【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は静電荷現像用トナー、その製造方法、及び静電荷像現像用トナーの製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真に用いられるトナーは、一般に平均粒子径が５〜１５μｍ程度の微粒子である。このような微粒子の製造方法としては、樹脂や着色剤等を溶融混練後、粉砕、分級するいわゆる粉砕法が一般的である。
【０００３】
しかしながら、粉砕法によるトナーは、小粒径になる程、所望の粒子径のトナーを得るまでの粉砕に要するエネルギーの消費が多大で、収率も低いために、コスト面で割高になるばかりでなく、粉体特性の面でも、流動性が劣るなどの欠点を有していた。
【０００４】
一方、湿式法と呼ばれるトナーの製造方法が提案されており、着色剤や添加剤などを分散させた単量体（モノマー）を分散安定剤の存在下に、水性媒体中で重合させる懸濁重合法や乳化重合法、特開平５−６６６００号公報、特開平５−１１９５２９号公報などに記載されている転相乳化法などがある。
【０００５】
これら湿式法によるトナーは、小粒径においても、分布がシャープで、コスト的に有利であり、流動性、転写性などの粉体特性にも優れるなどの利点を有している。しかしながら、重合法によるトナーは、分散安定剤の添加が必要不可欠であり、粒子表面に存在する、それらによる電気特性や流動性などへの影響は不可避である。そこで、分散安定剤を洗浄しようとすると、多大なコストがかかる。また、トナー中の着色剤や添加剤などの分散性はトナーの粉体特性に影響を与えるばかりでなく、画質にも影響を及ぼすため、均一に分散されることが必要不可欠であるが、重合法における単量体（モノマー）のような低粘度のものに対して、着色剤や添加剤などを安定に分散させることは困難で、さらには、重合中に着色剤が凝集し、不均一性が増すことがある。特にカーボンブラックのような一次粒子径の小さな着色剤は、かなり、強固な二次凝集体になっていることがあり、単量体（モノマー）中への分散不良がトナー粒子の帯電特性、つまり、カブリの発生や画像濃度のバラツキの原因となる。
【０００６】
トナー中の着色剤や添加剤などの分散については、従来から、ガラスビーズやジルコニアビーズなどを用いた湿式のメディア式分散が行われているが、着色剤や添加剤などを分散させた後にメディアを分離する工程が必要であり、また、分散性においても、分散平均粒子径が粗大なため、トナーの各粒子における着色剤含有率に偏差が生じることで帯電量分布が広くなり、カブリが発生するばかりでなく、十分な画像濃度が得られない。
これらの傾向は、高着色剤濃度において、特に顕著であり、トナー中の着色剤濃度を高くできない要因のひとつである。
【０００７】
上記の重合法によるトナー対し、特開平５−６６６００号公報、特開平５−１１９５２９号公報においては、樹脂を非水溶性有機溶媒に溶解させた樹脂溶液を、水性媒体中に転相乳化させ、Ｏ／Ｗ型エマルジョンを形成させた後、有機溶媒を除去、樹脂粒子を乾燥させて、トナー粒子を形成する転相乳化法がある。転相乳化法によるトナーは、小粒径化における粒子径分布の制御が比較的容易であり、使用できる樹脂の範囲が広く、低温定着性に優れるポリエステル樹脂なども使用できる。また、分散安定剤などを使用しないため、多量の水を用いて繰り返し洗浄をしなくても、帯電特性も安定している。
【０００８】
上記の転相乳化法によるトナーにおいても、トナー中の着色剤や添加剤などの分散が重要であることは言うまでもないが、メディア式分散などを使用するにおいては、重合法と同じような不具合を生じてしまう。
また、樹脂に着色剤や添加剤を分散を溶融混練によって行い、均一、かつ、微分散させ、樹脂混合物を得る方法もあるが、分散条件によっては、樹脂の分子量分布にも影響を及ぼし、定着性の劣化させる場合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の如き問題点を解決する静電荷像現像用トナーを提供することにある。
すなわち、小粒径においても分布がシャープであり、しかも、流動性や帯電特性の優れた転相乳化法によるトナーにおいて、着色剤や添加剤の分散工程によって、樹脂の分子量が変化することがないため、定着性に悪影響がなく、高着色剤濃度においても、着色剤や添加剤が均一に分散され、カブリや画像濃度ムラがなく、低消費量であるトナーを、より簡便なプロセスによって製造する方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題につき、本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、以下のようなことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、必須の基本成分である自己水分散性樹脂と着色剤とを疎水性有機溶媒に溶解させて樹脂溶液混合物を得る工程、前記着色剤が分散した樹脂溶液混合物を転相乳化して水性媒体中に着色剤内包粒子を生成させる工程、前記水性媒体中に生成させた着色剤内包粒子を水性媒体中から分離し、乾燥する工程からなる静電荷像現像用トナーの製造方法において、前記樹脂溶液混合物を得る工程で、撹拌部の先端速度が２５ｍ／ｓ以上の薄膜旋回型高速撹拌機を用いて前記樹脂溶液混合物中の着色剤を分散することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法である。
【００１１】
このように、自己水分散性樹脂を疎水性有機溶媒に溶解させた樹脂溶液に、着色剤を分散させる工程において、撹拌部の先端速度が２５ｍ／ｓ以上の薄膜旋回型高速撹拌機を用いることにより、トナー中の着色剤や添加剤などの分散平均粒子径が微細で均一になり、トナー各粒子における着色剤含有率も均一になり、トナー特性としては、帯電量分布がシャープでカブリのない高い画像濃度を得ることができる。
【００１２】
湿式法における、樹脂中への着色剤の分散は、有機溶媒中に、いかに均一分散できるかにかかっているが、湿式法ではシェアがかかりにくく、十分に均一微分散ができない。そこで、本発明では、樹脂への着色剤の分散方法として、薄膜旋回型高速撹拌機を用いる事により、樹脂溶液中に着色剤を均一に微分散させたトナーを製造できる。
また、高着色剤濃度においても、良好な分散性が確保できるため、一定の画像濃度を得るために必要なトナー消費量を大幅に低減させることができる。
【００１３】
本発明にかかわる転相乳化法によるトナーは、高精細画像に使用し得る小粒径で粒子径分布の狭い静電荷現像用トナー、球形で高い転写率によるトナー消費量の少ない静電荷現像用トナー、高温高湿環境下においても、帯電特性が安定である静電荷現像用トナーを提供することができ、湿式法によるトナーの製造法の中でも、特に有効である。
【００１４】
本発明では、自己水分散性樹脂の重量平均分子量Ｍｗ（Ａ）と、得られた着色剤内包粒子の重量平均分子量Ｍｗ（Ｂ）の比、Ｍｗ（Ｂ）／Ｍｗ（Ａ）が、０．９５以上であることが好ましい。樹脂本来の分子量に影響を与えることなく、樹脂中への着色剤などが均一分散でき、定着性に悪影響がない。
【００１５】
本発明においては、前記自己水分散性樹脂は特に限定されないが、ポリエステル系樹脂が好ましく例示される。
ポリエステル系樹脂を使用する事で、シャープメルト性を生かした低温定着化が可能で、透明性、二次色再現性も優れるため、カラートナーに適している。また、転相乳化法と組みあわせて、球形のポリエステルトナーが製造できる。
【００１６】
本発明において、トナー粒子の平均円形度は、０．９５以上１．０以下の範囲が適当であり、この範囲であれば、転写率が高く、一定の画像濃度を得るために必要なトナー消費量の低減に効果があり、高画像濃度を得ることができる。０．９５よりも小さい場合は、転写率が下がることによる、画像濃度の低下を招き、トナー消費量低減などの効果が得られない。また、感光体ドラムの寿命向上にも効果がある。
【００１７】
本発明の静電荷現像用トナーは、トナー中の着色剤を４重量％以上３０重量％以下含有している。従来、このような高着色剤濃度では分散性が悪く、また、フィラー効果のため、低温定着性にも悪影響を及ぼしていたが、前記の樹脂や構造を有することで高着色剤濃度でも分散性が高く、低温定着性にも良好なトナーを得ることができる。その結果、一定の画像濃度を得るために必要なトナー消費量を大幅に低減させることができる。４重量％より小さい場合、トナー消費量の低減という点において効果がなく、さらに、トナーとしての透明性は良好なものの、隠ぺい性が十分でなく、均一な高濃度画像が得られない。３０重量％を超えると、フィラー効果による低温定着性への悪影響、樹脂成分の減少による定着強度の劣化などを及ぼすばかりでなく、明度、彩度の不足により、十分な色再現性域が確保することができない。
