JP2004138925A - Toner, fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a toner having high mechanical stress resistance and capable of ensuring satisfactory fixability in a wide temperature range and to provide a fixing device and an image forming apparatus to which the toner is suitably applied. <P>SOLUTION: The toner is based on a polyester resin comprising a block polyester made of a block copolymer and an amorphous polyester having a lower crystallinity than the block polyester. The block polyester has crystalline blocks and amorphous blocks having a lower crystallinity than the crystalline blocks. When the time required for passing toner particles through a fixing nip section when the toner is used in a fixing device is represented by Δt [sec], the relaxation modulus of the toner after 0.01 sec is considered to be an initial relaxation modulus G(0.01) [Pa], and the relaxation modulus of the toner after Δt sec is represented by G(Δt) [Pa], the relation of G(0.01)/G(Δt)≤10 is satisfied. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー、定着装置および画像形成装置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(記録媒体)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等により、前記トナー画像を定着する定着工程とを有している。
【0003】
上記のような電子写真法に用いられるトナーは、通常、主成分である樹脂(以下、単に「樹脂」ともいう。)と、着色剤とを含む材料で構成されている。
【0004】
トナーを構成する樹脂としては、ポリエステル樹脂が広く用いられている。ポリエステル樹脂は、最終的に得られるトナーの弾性率、帯電性等の特性を制御し易いという特徴を有している。
【0005】
このようなトナーにおいては、ポリエステル樹脂を構成するジオール成分として、ビスフェノールA類のような芳香族ジオールが一般に用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
しかしながら、このようなジオール成分で構成されたポリエステルは、摩擦係数が比較的大きく、また、機械的ストレスに弱いため、現像機内等において粒子破壊を起こし易く、帯電不良、機内汚染、定着性低下等の問題を発生する場合があった。
【0007】
また、ビスフェノールA類のような芳香族ジオールを用いずに、脂肪族ジオールで構成されたポリエステルを用いたトナーも知られている(例えば、特許文献2参照)。このものは、ポリエステル樹脂として、脂肪族ジオールとカルボン酸類を縮合してなるブロックと、脂環族ジオールとカルボン酸類を縮合してなるポリエステルブロックとを分子内に有するポリエステルブロック共重合体を用いたものである。しかしながら、このようなトナーでは、十分な定着性(定着強度)を確保することが可能な温度領域が狭くなるという問題点を有していた。
【0008】
【特許文献1】
特開昭57−109825号公報(第1頁第1〜27行目)
【特許文献2】
特開2001−324832号公報(第2頁第1〜13行目)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、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)を確保することが可能なトナーを提供すること、また、当該トナーを好適に適用できる定着装置、画像形成装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記(1)〜(54)の本発明により達成される。
【0011】
(1) 定着ニップ部を有する定着装置で用いられ、かつ樹脂と、着色剤とを含む材料で構成されたトナーであって、
前記樹脂は、主としてポリエステル系樹脂で構成され、
前記ポリエステル系樹脂は、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、ジオール成分とジ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り、
前記定着装置で用いた際にトナー粒子が前記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)[Pa]とし、さらに、トナーのΔt秒での緩和弾性率をG(Δt)[Pa]としたとき、定着設定温度において、
G(0.01)/G(Δt)≦10の関係を満足することを特徴とするトナー。
【0012】
(2) 前記定着装置を用いて定着を行う際の、前記定着設定温度は、110〜220℃である上記(1)に記載のトナー。
【0013】
(3) 前記ブロックポリエステルの融点は、前記非晶性ポリエステルの軟化点より高い上記(1)または(2)に記載のトナー。
【0014】
(4) 前記非晶性ポリエステルを構成するモノマー成分は、その50mol%以上が、前記ブロックポリエステルの非晶性ブロックを構成するモノマー成分と同一である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載のトナー。
【0015】
(5) 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である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のトナー。
【0016】
(6) 前記ブロックポリエステル中における前記結晶性ブロックの含有率は5〜60wt%である上記(1)ないし(5)のいずれかに記載のトナー。
【0017】
(7) 前記ブロックポリエステルの前記結晶性ブロックを構成するジオール成分は、その80mol%以上が脂肪族ジオールである上記(1)ないし(6)のいずれかに記載のトナー。
【0018】
(8) 前記ブロックポリエステルの前記結晶性ブロックは、炭素数が3〜7の直鎖状の分子構造を有し、かつ、その両端に水酸基を有するものを、ジオール成分として含むものである上記(1)ないし(7)のいずれかに記載のトナー。
【0019】
(9) 前記ブロックポリエステルの前記結晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分は、その50mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものである上記(1)ないし(8)のいずれかに記載のトナー。
【0020】
(10) 前記ブロックポリエステルの前記非晶性ブロックを構成するジオール成分は、少なくともその一部が脂肪族ジオールである上記(1)ないし(9)のいずれかに記載のトナー。
【0021】
(11) 前記ブロックポリエステルの前記非晶性ブロックを構成するジオール成分は、少なくともその一部が分岐鎖を有するものである上記(1)ないし(10)のいずれかに記載のトナー。
【0022】
(12) 前記ブロックポリエステルの融点は、190℃以上である上記(1)ないし(11)のいずれかに記載のトナー。
【0023】
(13) 前記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が5mJ/mg以上である上記(1)ないし(12)のいずれかに記載のトナー。
【0024】
(14) 前記ブロックポリエステルの重量平均分子量Mwは、1×10〜3×10である上記(1)ないし(13)のいずれかに記載のトナー。
【0025】
(15) 前記ブロックポリエステルは、リニア型ポリマーである上記(1)ないし(14)のいずれかに記載のトナー。
【0026】
(16) 前記非晶性ポリエステルを構成するジカルボン酸成分は、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものである上記(1)ないし(15)のいずれかに記載のトナー。
【0027】
(17) 前記非晶性ポリエステルの重量平均分子量Mwは、5×10〜4×10である上記(1)ないし(16)のいずれかに記載のトナー。
【0028】
(18) 前記非晶性ポリエステルは、リニア型ポリマーである上記(1)ないし(17)のいずれかに記載のトナー。
【0029】
(19) 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が相溶している上記(1)ないし(18)のいずれかに記載のトナー。
【0030】
(20) トナー中における前記ポリエステル系樹脂の含有量が、50〜98wt%である上記(1)ないし(19)のいずれかに記載のトナー。
【0031】
(21) 下記式(I)で表される平均円形度Rが0.91〜0.98である上記(1)ないし(20)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。)
【0032】
(22) 外添剤を含む上記(1)ないし(21)のいずれかに記載のトナー。
【0033】
(23) トナーの平均粒径が3〜12μmである上記(1)ないし(22)のいずれかに記載のトナー。
【0034】
(24) ワックスを含むものである上記(1)ないし(23)のいずれかに記載のトナー。
【0035】
(25) 前記ワックスは、エステル系ワックスを含むものである上記(24)に記載のトナー。
【0036】
(26) 前記ワックスの含有量が5wt%以下である上記(24)または(25)に記載のトナー。
【0037】
(27) 前記Δtが0.02〜0.2秒である上記(1)ないし(26)のいずれかに記載のトナー。
【0038】
(28) 定着ローラと、
前記定着ローラに圧接される加圧ローラと、
前記定着ローラと前記加圧ローラとの接触部で形成される定着ニップ部を通過した記録媒体を前記定着ローラから剥離するための剥離部材とを有する定着装置で用いられる上記(1)ないし(27)のいずれかに記載のトナー。
【0039】
(29) 前記定着装置は、前記記録媒体の送り速度が0.05〜1.0m/秒のものである上記(28)に記載のトナー。
【0040】
(30) 前記剥離部材が前記定着ローラおよび/または前記加圧ローラの軸方向に所定の長さを有する板状の部材である上記(28)または(29)に記載のトナー。
【0041】
(31) 前記定着装置は、前記剥離部材が前記定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に配設されたものである上記(28)ないし(30)のいずれかに記載のトナー。
【0042】
(32) 前記剥離部材が前記定着ローラおよび/または前記加圧ローラに近接して配設されている上記(28)ないし(31)のいずれかに記載のトナー。
【0043】
(33) 前記定着装置は、前記定着ローラと前記加圧ローラとが略水平状態に配設されたものである上記(28)ないし(32)のいずれかに記載のトナー。
【0044】
(34) 前記定着装置は、その運転時において、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップがほぼ一定になるように前記剥離部材が配設されたものである上記(28)ないし(33)のいずれかに記載のトナー。
【0045】
(35) 前記剥離部材は、前記定着ローラの軸方向に沿って配設されたものであり、かつ、前記定着ニップ部の出口の形状に沿う形状を有するものである上記(28)ないし(34)のいずれかに記載のトナー。
【0046】
(36) 前記定着ニップ部の出口の接線に対する、前記剥離部材の配置角度θは、前記定着ロール側を+の角度、前記加圧ロール側を−の角度としたとき、−5〜+20°である上記(28)ないし(35)のいずれかに記載のトナー。
【0047】
(37) 前記定着装置は、前記定着ローラおよび前記加圧ローラの軸方向に延在し、前記定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に、前記定着ローラおよび前記加圧ローラに近接して配設される前記剥離部材を備え、前記定着ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記定着ローラ表面で行い、前記加圧ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記加圧ローラの軸受表面で行うものである上記(28)ないし(36)のいずれかに記載のトナー。
【0048】
(38) 前記定着装置は、前記加圧ローラの軸方向長さが前記定着ローラのそれよりも短く、その空いたスペースに前記軸受が設けられたものである上記(37)に記載のトナー。
【0049】
(39) 前記定着装置は、前記定着ローラの軸方向の端部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG2[μm]が、前記定着ローラの軸方向の中央部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG1[μm]より大きいものである上記(28)ないし(38)のいずれかに記載のトナー。
【0050】
(40) 上記(1)ないし(39)のいずれかに記載のトナーを記録媒体に定着させることを特徴とする定着装置。
【0051】
(41) 上記(1)ないし(27)のいずれかに記載のトナーを記録媒体に定着させるための定着装置であって、
定着ローラと、
前記定着ローラに圧接される加圧ローラと、
前記定着ローラと前記加圧ローラとの接触部で形成される定着ニップ部を通過した記録媒体を前記定着ローラから剥離するための剥離部材とを有することを特徴とする定着装置。
【0052】
(42) 前記記録媒体の送り速度が0.05〜1.0m/秒である上記(41)に記載の定着装置。
【0053】
(43) 運転時における、前記定着ニップ部の温度は、100〜220℃である上記(41)または(42)に記載の定着装置。
【0054】
(44) 前記剥離部材は、前記定着ローラおよび/または前記加圧ローラの軸方向に所定の長さを有する板状の部材である上記(41)ないし(43)のいずれかに記載の定着装置。
【0055】
(45) 前記剥離部材は、前記定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に配設されたものである上記(41)ないし(44)のいずれかに記載の定着装置。
【0056】
(46) 前記剥離部材は、前記定着ローラおよび/または前記加圧ローラに近接して配設されている上記(41)ないし(45)のいずれかに記載の定着装置。
【0057】
(47) 前記定着ローラと前記加圧ローラとが略水平状態に配設されている上記(41)ないし(46)のいずれかに記載の定着装置。
【0058】
(48) 運転時において、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップがほぼ一定になるように前記剥離部材が配設されている上記(41)ないし(47)のいずれかに記載の定着装置。
【0059】
(49) 前記剥離部材は、前記定着ローラの軸方向に沿って配設されたものであり、かつ、前記定着ニップ部の出口の形状に沿う形状を有するものである上記(41)ないし(48)のいずれかに記載の定着装置。
【0060】
(50) 前記定着ニップ部の出口の接線に対する、前記剥離部材の配置角度θは、前記定着ロール側を+の角度、前記加圧ロール側を−の角度としたとき、−5〜+20°である上記(41)ないし(49)のいずれかに記載の定着装置。
【0061】
(51) 前記定着ローラおよび前記加圧ローラの軸方向に延在し、前記定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に、前記定着ローラおよび前記加圧ローラに近接して配設される前記剥離部材を備え、前記定着ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記定着ローラ表面で行い、前記加圧ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記加圧ローラの軸受表面で行う上記(41)ないし(50)のいずれかに記載の定着装置。
【0062】
(52) 前記加圧ローラの軸方向長さが前記定着ローラのそれよりも短く、その空いたスペースに前記軸受が設けられたものである上記(51)に記載の定着装置。
【0063】
(53) 前記定着ローラの軸方向の端部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG2[μm]が、前記定着ローラの軸方向の中央部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG1[μm]より大きい上記(41)ないし(52)のいずれかに記載の定着装置。
【0064】
(54) 上記(40)ないし(53)のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【0065】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトナー、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、本発明のトナーについて説明する。
【0066】
図1は、本発明のトナーの製造に用いる混練機、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、トナー中に含まれるトナー粒子から遊離したルチルアナターゼ型の酸化チタンの量を測定する方法を説明するための図である。以下、図1中、左側を「基端」、右側を「先端」として説明する。
【0067】
本発明のトナーは、少なくとも、主成分としての樹脂(以下、単に「樹脂」ともいう)と、着色剤とを含むものである。
【0068】
以下、本発明のトナーの構成材料、製造方法の一例について説明する。
[構成材料]
本発明のトナーは、少なくとも、主成分としての樹脂と、着色剤とを含む原料5を用いて製造することができる。
【0069】
以下、本発明のトナーの製造に用いられる原料5の各成分について説明する。
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、主として、ポリエステル系樹脂で構成されたものである。樹脂中におけるポリエステル系樹脂の含有量は、50wt%以上であるのが好ましく、80wt%以上であるのがより好ましい。
【0070】
ポリエステル系樹脂は、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である。このように、本発明は、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとを併用する点に特徴を有する。
【0071】
1−1.ブロックポリエステル
ブロックポリエステルは、ジオール成分とジ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。
【0072】
▲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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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、最終的に得られるトナー粒子の円形度を特に優れたものにすることができる。
【0076】
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ジオール成分としては、水酸基を2個有するものであればよいが、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。
【0077】
このように、結晶性ブロックを構成するジオール成分は、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。
【0078】
また、結晶性ブロックを構成するジオール成分は、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。このようなジオ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。
【0079】
結晶性ブロックを構成するジオール成分として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ジオールの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。
【0080】
結晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分としては、2価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、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。
【0081】
このように、結晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分は、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「ジカルボン酸成分」は、ブロックポリエステルとしたときのジ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、当該ジ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。
【0082】
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相溶性が低下する可能性がある。
【0083】
なお、結晶性ブロックは、上記のようなジオール成分、ジカルボン酸成分以外の成分(例えば3価以上のアルコール成分や3価以上のカルボン酸成分等)を含むものであってもよい。
【0084】
▲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。
【0085】
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。
【0086】
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ジオール成分としては、水酸基を2個有するものであればよいが、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。
【0087】
このように、非晶性ブロックを構成するジオール成分は、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。
【0088】
また、非晶性ブロックを構成するジオール成分は、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。
【0089】
非晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分としては、2価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、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。
【0090】
このように、非晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分は、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「ジカルボン酸成分」は、ブロックポリエステルとしたときのジ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、当該ジ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。
【0091】
なお、非晶性ブロックは、上記のようなジオール成分、ジカルボン酸成分以外の成分(例えば3価以上のアルコール成分や3価以上のカルボン酸成分等)を含むものであってもよい。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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(後述する示差走査式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)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。このような範囲の融点のブロックポリエステルを用いることにより、後述する定着装置の定着ローラへのトナーの付着を効果的に防止することができる。また、ブロックポリエステルは、前述したように適度な大きさの結晶を作りやすい性質を有しているため、記録媒体へのトナーの定着後にも、安定性、耐久性を維持することができる。特に、本発明では、ブロックポリエステルを後述する非晶性ポリエステルと組み合わせて用いるため、前述したような温度範囲の融点を有するブロックポリエステルが含まれていても、定着時に、後述する非晶性ポリエステルが十分に軟化することができる。このため、記録媒体へのトナーの定着性(定着強度)を十分に高めることができ、さらに、トナーの低温定着性も優れたものとなる。また、ブロックポリエステルは、高硬度な結晶を作りやすいものであるため、トナーは、定着後の安定性にも優れたものとなる。
【0097】
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において、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。
【0098】
ところで、前述したように、本発明で用いる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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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ジオール成分としては、水酸基を2個有するものであればよいが、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。
【0108】
非晶性ポリエステルを構成するジカルボン酸成分としては、2価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、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。
【0109】
このように、非晶性ポリエステルを構成するジカルボン酸成分は、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「ジカルボン酸成分」は、非晶性ポリエステルとしたときのジ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、当該ジ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。
【0110】
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。
【0111】
なお、非晶性ポリエステルは、上記のようなジオール成分、ジカルボン酸成分以外の成分(例えば、3価以上のアルコ−ル成分や3価以上のカルボン酸成分等)を含むものであってもよい。
【0112】
非晶性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、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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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、トナーの定着温度付近での、トナー粒子の粘度を比較的低いものとし、かつ、トナーの応力緩和時間を長くすることができる。その結果、本発明のトナーを後述するような定着装置で用いた場合における定着性を、特に優れたものにすることができる。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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
以上説明したように、本発明では、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとを併用する点に特徴を有する。このように、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとを併用することにより、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。
【0119】
特に、本発明では、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを併用することにより、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、トナーの定着温度付近での、トナー粒子の粘度を比較的低いものとし、かつ、トナーの応力緩和時間を長くすることができる。これにより、本発明のトナーを後述するような定着装置で用いた場合における定着性を、特に優れたものにすることができる。また、本発明のトナーを後述するような定着装置で用いた場合において、トナーが定着された記録媒体が定着ローラから剥離する際に、記録媒体に定着されたトナーの一部が定着ローラに付着する現象、いわゆるトナーの泣き別れが発生するのを効果的に防止することが可能となる。また、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを併用することにより、後に詳述するように、トナー粒子が定着装置190のニップ部(定着ニップ部)340を通過する間の緩和弾性率の低下が少なくなる(すなわち、応力緩和時間が長くなる)ので、トナー粒子の弾性率低下によるオフセットが、より発生し難くなる。
【0120】
上記のような相乗的な効果は、ブロックポリエステルまたは非晶性ポリエステルのいずれか一方のみを用いた場合には得られない。
【0121】
すなわち、ブロックポリエステルのみを用いた場合(トナー中に非晶性ポリエステルを含まない場合)には、トナーの定着性(特に、低温領域での定着性)が低下する。また、ブロックポリエステルのみを用いた場合(トナー中に非晶性ポリエステルを含まない場合)には、例えば、トナーの定着時にトナー粒子の粘度を十分に低くするのが困難となるため、トナーの記録媒体への定着性(定着強度)低下する。また、ブロックポリエステルのみを用いた場合(トナー中に非晶性ポリエステルを含まない場合)には、トナーの透明性等の機能も低下し、さらに、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も低下する。
【0122】
また、非晶性ポリエステルのみを用いた場合(トナー中にブロックポリエステルを含まない場合)には、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに弱いものとなり、十分な耐久性、保存性が得られない。また、非晶性ポリエステルのみを用いた場合(トナー中にブロックポリエステルを含まない場合)には、例えば、トナーの定着時(ニップ部の通過時)におけるトナー粒子の緩和弾性率の変化量を小さくする(緩和時間を長くする)のが困難となり、トナーの泣き別れ等が原因となる定着ローラへのトナー付着(オフセット)が発生しやすくなる。また、非晶性ポリエステルのみを用いた場合(トナー中にブロックポリエステルを含まない場合)には、シャープメルト性が得られないため、幅広い温度領域(特に高温領域)で十分な定着性(定着強度)を確保するのが困難となるとともに、後述する熱球形化処理を効率良く行うのが困難となり、最終的に得られるトナー粒子の円形度を適正な値にするのが困難になる。
【0123】
ところで、結晶性の高いポリエステル(以下、「結晶性ポリエステル」という)は、一般に、安定した分子配列構造を有しているため、前述したようなブロックポリエステルでなくても、トナーとしての強度を向上させ、機械的ストレスに強いものとすることが可能である。しかしながら、前述したようなブロックポリエステル以外の結晶性ポリエステルは、非晶性ポリエステルとの相溶性に劣り、非晶性ポリエステルと併用した場合には、相分離を起こし易い。したがって、ブロックポリエステルを用いないで、ブロックポリエステル以外の結晶性ポリエステルと、非晶性ポリエステルとを併用した場合には、上述したような、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとを併用することによる相乗効果は得られない。
【0124】
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、後述するようなトナーの製造方法の粉砕工程において、混練物7を効率良く、均一な大きさに粉砕するのが困難となる。
【0125】
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。
【0126】
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。
【0127】
原料5中における樹脂の含有量は、特に限定されないが、50〜98wt%であるのが好ましく、85〜97wt%であるのがより好ましい。樹脂の含有量が前記下限値未満であると、最終的に得られるトナーにおいて、樹脂が有する機能(例えば、幅広い温度領域での良好な定着性等)が十分に発揮されない可能性がある。一方、樹脂の含有量が前記上限値を超えると、着色剤等の樹脂以外の成分の含有量が相対的に低下し、発色等のトナーの特性を十分に発揮するのが困難となる。
【0128】
2.着色剤
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。
【0129】
原料5中における着色剤の含有量は、特に限定されないが、1〜10wt%であるのが好ましく、3〜8wt%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、相対的に樹脂の含有量が低下し、必要な色濃度での、紙等の転写材(記録媒体)への定着性が低下する。
