JP2004325955A - Method for manufacturing electrostatic charge image developing toner, toner, developer, and image forming method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等における静電荷像を現像するための静電荷像現像用トナーの製造方法、該製造方法で得られるトナー及び現像剤、並びにこれを用いた画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電荷像を現像する方式には、大別して、絶縁性有機液体中に各種の顔料や染料を微細に分散させた現像剤を用いる液体現像方式と、カスケード法、磁気ブラシ法、パウダークラウド法等の天然または合成の樹脂に顔料を分散含有させたトナーと言われる微粉末現像剤を用いる乾式現像方式とがある。このような画像形成に使用されるトナーは、通常、バインダー樹脂、離型剤、顔料、帯電制御剤を所定量ずつ混合して混練機により混練物を製造し、その混練物を圧延冷却、粉砕、分級して得られる。
【０００３】
また、この製造工程においては、粉砕、分級時に所定粒径に満たない微粉トナーが発生するが、製品歩留りを向上させるため、この微粉トナーを回収して再利用することが行われている。従来、微粉トナーの再利用方法としては、粉砕、分級により発生した微粉トナーを回収しそのまま原材料混合工程に戻す方法、あるいは、回収した微粉トナーを造粒機に投入して所定圧力に加圧することにより造粒化した後、原材料混合工程に戻す方法等がある。
【０００４】
例えば、特開平５−０３４９７６号公報（特許文献１）には、分散混合工程にて分散混合した状態の混合物に微粉トナーを添加して再利用することが開示されている。
また、特開平６−２６６１５８号公報（特許文献２）記載の方法によれば、トナーの製造工程にて生じた微粉トナーを一旦所定圧力のもとで加圧して造粒化し、再び混合工程に戻して再利用することが行われている。
さらに、特開平６−１８６７７５号公報（特許文献３）には、微粉トナーを混練工程後のトナー中間物に均一に撒きかけ、トナー中間物の保有熱で微粉トナーを溶融させた後、冷却、粉砕工程を経て所定粒径以上の製品トナーに再利用する方法が開示されている。
【０００５】
さらに、特開平８−０６９１２６号公報（特許文献４）には、本来のトナー製造工程とは別に微粉トナー用に混練工程を設け、本来のトナー製造工程と同じバッチ式および連続式１軸または２軸の送りスクリューからなる押出し機で溶融混練を行った後、本来のトナー製造工程の混練工程後に戻す、または粗粉砕まで処理し粗粉砕工程後に戻す、または分級まで処理し分級工程後に戻す方法が開示されている。
さらに、特開平９−２３０６２７号公報（特許文献５）には、混練機の原料投入側（前半部分）の設定温度を混練物出口側（後半部分）の設定温度よりも高くする方法が開示されている。
さらにまた、特開平１０−１６１３４３号公報（特許文献６）には、分級工程にて排出された微粉トナーを加熱して溶融または軟化し、得られた溶融物または軟化物を加圧押出し機により押出しして混練工程後の冷却前の混練物に混入することが開示されている。
【０００６】
しかしながら、前記特開平５−０３４９７６号公報に開示された微粉トナー再利用方法では、微粉トナーが原材料に混ざると、微粉トナーを含まない原材料に比べ、原材料の嵩密度が小さくなり連続的に混練機への供給をした時の食い込みが悪化することで、微粉トナー処理量を多くすることができないという問題があった。さらには離型剤等の分散性が不良になり、感光体へのフィルミングやキャリアへのスペントが発生しやすいという問題があった。
この不具合を改善するため、前記特開平６−２６６１５８号公報記載の方法では、微粉トナーを造粒化することで、原材料の嵩密度を微粉トナーを含まない原材料と同様にする方法が述べられている。しかし、同公報記載の方法では、微粉トナー処理量アップ、離型剤等の分散性には効果が見られるものの、微粉トナーが混練機で再度溶融混練される際に、微粉トナー中樹脂の分子切断が再度起こり、樹脂の分子量ダウンによるトナーホットオフセットなどの定着性能の悪化を引き起こすという問題があった。
【０００７】
また、前記特開平６−１８６７７５号公報に示された方法では、撒きかけ量が微量のとき以外はペレット状のトナー中間物表面に微粉トナーが単に付着しているのみであって、擦ると容易に剥がれる状態であり、混練物と微粉トナーが一体化されていない。これは混練物と微粉トナーの熱交換率が低いためであり、微粉トナーの性状として軟化点が極端に低い時以外は、溶融・軟化しない場合もあり、微粉トナー処理量を多くすることができないという問題があった。
また、前記特開平８−０６９１２６号公報の方法では、本来のトナー製造工程とは別に微粉トナー用に混練工程を設けることで、設備コスト、動力、電力量の増加等による、生産効率に問題が発生する。
【０００８】
また、前記特開平９−２３０６２７号公報の方法では、混練機の原料投入側（前半部分）の設定温度を高くすることで、樹脂に過度のストレスがかからず分子鎖の切断は抑えられるため、定着時のオフセットの発生を防止できるが、離型剤等の分散性に課題があった。
また、前記特開平１０−１６１３４３号公報の方法では、加圧押出し機をヒーターで加熱するために電力を使用するので、エネルギーロスが発生するとともに、溶融・軟化したものが容器内に残って完全に排出されず、押出し機のメンテナンス性が悪い等の問題があり、生産効率に課題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−０３４９７６号公報
【特許文献２】
特開平６−２６６１５８号公報
【特許文献３】
特開平６−１８６７７５号公報
【特許文献４】
特開平８−０６９１２６号公報
【特許文献５】
特開平９−２３０６２７号公報
【特許文献６】
特開平１０−１６１３４３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述の問題点を解消するものであって、微粉トナーをそのまま、或いは造粒化して再利用する場合であっても、離型剤等のバインダー樹脂中での十分な分散性を確保でき、かつ微粉トナー中の樹脂の分子切断が抑えられ、定着性能に優れ、感光体へのフィルミングやキャリアへのスペントがなく、耐久ランニングでの画像濃度低下、地汚れが発生しない静電荷像現像用トナーの製造方法、該製造方法で得られるトナー及び現像剤、並びにこれを用いた画像形成方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の課題は、以下の手段により解決される。
すなわち、本発明によれば、第一に、請求項１では、少なくともバインダー樹脂、離型剤、顔料、帯電制御剤を原材料混合機に供給して混合し、混練、圧延冷却したのち、粉砕、分級する一方、上記粉砕、分級工程で発生した所定粒径より小さい微粉トナーを再利用するために、該微粉トナーを前記原材料とともに混合し、混練、圧延冷却、粉砕、分級する静電荷像現像用トナーの製造方法であって、該微粉再利用時の混練排出口における混練物の温度をＨａ、圧延冷却品の厚みをＡａ、上記微粉トナーを再利用しない時の混練物の温度をＨｎ、圧延冷却品の厚みをＡｎとしたとき、下記式を満足することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
【００１２】
【数２】
（Ｈａ／Ａａ）／（Ｈｎ／Ａｎ）＝１．１５〜１．５０
【００１３】
第二に、請求項２では、上記請求項１記載の静電荷像現像用トナーの製造方法において、上記ＨａとＨｎがＨａ＞Ｈｎの関係にあることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
【００１４】
第三に、請求項３では、上記請求項１または２記載の静電荷像現像用トナーの製造方法において、上記ＡａとＡｎがＡａ＜Ａｎの関係にあることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
【００１５】
