JP2004219674A - Mixing device, toner manufacturing method and toner - Google Patents

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JP2004219674A JP2003006447A JP2003006447A JP2004219674A JP 2004219674 A JP2004219674 A JP 2004219674A JP 2003006447 A JP2003006447 A JP 2003006447A JP 2003006447 A JP2003006447 A JP 2003006447A JP 2004219674 A JP2004219674 A JP 2004219674A
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Satoru Miura
覚 三浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mixing device which mixes toner manufacturing powder (toner mother particles) and additive agent so that the additive agent is appropriately prevented from isolating or aggregating. <P>SOLUTION: The mixing device 100' is provided with a stirring/mixing chamber 120 in which the toner manufacturing powder and the additive agent are charged, a rotary shaft 150 which is rotated by a rotary-driving means, and a stirring blade 170 fixed on the rotary shaft 150. Besides, a cylindrical member 129 is installed in the stirring/mixing chamber 120. The cylindrical member 129 is provided with a cylindrical insulating layer 1292 constituted of insulating material, a 1st conductive layer 1291 constituted of conductive material and formed on the outer periphery side of the insulating layer 1292, and a 2nd conductive layer 1293 constituted of conductive material and formed on the inner periphery side of the insulating layer 1292. The surface of the 1st conductive layer 1291 is electrified with the same polarity as that of the additive agent when being connected to the power source. Then, the additive agent is prevented from sticking to the inside wall surface of the stirring/mixing chamber 120. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、混合装置、トナーの製造方法およびトナーに関する。
【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、例えば、以下のような工程を経て製造される。まず、樹脂成分を主とする材料を混合・混練し、混練物を得る。その後、該混練物を粉砕することにより、トナー母粒子を得る。その後、該トナー母粒子に外添剤を外添処理してトナーが完成する。
【0004】
外添処理を行う場合には、一般に、攪拌混合装置を用いて、トナー母粒子と外添剤とを攪拌混合する処理が行われている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
【0005】
しかしながら、従来の攪拌混合装置を用いてトナーの外添処理を行う場合、外添剤の添加量が比較的多くなると(例えば、外添剤の添加量が2wt%を超えると)、攪拌混合処理によりトナー母粒子に付着しない外添剤、すなわち、トナー母粒子から遊離している外添剤(遊離外添剤)の割合が多くなるという問題があった。また、遊離外添剤の割合が多くなると、遊離外添剤が攪拌混合装置の壁面に付着し、遊離外添剤の各粒子同士が凝集し、大粒径の外添剤としてトナー製品中に混入する場合があった。
【0006】
遊離または凝集した外添剤がトナー製品に多量に混入すると、品質面では帯電時のワイヤーへの付着による画像上の筋が発生したり、また、帯電が不安定になるといった悪影響や、画像定着装置内での凝集が起こり、トナーの帯電特性を変化させてしまう等の悪影響が発生し易くなる。
【0007】
また、遊離外添剤の量が多くなると、空気中への微粒子(遊離外添剤)の飛散等も起こり易くなり、トナー製造の作業上の安全性も懸念される。
【0008】
【特許文献1】
特開平8−173783号公報(第5頁)
【特許文献2】
特開昭63−244056号公報(第3頁)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、外添剤の遊離や凝集が好適に防止されるように、トナー製造用粉末(トナー母粒子)と外添剤とを混合することのできる混合装置、該装置を用いたトナーの製造方法を提供すること、また、前記混合装置、前記製造方法を用いて製造されたトナー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)〜(14)の本発明により達成される。
【0011】
(1) トナー製造用粉末と外添剤とが投入される攪拌混合室と、
回転駆動手段により回転させられる回転軸と、
前記攪拌混合室内に配設されるとともに、前記回転軸に固定された攪拌羽根とを有し、
前記トナー製造用粉末と前記外添剤とを攪拌混合して、トナー製造用粉末に外添剤を外添させる混合装置であって、
前記攪拌混合室の内壁面を、前記外添剤と同じ極性に帯電させる帯電手段を有することを特徴とする混合装置。
これにより、外添剤の遊離や凝集が好適に防止されるように、トナー製造用粉末(トナー母粒子)と外添剤とを混合することのできる混合装置を提供することができる。
【0012】
(2) 前記攪拌混合室の壁面内部に流路を有し、当該流路内を、摩擦帯電により外添剤と同じ極性に帯電する帯電粉末を移動させることにより、前記攪拌混合室の内壁面を帯電させる上記(1)に記載の混合装置。
これにより、攪拌混合室の内壁面を、容易かつ安全に帯電させることができる。
(3) 前記帯電粉末の平均粒径が、0.05〜0.3mmである上記(2)に記載の混合装置。
これにより、帯電粉末の流動性を十分に確保しつつ、帯電粉末の移動による攪拌混合室の内壁面の帯電の効率を特に優れたものとすることができる。
【0013】
(4) 前記帯電粉末の流動速度が、10〜1000g/秒である上記(2)または(3)に記載の混合装置。
これにより、帯電粉末の移動による攪拌混合室の内壁面の帯電の効率を特に優れたものとすることができる。また、帯電粉末の流動抵抗を小さくし、帯電粉末をスムーズに流すことができる。
【0014】
(5) 前記帯電粉末に予め空気を含ませておく上記(2)ないし(4)のいずれかに記載の混合装置。
これにより、帯電粉末の流動性を向上させることができる。
(6) 前記流路内に、らせん状の誘導路が形成されている上記(2)ないし(5)のいずれかに記載の混合装置。
これにより、流路内において帯電粉末を容易かつ均一に流すことができ、攪拌混合室の内壁面の帯電の効率を特に優れたものとすることができる。
【0015】
(7) 電圧を印加することにより、前記攪拌混合室の内壁面を、前記外添剤と同じ極性に帯電させる上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の混合装置。
これにより、比較的容易に、攪拌混合室の内壁面を帯電させることができる。
(8) 前記電圧の絶対値は、1〜10kVである上記(7)に記載の混合装置。
これにより、外添剤の遊離や凝集をより効果的に防止することができる。
【0016】
(9) 前記攪拌混合室の少なくとも一部を囲繞するように配され、かつ、導電性の材料で構成された2つの導電層の間に、絶縁性の材料で構成された絶縁層が介挿された筒状の部材を有し、
前記導電層のうち前記部材の外周面側に設けられた層が極板として機能するように、前記電圧が印加される上記(7)または(8)に記載の混合装置。
これにより、外添剤の遊離や凝集をより効果的に防止することができる。
【0017】
(10) 上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の混合装置を用いて、トナー製造用粉末と外添剤とを攪拌混合する工程を有することを特徴とするトナーの製造方法。
これにより、外添剤の遊離が抑制されたトナーを提供することができる。
(11) 上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の混合装置を用いて製造されたことを特徴とするトナー。
これにより、外添剤の遊離が抑制されたトナーを提供することができる。
【0018】
(12) 上記(10)に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするトナー。
これにより、外添剤の遊離が抑制されたトナーを提供することができる。
(13) 前記外添剤の含有率が0.5〜5wt%である上記(11)または(12)に記載のトナー。
これにより、トナー母粒子(トナー製造用粉末)から遊離した外添剤による悪影響の発生を十分に防止しつつ、外添剤の機能をより効果的に発揮させることができる。
【0019】
(14) 前記外添剤のうち、トナー母粒子から遊離しているものの割合が3wt%以下である上記(11)ないし(13)のいずれかに記載のトナー。
これにより、トナー母粒子(トナー製造用粉末)から遊離した外添剤による悪影響の発生をより効果的に防止することができ、トナーの耐オフセット性等が向上するとともに、トナーのべたつき等もより効果的に防止される。
【0020】
また、前記混合装置は、前記回転軸の近傍から、ガス流を前記攪拌混合室内に送り込む気体導入部を有するものであって、該気体導入部より、前記ガス流とともに、液体潤滑剤を前記攪拌混合室内に供給するものであるのが好ましい。
これにより、外添剤の遊離や凝集をより効果的に防止することができる。
また、前記気体導入部の少なくとも一部は、前記軸の周面に沿って形成されているのが好ましい。
これにより、外添剤の遊離や凝集をより効果的に防止することができる。
【0021】
また、前記ガス流は、前記軸を受ける軸受部への粉体の侵入を防止するシールエアであるのが好ましい。
これにより、軸受部への、外添剤やトナー製造用粉末の侵入を防止しつつ、外添剤の遊離や凝集をより効果的に防止することができる。
また、前記気体導入部は、前記軸を受ける軸受部と、前記攪拌混合室との間に設けられているのが好ましい。
これにより、外添剤の遊離や凝集をより効果的に防止することができる。
【0022】
また、ミスト状の前記液体潤滑剤が前記攪拌混合室内に導入されるのが好ましい。
これにより、外添剤の遊離や凝集をより効果的に防止することができるとともに、トナーのべたつきを効果的に防止することができる。
また、前記攪拌混合室内に導入される前記液体潤滑剤の平均粒径は、0.05〜5μmであるのが好ましい。
これにより、外添剤の遊離や凝集をより効果的に防止することができるとともに、トナーのべたつきをより効果的に防止することができる。
【0023】
また、前記液体潤滑剤は、その少なくとも一部が前記トナー製造用粉末に付着し、外添剤として機能するものであるのが好ましい。
これにより、耐オフセット性が向上するとともに、得られるトナー粉末(トナー粒子)の流動性が向上し、運搬時等におけるブロッキングや、画像形成装置内でのストレスを緩和することができる。
【0024】
また、前記液体潤滑剤は、シリコーンオイルであるのが好ましい。
これにより、定着時において、画像欠陥等をより効果的に防止することができる。
また、前記液体潤滑剤の噴霧量は、1〜70g/分であるのが好ましい。
これにより、外添剤の遊離や凝集をより効果的に防止することができるとともに、トナーのべたつきをより効果的に防止することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の混合装置、トナーの製造方法およびトナー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。
<混合装置およびトナーの製造方法>
まず、本発明の混合装置について説明する。
図1は、本発明の混合装置の第1実施形態の構成を模式的に示す縦断面図であり、図2は、図1に示す混合装置の円Bの部分を拡大して模式的に示す縦断面図であり、図3は、図1に示す混合装置が装着される駆動手段を模式的に示す斜視図である。
【0026】
混合装置100は、後に詳述するトナー製造用粉末(トナー母粒子)と外添剤とを混合する装置である。
混合装置100は、大略すると、装置本体110、攪拌混合室120、水冷室130、軸受ユニット140、回転軸150、第1のシール部材160、第2のシール部材161、攪拌羽根170、ベアリング180等により構成されている。
装置本体110は、例えば、セラミックスまたはステンレス製の筒状部材であり、その略中央部に第1の仕切り板111が配設されている。この第1の仕切り板111の下部には軸受ユニット140が配設されており、さらに、軸受ユニット140の下部には第2の仕切り板112が配設されている。
【0027】
第1の仕切り板111は、装置本体110の内壁に、例えば、溶接により固定されている。また、第2の仕切り板112は、その内側を軸受ユニット140にネジ113およびブラケット114を用いて固定されると共に、その外側を装置本体110の内壁に、例えば、溶接により固定されている。さらに、軸受ユニット140の内部においては、第2のシール部材161が圧入により固定されると共に、ベアリング180が回転軸150に当接するように配置され、軸受部を形成している。また、第1の仕切り板111の内部においては、第1のシール部材160が圧入により固定されている。
【0028】
上記の第1の仕切り板111および第2の仕切り板112を装置本体110に配設することにより、装置本体110は3部屋に画成されることとなる。この3部屋の内、一番上部に位置するのが攪拌混合室120、中央部に位置するのが水冷室130、そして最下部に位置するのが装着室190である。また、これらの各部屋(攪拌混合室120、水冷室130および装着室190)は、互いに液密となるよう画成される構成とされている。
【0029】
攪拌混合室120は、トナーの材料となる粉体、すなわち、トナー製造用粉末および外添剤が投入され、これを攪拌混合する部屋である。また、水冷室130は、装置本体110に設けられた冷却水導入口131および冷却水排出口132に接続されており、冷却水導入口131から水冷室130内に冷却水が導入されると共に、冷却水排出口132から冷却を終えた冷却水が排出される構成とされている。また、装着室190は、後述する駆動装置200に装着される部位である。
【0030】
一方、上述した第1の仕切り板111および第2の仕切り板112の中心付近に形成された孔部には回転軸150が配設されている。回転軸150の上端部は、攪拌混合室120内に突出している。この回転軸150の突出部分には、攪拌羽根170がボルト151で固定されている。したがって、回転軸150が回転することにより攪拌羽根170も一体的に回転し、これにより攪拌混合室120内に投入された粉体が攪拌混合される。また、回転軸150の下端部は二股形状とされた係合部152が形成されており、後述するモータの駆動軸210が接続される構成とされている。
【0031】
上記の回転軸150は、軸受ユニット140に配設されたベアリング180に回転自在に軸承された構成とされている。このベアリング180は、例えば、ボールベアリングが採用されている。また、第1の仕切り板111の回転軸150と対向する部位には第1のシール部材160が配設されている。また、軸受ユニット140のベアリング180が配設された位置よりも高い位置には、第2のシール部材161が配設されている。このように、第1のシール部材160、第2のシール部材161を配設することにより、攪拌混合室120の内部に投入された粉体がベアリング180内に侵入するのを防止する構成になっている。
【0032】
また、装置本体110の上部には、攪拌混合室120の上部を覆う上蓋121が着脱自在の構成で配設される構成になっており、攪拌混合時に攪拌混合室120内に投入された粉体が飛散しないようになっている。
この攪拌混合時には、攪拌羽根170が高速で回転することにより、攪拌混合室120内には高速の気体流が発生し、この気体流に乗って粉体は攪拌混合されることとなる。
【0033】
また、混合装置100では、回転軸150の近傍に、回転軸150を囲繞するように水冷室130が設けられている。このように、水冷室130が設けられることにより軸受ユニット140および回転軸150は冷却される。その結果、混合装置100においては、構成部材の熱による劣化を好適に防止することができ、長期間にわたって十分なシールド効果を保持することができる。
【0034】
さらに、混合装置100は、攪拌混合室120の内壁面1201を、外添剤と同じ極性に帯電させる帯電手段を有している。このように、本発明では、混合装置が帯電手段を有する点に特徴を有する。このように帯電手段が設けられることにより、外添処理において、外添剤は内壁面と電気的に反発することとなり、外添剤が攪拌混合室の内側壁面に付着することを防止することができる。また、外添剤をトナー製造用粉末(トナー母粒子)に、効率良く付着させることが可能となり、最終的に得られるトナー中における、トナー製造用粉末(トナー母粒子)から遊離した外添剤(遊離外添剤)の量を少なくすることができる。また、外添剤の各粒子が凝集し、大粒径の外添剤となるのを防止することができる。その結果、トナー製品中への外添剤の凝集体の混入を防止することができる。
【0035】
本実施形態の混合装置100では、攪拌混合室120の内壁面を外添剤と同じ極性に帯電させる手段(帯電手段)として、攪拌混合室120の壁面部を構成する装置本体110の内部に形成された流路126と該流路126を流れる帯電物質127とを有している。流路126には、帯電物質127を流路126内に流すための図示しないフィーダー等が接続されている。
ここで、図2は、攪拌混合室120を構成する装置本体110の一部分を拡大して示す断面図である。図2に示すように、本実施形態では、内壁124と外壁125との間に流路126が形成されている。内壁124は、例えば、セラミックス等の絶縁材からなる。
【0036】
例えば、外添剤として、後に詳述するような負帯電性の外添剤71を用いる場合には、この流路126にマイナスに帯電した帯電物質127を流すことにより、内壁124を分極させ、流路126側をプラス、攪拌混合室120側をマイナスに帯電させることができる。これにより、攪拌混合室120の内壁面1201をマイナスに帯電させることができる。その結果、負帯電性の外添剤71と攪拌混合室120の内壁面1201とは電気的に反発することとなり、外添剤71の内壁面1201への付着を効果的に防止することができるとともに、遊離外添剤の量を少なくし、トナー製品中への遊離外添剤、外添剤の凝集体等が混入するのを防止することができる。
【0037】
正帯電性の外添剤71を用いる場合にも同様に、流路126にプラスに帯電した帯電物質を流すことにより、攪拌混合室120の内壁面1201をプラスに帯電させることができる。これにより、正帯電性の外添剤71と攪拌混合室120の内壁面1201とは電気的に反発することとなり、前記と同様に、外添剤71の内壁面1201への付着を効果的に防止することができるとともに、遊離外添剤の量を少なくし、トナー製品中への遊離外添剤、外添剤の凝集体等が混入するのを防止することができる。
【0038】
流路126中に流す帯電物質127としては、例えば、摩擦帯電によりプラスまたはマイナスに帯電する帯電粉末が挙げられる。
摩擦帯電によりマイナスに帯電するマイナス帯電粉末としては、例えば、ポリ四フッ化エチレン(PTFE)等のフッ素樹脂、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の粉末が挙げられる。
摩擦帯電によりプラスに帯電するプラス帯電粉末としては、例えば、キトサン、アセテート、ガラス、ナイロン等の粉末が挙げられる。
【0039】
このような帯電粉末の平均粒径は、0.05〜0.3mm程度であるのが好ましい。帯電粉末の平均粒径が上記下限値未満であると、帯電粉末の流量が少なく、帯電が少なく効果が小さい。一方、平均粒径が上記上限値を超えると、エアーレーションによる粉体のフラッシング現象が十分に発現せず、帯電粉末の流動性が低下する場合がある。また、帯電が少ないことにより(混合槽壁への付着防止)効果が低減する。
【0040】
帯電粉末(帯電物質127)の流動速度は、特に限定されないが、10〜1000g/秒とするのが好ましい。流動速度が前記下限値未満であると、内壁面1201の帯電の効率が顕著に低下する傾向を示す。一方、流動速度が前記上限値を超えると、帯電粉末(帯電物質127)を流動させる際の抵抗(流動抵抗)が大きくなる傾向を示す。
【0041】
帯電粉末(帯電物質127)を流路126に流す前に、予め帯電粉末中に空気(ガス)を含有させておく(エアーレーション)のが好ましい。これにより帯電粉末の流動性を上げることができる。
さらに、流路126中には、例えば、らせん状の誘導路128が形成されているのが好ましい。これにより、流路126内において帯電粉末を容易かつ均一に流すことができる。これにより、攪拌混合室120の内壁面1201を効率よく、かつ、より均一に帯電させることができる。
【0042】
このように、攪拌混合室120の内壁面1201を、外添剤と同じ極性に帯電させておくことで、外添処理工程において、攪拌混合室120の内壁面1201に外添剤が付着しにくくなり、均一に混合しやすくなる。また、外添剤の内壁面1201への付着が防止されるため、トナー製品中への外添剤の凝集体の混入も、より効果的の防止することができる。これにより遊離した外添剤(遊離外添剤)がトナー製品に混入することによる画像上の問題の発生をより効果的に防止することができる。
【0043】
さらに、外添処理工程終了後、混合装置100から排出した際、遊離した外添剤が少なく、微粒子の拡散を抑制できるため、作業者の安全の面からも好ましい。また、外添剤の内壁面1201への付着が少ないため、混合装置100の清掃や混合装置100の構成部品の取り替え作業等を行いやすい。
また、従来は、内壁面への付着分を考慮して、外添剤を多めに処方していたが、外添剤の内壁面1201への付着を抑えることができるため、外添剤の処方量を少なくすることができる。
【0044】
内壁面1201の表面電荷密度は、特に限定されないが、常に、10〜100[nC/cm]であるのが好ましい。帯電量が前記下限値未満であると、帯電手段による効果が十分に得られない場合がある。一方、帯電量が前記上限値を超えると、帯電させる材料が限定されてくる。また、トナーの母体が壁面に付着しやすくなる。
【0045】
ところで、本実施形態の混合装置100においては、前述したように、各シール部材160、161は、ベアリング180の配設位置より攪拌混合室120に近い位置に配設されており、攪拌混合室120内で攪拌混合される粉体がベアリング180に侵入するのを防止する機能を有する。しかしながら、回転軸150の円滑な回転を維持させるには、各シール部材160、161を回転軸150に密着させることはできず、必然的に回転軸150と各シール部材160、161との間には間隙部158が形成されている。このように、間隙部158が存在すると、紛体がベアリング180内に侵入し、ベアリング180の円滑な軸受機能が阻害され、回転軸150が適正に回転できなくなる可能性がある。
【0046】
そこで、混合装置100では、装置本体110の外壁部に圧縮空気導入口115を設け、さらに、第1の仕切り板111に圧縮空気導入口115と間隙部158とを連通する空気導入路(気体導入部)116を形成している。圧縮空気導入口115には図示しないコンプレッサー等の圧縮空気導入装置が接続されている。
【0047】
上記構成の混合装置100では、圧縮空気導入口115から導入された圧縮空気は、空気導入路116に送り込まれる。空気導入路116に送り込まれた圧縮空気は、第1のシール部材160と回転軸150との間に形成されている間隙部(気体導入部)158を通って攪拌混合室120内に流入する。このように、圧縮空気が間隙部158から攪拌混合室120内に流入する気体流を生成することにより、攪拌混合室120からベアリング180に向かう粉体の流れを防止することができ、ベアリング180に粉体が侵入するのを防止することができる。すなわち、導入された圧縮空気はシールエアとして機能する。その結果、混合装置100では、長期間にわたって、ベアリング180の円滑な軸受機能を十分に保持することができる。
【0048】
また、上記のように、混合装置100は、間隙部158を介して圧縮空気を攪拌混合室120内に流入させる構成であるため、単に攪拌混合室120内に空気を流入させるものであると攪拌混合室120内の圧力が増大してしまう。このため、攪拌混合室120を覆う上蓋121にはトラップ122が配設されている。
このトラップ122の内部には、フィルタ123が配設されている。フィルタ123は、空気は通過させるが粉体の通過は阻止される構成となっている。このようなトラップ122を設けることにより、攪拌混合室120の内部を大気圧と略等しい圧力とすることができる。
【0049】
さらに、本実施形態の混合装置100では、外添処理において、上記圧縮空気とともに、液体潤滑剤をミスト状(霧状)にして攪拌混合室120内に導入する。
すなわち、混合装置100は、装置本体110の外壁部に潤滑剤導入口117を有しており、さらに、第1の仕切り板111に潤滑剤導入口117と連通する潤滑剤導入路118を有している。この潤滑剤導入路118は、空気導入路116と合流している。また、潤滑剤導入口118には、例えば、超音波振動子により、液体潤滑剤をミスト状にする図示しないミスト生成装置が接続されている。
【0050】
上記構成の混合装置100では、攪拌混合時に、潤滑剤導入口117からミスト状とされた液体潤滑剤を導入する。そして、潤滑剤導入口117から導入された液体潤滑剤は、空気導入路116において圧縮空気と合流し、圧縮空気とともに、第1のシール部材160と回転軸150との間に形成されている間隙部158(気体導入部)を通って攪拌混合室120内に流入する。
【0051】
このように、混合装置100では、外添処理を行う際に、液体潤滑剤をミスト状にして噴霧する。外添処理中に液体潤滑剤を噴霧することで、外添剤の遊離をより効果的に防止することができる。また、遊離した外添剤が攪拌混合室120の内壁面1201に付着したり、外添剤の各粒子が凝集し、大粒径の外添剤となるのを防止することができる。これにより、トナー製品中への外添剤の凝集体の混入をより確実に防止することができる。
【0052】
また、噴霧した液体潤滑剤は、トナー製造用粉末の表面にも付着する。液体潤滑剤をミスト状にして噴霧させることで、液体潤滑剤をより微小な粒としてトナー製造用粉末に付着させることができる。すなわち、本実施形態においては、液体潤滑剤を外添剤としてトナー母粒子(トナー製造用粉末)に付与することができる。これにより、得られるトナーのオフセット性を特に優れたものとすることができる。また、液体潤滑剤が外添剤として付与されることにより、得られるトナー粉末(トナー粒子)の流動性が向上し、これにより運搬時のブロッキングや、画像形成装置内でのストレスを緩和することができる。また、液体潤滑剤が外添剤として付与されることにより、得られるトナーは、各トナー粒子間での凝集が起こりにくく、またストレスもかかりにくいものとなる。
【0053】
上記のような液体潤滑剤による効果は、外添剤として付与されることにより得られるものである。すなわち、液体潤滑剤をトナー製造用粉末中に分散させた場合には、上記のような効果は得られない。
このような液体潤滑剤としては、例えば、カルボキシル変性シリコーンオイル、ストレートシリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、アミノポリエーテルシリコーンオイル等を用いることができるが、なかでもストレートシリコーンオイルが好ましい。液体潤滑剤として、シリコーンオイルを用いることにより、最終的に得られるトナーの定着性を特に優れたものとすることができる。
【0054】
液体潤滑剤をミスト状にして混合する際のミストの平均粒径は、特に限定されないが、0.05〜5μmであるのが好ましく、0.1〜1μmであるのがより好ましい。ミストの平均粒径が前記下限値未満であると、液体潤滑剤の供給量(噴霧量)等によっては、上記のような効果が十分に得られない可能性がある。一方、ミストの平均粒径が前記上限値を超えると、液体潤滑剤によるべたつきが大きくなってしまう可能性がある。
【0055】
液体潤滑剤の噴霧量(供給量)は、1〜80ml/分であるのが好ましい。液体潤滑剤の噴霧量(供給量)が前記下限値未満であると、液体潤滑剤の組成、ミストの粒径等によっては、上述したような効果が十分に得られなくなる可能性があり、また、トナー製造用粉末の表面に液体潤滑剤を均一に十分に外添することが困難になる可能性がある。一方、液体潤滑剤の噴霧量(供給量)が前記上限値を超えると、液体潤滑剤の組成、ミストの粒径等によっては、得られるトナーはべたつき易いものとなる可能性がある。
【0056】
また、上記のような液体潤滑剤は、トナー製造用粉末と外添剤との攪拌混合を行う工程において、攪拌混合室120内に常時(連続的に)供給されるものであってもよいし、断続的に(非連続的に)供給されるものであってもよい。
また、トナー製造用粉末の表面に液体潤滑剤が外添される場合、その外添量(トナー全体の重量に対する、トナー中に含まれる液体潤滑剤の重量の割合)は、特に限定されないが、0.9wt%以下であるのが好ましく、0.5wt%以下であるのがより好ましく、0.1〜0.3wt%であるのがさらに好ましい。液体潤滑剤の外添量が多すぎると、得られるトナーはべたつき易いものとなる可能性があり、また、濃度低下を起こす可能性がある。
【0057】
図3は、上記構成を有する混合装置100を装着する駆動装置200を示している。駆動装置200は、その内部にモータを有しており、このモータの駆動軸210が駆動装置200の上部に突出した構成となっている。この駆動軸210の上端部、すなわち、係合部211は、前述した回転軸150の下端と係合する部位であり、回転軸150の下端に形成された二股形状の係合部152と係合する形状を有している。
