K25との間に、原料温度がTからTへ移行する温度移行領域K29が設けられている。
【0122】
また、図示の構成では、第1の領域K25と、第2の領域K26と、第3の領域K27とが設けられている構成について説明したが、これ以外の領域が設けられている構成であってもよい。例えば、このような領域は、第1の領域K25と第2の領域K26との間にあってもよいし、第2の領域K26よりもヘッド部K3側にあってもよい。
【0123】
[押出工程]
プロセス部K2で混練された混練物K7は、スクリューK22とスクリューK23との回転により、ヘッド部K3を介して、混練機K1の外部に押し出される。
ヘッド部K3は、プロセス部K2から混練物K7が送り込まれる内部空間K31と、混練物K7が押し出される押出口K32とを有している。
【0124】
内部空間K31内での混練物K7の温度(少なくとも押出口K32付近での温度)T[℃]は、Tより10℃程度、高い温度であるのが好ましい。混練物K7の温度Tが、このような温度であると、混練物K7が内部空間K31で固化せず、押出口K32から押し出しやすくなる。
図示の構成では、内部空間K31は、押出口K32の方向に向って、その横断面積が漸減する横断面積漸減部K33を有している。
【0125】
このような横断面積漸減部K33を有することにより、押出口K32から押し出される混練物K7の押出量が安定し、また、後述する冷却工程における混練物K7の冷却速度が安定する。その結果、これを用いて製造されるトナーは、各トナー粒子間での特性のバラツキが小さいものとなり、全体としての特性に優れたものになる。
【0126】
[冷却工程]
ヘッド部K3の押出口K32から押し出された軟化した状態の混練物K7は、冷却機K6により冷却され、固化する。
冷却機K6は、ロールK61、K62、K63、K64と、ベルトK65、66とを有している。
ベルトK65は、ロールK61とロールK62とに巻掛けられている。同様に、ベルトK66は、ロールK63とロールK64とに巻掛けられている。
【0127】
ロールK61、62、63、64は、それぞれ、回転軸K611、K621、K631、K641を中心として、図中e、f、g、hで示す方向に回転する。これにより、混練機K1の押出口K32から押し出された混練物K7は、ベルトK65−ベルトK66間に導入される。ベルトK65−ベルトK66間に導入された混練物K7は、ほぼ均一な厚さの板状となるように成形されつつ、冷却される。冷却された混練物K7は、排出部K67から排出される。ベルトK65、K66は、例えば、水冷、空冷等の方法により、冷却されている。冷却機として、このようなベルト式のものを用いると、混練機から押し出された混練物と、冷却体(ベルト)との接触時間を長くすることができ、混練物の冷却の効率を特に優れたものとすることができる。
【0128】
ところで、混練工程では、原料K5に剪断力が加わっているため、相分離等が十分防止されているが、混練工程を終えた混練物K7は、剪断力が加わらなくなるので、長期間放置しておくと、再び相分離等を起こしてしまう可能性がある。従って、上記のようにして得られた混練物K7は、できるだけ早く冷却するのが好ましい。具体的には、混練物K7の冷却速度(例えば、混練物K7が60℃程度まで冷却される際の冷却速度)は、−3℃/秒以上であるが好ましく、−5〜−100℃/秒であるのがより好ましい。また、混練工程の終了時(剪断力が加わらなくなった時点)から冷却工程が完了するまでに要する時間(例えば、混練物K7の温度を60℃以下に冷却するのに要する時間)は、20秒以下であるのが好ましく、3〜12秒であるのがより好ましい。
【0129】
前述した実施形態では、混練機として、連続式の2軸混練押出機を用いる構成について説明したが、原料の混練に用いる混練機はこれに限定されない。原料の混練には、例えば、ニーダーやバッチ式の三軸ロール、連続2軸ロール、ホイールミキサー、ブレード型ミキサー等の各種混練機を用いることができる。
また、図示の構成では、スクリューを2本有する構成の混練機について説明したが、スクリューは1本であってもよいし、3本以上であってもよい。また、混練装置にディスク(ニーディングディスク)部があってもよい。
【0130】
また、本実施形態では、1つの混練機を用いる構成について説明したが、2つの混練機を用いて混練してもよい。この場合、一方の混練機のプロセス部を第1の領域K25、他方の混練機のプロセス部を第2の領域K26として用いてもよい。
また、前述した実施形態では、冷却機として、ベルト式のものを用いた構成について説明したが、例えば、ロール式(冷却ロール式)の冷却機を用いてもよい。また、混練機の押出口K32から押し出された混練物の冷却は、前記のような冷却機を用いたものに限定されず、例えば、空冷等により行うものであってもよい。
【0131】
[粉砕工程]
次に、上述したような冷却工程を経た混練物K7を粉砕する。このように、混練物K7を粉砕することにより、分散液3(液滴9)における分散質31の分散性を特に優れたものとすることができる。したがって、最終的に得られるトナーにおいても、各粒子間での組成、特性のバラツキが小さくなる。その結果、得られるトナーは、全体としての特性が特に優れたものとなる。
粉砕の方法は、特に限定されず、例えばボールミル、振動ミル、ジェットミル、ピンミル等の各種粉砕装置、破砕装置を用いて行うことができる。
【0132】
粉砕の工程は、複数回(例えば、粗粉砕工程と微粉砕工程との2段階)に分けて行ってもよい。
また、このような粉砕工程の後、必要に応じて、分級処理等の処理を行ってもよい。
分級処理には、例えば、ふるい、気流式分級機等を用いることができる。
【0133】
次に、上述したような分散液3を用いて、トナー粒子を製造する装置(トナー製造装置M1)の好適な実施形態について説明する。
[トナー製造装置]
図4に示すように、トナー製造装置M1は、上述したような分散液3(液滴9)を吐出するノズルM2と、ノズルM2に分散液3を供給する分散液供給部M4と、ノズルM2から吐出された液滴状(微粒子状)の分散液3(液滴9)が搬送される固化部M3と、製造されたトナー母粒子(粒状体)4を回収する回収部M5とを有している。
【0134】
分散液供給部M4は、ノズルM2に分散液3を供給する機能を有するものであればよいが、図示のように、分散液3を攪拌する攪拌手段M41を有するものであってもよい。これにより、例えば、分散質31が分散媒中に分散しにくいものであっても、分散質31が十分均一に分散した状態の分散液3を、ノズルM2に供給することができる。
ノズルM2は、分散液3を微細な液滴(微粒子)9として、噴射する機能を有するものである。ノズルM2については、後に詳述する。
【0135】
また、図4に示すように、トナー製造装置M1は、ガス流供給手段M10を有しており、このガス流供給手段M10から供給されたガスは、ダクトM101を介して、ノズルM2に送り込まれ、後に詳述するノズルM2からの分散液3(液滴9)の噴射に利用される。
ガス流供給手段M10には、バルブM11が取り付けられている。これにより、分散液3(液滴9)の噴射に利用されるガスの圧力を調節することができる。
【0136】
図示の構成のトナー製造装置M1は、ノズルM2を複数個有している。そして、これらのノズルM2から、それぞれ、微細な液滴9が固化部M3に吐出される。
各ノズルM2は、ほぼ同時に液滴9を吐出するものであってもよいが、少なくとも隣り合う2つのノズルで、液滴9の吐出タイミングが異なるように制御されたものであるのが好ましい。これにより、隣接するノズルM2から吐出された液滴9が固化する前に、液滴9同士が衝突し、凝集するのをより効果的に防止することができる。
【0137】
ノズルM2から吐出された液滴(微粒子)9は、固化部M3を搬送されつつ固化することにより、トナー母粒子(粒状体)4となる。
トナー母粒子(粒状体)4は、吐出された液滴9から分散媒32を除去することにより得られる。このような場合、吐出された液滴9中の分散媒32が除去されるのに伴い、液滴9中に含まれる分散質31が凝集する。その結果、トナー母粒子(粒状体)4は、分散質31の凝集体として得られる。すなわち、トナー母粒子(粒状体)4は、一次粒子としての分散質31が複数個結合したものであり、その表面の少なくとも一部に、一次粒子(分散質31)の痕跡が残存しているものとすることができる。これにより、最終的に得られるトナーは、摩擦帯電性が向上し、優れた帯電特性を有するものとなる。また、このような形状であると、トナー粒子が、現像ローラや感光体表面等に、強固に付着するのを効果的に防止することができ、結果として、転写効率が優れたものとなる。また、このような形状であると、外添剤がより確実に担持され、外添剤の機能をより効果的に発揮することができるとともに、転写効率を向上させるための外添剤、例えば、大粒径シリカ等の添加量を減らす、または、無くすことができ、トナーの寿命を延ばすことができる。さらに、このような形状であると、トナー粒子間での融着を効果的に防止し、印刷物の解像度を効果的に向上させることができる。
【0138】
このような一次粒子としての分散質31が複数個結合したトナー母粒子(粒状体)4の平均粒径Dは、2〜15μmであるのが好ましく、3〜8μmであるのがより好ましい。一般に、トナー母粒子の平均粒径Dが小さいほうが、得られる画像の解像度が良くなるものであるが、平均粒径Dが小さすぎると、すなわち、Dが前記下限値未満であると、付着性が強くなり、転写効率が低下する。さらには、分散質31の平均粒径dも小さくなるため、製造が困難になる場合があり、また、そのような効果のさらなる向上も望めなくなる。
なお、分散質31中に前述したような溶媒が含まれる場合には、当該溶媒は、例えば、固化部M3において除去されるものであってもよいし、後に詳述するノズルM2から噴射する際に除去されるものであってもよい。
【0139】
固化部M3は、筒状のハウジングM31で構成されている。
トナーの製造時において、ハウジングM31内は、所定範囲の温度に保たれているのが好ましい。これにより、製造条件の差による各トナー母粒子4間での特性のバラツキを少なくすることができ、トナー全体としての信頼性が向上する。このように、ハウジングM31内の温度を所定の範囲に保つ目的で、例えば、ハウジングM31の内側または外側に熱源、冷却源を設置したり、ハウジングM31を、熱媒体または冷却媒体の流路が形成されたジャケットとしてもよい。
【0140】
また、図示の構成では、ハウジングM31内の圧力は、圧力調整手段M12により調整される構成となっている。このように、ハウジングM31内の圧力を調整することにより、吐出された液滴9中の分散媒32を効率良く除去することが可能となり、トナーの生産性が向上する。なお、図示の構成では、圧力調整手段M12は、接続管M121でハウジングM31に接続されている。また、接続管M121のハウジングM31と接続する端部付近には、その内径が拡大した拡径部M122が形成されており、さらに、トナー母粒子4等の吸い込みを防止するためのフィルターM123が設けられている。
ハウジングM31内の圧力は、特に限定されないが、0.15MPa以下であるのが好ましく、0.005〜0.15MPaであるのがより好ましく、0.109〜0.110MPaであるのがさらに好ましい。
【0141】
分散液3(液滴9)中に含まれる分散質31の粒径は、通常、得られるトナー母粒子4(液滴9)に比べて、十分に小さいものである。したがって、分散質(一次粒子)31の凝集体として得られるトナー母粒子(粒状体)4は、十分に円形度の大きいものとなる。
また、分散媒32を除去してトナー母粒子4を得る場合、通常、ノズルM2から吐出される液滴9に比べて、得られるトナー母粒子4は小さいものとなる。このため、ノズル(噴射部)M2から噴射される分散液の液滴が比較的大きい場合であっても、得られるトナー母粒子4の大きさを比較的小さいものとすることができる。したがって、本発明では、特に平均粒径の小さいトナー母粒子4を容易に得ることができる。
また、本発明では、後に詳述するように、各ノズルM2から吐出される液滴9を、十分に小さく、かつ粒度分布が十分にシャープなものとすることができる。その結果、トナー母粒子4も、粒径のバラツキの小さいもの、すなわち、粒度分布がシャープなものとなる。
【0142】
このように、本発明では、吐出液として分散液を用いることにより、製造するトナー母粒子4の粒径が十分に小さい場合であっても、容易に、その円形度を十分に高いものとし、かつ、粒度分布がシャープなものとすることができる。これにより、得られるトナーは、各粒子間での帯電が均一で、かつ、トナーを印刷に用いたときに、現像ローラ上に形成されるトナーの薄層が平準化、高密度化したものとなる。その結果、カブリ等の欠陥を生じ難く、よりシャープな画像を形成することができる。また、トナー母粒子4の形状、粒径が揃っているため、トナー全体(トナー母粒子4の集合体)としての嵩密度を大きくすることができる。その結果、同一容積のカートリッジ内へのトナーの充填量をより多くしたり、カートリッジの小型化を図る上でも有利である。
【0143】
また、上記の説明では、固化部M3において、分散液3(液滴9)から分散媒32が除去されることにより、液滴9中の分散質31が凝集(融合)し、トナー母粒子4が得られるものとして説明したが、トナー母粒子は、このようにして得られるものに限定されない。例えば、分散質31中に樹脂材料の前駆体(例えば、前記樹脂材料に対応するモノマー、ダイマー、オリゴマー等)が含まれる場合、固化部M3において重合反応を進行させることにより、トナー母粒子4を得るような方法であってもよい。
【0144】
また、ハウジングM31には、電圧を印加するための電圧印加手段M8が接続されている。電圧印加手段M8で、ハウジングM31の内面側に、液滴9(トナー母粒子4)と同じ極性の電圧を印加することにより、これにより、以下のような効果が得られる。
通常、トナー母粒子は、正または負に帯電している。このため、トナー母粒子と異なる極性に帯電した帯電物があると、トナー母粒子は、当該帯電物に、静電的に引き付けられ付着するという現象が起こる。一方、トナー母粒子と同じ極性に帯電した帯電物があると、当該帯電物とトナー母粒子とは、互いに反発しあい、前記帯電物表面にトナーが付着するという現象を効果的に防止することができる。したがって、ハウジングM31の内面側に、液滴9(トナー母粒子4)と同じ極性の電圧を印加することにより、ハウジングM31の内面に液滴9(トナー母粒子4)が付着するのを効果的に防止することができる。これにより、異形状のトナー粉末の発生をより効果的に防止することができるとともに、トナー母粒子4の回収効率も向上する。
【0145】
ハウジングM31は、回収部M5付近に、図4中の下方向に向けて、その内径が小さくなる縮径部M311を有している。このような縮径部M311が形成されることにより、トナー母粒子4の回収を効率良く回収することができる。なお、前述したように、ノズルM2から吐出された液滴9は、固化部M3において固化されるが、回収部M5付近においてはこのような固化はほぼ完全に完了しており、縮径部M311付近では、各粒子が接触しても凝集等の問題はほとんど発生しない。
液滴9を固化することにより得られたトナー母粒子4は、回収部M5に回収される。
【0146】
次に、粒状の分散液3(液滴9)を噴射するノズルM2について詳細に説明する。
本実施形態では、独特の状態で分散液を微粒子にして噴射する。すなわち、本実施形態では、図5に示すように、傾斜面7に沿って流動するガス流で、傾斜面7に送り出された分散液3を薄く引き伸ばして薄層流8とする。傾斜面7に沿って流動する薄層流8は、傾斜面7を離れるときに薄すぎて層の状態(膜状態)ではいられなくなり、表面張力で粉々にちぎれて微粒子の液滴9となる。特に、本発明では、薄層流が、分散液で構成されているため、均一な液体(例えば、実質的に純物質からなる液体や溶液等)を用いた場合に比べて、薄層流から液滴が微分割され易い。したがって、本実施形態では、微粒子状の分散液を特に効率良く噴射することができる。また、液滴が尾を引いて突起を形成することが防止される。また、本発明は、ガス流で分散液3を薄層流8として微粒子として噴射する。このため、分散液の液滴を円形の超微粒子にできる特長がある。このことは、分散液3の供給口5の詰まりを有効に防止でき、さらに、供給口5の加工を簡単にする。
【0147】
さらに、図5に示すように、傾斜面7の先端に尖鋭なエッジ7Aを設け、このエッジ7Aでアトマイズガスとスプレッディングガスとを衝突させると、空気(ガス)を激しく振動できる。空気振動は分散液をさらに微粒子にする作用がある。
さらに、本実施形態で用いるノズルM2は、傾斜面7の先端にリング状のエッジ7Aを設け、このエッジ7Aから分散液(液滴9)を噴射させる構造として、ホロコーン状態で液滴を微粒子に噴射できる。ホロコーンで噴射される液滴からは、効率よく分散媒が除去される。
【0148】
図5に示す液体を微粒子に噴射するノズルM2は、分散液(液滴9)をリング状に噴射する供給口5と、この供給口5から噴射される分散液を流動させる傾斜面7と、この傾斜面7に加圧ガスを噴射するガス口10とを備えている。
この図に示すノズルM2は、内側リング(筒体)11と、中間リング(筒体)12と、外側リング(筒体)13を備える。内側リング11と中間リング12の間に供給口5を設け、内側リング11の中心にアトマイズガスの流路14を設け、中間リング12と外側リング13の間にスプレッディングガスの供給路15を設けている。
【0149】
内側リング11は外形を円柱状とし、中間リング12は内形を円柱状に加工し、内側リング11と中間リング12の間に、所定の幅のスリット状の供給口5を設けている。供給口5は、リング状に形成されており、スリット幅は、分散液が詰まらない幅に設計される。本実施形態のノズルにおいては、供給口5から分散液を薄膜(薄層)にして送り出す必要がない。分散液は傾斜面7で薄く引き伸ばされて微粒子(液滴9)となって噴射されるからである。したがって、供給口5のスリット幅は、送り出される分散液の流量、傾斜面7の長さ、傾斜面7に噴射されるアトマイズガスの流速、供給口5の内径等を考慮して最適値に設計される。たとえば、供給口5のスリット幅は、0.2〜1.5mm、好ましくは0.4〜1mm、最適には約0.8mmに設計される。
供給口5の直径は、噴射する分散液の流量、スリット幅の寸法等を考慮して最適値に設計される。供給口5の直径は、たとえば、1000g/分の分散液(液滴9)を噴射するノズルにおいて、約50mmφに設計される。流量が大きくなると、供給口5は直径を大きく、流量が少なくなると直径を小さく設計する。
【0150】
内側リング11の外周部と、中間リング12の先端面は、テーパー状に切削加工されて、傾斜面7となっている。内側リング11と中間リング12の傾斜面7は、内側リング11の傾斜面7に沿って噴射される流動するガスが、内側リング11と中間リング12の境界で乱流とならないように、同一平面に形成されている。内側リング11と中間リング12の傾斜面7が同一平面となるとは、内側リング11と中間リング12の傾斜面7に段差ができず、内側リング11の傾斜面7から中間リング12の傾斜面7に直線的にガスが流動される状態を意味する。このように、内側リング11と中間リング12の傾斜面7を同一平面のテーパー状に加工するには、内側リング11と中間リング12を連結してテーパー加工すればよい。さらに、傾斜面7は、ここに沿って流動する分散液が乱流とならないように、分散液の流動方向に沿って平滑面となっている。図に示すノズルの傾斜面7は、円錐状で全体を平滑面に仕上げている。
【0151】
内側リング11と中間リング12に傾斜面7を設けることによって、傾斜面7の中間に供給口5が開口される。内側リング11と中間リング12に設けられる傾斜面7の傾斜角αは、供給口5の傾斜面7に対する角度が鈍角となるように、たとえば、100〜170度、好ましくは120〜160度、さらに好ましくは130〜160度、最適には約150度に設計される。傾斜角αは大きい方が液の流出が安定する。しかしスリット幅により傾斜角αは最適値が変わる。傾斜角αは、好ましくは、傾斜面7における供給口5の開口幅が2mmを越えないように設計される。
【0152】
内側リング11の先端には中心リング16が配設され、この中心リング16と内側リング11との間にガス口10が開口されている。中心リング16は、図示しないが内側リング11に固定して所定の位置に配設されている。中心リング16は、外周面を内側リング11の傾斜面7に沿うテーパー状に加工している。中心リング16と内側リング11の間に形成されるガス口10はスリット状で、ここから加圧ガスを層流状態に噴射して、傾斜面7に沿って流動させる。
【0153】
内側リング11の流路14は加圧ガス源Fに連結されている。ガス口10は傾斜面7に沿って流動するアトマイズガスを噴射する。ガス源Fは、たとえば3〜20kg/cm、好ましくは4〜15kg/cm、さらに好ましくは4〜10kg/cm、最適には約6.5kg/cmの空気をガス口10に供給する。アトマイズガスの噴射圧を高くすると、傾斜面7に沿って流動するガスの流速が速くなって、分散液をより効果的に薄く引き伸ばして分散液を微細な液滴(微粒子)9にできる。ただ、噴射圧を高くすると特殊なコンプレッサーを必要とし、さらに消費エネルギーも大きくなるので、要求される微粒子の粒子径と、消費エネルギーとを考慮して最適値に設計される。
【0154】
さらに、図5に示すノズルは、アトマイズガスに加えて、傾斜面7の外周にスプレッディングガスを噴射している。ただ、スプレッディングガスは必ずしも噴射する必要はない。スプレッディングガスを噴射しないで、アトマイズガスで分散液を微粒子として噴射できるからである。アトマイズガスとスプレッディングガスを噴射するノズルは、アトマイズガスとスプレッディングガスとを傾斜面7のエッジ7Aで衝突させて、液滴9をより小さい微粒子にできる特長がある。さらに、スプレッディングガスでもってホロコーンの角度を調整することもできる。また分散液の性質によっては、エッジ7Aでの離れが悪く、スプレッディングガス側に液逆流を起こす可能性があるが、スプレッディングガスでもってこれを効果的に防ぐこともできる。
【0155】
スプレッディングガスは、中間リング12と外側リング13の間に設けられるスプレッディングガス噴射口17から噴射される。スプレッディングガスはアトマイズガスに比較して低圧がすとすることができる。たとえば、アトマイズガスを約6.5kg/cmとするとき、スプレッディングガスは約1kg/cmとすることができる。スプレッディングガスは、アトマイズガスのように分散液を強制的に薄く引き伸ばす必要がないので、たとえば、0.5〜3kg/cmの範囲に設定できる。
【0156】
アトマイズガスとスプレッディングガスの両方を噴射するノズルは、傾斜面7の先端を尖鋭なエッジ7Aとしている。中間リング12は先端面に傾斜面7を設け、先端の外周を円筒状に加工して、傾斜面7の先端にエッジ7Aを設けている。この形状の中間リング12は、傾斜面7の先端に(180度−傾斜角α)の尖鋭なエッジ7Aを形成できる。ただ、ノズルは、図示しないが、中間リング12の外周をテーパー状に加工して、エッジ7Aの角度を調整することもできる。
【0157】
図5に示すノズルは、例えば、下記の状態で分散液を微粒子として噴射することができる。
(1) 内側リング11の中心に設けた流路14に加圧したアトマイズガスを供給し、中間リング12と外側リング13の間のスプレッディングガス噴射口17にスプレッディングガスを供給して、供給口5から分散液を傾斜面7に送り出す。
(2) 傾斜面7に供給された分散液は、傾斜面7に沿って流動するアトマイズガスで薄く引き伸ばされて薄層流8となる。たとえば、傾斜面7に沿ってアトマイズガスをマッハ1.5の流速で流動させて供給口5に分散液を送り出し、薄層流8の先端部での流速をアトマイズガスの1/20とすれば、25.5m/sとなる。傾斜面7の先端に設けたエッジ7Aの直径を50mmとすれば、分散液を1リットル/分で供給して薄層流8の膜圧は4μmとなる。
(3) 4μmの薄層流8は、傾斜面7のエッジ7Aを過ぎると薄すぎて膜状態でいられなくなり、表面張力で粉々にちぎられて微粒子の液滴9となる。
(4) 微粒子の液滴9は、エッジ7Aでアトマイズガスとスプレッディングガスが衝突し、摩擦して振動して液滴9をさらに小さい微粒子とする。
(5) 微粒子の液滴9は、アトマイズガスとスプレッディングガスによって放射状に運ばれる。この状態をホロコーンという。ホロコーンのコーン角度は傾斜面7の角度で決定されるが、アトマイズガスとスプレッディングガスの噴射圧でも調整できる。
ホロコーンの状態で噴射された液滴9からは、分散媒が除去されてトナー粉末9が得られる。
【0158】
図6は、A液とB液を混合して分散液の微粒子(液滴9)とするノズルを示す。この図に示すノズルは、図5に示すノズルの中間リング12を、内側中間リング(筒体)12Aと外側中間リング(筒体)12Bの二重管構造としている。内側中間リング12Aと外側中間リング12Bの間にB液の供給口5を設けている。リング状の内側中間リング12Aは、内側面と外側面にテーパー状の傾斜面7を設けてその先端を尖鋭なエッジ7Aとしている。外側中間リング12Bの先端面もテーパー状に加工して傾斜面7としている。外側中間リング12Bの傾斜面7は、内側中間リング12Aの傾斜面7と同一平面に連結している。
【0159】
図6に示すノズルは、内側中間リング12Aの内側面と外側面に傾斜面7を有し、内側に設けられた傾斜面7にA液の供給口5を、外側の傾斜面7にB液の供給口5を設けている。A液とB液の両方を、アトマイズガスで傾斜面7に薄く引き延ばしできるように、内側リング11のガス口10と、外側中間リング12B及び外側リング13の間のスプレッディングガス噴射口17の両方から高圧のアトマイズガスを噴射する。
このような構造のノズルM2を用いることにより、分散性、相溶性の悪い成分を用いる場合であっても、均一性(分散性)の高いトナーを得ることができる。また、このような構造のノズルM2を用いることにより、多層(多相)構造のトナー等も、比較的容易に得ることができる。
【0160】
図6に示すノズルは、内側中間リング12Aの内側と外側の両面に傾斜面7を設け、内側と外側の傾斜面7に2種の異なる液体(分散液)を供給している。図7に示すノズルは、傾斜面7の途中に複数の供給口5を設けている。この構造のノズルは、複数の供給口5から数種の異質の液体を供給して、同時に噴霧することができる。供給口5に供給する液体(分散液)の組合せによって、新しい特性をもった多機能複合粒子の製造が可能である。
【0161】
さらに、図8と図9は、より微細な微粒子にできるノズルを示す。これ等の図に示すノズルは、図6に示すノズルと同じように、中間リング12を、内側中間リング(筒体)12Aと外側中間リング(筒体)12Bの二重管構造としている。内側中間リング12Aと外側中間リング12Bの間にB液の供給口5を設けている。リング状の内側中間リング12Aは、内側面と外側面の両面にテーパー状の傾斜面7を設けてその先端を尖鋭なエッジ7Aとしている。外側中間リング12Bの先端面もテーパー状に加工して傾斜面7としている。
【0162】
傾斜面の拡大図を図10に示す。この図に示すように、内側中間リング12Aの傾斜面7は、供給口5の近傍において、その両側に位置する外側中間リング12Bと内側リング11の傾斜面7の延長線に対して多少段差を設けて低く設計している。この形状の傾斜面を有するノズルは、矢印で示すように傾斜面7に沿って流動するガス流が、供給口5から液体(分散液)をスムーズに排出する特長がある。それは、内側中間リング12Aの傾斜面7が、両側の傾斜面7から突出しないからである。図示しないが、内側中間リング12Aの傾斜面7が、両側に位置する傾斜面7の延長線から突出すると、突出部にガスが衝突してスムーズに液体を排出するのが困難となる。
【0163】
さらに、図10の拡大図に示すノズルは、内側中間リング12Aの傾斜面7を湾曲させて、先端部分を、隣接する傾斜面7の延長線から突出するように形成している。この形状をしている内側中間リング12Aの傾斜面7は、傾斜面7に沿って矢印の方向に流動するガス流が、先端部分で傾斜面7に強く押し付けられて、傾斜面7を流動する液体の薄層流をより薄く引き延ばしできる。このため、この構造のノズルは、液体を極めて微細な、たとえば1〜5μmの微粒子として噴射できる特長がある。
この図に示すノズルは、外側中間リング12Bと、内側中間リング12Aと、内側リング11先端の角度を図に示すように設計すると、液体(分散液)をホロコーンで噴射できる。
【0164】
図5、図6および図8に示すノズルは、スプレッディングガス噴射口17と、ガス口10を構成する中心リング16および外側リング13の先端部分を通気性部材18で構成している。通気性部材18は、ガス口10に圧入されるガスを貫通して表面から噴射させる通気性を有する。通気性部材18は、たとえば、平均粒子径が約1μmであるステンレス製の焼結金属である。通気性部材18は、ガス口10から噴射するガスの一部を表面から噴射して、中心リング16と外側リング13先端部分の表面にミストが付着するのを防止する効果がある。
【0165】
さらに、図11は、ホロコーンとフルコーンの両方に微粒子を噴射できるノズルを示す。この図のノズルの先端部の要部拡大図を図12に示す。このノズルも、図6に示すノズルと同じように、中間リング12を、内側中間リング12Aと外側中間リング12Bの二重管構造としている。内側中間リング12Aと外側中間リング12Bの間にB液の供給口5を設けている。リング状の内側中間リング12Aは、内側面と外側面の両面にテーパー状の傾斜面7を設けてその先端を尖鋭なエッジ7Aとしている。外側中間リング12Bの先端面はストレートな傾斜面7としている。
【0166】
内側中間リング12Aに設けた傾斜面7の拡大図を図13に示す。この図に示すノズルも、図10に示すノズルと同じように、内側中間リング12Aの傾斜面7を、供給口5の近傍において、その両側に位置する外側中間リング12Bと内側リング11の傾斜面7の延長線に対して多少段差を設けて低く設計している。この形状の傾斜面7を有するノズルも、矢印で示すように傾斜面7に沿って流動するガス流が、供給口5から液体(分散液)をスムーズに排出する。
【0167】
さらに、図13に示すノズルは、内側中間リング12Aの傾斜面7の傾斜角を途中で変更して、先端部分を、隣接する傾斜面7の延長線から突出するように形成している。この形状をしている内側中間リング12Aの傾斜面7は、傾斜面7に沿って矢印の方向に流動するガス流が、先端部分で傾斜面7に強く押し付けられて、傾斜面7を流動する液体の薄層流を薄く引き延ばしできる。このため、この構造のノズルは、液体をより微細な微粒子として噴射できる特長がある。
【0168】
さらに、この図に示すノズルは、外側リング13と、外側中間リング12Bと、内側中間リング12Aと、内側リング11先端の角度を図に示すように設計して、液体をホロコーンとフルコーンの両方で噴射できる。液体をホロコーンに噴射させるには、中心リング16と内側リング11の間のガス口10から噴射されるアトマイズガスの噴射圧を、外側中間リング12Bと外側リング13との間のガス口10から噴射するアトマイズガスの噴射圧よりも強くする。反対に、外側中間リング12Bと外側リング13との間のガス口10から噴射するアトマイズガスの噴射圧を、中心リング16と内側リング11の間のガス口10から噴射されるアトマイズガスの噴射圧よりも強くすると、液体をフルコーン状態に噴射できる。
【0169】
図11に示すノズルも、図8に示すノズルと同様に、ガス口10を構成する中心リング16と外側リング13の先端部分を通気性部材18として、中心リング16と外側リング13の表面にミストが付着するのを防止している。
さらに、図14に示すノズルは、通気性部材を使用しないで、ミストの付着を防止する独特の構造をしている。この図のノズルは、中心リング16の先端面にガス剥離凹部19を設けて、供給口5の内側であってノズルの先端面にガス剥離凹部19を設けている。ガス剥離凹部19は、中心リング16に設けた貫通孔20を介して、内側リング11と中心リング16との間の流路1に連結されている。貫通孔20は、図15に示すように、噴射されるガスをガス剥離凹部19で回転させる方向、すなわち、半径方向から接線方向に傾斜して開口されている。ガス剥離凹部19の表面は、ガス流を乱すことなく層流状態で流動できる平滑面としている。さらに、ガス剥離凹部19の外周部分は、飛行機の翼と同じような流線形となって、ガス口10に向かって滑らかに湾曲している。
【0170】
この構造のノズルは、加圧されたガスを、貫通孔20から接線方向にガス剥離凹部19に噴射すると、ガスは、テーパー状のガス剥離凹部19の内面に衝突し、薄く拡がりながら旋回流となる。この時、ガス剥離凹部19のテーパー角度(θ)により、ガス剥離凹部19の出口方向(図において上方)に向かう気流の割合を変えることができる。テーパー角度(θ)を、図に示すように15度とすると、出口方向に向かう旋回気流は、70%であり、残り30%はガス剥離凹部19の底方向に向かう旋回気流となり、底に達した後に風速を弱めて、出口方向へ向かう。そして、前述の70%旋回気流に巻き込まれて、ガス剥離凹部19から排出される。
【0171】
ガス剥離凹部19の内面にそって流動するガスの旋回気流は、テーパー面と翼型の流線形部分の斜面を登り、先端に達した所で、翼型表面に沿って流動して、内側リング11と中心リング16の間に設けた流路1から噴射されるアトマイズガスに引き込まれる。流線形の翼型部分は、ガス口10に向かって滑らかに湾曲しているので、ガスが表面に沿って流動し、中心リング16の前面に流動するガス層を作る。
【0172】
中心リング16の前面の全てを、この流動するガス層で覆うので、供給口5から噴射されるミストが付着することはない。貫通孔20は、ガス剥離凹部19から均一にガスを噴射できるように、好ましくは6個程度とするのがよい。ただ、貫通孔をさらに多くすることもできる。さらに、貫通孔の形状をスリット状にして横幅を広くすると、5個よりも少ない貫通孔でガス剥離凹部から均一にガスを吹き出すことができる。
【0173】
この構造ノズルは、ノズルの前面がガス層で覆われているので、飛来したミストが表面に付着することなく、流動するガス層である流線気流によって吹き飛ばされる。また、この構造のノズルは、前記の通気性部材18によるエアレイションで粉付着を防止する方法よりも、少ないガス量で、同等の効果を得る事ができる。
【0174】
さらに、図16に示すノズルは、ガス口10と供給口5から、ガスと液体を均一に噴射するノズルを示す。この図のノズルは、流路1と液体流路21にヘリカルリブ22を配設している。流路1や液体流路21には、各リングを組み立てる時の芯出のため、すなわち、全てのリングの中心を正確に一致させるために、各リングの間にリブを設けている。リブの先端を接触させることにより、各リングは芯出しして正確に組み立られる。
【0175】
図16のノズルは、エッジ7Aの両面に開口されたガス口10に連通する流路1に、軸方向に流動するガスにスピンをかけてスパイラルに回転させるヘリカルリブ22を配設している。エッジ7A両面のガス口10から噴射されるガスは互いに反対方向に回転しながらエッジ7Aに向かって噴射される。この構造のノズルは、エッジ7Aの両面に流動されるアトマイズガスを互いに逆スピンとし、エッジ7A先端でのミスト形成時に、両ガスのひねり作用が加わって、ミスト粉砕効果が上がり、より小さいミストを作る事ができる。
【0176】
ただ、本発明のノズルは、必ずしも、エッジの両面に流動するアトマイズガスを逆スピンとする必要はなく、エッジ両面のアトマイズガスを同じ方向にスピンをかけることもできる。さらに、複数のガス口を有するノズルにおいては、すべてのガス口から噴射されるガスにスピンをかける必要もない。したがって、特定の流路にのみヘリカルリブを設けることもできる。
【0177】
さらに、図16に示すノズルは、液体流路21にもヘリカルリブ22を配設している。液体はガスに比較して流速が遅いので、ヘリカルリブ22の傾斜角αを約60度と大きくしている。傾斜角αは、たとえば、30〜70度、好ましくは45〜65度の範囲とすることができる。液体流路21のヘリカルリブ22の傾斜角αも、流路1のヘリカルリブ22と同じように、大きくすると液体のスピンを強くできるが、液体の流動抵抗が大きくなる。このため、ヘリカルリブ22の傾斜角αは、液体の流動抵抗とスピンとを考慮して最適値に設計される。
【0178】
以上説明したようなノズルM2を用いることにより、以下のような効果が得られる。
・分散液を極めて小さい微粒子に噴射できると共に、目詰まりを十分効果的に防止しつつ、長時間連続噴射できる。また、分散液を薄層流に引き伸ばして微粒子の液滴とするので、平滑面に沿って流動させるガスの流速で、液滴を極めて小さい微粒子として噴射できる。
・単位時間当りの噴射量を多くして、しかも微細な液滴に噴射できる。
【0179】
また、本発明においては、ノズルM2から固化部M3に吐出される分散液3(液滴9)の初速度は、例えば、0.1〜10m/秒であるのが好ましく、2〜8m/秒であるのがより好ましい。分散液3(液滴9)の初速度が前記下限値未満であると、トナーの生産性が低下する。一方、分散液3(液滴9)の初速度が前記上限値を超えると、得られるトナー母粒子4の真球度(円形度)が低下する傾向を示す。
【0180】
また、ノズルM2から吐出される分散液3の粘度は、特に限定されないが、例えば、5〜3000cpsであるのが好ましく、10〜1000cpsであるのがより好ましい。分散液3の粘度が前記下限値未満であると、吐出される粒子(液滴9)の大きさを十分に制御するのが困難となり、得られるトナー母粒子4のバラツキが大きくなる場合がある。一方、分散液3の粘度が前記上限値を超えると、形成される液滴の径が大きくなる。また、分散液3の粘度が特に大きい場合には、ノズル先端への付着が激しくなり連続運転が困難となり、また、分散液3がノズルに供給されにくくなる。
【0181】
また、ノズルM2から吐出される分散液3は、予め加温されたものであってもよい。このように分散液3を加温することにより、例えば、分散質31が室温で固体状態(または粘度が比較的高い状態)のものであっても、吐出時において、分散質を溶融状態(または粘度が比較的低い状態)にさせることができる。その結果、後述する固化部M3において、液滴9中に含まれる分散質31の凝集(融合)が円滑に進行し、得られるトナー母粒子4の円形度が特に高いものとなる。
【0182】
また、分散液3の一滴分の吐出量(液滴91個分の体積)は、分散液3中に占める分散質31の含有率等により若干異なるが、0.05〜500plであるのが好ましく、0.5〜5plであるのがより好ましい。分散液3の一滴分の吐出量をこのような範囲の値にすることにより、トナー母粒子4を適度な粒径のものにすることができる。
また、分散液3が微粒子化された液滴9の平均粒径d’は、2.5〜20μmであるのが好ましく、4〜15μmであるのがより好ましい。液滴9の平均粒径d’をこのような範囲の値とすることにより、前述と同様の効果を得ることができる。
【0183】
ところで、ノズルM2から吐出される液滴9は、一般に、分散液3中の分散質31に比べて十分に大きいものである。すなわち、液滴9中には、多数個の分散質31が分散した状態となっている。このため、分散質31の粒径のバラツキが比較的大きいものであっても、吐出される液滴9中に占める分散質31の割合は、各液滴でほぼ均一である。したがって、分散質31の粒径のバラツキが比較的大きい場合であっても、分散液3の吐出量をほぼ均一とすることにより、トナー母粒子4は粒径のバラツキの小さいものとなる。このような傾向は、より顕著なものとなる。例えば、吐出される分散液3(液滴9)の平均粒径をd’[μm]、分散液3中における分散質31の平均粒径をd[μm]としたとき、d/d’<0.5の関係を満足するのが好ましく、d/d’<0.2の関係を満足するのがより好ましく、d/d’<0.1の関係を満足するのがさらに好ましい。
【0184】
また、吐出される分散液3(液滴9)の平均粒径をd’[μm]、製造されるトナー母粒子(粒状体)4の平均粒径をD[μm]としたとき、0.05≦D/d’≦1.0の関係を満足するのが好ましく、0.1≦D/d’≦0.8の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、十分に微細で、かつ、円形度が大きく、粒度分布がシャープなトナー母粒子4を比較的容易に得ることができる。
【0185】
以上の説明では、図5〜図16に示すようなノズル(分散液を、ガス流で平滑面に押し付けて薄く引き伸ばして薄層流とし、当該薄層流を前記平滑面から離して微粒子として噴射するようなノズル)を用いて、分散液を液滴状(微粒子)にする方法について説明したが、液滴状の分散液を得ることが可能であればいかなる方法でもよく、例えば、スプレードライ法や、いわゆるインクジェット法、バブルジェット(「バブルジェット」は登録商標)法等の方法を用いてもよい。
【0186】
スプレードライ法は、高圧のガスを用いて、液体(分散液)を噴霧させることにより、液滴を得る方法である。
また、いわゆるインクジェット法を適用した方法としては、特願2002−169349号明細書に記載された方法等が挙げられる。すなわち、本発明では、液滴状の分散液を形成する方法として、「圧電パルスによりヘッド部から分散液を間欠的に吐出し、気流により固化部内を搬送させつつ、粒状とする方法」を適用することができる。
【0187】
また、いわゆるバブルジェット(「バブルジェット」は登録商標)法を適用した方法としては、特願2002−169348号明細書に記載された方法等が挙げられる。すなわち、本発明では、液滴状の分散液を形成する方法として、「気体の体積変化によりヘッド部から分散液を間欠的に吐出し、気流により固化部内を搬送させつつ、粒状とする方法」を適用することができる。
【0188】
特に、本発明において、前述したようなノズルを用いた場合には、一般的なスプレードライ法を適用した場合に比べて、以下のような利点が得られる。
すなわち、前述したようなノズルを用いた方法では、一般的なスプレードライ法に比べて、分散液の噴射条件を容易かつ正確に制御することが可能である。このため、例えば、目的とする大きさ、形状のトナー母粒子を効率良く製造することができる。特に前述した方法では、形成される微粒子を、大きさのバラツキが極めて小さい(粒度分布の幅が小さい)ものとすることができ、このため、各粒子の移動速度のバラツキも小さくすることができる。したがって、噴射された分散液が固化する前に、噴射された粒子間での衝突、凝集するのを効果的に防止することができ、その結果、異形状の粉末が形成されにくくなる。したがって、得られるトナー母粒子の形状、大きさのバラツキは特に小さいものとなり、最終的に得られるトナーにおいても各粒子間での帯電特性、定着特性等のバラツキが小さく、トナー全体としての信頼性も特に高いものとなる。また、前述した方法では、製造するトナー母粒子の大きさを比較的小さいものとした場合においても、トナー母粒子の粒度分布をシャープなものとすることができる。
【0189】
また、トナー製造装置M1は、ノズル(噴射部)M2−ノズル(噴射部)M2間に、図示しないガス噴射手段が設けられていてもよい。これにより、ノズルM2から間欠的に吐出された液滴9の間隔を保ちつつ、分散液3を搬送し、固化させることができる。その結果、吐出される液滴9同士の衝突、凝集がより効果的に防止される。
【0190】
また、ガス噴射手段が設けられることにより、固化部M3において、ほぼ一方向(図中、下方向)に流れるガス流を形成することができる。このようなガス流が形成されると、固化部M3内の液滴9(トナー母粒子4)をより効率良く搬送することができる。
また、ガス噴射手段が設けられることにより、各ノズルM2から吐出される粒子の間に気流カーテンが形成され、例えば、隣り合うノズルから吐出された各粒子間での衝突、凝集をより効果的に防止することが可能となる。
【0191】
このようなガス噴射手段を有する場合、噴射されるガスの温度を好ましい値に設定する機能を有する、図示しない熱交換器が取り付けられているのが好ましい。これにより、固化部M3に吐出された液滴9を効率良く固化させることができる。
また、このようなガス噴射手段を有すると、ガス流の供給量を調整すること等により、ノズルM2から吐出された液滴9の固化速度等を容易にコントロールすることも可能となる。
【0192】
[外添工程(外添処理)]
上記のようにして得られたトナー母粒子4に対して、外添剤を付与する外添処理を施す。これにより、本発明のトナー(トナー粒子)が得られる。
特に、本発明では、トナー母粒子4が、一次粒子としての分散質31が複数個結合した二次粒子であるため、その表面に、微小な凹凸が存在する。これにより、外添剤を確実に担持することができ、外添剤としての機能をより顕著なものとすることができる。
【0193】
以上のようにして得られたトナーに対しては、必要に応じて、分級処理を施してもよい。なお、分級処理は、外添工程の前に施すものであってもよい。
分級処理には、例えば、ふるい、気流式分級機等を用いることができる。
また、外添処理に用いられる外添剤としては、例えば、酸化チタン、シリカ(正帯電性シリカ、負帯電性シリカ等)、酸化アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化亜鉛、アルミナ、マグネタイト等の金属酸化物、窒化珪素等の窒化物、炭化珪素等の炭化物、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、脂肪族金属塩等の金属塩等の無機材料で構成された微粒子、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、脂肪族金属塩(例えば、ステアリン酸マグネシウム)等の有機材料で構成されたもの等が挙げられる。
【0194】
上記外添剤の中でも、外添剤として用いることができる酸化チタンとしては、例えば、ルチル型の酸化チタン、アナターゼ型の酸化チタン、ルチルアナターゼ型の酸化チタン等が挙げられる。
ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、結晶構造がルチル型の酸化チタン(二酸化チタン)と、結晶構造がアナターゼ型の酸化チタン(二酸化チタン)とを同一粒子内に有するものである。すなわち、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、ルチル型の結晶とアナターゼ型の結晶との混晶型の酸化チタン(二酸化チタン)を有するものである。
【0195】
ルチル型の酸化チタンは、通常、紡錘形状の結晶になり易い性質を有している。また、アナターゼ型の酸化チタンは、微小な結晶を析出し易く、疎水化処理等に用いられるシランカップリング剤等との親和性に優れるという性質を有している。
そして、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、ルチル型の結晶とアナターゼ型の結晶との混晶型の酸化チタンを有するものであるため、ルチル型の酸化チタンの利点と、アナターゼ型の酸化チタンの利点とを併有している。すなわち、ルチルアナターゼ型の酸化チタンでは、ルチル型結晶の間(ルチル型結晶の内部)に、微小なアナターゼ型結晶が混在し、全体としては、略紡錘形状を有するものとなることにより、トナーの母粒子中に埋没し難くなり、また、ルチルアナターゼ型の酸化チタン全体としての、シランカップリング剤等との親和性が優れたものとなるため、ルチルアナターゼ型の酸化チタン粉末の表面に均一で安定した疎水性被膜(シランカップリング被膜)が形成され易くなる。したがって、ルチルアナターゼ型の酸化チタンを含むことにより、得られるトナーは、帯電分布が均一(トナー母粒子の帯電分布がシャープ)で、安定した帯電特性を有し、環境特性(特に耐湿性)、流動性、耐ケーキング性等に優れたものとなる。
【0196】
特に、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、前述したようなポリエステル系樹脂と併用することにより、以下のような相乗効果を発揮する。
すなわち、前述したように、本発明では、ポリエステル系樹脂は、結晶性の高い結晶性ブロックを有するブロックポリエステルを含むものであるため、トナー母粒子中において、主として結晶性ブロックにより形成された所定の大きさの結晶を有するものとすることができる。このような結晶を有することにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、トナーの母粒子中に埋没しにくいものとなる。すなわち、前記結晶のような硬い成分を含むことにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、トナーの母粒子の表面付近に確実に担持(付着)されたものとなる。これにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタンの機能(特に、優れた流動性、帯電性の付与等の効果)を十分に発揮させることができる。このように、前述したポリエステル系樹脂と併用することにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタンの機能を十分に発揮させることができるため、用いる外添剤の量を抑制することができる。その結果、外添剤を多量に添加することによる不都合(例えば、紙等の転写材(記録媒体)への定着性の低下等)の発生を効果的に防止することができる。
【0197】
ルチルアナターゼ型の酸化チタン中におけるルチル型の酸化チタンとアナターゼ型の酸化チタンとの存在比率は、特に限定されないが、重量比で、5:95〜95:5であるのが好ましく、50:50〜90:10であるのがより好ましい。このようなルチルアナターゼ型の酸化チタンを用いることにより、前述したルチルアナターゼ型の酸化チタンを用いることによる効果は、さらに顕著なものとなる。
また、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、300〜350nmの波長領域の光を吸収するものであるのが好ましい。これにより、トナーは、特に耐光性(特に、記録媒体への定着後における耐光性)に優れたものとなる。
【0198】
本発明で用いられるルチルアナターゼ型の酸化チタンの形状は、特に限定されないが、通常、略紡錘形状である。
ルチルアナターゼ型の酸化チタンが略紡錘形状を有するものである場合、その平均長軸径は、10〜100nmであるのが好ましく、20〜50nmであるのがより好ましい。平均長軸径がこのような範囲の値であると、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、上述したような機能を十分に発揮することができ、また、トナーの母粒子中に埋没し難く、かつ遊離しにくいものとなる。その結果、トナーの機械的ストレスに対する安定性は、さらに優れたものとなる。
【0199】