第四に、請求項４では、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法において、微粉トナーを原材料に混合するとき、該微粉トナーの該原材料に対する混合比率が５ｗｔ．％以上３０ｗｔ．％以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
【００１６】
第五に、請求項５では、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法において、上記バインダー樹脂の軟化点が１００〜１５０℃であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
【００１７】
第六に、請求項６では、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法により得られることを特徴とする静電荷像現像用トナーが提供される。
【００１８】
第七に、請求項７では、上記請求項６記載の静電荷像現像用トナーにおいて、バインダー樹脂中での離型剤の分散径（長軸径）が０．１〜１．０μｍであることを特徴とする静電荷像現像用トナーが提供される。
【００１９】
第八に、請求項８では、上記請求項６または７記載の静電荷像現像用トナーとキャリアを含有することを特徴とする静電荷像現像用現像剤が提供される。
【００２０】
第九に、請求項９では、像担持体上の静電荷像を上記請求項６又は７記載のトナー或いは請求項８記載の現像剤を用いて可視像とすることを特徴とする画像形成方法が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明のトナーの製造方法は、図１に示されるような、少なくともバインダー樹脂、離型剤、顔料、帯電制御剤からなる組成物を原材料混合、混練、圧延冷却、粉砕、分級してトナーを製造する方法において、粉砕、分級工程で発生する所定粒径に満たない微粉トナーを回収し、そのまま原材料混合工程に戻し再利用する方法、或いは、回収した微粉トナーをブリケットマシンなどの造粒機に投入して所定圧力に加圧することにより造粒化し、原材料混合工程に戻し再利用する方法を用いるものである。
【００２２】
原材料混合工程で得た混合物については、図２に示すような混練機２により溶融混練される。バレルの加熱方法は熱媒体、電気ヒーターいずれの方式でも良く、温度制御盤によって温調されるものである。１は供給フィーダーで、原材料混合工程で得た混合物を一定の供給量で混練機２に投入する。投入された混合物は、溶融混練されて混練機２の排出口２２より排出される。
【００２３】
混練工程で得た混練物については、図３に示すような圧延冷却機３によって圧延冷却される。混練機２から排出された混練物は圧延ロール３１にて圧延され、冷却水噴射口３２より噴射された冷却水により冷却された冷却コンベアベルト３０間を通り冷却され、圧延冷却品排出口３４より排出される。
【００２４】
本発明においては、微粉トナーを再利用する時の混練物排出口における混練物の温度をＨａ、圧延冷却品の厚みをＡａ、前記微粉トナーを再利用しない時の混練物の温度をＨｎ、圧延冷却品の厚みをＡｎ、とした時の関係が、次式を満足することが望ましい。
【００２５】
【数３】
（Ｈａ／Ａａ）／（Ｈｎ／Ａｎ）＝１．１５〜１．５０
上式を満足すると、微粉トナーを再利用する時の離型剤等のバインダー樹脂中での再凝集を防止できる。１．１５〜１．５０より小さい場合には、離型剤等のバインダー樹脂中での再凝集を抑えることが出来ない。又、大きい場合には、冷却工程で練り切れ等が発生し易くなり、連続安定性に問題がある。
【００２６】
さらに、微粉トナーを再利用する時の混練物排出口における混練物の温度Ｈａと微粉トナーを再利用しない時の混練物の温度Ｈｎとの関係がＨａ＞Ｈｎであることが望ましい。Ｈａ＜Ｈｎであると微粉トナー中樹脂の分子切断を抑えることができずトナーの定着性能に悪影響を及ぼし易い。
【００２７】
またさらに、微粉トナーを再利用する時の圧延冷却品の厚みＡａと微粉トナーを再利用しない時の圧延冷却品の厚みＡｎとの関係がＡａ＜Ａｎであることが望ましい。Ａａ＞Ａｎであると微粉トナーを再利用する時の離型剤等のバインダー樹脂中での再凝集が発生し易くなる。
【００２８】
さらに、微粉トナーの原材料に対する混合比率が５ｗｔ．％以上３０ｗｔ．％以下であることが望ましい。微粉トナーの混合比率が少なすぎると微粉トナーの消費量が僅かになるため、生産効率の向上に寄与することができない。逆に多すぎると混練機へ供給をした時の食い込みが悪くなり、離型剤等のバインダー樹脂中での十分な分散性が得られない。
【００２９】
さらに、バインダー樹脂の軟化点が１００〜１５０℃の範囲であることが望ましい。バインダー樹脂の軟化点が低い場合にはトナーホットオフセット等の発生、バインダー樹脂の軟化点が高い場合には定着性が低下する問題があり、どちらも定着性能には不利な方向である。
【００３０】
さらに、トナー中に分散される離型剤の分散径（長軸径）が１．０μｍ以下、０．１μｍ以上であることが望ましく、０．５μｍ以下であることがさらに好ましい。分散径が１．０μｍ以下である場合、トナー中での分散性が向上し離型性がより優れる。なお、分散径はＴＥＭにより求めることが好ましい。
【００３１】
以上のようにして、上記の特定の条件を満足させることにより、離型剤等の分散性向上、再凝集の防止、トナー中樹脂の分子切断を抑えることにより、定着特性が良く、感光体へのフィルミングやキャリアへのスペントによる画像濃度低下、地汚れの発生、耐久性の低下を抑えることができる。
【００３２】
本発明に使用されるトナー軟化点の測定法は以下の通りである。
フローテスターＣＦＴ−５００Ｄ（島津製作所製）を用いて、１ｃｍ３の試料を昇温速度６℃／ｍｉｎで加熱しながらプランジャーにより２０ｋｇ／ｃｍ２の押出し荷重を加えて、直径１ｍｍ、長さ１ｍｍのノズルを押出すようにし、これにより当該フローテスターのプランジャー降下量−温度曲線（軟化流動曲線）を描き、そのＳ字曲線の高さをＴとしたとき、Ｔ／２に対応する温度をトナー軟化点とする。
【００３３】
以下、本発明に使用するトナーの材料について記載する。
トナー用バインダー樹脂としては従来公知のものを広く使用することができる。例えば、ビニル樹脂あるいはポリエステル樹脂あるいはポリオール樹脂からなる。
【００３４】
ビニル樹脂としては、ポリスチレン、ポリＰ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体：スチレン−ｐ−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−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体：ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニルなどがある。
【００３５】
ポリエステル樹脂としては以下のＡ群に示したような２価のアルコールと、Ｂ群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにＣ群に示したような３価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。
【００３６】
Ａ群：エチレングリコール、トリエチレングリコール、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、ネオペンチルグリコール、１，４ブテンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、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）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンなど。
【００３７】
Ｂ群：マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステルなど。
【００３８】