【0058】
また、駆動装置200の上部には環状の鍔部220が形成されている。この鍔部220は、装着室190の下部に嵌入し得る構成となっている。
さらに、この鍔部220にはロック爪221が突出形成されている。一方、装置本体110には、その内周位置で上記のロック爪221と対応する位置に凹部119が形成されている。したがって、ロック爪221が凹部119と係合するように混合装置100を駆動装置200の上部に装着することにより、混合装置100の使用時に装置本体110が駆動装置200上で回転してしまうことを好適に防止することができる。
【0059】
上記のように、混合装置100を駆動装置200に装着した状態において、駆動装置200の鍔部220は、装置本体110の装着室190に嵌入し、また、各係合部152、211が互いに係合することにより、駆動軸210は回転軸150と接続される。なお、駆動装置200には攪拌時間を設定するタイマ230、起動停止を行うオン・オフ・スイッチ240、駆動軸210の回転速度を可変するスピードコントロールスイッチ250等が設けられている。
【0060】
上記のように、トナー製造用粉末と外添剤との攪拌混合処理は、混合装置100を駆動装置200の上部に装着した状態で実施される。具体的には、まず上蓋121を外して攪拌混合室120内にトナー製造用粉末および外添剤を所定の配合比で投入し、再び上蓋121を装置本体110の上部に装着する。続いて、タイマ230を操作することにより攪拌混合時間を設定し、オン・オフ・スイッチ240をオンとする。
【0061】
これにより、駆動装置200内のモータの駆動軸210は回転し、係合部211、152を介して駆動軸210に接続されている回転軸150も回転する。よって、回転軸150に接続されている攪拌羽根170も回転し、攪拌混合室120内に投入されたトナー製造用粉末および外添剤が攪拌混合される。モータの回転速度は、特に限定されないが、例えば、10000〜30000rpmの高速回転とすることができる。
【0062】
以上説明したように、混合装置100では、攪拌混合室120の内壁面1201を、外添剤と同じ極性に帯電させておくことで、外添処理工程において、攪拌混合室120の内壁面1201への外添剤の付着を防止し、外添剤をトナー製造用粉末(トナー母粒子)に、効率良く付着させることができる。その結果、最終的に得られるトナー中における、トナー製造用粉末(トナー母粒子)から遊離した外添剤(遊離外添剤)の量を少なくすることができる。また、外添剤の各粒子が凝集し、大粒径の外添剤となるのを防止することができる。その結果、トナー製品中への外添剤の凝集体の混入を防止することができる。その結果、遊離外添剤等による画像上の問題の発生も効果的に防止される。
【0063】
また、混合装置100によれば、外添処理工程において、液体潤滑剤をミスト状にして攪拌混合室120内部に供給することができる。これにより、外添剤の遊離や、遊離した外添剤が攪拌混合室120の内壁面1201に付着することを、より効果的に防止することができ、トナー製品中への外添剤の凝集体の混入をより確実に防止することができる。
【0064】
また、液体潤滑剤をミスト状にして噴霧させることで、液体潤滑剤をより微小な粒としてトナー製造用粉末に付着させることができる。これにより、得られるトナーの耐オフセット性を向上させることができるとともに、トナーのべたつきを抑えることができる。また、トナー粉末の流動性が向上し、これにより運搬時のブロッキングや、画像形成装置内でのストレスを緩和することができる。
【0065】
以上のようにして得られる本発明のトナーは、遊離、凝集した外添剤の混入が防止されたものとなる。したがって、本発明のトナーは、良好な画像形成に好適に用いることができるものとなる。また、上記のようにして得られるトナーでは、液体潤滑剤がミスト状に外添されているので、オフセットが好適に防止される。また、上記のようにして得られるトナーは、べたつきが防止され、流動性が向上し、運搬時のブロッキングや、画像形成装置内でのストレスが緩和されたものとなる。
【0066】
次に、本発明の混合装置の他の実施形態について説明する。
図4は、本発明の混合装置の第2実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。
以下、第2実施形態の混合装置について、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明については、その説明を省略する。
【0067】
図4に示すように、本実施形態の混合装置100’では、攪拌混合室120を囲繞するように、攪拌混合室120の内壁に筒状部材129が設置されている。
この筒状部材129は、筒状形状を有し絶縁性の材料で構成された絶縁層1292と、導電性の材料で構成され、絶縁層1292の外周側に形成された第1の導電層1291と、導電性の材料で構成され、絶縁層1292の内周側に形成された第2の導電層1293とを有する。言い換えると、筒状部材129は、導電性の材料で構成された2つの導電層と、絶縁性の材料で構成され、2つの導電層の間に介挿された絶縁層とを有するものである。
【0068】
この筒状部材129の第1の導電層1291は、電源に接続され、極板として機能するものである。
このような構成を有することにより、電源により電圧を印加することにより、筒状部材129の内周面、すなわち、第2の導電層1293の表面を、外添剤と同じ極性に帯電させることができる。
【0069】
すなわち、本実施形態では、筒状部材129および電源が帯電手段として機能する。このように、本発明において、帯電手段は、前記第1実施形態で説明したようなものに限定されず、攪拌混合室120の内壁面1201を外添剤と同じ極性に帯電させ得るものであればいかなるものであってもよい。
本実施形態のように、電圧を印加することにより攪拌混合室の内壁面を外添剤と同じ極性に帯電させる場合、印加する電圧の絶対値は、1〜10kVであるのが好ましく、1〜5kVであるのがより好ましい。
【0070】
なお、図示の構成では、筒状部材129は、攪拌混合室120内に設置されているが、筒状部材129は、攪拌混合室120と外部とを隔てる壁の内部に埋め込まれたものであってもよいし、攪拌混合室120(壁)の外部に設置されたものであってもよい。
また、筒状部材129は、第1の導電層1291、絶縁層1292、第2の導電層1293以外の層を有するものであってもよい。例えば、第1の導電層1291と絶縁層1292との間や、絶縁層1292と第2の導電層1293との間に中間層を有するものであってもよい。また、第1の導電層1291の外周面側や、第2の導電層1293の内周面側に、被覆層が形成されていてもよい。
【0071】
なお、以上の説明では、便宜上、混合装置は、上部から下部に向かって、攪拌混合室、水冷室、装着室の3つの部屋がこの順に配された構成について説明したが、例えば、これらの各部屋は、上下が逆転するように配置されたものであってもよいし、各部屋が横方向(水平方向)に隣接するように配置されたものであってもよい。また、これらの各部屋の間に、他の部屋が設けられていてもよい。
【0072】
次に、上述した混合装置に供されるトナー製造用粉末および外添剤について詳細に説明する。
まず、トナー製造用粉末について説明する。
<トナー製造用粉末>
図5は、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である。図6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7は、軟化点解析用フローチャートである。以下、図5中、左側を「基端」、右側を「先端」として説明する。
本発明において、トナー製造用粉末は、少なくとも、主成分としての樹脂(以下、単に「樹脂」ともいう)を含むものである。
【0073】
以下、トナー製造用粉末の構成材料、製造方法の一例について説明する。
[構成材料]
トナー製造用粉末は、少なくとも、主成分としての樹脂を含む原料5を用いて製造することができる。
以下、トナー製造用粉末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)
樹脂としては、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、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、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。中でも、樹脂としては、ポリエステル系樹脂を含むものが特に好ましい。これにより、最終的に得られるトナーの弾性率、帯電性等の特性を、比較的容易に制御することができる。
一般に、ポリエステル系樹脂は、アルコール成分(2個以上の水酸基を有するものを含む)とカルボン酸成分(2価以上のカルボン酸またはその誘導体等を含む)で構成されるものである。
【0074】
アルコール成分としては、2個以上の水酸基を有するものを用いることができ、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、またはポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、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、またはソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等の水酸基を3個以上有する多価アルコール類等が挙げられる。
【0075】
カルボン酸成分としては、例えば、2価以上のカルボン酸またはその誘導体(例えば、酸無水物、低級アルキルエステル等)等を用いることができ、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、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
【0076】
なお、ポリエステル系樹脂は、上記のようなアルコール成分、カルボン酸成分以外の成分を含むものであってもよい。
本発明では、樹脂成分としていかなるものを用いてもよいが、以下に説明する、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(以下、「ポリエステル系樹脂」ともいう。)を用いるのが好ましい。
【0077】
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。
▲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。
【0078】
ところで、結晶性の高い樹脂は、一般に、結晶性の低い樹脂に比べて、いわゆるシャープメルト性を有している。すなわち、結晶性の高い樹脂は、示差走査熱量分析(DSC)による融点の吸熱ピークの測定を行ったとき、結晶性の低い樹脂に比べて、吸熱ピークがシャープな形状として現れる性質を有している。
一方、結晶性ブロックは、上述したように、結晶性の高いものである。したがって、結晶性ブロックは、ブロックポリエステルにシャープメルト性を付与する機能を有する。このため、このトナーは、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、このトナーは、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。
【0079】
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、本実施形態においては、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。
以下、結晶性ブロックを構成する成分について説明する。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
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。
【0087】
▲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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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7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。
【0096】
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。
【0097】
また、最終的に得られるトナーが、後述するような定着ローラを有する定着装置で用いられるものである場合、ブロックポリエステルの融点をT(B)[℃]、定着ローラの表面の標準設定温度をTfix[℃]としたとき、Tfix≦T(B)≦(Tfix+100)の関係を満足するのが好ましく、(Tfix+10)≦T(B)≦(Tfix+70)の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、トナーの定着時にトナー中の結晶成分が溶融しないため、トナー粘度が一定以下に低下せず、定着ローラとの離型性が確保される。
【0098】
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。
【0099】
ところで、前述したように、本実施形態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。
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6参照)。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、本実施形態では、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6参照)。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。
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。
【0104】
1−2.非晶性ポリエステル
非晶性ポリエステルは、前述したブロックポリエステルより低い結晶性を有するものである。
非晶性ポリエステルは、主として、トナーを構成する各成分(例えば、後述するような着色剤、ワックス、帯電防止剤等)の分散性や、トナー製造時における混練物の粉砕性、トナーの定着性(特に、低温定着性)、透明性、機械的特性(例えば、弾性、機械的強度等)、帯電性、耐湿性等の機能を向上させるのに寄与する成分である。言い換えると、以下で詳述するような非晶性ポリエステルがトナー中に含まれないと、前記のようなトナーとして求められる特性を十分に発揮するのが困難となる。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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。
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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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、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。
【0113】
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7に示すような解析用フローチャートのh/2に相当するフロー曲線上の点の温度として求めることができる。
また、非晶性ポリエステルは、リニア型ポリマー(架橋構造を有さないポリマー)であるのが好ましい。リニア型ポリマーは、架橋型のものに比べて、摩擦係数が小さい。これにより、特に優れた離型性が得られ、トナーの転写効率がさらに向上する。
【0114】
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。
【0115】
こ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。
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、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。
【0116】
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、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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
また、樹脂(バインダー樹脂)は、前述したブロックポリエステルおよび非晶性ポリエステル以外の成分(第3の樹脂成分)を含むものであってもよい。
ブロックポリエステル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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
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。
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。
【0124】
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。
【0125】
前記材料の中でも、特にエステル系ワックス(例えばカルナウバワックスやライスワックス等)を用いた場合には、下記のような効果が得られる。
エステル系ワックスは、前述したポリエステル系樹脂と同様に、分子内にエステル構造を有しており、ポリエステル系樹脂との相溶性に優れる。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。
【0126】
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。
【0127】
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。
【0128】
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。
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。
【0129】
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。
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。
【0130】
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。
【0131】
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。
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。
【0132】
[混練工程]
上記のような原料5は、図5に示すような混練機1を用いて混練される。
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。
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。
【0133】
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。
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。
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。
【0134】
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。
【0135】
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。
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。
【0136】
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。
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。
【0137】
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。
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。
【0138】
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。
【0139】
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。
【0140】
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。
【0141】
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。したがって、各構成成分の効果を十分に発揮させることができる。
【0142】
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。
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。
【0143】
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。
【0144】
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。
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。
【0145】
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。
【0146】
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。
【0147】
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。
【0148】
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。
【0149】
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。
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。
【0150】
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。
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。
【0151】
[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。
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。
【0152】
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。
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。
【0153】
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。
【0154】
[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。
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。
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。
【0155】
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。
【0156】
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。したがって、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。
【0157】
本実施形態では、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、連続二軸ロール、ホイールミキサー、ブレード型ミキサー等の各種混練機を用いることができる。
また、図示の構成では、スクリューを2本有する構成の混練機について説明したが、スクリューは1本であってもよいし、3本以上であってもよい。
【0158】
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。
また、本実施形態では、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。
【0159】
[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。
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。
【0160】
〔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。
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。
粉砕の工程は、複数回(例えば、粗粉砕工程と微粉砕工程との2段階)に分けて行ってもよい。
また、このような粉砕工程の後、必要に応じて、分級処理等の処理を行ってもよい。
分級処理には、例えば、ふるい、気流式分級機等を用いることができる。
【0161】
〔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。
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。
【0162】
特に、本実施形態では、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、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。
【0163】
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。
【0164】
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Ts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。
【0165】
以上のようにして、トナー製造用粉末を得ることができる。
なお、このような熱球形化処理は液体中で行っても良い。
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。
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。
【0166】
<外添剤>
次に、外添剤について説明する。
外添剤としては、例えば、酸化チタン、シリカ(正帯電性シリカ、負帯電性シリカ等)、酸化アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化亜鉛、アルミナ、マグネタイト等の金属酸化物、窒化珪素等の窒化物、炭化珪素等の炭化物、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、脂肪族金属塩等の金属塩等の無機材料で構成された微粒子、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、脂肪族金属塩(例えば、ステアリン酸マグネシウム)等の有機材料で構成されたもの等が挙げられる。
【0167】
上記外添剤の中でも、外添剤として用いることができる酸化チタンとしては、例えば、ルチル型の酸化チタン、アナターゼ型の酸化チタン、ルチルアナターゼ型の酸化チタン等が挙げられる。
ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、結晶構造がルチル型の酸化チタン(二酸化チタン)と、結晶構造がアナターゼ型の酸化チタン(二酸化チタン)とを同一粒子内に有するものである。すなわち、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、ルチル型の結晶とアナターゼ型の結晶との混晶型の酸化チタン(二酸化チタン)を有するものである。
【0168】
ルチル型の酸化チタンは、通常、紡錘形状の結晶になり易い性質を有している。また、アナターゼ型の酸化チタンは、微小な結晶を析出し易く、疎水化処理等に用いられるシランカップリング剤等との親和性に優れるという性質を有している。
そして、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、ルチル型の結晶とアナターゼ型の結晶との混晶型の酸化チタンを有するものであるため、ルチル型の酸化チタンの利点と、アナターゼ型の酸化チタンの利点とを併有している。すなわち、ルチルアナターゼ型の酸化チタンでは、ルチル型結晶の間(ルチル型結晶の内部)に、微小なアナターゼ型結晶が混在し、全体としては、略紡錘形状を有するものとなることにより、トナーの母粒子中に埋没し難くなり、また、ルチルアナターゼ型の酸化チタン全体としての、シランカップリング剤等との親和性が優れたものとなるため、ルチルアナターゼ型の酸化チタン粉末の表面に均一で安定した疎水性被膜(シランカップリング被膜)が形成され易くなる。したがって、ルチルアナターゼ型の酸化チタンを含むことにより、得られるトナーは、帯電分布が均一(トナー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。
【0169】
特に、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、前述したようなポリエステル系樹脂と併用することにより、以下のような相乗効果を発揮する。
すなわち、前述したように、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。
【0170】
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。
【0171】
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。