【００１８】
本発明においては、このような着色剤濃度においても、良好な分散性を得ることができる。特に、薄膜旋回型高速ミキサーを用いる事により、高い分散が得られるため、高着色剤濃度であっても、高い透明性が得られ、低トナー消費量である。
【００１９】
本発明の製造方法により得られたトナーの粒子径は、８μｍより小さくすることで高精細画像を得られるばかりでなく、高階調性を得ることができる。トナーの粒子径は、より小さいほうが好ましいが、４μｍ以下になると、トナー飛散によるカブリが発生してしまうばかりでなく、製造コストも大幅に増加してしまうため、４μｍ以上８μｍ以下の範囲が適当である。このように本発明では、高顔料濃度であっても粒子径が小さいため、付着量が少なくても高い画像濃度が得られ、低トナー消費量である。
【００２０】
また、本発明では、用いる薄膜旋回型高速撹拌機が、容器と、撹拌部としての撹拌ホイールとを備え、前記該撹拌ホイールは、高速回転可能で、その先端部が容器内側面近傍に達する直径を有し、前記ホイールを高速回転させると、遠心力によって、被撹拌液が容器内側面に回転しながら薄膜状に押し付けられ、前記薄膜に前記ホイールの先端部が接触して、前記被撹拌液を攪拌する機能を有するものであることを特徴とする。
また、本発明は、上記の製造方法によって得られる静電荷像現像用トナーである。
【００２１】
本発明の製造方法により得られたトナーの粒子径分布は、上記のような小粒径においても、体積平均粒子径Ｄ５０に対し、（１／２×Ｄ５０）μｍ以下粒子が個数分布で１０％以下、かつ、（２×Ｄ５０）μｍ以上粒子が体積分布で１％以下のシャープな分布を得ることができる。
【００２２】
また、本発明の製造方法により得られたトナーは、着色剤などが内包されており、さらに、親水性である分散安定剤などを使用していないので、高温高湿環境下においても、帯電安定性が良好である。
以下に、本発明の詳細を述べる。
【００２３】
本発明の静電荷現像用トナーは、少なくとも、自己水分散性樹脂、および、着色剤から構成される。
本発明においては、まず、自己水分散性樹脂を疎水性有機溶媒に溶解させた樹脂溶液中に着色剤を均一、かつ、微分散させた樹脂溶液混合物を得る工程から、行われる。
【００２４】
本発明に用いる薄膜旋回型高速撹拌機は、撹拌部の先端速度が２５ｍ／ｓ以上のものである。先端速度の上限は、駆動装置の能力に依るが、通常、約９０ｍ／ｓである。高速回転させることによって被撹拌液と撹拌部とのせん断力を強くして、着色剤等の分散を均一にすることができる。本発明において、薄膜旋回型高速撹拌機の容器内側面と攪拌部先端との間隔（ｇ）は、通常、０ｍｍ＜ｇ＜１５ｍｍであり、撹拌容器の内径（Ｄ）及び攪拌部の径（ｄ）の関係は、通常、０．９＜［ｄ／Ｄ］＜１であることが、より効率的な分散処理を行う上で好ましい。また、容器高さ（Ｌ）、攪拌部先端の縦幅（Ｗ）及び容器底部と攪拌部先端の最下端との距離（Ｌｂ）の関係が、通常０．１＜［Ｗ／Ｌ］＜１、及び０＜［Ｌｂ／Ｌ］＜０．５の関係にあることが、より効率的に分散処理する上で好ましい。分散工程の時間（連続式の場合は滞留時間）は、生産性を低下させない範囲で長くすることが、着色剤等を均一、かつ、安定に微分散させる上で好ましい。処理時間は、通常、２〜１８００秒間、好ましくは５〜１２００秒間、より好ましくは５〜９００秒間である。また分散時の被処理液の温度は、通常、疎水性有機溶媒の沸点よりも低い温度範囲であることが好ましい。
【００２５】
本発明の好適な薄膜旋回型高速撹拌機は、容器と、撹拌部としての撹拌ホイールとを備えるものである。撹拌ホイールは、高速回転可能で、その先端部が容器内側面近傍に達する直径（ｄ）を有するものが好ましい。そして、該ホイールを高速回転させると、遠心力によって、被撹拌液が容器内側面に回転しながら薄膜状に押し付けられ、該薄膜に前記ホイールの先端部が接触して、被撹拌液を攪拌する機能を有するものであることが好ましい。このような薄膜旋回型高速撹拌機の市販品として、特殊機化工業株式会社製の薄膜旋回型高速ミキサー（商品名：Ｔ．Ｋ．フィルミックス）や薄膜旋回型高速粉体溶解装置（商品名：Ｔ．Ｋ．パウダーフィルミックス）のような分散混合機等を挙げることができる。
【００２６】
図１は、薄膜旋回型高速撹拌機の一例である。該撹拌機は円筒状の撹拌容器１と撹拌部としての撹拌ホイール５とを備えている。撹拌ホイール５は容器１の中心に設けた回転軸６によって駆動装置７と連結されており、駆動装置７によって回転駆動される。
【００２７】
ホイール５の形状は、図２で代表される筒状スクリーン型、図３で代表されるワイヤーブラシ型、図４で代表されるミリング型、図５で代表されるディスパー型などがある。このような撹拌ホイールを用いることによって、キャビテーションを抑えて気泡の巻き込みを抑え、せん断による発熱を抑えて、効率的に被撹拌液を撹拌することができる。
【００２８】
被撹拌液となる重合性単量体を含む分散媒体と着色剤等とは、通常、予備混合された後、ホッパーを経由して撹拌容器底部の流入口２から容器１に供給される。撹拌ホイールは高速回転しており、その遠心力によって、流入口２から供給された被撹拌液は容器１の側面の方向へ移動させられ、容器内側面に回転しながら薄膜状に押し付けられる。容器内側面の上部には堰８が設けられている。堰８からオーバーフローした被撹拌液は流出口３から容器外へと排出することができる。薄膜の厚みは堰８の高さによって調整される。撹拌ホイール５の先端は容器内側面近傍に達する位置にあり、該ホイール先端部は前記薄膜に接触しており、薄膜内の被撹拌液を撹拌することができる。
【００２９】
本発明においては、薄膜旋回型高速撹拌機を用いて、樹脂溶液混合物を得ることができればよく、撹拌機の使用態様は、バッチ式であっても、連続式であってもよい。また、着色剤等と自己分散性樹脂を疎水性有機溶媒に溶解した樹脂溶液とは、予備混合した後に添加してもよいし、撹拌容器に別々に添加してもよい。
【００３０】
図１の薄膜旋回型高速撹拌機においては、ジャケット４が設けられていて、薄膜状に押し付けられた被撹拌液の温度を調整することができる。薄膜の温度が上昇しすぎると、有機溶媒の蒸発などが起こり、好ましくないので、このジャケットに水などを流通させて、上記範囲に温度を制御することが好ましい。また図１の薄膜旋回型高速撹拌機では、回転軸に撹拌ホイールが一つだけ設けられているが、回転軸に複数の撹拌ホイールを取り付けて、多段にして、撹拌効率を挙げることもできる。
【００３１】
本発明において用いられる自己水分散性樹脂として、特に代表的なもののみを例示するにとどめれば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエーテルポリオール系樹脂などであり、これらの２種以上の併用であっても、あるいはこれらの２種以上の変性物であっても良いことは勿論である。
【００３２】
本発明においては、高着色剤濃度であるため、フィラー効果による低温定着性への悪影響、樹脂成分の減少による定着強度の劣化などが考えられ、上記の樹脂の中でも、シャープメルト性を生かした低温定着化が可能で、しかも、透明性、二次色再現性も優れ、カラートナーに適しているポリエステル系樹脂の使用が好ましい。
【００３３】
当該樹脂がアニオン型のものであれば、当該樹脂（共重合体）中の酸基の量、また、カチオン型のものであれば、当該樹脂（共重合体）中の塩基の量としては、それぞれ、２０〜５００ｍｇ当量／樹脂固形分１００ｇなる範囲内が、好ましくは、５０〜２５０ｍｇ当量／樹脂固形分１００ｇなる範囲内が適切である。酸基、または、塩基の量が２０ｍｇ当量／樹脂固形分１００ｇよりも少ない場合には、樹脂の親水性が不十分で分散安定性が悪いために、転相乳化ができない。また、５００ｍｇ当量／樹脂固形分１００ｇよりも多い場合には、樹脂の親水性が高過ぎて、水性媒体中での粒子形成が不安定となるばかりでなく、高温高湿環境下での帯電安定性が損なわれるため、好ましくない。
当該樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ）としては、トナーの熱定着性、保存安定性などの点から、５０〜９０℃なる範囲内が適切である。
【００３４】
さらに、当該樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）としては、３，０００〜１００，０００なる範囲内が適切である。３，０００未満である場合には、粒子化が困難であり、１００，０００以上の場合には、転相乳化の際に、高粘度となり、粒子径や分布の制御などに影響を与えるために、好ましくない。
【００３５】