Ｃ群：グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどの３価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸、などの３価の以上のカルボン酸など。
【００３９】
ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と２価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に１個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に２個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。
その他にも必要に応じて以下の樹脂を混合して使用することもできる。
エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂など。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡやビスフェノールＦなどのビスフェノールとエピクロロヒドリンとの重縮合物が代表的である。
【００４０】
顔料としては以下のものが用いられる。
【００４１】
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
【００４２】
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。
【００４３】
橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
【００４４】
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。
【００４５】
紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
【００４６】
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
【００４７】
緑色顔料としては、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、等がある。
【００４８】
これらは、１種または２種以上を使用することができる。また、使用量は一般にバインダー樹脂１００重量部に対し０．１〜５０重量部である。
【００４９】
離型剤としては、低分子量のポリエチレンやポリプロピレン、それらの共重合体等の合成ワックス、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバワックス等の植物ワックス、蜜ろう、ラノリン、鯨ろう等の動物ワックス、モンタンワックスやオゾケライト等の鉱物ワックス、硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステル等の油脂ワックスなどがあげられる。中でも、カルナウバワックスおよびポリプロピレンが好ましい。
【００５０】
帯電制御剤としては次のものが用いられる。
トナーを正荷電性に制御するものとして、ニグロシン及び四級アンモニウム塩、イミダゾール金属錯体や塩類を、単独あるいは２種類以上組合わせて用いることができる。また、トナーを負荷電性に制御するものとして、サリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物などが用いられる。
【００５１】
また、本発明のトナーは流動性向上剤として無機微粉体をトナーに添加して用いることが可能であり特に好ましい。すなわち、本発明の特徴とするような小粒径トナーにおける離型剤の存在状態を規定したトナーにおいては、少量の無機微粉体の存在によりさらに効果を発揮し、高流動性、高耐久性のトナーを提供することが出来る。
【００５２】
無機微粉体としてはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物が挙げられる。これらのうち二酸化珪素（シリカ）、二酸化チタン（チタニア）、アルミナの微粒子が好適に用いられる。
【００５３】
さらに、疎水化処理剤等により表面改質処理することが有効である。疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。
ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ｐ−クロルフェニルトリクロルシラン、３−クロルプロピルトリクロルシラン、３−クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニル−トリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルジクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン、オクチル−トリクロルシラン、デシル−トリクロルシラン、ノニル−トリクロルシラン、（４−ｔ−プロピルフェニル）−トリクロルシラン、（４−ｔ−ブチルフェニル）−トリクロルシラン、ジベンチル−ジクロルシラン、ジヘキシル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジノニル−ジクロルシラン、ジデシル−ジクロルシラン、ジドデシル−ジクロルシラン、ジヘキサデシル−ジクロルシラン、（４−ｔ−ブチルフェニル）−オクチル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジデセニル−ジクロルシラン、ジノネニル−ジクロルシラン、ジ−２−エチルヘキシル−ジクロルシラン、ジ−３，３−ジメチルベンチル−ジクロルシラン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−クロルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−メチル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシラン、（４−ｔ−プロピルフェニル）−ジエチル−クロルシラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ジエチルテトラメチルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。
この他チタネート系カップリング剤、アルミニューム系カップリング剤も使用可能である。
【００５４】
無機微粉体はトナーに対して０．１〜２重量％使用されるのが好ましい。０．１重量％未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量％を超える場合は、細線間のトナー飛び散り、機内の汚染、感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
【００５５】
また、本発明のトナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；あるいは酸化セリウム粉末、炭化珪素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤；あるいは例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末等の導電性付与剤；また、逆極性の白色微粒子、及び黒色微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
【００５６】
トナー原材料の混合、混練、圧延冷却、粉砕、分級の方法としては、従来公知の方法でよく、例えば、原材料混合後、これを２軸混練機で混練、ベルト式冷却機にて冷却、ジェットミルで粉砕し、分級して得られる。
【００５７】
本発明にて製造されるトナーは、必要に応じて、一般に広く使用されているトナー用の添加剤、例えばコロイダルシリカのような流動化剤、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、炭化ケイ素等の研磨剤、脂肪酸金属塩などの滑剤等を含有させてもよい。