本実施形態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。
【0172】
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。
【0173】
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。
【0174】
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。
【0175】
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。
【0176】
また、前述した外添剤の中でも、外添剤として用いることができるシリカとしては、例えば、正帯電性シリカ、負帯電性シリカ等が挙げられる。正帯電性シリカは、例えば、負帯電性シリカに、アミノ基等の官能基を有するシラン系カップリング剤で、表面処理を施すことにより得ることができる。
外添剤として負帯電性シリカを用いた場合、トナー粒子の帯電量(絶対値)を大きくすることができる。その結果、安定した負帯電性トナーが得られ、画像形成装置のトナー制御が容易になるという効果が得られる。
【0177】
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。
【0178】
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。
【0179】
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。
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。
【0180】
<トナー>
以上説明したようなトナー製造用粉末と外添剤とを、前述したような本発明の混合装置を用いて混合することにより、本発明のトナーが得られる。
前述したように、本発明のトナーでは、遊離、凝集した外添剤の混入が好適に防止されている。また、トナー母粒子(トナー製造用粉末)に付着した外添剤は、トナー母粒子から遊離しにくい状態になっている。したがって、本発明のトナーは、良好な画像形成に好適に用いることができるものとなる。
【0181】
特に、前述したような装置、方法により得られるトナーにおいては、液体潤滑剤がミスト状に外添されている。これにより、トナーは、オフセットが好適に防止される。さらに、本発明のトナーは、べたつきが防止され、流動性が向上し、運搬時のブロッキングや、画像形成装置内でのストレスが緩和されたものとなる。
本発明のトナーは、前記外添剤のうちトナー母粒子から遊離しているものの割合(遊離外添剤として存在するものの割合)は、2wt%以下であるのが好ましく、1wt%以下であるのがより好ましい。このように、遊離外添剤の割合が十分に低いと、前述したような遊離外添剤による悪影響の発生をより好適に防止することができる。
【0182】
また、本発明のトナー中に占める外添剤の含有率は、0.5〜5wt%であるのが好ましく、1〜3wt%であるのがより好ましい。外添剤の含有率がこのような範囲の値であると、トナー母粒子(トナー製造用粉末)から遊離した外添剤による悪影響の発生を十分に防止しつつ、外添剤の機能をより効果的に発揮させることができる。
【0183】
また、本発明のトナー(トナー粒子)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。
【0184】
以上のようにして得られるトナー(トナー粒子)は、下記式(I)で表される平均円形度Rが0.91〜0.98であるのが好ましく、0.93〜0.98であるのがより好ましい。平均円形度Rが0.91未満であると、個々のトナー粒子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。)
【0185】
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。
また、トナー中の樹脂の含有量は、50〜98wt%であるのが好ましく、85〜97wt%であるのがより好ましい。樹脂の含有量が前記下限値未満であると、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)の効果が十分に得ら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。
【0186】
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。
【0187】
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。
また、このトナーは、後述するようなニップ部を有する定着装置で用いられる場合、トナー粒子の前記ニップ部の通過時間Δt[秒]における、緩和弾性率G(t)の変化量が、500[Pa]以下であるのが好ましく、100[Pa]以下であるのがより好ましい。このような条件を満足することにより、オフセット等の不都合をより生じ難いものとなる。
【0188】
また、このトナーは、定着ニップ部を有する定着装置で用いた場合において、トナー粒子が定着ニップ部を通過するのに要する時間をΔt[秒]、トナーの0.01秒での緩和弾性率を初期緩和弾性率G(0.01)とし、さらに、トナーのΔt秒での緩和弾性率をG(Δt)としたとき、G(0.01)/G(Δt)≦10の関係を満足するのが好ましく、1≦G(0.01)/G(Δt)≦8の関係を満足するのがより好ましく、1≦G(0.01)/G(Δt)≦6の関係を満足するのがさらに好ましい。このような関係を満足することにより、トナー粒子の弾性率低下によるトナーの泣き別れ、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、樹脂成分の分子量、構成モノマーの種類や、ワックス、外添剤の組成、各構成成分の含有率等)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。
【0189】
また、トナーを構成する樹脂成分として、前述したようなブロックポリエステルを含むものを用いた場合、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。
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、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。
【0190】
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。
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。
また、以上説明したようなトナーは、以下に説明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。
【0191】
次に、定着装置、画像形成装置について説明する。
図8は、画像形成装置の好適な実施形態を示す全体構成図、図9は、図8の画像形成装置が有する現像装置の断面図、図10は、図8の画像形成装置に用いられる定着装置の詳細構造を示し、一部破断面を示す斜視図、図11は、図10の定着装置の要部断面図、図12は、図10の定着装置を構成する剥離部材の斜視図、図13は、図10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14は、図10の定着装置を上面から見た正面図、図15は、ニップ部の出口における接線に対する、剥離部材の配置角度を説明するための模式図、図16は、定着ローラ、加圧ローラの形状と、ニップ部の形状を模式的に示す図、図17は、図16(a)のX−X線における断面図、図18は、定着ローラ、加圧ローラの形状と、ニップ部の形状を模式的に示す図、図19は、図18(a)のY−Y線における断面図、図20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。
【0192】
画像形成装置310の装置本体320内には、感光体ドラムからなる像担持体330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330の周囲には、その回転方向に沿って、像担持体(感光体)330を一様に帯電するための帯電装置340、像担持体330上に静電潜像を形成するための露光装置350、静電潜像を現像するためのロータリー現像装置360、像担持体330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370が配設されている。
【0193】
ロータリー現像装置360は、イエロー用現像装置360Y、マゼンタ用現像装置360M、シアン用現像装置360Cおよびブラック用現像装置360Kが支持フレーム3600に装着され、支持フレーム3600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360Y、360C、360M、360Kは、像担持体330の1回転毎に選択的に一つの現像装置の現像ローラ3604が像担持体330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360Y、360C、360M、360K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。
【0194】
現像装置360Y、360C、360M、360K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360Yの構造について説明するが、現像装置360C、360M、360Kについても、構造、機能は同様である。
【0195】
図9に示すように現像装置360Yでは、その内部にトナーTを収容するハウジング3601に供給ローラ3603および現像ローラ3604が軸着されており、当該現像装置360Y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3604が像担持体(感光体)330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3603、3604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3604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。
【0196】
また、現像装置360Yでは現像ローラ3604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3605が配置されている。この規制ブレード3605は、ステンレスやリン青銅などの板状部材3605aと、板状部材3605a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3605bとで構成されている。この板状部材3605aの後端部はハウジング3601に固着されており、現像ローラ3604の回転方向D3において、板状部材3605aの先端部に取り付けられた弾性部材3605bが板状部材3605a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。
【0197】
中間転写装置370は、駆動ローラ390および従動ローラ400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410と、中間転写ベルト410の裏面で像担持体330に対向して配設された一次転写ローラ420と、中間転写ベルト410上の残留トナーを除去する転写ベルトクリーナ430と、駆動ローラ390に対向して配設され、中間転写ベルト410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440とからなっている。
【0198】
装置本体320の底部には給紙カセット450が配設され、給紙カセット450内の記録媒体は、ピックアップローラ460、記録媒体搬送路470、二次転写ローラ440、定着装置490を経て排紙トレイ500に搬送されるように構成されている。なお、530は両面印刷用搬送路である。
【0199】
上記構成からなる画像形成装置310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330、現像装置360の現像ローラ3604および中間転写ベルト410が回転駆動し、先ず、像担持体330の外周面が帯電装置340によって一様に帯電され、一様に帯電された像担持体330の外周面に、露光装置350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。
【0200】
一方、現像装置360Yでは、2つのローラ3603、3604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3604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3604の表面に形成される。そして、規制ブレード3605の弾性部材3605bが現像ローラ3604の表面に弾性的に当接して、現像ローラ3604の表面上のトナー層を、所定の厚みに規制する。
【0201】
像担持体330上に形成された潜像位置には、イエロー用現像装置360Yが回動してその現像ローラ3604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330上に形成され、次に、像担持体330上に形成されたトナー像は一次転写ローラ420により中間転写ベルト410上に転写される。
このとき、二次転写ローラ440は中間転写ベルト410から離間されている。
【0202】
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330と中間転写ベルト410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410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440に達するタイミングで、記録媒体が搬送路470から二次転写ローラ440に供給され、このとき、二次転写ローラ440が中間転写ベルト410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410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490により加熱加圧され定着される。中間転写ベルト410上に残留しているトナーは転写ベルトクリーナ430によって除去される。
【0203】
なお、両面印刷の場合には、定着装置490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530を経て、二次転写ローラ440に供給され、中間転写ベルト410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490により加熱加圧され定着される。
図8において、定着装置490は、熱源を有する定着ローラ510とこれに圧接される加圧ローラ520とから構成され、定着ローラ510と加圧ローラ520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。
【0204】
次に定着装置490について、詳細に説明する。
図10および図14において、ハウジング540内には定着ローラ510が回動自在に装着され、定着ローラ510の一端には駆動ギヤ580が連結されている。そして、定着ローラ510に対向して加圧ローラ520が回動自在に装着されている。加圧ローラ520の軸方向長さは定着ローラ510のそれよりも短く、その空いたスペースに軸受550が設けられて、加圧ローラ520の両端は軸受550により支持されている。軸受550には加圧レバー560が回動可能に設けられ、加圧レバー560の一端とハウジング540間には加圧スプリング570が配設され、これにより加圧ローラ520と定着ローラ510が加圧されるように構成されている。
【0205】
図11において、定着ローラ510は、内部にハロゲンランプ等の熱源510aを有する金属製の筒体510b、筒体510bの外周に設けられたシリコンゴム等からなる弾性層510cと、弾性層510c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510bに固定された回転軸510dとから構成されている。
【0206】
加圧ローラ520は、金属製の筒体520bと、筒体520bに固定された回転軸520dと、回転軸520dを軸支持する軸受550と、定着ローラ510と同様に、筒体520bの外周に設けられた弾性層520cと、弾性層520c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510の弾性層510cの厚みは、加圧ローラ520の弾性層520cの厚みより極端に小さくし、これにより加圧ローラ520側が凹状にへこむような定着ニップ部640が形成されている。
【0207】
図10および図11に示すように、ハウジング540の両側面には、支持軸590、600が設けられており、この支持軸590、600にそれぞれ定着ローラ510側の剥離部材610と加圧ローラ520側の剥離部材620が回動自在に装着されている。これにより、定着ローラ510と加圧ローラ520の軸方向で定着ニップ部640の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材610、620が配設されることになる。
【0208】
定着ローラ510側の剥離部材610は、図12および図13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)610aと、剥離部610aの後方で定着ローラ610側にL字状に折曲された折曲部610bと、剥離部610aの両側端で下方向に折曲された支持片610cと、支持片610cに形成された嵌合穴610dと、剥離部610aの両側端前方に延設されたガイド部610eとから構成されている。
【0209】
剥離部610aは、定着ニップ部640の出口(ニップ出口641)に向けて傾斜するように配置され、剥離部610aの先端は定着ローラ510に非接触でかつ近接されている。支持片610cの嵌合穴610dには、図11で説明した支持軸590が嵌合されている。ガイド部610eは、スプリング630によりハウジング540に付勢され、これによりガイド部610eの先端は定着ローラ510に当接されており、その結果、剥離部610aの先端と定着ローラ510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。
【0210】
加圧ローラ520側の剥離部材620は、定着ローラ510側の剥離部材と同様の形状であるが、図10および図11に示すように、剥離部620aの先端は剥離部610a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620eの先端は加圧ローラ520の軸受550の周面にP点で当接されており、これにより、剥離部620aの先端と加圧ローラ520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。
【0211】
本実施形態では、図10および図11に示すように、定着ローラ510と加圧ローラ520の軸方向でニップ部640の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材610、620を配設している。定着ローラ510側の剥離部材610の先端は、ニップ部640の出口に向けて傾斜するように配置され、定着ローラ510に非接触でかつ近接されている。加圧ローラ520側の剥離部材320の先端は、定着ローラ510側の剥離部材610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。
【0212】
図13に示すように、定着ローラ510側の剥離部材610は、そのガイド部610eが、スプリング333によりハウジング540に付勢され、これによりガイド部610eの先端は定着ローラ510に当接されており、その結果、剥離部610aの先端と定着ローラ510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。
【0213】
加圧ローラ520側の剥離部材620は、定着ローラ510側の剥離部材と同様の形状であり、図10および図11に示すように、剥離部620aの先端は剥離部610a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620eの先端は加圧ローラ520の軸受550の表面にP点で当接されており、これにより剥離部620aの先端と加圧ローラ520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14に示すように、加圧ローラ520の軸方向長さは定着ローラ510のそれよりも短く、その空いたスペースに軸受550が設けられ、加圧ローラ520の両端は軸受550により支持されている。
【0214】
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510側の剥離部材610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530を経て二次転写ローラ440に供給され、中間転写ベルト410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510により加熱加圧され定着され、このとき、加圧ローラ520に付着し巻き付いてしまう記録媒体は、加圧ローラ520側の剥離部材620により剥離されることになる。
【0215】
上記のように、この定着装置では、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。
【0216】
また、本実施形態では、図15に示すように、定着ローラ510と加圧ローラ520とを略水平状態に配置し、記録媒体800を定着ニップ部640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640のニップ出口641の接線Sに対する、剥離部材610の配置角度θAを、−5〜25°の範囲に設定するのが好ましい。定着ニップ部640のニップ出口641の接線Sに対する、剥離部材610の配置角度θA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θAは、定着ローラ510側を「+」、加圧ローラ側を「−」とする。
【0217】
また、定着ローラ510、加圧ローラ520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。
【0218】
例えば、定着ローラ510、加圧ローラ520が図16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610の断面形状は、図17に示すようなものであるのが好ましい。また、定着ローラ510、加圧ローラ520が図18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610の断面形状は、図19に示すようなものであるのが好ましい。
【0219】
このように、定着ローラ510に沿って配設された剥離部材610がニップ部640のニップ出口641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610の定着ローラ510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。
【0220】
また、図20に示すように、定着装置490では、定着ローラ510の軸方向の端部付近における、定着ローラ510と剥離部材610とのギャップG2[μm]が、定着ローラ510の軸方向の中央部付近における、定着ローラ510と剥離部材610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。
【0221】
すなわち、剥離部材610は、その長さ方向の中央部付近で、定着ローラ510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490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610や定着ローラ510へのダメージを生じ難く、剥離部材610、定着ローラの耐久性、信頼性が向上し、定着装置490、画像形成装置310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610を弓型形状にしたり、剥離部材610の先端部610fを弓型形状にしたり、定着ローラ510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。
【0222】
上記のような定着装置においては、定着ニップ部640の長さは、トナー粒子が前記定着ニップ部640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640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。
【0223】
また、定着装置490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800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、比較的高速で記録媒体800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800の巻きこみ等の剥離不良を発生し難い。
【0224】
また、運転時における、定着ニップ部640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640の温度がこのような範囲の値であると、紙通過時の温度低下(温度ドロップ)によるトナーの定着強度の低下を十分に防止することができる。
また、運転時における、定着設定温度(定着ローラ510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510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。
【0225】
以上説明したような定着装置490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。
【0226】
その一方で、前述した定着装置490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、遊離外添剤が少なく、トナー母粒子の表面付近に外添剤が確実に付着された状態となっている。また、本発明のトナーは、外添剤がトナー母粒子を十分に被覆した状態になっている。このため、定着ニップ部640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、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、トナー粒子(トナー母粒子)が剥離部材に付着するのを好適に防止することができる。その結果、形成される画像は、乱れやすじを極めて生じ難いものとなる。
【0227】
このような効果は、本実施形態のトナーを用いた場合特に顕著に現れる。すなわち、本実施形態のトナーは、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640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、本実施形態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。
【0228】
以上、本発明の混合装置、トナーの製造方法およびトナーについて、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の混合装置は、前述したような構成のものに限定されない。すなわち、本発明においては、混合装置は、攪拌混合室の内壁面の少なくとも一部を帯電させる帯電手段を有するものであればいかなるものであってもよく、前述した実施形態で説明したエアシール型の混合装置等に限定されるものではない。
また、本発明のトナーは、前述したような方法で製造されたものに限定されない。例えば、前述した実施形態では、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。
【0229】
また、前述した実施形態では、熱球形化処理を施したトナー製造用粉末と、外添剤とを混合することによりトナーを得るものとして説明したが、例えば、本発明のトナーは、粉砕工程により得られたトナー製造用粉末に外添処理を施し、その後、熱球形化処理を施すことにより得られたものであってもよい。すなわち、外添処理は、熱球形化処理等の前処理として行ってもよい。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より効果的に防止、抑制することができる。また、このような場合、熱球形化処理の後に、さらに外添処理を行ってもよい。また、このように、外添処理を2回以上行う場合、そのうち少なくとも1回の外添処理を本発明の混合装置(特に、前述したような混合装置)を用いて行うのが好ましく、全ての外添処理を前述したような本発明の混合装置(特に、前述したような混合装置)を用いて行うのがより好ましい。
【0230】
また、前述した実施形態では、トナー製造用粉末の製造方法として、粉砕法を用いた構成について説明したが、トナー製造用粉末は、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。
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。
【0231】
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。
【0232】
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。
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、連続二軸ロール、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。
【0233】
また、図示の構成では、スクリューを2本有する構成の混練機について説明したが、スクリューは1本であってもよいし、3本以上であってもよい。
また、前述した実施形態では、冷却機として、ベルト式のものを用いた構成について説明したが、例えば、ロール式(冷却ロール式)の冷却機を用いてもよい。また、混練機の押出口から押し出された混練物の冷却は、前記のような冷却機を用いたものに限定されず、例えば、空冷等により行うものであってもよい。
【0234】
また、前述した実施形態では、混合装置として、装置本体の内部に流路を形成し、当該流路に帯電物質を流すことにより、攪拌混合室の内壁面を帯電させる構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、攪拌混合室の内壁面に電流を印加することにより、内壁面を帯電させる構成としてもよい。