本発明においては、自己水分散性樹脂を用いるため、水性媒体中への樹脂溶液の分散のために、分散剤を用いる必要がない。自己水分散性樹脂中には、水和官能基が付与されている必要があり、水和官能基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、硫酸基、アミノ基、４級アンモニウム塩基、スルホニウム基などがあるが、樹脂への導入のしやすさ、高温高湿環境下での帯電安定性の点からカルボキシル基であることが好ましい。カルボキシル基の場合、解離を促進し、水和能を保持する目的で、中和剤が用いられる。中和剤としては、アンモニア、ジメチルエタノールアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどが用いられる。自己水分散性樹脂に対する中和剤の量は、転相乳化における分散安定性を考慮して、任意で設定することができる。
【００３６】
また、上記の自己水分散性樹脂を溶解させる疎水性有機溶媒としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類、ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、ピロール等の含窒素複素環式、ヘキサン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類、ジエチルエーテル等のエーテル類、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物等が挙げられる。これらの溶剤は１種類を用いても、２種類以上を混合して用いてもよい。その中でも、樹脂の溶解性が高く、脱溶剤しやすい、メチルエチルケトン、トルエン、キシレンがより好ましい。
【００３７】
本発明において用いられる着色剤としては、これまでに、トナー用材料として用いられているような各種の染料類や顔料類などであれば、特別の制限は無く、以下に示されるような有機、もしくは、無機の各種、各色の染料や顔料が使用可能である。
すなわち、黒色の着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリン・ブラック、活性炭、非磁性フェライト、磁性フェライト、マグネタイト等が挙げられる。
【００３８】
黄色の着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、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、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ等の化合物が挙げられる。
【００３９】
橙色の着色剤としては、赤色黄鉛、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、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ等の化合物が挙げられる。
【００４０】
赤色の着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＣ、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ等の化合物が挙げられる。
紫色の着色剤としては、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等の化合物が挙げられる。
【００４１】
青色の着色剤としては、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、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ等の化合物が挙げられる。
【００４２】
緑色の着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピクメントグリーンＢ、マイカライトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等の化合物が挙げられる。
白色の着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等の化合物が挙げられる。
【００４３】
本発明の静電荷像現像用トナー中には、上記のような材料以外にも、磁性粉、オフセット防止剤、帯電制御剤などの成分も必要に応じて配合することができる。
磁性粉としては、マグネタイト、ヘマタイト、各種フェライト等が挙げられる。
【００４４】
トナーの定着性の改良などの目的で用いられるオフセット防止剤としては、これまでにトナー用材料として用いられているようなものであれば、特別の制限は無く、以下に示されるようなものが使用可能である。
例えば、パラフィンワックス、酸化パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどのような石油ワックス、モンタンワックスなどのような鉱物ワックス、みつろう、カルナバワックスなどのような動植物ワックス、ポリオレフィンワックス（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、酸化ポリオレフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスなどのような合成ワックス等が挙げられる。これら離型剤は単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４５】
帯電制御剤としては、低分子化合物から高分子化合物まで種々の物質が使用できるが、例えば、４級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、有機金属錯体、キレート化合物、アミノ基を有するモノマーを単独重合、あるいは、共重合させた高分子化合物等が挙げられる。
【００４６】
また、上記の顔料、オフセット防止剤、帯電制御剤、磁性粉などの成分を樹脂溶液に分散する際には、必要であれば、分散剤を用いてもよい。分散剤としては、市販のものを用いることができ、例えば、ＢＹＫ−１８２、ＢＹＫ−１６１、ＢＹＫ−１１６、ＢＹＫ−１１１（ビックケミー社製）、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ−２０００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ−３８５００（アビシア社製）、サーフィノールＧＡ（Ｅエアープロダクツ社製）ＢＹＫ−１８２、ＢＹＫ−１６１、ＢＹＫ−１１６、ＢＹＫ−１１１（ビックケミー社製）、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ−２０００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ−３８５００（以上アビシア社製）、サーフィノールＧＡ（Ｅエアープロダクツ社製）等が挙げられる。これらの分散剤は１種類で用いても、２種類以上混合して用いてもよい。
【００４７】
次に、上記のようにして得られる着色剤が均一、かつ、微分散された樹脂溶液混合物を、水性媒体中に転相乳化させ、樹脂溶液混合物の水分散液を得る工程が行われる。
転相乳化において使用される乳化機としては、特に限定されるものではなく、乳化機、分散機として、一般に市販されているものであれば使用することができる。例えば、ウルトラタラックス（ＩＫＡ社製）、ポリトロンホモジナイザー（キネマティカ社製）、ＴＫオートホモミクサー（特殊機化工業（株）製）、ナショナルクッキングミキサー（松下電器産業（株）製）等のバッチ式乳化機、エバラマイルダー（荏原製作所（株）製）、ＴＫパイプラインホモミクサー、ＴＫホモミックラインフロー、フィルミックス（特殊機化工業（株）製）、コロイドミル（神鋼パンテック社製）、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機（三井三池化工機（株）製）、キャビトロン（ユーロテック社製）、ファインフローミル（太平洋機工（株）製）等の連続式乳化機、クレアミックス（エムテクニック社製） 、フィルミックス（特殊機化工業（株）製）等のバッチ、または、連続両用乳化機等が挙げられる。
【００４８】
次に、樹脂溶液混合物の水分散液から、疎水性有機溶媒を除去し、水性媒体中に着色剤内包粒子を生成させ、着色剤内包粒子の水分散液を得る工程が行われる。この溶媒除去の工程においては、樹脂溶液混合物の水分散液を加熱して、該水分散液中に含まれる溶媒を除去することが好ましい。この際、粒子間の熱融着の防止などの目的で、自己水分散性樹脂のガラス転移温度を考慮しつつ、温度の設定を行い、必要であれば、減圧下で溶媒の除去を行うのが好ましい。
【００４９】