トナー中におけるルチルアナターゼ型の酸化チタンの含有量は、特に限定されないが、0.1〜2.0wt%であるのが好ましく、0.5〜1.0wt%であるのがより好ましい。ルチルアナターゼ型の酸化チタンの含有量が前記下限値未満であると、前述したような、ルチルアナターゼ型の酸化チタンを用いることによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、ルチルアナターゼ型の酸化チタンの含有量が前記上限値を越えると、トナーの定着性が低下する傾向を示す。
【0200】
このようなルチルアナターゼ型の酸化チタンは、いかなる方法で調製されたものであってもよいが、例えば、アナターゼ型の酸化チタンを焼成することにより得ることができる。このような方法を用いることにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタン中におけるルチル型の酸化チタンとアナターゼ型の酸化チタンとの存在比率を、比較的容易かつ確実に制御することができる。このような方法でルチルアナターゼ型の酸化チタンを得る場合、焼成温度は、700〜1000℃程度であるのが好ましい。焼成温度をこのような範囲の値にすることにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタン中におけるルチル型の酸化チタンとアナターゼ型の酸化チタンとの存在比率を、さらに容易かつ確実に制御することが可能になる。
【0201】
また、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、疎水化処理が施されたものであるのが好ましい。疎水化処理を施すことにより、帯電が湿度によって大きく左右されなくなるという効果が得られる。疎水化処理としては、例えば、HMDS、シラン系カップリング剤(例えば、アミノ基等の官能基を有するものでもよい)、チタネート系カップリング剤、フッ素含有シラン系カップリング剤、シリコーンオイル等を用いた、ルチルアナターゼ型の酸化チタンの粉末(粒子)への表面処理等が挙げられる。
【0202】
また、前述した外添剤の中でも、外添剤として用いることができるシリカとしては、例えば、正帯電性シリカ、負帯電性シリカ等が挙げられる。正帯電性シリカは、例えば、負帯電性シリカに、アミノ基等の官能基を有するシラン系カップリング剤で、表面処理を施すことにより得ることができる。
外添剤として負帯電性シリカを用いた場合、トナー粒子の帯電量(絶対値)を大きくすることができる。その結果、安定した負帯電性トナーが得られ、画像形成装置のトナー制御が容易になるという効果が得られる。
【0203】
また、負帯電性シリカを前述したルチルアナターゼ型の酸化チタンと併用した場合、特に優れた効果が得られる。すなわち、負帯電性シリカとルチルアナターゼ型の酸化チタンとを併用することにより、トナーの流動性、環境特性(特に耐湿性)をさらに高めたり、より安定した摩擦帯電性を発揮することができるとともに、いわゆるカブリの発生をより効果的に防止することができる。また、負帯電性シリカとルチルアナターゼ型の酸化チタンとを併用することにより、得られるトナーを、帯電量(絶対値)が大きく、かつ帯電分布がよりシャープなものとすることができる。
略紡錘形状のルチルアナターゼ型の酸化チタンの平均長軸径をD[nm]、負帯電性シリカの平均粒径をD[nm]としたとき、0.2≦D/D≦15の関係を満足するのが好ましく、0.4≦D/D≦5の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、負帯電性シリカとルチルアナターゼ型の酸化チタンとを併用することによる効果はさらに顕著なものとなる。なお、本明細書では、「平均粒径」とは、重量基準の平均粒径のことを指すものとする。
【0204】
また、外添剤として、正帯電性シリカを用いた場合、例えば、正帯電性シリカをマイクロキャリアとして機能させることができ、トナー粒子自体の帯電性をさらに向上させることができる。特に、正帯電性シリカと、前述したルチルアナターゼ型の酸化チタンとを併用することにより、得られるトナーを、帯電量(絶対値)が大きく、かつ帯電分布がよりシャープなものとすることができる。
正帯電性シリカを含む場合、その平均粒径は、30〜100nmであるのが好ましく、40〜50nmであるのがより好ましい。正帯電性シリカの平均粒径がこのような範囲の値であると、前述した効果はより顕著なものとなる。
【0205】
また、外添剤としては、上記のような材料で構成された微粒子の表面に、HMDS、シラン系カップリング剤(例えば、アミノ基等の官能基を有するものでもよい)、チタネート系カップリング剤、フッ素含有シラン系カップリング剤、シリコーンオイル等により表面処理を施したものを用いてもよい。
このような外添剤は、例えば、ヘンシェルミキサー等を用いて、トナー母粒子と混合すること等により添加することができるが、例えば、前述したようなトナー製造装置M1の固化部M3内に、外添剤を噴射および/または対流させ、当該外添剤を液滴9またはトナーの母粒子に付着させてもよい。
【0206】
また、このようにして得られるトナー粉末は、外添剤の被覆率(トナー母粒子の表面積のうち外添剤が被覆する面積割合であり、外添剤の平均粒径相当の球がトナー平均粒径相当の球を6方細密充填で被覆するとしたときの計算上の被覆率)が100〜300%であるのが好ましく、120〜220%であるのがより好ましい。外添剤の被覆率が前記下限値未満であると、前述したような外添剤の効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、外添剤の被覆率が前記上限値を超えると、トナーの定着性が低下する傾向を示す。
【0207】
また、外添剤は、トナー中において、実質的に、その全てがトナー母粒子に付着した状態になっていてもよいし、その一部がトナー母粒子の表面から遊離していてもよい。すなわち、トナー中には、トナー母粒子から遊離した外添剤が含まれていてもよい。このように、トナー中に、母粒子から遊離した外添剤が所定の割合で(比較的微量の)含まれると、このような遊離外添剤を、例えば、トナー母粒子とは反対の極性に帯電するマイクロキャリアとして機能させることができる。
以上のようにして製造される本発明のトナーは、均一な形状を有し、粒度分布のシャープな(幅の小さい)ものである。特に、本発明では、分散質の平均粒径dがトナー母粒子(粒状体)の平均粒径Dに比べて十分に小さいため、トナーの円形度を比較的大きい値とすることができる。
【0208】
具体的には、本発明のトナー(トナー粒子)は、下記式(I)で表される平均円形度Rが0.91〜0.98であるのが好ましく、0.93〜0.98であるのがより好ましい。平均円形度Rが0.91未満であると、個々のトナー粉末間での帯電特性の差を十分に小さくするのが困難となり、感光体上への現像性が低下する傾向を示す。また、平均円形度Rが小さすぎると、感光体上へのトナーの付着(フィルミング)が発生しやすくなり、トナーの転写効率が低下する場合がある。一方、平均円形度Rが0.98を超えると、転写効率や機械的強度は増す反面、造粒(粒子同士の接合)が促進されることで平均粒子径が大きくなる等の問題がある。また、平均円形度Rが0.98を超えると、例えば、感光体等に付着したトナーをクリーニングにより除去するのが困難となる。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円(完全な幾何学的円)の周囲長を表す。)
【0209】
また、トナーは、各粒子間での平均円形度の標準偏差が0.03以下であるのが好ましく、0.02以下であるのがより好ましく、0.015以下であるのがさらに好ましい。各粒子間での平均円形度の標準偏差が0.03以下であると、帯電特性、定着特性等のバラツキが特に小さくなり、トナー全体としての、信頼性がさらに向上する。
【0210】
また、トナーの平均粒径は、2〜20μmであるのが好ましく、3〜8μmであるのがより好ましい。トナーの平均粒径が前記下限値未満であると、均一に帯電させるのが困難になるとともに、静電潜像担持体(例えば、感光体等)表面への付着力が大きくなり、結果として、転写残トナーの増加を招く場合がある。一方、トナーの平均粒径が前記上限値を超えると、トナーを用いて形成される画像の輪郭部分、特に文字画像やライトパターンの現像での再現性が低下する。その結果、解像力が低下する。
【0211】
また、トナーは、各粒子間での粒径の標準偏差が1.5μm以下であるのが好ましく、1.3μm以下であるのがより好ましく、1.0μm以下であるのがさらに好ましい。各粒子間での粒径の標準偏差が1.5μm以下であると、帯電特性、定着特性等のバラツキが特に小さくなり、トナー全体としての、信頼性がさらに向上する。
【0212】
また、トナー中のポリエステル系樹脂の含有量は、50〜98wt%であるのが好ましく、85〜97wt%であるのがより好ましい。ポリエステル系樹脂の含有量が前記下限値未満であると、本発明の効果が十分に得られない可能性がある。一方、ポリエステル系樹脂の含有量が前記上限値を超えると、着色剤等の成分含有量が相対的に低下し、発色性等の特性発揮が困難となる場合がある。
【0213】
また、トナー中に含まれるブロックポリエステルの組成(構成モノマー、結晶性ブロックの存在比等)、平均重量分子量Mw、ガラス転移点、軟化点、融点等、非晶性ポリエステルの組成(構成モノマー等)、平均重量分子量Mw、ガラス転移点、軟化点等は、分散質の構成材料の項目で説明したのと同様の条件、範囲であるのが好ましいが、製造工程中に変化したものであってもよい。
【0214】
また、トナー中にワックスが含まれる場合、その含有量は、特に限定されないが、5wt%以下であるのが好ましく、3wt%以下であるのがより好ましく、0.5〜3wt%であるのがさらに好ましい。ワックスの含有量が多すぎると、ワックスが遊離、粗大化し、トナー表面へのワックスのしみ出し等が顕著に起こり、トナーの帯電性が低下するとともに、転写効率を十分に高めるのが困難になる可能性がある。
トナーの物性としての酸価は、トナーの環境特性(特に、耐湿性)を左右する要因の一つである。トナーの酸価は、8KOHmg/g以下であるのが好ましく、1KOHmg/g以下であるのがより好ましい。トナーの酸価が8KOHmg/g以下であると、トナーの環境特性(特に耐湿性)は特に優れたものとなる。
【0215】
また、本発明のトナーは、後述するようなニップ部を有する定着装置で用いられる場合、トナー粒子の前記ニップ部の通過時間Δt[秒]における、緩和弾性率G(t)の変化量が、500[Pa]以下であるのが好ましく、100[Pa]以下であるのがより好ましい。このような条件を満足することにより、オフセット等の不都合をより生じ難いものとなる。
【0216】
また、本発明のトナーは、後述するような定着ニップ部を有する定着装置で用いた場合において、トナー粒子が定着ニップ部を通過するのに要する時間をΔt[秒]、トナーの0.01秒での緩和弾性率を初期緩和弾性率G(0.01)とし、さらに、トナーのΔt秒での緩和弾性率をG(Δt)としたとき、G(0.01)/G(Δt)≦10の関係を満足するのが好ましく、1≦G(0.01)/G(Δt)≦8の関係を満足するのがより好ましく、1≦G(0.01)/G(Δt)≦6の関係を満足するのがさらに好ましい。このような関係を満足することにより、トナー粒子の弾性率低下による定着工程での溶融トナーの紙および定着ローラへの分割、すなわち高温オフセットが特に発生し難くなる。これに対し、G(0.01)/G(Δt)が10を超えると、溶融トナーの分割、すなわち高温オフセットが発生し易くなる。トナーの緩和弾性率は、例えば、トナーの構成材料の組成(例えば、ブロックポリエステル、非晶性ポリエステルの分子量、モノマー成分、ランダム性や、ワックス、外添剤の組成、各構成成分の含有量等)や、トナーの製造条件(例えば、分散液の噴射速度、噴射させる分散液の温度、粘度、固化部における雰囲気温度、雰囲気圧力、分散液の搬送速度、混練工程における原料温度、混練時間や、冷却工程における混練物の冷却速度等)により、調節することができる。
【0217】
また、樹脂として、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを含むものを用いる場合、通常、主としてブロックポリエステルの結晶性ブロックにより構成された結晶が存在する。
このような結晶は、その平均長さ(長手方向の平均長さ)が10〜1000nmであるのが好ましく、50〜700nmであるのがより好ましい。結晶の長さがこのような範囲の値であると、トナーの形状の安定性が特に優れたものとなり、機械的ストレスに対し、特に優れた安定性を示すものとなる。特に、トナー粒子の表面付近に、外添剤がより確実に保持されることとなり(外添剤が母粒子中に埋没するのを効果的に防止することができ)、トナー粒子は、現像装置等における安定性に特に優れたものとなり、また、フィルミング等の発生を生じ難いものとなる。なお、前記結晶の大きさは、例えば、原料成分として用いるブロックポリエステルの製造条件等を制御することによりブロックポリエステルの分子量やランダム性を変更したり、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとの配合比を変更したり、前述した混練工程、冷却工程の条件を変更すること等により、適宜調整することができる。
【0218】
特に、トナーがルチルアナターゼ型の酸化チタンを含むものである場合、次の関係を満足するのが好ましい。すなわち、略紡錘形状のルチルアナターゼ型の酸化チタンの平均長軸径をD[nm]、結晶の平均長さをL[nm]としたとき、0.01≦D/L≦2の関係を満足するのが好ましく、0.02≦D/L≦1の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、前述したような効果を十分に発揮しつつ、母粒子中に埋没し難いものとなる。その結果、トナーは、前述した機能を十分に保持し、かつ、機械的ストレスに対する安定性が特に優れたものになる。
なお、結晶の平均長さは、透過型電子顕微鏡(TEM)、小角X線散乱測定等により測定することができる。
【0219】
また、本発明のトナーは、樹脂成分として複数の樹脂を含むものを用いた場合、各樹脂ができるだけ相溶しているものであるのが好ましい。これにより、各トナー粒子間での特性のばらつきが小さく、トナー全体としての特性がより安定したものとなり、本発明の効果がより顕著なものとなる。
【0220】
また、本発明のトナーは、非磁性一成分系のトナーに適用されるものであるのが好ましい。非磁性一成分系のトナーは、一般に、後述するような規制ブレードを有する画像形成装置に適用される。したがって、機械的ストレスに強い本発明のトナーは、非磁性一成分系のトナーとして用いたときに、前述したような効果をより顕著に発揮することができる。
【0221】
また、本発明のトナーが用いられる定着装置は、特に限定されないが、後述するような接触型の定着装置に用いられるものであるのが好ましい。これにより、ブロックポリエステルの結晶による定着ローラとの高い離型性と、低粘度の非晶性ポリエステルによる定着性(定着強度)向上効果の、双方の利点が十分に発揮され、幅広い定着良好域が確保される。
【0222】
次に、本発明のトナーが適用される定着装置、画像形成装置の好適な実施形態について説明する。
図18は、本発明のトナーが適用される画像形成装置の好適な実施形態を示す全体構成図、図19は、図18の画像形成装置が有する現像装置の断面図、図20は、図18の画像形成装置に用いられる本発明の定着装置の詳細構造を示し、一部破断面を示す斜視図、図21は、図20の定着装置の要部断面図、図22は、図20の定着装置を構成する剥離部材の斜視図、図23は、図20の定着装置を構成する剥離部材の取付状態を示す側面図、図24は、図20の定着装置を上面から見た正面図、図25は、ニップ部の出口における接線に対する、剥離部材の配置角度を説明するための模式図、図26は、定着ローラ、加圧ローラの形状と、ニップ部の形状を模式的に示す図、図27は、図26(a)のX−X線における断面図、図28は、定着ローラ、加圧ローラの形状と、ニップ部の形状を模式的に示す図、図29は、図28(a)のY−Y線における断面図、図30は、定着ローラと、剥離部材とのギャップを説明するための断面図である。
【0223】
画像形成装置1000の装置本体29内には、感光体ドラムからなる像担持体30が配設され、図示しない駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。この像担持体30の周囲には、その回転方向に沿って、像担持体(感光体)30を一様に帯電するための帯電装置40、像担持体30上に静電潜像を形成するための露光装置50、静電潜像を現像するためのロータリー現像装置60、像担持体30上に形成された単色のトナー像を一次転写するための中間転写装置70が配設されている。
【0224】
ロータリー現像装置60は、イエロー用現像装置60Y、マゼンタ用現像装置60M、シアン用現像装置60Cおよびブラック用現像装置60Kが支持フレーム600に装着され、支持フレーム600は図示しない駆動モータにより回転駆動される構成になっている。これらの複数の現像装置60Y、60C、60M、60Kは、像担持体30の1回転毎に選択的に一つの現像装置の現像ローラ604が像担持体30に対向するように回転移動するようにされている。なお、各現像装置60Y、60C、60M、60Kには、各色のトナーが収納されたトナー収納部が形成されている。
現像装置60Y、60C、60M、60Kは、いずれも同一の構造を有している。したがって、ここでは現像装置60Yの構造について説明するが、現像装置60C、60M、60Kについても、構造、機能は同様である。
【0225】
図19に示すように現像装置60Yでは、その内部にトナーTを収容するハウジング601に供給ローラ603および現像ローラ604が軸着されており、当該現像装置60Yが上記した現像位置に位置決めされると、「トナー担持体」として機能する現像ローラ604が像担持体(感光体)30と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向位置決めされるとともに、これらのローラ603、604が本体側に設けられた回転駆動部(図示省略)と係合されて所定の方向に回転するように構成されている。この現像ローラ604は、現像バイアスを印加されるべく銅、ステンレス、アルミニウム等の金属または合金により円筒状に形成されている。
【0226】
また、現像装置60Yでは現像ローラ604の表面に形成されるトナー層の厚みを所定厚みに規制するための規制ブレード605が配置されている。この規制ブレード605は、ステンレスやリン青銅などの板状部材605aと、板状部材605aの先端部に取り付けられたゴムや樹脂部材などの弾性部材605bとで構成されている。この板状部材605aの後端部はハウジング601に固着されており、現像ローラ604の回転方向D3において、板状部材605aの先端部に取り付けられた弾性部材605bが板状部材605aの後端部よりも上流側に位置するように配設されている。
【0227】
中間転写装置70は、駆動ローラ90および従動ローラ100と、両ローラにより図示矢印方向に駆動される中間転写ベルト110と、中間転写ベルト110の裏面で像担持体30に対向して配設された一次転写ローラ120と、中間転写ベルト110上の残留トナーを除去する転写ベルトクリーナ130と、駆動ローラ90に対向して配設され、中間転写ベルト110に形成された4色フルカラー像を記録媒体(紙等)上に転写するための二次転写ローラ140とからなっている。
【0228】
装置本体29の底部には給紙カセット150が配設され、給紙カセット150内の記録媒体は、ピックアップローラ160、記録媒体搬送路170、二次転写ローラ140、定着装置190を経て排紙トレイ200に搬送されるように構成されている。なお、230は両面印刷用搬送路である。
上記構成からなる画像形成装置1000の作用について説明する。図示しないコンピュータからの画像形成信号が入力されると、像担持体30、現像装置60の現像ローラ604および中間転写ベルト110が回転駆動し、先ず、像担持体30の外周面が帯電装置40によって一様に帯電され、一様に帯電された像担持体30の外周面に、露光装置50によって第1色目(例えばイエロー)の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、イエローの静電潜像が形成される。
【0229】
一方、現像装置60Yでは、2つのローラ603、604が接触しながら回転することで、イエロートナーが現像ローラ604の表面に擦り付けられて所定の厚みのトナー層が現像ローラ604の表面に形成される。そして、規制ブレード605の弾性部材605bが現像ローラ604の表面に弾性的に当接して、現像ローラ604の表面上のトナー層を、所定の厚みに規制する。
【0230】
像担持体30上に形成された潜像位置には、イエロー用現像装置60Yが回動してその現像ローラ604が当接し、これによってイエローの静電潜像のトナー像が像担持体30上に形成され、次に、像担持体30上に形成されたトナー像は一次転写ローラ120により中間転写ベルト110上に転写される。このとき、二次転写ローラ140は中間転写ベルト110から離間されている。
【0231】
上記の処理が画像形成信号の第2色目、第3色目、第4色目に対して、像担持体30と中間転写ベルト110の1回転による潜像形成、現像、転写が繰り返され、画像形成信号の内容に応じた4色のトナー像が中間転写ベルト110上において重ねられて転写される。そして、このフルカラー画像が二次転写ローラ140に達するタイミングで、記録媒体が搬送路170から二次転写ローラ140に供給され、このとき、二次転写ローラ140が中間転写ベルト110に押圧されるとともに二次転写電圧が印加され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写される。そして、この記録媒体上に転写されたトナー像は定着装置190により加熱加圧され定着される。中間転写ベルト110上に残留しているトナーは転写ベルトクリーナ130によって除去される。
【0232】
なお、両面印刷の場合には、定着装置190を出た記録媒体は、その後端が先端となるようにスイッチバックされ、両面印刷用搬送路230を経て、二次転写ローラ140に供給され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写され、再び定着装置190により加熱加圧され定着される。
図18において、本発明に係わる定着装置190は、熱源を有する定着ローラ210とこれに圧接される加圧ローラ220とから構成され、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸を結ぶ線は水平線からθの角度を有するように配置されている。なお、0°≦θ≦30°である。
【0233】
次に定着装置190について、詳細に説明する。
図20および図24において、ハウジング240内には定着ローラ210が回動自在に装着され、定着ローラ210の一端には駆動ギヤ28が連結されている。そして、定着ローラ210に対向して加圧ローラ220が回動自在に装着されている。加圧ローラ220の軸方向長さは定着ローラ210のそれよりも短く、その空いたスペースに軸受250が設けられて、加圧ローラ220の両端は軸受250により支持されている。軸受250には加圧レバー260が回動可能に設けられ、加圧レバー260の一端とハウジング240間には加圧スプリング270が配設され、これにより加圧ローラ220と定着ローラ210が加圧されるように構成されている。
【0234】
図21において、定着ローラ210は、内部にハロゲンランプ等の熱源210aを有する金属製の筒体210b、筒体210bの外周に設けられたシリコンゴム等からなる弾性層210cと、弾性層210cの表面に被覆されたフッ素ゴム、フッ素樹脂(例えばパーテトラフロロエチレン(PTFE))よりなる表層(図示せず)と、筒体210bに固定された回転軸210dとから構成されている。
【0235】
加圧ローラ220は、金属製の筒体220bと、筒体220bに固定された回転軸220dと、回転軸220dを軸支持する軸受250と、定着ローラ210と同様に、筒体220bの外周に設けられた弾性層220cと、弾性層220cの表面に被覆されたフッ素ゴム、フッ素樹脂よりなる表層(図示せず)とから構成されている。定着ローラ210の弾性層210cの厚みは、加圧ローラ220の弾性層220cの厚みより極端に小さくし、これにより加圧ローラ220側が凹状にへこむような定着ニップ部340が形成されている。
【0236】
図20および図21に示すように、ハウジング240の両側面には、支持軸290、300が設けられており、この支持軸290、300にそれぞれ定着ローラ210側の剥離部材310と加圧ローラ220側の剥離部材320が回動自在に装着されている。これにより、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸方向で定着ニップ部340の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材310、320が配設されることになる。
【0237】
定着ローラ210側の剥離部材310は、図22および図23に示すように、樹脂シートまたは金属シートを基材とし、該基材表面にフッ素系樹脂層を形成している。剥離部材310は、プレート状の剥離部(基材)310aと、剥離部310aの後方で定着ローラ210側にL字状に折曲された折曲部310bと、剥離部310aの両側端で下方向に折曲された支持片310cと、支持片310cに形成された嵌合穴310dと、剥離部310aの両側端前方に延設されたガイド部310eとから構成されている。
【0238】
剥離部310aは、定着ニップ部340の出口(ニップ出口341)に向けて傾斜するように配置され、剥離部310aの先端は定着ローラ210に非接触でかつ近接されている。支持片310cの嵌合穴310dには、図21で説明した支持軸290が嵌合されている。ガイド部310eは、スプリング33によりハウジング240に付勢され、これによりガイド部310eの先端は定着ローラ210に当接されており、その結果、剥離部310aの先端と定着ローラ210表面との間のギャップが常時一定になるようにされている。
【0239】
加圧ローラ220側の剥離部材320は、定着ローラ210側の剥離部材と同様の形状であるが、図20および図21に示すように、剥離部320aの先端は剥離部310aの先端よりも記録媒体搬送方向下流側に配置されている。また、ガイド部320eの先端は加圧ローラ220の軸受250の周面にP点で当接されており、これにより、剥離部320aの先端と加圧ローラ220表面との間のギャップが常時一定になるようにされている。
【0240】
本実施形態では、図20および図21に示すように、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸方向でニップ部340の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材310、320を配設している。定着ローラ210側の剥離部材310の先端は、ニップ部340の出口に向けて傾斜するように配置され、定着ローラ210に非接触でかつ近接されている。加圧ローラ220側の剥離部材320の先端は、定着ローラ210側の剥離部材310の先端よりも記録媒体搬送方向下流側に配置されている。
【0241】
図23に示すように、定着ローラ210側の剥離部材310は、そのガイド部310eが、スプリング33によりハウジング240に付勢され、これによりガイド部310eの先端は定着ローラ210に当接されており、その結果、剥離部310aの先端と定着ローラ210表面との間のギャップが常時一定になるように位置決めを行っている。
【0242】
加圧ローラ220側の剥離部材320は、定着ローラ210側の剥離部材と同様の形状であり、図20および図21に示すように、剥離部320aの先端は剥離部310aの先端よりも記録媒体搬送方向下流側に配置され、また、ガイド部320eの先端は加圧ローラ220の軸受250の表面にP点で当接されており、これにより剥離部320aの先端と加圧ローラ220表面との間のギャップが常時一定になるように位置決めを行っている。そのために、図24に示すように、加圧ローラ220の軸方向長さは定着ローラ210のそれよりも短く、その空いたスペースに軸受250が設けられ、加圧ローラ220の両端は軸受250により支持されている。
【0243】
両面印刷の場合、片面に印刷された記録媒体は定着ローラ210側の剥離部材310により剥離された後、記録媒体の後端が先端となるようにスイッチバックされ、両面印刷用搬送路230を経て二次転写ローラ140に供給され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写され、再び定着ローラ210により加熱加圧され定着され、このとき、加圧ローラ220に付着し巻き付いてしまう記録媒体は、加圧ローラ220側の剥離部材320により剥離されることになる。
【0244】
上記のように、本実施形態の定着装置では、定着ローラおよび加圧ローラの軸方向かつ定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に、定着ローラおよび加圧ローラに近接して配設される剥離部材を備え、前記定着ローラ側の剥離部材の位置決めは定着ローラ表面で行ない、前記加圧ローラ側の剥離部材の位置決めは加圧ローラの軸受表面で行うので、定着ローラおよび加圧ローラからの記録媒体の剥離性を向上させることができる。
【0245】
また、本実施形態では、図25に示すように、定着ローラ210と加圧ローラ220とを略水平状態に配置し、記録媒体500を定着ニップ部340から上方に排出する方式を採用しているが、定着ニップ部340のニップ出口341の接線Sに対する、剥離部材310の配置角度θを、−5〜25°の範囲に設定するのが好ましい。定着ニップ部340のニップ出口341の接線Sに対する、剥離部材310の配置角度θをこのような範囲の値に設定することにより、画像にすじが発生し難くなり、また、剥離性が良好になる。なお、配置角度θは、定着ローラ210側を「+」、加圧ローラ側を「−」とする。
【0246】
また、定着ローラ210、加圧ローラ220は、例えば、それぞれの軸方向において外径寸法がほぼ一定のもの(略円筒形状を有するものであってもよいが、外径寸法が両端部付近で小さく中央部付近で大きい、いわゆるクラウン形状や、外径寸法が両端部付近で大きく中央部付近で小さい、いわゆる逆クラウン形状等を有するものであってもよい。
【0247】
例えば、定着ローラ210、加圧ローラ220が図26に示すように、逆クラウン形状を有するものである場合、剥離部材310の断面形状は、図27に示すようなものであるのが好ましい。また、定着ローラ210、加圧ローラ220が図28に示すように、クラウン形状を有するものである場合、剥離部材310の断面形状は、図29に示すようなものであるのが好ましい。
【0248】
このように、定着ローラ210に沿って配設された剥離部材310がニップ部340のニップ出口341の形状に沿う形状を有するものであると、剥離の際に、剥離部材310の定着ローラ210側の側縁と、記録媒体との接点が増え、両者の接触圧力が一部に集中することに起因する弊害、例えば、記録媒体の巻きこみや形成された画像における乱れ、すじの発生等を効果的に防止、抑制することができる。
【0249】
また、図30に示すように、定着装置190では、定着ローラ210の軸方向の端部付近における、定着ローラ210と剥離部材310とのギャップG2[μm]が、定着ローラ210の軸方向の中央部付近における、定着ローラ210と剥離部材310とのギャップG1[μm]より大きくなっているのが好ましい。このような関係を満足することにより、以下のような効果が得られる。
【0250】
すなわち、剥離部材310は、その長さ方向の中央部付近で、定着ローラ210とのギャップが小さいため、剥離性を大きく損なうことなく、ギャップ管理を簡便にでき、また、定着装置190の製造も容易になる。また、異物の侵入や紙詰まりが発生した場合であっても、これらによる剥離部材310や定着ローラ210へのダメージを生じ難く、剥離部材310、定着ローラの耐久性、信頼性が向上し、定着装置190、画像形成装置1000としての耐久性、信頼性も向上する。なお、上記のようなG1とG2との関係は、例えば、剥離部材310を弓型形状にしたり、剥離部材310の先端部310fを弓型形状にしたり、定着ローラ210をクラウン形状にすることにより満足させることができる。
【0251】
上記のような定着装置においては、定着ニップ部340の長さは、トナー粒子が前記定着ニップ部340を通過するのに要する時間が0.02〜0.2秒となるようなものであるのが好ましく、0.03〜0.1秒であるのがより好ましい。トナー粒子が前記定着ニップ部340を通過するのに要する時間がこのような範囲の値であると、トナーが溶融温度まで昇温され、かつ溶融しすぎず定着ローラへの離型性が十分に確保される。
【0252】
また、定着装置190は、高速印刷(高速定着、高速画像形成)に適したものであり、具体的には、記録媒体500の送り速度(繰り出し速度)が0.05〜1.0m/秒であるのが好ましく、0.2〜0.5m/秒であるのがより好ましい。このように、本発明では、比較的高速で記録媒体500にトナーを定着した場合であっても、画像にすじや乱れが発生するのを防止することができ、また、記録媒体500の巻きこみ等の剥離不良を発生し難い。
【0253】
また、運転時における、定着ニップ部340の温度は、100〜220℃であるのが好ましく、120〜200℃であるのがより好ましい。定着ニップ部340の温度がこのような範囲の値であると、紙通過時の温度低下(温度ドロップ)によるトナーの定着強度の低下を十分に防止することができる。
また、運転時における、定着設定温度(定着ローラ210表面の設定温度)は、110〜220℃であるのが好ましく、130〜200℃であるのがより好ましい。定着ローラ210の設定温度がこのような範囲の値であると、トナーの定着強度確保と昇温時間(ウォームアップタイム)の短縮が両立できる。
【0254】
以上説明したような定着装置190は、上述したように、高速印刷(高速定着、高速画像形成)に適している。しかしながら、このような定着装置では、トナーの定着した記録媒体が剥離部材に接触する際にもトナーが高温状態になっているため、従来のトナーを用いた場合には、剥離部材との接触により、定着画像に乱れやすじを生じる可能性がある。また、定着したトナーが溶融した状態(低粘度の状態)で剥離部材と接触すると、記録媒体を確実に剥離するのが困難になる可能性もある。
【0255】
これに対して、本発明のトナーでは、前述の問題を解決することができる。特に、結着樹脂として、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを含むものを用いた場合、前述の効果が顕著なものとなる。すなわち、トナー中に、軟化点の比較的低い非晶性ポリエステルが含まれるため、定着ニップ部340を通過する際に記録媒体に確実に定着されるものであるとともに、結晶性ブロックを有するブロックポリエステルも含まれるため、その内部に、高硬度で適度な大きさを有する結晶が析出したものになり易い。このような結晶が存在することにより、定着時のように比較的高い温度となる場合においても、トナーの溶融粘度を所定値より低くさせないようにすることができ、定着時等においても部分的に硬いサイトが存在することになる。その結果、トナーの定着画像が、剥離部材と接触した場合においても、形成された画像に乱れやすじを生じ難い。また、本発明のトナーが定着された記録媒体では、剥離不良が特に起こり難く、剥離部材により定着ローラから確実に剥離される。
【0256】
以上、本発明のトナーの製造方法およびトナーについて、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、前述では、樹脂として、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを組み合わせて用いた例について説明したが、これに限定されるものではない。
【0257】
また、本発明のトナーの製造に用いるトナー製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。例えば、前述した実施形態では、粒状の分散液(液滴9)を鉛直下方に向けて吐出する構成について説明したが、分散液の吐出方向は、鉛直上方、水平方向等、いかなる方向であってもよい。また、分散液3の吐出方向と、ガス噴射口7から噴射されるガスの噴射方向とが、ほぼ垂直となる構成のものであってもよい。この場合、吐出された粒状の分散液3(液滴9)は、ガス流によりその進行方向が変わり、吐出部23からの吐出方向に対してほぼ直角に搬送されることになる。
【0258】
また、本発明のトナーは、前述したような方法で製造されたものに限定されない。例えば、前述した実施形態では、分散液から分散媒を除去することにより得られた粉末に外添処理を施すことにより得られるものとして説明したが、外添処理を施さずに、分散液から分散媒を除去することにより得られた粉末(トナー母粒子(粒状体)の集合体)をそのままトナーとして用いてもよい。
【0259】
また、前述した実施形態では、ルチルアナターゼ型酸化チタンは、外添剤として添加されるものとして説明したが、例えば、ルチルアナターゼ型酸化チタンを混練工程に供される原料の一成分として用いることにより、トナーの内部に含まれるものとしてもよい。
また、前述した実施形態では、結晶性を示す指標として示差走査熱量分析(DSC)による融点の吸熱ピークの測定で得られるΔTについて説明したが、結晶性を示す指標は、これに限定されない。例えば、結晶性を表す指標としては、密度法、X線法、赤外線法、核磁気共鳴吸収法等により測定される結晶化度等を用いてもよい。
【0260】
また、分散液から分散媒を除去することにより得られた粉末を加熱して球形化する熱球形化処理を施してもよい。これにより、得られるトナー母粒子の円形度のさらなる向上を図ることができる。特に、樹脂として結晶性ブロックを有するブロックポリエステルを含むものを用いた場合、熱球形化処理時において、粉末(トナー粉末)の形状の安定性をある程度確保しつつ、非晶性ポリエステルを十分に軟化させることができる。したがって、ブロックポリエステルを含まない原料を用いた場合に比べて、熱球形化処理を効率良く行うことができ、比較的容易に、最終的に得られるトナー(トナー粒子)の円形度を比較的高いものとすることができる。また、その結果、上述した熱球形化処理による効果をより効果的に発揮させることができる。熱球形化処理は、分散液(液滴)から分散媒を除去することにより得られた粉末を、例えば、圧縮空気等を用いて、加熱雰囲気下に噴射することにより行うことができる。また、熱球形化処理は液体中で行っても良い。
【0261】
また、前述した実施形態では、混練機として、連続式の2軸スクリュー押出機を用いる構成について説明したが、原料の混練に用いる混練機はこれに限定されない。原料の混練には、例えば、ニーダーやバッチ式の三軸ロール、連続2軸ロール、ホイールミキサー、ブレード型ミキサー等の各種混練機を用いることができる。
【0262】
また、図示の構成では、スクリューを2本有する構成の混練機について説明したが、スクリューは1本であってもよいし、3本以上であってもよい。
また、前述した実施形態では、冷却機として、ベルト式のものを用いた構成について説明したが、例えば、ロール式(冷却ロール式)の冷却機を用いてもよい。また、混練機の押出口から押し出された混練物の冷却は、前記のような冷却機を用いたものに限定されず、例えば、空冷等により行うものであってもよい。
【0263】
また、本発明の定着装置、画像形成装置は、前述した実施形態のようなものに限定されず、定着装置、画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮しうる任意の構成のものと置換することができる。
例えば、前述した実施形態では、接触型の定着装置について説明したが、本発明では、このような接触型の定着装置に限定されず、非接触型の定着装置に適用されるものであってもよい。
【0264】
【実施例】
[1]ポリエステルの製造
トナーの製造に先立ち、以下に示す3種のポリエステルA、A’、B、C、Dを製造した。
[1.1]ポリエステルA(非晶性ポリエステル)の製造
まず、ネオペンチルグリコール:36モル部、エチレングリコール:36モル部、1,4−シクロヘキサンジオール:48モル部、テレフタル酸ジメチル:90モル部、無水フタル酸:10モル部の混合物を用意した。
【0265】
2リットル4つ口フラスコに、還流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計、攪拌装置を常法に従い設置し、前記のジオール成分とジカルボン酸成分との混合物:1000gと、エステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド(PPB)):1gとを、前記2リットル4つ口フラスコ内に入れた。その後、材料温度:180℃で、生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながら、エステル化反応を進行させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外すとともに、真空ポンプに接続した。系内の圧力を5mmHg以下に減圧した状態で、温度を200℃とし、攪拌回転数:150rpm攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステルA(PES−A)とした。
【0266】
得られたポリエステルAについて、示差走査熱量分析装置による融点の吸熱ピークの測定を試みた。その結果、融点の吸収ピークであると判断できるようなシャープなピークは、確認することができなかった。また、ポリエステルAの軟化点T1/2は、111℃、ガラス転移点Tは、60℃、重量平均分子量Mwは、1.3×10であった。
【0267】
[1.2]ポリエステルA’(非晶性ポリエステル)の製造
まず、ネオペンチルグリコール:96モル部、エチレングリコール:12モル部、1,4−シクロヘキサンジオール:12モル部、テレフタル酸ジメチル:100モル部の混合物を用意した。
2リットル4つ口フラスコに、還流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計、攪拌装置を常法に従い設置し、前記のジオール成分とジカルボン酸成分との混合物:1000gと、エステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド(PPB)):1gとを、前記2リットル4つ口フラスコ内に入れた。その後、材料温度:180℃で、生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながら、エステル化反応を進行させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外すとともに、真空ポンプに接続した。系内の圧力を5mmHg以下に減圧した状態で、温度を200℃とし、攪拌回転数:150rpm攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステルA’(PES−A’)とした。
【0268】
得られたポリエステルA’について、示差走査熱量分析装置による融点の吸熱ピークの測定を試みた。その結果、融点の吸収ピークであると判断できるようなシャープなピークは、確認することができなかった。また、ポリエステルA’の軟化点T1/2は、106℃、ガラス転移点Tは、58℃、重量平均分子量Mwは、1.5×10であった。
【0269】
[1.3]ポリエステルB(ブロックポリエステル)の製造
2リットル4つ口フラスコに、還流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計、攪拌装置を常法に従い設置し、上記[1.1]で得られたポリエステルA:70モル部とジオール成分としての1,4−ブタンジオール:15モル部とジカルボン酸成分としてのテレフタル酸ジメチル:15モル部との混合物:1000gと、エステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド(PPB)):1gとを、前記2リットル4つ口フラスコ内に入れた。その後、材料温度:200℃で、生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながら、エステル化反応を進行させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外すとともに、真空ポンプに接続した。系内の圧力を5mmHg以下に減圧した状態で、温度を220℃とし、攪拌回転数:150rpm攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステルB(PES−B)とした。
【0270】
示差走査熱量分析装置を用いた測定での、ポリエステルBの融点の吸熱ピークの中心値Tmpは、218℃、ショルダーピーク値Tmsは、205℃であった。また、測定で得られた示差走査熱量分析曲線から、求められたポリエステルBの融解熱Eは、18mJ/mgであった。また、ポリエステルBの軟化点T1/2は、149℃、ガラス転移点Tは、64℃、重量平均分子量Mwは、2.8×10であった。
【0271】
[1.4]ポリエステルC(ブロックポリエステル)の製造
2リットル4つ口フラスコに、還流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計、攪拌装置を常法に従い設置し、上記[1.1]で得られたポリエステルA:90モル部とジオール成分としての1,4−ブタンジオール:5モル部とジカルボン酸成分としてのテレフタル酸ジメチル:5モル部との混合物:1000gと、エステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド(PPB)):1gとを、前記2リットル4つ口フラスコ内に入れた。その後、材料温度:180℃で、生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながら、エステル化反応を進行させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外すとともに、真空ポンプに接続した。系内の圧力を5mmHg以下に減圧した状態で、温度を200℃とし、攪拌回転数:150rpm攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステルC(PES−C)とした。
【0272】
示差走査熱量分析装置を用いた測定での、ポリエステルCの融点の吸熱ピークの中心値Tmpは、195℃、ショルダーピーク値Tmsは、182℃であった。また、測定で得られた示差走査熱量分析曲線から、求められたポリエステルCの融解熱Eは、8mJ/mgであった。また、ポリエステルCの軟化点T1/2は、122℃、ガラス転移点Tは、63℃、重量平均分子量Mwは、2.5×10であった。
【0273】
[1.5]ポリエステルD(ブロックポリエステルではなく、結晶性の高いポリエステル)の製造
2リットル4つ口フラスコに、還流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計、攪拌装置を常法に従い設置し、ジオール成分としての1,4−ブタンジオール:50モル部とジカルボン酸成分としてのテレフタル酸ジメチル:60モル部との混合物:1000gと、エステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド(PPB)):1gとを、前記2リットル4つ口フラスコ内に入れた。その後、材料温度:260℃で、生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながら、エステル化反応を進行させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外すとともに、真空ポンプに接続した。系内の圧力を5mmHg以下に減圧した状態で、温度を280℃とし、攪拌回転数:150rpm攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステルD(PES−D)とした。
【0274】
示差走査熱量分析装置を用いた測定での、ポリエステルDの融点の吸熱ピークの中心値Tmpは、228℃、ショルダーピーク値Tmsは、215℃であった。また、測定で得られた示差走査熱量分析曲線から、求められたポリエステルDの融解熱Eは、35mJ/mgであった。また、ポリエステルDの軟化点T1/2は、180℃、ガラス転移点Tは、70℃、重量平均分子量Mwは、2.0×10であった。
【0275】
なお、上記の各樹脂材料についての融点、軟化点、ガラス転移点、重量平均分子量の測定は、以下のようにして行った。
融点Tの測定は示差走査熱量計DSC(セイコー電子工業社製、DSC220型)を用いて、次のようにして行った。まず、樹脂サンプルを、昇温速度:10℃/分で200℃まで昇温した後、降温速度:10℃/分で0℃まで降温した。その後、昇温速度:10℃/分で昇温し、その際の結晶融解による吸熱の最大ピーク温度(2ndラン時)を、融点Tとして求めた。
【0276】
軟化点T1/2の測定は、細管式レオメータ(島津製作所社製、フローテスタCFT−500型)を用いて行った。サンプル量:1g、ダイ孔径:1mm、ダイ長さ:1mm、荷重:20kgf、予熱時間:300秒、測定開始温度:50℃、昇温速度:5℃/分という条件で、サンプルを押出し、流出開始時点と、流出終了時点との間のピストンストロークの変動幅が1/2の時点での温度(1/2法温度)を軟化点T1/2として求めた(図3参照)。
【0277】
ガラス転移点Tの測定は、示差走査熱量計DSC(セイコー電子工業社製、DSC220型)を用いて、上記の融点の測定と同時に行った。上記融点の測定方法で説明した2ndラン時の、ガラス転移前後のベースライン指定点の2点間の微分値最大値(DSCデータの最大傾斜点)の接線と、ガラス転移前のベースラインの延長線との交点を、ガラス転移点Tとして求めた。
【0278】
重量平均分子量Mwの測定は、ゲル浸透クロマトグラフィーGPC(東ソー社製、HLC−8220型)を用いて以下のようにして行った。
まず、樹脂サンプル1gをTHF(テトラヒドロフラン)に溶解させ、1mLのTHF溶液(不溶分を含む)を得た。このTHF溶液を遠心分離専用のサンプル瓶に注入し、遠心分離機で、2000rpm、5分間の条件で遠心分離を行い、その上澄み液サンプレップLCR13−LH(孔径:0.5μm)でろ過し、ろ液を得た。
このようにして得られたろ液を、カラム:TSKgel SuperHZ4000+SuperHZ4000(東ソー社製)、流速:0.5mL/分、温度:25℃、溶媒:THFという条件で、ゲル浸透クロマトグラフィーGPC(東ソー社製、HLC−8220型)を用いて分離し、その結果として得られたチャートに基づき、樹脂サンプルの重量平均分子量Mwを求めた。なお、標準試料としては、単分散ポリスチレンを用いた。