また、前述した実施形態では、液体潤滑剤とともに、攪拌混合室内に供給されるガス(ガス流)として、圧縮空気を用いた構成について説明したが、空気以外のガス(例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素等の不活性ガス等)を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の混合装置の第1実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図2】図1に示す混合装置の円Aの部分を拡大して模式的に示す縦断面図である。
【図3】図1に示す混合装置が装着される駆動手段を模式的に示す斜視図である。
【図4】本発明の混合装置の第2実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図5】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6】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7】軟化点解析用フローチャートである。
【図8】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9】図8の画像形成装置が有する現像装置の断面図である。
【図10】図8の画像形成装置に用いられる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11】図10の定着装置の要部断面図である。
【図12】図10の定着装置を構成する剥離部材の斜視図である。
【図13】図10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14】図10の定着装置を上面から見た正面図である。
【図15】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16】定着ローラ、加圧ローラの形状と、ニップ部の形状を模式的に示す図である。
【図17】図16(a)のX−X線における断面図である。
【図18】定着ローラ、加圧ローラの形状と、ニップ部の形状を模式的に示す図である。
【図19】図18(a)のY−Y線における断面図である。
【図20】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 71……外添剤 100、100’……混合装置 110……装置本体 111……第1の仕切り板 112……第2の仕切り板 113……ネジ 114……ブラケット 115……圧縮空気導入口 116……空気導入路 117……潤滑剤導入口 118……潤滑剤導入路 119……凹部 120……攪拌混合室 121……上蓋 122……トラップ 123……フィルタ 124……内壁 125……外壁 126……流路 127……帯電物質 128……誘導路 129……筒状部材 1291……第1の導電層 1292……絶縁層 1293……第2の導電層 1201……内壁面 130……水冷室 131……冷却水導入口 132……冷却水排出口 140……軸受ユニット 150……回転軸 151……ボルト 152……係合部 158……間隙部 160……第1のシール部材 161……第2のシール部材 170……攪拌羽根 180……ベアリング 190……装着室 200……駆動装置 210……駆動軸 211……係合部 220……鍔部 221……ロック爪 230……タイマ 240……オン・オフ・スイッチ 250……スピードコントロールスイッチ 310……画像形成装置 320……装置本体 330……像担持体 340……帯電装置350……露光装置 360……ロータリー現像装置 3600……支持フレーム 3601……ハウジング 3603……供給ローラ 3604……現像ローラ 3605……規制ブレード 3605a……板状部材 3605b……弾性部材 360Y……イエロー用現像装置 360M……マゼンタ用現像装置 360C……シアン用現像装置 360K……ブラック用現像装置 370……中間転写装置 390……駆動ローラ 400……従動ローラ 410……中間転写ベルト 420……一次転写ローラ 430……転写ベルトクリーナ 440……二次転写ローラ 450……給紙カセット 460……ピックアップローラ 470……記録媒体搬送経路 490……定着装置 500……排紙トレイ510……定着ローラ(加熱定着部材) 510a……熱源 510b……筒体 510c……弾性層 510d……回転軸 520……加圧ローラ(加圧部材) 520b……筒体 520c……弾性層 520d……回転軸 530……両面印刷用搬送路 540……ハウジング 550……軸受 560……加圧レバー 570……加圧スプリング 580……駆動ギヤ 590……支持軸 600……支持軸 610……剥離部材 610a……剥離部 610b……折曲部 610c……支持片 610d……嵌合穴 610e……ガイド部 610f……先端部 620……剥離部材 620a……剥離部 620e……ガイド部 630……スプリング 640……定着ニップ部 641……ニップ出口800……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 mixing device, a method for producing a toner, and a toner.
[0002]
[Prior art]
As the electrophotographic method, many methods are known. In general, a step (exposure step) of forming an electric latent image on a photoconductor by various means using a photoconductive substance, and A developing step of developing the latent image using toner, a 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 electrophotographic method as described above is manufactured, for example, through the following steps. First, materials mainly including a resin component are mixed and kneaded to obtain a kneaded material. Thereafter, the kneaded material is pulverized to obtain toner base particles. Thereafter, an external additive is externally added to the toner base particles to complete the toner.
[0004]
In the case of performing the external addition process, generally, a process of stirring and mixing the toner base particles and the external additive is performed using a stirring and mixing device (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0005]
However, when the external addition processing of the toner is performed using the conventional stirring and mixing apparatus, when the addition amount of the external additive becomes relatively large (for example, when the addition amount of the external addition exceeds 2 wt%), the stirring and mixing processing is performed. Accordingly, there is a problem that the ratio of the external additive that does not adhere to the toner base particles, that is, the ratio of the external additive (free external additive) released from the toner base particles increases. In addition, when the ratio of the free external additive increases, the free external additive adheres to the wall surface of the stirring and mixing device, and the particles of the free external additive aggregate with each other. In some cases, it was mixed.
[0006]
If a large amount of free or agglomerated external additives is mixed into the toner product, the quality will cause streaks on the image due to sticking to the wire during charging, adverse effects such as unstable charging and image fixing. Aggregation occurs in the apparatus, and adverse effects such as changing the charging characteristics of the toner are likely to occur.
[0007]
Also, when the amount of the free external additive is large, scattering of the fine particles (free external additive) into the air and the like are liable to occur, and there is a concern about the operational safety of the toner production.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-8-173783 (page 5)
[Patent Document 2]
JP-A-63-244056 (page 3)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a mixing device capable of mixing a toner production powder (toner base particles) and an external additive so that liberation and aggregation of the external additive are suitably prevented, and to use the mixing device. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a toner, and to provide a toner manufactured by using the mixing apparatus and the manufacturing method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the following (1) to (14) of the present invention.
[0011]
(1) a stirring and mixing chamber into which a powder for toner production and an external additive are charged;
A rotation shaft that is rotated by the rotation driving means,
A stirring blade fixed to the rotating shaft, and disposed in the stirring and mixing chamber,
A mixing apparatus for stirring and mixing the toner production powder and the external additive, and externally adding the external additive to the toner production powder,
A mixing device comprising a charging unit for charging an inner wall surface of the stirring and mixing chamber to the same polarity as the external additive.
Accordingly, a mixing device capable of mixing the toner manufacturing powder (toner base particles) and the external additive can be provided so that the liberation and aggregation of the external additive are suitably prevented.
[0012]
(2) A flow path is provided inside the wall surface of the stirring / mixing chamber, and charged powder charged to the same polarity as the external additive by friction charging is moved in the flow path to form an inner wall surface of the stirring / mixing chamber. The mixing device according to the above (1), which charges the toner.
This makes it possible to easily and safely charge the inner wall surface of the stirring and mixing chamber.
(3) The mixing device according to (2), wherein the average particle size of the charged powder is 0.05 to 0.3 mm.
Thereby, the efficiency of charging the inner wall surface of the stirring and mixing chamber due to the movement of the charged powder can be made particularly excellent while ensuring the fluidity of the charged powder sufficiently.
[0013]
(4) The mixing device according to the above (2) or (3), wherein the flow rate of the charged powder is 10 to 1000 g / sec.
Thereby, the charging efficiency of the inner wall surface of the stirring and mixing chamber due to the movement of the charged powder can be made particularly excellent. Further, the flow resistance of the charged powder can be reduced, and the charged powder can flow smoothly.
[0014]
(5) The mixing device according to any one of the above (2) to (4), wherein the charged powder contains air in advance.
Thereby, the fluidity of the charged powder can be improved.
(6) The mixing device according to any one of (2) to (5), wherein a spiral guide path is formed in the flow path.
Thereby, the charged powder can be easily and uniformly flown in the flow path, and the efficiency of charging the inner wall surface of the stirring and mixing chamber can be made particularly excellent.
[0015]
(7) The mixing device according to any one of (1) to (6), wherein an inner wall surface of the stirring and mixing chamber is charged to the same polarity as the external additive by applying a voltage.
Thereby, the inner wall surface of the stirring and mixing chamber can be charged relatively easily.
(8) The mixing device according to (7), wherein the absolute value of the voltage is 1 to 10 kV.
Thereby, release and aggregation of the external additive can be more effectively prevented.
[0016]
(9) An insulating layer made of an insulating material is interposed between two conductive layers arranged so as to surround at least a part of the stirring and mixing chamber and made of a conductive material. Having a cylindrical member,
The mixing device according to (7) or (8), wherein the voltage is applied such that a layer provided on the outer peripheral surface side of the member among the conductive layers functions as an electrode plate.
Thereby, release and aggregation of the external additive can be more effectively prevented.
[0017]
(10) A method for producing a toner, comprising a step of stirring and mixing a toner production powder and an external additive using the mixing apparatus according to any one of (1) to (9).
This makes it possible to provide a toner in which the release of the external additive is suppressed.
(11) A toner manufactured using the mixing device according to any one of (1) to (9).
This makes it possible to provide a toner in which the release of the external additive is suppressed.
[0018]
(12) A toner produced by the production method according to the above (10).
This makes it possible to provide a toner in which the release of the external additive is suppressed.
(13) The toner according to the above (11) or (12), wherein the content of the external additive is 0.5 to 5% by weight.
Thereby, the function of the external additive can be more effectively exerted while sufficiently preventing the adverse effect of the external additive liberated from the toner base particles (toner production powder).
[0019]
(14) The toner according to any one of (11) to (13) above, wherein a ratio of the external additive released from the toner base particles is 3 wt% or less.
As a result, it is possible to more effectively prevent the adverse effect of the external additive liberated from the toner base particles (toner production powder), improve the offset resistance and the like of the toner, and reduce the stickiness of the toner. Effectively prevented.
[0020]
Further, the mixing device has a gas introduction unit that sends a gas flow from the vicinity of the rotation shaft into the stirring and mixing chamber. The gas introduction unit mixes the liquid lubricant together with the gas flow from the gas introduction unit. Preferably, it is supplied into the mixing chamber.
Thereby, release and aggregation of the external additive can be more effectively prevented.
In addition, it is preferable that at least a part of the gas introduction part is formed along a peripheral surface of the shaft.
Thereby, release and aggregation of the external additive can be more effectively prevented.
[0021]
Preferably, the gas flow is a seal air for preventing powder from entering a bearing portion receiving the shaft.
This makes it possible to prevent the external additive and the powder for toner production from entering the bearing portion, and more effectively prevent the external additive from being released or aggregated.
Further, it is preferable that the gas introduction section is provided between the bearing section for receiving the shaft and the stirring and mixing chamber.
Thereby, release and aggregation of the external additive can be more effectively prevented.
[0022]
Further, it is preferable that the mist-like liquid lubricant is introduced into the stirring and mixing chamber.
Thereby, the liberation and aggregation of the external additive can be more effectively prevented, and the stickiness of the toner can be effectively prevented.
Further, it is preferable that the average particle size of the liquid lubricant introduced into the stirring and mixing chamber is 0.05 to 5 μm.
This makes it possible to more effectively prevent the liberation and aggregation of the external additive, and more effectively prevent the toner from sticking.
[0023]
Further, it is preferable that at least a part of the liquid lubricant adheres to the toner production powder, and functions as an external additive.
As a result, the offset resistance is improved, and the fluidity of the obtained toner powder (toner particles) is improved, so that blocking during transportation and stress in the image forming apparatus can be reduced.
[0024]
Preferably, the liquid lubricant is a silicone oil.
Thereby, at the time of fixing, image defects and the like can be more effectively prevented.
Further, the spray amount of the liquid lubricant is preferably 1 to 70 g / min.
This makes it possible to more effectively prevent the liberation and aggregation of the external additive, and more effectively prevent the toner from sticking.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a mixing device, a toner manufacturing method, and a toner according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<Mixing device and method for producing toner>
First, the mixing device of the present invention will be described.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of the first embodiment of the mixing apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a schematic enlarged view of a portion B of the mixing apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view, and FIG. 3 is a perspective view schematically showing a driving unit to which the mixing device shown in FIG. 1 is mounted.