【0130】
3.ワックス
また、トナーの製造に用いる原料5中には、必要に応じてワックスが含まれていてもよい。
【0131】
ワックスが含まれることにより、例えば、トナー粒子の離型性を向上させることができる。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。また、前述したように、ポリエステル系樹脂は、主成分としての樹脂との相溶性にも優れている。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。
【0135】
また、ワックスとして用いる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)としては、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、トナーの離型性を特に優れたものにすることができる。
【0136】
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。
【0137】
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。
【0138】
4.その他の成分
また、原料5中には、前記樹脂、着色剤、ワックス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、帯電制御剤、分散剤、磁性粉末等が挙げられる。
【0139】
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。
【0140】
前記分散剤としては、例えば、金属石鹸、無機金属塩、有機金属塩、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
【0141】
前記金属石鹸としては、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)等が挙げられる。
【0142】
前記無機金属塩、前記有機金属塩としては、例えば、カチオン性成分として、周期律表の第IA族、第IIA族、および第IIIA族の金属からなる群より選ばれる元素のカチオンを含み、アニオン性成分として、ハロゲン、カーボネート、アセテート、サルフェート、ボレート、ニトレート、およびホォスフェートからなる群より選ばれるアニオンを含む塩等が挙げられる。
【0143】
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。
【0144】
また、添加剤としては、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、酸化セリウム等を用いてもよい。
【0145】
[混練工程]
上記のような原料5は、図1に示すような混練機1を用いて混練される。
【0146】
混練に供される原料5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。
【0147】
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。
【0148】
混練機1は、原料5を搬送しつつ混練するプロセス部2と、混練された原料(混練物7)を所定の断面形状に形成して押し出すヘッド部3と、プロセス部2内に原料5を供給するフィーダー4とを有している。
【0149】
プロセス部2は、バレル21と、バレル21内に挿入されたスクリュー22、スクリュー23と、バレル21の先端にヘッド部3を固定するための固定部材24とを有している。
【0150】
プロセス部2では、スクリュー22、スクリュー23が、回転することにより、フィーダー4から供給された原料5に剪断力が加えられ、均一な混練物7、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7が得られる。
【0151】
プロセス部2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2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2の全長が上限値を超えると、プロセス部2内の温度、スクリュー22、スクリュー23の回転数等によっては、熱による原料5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。
【0152】
また、プロセス部2は、長手方向に所定の長さを有する第1の領域25と、該第1の領域25よりヘッド部3側に設けられた第2の領域26とを有する。すなわち、原料5は、第1の領域25を通過した後に、第2の領域26に送り込まれる。
【0153】
第1の領域25の内部温度は、第2の領域26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2の内部を搬送される原料5は、第1の領域25を通過するときの温度のほうが、第2の領域26を通過するときの温度よりも高くなっている。
【0154】
このように、第1の領域25において、比較的高い温度で原料5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。
【0155】
第1の領域25内での原料温度(第1の領域25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で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。
【0156】
第1の領域25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。
【0157】
また、第1の領域25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25における原料5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25における原料5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。
【0158】
また、原料5の第1の領域25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25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25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2内の温度、スクリュー22、スクリュー23の回転数等によっては、熱による原料5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。
【0159】
また、第1の領域25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25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25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2内の温度、スクリュー22、スクリュー23の回転数等によっては、熱による原料5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。
【0160】
ところで、第1の領域25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。
【0161】
そこで、本実施形態では、図示の構成のように、第2の領域26を設け、第1の領域25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7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5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7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7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、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7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。
【0162】
また、特に、第1の領域25と第2の領域26とを上述のように設けることにより、第2の領域26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。
【0163】
第2の領域26内での原料温度(第2の領域26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7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26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。
【0164】
第2の領域26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。
【0165】
また、第2の領域26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25における原料5の最低温度が、上記範囲内にあることが好ましい。
【0166】
なお、図示の構成では、第1の領域25と第2の領域26との間に、原料温度がTからTへ移行する温度移行領域28が設けられている。
【0167】
また、原料5の第2の領域26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26での滞留時間が、前記下限値未満であると、第2の領域26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26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2内の温度、スクリュー22、スクリュー23の回転数等によっては、熱による原料5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。
【0168】
また、第2の領域26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26の長さが前記下限値未満であると、第2の領域26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26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2内の温度、スクリュー22、スクリュー23の回転数等によっては、熱による原料5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。
【0169】
また、第1の領域25内での原料温度Tと第2の領域26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するのが困難な場合がある。
【0170】
スクリュー22、スクリュー23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22、スクリュー23の回転数が、前記下限値未満であると、例えば、第1の領域25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26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22、スクリュー23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。
【0171】
また、図示の構成では、第1の領域25、第2の領域26とは異なる第3の領域27が、第1の領域25のフィーダー4側(第2の領域26とは反対側)に設けられている。このようにプロセス部2は、第1の領域25と第2の領域26以外の領域を有するものであってもよい。
【0172】
第3の領域27内での原料温度T[℃]は、第2の領域26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4も加熱され、樹脂がフィーダー4に溶融固着してしまう場合がある。
【0173】
なお、図示の構成では、第3の領域27と第1の領域25との間に、原料温度がTからTへ移行する温度移行領域29が設けられている。
【0174】
また、図示の構成では、第1の領域25と、第2の領域26と、第3の領域27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25と第2の領域26との間にあってもよいし、第2の領域26よりもヘッド部3側にあってもよい。
【0175】
[押出工程]
プロセス部2で混練された混練物7は、スクリュー22とスクリュー23との回転により、ヘッド部3を介して、混練機1の外部に押し出される。
【0176】
ヘッド部3は、プロセス部2から混練物7が送り込まれる内部空間31と、混練物7が押し出される押出口32とを有している。
【0177】
内部空間31内での混練物7の温度(少なくとも押出口32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7の温度Tが、このような温度であると、混練物7が内部空間31で固化せず、押出口32から押し出しやすくなる。
【0178】
図示の構成では、内部空間31は、押出口32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33を有している。
【0179】
このような横断面積漸減部33を有することにより、押出口32から押し出される混練物7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7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。
【0180】
[冷却工程]
ヘッド部3の押出口32から押し出された軟化した状態の混練物7は、冷却機6により冷却され、固化する。
【0181】
冷却機6は、ロール61、62、63、64と、ベルト65、66とを有している。
【0182】
ベルト65は、ロール61とロール62とに巻掛けられている。同様に、ベルト66は、ロール63とロール64とに巻掛けられている。
【0183】
ロール61、62、63、64は、それぞれ、回転軸611、621、631、641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1の押出口32から押し出された混練物7は、ベルト65−ベルト66間に導入される。ベルト65−ベルト66間に導入された混練物7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7は、排出部67から排出される。ベルト65、66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。
【0184】
ところで、混練工程では、原料5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7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7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7の冷却速度(例えば、混練物7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7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。
【0185】
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。
【0186】
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。
【0187】
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25、他方の混練機のプロセス部を第2の領域26として用いてもよい。
【0188】
また、スクリューの回転数を変えてもよい。例えば、第1の領域25での回転数と、第2の領域26での回転数とを変えてもよい。
【0189】
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32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。
【0190】
[造粒工程]
上述したような冷却工程を経た混練物7を造粒することにより、トナー製造用粉末を得る。
【0191】
本実施形態においては、造粒工程は、以下に説明するような粉砕工程と、熱球形化工程とを有する。
なお、熱球形化工程は、必ずしも行わなくてよい。
【0192】
<粉砕工程>
まず、上述したような冷却工程を経た混練物7を粉砕する。
【0193】
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。
【0194】
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。
【0195】
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。
【0196】
また、得られたトナー製造用粉末に対しては、後述する熱球形化工程の前処理として、外添剤を付与する外添処理を施してもよい。このような前処理としての外添処理を行うことにより、トナー粒子の流動性と分散性が向上し、熱によるトナー同士の融着を十分に防止・抑制することができる。なお、このような前処理としての外添処理は、後述するような、熱球形化処理の後工程としての外添工程と同様にして行うことができ、また、後に詳述する外添剤を用いることができる。
【0197】
<熱球形化工程(熱球形化処理)>
次に、上記粉砕工程で得られた粉末(トナー製造用粉末)を加熱して球形化する熱球形化処理を施す。
【0198】
このような熱球形化処理を施すことにより、トナー製造用粉末の表面上の比較的大きな凹凸が除去され、円形度が比較的高いものとなる。これにより、最終的に得られるトナーは、個々のトナー粉末間での帯電特性の差が小さいものとなり、感光体上への現像性が向上するとともに、感光体上へのトナーの付着(フィルミング)がより効果的に防止され、トナーの転写効率がさらに向上する。
【0199】
特に、本発明では、結晶性ブロックを有するブロックポリエステルを含むため、熱球形化処理時において、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。したがって、本発明では、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。
【0200】
熱球形化処理は、前記粉砕工程で得られたトナー製造用粉末を、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。このときの雰囲気温度は、210〜320℃であるのが好ましく、230〜300℃であるのがより好ましい。雰囲気温度が前記下限値未満であると、円形度を十分に高めるのが困難になる場合がある。一方、雰囲気温度が前記上限値を超えると、材料の熱分解、酸化劣化等の発生や、凝集、相分離等が発生し易くなり、最終的に得られるトナーの機能が低下する場合がある。
【0201】
また、ブロックポリエステルの融点をT(B)[℃]、非晶性ポリエステルの軟化点をT1/2(A)[℃]としたとき、熱球形化工程時おける雰囲気温度T[℃]は、(T1/2(A)+120)≦T≦(T(B)+90)の関係を満足するのが好ましく、(T1/2(A)+140)≦T≦(T(B)+70)の関係を満足するのがより好ましい。このような雰囲気温度Tで熱球形化処理を行うことにより、材料の熱分解、酸化劣化等の発生や、凝集、相分離等の発生を十分に防止しつつ、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。
【0202】
また、このような熱球形化工程の後、必要に応じて、分級処理等の処理を行ってもよい。
また、このような熱球形化処理は液体中で行っても良い。
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。
【0203】
[外添工程(外添処理)]
次に、熱球形化されたトナー製造用粉末に外添剤を付与する。
【0204】
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。
【0205】
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。
【0206】
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。
【0207】
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。
【0208】
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。
【0209】
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。
【0210】
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。
【0211】
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。
【0212】
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。
【0213】
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。
【0214】
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。
【0215】
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。
【0216】
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。
【0217】
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。
【0218】
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。
【0219】
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。
【0220】
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。
【0221】
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、体積基準の平均粒径のことを指すものとする。
【0222】
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。
【0223】
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。
【0224】
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、トナー製造用粉末と混合すること等により添加することができる。
【0225】
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。
【0226】
また、外添剤は、トナー中において、実質的に、その全てがトナー粒子(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、トナー粒子から遊離した外添剤が含まれていてもよい。
【0227】
このように、トナー中に、母粒子から遊離した外添剤(以下、「遊離外添剤」とも言う)が含まれると、このような遊離外添剤を、例えば、トナー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。このようなマイクロキャリアとして機能する遊離外添剤がトナー中に含まれると、現像時等に逆帯電性のトナー粒子(トナー粒子が帯電時に本来示すべき極性とは反対の極性に帯電するトナー粒子)が発生するのを効果的に防止、抑制することができる。その結果、トナーは、いわゆるカブリ等の不都合を生じ難いものとなる。
【0228】
トナー粒子から遊離した外添剤の量は、例えば、電子写真学会年次大会(通算95回)“Japan Hardcopy’97”論文集、「新しい外添評価方法−パーティクルアナライザによるトナー分析−」(鈴木俊之、高原寿雄、電子写真学会主催、1997年7月9〜11日)に開示されている方法を適用して、測定することができる。以下、外添剤として(ルチルアナターゼ型の)酸化チタンを用いた場合のパーティクルアナライザ(PT1000)による遊離外添剤量の測定方法の一例について説明する。
【0229】
この測定方法は、樹脂(C)からなる母粒子の表面に酸化チタン(TiO)からなる外添剤を付着させて形成されたトナーTの粒子をプラズマ中に導入することにより、トナー粒子を励起させ、この励起に伴う発光スペクトルを得、元素分析を行うことにより測定する方法である。
【0230】
まず、トナー製造用粉末(母粉末)に外添剤(TiO)が付着したトナー粒子がプラズマに導入すると、母粒子(C)および外添剤(TiO)がともに発光する。このとき、母粒子(C)と外添剤(TiO)とが同時にプラズマに導入されることから、母粒子(C)と外添剤(TiO)とは同時に発光するようになる。このように、母粒子(C)と外添剤(TiO)とが同時に発光する状態の場合は、母粒子(C)と外添剤(TiO)とが同期しているという。換言すれば、母粒子(C)と外添剤(TiO)とが同期した状態は、外添剤(TiO)が母粒子(C)に付着している状態を表すことになる。
【0231】
また、外添剤(TiO)が付着していない母粒子(C)や母粒子(C)から遊離した外添剤(TiO)がプラズマに導入される場合は、前述と同様に母粒子(C)および外添剤(TiO)はいずれも発光するが、このとき、母粒子(C)と外添剤(TiO)とが異なる時間にプラズマに導入されることから、母粒子(C)と外添剤(TiO)とは異なる時間に発光するようになる(例えば、母粒子が外添剤より先にプラズマに導入されると、先に母粒子が発光し、その後遅れて外添剤が発光する)。
【0232】
このように、母粒子(C)と外添剤(TiO)とが互いに異なる時間に発光する状態の場合は、母粒子(C)と外添剤(TiO)とが同期していない(つまり、非同期である)という。換言すれば、母粒子(C)と外添剤(TiO)とが非同期である状態は、外添剤(TiO)が母粒子(C)に付着していない状態を表すことになる。
【0233】
更に、上記のようにして得られる発光スペクトルにおいて発光信号の高さは、その発光の強さを表しているが、この発光の強さは粒子の大きさや形ではなく、粒子内に含まれているその元素(C、TiO)の原子数に比例している。そこで、元素の発光強度を粒子の大きさとして表すために、母粒子(C)および外添剤(TiO)の発光が得られたとき、これらの母粒子(C)および外添剤(TiO)だけでできた真球の粒子を仮定し、このときの真球の粒子を等価粒子と呼び、これらの粒径を等価粒径と呼ぶ。そして、外添剤は非常に小さいことから、これらの粒子を1個ずつ検出することができないので、検出された外添剤の発光信号を足し合わせて1つの等価粒子に換算して分析する。
【0234】
このように母粒子および外添剤の各発光スペクトルによって得られた等価粒子の等価粒径を、トナーの各粒子毎にプロットすると、図4に示すようなトナー粒子の等価粒径分布図が得られる。
【0235】
図4において、横軸は母粒子(C)の等価粒径を表し、縦軸は外添剤(TiO)の等価粒径を表している。そして、横軸上の等価粒子は、外添剤(TiO)が付着されていない非同期の母粒子(C)を表しているとともに、縦軸上の等価粒子は、母粒子(C)から遊離した非同期の外添剤(TiO)を表している。また、横軸および縦軸上にない等価粒子は、母粒子(C)に外添剤(TiO)が付着されている同期のトナーを表している。このようにして、トナーの母粒子(C)に対する外添剤(TiO)の付着状態が分析される。
【0236】
このようにして測定することができる、トナー粒子から遊離したルチルアナターゼ型の酸化チタンの量(トナー中に含まれるルチルアナターゼ型の酸化チタンのうち、遊離外添剤となっているものの割合)は、0.1〜5.0wt%であるのが好ましく、0.5〜3.0wt%であるのがより好ましい。遊離外添剤の割合が少な過ぎると前述したマイクロキャリアとしての機能が十分に発揮されない場合がある。一方、遊離外添剤の割合が前記上限値を超えると、遊離外添剤がトナー接触部材に付着してフィルミングが発生しやすくなる。
【0237】
以上のようにして得られるトナー(トナー粉末)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。)
【0238】
また、トナーの平均粒径は、3〜12μmであるのが好ましく、5〜10μm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、トナー粒子間での融着等が起こり易くなる。一方、トナーの平均粒径が前記上限値を超えると、印刷物の解像度が低下する傾向を示す。
【0239】
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。
【0240】
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、原料5の構成材料の項目で説明したのと同様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。
【0241】
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、トナーの転写効率を十分に高めるのが困難になる可能性がある。
【0242】
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。
【0243】
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られるものであるが、特に、定着装置で用いた際に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)[Pa]としたとき、G(0.01)/G(Δt)≦10の関係を満足する点に特徴を有する。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トナーの泣き別れ、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、トナーの泣き別れ、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、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、熱球形化工程における処理温度等)により、調節することができる。
【0244】
また、本発明のトナーでは特に、前述した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み、かつ、上記のような緩和弾性率の関係を満足することにより、特に優れた効果が得られる点に特徴を有する。言い換えると、トナーが上記のような緩和弾性率の関係を満足する場合であっても、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でなければ、前述したような効果は得られない。
【0245】
すなわち、トナーが上記のような緩和弾性率の関係を満足する場合であっても、トナー中に非晶性ポリエステルを含まれないと、トナーの定着性(特に、低温領域での定着性)が低下する。また、トナーの定着時にトナー粒子の粘度を十分に低くするのが困難となるため、トナーの記録媒体への定着性(定着強度)低下する。また、トナーの透明性、機械的特性(例えば、弾性、機械的強度等)、帯電性、耐湿性等の機能も低下し、さらに、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も低下する。
【0246】
また、トナー中にブロックポリエステルを含まれないと、上記のような緩和弾性率の関係を満足するのが困難となる。また、上記のような緩和弾性率の関係を満足することができた場合であっても、トナー中にブロックポリエステルを含まれないと、トナーは、機械的ストレスに弱いものとなり、十分な耐久性、保存性が得られない。また、トナーの泣き別れ等が原因となる定着ローラへのトナー付着(オフセット)が発生しやすくなる。
【0247】
上述したように、本発明では、定着装置で用いた際に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)[Pa]としたとき、G(0.01)/G(Δt)≦10の関係を満足するものであるが、特に、1≦G(0.01)/G(Δt)≦8の関係を満足するのが好ましく、1≦G(0.01)/G(Δt)≦6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、前述した効果はさらに顕著なものとなる。
【0248】
また、本発明のトナー中には、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。
【0249】
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。
【0250】
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。
【0251】
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。
【0252】
また、本発明のトナーは、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルと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。
【0253】
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。
【0254】
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。
【0255】
次に、本発明の定着装置、画像形成装置について説明する。
図5は、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、図6は、図5の画像形成装置が有する現像装置の断面図、図7は、図5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8は、図7の定着装置の要部断面図、図9は、図7の定着装置を構成する剥離部材の斜視図、図10は、図7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11は、図7の定着装置を上面から見た正面図、図12は、定着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13は、定着ローラ、加圧ローラの形状と、定着ニップ部の形状を模式的に示す図、図14は、図13(a)のX−X線における断面図、図15は、定着ローラ、加圧ローラの形状と、定着ニップ部の形状を模式的に示す図、図16は、図15(a)のY−Y線における断面図、図17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。