添加剤をトナーに混合する方法としては、従来公知の方法でよく、ヘンシェルミキサー、スピードニーダー等の装置により混合することができる。
【００５８】
本発明にて製造される静電荷像現像用トナーは、乾式一成分現像剤及び乾式二成分現像剤として使用できる。乾式二成分現像剤として使用する場合、キャリア並びに本発明のトナーの使用量としては、トナー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その表面積の３０〜９０％を占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。
【００５９】
本発明において現像剤を構成するキャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。
これら本発明で用いられるキャリアはより耐久性を長くする目的で、表面を樹脂で被覆することが好ましい。
【００６０】
被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。中でもトナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂またはその変成品である。
【００６１】
シリコーン樹脂としては、従来から知られているいずれのシリコーン樹脂であってもよく、下記式で示されるオルガノシロキサン結合のみからなるストレートシリコーンおよびアルキド、ポリエステル、エポキシ、ウレタンなどで変成したシリコーン樹脂が挙げられる。
【００６２】
【化１】
【００６３】
【化２】
【００６４】
上記各置換基は未置換のもののほか、例えばアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基、アルキル基、フェニル基、エチレンオキサイド基、グリシジル基、ハロゲン原子のような置換基を有してもよい。
【００６５】
また本発明で用いられるキャリアは、その体積固有抵抗を制御するために被覆層中に導電性付与材料を分散しても良い。分散される導電性材付与は従来より公知の物でよく、例えば鉄、金、銅等の金属；フェライト、マグネタイト等の酸化鉄；カーボンブラック等の顔料が挙げられる。この中でも特にカーボンブラックの一つであるファーネスブラックとアセチレンブラックの混合物を用いることにより、少量の導電性微粉末の添加で効果的に導電性の調整が可能で、更に被覆層の耐摩耗性に優れたキャリアを得ることが可能となった。
これらの導電性微粉末は、粒径０．０１〜１０μｍ程度のものが好ましく、被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部添加されることが好ましく、さらには５〜２０重量部が好ましい。
【００６６】
また、キャリア被覆層中には核体粒子との接着性を向上させたり導電性付与剤の分散性を向上させる目的でシランカップリング剤、チタンカップリング剤等を添加しても良い。
本発明で用いるシランカップリング剤としては下記一般式で示される化合物である。
【００６７】
【化３】
ＹＲＳｉＸ３
但し、Ｘはけい素原子に結合している加水分解基でクロル基、アルコキシ基、アセトキシ基、アルキルアミノ基、プロペノキシ基などがある。
Ｙは有機マトリックスと反応する有機官能基でビニル基、メタクリル基、エポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基、メルカプト基などがある。
Ｒは炭素数１〜２０のアルキル基またはアルキレン基である。
【００６８】
このシランカップリング剤の中でも、特に負帯電性を有する現像剤を得るにはＹにアミノ基を有するアミノシランカップリング剤が好ましく、正帯電性を有する現像剤を得るにはＹにエポキシ基を有するエポキシシランカップリング剤が好ましい。
【００６９】
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。
被覆層の厚さは０．１〜２０μｍが好ましい。
【００７０】
【実施例】
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、実施例中、部はすべて重量部を表す。
【００７１】
（実施例１〜３）
ポリエステル樹脂 １００部
カーボンブラック １０部
ポリプロピレン ５部
四級アンモニウム塩 ２部
上記原材料をヘンシェルミキサーで混合し、その混合物を表１のような条件で溶融混練、圧延冷却、粉砕、分級を行った。さらに、母体着色粒子１００部に対して、疎水性シリカ０．３部を混合し、平均粒径９．０μｍのトナーを得た。
【００７２】
一方、湿式法により作製したマグネタイト１００部に対してポリビニルアルコール２部、水６０部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調製した。このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、球形粒子とした。
この粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し核体粒子１を得た。
シリコーン樹脂溶液（固形分７０％） １００部
トルエン １００部
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン １５部
カーボンブラック ２０部
上記混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液１を調製した。
この被覆層形成液１を流動床型コーティング装置を用いて１０００部の核体粒子１の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアを得た。
【００７３】
上記磁性キャリア９７．５部に対し、トナー２．５部の割合で混合し、二成分現像剤を作製した。
【００７４】
（比較例１〜３）
ポリエステル樹脂 １００部
カーボンブラック １０部
ポリプロピレン ５部
四級アンモニウム塩 ２部
上記原材料を混合し、その混合物を表１のような条件で溶融混練、圧延冷却、粉砕、分級を行った。さらに、母体着色粒子１００部に対して、疎水性シリカ０．３部を混合し、平均粒径９．０μｍのトナーを得た。
一方、実施例１と同じ磁性キャリアを用意した。
【００７５】
上記磁性キャリアを９７．５部に対し、トナー２．５部の割合で混合し、二成分現像剤を作製した。
【００７６】
【表１】
上記実施例１〜３及び比較例１〜３にて得られたトナーにおける離型剤の分散径をＴＥＭにより確認し表２に示す。
また、トナーが定着しているかどうかの判断はスミア法（得られた画像を布で擦り布に付着したトナーの反射濃度（Ｓｍｅａｒ，スミア）を測定することで、定着強度を評価するもの）を用いた。その評価結果一覧を表２に示す。
【００７８】
【表２】
実機評価として、これら現像剤をリコー製ｉｍｇｉｏ ＭＦ７０７０にセットし初期画像、１０Ｋ、２０Ｋ、及び４０Ｋ枚のランニング後の画像評価を行なった。画像品質の評価は画像評価用標準Ｓ−３テストチャートを複写した時の非画像部へのトナー付着（地汚れ）の程度を拡大鏡にて観察し、１〜５のランク評価を行なった。数値が大きいほど地汚れの少ない高画質な画像となる。また、画像濃度はマクベス濃度計を用いてコピー画像の黒ベタ部の反射濃度を測定した。評価結果一覧を表３に示す。
【００８０】
さらに、ランニング終了後の感光体表面をＳＥＭにて評価し、感光体のフィルミングがない場合を◎、感光体のフィルミングは若干見られるが実用上問題ない場合を〇、感光体のフィルミングにより初期性能が維持できない場合を×とした。又、ランニング終了後のキャリアを化学天秤で精秤し、ビーカーに入れ、一定量のトルエンを入れて、超音波洗浄器で１分間振動させスペントトナーを溶出、濁度計で溶出溶液の透過率（％）を測定し、この値をトナースペントを表す数値とした。トナースペントがない場合は１００％であり、スペントの増加により数値は小さくなる。１００〜８０％を○、８０〜７０％を△、７０％未満を×とした。評価結果一覧を表３に示す。