[0026]
The mixing device 100 is a device that mixes a powder for toner production (toner mother particles), which will be described in detail later, and an external additive.
The mixing apparatus 100 is roughly described as an apparatus main body 110, a stirring and mixing chamber 120, a water cooling chamber 130, a bearing unit 140, a rotating shaft 150, a first seal member 160, a second seal member 161, a stirring blade 170, a bearing 180, and the like. It is comprised by.
The apparatus main body 110 is, for example, a cylindrical member made of ceramics or stainless steel, and a first partition plate 111 is provided at a substantially central portion thereof. A bearing unit 140 is provided below the first partition plate 111, and a second partition plate 112 is provided below the bearing unit 140.
[0027]
The first partition plate 111 is fixed to the inner wall of the apparatus main body 110 by, for example, welding. The inside of the second partition plate 112 is fixed to the bearing unit 140 using screws 113 and brackets 114, and the outside thereof is fixed to the inner wall of the apparatus main body 110 by, for example, welding. Further, inside the bearing unit 140, the second seal member 161 is fixed by press-fitting, and the bearing 180 is disposed so as to abut on the rotating shaft 150 to form a bearing portion. Further, inside the first partition plate 111, the first seal member 160 is fixed by press-fitting.
[0028]
By disposing the first partition plate 111 and the second partition plate 112 in the apparatus main body 110, the apparatus main body 110 is defined as three rooms. Of these three chambers, the agitating and mixing chamber 120 is located at the top, the water cooling chamber 130 is located at the center, and the mounting chamber 190 is located at the bottom. Each of these chambers (the stirring and mixing chamber 120, the water cooling chamber 130, and the mounting chamber 190) is configured to be liquid-tight with each other.
[0029]
The stirring and mixing chamber 120 is a chamber into which a powder used as a material of the toner, that is, a powder for toner production and an external additive are charged and mixed. Further, the water cooling chamber 130 is connected to a cooling water inlet 131 and a cooling water outlet 132 provided in the apparatus main body 110, and while cooling water is introduced into the water cooling chamber 130 from the cooling water inlet 131, The cooling water after cooling is discharged from the cooling water discharge port 132. Further, the mounting chamber 190 is a part to be mounted on the driving device 200 described later.
[0030]
On the other hand, a rotary shaft 150 is provided in a hole formed near the center of the first partition plate 111 and the second partition plate 112 described above. The upper end of the rotating shaft 150 protrudes into the mixing chamber 120. A stirring blade 170 is fixed to the protruding portion of the rotating shaft 150 with a bolt 151. Accordingly, the rotation of the rotating shaft 150 causes the stirring blade 170 to rotate integrally, and thereby the powder introduced into the stirring and mixing chamber 120 is stirred and mixed. A lower end portion of the rotating shaft 150 is formed with a bifurcated engaging portion 152, and is configured to be connected to a drive shaft 210 of a motor described later.
[0031]
The rotating shaft 150 is rotatably supported by a bearing 180 provided in the bearing unit 140. The bearing 180 employs, for example, a ball bearing. Further, a first seal member 160 is provided at a portion of the first partition plate 111 facing the rotation shaft 150. Further, a second seal member 161 is provided at a position higher than the position where the bearing 180 of the bearing unit 140 is provided. By arranging the first seal member 160 and the second seal member 161 in this manner, the configuration is such that the powder charged into the stirring and mixing chamber 120 is prevented from entering the bearing 180. ing.
[0032]
In addition, an upper lid 121 that covers the upper part of the stirring and mixing chamber 120 is detachably provided on the upper part of the apparatus main body 110, and the powder introduced into the stirring and mixing chamber 120 at the time of stirring and mixing. Is not scattered.
During the stirring and mixing, the stirring blade 170 rotates at a high speed, so that a high-speed gas flow is generated in the stirring and mixing chamber 120, and the powder is stirred and mixed on the gas flow.
[0033]
Further, in the mixing device 100, a water cooling chamber 130 is provided near the rotation shaft 150 so as to surround the rotation shaft 150. Thus, the provision of the water cooling chamber 130 cools the bearing unit 140 and the rotating shaft 150. As a result, in the mixing device 100, deterioration of the components due to heat can be suitably prevented, and a sufficient shielding effect can be maintained for a long period of time.
[0034]
Further, the mixing device 100 has a charging means for charging the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 to the same polarity as the external additive. As described above, the present invention is characterized in that the mixing device has the charging unit. By providing the charging means in this manner, in the external addition process, the external additive is electrically repelled from the inner wall surface, thereby preventing the external additive from adhering to the inner wall surface of the stirring and mixing chamber. it can. Further, the external additive can be efficiently attached to the toner production powder (toner base particles), and the external additive released from the toner production powder (toner base particles) in the finally obtained toner The amount of (free external additive) can be reduced. In addition, it is possible to prevent the particles of the external additive from aggregating and becoming an external additive having a large particle diameter. As a result, it is possible to prevent the aggregate of the external additive from being mixed into the toner product.
[0035]
In the mixing apparatus 100 of the present embodiment, as a means (charging means) for charging the inner wall surface of the stirring and mixing chamber 120 to the same polarity as the external additive, the mixing wall is formed inside the apparatus main body 110 constituting the wall surface of the stirring and mixing chamber 120. And a charged substance 127 flowing through the flow path 126. A feeder (not shown) for flowing the charged substance 127 into the flow path 126 is connected to the flow path 126.
Here, FIG. 2 is a cross-sectional view showing, on an enlarged scale, a part of the apparatus main body 110 constituting the stirring and mixing chamber 120. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a flow path 126 is formed between the inner wall 124 and the outer wall 125. The inner wall 124 is made of, for example, an insulating material such as ceramics.
[0036]
For example, when a negatively-charged external additive 71, which will be described in detail later, is used as the external additive, the inner wall 124 is polarized by flowing a negatively charged material 127 through the flow path 126, The channel 126 side can be charged positively, and the stirring and mixing chamber 120 side can be charged negatively. Thereby, the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 can be negatively charged. As a result, the negatively charged external additive 71 and the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 are electrically repelled, and the external additive 71 can be effectively prevented from adhering to the inner wall surface 1201. At the same time, the amount of the free external additive can be reduced to prevent the free external additive and the aggregate of the external additive from being mixed into the toner product.
[0037]
Similarly, when a positively charged external additive 71 is used, the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 can be positively charged by flowing a positively charged charged substance into the channel 126. As a result, the positively-charged external additive 71 and the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 are electrically repelled, and the adhesion of the external additive 71 to the inner wall surface 1201 is effectively reduced in the same manner as described above. In addition to reducing the amount of the free external additive, the free external additive and the aggregate of the external additive can be prevented from being mixed into the toner product.
[0038]
Examples of the charged substance 127 flowing in the flow path 126 include a charged powder that is positively or negatively charged by frictional charging.
Examples of the negatively charged powder that is negatively charged by frictional charging include powders of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), vinyl chloride, polyethylene, and polypropylene.
Examples of the positively charged powder that is positively charged by frictional charging include powders of chitosan, acetate, glass, nylon, and the like.
[0039]
The average particle size of such a charged powder is preferably about 0.05 to 0.3 mm. When the average particle size of the charged powder is less than the lower limit, the flow rate of the charged powder is small, the charge is small, and the effect is small. On the other hand, when the average particle size exceeds the above upper limit, the flashing phenomenon of the powder due to aeration may not be sufficiently exhibited, and the fluidity of the charged powder may be reduced. In addition, the effect of preventing the adhesion to the wall of the mixing tank is reduced due to the small charge.
[0040]
The flow rate of the charged powder (charged substance 127) is not particularly limited, but is preferably 10 to 1000 g / sec. If the flow rate is less than the lower limit, the charging efficiency of the inner wall surface 1201 tends to be significantly reduced. On the other hand, when the flow rate exceeds the upper limit, the resistance (flow resistance) when flowing the charged powder (charged substance 127) tends to increase.
[0041]
Before flowing the charged powder (charged substance 127) through the flow channel 126, it is preferable that air (gas) is previously contained in the charged powder (aeration). Thereby, the fluidity of the charged powder can be increased.
Furthermore, it is preferable that, for example, a spiral guide path 128 is formed in the flow path 126. Thereby, the charged powder can be easily and uniformly flown in the flow channel 126. Thereby, the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 can be charged efficiently and more uniformly.
[0042]
As described above, by charging the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 to the same polarity as the external additive, the external additive is less likely to adhere to the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 in the external adding process. And it becomes easy to mix uniformly. Further, since the external additive is prevented from adhering to the inner wall surface 1201, it is possible to more effectively prevent the aggregate of the external additive from being mixed into the toner product. As a result, it is possible to more effectively prevent the occurrence of a problem on an image due to mixing of the released external additive (free external additive) into the toner product.
[0043]
Further, when the external additive is discharged from the mixing apparatus 100 after the completion of the external additive treatment step, the amount of the external additive released is small, and the diffusion of the fine particles can be suppressed. In addition, since the external additive hardly adheres to the inner wall surface 1201, it is easy to clean the mixing device 100 and replace components of the mixing device 100.
Conventionally, a large amount of the external additive is prescribed in consideration of the amount of adhesion to the inner wall surface. However, since the external additive can be prevented from adhering to the inner wall surface 1201, the external additive is formulated. The amount can be reduced.
[0044]
The surface charge density of the inner wall surface 1201 is not particularly limited, but is always 10 to 100 [nC / cm. 2 ] Is preferable. If the charge amount is less than the lower limit, the effect of the charging means may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the charge amount exceeds the upper limit, the material to be charged is limited. Further, the base of the toner easily adheres to the wall surface.
[0045]
By the way, in the mixing apparatus 100 of the present embodiment, as described above, each of the seal members 160 and 161 is disposed at a position closer to the stirring and mixing chamber 120 than the position at which the bearing 180 is disposed. It has a function of preventing the powder mixed and stirred inside from entering the bearing 180. However, in order to maintain smooth rotation of the rotating shaft 150, the respective seal members 160 and 161 cannot be brought into close contact with the rotating shaft 150, so that there is inevitably a gap between the rotating shaft 150 and the respective seal members 160 and 161. Has a gap 158 formed therein. When the gap 158 is present, the powder may enter the bearing 180, hinder the smooth bearing function of the bearing 180, and possibly prevent the rotation shaft 150 from rotating properly.
[0046]
Therefore, in the mixing apparatus 100, a compressed air inlet 115 is provided on the outer wall of the apparatus main body 110, and further, an air inlet (gas inlet) communicating the compressed air inlet 115 and the gap 158 to the first partition plate 111. Part) 116 is formed. A compressed air introduction device such as a compressor (not shown) is connected to the compressed air introduction port 115.
[0047]
In the mixing device 100 having the above configuration, the compressed air introduced from the compressed air introduction port 115 is sent to the air introduction passage 116. The compressed air sent into the air introduction passage 116 flows into the stirring and mixing chamber 120 through a gap (gas introduction part) 158 formed between the first seal member 160 and the rotating shaft 150. As described above, by generating a gas flow in which the compressed air flows into the stirring and mixing chamber 120 from the gap portion 158, the flow of the powder from the stirring and mixing chamber 120 toward the bearing 180 can be prevented. It is possible to prevent powder from entering. That is, the introduced compressed air functions as seal air. As a result, in the mixing device 100, the smooth bearing function of the bearing 180 can be sufficiently maintained for a long period of time.
[0048]
Further, as described above, since the mixing device 100 is configured to cause the compressed air to flow into the stirring and mixing chamber 120 through the gap 158, the mixing device 100 may simply be configured to cause the air to flow into the stirring and mixing chamber 120. The pressure in the mixing chamber 120 increases. For this reason, a trap 122 is provided on the upper lid 121 that covers the stirring and mixing chamber 120.
A filter 123 is provided inside the trap 122. The filter 123 is configured to allow the passage of air but prevent the passage of powder. By providing such a trap 122, the inside of the stirring and mixing chamber 120 can be set to a pressure substantially equal to the atmospheric pressure.
[0049]
Further, in the mixing apparatus 100 of the present embodiment, in the external addition process, the liquid lubricant is formed into a mist (mist) together with the compressed air and introduced into the stirring and mixing chamber 120.
That is, the mixing apparatus 100 has a lubricant introduction port 117 on the outer wall of the apparatus main body 110, and further has a lubricant introduction path 118 communicating with the lubricant introduction port 117 in the first partition plate 111. ing. This lubricant introduction passage 118 joins with the air introduction passage 116. Further, a mist generating device (not shown) for converting the liquid lubricant into a mist is connected to the lubricant inlet 118 by, for example, an ultrasonic vibrator.
[0050]
In the mixing apparatus 100 having the above-described configuration, the mist-like liquid lubricant is introduced from the lubricant introduction port 117 at the time of stirring and mixing. Then, the liquid lubricant introduced from the lubricant introduction port 117 merges with the compressed air in the air introduction passage 116, and together with the compressed air, a gap formed between the first seal member 160 and the rotating shaft 150. It flows into the mixing chamber 120 through the section 158 (gas introduction section).
[0051]
As described above, in the mixing apparatus 100, the liquid lubricant is sprayed in the form of a mist when performing the external addition process. By spraying the liquid lubricant during the external addition process, release of the external additive can be more effectively prevented. Further, it is possible to prevent the liberated external additive from adhering to the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 and prevent each particle of the external additive from aggregating and becoming an external additive having a large particle diameter. This makes it possible to more reliably prevent the aggregate of the external additive from being mixed into the toner product.
[0052]
Further, the sprayed liquid lubricant also adheres to the surface of the powder for toner production. By spraying the liquid lubricant in the form of a mist, the liquid lubricant can be attached to the toner production powder as finer particles. That is, in the present embodiment, a liquid lubricant can be applied to the toner base particles (powder for toner production) as an external additive. Thereby, the offset property of the obtained toner can be made particularly excellent. In addition, by applying the liquid lubricant as an external additive, the fluidity of the obtained toner powder (toner particles) is improved, thereby alleviating the blocking during transportation and the stress in the image forming apparatus. Can be. Further, by applying the liquid lubricant as an external additive, the obtained toner hardly causes aggregation between toner particles and hardly receives stress.
[0053]
The effect of the liquid lubricant as described above is obtained by being provided as an external additive. That is, when the liquid lubricant is dispersed in the powder for producing a toner, the above effects cannot be obtained.
As such a liquid lubricant, for example, carboxyl-modified silicone oil, straight silicone oil, polyether-modified silicone oil, epoxy-modified silicone oil, methacryl-modified silicone oil, amino-modified silicone oil, aminopolyether silicone oil, and the like are used. However, straight silicone oil is preferred. By using a silicone oil as the liquid lubricant, the fixing property of the finally obtained toner can be particularly excellent.
[0054]
The average particle size of the mist when the liquid lubricant is mist-shaped and mixed is not particularly limited, but is preferably from 0.05 to 5 μm, and more preferably from 0.1 to 1 μm. If the average particle size of the mist is less than the lower limit, the above effects may not be sufficiently obtained depending on the supply amount (spray amount) of the liquid lubricant. On the other hand, if the average particle size of the mist exceeds the upper limit, stickiness by the liquid lubricant may increase.
[0055]
The spray amount (supply amount) of the liquid lubricant is preferably 1 to 80 ml / min. If the spray amount (supply amount) of the liquid lubricant is less than the lower limit, the above-described effects may not be sufficiently obtained depending on the composition of the liquid lubricant, the particle size of the mist, and the like. However, it may be difficult to uniformly and externally add the liquid lubricant to the surface of the powder for toner production. On the other hand, if the spray amount (supply amount) of the liquid lubricant exceeds the above upper limit, the obtained toner may become sticky depending on the composition of the liquid lubricant, the particle size of the mist, and the like.
[0056]
Further, the above-mentioned liquid lubricant may be always (continuously) supplied into the stirring and mixing chamber 120 in the step of stirring and mixing the toner production powder and the external additive. , May be supplied intermittently (non-continuously).
Further, when a liquid lubricant is externally added to the surface of the powder for toner production, the amount of external addition (the ratio of the weight of the liquid lubricant contained in the toner to the weight of the entire toner) is not particularly limited. It is preferably 0.9 wt% or less, more preferably 0.5 wt% or less, and even more preferably 0.1 to 0.3 wt%. If the external additive amount of the liquid lubricant is too large, the obtained toner may be sticky, and the density may be reduced.
[0057]
FIG. 3 shows a driving device 200 on which the mixing device 100 having the above configuration is mounted. The driving device 200 has a motor inside, and the driving shaft 210 of the motor is configured to protrude above the driving device 200. The upper end of the drive shaft 210, that is, the engaging portion 211 is a portion that engages with the lower end of the rotary shaft 150, and engages with the forked engaging portion 152 formed at the lower end of the rotary shaft 150. It has a shape to be.
[0058]
Further, an annular flange 220 is formed at an upper portion of the driving device 200. The flange 220 is configured to fit into the lower part of the mounting chamber 190.
Further, a lock claw 221 is formed on the flange 220 so as to protrude therefrom. On the other hand, a concave portion 119 is formed in the apparatus main body 110 at a position corresponding to the lock claw 221 at an inner peripheral position thereof. Therefore, by mounting the mixing device 100 on the upper portion of the driving device 200 such that the locking claw 221 is engaged with the concave portion 119, it is possible to prevent the device main body 110 from rotating on the driving device 200 when the mixing device 100 is used. It can be suitably prevented.
[0059]
As described above, when the mixing device 100 is mounted on the driving device 200, the flange 220 of the driving device 200 fits into the mounting chamber 190 of the device main body 110, and the engaging portions 152 and 211 are engaged with each other. By the combination, the drive shaft 210 is connected to the rotation shaft 150. The drive device 200 is provided with a timer 230 for setting the stirring time, an on / off switch 240 for starting and stopping, a speed control switch 250 for changing the rotation speed of the drive shaft 210, and the like.