【0256】
画像形成装置10の装置本体20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。
【0257】
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。
【0258】
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。
【0259】
図6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。
【0260】
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。
【0261】
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。
【0262】
装置本体20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。
【0263】
上記構成からなる画像形成装置10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。
【0264】
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。
【0265】
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。
【0266】
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。
【0267】
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。
【0268】
図5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。
【0269】
次に定着装置190について、詳細に説明する。
図7および図11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。
【0270】
図8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。
【0271】
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。
【0272】
図7および図8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。
【0273】
定着ローラ210側の剥離部材310は、図9および図10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。
【0274】
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8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。
【0275】
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7および図8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。
【0276】
本実施形態では、図7および図8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。
【0277】
図10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。
【0278】
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7および図8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11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。
【0279】
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。
【0280】
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。
【0281】
また、本実施形態では、図12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。
【0282】
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。
【0283】
例えば、定着ローラ210、加圧ローラ220が図13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14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15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16に示すようなものであるのが好ましい。
【0284】
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。
【0285】
また、図17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。
【0286】
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10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。
【0287】
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。
【0288】
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。
【0289】
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。
【0290】
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。
【0291】
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。
【0292】
その一方で、前述した定着装置190は、本発明のトナーを好適に適用することができる。すなわち、本発明のトナーは、前述したような緩和弾性率の関係を満足し、かつ、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを含む材料で構成されているため、トナーは、ニップ部340において記録媒体500に確実に定着し、剥離部材と接触しても、定着画像に乱れやすじを生じ難い。特に本発明のトナーは、軟化点が比較的低い非晶性ポリエステルを含んでいるため、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を含むものであるため、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。
【0293】
以上、本発明のトナー、定着装置および画像形成装置について、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。
【0294】
例えば、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、造粒工程を経て得られたトナー製造用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、造粒工程により得られた粉末(トナー製造用粉末)をそのままトナーとして用いてもよい。また、前述した実施形態では、粉砕工程後に、熱球形化処理を施すものとして説明したが、このような熱球形化処理は省略してもよい。また、前述した実施形態では、トナーの製造方法として、粉砕法を用いた構成について説明したが、本発明のトナーは、スプレードライ法、重合法等により得られるものであってもよい。
【0295】
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。
【0296】
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。
【0297】
また、前述した実施形態では、トナー製造用粉末は、粉砕法により得られたものを用いたものとして説明したが、スプレードライ法、重合法等、その他の方法により製造されたものであってもよい。
【0298】
また、前述した実施形態では、熱球形化処理を乾式の条件で行う構成について説明したが、熱球形化処理は、例えば、溶液中等の湿式の条件で行ってもよい。
【0299】
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。
【0300】
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。
【0301】
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。
【0302】
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。
【0303】
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。
【0304】
【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。
【0305】
[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。
【0306】
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。
【0307】
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。
【0308】
[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。
【0309】
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。
【0310】
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。
【0311】
[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。
【0312】
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。
【0313】
[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。
【0314】
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。
【0315】
[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。
【0316】
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。
【0317】
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。
【0318】
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。
【0319】
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)。
【0320】
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。
【0321】
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。
【0322】
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、2000ppm、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。
【0323】
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。
【0324】
[2]トナーの製造
以下のようにして、トナーを製造した。
【0325】
(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。
【0326】
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。
【0327】
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。
【0328】
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。
【0329】
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。
【0330】
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。
【0331】
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。
【0332】
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。
【0333】
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。
【0334】
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。
【0335】
上記のようにして冷却された混練物を粗粉砕(平均粒径:1〜2mm)し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、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。
【0336】
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。
【0337】
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。
【0338】
その後、熱球形化処理を施した粉末に対し、外添剤を付与してトナーを得た。外添剤の付与は、20L型のヘンシェルミキサーを用いて、熱球形化処理を施した粉末:100重量部と、外添剤:2.5重量部とを混合することにより行った。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。
【0339】
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。
【0340】
最終的に得られたトナーの平均粒径は、7.5μmであった。また、得られたトナーの平均円形度Rは、0.96であった。また、トナーの酸価は、0.8mgKOH/gであった。また、トナー中における結晶の平均長さは、500nm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。また、トナー中に含まれるルチルアナターゼ型の酸化チタンの内、遊離外添剤として存在しているものの割合(遊離率)は、1.2%であった。
【0341】
なお、円形度の測定は、フロー式粒子像解析装置(シスメックス(株)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。)
【0342】
また、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。
【0343】
(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。
【0344】
(実施例3)
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。
【0345】
(実施例4〜7)
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、また、外添工程で用いる外添剤の種類、添加量を表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。
【0346】
(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Cの含有量を表1に示すようにし、また、外添工程で用いる外添剤の種類、添加量を表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。
【0347】
(実施例11)
混練工程に供する原料中に、低融点ポリエステル:2重量部を添加した以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。なお、用いた低融点ポリエステルは、1,6−ヘキサンジオールとヘキサンジカルボン酸との重合体で、その重量平均分子量Mwは4.8×10、融点Tは79℃、軟化点T1/2は82℃、ガラス転移点Tは57℃であった。
【0348】
(比較例1)
ポリエステルA:80重量部、ポリエステルB:20重量部の代わりに、ポリエステルA:100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。
【0349】
(比較例2)
ポリエステルA:80重量部、ポリエステルB:20重量部の代わりに、ポリエステルB:100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。
【0350】
(比較例3)
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。
【0351】
(比較例4)
混練工程に供する原料中におけるポリエステルA’、ワックスの含有量を表1に示すようにし、また、外添工程で用いる外添剤の種類、添加量を表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。
【0352】
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、トナーの平均粒径、平均円形度R、酸価、トナー中における結晶の平均長さ、外添剤の被覆率、およびルチルアナターゼ型の酸化チタンの遊離率を表2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。
【0353】
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。
【0354】
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)
【0355】
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2にあわせて示す。
【0356】
【表1】

Figure 2004138925
【0357】
【表2】
Figure 2004138925
【0358】
[3]評価
上記のようにして得られた各トナーについて、定着良好域、現像耐久性、保存性、帯電特性、転写効率、透明性の評価を行った。
【0359】
[3.1]定着良好域
まず、前述した図7〜図14、図17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、運転時における定着設定温度を180℃に設定した。この定着装置を用いて図5、図6に示すような画像形成装置を作製した。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。
【0360】
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。
【0361】
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3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35℃以上60℃未満である。
×:定着良好域の幅が35℃未満である。
【0362】
[3.2]現像耐久性
前記[3.1]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た。
【0363】
[3.3]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3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。
×:固まり(凝集)がはっきりと認められた。
【0364】
[3.4]帯電特性
前記[3.1]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。
【0365】
帯電量については、初期帯電量と、1000枚印字後(1K後)の帯電量について求めた。
【0366】
1000枚印字後(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。
【0367】
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。
【0368】
[3.5]転写効率
前記[3.1]で用いた画像形成装置を用いて、以下のように評価した。
【0369】
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、転写効率とした。
【0370】
[3.6]透明性
まず、微量のトナーを2枚のスライドガラス間に挿し込み、ホットプレート上で溶融させ、その後、徐冷した。トナーを構成する樹脂が完全に固化するまで放置し、その後、HAZEメーター(日本電色工業社製、MODEL1001DP)でHAZE値を測定し、HAZE値が50未満のものを○、HAZE値が50以上のものを×として、評価した。HAZE値は、拡散透過率を全透過率で除した値であり、トナー中の各成分の分散性が良い程、この値は小さくなる。
これらの結果を表3にまとめて示した。
【0371】
【表3】
Figure 2004138925
【0372】
表3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、保存性にも優れていた。特に本発明のトナーでは、帯電特性、転写効率、透明性を保持しつつ、優れた現像耐久性、定着性、保存性、を発揮するものであった。また、ポリエステル系樹脂の組成や、トナーの初期緩和弾性率G(0.01)[Pa]とΔt秒での緩和弾性率G(Δt)[Pa]との比:G(0.01)/G(Δt)が好ましい範囲のトナーでは、極めて良好な結果が得られた。
【0373】
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、非晶性ポリエステルを含まない比較例1のトナーは、定着強度が弱く定着良好域が狭く、かつ透明性に劣っていた。
【0374】
また、ブロックポリエステルを含まない比較例2のトナーは、機械的ストレスに弱く、現像耐久性が特に劣っていた。
【0375】
また、ブロックポリエステルを用いず、非晶性ポリエステルと、結晶性の高いポリエステルDとを併用した比較例3のトナーは、樹脂同士の相溶性に劣り、定着性と耐久性が特に劣っていた。
【0376】
また、G(0.01)/G(Δt)>10となる比較例4のトナーでは、定着良好域が全く存在しなかった。
【0377】
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。
【0378】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、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)を確保することが可能なトナーを提供することができ、また、当該トナーを好適に適用できる定着装置、画像形成装置を提供することができる。
【0379】
このような効果は、ブロックポリエステルの組成(例えば、構成モノマー、平均分子量、結晶性ブロックの存在比等)、非晶性ポリエステルの組成(例えば、構成モノマー、平均分子量等)や、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、トナーのΔt秒での緩和弾性率G(Δt)[Pa]と初期緩和弾性率G(0.01)[Pa]との比:G(0.01)/G(Δt)等を調整することにより、さらに優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトナーの製造方法に用いる混練機、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】トナー中に含まれるトナー粒子から遊離したルチルアナターゼ型の酸化チタンの量を測定する方法を説明するための図である。
【図5】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6】図5の画像形成装置が有する現像装置の断面図である。
【図7】図5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8】図7の定着装置の要部断面図である。
【図9】図7の定着装置を構成する剥離部材の斜視図である。
【図10】図7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11】図7の定着装置を上面から見た正面図である。
【図12】定着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13】定着ローラ、加圧ローラの形状と、定着ニップ部の形状を模式的に示す図である。
【図14】図13(a)のX−X線における断面図である。
【図15】定着ローラ、加圧ローラの形状と、定着ニップ部の形状を模式的に示す図である。
【図16】図15(a)のY−Y線における断面図である。
【図17】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】
1……混練機 2……プロセス部 21……バレル 22、23……スクリュー 24……固定部材 25……第1の領域 26……第2の領域 27……第3領域 28、29……温度移行領域 3……ヘッド部 31……内部空間 32……押出口 33……横断面積漸減部 4……フィーダー 5……原料 6……冷却機 61、62、63、64……ロール 611、621、631、641……回転軸 65、66……ベルト 67……排出部 7……混練物 10……画像形成装置 20……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 toner, a fixing device, and an image forming device.
[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 transfer step of transferring the toner image to a transfer material (recording medium) such as paper, and a fixing step of fixing the toner image by heating using a fixing roller or the like. have.
[0003]
The toner used in the electrophotography as described above is usually composed of a material containing a resin (hereinafter, also simply referred to as “resin”) as a main component and a colorant.
[0004]
As a resin constituting the toner, a polyester resin is widely used. The polyester resin has a characteristic that characteristics such as elasticity and chargeability of the finally obtained toner are easily controlled.
[0005]
In such a toner, an aromatic diol such as bisphenol A has been generally used as a diol component constituting the polyester resin (for example, see Patent Document 1).
[0006]
However, polyesters composed of such a diol component have a relatively large coefficient of friction and are susceptible to mechanical stress. The problem may occur.
[0007]
Further, a toner using a polyester composed of an aliphatic diol without using an aromatic diol such as bisphenol A is also known (for example, see Patent Document 2). The polyester resin used as the polyester resin was a polyester block copolymer having a block formed by condensing an aliphatic diol and a carboxylic acid and a polyester block formed by condensing an alicyclic diol and a carboxylic acid in the molecule. Things. However, such a toner has a problem that a temperature region in which a sufficient fixing property (fixing strength) can be secured becomes narrow.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-57-109825 (page 1, lines 1-27)
[Patent Document 2]
JP 2001-324832 A (page 2, lines 1 to 13)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a toner that is resistant to mechanical stress (has sufficient physical stability) and that can secure sufficient fixability (fixing strength) in a wide temperature range. Another object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus to which the toner can be suitably applied.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present invention described in the following (1) to (54).
[0011]
(1) A toner used in a fixing device having a fixing nip portion and made of a material containing a resin and a colorant,
The resin is mainly composed of a polyester resin,
The polyester-based 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 has a crystalline block formed by condensing a diol component and a dicarboxylic acid component, and an amorphous block having a lower crystallinity than the crystalline block,
The time required for the toner particles to pass through the fixing nip when used in the fixing device is Δt [sec], and the relaxation elastic modulus of the toner at 0.01 second is the initial relaxation elastic modulus G (0.01). [Pa], and the relaxation elastic modulus of the toner at Δt seconds is G (Δt) [Pa].
A toner characterized by satisfying a relationship of G (0.01) / G (Δt) ≦ 10.
[0012]
(2) The toner according to (1), wherein the fixing set temperature when fixing is performed using the fixing device is 110 to 220 ° C.
[0013]
(3) The toner according to (1) or (2), wherein the melting point of the block polyester is higher than the softening point of the amorphous polyester.
[0014]
(4) The monomer component constituting the amorphous polyester according to any one of the above (1) to (3), wherein 50 mol% or more of the monomer component is the same as the monomer component constituting the amorphous block of the block polyester. The toner as described in the above.