【００８１】
【表３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１のトナーの製造方法によれば、微粉トナー再利用時の混練排出口における混練物の温度Ｈａ、圧延冷却品の厚みＡａと、微粉トナー非再利用時の混練物の温度Ｈｎ、圧延冷却品の厚みＡｎとが上記特定の関係にあることから、微粉トナーをそのまま、或いは造粒化して再利用する場合であっても、離型剤等のバインダー樹脂中での十分な分散性を確保でき、感光体へのフィルミングやキャリアへのスペントが発生しないトナーを得ることができる。
【００８３】
請求項２のトナーの製造方法によれば、上記ＨａとＨｎがＨａ＞Ｈｎの関係にあることから、微粉トナー中の樹脂の分子切断を抑えることができ、トナーの定着特性が良い。
【００８４】
請求項３のトナーの製造方法によれば、上記ＡａとＡｎがＡａ＜Ａｎの関係にあることから、微粉トナー再利用時の離型剤等のバインダー樹脂中での再凝集が発生しない。
【００８５】
請求項４のトナーの製造方法によれば、微粉トナーの原材料に対する混合比率が５ｗｔ．％以上３０ｗｔ．％以下であることから、微粉トナーの消費量が適量であり、生産効率が向上する。また、混練機へ供給した時の食い込みが良く、離型剤等のバインダー樹脂中での十分な分散性が得られる。
【００８６】
請求項５のトナーの製造方法によれば、バインダー樹脂の軟化点が１００〜１５０℃であることから、トナーホットオフセットの発生や、定着性の低下を来たすことがなく、定着性の良好なトナーが得られる。
【００８７】
請求項６のトナーによれば、上記本発明のトナーの製造方法により製造されることから、定着特性が良く、さらに感光体へのフィルミングやキャリアへのスペントがなく、耐久ランニングでの画像濃度低下、地汚れの発生がない。
【００８８】
請求項７のトナーによれば、バインダー樹脂中での離型剤の分散径（長軸径）が０．１〜１μｍであることから、トナー中での離型剤の分散性が向上し離型性がより優れる。
【００８９】
請求項８の現像剤によれば、上記本発明のトナーとキャリアからなる現像剤であることから、定着特性が良く、さらに感光体へのフィルミングやキャリアへのスペントがなく、耐久ランニングでの画像濃度低下、地汚れの発生しない現像剤を得ることができる。
【００９０】
請求項９の画像形成方法によれば、像担持体上の静電荷像を上記現像剤を用いて可視像とすることから、定着特性が良く、さらに感光体へのフィルミングやキャリアへのスペントがなく、耐久ランニングでの画像濃度低下、地汚れの発生しない画像形成方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トナー製造工程のフローチャート。
【図２】混練機の概略断面図。
【図３】圧延冷却工程の概略側面図。
【符号の説明】
１ 供給フィーダー
２ 混練機
２１ ホッパー
２２ 混練物排出口
２３〜２７ バレル
３ 圧延冷却機
３１ 圧延ロール
３２ 冷却水噴射口
３３ 冷却コンベアベルト
３４ 圧延冷却品排出口[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a toner for developing an electrostatic image for developing an electrostatic image in electrophotography, electrostatic recording, electrostatic printing, and the like, a toner and a developer obtained by the method, and using the same. The present invention relates to an image forming method.
[0002]
[Prior art]
The method of developing an electrostatic image is roughly classified into a liquid developing method using a developer in which various pigments and dyes are finely dispersed in an insulating organic liquid, a cascade method, a magnetic brush method, a powder cloud method, and the like. And a dry development method using a fine powder developer called a toner in which a pigment is dispersed and contained in a natural or synthetic resin. The toner used for such image formation is usually prepared by mixing a binder resin, a release agent, a pigment, and a charge control agent by a predetermined amount to produce a kneaded material, and rolling, cooling, and pulverizing the kneaded material. , Obtained by classification.
[0003]
Further, in this manufacturing process, fine powder toner smaller than a predetermined particle size is generated during pulverization and classification, but in order to improve product yield, this fine powder toner is collected and reused. Conventionally, as a method of recycling fine powder toner, a method of collecting fine powder toner generated by pulverization and classification and returning it to the raw material mixing step as it is, or putting the collected fine powder toner into a granulator and pressing it to a predetermined pressure. And then returning to the raw material mixing step.
[0004]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H05-034976 (Patent Document 1) discloses that a fine powder toner is added to a mixture in a state of being dispersed and mixed in a dispersion and mixing step, and is reused.
Further, according to the method described in JP-A-6-266158 (Patent Document 2), the fine powder toner generated in the toner manufacturing process is once pressurized under a predetermined pressure to granulate the toner, and then to the mixing process again. Returning and reusing has been done.