さらに、濾過などの手法により、着色剤内包粒子の水分散液から、該粒子を分離し、乾燥させて、着色剤内包粒子を得ることができる。この工程においては、いったん、水性媒体から分離した着色剤内包粒子を、洗浄することにより中和剤を除去し、さらに、水で洗浄することもできる。
【００５０】
その後、乾燥、必要であれば、篩分、外添することにより、静電荷現像用トナーの粉体を得ることができる。乾燥において使用される装置としては、特に限定されるものではなく、通気乾燥装置、噴霧乾燥装置、回転乾燥装置、気流乾燥装置、流動層乾燥装置、伝熱加熱型乾燥装置、凍結乾燥装置など、公知の装置を使用することができる。これらの工程においては、トナーの凝集や粉砕が起こらない方法であれば、上記の乾燥、篩分、および、外添は、いかなる方法でも行うことができる。
【００５１】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらにより、何ら限定されるものではない。
各実施例におけるトナー評価は、以下のように行った。
【００５２】
得られたトナーの粒子径、および、粒子径分布は、コールターマルチサイザーＩＩ（コールター社製）を用いて測定した。
得られたトナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子社製）を用いて測定を行った。平均円形度は該測定装置において検出される粒子像において、（粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）で定義され、１以下の値をとる。
【００５３】
得られたトナーと、平均粒子径６０μｍのフェライトコアキャリアとを、トナー濃度が５重量％になるように調整、混合し、２成分の現像剤を作製し、シャープ社製ＡＲ−Ｃ１５０を用いて、シャープ社製フルカラー専用紙（品番：ＰＰ１０６Ａ４Ｃ）上にトナー付着量が０．８ｍｇ／ｃｍ２になるように調整して印字させ、外部定着機を用いて、画像サンプルを作成した。
【００５４】
画像サンプルの光学濃度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８分光測色濃度計（日本平版印刷機材社製）により測定し、光学濃度が１．５以上あれば、良好と判断した。
画像サンプルの白地カブリは、黒トナーの場合は、Ａ４サイズの上記専用紙を、予め、白度計（日本電色工業社製）にて白度を測定し、その値を第１測定値とする。次に、直径５５ｍｍの白円を含む原稿を用いて、３枚複写し、得られたコピーサンプルの白部を前述の白度計にて測定し、この値を第２測定値とする。第１測定値から第２測定値を差し引いた値をカブリの値とし、その値が２．０以下であれば、良好と判断した。カラートナーの場合は、目視にて、判断を行った。
【００５５】
画像サンプルの顔料分散性の指標として、ＯＨＰシート上にトナー付着量１．７ｍｇ／ｃｍ２になるように画像を作製し、ＨＡＺＥメーターを用いて、ＨＡＺＥ値を測定し、顔料分散性の指標とした。ＨＡＺＥ値は小さい程、透過性がよいことを示しており、２０以下が良好、１５以下は極めて透明性が高く、顔料分散性も良好であると判断した。２５以上になれば、カラートナーとしての実用性に欠ける。
【００５６】
自己水分散性樹脂、および、得られたトナーの重量平均分子量は、ＧＰＣで測定し、それぞれの重量平均分子量を、Ｍｗ（Ａ），Ｍｗ（Ｂ）とすると、重量平均分子量比、すなわち、Ｍｗ（Ｂ）／Ｍｗ（Ａ）が、０．９５以上であれば、定着性に影響を与えない良好であるとした。
【００５７】
転写率は、所定チャートにて複写したサンプルの紙面上のトナー重量Ｍｐと感光体上に残存したトナー重量Ｍｄから計算し、８５％以上で合格と判断した。
転写率＝（１００×Ｍｐ） ／（Ｍｄ＋Ｍｐ）
画像サンプルの定着性の指標として、ベタ部分の紙面上へのトナー付着量が０．８ｍｇ／ｃｍ２になるように調整して印字させ、定着温度１６０℃、プロセス速度 １２０ｍｍ／ｓｅｃ、ニップ幅３ｍｍで、外部定着器を用いて定着させた画像サンプルを１ｋｇの荷重で折り曲げ、折り曲げ箇所での画像の破壊程度を目視で判断した。実使用上問題ないレベルを合格とした。
【００５８】
（実施例１）
ポリエステル樹脂（酸価：１２ｍｇ・ＫＯＨ／ｇ）１７０重量部に、メチルエチルケトン１８０重量部を加え、よく溶解した後に、フタロシアニン顔料２０重量部、ワックス１０重量部を添加し、フィルミックス５６型（特殊機化工業製）に投入し、４０ｍ／ｓで５分間分散させて、分散終了後、メチルエチルケトンにより、固形分を５０％に調整し、樹脂溶液混合物を得た。この樹脂溶液混合物２００重量部に、１規定アンモニア水２重量部を加え、ホモジナイザーの回転数を５０００ＲＰＭに設定し、脱イオン水１２０部を滴下して、転相乳化を行った。次いで、減圧蒸留により、メチルエチルケトンを除去し、濾過水洗を行った後、乾燥して、着色剤内包粒子Ａを得た。
この着色樹脂粒子Ａを用いて、画像サンプルを作成した。各評価の結果を表１に示す。
【００５９】
（実施例２）
実施例１において、自己水分散性樹脂に、変性ポリエーテルポリオール樹脂（酸価：１２ｍｇ・ＫＯＨ／ｇ）を使用する以外は、実施例１と同様の操作を行い、着色剤内包微粒子Ｂを得た。
この着色樹脂粒子Ｂを用いて、画像サンプルを作成した。各評価の結果を表１に示す。
【００６０】
（実施例３）
実施例１において、フタロシアニン顔料の代わりに、カーボンブラックを使用する以外は、実施例１と同様の操作を行い、着色剤内包微粒子Ｃを得た。
この着色樹脂粒子Ｃを用いて、画像サンプルを作成した。各評価の結果を表１に示す。
【００６１】
（比較例１）
実施例１の顔料分散において、フィルミックス５６型（特殊機化工業製）を使用する代わりに、ＳＧ分散機にて、ガラスビーズを加えて、室温で１時間、顔料分散を行い、分散終了後、樹脂溶液混合物とガラスビーズを分離、固形分を５０％に調整し、この樹脂溶液混合物について、実施例１と同様の操作を行い、着色剤内包微粒子Ｄを得た。
この着色樹脂粒子Ｄを用いて、画像サンプルを作成した。各評価の結果を表１に示す。
【００６２】
（比較例２）
実施例１の顔料分散において、フィルミックス５６型（特殊機化工業製）の撹拌部の先端速度を２０ｍ／ｓで分散する以外は、実施例１と同様の操作を行い、着色剤内包微粒子Ｅを得た。
この着色樹脂粒子Ｅを用いて、画像サンプルを作成した。各評価の結果を表１に示す。
【００６３】
（比較例３）
ポリエステル樹脂（酸価：１２ｍｇ・ＫＯＨ／ｇ）１７０重量部に、フタロシアニン顔料２０重量部、ワックス１０重量部の割合の原材料をヘンシェルミキサーに投入、１０分間混合した原材料を、三井鉱山（株）製ニーディクスＭＯＳ１４０−８００で１２０℃以下で溶融混練分散させ、樹脂混合物を得た。この樹脂混合物１００重量部にメチルエチルケトン１００重量部を加え、よく溶解し、固形分を５０％の樹脂溶液混合物を得た。以下の操作は実施例１と同様の操作を行い、着色剤内包粒子Ｆを得た。
この着色樹脂粒子Ｆを用いて、画像サンプルを作成した。各評価の結果を表１に示す。
【００６４】
（比較例４）
比較例１において、自己水分散性樹脂に、ポリエステル樹脂（酸価：２０ｍｇ・ＫＯＨ／ｇ）を使用する以外は、比較例１と同様の操作を行い、着色剤内包微粒子Ｇを得た。
この着色樹脂粒子Ｇを用いて、画像サンプルを作成した。各評価の結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【発明の効果】
本発明により、高精細画像に使用し得る小粒径で粒子径分布の狭い、しかも、転写性、流動性や帯電環境安定性に優れた静電荷現像用トナーを簡便なるプロセスによって製造でき、着色剤が均一に分散されることにより、高着色剤濃度においても、カブリや画像濃度ムラがないので、低消費量であり、製造工程において、樹脂本来の定着性を損ねることがない静電荷現像用トナーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】薄膜旋回型高速撹拌機の一例を示す断面図である。
【図２】筒状スクリーン型ホイールの一例を示す斜視図である。
【図３】ワイヤーブラシ型ホイールの一例を示す図である。（ａ）は上面、（ｂ）は側面を示す。
【図４】ミリング型ホイールの一例を示す図である。（ａ）は上面、（ｂ）は側面を示す。
【図５】ディスパー型ホイールの一例を図である。（ａ）は上面、（ｂ）は側面を示す。
【符号の説明】
１：攪拌容器
２：流入口
３：流出口
４：ジャケット
５：撹拌ホイール
８：堰[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to an electrostatic charge developing toner, a method for manufacturing the same, and an apparatus for manufacturing an electrostatic image developing toner.