【0279】
[2]トナーの製造
以下のようにして、トナーを製造した。
(実施例1)
まず、非晶性ポリエステルとしてポリエステルA:80重量部、ブロックポリエステルとしてポリエステルB:20重量部、着色剤としてキナクリドン(P.R.122):6重量部、帯電制御剤としてサリチル酸クロム錯体(ボントロンE−81):1重量部、ワックスとしてカルナウバワックス:2重量部を用意した。
これらの各成分を20L型のヘンシェルミキサーを用いて混合し、トナー製造用の原料を得た。
【0280】
次に、この原料(混合物)を、図1に示すような2軸混練押出機(東芝機械社製、TEM−41型)を用いて、混練した。
2軸混練押出機のプロセス部の全長は160cm、第1の領域の長さは32cm、第2の領域の長さは80cm、第3の領域の長さは16cmとした。
また、プロセス部における原料の温度が、第1の領域において240℃、第2の領域において100℃、第3の領域において100℃となるように設定した。
【0281】
また、スクリューの回転速度は120rpmとし、原料の投入速度は20kg/時間とした。
このような条件から求められる、原料が第1の領域を通過するのに要する時間は約1.5分間、第2の領域を通過するのに要する時間は約3分間である。
プロセス部で混練された原料(混練物)は、ヘッド部を介して2軸混練押出機の外部に押し出した。ヘッド部内における混練物の温度は、110℃となるように調節した。
【0282】
このようにして2軸混練押出機の押出口から押し出された混練物を、図1中に示すような冷却機を用いて、冷却した。冷却工程直後の混練物の温度は、約46℃であった。
混練物の冷却速度は、−7℃/秒であった。また、混練工程の終了時から冷却工程が終了するのに要した時間は、10秒であった。
【0283】
上記のようにして冷却された混練物を粗粉砕し、平均粒径:1.5mmの粉末とした。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた。
粉末状の混練物200gをトルエン800gに添加し、超音波ホモジナイザー(出力:400μA)を用いて、1時間処理することにより、混練物の各成分が分散・溶解した樹脂液を得た。
【0284】
一方、分散剤としてのポリアクリル酸ナトリウム(和光純薬社製、平均重合度n=2700〜7500)を5重量部含む水溶液:1000重量部を用意し、この水溶液に分散助剤としてのアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム(和光純薬社製):0.5重量部を加え、均一に混合することにより、水性溶液を得た。
前記水性溶液:1000gを3リットルの丸底ステンレス容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化工社製)を用いて、回転数:4000rpmで攪拌しながら、前記樹脂液を400g/10分の速度で徐々に滴下した。
【0285】
樹脂液の滴下完了からさらに10分間攪拌して、エマルション乳液を得た。その後、温度、55〜58℃、雰囲気圧力:150〜80mmHgの条件下で、エマルション乳液中のトルエンを除去し、さらに、室温まで冷却することにより、固形微粒子が分散した水系サスペンションを得た。このサスペンションの25℃における粘度は15[mPa・s]、固形分(分散質)濃度は30.8[wt%]であった。また、サスペンション中に分散している分散質(固形微粒子)の平均粒径は0.4μmであった。なお、分散質の平均粒径の測定は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA−920)を用いて行った。
【0286】
上記のようにして得られたサスペンション(分散液)を、図4、図5に示す構成のトナー製造装置の分散液供給部内に投入した。分散液供給部内の分散液を攪拌手段で攪拌しつつ、定量ポンプによりノズルに供給し、該圧電素子を構成要素とするノズルから固化部に吐出(噴射)させた。なお、分散液供給部内における分散液の温度は、25℃になるように調節した。
【0287】
分散液の吐出は、毎分20mLの分散液を圧力0.7MPaの圧縮エアーとともに噴霧することにより行った。
ノズルから吐出される分散液の初速度は4.2m/秒、ノズルから吐出される分散液の一滴分の平均吐出量は0.38pl(粒径Dd:9.2μm)であった。また、分散液の吐出は、複数個のノズルのうち少なくとも隣接しあうノズルで、分散液の吐出タイミングがずれるようにして行った。
【0288】
また、分散液の吐出時には、各ノズル間に設けられた図示しないガス噴射口から温度:130℃、湿度:30%RH、流量:0.9m/分の空気を鉛直下方に噴射し、また、ハウジング内の圧力は、0.109〜0.110Paとなるように調節した。また、固化部のハウジングには、その内表面側の電位が−200Vとなるように電圧を印加し、内壁に分散液(トナー母粒子)が付着するのを防止するようにした。
【0289】
固化部内において、吐出した分散液から分散媒が除去され、分散質の凝集体としてのトナー母粒子(粒状体)が形成された。
固化部で形成された粒子をサイクロンにて回収した。回収した粒子は、平均円形度Rが0.974、円形度標準偏差が0.012であった。重量基準の平均粒径Dは、5.8μmであった。重量基準の粒径標準偏差は0.63であった。なお、円形度の測定は、フロー式粒子像解析装置(東亜医用電子社製、FPIA−2000)を用いて、水分散系で行った。ただし、円形度Rは、下記式(I)で表されるものとする。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象の粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象の粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
【0290】
得られた粒子100重量部に、外添剤:2.5重量部を添加し、最終的なトナーを得た。最終的に得られたトナーの重量基準の平均粒径は、5.8μmであった。外添剤の付与は、20L型のヘンシェルミキサーを用いて行った。外添剤としては、負帯電性小粒径シリカ(平均粒径:12nm):1重量部と、負帯電性大粒径シリカ(平均粒径:40nm):0.5重量部と、ルチルアナターゼ型の酸化チタン(略紡錘形状、平均長軸径:30nm):1重量部とを用いた。なお、負帯電性シリカ(負帯電性小粒径シリカ、負帯電性大粒径シリカ)としては、ヘキサメチルジシラザンで表面処理(疎水化処理)を施したものを用いた。また、ルチルアナターゼ型の酸化チタンとしては、結晶構造がルチル型の酸化チタンと、結晶構造がアナターゼ型の酸化チタンとの比率が、90:10で、300〜350nmの波長領域の光を吸収するものを用いた。
ただし、上記のようなトナーの製造は、製造前後での、各樹脂材料の重量平均分子量の変化率が±10%以内、融点、軟化点、ガラス転移点の変化量が±10℃以内となるような条件で行った。
【0291】
最終的に得られたトナーの酸価は、0.8KOHmg/gであった。また、トナー中における結晶の平均長さは、400nmであった。また、得られたトナーにおける外添剤の被覆率は、160%であった。
なお、トナー中における結晶の平均長さは、透過型電子顕微鏡(TEM)による測定の結果から求めた。
【0292】
(実施例2)
ブロックポリエステルとしてポリエステルCを用いた以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
(実施例3)
ノズルの構造を図6に示すようなものに変更し、外添剤として加えるルチルアナターゼ型の酸化チタンの添加量を0.2重量部とした以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
【0293】
(実施例4)
ノズルの構造を図7に示すようなものに変更し、外添剤として加えるルチルアナターゼ型の酸化チタンの添加量を2重量部とした以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
(実施例5〜7)
混練工程に供する原料中におけるポリエステルAの含有量、ポリエステルBの含有量を表1に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にして、トナーを製造した。
【0294】
(実施例8〜10)
ポリエステルAの代わりに、ポリエステルA’を用い、混練工程に供する原料中におけるポリエステルA’の含有量、ポリエステルBの含有量を表1に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にして、トナーを製造した。
(実施例11)
ノズルの構造を図8〜図10に示すようなものに変更し、外添剤としての負帯電性大粒径シリカ(平均粒径:40nm)を用いなかった以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
【0295】
(実施例12)
ノズルの構造を図11〜図13に示すようなものに変更し、外添剤として、さらに正帯電性シリカ(平均粒径:40nm):1重量部を用いた以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。なお、正帯電性シリカとしては、アミノ基を有するシランカップリング剤(アミノシラン)を用いて負帯電性シリカに表面処理(疎水化処理)を施すことにより得られたものを用いた。
(実施例13)
ポリエステルBの代わりに、ポリエステルDを用いた以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
【0296】
(比較例1)
まず、前記実施例13と同様にして粗粉砕された混練物を得た。
次に、この粗粉砕された混練物を微粉砕した。混練物の微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製、200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕エア圧:500[kPa]、ロータ回転数:7000[rpm]で行った。
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
【0297】
その後、分級した粉砕物(トナー製造用粉末)に、熱球形化処理を施した。熱球形化処理は、熱球形化装置(日本ニューマチック社製、SFS3型)を用いて行った。熱球形化処理時における雰囲気の温度は、270℃とした。
その後、熱球形化処理を施した粉末に対し、前記実施例1と同様の条件で外添剤を付与することによりトナーを得た。
(比較例2)
ポリエステルA:80重量部、ポリエステルD:20重量部の代わりに、ポリエステルC:100重量部を用いた以外は、前記比較例1と同様にしてトナーを製造した。
【0298】
前記実施例1〜13のトナーの製造においては、混練物の粉砕(微粉砕)する工程で、優れた粉砕性(単位時間当たりの粉砕量:約4〜6[kg/時間])を示した。
前記実施例1〜13の方法により得られたトナー母粒子について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、これらの表面形状を観察した。実施例1〜13のトナー母粒子の表面には、一次粒子としての分散質の痕跡が確認された。一方、比較例1、2のトナー母粒子の表面には、このような痕跡は認められなかった。
実施例1の方法により得られたトナー母粒子について、その電子顕微鏡写真の一例を図17に示す。
【0299】
前記各実施例および各比較例のトナーについて、構成成分を表1に示し、トナー製造装置を用いて製造された粒子(シリカを添加する前のトナー粒子)の平均円形度R、円形度標準偏差、重量基準の平均粒径D、粒径標準偏差および最終的に得られたトナーの平均粒径を、トナーの製造に用いた分散液の条件とともに表2に示し、トナーの酸価、トナー中における結晶の平均長さ、および外添剤の被覆率を表3にまとめて示した。なお、表中、ポリエステルA、ポリエステルA’、ポリエステルB、ポリエステルC、ポリエステルDは、それぞれ、PES−A、PES−A’、PES−B、PES−C、PES−Dで示し、帯電制御剤は、CCAで示した。
【0300】
また、各実施例および各比較例のトナーについて、Δt=0.05[秒]、トナーの0.01秒での緩和弾性率Gを初期緩和弾性率G(0.01)[Pa]とし、さらに、トナーのΔt秒での緩和弾性率G(Δt)[Pa]としたときの、G(0.01)[Pa]とG(Δt)[Pa]との比、G(0.01)/G(Δt)を以下のようにして求めた。
まず、トナー約1gをパラレルプレートにはさみ、過熱溶融させ、高さ1.0〜2.0mmに調製した。このようにして得られたサンプルを、ARES粘弾性測定装置(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製)を用いて、応力緩和測定モードにより、下記測定条件で粘弾性測定を行った。
・測定温度:150℃、
・歪印加量:線径領域における最大歪み
・ジオメトリー:パラレルプレート(25mm径)
上記のような測定により、初期緩和弾性率(0.01秒での緩和弾性率):G(0.01)[Pa]、Δt=0.05秒での緩和弾性率:G(Δt)[Pa]を求めた。これらの結果から得られるG(0.01)/G(Δt)の値を表3にあわせて示す。
【0301】
【表1】

Figure 2004287313
【0302】
【表2】
Figure 2004287313
【0303】
【表3】
Figure 2004287313
【0304】
[3]評価
以上のようにして得られた各トナーについて、嵩密度、定着良好域、現像耐久性、保存性、転写効率、帯電特性の評価を行った。
[3.1]嵩密度
前記各実施例および前記各比較例で製造したトナーについて、パウダーテスタ(ホソカワミクロン社製)を用いて、嵩密度を測定した。測定時における温度は20℃、湿度は58%RHであった。
【0305】
[3.2]定着良好域
まず、前述した図20〜図27、図30に示すような定着装置を作製した。この定着装置では、トナーがニップ部を通過するのに要する時間Δtを0.05秒に設定した。この定着装置を用いて図18、図19に示すような画像形成装置(カラープリンタ)を作製した。この画像形成装置を用いて、未定着の画像サンプルを採取し、当該画像形成装置の定着装置で、以下のような試験を実施した。なお、採取するサンプルのベタは付着量を0.40〜0.50mg/cmに調整した。
画像形成装置を構成する定着装置の定着ローラの表面温度を所定温度に設定した状態で、未定着のトナー像が転写された用紙(セイコーエプソン社製、上質普通紙)を、定着装置の内部に導入することにより、トナー像を用紙に定着させ、定着後におけるオフセットの発生の有無を目視で確認した。
【0306】
同様に、定着ローラの表面の設定温度を100〜250℃の範囲で順次変更していき、各温度でのオフセットの発生の有無を確認し、オフセットが発生しなかった温度範囲を、「定着良好域」として求め、以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:定着良好域の幅が60℃以上である。
○:定着良好域の幅が45℃以上60℃未満である。
△:定着良好域の幅が30℃以上45℃未満である。
×:定着良好域の幅が30℃未満である。
【0307】
[3.3]現像耐久性
前記[3.2]で用いた画像形成装置の現像装置にトナーを30gセットした後、無補給でエージングを行い、現像ローラへのフィルミングが発生するまでの時間を測定し、以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:エージング開始後、120分以上経過しても、フィルミングの発生は認められなかった。
○:エージング開始後、80〜120分でフィルミングが発生。
△:エージング開始後、50〜80分でフィルミングが発生。
×:エージング開始後、50分未満でフィルミングが発生。
【0308】
[3.4]保存性
各実施例および各比較例のトナーを、それぞれ10gずつサンプル瓶に入れ、50℃の恒温槽内に48時間放置した後、固まり(凝集)の有無を目視で確認し、以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:固まり(凝集)の存在が全く認められなかった。
○:小さい固まり(凝集)がわずかに認められた。
△:小さい固まり(凝集)が相当数認められた。
×:固まり(凝集)がはっきりと認められた。
【0309】
[3.5]転写効率
前記[3.2]で用いた画像形成装置を用いて、以下のように評価した。
感光体(像担持体)への現像工程直後(転写前)の感光体上のトナーと、転写後(印刷後)の感光体上のトナーとを、別々のテープを用いて採取し、それぞれの重量を測定した。転写前の感光体上のトナー重量をW[g]、転写後の感光体上のトナー重量をW[g]としたとき、(W−W)×100/Wとして求められる値を、転写効率とし、以下の3段階の基準に従い評価した。
◎:97%以上
○:95%以上
×:95%未満
【0310】
[3.6]帯電特性
前記[3.2]で用いた画像形成装置において、印字途中で画像形成装置を停止させ、カートリッジを取り外し、粉黛帯電量分布測定装置(ホソカワミクロン社製、E−spart analyzer)を用いて、帯電量分布を測定し、その結果から、帯電量および逆帯電量としてプラス帯電量を求めた。
【0311】
帯電量については、初期帯電量と、1K後(1000枚印字後)の帯電量について求めた。
1K後の帯電量については、以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:初期帯電量からの変化量(絶対値)が0.5μC/g未満。
○:初期帯電量からの変化量(絶対値)が0.5μC/g以上1μC/g未満。
△:初期帯電量からの変化量(絶対値)が1μC/g以上3μC/g未満。
×:初期帯電量からの変化量(絶対値)が3μC/g以上。
【0312】
また、逆帯電性のトナーについては、全トナー量に対する存在比率を求め、逆帯電性のトナーの存在比率が3wt%未満の場合は○、逆帯電性のトナーの存在比率が3wt%以上の場合は×とした。
これらの結果を表4にまとめて示した。
【0313】
【表4】
Figure 2004287313
【0314】
表4から明らかなように、本発明のトナーは、いずれも、現像耐久性に優れ、幅広い温度領域で、優れた定着性を発揮するものであった。また、本発明のトナーは、嵩密度が大きく、保存性にも優れていた。特に、好ましい組成のポリエステル系樹脂や、より適切な外添剤を含むトナーでは、極めて良好な結果が得られた。
【0315】
これに対して、比較例のトナーでは、十分な特性が得られなかった。
特に、混練法により製造された(トナーの構成成分を含む分散液を用いないで製造された)比較例1、2のトナーでは、転写効率、耐久性、定着良好域および保存性が特に劣っていた。この中でも、樹脂成分として1種のポリエステルしか含まない比較例2のトナーは、特に特性が劣っていた。
【0316】
また、前記各トナーについて、上記の定着装置のニップ部を通過させ、トナー粒子の前記ニップ部の通過時間Δt[秒]における、緩和弾性率G(t)の変化量を測定したところ、実施例1〜13の各トナーでは、緩和弾性率G(t)の変化量は、いずれも100[Pa]以下であった。なお、トナー粒子が通過する際における、ニップ部の温度は、180℃であった。
【0317】
また、着色剤として、キナクリドン(P.R.122)に代わり、銅フタロシアニン顔料、ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントイエロー93、カーボンブラックを用いた以外は、前記各実施例および前記各比較例と同様にして、トナーを作製し、これらの各トナーについても前記と同様の評価を行った。その結果、前記各実施例および前記各比較例と同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】分散液の調製に用いる混練物を製造するための混練機、冷却機の構成の一例を模式的に示す縦断面図である。
【図2】ブロックポリエステルについて示差走査熱量分析を行ったときに得られる、ブロックポリエステルの融点付近での示差走査熱量分析曲線のモデル図である。
【図3】軟化点解析用フローチャートである。
【図4】本発明のトナーの製造に用いられるトナー製造装置の好適な実施形態を模式的に示す縦断面図である。
【図5】分散液を微粒子として噴射するノズルの好適な実施形態を示す断面図である。
【図6】分散液を微粒子として噴射するノズルの他の実施形態を示す断面図である。
【図7】分散液を微粒子として噴射するノズルの他の実施形態を示す断面図である。
【図8】分散液を微粒子として噴射するノズルの他の実施形態を示す断面図である。
【図9】図8に示すノズルの要部拡大断面図である。
【図10】図9に示すノズルの内側中間リング先端部分を示す拡大断面図である。
【図11】分散液を微粒子として噴射するノズルの他の実施形態を示す断面図である。
【図12】図11に示すノズルの要部拡大断面図である。
【図13】図11に示すノズルの内側中間リング先端部分を示す拡大断面図である。
【図14】分散液を微粒子として噴射するノズルの他の実施形態を示す断面図である。
【図15】図14に示すガス剥離凹部の平面図である。
【図16】分散液を微粒子として噴射するノズルの他の実施形態を示す断面図である。
【図17】本発明のトナー(トナー母粒子)の電子顕微鏡写真の一例である。
【図18】本発明の画像形成装置の好適な実施形態を示す全体構成図である。
【図19】図18の画像形成装置が有する現像装置の断面図である。
【図20】図18の画像形成装置に用いられる本発明の定着装置の詳細構造を示し、一部破断面を示す斜視図である。
【図21】図20の定着装置の要部断面図である。
【図22】図20の定着装置を構成する剥離部材の斜視図である。
【図23】図20の定着装置を構成する剥離部材の取付状態を示す側面図である。
【図24】図20の定着装置を上面から見た正面図である。
【図25】ニップ部の出口における接線に対する、剥離部材の配置角度を説明するための模式図である。
【図26】定着ローラ、加圧ローラの形状と、ニップ部の形状を模式的に示す図である。
【図27】図26(a)のX−X線における断面図である。
【図28】定着ローラ、加圧ローラの形状と、ニップ部の形状を模式的に示す図である。
【図29】図28(a)のY−Y線における断面図である。
【図30】定着ローラと、剥離部材とのギャップを説明するための断面図である。
【符号の説明】
K1……混練機 K2……プロセス部 K21……バレル K22、K23……スクリュー K24……固定部材 K25……第1の領域 K26……第2の領域 K27……第3の領域 K28、K29……温度移行領域 K3……ヘッド部 K31……内部空間 K32……押出口 K33……横断面積漸減部 K4……フィーダー K5……原料 K6……冷却機 K61、K62、K63、K64……ロール K611、K621、K631、K641……回転軸 K65、K66……ベルト K67……排出部 K7……混練物 M1……トナー製造装置 M2……ノズル M3……固化部 M31……ハウジング M311……縮径部 M4……分散液供給部 M41……攪拌手段 M5……回収部 M8……電圧印加手段 M10……ガス流供給手段 M101……ダクト M11……バルブ M12……圧力調整手段 M121……接続管 M122……拡径部M123……フィルター 1……流路 3……分散液 31……分散質 32……分散媒 4……トナー母粒子 5……供給口 7……傾斜面 7A……エッジ 8……薄層流 9……液滴 10……ガス口 11……内側リング 12……中間リング 12A……内側中間リング 12B……外側中間リング 13……外側リング 14……アトマイズガスの流路 15……スプレッディングガスの供給路 16……中心リング 17……スプレッディングガス噴射口 18……通気性部材 19……ガス剥離凹部 20……貫通孔 21……液体流路 22……ヘリカルリブ 1000……画像形成装置 29……装置本体 30……像担持体 40……帯電装置 50……露光装置 60……ロータリー現像装置600……支持フレーム 601……ハウジング 603……供給ローラ 604……現像ローラ 605……規制ブレード 605a……板状部材 605b……弾性部材 60Y……イエロー用現像装置 60M……マゼンタ用現像装置 60C……シアン用現像装置 60K……ブラック用現像装置 70……中間転写装置 90……駆動ローラ 100……従動ローラ 110……中間転写ベルト 120……一次転写ローラ 130……転写ベルトクリーナ 140……二次転写ローラ 150……給紙カセット 160……ピックアップローラ 170……記録媒体搬送経路 190……定着装置 200……排紙トレイ 210……定着ローラ(加熱定着部材) 210a……熱源 210b……筒体 210c……弾性層 210d……回転軸 220……加圧ローラ(加圧部材)220b……筒体 220c……弾性層 220d……回転軸 230……両面印刷用搬送路 240……ハウジング 250……軸受 260……加圧レバー 270……加圧スプリング 280……駆動ギヤ 290……支持軸 300……支持軸 310……剥離部材 310a……剥離部 310b……折曲部310c……支持片 310d……嵌合穴 310e……ガイド部 310f……先端部 320……剥離部材 320a……剥離部 320e……ガイド部330……スプリング 340……定着ニップ部 341……ニップ出口 500……記録媒体 T……トナー S……接線 G1……ギャップ G2……ギャップ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a toner and a toner.
[0002]
[Prior art]
As the electrophotographic method, many methods are known. In general, a step (exposure step) of forming an electric latent image on a photoconductor by various means using a photoconductive substance, and A developing step of developing the latent image using toner, a transferring step of transferring the toner image to a transfer material such as paper, and a step of fixing the toner image by heating, pressing, or the like using a fixing roller. are doing.
[0003]
Further, as a method for producing the toner, a pulverization method and a polymerization method are used.
The pulverization method is a method of kneading a resin containing a main component (hereinafter, also simply referred to as “resin”) and a raw material containing a colorant to obtain a kneaded material, and thereafter cooling and pulverizing the kneaded material. (For example, see Non-Patent Document 1). Such a pulverization method is excellent in that a wide range of materials can be selected and a toner can be produced relatively easily. However, the toner obtained by the pulverization method has the drawbacks that it is indefinite, has a large variation in shape among particles, and tends to have a wide particle size distribution. As a result, the characteristics of the respective toner particles are greatly different from each other, and there have been problems such as a decrease in transfer efficiency as a whole toner and a decrease in charging characteristics.
[0004]
The polymerization method is a method of producing toner particles by performing a polymerization reaction in a liquid phase or the like using a monomer that is a constituent component of the resin to produce a target resin (for example, Patent Document 1). 1). Such a polymerization method is excellent in that the shape of the obtained toner particles can be made relatively high in sphericity (geometrically close to a perfect spherical shape). However, the polymerization method may not be able to sufficiently reduce the variation in the particle size between the particles. In addition, in the polymerization method, there is a case where it is difficult to obtain a toner having desired characteristics because the choice of the resin material is narrow.
[0005]
[Non-patent document 1]
"Basics and application of electrophotography", supervised by the Society of Electrophotography, published by Corona, 1988, p482-486.
[Patent Document 1]
JP-A-6-332257 (page 2, lines 28 to 35)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a toner having excellent transfer efficiency, and to provide a manufacturing method capable of manufacturing such a toner.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present invention described below.
In the method for producing a toner according to the present invention, a dispersoid composed of a material containing a resin is solidified by removing at least a part of the dispersion medium from a dispersion liquid dispersed in a dispersion medium to form a granular material. A method for producing a toner,
The dispersoid contains a colorant therein,
When the average particle size of the dispersoid is d [μm] and the average particle size of the granular material is D [μm], the relationship of 2 ≦ D / d ≦ 200 is satisfied.
As a result, it is possible to obtain a toner having a particularly small variation in shape and size among the respective particles. Further, the transfer efficiency of the finally obtained toner can be improved.
[0008]
In the method for producing a toner according to the present invention, the average particle diameter D of the granular material is preferably 2 to 15 μm.
Thereby, the fusion between the toner particles can be effectively prevented, and the resolution of the printed matter can be effectively improved.
In the method for producing a toner according to the present invention, the average particle diameter d of the dispersoid is preferably 0.08 to 1.2 μm.
As a result, the finally obtained toner particles have an appropriate degree of circularity and have excellent properties and uniformity in shape among the particles.
[0009]
In the method for producing a toner according to the present invention, the granular material is one in which a plurality of the dispersoids as primary particles are bonded, and at least a part of the surface has traces of the primary particles remaining. Preferably, there is.
As a result, the finally obtained toner has an improved triboelectric charging property and has excellent charging characteristics. Further, fusion between toner particles can be effectively prevented, and the resolution of printed matter can be effectively improved. This also makes it possible to reliably carry the external additive near the surface of the toner base particles.
[0010]
In the method for producing a toner according to the present invention, it is preferable that the dispersion liquid is formed into fine particles and discharged, and then solidified while being conveyed in the solidification part.
Thereby, the dispersion medium can be efficiently removed.
In the method for producing a toner according to the aspect of the invention, it is preferable that the average particle diameter of the finely divided dispersion liquid is 2.5 to 20 μm.
Thereby, the particle size of the granular material can be made more appropriate.
[0011]
In the method for producing a toner according to the present invention, when the average particle size of the dispersoid in the dispersion is d [μm] and the average particle size of the finely divided dispersion is d ′ [μm], It is preferable to satisfy the relationship of /d'<0.5.
Thereby, the particle size of the granular material can be made more appropriate.
In the method for producing a toner of the present invention, it is preferable that the finely divided dispersion liquid is ejected from a plurality of ejection units.
Thereby, a granular material can be obtained efficiently.
[0012]
In the toner manufacturing method according to the aspect of the invention, it is preferable that at least two of the plurality of ejecting units be displaced from each other in timing of ejecting the dispersion liquid.
Thereby, it is possible to more effectively prevent the fine particles of the dispersion liquid discharged from the adjacent injection unit from colliding with each other before solidifying and aggregating.
In the method for producing a toner according to the present invention, it is preferable that the dispersion be ejected in a heated state.
This makes it possible to efficiently remove the dispersion medium in the solidification portion, and to smoothly promote the aggregation (fusion) of the dispersoid contained in the fine particles of the dispersion.
[0013]
In the method for producing a toner according to the aspect of the invention, it is preferable that the jetted dispersion liquid is heated in the solidification unit.
This makes it possible to efficiently remove the dispersion medium in the solidification section, and to smoothly promote the aggregation of the dispersoid contained in the fine particles of the dispersion.
In the method for producing a toner according to the present invention, it is preferable that the initial speed of the dispersion liquid that has been atomized and sprayed is 0.1 to 10 m / sec.
Thereby, the sphericity (circularity) of the obtained granular material can be made appropriate.
[0014]
In the method for producing a toner according to the aspect of the invention, it is preferable that the pressure in the solidified portion is 0.15 MPa or less.
Thereby, the dispersion medium can be more efficiently removed from the fine particles of the dispersion.
In the method for producing a toner according to the present invention, it is preferable that the discharging (spraying) of the dispersion liquid is performed by driving a piezoelectric body that generates a piezoelectric pulse.
Thereby, the fine particles of the dispersion liquid to be injected can be made smaller and the dispersion of the particle diameter is small. As a result, toner particles having a uniform shape and a small particle size can be obtained.
[0015]
In the method for producing a toner according to the present invention, the atomization of the dispersion liquid is performed by pressing a gas stream against a smooth surface, stretching the dispersion thinly into a thin laminar flow, and ejecting the thin laminar flow as fine particles away from the smooth surface. It is preferred to be carried out by
Thereby, the fine particles of the dispersion liquid to be injected can be made smaller and the dispersion of the particle diameter is small. As a result, toner particles having a uniform shape and a small particle size can be obtained.
[0016]
In the method for producing a toner of the present invention, a pressurized gas is injected into a space opened from a gas port to form a gas flow, and the gas injected from the gas port is moved in a flow direction of the dispersion liquid. Injecting toward the smooth smooth surface, a gas flow flowing in a certain direction in parallel with the smooth surface while contacting the smooth surface, in the middle of the smooth surface flowing the gas flow, By supplying the dispersion liquid between the gas flow and the smooth surface so as to intersect with the flow direction of the gas flow, the dispersion liquid is pressed against the smooth surface by the gas flow to be thin. It is preferable to stretch the film to form the laminar flow.
Thereby, the fine particles of the dispersion liquid to be injected can be made smaller and the dispersion of the particle diameter is small. As a result, toner particles having a uniform shape and a small particle size can be obtained.
[0017]
In the method for producing a toner of the present invention, the smooth surface is preferably an inclined surface.
Thereby, the fine particles of the dispersion liquid to be injected can be made smaller and the dispersion of the particle diameter is small. As a result, toner particles having a uniform shape and a small particle size can be obtained.
In the method for producing a toner according to the present invention, a gas is caused to flow along two inclined surfaces provided on both surfaces thereof with a sharp edge as a boundary, and the gas flowing along the inclined surfaces on both surfaces is collided at the edge. Generating an air vibration, further supplying the dispersion liquid in the middle of the inclined surface, and thinly stretching the dispersion liquid supplied to the inclined surface by a gas flow flowing along the inclined surface. It is preferable that particles that are transported as a laminar flow to the edge and that are injected into the gas from the edge are pulverized by air vibration at the tip of the edge and the dispersion liquid is injected as fine particles.
Thereby, the fine particles of the dispersion liquid to be injected can be made smaller and the dispersion of the particle diameter is small. As a result, toner particles having a uniform shape and a small particle size can be obtained.