[0015]
(5) The toner according to any one of (1) to (4), wherein a blending ratio of the block polyester to the amorphous polyester is 5:95 to 45:55 by weight.
[0016]
(6) The toner according to any one of (1) to (5), wherein the content of the crystalline block in the block polyester is 5 to 60 wt%.
[0017]
(7) The toner according to any one of (1) to (6) above, wherein the diol component constituting the crystalline block of the block polyester is an aliphatic diol in an amount of 80 mol% or more.
[0018]
(8) The crystalline block of the block polyester has a linear molecular structure having 3 to 7 carbon atoms and has a hydroxyl group at both ends thereof as a diol component. Or the toner according to any one of (7) to (7).
[0019]
(9) The toner according to any one of (1) to (8), wherein the dicarboxylic acid component constituting the crystalline block of the block polyester has a terephthalic acid skeleton in an amount of 50 mol% or more.
[0020]
(10) The toner according to any one of the above (1) to (9), wherein at least a part of the diol component constituting the amorphous block of the block polyester is an aliphatic diol.
[0021]
(11) The toner according to any one of the above (1) to (10), wherein at least a part of the diol component constituting the amorphous block of the block polyester has a branched chain.
[0022]
(12) The toner according to any one of (1) to (11) above, wherein the melting point of the block polyester is 190 ° C. or higher.
[0023]
(13) The toner according to any one of the above (1) to (12), wherein the block polyester has a heat of fusion of 5 mJ / mg or more when an endothermic peak of a melting point is measured by differential scanning calorimetry. .
[0024]
(14) The weight average molecular weight Mw of the block polyester is 1 × 10 4 ~ 3 × 10 5 The toner according to any one of the above (1) to (13), wherein
[0025]
(15) The toner according to any one of (1) to (14), wherein the block polyester is a linear polymer.
[0026]
(16) The toner according to any one of the above (1) to (15), wherein the dicarboxylic acid component constituting the amorphous polyester has a terephthalic acid skeleton in an amount of 80 mol% or more.
[0027]
(17) The weight average molecular weight Mw of the amorphous polyester is 5 × 10 3 ~ 4 × 10 4 The toner according to any one of the above (1) to (16), wherein
[0028]
(18) The toner according to any one of (1) to (17), wherein the amorphous polyester is a linear polymer.
[0029]
(19) The toner according to any one of (1) to (18), wherein the block polyester and the amorphous polyester are compatible.
[0030]
(20) The toner according to any one of (1) to (19), wherein the content of the polyester resin in the toner is 50 to 98 wt%.
[0031]
(21) The toner according to any one of (1) to (20), wherein the average circularity R represented by the following formula (I) is 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. )
[0032]
(22) The toner according to any one of the above (1) to (21), containing an external additive.
[0033]
(23) The toner according to any one of (1) to (22) above, wherein the toner has an average particle diameter of 3 to 12 μm.
[0034]
(24) The toner according to any one of the above (1) to (23), which contains a wax.
[0035]
(25) The toner according to (24), wherein the wax contains an ester wax.
[0036]
(26) The toner according to (24) or (25), wherein the content of the wax is 5% by weight or less.
[0037]
(27) The toner according to any one of (1) to (26), wherein the Δt is 0.02 to 0.2 seconds.
[0038]
(28) a fixing roller;
A pressure roller pressed against the fixing roller,
The above (1) to (27), which are used in a fixing device having a peeling member for peeling a recording medium that has passed through a fixing nip formed by a contact portion between the fixing roller and the pressure roller from the fixing roller. ).
[0039]
(29) The toner according to (28), wherein the fixing device has a recording medium feeding speed of 0.05 to 1.0 m / sec.
[0040]
(30) The toner according to (28) or (29), wherein the peeling member is a plate-shaped member having a predetermined length in an axial direction of the fixing roller and / or the pressure roller.
[0041]
(31) The toner according to any one of (28) to (30), wherein in the fixing device, the peeling member is disposed downstream of the fixing nip in the recording medium transport direction.
[0042]
(32) The toner according to any one of (28) to (31), wherein the peeling member is disposed near the fixing roller and / or the pressure roller.
[0043]
(33) The toner according to any one of (28) to (32), wherein the fixing device includes the fixing roller and the pressure roller disposed in a substantially horizontal state.
[0044]
(34) The fixing device according to any of (28) to (33), wherein the peeling member is disposed such that a gap between the fixing roller and the peeling member is substantially constant during operation. The toner according to any one of the above.
[0045]
(35) The above (28) to (34), wherein the peeling member is disposed along the axial direction of the fixing roller, and has a shape along the shape of the exit of the fixing nip portion. ).
[0046]
(36) The arrangement angle θ of the peeling member with respect to the tangent line of the exit of the fixing nip portion A The toner according to any one of (28) to (35), wherein when the fixing roll side has a positive angle and the pressure roll side has a negative angle, the angle is −5 to + 20 °.
[0047]
(37) The fixing device extends in the axial direction of the fixing roller and the pressure roller, and is disposed downstream of the fixing nip portion in the recording medium conveyance direction, close to the fixing roller and the pressure roller. The release member is provided, the positioning of the release member on the fixing roller side is performed on the surface of the fixing roller, and the positioning of the release member on the pressure roller side is performed on the bearing surface of the pressure roller. The toner according to any one of the above (28) to (36).
[0048]
(38) The toner according to (37), wherein in the fixing device, the axial length of the pressure roller is shorter than that of the fixing roller, and the bearing is provided in an empty space.
[0049]
(39) In the fixing device, the gap G2 [μm] between the fixing roller and the peeling member near the axial end of the fixing roller may be set near the axial center of the fixing roller. The toner according to any one of the above (28) to (38), which is larger than a gap G1 [μm] between a roller and the peeling member.
[0050]
(40) A fixing device, which fixes the toner according to any one of (1) to (39) on a recording medium.
[0051]
(41) A fixing device for fixing the toner according to any one of (1) to (27) on a recording medium,
A fixing roller,
A pressure roller pressed against the fixing roller,
A fixing device, comprising: a separation member for separating a recording medium that has passed through a fixing nip formed by a contact portion between the fixing roller and the pressure roller from the fixing roller.
[0052]
(42) The fixing device according to (41), wherein a feeding speed of the recording medium is 0.05 to 1.0 m / sec.
[0053]
(43) The fixing device according to (41) or (42), wherein the temperature of the fixing nip during operation is 100 to 220 ° C.
[0054]
(44) The fixing device according to any one of (41) to (43), wherein the peeling member is a plate-shaped member having a predetermined length in an axial direction of the fixing roller and / or the pressure roller. .
[0055]
(45) The fixing device according to any one of (41) to (44), wherein the peeling member is disposed downstream of the fixing nip in the recording medium conveyance direction.
[0056]
(46) The fixing device according to any one of (41) to (45), wherein the peeling member is disposed near the fixing roller and / or the pressure roller.
[0057]
(47) The fixing device according to any one of (41) to (46), wherein the fixing roller and the pressure roller are disposed in a substantially horizontal state.
[0058]
(48) The fixing device according to any one of (41) to (47), wherein the peeling member is disposed such that a gap between the fixing roller and the peeling member is substantially constant during operation.
[0059]
(49) The above (41) to (48) wherein the peeling member is disposed along the axial direction of the fixing roller, and has a shape along the shape of the outlet of the fixing nip portion. ).
[0060]
(50) The arrangement angle θ of the peeling member with respect to the tangent line of the exit of the fixing nip portion A The fixing device according to any one of (41) to (49), wherein when the fixing roll side has a positive angle and the pressure roll side has a negative angle, the angle is −5 to + 20 °.
[0061]
(51) The peeling member, which extends in the axial direction of the fixing roller and the pressure roller and is disposed downstream of the fixing nip portion in the recording medium transport direction and close to the fixing roller and the pressure roller. (41) to (50), wherein 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 pressure roller side is performed on the bearing surface of the pressure roller. ).
[0062]
(52) The fixing device according to (51), wherein an axial length of the pressure roller is shorter than that of the fixing roller, and the bearing is provided in an empty space.
[0063]
(53) The gap G2 [μm] between the fixing roller and the peeling member near the axial end of the fixing roller is closer to the axial center of the fixing roller than the fixing roller and the peeling member. The fixing device according to any one of (41) to (52), wherein the gap G is larger than the gap G1 [μm].
[0064]
(54) An image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of (40) to (53).
[0065]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of 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 toner of the present invention will be described.
[0066]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the configuration of a kneader and a cooler used in the production of the toner of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram obtained by performing differential scanning calorimetry on a block polyester. Model diagram of differential scanning calorimetry curve near the melting point of polyester, FIG. 3 is a flowchart for softening point analysis, and FIG. 4 measures the amount of rutile-anatase type titanium oxide released from toner particles contained in the toner. It is a figure for explaining a method. Hereinafter, in FIG. 1, the left side will be described as “base end” and the right side will be described as “distal end”.
[0067]
The toner of the present invention contains at least a resin as a main component (hereinafter, also simply referred to as “resin”) and a colorant.
[0068]
Hereinafter, an example of a constituent material and a manufacturing method of the toner of the present invention will be described.
[Constituent materials]
The toner of the present invention can be manufactured using a raw material 5 containing at least a resin as a main component and a colorant.
[0069]
Hereinafter, each component of the raw material 5 used for manufacturing the toner of the present invention will be described.
1. Resin (binder resin)
In the present invention, the resin (binder resin) is mainly composed of a polyester resin. The content of the polyester resin in the resin is preferably at least 50 wt%, more preferably at least 80 wt%.
[0070]
The polyester resin contains at least a block polyester as described below and an amorphous polyester. As described above, the present invention is characterized in that a block polyester and an amorphous polyester are used in combination.
[0071]
1-1. Block polyester
The block polyester is composed of a block copolymer having a crystalline block formed by condensing a diol component and a dicarboxylic acid component, and an amorphous block having lower crystallinity than the crystalline block.
[0072]
(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.
[0073]
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.
[0074]
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 can maintain excellent shape stability even at a relatively high temperature (a temperature near the melting point of the block polyester) at which the amorphous polyester described later is sufficiently softened. it can. Therefore, the toner of the present invention can exhibit sufficient fixability (fixing strength) in a wide temperature range.
[0075]
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 the finally obtained toner can be obtained. The circularity of the particles can be made particularly excellent.
[0076]
Hereinafter, components constituting the crystalline block will be described.
The diol component constituting the crystalline block may be any diol component having two hydroxyl groups, and examples thereof include an aromatic diol having an aromatic ring structure and an aliphatic diol having no aromatic ring structure. Examples of the aromatic diol include bisphenol A and an alkylene oxide adduct of bisphenol A, and examples of the aliphatic diol include 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, , 3-butanediol, 2,3-butanediol, neopentyl glycol (2,2-dimethylpropane-1,3-diol), 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2 , 4-pentanediol, 3-methyl -1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, polyethylene glycol, Chain diols such as polypropylene glycol and polytetramethylene glycol, or 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, alkylene oxide adducts of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4- And cyclic diols such as cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, and alkylene oxide adduct of hydrogenated bisphenol A.
[0077]
As described above, the diol component constituting the crystalline block is not particularly limited, but it is preferable that at least a part of the diol component is an aliphatic diol, and it is more preferable that 80 mol% or more of the diol component is an aliphatic diol. 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.
[0078]
The diol component constituting the crystalline block has a linear molecular structure having 3 to 7 carbon atoms and has a hydroxyl group at both ends (general formula: HO- (CH 2 ) n It is preferable to include a diol represented by -OH (where n = 3 to 7). By including such a diol component, the crystallinity is improved and the friction coefficient is reduced, so that the diol component 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.
[0079]
When 1,4-butanediol is contained as a diol component constituting the crystalline block, it is more preferable that 50 mol% or more of the diol constituting the crystalline block is 1,4-butanediol, and 80 mol% or more of the diol is 1 mol. , 4-butanediol. As a result, the above-mentioned effects become more remarkable.
[0080]
As the dicarboxylic acid component constituting the crystalline block, a divalent carboxylic acid or a derivative thereof (e.g., acid anhydride, lower alkyl ester, etc.) can be used. For example, o-phthalic acid (phthalic acid), Terephthalic acid, isophthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, octylsuccinic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid and derivatives thereof (eg, anhydrides, lower alkyl esters, etc.) and the like Is mentioned.
[0081]
As described above, the dicarboxylic 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 dicarboxylic 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 “dicarboxylic acid component” here refers to a dicarboxylic acid component when a block polyester is formed, and when the block polyester is adjusted (to form a crystalline block), the dicarboxylic acid component itself or Derivatives such as acid anhydrides and lower alkyl esters can be used.
[0082]
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 compatibility between the block polyester and the amorphous polyester described below may decrease. There is.
[0083]
The crystalline block may contain a component other than the above-mentioned diol component and dicarboxylic acid component (for example, a trivalent or higher valent alcohol component or a trivalent or higher carboxylic acid component).
[0084]
(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.
[0085]
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.
[0086]
Hereinafter, components constituting the amorphous block will be described.
The diol component constituting the amorphous block may be any diol component having two hydroxyl groups, and examples thereof include an aromatic diol having an aromatic ring structure and an aliphatic diol having no aromatic ring structure. . Examples of the aromatic diol include bisphenol A and an alkylene oxide adduct of bisphenol A, and examples of the aliphatic diol include 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, , 3-butanediol, 2,3-butanediol, neopentyl glycol (2,2-dimethylpropane-1,3-diol), 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2 , 4-pentanediol, 3-methyl -1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, polyethylene glycol, Chain diols such as polypropylene glycol and polytetramethylene glycol, or 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, alkylene oxide adducts of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4- And cyclic diols such as cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, and alkylene oxide adduct of hydrogenated bisphenol A.
[0087]
As described above, the diol component constituting the amorphous block is not particularly limited, but it is preferable that at least a part thereof is an aliphatic diol, and it is more preferable that 50 mol% or more of the diol component is an aliphatic diol. As a result, an effect of obtaining a fixed image having more excellent toughness (excellent bending resistance) can be obtained.
[0088]
The diol 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 the regular arrangement, reducing the crystallinity, and improving the transparency.
[0089]
As the dicarboxylic acid component constituting the amorphous block, a divalent carboxylic acid or a derivative thereof (eg, acid anhydride, lower alkyl ester, etc.) can be used. For example, o-phthalic acid (phthalic acid) , Terephthalic acid, isophthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, octylsuccinic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid and derivatives thereof (eg, anhydrides, lower alkyl esters, etc.) And the like.
[0090]
Thus, the dicarboxylic 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 dicarboxylic 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 “dicarboxylic acid component” here refers to a dicarboxylic acid component when it is made into a block polyester, and when adjusting the block polyester (forming an amorphous block), the dicarboxylic acid component itself or And derivatives thereof such as acid anhydrides and lower alkyl esters.
[0091]
The amorphous block may contain a component other than the above-mentioned diol component and dicarboxylic acid component (for example, a trivalent or higher valent alcohol component or a trivalent or higher carboxylic acid component).
[0092]
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, 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.
[0093]
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.
[0094]
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, if the softening point 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. The softening point T 1/2 For example, using a flow tester, 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. 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.
[0095]
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).
[0096]
When the finally obtained toner is used in a fixing device having a fixing roller as described below, the melting point of the block polyester (the endothermic peak of the melting point was measured by differential scanning calorimetry described below. The center value T of the peak mp ) 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 using a block polyester having a melting point in such a range, it is possible to effectively prevent toner from adhering to a fixing roller of a fixing device described later. In addition, since the block polyester has a property of easily forming crystals of an appropriate size as described above, the stability and durability can be maintained even after the toner is fixed on the recording medium. In particular, in the present invention, since the block polyester is used in combination with the amorphous polyester described below, even if a block polyester having a melting point in the above-described temperature range is included, the amorphous polyester described below is fixed during fixing. It can be sufficiently softened. For this reason, the fixability (fixing strength) of the toner to the recording medium can be sufficiently increased, and the low-temperature fixability of the toner also becomes excellent. Further, since the block polyester is easy to form a crystal having high hardness, the toner also has excellent stability after fixing.
[0097]
Further, the melting point of the block polyester is preferably higher than the softening point of the amorphous polyester described later. Thereby, the stability of the shape of the finally obtained toner is improved, and the toner exhibits particularly excellent stability 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, in the thermal spheroidization treatment described later, the non-crystalline polyester is obtained while maintaining the shape stability of the powder for toner production to some extent. The crystalline 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.
[0098]
By the way, as described above, since the block polyester used in the present invention has a crystalline block with high crystallinity, it is compared with a resin material having relatively low crystallinity (for example, an amorphous polyester described later). And has a so-called sharp melt property.
[0099]
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.
[0100]
The ΔT value of the block polyester is preferably at most 50 ° C, more preferably at most 20 ° C. T mp [° C], T ms 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.
[0101]
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].
[0102]
The block polyester has a heat of fusion E determined by measuring the endothermic peak of the melting point 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.
[0103]
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.
[0104]
In addition, the block polyester may have a block other than the above-described crystalline block and amorphous block.
[0105]
1-2. Amorphous polyester
Amorphous polyester has lower crystallinity than the above-mentioned block polyester.
[0106]
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, when the amorphous polyester as described in detail below is not contained in the toner, it is difficult to sufficiently exhibit the characteristics required for the toner as described above.
[0107]
Hereinafter, components constituting the amorphous polyester will be described.
The diol component constituting the amorphous polyester may be any diol component having two hydroxyl groups, and examples thereof include an aromatic diol having an aromatic ring structure and an aliphatic diol having no aromatic ring structure. . Examples of the aromatic diol include bisphenol A and an alkylene oxide adduct of bisphenol A, and examples of the aliphatic diol include 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, , 3-butanediol, 2,3-butanediol, neopentyl glycol (2,2-dimethylpropane-1,3-diol), 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2 , 4-pentanediol, 3-methyl -1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, polyethylene glycol, Chain diols such as polypropylene glycol and polytetramethylene glycol, or 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, alkylene oxide adducts of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4- And cyclic diols such as cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, and alkylene oxide adduct of hydrogenated bisphenol A.