Further, JP-A-6-186775 (Patent Document 3) discloses that a fine powder toner is evenly sprayed on a toner intermediate after a kneading process, and the fine powder toner is melted by the retained heat of the toner intermediate, and then cooled. A method of reusing the product toner having a predetermined particle size or more through a pulverizing process is disclosed.
[0005]
Further, JP-A-8-069126 (Patent Document 4) discloses that a kneading process is provided for fine powder toner separately from the original toner manufacturing process, and the same batch type and continuous single-shaft or two-axis type as the original toner manufacturing process are provided. After melt-kneading with an extruder consisting of a shaft feed screw, a method of returning after the kneading step of the original toner manufacturing process, or processing until coarse pulverization and returning after coarse pulverization step, or processing until classification and returning after classification step It has been disclosed.
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-230627 (Patent Document 5) discloses a method in which a set temperature of a material input side (first half) of a kneader is set higher than a set temperature of a kneaded material outlet side (second half). ing.
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-161343 (Patent Document 6) discloses that a fine powder toner discharged in a classification step is heated to be melted or softened, and the obtained melt or softened material is pressed by a pressure extruder. It is disclosed that the material is extruded and mixed into a kneaded product before cooling after the kneading process.
[0006]
However, in the method of reusing fine powder toner disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H05-034976, when the fine powder toner is mixed with the raw material, the bulk density of the raw material is reduced as compared with the raw material not containing the fine powder toner, and the kneading machine is continuously used. There is a problem that it is not possible to increase the processing amount of the fine powder toner due to worsening of the bite when supplying the toner. Further, there is a problem that dispersibility of a release agent or the like becomes poor, and filming on a photoreceptor and spent on a carrier easily occur.
In order to solve this problem, the method described in JP-A-6-266158 describes a method in which the bulk density of the raw material is made similar to that of the raw material not containing the fine powder toner by granulating the fine powder toner. I have. However, in the method described in the publication, although the effect of increasing the processing amount of the fine powder toner and the dispersibility of the release agent, etc. are seen, when the fine powder toner is melted and kneaded again by the kneading machine, the molecular weight of the resin in the fine powder toner is reduced. There is a problem that the cutting occurs again and the fixing performance deteriorates such as toner hot offset due to a decrease in the molecular weight of the resin.
[0007]
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-186775, the fine powder toner is simply attached to the surface of the pellet-shaped toner intermediate except when the amount of spraying is very small. The kneaded material and the fine powder toner are not integrated. This is because the heat exchange rate between the kneaded material and the fine powder toner is low, and unless the softening point is extremely low as the properties of the fine powder toner, it may not melt or soften, and the throughput of the fine powder toner cannot be increased. There was a problem.
Further, in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-69126, a kneading process is provided for the fine powder toner separately from the original toner manufacturing process, thereby causing a problem in production efficiency due to an increase in equipment cost, power, and electric power. appear.
[0008]
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-230627, by increasing the set temperature on the material input side (first half) of the kneader, excessive stress is not applied to the resin, and the breaking of molecular chains is suppressed. Although the occurrence of offset at the time of fixing can be prevented, there is a problem in dispersibility of the release agent and the like.
Further, in the method disclosed in JP-A-10-161343, since electric power is used to heat the press extruder with a heater, energy loss occurs, and the melted and softened material remains in the container and remains completely. However, there is a problem that the extruder is not easily maintained, and the production efficiency is a problem.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-5-034976
[Patent Document 2]
JP-A-6-266158
[Patent Document 3]
JP-A-6-186775
[Patent Document 4]
JP-A-8-069126
[Patent Document 5]
JP-A-9-230627
[Patent Document 6]
JP-A-10-161343
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is possible to sufficiently disperse the fine powder toner in a binder resin such as a release agent even if it is reused as it is or granulated. Performance, and prevents the molecular cutting of the resin in the fine powder toner, excellent fixing performance, no filming on the photoreceptor and no spent on the carrier, no image density reduction in durable running and no background contamination An object of the present invention is to provide a method for producing a toner for developing an electrostatic image, a toner and a developer obtained by the method, and an image forming method using the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is solved by the following means.
That is, according to the present invention, first, in
[0012]
(Equation 2)
(Ha / Aa) / (Hn / An) = 1.15 to 1.50
[0013]
Secondly, according to a second aspect of the present invention, in the method for producing an electrostatic image developing toner according to the first aspect, the Ha and Hn have a relationship of Ha> Hn. A manufacturing method is provided.
[0014]
Thirdly, according to a third aspect of the present invention, in the method for producing an electrostatic image developing toner according to the first or second aspect, the Aa and An have a relationship of Aa <An. A method for manufacturing a toner is provided.
[0015]
Fourthly, according to a fourth aspect of the present invention, in the method for producing an electrostatic image developing toner according to any one of the first to third aspects, when the fine powder toner is mixed with the raw material, the mixing ratio of the fine powder toner to the raw material is adjusted. Is 5 wt. % Or more and 30 wt. % Or less is provided.
[0016]
Fifthly, in a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an electrostatic image developing toner according to any one of the first to fourth aspects, the softening point of the binder resin is 100 to 150 ° C. A method for producing a toner for developing an electrostatic image is provided.
[0017]
Sixth, a sixth aspect provides a toner for developing an electrostatic image, which is obtained by the method for producing a toner for developing an electrostatic image according to any one of the first to fifth aspects.
[0018]
Seventhly, according to the seventh aspect, in the electrostatic image developing toner according to the sixth aspect, the dispersion diameter (major axis diameter) of the release agent in the binder resin is 0.1 to 1.0 μm. And a toner for developing an electrostatic image.
[0019]
Eighth, an eighth aspect provides a developer for developing an electrostatic image, comprising the toner for developing an electrostatic image according to the sixth or seventh aspect and a carrier.