[0060]
As described above, the stirring and mixing process of the toner manufacturing powder and the external additive is performed in a state where the mixing device 100 is mounted on the driving device 200. Specifically, first, the upper lid 121 is removed, the powder for toner production and the external additive are charged into the stirring and mixing chamber 120 at a predetermined mixing ratio, and the upper lid 121 is mounted on the upper portion of the apparatus main body 110 again. Subsequently, the stirring and mixing time is set by operating the timer 230, and the on / off switch 240 is turned on.
[0061]
Accordingly, the drive shaft 210 of the motor in the drive device 200 rotates, and the rotation shaft 150 connected to the drive shaft 210 via the engaging portions 211 and 152 also rotates. Accordingly, the stirring blade 170 connected to the rotating shaft 150 also rotates, and the powder for toner production and the external additive charged into the stirring and mixing chamber 120 are stirred and mixed. The rotation speed of the motor is not particularly limited, but may be, for example, a high-speed rotation of 10,000 to 30,000 rpm.
[0062]
As described above, in the mixing device 100, the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 is charged to the same polarity as the external additive, so that the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 is charged in the external adding process. Can be prevented from adhering, and the external additive can be efficiently adhered to the toner production powder (toner base particles). As a result, the amount of the external additive (free external additive) released from the toner production powder (toner base particles) in the finally obtained toner can be reduced. In addition, it is possible to prevent the particles of the external additive from aggregating and becoming an external additive having a large particle diameter. As a result, it is possible to prevent the aggregate of the external additive from being mixed into the toner product. As a result, the occurrence of problems on the image due to free external additives and the like can be effectively prevented.
[0063]
Further, according to the mixing apparatus 100, the liquid lubricant can be supplied into the stirring and mixing chamber 120 in the form of a mist in the external addition processing step. As a result, the release of the external additive and the adhesion of the released external additive to the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 can be more effectively prevented, and the external additive can be coagulated into the toner product. Aggregation of aggregates can be more reliably prevented.
[0064]
Further, by spraying the liquid lubricant in the form of a mist, the liquid lubricant can be attached to the toner production powder as finer particles. Thereby, the offset resistance of the obtained toner can be improved, and the stickiness of the toner can be suppressed. In addition, the fluidity of the toner powder is improved, so that blocking during transportation and stress in the image forming apparatus can be reduced.
[0065]
The toner of the present invention obtained as described above is one in which free and aggregated external additives are prevented from being mixed. Therefore, the toner of the present invention can be suitably used for good image formation. Further, in the toner obtained as described above, since the liquid lubricant is externally added in the form of a mist, the offset is suitably prevented. Further, the toner obtained as described above has tackiness prevented, fluidity is improved, and blocking during transportation and stress in the image forming apparatus are reduced.
[0066]
Next, another embodiment of the mixing device of the present invention will be described.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of the second embodiment of the mixing apparatus of the present invention.
Hereinafter, the mixing apparatus of the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment, and the description of the same items will be omitted.
[0067]
As shown in FIG. 4, in the mixing apparatus 100 ′ of the present embodiment, a cylindrical member 129 is installed on the inner wall of the stirring and mixing chamber 120 so as to surround the stirring and mixing chamber 120.
The cylindrical member 129 has an insulating layer 1292 having a cylindrical shape and made of an insulating material, and a first conductive layer 1291 made of a conductive material and formed on the outer peripheral side of the insulating layer 1292. And a second conductive layer 1293 formed of a conductive material and formed on the inner peripheral side of the insulating layer 1292. In other words, the cylindrical member 129 has two conductive layers made of a conductive material and an insulating layer made of an insulating material and interposed between the two conductive layers. .
[0068]
The first conductive layer 1291 of the tubular member 129 is connected to a power supply and functions as an electrode plate.
With such a structure, the inner peripheral surface of the cylindrical member 129, that is, the surface of the second conductive layer 1293 can be charged to the same polarity as the external additive by applying a voltage from a power supply. it can.
[0069]
That is, in the present embodiment, the cylindrical member 129 and the power supply function as a charging unit. As described above, in the present invention, the charging unit is not limited to the charging unit described in the first embodiment, but may be any unit that can charge the inner wall surface 1201 of the stirring and mixing chamber 120 to the same polarity as the external additive. Any object may be used.
When the inner wall surface of the stirring and mixing chamber is charged to the same polarity as the external additive by applying a voltage as in the present embodiment, the absolute value of the applied voltage is preferably 1 to 10 kV, More preferably, it is 5 kV.
[0070]
In the illustrated configuration, the cylindrical member 129 is installed in the stirring and mixing chamber 120, but the cylindrical member 129 is embedded in a wall that separates the stirring and mixing chamber 120 from the outside. Alternatively, it may be installed outside the stirring and mixing chamber 120 (wall).
Further, the tubular member 129 may have a layer other than the first conductive layer 1291, the insulating layer 1292, and the second conductive layer 1293. For example, an intermediate layer may be provided between the first conductive layer 1291 and the insulating layer 1292 or between the insulating layer 1292 and the second conductive layer 1293. Further, a coating layer may be formed on the outer peripheral surface side of the first conductive layer 1291 or on the inner peripheral surface side of the second conductive layer 1293.
[0071]
In the above description, for the sake of convenience, the mixing apparatus has been described from the upper part to the lower part in a configuration in which three rooms of a stirring mixing chamber, a water cooling chamber, and a mounting chamber are arranged in this order. The rooms may be arranged upside down, or may be arranged so that each room is adjacent in the horizontal direction (horizontal direction). Further, another room may be provided between these rooms.
[0072]
Next, the toner production powder and the external additive supplied to the above-described mixing apparatus will be described in detail.
First, the toner production powder will be described.
<Powder for toner production>
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view schematically illustrating an example of the configuration of a kneader and a cooler used for manufacturing a toner. FIG. 6 is a model diagram of a differential scanning calorimetry analysis curve near the melting point of the block polyester obtained when differential scanning calorimetry is performed on the block polyester, and FIG. 7 is a flowchart for softening point analysis. Hereinafter, in FIG. 5, the left side will be referred to as “base end” and the right side will be referred to as “top end”.
In the present invention, the powder for toner production contains at least a resin as a main component (hereinafter, also simply referred to as “resin”).
[0073]
Hereinafter, an example of a constituent material of the powder for toner production and a production method will be described.
[Constituent materials]
The toner production powder can be produced using at least the raw material 5 containing a resin as a main component.
Hereinafter, each component of the raw material 5 used for manufacturing the toner manufacturing powder will be described.
1. Resin (binder resin)
Examples of the resin include polystyrene, poly-α-methylstyrene, chloropolystyrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer, and styrene- Vinyl acetate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymer, styrene-α-chloro Styrene-based resins such as methyl acrylate copolymer, styrene-acrylonitrile-acrylate copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, etc., containing a styrene or styrene-substituted homopolymer or copolymer, polyester-based resin , 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 Examples thereof include resins, terpene resins, phenol resins, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resins, and one or more of these can be used in combination. Among them, a resin containing a polyester resin is particularly preferable. This makes it possible to relatively easily control the properties of the finally obtained toner, such as the elastic modulus and the chargeability.
Generally, a polyester resin is composed of an alcohol component (including a compound having two or more hydroxyl groups) and a carboxylic acid component (including a divalent or higher carboxylic acid or a derivative thereof).
[0074]
As the alcohol component, those having two or more hydroxyl groups can be used. For example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butane Diol, diethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-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 Chain diols such as 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, or polyoxypropylene ( 2.2) -2,2-Bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (3.3) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2.0) -2 , 2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.0) -polyoxyethylene (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (6)- Alkylene oxide addition of bisphenol A such as 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, alkylene oxide adduct of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, cyclic diols such as an alkylene oxide adduct of hydrogenated bisphenol A, or sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, , 2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3 5-trihydroxyme Polyhydric alcohols having three or more hydroxyl groups such as tylbenzene are exemplified.
[0075]
As the carboxylic acid component, for example, a divalent or higher 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, trimellitic acid, pyromellitic acid and derivatives thereof (eg, anhydride, lower Alkyl ester, etc.).
[0076]
The polyester-based resin may contain components other than the above-mentioned alcohol component and carboxylic acid component.
In the present invention, any resin may be used, but it is preferable to use a resin containing a block polyester and an amorphous polyester (hereinafter, also referred to as “polyester resin”), which will be described below.
[0077]
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.
(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.
[0078]
Incidentally, a resin having high crystallinity generally has a so-called sharp melt property as compared with a resin having low crystallinity. That is, when a resin having high crystallinity is measured for an endothermic peak at a melting point by differential scanning calorimetry (DSC), it has a property that an endothermic peak appears as a sharper shape than a resin having low crystallinity. I have.
On the other hand, the crystalline block has high crystallinity as described above. Therefore, the crystalline block has a function of imparting a sharp melt property to the block polyester. For this reason, this toner can maintain excellent shape stability even at a relatively high temperature (temperature near the melting point of the block polyester) at which the amorphous polyester described later is sufficiently softened. Therefore, this toner can exhibit sufficient fixability (fixing strength) in a wide temperature range.
[0079]
In addition, since such a crystalline block is included in the block polyester, in the present embodiment, the thermal sphering treatment described later can be performed efficiently (in a short time) and finally obtained. The circularity of the toner particles can be made particularly excellent.
Hereinafter, components constituting the crystalline block will be described.
[0080]
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.
[0081]
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.
[0082]
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.
[0083]
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.
[0084]
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.
[0085]
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.
[0086]
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.
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).
[0087]
(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.
[0088]
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.
[0089]
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.
[0090]
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.
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.
[0091]
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.
[0092]
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.
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).
[0093]
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.
[0094]
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.
[0095]
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, a sample amount: 1 g, a die hole diameter: 1 mm, a die length: 1 mm, a load: 20 kgf, a preheating time: 300 seconds, a measurement start temperature: 50 ° C., and a heating rate: 5 ° C./min. Can be obtained as a temperature at a point on the flow curve corresponding to h / 2 in the analysis flowchart as shown in FIG.
[0096]
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).
[0097]
When the finally obtained toner is used in a fixing device having a fixing roller as described later, the melting point of the block polyester is set to T. m (B) [° C.], the standard set temperature of the surface of the fixing roller is T fix [° C], T fix ≤T m (B) ≦ (T fix +100), and (T fix +10) ≦ T m (B) ≦ (T fix +70) is more preferably satisfied. By satisfying such a relationship, the crystal component in the toner does not melt at the time of fixing the toner, so that the toner viscosity does not drop below a certain level, and the releasability from the fixing roller is secured.
[0098]
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.
[0099]
By the way, as described above, since the block polyester used in the present embodiment has a crystalline block with high crystallinity, it is used for a resin material having relatively low crystallinity (for example, an amorphous polyester or the like described later). In comparison, it has a so-called sharp melt property.
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. 6). 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 embodiment, 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. 6). 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.
In addition, the block polyester may have a block other than the above-described crystalline block and amorphous block.
[0104]
1-2. Amorphous polyester
Amorphous polyester has lower crystallinity than the above-mentioned block polyester.
Amorphous polyester is mainly composed of dispersibility of components (for example, a colorant, a wax, an antistatic agent and the like to be described later) constituting the toner, pulverizability of a kneaded material at the time of toner production, fixability of the toner. (Especially, low-temperature fixability), a component that contributes to improving functions such as transparency, mechanical properties (for example, elasticity and mechanical strength, etc.), chargeability, and moisture resistance. In other words, 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.
[0105]
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.
[0106]
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.
[0107]
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.
[0108]
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.
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). .
[0109]
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.
[0110]
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.
[0111]
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.
[0112]
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, 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.
[0113]
The softening point T 1/2 For example, using a flow tester, a sample amount: 1 g, a die hole diameter: 1 mm, a die length: 1 mm, a load: 20 kgf, a preheating time: 300 seconds, a measurement start temperature: 50 ° C., and a heating rate: 5 ° C./min. Can be obtained as a temperature at a point on the flow curve corresponding to h / 2 in the analysis flowchart as shown in FIG.
The amorphous polyester is preferably a linear polymer (a polymer having no cross-linked structure). Linear polymers have a lower coefficient of friction than cross-linked polymers. Thereby, particularly excellent releasability is obtained, and the transfer efficiency of the toner is further improved.
[0114]
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.
[0115]
Such a synergistic effect cannot be obtained when only one of the block polyester and the amorphous polyester is used.
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), 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.
[0116]
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. 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.
[0117]
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.
[0118]
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.
[0119]
Further, the resin (binder resin) may include a component (third resin component) other than the above-described block polyester and amorphous polyester.
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.
[0120]
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.
[0121]
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 Ribble Lake, Victoria Blue Lake, First Sky Blue, Indanthrene Blue BC, Ultramarine, Aniline Blue, Phthalocyanine Blue, Calco Oil Blue, Chrome Green, Chromium Oxide, Pigment Green B, Malachite Green Lake, Phthalocyanine Green, Final Yellow Green G, Rhodamine 6G, quinacridone, rose bengal (CI No. 45432), C.I. I. Direct Red 1, C.I. I. Direct Red 4, C.I. I. Acid Red 1, C.I. I. Basic Red 1, C.I. I. Modant Red 30, C.I. I. Pigment Red 48: 1, C.I. I. Pigment Red 57: 1, C.I. I. Pigment Red 122, C.I. I. Pigment Red 184, C.I. I. Direct Blue 1, C.I. I. Direct Blue 2, C.I. I. Acid Blue 9, C.I. I. Acid Blue 15, C.I. I. Basic Blue 3, C.I. I. Basic Blue 5, C.I. I. Modant Blue 7, C.I. I. Pigment Blue 15: 1, C.I. I. Pigment Blue 15: 3, C.I. I. Pigment Blue 5: 1, C.I. I. Direct Green 6, C.I. I. Basic Green 4, C.I. I. Basic Green 6, C.I. I. Pigment Yellow 17, C.I. I. Pigment Yellow 93, C.I. I. Pigment Yellow 97, C.I. I. Pigment Yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 180, C.I. I. Pigment Yellow 162, nigrosine dye (CI No. 50415B), metal complex dye, silica, aluminum oxide, magnetite, maghemite, various ferrites, cupric oxide, nickel oxide, zinc oxide, zirconium oxide, titanium oxide, Examples thereof include metal oxides such as magnesium oxide, and magnetic materials including magnetic metals such as Fe, Co, and Ni, and one or more of these can be used in combination.
[0122]
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.
[0123]
3. wax
In addition, the raw material 5 used for the production of the toner may contain a wax, if necessary.
By including the wax, for example, the releasability of the toner particles can be improved.
[0124]
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.
[0125]
Among the above-mentioned materials, particularly when an ester wax (for example, carnauba wax or rice wax) is used, the following effects can be obtained.
The ester wax has an ester structure in the molecule similarly to the polyester resin described above, and is excellent in compatibility with the polyester resin. 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.
[0126]
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.
[0127]
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.
[0128]
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.
Examples of the charge control agent include a metal salt of benzoic acid, a metal salt of salicylic acid, a metal salt of alkyl salicylic acid, a metal salt of catechol, a metal-containing bisazo dye, a nigrosine dye, a tetraphenylborate derivative, a quaternary ammonium salt, Examples thereof include an alkylpyridinium salt, a chlorinated polyester, and nitrophenic acid.
[0129]
Examples of the dispersant include metal soaps, inorganic metal salts, organic metal salts, and polyethylene glycol.
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).
[0130]
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.
[0131]
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.
As the additive, for example, zinc stearate, zinc oxide, cerium oxide, or the like may be used in addition to the above-described materials.
[0132]
[Kneading process]
The raw material 5 as described above is kneaded using a kneader 1 as shown in FIG.
The raw material 5 to be kneaded is preferably one in which the above-described components are mixed in advance.
In the present embodiment, a configuration using a twin-screw kneading extruder as the kneading machine will be described.
[0133]
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.
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.
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.
[0134]
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.
[0135]
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.
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.
[0136]
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.
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.
[0137]
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.
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.
[0138]
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.
[0139]
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.
[0140]
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.
[0141]
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.
[0142]
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.
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 ≤ ( T1 / 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.
[0143]
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.
[0144]
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.
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.
[0145]
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.
[0146]
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.
[0147]
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.
[0148]
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.
[0149]
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.
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.
[0150]
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.
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.
[0151]
[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.
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.
[0152]
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.
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.
[0153]
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.
[0154]
[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.
The cooler 6 has rolls 61, 62, 63, 64 and belts 65, 66.
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.
[0155]
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.
[0156]
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.
[0157]
In the present embodiment, a configuration in which a continuous twin-screw kneading extruder is used as the kneader has been described, but the kneader used for kneading the raw materials is not limited to this. For kneading the raw materials, for example, various kneaders such as a kneader or a batch type triaxial roll, a continuous biaxial roll, a wheel mixer, a blade type mixer, or the like can be used.
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.
[0158]
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.
Further, in the present 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.
[0159]
[Granulation process]
By granulating the kneaded material 7 having undergone the cooling step as described above, a powder for toner production is obtained.
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.
[0160]
(Pulverizing process)
First, the kneaded material 7 having undergone the cooling step as described above is pulverized.
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.
The pulverizing step may be performed a plurality of times (for example, two steps of a coarse pulverizing step and a fine pulverizing step).
Further, after such a pulverizing step, if necessary, a treatment such as a classification treatment may be performed.
For the classification process, for example, a sieve, an airflow classifier, or the like can be used.
[0161]
[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.
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.
[0162]
In particular, in the present embodiment, since a block polyester having a crystalline block is included, it is necessary 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. Can be. Therefore, as compared with the case where a raw material containing no block polyester is used, the thermal sphering treatment can be performed efficiently, and the circularity of the finally obtained toner (toner particles) is relatively high. Things. As a result, the effect of the above-described thermal sphering process can be more effectively exerted.
[0163]
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.
[0164]
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). By performing the thermal sphering treatment at such an ambient temperature Ts, the degree of circularity of the obtained toner particles can be reduced while sufficiently preventing the occurrence of thermal decomposition, oxidative deterioration, and the like, aggregation, and phase separation of the material. Can be relatively high.
[0165]
As described above, a toner production powder can be obtained.
Note that such a thermal sphering process may be performed in a liquid.
Further, after such a thermal sphering 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.