[0018]
In the method for producing a toner according to the aspect of the invention, it is preferable that the dispersoids in the fine particles separated from the smooth surface are aggregated when passing through the solidified portion.
As a result, the obtained toner has a particularly small variation in size among the particles.
In the method for producing a toner according to the present invention, the content of the dispersion medium in the dispersion is preferably 45 to 95 vol%.
This makes it possible to efficiently obtain a granular material having an appropriate circularity and a small variation in the particle diameter.
[0019]
In the method for producing a toner according to the present invention, it is preferable that the dispersion medium is mainly composed of water and / or a liquid having excellent compatibility with water.
Thereby, the dispersibility of the dispersoid in the dispersion medium can be enhanced, and the dispersoid in the dispersion liquid can have a relatively small particle size and a small variation in size.
[0020]
In the method for producing a toner according to the aspect of the invention, the dispersion preferably includes an emulsifying dispersant.
This makes it possible to improve the dispersibility of the dispersoid in the dispersion.
In the method for producing a toner according to the present invention, the dispersion is preferably a suspension.
Thereby, it is possible to effectively prevent the dispersion medium from remaining inside the dispersoid (the inside of the toner base particles). As a result, the storage stability of the toner is improved, and the generation of an unusual odor after fixing is also reduced. Can be prevented.
[0021]
In the method for producing a toner of the present invention, it is preferable that the dispersion liquid is obtained by dispersing a kneaded product obtained by kneading at least a material containing the resin in the dispersion medium.
Thereby, the dispersibility of the dispersoid in the dispersion can be made particularly excellent.
[0022]
In the method for producing a toner according to the present invention, the viscosity of the dispersion is preferably 5 to 3000 cps.
This makes it possible to efficiently obtain a granular material having an appropriate circularity and a small variation in the particle diameter.
The method for producing a toner according to the present invention preferably includes an external addition step of applying an external additive to the granular material.
As a result, the finally obtained toner has a particularly excellent balance of various properties required for the toner.
[0023]
In the method for producing a toner according to the present invention, it is preferable that the dispersion liquid is prepared by pouring the material containing the resin or a precursor thereof into a liquid containing at least water.
Thereby, the particle size of the dispersoid in the dispersion can be controlled to an appropriate size.
[0024]
In the method for producing a toner according to the present invention, the dispersion liquid is subjected to a mixing step of mixing a resin liquid containing at least a resin or a precursor thereof and a solvent dissolving at least a part thereof, and an aqueous liquid containing at least water. It is preferably prepared.
Thereby, the particle size of the dispersoid in the dispersion can be controlled to an appropriate size.
[0025]
In the method for producing a toner according to the aspect of the invention, it is preferable that the mixing of the resin liquid and the aqueous liquid be performed by dropping droplets of the resin liquid into the aqueous liquid.
Thereby, the particle size of the dispersoid in the dispersion can be controlled to an appropriate size.
In the method for producing a toner of the present invention, it is preferable that the dispersion liquid is prepared by removing at least a part of the solvent after the mixing step.
Thereby, the particle size of the dispersoid in the dispersion can be controlled to an appropriate size.
[0026]
In the method for producing a toner of the present invention, it is preferable that the solvent is removed by heating.
Thereby, the solvent can be efficiently removed.
In the method for producing a toner of the present invention, the dispersoid preferably contains two or more different polyesters as the resin.
This makes it possible to achieve both mechanical strength (stability against mechanical stress) and fixability (sufficient fixability in a wide temperature range).
[0027]
In the method for producing the toner of the present invention, the resin includes a block polyester mainly composed of a block copolymer and an amorphous polyester having a lower crystallinity than the block polyester.
The block polyester preferably has a crystalline block formed by condensing an alcohol component and a carboxylic acid component, and an amorphous block having lower crystallinity than the crystalline block.
As a result, the obtained toner is particularly resistant to mechanical stress and exhibits sufficient fixing properties (fixing strength) in a wide temperature range.
[0028]
In the method for producing a toner according to the aspect of the invention, it is preferable that the granular material mainly includes a crystal formed by the crystalline block.
Thereby, the physical stability of the toner becomes particularly excellent. In addition, this allows the external additive to be reliably supported near the surface of the toner base particles, so that even when the content of the external additive is relatively small, the function as the external additive is sufficiently achieved. Can be demonstrated.
[0029]
In the method for producing a toner according to the present invention, the average length of the crystals is preferably 10 to 1000 nm.
Thereby, the physical stability of the toner becomes particularly excellent, and the external additive can be more reliably supported near the surface of the toner base particles.
In the method for producing a toner according to the present invention, the compounding ratio of the block polyester to the amorphous polyester is preferably 5:95 to 45:55 by weight.
As a result, the obtained toner is particularly resistant to mechanical stress and exhibits sufficient fixing properties (fixing strength) in a wide temperature range.
[0030]
The toner of the present invention is characterized by being produced by the method of the present invention.
As a result, a toner having a uniform shape and a narrow particle size distribution can be obtained.
In the toner of the present invention, the average particle size is preferably 2 to 20 μm.
Accordingly, the resolution of an image formed by the toner can be made sufficiently high while the variation in the charging characteristics and the like among the toner particles is made sufficiently small.
In the toner of the present invention, the standard deviation of the particle diameter between the particles is preferably 1.5 μm or less.
As a result, variations in charging characteristics, fixing characteristics, and the like among the particles are particularly reduced, and the reliability of the entire toner is further improved.
[0031]
In the toner of the present invention, the average circularity R represented by the following formula (I) is preferably 0.91 to 0.98.
R = L 0 / L 1 ... (I)
(However, in the formula, L 1 [Μm] is the perimeter of the projected image of the toner particles to be measured, L 0 [Μm] represents the circumference of a perfect circle having an area equal to the area of the projected image of the toner particles to be measured. )
Thereby, the transfer efficiency and mechanical strength of the toner particles can be particularly excellent while the particle size of the toner particles is sufficiently small.
In the toner of the present invention, the standard deviation of the average circularity between the particles is preferably 0.03 or less.
As a result, variations in charging characteristics, fixing characteristics, and the like among toner particles are particularly reduced, and the reliability of the entire toner is further improved.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a toner manufacturing method, a toner, a fixing device, and an image forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the method for producing the toner of the present invention will be described.
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of a kneader and a cooler for producing a kneaded product used for preparing a dispersion, and FIG. 2 shows when differential scanning calorimetry was performed on block polyester. FIG. 3 is a model diagram of a differential scanning calorimetric analysis curve near the melting point of the block polyester, FIG. 3 is a flowchart for softening point analysis, and FIG. 4 is a preferred embodiment of a toner manufacturing apparatus used for manufacturing the toner of the present invention. FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration, FIG. 5 is a sectional view showing a preferred embodiment of a nozzle for ejecting a dispersion as fine particles, and FIGS. 6, 7 and 8 are nozzles for ejecting a dispersion as fine particles. 9 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the nozzle shown in FIG. 8, FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a tip portion of an inner intermediate ring of the nozzle shown in FIG. 9, and FIG. , The dispersion with fine particles FIG. 12 is an enlarged sectional view showing a main part of the nozzle shown in FIG. 11, and FIG. 13 is an enlarged sectional view showing a tip portion of an inner intermediate ring of the nozzle shown in FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view showing another embodiment of a nozzle for jetting a dispersion liquid as fine particles, FIG. 15 is a plan view of a gas separation recess shown in FIG. 14, and FIG. It is sectional drawing which shows other embodiment of. Hereinafter, in FIG. 1, the left side will be referred to as a “base end” and the right side will be referred to as a “distal end”.
[0033]
[Dispersion]
First, the dispersion 3 used in the present invention will be described. The toner of the present invention is manufactured using the dispersion 3. The dispersion 3 has a configuration in which a dispersoid (dispersion phase) 61 is finely dispersed in a dispersion medium 32.
<Dispersion medium>
The dispersion medium 32 may be any as long as it can disperse the dispersoid 31 described later, but is preferably mainly composed of a material generally used as a solvent.
[0034]
Examples of such a material include inorganic solvents such as water, carbon disulfide and carbon tetrachloride, methyl ethyl ketone (MEK), acetone, diethyl ketone, methyl isobutyl tetone (MIBK), methyl isopropyl ketone (MIPK), cyclohexanone, and the like. Ketone solvents such as 3-heptanone and 4-heptanone, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, i-butanol, t-butanol, 3-methyl-1-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol Pentanol, n-hexanol, cyclohexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 2-methoxyethanol, allyl alcohol, furfuryl alcohol, alcohol solvents such as phenol, diethyl ether, dipropyl ether Ether solvents such as diisopropyl ether, dibutyl ether, 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,4-dioxane, tetrahydrofuran (THF), tetrahydropyran (THP), anisole, diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), and 2-methoxyethanol , Methyl cellosolve, ethyl cellosolve, phenyl cellosolve, and other cellosolve solvents; hexane, pentane, heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, octane, didecane, methylcyclohexene, isoprene, and other aliphatic hydrocarbon solvents, toluene, xylene, benzene, ethylbenzene , Naphthalene and other aromatic hydrocarbon solvents, pyridine, pyrazine, furan, pyrrole, thiophene, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methyl Aromatic heterocyclic compound solvents such as pyridine and furfuryl alcohol; amide solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF) and N, N-dimethylacetamide (DMA); dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane; Halogen compound solvents such as trichloroethylene and chlorobenzene, acetylacetone, ethyl acetate, methyl acetate, isopropyl acetate, isobutyl acetate, isopentyl acetate, ethyl chloroacetate, butyl chloroacetate, isobutyl chloroacetate, ethyl formate, isobutyl formate, ethyl acrylate, methacryl Ester solvents such as methyl acrylate and ethyl benzoate; amine solvents such as trimethylamine, hexylamine, triethylamine and aniline; nitrile solvents such as acrylonitrile and acetonitrile; nitromethane; Examples thereof include organic solvents such as nitro solvents such as nitroethane, and aldehyde solvents such as acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, pentanal, and acrylaldehyde. One or a mixture of two or more of these solvents is used. be able to.
[0035]
Among the above-mentioned materials, the dispersion medium 32 is mainly composed of water and / or a liquid having excellent compatibility with water (for example, a liquid having a solubility of 30 g or more in 100 g of water at 25 ° C.). preferable. Thereby, for example, the dispersibility of the dispersoid 31 in the dispersion medium 32 can be enhanced, and the dispersoid 31 in the dispersion liquid 3 has a relatively small particle size and a small variation in size. be able to. As a result, the obtained toner base particles (granules) 4 have a small variation in size and shape among the particles and a relatively large circularity.
[0036]
When a mixture of a plurality of components is used as the constituent material of the dispersion medium 32, the constituent material of the dispersion medium is an azeotropic mixture (minimum boiling azeotropic mixture) between at least two types of components constituting the mixture. It is preferable to use one that can form Accordingly, it is possible to efficiently remove the dispersion medium 32 in a solidifying section or the like of the toner manufacturing apparatus described later. Further, it becomes possible to remove the dispersion medium 32 at a relatively low temperature in a solidifying section or the like of the toner manufacturing apparatus described later, and it is possible to more effectively prevent the deterioration of the characteristics of the obtained toner base particles (granules) 4. . For example, liquids that can form an azeotrope with water include carbon disulfide, carbon tetrachloride, methyl ethyl ketone (MEK), acetone, cyclohexanone, 3-heptanone, 4-heptanone, ethanol, n-propanol, Isopropanol, n-butanol, i-butanol, t-butanol, 3-methyl-1-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, n-hexanol, cyclohexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-octanol , 2-methoxyethanol, allyl alcohol, furfuryl alcohol, phenol, dipropyl ether, dibutyl ether, 1,4-dioxane, anisole, 2-methoxyethanol, hexane, heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, octane, dideca , Methylcyclohexene, isoprene, toluene, benzene, ethylbenzene, naphthalene, pyridine, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, furfuryl alcohol, chloroform, 1,2-dichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, acetylacetone, acetic acid Ethyl, methyl acetate, isopropyl acetate, isobutyl acetate, isopentyl acetate, ethyl chloroacetate, butyl chloroacetate, isobutyl chloroacetate, ethyl formate, isobutyl formate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl benzoate, trimethylamine, hexylamine, triethylamine Aniline, acrylonitrile, acetonitrile, nitromethane, nitroethane, acrylaldehyde and the like.
[0037]
Further, the boiling point of the dispersion medium 32 is not particularly limited, but is preferably 180 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, and further preferably 35 to 130 ° C. As described above, when the dispersion medium 32 has a relatively low boiling point, the dispersion medium 32 can be relatively easily removed in a solidifying portion or the like of a toner manufacturing apparatus described later. Further, by using such a material as the dispersion medium 32, the residual amount of the dispersion medium 32 in the obtained toner base particles 4 can be particularly reduced. As a result, the reliability as a toner is further improved.
The dispersion medium 32 may contain components other than the above-described materials. For example, in the dispersion medium 32, a material exemplified later as a component of the dispersoid 31, an inorganic fine powder such as silica, titanium oxide, iron oxide, or an organic material such as a fatty acid, a fatty acid metal salt, or a polymer polymerized fine powder. Various additives such as system fine powder may be contained.
[0038]
<Dispersoid>
The dispersoid 31 is usually made of a material containing at least a resin as a main component.
Hereinafter, the constituent materials of the dispersoid 31 will be described.
1. Resin (binder resin)
In the present invention, the resin (binder resin) is not particularly limited, and examples thereof include polystyrene, poly-α-methylstyrene, chloropolystyrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, and styrene-butadiene copolymer. Polymer, styrene-vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-acrylate copolymer, styrene-methacrylate copolymer, styrene-acrylate A styrene-based resin such as a methacrylic acid ester copolymer, a styrene-α-methyl methacrylate copolymer, a styrene-acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer, or a styrene-vinyl methyl ether copolymer; A homopolymer or copolymer containing Polyester resin, epoxy resin, urethane-modified epoxy resin, silicone-modified epoxy resin, vinyl chloride resin, rosin-modified maleic resin, phenyl resin, polyethylene resin, polypropylene, ionomer resin, polyurethane resin, silicone resin, ketone resin, ethylene- Examples include an ethyl acrylate copolymer, a xylene resin, a polyvinyl butyral resin, a terpene resin, a phenol resin, an aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, and the like. One or more of these can be used in combination.
[0039]
In the present invention, among the above resins, those containing two or more different polyester-based resins are preferably used. This makes it possible to achieve both mechanical strength (stability against mechanical stress) and fixability (sufficient fixability in a wide temperature range). For example, as the polyester-based resin, a resin containing two types of polyesters having different crystallinities may be used. 1/2 And those containing two different polyesters. In particular, in the present invention, it is preferable to use, as the polyester-based resin, a resin containing at least a block polyester described below and an amorphous polyester. Thereby, particularly excellent effects can be obtained as described in detail later. Hereinafter, a case in which a block polyester and an amorphous polyester are used in combination as a resin will be representatively described.
[0040]
1-1. Block polyester
The block polyester is composed of a block copolymer having a crystalline block formed by condensing an alcohol component and a carboxylic acid component, and an amorphous block having lower crystallinity than the crystalline block.
(1) Crystalline block
The crystalline block has higher crystallinity than the amorphous block or the amorphous polyester. That is, the molecular arrangement structure is stronger and more stable than the amorphous block or the amorphous polyester. For this reason, the crystalline block contributes to improving the strength of the whole toner. As a result, the finally obtained toner is resistant to mechanical stress, and has excellent durability and storage stability.
[0041]
Incidentally, a resin having high crystallinity generally has a so-called sharp melt property as compared with a resin having low crystallinity. That is, when a resin having high crystallinity is measured for an endothermic peak at a melting point by differential scanning calorimetry (DSC), it has a property that an endothermic peak appears as a sharper shape than a resin having low crystallinity. I have.
On the other hand, the crystalline block has high crystallinity as described above. Therefore, the crystalline block has a function of imparting a sharp melt property to the block polyester. For this reason, the toner of the present invention has excellent shape stability (durability) even at a relatively high temperature (temperature near the melting point of the block polyester) at which the amorphous polyester described later is sufficiently softened. Can be held. Therefore, the toner of the present invention can exhibit sufficient fixability (fixing strength) in a wide temperature range.
Further, since such a crystalline block is contained in the block polyester, in the present invention, the thermal sphering treatment described later can be performed efficiently (in a short time), and easily and finally The circularity of the obtained toner particles can be made relatively high.
[0042]
Hereinafter, components constituting the crystalline block will be described.
As the alcohol component constituting the crystalline block, an alcohol component having two or more hydroxyl groups can be used, and among them, an alcohol component having two hydroxyl groups is preferable. Examples of such an alcohol component having two hydroxyl groups include an aromatic diol having an aromatic ring structure and an aliphatic diol having no aromatic ring structure. As the aromatic diol, for example, bisphenol A, an alkylene oxide adduct of bisphenol A (for example, polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (3.3) ) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.0) -polyoxyethylene ( 2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (6) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, and the like. Is, for example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propylene glycol, 1,3- Propylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butane Diol, 2,3-butanediol, neopentyl glycol (2,2-dimethylpropane-1,3-diol), 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentane Diol, 3-methyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentane Diol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene Chain diols such as recall, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, an alkylene oxide adduct of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4-cyclohexanediol, 1,4 And cyclic diols such as cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, and alkylene oxide adducts of hydrogenated bisphenol A.
[0043]
The alcohol component having three or more hydroxyl groups includes sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4- Butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethyl Benzene and the like can be mentioned.
[0044]
As described above, the alcohol component constituting the crystalline block is not particularly limited, but at least a part thereof is preferably an aliphatic diol, more preferably 80 mol% or more of which is an aliphatic diol, and 90 mol% or more thereof. More preferably, at least% is an aliphatic diol. Thereby, the crystallinity of the block polyester (crystalline block) can be made particularly high, and the above-mentioned effects become more remarkable.
[0045]
The alcohol component constituting the crystalline block has a linear molecular structure having 3 to 7 carbon atoms and has hydroxyl groups at both ends (general formula: HO- (CH 2 ) n It is preferable to include a diol represented by -OH (where n = 3 to 7). When such an alcohol component is contained, the crystallinity is improved and the coefficient of friction is reduced, so that the composition is resistant to mechanical stress and particularly excellent in durability and storage stability. Such diols include, for example, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol and the like, and among them, 1,4-butanediol Is preferred. By including 1,4-butanediol, the above-mentioned effects become particularly remarkable.
[0046]
When 1,4-butanediol is contained as an alcohol component constituting the crystalline block, it is more preferable that 50 mol% or more of the alcohol component constituting the crystalline block is 1,4-butanediol, and 80 mol% or more of the alcohol component constitutes the crystalline block. More preferably, it is 1,4-butanediol. As a result, the above-mentioned effects become more remarkable.
[0047]
As the carboxylic acid component constituting the crystalline block, a divalent or higher carboxylic acid or a derivative thereof (eg, acid anhydride, lower alkyl ester, etc.) can be used, and a divalent carboxylic acid or a derivative thereof, etc. It is preferable to use Examples of such a divalent carboxylic acid component include o-phthalic acid (phthalic acid), terephthalic acid, isophthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, octylsuccinic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, and fumaric acid. Acids, maleic acid, itaconic acid and derivatives thereof (for example, anhydrides, lower alkyl esters, etc.).
Examples of the trivalent or higher carboxylic acid component include trimellitic acid, pyromellitic acid and derivatives thereof (for example, anhydrides and lower alkyl esters).
[0048]
As described above, the carboxylic acid component constituting the crystalline block is not particularly limited, but it is preferable that at least a part thereof has a terephthalic acid skeleton, and at least 50 mol% of the carboxylic acid component has a terephthalic acid skeleton. It is more preferable that 80 mol% or more of the compound has a terephthalic acid skeleton. As a result, the finally obtained toner has a particularly excellent balance of various properties required for the toner. However, the "carboxylic acid component" here refers to a carboxylic acid component when it is made into a block polyester, and when adjusting the block polyester (forming a crystalline block), the carboxylic acid component itself or Derivatives such as acid anhydrides and lower alkyl esters can be used.
[0049]
The content of the crystalline block in the block polyester is not particularly limited, but is preferably 5 to 60 mol%, and more preferably 10 to 40 mol%. If the content of the crystalline block is less than the lower limit, the effect of having the crystalline block as described above may not be sufficiently exhibited depending on the content of the block polyester and the like. On the other hand, when the content of the crystalline block exceeds the upper limit, the content of the amorphous block relatively decreases, so that the affinity (compatibility) between the block polyester and the amorphous polyester described later is reduced. May decrease.
The crystalline block may include components other than the alcohol component and the carboxylic acid component as described above.
[0050]
(2) Amorphous block
The amorphous block has lower crystallinity than the above-described crystalline block. Further, the amorphous polyester described later also has lower crystallinity than the crystalline block. That is, the amorphous block has lower crystallinity than the crystalline block, similarly to the amorphous polyester described later.
By the way, in a blend resin, generally, resins having greatly different crystallinities are hardly compatible with each other, and resins having a small difference in crystallinity are easily compatible with each other. Therefore, when the block polyester has an amorphous block, the compatibility (dispersibility) between the block polyester and the amorphous polyester described later is increased. As a result, phase separation (particularly, macro phase separation) between the block polyester and the amorphous polyester can be effectively prevented in the finally obtained toner, and the advantages of the block polyester and the amorphous The advantages of polyester can be sufficiently and stably exhibited.
[0051]
Hereinafter, components constituting the amorphous block will be described.
As the alcohol component constituting the amorphous block, an alcohol component having two or more hydroxyl groups can be used, and among them, an alcohol component having two hydroxyl groups is preferable. Examples of such an alcohol component having two hydroxyl groups include an aromatic diol having an aromatic ring structure and an aliphatic diol having no aromatic ring structure. As the aromatic diol, for example, bisphenol A, an alkylene oxide adduct of bisphenol A (for example, polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (3.3) ) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.0) -polyoxyethylene ( 2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (6) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, and the like. Is, for example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propylene glycol, 1,3- Propylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butane Diol, 2,3-butanediol, neopentyl glycol (2,2-dimethylpropane-1,3-diol), 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentane Diol, 3-methyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentane Diol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene Chain diols such as recall, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, an alkylene oxide adduct of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4-cyclohexanediol, 1,4 And cyclic diols such as cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, and alkylene oxide adducts of hydrogenated bisphenol A.
[0052]
The alcohol component having three or more hydroxyl groups includes sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4- Butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethyl Benzene and the like can be mentioned.
[0053]
As described above, the alcohol component constituting the amorphous block is not particularly limited, but at least a part thereof is preferably an aliphatic diol, and more preferably 50 mol% or more is an aliphatic diol. As a result, an effect of obtaining a fixed image having more excellent toughness (excellent bending resistance) can be obtained.
Further, the alcohol component constituting the amorphous block preferably has at least a part thereof having a branched chain (side chain), and more preferably has at least 30 mol% of a branched chain. This has the effect of suppressing regular arrangement, lowering crystallinity, and improving transparency.
[0054]
As the carboxylic acid component constituting the amorphous block, a divalent or higher carboxylic acid or a derivative thereof (eg, an acid anhydride, a lower alkyl ester, etc.) can be used, but a divalent carboxylic acid or a derivative thereof can be used. And the like are preferably used. Examples of such a divalent carboxylic acid component include o-phthalic acid (phthalic acid), terephthalic acid, isophthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, octylsuccinic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, and fumaric acid. Acids, maleic acid, itaconic acid and derivatives thereof (for example, anhydrides, lower alkyl esters, etc.).
Examples of the trivalent or higher carboxylic acid component include trimellitic acid, pyromellitic acid and derivatives thereof (for example, anhydrides and lower alkyl esters).
[0055]
As described above, the carboxylic acid component constituting the amorphous block is not particularly limited, but it is preferable that at least a part thereof has a terephthalic acid skeleton, and at least 80 mol% of the carboxylic acid component has a terephthalic acid skeleton. More preferably, there is. As a result, the finally obtained toner has a particularly excellent balance of various properties required for the toner. However, the “carboxylic acid component” here refers to a carboxylic acid component when it is made into a block polyester, and when adjusting the block polyester (forming an amorphous block), the carboxylic acid component itself or And derivatives thereof such as acid anhydrides and lower alkyl esters.
The amorphous block may contain components other than the above-mentioned alcohol component and carboxylic acid component.
[0056]
The average molecular weight (weight average molecular weight) Mw of the block polyester having a crystalline block and an amorphous block as described above is not particularly limited, but is 1 × 10 4 ~ 3 × 10 5 And preferably 1.2 × 10 4 ~ 1.5 × 10 5 Is more preferable. If the average molecular weight Mw is less than the lower limit, the mechanical strength of the finally obtained toner may be reduced, and sufficient durability (storability) may not be obtained. On the other hand, when the average molecular weight Mw is too small, cohesive failure tends to occur during fixing of the toner, and the offset resistance tends to decrease. On the other hand, when the average molecular weight Mw exceeds the above upper limit, the grain boundary is likely to be broken at the time of fixing the toner, the wettability to a transfer material (recording medium) such as paper is reduced, and the amount of heat required for fixing is increased.
[0057]
Glass transition point T of block polyester g Although it is not particularly limited, it is preferably 50 to 75 ° C, more preferably 55 to 70 ° C. When the glass transition point is less than the lower limit, the storage stability (heat resistance) of the toner is reduced, and depending on the use environment, fusion between toner particles may occur. On the other hand, when the glass transition point exceeds the upper limit, the low-temperature fixability and the transparency are reduced. On the other hand, if the glass transition point is too high, the effect of the thermal sphering treatment described later may not be sufficiently exerted. The glass transition point can be measured according to JIS K7121.
[0058]
Softening point T of block polyester 1/2 Although it is not particularly limited, it is preferably from 90 to 160 ° C, and more preferably from 100 to 150 ° C. If the softening point is less than the lower limit, the storability of the toner may decrease, and sufficient durability may not be obtained. On the other hand, if the softening point is too low, cohesive failure tends to occur when fixing the toner, and the offset resistance tends to decrease. On the other hand, when the softening point exceeds the above upper limit, grain boundary destruction is likely to occur at the time of fixing the toner, the wettability to a transfer material (recording medium) such as paper is reduced, and the amount of heat required for fixing is increased. The softening point T 1/2 For example, using a flow tester, a sample amount: 1 g, a die hole diameter: 1 mm, a die length: 1 mm, a load: 20 kgf, a preheating time: 300 seconds, a measurement starting temperature: 50 ° C., and a heating rate: 5 ° C./min. Can be obtained as a temperature at a point on the flow curve corresponding to h / 2 in the analysis flowchart as shown in FIG.
[0059]
Melting point T of block polyester m (The center value T of the peak when the endothermic peak of the melting point is measured by differential scanning calorimetry described later. mp ) Is not particularly limited, but is preferably 190 ° C or higher, more preferably 190 to 230 ° C. If the melting point is lower than 190 ° C., there is a possibility that effects such as improvement in offset resistance may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the melting point is too high, the material temperature must be set to a relatively high temperature in a kneading step described later. As a result, the transesterification reaction of the resin material is likely to proceed, and it may be difficult to sufficiently reflect the resin design on the finally obtained toner. The melting point can be determined, for example, by measuring an endothermic peak by differential scanning calorimetry (DSC).
[0060]
When the finally obtained toner is used in a fixing device having a fixing roller as described later, the melting point of the block polyester is set to T. m (B) [° C.], the standard set temperature of the surface of the fixing roller is T fix [° C], T fix ≤T m (B) ≦ (T fix +100), and (T fix +10) ≦ T m (B) ≦ (T fix +70) is more preferably satisfied. By satisfying such a relationship, the crystal component in the toner does not melt at the time of fixing the toner, so that the toner viscosity does not drop below a certain level, and the releasability from the fixing roller is secured.
[0061]
Further, the melting point of the block polyester is preferably higher than the softening point of the amorphous polyester described later. As a result, the stability of the shape of the finally obtained toner is improved, and the toner exhibits particularly excellent stability (durability) against mechanical stress. Further, when the melting point of the block polyester is higher than the softening point of the amorphous polyester described later, for example, when performing the thermal sphering treatment described later, the block polyester ensures the shape stability of the powder for toner production to some extent. In addition, the amorphous polyester can be sufficiently softened. As a result, the thermal sphering process can be performed efficiently, and the circularity of the finally obtained toner (toner particles) can be relatively easily increased.
[0062]
By the way, as described above, since the block polyester has a crystalline block with high crystallinity, a so-called sharp polyester is used as compared with a resin material having relatively low crystallinity (for example, an amorphous polyester described later). It has melt properties.
As an index representing the crystallinity, for example, the center value of the peak when the endothermic peak of the melting point is measured by differential scanning calorimetry (DSC) is T. mp [° C], the shoulder peak value is T ms When [° C.], ΔT = T mp -T ms (See FIG. 2). The smaller the ΔT value, the higher the crystallinity.
The ΔT value of the block polyester is preferably at most 50 ° C, more preferably at most 20 ° C. T mp [° C], T ms Although the measurement conditions of [° C.] are not particularly limited, for example, after the temperature of a block polyester to be a sample is increased to 200 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min, and further decreased at a rate of temperature decrease of 10 ° C./min. The temperature can be measured by raising the temperature at a rate of 10 ° C./min.
Further, the block polyester has higher crystallinity than the amorphous polyester described below. Accordingly, the ΔT value of the amorphous polyester is ΔT A [° C], the ΔT value of the block polyester is ΔT B When [° C], ΔT A > ΔT B Satisfy the relationship. In particular, in the present invention, ΔT A −ΔT B > 10 is preferably satisfied. A −ΔT B More preferably, the relationship of> 30 is satisfied. By satisfying such a relationship, the above-described effects become more remarkable. However, when the crystallinity of the amorphous polyester is particularly low, T mp Or T ms May be difficult to measure (discriminating). In such a case, ΔT A Is ∞ [° C].
[0063]
The block polyester has a heat of fusion E obtained when the endothermic peak of the melting point is measured by differential scanning calorimetry. f Is preferably 5 mJ / mg or more, and more preferably 15 mJ / mg or more. Heat of fusion E f Is less than 5 mJ / mg, the above-mentioned effect due to having a crystalline block may not be sufficiently exerted. However, the heat of fusion does not include the calorific value of the endothermic peak at the glass transition point (see FIG. 2). The conditions for measuring the endothermic peak of the melting point are not particularly limited. For example, the temperature of a block polyester to be a sample was increased to 200 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and further decreased at a rate of 10 ° C./min. Thereafter, a value measured when the temperature is raised at a temperature rising rate of 10 ° C./min can be determined as the heat of fusion.
[0064]
The block polyester is preferably a linear polymer (a polymer having no cross-linked structure). Linear polymers have a lower coefficient of friction than cross-linked polymers. Thereby, particularly excellent releasability is obtained, and the transfer efficiency of the toner is further improved.
The block polyester may have a block other than the above-described crystalline block and amorphous block.
[0065]
1-2. Amorphous polyester
Amorphous polyester has lower crystallinity than the above-mentioned block polyester.
Amorphous polyester is mainly composed of dispersibility of components (for example, a colorant, a wax, an antistatic agent and the like to be described later) constituting the toner, pulverizability of a kneaded material at the time of toner production, fixability of the toner. (Especially, low-temperature fixability), a component that contributes to improving functions such as transparency, mechanical properties (for example, elasticity and mechanical strength, etc.), chargeability, and moisture resistance. In other words, if the amorphous polyester as described in detail below is not contained in the toner, it will be difficult to sufficiently exhibit the characteristics required for the toner as described above.
[0066]
Hereinafter, components constituting the amorphous polyester will be described.
As the alcohol component constituting the amorphous polyester, those having two or more hydroxyl groups can be used, and among them, the alcohol component having two hydroxyl groups is preferable. Examples of such an alcohol component having two hydroxyl groups include an aromatic diol having an aromatic ring structure and an aliphatic diol having no aromatic ring structure. As the aromatic diol, for example, bisphenol A, an alkylene oxide adduct of bisphenol A (for example, polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (3.3) ) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.0) -polyoxyethylene ( 2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (6) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, and the like. Is, for example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propylene glycol, 1,3- Propylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butane Diol, 2,3-butanediol, neopentyl glycol (2,2-dimethylpropane-1,3-diol), 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentane Diol, 3-methyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentane Diol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene Chain diols such as recall, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, an alkylene oxide adduct of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4-cyclohexanediol, 1,4 And cyclic diols such as cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, and alkylene oxide adducts of hydrogenated bisphenol A.
[0067]
The alcohol component having three or more hydroxyl groups includes sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4- Butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethyl Benzene and the like can be mentioned.
[0068]
As the carboxylic acid component constituting the amorphous polyester, a divalent or higher carboxylic acid or a derivative thereof (eg, acid anhydride, lower alkyl ester, etc.) can be used, but a divalent carboxylic acid or a derivative thereof can be used. And the like are preferably used. Examples of such a divalent carboxylic acid component include o-phthalic acid (phthalic acid), terephthalic acid, isophthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, octylsuccinic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, and fumaric acid. Acids, maleic acid, itaconic acid and derivatives thereof (for example, anhydrides, lower alkyl esters, etc.).
Examples of the trivalent or higher carboxylic acid component include trimellitic acid, pyromellitic acid and derivatives thereof (for example, anhydrides and lower alkyl esters).
[0069]
As described above, the carboxylic acid component constituting the amorphous polyester is not particularly limited, but it is preferable that at least a part thereof has a terephthalic acid skeleton, and at least 80 mol% of the carboxylic acid component has a terephthalic acid skeleton. More preferably, 90 mol% or more thereof has a terephthalic acid skeleton. As a result, the finally obtained toner has a particularly excellent balance of various properties required for the toner. However, the "carboxylic acid component" here refers to a carboxylic acid component when it is an amorphous polyester, and when adjusting the amorphous polyester, the carboxylic acid component itself or its acid anhydride is used. And derivatives such as lower alkyl esters.
[0070]
In addition, it is preferable that 50 mol% or more (more preferably, 80 mol% or more) of the monomer component constituting the amorphous polyester is the same as the monomer component constituting the above-described amorphous block. That is, the amorphous polyester is preferably composed of the same monomer components as the amorphous block. Thereby, the affinity (compatibility) between the amorphous polyester and the block polyester becomes particularly excellent. However, the “monomer component” here does not indicate a monomer used for producing an amorphous polyester or a block polyester, but indicates a monomer component contained in the amorphous polyester or the block polyester.
The amorphous polyester may include components other than the alcohol component and the carboxylic acid component as described above.
[0071]
The average molecular weight (weight average molecular weight) Mw (A) of the amorphous polyester is not particularly limited, but may be 5 × 10 3 ~ 4 × 10 4 And preferably 8 × 10 3 ~ 2.5 × 10 4 Is more preferable. When the average molecular weight Mw (A) is less than the lower limit, the mechanical strength of the finally obtained toner is reduced, and sufficient durability (preservability) may not be obtained. On the other hand, when the average molecular weight Mw (A) is too small, cohesive failure tends to occur during fixing of the toner, and the offset resistance tends to decrease. On the other hand, when the average molecular weight Mw exceeds the above upper limit, the grain boundary is likely to be broken at the time of fixing the toner, the wettability to a transfer material (recording medium) such as paper is reduced, and the amount of heat required for fixing is increased.
[0072]
Glass transition point T of amorphous polyester g Although it is not particularly limited, it is preferably 50 to 75 ° C, more preferably 55 to 70 ° C. When the glass transition point is less than the lower limit, the storage stability (heat resistance) of the toner is reduced, and depending on the use environment, fusion between toner particles may occur. On the other hand, when the glass transition point exceeds the upper limit, the low-temperature fixability and the transparency are reduced. On the other hand, if the glass transition point is too high, the effect may not be sufficiently exhibited when performing a thermal sphering treatment as described later. The glass transition point can be measured according to JIS K7121.
[0073]
Softening point T of amorphous polyester 1/2 Although it is not particularly limited, it is preferably from 90 to 160 ° C, more preferably from 100 to 150 ° C, even more preferably from 100 to 130 ° C. If the softening point is less than the lower limit, the storability of the toner may decrease, and sufficient durability may not be obtained. On the other hand, if the softening point is too low, cohesive failure tends to occur when fixing the toner, and the offset resistance tends to decrease. On the other hand, when the softening point exceeds the above upper limit, grain boundary destruction is likely to occur at the time of fixing the toner, the wettability to a transfer material (recording medium) such as paper is reduced, and the amount of heat required for fixing is increased.
[0074]
Further, the softening point of the amorphous polyester is defined as T 1/2 (A) [° C.] m (B), T m (B)> (T 1/2 (A) +60) is preferably satisfied, and (T) 1/2 (A) +60) <T m (B) <(T 1/2 It is more preferable to satisfy the relationship of (A) +150). By satisfying such a relationship, for example, at a relatively high temperature, the amorphous polyester can be sufficiently softened while the block polyester secures the shape stability of the toner particles to some extent. As a result, the fixing property in a wide temperature range (particularly, the fixing property in a low temperature range) can be improved while sufficiently securing the stability of the shape of the toner. Further, by satisfying the above-described relationship, for example, the thermal sphering process described later can be performed more efficiently, and the circularity of the obtained toner (particles) can be further improved. Further, by satisfying the above relationship, the toner can exhibit excellent fixability in a wider temperature range.
[0075]
The softening point T 1/2 For example, using a flow tester, a sample amount: 1 g, a die hole diameter: 1 mm, a die length: 1 mm, a load: 20 kgf, a preheating time: 300 seconds, a measurement starting temperature: 50 ° C., and a heating rate: 5 ° C./min. Can be obtained as a temperature at a point on the flow curve corresponding to h / 2 in the analysis flowchart as shown in FIG.
The amorphous polyester is preferably a linear polymer (a polymer having no cross-linked structure). Linear polymers have a lower coefficient of friction than cross-linked polymers. Thereby, particularly excellent releasability is obtained, and the transfer efficiency of the toner is further improved.
[0076]
As described above, when the block polyester and the amorphous polyester are used in combination, the above-mentioned features of the block polyester and the features of the amorphous polyester can be compatible. As a result, the finally obtained toner is resistant to mechanical stress (has sufficient physical stability) and can exhibit sufficient fixability (fixing strength) in a wide temperature range. It becomes.
[0077]
The mixing ratio between the block polyester and the amorphous polyester is preferably from 5:95 to 45:55 by weight, more preferably from 10:90 to 30:70. If the blending ratio of the block polyester is too low, it may be difficult to sufficiently improve the offset resistance of the toner. On the other hand, if the compounding ratio of the amorphous polyester is too low, sufficient low-temperature fixability and transparency may not be obtained. Further, if the compounding ratio of the amorphous polyester is too low, for example, it is difficult to sufficiently increase the cohesiveness (coupling force) of the dispersoid 31 when solidifying the fine particles (droplets 9) of the dispersion 3. May be. When the kneaded material K7 is used for preparing the dispersion 3, it becomes difficult to efficiently and uniformly pulverize the kneaded material K7 used for preparing the dispersion.
The content of the polyester-based resin in the dispersoid 31 is not particularly limited, but is preferably from 2 to 98 wt%, more preferably from 5 to 95 wt%.
[0078]
Further, the resin (binder resin) may include a component (third resin component) other than the above-described block polyester and amorphous polyester.
Examples of the resin component (third resin component) other than the block polyester (first polyester) and the amorphous polyester (second polyester) include, for example, polystyrene, poly-α-methylstyrene, chloropolystyrene, and styrene-chloroform. Styrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-acrylate copolymer Styrene-methacrylate copolymer, styrene-acrylate-methacrylate copolymer, styrene-α-methyl methyl acrylate copolymer, styrene-acrylonitrile-acrylate copolymer, styrene-vinyl Styrene such as methyl ether copolymer A homopolymer or copolymer containing styrene or a styrene substituent in a lene resin, a polyester resin (different from the above-described block polyester or amorphous polyester), an epoxy resin, a urethane-modified epoxy resin, a silicone-modified epoxy resin, Vinyl chloride resin, rosin-modified maleic resin, phenyl resin, polyethylene, polypropylene, ionomer resin, polyurethane resin, silicone resin, ketone resin, ethylene-ethyl acrylate copolymer, xylene resin, polyvinyl butyral resin, terpene resin, phenol resin, Examples thereof include aliphatic or alicyclic hydrocarbon resins, and one or more of these can be used in combination.
[0079]
2. solvent
The dispersoid 31 may contain a solvent that dissolves at least a part of the component. Thereby, for example, the fluidity of the dispersoid 31 in the dispersion 3 (droplets 9) can be increased, and the dispersoid 31 in the dispersion 3 has a relatively small particle size and a variation in size. Can be reduced. As a result, the obtained toner base particles (granules) 4 have a small variation in size and shape among the particles and a relatively large circularity.
As the solvent, any solvent may be used as long as it dissolves at least a part of the components constituting the dispersoid 31, but it is easily removed in a solidifying section of a toner manufacturing apparatus as described later. It is preferred that
[0080]
The solvent is preferably one having low compatibility with the above-described dispersion medium 32 (for example, one having a solubility of 30 g or less in 100 g of the dispersion medium at 25 ° C.). Thereby, the dispersoid 31 can be finely dispersed in the dispersion liquid 3 (droplets 9) in a stable state.