[0002]
[Prior art]
The toner used for electrophotography is generally fine particles having an average particle diameter of about 5 to 15 μm. As a method for producing such fine particles, a so-called pulverization method in which a resin, a colorant, and the like are melt-kneaded and then pulverized and classified is generally used.
[0003]
However, the smaller the particle size of the toner by the pulverization method, the greater the energy consumption required for pulverization until a toner having a desired particle size is obtained, and the lower the yield. In addition, in terms of powder properties, it had a drawback such as poor fluidity.
[0004]
On the other hand, a toner manufacturing method called a wet method has been proposed, in which a suspension in which a monomer in which a colorant or an additive is dispersed is polymerized in an aqueous medium in the presence of a dispersion stabilizer. Examples of the method include an emulsion method, an emulsion polymerization method, and a phase inversion emulsification method described in JP-A-5-66600, JP-A-5-119529 and the like.
[0005]
These toners produced by the wet method have advantages such as a sharp distribution even at a small particle diameter, an advantage in terms of cost, and excellent powder properties such as fluidity and transferability. However, addition of a dispersion stabilizer is indispensable for a toner obtained by a polymerization method, and it is inevitable that there is an influence on electric properties and fluidity, which are present on the particle surface. Therefore, it is very costly to clean the dispersion stabilizer. In addition, since the dispersibility of the colorant and additives in the toner not only affects the powder characteristics of the toner but also affects the image quality, it is essential that the toner be uniformly dispersed. It is difficult to stably disperse colorants and additives in low-viscosity monomers such as monomers in the legal process, and furthermore, the colorants aggregate during polymerization, resulting in non-uniformity. May increase. In particular, a colorant having a small primary particle size, such as carbon black, may have a considerably strong secondary agglomerate. This causes fogging and uneven image density.
[0006]
For the dispersion of colorants and additives in the toner, wet media dispersion using glass beads and zirconia beads has been used, but the media is dispersed after the colorants and additives are dispersed. In addition, since the dispersion average particle size is large in the dispersibility, a deviation in the colorant content in each particle of the toner results in a wide charge amount distribution, and fogging occurs. In addition, sufficient image density cannot be obtained.
These tendencies are particularly remarkable at high colorant concentrations and are one of the factors that make it impossible to increase the colorant concentration in the toner.
[0007]
For a toner obtained by the above polymerization method, JP-A-5-66600 and JP-A-5-119529 disperse a resin solution obtained by dissolving a resin in a water-insoluble organic solvent in an aqueous medium, and emulsify the resin in an aqueous medium. After forming an O / W emulsion, there is a phase inversion emulsification method in which an organic solvent is removed and resin particles are dried to form toner particles. For the toner by the phase inversion emulsification method, it is relatively easy to control the particle size distribution in reducing the particle size, a wide range of resins can be used, and a polyester resin excellent in low-temperature fixability can be used. In addition, since no dispersion stabilizer or the like is used, the charging characteristics are stable without repeatedly washing with a large amount of water.
[0008]
It is needless to say that the dispersion of the colorant and additives in the toner is also important in the toner by the above-mentioned phase inversion emulsification method. Will happen.
In addition, there is a method in which a colorant or an additive is dispersed in a resin by melt-kneading and then uniformly and finely dispersed to obtain a resin mixture.However, depending on the dispersion conditions, the molecular weight distribution of the resin is affected, and the resin is fixed. May degrade the performance.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a toner for developing an electrostatic image which solves the above problems.
That is, even in a small particle size, the distribution is sharp, and further, in a toner obtained by the phase inversion emulsification method having excellent fluidity and charging characteristics, the molecular weight of the resin does not change due to the step of dispersing the colorant and the additive. Therefore, even at a high colorant concentration, the colorant and additives are uniformly dispersed without causing any adverse effect on the fixability, and a toner with low consumption without fog or image density unevenness is manufactured by a simpler process. Is to provide a way.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on the above-mentioned problems, the present inventors have found the following and completed the present invention.
That is, the present invention provides a step of dissolving a self-water-dispersible resin and a colorant, which are essential basic components, in a hydrophobic organic solvent to obtain a resin solution mixture, and phase-inversion emulsification of the resin solution mixture in which the colorant is dispersed. Forming colorant-containing particles in the aqueous medium by separating the colorant-containing particles generated in the aqueous medium from the aqueous medium, and drying. Wherein, in the step of obtaining the resin solution mixture, the colorant in the resin solution mixture is dispersed using a thin film swirling high-speed stirrer having a tip speed of a stirring unit of 25 m / s or more. This is a method for producing a toner for use in a computer.
[0011]
As described above, in the step of dispersing the colorant in the resin solution in which the self-water dispersible resin is dissolved in the hydrophobic organic solvent, a high-speed thin film swirling stirrer having a tip speed of the stirring unit of 25 m / s or more is used. As a result, the dispersion average particle size of the colorant and additives in the toner becomes fine and uniform, the colorant content in each toner particle also becomes uniform, and the toner characteristics include a sharp charge amount distribution and no fog. High image density can be obtained.
[0012]
Dispersion of the colorant in the resin in the wet method depends on how uniformly the colorant can be dispersed in the organic solvent. However, in the wet method, the shear is hardly applied, and the uniform fine dispersion cannot be sufficiently performed. Thus, in the present invention, a toner in which the colorant is uniformly finely dispersed in the resin solution can be manufactured by using a thin film swirling high-speed stirrer as a method of dispersing the colorant in the resin.
In addition, since good dispersibility can be ensured even at a high colorant concentration, the amount of toner consumption required for obtaining a constant image density can be significantly reduced.
[0013]
The toner by the phase inversion emulsification method according to the present invention is a toner for electrostatic charge development having a small particle size and a narrow particle size distribution which can be used for high-definition images, and a toner for electrostatic charge development having a spherical shape and a small toner consumption due to a high transfer rate. In addition, it is possible to provide a toner for electrostatic charge development that has stable charging characteristics even in a high-temperature and high-humidity environment, and is particularly effective among toner production methods by a wet method.
[0014]
In the present invention, the ratio Mw (B) / Mw (A) of the weight average molecular weight Mw (A) of the self-water dispersible resin to the weight average molecular weight Mw (B) of the obtained colorant-encapsulating particles is 0.1%. It is preferably 95 or more. The colorant and the like can be uniformly dispersed in the resin without affecting the intrinsic molecular weight of the resin, and there is no adverse effect on the fixability.
[0015]
In the present invention, the self-water dispersible resin is not particularly limited, but a polyester resin is preferably exemplified.
Use of a polyester-based resin enables low-temperature fixing utilizing sharp melt properties and is excellent in transparency and secondary color reproducibility, so that it is suitable for a color toner. In addition, a spherical polyester toner can be produced in combination with the phase inversion emulsification method.
[0016]
In the present invention, the average circularity of the toner particles is suitably in the range of 0.95 or more and 1.0 or less. In this range, the transfer rate is high and the toner consumption required for obtaining a constant image density is obtained. This is effective in reducing the amount, and a high image density can be obtained. If it is smaller than 0.95, the transfer rate is lowered, resulting in a decrease in image density, and no effect such as reduction in toner consumption cannot be obtained. It is also effective in improving the life of the photosensitive drum.