[0108]
As the dicarboxylic acid component constituting the amorphous polyester, a divalent carboxylic acid or a derivative thereof (eg, acid anhydride, lower alkyl ester, etc.) can be used. For example, o-phthalic acid (phthalic acid) can be used. , Terephthalic acid, isophthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, octylsuccinic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid and derivatives thereof (eg, anhydrides, lower alkyl esters, etc.) And the like.
[0109]
As described above, the dicarboxylic 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 dicarboxylic 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 “dicarboxylic acid component” here refers to the dicarboxylic acid component when it is made into an amorphous polyester, and when adjusting the amorphous polyester, the dicarboxylic acid component itself or its acid anhydride is used. And derivatives such as lower alkyl esters.
[0110]
Further, 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 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.
[0111]
The amorphous polyester may contain a component other than the diol component and the dicarboxylic acid component (for example, a trivalent or higher valent alcohol component or a trivalent or higher carboxylic acid component). .
[0112]
The average molecular weight (weight average molecular weight) Mw of the amorphous polyester is not particularly limited. 3 ~ 4 × 10 4 And preferably 8 × 10 3 ~ 2.5 × 10 4 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, 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.
[0113]
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 of the thermal sphering treatment described later may not be sufficiently exerted. The glass transition point can be measured according to JIS K7121.
[0114]
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, if the softening point 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.
[0115]
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. Accordingly, the viscosity of the toner particles around the fixing temperature of the toner can be made relatively low, and the stress relaxation time of the toner can be lengthened. As a result, the fixing property when the toner of the present invention is used in a fixing device as described later can be made particularly excellent. 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.
[0116]
The softening point T 1/2 For example, using a flow tester, 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. 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.
[0117]
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.
[0118]
As described above, the present invention is characterized in that a block polyester and an amorphous polyester are used in combination. As described above, by using the block polyester and the amorphous polyester in combination, it is possible to achieve both the features of the block polyester and the features of the amorphous polyester as described above. 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.
[0119]
In particular, in the present invention, by using a block polyester and an amorphous polyester together, at a relatively high temperature, the amorphous polyester is sufficiently softened while securing the shape stability of the toner particles to some extent at a relatively high temperature. can do. Accordingly, the viscosity of the toner particles around the fixing temperature of the toner can be made relatively low, and the stress relaxation time of the toner can be lengthened. This makes it possible to particularly improve the fixing property when the toner of the present invention is used in a fixing device as described below. Also, when the toner of the present invention is used in a fixing device as described below, when the recording medium on which the toner is fixed is peeled off from the fixing roller, a part of the toner fixed on the recording medium adheres to the fixing roller. This phenomenon can be effectively prevented from occurring, that is, so-called toner tearing. Further, by using the block polyester and the amorphous polyester in combination, as described later in detail, the decrease in the relaxation elastic modulus during the passage of the toner particles through the nip portion (fixing nip portion) 340 of the fixing device 190 is small. (That is, the stress relaxation time becomes longer), so that the offset due to the decrease in the elastic modulus of the toner particles is less likely to occur.
[0120]
The synergistic effect as described above cannot be obtained when only one of the block polyester and the amorphous polyester is used.
[0121]
That is, when only the block polyester is used (when the amorphous polyester is not contained in the toner), the fixing property of the toner (particularly, the fixing property in a low temperature region) is reduced. Further, when only the block polyester is used (when the amorphous polyester is not contained in the toner), for example, it becomes difficult to sufficiently lower the viscosity of the toner particles when fixing the toner. The fixability (fixing strength) to the medium decreases. Further, when only the block polyester is used (when the amorphous polyester is not contained in the toner), the functions such as the transparency of the toner are deteriorated, and each component constituting the toner (for example, as described later) Dispersibility of various colorants, waxes, antistatic agents, etc.) and the pulverizability of the kneaded material at the time of toner production also decrease.
[0122]
When only amorphous polyester is used (when no block polyester is contained in the toner), the finally obtained toner is weak in mechanical stress and has sufficient durability and storage stability. I can't. When only the amorphous polyester is used (when the block polyester is not contained in the toner), for example, the amount of change in the relaxation elastic modulus of the toner particles during fixing of the toner (when passing through the nip portion) is reduced. (Elongation of the relaxation time) becomes difficult, and the toner is likely to adhere to the fixing roller (offset) due to tearing of the toner. Further, when only amorphous polyester is used (when no block polyester is contained in the toner), a sharp melt property cannot be obtained, so that sufficient fixability (fixing strength) can be obtained in a wide temperature range (particularly a high temperature range). ), It is difficult to efficiently perform the thermal sphering process described later, and it is difficult to set the circularity of the finally obtained toner particles to an appropriate value.
[0123]
By the way, a polyester having high crystallinity (hereinafter, referred to as “crystalline polyester”) generally has a stable molecular arrangement structure, so that even if it is not a block polyester as described above, the strength as a toner is improved. It is possible to make it resistant to mechanical stress. However, crystalline polyesters other than the above-mentioned block polyester have poor compatibility with the amorphous polyester, and when used in combination with the amorphous polyester, phase separation tends to occur. Therefore, when the crystalline polyester other than the block polyester and the amorphous polyester are used in combination without using the block polyester, the synergistic effect of using the block polyester and the amorphous polyester as described above is used. No effect.
[0124]
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. If the compounding ratio of the amorphous polyester is too low, for example, in the pulverizing step of the toner production method described later, it becomes difficult to pulverize the kneaded material 7 efficiently and uniformly.
[0125]
Further, the resin (binder resin) may include a component (third resin component) other than the above-described block polyester and amorphous polyester.
[0126]
As the resin component (third resin component) other than the block polyester and the amorphous polyester, for example, polystyrene, poly-α-methylstyrene, chloropolystyrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, Styrene-butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, styrene Styrene-based resins such as acrylate-methacrylate copolymer, styrene-α-methyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile-acrylate copolymer, and styrene-vinyl methyl ether copolymer; Or containing a styrene substituent Homopolymer or copolymer, polyester resin (different from the above-mentioned block polyester and amorphous polyester), epoxy resin, urethane-modified epoxy resin, 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, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, etc. And these may be used alone or in combination of two or more.
[0127]
The content of the resin in the raw material 5 is not particularly limited, but is preferably from 50 to 98 wt%, and more preferably from 85 to 97 wt%. When the content of the resin is less than the lower limit, the function (for example, good fixability in a wide temperature range) of the resin may not be sufficiently exhibited in the finally obtained toner. On the other hand, when the content of the resin exceeds the above upper limit, the content of components other than the resin such as the colorant relatively decreases, and it is difficult to sufficiently exhibit the toner characteristics such as color development.
[0128]
2. Colorant
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 Riblue 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.
[0129]
The content of the coloring agent in the raw material 5 is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 wt%, more preferably 3 to 8 wt%. 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 coloring agent exceeds the above upper limit, the content of the resin relatively decreases, and the fixability to a transfer material (recording medium) such as paper at a required color density decreases.
[0130]
3. wax
In addition, the raw material 5 used for the production of the toner may contain a wax, if necessary.
[0131]
By including the wax, for example, the releasability of the toner particles can be improved.
[0132]
Examples of the wax include hydrocarbon waxes such as ozokerite, celsin, paraffin wax, micro wax, microcrystalline wax, petrolatum, Fischer-Tropsch wax, carnauba wax, rice wax, methyl laurate, methyl myristate, and 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, 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.
[0133]
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.
[0134]
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. Further, as described above, the polyester resin has excellent compatibility with the resin as the main component. 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.
[0135]
Examples of the low-melting polyester (hereinafter also referred to as “low-melting polyester”) used as the wax include, 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-based resin described above becomes particularly excellent, and the release of the toner is performed. Properties can be particularly excellent.
[0136]
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.
[0137]
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.
[0138]
4. Other ingredients
Further, the raw material 5 may contain components other than the resin, the colorant, and the wax. Examples of such a component include a charge control agent, a dispersant, and a magnetic powder.
[0139]
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 alkylpyridinium salts, chlorinated polyesters, and nitrophenic acid.
[0140]
Examples of the dispersant include metal soaps, inorganic metal salts, organic metal salts, and polyethylene glycol.
[0141]
Examples of the metal soap include metal tristearate (eg, aluminum salt, etc.), metal distearate (eg, aluminum salt, barium salt, etc.), metal stearate (eg, calcium salt, lead salt, zinc salt, etc.) ), Metal linolenate (eg, cobalt salt, manganese salt, lead salt, zinc salt, etc.), metal octanoate (eg, aluminum salt, calcium salt, cobalt salt, etc.), metal oleate (eg, calcium salt) , Cobalt salts, etc.), metal palmitates (eg, zinc salts, etc.), metal naphthenates (eg, calcium salts, cobalt salts, manganese salts, lead salts, zinc salts, etc.), metal resinate salts (eg, calcium Salt, cobalt salt, manganese lead salt, zinc salt and the like).
[0142]
Examples of the inorganic metal salt and the organic metal salt include, as a cationic component, a cation of an element selected from the group consisting of metals of Groups IA, IIA, and IIIA of the periodic table; Examples of the sexual component include salts containing an anion selected from the group consisting of halogen, carbonate, acetate, sulfate, borate, nitrate, and phosphate.
[0143]
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.
[0144]
As the additive, for example, zinc stearate, zinc oxide, cerium oxide, or the like may be used in addition to the above-described materials.
[0145]
[Kneading process]
The raw material 5 as described above is kneaded using a kneader 1 as shown in FIG.
[0146]
The raw material 5 to be kneaded is preferably one in which the above-described components are mixed in advance.
[0147]
In the present embodiment, a configuration using a twin-screw kneading extruder as the kneading machine will be described.
[0148]
The kneading machine 1 includes a process section 2 for mixing and kneading the raw material 5, a head section 3 for forming the kneaded raw material (kneaded material 7) into a predetermined cross-sectional shape, and extruding the raw material 5 in the processing section 2. And a feeder 4 for supplying.
[0149]
The process unit 2 includes a barrel 21, a screw 22 and a screw 23 inserted in the barrel 21, and a fixing member 24 for fixing the head unit 3 to a tip of the barrel 21.
[0150]
In the process section 2, a shearing force is applied to the raw material 5 supplied from the feeder 4 by rotation of the screw 22 and the screw 23, so that the uniform kneaded material 7, especially the block polyester and the amorphous polyester are sufficiently mixed. Is obtained.
[0151]
The total length of the process section 2 is preferably 50 to 300 cm, and more preferably 100 to 250 cm. If the total length of the process section 2 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 2 exceeds the upper limit, the raw material 5 is likely to be denatured by heat depending on the temperature in the process section 2, the rotation speed of the screws 22 and the screw 23, and the like. It may be difficult to sufficiently control the physical properties of the material.
[0152]
Further, the processing section 2 has a first area 25 having a predetermined length in the longitudinal direction, and a second area 26 provided on the head section 3 side with respect to the first area 25. That is, the raw material 5 is sent to the second region 26 after passing through the first region 25.
[0153]
The internal temperature of the first area 25 is set higher than that of the second area 26. That is, in other words, the temperature of the raw material 5 conveyed inside the process unit 2 when passing through the first region 25 is higher than the temperature when passing through the second region 26.
[0154]
Thus, by kneading the raw material 5 at a relatively high temperature in the first region 25, the block polyester and the amorphous polyester can be sufficiently compatibilized.
[0155]
Raw material temperature in first region 25 (internal temperature of first region 25) T 1 [° C] is the melting point of the block polyester m (B) When [° C.], T m (B) ≦ T 1 Satisfies the relationship of (T m (B) + 10 ° C) ≦ T 1 ≤ (T m (B) + 60 ° C.) is more preferable. Raw material temperature T 1 But T m (B) When the temperature is lower than [° C.], it may be difficult to sufficiently compatibilize the block polyester and the amorphous polyester.
[0156]
Raw material temperature T in first region 25 1 Although the specific value varies depending on the composition of the resin and the like, it is preferably 190 to 300 ° C, more preferably 200 to 250 ° C.
[0157]
Further, in the first region 25, 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 5 in the first region 25 is preferably higher than the lower limit, and the minimum temperature and the maximum temperature of the raw material 5 in the first region 25 are within the above range. More preferably, there is.
[0158]
The residence time (time required for passage) of the raw material 5 in the first region 25 is preferably 0.5 to 12 minutes, and more preferably 0.5 to 7 minutes. If the residence time in the first region 25 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 25 exceeds the upper limit, the production efficiency decreases, and depending on the temperature in the process unit 2, the rotation speed of the screws 22 and 23, etc. 5 easily occurs, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0159]
Further, the length of the first region 25 is preferably from 10 to 200 cm, and more preferably from 20 to 150 cm. If the length of the first region 25 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 length of the first region 25 exceeds the upper limit value, the production efficiency is reduced, and the temperature of the raw material 5 due to heat depends on the temperature in the process unit 2 and the rotation speed of the screws 22 and 23. May easily occur, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0160]
By the way, in the first region 25, 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.
[0161]
Therefore, in the present embodiment, the second region 26 is provided and the kneading is performed at a relatively lower temperature than that of the first region 25, as in the illustrated configuration. Thereby, poor dispersion of each component of the kneaded material 7 and occurrence of phase separation can be effectively prevented. When the raw material 5 contains a wax (particularly a wax having a low compatibility with the resin), the wax in the kneaded material 7 can be prevented from being coarsened, and the wax is finely divided into an appropriate particle size. Can be dispersed. As a result, in the kneaded material 7 obtained, a decrease in pulverizability can be effectively suppressed, and in the finally obtained toner, a decrease in transparency and durability, occurrence of offset, and the like can be suppressed. can do. In addition, since the respective constituent components in the kneaded material 7 are uniformly dispersed in the toner, the dispersion of the characteristics among the respective particles of the toner is small, and the characteristics as a whole can be excellent. . Therefore, the effect of each component can be sufficiently exhibited.
[0162]
Further, in particular, by providing the first region 25 and the second region 26 as described above, the crystallization of the block polyester proceeds efficiently in the second region 26 while sufficiently preventing phase separation. Therefore, the finally obtained toner is resistant to mechanical stress.
[0163]
Raw material temperature in second region 26 (internal temperature of second region 26) 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 or the like in the kneaded material 7 is 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, if the upper limit is exceeded, the above-described effect of providing the second region 26 may not be sufficiently obtained.
[0164]
Raw material temperature T in second region 26 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.
[0165]
Further, in the second region 26, 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 5 in the first region 25 is preferably within the above range.
[0166]
In the illustrated configuration, the temperature of the raw material is T between the first region 25 and the second region 26. 1 To T 2 A temperature transition region 28 that transitions to is provided.
[0167]
The residence time of the raw material 5 in the second region 26 is preferably 0.5 to 12 minutes, more preferably 1 to 7 minutes. If the residence time in the second region 26 is less than the lower limit, the above-described effect due to the provision of the second region 26 may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the residence time in the second region 26 exceeds the upper limit, the production efficiency is reduced, and depending on the temperature in the process unit 2, the rotation speed of the screws 22 and 23, etc. 5 easily occurs, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0168]
Further, the length of the second region 26 is preferably 20 to 200 cm, and more preferably 40 to 150 cm. If the length of the second region 26 is less than the lower limit, the above-described effect of providing the second region 26 may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the length of the second region 26 exceeds the upper limit, the production efficiency is reduced, and the temperature of the raw material 5 due to heat depends on the temperature in the process unit 2 and the rotation speed of the screws 22 and 23. May easily occur, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0169]
Also, the raw material temperature T in the first region 25 1 And the raw material temperature T in the second region 26 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 phase separation in the cooling step described below.
[0170]
The rotation speed of the screw 22 and the screw 23 varies depending on the mixing ratio of the block polyester and the amorphous polyester, the composition, the molecular weight, and the like, but is preferably 50 to 600 rpm. If the rotation speed of the screw 22 and the screw 23 is less than the lower limit, for example, in the first region 25, it may be difficult to sufficiently compatibilize the block polyester and the amorphous polyester, In the second region 26, it may be difficult to sufficiently prevent phase separation. On the other hand, if the rotation speed of the screws 22 and 23 exceeds the upper limit, the polyester molecules may be cut due to shearing, and the properties of the resin may deteriorate.
[0171]
In the illustrated configuration, a third region 27 different from the first region 25 and the second region 26 is provided on the feeder 4 side of the first region 25 (opposite to the second region 26). Have been. As described above, the process unit 2 may have a region other than the first region 25 and the second region 26.
[0172]
Raw material temperature T in third region 27 3 [° C.] is the raw material temperature T in the second region 26. 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, if the upper limit is exceeded, the temperature of the raw material input port becomes high, the feeder 4 is also heated, and the resin may be melted and fixed to the feeder 4 in some cases.
[0173]
In the configuration shown in the drawing, the raw material temperature is T between the third region 27 and the first region 25. 3 To T 1 A temperature transition region 29 that transitions to is provided.
[0174]
In the illustrated configuration, the configuration in which the first region 25, the second region 26, and the third region 27 are provided has been described, but the configuration in which other regions are provided is not provided. You may. For example, such a region may be between the first region 25 and the second region 26, or may be closer to the head unit 3 than the second region 26.
[0175]
[Extrusion process]
The kneaded material 7 kneaded in the process unit 2 is pushed out of the kneader 1 via the head unit 3 by the rotation of the screw 22 and the screw 23.
[0176]
The head unit 3 has an internal space 31 into which the kneaded material 7 is sent from the process unit 2 and an extrusion port 32 through which the kneaded material 7 is extruded.
[0177]
Temperature of kneaded material 7 in internal space 31 (at least temperature near extrusion port 32) T 4 [° C] is T 2 The temperature is preferably higher by about 10 ° C. Temperature T of kneaded material 7 4 However, at such a temperature, the kneaded material 7 does not solidify in the internal space 31 and is easily extruded from the extrusion port 32.