Further, the composition of the solvent may be, for example, the composition of the above-described resin (for example, the mixing ratio of the block polyester and the amorphous polyester, the average molecular weight of the block polyester and the amorphous polyester, the constituent monomer, and the like), and the composition of the colorant. And the composition of the dispersion medium can be appropriately selected.
[0081]
Examples of the solvent include inorganic solvents such as water, carbon disulfide, and carbon tetrachloride, methyl ethyl ketone (MEK), acetone, diethyl ketone, methyl isobutyl tetone (MIBK), methyl isopropyl ketone (MIPK), cyclohexanone, and 3-heptanone. , 4-ketanone and other ketone solvents, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, i-butanol, t-butanol, 3-methyl-1-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, n-Hexanol, cyclohexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 2-methoxyethanol, allyl alcohol, furfuryl alcohol, alcohol solvents such as phenol, diethyl ether, dipropyl ether, diisopropane Ether solvents such as pill ether, dibutyl ether, 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,4-dioxane, tetrahydrofuran (THF), tetrahydropyran (THP), anisole, diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), and 2-methoxyethanol , Methyl cellosolve, ethyl cellosolve, phenyl cellosolve, and other cellosolve solvents; hexane, pentane, heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, octane, didecane, methylcyclohexene, isoprene, and other aliphatic hydrocarbon solvents, toluene, xylene, benzene, ethylbenzene , Naphthalene and other aromatic hydrocarbon solvents, pyridine, pyrazine, furan, pyrrole, thiophene, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine Aromatic heterocyclic compound solvents such as furfuryl alcohol, amide solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF) and N, N-dimethylacetamide (DMA), dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, trichloroethylene, Halogen compound solvents such as chlorobenzene, acetylacetone, ethyl acetate, methyl acetate, isopropyl acetate, isobutyl acetate, isopentyl acetate, ethyl chloroacetate, butyl chloroacetate, isobutyl chloroacetate, ethyl formate, isobutyl formate, ethyl acrylate, methyl methacrylate , Ethyl benzoate and other ester solvents, trimethylamine, hexylamine, triethylamine, aniline and other amine solvents, acrylonitrile, acetonitrile and other nitrile solvents, nitromethane, nitroethane And organic solvents such as aldehyde solvents such as acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, pentanal, and acrylaldehyde, etc., and one or a mixture of two or more selected from these solvents is used. be able to. Among them, those containing an organic solvent are particularly preferable, and ether solvents, cellosolve solvents, aliphatic hydrocarbon solvents, aromatic hydrocarbon solvents, aromatic heterocyclic compound solvents, amide solvents, and halogen compound solvents are preferable. More preferably, it contains one or more selected from solvents, ester solvents, amine solvents, nitrile solvents, nitro solvents, aldehyde solvents and the like. The use of such a solvent makes it possible to relatively easily disperse the above-described components in the dispersoid 31 sufficiently uniformly.
[0082]
Further, the dispersion 3 usually contains a coloring agent. As the colorant, for example, a pigment, a dye, or the like can be used. Examples of such pigments and dyes include carbon black, spirit black, lamp black (CI No. 77266), magnetite, titanium black, graphite, cadmium yellow, mineral fast yellow, navel yellow, and naphthol yellow S , Hansa Yellow G, Permanent Yellow NCG, Chrome Yellow, Benzidine Yellow, Quinoline Yellow, Tartrazine Lake, Red Mouth Lead, Molybdenum Orange, Permanent Orange GTR, Pyrazolone Orange, Benzidine Orange G, Cadmium Red, Permanent Red 4R, Watching Red Calcium salt, eosin lake, brilliant carmine 3B, manganese purple, fast violet B, methyl violet lake, navy blue, cobalt blue, aluminum Ribble Lake, Victoria Blue Lake, First Sky Blue, Indanthrene Blue BC, Ultramarine, Aniline Blue, Phthalocyanine Blue, Calco Oil Blue, Chrome Green, Chromium Oxide, Pigment Green B, Malachite Green Lake, Phthalocyanine Green, Final Yellow Green G, Rhodamine 6G, quinacridone, rose bengal (CI No. 45432), C.I. I. Direct Red 1, C.I. I. Direct Red 4, C.I. I. Acid Red 1, C.I. I. Basic Red 1, C.I. I. Modant Red 30, C.I. I. Pigment Red 48: 1, C.I. I. Pigment Red 57: 1, C.I. I. Pigment Red 122, C.I. I. Pigment Red 184, C.I. I. Direct Blue 1, C.I. I. Direct Blue 2, C.I. I. Acid Blue 9, C.I. I. Acid Blue 15, C.I. I. Basic Blue 3, C.I. I. Basic Blue 5, C.I. I. Modant Blue 7, C.I. I. Pigment Blue 15: 1, C.I. I. Pigment Blue 15: 3, C.I. I. Pigment Blue 5: 1, C.I. I. Direct Green 6, C.I. I. Basic Green 4, C.I. I. Basic Green 6, C.I. I. Pigment Yellow 17, C.I. I. Pigment Yellow 93, C.I. I. Pigment Yellow 97, C.I. I. Pigment Yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 180, C.I. I. Pigment Yellow 162, nigrosine dye (CI No. 50415B), metal complex dye, silica, aluminum oxide, magnetite, maghemite, various ferrites, cupric oxide, nickel oxide, zinc oxide, zirconium oxide, titanium oxide, Examples thereof include metal oxides such as magnesium oxide, and magnetic materials including magnetic metals such as Fe, Co, and Ni, and one or more of these can be used in combination. Such a coloring agent is usually contained in the dispersoid 31 in the dispersion 3 (droplets 9).
[0083]
The content of the colorant in the dispersion 3 is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10% by weight, and more preferably 0.3 to 3.0% by weight. When the content of the colorant is less than the lower limit, it may be difficult to form a visible image having a sufficient density depending on the type of the colorant. On the other hand, when the content of the colorant exceeds the above upper limit, the fixing characteristics and the charging characteristics of the finally obtained toner may be deteriorated.
[0084]
Further, the dispersion liquid 3 may contain wax. The wax is generally used for the purpose of improving the releasability.
Examples of the wax include ozokerite, celsin, paraffin wax, microwax, microcrystalline wax, petrolatum, hydrocarbon wax such as Fischer-Tropsch wax, carnauba wax, rice wax, methyl laurate, methyl myristate, palmitic acid Methyl, methyl stearate, butyl stearate, candelilla wax, cotton wax, wood wax, beeswax, lanolin, montan wax, ester wax such as fatty acid ester, polyethylene wax, polypropylene wax, oxidized polyethylene wax, oxidized polypropylene wax Amide wax such as olefin wax such as 12-hydroxystearic amide, stearic amide and phthalic anhydride; lauro , Ketone waxes such as stearone, ether waxes, and the like, can be used singly or in combination of two or more of them.
[0085]
Among the above-mentioned materials, particularly when an ester wax (for example, carnauba wax or rice wax) is used, the following effects can be obtained.
The ester wax has an ester structure in the molecule similarly to the polyester resin described above, and is excellent in compatibility with the polyester resin. For this reason, generation and coarsening of free wax in the finally obtained toner particles can be prevented (fine dispersion and microphase separation of the wax in the toner can be easily achieved). As a result, the finally obtained toner has particularly excellent releasability from the fixing roller.
[0086]
Melting point T of wax m Although it does not specifically limit, It is preferable that it is 30-160 degreeC, and it is more preferable that it is 50-100 degreeC. Note that, for example, by differential scanning calorimetry (DSC), the temperature was raised to 200 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and further decreased at a rate of 10 ° C./min. The melting point T m And the heat of fusion.
[0087]
Further, for example, in addition to the above-described wax, a low-melting polyester (hereinafter, also referred to as “low-melting polyester”) can be used as a component capable of imparting a wax effect. The low melting point is, for example, a melting point T m Is preferably about 70 to 90 ° C. Further, the weight average molecular weight Mw of the low melting point polyester is preferably about 3500 to 6500. The low-melting polyester is preferably a polymer of an aliphatic monomer. When the low-melting polyester satisfies such conditions (at least one, and preferably two or more), the compatibility with the polyester resin described above becomes particularly excellent, and the durability of the toner is improved. Can be provided without releasing the toner. Further, since the melting point is relatively low, low-temperature fixability can be improved.
[0088]
The content of the wax in the dispersion 3 is not particularly limited, but is preferably 1.0 wt% or less, and more preferably 0.5 wt% or less. When the content of the wax is too large, the wax is liberated and coarsened in the finally obtained toner particles, so that the wax exudes to the surface of the toner particles and the like, and the toner transfer efficiency tends to decrease. Is shown.
[0089]
Further, the dispersion 3 may contain components other than these. Such components include, for example, emulsifying dispersants, charge control agents, magnetic powders and the like. Among them, when an emulsifying dispersant is used, for example, it is possible to improve the dispersibility of the dispersoid 31 in the dispersion 3 (droplets 9). Here, examples of the emulsifying dispersant include an emulsifier, a dispersant, and a dispersing aid.
[0090]
Examples of the dispersant include inorganic dispersants such as tricalcium phosphate, nonionic organic dispersants such as polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, and polyethylene glycol; metal tristearate (eg, aluminum salt); and metal distearate. Salts (eg, aluminum salts, barium salts, etc.), metal stearates (eg, calcium salts, lead salts, zinc salts, etc.), metal linolenates (eg, cobalt salts, manganese salts, lead salts, zinc salts, etc.) Metal octanoate (eg, aluminum salt, calcium salt, cobalt salt, etc.), metal oleate (eg, calcium salt, cobalt salt, etc.), metal palmitate (eg, zinc salt, etc.), metal naphthenate (Eg, calcium salt, cobalt salt, manganese salt, lead salt, zinc salt, etc.), metal resinate (eg, For example, calcium salts, cobalt salts, manganese lead salts, zinc salts, etc.), metal polyacrylates (eg, sodium salts), metal polymethacrylates (eg, sodium salts), metal polymaleates (eg, Anionic organic dispersants such as metal salts of acrylic acid-maleic acid copolymer (eg, sodium salts), metal salts of polystyrenesulfonic acid (eg, sodium salts), and cations such as quaternary ammonium salts. Organic dispersants and the like. Among these, a nonionic organic dispersant or an anionic organic dispersant is particularly preferred.
[0091]
The content of the dispersant in the dispersion 3 is not particularly limited, but is preferably 3.0 wt% or less, and more preferably 0.01 to 1.0 wt%.
In addition, examples of the dispersing aid include anionic, cationic, and nonionic surfactants.
The dispersing aid is preferably used in combination with a dispersing agent. When the dispersion 3 contains a dispersant, the content of the dispersion aid in the dispersion 3 is not particularly limited, but is preferably 2.0 wt% or less, and is 0.005 to 0.5 wt%. Is more preferred.
[0092]
Examples of the charge control agent include a metal salt of benzoic acid, a metal salt of salicylic acid, a metal salt of alkyl salicylic acid, a metal salt of catechol, a metal-containing bisazo dye, a nigrosine dye, a tetraphenylborate derivative, a quaternary ammonium salt, Examples thereof include an alkylpyridinium salt, a chlorinated polyester, and nitrophenic acid.
Examples of the magnetic powder include magnetite, maghemite, various ferrites, cupric oxide, nickel oxide, zinc oxide, zirconium oxide, titanium oxide, metal oxides such as magnesium oxide, and Fe, Co, and Ni. Examples thereof include those made of a magnetic material including a magnetic metal.
[0093]
Further, in addition to the above-described materials, for example, zinc stearate, zinc oxide, cerium oxide, and the like may be added to the dispersion liquid 3.
In the dispersion 3, components other than the dispersoid 31 may be dispersed as insoluble components. For example, in the dispersion liquid 3, inorganic fine powders such as silica, titanium oxide and iron oxide, and organic fine powders such as fatty acids and fatty acid metal salts may be dispersed.
[0094]
In the dispersion liquid 3, the dispersoid 31 is in a state of being finely dispersed in the dispersion medium 32.
The average particle size d of the dispersoid 31 in the dispersion 3 is not particularly limited, but is preferably from 0.08 to 1.2 μm, and more preferably from 0.15 to 0.75 μm. When the average particle size of the dispersoid 31 is within such a range, the finally obtained toner particles 4 have an appropriate degree of circularity, and have excellent properties and uniformity in shape among the particles. It will be.
[0095]
The content of the dispersoid 31 in the dispersion 3 is not particularly limited, but is preferably 1 to 99 wt%, and more preferably 5 to 95 wt%. When the content of the dispersoid 31 is less than the lower limit, the circularity of the obtained toner base particles (granules) 4 tends to decrease. Further, when solidifying, a large amount of heat energy may be required. On the other hand, if the content of the dispersoid 31 exceeds the above upper limit, the viscosity of the dispersion 3 increases depending on the composition of the dispersion medium 32 and the like, and the shape and size of the obtained toner base particles (granules) 4 The variation tends to increase. Further, atomization discharge may be difficult.
[0096]
The dispersoid 31 dispersed in the dispersion medium 32 may have, for example, a different composition between the particles, but preferably have substantially the same composition. When the dispersoid 31 has a different composition between the particles, for example, the dispersion liquid 3 includes a dispersoid 31 mainly composed of a resin material and a dispersoid 31 mainly composed of wax. May be included.
In such a dispersion 3, the dispersoid 31 is preferably a solid, that is, a suspension. Thereby, it is possible to effectively prevent the dispersion medium from remaining inside the dispersoid (the inside of the toner base particles). As a result, the storage stability of the toner is improved, and the generation of an unusual odor after fixing is also reduced. Can be prevented.
[0097]
As described above, in the present invention, by removing the dispersion medium 32 from the dispersion liquid 3 as described above, the granular material as an aggregate of the dispersoids 31 (an aggregate of the components of the dispersoid 31) is obtained. (Toner mother particles 4).
In particular, in the present invention, when the average particle diameter of the dispersoid 31 in the dispersion 3 is d [μm] and the average particle diameter of the toner base particles (granules) 4 is D [μm], 2 ≦ D / d It satisfies the relationship of ≦ 200. By satisfying such a relationship, it is possible to obtain a toner having a particularly small variation in shape and size among the particles. On the other hand, if D / d is less than the lower limit, the surface irregularities are relatively large with respect to the particle diameter D of the base particles, so that the fluidity becomes poor. Therefore, the thin layer on the developing roller also becomes uneven. On the other hand, when D / d exceeds the upper limit, the irregularities on the particle surface become too small, so that the effect of improving the transfer efficiency is reduced and the cleaning property is deteriorated.
[0098]
Thus, in the present invention, the relationship of 2 ≦ D / d ≦ 200 is satisfied, but the relationship of 3 ≦ D / d ≦ 150 is preferably satisfied, and the relationship of 4 ≦ D / d ≦ 100 is satisfied. It is more preferable to satisfy. As a result, the above-mentioned effects become more remarkable.
As described above, the toner mother particles (granules) 4 are obtained as an aggregate of the dispersoid 31, and the aggregate of the dispersoid 31 is at least a part of the components constituting the dispersoid 31. Any of the above-mentioned aggregates may be used, and for example, an aggregate from which some of the components such as the solvent contained in the dispersoid 31 have been removed may be used.
[0099]
By the way, in the conventional kneading and pulverizing method, even when the kneading time, the kneading strength and the like are optimized, there is a limit in improving the uniformity (dispersibility) of the constituent components in the toner. In particular, when two or more different resin components are contained, the uniformity of the components in the obtained toner is particularly low.
On the other hand, the present invention is characterized in that the above-described dispersion liquid is jetted as droplets (fine particles) and solidified. As a result, the obtained toner is one in which the components are sufficiently homogeneously compatible and dispersed.
[0100]
The dispersion 3 as described above can be prepared, for example, as follows.
First, an aqueous solution is prepared by adding a dispersant and / or a dispersion medium to water or a liquid having excellent compatibility with water, if necessary.
On the other hand, a resin liquid containing a resin as a main component of the toner or a precursor thereof (hereinafter, also collectively referred to as “resin material”) is prepared. In preparing the resin liquid, for example, the above-described solvent may be used in addition to the resin material. Further, the resin liquid may be a molten liquid obtained by heating a resin material.
[0101]
Next, the dispersion liquid 3 in which the dispersoid 31 containing the resin material is dispersed in the aqueous dispersion medium 32 is added by gradually dropping the resin liquid into the stirred aqueous solution. can get. By preparing the dispersion 3 by such a method, the circularity of the dispersoid 31 in the dispersion 3 (droplets 9) can be further increased. As a result, the toner base particles (granules) 4 have sufficiently high circularity, and the variation in shape among the particles is particularly small. When the resin solution is dropped, the aqueous solution and / or the resin solution may be heated. When a solvent is used for preparing the resin solution, for example, after the above-described dropping is performed, the obtained dispersion 3 is heated or placed in a reduced-pressure atmosphere to contain the dispersion 3 in the dispersoid 31. At least a part of the solvent used may be removed.
By using such a method, the particle size of the dispersoid 31 in the dispersion 3 can be controlled to an appropriate size.
[0102]
As described above, an example of the method for preparing the dispersion 3 has been described, but the dispersion 3 is not limited to the one prepared by such a method. For example, the dispersion 3 can be prepared by the following method.
First, an aqueous solution is prepared by adding a dispersant and / or a dispersion medium to water or a liquid having excellent compatibility with water, if necessary.
On the other hand, a powdery or granular material including a resin material is prepared.
Next, this powdery or granular material is gradually introduced into an aqueous solution in a stirred state, whereby a dispersoid 31 containing a resin material is dispersed in an aqueous dispersion medium 32. 3 is obtained. When the dispersion liquid 3 is prepared by such a method, it is possible to substantially prevent the organic solvent from volatilizing in a solidifying section or the like of a toner manufacturing apparatus described later. As a result, the toner can be manufactured by a method that hardly adversely affects the environment. At the time of charging the material, for example, the aqueous solution may be heated.
By using such a method, the particle size of the dispersoid 31 in the dispersion 3 can be controlled to an appropriate size.
[0103]
Further, the dispersion 3 can be prepared by the following method.
First, a resin dispersion in which at least a resin material is dispersed and a colorant dispersion in which at least a colorant is dispersed are prepared.
Next, the resin dispersion and the colorant dispersion are mixed and stirred. At this time, if necessary, a flocculant such as an inorganic metal salt may be added with stirring.
By stirring for a predetermined time, an aggregate in which the resin material, the colorant, and the like are aggregated to an appropriate size is formed. As a result, a dispersion liquid 3 in which the aggregate is dispersed as a dispersoid 31 is obtained.
By using such a method, the particle size of the dispersoid 31 in the dispersion 3 can be controlled to an appropriate size. In addition, the dispersion 3 can be adjusted using a single component of the toner, an emulsion of a mixture thereof, or a mixture of suspensions.
[0104]
Further, in preparing the dispersion liquid 3, for example, kneading a raw material K5 containing at least a part of the constituent materials of the toner (for example, resin, colorant, wax, charge control agent, magnetic powder, and the like) as described above. May be used. For example, the kneaded material K7 may be used as the above-described resin liquid, powdery or granular material, or resin dispersion. By using the kneaded material K7 in the preparation of the dispersion 3, the dispersibility of the dispersoid 31 in the dispersion 3 (droplets 9) can be made particularly excellent. Therefore, even in the finally obtained toner, the dispersion of the composition and characteristics among the particles is reduced. As a result, the resulting toner has particularly excellent overall properties.
[0105]
Hereinafter, an example of a method for obtaining the kneaded material K7 using the raw material K5 containing at least a part of the constituent materials of the toner will be described.
The kneaded material K7 can be manufactured, for example, using an apparatus as shown in FIG.
[Kneading process]
It is preferable that the raw material K5 to be kneaded is one in which the above-described components are mixed in advance.
In the present embodiment, a configuration using a twin-screw kneading extruder as the kneading machine will be described.
[0106]
The kneading machine K1 includes a process unit K2 for kneading the raw material K5 while transporting the raw material K5, a head unit K3 for forming the kneaded raw material (kneaded material K7) into a predetermined cross-sectional shape, and extruding the raw material K5 in the processing unit K2. And a feeder K4 for supplying.
The process section K2 has a barrel K21, screws K22 and K23 inserted into the barrel K21, and a fixing member K24 for fixing the head section K3 to the tip of the barrel K21.
In the process section K2, the rotation of the screws K22 and K23 applies a shearing force to the raw material K5 supplied from the feeder K4, and the uniform kneaded material K7, in particular, the block polyester and the amorphous polyester are sufficiently mixed. To obtain a kneaded material K7 compatible with
[0107]
The overall length of the process part K2 is preferably 50 to 300 cm, more preferably 100 to 250 cm. If the total length of the process portion K2 is less than the lower limit, it may be difficult to sufficiently compatibilize the block polyester and the amorphous polyester. On the other hand, if the total length of the process section K2 exceeds the upper limit, the raw material K5 is likely to be denatured by heat depending on the temperature in the process section K2, the rotation speed of the screw K22, the screw K23, and the like, and the toner finally obtained It may be difficult to sufficiently control the physical properties of the material.
[0108]
Further, the process unit K2 has a first region K25 having a predetermined length in the longitudinal direction, and a second region K26 provided closer to the head unit K3 than the first region K25. That is, the raw material K5 is sent to the second region K26 after passing through the first region K25.
The internal temperature of the first region K25 is set higher than that of the second region K26. That is, in other words, the temperature of the raw material K5 conveyed inside the process section K2 when passing through the first region K25 is higher than the temperature when passing through the second region K26.
[0109]
As described above, by kneading the raw material K5 at a relatively high temperature in the first region K25, the block polyester and the amorphous polyester can be sufficiently compatibilized.
Raw material temperature in first region K25 (internal temperature of first region K25) T 1 [° C] is the melting point of the block polyester m (B) When [° C.], T m (B) ≦ T 1 Preferably satisfies the relationship of (T m (B) + 10 ° C) ≦ T 1 ≤ (T m (B) + 60 ° C.) is more preferably satisfied. Raw material temperature T 1 But T m (B) If the temperature is lower than [° C.], it may be difficult to sufficiently compatibilize the block polyester and the amorphous polyester.
[0110]
Raw material temperature T in first region K25 1 The specific value varies depending on the composition of the resin and the like, but is preferably 190 to 300 ° C, more preferably 200 to 250 ° C.
In the first region K25, the raw material temperature T 1 May be uniform or different depending on the site. In the latter case, the maximum temperature of the raw material K5 in the first region K25 is preferably higher than the lower limit, and the minimum temperature and the maximum temperature of the raw material K5 in the first region K25 are within the above range. More preferably, there is.
[0111]
The residence time (time required for passage) of the raw material K5 in the first region K25 is preferably 0.5 to 12 minutes, and more preferably 0.5 to 7 minutes. If the residence time in the first region K25 is less than the lower limit, it may be difficult to sufficiently compatibilize the block polyester and the amorphous polyester. On the other hand, if the residence time in the first region K25 exceeds the upper limit, the production efficiency decreases, and depending on the temperature in the process unit K2, the rotation speed of the screw K22, the screw K23, etc. K5 is likely to be denatured, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0112]
The length of the first region K25 is preferably from 10 to 200 cm, more preferably from 20 to 150 cm. If the length of the first region K25 is less than the lower limit, it may be difficult to sufficiently compatibilize the block polyester and the amorphous polyester. On the other hand, when the length of the first region K25 exceeds the upper limit, the production efficiency is reduced, and depending on the temperature in the process section K2, the number of rotations of the screws K22 and the screws K23, etc. Is likely to occur, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0113]
By the way, in the first region K25, the block polyester and the amorphous polyester are sufficiently compatibilized by kneading at a relatively high temperature. However, since the block polyester and the amorphous polyester are resins having greatly different molecular structures from each other, even when the block polyester and the amorphous polyester are sufficiently compatible, the cooling of the kneaded material is not possible. Depending on conditions and the like, the block polyester and the amorphous polyester may cause phase separation.
[0114]
Therefore, in the present embodiment, the second region K26 is provided and the kneading is performed at a relatively lower temperature than that of the first region K25, as in the illustrated configuration. Accordingly, it is possible to effectively prevent poor dispersion and phase separation of each component of the kneaded material K7. Further, when the raw material K5 contains wax (particularly wax having low compatibility with the resin), it is possible to prevent the wax in the kneaded material K7 from becoming coarse, etc., and to reduce the wax to an appropriate particle size. Can be dispersed. As a result, in the obtained kneaded material K7, a decrease in crushability can be effectively suppressed, and the dispersibility of the dispersoid 31 in the dispersion liquid 3 (droplets 9) can be particularly excellent. . Further, in the finally obtained toner, it is possible to suppress the reduction in transparency and durability, the occurrence of offset, and the like. Further, with respect to the toner, since the respective constituent components in the kneaded material K7 are uniformly dispersed, the variation in the characteristics among the respective particles of the toner is small, and the overall characteristics can be excellent. . Therefore, the effect of each component can be sufficiently exhibited.
[0115]
Further, in particular, by providing the first region K25 and the second region K26 as described above, in the second region K26, crystallization of the block polyester proceeds efficiently while sufficiently preventing phase separation. Therefore, the finally obtained toner is resistant to mechanical stress.
Raw material temperature in second region K26 (internal temperature of second region K26) T 2 [° C] is the softening point of amorphous polyester as T 1/2 (A) When [° C.], (T 1/2 (A) -20) ≦ T 2 ≤ (T 1/2 (A) +20) is preferably satisfied, and (T 1/2 (A) -10) ≦ T 2 ≤ (T 1/2 It is more preferable to satisfy the relationship of (A) +10). Raw material temperature T 2 However, if it is less than the lower limit, phase separation and the like in the kneaded material K7 are likely to occur, and the fluidity of the block polyester and the amorphous polyester is reduced, which may lower the productivity of the toner. On the other hand, the raw material temperature T 2 However, when the value exceeds the upper limit, the above-described effect of providing the second region K26 may not be sufficiently obtained.
[0116]
Raw material temperature T in second region K26 2 The specific value varies depending on the composition of the resin, but is preferably from 80 to 150C, more preferably from 90 to 140C.
In the second region K26, the raw material temperature T 2 May be uniform or different depending on the site. In the latter case, the minimum temperature of the raw material K5 in the first region K25 is preferably within the above range.
[0117]
In the configuration shown in the figure, the temperature of the raw material is T between the first region K25 and the second region K26. 1 To T 2 A temperature transition region K28 is provided for transition to.
Further, the residence time of the raw material K5 in the second region K26 is preferably 0.5 to 12 minutes, and more preferably 1 to 7 minutes. If the residence time in the second region K26 is less than the lower limit, the above-described effect due to the provision of the second region K26 may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the residence time in the second region K26 exceeds the upper limit value, the production efficiency is reduced, and depending on the temperature in the process section K2, the rotation speed of the screw K22, the screw K23, etc. K5 is likely to be denatured, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0118]
The length of the second region K26 is preferably 20 to 200 cm, more preferably 40 to 150 cm. If the length of the second region K26 is less than the lower limit, the above-described effect due to the provision of the second region K26 may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the length of the second region K26 exceeds the upper limit, the production efficiency is reduced, and depending on the temperature in the process section K2, the rotation speed of the screws K22 and K23, etc. May easily occur, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0119]
In addition, the raw material temperature T in the first region K25 1 And the raw material temperature T in the second region K26 2 Is (T 1 -T 2 ) ≧ 80 [° C.], and preferably 80 ≦ (T 1 -T 2 It is more preferable to satisfy the relationship: ≦ 160 [° C.]. (T 1 -T 2 Is less than the lower limit, it may be difficult to sufficiently prevent and suppress phase separation in the cooling step described below.
[0120]
The number of rotations of the screws K22 and K23 varies depending on the blending ratio of the block polyester and the amorphous polyester, their composition, molecular weight, and the like, but is preferably 50 to 600 rpm. If the rotation speed of the screws K22 and K23 is less than the lower limit, for example, in the first region K25, it may be difficult to sufficiently compatibilize the block polyester and the amorphous polyester, In the second region K26, it may be difficult to sufficiently prevent phase separation. On the other hand, if the rotation speed of the screws K22 and K23 exceeds the upper limit, the polyester molecules may be cut due to shearing, and the properties of the resin may be degraded.
In the illustrated configuration, a third region K27 different from the first region K25 and the second region K26 is provided on the feeder K4 side of the first region K25 (the side opposite to the second region K26). Have been. As described above, the process unit K2 may have an area other than the first area K25 and the second area K26.
[0121]
Raw material temperature T in third region K27 3 [° C.] is the raw material temperature T in the second region K26. 2 Between (T 2 −40) ≦ T 3 ≤ (T 2 +40), and (T 2 −20) ≦ T 3 ≤ (T 2 +20) is more preferably satisfied. Raw material temperature T 3 However, if it is less than the lower limit, the resin is hardly melted, and the kneading torque may be too high. On the other hand, the raw material temperature T 3 However, when the temperature exceeds the upper limit, the temperature of the raw material inlet becomes high, the feeder K4 is also heated, and the resin may be melted and fixed to the feeder K4.
In the configuration shown in the drawing, the temperature of the raw material is T between the third region K27 and the first region K25. 3 To T 1 A temperature transition region K29 that transitions to is provided.
[0122]
In the illustrated configuration, the configuration in which the first region K25, the second region K26, and the third region K27 are provided has been described. However, the configuration in which other regions are provided is not provided. You may. For example, such a region may be between the first region K25 and the second region K26, or may be closer to the head K3 than the second region K26.
[0123]
[Extrusion process]
The kneaded material K7 kneaded in the process section K2 is pushed out of the kneading machine K1 via the head section K3 by the rotation of the screw K22 and the screw K23.
The head portion K3 has an internal space K31 into which the kneaded material K7 is sent from the process portion K2, and an extrusion port K32 through which the kneaded material K7 is extruded.
[0124]
The temperature of the kneaded material K7 in the internal space K31 (at least the temperature near the extrusion port K32) T 4 [° C] is T 2 The temperature is preferably higher by about 10 ° C. Temperature T of kneaded material K7 4 However, at such a temperature, the kneaded material K7 does not solidify in the internal space K31 and is easily extruded from the extrusion port K32.
In the illustrated configuration, the internal space K31 has a cross-sectional area gradually decreasing portion K33 whose cross-sectional area gradually decreases toward the extrusion port K32.
[0125]
By having such a cross-sectional area gradually decreasing portion K33, the extruded amount of the kneaded material K7 extruded from the extrusion port K32 is stabilized, and the cooling rate of the kneaded material K7 in a cooling step described later is stabilized. As a result, the toner produced by using the toner has a small variation in characteristics among the toner particles, and has excellent characteristics as a whole.
[0126]
[Cooling step]
The softened kneaded material K7 extruded from the extrusion port K32 of the head K3 is cooled by the cooler K6 and solidified.
The cooler K6 has rolls K61, K62, K63, and K64 and belts K65 and K66.
The belt K65 is wound around a roll K61 and a roll K62. Similarly, the belt K66 is wound around a roll K63 and a roll K64.
[0127]
The rolls K61, 62, 63, and 64 rotate around the rotation axes K611, K621, K631, and K641, respectively, in directions indicated by e, f, g, and h in the drawing. Thereby, the kneaded material K7 extruded from the extrusion port K32 of the kneading machine K1 is introduced between the belt K65 and the belt K66. The kneaded material K7 introduced between the belts K65 and K66 is cooled while being formed into a plate having a substantially uniform thickness. The cooled kneaded material K7 is discharged from the discharge part K67. The belts K65 and K66 are cooled by a method such as water cooling or air cooling. When such a belt-type cooler is used, the contact time between the kneaded material extruded from the kneader and the cooling body (belt) can be prolonged, and the cooling efficiency of the kneaded material is particularly excellent. It can be.
[0128]
By the way, in the kneading step, since the shearing force is applied to the raw material K5, phase separation and the like are sufficiently prevented. Otherwise, phase separation or the like may occur again. Therefore, it is preferable to cool the kneaded material K7 obtained as described above as soon as possible. Specifically, the cooling rate of the kneaded material K7 (for example, the cooling speed when the kneaded material K7 is cooled to about 60 ° C.) is preferably −3 ° C./sec or more, and is −5 to −100 ° C./sec. More preferably, it is seconds. The time required from the end of the kneading step (when the shearing force is no longer applied) to the completion of the cooling step (for example, the time required to cool the temperature of the kneaded material K7 to 60 ° C. or less) is 20 seconds. The time is preferably the following, more preferably 3 to 12 seconds.
[0129]
In the above-described embodiment, a configuration in which a continuous twin-screw kneading extruder is used as the kneading machine has been described, but the kneading machine used for kneading the raw materials is not limited to this. For kneading the raw materials, for example, various kneaders such as a kneader or a batch type triaxial roll, a continuous biaxial roll, a wheel mixer, a blade type mixer, or the like can be used.
In the illustrated configuration, a kneader having a configuration having two screws has been described, but the number of screws may be one, or three or more. Further, the kneading device may have a disk (kneading disk) section.
[0130]
Further, in the present embodiment, the configuration using one kneader has been described, but kneading may be performed using two kneaders. In this case, the process part of one kneader may be used as the first area K25, and the process part of the other kneader may be used as the second area K26.
Further, in the above-described embodiment, a configuration using a belt-type cooling device has been described. However, for example, a roll-type (cooling roll-type) cooling device may be used. The cooling of the kneaded material extruded from the extrusion port K32 of the kneader is not limited to the one using the above-described cooler, and may be, for example, air cooling or the like.
[0131]
[Pulverizing process]
Next, the kneaded material K7 that has undergone the cooling step as described above is pulverized. In this way, by grinding the kneaded material K7, the dispersibility of the dispersoid 31 in the dispersion 3 (droplets 9) can be made particularly excellent. Therefore, even in the finally obtained toner, the dispersion of the composition and characteristics among the particles is reduced. As a result, the resulting toner has particularly excellent overall properties.
The method of pulverization is not particularly limited, and the pulverization can be performed using various pulverizers and crushers such as a ball mill, a vibration mill, a jet mill, and a pin mill.
[0132]
The pulverizing step may be performed a plurality of times (for example, two steps of a coarse pulverizing step and a fine pulverizing step).
Further, after such a pulverizing step, if necessary, a treatment such as a classification treatment may be performed.
For the classification process, for example, a sieve, an airflow classifier, or the like can be used.
[0133]
Next, a preferred embodiment of an apparatus (toner manufacturing apparatus M1) for manufacturing toner particles using the above-described dispersion liquid 3 will be described.
[Toner production equipment]
As shown in FIG. 4, the toner manufacturing apparatus M1 includes a nozzle M2 that discharges the above-described dispersion liquid 3 (droplets 9), a dispersion liquid supply unit M4 that supplies the dispersion liquid 3 to the nozzle M2, and a nozzle M2. A solidified portion M3 to which the droplet-shaped (fine-particle-shaped) dispersion liquid 3 (droplets 9) discharged from the container is transported, and a collection portion M5 to collect the produced toner base particles (granules) 4. ing.
[0134]
The dispersion liquid supply section M4 may have any function as long as it has a function of supplying the dispersion liquid 3 to the nozzle M2, but may have a stirring means M41 for stirring the dispersion liquid 3 as illustrated. Thereby, for example, even if the dispersoid 31 is difficult to disperse in the dispersion medium, the dispersion liquid 3 in which the dispersoid 31 is sufficiently uniformly dispersed can be supplied to the nozzle M2.
The nozzle M2 has a function of ejecting the dispersion liquid 3 as fine droplets (fine particles) 9. The nozzle M2 will be described later in detail.
[0135]
Further, as shown in FIG. 4, the toner manufacturing apparatus M1 has a gas flow supply unit M10, and the gas supplied from the gas flow supply unit M10 is sent to the nozzle M2 via the duct M101. This is used for jetting the dispersion liquid 3 (droplets 9) from the nozzle M2 described later in detail.
A valve M11 is attached to the gas flow supply means M10. Thereby, the pressure of the gas used for jetting the dispersion liquid 3 (droplets 9) can be adjusted.
[0136]
The illustrated toner manufacturing apparatus M1 has a plurality of nozzles M2. Then, fine droplets 9 are respectively discharged from these nozzles M2 to the solidified portion M3.
Each nozzle M2 may discharge the droplet 9 almost simultaneously, but it is preferable that at least two adjacent nozzles are controlled so that the discharge timing of the droplet 9 is different. This makes it possible to more effectively prevent the droplets 9 from colliding with each other and aggregating before the droplets 9 discharged from the adjacent nozzle M2 solidify.
[0137]
The liquid droplets (fine particles) 9 discharged from the nozzle M2 solidify while being conveyed through the solidification part M3, and become toner base particles (granular bodies) 4.
The toner base particles (granules) 4 are obtained by removing the dispersion medium 32 from the discharged droplets 9. In such a case, as the dispersion medium 32 in the discharged droplets 9 is removed, the dispersoids 31 contained in the droplets 9 aggregate. As a result, the toner base particles (particles) 4 are obtained as an aggregate of the dispersoid 31. That is, the toner base particles (granules) 4 are formed by binding a plurality of dispersoids 31 as primary particles, and traces of the primary particles (dispersoids 31) remain on at least a part of the surface. Things. As a result, the finally obtained toner has an improved triboelectric charging property and has excellent charging characteristics. Further, with such a shape, it is possible to effectively prevent the toner particles from firmly adhering to the developing roller and the surface of the photoreceptor, and as a result, the transfer efficiency is improved. In addition, with such a shape, the external additive is more reliably supported, and the function of the external additive can be more effectively exhibited, and the external additive for improving the transfer efficiency, for example, It is possible to reduce or eliminate the amount of the silica having a large particle diameter or the like, thereby extending the life of the toner. Further, with such a shape, fusion between toner particles can be effectively prevented, and the resolution of a printed matter can be effectively improved.
[0138]
The average particle diameter D of the toner base particles (granules) 4 to which a plurality of the dispersoids 31 as such primary particles are bonded is preferably 2 to 15 μm, and more preferably 3 to 8 μm. In general, the smaller the average particle size D of the toner base particles, the better the resolution of the obtained image is. However, if the average particle size D is too small, that is, if D is less than the lower limit, the adhesiveness becomes poor. And transfer efficiency decreases. Furthermore, since the average particle diameter d of the dispersoid 31 becomes small, the production may become difficult, and further improvement of such an effect cannot be expected.
In addition, when the above-mentioned solvent is contained in the dispersoid 31, the solvent may be removed in the solidification part M3, for example, when the solvent is injected from the nozzle M2 described in detail later. May be removed.
[0139]
The solidification part M3 is constituted by a cylindrical housing M31.
At the time of manufacturing the toner, it is preferable that the inside of the housing M31 is kept at a temperature within a predetermined range. As a result, variations in characteristics among the toner base particles 4 due to differences in manufacturing conditions can be reduced, and the reliability of the entire toner improves. As described above, for the purpose of maintaining the temperature inside the housing M31 within a predetermined range, for example, a heat source or a cooling source is installed inside or outside the housing M31, or a flow path of a heat medium or a cooling medium is formed in the housing M31. It may be a worn jacket.
[0140]
In the illustrated configuration, the pressure in the housing M31 is adjusted by the pressure adjusting means M12. As described above, by adjusting the pressure in the housing M31, the dispersion medium 32 in the discharged droplets 9 can be efficiently removed, and the productivity of the toner is improved. In the configuration shown in the figure, the pressure adjusting means M12 is connected to the housing M31 by a connection pipe M121. An enlarged-diameter portion M122 having an enlarged inner diameter is formed near an end of the connection pipe M121 connected to the housing M31, and a filter M123 for preventing suction of the toner base particles 4 and the like is provided. Have been.
The pressure inside the housing M31 is not particularly limited, but is preferably 0.15 MPa or less, more preferably 0.005 to 0.15 MPa, and even more preferably 0.109 to 0.110 MPa.
[0141]
The particle size of the dispersoid 31 contained in the dispersion 3 (droplets 9) is usually sufficiently smaller than the obtained toner base particles 4 (droplets 9). Therefore, the toner base particles (granules) 4 obtained as aggregates of the dispersoids (primary particles) 31 have sufficiently large circularity.
When the toner base particles 4 are obtained by removing the dispersion medium 32, the obtained toner base particles 4 are usually smaller than the droplets 9 discharged from the nozzle M2. Therefore, even when the dispersion liquid droplet ejected from the nozzle (ejection unit) M2 is relatively large, the size of the obtained toner mother particles 4 can be made relatively small. Therefore, in the present invention, the toner base particles 4 having a particularly small average particle diameter can be easily obtained.
Further, in the present invention, as will be described later in detail, the droplets 9 discharged from each nozzle M2 can be made sufficiently small and the particle size distribution can be made sufficiently sharp. As a result, the toner base particles 4 also have a small variation in particle size, that is, a sharp particle size distribution.