[0166]
<External additives>
Next, the external additive will be described.
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).
[0167]
Among the above external additives, examples of titanium oxide that can be used as an external additive include rutile-type titanium oxide, anatase-type titanium oxide, and rutile-anatase-type titanium oxide.
The rutile-anatase type titanium oxide has rutile-type titanium oxide (titanium dioxide) and anatase-type titanium oxide (titanium dioxide) in the same particle. That is, the rutile-anatase type titanium oxide has a mixed crystal type titanium oxide (titanium dioxide) of a rutile type crystal and an anatase type crystal.
[0168]
Rutile-type titanium oxide generally has a property of easily forming a spindle-shaped crystal. Moreover, anatase type titanium oxide has a property that it easily precipitates fine crystals and has an excellent affinity with a silane coupling agent used for a hydrophobic treatment or the like.
And, since rutile-anatase type titanium oxide has a mixed crystal type titanium oxide of rutile type crystal and anatase type crystal, advantages of rutile type titanium oxide and advantages of anatase type titanium oxide It has both. That is, in rutile-anatase type titanium oxide, fine anatase-type crystals are mixed between the rutile-type crystals (inside the rutile-type crystal), and as a whole, have a substantially spindle shape, so that the toner It becomes difficult to be buried in the mother particles, and since the rutile-anatase type titanium oxide as a whole has an excellent affinity with a silane coupling agent, etc., it is uniform on the surface of the rutile-anatase type titanium oxide powder. A stable hydrophobic film (silane coupling film) is easily formed. Therefore, by containing the rutile-anatase type titanium oxide, the obtained toner has a uniform charge distribution (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.
[0169]
In particular, the rutile-anatase type titanium oxide exhibits the following synergistic effects when used in combination with the polyester resin as described above.
That is, as described above, since the polyester-based resin contains a block polyester having a crystalline block with high crystallinity, the polyester resin mainly has a predetermined size of crystal formed by the crystalline block in the toner particles. It can be. 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).
[0170]
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.
[0171]
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).
Although the shape of the rutile-anatase type titanium oxide used in the present embodiment is not particularly limited, it is generally substantially spindle-shaped.
[0172]
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.
[0173]
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.
[0174]
Such rutile-anatase-type titanium oxide may be prepared by any method, and for example, can be obtained by calcining anatase-type titanium oxide. By using such a method, the ratio of rutile-type titanium oxide to anatase-type titanium oxide in rutile-anatase-type titanium oxide can be relatively easily and reliably controlled. When rutile-anatase type titanium oxide is obtained by such a method, the firing temperature is preferably about 700 to 1000 ° C. By setting the firing temperature to a value in such a range, it is possible to more easily and reliably control the abundance ratio of rutile-type titanium oxide and anatase-type titanium oxide in rutile-anatase-type titanium oxide. Become.
[0175]
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.
[0176]
Further, among the external additives described above, examples of the silica that can be used as the external additive include positively chargeable silica and negatively chargeable silica. Positively chargeable silica can be obtained, for example, by subjecting negatively chargeable silica to a surface treatment with a silane coupling agent having a functional group such as an amino group.
When negatively chargeable silica is used as the external additive, the charge amount (absolute value) of the toner particles can be increased. As a result, a stable negatively charged toner can be obtained, and the effect that toner control of the image forming apparatus becomes easy can be obtained.
[0177]
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.
[0178]
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.
[0179]
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.
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.
[0180]
<Toner>
The toner of the present invention is obtained by mixing the above-described powder for toner production and an external additive using the above-described mixing apparatus of the present invention.
As described above, in the toner of the present invention, the incorporation of free and aggregated external additives is suitably prevented. Further, the external additive attached to the toner base particles (toner production powder) is in a state where it is hard to be released from the toner base particles. Therefore, the toner of the present invention can be suitably used for good image formation.
[0181]
In particular, in a toner obtained by the above-described apparatus and method, a liquid lubricant is externally added in a mist form. Thereby, the offset of the toner is suitably prevented. Further, the toner of the present invention has tackiness prevented, improved fluidity, and reduced blocking during transportation and stress in the image forming apparatus.
In the toner of the present invention, the ratio of the external additives that are free from the toner base particles (the ratio of those that are present as free external additives) is preferably 2 wt% or less, and more preferably 1 wt% or less. Is more preferred. As described above, when the ratio of the free external additive is sufficiently low, it is possible to more suitably prevent the above-described adverse effects caused by the free external additive.
[0182]
Further, the content of the external additive in the toner of the present invention is preferably 0.5 to 5% by weight, and more preferably 1 to 3% by weight. When the content of the external additive is in such a range, the function of the external additive is improved while sufficiently preventing the adverse effect of the external additive liberated from the toner base particles (toner production powder). It can be used effectively.
[0183]
In the toner (toner particles) of the present invention, the coverage of the external additive (the ratio of the surface area of the toner particles to the area covered by the external additive, and a sphere equivalent to the average particle size of the external additive is defined as (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.
[0184]
The toner (toner particles) 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. If the average circularity R is less than 0.91, it is difficult to sufficiently reduce the difference in charging characteristics between individual toner particles, and the developability on the photoreceptor 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 circumference of a perfect circle (complete geometric circle) having an area equal to the area of the projected image of the toner particles to be measured. )
[0185]
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.
Further, the content of the resin in the toner is preferably from 50 to 98 wt%, and more preferably from 85 to 97 wt%. If the content of the resin is less than the above lower limit, the effect of the function of the resin (for example, good fixability in a wide temperature range) may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the content of the resin exceeds the above upper limit, the content of components such as a colorant is relatively reduced, and it may be difficult to exhibit characteristics such as color developing properties.
[0186]
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.
[0187]
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.
When this toner is used in a fixing device having a nip portion as described later, the amount of change in the relaxation modulus G (t) in the passage time Δt [second] of the toner particles is 500 [ Pa] or less, and more preferably 100 [Pa] or less. By satisfying such conditions, inconveniences such as offsets are less likely to occur.
[0188]
Further, when this toner is used in a fixing device having a fixing nip portion, the time required for toner particles to pass through the fixing nip portion is Δt [second], and the relaxation elastic modulus of the toner at 0.01 second is Assuming that the initial relaxation elastic modulus is G (0.01) and the relaxation elastic modulus of the toner at Δt seconds is G (Δt), the relationship of G (0.01) / G (Δt) ≦ 10 is satisfied. More preferably, the relationship of 1 ≦ G (0.01) / G (Δt) ≦ 8 is satisfied, and more preferably, the relationship of 1 ≦ G (0.01) / G (Δt) ≦ 6 is satisfied. Is more preferred. 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, for example, by the composition of the constituent materials of the toner (for example, the molecular weight of the resin component, the type of the constituent monomer, the composition of the wax and the external additive, the content of each constituent component, etc.) and the production of the toner. It can be adjusted by the conditions (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, and the like).
[0189]
When a resin containing a block polyester as described above is used as a resin component constituting the toner, crystals usually mainly composed of crystalline blocks of the block polyester exist in the toner.
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 can be changed, 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 mixing ratio between the block polyester and the amorphous polyester. Or by changing the conditions of the above-described kneading step and cooling step.
[0190]
The average length of the crystal can be measured by a transmission electron microscope (TEM), small-angle X-ray scattering measurement, or the like.
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.
Further, the toner described above is preferably used for a contact-type fixing device as described below.
[0191]
Next, a fixing device and an image forming apparatus will be described.
8 is an overall configuration diagram showing a preferred embodiment of the image forming apparatus, FIG. 9 is a sectional view of a developing device included in the image forming apparatus of FIG. 8, and FIG. 10 is a fixing device used in the image forming apparatus of FIG. FIG. 11 is a perspective view showing a detailed structure of the apparatus, showing a partly broken section, FIG. 11 is a sectional view of a main part of the fixing device of FIG. 10, and FIG. 12 is a perspective view of a peeling member constituting the fixing device of FIG. 13 is a side view showing a mounting state of a peeling member constituting the fixing device of FIG. 10, FIG. 14 is a front view of the fixing device of FIG. 10 as viewed from above, and FIG. FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the arrangement angle of the peeling member, FIG. 16 is a diagram schematically illustrating the shape of the fixing roller and the pressure roller, and the shape of the nip portion, and FIG. FIG. 18 is a cross-sectional view taken along an X-ray. Fig, 19 showing the shape schematically shows a cross-sectional view along line Y-Y in FIG. 18 (a), the FIG. 20, a fixing roller, a cross-sectional view for explaining a gap between the peeling member.
[0192]
An image carrier 330 composed of a photosensitive drum is provided in the apparatus main body 320 of the image forming apparatus 310, and is driven to rotate in a direction indicated by an arrow by a driving unit (not shown). Around the image carrier 330, a charging device 340 for uniformly charging the image carrier (photoconductor) 330 along the rotation direction, and forms an electrostatic latent image on the image carrier 330. Device 350, a rotary developing device 360 for developing an electrostatic latent image, and an intermediate transfer device 370 for primarily transferring a single-color toner image formed on the image carrier 330.
[0193]
The rotary developing device 360 has a yellow developing device 360Y, a magenta developing device 360M, a cyan developing device 360C, and a black developing device 360K mounted on a support frame 3600, and the support frame 3600 is rotationally driven by a drive motor (not shown). It has a configuration. The plurality of developing devices 360Y, 360C, 360M, and 360K are selectively rotated so that the developing roller 3604 of one developing device faces the image carrier 330 for each rotation of the image carrier 330. Have been. In each of the developing devices 360Y, 360C, 360M, and 360K, a toner storage unit that stores a toner of each color is formed.
[0194]
The developing devices 360Y, 360C, 360M, and 360K all have the same structure. Therefore, although the structure of the developing device 360Y will be described here, the structures and functions of the developing devices 360C, 360M, and 360K are the same.
[0195]
As shown in FIG. 9, in the developing device 360Y, a supply roller 3603 and a developing roller 3604 are mounted on a housing 3601 that accommodates the toner T therein, and when the developing device 360Y is positioned at the above-described developing position. A developing roller 3604 functioning as a “toner carrier” is positioned in contact with an image carrier (photoconductor) 330 or at a predetermined gap, and these rollers 3603 and 3604 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 3604 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.
[0196]
In the developing device 360Y, a regulating blade 3605 for regulating the thickness of the toner layer formed on the surface of the developing roller 3604 to a predetermined thickness is arranged. The regulating blade 3605 includes a plate-like member 3605a such as stainless steel or phosphor bronze, and an elastic member 3605b such as a rubber or resin member attached to the tip of the plate-like member 3605a. The rear end of the plate member 3605a is fixed to the housing 3601. The elastic member 3605b attached to the front end of the plate member 3605a is connected to the rear end of the plate member 3605a in the rotation direction D3 of the developing roller 3604. It is arranged so as to be located on the upstream side.
[0197]
The intermediate transfer device 370 is disposed so as to face the image carrier 330 on the back surface of the intermediate transfer belt 410, the intermediate transfer belt 410 driven by both rollers in the direction indicated by the arrow in FIG. A primary transfer roller 420, a transfer belt cleaner 430 that removes residual toner on the intermediate transfer belt 410, and a four-color full-color image formed on the intermediate transfer belt 410 are provided facing the drive roller 390. And a secondary transfer roller 440 for transferring the image onto paper.
[0198]
A paper feed cassette 450 is provided at the bottom of the apparatus main body 320, and a recording medium in the paper feed cassette 450 passes through a pickup roller 460, a recording medium transport path 470, a secondary transfer roller 440, and a fixing device 490, and is supplied to a paper discharge tray. 500. In addition, 530 is a conveyance path for double-sided printing.
[0199]
The operation of the image forming apparatus 310 having the above configuration will be described. When an image forming signal is input from a computer (not shown), the image carrier 330, the developing roller 3604 of the developing device 360, and the intermediate transfer belt 410 are driven to rotate. First, the outer peripheral surface of the image carrier 330 is charged by the charging device 340. The outer peripheral surface of the uniformly charged and uniformly charged image carrier 330 is selectively exposed by an exposure device 350 according to image information of a first color (for example, yellow), and a yellow electrostatic latent image is formed. An image is formed.
[0200]
On the other hand, in the developing device 360Y, the two rollers 3603 and 3604 rotate while being in contact with each other, so that the yellow toner rubs against the surface of the developing roller 3604 and a toner layer having a predetermined thickness is formed on the surface of the developing roller 3604. . Then, the elastic member 3605b of the regulating blade 3605 elastically contacts the surface of the developing roller 3604, and regulates the toner layer on the surface of the developing roller 3604 to a predetermined thickness.
[0201]
At the latent image position formed on the image carrier 330, the developing device 360 </ b> Y for yellow rotates and the developing roller 3604 abuts thereon, so that the toner image of the yellow electrostatic latent image is formed on the image carrier 330. Then, the toner image formed on the image carrier 330 is transferred onto the intermediate transfer belt 410 by the primary transfer roller 420.
At this time, the secondary transfer roller 440 is separated from the intermediate transfer belt 410.
[0202]
The above process 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 330 and the intermediate transfer belt 410 are repeated. Are superimposed and transferred on the intermediate transfer belt 410. Then, at the timing when this full-color image reaches the secondary transfer roller 440, the recording medium is supplied from the transport path 470 to the secondary transfer roller 440. At this time, the secondary transfer roller 440 is pressed against the intermediate transfer belt 410 and A secondary transfer voltage is applied, and the full-color toner image on the intermediate transfer belt 410 is transferred onto a recording medium. Then, the toner image transferred onto the recording medium is heated and pressed by a fixing device 490 and fixed. The toner remaining on the intermediate transfer belt 410 is removed by the transfer belt cleaner 430.
[0203]
In the case of double-sided printing, the recording medium that has exited the fixing device 490 is switched back so that the rear end thereof is at the front end, is supplied to the secondary transfer roller 440 via the double-sided printing conveyance path 530, and is supplied to the intermediate transfer roller 440. The full-color toner image on the transfer belt 410 is transferred onto a recording medium, and is again heated and pressed by the fixing device 490 to be fixed.
8, a fixing device 490 includes a fixing roller 510 having a heat source and a pressing roller 520 pressed against the fixing roller 510. A line connecting the fixing roller 510 and the axis of the pressing roller 520 has an angle θ from a horizontal line. It is arranged to have. Note that 0 ° ≦ θ ≦ 30 °.
[0204]
Next, the fixing device 490 will be described in detail.
10 and 14, a fixing roller 510 is rotatably mounted in a housing 540, and a driving gear 580 is connected to one end of the fixing roller 510. A pressure roller 520 is rotatably mounted facing the fixing roller 510. The length of the pressure roller 520 in the axial direction is shorter than that of the fixing roller 510, and a bearing 550 is provided in the empty space. Both ends of the pressure roller 520 are supported by the bearings 550. A pressure lever 560 is rotatably provided on the bearing 550, and a pressure spring 570 is disposed between one end of the pressure lever 560 and the housing 540, whereby the pressure roller 520 and the fixing roller 510 are pressed. It is configured to be.
[0205]
11, a fixing roller 510 includes a metal cylinder 510b having a heat source 510a such as a halogen lamp therein, an elastic layer 510c made of silicon rubber or the like provided on the outer periphery of the cylinder 510b, and a surface of the elastic layer 510c. It is composed of a surface layer (not shown) made of fluoro rubber and fluoro resin (for example, pertetrafluoroethylene (PTFE)), and a rotating shaft 510d fixed to the cylindrical body 510b.
[0206]
The pressure roller 520 has a metal cylindrical body 520b, a rotating shaft 520d fixed to the cylindrical body 520b, a bearing 550 for supporting the rotating shaft 520d, and a fixing roller 510, like the fixing roller 510, on the outer periphery of the cylindrical body 520b. The elastic layer 520c includes a provided elastic layer 520c and a surface layer (not shown) made of fluoro rubber or fluoro resin coated on the surface of the elastic layer 520c. The thickness of the elastic layer 510c of the fixing roller 510 is extremely smaller than the thickness of the elastic layer 520c of the pressing roller 520, whereby the fixing nip 640 is formed such that the pressing roller 520 side is concavely concave.
[0207]
As shown in FIGS. 10 and 11, support shafts 590 and 600 are provided on both side surfaces of the housing 540, and the peeling member 610 and the pressure roller 520 on the fixing roller 510 side are respectively provided on the support shafts 590 and 600. The side peeling member 620 is rotatably mounted. As a result, the peeling members 610 and 620 are disposed downstream of the fixing nip portion 640 in the recording medium conveyance direction in the axial direction of the fixing roller 510 and the pressure roller 520.
[0208]
As shown in FIGS. 12 and 13, the peeling member 610 on the side of the fixing roller 510 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) 610a, a bent portion 610b bent in an L-shape behind the peeling portion 610a toward the fixing roller 610, and a lower portion at both ends of the peeling portion 610a. The support piece 610c is bent in the direction, a fitting hole 610d formed in the support piece 610c, and a guide part 610e extending forward on both sides of the peeling part 610a.
[0209]
The peeling section 610a is disposed so as to be inclined toward the exit (nip exit 641) of the fixing nip section 640, and the tip of the peeling section 610a is in non-contact with and close to the fixing roller 510. The support shaft 590 described with reference to FIG. 11 is fitted into the fitting hole 610d of the support piece 610c. The guide portion 610e is urged against the housing 540 by a spring 630, so that the leading end of the guide portion 610e is in contact with the fixing roller 510. As a result, the gap between the leading end of the peeling portion 610a and the surface of the fixing roller 510 is formed. The gap is kept constant at all times.
[0210]
The peeling member 620 on the pressure roller 520 side has the same shape as the peeling member on the fixing roller 510 side. However, as shown in FIGS. 10 and 11, the leading end of the peeling section 620a is larger than the leading end of the peeling section 610a. It is arranged on the downstream side in the medium transport direction. Further, the tip of the guide portion 620e is in contact with the peripheral surface of the bearing 550 of the pressure roller 520 at point P, whereby the gap between the tip of the peeling portion 620a and the surface of the pressure roller 520 is always constant. Is to be.