[0178]
In the illustrated configuration, the internal space 31 has a cross-sectional area gradually decreasing portion 33 whose cross-sectional area gradually decreases toward the extrusion port 32.
[0179]
By having such a cross-sectional area gradually decreasing portion 33, the extrusion amount of the kneaded material 7 extruded from the extrusion port 32 is stabilized, and the cooling rate of the kneaded material 7 in a cooling step described later is stabilized. As a result, the toner produced by using the toner has small variations in characteristics among the toner particles, and has excellent characteristics as a whole.
[0180]
[Cooling step]
The softened kneaded material 7 extruded from the extrusion port 32 of the head portion 3 is cooled by the cooler 6 and solidified.
[0181]
The cooler 6 has rolls 61, 62, 63, 64 and belts 65, 66.
[0182]
The belt 65 is wound around a roll 61 and a roll 62. Similarly, the belt 66 is wound around the roll 63 and the roll 64.
[0183]
The rolls 61, 62, 63, and 64 rotate in directions indicated by e, f, g, and h in the figure, respectively, around the rotation shafts 611, 621, 631, and 641. As a result, the kneaded material 7 extruded from the extrusion port 32 of the kneader 1 is introduced between the belt 65 and the belt 66. The kneaded material 7 introduced between the belt 65 and the belt 66 is cooled while being formed into a plate having a substantially uniform thickness. The cooled kneaded material 7 is discharged from the discharge unit 67. The belts 65 and 66 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 lengthened, and the efficiency of cooling the kneaded material is particularly excellent. It can be.
[0184]
By the way, in the kneading step, the shearing force is applied to the raw material 5, so that phase separation or the like is sufficiently prevented. Otherwise, phase separation or the like may occur again. Therefore, it is preferable to cool the kneaded material 7 obtained as described above as soon as possible. Specifically, the cooling rate of the kneaded material 7 (for example, the cooling rate when the kneaded material 7 is cooled to about 60 ° C.) is preferably −3 ° C./sec or more, and is −5 to −100 ° C./second. 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 7 to 60 ° C. or less) is 20 seconds. The time is preferably the following, more preferably 3 to 12 seconds.
[0185]
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 and the like can be used.
[0186]
In the illustrated configuration, the kneader having a configuration having two screws has been described, but the number of screws may be one, or three or more.
[0187]
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 section of one kneader may be used as the first area 25, and the process section of the other kneader may be used as the second area 26.
[0188]
Further, the rotation speed of the screw may be changed. For example, the number of rotations in the first area 25 and the number of rotations in the second area 26 may be changed.
[0189]
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 32 of the kneader is not limited to the one using the above-described cooler, and may be, for example, air cooling or the like.
[0190]
[Granulation process]
By granulating the kneaded material 7 having undergone the cooling step as described above, a powder for toner production is obtained.
[0191]
In the present embodiment, the granulating step has a pulverizing step and a thermal spheronizing step as described below.
Note that the thermal spheroidizing step is not necessarily performed.
[0192]
<Pulverizing process>
First, the kneaded material 7 having undergone the cooling step as described above is pulverized.
[0193]
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.
[0194]
The pulverizing step may be performed a plurality of times (for example, two steps of a coarse pulverizing step and a fine pulverizing step).
[0195]
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.
[0196]
Further, the obtained powder for toner production may be subjected to an external addition treatment for adding an external additive as a pretreatment of a heat sphering step described later. By performing such an external addition treatment as a pretreatment, the fluidity and dispersibility of the toner particles are improved, and the fusion of the toner particles due to heat can be sufficiently prevented or suppressed. Incidentally, such an external addition process as a pre-treatment can be performed in the same manner as an external addition process as a post-process of the thermal sphering process, as described later. Can be used.
[0197]
<Thermospheric process (Thermospheric process)>
Next, the powder (powder for toner production) obtained in the above-mentioned pulverizing step is subjected to a thermal sphering treatment for spheroidizing by heating.
[0198]
By performing such a thermal sphering treatment, relatively large irregularities on the surface of the powder for toner production are removed, and the degree of circularity is relatively high. As a result, the toner obtained finally has a small difference in charging characteristics between the individual toner powders, thereby improving the developability on the photoconductor and adhering the toner to the photoconductor (filming). ) Is more effectively prevented, and the transfer efficiency of the toner is further improved.
[0199]
In particular, in the present invention, since a block polyester having a crystalline block is contained, it is possible to sufficiently soften the amorphous polyester while securing the shape stability of the powder for toner production to some extent during the thermal sphering treatment. it can. Therefore, in the present invention, the thermal sphering treatment can be performed more efficiently than in the case where a raw material containing no block polyester is used, and the circularity of the finally obtained toner (toner particles) can be relatively easily determined. Can be relatively high. As a result, the effect of the above-described thermal sphering process can be more effectively exerted.
[0200]
The thermal sphering treatment can be performed by injecting the toner production powder obtained in the pulverization step under a heated atmosphere using, for example, compressed air. The ambient temperature at this time is preferably from 210 to 320 ° C, more preferably from 230 to 300 ° C. If the ambient temperature is lower than the lower limit, it may be difficult to sufficiently increase the circularity. On the other hand, when the ambient temperature exceeds the upper limit, thermal decomposition, oxidative degradation, and the like of the material, aggregation, phase separation, and the like are likely to occur, and the function of the finally obtained toner may be reduced.
[0201]
Further, the melting point of the block polyester is set to T m (B) [° C.], the softening point of the amorphous polyester is T 1/2 (A) When [° C.] is set, the ambient temperature T during the thermal sphering process S [° C] is (T 1/2 (A) +120) ≦ T S ≤ (T m (B) +90), and (T 1/2 (A) +140) ≦ T S ≤ (T m It is more preferable to satisfy the relationship of (B) +70). Such an ambient temperature T s By performing the thermal sphering process, the degree of circularity of the obtained toner particles is made relatively high while sufficiently preventing the occurrence of thermal decomposition, oxidative degradation, etc. of the material, aggregation, phase separation, etc. be able to.
[0202]
Further, after such a thermal sphering step, if necessary, a treatment such as a classification treatment may be performed.
Further, such a thermal sphering treatment may be performed in a liquid.
For the classification process, for example, a sieve, an airflow classifier, or the like can be used.
[0203]
[External addition process (external addition process)]
Next, an external additive is applied to the toner sphere-shaped powder for toner production.
[0204]
Examples of the external additive include metals such as titanium oxide, silica (positive charge silica, negative charge silica, etc.), aluminum oxide, strontium titanate, cerium oxide, magnesium oxide, chromium oxide, zinc oxide, alumina, magnetite and the like. Oxides, nitrides such as silicon nitride, carbides such as silicon carbide, fine particles made of inorganic materials such as calcium sulfate, calcium carbonate, and metal salts such as aliphatic metal salts, acrylic resin, fluorine resin, polystyrene resin, polyester Examples thereof include resins and organic materials such as aliphatic metal salts (for example, magnesium stearate).
[0205]
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.
[0206]
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.
[0207]
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.
[0208]
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 (sharp charge distribution of toner particles), stable charge characteristics, environmental characteristics (especially moisture resistance), and fluidity. It has excellent properties, such as anti-caking properties.
[0209]
In particular, the rutile-anatase type titanium oxide exhibits the following synergistic effects when used in combination with the polyester resin as described above.
[0210]
That is, as described above, in the present invention, since the polyester-based resin contains a block polyester having a crystalline block with high crystallinity, the toner particles have a predetermined size mainly formed by the crystalline block in the toner particles. It may have a crystal. 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).
[0211]
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.
[0212]
The rutile-anatase type titanium oxide preferably 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).
[0213]
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.
[0214]
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.
[0215]
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 upper limit, the fixability of the toner tends to decrease.
[0216]
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 ratio of rutile-type titanium oxide and anatase-type titanium oxide in rutile-anatase-type titanium oxide. Become.
[0217]
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.
[0218]
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.
[0219]
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.
[0220]
In addition, when negatively chargeable silica is used in combination with the above-described rutile-anatase type titanium oxide, a particularly excellent effect is 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 enhanced, 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 larger charge amount (absolute value) and a sharper charge distribution.
[0221]
The average major axis diameter of the roughly spindle-shaped rutile-anatase type titanium oxide is represented by 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 the present specification, the “average particle size” refers to a volume-based average particle size.
[0222]
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.
[0223]
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.
[0224]
Such an external additive can be added, for example, by mixing with a toner production powder using a Henschel mixer or the like.
[0225]
The toner powder thus obtained has a coverage of the external additive (a ratio of the surface area of the toner particles covered by the external additive, and a sphere corresponding to the average particle diameter of the external additive is a toner average particle diameter). (Calculated coverage when a sphere equivalent to a diameter is covered by 6-way close packing) is preferably 100 to 300%, 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.
[0226]
Further, in the toner, substantially all of the external additive may be in a state of being attached to the toner particles (base particles), or some of the external additives may be released from the surface of the toner particles. Good. That is, the toner may contain an external additive released from the toner particles.
[0227]
As described above, when the toner contains an external additive released from the mother particles (hereinafter, also referred to as a “free external additive”), such a free external additive is used, for example, in the opposite direction to the toner particles. It can function as a microcarrier charged to a polarity. When such a free external additive that functions as a microcarrier is included in the toner, the toner particles having the opposite charge during development or the like (the toner particles having the opposite polarity to the polarity that the toner particles should originally exhibit when charged) ) Can be effectively prevented and suppressed. As a result, the toner hardly causes inconveniences such as fog.
[0228]
The amount of the external additive liberated from the toner particles can be determined, for example, by referring to the Electrographic Society of Japan Annual Meeting (95 times in total) “Japan Hardcopy '97”, “New External Evaluation Method-Toner Analysis by Particle Analyzer-” (Suzuki) Toshiyuki, Toshio Takahara, sponsored by the Society of Electrographic Photography, July 9-11, 1997). Hereinafter, an example of a method of measuring the amount of a free external additive using a particle analyzer (PT1000) when titanium oxide (of rutile anatase type) is used as the external additive will be described.
[0229]
This measurement method uses titanium oxide (TiO 2) on the surface of base particles made of resin (C). 2 A) a method in which toner particles are excited by introducing particles of the toner T formed by adhering an external additive consisting of the above into plasma, and an emission spectrum accompanying the excitation is obtained, and measurement is performed by performing elemental analysis. It is.
[0230]
First, an external additive (TiO 2) is added to the powder for toner production (mother powder). 2 ) Is introduced into the plasma, the mother particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Both emit light. At this time, the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Are simultaneously introduced into the plasma, so that the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) And emit light simultaneously. Thus, the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Simultaneously emit light when the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Is synchronized. In other words, the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Is synchronized with the external additive (TiO 2). 2 ) Indicates a state in which the particles adhere to the base particles (C).
[0231]
In addition, an external additive (TiO 2) 2 ) Is not adhered to the base particles (C) or an external additive (TiO) released from the base particles (C). 2 ) Is introduced into the plasma, the mother particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Emits light, but at this time, the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Are introduced into the plasma at different times, so that the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 (E.g., when the base particles are introduced into the plasma before the external additives, the base particles emit light first, and thereafter the external additives emit light with a delay).
[0232]
Thus, the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Emit light at different times from each other, the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Is not synchronized (that is, asynchronous). In other words, the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Is asynchronous with the external additive (TiO 2). 2 ) Indicates a state in which the particles do not adhere to the base particles (C).
[0233]
Furthermore, in the emission spectrum obtained as described above, the height of the emission signal indicates the intensity of the emission, but the intensity of the emission is not included in the particle, rather than the size or shape of the particle. Are the elements (C, TiO 2 ) Is proportional to the number of atoms. Therefore, in order to express the emission intensity of the element as the size of the particles, the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Is obtained, the base particles (C) and the external additive (TiO 2) 2 ) Is assumed, and the particles of the true sphere at this time are called equivalent particles, and these particle sizes are called equivalent particle sizes. Since the external additive is very small, these particles cannot be detected one by one. Therefore, the detected emission signal of the external additive is added to be converted into one equivalent particle and analyzed.
[0234]
When the equivalent particle diameters of the equivalent particles obtained by the respective emission spectra of the base particles and the external additives are plotted for each particle of the toner, an equivalent particle size distribution diagram of the toner particles as shown in FIG. 4 is obtained. Can be
[0235]
In FIG. 4, the horizontal axis represents the equivalent particle size of the base particles (C), and the vertical axis represents the external additive (TiO 2). 2 ) Represents the equivalent particle size. The equivalent particles on the horizontal axis represent the external additive (TiO 2). 2 ) Represents the non-synchronous parent particles (C) to which no particles are attached, and the equivalent particle on the vertical axis represents the asynchronous external additive (TiO 2) released from the parent particles (C). 2 ). Equivalent particles not on the horizontal axis and the vertical axis represent external additives (TiO 2) added to the base particles (C). 2 ) Indicates the synchronous toner to which the toner is attached. In this way, the external additive (TiO 2) for the base particles (C) of the toner 2 ) Is analyzed.
[0236]
The amount of rutile-anatase-type titanium oxide released from the toner particles (the ratio of the rutile-anatase-type titanium oxide contained in the toner, which is a free external additive), which can be measured in this manner, is , 0.1 to 5.0 wt%, more preferably 0.5 to 3.0 wt%. If the ratio of the free external additive is too small, the function as the microcarrier described above may not be sufficiently exhibited. On the other hand, when the ratio of the free external additive exceeds the upper limit, the free external additive adheres to the toner contact member and filming easily occurs.
[0237]
The toner (toner powder) obtained as described above 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. Is more preferred. When the average circularity R is less than 0.91, it is difficult to sufficiently reduce the difference in charging characteristics between individual toner powders, and the developability on a 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, if the average circularity R exceeds 0.98, transfer efficiency and mechanical strength increase, 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 perimeter 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. )
[0238]
The average particle size of the toner is preferably 3 to 12 μm, more preferably 5 to 10 μm. When the average particle size of the toner is less than the lower limit, fusion and the like between toner particles easily occur. On the other hand, when the average particle size of the toner exceeds the upper limit, the resolution of the printed matter tends to decrease.
[0239]
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.
[0240]
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 as those described in the item of the constituent material of the raw material 5, but may be changed during the manufacturing process.
[0241]
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, and the wax exudes to the toner surface, etc., and the toner transfer efficiency may become difficult to sufficiently increase.
[0242]
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.
[0243]
Further, the toner of the present invention is used in a fixing device having a fixing nip portion as described later, and in particular, the time required for toner particles to pass through the fixing nip portion when used in the fixing device. Δt [second], the relaxation elastic modulus of the toner at 0.01 seconds is defined as the initial relaxation elastic modulus G (0.01), and the relaxation elastic modulus of the toner at Δt seconds is defined as G (Δt) [Pa]. It is characterized in that the relationship of G (0.01) / G (Δt) ≦ 10 is satisfied. By satisfying such a relationship, the tearing of the toner due to the decrease in the elastic modulus of the toner particles and the offset are less likely to occur. On the other hand, when G (0.01) / G (Δt) exceeds 10, toner tearing and offset tend 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 the production conditions of the toner (for example, the raw material temperature in the kneading step, the kneading time, the cooling rate of the kneaded material in the cooling step, the processing temperature in the thermal sphering step, etc.).
[0244]
Further, the toner of the present invention particularly contains the above-described block polyester and amorphous polyester, and satisfies the above-described relationship of the relaxation modulus, whereby a particularly excellent effect is obtained. Has features. In other words, even when the toner satisfies the above-described relationship of the relaxation modulus, the above-described effects cannot be obtained unless the toner contains the block polyester and the amorphous polyester.
[0245]
That is, even when the toner satisfies the above-described relationship of the relaxation elasticity, if the amorphous polyester is not contained in the toner, the fixing property of the toner (particularly, the fixing property in a low temperature region) is improved. descend. In addition, it is difficult to sufficiently lower the viscosity of the toner particles when fixing the toner, so that the fixability (fixing strength) of the toner to the recording medium is reduced. Further, the functions of the toner such as transparency, mechanical properties (eg, elasticity, mechanical strength, etc.), chargeability, moisture resistance, etc., are reduced. Further, each component constituting the toner (eg, a colorant described later) , Wax, antistatic agent, etc.) and the pulverizability of the kneaded material during the production of the toner are also reduced.
[0246]
If the block polyester is not contained in the toner, it is difficult to satisfy the above relationship of the relaxation modulus. Even when the above-mentioned relationship of the relaxation elastic modulus can be satisfied, if the block polyester is not included in the toner, the toner is weak to mechanical stress, and has sufficient durability. , Storage stability cannot be obtained. Further, toner adhesion (offset) to the fixing roller due to separation of the toner and the like easily occurs.
[0247]
As described above, in the present invention, the time required for toner particles to pass through the fixing nip when used in a fixing device is Δt [seconds], and the relaxation elastic modulus of the toner at 0.01 second is the initial relaxation elasticity. Assuming that the ratio G (0.01) and the relaxation elastic modulus of the toner in Δt seconds are G (Δt) [Pa], the relationship of G (0.01) / G (Δt) ≦ 10 is satisfied. However, it is particularly preferable that the relationship of 1 ≦ G (0.01) / G (Δt) ≦ 8 is satisfied, and the relationship of 1 ≦ G (0.01) / G (Δt) ≦ 6 is satisfied. More preferably, By satisfying such a relationship, the above-described effects become more remarkable.
[0248]
In the toner of the present invention, there are usually crystals mainly composed of crystalline blocks of block polyester.
[0249]
Such a crystal preferably has an average length (average length in the longitudinal direction) of 10 to 1000 nm, and 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.
[0250]
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.
[0251]
The average length of the crystal can be measured by a transmission electron microscope (TEM), small-angle X-ray scattering measurement, or the like.