[0020]
Ninthly, in the ninth aspect, the electrostatic image on the image carrier is formed into a visible image by using the toner according to the sixth or seventh aspect or the developer according to the eighth aspect. A method is provided.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the method for producing a toner of the present invention, as shown in FIG. 1, a composition comprising at least a binder resin, a release agent, a pigment, and a charge control agent is mixed with raw materials, kneaded, rolled, cooled, pulverized, and classified to form a toner. In the manufacturing method, a method of collecting fine powder toner less than a predetermined particle size generated in the pulverization and classification steps and reusing it as it is in the raw material mixing step or reusing the collected fine powder toner in a granulator such as a briquette machine. A method is used in which the mixture is charged and pressurized to a predetermined pressure, granulated, returned to the raw material mixing step, and reused.
[0022]
The mixture obtained in the raw material mixing step is melt-kneaded by a
[0023]
The kneaded material obtained in the kneading step is rolled and cooled by a rolling cooler 3 as shown in FIG. The kneaded material discharged from the
[0024]
In the present invention, the temperature of the kneaded material at the outlet of the kneaded material when the fine powder toner is reused is Ha, the thickness of the rolled cooled product is Aa, the temperature of the kneaded material when the fine powder toner is not reused is Hn, It is desirable that the relationship when the thickness of the cooled product is An satisfy the following expression.
[0025]
(Equation 3)
(Ha / Aa) / (Hn / An) = 1.15 to 1.50
When the above formula is satisfied, it is possible to prevent re-aggregation in the binder resin such as the release agent when the fine powder toner is reused. When it is smaller than 1.15 to 1.50, reaggregation in a binder resin such as a release agent cannot be suppressed. On the other hand, if the size is large, kneading easily occurs in the cooling step, and there is a problem in continuous stability.
[0026]
Further, it is desirable that the relationship between the temperature Ha of the kneaded material at the kneaded material discharge port when the fine powder toner is reused and the temperature Hn of the kneaded material when the fine powder toner is not reused is Ha> Hn. If Ha <Hn, molecular cutting of the resin in the fine powder toner cannot be suppressed, and the fixing performance of the toner tends to be adversely affected.
[0027]
Further, it is desirable that the relationship between the thickness Aa of the rolled and cooled product when the fine powder toner is reused and the thickness An of the rolled and cooled product when not recycling the fine powder toner is Aa <An. If Aa> An, reaggregation in a binder resin such as a release agent when the fine powder toner is reused is likely to occur.
[0028]
Further, the mixing ratio of the fine powder toner to the raw material is 5 wt. % Or more and 30 wt. % Is desirable. If the mixing ratio of the fine powder toner is too small, the consumption amount of the fine powder toner becomes small, so that it cannot contribute to the improvement of the production efficiency. Conversely, if the amount is too large, the bite when supplied to the kneading machine becomes worse, and sufficient dispersibility in a binder resin such as a release agent cannot be obtained.
[0029]
Further, the softening point of the binder resin is desirably in the range of 100 to 150 ° C. If the softening point of the binder resin is low, toner hot offset or the like occurs, and if the softening point of the binder resin is high, there is a problem in that the fixability deteriorates, and both are disadvantageous to the fixing performance.
[0030]
Further, the dispersion diameter (major axis diameter) of the release agent dispersed in the toner is desirably 1.0 μm or less, preferably 0.1 μm or more, and more preferably 0.5 μm or less. When the dispersion diameter is 1.0 μm or less, the dispersibility in the toner is improved and the releasability is more excellent. Note that the dispersion diameter is preferably determined by TEM.
[0031]
As described above, by satisfying the above specific conditions, the dispersibility of the release agent and the like is improved, reaggregation is prevented, and the molecular breakage of the resin in the toner is suppressed. This can suppress a decrease in image density, generation of background stain, and a decrease in durability due to filming of the film or spent on a carrier.
[0032]
The method for measuring the softening point of the toner used in the present invention is as follows.
1 cm using a flow tester CFT-500D (manufactured by Shimadzu Corporation)320 kg / cm by a plunger while heating the sample at a heating rate of 6 ° C./min.2Is applied to push out a nozzle having a diameter of 1 mm and a length of 1 mm, whereby a plunger descent amount-temperature curve (softening flow curve) of the flow tester is drawn. When T is set, the temperature corresponding to T / 2 is set as the toner softening point.
[0033]
Hereinafter, the materials of the toner used in the present invention will be described.
As the binder resin for the toner, conventionally known binder resins can be widely used. For example, it is made of a vinyl resin, a polyester resin, or a polyol resin.
[0034]
Examples of the vinyl resin include homopolymers of styrene such as polystyrene, poly-P-chlorostyrene, and polyvinyltoluene and their substituted products: styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, and styrene-vinyltoluene copolymer. Copolymer, styrene-vinylnaphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-methacrylic acid Methyl copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer , Styrene-vinyl ethyl ether Copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid ester copolymer Styrene-based copolymers such as polymers: polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate and the like.
[0035]
The polyester resin is composed of a dihydric alcohol as shown in Group A below and a dibasic acid salt as shown in Group B, and a trivalent or higher alcohol as shown in Group C or A carboxylic acid may be added as a third component.
[0036]
Group A: ethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4 butanediol, neopentyl glycol, 1,4 butenediol, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane , Bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, polyoxyethylenated bisphenol A, 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) -2,2′-bis (4 -Hydroxyphenyl) propane and the like.
[0037]
Group B: maleic acid, fumaric acid, mesaconic acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, malonic acid, linoleic acid, or Esters of these acid anhydrides or lower alcohols.
[0038]
Group C: tri- or higher-valent alcohols such as glycerin, trimethylolpropane, and pentaerythritol, and tri- or higher-valent carboxylic acids such as trimellitic acid and pyromellitic acid.
[0039]
As the polyol resin, an epoxy resin and an alkylene oxide adduct of a dihydric phenol, or a compound having one active hydrogen in the molecule that reacts with the glycidyl ether and the epoxy group, and an active hydrogen that reacts with the epoxy resin in the molecule. There are compounds obtained by reacting two or more compounds.