[0017]
The toner for electrostatic charge development of the present invention contains the colorant in the toner in an amount of 4% by weight or more and 30% by weight or less. Conventionally, the dispersibility was poor at such a high colorant concentration, and also had a bad effect on the low-temperature fixability due to the filler effect. And a toner having good low-temperature fixability can be obtained. As a result, the amount of toner consumption required for obtaining a constant image density can be significantly reduced. When the amount is less than 4% by weight, there is no effect in terms of reduction of toner consumption, and furthermore, although transparency as a toner is good, concealing property is not sufficient and a uniform high-density image cannot be obtained. If the content exceeds 30% by weight, not only does the filler effect adversely affect low-temperature fixability, the decrease in fixing strength due to a decrease in resin components, and the like, but also a sufficient color reproducibility region is secured due to lack of brightness and chroma. I can't.
[0018]
In the present invention, good dispersibility can be obtained even at such a colorant concentration. In particular, high dispersion can be obtained by using a high-speed mixer with a thin-film swirling type, so that high transparency can be obtained even at a high colorant concentration and low toner consumption.
[0019]
When the particle diameter of the toner obtained by the production method of the present invention is smaller than 8 μm, not only a high-definition image can be obtained, but also a high gradation can be obtained. It is preferable that the particle size of the toner is smaller. However, when the particle size is 4 μm or less, not only fog due to toner scattering occurs but also the manufacturing cost is significantly increased. Therefore, the range of 4 μm or more and 8 μm or less is appropriate. is there. As described above, in the present invention, since the particle diameter is small even at a high pigment concentration, a high image density can be obtained even with a small amount of adhesion, and the toner consumption is low.
[0020]
Further, in the present invention, the thin film swirling type high-speed stirrer to be used includes a container and a stirring wheel as a stirring unit, and the stirring wheel is rotatable at a high speed, and a diameter of which a tip reaches the vicinity of the inner surface of the container. When the wheel is rotated at high speed, the liquid to be stirred is pressed into a thin film by centrifugal force while rotating on the inner surface of the container, and the tip of the wheel comes into contact with the thin film and the liquid to be stirred is Is characterized by having a function of stirring.
Further, the present invention is a toner for developing an electrostatic image obtained by the above manufacturing method.
[0021]
The particle size distribution of the toner obtained by the production method of the present invention is such that even if the particle size is small as described above, the particle size distribution of (1/2 × D50) μm or less is 10% with respect to the volume average particle size D50. In addition, a sharp distribution of particles having a volume distribution of (2 × D50) μm or more of 1% or less can be obtained.
[0022]
Further, the toner obtained by the production method of the present invention contains a colorant and the like, and further does not use a hydrophilic dispersion stabilizer or the like. The properties are good.
Hereinafter, details of the present invention will be described.
[0023]
The electrostatic charge developing toner of the present invention comprises at least a self-water dispersible resin and a colorant.
In the present invention, first, a step of obtaining a resin solution mixture in which a colorant is uniformly and finely dispersed in a resin solution in which a self-water dispersible resin is dissolved in a hydrophobic organic solvent is performed.
[0024]
The thin-film swirling high-speed stirrer used in the present invention has a tip speed of the stirring section of 25 m / s or more. The upper limit for tip speed depends on the capabilities of the drive, but is typically about 90 m / s. By rotating at high speed, the shearing force between the liquid to be stirred and the stirring section can be increased, and the dispersion of the coloring agent and the like can be made uniform. In the present invention, the distance (g) between the inner surface of the container of the thin-film swirling type high-speed stirrer and the tip of the stirring section is usually 0 mm <g <15 mm, and the inner diameter (D) of the stirring vessel and the diameter (d) of the stirring section The relationship of ()) is usually preferably 0.9 <[d / D] <1 in order to perform more efficient distributed processing. Also, the relationship among the container height (L), the vertical width (W) of the tip of the stirring section, and the distance (Lb) between the bottom of the vessel and the lowermost end of the tip of the stirring section is usually 0.1 <[W / L] <1. , And 0 <[Lb / L] <0.5 are preferable for more efficient distributed processing. It is preferable to lengthen the time of the dispersion step (residence time in the case of the continuous method) as long as the productivity is not reduced, in order to uniformly and stably finely disperse the colorant and the like. The processing time is usually 2 to 1800 seconds, preferably 5 to 1200 seconds, more preferably 5 to 900 seconds. In addition, the temperature of the liquid to be treated at the time of dispersion is generally preferably in a temperature range lower than the boiling point of the hydrophobic organic solvent.
[0025]
A preferred thin-film swirling high-speed stirrer of the present invention includes a container and a stirring wheel as a stirring unit. The stirring wheel is preferably capable of rotating at a high speed and having a diameter (d) whose end reaches the vicinity of the inner surface of the container. When the wheel is rotated at a high speed, the liquid to be stirred is pressed into a thin film while rotating against the inner surface of the container by centrifugal force, and the tip of the wheel comes into contact with the thin film to stir the liquid to be stirred. Preferably, it has a function. Commercial products of such a thin film swirling high-speed stirrer include a thin film swirling high-speed mixer (trade name: TK Filmix) manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. : TK (Powder Fill Mix).
[0026]
FIG. 1 is an example of a thin-film swirling high-speed stirrer. The stirrer includes a cylindrical stirring vessel 1 and a stirring wheel 5 as a stirring unit. The stirring wheel 5 is connected to a driving device 7 by a rotating shaft 6 provided at the center of the container 1, and is driven to rotate by the driving device 7.
[0027]
The shape of the wheel 5 includes a cylindrical screen type represented by FIG. 2, a wire brush type represented by FIG. 3, a milling type represented by FIG. 4, and a disper type represented by FIG. By using such a stirring wheel, it is possible to suppress cavitation, suppress entrapment of air bubbles, suppress heat generation due to shearing, and efficiently stir the liquid to be stirred.
[0028]
The dispersion medium containing the polymerizable monomer to be stirred and the colorant and the like are usually premixed and then supplied to the container 1 from the inlet 2 at the bottom of the stirring container via a hopper. The stirring wheel rotates at high speed, and the centrifugal force causes the liquid to be stirred supplied from the inflow port 2 to move in the direction of the side surface of the container 1 and to be pressed against the inner surface of the container in a thin film while rotating. A weir 8 is provided on the upper part of the inner side surface of the container. The liquid to be stirred overflowing from the weir 8 can be discharged from the outlet 3 to the outside of the container. The thickness of the thin film is adjusted by the height of the weir 8. The tip of the stirring wheel 5 is located near the inner surface of the container, and the tip of the wheel is in contact with the thin film, so that the liquid to be stirred in the thin film can be stirred.
[0029]
In the present invention, it is sufficient that a resin solution mixture can be obtained using a thin-film swirling high-speed stirrer, and the mode of use of the stirrer may be a batch type or a continuous type. Further, the colorant or the like and the resin solution in which the self-dispersible resin is dissolved in a hydrophobic organic solvent may be added after premixing, or may be separately added to a stirring vessel.
[0030]
In the thin-film swirling high-speed stirrer shown in FIG. 1, a jacket 4 is provided so that the temperature of the liquid to be stirred pressed into a thin film can be adjusted. If the temperature of the thin film is too high, evaporation of the organic solvent or the like occurs, which is not preferable. Therefore, it is preferable to control the temperature in the above range by flowing water or the like through this jacket. In the thin-film swirling high-speed stirrer of FIG. 1, only one stirring wheel is provided on the rotating shaft. However, a plurality of stirring wheels can be attached to the rotating shaft to increase the stirring efficiency.
[0031]
As the self-water-dispersible resin used in the present invention, if only typical ones are exemplified, vinyl resins, polyester resins, urethane resins, polyether polyol resins and the like may be used. Needless to say, two or more of these may be used in combination, or two or more of these may be modified.
[0032]
In the present invention, because of the high colorant concentration, it is considered that the filler effect has an adverse effect on the low-temperature fixing property, the fixing strength is degraded due to a decrease in the resin component, and the like. It is preferable to use a polyester resin which can be fixed, is excellent in transparency and secondary color reproducibility, and is suitable for a color toner.