[0252]
In the toner of the present invention, it is preferable that the block polyester and the amorphous polyester are 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.
[0253]
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.
[0254]
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.
[0255]
Next, the fixing device and the image forming apparatus of the present invention will be described.
5 is an overall configuration diagram showing a preferred embodiment of the image forming apparatus of the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view of a developing device of the image forming apparatus of FIG. 5, and FIG. FIG. 8 is a perspective view showing a detailed structure of the fixing device of the present invention used, showing a partly broken section, FIG. 8 is a sectional view of a main part of the fixing device of FIG. 7, and FIG. FIG. 10 is a side view showing a mounting state of a peeling member constituting the fixing device of FIG. 7, FIG. 11 is a front view of the fixing device of FIG. 7 viewed from above, and FIG. 12 is a fixing nip. FIG. 13 is a schematic diagram for explaining an arrangement angle of a peeling member with respect to a tangent line at an outlet of the unit, FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a shape of a fixing roller and a pressure roller, and FIG. FIG. 13A is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 13, and FIG. FIG. 16 schematically shows a shape of the fixing nip portion, FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line YY in FIG. 15A, and FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining a gap between the fixing roller and the peeling member. It is.
[0256]
An image carrier 30 composed of a photosensitive drum is provided in the apparatus main body 20 of the image forming apparatus 10 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.
[0257]
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.
[0258]
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.
[0259]
As shown in FIG. 6, 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.
[0260]
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.
[0261]
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.
[0262]
A paper feed cassette 150 is provided at the bottom of the apparatus main body 20, and a recording medium in the paper feed cassette 150 is fed to a paper output tray via a pickup roller 160, a recording medium transport path 170, a secondary transfer roller 140, and a fixing device 190. 200. Incidentally, reference numeral 230 denotes a conveyance path for double-sided printing.
[0263]
The operation of the image forming apparatus 10 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.
[0264]
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.
[0265]
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.
[0266]
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.
[0267]
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.
[0268]
In FIG. 5, the 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. A 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 °.
[0269]
Next, the fixing device 190 will be described in detail.
7 and 11, 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.
[0270]
8, 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.
[0271]
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.
[0272]
As shown in FIGS. 7 and 8, support shafts 290 and 300 are provided on both side surfaces of the housing 240, and the peeling member 310 and the pressure roller 220 on the fixing roller 210 side are respectively provided on the support shafts 290 and 300. 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.
[0273]
As shown in FIGS. 9 and 10, the peeling member 310 on the fixing roller 210 side 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.
[0274]
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. 8 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.
[0275]
The peeling member 320 on the pressure roller 220 side has the same shape as the peeling member on the fixing roller 210 side. However, as shown in FIGS. 7 and 8, 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.
[0276]
In this embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, 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.
[0277]
As shown in FIG. 10, 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.
[0278]
The peeling member 320 on the pressure roller 220 side has the same shape as the peeling member on the fixing roller 210 side. As shown in FIGS. 7 and 8, 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. Therefore, as shown in FIG. 11, 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.
[0279]
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.
[0280]
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.
[0281]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, 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 portion 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.
[0282]
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.
[0283]
For example, when the fixing roller 210 and the pressure roller 220 have an inverted crown shape as shown in FIG. 13, the cross-sectional shape of the peeling member 310 is preferably as shown in FIG. When the fixing roller 210 and the pressing roller 220 have a crown shape as shown in FIG. 15, the cross-sectional shape of the peeling member 310 is preferably as shown in FIG.
[0284]
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.
[0285]
As shown in FIG. 17, 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.
[0286]
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 10 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.
[0287]
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.
[0288]
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 to 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 winding. Hardly causes peeling failure.
[0289]
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.
[0290]
The set fixing temperature (set temperature of the surface of the fixing roller 210) during operation is preferably 110 to 220 ° C, and 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).
[0291]
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. Therefore, when the conventional toner is used, the toner 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.
[0292]
On the other hand, the above-described fixing device 190 can suitably apply the toner of the present invention. That is, the toner of the present invention satisfies the above-described relationship of the relaxation elasticity and is made of a material containing a block polyester and an amorphous polyester. Even if the toner image is reliably fixed to the fixing member 500 and comes into contact with the peeling member, the fixed image is hardly disturbed or streaked. In particular, since the toner of the present invention contains an amorphous polyester having a relatively low softening point, the toner is reliably fixed to the recording medium when passing through the fixing nip portion 340, and has a crystalline block. Since it contains a block polyester, crystals having a high hardness and an appropriate size are likely to be deposited inside the block polyester. 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.
[0293]
As described above, the toner, the fixing device, and the image forming apparatus of the present invention have been described based on the preferred embodiments, but the present invention is not limited thereto.
[0294]
For example, the toner of the present invention is not limited to one manufactured by the method described above. For example, in the above-described embodiment, the toner production powder obtained through the granulation process is described as being obtained by performing the external addition process. Powder (toner production powder) may be used as the toner as it is. Further, in the above-described embodiment, the heat sphering process is performed after the pulverizing step, but such a heat sphering process may be omitted. Further, in the above-described embodiment, a configuration using a pulverization method is described as a method for producing a toner. However, the toner of the present invention may be obtained by a spray drying method, a polymerization method, or the like.
[0295]
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.
[0296]
In the above-described embodiment, ΔT obtained by measuring the endothermic peak of the melting point by differential scanning calorimetry (DSC) has been 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.
[0297]
In the above-described embodiment, the toner production powder is described as using a powder obtained by a pulverization method. However, a spray-dry method, a polymerization method, or the like may be used. Good.
[0298]
In the above-described embodiment, the configuration in which the thermal sphering process is performed under dry conditions is described. However, the thermal sphering process may be performed under wet conditions, such as in a solution.
[0299]
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 and the like can be used.
[0300]
In the illustrated configuration, the kneader having a configuration having two screws has been described, but the number of screws may be one, or three or more.
[0301]
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 of the kneader is not limited to the above-described one using the cooler, but may be, for example, air cooling or the like.
[0302]
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
[0303]
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.
[0304]
【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.
[0305]
[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.
[0306]
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).
[0307]
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.
[0308]
[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.
[0309]
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 to the outside of the system. Was designated as polyester A ′ (PES-A ′).
[0310]
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., the weight average molecular weight Mw is 1.5 × 10 4 Met.
[0311]
[1.3] Production of polyester B (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]: 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 inside 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).
[0312]
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. The heat of fusion E of the 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.
[0313]
[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 molar part, 1,4-butanediol as a diol component: 5 mol parts, and dimethyl terephthalate as a dicarboxylic acid component: 5 mol 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).
[0314]
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.
[0315]
[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, and 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, whereby the free diol generated in the condensation reaction was discharged to the outside of the system. Was designated as polyester D (PES-D).
[0316]
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.
[0317]
The melting point, softening point, glass transition point, and weight average molecular weight of each of the above resin materials were measured as follows.
[0318]
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. At this time, the maximum endothermic peak temperature due to crystal melting (during the second run) was determined by the melting point T. m Asked.
[0319]
Softening point T 1/2 Was measured using a capillary 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).
[0320]
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 specified 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.
[0321]
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).
[0322]
First, 1 g of a resin sample was dissolved in THF (tetrahydrofuran) to obtain 1 mL of a THF solution (including an insoluble content). This THF solution was poured into a sample bottle dedicated to centrifugation, centrifuged at 2,000 ppm for 5 minutes in a centrifuge, and filtered through the supernatant sample prep LCR13-LH (pore size: 0.5 μm). A filtrate was obtained.
[0323]
The filtrate thus obtained was 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.
[0324]
[2] Production of toner
A toner was manufactured as follows.
[0325]
(Example 1)
First, polyester A: 80 parts by weight as an amorphous polyester, polyester B: 20 parts by weight as a block polyester, quinacridone (PR.122): 6 parts by weight 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.
[0326]
These components were mixed using a 20 L Henschel mixer to obtain a raw material for producing a toner.
[0327]
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.
[0328]
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.
[0329]
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.
[0330]
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.
[0331]
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.
[0332]
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.
[0333]
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.
[0334]
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.
[0335]
The kneaded product cooled as described above was roughly pulverized (average particle size: 1 to 2 mm) and subsequently finely pulverized. A hammer mill was used for coarse pulverization of the kneaded material, and a jet mill (manufactured by Hosokawa Micron, 200AFG) was used for fine pulverization. The pulverization was performed at a pulverizing air pressure of 500 kPa and a rotor rotation speed of 7000 rpm.
[0336]
The pulverized material thus obtained was classified using an air flow splitter (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, 100ATP).
[0337]
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.
[0338]
Thereafter, an external additive was added to the powder subjected to the thermal sphering treatment to obtain a toner. The application of the external additive was performed by mixing 100 parts by weight of the powder subjected to the thermal spheroidization treatment and 2.5 parts by weight of the external additive 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.
[0339]
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.
[0340]
The average particle size of the finally obtained toner was 7.5 μm. The average circularity R of the obtained toner was 0.96. The acid value of the toner was 0.8 mgKOH / g. The average length of the crystals in the toner was 500 nm. Further, the coverage of the external additive in the obtained toner was 160%. The ratio (release rate) of the rutile-anatase type titanium oxide contained as a free external additive to the toner was 1.2%.
[0341]
The circularity was measured in an aqueous dispersion using a flow-type particle image analyzer (FPIA-2000, manufactured by Sysmex Corporation). 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 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. )
[0342]
The average length of the crystals in the toner was determined from the result of measurement with a transmission electron microscope (TEM).
[0343]
(Example 2)
A toner was manufactured in the same manner as in Example 1 except that polyester C was used as the block polyester.
[0344]
(Example 3)
A toner was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a positively chargeable silica (average particle diameter: 40 nm): 1 part by weight was further used as an external additive. 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.
[0345]
(Examples 4 to 7)
Except that the content of polyester A and the content of polyester B in the raw material to be subjected to the kneading step are as shown in Table 1, and the types and amounts of external additives used in the external addition step are as shown in Table 1. In the same manner as in Example 1, a toner was produced.
[0346]
(Examples 8 to 10)
Instead of polyester A, polyester A 'was used, the content of polyester A' in the raw material to be subjected to the kneading step, the content of polyester C were as shown in Table 1, and the amount of the external additive used in the external addition step was A toner was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the type and the amount of addition were as shown in Table 1.
[0347]
(Example 11)
A toner was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 2 parts by weight of a low-melting polyester was added to the raw materials to be subjected to the kneading step. The low-melting polyester used was a polymer of 1,6-hexanediol and hexanedicarboxylic acid and had a weight average molecular weight Mw of 4.8 × 10 3 , Melting point T m Is 79 ° C, softening point T 1/2 Is 82 ° C., glass transition point T g Was 57 ° C.
[0348]
(Comparative Example 1)
A toner was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by weight of polyester A was used instead of 80 parts by weight of polyester A and 20 parts by weight of polyester B.
[0349]
(Comparative Example 2)
A toner was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by weight of polyester B was used instead of 80 parts by weight of polyester A and 20 parts by weight of polyester B.
[0350]
(Comparative Example 3)
A toner was manufactured in the same manner as in Example 1 except that polyester D was used instead of polyester B.
[0351]
(Comparative Example 4)
The contents of the polyester A ′ and the wax in the raw materials to be subjected to the kneading step are shown in Table 1, and the types and amounts of the external additives used in the external addition step are shown in Table 1, except that A toner was manufactured in the same manner as in Example 1.
[0352]
Table 1 shows the constituent components of the toners of the above Examples and Comparative Examples. Table 2 summarizes the release rates of rutile anatase type titanium oxide. In the table, polyester A, polyester A ', polyester B, polyester C, and polyester D are shown as PES-A, PES-A', PES-B, PES-C, and PES-D, respectively, and a charge control agent. Is indicated by CCA.
[0353]
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.
[0354]
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. Using the ARES viscoelasticity measuring device (manufactured by Rheometric Scientific F.E.), the sample thus obtained was subjected to viscoelasticity measurement in the stress relaxation measurement mode under the following measurement conditions.
・ Measurement temperature: 150 ° C,
・ Amount of applied strain: Maximum strain in the wire diameter region
・ Geometry: Parallel plate (25mm diameter)
[0355]
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 2.
[0356]
[Table 1]
Figure 2004138925
[0357]
[Table 2]
Figure 2004138925
[0358]
[3] Evaluation
With respect to each of the toners obtained as described above, evaluation was made on a good fixing area, development durability, storage properties, charging characteristics, transfer efficiency, and transparency.
[0359]
[3.1] Good fixing area
First, a fixing device as shown in FIGS. 7 to 14 and 17 described above was manufactured. In this fixing device, the time Δt required for the toner to pass through the nip was set to 0.05 seconds, and the fixing temperature during operation was set to 180 ° C. Using this fixing device, an image forming apparatus as shown in FIGS. 5 and 6 was produced. 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
[0360]
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 checked.
[0361]
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 three-level criteria.
A: The width of the good fixing area is 60 ° C. or more.
:: The width of the good fixing area is 35 ° C. or more and less than 60 ° C.
X: The width of the good fixing area is less than 35 ° C.
[0362]
[3.2] Development durability
After 30 g of the toner was set in the developing device of the image forming apparatus used in [3.1], aging was performed without replenishment, and the time until filming on the developing roller occurred was measured.
[0363]
[3.3] 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. Then, the presence or absence of agglomeration (aggregation) was visually checked. It evaluated according to.
:: Existence of agglomeration (aggregation) was not recognized at all.
Δ: Small lump (aggregation) was slightly observed.
X: Lump (aggregation) was clearly recognized.
[0364]
[3.4] Charging characteristics
In the image forming apparatus used in [3.1], the image forming apparatus is stopped during printing, the cartridge is removed, and the charge amount is measured using a powder charge 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.
[0365]
Regarding the charge amount, the initial charge amount and the charge amount after printing 1,000 sheets (after 1K) were obtained.
[0366]
The charge amount after printing 1,000 sheets (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 amount of change (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.
[0367]
In addition, the existence ratio of the oppositely chargeable toner to the total amount of the toner is determined. When the existence ratio of the oppositely chargeable toner is less than 3 wt%, the result is ○, and when the existence ratio of the oppositely chargeable toner is 3 wt% or more. Is x.
[0368]
[3.5] Transfer efficiency
The following evaluation was performed using the image forming apparatus used in [3.1].
[0369]
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 Was determined as the transfer efficiency.
[0370]
[3.6] Transparency
First, a small amount of toner was inserted between two slide glasses, melted on a hot plate, and then gradually cooled. The resin constituting the toner was allowed to stand until it was completely solidified. Thereafter, the HAZE value was measured with a HAZ meter (Model 1001DP, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). Was evaluated as x, and evaluated. The HAZE value is a value obtained by dividing the diffuse transmittance by the total transmittance. The better the dispersibility of each component in the toner, the smaller the value.
The results are summarized in Table 3.
[0371]
[Table 3]
Figure 2004138925
[0372]
As is evident from Table 3, 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 was excellent in storage stability. In particular, the toner of the present invention exhibited excellent development durability, fixability, and storage stability while maintaining charging characteristics, transfer efficiency, and transparency. Further, the composition of the polyester resin and the ratio of the initial relaxation modulus G (0.01) [Pa] of the toner to the relaxation modulus G (Δt) [Pa] at Δt seconds: G (0.01) / Very good results were obtained with the toner having a preferable G (Δt).
[0373]
On the other hand, in the toner of the comparative example, sufficient characteristics were not obtained.
In particular, the toner of Comparative Example 1 containing no amorphous polyester had a low fixing strength, a narrow good fixing area, and was inferior in transparency.
[0374]
Further, the toner of Comparative Example 2 containing no block polyester was weak in mechanical stress, and was particularly inferior in development durability.
[0375]
Further, the toner of Comparative Example 3 in which the amorphous polyester and the polyester D having high crystallinity were used in combination without using the block polyester was inferior in compatibility between resins, and particularly inferior in fixability and durability.
[0376]
Further, in the toner of Comparative Example 4 in which G (0.01) / G (Δt)> 10, no good fixing area was present.
[0377]
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.
[0378]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to withstand mechanical stress (having sufficient physical stability) and to secure sufficient fixing property (fixing strength) in a wide temperature range. A toner can be provided, and a fixing device and an image forming apparatus to which the toner can be suitably applied can be provided.
[0379]
Such effects can be attained by the composition of the block polyester (for example, constituent monomer, average molecular weight, abundance ratio of the crystalline block, etc.), the composition of the amorphous polyester (for example, constituent monomer, average molecular weight, etc.), Compounding ratio with crystalline polyester, ratio of relaxation elastic modulus G (Δt) [Pa] at Δt seconds of toner to initial relaxation elastic modulus G (0.01) [Pa]: G (0.01) / G By adjusting (.DELTA.t) and the like, it is possible to obtain a more excellent one.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of a configuration of a kneader and a cooler used in a method for producing a toner of the present invention.
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 view for explaining a method for measuring the amount of rutile-anatase type titanium oxide released from toner particles contained in the toner.
FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a preferred embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
6 is a sectional view of a developing device included in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing a detailed structure of a fixing device of the present invention used in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 8 is a sectional view of a main part of the fixing device of FIG. 7;
FIG. 9 is a perspective view of a peeling member constituting the fixing device of FIG. 7;
FIG. 10 is a side view showing an attached state of a peeling member constituting the fixing device of FIG.
11 is a front view of the fixing device of FIG. 7 as viewed from above.
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining an arrangement angle of a peeling member with respect to a tangent line at an exit of a fixing nip portion.
FIG. 13 is a diagram schematically illustrating shapes of a fixing roller and a pressure roller and a shape of a fixing nip portion.
FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating shapes of a fixing roller and a pressure roller and a shape of a fixing nip portion.
FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG.