[0142]
As described above, in the present invention, by using the dispersion liquid as the discharge liquid, even when the particle size of the toner base particles 4 to be manufactured is sufficiently small, the circularity thereof is easily set to be sufficiently high, and In addition, the particle size distribution can be sharp. As a result, the obtained toner has a uniform charge between the respective particles, and when the toner is used for printing, a thin layer of toner formed on the developing roller is leveled and densified. Become. As a result, defects such as fog are less likely to occur, and a sharper image can be formed. Further, since the shape and particle size of the toner base particles 4 are uniform, the bulk density of the entire toner (an aggregate of the toner base particles 4) can be increased. As a result, it is advantageous in increasing the amount of toner to be filled in a cartridge having the same volume and reducing the size of the cartridge.
[0143]
In the above description, the dispersion medium 32 is removed from the dispersion liquid 3 (droplets 9) in the solidified portion M3, whereby the dispersoids 31 in the droplets 9 aggregate (fuse) and the toner base particles 4 However, the toner base particles are not limited to those obtained in this manner. For example, when the precursor of the resin material (for example, a monomer, a dimer, an oligomer, or the like corresponding to the resin material) is contained in the dispersoid 31, the polymerization reaction proceeds in the solidified portion M3 to form the toner mother particles 4. It may be a method to obtain.
[0144]
Further, a voltage applying unit M8 for applying a voltage is connected to the housing M31. By applying a voltage having the same polarity as that of the droplet 9 (toner base particles 4) to the inner surface side of the housing M31 by the voltage applying unit M8, the following effects are obtained.
Usually, the toner base particles are positively or negatively charged. For this reason, if there is a charged substance having a polarity different from that of the toner base particles, a phenomenon occurs in which the toner base particles are electrostatically attracted to and adhere to the charged substance. On the other hand, when there is a charged substance charged to the same polarity as the toner base particles, the charged substance and the toner base particles repel each other, and it is possible to effectively prevent the phenomenon that toner adheres to the surface of the charged substance. it can. Therefore, by applying a voltage having the same polarity as the droplet 9 (toner base particles 4) to the inner surface side of the housing M31, it is possible to effectively prevent the droplet 9 (toner base particles 4) from adhering to the inner surface of the housing M31. Can be prevented. Thereby, the generation of the irregularly shaped toner powder can be more effectively prevented, and the collection efficiency of the toner base particles 4 can be improved.
[0145]
The housing M31 has a reduced-diameter portion M311 near the collection portion M5, the inner diameter of which decreases downward in FIG. By forming such a reduced diameter portion M311, it is possible to efficiently collect the toner base particles 4. As described above, the droplets 9 discharged from the nozzle M2 are solidified in the solidification part M3, but such solidification is almost completely completed in the vicinity of the collection part M5, and the diameter reduction part M311 In the vicinity, even when the particles come into contact with each other, problems such as agglomeration hardly occur.
The toner base particles 4 obtained by solidifying the droplets 9 are collected in the collecting section M5.
[0146]
Next, the nozzle M2 that ejects the granular dispersion liquid 3 (droplets 9) will be described in detail.
In the present embodiment, the dispersion liquid is made into fine particles and sprayed in a unique state. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the dispersion liquid 3 delivered to the inclined surface 7 is thinly stretched by a gas flow flowing along the inclined surface 7 to form a thin laminar flow 8. The thin laminar flow 8 flowing along the inclined surface 7 is too thin when leaving the inclined surface 7 and cannot be kept in a layered state (film state). . In particular, in the present invention, since the laminar flow is composed of the dispersion liquid, the laminar flow can be reduced from the laminar flow as compared with the case where a uniform liquid (for example, a liquid or a solution substantially composed of a pure substance) is used. Droplets are likely to be finely divided. Therefore, in this embodiment, the fine particle dispersion can be jetted particularly efficiently. Also, it is possible to prevent the droplet from trailing and forming a projection. Further, in the present invention, the dispersion liquid 3 is jetted as fine particles as a thin laminar flow 8 in a gas flow. For this reason, there is a feature that the droplet of the dispersion liquid can be formed into circular ultrafine particles. This effectively prevents the supply port 5 of the dispersion liquid 3 from being clogged, and further simplifies the processing of the supply port 5.
[0147]
Further, as shown in FIG. 5, a sharp edge 7A is provided at the tip of the inclined surface 7, and when the atomizing gas and the spreading gas collide with the edge 7A, the air (gas) can vibrate violently. The air vibration has the effect of making the dispersion further into fine particles.
Further, the nozzle M2 used in the present embodiment has a structure in which a ring-shaped edge 7A is provided at the tip of the inclined surface 7, and the dispersion liquid (droplet 9) is jetted from the edge 7A, and the droplet is turned into fine particles in a hollow cone state. Can be sprayed. The dispersion medium is efficiently removed from the droplets ejected by the hollow cone.
[0148]
The nozzle M2 for ejecting the liquid to the fine particles shown in FIG. 5 includes a supply port 5 for ejecting the dispersion liquid (droplets 9) in a ring shape, an inclined surface 7 for flowing the dispersion liquid ejected from the supply port 5, A gas port 10 for injecting pressurized gas is provided on the inclined surface 7.
The nozzle M2 shown in this figure includes an inner ring (cylinder) 11, an intermediate ring (cylinder) 12, and an outer ring (cylinder) 13. A supply port 5 is provided between the inner ring 11 and the intermediate ring 12, a flow path 14 for atomizing gas is provided at the center of the inner ring 11, and a supply path 15 for the spreading gas is provided between the intermediate ring 12 and the outer ring 13. ing.
[0149]
The inner ring 11 has a cylindrical outer shape, and the intermediate ring 12 has an inner cylindrical shape. The slit-shaped supply port 5 having a predetermined width is provided between the inner ring 11 and the intermediate ring 12. The supply port 5 is formed in a ring shape, and the slit width is designed to be a width that does not clog the dispersion liquid. In the nozzle of the present embodiment, it is not necessary to feed the dispersion liquid into a thin film (thin layer) from the supply port 5. This is because the dispersion liquid is thinly stretched on the inclined surface 7 and is ejected as fine particles (droplets 9). Therefore, the slit width of the supply port 5 is designed to an optimum value in consideration of the flow rate of the dispersion liquid to be sent out, the length of the inclined surface 7, the flow rate of the atomizing gas injected on the inclined surface 7, the inner diameter of the supply port 5, and the like. Is done. For example, the slit width of the supply port 5 is designed to be 0.2 to 1.5 mm, preferably 0.4 to 1 mm, and optimally about 0.8 mm.
The diameter of the supply port 5 is designed to an optimum value in consideration of the flow rate of the dispersion liquid to be injected, the size of the slit width, and the like. The diameter of the supply port 5 is designed to be, for example, about 50 mmφ in a nozzle that ejects a dispersion (droplets 9) of 1000 g / min. The supply port 5 is designed to have a large diameter when the flow rate is large, and to be small when the flow rate is small.
[0150]
The outer peripheral portion of the inner ring 11 and the distal end surface of the intermediate ring 12 are cut into a tapered shape to form the inclined surface 7. The inclined surfaces 7 of the inner ring 11 and the intermediate ring 12 are flush with each other so that the flowing gas injected along the inclined surface 7 of the inner ring 11 does not become turbulent at the boundary between the inner ring 11 and the intermediate ring 12. Is formed. When the inclined surface 7 of the inner ring 11 and the inclined surface 7 of the intermediate ring 12 are on the same plane, no step is formed between the inclined surface 7 of the inner ring 11 and the inclined surface 7 of the intermediate ring 12, Means that the gas flows linearly. As described above, in order to form the inclined surface 7 of the inner ring 11 and the intermediate ring 12 into a tapered shape on the same plane, the inner ring 11 and the intermediate ring 12 may be connected and tapered. Further, the inclined surface 7 is a smooth surface along the flow direction of the dispersion so that the dispersion flowing along the slope does not become turbulent. The inclined surface 7 of the nozzle shown in the figure has a conical shape and is entirely smooth.
[0151]
By providing the inclined surface 7 on the inner ring 11 and the intermediate ring 12, the supply port 5 is opened in the middle of the inclined surface 7. The inclination angle α of the inclined surface 7 provided on the inner ring 11 and the intermediate ring 12 is, for example, 100 to 170 degrees, preferably 120 to 160 degrees, and furthermore, such that the angle of the supply port 5 with respect to the inclined surface 7 is obtuse. Preferably it is designed at 130-160 degrees, optimally about 150 degrees. The larger the inclination angle α, the more stable the outflow of the liquid. However, the optimum value of the inclination angle α changes depending on the slit width. The inclination angle α is preferably designed such that the opening width of the supply port 5 on the inclined surface 7 does not exceed 2 mm.
[0152]
A center ring 16 is provided at the end of the inner ring 11, and a gas port 10 is opened between the center ring 16 and the inner ring 11. Although not shown, the center ring 16 is fixed to the inner ring 11 and disposed at a predetermined position. The center ring 16 has an outer peripheral surface processed into a tapered shape along the inclined surface 7 of the inner ring 11. The gas port 10 formed between the center ring 16 and the inner ring 11 has a slit shape, from which pressurized gas is injected in a laminar flow state to flow along the inclined surface 7.
[0153]
The flow path 14 of the inner ring 11 is connected to a pressurized gas source F. The gas port 10 injects the atomizing gas flowing along the inclined surface 7. The gas source F is, for example, 3 to 20 kg / cm 2 , Preferably 4 to 15 kg / cm 2 , More preferably 4 to 10 kg / cm 2 , Optimally about 6.5 kg / cm 2 Is supplied to the gas port 10. When the injection pressure of the atomizing gas is increased, the flow velocity of the gas flowing along the inclined surface 7 is increased, and the dispersion liquid can be more effectively stretched thinly to make the dispersion liquid into fine droplets (fine particles) 9. However, when the injection pressure is increased, a special compressor is required, and the energy consumption is also increased. Therefore, the injection pressure is designed to be an optimum value in consideration of the required particle diameter of the fine particles and the energy consumption.
[0154]
Further, the nozzle shown in FIG. 5 sprays a spreading gas on the outer periphery of the inclined surface 7 in addition to the atomizing gas. However, it is not always necessary to inject the spreading gas. This is because the dispersion liquid can be sprayed as fine particles with the atomizing gas without spraying the spreading gas. The nozzle that injects the atomizing gas and the spreading gas has a feature that the atomizing gas and the spreading gas collide with each other at the edge 7A of the inclined surface 7 so that the droplet 9 can be made smaller. Further, the angle of the hollow cone can be adjusted with the spreading gas. Further, depending on the properties of the dispersion liquid, separation at the edge 7A is poor, and there is a possibility that liquid backflow may occur on the spreading gas side. However, this can be effectively prevented by the spreading gas.
[0155]
The spreading gas is injected from a spreading gas injection port 17 provided between the intermediate ring 12 and the outer ring 13. The spreading gas may have a lower pressure than the atomizing gas. For example, about 6.5 kg / cm of atomized gas 2 And the spreading gas is about 1 kg / cm 2 It can be. Spreading gas does not need to forcibly stretch the dispersion liquid like an atomizing gas, and therefore, for example, 0.5 to 3 kg / cm. 2 Can be set in the range.
[0156]
The nozzle that injects both the atomizing gas and the spreading gas has the tip of the inclined surface 7 as a sharp edge 7A. The intermediate ring 12 is provided with an inclined surface 7 at the distal end surface, and the outer periphery of the distal end is machined into a cylindrical shape, and an edge 7A is provided at the distal end of the inclined surface 7. The intermediate ring 12 having this shape can form a sharp edge 7 </ b> A at (180 degrees−inclination angle α) at the tip of the inclined surface 7. However, although not shown, the outer circumference of the intermediate ring 12 may be formed into a tapered shape to adjust the angle of the edge 7A.
[0157]
The nozzle shown in FIG. 5 can, for example, inject the dispersion as fine particles in the following state.
(1) A pressurized atomizing gas is supplied to a flow path 14 provided at the center of the inner ring 11 and a spreading gas is supplied to a spreading gas injection port 17 between the intermediate ring 12 and the outer ring 13 to supply the gas. The dispersion is sent out to the inclined surface 7 from the port 5.
(2) The dispersion liquid supplied to the inclined surface 7 is thinly stretched by the atomizing gas flowing along the inclined surface 7 to become a thin laminar flow 8. For example, if the atomizing gas is caused to flow along the inclined surface 7 at a flow rate of Mach 1.5 and the dispersion liquid is sent out to the supply port 5, and the flow rate at the tip of the thin laminar flow 8 is set to 1/20 of the atomizing gas, , 25.5 m / s. If the diameter of the edge 7A provided at the tip of the inclined surface 7 is 50 mm, the dispersion is supplied at 1 liter / minute, and the film pressure of the laminar flow 8 becomes 4 μm.
(3) The laminar flow 8 having a thickness of 4 μm is too thin to pass through the edge 7A of the inclined surface 7 and cannot be kept in a film state.
(4) The atomizing gas and the spreading gas collide with the edge 7A at the edge 7A, and vibrate due to friction, thereby making the droplet 9 smaller particles.
(5) The droplets 9 of fine particles are carried radially by the atomizing gas and the spreading gas. This state is called a hollow cone. The cone angle of the hollow cone is determined by the angle of the inclined surface 7, but can also be adjusted by the injection pressure of the atomizing gas and the spreading gas.
The dispersion medium is removed from the droplets 9 ejected in the state of the hollow cone, and the toner powder 9 is obtained.
[0158]
FIG. 6 shows a nozzle in which the liquid A and the liquid B are mixed to form fine particles (droplets 9) of the dispersion liquid. In the nozzle shown in this drawing, the intermediate ring 12 of the nozzle shown in FIG. 5 has a double tube structure of an inner intermediate ring (cylindrical body) 12A and an outer intermediate ring (cylindrical body) 12B. A supply port 5 for the liquid B is provided between the inner intermediate ring 12A and the outer intermediate ring 12B. The ring-shaped inner intermediate ring 12A is provided with a tapered inclined surface 7 on the inner side surface and the outer side surface, and the tip is a sharp edge 7A. The tip surface of the outer intermediate ring 12B is also tapered to form the inclined surface 7. The inclined surface 7 of the outer intermediate ring 12B is connected to the same plane as the inclined surface 7 of the inner intermediate ring 12A.
[0159]
The nozzle shown in FIG. 6 has an inclined surface 7 on the inner surface and the outer surface of the inner intermediate ring 12A. The supply port 5 for the liquid A is provided on the inclined surface 7 provided on the inside, and the liquid B is supplied on the inclined surface 7 on the outer side. Supply port 5 is provided. Both the gas port 10 of the inner ring 11 and the spreading gas injection port 17 between the outer intermediate ring 12B and the outer ring 13 so that both the A liquid and the B liquid can be thinly stretched on the inclined surface 7 with the atomizing gas. A high-pressure atomizing gas is injected from.
By using the nozzle M2 having such a structure, a toner having high uniformity (dispersibility) can be obtained even when a component having poor dispersibility and compatibility is used. Further, by using the nozzle M2 having such a structure, a toner having a multilayer (multi-phase) structure can be obtained relatively easily.
[0160]
The nozzle shown in FIG. 6 is provided with inclined surfaces 7 on both the inner and outer surfaces of the inner intermediate ring 12A, and supplies two different liquids (dispersions) to the inner and outer inclined surfaces 7. The nozzle shown in FIG. 7 has a plurality of supply ports 5 in the middle of the inclined surface 7. The nozzle having this structure can supply several kinds of foreign liquids from the plurality of supply ports 5 and spray them at the same time. The combination of the liquid (dispersion liquid) supplied to the supply port 5 enables production of multifunctional composite particles having new characteristics.
[0161]
8 and 9 show a nozzle capable of forming finer particles. In the nozzles shown in these figures, similarly to the nozzle shown in FIG. 6, the intermediate ring 12 has a double tube structure of an inner intermediate ring (cylindrical body) 12A and an outer intermediate ring (cylindrical body) 12B. A supply port 5 for the liquid B is provided between the inner intermediate ring 12A and the outer intermediate ring 12B. The ring-shaped inner intermediate ring 12A has a tapered inclined surface 7 on both the inner surface and the outer surface, and the tip thereof is a sharp edge 7A. The tip surface of the outer intermediate ring 12B is also tapered to form the inclined surface 7.
[0162]
FIG. 10 is an enlarged view of the inclined surface. As shown in this figure, the inclined surface 7 of the inner intermediate ring 12A is slightly stepped in the vicinity of the supply port 5 with respect to an extension of the inclined surface 7 of the outer intermediate ring 12B and the inner ring 11 located on both sides thereof. It is designed to be low. The nozzle having the inclined surface of this shape has a feature that the gas flow flowing along the inclined surface 7 smoothly discharges the liquid (dispersion liquid) from the supply port 5 as shown by the arrow. This is because the inclined surface 7 of the inner intermediate ring 12A does not project from the inclined surfaces 7 on both sides. Although not shown, when the inclined surface 7 of the inner intermediate ring 12A protrudes from the extension of the inclined surface 7 located on both sides, gas collides with the protruding portion and it becomes difficult to smoothly discharge the liquid.
[0163]
Further, in the nozzle shown in the enlarged view of FIG. 10, the inclined surface 7 of the inner intermediate ring 12 </ b> A is curved so that the tip portion protrudes from an extension of the adjacent inclined surface 7. In the inclined surface 7 of the inner intermediate ring 12A having this shape, the gas flow flowing in the direction of the arrow along the inclined surface 7 is strongly pressed against the inclined surface 7 at the tip end portion, and flows on the inclined surface 7. A thin laminar flow of liquid can be drawn thinner. Therefore, the nozzle having this structure has a feature that the liquid can be ejected as extremely fine particles, for example, fine particles of 1 to 5 μm.
In the nozzle shown in this figure, if the angles of the outer intermediate ring 12B, the inner intermediate ring 12A, and the tip of the inner ring 11 are designed as shown in the figure, a liquid (dispersed liquid) can be ejected by a hollow cone.
[0164]
The nozzle shown in FIGS. 5, 6 and 8 has a spreading gas injection port 17 and a front end portion of a center ring 16 and an outer ring 13 constituting the gas port 10 with a gas permeable member 18. The gas-permeable member 18 has gas-permeability for penetrating gas injected into the gas port 10 and jetting the gas from the surface. The permeable member 18 is, for example, a sintered metal made of stainless steel having an average particle diameter of about 1 μm. The gas permeable member 18 has an effect of injecting a part of the gas ejected from the gas port 10 from the surface to prevent mist from adhering to the surfaces of the center ring 16 and the outer ring 13 at the tip.
[0165]
Further, FIG. 11 shows a nozzle that can eject fine particles to both the hollow cone and the full cone. FIG. 12 is an enlarged view of a main part of the tip of the nozzle shown in FIG. Also in this nozzle, the intermediate ring 12 has a double tube structure of an inner intermediate ring 12A and an outer intermediate ring 12B, similarly to the nozzle shown in FIG. A supply port 5 for the liquid B is provided between the inner intermediate ring 12A and the outer intermediate ring 12B. The ring-shaped inner intermediate ring 12A has a tapered inclined surface 7 on both the inner surface and the outer surface, and the tip thereof is a sharp edge 7A. The tip surface of the outer intermediate ring 12B is a straight inclined surface 7.
[0166]
FIG. 13 is an enlarged view of the inclined surface 7 provided on the inner intermediate ring 12A. In the nozzle shown in this figure, similarly to the nozzle shown in FIG. 10, the inclined surface 7 of the inner intermediate ring 12A is replaced with the inclined surface of the outer intermediate ring 12B and the inner ring 11 located on both sides near the supply port 5. It is designed low by providing a slight step to the extension of 7. Also in the nozzle having the inclined surface 7 of this shape, the gas flow flowing along the inclined surface 7 as shown by the arrow smoothly discharges the liquid (dispersion liquid) from the supply port 5.
[0167]
Further, in the nozzle shown in FIG. 13, the inclination angle of the inclined surface 7 of the inner intermediate ring 12 </ b> A is changed halfway, and the tip portion is formed so as to protrude from an extension of the adjacent inclined surface 7. In the inclined surface 7 of the inner intermediate ring 12A having this shape, the gas flow flowing in the direction of the arrow along the inclined surface 7 is strongly pressed against the inclined surface 7 at the tip end portion, and flows on the inclined surface 7. A thin laminar flow of liquid can be drawn thin. Therefore, the nozzle having this structure has a feature that the liquid can be ejected as finer particles.
[0168]
Further, in the nozzle shown in this figure, the angles of the outer ring 13, the outer intermediate ring 12B, the inner intermediate ring 12A, and the tip of the inner ring 11 are designed as shown in the figure, and the liquid is supplied to both the hollow cone and the full cone. Can be sprayed. In order to inject the liquid into the hollow cone, the injection pressure of the atomizing gas injected from the gas port 10 between the center ring 16 and the inner ring 11 is injected from the gas port 10 between the outer intermediate ring 12B and the outer ring 13. Higher than the atomizing gas injection pressure. On the contrary, the injection pressure of the atomizing gas injected from the gas port 10 between the outer intermediate ring 12B and the outer ring 13 is changed to the injection pressure of the atomizing gas injected from the gas port 10 between the center ring 16 and the inner ring 11. If it is stronger, the liquid can be ejected in a full cone state.
[0169]
In the nozzle shown in FIG. 11, similarly to the nozzle shown in FIG. 8, the tip portions of the center ring 16 and the outer ring 13 constituting the gas port 10 are used as the air-permeable member 18 and the mist is formed on the surfaces of the center ring 16 and the outer ring 13. Is prevented from adhering.
Further, the nozzle shown in FIG. 14 has a unique structure that prevents the adhesion of mist without using a breathable member. In the nozzle of this figure, a gas peeling concave portion 19 is provided on the distal end surface of the center ring 16, and a gas peeling concave portion 19 is provided inside the supply port 5 and on the distal end surface of the nozzle. The gas peeling recess 19 is connected to the flow path 1 between the inner ring 11 and the center ring 16 through a through hole 20 provided in the center ring 16. As shown in FIG. 15, the through-hole 20 is opened in a direction in which the injected gas is rotated by the gas peeling concave portion 19, that is, inclined in a tangential direction from the radial direction. The surface of the gas separation recess 19 is a smooth surface that can flow in a laminar flow state without disturbing the gas flow. Further, the outer peripheral portion of the gas peeling concave portion 19 has a streamline similar to the wing of an airplane and is smoothly curved toward the gas port 10.
[0170]
When the nozzle having this structure injects the pressurized gas from the through-hole 20 in the tangential direction to the gas separation recess 19, the gas collides with the inner surface of the tapered gas separation recess 19, and the gas spreads thinly and generates a swirling flow. Become. At this time, the ratio of the airflow toward the exit direction (upward in the figure) of the gas peeling recess 19 can be changed by the taper angle (θ) of the gas peeling recess 19. Assuming that the taper angle (θ) is 15 degrees as shown in the figure, the swirling airflow toward the outlet direction is 70%, and the remaining 30% is the swirling airflow toward the bottom of the gas separation recess 19 and reaches the bottom. After that, reduce the wind speed and head toward the exit. Then, the air is caught in the above-described 70% swirling airflow and discharged from the gas peeling concave portion 19.
[0171]
The swirling gas flow of the gas flowing along the inner surface of the gas separation recess 19 climbs the tapered surface and the slope of the streamline portion of the airfoil, and at the tip, flows along the airfoil surface to form an inner ring. The atomized gas injected from the flow path 1 provided between the center ring 11 and the center ring 16 is drawn. The streamlined airfoil is smoothly curved toward the gas port 10 so that the gas flows along the surface, creating a gas layer flowing in front of the center ring 16.
[0172]
Since the entire front surface of the center ring 16 is covered with the flowing gas layer, the mist sprayed from the supply port 5 does not adhere. The number of the through holes 20 is preferably about six so that the gas can be uniformly injected from the gas peeling concave portion 19. However, the number of through holes can be further increased. Furthermore, if the through hole is formed in a slit shape to increase the width, the gas can be uniformly blown out of the gas peeling recess with less than five through holes.
[0173]
In this structural nozzle, since the front surface of the nozzle is covered with the gas layer, the flying mist is blown off by the streamline airflow, which is a flowing gas layer, without adhering to the surface. Further, the nozzle having this structure can achieve the same effect with a smaller gas amount than the method of preventing powder adhesion by air laying by the permeable member 18 described above.
[0174]
Further, the nozzle shown in FIG. 16 is a nozzle that uniformly injects gas and liquid from the gas port 10 and the supply port 5. In the nozzle of this figure, a helical rib 22 is provided in the flow path 1 and the liquid flow path 21. In the flow path 1 and the liquid flow path 21, ribs are provided between the rings for centering when assembling the rings, that is, for accurately aligning the centers of all the rings. By bringing the tips of the ribs into contact, each ring is centered and assembled accurately.
[0175]
The nozzle shown in FIG. 16 is provided with a helical rib 22 that spins a gas flowing in an axial direction and rotates the gas spirally in a flow path 1 communicating with a gas port 10 opened on both surfaces of an edge 7A. The gas injected from the gas ports 10 on both sides of the edge 7A is injected toward the edge 7A while rotating in opposite directions. The nozzle of this structure makes the atomizing gas flowing on both sides of the edge 7A reverse to each other, and at the time of forming the mist at the tip of the edge 7A, the twisting action of both gases is added, so that the mist pulverizing effect is increased and the smaller mist is formed. Can be made.
[0176]
However, in the nozzle of the present invention, it is not always necessary to reverse the atomizing gas flowing on both sides of the edge, but the atomizing gas on both sides of the edge can be spun in the same direction. Further, in a nozzle having a plurality of gas ports, it is not necessary to spin the gas injected from all the gas ports. Therefore, a helical rib can be provided only in a specific flow path.
[0177]
Further, in the nozzle shown in FIG. 16, a helical rib 22 is provided also in the liquid flow path 21. Since the flow velocity of the liquid is lower than that of the gas, the inclination angle α of the helical rib 22 is increased to about 60 degrees. The inclination angle α can be, for example, in the range of 30 to 70 degrees, preferably 45 to 65 degrees. When the inclination angle α of the helical rib 22 of the liquid flow path 21 is increased as in the case of the helical rib 22 of the flow path 1, the spin of the liquid can be increased, but the flow resistance of the liquid increases. For this reason, the inclination angle α of the helical rib 22 is designed to an optimum value in consideration of the flow resistance and spin of the liquid.
[0178]
By using the nozzle M2 described above, the following effects can be obtained.
The dispersion liquid can be sprayed on extremely small particles, and the clogging can be prevented sufficiently and continuously for a long time. Further, since the dispersion liquid is stretched into a thin laminar flow to form droplets of fine particles, the droplets can be ejected as extremely small fine particles at a flow rate of the gas flowing along the smooth surface.
The amount of ejection per unit time can be increased, and the droplets can be ejected into fine droplets.
[0179]
In the present invention, the initial speed of the dispersion 3 (droplets 9) discharged from the nozzle M2 to the solidification unit M3 is preferably, for example, 0.1 to 10 m / sec, and 2 to 8 m / sec. Is more preferable. When the initial speed of the dispersion 3 (droplets 9) is less than the lower limit, the productivity of the toner decreases. On the other hand, when the initial velocity of the dispersion 3 (droplets 9) exceeds the upper limit, the sphericity (circularity) of the obtained toner base particles 4 tends to decrease.
[0180]
In addition, the viscosity of the dispersion 3 discharged from the nozzle M2 is not particularly limited, but is preferably, for example, 5 to 3000 cps, and more preferably 10 to 1000 cps. If the viscosity of the dispersion liquid 3 is less than the lower limit, it is difficult to sufficiently control the size of the discharged particles (droplets 9), and the dispersion of the obtained toner base particles 4 may be large. . On the other hand, when the viscosity of the dispersion liquid 3 exceeds the above upper limit, the diameter of the formed droplet increases. In addition, when the viscosity of the dispersion 3 is particularly large, the adhesion to the nozzle tip becomes severe, making continuous operation difficult, and the dispersion 3 is difficult to be supplied to the nozzle.
[0181]
Further, the dispersion liquid 3 discharged from the nozzle M2 may be heated in advance. By heating the dispersion 3 in this way, for example, even if the dispersoid 31 is in a solid state (or a state having a relatively high viscosity) at room temperature, the dispersoid is melted (or disperse) at the time of discharge. Viscosity is relatively low). As a result, in the solidified portion M3 described later, the aggregation (fusion) of the dispersoids 31 contained in the droplets 9 proceeds smoothly, and the circularity of the obtained toner base particles 4 is particularly high.
[0182]
The discharge amount of one droplet of the dispersion 3 (volume of 91 droplets) slightly varies depending on the content of the dispersoid 31 in the dispersion 3, and is preferably 0.05 to 500 pl. , 0.5 to 5 pl. By setting the ejection amount of one drop of the dispersion liquid 3 to a value within such a range, the toner base particles 4 can have an appropriate particle diameter.
The average particle diameter d ′ of the droplets 9 in which the dispersion liquid 3 has been made fine is preferably 2.5 to 20 μm, and more preferably 4 to 15 μm. By setting the average particle size d 'of the droplet 9 to a value in such a range, the same effect as described above can be obtained.
[0183]
Incidentally, the droplet 9 discharged from the nozzle M2 is generally sufficiently larger than the dispersoid 31 in the dispersion liquid 3. That is, a large number of dispersoids 31 are dispersed in the droplet 9. For this reason, even if the dispersion of the particle size of the dispersoid 31 is relatively large, the ratio of the dispersoid 31 in the discharged droplets 9 is substantially uniform in each droplet. Therefore, even when the dispersion of the particle size of the dispersoid 31 is relatively large, the toner base particles 4 have a small variation in the particle size by making the ejection amount of the dispersion liquid 3 substantially uniform. Such a tendency becomes more remarkable. For example, when the average particle size of the discharged dispersion 3 (droplets 9) is d ′ [μm] and the average particle size of the dispersoid 31 in the dispersion 3 is d [μm], d / d ′ < Preferably, the relationship of 0.5 is satisfied, more preferably, the relationship of d / d '<0.2 is satisfied, and even more preferably, the relationship of d / d'<0.1 is satisfied.
[0184]
When the average particle diameter of the dispersion liquid 3 (droplets 9) to be discharged is d ′ [μm] and the average particle diameter of the toner base particles (particles) 4 to be manufactured is D [μm], the following is obtained. It is preferable that the relationship of 05 ≦ D / d ′ ≦ 1.0 is satisfied, and it is more preferable that the relationship of 0.1 ≦ D / d ′ ≦ 0.8 is satisfied. By satisfying such a relationship, it is possible to relatively easily obtain the toner base particles 4 which are sufficiently fine, have a large circularity, and a sharp particle size distribution.
[0185]
In the above description, the nozzle shown in FIGS. 5 to 16 (dispersion liquid is pressed against a smooth surface with a gas flow and stretched thinly to form a thin laminar flow, and the thin laminar flow is ejected as fine particles away from the smooth surface The method of forming the dispersion liquid into droplets (fine particles) using a nozzle that performs the above-described method has been described, but any method can be used as long as a dispersion liquid in the form of droplets can be obtained. Alternatively, a method such as a so-called ink jet method or a bubble jet (“bubble jet” is a registered trademark) method may be used.
[0186]
The spray drying method is a method of obtaining liquid droplets by spraying a liquid (dispersion liquid) using a high-pressure gas.
In addition, as a method to which a so-called inkjet method is applied, a method described in Japanese Patent Application No. 2002-169349 and the like can be mentioned. That is, in the present invention, as a method of forming a droplet-shaped dispersion liquid, a “method of intermittently discharging the dispersion liquid from the head portion by a piezoelectric pulse and conveying the dispersion liquid in a solidified portion by an air current while forming a granular liquid” is applied. can do.
[0187]
As a method to which the so-called bubble jet (“bubble jet” is a registered trademark) method is applied, a method described in Japanese Patent Application No. 2002-169348 and the like can be mentioned. That is, in the present invention, as a method of forming a droplet-shaped dispersion liquid, "a method of intermittently discharging the dispersion liquid from the head portion due to a change in the volume of the gas and causing the dispersion to be transported in the solidified portion by an air current while forming a granular shape" Can be applied.
[0188]
In particular, in the present invention, when the above-described nozzle is used, the following advantages are obtained as compared with a case where a general spray drying method is applied.
That is, in the method using the nozzle as described above, the injection condition of the dispersion liquid can be controlled easily and accurately as compared with the general spray drying method. Therefore, for example, toner base particles having a desired size and shape can be efficiently manufactured. In particular, in the above-described method, the fine particles to be formed can have a very small variation in size (the width of the particle size distribution is small), and therefore, the variation in the moving speed of each particle can be reduced. . Therefore, before the injected dispersion liquid solidifies, it is possible to effectively prevent collision and aggregation between the injected particles, and as a result, it becomes difficult to form irregularly shaped powder. Therefore, variations in the shape and size of the obtained toner base particles are particularly small, and variations in charging characteristics, fixing characteristics, and the like among the particles are also small in the finally obtained toner, and the reliability of the entire toner is small. Will also be particularly high. Further, according to the above-described method, even when the size of the toner base particles to be manufactured is relatively small, the particle size distribution of the toner base particles can be sharpened.
[0189]
Further, in the toner manufacturing apparatus M1, a gas injection unit (not shown) may be provided between the nozzle (ejection unit) M2 and the nozzle (ejection unit) M2. Thereby, the dispersion liquid 3 can be conveyed and solidified while maintaining the interval between the droplets 9 intermittently discharged from the nozzle M2. As a result, collision and aggregation of the discharged droplets 9 are more effectively prevented.
[0190]
Further, by providing the gas injection means, it is possible to form a gas flow that flows in almost one direction (downward in the figure) in the solidified portion M3. When such a gas flow is formed, the droplets 9 (toner base particles 4) in the solidified portion M3 can be transported more efficiently.
In addition, by providing the gas injection means, an airflow curtain is formed between particles discharged from each nozzle M2, and, for example, collision and aggregation between particles discharged from adjacent nozzles can be more effectively performed. It can be prevented.
[0191]
When such a gas injection means is provided, it is preferable to attach a heat exchanger (not shown) having a function of setting the temperature of the injected gas to a preferable value. Thus, the droplets 9 discharged to the solidification unit M3 can be efficiently solidified.
Further, when such a gas injection unit is provided, it is possible to easily control the solidification speed of the droplet 9 discharged from the nozzle M2 by adjusting the supply amount of the gas flow and the like.
[0192]
[External addition process (external addition process)]
The toner base particles 4 obtained as described above are subjected to an external addition treatment for applying an external additive. Thereby, the toner (toner particles) of the present invention is obtained.
In particular, in the present invention, since the toner base particles 4 are secondary particles in which a plurality of dispersoids 31 as primary particles are bonded, fine irregularities are present on the surface. As a result, the external additive can be reliably carried, and the function as the external additive can be made more remarkable.
[0193]
The toner obtained as described above may be subjected to a classification process as necessary. The classification may be performed before the external addition step.
For the classification process, for example, a sieve, an airflow classifier, or the like can be used.
Examples of the external additives used in the external addition treatment include titanium oxide, silica (eg, positively chargeable silica and negatively chargeable silica), aluminum oxide, strontium titanate, cerium oxide, magnesium oxide, chromium oxide, and oxide. Fine particles made of inorganic materials such as metal oxides such as zinc, alumina and magnetite, nitrides such as silicon nitride, carbides such as silicon carbide, metal salts such as calcium sulfate, calcium carbonate and aliphatic metal salts, and acrylic resins , A fluororesin, a polystyrene resin, a polyester resin, an organic material such as an aliphatic metal salt (for example, magnesium stearate) and the like.
[0194]
Among the above external additives, examples of titanium oxide that can be used as an external additive include rutile-type titanium oxide, anatase-type titanium oxide, and rutile-anatase-type titanium oxide.
The rutile-anatase type titanium oxide has rutile-type titanium oxide (titanium dioxide) and anatase-type titanium oxide (titanium dioxide) in the same particle. That is, the rutile-anatase type titanium oxide has a mixed crystal type titanium oxide (titanium dioxide) of a rutile type crystal and an anatase type crystal.
[0195]
Rutile-type titanium oxide generally has a property of easily forming a spindle-shaped crystal. Moreover, anatase type titanium oxide has a property that it easily precipitates fine crystals and has an excellent affinity with a silane coupling agent used for a hydrophobic treatment or the like.
And, since rutile-anatase type titanium oxide has a mixed crystal type titanium oxide of rutile type crystal and anatase type crystal, advantages of rutile type titanium oxide and advantages of anatase type titanium oxide It has both. That is, in rutile-anatase type titanium oxide, fine anatase-type crystals are mixed between the rutile-type crystals (inside the rutile-type crystal), and as a whole, have a substantially spindle shape, so that the toner It becomes difficult to be buried in the mother particles, and since the rutile-anatase type titanium oxide as a whole has an excellent affinity with a silane coupling agent, etc., it is uniform on the surface of the rutile-anatase type titanium oxide powder. A stable hydrophobic film (silane coupling film) is easily formed. Therefore, by containing the rutile-anatase type titanium oxide, the obtained toner has a uniform charge distribution (the charge distribution of the toner base particles is sharp), has a stable charge characteristic, and has environmental characteristics (particularly moisture resistance), Excellent fluidity, anti-caking properties, etc.
[0196]
In particular, the rutile-anatase type titanium oxide exerts the following synergistic effects when used in combination with the polyester resin as described above.
That is, as described above, in the present invention, since the polyester resin contains a block polyester having a crystalline block with high crystallinity, a predetermined size mainly formed by the crystalline block in the toner base particles. Having a crystal of By having such crystals, the rutile-anatase type titanium oxide is less likely to be buried in the base particles of the toner. That is, by containing a hard component such as the crystal, the rutile-anatase type titanium oxide is securely carried (attached) to the vicinity of the surface of the toner base particles. Thereby, the function of the rutile-anatase type titanium oxide (particularly, effects such as excellent fluidity and chargeability) can be sufficiently exhibited. As described above, when used in combination with the above-described polyester-based resin, the function of the rutile-anatase type titanium oxide can be sufficiently exhibited, so that the amount of the external additive used can be suppressed. As a result, it is possible to effectively prevent inconveniences caused by adding a large amount of the external additive (for example, a decrease in fixability to a transfer material (recording medium) such as paper).
[0197]
The ratio of rutile-type titanium oxide to anatase-type titanium oxide in rutile-anatase-type titanium oxide is not particularly limited, but is preferably 5:95 to 95: 5 by weight, and 50:50. More preferably, it is 90:10. By using such rutile-anatase-type titanium oxide, the effect of using the above-described rutile-anatase-type titanium oxide becomes more remarkable.
Further, it is preferable that the rutile-anatase type titanium oxide absorbs light in a wavelength region of 300 to 350 nm. As a result, the toner is particularly excellent in light fastness (in particular, light fastness after fixing to a recording medium).
[0198]
Although the shape of the rutile-anatase type titanium oxide used in the present invention is not particularly limited, it is generally a spindle shape.
When the rutile anatase type titanium oxide has a substantially spindle shape, the average major axis diameter is preferably from 10 to 100 nm, more preferably from 20 to 50 nm. When the average major axis diameter is in such a range, the rutile-anatase type titanium oxide can sufficiently exhibit the above-described function, and is hardly buried in the base particles of the toner, and It is difficult to release. As a result, the stability of the toner against mechanical stress is further improved.
[0199]
The content of rutile-anatase type titanium oxide in the toner is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 2.0% by weight, and more preferably 0.5 to 1.0% by weight. If the content of rutile anatase type titanium oxide is less than the lower limit, the effect of using rutile anatase type titanium oxide as described above may not be sufficiently exerted. On the other hand, when the content of the rutile-anatase type titanium oxide exceeds the above upper limit, the fixability of the toner tends to decrease.
[0200]
Such rutile-anatase-type titanium oxide may be prepared by any method, and for example, can be obtained by calcining anatase-type titanium oxide. By using such a method, the ratio of rutile-type titanium oxide to anatase-type titanium oxide in rutile-anatase-type titanium oxide can be relatively easily and reliably controlled. When rutile-anatase type titanium oxide is obtained by such a method, the firing temperature is preferably about 700 to 1000 ° C. By setting the firing temperature to a value in such a range, it is possible to more easily and reliably control the abundance ratio of rutile-type titanium oxide and anatase-type titanium oxide in rutile-anatase-type titanium oxide. Become.
[0201]
The rutile-anatase type titanium oxide is preferably subjected to a hydrophobic treatment. By performing the hydrophobizing treatment, an effect is obtained that charging is not greatly affected by humidity. As the hydrophobizing treatment, for example, HMDS, a silane coupling agent (for example, one having a functional group such as an amino group), a titanate coupling agent, a fluorine-containing silane coupling agent, a silicone oil, or the like is used. Surface treatment of powder (particles) of rutile-anatase type titanium oxide.
[0202]
Further, among the external additives described above, examples of the silica that can be used as the external additive include positively chargeable silica and negatively chargeable silica. Positively chargeable silica can be obtained, for example, by subjecting negatively chargeable silica to a surface treatment with a silane coupling agent having a functional group such as an amino group.
When negatively chargeable silica is used as the external additive, the charge amount (absolute value) of the toner particles can be increased. As a result, a stable negatively charged toner can be obtained, and the effect that toner control of the image forming apparatus becomes easy can be obtained.