[0033]
If the resin is anionic, the amount of acid groups in the resin (copolymer), and if the resin is cationic, the amount of base in the resin (copolymer) is The range of 20 to 500 mg equivalent / 100 g of resin solid content is suitable, and the range of 50 to 250 mg equivalent / 100 g of resin solid content is appropriate. If the amount of the acid group or the base is less than 20 mg equivalent / 100 g of the resin solid content, phase inversion emulsification cannot be performed due to insufficient hydrophilicity of the resin and poor dispersion stability. When the amount is more than 500 mg equivalent / resin solid content of 100 g, not only the hydrophilicity of the resin is too high, the formation of particles in an aqueous medium becomes unstable, but also the charge stability in a high-temperature, high-humidity environment. This is not preferred because the properties are impaired.
The glass transition temperature (Tg) of the resin is preferably in the range of 50 to 90 ° C. from the viewpoint of the toner's heat fixing property and storage stability.
[0034]
Further, the number average molecular weight (Mn) of the resin is suitably in the range of 3,000 to 100,000. If the molecular weight is less than 3,000, it is difficult to form particles. If the molecular weight is 100,000 or more, high viscosity occurs during phase inversion emulsification, which affects the control of particle diameter and distribution. Is not preferred.
[0035]
In the present invention, since a self-water dispersible resin is used, it is not necessary to use a dispersant for dispersing the resin solution in an aqueous medium. In the self-water dispersible resin, it is necessary that a hydrating functional group is provided, and examples of the hydrating functional group include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a sulfate group, an amino group, a quaternary ammonium base, and a sulfonium group. However, a carboxyl group is preferred from the viewpoints of easy introduction into a resin and charging stability in a high temperature and high humidity environment. In the case of a carboxyl group, a neutralizing agent is used for the purpose of accelerating dissociation and maintaining hydration ability. As the neutralizing agent, ammonia, dimethylethanolamine, trimethylamine, triethylamine and the like are used. The amount of the neutralizing agent with respect to the self-water dispersible resin can be arbitrarily set in consideration of the dispersion stability in the phase inversion emulsification.
[0036]
Examples of the hydrophobic organic solvent for dissolving the self-water dispersible resin include ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, acetates such as butyl acetate, n-methyl-2-pyrrolidone, pyridine, and the like. Nitrogen-containing heterocyclic rings such as pyrrole; aliphatic hydrocarbons such as hexane and cyclohexane; amides such as N-methylformamide and N, N-dimethylformamide; ethers such as diethyl ether; sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide; Is mentioned. These solvents may be used alone or as a mixture of two or more. Among them, methyl ethyl ketone, toluene, and xylene, which have high solubility of the resin and easily remove the solvent, are more preferable.
[0037]
The colorant used in the present invention is not particularly limited as long as it is various dyes and pigments used as a material for a toner. Alternatively, various kinds of inorganic dyes and pigments can be used.
That is, examples of the black colorant include carbon black, copper oxide, manganese dioxide, aniline black, activated carbon, nonmagnetic ferrite, magnetic ferrite, and magnetite.
[0038]
Examples of yellow colorants include: lead, zinc yellow, cadmium yellow, yellow iron oxide, mineral fast yellow, nickel titanium yellow, navel yellow, naphthol yellow S, Hanza yellow G, Hanza yellow 10G, benzidine yellow G, benzidine yellow GR. Quinoline yellow lake, permanent yellow NCG, tartrazine lake and the like.
[0039]
Examples of the orange colorant include compounds such as red lead, molybdenum orange, permanent orange GTR, pyrazolone orange, vulcan orange, indaslen brilliant orange RK, benzidine orange G, and indaslen brilliant orange GK.
[0040]
Examples of red colorants include red iron, cadmium red, leadtan, mercury sulfide, cadmium, permanent red 4R, lithol red, pyrazolone red, watching red, calcium salt, lake red C, lake red D, brilliant carmine 6B, and eosin. Lake, Rhodamine Lake B, Alizarin Lake, Brilliant Carmine 3B and the like.
Examples of the purple colorant include compounds such as manganese purple, fast violet B, and methyl violet lake.
[0041]
Examples of the blue colorant include compounds such as navy blue, cobalt blue, alkali blue lake, Victoria blue lake, phthalocyanine blue, metal-free phthalocyanine blue, partially chlorinated phthalocyanine blue, fast sky blue, and indaslen blue BC.
[0042]
Examples of the green colorant include compounds such as chrome green, chromium oxide, pigment green B, micalite green lake, and final yellow green G.
Examples of the white colorant include compounds such as zinc white, titanium oxide, antimony white, and zinc sulfide.
[0043]
In the toner for developing an electrostatic image of the present invention, in addition to the above-mentioned materials, components such as a magnetic powder, an anti-offset agent and a charge control agent can be blended as required.
Examples of the magnetic powder include magnetite, hematite, various ferrites, and the like.
[0044]
There is no particular limitation on the offset preventing agent used for the purpose of improving the fixing property of the toner, as long as it is used as a material for a toner so far. Can be used.
For example, petroleum wax such as paraffin wax, oxidized paraffin wax, microcrystalline wax, mineral wax such as montan wax, animal and plant wax such as beeswax, carnauba wax, polyolefin wax (polyethylene, polypropylene, etc.), polyolefin oxide Wax, synthetic wax such as Fischer-Tropsch wax, and the like. These release agents may be used alone or in combination of two or more.
[0045]
As the charge control agent, various substances from a low molecular compound to a high molecular compound can be used.For example, a quaternary ammonium salt compound, a nigrosine compound, an organometallic complex, a chelate compound, a homopolymerization of a monomer having an amino group, Alternatively, a polymerized polymer compound or the like may be used.
[0046]
When dispersing the above-mentioned components such as the pigment, the anti-offset agent, the charge control agent, and the magnetic powder in the resin solution, a dispersant may be used if necessary. Commercially available dispersants can be used, for example, BYK-182, BYK-161, BYK-116, BYK-111 (manufactured by BYK-Chemie), Solsperse-2000, Solsperse-38500 (manufactured by Abisia), Surfynol GA (manufactured by E Air Products) BYK-182, BYK-161, BYK-116, BYK-111 (manufactured by Big Chemie), Solsperse-2000, Solsperse-38500 (manufactured by Abisia), Surfinol GA (E Air Products). These dispersants may be used alone or as a mixture of two or more.
[0047]
Next, a step of obtaining a water dispersion of the resin solution mixture by performing phase inversion emulsification of the resin solution mixture in which the colorant obtained as described above is uniformly and finely dispersed in an aqueous medium is performed.
The emulsifier used in the phase inversion emulsification is not particularly limited, and any commercially available emulsifier or disperser can be used. For example, batch types such as Ultra Turrax (manufactured by IKA), Polytron homogenizer (manufactured by Kinematica), TK Auto Homogenizer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo), and National Cooking Mixer (manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.) Emulsifying machine, Ebara Milder (manufactured by Ebara Corporation), TK pipeline homomixer, TK homomic line flow, fill mix (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.), colloid mill (manufactured by Shinko Pantech), Continuous emulsifier such as slasher, trigonal wet pulverizer (manufactured by Mitsui Miike Kakoki Co., Ltd.), Cavitron (manufactured by Eurotech), fine flow mill (manufactured by Taiheiyo Kiko Co., Ltd.), Clearmix (M Technic Co., Ltd.) ), A batch such as Fillmix (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.), or a continuous dual-purpose emulsifier.
[0048]
Next, a step of removing the hydrophobic organic solvent from the aqueous dispersion of the resin solution mixture, generating colorant-containing particles in an aqueous medium, and obtaining an aqueous dispersion of colorant-containing particles is performed. In the step of removing the solvent, it is preferable to heat the aqueous dispersion of the resin solution mixture to remove the solvent contained in the aqueous dispersion. At this time, for the purpose of preventing thermal fusion between the particles, for example, the temperature is set while considering the glass transition temperature of the self-water dispersible resin, and if necessary, the solvent is removed under reduced pressure. Is preferred.
[0049]
Further, the colorant-encapsulated particles can be obtained by separating the particles from the aqueous dispersion of the colorant-enclosed particles by a technique such as filtration and drying the particles. In this step, the neutralizing agent can be removed by washing the colorant-encapsulated particles once separated from the aqueous medium, and further washed with water.