[0211]
In the present embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, the peeling members 610 and 620 are disposed in the axial direction of the fixing roller 510 and the pressure roller 520 on the downstream side of the nip 640 in the recording medium transport direction. The distal end of the peeling member 610 on the side of the fixing roller 510 is disposed so as to be inclined toward the exit of the nip 640, and is in non-contact with and close to the fixing roller 510. The leading end of the peeling member 320 on the pressure roller 520 side is disposed downstream of the leading end of the peeling member 610 on the fixing roller 510 side in the recording medium transport direction.
[0212]
As shown in FIG. 13, the guide portion 610 e of the peeling member 610 on the fixing roller 510 side is urged to the housing 540 by a spring 333, whereby the tip of the guide portion 610 e is in contact with the fixing roller 510. As a result, positioning is performed such that the gap between the tip of the peeling section 610a and the surface of the fixing roller 510 is always constant.
[0213]
The peeling member 620 on the pressure roller 520 side has the same shape as the peeling member on the fixing roller 510 side, and as shown in FIGS. 10 and 11, the leading end of the peeling section 620a is larger than the leading end of the peeling section 610a. The guide 620e is disposed on the downstream side in the transport direction, and the tip of the guide 620e is in contact with the surface of the bearing 550 of the pressure roller 520 at a point P, whereby the tip of the peeling portion 620a and the surface of the pressure roller 520 are connected. Positioning is performed so that the gap between them is always constant. For this purpose, as shown in FIG. 14, the axial length of the pressure roller 520 is shorter than that of the fixing roller 510, and bearings 550 are provided in the empty space. Supported.
[0214]
In the case of double-sided printing, the recording medium printed on one side is peeled off by the peeling member 610 on the fixing roller 510 side, and then switched back so that the rear end of the recording medium becomes the front end, and passed through the conveyance path 530 for double-sided printing. The full color toner image on the intermediate transfer belt 410 is supplied to the secondary transfer roller 440 and is transferred onto a recording medium, and is again heated and pressed by the fixing roller 510 to be fixed. The resulting recording medium is peeled off by the peeling member 620 on the pressure roller 520 side.
[0215]
As described above, the fixing device includes the peeling member disposed in the axial direction of the fixing roller and the pressure roller and on the downstream side 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, the recording medium is separated from the fixing roller and the pressing roller. Performance can be improved.
[0216]
In this embodiment, as shown in FIG. 15, the fixing roller 510 and the pressure roller 520 are arranged in a substantially horizontal state, and the recording medium 800 is discharged upward from the fixing nip 640. However, it is preferable that the arrangement angle θA of the peeling member 610 with respect to the tangent S of the nip exit 641 of the fixing nip portion 640 is set in the range of −5 to 25 °. By setting the arrangement angle θA of the peeling member 610 with respect to the tangent S of the nip exit 641 of the fixing nip portion 640 to a value in such a range, streaks are less likely to occur in the image, and the peelability is improved. . The arrangement angle θA is “+” on the fixing roller 510 side and “−” on the pressure roller side.
[0219]
Further, the fixing roller 510 and the pressure roller 520 have, for example, substantially constant outer diameters in their respective axial directions (although they may have a substantially cylindrical shape, 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.
[0218]
For example, when the fixing roller 510 and the pressure roller 520 have an inverted crown shape as shown in FIG. 16, the cross-sectional shape of the peeling member 610 is preferably as shown in FIG. When the fixing roller 510 and the pressure roller 520 have a crown shape as shown in FIG. 18, the cross-sectional shape of the peeling member 610 is preferably as shown in FIG.
[0219]
As described above, when the peeling member 610 disposed along the fixing roller 510 has a shape that follows the shape of the nip exit 641 of the nip portion 640, the peeling member 610 on the side of the fixing roller 510 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.
[0220]
As shown in FIG. 20, in the fixing device 490, the gap G2 [μm] between the fixing roller 510 and the peeling member 610 near the axial end of the fixing roller 510 is set at the center of the fixing roller 510 in the axial direction. Preferably, the gap G1 [μm] between the fixing roller 510 and the peeling member 610 near the portion is larger than the gap G1 [μm].
By satisfying such a relationship, the following effects can be obtained.
[0221]
That is, since the gap between the peeling member 610 and the fixing roller 510 is small in the vicinity of the central portion in the length direction, the gap management can be simplified without greatly impairing the peelability, and the manufacturing of the fixing device 490 is also possible. It will be easier. Further, even when foreign matter intrusion or paper jam occurs, the peeling member 610 and the fixing roller 510 are hardly damaged by these, and the durability and reliability of the peeling member 610 and the fixing roller are improved. The durability and reliability of the apparatus 490 and the image forming apparatus 310 are also improved. The relationship between G1 and G2 as described above can be determined by, for example, forming the peeling member 610 into an arc shape, forming the distal end portion 610f of the peeling member 610 into an arc shape, or forming the fixing roller 510 into a crown shape. Can be satisfied.
[0222]
In the fixing device as described above, the length of the fixing nip 640 is such that the time required for the toner particles to pass through the fixing nip 640 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 640 falls within such a range, the temperature of the toner is raised to the melting temperature, and the toner is not excessively melted. Secured.
[0223]
The fixing device 490 is suitable for high-speed printing (high-speed fixing, high-speed image formation). Specifically, the fixing device 490 has a feeding speed (feeding speed) of the recording medium 800 of 0.05 to 1.0 m / sec. Preferably, it is 0.2 to 0.5 m / sec. As described above, even when the toner is fixed on the recording medium 800 at a relatively high speed, it is possible to prevent the occurrence of streaks and disturbances in the image, and to prevent peeling failure such as winding of the recording medium 800. It is unlikely to occur.
[0224]
Further, the temperature of the fixing nip portion 640 during operation is preferably from 100 to 220 ° C., and more preferably from 120 to 200 ° C. When the temperature of the fixing nip 640 is in such a range, it is possible to sufficiently prevent a decrease in the fixing strength of the toner due to a temperature drop (temperature drop) when the paper passes.
Further, the fixing set temperature (set temperature of the surface of the fixing roller 510) during the operation is preferably 110 to 220 ° C., and more preferably 130 to 200 ° C. When the set temperature of the fixing roller 510 is in such a range, it is possible to achieve both the fixing strength of the toner and the shortening of the warm-up time (warm-up time).
[0225]
As described above, the fixing device 490 described above is suitable for high-speed printing (high-speed fixing, high-speed image formation). 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.
[0226]
On the other hand, the above-described fixing device 490 can suitably apply the toner of the present invention. That is, the toner of the present invention has a small amount of free external additives and is in a state where the external additives are securely attached to the vicinity of the surface of the toner base particles. Further, the toner of the present invention is in a state where the external additive sufficiently covers the toner base particles. Therefore, the toner is reliably fixed to the recording medium when passing through the fixing nip portion 640, and even when the fixed image of the toner comes into contact with the peeling member, the toner particles (toner base particles) are removed from the peeling member. Can be suitably prevented from adhering. As a result, the formed image is unlikely to cause disturbance or streaks.
[0227]
Such an effect is particularly prominent when the toner of the present embodiment is used. That is, since the toner of the present embodiment contains the amorphous polyester having a relatively low softening point, the toner is reliably fixed to the recording medium when passing through the fixing nip portion 640, and the crystalline block Since it contains a block polyester having the following formula, crystals having a high hardness and an appropriate size are likely to precipitate 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. In addition, in the recording medium to which the toner of the present embodiment is fixed, peeling failure is particularly unlikely to occur, and the peeling member surely peels off the fixing roller.
[0228]
As described above, the mixing device, the toner manufacturing method, and the toner according to the present invention have been described based on the preferred embodiments, but the present invention is not limited thereto.
For example, the mixing device of the present invention is not limited to the configuration described above. That is, in the present invention, the mixing device may be any device having a charging unit for charging at least a part of the inner wall surface of the stirring and mixing chamber, and may be of the air seal type described in the above-described embodiment. It is not limited to a mixing device or the like.
Further, the toner of the present invention is not limited to the toner manufactured by the method described above. For example, in the above-described embodiment, the thermal sphering process is performed after the pulverizing process. However, such a thermal sphering process may be omitted.
[0229]
In the above-described embodiment, the toner is obtained by mixing the toner-producing powder subjected to the thermal sphering treatment with an external additive.However, for example, the toner of the present invention is obtained by a pulverizing process. It may be obtained by subjecting the obtained powder for toner production to an external addition treatment and then to a thermal sphering treatment. That is, the external addition process may be performed as a pre-process such as a thermal sphering process. 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 more effectively prevented or suppressed. In such a case, an external addition process may be further performed after the thermal sphering process. When the external addition process is performed twice or more as described above, at least one of the external addition processes is preferably performed using the mixing apparatus of the present invention (particularly, the mixing apparatus described above). It is more preferable to perform the external addition process using the mixing apparatus of the present invention as described above (particularly, the above-described mixing apparatus).
[0230]
Further, in the above-described embodiment, a configuration using a pulverization method is described as a method for producing the toner production powder, but the toner production powder may be obtained by a spray drying method, a polymerization method, or the like. .
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.
[0231]
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.
[0232]
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.
Further, in the above-described embodiment, a configuration in which a continuous twin-screw extruder is used as the kneader has been described, but the kneader used for kneading the raw materials is not limited to this. For kneading the raw materials, for example, various kneaders such as a kneader or a batch type triaxial roll, a continuous biaxial roll, a wheel mixer, a blade type mixer, or the like can be used.
[0233]
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.
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.
[0234]
Further, in the above-described embodiment, a configuration in which a flow path is formed inside the apparatus main body and a charged substance is caused to flow through the flow path to charge the inner wall surface of the stirring and mixing chamber as the mixing apparatus has been described. The invention is not limited to this. For example, the inner wall surface may be charged by applying a current to the inner wall surface of the stirring and mixing chamber.
Further, in the above-described embodiment, the configuration using the compressed air as the gas (gas flow) supplied into the stirring and mixing chamber together with the liquid lubricant has been described, but a gas other than air (for example, helium, neon, argon) , An inert gas such as nitrogen, etc.).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a first embodiment of a mixing device of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing an enlarged circle A of the mixing apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a driving unit to which the mixing device shown in FIG. 1 is mounted.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a mixing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 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.
FIG. 6 is a model diagram of a differential scanning calorimetric analysis curve near the melting point of the block polyester obtained when differential scanning calorimetry is performed on the block polyester.
FIG. 7 is a flowchart for softening point analysis.
FIG. 8 is an overall configuration diagram illustrating a preferred embodiment of an image forming apparatus.
9 is a sectional view of a developing device included in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 10 is a perspective view showing a detailed structure of a fixing device used in the image forming apparatus of FIG.
11 is a sectional view of a main part of the fixing device of FIG. 10;
FIG. 12 is a perspective view of a peeling member included in the fixing device of FIG.
FIG. 13 is a side view showing an attached state of a peeling member constituting the fixing device of FIG. 10;
14 is a front view of the fixing device of FIG. 10 as viewed from above.
FIG. 15 is a schematic diagram for explaining an arrangement angle of a peeling member with respect to a tangent line at an outlet of a nip portion.
FIG. 16 is a diagram schematically illustrating shapes of a fixing roller and a pressure roller and a shape of a nip portion.
FIG. 17 is a sectional view taken along line XX of FIG. 16 (a).
FIG. 18 is a diagram schematically illustrating shapes of a fixing roller and a pressure roller and a shape of a nip portion.
FIG. 19 is a sectional view taken along line YY in FIG.
FIG. 20 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 shaft 65, 66 ... Belt 67 ... Discharge part 7 ... Kneaded material 71 ... External additive 100, 100 '... Mixing device 110 ... Device body 111 ... First Partition plate 112 Second partition plate 113 Screw 114 Bracket 115 Compressed air inlet 116 Air inlet 117 Lubricant inlet 118 Lubricant inlet 119 recess 120 …… Agitated mixing chamber 121 Upper lid 122 Trap 123 Filter 124 Inner wall 125 Outer wall 126 Flow path 127 Charged substance 128 Induction path 129 Cylindrical member 1291 First conductive layer 1292 ...... Insulating layer 1293 Second conductive layer 1201 Inner wall surface 130 Water cooling chamber 131 Cooling water inlet 132 Cooling water outlet 140 Bearing unit 150 Rotating shaft 151 Bolt 152 engaging part 158 gap part 160 first seal member 161 second seal member 170 stirring blade 180 bearing 190 mounting chamber 200 driving device 210 driving Shaft 211... Engaging part 220... Flange 221... Lock claw 230... Timer 240. H 310 image forming apparatus 320 apparatus main body 330 image carrier 340 charging apparatus 350 exposure apparatus 360 rotary developing apparatus 3600 support frame 3601 housing 3603 supply roller 3604 ... developing roller 3605 ... regulating blade 3605a ... plate member 3605b ... elastic member 360Y ... yellow developing device 360M ... magenta developing device 360C ... cyan developing device 360K ... black developing device 370 ... Intermediate transfer device 390 Drive roller 400 Follower roller 410 Intermediate transfer belt 420 Primary transfer roller 430 Transfer belt cleaner 440 Secondary transfer roller 450 Paper feed cassette 460 Pickup roller 470 …… Recording medium conveyance path 490 …… Attaching device 500 ··· Paper ejection tray 510 ··············································································································· ... Cylinder 520c ... Elastic layer 520d ... Rotating shaft 530 ... Convey path for double-sided printing 540 ... Housing 550 ... Bearing 560 ... Pressurizing lever 570 ... Pressurizing spring 580 ... Drive gear 590 ... Support Axis 600 Support shaft 610 Peeling member 610a Peeling part 610b Bend 610c Support piece 610d Fitting hole 610e Guide part 610f Tip part 620 Peeling member 620a ... Peeling section 620 e Guide section 630 Spring 640 Fixing nip section 641 Nip exit 800 Recording medium T Toner S… tangent G1… gap G2… gap

Claims (14)

トナー製造用粉末と外添剤とが投入される攪拌混合室と、
回転駆動手段により回転させられる回転軸と、
前記攪拌混合室内に配設されるとともに、前記回転軸に固定された攪拌羽根とを有し、
前記トナー製造用粉末と前記外添剤とを攪拌混合して、トナー製造用粉末に外添剤を外添させる混合装置であって、
前記攪拌混合室の内壁面を、前記外添剤と同じ極性に帯電させる帯電手段を有することを特徴とする混合装置。
A stirring and mixing chamber into which the toner production powder and the external additive are charged,
A rotation shaft that is rotated by the rotation driving means,
A stirring blade fixed to the rotating shaft, and disposed in the stirring and mixing chamber,
A mixing apparatus for stirring and mixing the toner production powder and the external additive, and externally adding the external additive to the toner production powder,
A mixing device comprising a charging unit for charging an inner wall surface of the stirring and mixing chamber to the same polarity as the external additive.
前記攪拌混合室の壁面内部に流路を有し、当該流路内を、摩擦帯電により外添剤と同じ極性に帯電する帯電粉末を移動させることにより、前記攪拌混合室の内壁面を帯電させる請求項1に記載の混合装置。A channel is provided inside the wall surface of the stirring and mixing chamber, and the inner wall surface of the stirring and mixing chamber is charged by moving charged powder charged to the same polarity as the external additive by frictional charging in the channel. The mixing device according to claim 1. 前記帯電粉末の平均粒径が、0.05〜0.3mmである請求項2に記載の混合装置。The mixing device according to claim 2, wherein the average particle size of the charged powder is 0.05 to 0.3 mm. 前記帯電粉末の流動速度が、10〜1000g/秒である請求項2または3に記載の混合装置。The mixing device according to claim 2, wherein the flow speed of the charged powder is 10 to 1000 g / sec. 前記帯電粉末に予め空気を含ませておく請求項2ないし4のいずれかに記載の混合装置。The mixing device according to any one of claims 2 to 4, wherein air is previously contained in the charged powder. 前記流路内に、らせん状の誘導路が形成されている請求項2ないし5のいずれかに記載の混合装置。The mixing device according to claim 2, wherein a spiral guide path is formed in the flow path. 電圧を印加することにより、前記攪拌混合室の内壁面を、前記外添剤と同じ極性に帯電させる請求項1ないし6のいずれかに記載の混合装置。The mixing device according to any one of claims 1 to 6, wherein a voltage is applied to charge the inner wall surface of the stirring and mixing chamber to the same polarity as the external additive. 前記電圧の絶対値は、1〜10kVである請求項7に記載の混合装置。The mixing device according to claim 7, wherein the absolute value of the voltage is 1 to 10 kV. 前記攪拌混合室の少なくとも一部を囲繞するように配され、かつ、導電性の材料で構成された2つの導電層の間に、絶縁性の材料で構成された絶縁層が介挿された筒状の部材を有し、
前記導電層のうち前記部材の外周面側に設けられた層が極板として機能するように、前記電圧が印加される請求項7または8に記載の混合装置。
A tube arranged so as to surround at least a part of the stirring and mixing chamber, and having an insulating layer made of an insulating material interposed between two conductive layers made of a conductive material. Having a shaped member,
The mixing device according to claim 7, wherein the voltage is applied such that a layer provided on an outer peripheral surface side of the member among the conductive layers functions as an electrode plate.
請求項1ないし9のいずれかに記載の混合装置を用いて、トナー製造用粉末と外添剤とを攪拌混合する工程を有することを特徴とするトナーの製造方法。A method for producing a toner, comprising a step of stirring and mixing a toner production powder and an external additive using the mixing apparatus according to any one of claims 1 to 9. 請求項1ないし9のいずれかに記載の混合装置を用いて製造されたことを特徴とするトナー。A toner produced by using the mixing device according to claim 1. 請求項10に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするトナー。A toner manufactured by the manufacturing method according to claim 10. 前記外添剤の含有率が0.5〜5wt%である請求項11または12に記載のトナー。13. The toner according to claim 11, wherein the content of the external additive is 0.5 to 5 wt%. 前記外添剤のうち、トナー母粒子から遊離しているものの割合が3wt%以下である請求項11ないし13のいずれかに記載のトナー。The toner according to any one of claims 11 to 13, wherein a ratio of the external additive that is free from the toner base particles is 3 wt% or less.
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