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a gap between a fixing roller and a peeling member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Kneader 2 ... Process part 21 ... Barrel 22, 23 ... Screw 24 ... Fixing member 25 ... 1st area 26 ... 2nd area 27 ... 3rd area 28, 29 ... Temperature transition area 3 Head part 31 Internal space 32 Extrusion port 33 Cross-sectional area gradually decreasing part 4 Feeder 5 Raw material 6 Cooler 61, 62, 63, 64 Roll 611 621, 631, 641 ... Rotating shafts 65, 66 ... Belt 67 ... Discharge part 7 ... Kneaded material 10 ... Image forming apparatus 20 ... Apparatus main body 30 ... Image carrier 40 ... Charging device 50 ... Exposure device 60 Rotary 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… Magenta developing device 60C… Cyan developing device
60K: Black developing device 70: Intermediate transfer device 90: Driving roller
100 driven roller 110 intermediate transfer belt 120 primary transfer roller 130 transfer belt cleaner 140 secondary transfer roller 150 paper cassette 160 pickup roller 170 recording medium transport path 190 ... Fixing device 200... Discharge tray 210... Fixing roller (heating fixing member) 210 a... Heat source 210 b. ... Cylinder 220c ... Elastic layer 220d ... Rotating shaft 230 ... Conveying path for double-sided printing 240 ... Housing 250 ... Bearing 260 ... Pressing lever 270 ... Pressing spring
280 Drive gear 290 Support shaft 300 Support shaft 310 Peeling member 310a Peeling part 310b Bend part 310c Support piece 310d Fitting hole 310e Guide part 310f Tip section 320: peeling member
320a: peeling section 320e: guide section 330: spring 340: fixing nip section 341: nip exit 500: recording medium T: toner
S… tangent G1… gap G2… gap

Claims (54)

定着ニップ部を有する定着装置で用いられ、かつ樹脂と、着色剤とを含む材料で構成されたトナーであって、
前記樹脂は、主としてポリエステル系樹脂で構成され、
前記ポリエステル系樹脂は、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、ジオール成分とジ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り、
前記定着装置で用いた際にトナー粒子が前記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)[Pa]とし、さらに、トナーのΔt秒での緩和弾性率をG(Δt)[Pa]としたとき、定着設定温度において、
G(0.01)/G(Δt)≦10の関係を満足することを特徴とするトナー。
A toner that is used in a fixing device having a fixing nip portion, and is made of a material including a resin and a colorant,
The resin is mainly composed of a polyester resin,
The polyester-based 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 has a crystalline block formed by condensing a diol component and a dicarboxylic acid component, and an amorphous block having a lower crystallinity than the crystalline block,
The time required for the toner particles to pass through the fixing nip when used in the fixing device is Δt [sec], and the relaxation elastic modulus of the toner at 0.01 second is the initial relaxation elastic modulus G (0.01). [Pa], and the relaxation elastic modulus of the toner at Δt seconds is G (Δt) [Pa].
A toner characterized by satisfying a relationship of G (0.01) / G (Δt) ≦ 10.
前記定着装置を用いて定着を行う際の、前記定着設定温度は、110〜220℃である請求項1に記載のトナー。2. The toner according to claim 1, wherein the fixing set temperature when fixing is performed using the fixing device is 110 to 220 ° C. 3. 前記ブロックポリエステルの融点は、前記非晶性ポリエステルの軟化点より高い請求項1または2に記載のトナー。The toner according to claim 1, wherein a melting point of the block polyester is higher than a softening point of the amorphous polyester. 前記非晶性ポリエステルを構成するモノマー成分は、その50mol%以上が、前記ブロックポリエステルの非晶性ブロックを構成するモノマー成分と同一である請求項1ないし3のいずれかに記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 3, wherein a monomer component constituting the amorphous polyester has 50 mol% or more of the same monomer component constituting an amorphous block of the block polyester. 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1ないし4のいずれかに記載のトナー。The toner according to claim 1, wherein a mixing ratio of the block polyester to the amorphous polyester is 5:95 to 45:55 by weight. 前記ブロックポリエステル中における前記結晶性ブロックの含有率は5〜60wt%である請求項1ないし5のいずれかに記載のトナー。The toner according to claim 1, wherein a content of the crystalline block in the block polyester is 5 to 60 wt%. 前記ブロックポリエステルの前記結晶性ブロックを構成するジオール成分は、その80mol%以上が脂肪族ジオールである請求項1ないし6のいずれかに記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 6, wherein 80 mol% or more of the diol component constituting the crystalline block of the block polyester is an aliphatic diol. 前記ブロックポリエステルの前記結晶性ブロックは、炭素数が3〜7の直鎖状の分子構造を有し、かつ、その両端に水酸基を有するものを、ジオール成分として含むものである請求項1ないし7のいずれかに記載のトナー。8. The diol component according to claim 1, wherein the crystalline block of the block polyester has a linear molecular structure having 3 to 7 carbon atoms and has a hydroxyl group at both ends as a diol component. 9. The toner according to any one of the above. 前記ブロックポリエステルの前記結晶性ブロックを構成するジカルボン酸成分は、その50mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものである請求項1ないし8のいずれかに記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 8, wherein at least 50 mol% of a dicarboxylic acid component constituting the crystalline block of the block polyester has a terephthalic acid skeleton. 前記ブロックポリエステルの前記非晶性ブロックを構成するジオール成分は、少なくともその一部が脂肪族ジオールである請求項1ないし9のいずれかに記載のトナー。10. The toner according to claim 1, wherein at least a part of the diol component constituting the amorphous block of the block polyester is an aliphatic diol. 前記ブロックポリエステルの前記非晶性ブロックを構成するジオール成分は、少なくともその一部が分岐鎖を有するものである請求項1ないし10のいずれかに記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 10, wherein at least a part of the diol component constituting the amorphous block of the block polyester has a branched chain. 前記ブロックポリエステルの融点は、190℃以上である請求項1ないし11のいずれかに記載のトナー。The toner according to claim 1, wherein the melting point of the block polyester is 190 ° C. or higher. 前記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が5mJ/mg以上である請求項1ないし12のいずれかに記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 12, wherein the block polyester has a heat of fusion of 5 mJ / mg or more determined when an endothermic peak of a melting point is measured by differential scanning calorimetry. 前記ブロックポリエステルの重量平均分子量Mwは、1×10〜3×10である請求項1ないし13のいずれかに記載のトナー。14. The toner according to claim 1, wherein the block polyester has a weight average molecular weight Mw of 1 × 10 4 to 3 × 10 5 . 前記ブロックポリエステルは、リニア型ポリマーである請求項1ないし14のいずれかに記載のトナー。15. The toner according to claim 1, wherein the block polyester is a linear polymer. 前記非晶性ポリエステルを構成するジカルボン酸成分は、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものである請求項1ないし15のいずれかに記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 15, wherein the dicarboxylic acid component constituting the amorphous polyester has a terephthalic acid skeleton in an amount of 80 mol% or more. 前記非晶性ポリエステルの重量平均分子量Mwは、5×10〜4×10である請求項1ないし16のいずれかに記載のトナー。The toner according to claim 1, wherein the amorphous polyester has a weight average molecular weight Mw of 5 × 10 3 to 4 × 10 4 . 前記非晶性ポリエステルは、リニア型ポリマーである請求項1ないし17のいずれかに記載のトナー。18. The toner according to claim 1, wherein the amorphous polyester is a linear polymer. 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が相溶している請求項1ないし18のいずれかに記載のトナー。19. The toner according to claim 1, wherein the block polyester and the amorphous polyester are compatible. トナー中における前記ポリエステル系樹脂の含有量が、50〜98wt%である請求項1ないし19のいずれかに記載のトナー。20. The toner according to claim 1, wherein the content of the polyester resin in the toner is 50 to 98 wt%. 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1ないし20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。)
21. The toner according to claim 1, 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.)
外添剤を含む請求項1ないし21のいずれかに記載のトナー。22. The toner according to claim 1, further comprising an external additive. トナーの平均粒径が3〜12μmである請求項1ないし22のいずれかに記載のトナー。23. The toner according to claim 1, wherein the toner has an average particle size of 3 to 12 [mu] m. ワックスを含むものである請求項1ないし23のいずれかに記載のトナー。24. The toner according to any one of claims 1 to 23, comprising a wax. 前記ワックスは、エステル系ワックスを含むものである請求項24に記載のトナー。The toner according to claim 24, wherein the wax includes an ester-based wax. 前記ワックスの含有量が5wt%以下である請求項24または25に記載のトナー。26. The toner according to claim 24, wherein the content of the wax is 5 wt% or less. 前記Δtが0.02〜0.2秒である請求項1ないし26のいずれかに記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 26, wherein the Δt is 0.02 to 0.2 seconds. 定着ローラと、
前記定着ローラに圧接される加圧ローラと、
前記定着ローラと前記加圧ローラとの接触部で形成される定着ニップ部を通過した記録媒体を前記定着ローラから剥離するための剥離部材とを有する定着装置で用いられる請求項1ないし27のいずれかに記載のトナー。
A fixing roller,
A pressure roller pressed against the fixing roller,
28. The fixing device according to claim 1, which is used in a fixing device having a separation member for separating a recording medium that has passed through a fixing nip formed at a contact portion between the fixing roller and the pressure roller from the fixing roller. The toner according to any one of the above.
前記定着装置は、前記記録媒体の送り速度が0.05〜1.0m/秒のものである請求項28に記載のトナー。29. The toner according to claim 28, wherein the fixing device has a feeding speed of the recording medium of 0.05 to 1.0 m / sec. 前記剥離部材が前記定着ローラおよび/または前記加圧ローラの軸方向に所定の長さを有する板状の部材である請求項28または29に記載のトナー。30. The toner according to claim 28, wherein the peeling member is a plate-shaped member having a predetermined length in an axial direction of the fixing roller and / or the pressure roller. 前記定着装置は、前記剥離部材が前記定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に配設されたものである請求項28ないし30のいずれかに記載のトナー。31. The toner according to claim 28, wherein in the fixing device, the peeling member is disposed downstream of the fixing nip in the recording medium conveyance direction. 前記剥離部材が前記定着ローラおよび/または前記加圧ローラに近接して配設されている請求項28ないし31のいずれかに記載のトナー。32. The toner according to claim 28, wherein the peeling member is disposed near the fixing roller and / or the pressure roller. 前記定着装置は、前記定着ローラと前記加圧ローラとが略水平状態に配設されたものである請求項28ないし32のいずれかに記載のトナー。33. The toner according to claim 28, wherein the fixing device has the fixing roller and the pressure roller disposed substantially horizontally. 前記定着装置は、その運転時において、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップがほぼ一定になるように前記剥離部材が配設されたものである請求項28ないし33のいずれかに記載のトナー。The toner according to any one of claims 28 to 33, wherein the fixing device is provided with the release member such that a gap between the fixing roller and the release member is substantially constant during operation. . 前記剥離部材は、前記定着ローラの軸方向に沿って配設されたものであり、かつ、前記定着ニップ部の出口の形状に沿う形状を有するものである請求項28ないし34のいずれかに記載のトナー。35. The peeling member according to claim 28, wherein the peeling member is disposed along an axial direction of the fixing roller, and has a shape along a shape of an outlet of the fixing nip portion. Toner. 前記定着ニップ部の出口の接線に対する、前記剥離部材の配置角度θは、前記定着ロール側を+の角度、前記加圧ロール側を−の角度としたとき、−5〜+20°である請求項28ないし35のいずれかに記載のトナー。Respect to the tangent of the exit of the fixing nip portion, the arrangement angle theta A of the release member, the fixing roll side + angle, the pressure to the pressure roll side - when the angle is -5 to + 20 ° claims Item 36. The toner according to any one of Items 28 to 35. 前記定着装置は、前記定着ローラおよび前記加圧ローラの軸方向に延在し、前記定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に、前記定着ローラおよび前記加圧ローラに近接して配設される前記剥離部材を備え、前記定着ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記定着ローラ表面で行い、前記加圧ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記加圧ローラの軸受表面で行うものである請求項28ないし36のいずれかに記載のトナー。The fixing device extends in the axial direction of the fixing roller and the pressure roller, and is disposed downstream of the fixing nip in the recording medium conveyance direction and close to the fixing roller and the pressure roller. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising: the peeling member, wherein 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 pressure roller side is performed on a bearing surface of the pressure roller. 37. The toner according to any one of 28 to 36. 前記定着装置は、前記加圧ローラの軸方向長さが前記定着ローラのそれよりも短く、その空いたスペースに前記軸受が設けられたものである請求項37に記載のトナー。38. The toner according to claim 37, wherein in the fixing device, the axial length of the pressure roller is shorter than that of the fixing roller, and the bearing is provided in an empty space thereof. 前記定着装置は、前記定着ローラの軸方向の端部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG2[μm]が、前記定着ローラの軸方向の中央部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG1[μm]より大きいものである請求項28ないし38のいずれかに記載のトナー。The fixing device may be configured such that a gap G2 [μm] between the fixing roller and the peeling member near an axial end of the fixing roller is closer to an axial center of the fixing roller. The toner according to any one of claims 28 to 38, wherein the gap is larger than a gap G1 [μm] with a peeling member. 請求項1ないし39のいずれかに記載のトナーを記録媒体に定着させることを特徴とする定着装置。A fixing device for fixing the toner according to any one of claims 1 to 39 to a recording medium. 請求項1ないし27のいずれかに記載のトナーを記録媒体に定着させるための定着装置であって、
定着ローラと、
前記定着ローラに圧接される加圧ローラと、
前記定着ローラと前記加圧ローラとの接触部で形成される定着ニップ部を通過した記録媒体を前記定着ローラから剥離するための剥離部材とを有することを特徴とする定着装置。
A fixing device for fixing the toner according to any one of claims 1 to 27 to a recording medium, comprising:
A fixing roller,
A pressure roller pressed against the fixing roller,
A fixing device, comprising: a separation member for separating a recording medium that has passed through a fixing nip formed by a contact portion between the fixing roller and the pressure roller from the fixing roller.
前記記録媒体の送り速度が0.05〜1.0m/秒である請求項41に記載の定着装置。42. The fixing device according to claim 41, wherein a feeding speed of the recording medium is 0.05 to 1.0 m / sec. 運転時における、前記定着ニップ部の温度は、100〜220℃である請求項41または42に記載の定着装置。43. The fixing device according to claim 41, wherein the temperature of the fixing nip during the operation is 100 to 220C. 前記剥離部材は、前記定着ローラおよび/または前記加圧ローラの軸方向に所定の長さを有する板状の部材である請求項41ないし43のいずれかに記載の定着装置。The fixing device according to any one of claims 41 to 43, wherein the peeling member is a plate-shaped member having a predetermined length in an axial direction of the fixing roller and / or the pressure roller. 前記剥離部材は、前記定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に配設されたものである請求項41ないし44のいずれかに記載の定着装置。45. The fixing device according to claim 41, wherein the peeling member is disposed downstream of the fixing nip in the recording medium conveyance direction. 前記剥離部材は、前記定着ローラおよび/または前記加圧ローラに近接して配設されている請求項41ないし45のいずれかに記載の定着装置。The fixing device according to any one of claims 41 to 45, wherein the peeling member is disposed near the fixing roller and / or the pressure roller. 前記定着ローラと前記加圧ローラとが略水平状態に配設されている請求項41ないし46のいずれかに記載の定着装置。47. The fixing device according to claim 41, wherein the fixing roller and the pressure roller are disposed in a substantially horizontal state. 運転時において、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップがほぼ一定になるように前記剥離部材が配設されている請求項41ないし47のいずれかに記載の定着装置。48. The fixing device according to claim 41, wherein the separation member is disposed such that a gap between the fixing roller and the separation member is substantially constant during operation. 前記剥離部材は、前記定着ローラの軸方向に沿って配設されたものであり、かつ、前記定着ニップ部の出口の形状に沿う形状を有するものである請求項41ないし48のいずれかに記載の定着装置。49. The peeling member according to claim 41, wherein the peeling member is disposed along an axial direction of the fixing roller, and has a shape along the shape of an outlet of the fixing nip portion. Fixing device. 前記定着ニップ部の出口の接線に対する、前記剥離部材の配置角度θは、前記定着ロール側を+の角度、前記加圧ロール側を−の角度としたとき、−5〜+20°である請求項41ないし49のいずれかに記載の定着装置。Respect to the tangent of the exit of the fixing nip portion, the arrangement angle theta A of the release member, the fixing roll side + angle, the pressure to the pressure roll side - when the angle is -5 to + 20 ° claims Item 50. The fixing device according to any one of Items 41 to 49. 前記定着ローラおよび前記加圧ローラの軸方向に延在し、前記定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に、前記定着ローラおよび前記加圧ローラに近接して配設される前記剥離部材を備え、前記定着ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記定着ローラ表面で行い、前記加圧ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記加圧ローラの軸受表面で行う請求項41ないし50のいずれかに記載の定着装置。The image forming apparatus further includes the peeling member that extends in the axial direction of the fixing roller and the pressure roller and that is disposed downstream of the fixing nip portion in the recording medium conveyance direction and that is disposed close to the fixing roller and the pressure roller. The positioning of the release member on the fixing roller side is performed on the surface of the fixing roller, and the positioning of the release member on the pressure roller side is performed on a bearing surface of the pressure roller. Fixing device. 前記加圧ローラの軸方向長さが前記定着ローラのそれよりも短く、その空いたスペースに前記軸受が設けられたものである請求項51に記載の定着装置。52. The fixing device according to claim 51, wherein an axial length of the pressure roller is shorter than that of the fixing roller, and the bearing is provided in an empty space. 前記定着ローラの軸方向の端部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG2[μm]が、前記定着ローラの軸方向の中央部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG1[μm]より大きい請求項41ないし52のいずれかに記載の定着装置。A gap G2 [μm] between the fixing roller and the peeling member near an axial end of the fixing roller is a gap between the fixing roller and the peeling member near an axial center of the fixing roller. The fixing device according to claim 41, wherein the fixing device is larger than G1 [μm]. 請求項40ないし53のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of claims 40 to 53.
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