[0050]
Thereafter, the powder is dried and, if necessary, sieved and externally added to obtain a powder of the toner for electrostatic charge development. The apparatus used in the drying is not particularly limited, and includes a through-air drying apparatus, a spray drying apparatus, a rotary drying apparatus, a flash drying apparatus, a fluidized bed drying apparatus, a heat transfer heating type drying apparatus, a freeze drying apparatus, and the like. A known device can be used. In these steps, the above-described drying, sieving, and external addition can be performed by any method as long as aggregation or pulverization of the toner does not occur.
[0051]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
The toner evaluation in each example was performed as follows.
[0052]
The particle size and the particle size distribution of the obtained toner were measured using Coulter Multisizer II (manufactured by Coulter Corporation).
The average circularity of the obtained toner was measured using a flow-type particle image analyzer FPIA-2000 (manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.). The average circularity is defined by (perimeter of a circle having the same projected area as the particle image) / (perimeter of the particle projection image) in the particle image detected by the measuring device, and takes a value of 1 or less.
[0053]
The obtained toner and a ferrite core carrier having an average particle diameter of 60 μm are adjusted and mixed so that the toner concentration becomes 5% by weight, to prepare a two-component developer, and using an AR-C150 manufactured by Sharp Corporation. The toner was adjusted so that the toner adhesion amount was 0.8 mg / cm 2 and printed on a full-color exclusive paper (product number: PP106A4C) manufactured by Sharp Corporation, and an image sample was prepared using an external fixing machine.
[0054]
The optical density of the image sample was measured using an X-Rite 938 spectrocolorimeter (manufactured by Nippon Lithographic Printing Equipment Co., Ltd.).
In the case of the black toner, the white fog of the image sample is measured in advance by using a whiteness meter (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) on the A4 size dedicated paper in the case of the black toner, and the value is defined as a first measurement value. I do. Next, using a manuscript including a white circle having a diameter of 55 mm, three copies are made, and the white portion of the obtained copy sample is measured by the above-mentioned whiteness meter, and this value is set as a second measured value. A value obtained by subtracting the second measurement value from the first measurement value was defined as a fog value, and if the value was 2.0 or less, it was determined to be good. In the case of a color toner, the judgment was made visually.
[0055]
As an index of the pigment dispersibility of the image sample, an image was prepared on an OHP sheet so that the toner adhesion amount was 1.7 mg / cm 2 , and a HAZE value was measured using a HAZE meter. did. The smaller the HAZE value, the better the transmittance. It was judged that the transmittance was 20 or less, that the transparency was 15 or less, the transparency was very high, and the pigment dispersibility was also good. If it exceeds 25, practicality as a color toner is lacking.
[0056]
The weight average molecular weight of the self-water dispersible resin and the obtained toner is measured by GPC, and when the respective weight average molecular weights are Mw (A) and Mw (B), the weight average molecular weight ratio, that is, Mw When (B) / Mw (A) was 0.95 or more, it was determined to be good without affecting the fixability.
[0057]
The transfer rate was calculated from the weight Mp of the toner on the paper surface of the sample copied on the predetermined chart and the weight Md of the toner remaining on the photoreceptor.
Transfer rate = (100 × Mp) / (Md + Mp)
As an index of the fixability of the image sample, printing was performed by adjusting the amount of toner adhering to the solid surface on the paper surface to be 0.8 mg / cm 2 , fixing temperature 160 ° C., process speed 120 mm / sec, nip width 3 mm. Then, the image sample fixed using the external fixing device was bent under a load of 1 kg, and the degree of destruction of the image at the bent portion was visually determined. A level acceptable for practical use was considered acceptable.
[0058]
(Example 1)
180 parts by weight of methyl ethyl ketone is added to 170 parts by weight of a polyester resin (acid value: 12 mg · KOH / g), and after thoroughly dissolving, 20 parts by weight of a phthalocyanine pigment and 10 parts by weight of a wax are added. The mixture was dispersed at 40 m / s for 5 minutes, and after the dispersion was completed, the solid content was adjusted to 50% with methyl ethyl ketone to obtain a resin solution mixture. To 200 parts by weight of this resin solution mixture, 2 parts by weight of 1N ammonia water was added, the rotation speed of the homogenizer was set to 5000 RPM, and 120 parts of deionized water was added dropwise to perform phase inversion emulsification. Then, methyl ethyl ketone was removed by distillation under reduced pressure, and the residue was washed with filtered water, and then dried to obtain colorant-containing particles A.
An image sample was prepared using the colored resin particles A. Table 1 shows the results of each evaluation.
[0059]
(Example 2)
In Example 1, the same operation as in Example 1 was carried out except that a modified polyether polyol resin (acid value: 12 mg · KOH / g) was used as the self-water dispersible resin to obtain colorant-containing fine particles B. Was.
An image sample was prepared using the colored resin particles B. Table 1 shows the results of each evaluation.
[0060]
(Example 3)
Example 1 was repeated, except that carbon black was used instead of the phthalocyanine pigment, to obtain colorant-containing fine particles C.
An image sample was prepared using the colored resin particles C. Table 1 shows the results of each evaluation.
[0061]
(Comparative Example 1)
In the pigment dispersion of Example 1, instead of using Fillmix 56 type (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.), glass beads were added using an SG disperser, and the pigment was dispersed at room temperature for 1 hour. The resin solution mixture and the glass beads were separated, the solid content was adjusted to 50%, and the same operation as in Example 1 was performed on the resin solution mixture to obtain coloring agent-containing fine particles D.
An image sample was prepared using the colored resin particles D. Table 1 shows the results of each evaluation.
[0062]
(Comparative Example 2)
In the pigment dispersion of Example 1, the same operation as in Example 1 was carried out except that the tip speed of the stirring section of Fillmix 56 type (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) was dispersed at 20 m / s. Got.
An image sample was prepared using the colored resin particles E. Table 1 shows the results of each evaluation.
[0063]
(Comparative Example 3)
Raw materials in a ratio of 20 parts by weight of a phthalocyanine pigment and 10 parts by weight of a wax to 170 parts by weight of a polyester resin (acid value: 12 mg · KOH / g) were charged into a Henschel mixer, and the raw materials mixed for 10 minutes were manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd. The resulting mixture was melt-kneaded and dispersed at 120 ° C. or lower using a Niedix MOS 140-800 to obtain a resin mixture. To 100 parts by weight of this resin mixture, 100 parts by weight of methyl ethyl ketone was added and dissolved well to obtain a resin solution mixture having a solid content of 50%. The following operation was performed in the same manner as in Example 1 to obtain colorant-containing particles F.
An image sample was prepared using the colored resin particles F. Table 1 shows the results of each evaluation.
[0064]
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 1, the same operation as in Comparative Example 1 was carried out except that a polyester resin (acid value: 20 mg · KOH / g) was used as the self-water dispersible resin, to thereby obtain colorant-containing fine particles G.
An image sample was prepared using the colored resin particles G. Table 1 shows the results of each evaluation.
[0065]
[Table 1]
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, a toner for electrostatic charge development having a small particle size and a narrow particle size distribution that can be used for a high-definition image, and excellent in transferability, fluidity and stability of a charging environment can be manufactured by a simple process. Even when the colorant concentration is high, there is no fog or image density unevenness due to the uniform dispersion of the agent, so it consumes a small amount and is used for electrostatic charge development that does not impair the original fixability of the resin in the manufacturing process. A toner can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a thin-film swirling high-speed stirrer.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a cylindrical screen type wheel.
FIG. 3 is a view showing an example of a wire brush type wheel. (A) shows the upper surface, and (b) shows the side surface.
FIG. 4 is a view showing an example of a milling wheel. (A) shows the upper surface, and (b) shows the side surface.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a disper-type wheel. (A) shows the upper surface, and (b) shows the side surface.
[Explanation of symbols]
1: stirring vessel 2: inflow port 3: outflow port 4: jacket 5: stirring wheel 8: weir