[0203]
In addition, when negatively chargeable silica is used in combination with the above-mentioned rutile-anatase type titanium oxide, particularly excellent effects are obtained. That is, by using negatively chargeable silica and rutile anatase type titanium oxide in combination, the fluidity and environmental characteristics (particularly, moisture resistance) of the toner can be further improved, and more stable triboelectric chargeability can be exhibited. , So-called fogging can be more effectively prevented. Further, by using a combination of negatively chargeable silica and rutile anatase type titanium oxide, the obtained toner can have a large charge amount (absolute value) and a sharper charge distribution.
The average major axis diameter of the substantially spindle-shaped rutile-anatase type titanium oxide is D 1 [Nm], and the average particle diameter of the negatively chargeable silica is D 2 [Nm], 0.2 ≦ D 1 / D 2 It is preferable to satisfy the relationship of ≦ 15, and 0.4 ≦ D 1 / D 2 It is more preferable to satisfy the relationship of ≦ 5. By satisfying such a relationship, the effect of using the negatively chargeable silica and the rutile anatase type titanium oxide together becomes more remarkable. In this specification, the “average particle size” refers to a weight-based average particle size.
[0204]
When positively chargeable silica is used as the external additive, for example, the positively chargeable silica can function as a microcarrier, and the chargeability of the toner particles themselves can be further improved. In particular, by using the positively chargeable silica and the above-described rutile-anatase type titanium oxide in combination, the obtained toner can have a large charge amount (absolute value) and a sharper charge distribution. .
When it contains positively chargeable silica, its average particle size is preferably from 30 to 100 nm, more preferably from 40 to 50 nm. When the average particle diameter of the positively chargeable silica is in such a range, the above-described effect becomes more remarkable.
[0205]
As the external additive, HMDS, a silane-based coupling agent (for example, one having a functional group such as an amino group), a titanate-based coupling agent on the surface of the fine particles composed of the above-described materials may be used. Alternatively, a material that has been surface-treated with a fluorine-containing silane coupling agent, silicone oil, or the like may be used.
Such an external additive can be added, for example, by mixing with the toner base particles using a Henschel mixer or the like. For example, in the solidified portion M3 of the toner manufacturing apparatus M1 as described above, The external additive may be sprayed and / or convected, and the external additive may be attached to the droplets 9 or the toner base particles.
[0206]
The toner powder thus obtained has a coverage of the external additive (a ratio of an area of the surface area of the toner base particles to which the external additive is coated. (Calculated coverage when spheres equivalent to a particle size are covered by 6-way close packing) is preferably 100 to 300%, and more preferably 120 to 220%. If the coverage of the external additive is less than the lower limit, the effect of the external additive as described above may not be sufficiently exerted. On the other hand, when the coverage of the external additive exceeds the upper limit, the fixing property of the toner tends to decrease.
[0207]
Further, in the toner, substantially all of the external additive may be attached to the toner base particles, or a part of the external additives may be released from the surface of the toner base particles. That is, the toner may contain an external additive released from the toner base particles. As described above, when the external additive released from the base particles is contained in the toner at a predetermined ratio (relatively small amount), such a free external additive is used, for example, in a polarity opposite to that of the toner base particles. It can function as a microcarrier that is electrically charged.
The toner of the present invention produced as described above has a uniform shape and a sharp particle size distribution (small width). In particular, in the present invention, since the average particle diameter d of the dispersoid is sufficiently smaller than the average particle diameter D of the toner base particles (granules), the circularity of the toner can be set to a relatively large value.
[0208]
Specifically, the toner (toner particles) of the present invention preferably has an average circularity R represented by the following formula (I) of 0.91 to 0.98, and more preferably 0.93 to 0.98. More preferably, there is. When the average circularity R is less than 0.91, it is difficult to sufficiently reduce the difference in charging characteristics between the individual toner powders, and the developability on the photoconductor tends to decrease. On the other hand, if the average circularity R is too small, the adhesion (filming) of the toner on the photoreceptor is likely to occur, and the transfer efficiency of the toner may decrease. On the other hand, when the average circularity R exceeds 0.98, transfer efficiency and mechanical strength are increased, but there is a problem that granulation (joining of particles) is promoted to increase the average particle diameter. On the other hand, when the average circularity R exceeds 0.98, it becomes difficult to remove, for example, toner adhered to the photoreceptor or the like by cleaning.
R = L 0 / L 1 ... (I)
(However, in the formula, L 1 [Μm] is the perimeter of the projected image of the toner particles to be measured, L 0 [Μm] represents the circumference of a perfect circle (complete geometric circle) having an area equal to the area of the projected image of the toner particles to be measured. )
[0209]
The toner preferably has a standard deviation of the average circularity between the particles of 0.03 or less, more preferably 0.02 or less, and even more preferably 0.015 or less. When the standard deviation of the average circularity between the particles is 0.03 or less, the variation in charging characteristics, fixing characteristics, and the like becomes particularly small, and the reliability of the whole toner further improves.
[0210]
Further, the average particle size of the toner is preferably 2 to 20 μm, and more preferably 3 to 8 μm. If the average particle size of the toner is less than the lower limit, it is difficult to uniformly charge the toner, and the adhesion to the surface of the electrostatic latent image carrier (for example, the photoconductor) becomes large. This may lead to an increase in transfer residual toner. On the other hand, if the average particle size of the toner exceeds the upper limit, the reproducibility of the contour portion of an image formed using the toner, particularly, the development of a character image or a light pattern in the image is reduced. As a result, the resolution decreases.
[0211]
Further, the toner preferably has a standard deviation of the particle diameter between the particles of 1.5 μm or less, more preferably 1.3 μm or less, and even more preferably 1.0 μm or less. When the standard deviation of the particle diameter among the particles is 1.5 μm or less, the variation in charging characteristics, fixing characteristics, and the like becomes particularly small, and the reliability of the toner as a whole is further improved.
[0212]
Further, the content of the polyester resin in the toner is preferably from 50 to 98% by weight, and more preferably from 85 to 97% by weight. When the content of the polyester resin is less than the lower limit, the effects of the present invention may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the content of the polyester-based resin exceeds the above upper limit, the content of components such as a coloring agent may be relatively reduced, and it may be difficult to exhibit characteristics such as coloring properties.
[0213]
Further, the composition of the non-crystalline polyester (such as the constituent monomer) such as the composition of the block polyester contained in the toner (constituent monomer, abundance ratio of the crystalline block, etc.), average weight molecular weight Mw, glass transition point, softening point, melting point , The average weight molecular weight Mw, the glass transition point, the softening point, and the like are preferably the same conditions and ranges as described in the section of the constituent material of the dispersoid, but even if they are changed during the manufacturing process. Good.
[0214]
When wax is contained in the toner, the content thereof is not particularly limited, but is preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, and is preferably 0.5 to 3% by weight. More preferred. If the content of the wax is too large, the wax is liberated and coarsened, the wax seeps out onto the toner surface, etc., occurs remarkably, and the chargeability of the toner decreases, and it becomes difficult to sufficiently increase the transfer efficiency. there is a possibility.
The acid value as a physical property of a toner is one of the factors that influence the environmental characteristics (particularly, moisture resistance) of the toner. The acid value of the toner is preferably 8 KOH mg / g or less, more preferably 1 KOH mg / g or less. When the acid value of the toner is 8 KOHmg / g or less, the environmental characteristics (particularly, moisture resistance) of the toner become particularly excellent.
[0215]
Further, when the toner of the present invention is used in a fixing device having a nip portion as described later, the amount of change in the relaxation modulus G (t) in the passage time Δt [second] of the toner particles is: It is preferably at most 500 [Pa], more preferably at most 100 [Pa]. By satisfying such conditions, inconveniences such as offsets are less likely to occur.
[0216]
Further, when the toner of the present invention is used in a fixing device having a fixing nip portion as described later, the time required for toner particles to pass through the fixing nip portion is Δt [sec], and the toner particle is 0.01 sec. Is the initial relaxation modulus G (0.01), and the relaxation modulus at Δt seconds of the toner is G (Δt), G (0.01) / G (Δt) ≦ Preferably, the relationship of 10 is satisfied, more preferably, the relationship of 1 ≦ G (0.01) / G (Δt) ≦ 8 is satisfied, and 1 ≦ G (0.01) / G (Δt) ≦ 6. It is more preferable to satisfy the following relationship. By satisfying such a relationship, the division of the molten toner into the paper and the fixing roller in the fixing step due to the decrease in the elastic modulus of the toner particles, that is, the high-temperature offset is particularly unlikely to occur. On the other hand, when G (0.01) / G (Δt) exceeds 10, the division of the molten toner, that is, the high-temperature offset tends to occur. The relaxation elastic modulus of the toner is determined by, for example, the composition of the constituent materials of the toner (for example, the molecular weight of block polyester or amorphous polyester, monomer component, randomness, the composition of wax and external additives, the content of each constituent component, etc. ) And toner production conditions (for example, the injection speed of the dispersion, the temperature and viscosity of the dispersion to be injected, the ambient temperature and pressure in the solidification section, the transport speed of the dispersion, the raw material temperature in the kneading step, the kneading time, The cooling rate of the kneaded material in the cooling step).
[0219]
When a resin containing a block polyester and an amorphous polyester is used as the resin, there are usually crystals mainly composed of crystalline blocks of the block polyester.
Such a crystal preferably has an average length (average length in the longitudinal direction) of 10 to 1000 nm, more preferably 50 to 700 nm. When the length of the crystal is in such a range, the stability of the shape of the toner is particularly excellent, and particularly excellent stability against mechanical stress is exhibited. In particular, the external additive is more reliably held in the vicinity of the surface of the toner particles (it is possible to effectively prevent the external additive from being buried in the base particles). And the like, which is particularly excellent in stability, and hardly causes filming or the like. The size of the crystals, for example, by controlling the production conditions and the like of the block polyester used as a raw material component, to change the molecular weight and randomness of the block polyester, or to change the blending ratio between the block polyester and the amorphous polyester It can be appropriately adjusted by changing the conditions of the kneading step and the cooling step described above.
[0218]
In particular, when the toner contains rutile anatase type titanium oxide, it is preferable that the following relationship be satisfied. That is, the average major axis diameter of the substantially spindle-shaped rutile anatase type titanium oxide is represented by D 1 [Nm], and the average length of the crystal is L C [Nm], 0.01 ≦ D 1 / L C It is preferable to satisfy the relationship of ≦ 2, and 0.02 ≦ D 1 / L C It is more preferable to satisfy the relationship of ≦ 1. By satisfying such a relationship, the rutile-anatase type titanium oxide is not easily buried in the base particles while sufficiently exhibiting the above-described effects. As a result, the toner retains the above-described functions sufficiently and has particularly excellent stability against mechanical stress.
The average length of the crystal can be measured by a transmission electron microscope (TEM), small-angle X-ray scattering measurement, or the like.
[0219]
When the toner of the present invention contains a plurality of resins as resin components, it is preferable that each resin is as compatible as possible. As a result, the variation in characteristics among the toner particles is small, the characteristics of the toner as a whole are more stable, and the effects of the present invention are more remarkable.
[0220]
Further, the toner of the present invention is preferably applied to a non-magnetic one-component toner. The non-magnetic one-component toner is generally applied to an image forming apparatus having a regulating blade as described below. Therefore, the toner of the present invention, which is resistant to mechanical stress, can exert the above-mentioned effects more remarkably when used as a non-magnetic one-component toner.
[0221]
The fixing device using the toner of the present invention is not particularly limited, but is preferably used for a contact-type fixing device as described below. As a result, both the advantages of high releasability from the fixing roller due to the block polyester crystal and the effect of improving the fixing property (fixing strength) due to the low-viscosity amorphous polyester are sufficiently exhibited, and a wide good fixing area is obtained. Secured.
[0222]
Next, preferred embodiments of a fixing device and an image forming apparatus to which the toner of the present invention is applied will be described.
18 is an overall configuration diagram showing a preferred embodiment of an image forming apparatus to which the toner of the present invention is applied, FIG. 19 is a cross-sectional view of a developing device included in the image forming apparatus of FIG. 18, and FIG. 20 is a perspective view showing a detailed structure of the fixing device of the present invention used in the image forming apparatus of FIG. 1 and showing a partly broken section, FIG. 21 is a sectional view of a main part of the fixing device of FIG. 20, and FIG. FIG. 23 is a perspective view of a peeling member constituting the apparatus, FIG. 23 is a side view showing an attached state of the peeling member constituting the fixing device of FIG. 20, and FIG. 24 is a front view of the fixing device of FIG. 25 is a schematic diagram for explaining an arrangement angle of a peeling member with respect to a tangent line at an outlet of the nip portion, and FIG. 26 is a diagram schematically showing shapes of a fixing roller and a pressure roller and a shape of a nip portion. 27 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. FIG. 29 is a diagram schematically showing the shape of the fixing roller and the pressure roller and the shape of the nip portion. FIG. 29 is a cross-sectional view taken along line YY in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a gap of FIG.
[0223]
An image carrier 30 composed of a photosensitive drum is provided in the apparatus main body 29 of the image forming apparatus 1000, and is driven to rotate in a direction indicated by an arrow by a driving unit (not shown). Around the image carrier 30, a charging device 40 for uniformly charging the image carrier (photoconductor) 30 along the rotation direction, and forms an electrostatic latent image on the image carrier 30. Device 50, a rotary developing device 60 for developing an electrostatic latent image, and an intermediate transfer device 70 for primarily transferring a single-color toner image formed on the image carrier 30.
[0224]
The rotary developing device 60 has a yellow developing device 60Y, a magenta developing device 60M, a cyan developing device 60C, and a black developing device 60K mounted on a support frame 600, and the support frame 600 is driven to rotate by a drive motor (not shown). It has a configuration. The plurality of developing devices 60Y, 60C, 60M, and 60K are selectively rotated so that the developing roller 604 of one developing device faces the image carrier 30 for each rotation of the image carrier 30. Have been. In each of the developing devices 60Y, 60C, 60M, and 60K, a toner storage unit that stores a toner of each color is formed.
The developing devices 60Y, 60C, 60M, and 60K all have the same structure. Therefore, although the structure of the developing device 60Y will be described here, the structures and functions of the developing devices 60C, 60M, and 60K are the same.
[0225]
As shown in FIG. 19, in the developing device 60Y, a supply roller 603 and a developing roller 604 are mounted on a housing 601 that accommodates the toner T therein, and when the developing device 60Y is positioned at the above-described developing position. The developing roller 604 functioning as a “toner carrier” is positioned in contact with the image carrier (photoconductor) 30 or at a predetermined gap, and these rollers 603 and 604 are provided on the main body side. It is configured to engage with a rotating drive unit (not shown) and rotate in a predetermined direction. The developing roller 604 is formed in a cylindrical shape from a metal or alloy such as copper, stainless steel, or aluminum so that a developing bias is applied.
[0226]
In the developing device 60Y, a regulating blade 605 for regulating the thickness of the toner layer formed on the surface of the developing roller 604 to a predetermined thickness is arranged. The regulating blade 605 includes a plate-like member 605a such as stainless steel or phosphor bronze, and an elastic member 605b such as a rubber or resin member attached to the tip of the plate-like member 605a. The rear end of the plate member 605a is fixed to the housing 601, and the elastic member 605b attached to the front end of the plate member 605a is connected to the rear end of the plate member 605a in the rotation direction D3 of the developing roller 604. It is arranged so as to be located on the upstream side.
[0227]
The intermediate transfer device 70 is provided so as to face the image carrier 30 on the back surface of the intermediate transfer belt 110, the intermediate transfer belt 110 driven by the two rollers in the direction indicated by the arrow, and the driven roller 90 and the driven roller 100. A primary transfer roller 120, a transfer belt cleaner 130 for removing residual toner on the intermediate transfer belt 110, and a four-color full-color image formed on the intermediate transfer belt 110 are disposed opposite to the drive roller 90, and the recording medium ( And a secondary transfer roller 140 for transferring the image onto paper.
[0228]
A paper feed cassette 150 is provided at the bottom of the apparatus main body 29, and a recording medium in the paper feed cassette 150 passes through a pickup roller 160, a recording medium transport path 170, a secondary transfer roller 140, and a fixing device 190 to a discharge tray. 200. Incidentally, reference numeral 230 denotes a conveyance path for double-sided printing.
The operation of the image forming apparatus 1000 having the above configuration will be described. When an image forming signal is input from a computer (not shown), the image carrier 30, the developing roller 604 of the developing device 60, and the intermediate transfer belt 110 are driven to rotate. First, the outer peripheral surface of the image carrier 30 is charged by the charging device 40. The outer peripheral surface of the uniformly charged and uniformly charged image carrier 30 is selectively exposed by the exposure device 50 in accordance with the image information of the first color (for example, yellow), and the yellow electrostatic latent image is formed. An image is formed.
[0229]
On the other hand, in the developing device 60Y, the two rollers 603 and 604 rotate while being in contact with each other, so that the yellow toner rubs against the surface of the developing roller 604 and a toner layer having a predetermined thickness is formed on the surface of the developing roller 604. . Then, the elastic member 605b of the regulating blade 605 elastically contacts the surface of the developing roller 604 to regulate the toner layer on the surface of the developing roller 604 to a predetermined thickness.
[0230]
At the latent image position formed on the image carrier 30, the yellow developing device 60 </ b> Y rotates and its developing roller 604 abuts, whereby the yellow electrostatic latent image toner image is formed on the image carrier 30. Then, the toner image formed on the image carrier 30 is transferred onto the intermediate transfer belt 110 by the primary transfer roller 120. At this time, the secondary transfer roller 140 is separated from the intermediate transfer belt 110.
[0231]
The above-described processing is repeated for the second, third, and fourth colors of the image forming signal, and the latent image formation, development, and transfer by one rotation of the image carrier 30 and the intermediate transfer belt 110 are repeated. Are transferred on the intermediate transfer belt 110 in a superimposed manner. Then, at the timing when this full-color image reaches the secondary transfer roller 140, the recording medium is supplied from the transport path 170 to the secondary transfer roller 140. At this time, the secondary transfer roller 140 is pressed against the intermediate transfer belt 110 and A secondary transfer voltage is applied, and the full-color toner image on the intermediate transfer belt 110 is transferred onto a recording medium. Then, the toner image transferred onto the recording medium is heated and pressed by the fixing device 190 and fixed. The toner remaining on the intermediate transfer belt 110 is removed by the transfer belt cleaner 130.
[0232]
In the case of double-sided printing, the recording medium that has exited the fixing device 190 is switched back so that the rear end thereof is at the front end, is supplied to the secondary transfer roller 140 via the double-sided printing conveyance path 230, and is The full-color toner image on the transfer belt 110 is transferred onto the recording medium, and is again heated and pressed by the fixing device 190 to be fixed.
In FIG. 18, a fixing device 190 according to the present invention includes a fixing roller 210 having a heat source and a pressing roller 220 pressed against the fixing roller 210. The line connecting the fixing roller 210 and the axis of the pressing roller 220 is a horizontal line. It is arranged to have an angle of θ. Note that 0 ° ≦ θ ≦ 30 °.
[0233]
Next, the fixing device 190 will be described in detail.
20 and 24, a fixing roller 210 is rotatably mounted in a housing 240, and a driving gear 28 is connected to one end of the fixing roller 210. A pressure roller 220 is rotatably mounted opposite to the fixing roller 210. The length of the pressure roller 220 in the axial direction is shorter than that of the fixing roller 210, and a bearing 250 is provided in the empty space, and both ends of the pressure roller 220 are supported by the bearings 250. A pressure lever 260 is rotatably provided on the bearing 250, and a pressure spring 270 is disposed between one end of the pressure lever 260 and the housing 240, whereby the pressure roller 220 and the fixing roller 210 are pressed. It is configured to be.
[0234]
In FIG. 21, a fixing roller 210 includes a metal cylinder 210b having a heat source 210a such as a halogen lamp therein, an elastic layer 210c made of silicon rubber or the like provided on the outer periphery of the cylinder 210b, and a surface of the elastic layer 210c. A surface layer (not shown) made of fluoro rubber and fluoro resin (for example, pertetrafluoroethylene (PTFE)), and a rotating shaft 210d fixed to the cylindrical body 210b.
[0235]
The pressure roller 220 has a metal cylindrical body 220b, a rotating shaft 220d fixed to the cylindrical body 220b, a bearing 250 for supporting the rotating shaft 220d, and a fixing roller 210 on the outer periphery of the cylindrical body 220b. It comprises an elastic layer 220c provided and a surface layer (not shown) made of fluoro rubber or fluoro resin coated on the surface of the elastic layer 220c. The thickness of the elastic layer 210c of the fixing roller 210 is made extremely smaller than the thickness of the elastic layer 220c of the pressing roller 220, whereby the fixing nip 340 is formed such that the pressing roller 220 side is concavely concave.
[0236]
As shown in FIGS. 20 and 21, support shafts 290 and 300 are provided on both side surfaces of the housing 240. The support shafts 290 and 300 respectively include a peeling member 310 and a pressure roller 220 on the fixing roller 210 side. The peeling member 320 on the side is rotatably mounted. As a result, the peeling members 310 and 320 are disposed downstream of the fixing nip 340 in the recording medium transport direction in the axial direction of the fixing roller 210 and the pressure roller 220.
[0237]
As shown in FIGS. 22 and 23, the peeling member 310 on the side of the fixing roller 210 has a resin sheet or a metal sheet as a base material, and has a fluorine-based resin layer formed on the surface of the base material. The peeling member 310 includes a plate-like peeling portion (base material) 310a, a bent portion 310b bent in an L-shape behind the peeling portion 310a toward the fixing roller 210, and a lower portion at both ends of the peeling portion 310a. It comprises a support piece 310c bent in the direction, a fitting hole 310d formed in the support piece 310c, and a guide part 310e extending forward on both sides of the peeling part 310a.
[0238]
The peeling section 310a is disposed so as to be inclined toward the exit (nip exit 341) of the fixing nip section 340, and the tip of the peeling section 310a is in non-contact with and close to the fixing roller 210. The support shaft 290 described with reference to FIG. 21 is fitted into the fitting hole 310d of the support piece 310c. The guide portion 310e is urged against the housing 240 by the spring 33, whereby the front end of the guide portion 310e is in contact with the fixing roller 210. As a result, the gap between the front end of the peeling portion 310a and the surface of the fixing roller 210 is formed. The gap is kept constant at all times.
[0239]
The peeling member 320 on the pressing roller 220 side has the same shape as the peeling member on the fixing roller 210 side. However, as shown in FIGS. 20 and 21, the leading end of the peeling section 320a is larger than the leading end of the peeling section 310a. It is arranged on the downstream side in the medium transport direction. Further, the tip of the guide portion 320e is in contact with the peripheral surface of the bearing 250 of the pressure roller 220 at point P, whereby the gap between the tip of the peeling portion 320a and the surface of the pressure roller 220 is always constant. Is to be.
[0240]
In the present embodiment, as shown in FIGS. 20 and 21, the peeling members 310 and 320 are disposed on the downstream side of the nip 340 in the recording medium conveyance direction in the axial direction of the fixing roller 210 and the pressure roller 220. The tip of the peeling member 310 on the side of the fixing roller 210 is disposed so as to be inclined toward the exit of the nip portion 340, and is in non-contact and close proximity to the fixing roller 210. The leading end of the peeling member 320 on the pressing roller 220 side is disposed downstream of the leading end of the peeling member 310 on the fixing roller 210 side in the recording medium transport direction.
[0241]
As shown in FIG. 23, the guide portion 310 e of the peeling member 310 on the fixing roller 210 side is urged against the housing 240 by the spring 33, whereby the tip of the guide portion 310 e is in contact with the fixing roller 210. As a result, the positioning is performed such that the gap between the tip of the peeling section 310a and the surface of the fixing roller 210 is always constant.
[0242]
The peeling member 320 on the pressure roller 220 side has the same shape as the peeling member on the fixing roller 210 side, and as shown in FIGS. 20 and 21, the leading end of the peeling section 320a is larger than the leading end of the peeling section 310a. The guide 320e is disposed downstream in the transport direction, and the tip of the guide 320e is in contact with the surface of the bearing 250 of the pressure roller 220 at point P. Positioning is performed so that the gap between them is always constant. For this purpose, as shown in FIG. 24, the axial length of the pressure roller 220 is shorter than that of the fixing roller 210, and a bearing 250 is provided in the empty space. Supported.
[0243]
In the case of double-sided printing, the recording medium printed on one side is peeled off by the peeling member 310 on the fixing roller 210 side, and then switched back so that the rear end of the recording medium becomes the front end, and passed through the conveyance path 230 for double-sided printing. The full-color toner image on the intermediate transfer belt 110 is supplied to the secondary transfer roller 140, and is transferred onto a recording medium. Then, the full-color toner image is again heated and pressed by the fixing roller 210 to be fixed. The resulting recording medium is peeled off by the peeling member 320 on the pressure roller 220 side.
[0244]
As described above, in the fixing device according to the present embodiment, the peeling member is disposed in the axial direction of the fixing roller and the pressure roller and downstream of the fixing nip in the recording medium conveyance direction in the vicinity of the fixing roller and the pressure roller. Since the positioning of the peeling member on the fixing roller side is performed on the surface of the fixing roller and the positioning of the peeling member on the pressing roller side is performed on the bearing surface of the pressing roller, recording from the fixing roller and the pressing roller is performed. The removability of the medium can be improved.
[0245]
In the present embodiment, as shown in FIG. 25, a method is adopted in which the fixing roller 210 and the pressure roller 220 are arranged in a substantially horizontal state, and the recording medium 500 is discharged upward from the fixing nip 340. Is the arrangement angle θ of the peeling member 310 with respect to the tangent S of the nip exit 341 of the fixing nip portion 340. A Is preferably set in the range of −5 to 25 °. The arrangement angle θ of the peeling member 310 with respect to the tangent S of the nip exit 341 of the fixing nip portion 340 A Is set to a value in such a range, streaks are less likely to occur in the image, and the releasability is improved. Note that the arrangement angle θ A Is "+" on the fixing roller 210 side and "-" on the pressure roller side.
[0246]
Further, the fixing roller 210 and the pressure roller 220 have, for example, substantially constant outer diameters in their respective axial directions (they may have a substantially cylindrical shape, but the outer diameters are small near both ends. It may have a so-called crown shape that is large near the center, or a so-called inverted crown shape in which the outer diameter dimension is large near both ends and small near the center.
[0247]
For example, when the fixing roller 210 and the pressure roller 220 have an inverted crown shape as shown in FIG. 26, the cross-sectional shape of the peeling member 310 is preferably as shown in FIG. When the fixing roller 210 and the pressure roller 220 have a crown shape as shown in FIG. 28, the cross-sectional shape of the peeling member 310 is preferably as shown in FIG.
[0248]
As described above, when the peeling member 310 disposed along the fixing roller 210 has a shape that follows the shape of the nip outlet 341 of the nip portion 340, the peeling member 310 side of the peeling member 310 at the time of peeling. The number of contact points between the side edge of the recording medium and the recording medium increases, and the adverse effects caused by concentration of the contact pressure between them, such as winding of the recording medium, disturbance in a formed image, and generation of streaks can be effectively reduced. Can be prevented and suppressed.
[0249]
As shown in FIG. 30, in the fixing device 190, the gap G2 [μm] between the fixing roller 210 and the peeling member 310 near the axial end of the fixing roller 210 is set at the center of the fixing roller 210 in the axial direction. It is preferable that the gap G1 [μm] between the fixing roller 210 and the peeling member 310 near the portion is larger than the gap G1 [μm]. By satisfying such a relationship, the following effects can be obtained.
[0250]
That is, since the gap between the peeling member 310 and the fixing roller 210 is small in the vicinity of the central portion in the length direction, the gap management can be simplified without greatly impairing the peeling property, and the manufacturing of the fixing device 190 is also possible. It will be easier. Further, even when foreign matter enters or paper jams occur, the peeling member 310 and the fixing roller 210 are hardly damaged by these, and the durability and reliability of the peeling member 310 and the fixing roller are improved. The durability and reliability of the apparatus 190 and the image forming apparatus 1000 are also improved. The relationship between G1 and G2 as described above may be determined by, for example, forming the peeling member 310 into an arcuate shape, forming the distal end portion 310f of the peeling member 310 into an arcuate shape, or forming the fixing roller 210 into a crown shape. Can be satisfied.
[0251]
In the fixing device as described above, the length of the fixing nip 340 is such that the time required for the toner particles to pass through the fixing nip 340 is 0.02 to 0.2 seconds. Is preferably, and more preferably 0.03 to 0.1 seconds. When the time required for the toner particles to pass through the fixing nip portion 340 is within such a range, the toner is heated to the melting temperature, and the toner is not excessively melted, and the releasability to the fixing roller is sufficiently high. Secured.
[0252]
The fixing device 190 is suitable for high-speed printing (high-speed fixing, high-speed image formation). Specifically, the fixing device 190 has a feeding speed (feeding speed) of the recording medium 500 of 0.05 to 1.0 m / sec. Preferably, it is 0.2 to 0.5 m / sec. As described above, according to the present invention, even when the toner is fixed on the recording medium 500 at a relatively high speed, it is possible to prevent the occurrence of streaks or disturbances in the image, and to prevent the recording medium 500 from being wound. Hardly causes peeling failure.
[0253]
Further, the temperature of the fixing nip 340 during operation is preferably from 100 to 220 ° C., and more preferably from 120 to 200 ° C. When the temperature of the fixing nip 340 is in such a range, it is possible to sufficiently prevent a decrease in toner fixing strength due to a temperature drop (temperature drop) during paper passage.
Further, the set fixing temperature (set temperature on the surface of the fixing roller 210) during operation is preferably 110 to 220 ° C, more preferably 130 to 200 ° C. When the set temperature of the fixing roller 210 is in such a range, it is possible to secure both the fixing strength of the toner and to shorten the warm-up time (warm-up time).
[0254]
The fixing device 190 described above is suitable for high-speed printing (high-speed fixing, high-speed image formation) as described above. However, in such a fixing device, the toner is in a high temperature state even when the recording medium on which the toner is fixed comes into contact with the peeling member. In this case, the fixed image may be disturbed or streaked. Further, if the fixed toner is brought into contact with the release member in a molten state (low viscosity state), it may be difficult to reliably release the recording medium.
[0255]
In contrast, the toner of the present invention can solve the above-mentioned problem. In particular, when a resin containing a block polyester and an amorphous polyester is used as the binder resin, the above-described effects are remarkable. That is, since the amorphous polyester having a relatively low softening point is contained in the toner, the toner is reliably fixed to the recording medium when passing through the fixing nip portion 340, and the block polyester having the crystalline block Therefore, a crystal having a high hardness and an appropriate size is likely to be precipitated therein. The presence of such crystals makes it possible to prevent the melt viscosity of the toner from being lower than a predetermined value even at a relatively high temperature such as at the time of fixing. There will be hard sites. As a result, even when the fixed image of the toner comes into contact with the peeling member, the formed image is less likely to be disturbed or streaked. Further, in the recording medium on which the toner of the present invention is fixed, peeling failure is particularly unlikely to occur, and the peeling member surely peels off from the fixing roller.
[0256]
As described above, the toner manufacturing method and the toner of the present invention have been described based on the preferred embodiments, but the present invention is not limited thereto.
For example, in the above, an example was described in which a block polyester and an amorphous polyester were used in combination as the resin, but the invention is not limited to this.
[0257]
In addition, each unit constituting the toner manufacturing apparatus used for manufacturing the toner of the present invention can be replaced with an arbitrary unit exhibiting the same function, or other configurations can be added. For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the granular dispersion liquid (droplets 9) is discharged vertically downward has been described. However, the discharge direction of the dispersion liquid may be any direction such as vertically upward or horizontal. Is also good. Further, the configuration may be such that the discharge direction of the dispersion liquid 3 and the injection direction of the gas injected from the gas injection port 7 are substantially perpendicular. In this case, the traveling direction of the discharged granular dispersion liquid 3 (droplets 9) changes depending on the gas flow, and is conveyed substantially at right angles to the discharge direction from the discharge unit 23.
[0258]
Further, the toner of the present invention is not limited to the toner manufactured by the method described above. For example, in the above-described embodiment, the powder obtained by removing the dispersion medium from the dispersion is described as being obtained by performing an external addition process, but the powder is dispersed from the dispersion without performing the external addition process. The powder (aggregate of toner base particles (granules)) obtained by removing the medium may be used as the toner as it is.
[0259]
In the above-described embodiment, rutile-anatase-type titanium oxide is described as being added as an external additive.However, for example, by using rutile-anatase-type titanium oxide as one component of a raw material to be supplied to the kneading step, , May be included inside the toner.
In the above-described embodiment, ΔT obtained by measuring the endothermic peak of the melting point by differential scanning calorimetry (DSC) was described as an index indicating the crystallinity, but the index indicating the crystallinity is not limited to this. For example, as an index indicating the crystallinity, a crystallinity measured by a density method, an X-ray method, an infrared method, a nuclear magnetic resonance absorption method, or the like may be used.
[0260]
Further, a thermal sphering treatment for heating and spheroidizing the powder obtained by removing the dispersion medium from the dispersion may be performed. Thereby, the circularity of the obtained toner base particles can be further improved. In particular, when a resin containing a block polyester having a crystalline block is used as the resin, the amorphous polyester is sufficiently softened while the shape of the powder (toner powder) is secured to some extent during the thermal sphering treatment. Can be done. Therefore, as compared with the case where a raw material containing no block polyester is used, the thermal sphering treatment can be performed efficiently, and the circularity of the finally obtained toner (toner particles) is relatively high. Things. As a result, the effect of the above-described thermal sphering process can be more effectively exerted. The thermal sphering treatment can be performed by injecting a powder obtained by removing the dispersion medium from the dispersion liquid (droplets) into a heated atmosphere using, for example, compressed air. Further, the thermal sphering treatment may be performed in a liquid.
[0261]
Further, in the above-described embodiment, a configuration in which a continuous twin-screw extruder is used as the kneader has been described, but the kneader used for kneading the raw materials is not limited to this. For kneading the raw materials, for example, various kneaders such as a kneader or a batch type triaxial roll, a continuous biaxial roll, a wheel mixer, a blade type mixer, or the like can be used.
[0262]
In the illustrated configuration, a kneader having a configuration having two screws has been described, but the number of screws may be one, or three or more.
Further, in the above-described embodiment, a configuration using a belt-type cooling device has been described. However, for example, a roll-type (cooling roll-type) cooling device may be used. Further, the cooling of the kneaded material extruded from the extrusion port of the kneader is not limited to the one using the above-described cooler, and may be, for example, air cooling or the like.
[0263]
Further, the fixing device and the image forming apparatus of the present invention are not limited to those of the above-described embodiment, and each unit constituting the fixing device and the image forming device has an arbitrary configuration capable of exhibiting the same function. Can be replaced by
For example, in the above-described embodiment, a contact-type fixing device has been described. However, the present invention is not limited to such a contact-type fixing device, and may be applied to a non-contact-type fixing device. Good.
[0264]
【Example】
[1] Production of polyester
Prior to the production of the toner, the following three types of polyesters A, A ', B, C and D were produced.
[1.1] Production of polyester A (amorphous polyester)
First, a mixture of 36 mol parts of neopentyl glycol, 36 mol parts of ethylene glycol, 48 mol parts of 1,4-cyclohexanediol, 90 mol parts of dimethyl terephthalate, and 10 mol parts of phthalic anhydride was prepared.
[0265]
A reflux condenser, a distillation column, a water separator, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a stirrer were installed in a two-liter four-necked flask according to a conventional method, and a mixture of the diol component and the dicarboxylic acid component: 1000 g , An esterification condensation catalyst (titanium tetrabutoxide (PPB)): 1 g, and placed in the 2 liter four-necked flask. Thereafter, at a material temperature of 180 ° C., the esterification reaction was allowed to proceed while flowing out generated water and methanol from the distillation column. When water and methanol stopped flowing from the distillation column, the distillation column was removed from the 2-liter four-necked flask and connected to a vacuum pump. With the pressure in the system reduced to 5 mmHg or less, the temperature was set to 200 ° C., and the stirring was performed at 150 rpm, whereby the free diol generated in the condensation reaction was discharged out of the system, and the resulting reactant was obtained. Was designated as polyester A (PES-A).
[0266]
About the obtained polyester A, the measurement of the endothermic peak of the melting point by the differential scanning calorimeter was tried. As a result, a sharp peak that could be determined to be the absorption peak of the melting point could not be confirmed. Also, the softening point T of polyester A 1/2 Is 111 ° C., glass transition point T g Is 60 ° C., the weight average molecular weight Mw is 1.3 × 10 4 Met.
[0267]
[1.2] Production of polyester A '(amorphous polyester)
First, a mixture of neopentyl glycol: 96 mol parts, ethylene glycol: 12 mol parts, 1,4-cyclohexanediol: 12 mol parts, and dimethyl terephthalate: 100 mol parts was prepared.
A reflux condenser, a distillation column, a water separator, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a stirrer were installed in a two-liter four-necked flask according to a conventional method, and a mixture of the diol component and the dicarboxylic acid component: 1000 g , An esterification condensation catalyst (titanium tetrabutoxide (PPB)): 1 g, and placed in the 2 liter four-necked flask. Thereafter, at a material temperature of 180 ° C., the esterification reaction was allowed to proceed while flowing out generated water and methanol from the distillation column. When water and methanol stopped flowing from the distillation column, the distillation column was removed from the 2-liter four-necked flask and connected to a vacuum pump. With the pressure in the system reduced to 5 mmHg or less, the temperature was set to 200 ° C., and the stirring was performed at 150 rpm, whereby the free diol generated in the condensation reaction was discharged out of the system, and the resulting reactant was obtained. Was designated as polyester A ′ (PES-A ′).
[0268]
About the obtained polyester A ', the measurement of the endothermic peak of the melting point by the differential scanning calorimeter was tried. As a result, a sharp peak that could be determined to be the absorption peak of the melting point could not be confirmed. Also, the softening point T of the polyester A ' 1/2 Is 106 ° C., glass transition point T g Is 58 ° C. and the weight average molecular weight Mw is 1.5 × 10 4 Met.
[0269]
[1.3] Production of polyester B (block polyester)
A 2-liter four-necked flask was equipped with a reflux condenser, a distillation column, a water separator, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a stirrer according to a conventional method, and the polyester A obtained in the above [1.1]: 70 A mixture of a molar part and 1,4-butanediol as a diol component: 15 mol parts and dimethyl terephthalate as a dicarboxylic acid component: 15 mol parts: 1000 g, and an esterification condensation catalyst (titanium tetrabutoxide (PPB)): 1 g was placed in the 2 liter four-necked flask. Thereafter, the esterification reaction was allowed to proceed at a material temperature of 200 ° C. while the generated water and methanol were flowing out of the distillation column. When water and methanol stopped flowing from the distillation column, the distillation column was removed from the 2-liter four-necked flask and connected to a vacuum pump. With the pressure in the system reduced to 5 mmHg or less, the temperature was set to 220 ° C., and the number of rotations: 150 rpm, the free diol generated in the condensation reaction was discharged out of the system, and the resulting reactant was obtained. Was designated as polyester B (PES-B).
[0270]
The central value T of the endothermic peak of the melting point of polyester B measured by a differential scanning calorimeter. mp Is 218 ° C., shoulder peak value T ms Was 205 ° C. Further, the heat of fusion E of polyester B determined from the differential scanning calorimetry curve obtained by the measurement. f Was 18 mJ / mg. Also, the softening point T of polyester B 1/2 Is 149 ° C., glass transition point T g Is 64 ° C., the weight average molecular weight Mw is 2.8 × 10 4 Met.
[0271]
[1.4] Production of Polyester C (Block Polyester)
A 2-liter four-necked flask was equipped with a reflux condenser, a distillation tower, a water separator, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a stirrer according to a conventional method, and the polyester A obtained in the above [1.1]: 90 A mixture of a mole part and 1,4-butanediol as a diol component: 5 mole parts and dimethyl terephthalate as a dicarboxylic acid component: 5 mole parts: 1000 g, and an esterification condensation catalyst (titanium tetrabutoxide (PPB)): 1 g was placed in the 2 liter four-necked flask. Thereafter, at a material temperature of 180 ° C., the esterification reaction was allowed to proceed while flowing out generated water and methanol from the distillation column. When water and methanol stopped flowing from the distillation column, the distillation column was removed from the 2-liter four-necked flask and connected to a vacuum pump. With the pressure in the system reduced to 5 mmHg or less, the temperature was set to 200 ° C., and the stirring was performed at 150 rpm, whereby the free diol generated in the condensation reaction was discharged out of the system, and the resulting reactant was obtained. Was designated as polyester C (PES-C).
[0272]
The center value T of the endothermic peak of the melting point of polyester C measured by a differential scanning calorimeter. mp Is 195 ° C., shoulder peak value T ms Was 182 ° C. Further, the heat of fusion E of polyester C determined from the differential scanning calorimetry curve obtained by the measurement. f Was 8 mJ / mg. Also, the softening point T of polyester C 1/2 Is 122 ° C., glass transition point T g Is 63 ° C., the weight average molecular weight Mw is 2.5 × 10 4 Met.
[0273]
[1.5] Production of polyester D (polyester having high crystallinity, not block polyester)
A 2-liter four-necked flask was equipped with a reflux condenser, a distillation column, a water separator, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a stirrer according to a conventional method. 1,4-butanediol as a diol component: 50 mol parts 1000 g of a mixture of dimethyl terephthalate as a dicarboxylic acid component: 60 mol parts and 1 g of an esterification condensation catalyst (titanium tetrabutoxide (PPB)) were placed in the two-liter four-necked flask. Thereafter, the esterification reaction was allowed to proceed at a material temperature of 260 ° C. while flowing out generated water and methanol from the distillation column. When water and methanol stopped flowing from the distillation column, the distillation column was removed from the 2-liter four-necked flask and connected to a vacuum pump. With the pressure inside the system reduced to 5 mmHg or less, the temperature was set to 280 ° C., and the stirring was performed at 150 rpm to discharge the free diol generated in the condensation reaction out of the system. Was designated as polyester D (PES-D).
[0274]
The center value T of the endothermic peak of the melting point of polyester D measured by a differential scanning calorimeter. mp Is 228 ° C., shoulder peak value T ms Was 215 ° C. Further, the heat of fusion E of polyester D obtained from the differential scanning calorimetry curve obtained by the measurement was obtained. f Was 35 mJ / mg. Also, the softening point T of polyester D 1/2 Is 180 ° C., glass transition point T g Is 70 ° C. and the weight average molecular weight Mw is 2.0 × 10 4 Met.
[0275]
The melting point, softening point, glass transition point, and weight average molecular weight of each of the above resin materials were measured as follows.
Melting point T m Was measured as follows using a differential scanning calorimeter DSC (manufactured by Seiko Instruments Inc., Model DSC220). First, the temperature of the resin sample was increased to 200 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min, and then decreased to 0 ° C. at a rate of temperature decrease of 10 ° C./min. Thereafter, the temperature was raised at a rate of temperature increase of 10 ° C./min. m Asked.
[0276]
Softening point T 1/2 Was measured using a capillary tube rheometer (manufactured by Shimadzu Corporation, flow tester CFT-500). The sample was extruded under the following conditions: sample amount: 1 g, die hole diameter: 1 mm, die length: 1 mm, load: 20 kgf, preheating time: 300 seconds, measurement start temperature: 50 ° C., heating rate: 5 ° C./min, and outflow. The temperature (1/2 method temperature) at the time when the fluctuation width of the piston stroke between the start time and the outflow end time is 1/2 is set to the softening point T. 1/2 (See FIG. 3).
[0277]
Glass transition point T g Was measured simultaneously with the measurement of the melting point using a differential scanning calorimeter DSC (manufactured by Seiko Instruments Inc., DSC220 type). The tangent line of the maximum differential value (maximum slope point of DSC data) between the two designated points of the baseline before and after the glass transition and the extension of the baseline before the glass transition during the 2nd run described in the method of measuring the melting point. The point of intersection with the line is the glass transition point T g Asked.
[0278]
The measurement of the weight average molecular weight Mw was performed as follows using gel permeation chromatography GPC (manufactured by Tosoh Corporation, Model HLC-8220).
First, 1 g of a resin sample was dissolved in THF (tetrahydrofuran) to obtain 1 mL of a THF solution (including an insoluble content). The THF solution was poured into a sample bottle dedicated to centrifugation, centrifuged at 2,000 rpm for 5 minutes using a centrifuge, and filtered through the supernatant sample prep LCR13-LH (pore size: 0.5 μm). A filtrate was obtained.
The filtrate thus obtained is subjected to gel permeation chromatography GPC (manufactured by Tosoh Corporation) under the following conditions: column: TSKgel SuperHZ4000 + SuperHZ4000 (manufactured by Tosoh Corporation), flow rate: 0.5 mL / min, temperature: 25 ° C., solvent: THF. HLC-8220), and the weight average molecular weight Mw of the resin sample was determined based on the resulting chart. In addition, monodisperse polystyrene was used as a standard sample.
[0279]
[2] Production of toner
A toner was manufactured as follows.
(Example 1)
First, 80 parts by weight of polyester A as an amorphous polyester, 20 parts by weight of polyester B as a block polyester, 6 parts by weight of quinacridone (PR.122) as a coloring agent, chromium salicylate complex (Bontron E) as a charge control agent -81): 1 part by weight, and 2 parts by weight of carnauba wax as a wax.
These components were mixed using a 20 L Henschel mixer to obtain a raw material for producing a toner.
[0280]
Next, this raw material (mixture) was kneaded using a twin-screw kneading extruder (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd., TEM-41 type) as shown in FIG.
The overall length of the process section of the twin-screw kneading extruder was 160 cm, the length of the first region was 32 cm, the length of the second region was 80 cm, and the length of the third region was 16 cm.
The temperature of the raw material in the process section was set to 240 ° C. in the first region, 100 ° C. in the second region, and 100 ° C. in the third region.
[0281]
The rotation speed of the screw was set to 120 rpm, and the input speed of the raw material was set to 20 kg / hour.
Under such conditions, the time required for the raw material to pass through the first area is about 1.5 minutes, and the time required to pass through the second area is about 3 minutes.
The raw material (kneaded material) kneaded in the process section was extruded to the outside of the twin-screw kneading extruder via the head section. The temperature of the kneaded material in the head was adjusted to 110 ° C.
[0282]
The kneaded material extruded from the extrusion port of the twin-screw kneading extruder in this manner was cooled using a cooler as shown in FIG. The temperature of the kneaded material immediately after the cooling step was about 46 ° C.
The cooling rate of the kneaded product was −7 ° C./sec. The time required from the end of the kneading step to the end of the cooling step was 10 seconds.
[0283]
The kneaded product cooled as described above was coarsely pulverized to obtain a powder having an average particle size of 1.5 mm. A hammer mill was used for coarse pulverization of the kneaded material.
200 g of the powdered kneaded material was added to 800 g of toluene, and the mixture was treated with an ultrasonic homogenizer (output: 400 μA) for 1 hour to obtain a resin liquid in which the components of the kneaded material were dispersed and dissolved.
[0284]
On the other hand, an aqueous solution containing 5 parts by weight of sodium polyacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, average polymerization degree n = 2700 to 7500) as a dispersant: 1,000 parts by weight is prepared, and an alkyldiphenyl ether as a dispersing aid is added to this aqueous solution. Aqueous solution was obtained by adding 0.5 parts by weight of sodium disulfonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and mixing uniformly.
The aqueous solution: 1000 g was placed in a 3-liter round bottom stainless steel container, and the resin solution was stirred at 4,000 rpm using a TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) at a rate of 400 g / 10 min. It was dropped slowly.
[0285]
After the addition of the resin solution was completed, the mixture was further stirred for 10 minutes to obtain an emulsion emulsion. Thereafter, the toluene in the emulsion emulsion was removed under the conditions of a temperature of 55 to 58 ° C. and an atmospheric pressure of 150 to 80 mmHg, and further cooled to room temperature to obtain an aqueous suspension in which solid fine particles were dispersed. The viscosity of this suspension at 25 ° C. was 15 [mPa · s], and the solid (dispersoid) concentration was 30.8 [wt%]. The average particle size of the dispersoid (solid fine particles) dispersed in the suspension was 0.4 μm. The average particle size of the dispersoids was measured using a laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.).
[0286]
The suspension (dispersion liquid) obtained as described above was charged into the dispersion liquid supply section of the toner manufacturing apparatus having the configuration shown in FIGS. The dispersion liquid in the dispersion liquid supply section was supplied to the nozzle by a constant-rate pump while being stirred by the stirring means, and was discharged (jetted) from the nozzle including the piezoelectric element to the solidification section. The temperature of the dispersion in the dispersion supply section was adjusted to 25 ° C.
[0287]
Discharge of the dispersion liquid was performed by spraying 20 mL of the dispersion liquid per minute together with compressed air having a pressure of 0.7 MPa.
The initial velocity of the dispersion discharged from the nozzle was 4.2 m / sec, and the average discharge amount of one drop of the dispersion discharged from the nozzle was 0.38 pl (particle diameter Dd: 9.2 μm). Further, the dispersion liquid was discharged such that the discharge timing of the dispersion liquid was shifted at least among the plurality of nozzles adjacent to each other.
[0288]
Further, at the time of discharging the dispersion liquid, a temperature: 130 ° C., a humidity: 30% RH, and a flow rate: 0.9 m from a gas injection port (not shown) provided between the nozzles. 3 / Min. Of air was injected vertically downward, and the pressure in the housing was adjusted to be 0.109 to 0.110 Pa. Further, a voltage was applied to the housing of the solidified portion so that the potential on the inner surface side was -200 V, to prevent the dispersion liquid (toner base particles) from adhering to the inner wall.
[0289]
In the solidification section, the dispersion medium was removed from the discharged dispersion, and toner base particles (granules) were formed as aggregates of the dispersoid.
The particles formed in the solidification part were collected by a cyclone. The collected particles had an average circularity R of 0.974 and a circularity standard deviation of 0.012. The average particle size D based on weight was 5.8 μm. The particle size standard deviation on a weight basis was 0.63. The measurement of the circularity was performed in an aqueous dispersion system using a flow-type particle image analyzer (FPIA-2000, manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.). However, the circularity R is represented by the following formula (I).
R = L 0 / L 1 ... (I)
(However, in the formula, L 1 [Μm] is the perimeter of the projected image of the particle to be measured, L 0 [Μm] represents the perimeter of a perfect circle having an area equal to the area of the projected image of the particle to be measured. )
[0290]
2.5 parts by weight of an external additive was added to 100 parts by weight of the obtained particles to obtain a final toner. The average particle size based on weight of the finally obtained toner was 5.8 μm. The application of the external additive was performed using a 20 L Henschel mixer. As external additives, negatively chargeable small particle size silica (average particle size: 12 nm): 1 part by weight, negatively chargeable large particle size silica (average particle size: 40 nm): 0.5 part by weight, rutile anatase Mold titanium oxide (substantially spindle shape, average major axis diameter: 30 nm): 1 part by weight. As the negatively chargeable silica (negatively chargeable small particle size silica, negatively chargeable large particle size silica), those which had been subjected to surface treatment (hydrophobization treatment) with hexamethyldisilazane were used. Further, as the rutile anatase type titanium oxide, the ratio of the rutile type titanium oxide and the anatase type titanium oxide crystal structure is 90:10, and light in the wavelength region of 300 to 350 nm is absorbed. Was used.
However, in the production of the toner as described above, the rate of change of the weight average molecular weight of each resin material before and after the production is within ± 10%, and the variation of the melting point, softening point, and glass transition point is within ± 10 ° C. It was performed under such conditions.
[0291]
The acid value of the finally obtained toner was 0.8 KOHmg / g. The average length of the crystals in the toner was 400 nm. Further, the coverage of the external additive in the obtained toner was 160%.
The average length of the crystals in the toner was determined from the result of measurement with a transmission electron microscope (TEM).
[0292]
(Example 2)
A toner was manufactured in the same manner as in Example 1 except that polyester C was used as the block polyester.
(Example 3)
The toner was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the structure of the nozzle was changed to that shown in FIG. 6 and the addition amount of rutile-anatase type titanium oxide added as an external additive was 0.2 parts by weight. Manufactured.
[0293]
(Example 4)
A toner was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the structure of the nozzle was changed to that shown in FIG. 7 and the amount of rutile-anatase type titanium oxide added as an external additive was changed to 2 parts by weight. .
(Examples 5 to 7)
A toner was produced in the same manner as in Example 1 except that the content of the polyester A and the content of the polyester B in the raw materials used in the kneading step were as shown in Table 1.
[0294]
(Examples 8 to 10)
Polyester A 'was used instead of polyester A, and the content of polyester A' in the raw material subjected to the kneading step and the content of polyester B were as shown in Table 1 in the same manner as in Example 1 described above. And a toner.
(Example 11)
Same as Example 1 except that the structure of the nozzle was changed to that shown in FIGS. 8 to 10 and no negatively-chargeable large-diameter silica (average particle size: 40 nm) was used as an external additive. To produce a toner.
[0295]
(Example 12)
Example 1 was the same as Example 1 except that the structure of the nozzle was changed to that shown in FIGS. 11 to 13, and positively chargeable silica (average particle size: 40 nm): 1 part by weight was further used as an external additive. A toner was manufactured in the same manner. The positively chargeable silica used was obtained by subjecting negatively chargeable silica to a surface treatment (hydrophobizing treatment) using a silane coupling agent (aminosilane) having an amino group.
(Example 13)
A toner was manufactured in the same manner as in Example 1 except that polyester D was used instead of polyester B.
[0296]
(Comparative Example 1)
First, roughly kneaded material was obtained in the same manner as in Example 13.
Next, the coarsely ground kneaded material was finely ground. A jet mill (200AFG, manufactured by Hosokawa Micron Corporation) was used for finely pulverizing the kneaded material. The pulverization was performed at a pulverizing air pressure of 500 kPa and a rotor rotation speed of 7000 rpm.
The pulverized material thus obtained was classified using an air flow splitter (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, 100ATP).
[0297]
Thereafter, the classified pulverized product (toner production powder) was subjected to a thermal spheroidizing treatment. The heat sphering treatment was performed using a heat sphering apparatus (SFS3, manufactured by Nippon Pneumatic Co., Ltd.). The temperature of the atmosphere during the thermal sphering treatment was 270 ° C.
Thereafter, an external additive was applied to the powder subjected to the thermal sphering treatment under the same conditions as in Example 1 to obtain a toner.
(Comparative Example 2)
A toner was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that 100 parts by weight of polyester C was used instead of 80 parts by weight of polyester A and 20 parts by weight of polyester D.
[0298]
In the production of the toners of Examples 1 to 13, in the step of pulverizing (finely pulverizing) the kneaded material, excellent pulverizability (pulverization amount per unit time: about 4 to 6 [kg / hour]) was exhibited. .
The surface shape of the toner base particles obtained by the methods of Examples 1 to 13 was observed using a scanning electron microscope (SEM). Traces of dispersoids as primary particles were confirmed on the surfaces of the toner base particles of Examples 1 to 13. On the other hand, such traces were not observed on the surfaces of the toner base particles of Comparative Examples 1 and 2.
An example of an electron micrograph of the toner mother particles obtained by the method of Example 1 is shown in FIG.
[0299]
Table 1 shows the constituent components of the toners of the above Examples and Comparative Examples, and the average circularity R and the standard deviation of the circularity of the particles (toner particles before silica was added) manufactured using the toner manufacturing apparatus. Table 2 shows the average particle size D based on weight, the standard deviation of the particle size, and the average particle size of the finally obtained toner together with the conditions of the dispersion used in the production of the toner. In Table 3, the average length of the crystals and the coverage of the external additive are shown in Table 3. In the table, polyester A, polyester A ', polyester B, polyester C, and polyester D are represented by PES-A, PES-A', PES-B, PES-C, and PES-D, respectively, and a charge control agent. Is indicated by CCA.
[0300]
Further, for the toners of the respective examples and comparative examples, Δt = 0.05 [second], and the relaxation elastic modulus G of the toner at 0.01 second is defined as an initial relaxation elastic modulus G (0.01) [Pa]. Further, the ratio of G (0.01) [Pa] to G (Δt) [Pa], where G is the relaxation elasticity G (Δt) [Pa] at Δt seconds of the toner, G (0.01) / G (Δt) was determined as follows.
First, about 1 g of the toner was sandwiched between parallel plates and melted by heating to adjust the height to 1.0 to 2.0 mm. The sample thus obtained was subjected to viscoelasticity measurement under the following measurement conditions in a stress relaxation measurement mode using an ARES viscoelasticity measurement device (manufactured by Rheometric Scientific F.E.).
・ Measurement temperature: 150 ° C,
・ Amount of applied strain: Maximum strain in the wire diameter region
・ Geometry: Parallel plate (25mm diameter)
Based on the above measurement, the initial relaxation modulus (relaxation modulus at 0.01 seconds): G (0.01) [Pa], and the relaxation modulus at Δt = 0.05 seconds: G (Δt) [ Pa] was determined. The values of G (0.01) / G (Δt) obtained from these results are also shown in Table 3.
[0301]
[Table 1]
Figure 2004287313
[0302]
[Table 2]
Figure 2004287313
[0303]
[Table 3]
Figure 2004287313
[0304]
[3] Evaluation
Each of the toners obtained as described above was evaluated for bulk density, good fixing area, development durability, storability, transfer efficiency, and charging characteristics.
[3.1] Bulk density
The bulk density of each of the toners manufactured in each of the examples and the comparative examples was measured using a powder tester (manufactured by Hosokawa Micron Corporation). The temperature at the time of measurement was 20 ° C., and the humidity was 58% RH.
[0305]
[3.2] Good fixing area
First, a fixing device as shown in FIGS. 20 to 27 and FIG. 30 was manufactured. In this fixing device, the time Δt required for the toner to pass through the nip is set to 0.05 seconds. Using this fixing device, an image forming apparatus (color printer) as shown in FIGS. 18 and 19 was manufactured. Using this image forming apparatus, an unfixed image sample was collected, and the following test was performed with the fixing apparatus of the image forming apparatus. In addition, the solid of the sample to be collected has an attached amount of 0.40 to 0.50 mg / cm. 2 Was adjusted to
With the surface temperature of the fixing roller of the fixing device constituting the image forming apparatus set at a predetermined temperature, the paper (high quality plain paper manufactured by Seiko Epson Corporation) onto which the unfixed toner image has been transferred is placed inside the fixing device. By introducing the toner image, the toner image was fixed on the paper, and the occurrence of offset after the fixing was visually confirmed.
[0306]
Similarly, the set temperature of the surface of the fixing roller is sequentially changed within a range of 100 to 250 ° C., and it is checked whether or not an offset has occurred at each temperature. And evaluated according to the following four-grade criteria.
A: The width of the good fixing area is 60 ° C. or more.
:: The width of the good fixing area is 45 ° C. or more and less than 60 ° C.
Δ: The width of the good fixing area is 30 ° C. or more and less than 45 ° C.
X: The width of the good fixing area is less than 30 ° C.
[0307]
[3.3] Development durability
After 30 g of toner was set in the developing device of the image forming apparatus used in [3.2], aging was performed without replenishment, and the time until filming occurred on the developing roller was measured. The evaluation was performed according to the following criteria.
A: No filming was observed even after 120 minutes or more had elapsed after the start of aging.
:: Filming occurred 80 to 120 minutes after the start of aging.
Δ: Filming occurred 50 to 80 minutes after the start of aging.
×: Filming occurred within 50 minutes after the start of aging.
[0308]
[3.4] Storage
10 g of each of the toners of Examples and Comparative Examples was placed in a sample bottle and left in a constant temperature bath at 50 ° C. for 48 hours. It evaluated according to.
:: Existence of agglomeration (aggregation) was not recognized at all.
:: Small lump (aggregation) was slightly observed.
Δ: A considerable number of small clusters (aggregation) were observed.
X: Lump (aggregation) was clearly recognized.
[0309]
[3.5] Transfer efficiency
The following evaluation was performed using the image forming apparatus used in [3.2].
The toner on the photoconductor immediately after the development process on the photoconductor (image carrier) (before transfer) and the toner on the photoconductor after transfer (after printing) are collected using separate tapes. The weight was measured. The toner weight on the photoreceptor before transfer is W b [G], the toner weight on the photoreceptor after the transfer is W a [G], (W b -W a ) × 100 / W b The transfer efficiency was determined as the transfer efficiency, and evaluated according to the following three-step criteria.
◎: 97% or more
○: 95% or more
×: less than 95%
[0310]
[3.6] Charging characteristics
In the image forming apparatus used in [3.2], the image forming apparatus is stopped in the middle of printing, the cartridge is removed, and the charge amount is measured using a powder charge amount distribution measuring device (E-spart analyzer, manufactured by Hosokawa Micron Corporation). The distribution was measured, and from the results, a positive charge amount was obtained as a charge amount and a reverse charge amount.
[0311]
Regarding the charge amount, the initial charge amount and the charge amount after 1K (after printing 1000 sheets) were obtained.
The charge amount after 1K was evaluated according to the following four-step criteria.
A: The amount of change (absolute value) from the initial charge amount is less than 0.5 μC / g.
:: The change amount (absolute value) from the initial charge amount is 0.5 μC / g or more and less than 1 μC / g.
Δ: The amount of change (absolute value) from the initial charge amount is 1 μC / g or more and less than 3 μC / g.
X: The change amount (absolute value) from the initial charge amount is 3 μC / g or more.
[0312]
In addition, for the reversely chargeable toner, the abundance ratio with respect to the total amount of the toner is obtained. When the abundance ratio of the reversely chargeable toner is less than 3 wt%, ○ is indicated, Is x.
These results are summarized in Table 4.
[0313]
[Table 4]
Figure 2004287313
[0314]
As is clear from Table 4, all of the toners of the present invention were excellent in development durability and exhibited excellent fixability in a wide temperature range. Further, the toner of the present invention had a large bulk density and excellent storage stability. Particularly good results were obtained with a polyester resin having a preferred composition and a toner containing a more appropriate external additive.
[0315]
On the other hand, in the toner of the comparative example, sufficient characteristics were not obtained.
In particular, in the toners of Comparative Examples 1 and 2 manufactured by the kneading method (manufactured without using the dispersion containing the components of the toner), the transfer efficiency, the durability, the good fixing area, and the storage stability are particularly inferior. Was. Among them, the toner of Comparative Example 2 containing only one type of polyester as a resin component was particularly inferior in characteristics.
[0316]
Further, for each of the toners, the amount of change in the relaxation modulus G (t) during the passage time Δt [sec] of the toner particles through the nip portion of the fixing device was measured. In each of the toners 1 to 13, the amount of change in the relaxation modulus G (t) was 100 [Pa] or less. The temperature at the nip portion when the toner particles passed was 180 ° C.
[0317]
In addition, as a coloring agent, instead of quinacridone (PR.122), a copper phthalocyanine pigment, Pigment Red 57: 1, C.I. I. Pigments Yellow 93 and carbon black were used, and toners were prepared in the same manner as in the above Examples and Comparative Examples, and the same evaluations were performed on these toners. As a result, the same results as those of the above examples and comparative examples were obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the configuration of a kneader and a cooler for producing a kneaded product used for preparing a dispersion.
FIG. 2 is a model diagram of a differential scanning calorimetry curve near the melting point of the block polyester obtained when differential scanning calorimetry is performed on the block polyester.
FIG. 3 is a flowchart for softening point analysis.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing a preferred embodiment of a toner manufacturing apparatus used for manufacturing the toner of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of a nozzle for jetting a dispersion as fine particles.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of a nozzle for jetting a dispersion as fine particles.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of a nozzle for jetting a dispersion as fine particles.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another embodiment of a nozzle for jetting a dispersion as fine particles.
FIG. 9 is an enlarged sectional view of a main part of the nozzle shown in FIG.
FIG. 10 is an enlarged sectional view showing a tip portion of an inner intermediate ring of the nozzle shown in FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another embodiment of a nozzle for jetting a dispersion as fine particles.
FIG. 12 is an enlarged sectional view of a main part of the nozzle shown in FIG. 11;
FIG. 13 is an enlarged sectional view showing a tip portion of an inner intermediate ring of the nozzle shown in FIG. 11;
FIG. 14 is a cross-sectional view showing another embodiment of a nozzle for jetting a dispersion as fine particles.
FIG. 15 is a plan view of a gas peeling recess shown in FIG. 14;
FIG. 16 is a cross-sectional view showing another embodiment of a nozzle for jetting a dispersion as fine particles.
FIG. 17 is an example of an electron micrograph of the toner (toner mother particles) of the present invention.
FIG. 18 is an overall configuration diagram showing a preferred embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
19 is a sectional view of a developing device included in the image forming apparatus of FIG.
20 is a perspective view showing a detailed structure of a fixing device of the present invention used in the image forming apparatus of FIG. 18 and showing a partially broken surface.
FIG. 21 is a sectional view of a main part of the fixing device of FIG. 20;
FIG. 22 is a perspective view of a peeling member included in the fixing device of FIG. 20;
FIG. 23 is a side view showing a state of attachment of a peeling member constituting the fixing device of FIG. 20;
24 is a front view of the fixing device of FIG. 20 as viewed from above.
FIG. 25 is a schematic diagram for explaining an arrangement angle of a peeling member with respect to a tangent at an outlet of the nip portion.
FIG. 26 is a diagram schematically illustrating shapes of a fixing roller and a pressure roller and a shape of a nip portion.
FIG. 27 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 28 is a diagram schematically illustrating shapes of a fixing roller and a pressure roller and a shape of a nip portion.
FIG. 29 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG.
FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating a gap between a fixing roller and a peeling member.
[Explanation of symbols]
K1 Kneader K2 Process part K21 Barrel K22, K23 Screw K24 Fixing member K25 First area K26 Second area K27 Third area K28, K29 ... Temperature transition area K3 ... Head part K31 ... Inner space K32 ... Extruding port K33 ... Section area gradually decreasing part K4 ... Feeder K5 ... Raw material K6 ... Cooler K61, K62, K63, K64 ... Roll K611 , K621, K631, K641 ... Rotating shaft K65, K66 ... Belt K67 ... Discharge unit K7 ... Kneaded material M1 ... Toner production device M2 ... Nozzle M3 ... Solidification unit M31 ... Housing M311 ... Reduced diameter Part M4 ... Dispersion liquid supply part M41 ... Agitating means M5 ... Recovery part M8 ... Voltage applying means M10 ... Gas flow supply means M101 ... Duct M11: Valve M12: Pressure adjusting means M121: Connection tube M122: Diameter enlarged portion M123: Filter 1: Flow path 3: Dispersion liquid 31: Dispersoid 32: Dispersion medium 4: Toner mother Particle 5 Supply port 7 Slope 7A Edge 8 Thin laminar flow 9 Droplet 10 Gas port 11 Inner ring 12 Middle ring 12A Inner middle ring 12B Outer middle ring 13 Outer ring 14 Atomized gas flow path 15 Spreading gas supply path 16 Center ring 17 Spreading gas injection port 18 Gas permeable member 19 Gas separation recess 20 through-hole 21 liquid flow path 22 helical rib 1000 image forming apparatus 29 apparatus body 30 image carrier 40 charging device 50 exposure device 60 b Tally developing device 600 Support frame 601 Housing 603 Supply roller 604 Developing roller 605 Regulating blade 605a Plate member 605b Elastic member 60Y Yellow developing device 60M For magenta Developing device 60C Cyan developing device 60K Black developing device 70 Intermediate transfer device 90 Drive roller 100 Driven roller 110 Intermediate transfer belt 120 Primary transfer roller 130 Transfer belt cleaner 140 secondary transfer roller 150 paper feed cassette 160 pickup roller 170 recording medium transport path 190 fixing device 200 discharge tray 210 fixing roller (heated fixing member) 210a heat source 210b ... cylindrical body 210c ... elastic layer 210d ... rotary shaft 2 0 ... Pressing roller (pressing member) 220b ... Cylinder 220c ... Elastic layer 220d ... Rotating shaft 230 ... Double-sided printing conveyance path 240 ... Housing 250 ... Bearing 260 ... Pressing lever 270 ... ... Pressing spring 280 ... Driving gear 290 ... Support shaft 300 ... Support shaft 310 ... Peeling member 310a ... Peeling part 310b ... Bending part 310c ... Support piece 310d ... Fit hole 310e ... Guide Part 310f Tip part 320 Peeling member 320a Peeling part 320e Guide part 330 Spring 340 Fixing nip part 341 Nip exit 500 Recording medium T Toner S Tangent line G1 …… Gap G2 …… Gap

Claims (41)

樹脂を含む材料で構成された分散質が、分散媒中に分散した分散液から、前記分散媒の少なくとも一部を除去することにより固化させ、粒状体とするトナーの製造方法であって、
前記分散質は、その内部に着色剤を含むものであり、
前記分散質の平均粒径をd[μm]、前記粒状体の平均粒径をD[μm]としたとき、2≦D/d≦200の関係を満足することを特徴とするトナーの製造方法。
A method for producing a toner in which a dispersoid composed of a material containing a resin is solidified by removing at least a part of the dispersion medium from a dispersion liquid dispersed in a dispersion medium to form a granular material,
The dispersoid contains a colorant therein,
A method for producing a toner, wherein a relationship of 2 ≦ D / d ≦ 200 is satisfied, where d [μm] is the average particle size of the dispersoid and D [μm] is the average particle size of the granular material. .
前記粒状体の平均粒径Dは、2〜15μmである請求項1に記載のトナーの製造方法。The method for producing a toner according to claim 1, wherein the average particle diameter D of the granular material is 2 to 15 μm. 前記分散質の平均粒径dは、0.08〜1.2μmである請求項1または2に記載のトナーの製造方法。The method according to claim 1, wherein the average particle diameter d of the dispersoid is 0.08 to 1.2 μm. 前記粒状体は、一次粒子としての前記分散質が複数個結合したものであり、その表面の少なくとも一部に、前記一次粒子の痕跡が残存しているものである請求項1ないし3のいずれかに記載のトナーの製造方法。4. The granular material according to claim 1, wherein a plurality of the dispersoids as primary particles are bonded, and traces of the primary particles remain on at least a part of the surface thereof. 3. The method for producing a toner according to item 1. 前記分散液を微粒子化して吐出し、固化部内を搬送しつつ固化させる請求項1ないし4のいずれかに記載のトナーの製造方法。The method for producing a toner according to claim 1, wherein the dispersion liquid is formed into fine particles and discharged, and solidified while being conveyed in a solidification unit. 前記微粒子化された前記分散液の平均粒径は、2.5〜20μmである請求項5に記載のトナーの製造方法。The method for producing a toner according to claim 5, wherein an average particle size of the dispersion liquid that is formed into fine particles is 2.5 to 20 μm. 前記分散液中における前記分散質の平均粒径をd[μm]、前記微粒子化された前記分散液の平均粒径をd’[μm]としたとき、d/d’<0.5の関係を満足する請求項5または6に記載のトナーの製造方法。When the average particle size of the dispersoid in the dispersion is d [μm] and the average particle size of the finely divided dispersion is d ′ [μm], the relationship of d / d ′ <0.5 is satisfied. The method for producing a toner according to claim 5, which satisfies the following. 複数個の噴射部から、前記微粒子化された前記分散液を噴射する請求項5ないし7のいずれかに記載のトナーの製造方法。The method according to any one of claims 5 to 7, wherein the finely divided dispersion liquid is ejected from a plurality of ejection units. 複数個の前記噴射部のうち、少なくとも隣り合う2つからの前記分散液の噴射タイミングをずらす請求項8に記載のトナーの製造方法。The method of manufacturing a toner according to claim 8, wherein timing of jetting the dispersion liquid from at least two adjacent ones of the plurality of jetting units is shifted. 前記分散液を加温した状態で噴射する請求項5ないし9のいずれかに記載のトナーの製造方法。The method for producing a toner according to claim 5, wherein the dispersion is ejected while being heated. 噴射された前記分散液を、前記固化部で加温する請求項5ないし10のいずれかに記載のトナーの製造方法。The method for producing a toner according to claim 5, wherein the jetted dispersion is heated in the solidification unit. 微粒子化されて噴射された前記分散液の初速度は、0.1〜10m/秒である請求項5ないし11のいずれかに記載のトナーの製造方法。The method for producing a toner according to any one of claims 5 to 11, wherein an initial velocity of the dispersion liquid that has been atomized and sprayed is 0.1 to 10 m / sec. 前記固化部内の圧力は、0.15MPa以下である請求項5ないし12のいずれかに記載のトナーの製造方法。The method according to any one of claims 5 to 12, wherein the pressure in the solidified portion is 0.15 MPa or less. 前記分散液の吐出(噴射)は、圧電パルスを発生する圧電体の駆動により行うものである請求項5ないし13のいずれかに記載のトナーの製造方法。14. The method for producing a toner according to claim 5, wherein the discharge (ejection) of the dispersion liquid is performed by driving a piezoelectric body that generates a piezoelectric pulse. 前記分散液の前記微粒化は、ガス流で平滑面に押し付けて薄く引き伸ばして薄層流とし、当該薄層流を前記平滑面から離して微粒子として噴射することにより行われる請求項5ないし13のいずれかに記載のトナーの製造方法。The atomization of the dispersion liquid is performed by pressing a gas stream against a smooth surface and stretching it thinly to form a thin laminar flow, and injecting the thin laminar flow as fine particles away from the smooth surface. A method for producing the toner according to any one of the above. 加圧されたガスを、ガス口から開放された空間に噴射してガス流とすると共に、前記ガス口から噴射されるガスを、前記分散液の流動方向に平滑な前記平滑面に向けて噴射して、前記平滑面に接触しながら前記平滑面と平行に一定の方向に流動するガス流とし、当該ガス流を流動させている前記平滑面の途中に、前記ガス流の流動方向に交差するように、しかも、前記ガス流と前記平滑面との間に前記分散液を供給することにより、前記分散液を、前記ガス流で前記平滑面に押し付けて薄く引き伸ばして前記薄層流とする請求項15に記載のトナーの製造方法。The pressurized gas is jetted into a space opened from a gas port to form a gas flow, and the gas jetted from the gas port is jetted toward the smooth surface which is smooth in the flow direction of the dispersion liquid. Then, a gas flow flowing in a certain direction parallel to the smooth surface while contacting the smooth surface, and intersects the flow direction of the gas flow in the middle of the smooth surface flowing the gas flow. Thus, by supplying the dispersion between the gas flow and the smooth surface, the dispersion is pressed against the smooth surface by the gas flow and stretched thinly to form the laminar flow. Item 16. A method for producing a toner according to Item 15. 前記平滑面が傾斜面である請求項15または16に記載のトナーの製造方法。17. The method according to claim 15, wherein the smooth surface is an inclined surface. 尖鋭なエッジを境界としてその両面に設けられた2つの傾斜面に沿ってガスを流動させ、前記エッジで両面の前記傾斜面に沿って流動するガスを衝突させて空気振動を発生させ、さらに、前記傾斜面の途中に前記分散液を供給し、前記傾斜面に供給された前記分散液を、前記傾斜面に沿って流動させるガス流で薄く引き伸ばして前記薄層流として前記エッジまで移送し、前記エッジから気体中に噴射される粒子を、前記エッジ先端の空気振動で粉砕して前記分散液を微粒子として噴射する、請求項15ないし17のいずれかに記載のトナーの製造方法。Gas flows along two inclined surfaces provided on both surfaces thereof with a sharp edge as a boundary, and causes gas flowing along the inclined surfaces on both surfaces to collide with the edge to generate air vibration, Supplying the dispersion liquid in the middle of the inclined surface, the dispersion liquid supplied to the inclined surface is thinly stretched by a gas flow flowing along the inclined surface and transferred to the edge as the thin laminar flow, 18. The method according to claim 15, wherein particles ejected into the gas from the edge are pulverized by air vibration at the tip of the edge to eject the dispersion as fine particles. 前記固化部を通過する際に、前記平滑面から引き離された前記微粒子中の前記分散質を凝集させる請求項15ないし18のいずれかに記載のトナーの製造方法。The method according to any one of claims 15 to 18, wherein the dispersoid in the fine particles separated from the smooth surface is agglomerated when passing through the solidification unit. 前記分散液中における前記分散媒の含有量は、45〜95vol%である請求項1ないし19のいずれかに記載のトナーの製造方法。20. The method according to claim 1, wherein the content of the dispersion medium in the dispersion is 45 to 95 vol%. 前記分散媒は、主として水および/または水との相溶性に優れる液体で構成されたものある請求項1ないし20のいずれかに記載のトナーの製造方法。The method according to any one of claims 1 to 20, wherein the dispersion medium is mainly composed of water and / or a liquid having excellent compatibility with water. 前記分散液は、乳化分散剤を含むものである請求項1ないし21のいずれかに記載のトナーの製造方法。22. The method according to claim 1, wherein the dispersion contains an emulsifying dispersant. 前記分散液は、サスペンションである請求項1ないし22のいずれかに記載のトナーの製造方法。23. The method according to claim 1, wherein the dispersion is a suspension. 前記分散液は、少なくとも前記樹脂を含む材料を混練して得られた混練物を、前記分散媒中に分散して得られたものである請求項1ないし23のいずれかに記載のトナーの製造方法。24. The toner production according to claim 1, wherein the dispersion is obtained by dispersing a kneaded product obtained by kneading at least a material containing the resin in the dispersion medium. Method. 前記分散液の粘度は、5〜3000cpsである請求項1ないし24のいずれかに記載のトナーの製造方法。25. The method according to claim 1, wherein the dispersion has a viscosity of 5 to 3000 cps. 前記粒状体に外添剤を付与する外添工程を有する請求項1ないし25のいずれかに記載のトナーの製造方法。The method for producing a toner according to any one of claims 1 to 25, further comprising an external addition step of applying an external additive to the granular material. 前記分散液は、前記樹脂またはその前駆体を含む材料を、少なくとも水を含む液体中に投入することにより調製したものである請求項1ないし26のいずれかに記載のトナーの製造方法。27. The method for producing a toner according to claim 1, wherein the dispersion is prepared by charging a material containing the resin or a precursor thereof into a liquid containing at least water. 前記分散液は、少なくとも樹脂またはその前駆体とその少なくとも一部を溶解する溶媒とを含む樹脂液と、少なくとも水を含む水性液とを混合する混合工程を経て調製されたものである請求項1ないし27のいずれかに記載のトナーの製造方法。2. The dispersion liquid is prepared through a mixing step of mixing a resin liquid containing at least a resin or a precursor thereof and a solvent dissolving at least a part thereof with an aqueous liquid containing at least water. 28. The method for producing a toner according to any one of items 27 to 27. 前記樹脂液と前記水性液との混合は、前記水性液中に、前記樹脂液の液滴を滴下することにより行う請求項28に記載のトナーの製造方法。29. The method according to claim 28, wherein the mixing of the resin liquid and the aqueous liquid is performed by dropping a droplet of the resin liquid into the aqueous liquid. 前記分散液は、前記混合工程の後、前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより調製したものである請求項28または29に記載のトナーの製造方法。30. The method for producing a toner according to claim 28, wherein the dispersion is prepared by removing at least a part of the solvent after the mixing step. 前記溶媒の除去は、加熱により行う請求項30に記載のトナーの製造方法。31. The method according to claim 30, wherein the solvent is removed by heating. 前記分散質は、前記樹脂として、異なる2種以上のポリエステルを含むものである請求項1ないし31のいずれかに記載のトナーの製造方法。32. The method according to claim 1, wherein the dispersoid contains two or more different polyesters as the resin. 前記樹脂は、主としてブロック共重合体で構成されたブロックポリエステルと、前記ブロックポリエステルより結晶性の低い非晶性ポリエステルとを含み、
前記ブロックポリエステルは、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮合してなる結晶性ブロックと、前記結晶性ブロックより結晶性の低い非晶性ブロックとを有するものである請求項1ないし32のいずれかに記載のトナーの製造方法。
The resin includes a block polyester mainly composed of a block copolymer and an amorphous polyester having a lower crystallinity than the block polyester,
33. The block polyester according to claim 1, wherein the block polyester has a crystalline block formed by condensing an alcohol component and a carboxylic acid component, and an amorphous block having lower crystallinity than the crystalline block. A method for producing the toner described in the above.
前記粒状体は、主として前記結晶性ブロックにより形成された結晶を含むものである請求項33に記載のトナーの製造方法。The method for producing a toner according to claim 33, wherein the granular material mainly includes a crystal formed by the crystalline block. 前記結晶の平均長さが10〜1000nmである請求項34に記載のトナーの製造方法。The method for producing a toner according to claim 34, wherein the average length of the crystals is 10 to 1000 nm. 前記ブロックポリエステルと、前記非晶性ポリエステルとの配合比は、重量比で5:95〜45:55である請求項33ないし35のいずれかに記載のトナーの製造方法。36. The method according to claim 33, wherein a mixing ratio of the block polyester to the amorphous polyester is 5:95 to 45:55 by weight. 請求項1ないし36のいずれかに記載の方法により製造されたことを特徴とするトナー。A toner produced by the method according to any one of claims 1 to 36. 平均粒径が2〜20μmである請求項37に記載のトナー。The toner according to claim 37, wherein the toner has an average particle diameter of 2 to 20 µm. 各粒子間での粒径の標準偏差が1.5μm以下である請求項37または38に記載のトナー。39. The toner according to claim 37, wherein the standard deviation of the particle size among the particles is 1.5 μm or less. 下記式(I)で表される平均円形度Rが0.91〜0.98である請求項37ないし39のいずれかに記載のトナー。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
The toner according to any one of claims 37 to 39, wherein the average circularity R represented by the following formula (I) is 0.91 to 0.98.
R = L 0 / L 1 (I)
(Where L 1 [μm] is the perimeter of the projected image of the toner particles to be measured, and L 0 [μm] is the circumference of a perfect circle having an area equal to the area of the projected image of the toner particles to be measured. Length.)
各粒子間での平均円形度の標準偏差が0.03以下である請求項37ないし40のいずれかに記載のトナー。41. The toner according to claim 37, wherein the standard deviation of the average circularity between the particles is 0.03 or less.
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