In addition, the following resins can be mixed and used as needed.
Epoxy resin, polyamide resin, urethane resin, phenol resin, butyral resin, rosin, modified rosin, terpene resin, etc.
A typical example of the epoxy resin is a polycondensate of a bisphenol such as bisphenol A or bisphenol F with epichlorohydrin.
[0040]
The following are used as pigments.
[0041]
Examples of black pigments include azine dyes such as carbon black, oil furnace black, channel black, lamp black, acetylene black, and aniline black, metal salt azo dyes, metal oxides, and composite metal oxides.
[0042]
Examples of the yellow pigment include cadmium yellow, mineral fast yellow, nickel titanium yellow, navels yellow, naphthol yellow S, Hanza yellow G, Hanza yellow 10G, benzidine yellow GR, quinoline yellow lake, permanent yellow NCG, and tartrazine lake. .
[0043]
Examples of orange pigments include molybdenum orange, permanent orange GTR, pyrazolone orange, vulcan orange, indanthrene brilliant orange RK, benzidine orange G, and indanthrene brilliant orange GK.
[0044]
Examples of the red pigment include bengara, cadmium red, permanent red 4R, lithol red, pyrazolone red, watching red calcium salt, lake red D, brilliant carmine 6B, eosin lake, rhodamine lake B, alizarin lake, and brilliant carmine 3B.
[0045]
Examples of purple pigments include Fast Violet B and Methyl Violet Lake.
[0046]
Examples of the blue pigment include cobalt blue, alkali blue, Victoria Blue Lake, phthalocyanine blue, metal-free phthalocyanine blue, partially chlorinated phthalocyanine blue, fast sky blue, and indanthrene blue BC.
[0047]
Green pigments include chrome green, chromium oxide, pigment green B, malachite green lake, and the like.
[0048]
These can be used alone or in combination of two or more. The amount used is generally 0.1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin.
[0049]
Examples of the release agent include synthetic waxes such as low molecular weight polyethylene and polypropylene, and copolymers thereof, vegetable waxes such as candelilla wax, carnauba wax, rice wax, wood wax, jojoba wax, beeswax, lanolin, and whale. Examples include animal waxes such as wax, mineral waxes such as montan wax and ozokerite, hardened castor oil, oil waxes such as hydroxystearic acid, fatty acid amide, and phenol fatty acid ester. Among them, carnauba wax and polypropylene are preferred.
[0050]
The following are used as the charge control agent.
Nigrosine, quaternary ammonium salts, imidazole metal complexes or salts can be used alone or in combination of two or more to control the toner to be positively charged. Further, a metal salicylate complex or salt, an organic boron salt, a calixarene-based compound, or the like is used to control the toner to be negatively charged.
[0051]
The toner of the present invention can be used by adding an inorganic fine powder to the toner as a fluidity improver, and is particularly preferable. That is, in the toner in which the existence state of the release agent in the small particle size toner as a feature of the present invention is specified, the effect is further exerted by the presence of a small amount of the inorganic fine powder, and high fluidity and high durability are provided. A toner can be provided.
[0052]
Examples of the inorganic fine powder include oxides such as Si, Ti, Al, Mg, Ca, Sr, Ba, In, Ga, Ni, Mn, W, Fe, Co, Zn, Cr, Mo, Cu, Ag, V, and Zr. And complex oxides. Among them, fine particles of silicon dioxide (silica), titanium dioxide (titania), and alumina are preferably used.
[0053]
Further, it is effective to perform a surface modification treatment with a hydrophobizing agent or the like. The following are typical examples of the hydrophobizing agent.
Dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethyldichlorosilane, allylphenyldichlorosilane, benzyldimethylchlorosilane, bromomethyldimethylchlorosilane, α-chloroethyltrichlorosilane, p-chloroethyltrichlorosilane, Chloromethyldimethylchlorosilane, chloromethyltrichlorosilane, p-chlorophenyltrichlorosilane, 3-chloropropyltrichlorosilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinylmethoxysilane, vinyl-tris (β-methoxyethoxy ) Silane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, divinyldichlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, octyl Trichlorosilane, decyl-trichlorosilane, nonyl-trichlorosilane, (4-t-propylphenyl) -trichlorosilane, (4-t-butylphenyl) -trichlorosilane, dibentyl-dichlorosilane, dihexyl-dichlorosilane, dioctyl-dichlorosilane, dinonyl -Dichlorosilane, didecyl-dichlorosilane, didodecyl-dichlorosilane, dihexadecyl-dichlorosilane, (4-t-butylphenyl) -octyl-dichlorosilane, dioctyl-dichlorosilane, didecenyl-dichlorosilane, dinonenyl-dichlorosilane, di-2-ethylhexyl-dichlorosilane, di-dichlorosilane 3,3-dimethylbenzyl-dichlorosilane, trihexyl-chlorosilane, trioctyl-chlorosilane, tridecyl-chlorosilane Dioctyl-methyl-chlorosilane, octyl-dimethyl-chlorosilane, (4-t-propylphenyl) -diethyl-chlorosilane, octyltrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, hexaethyldisilazane, diethyltetramethyldisilazane, hexaphenyldisilazane , Hexatolyldisilazane and the like.
In addition, titanate-based coupling agents and aluminum-based coupling agents can also be used.
[0054]
The inorganic fine powder is preferably used in an amount of 0.1 to 2% by weight based on the toner. If it is less than 0.1% by weight, the effect of improving toner aggregation is poor. If it exceeds 2% by weight, problems such as toner scattering between fine lines, contamination inside the machine, scratches and abrasion of the photoreceptor tend to occur. is there.
[0055]
In the toner of the present invention, other additives such as lubricant powders such as Teflon powder, zinc stearate powder and polyvinylidene fluoride powder; cerium oxide powder; Abrasives such as powders and strontium titanate powders; or conductivity-imparting agents such as carbon black powder, zinc oxide powder and tin oxide powder; and small amounts of white fine particles and black fine particles of opposite polarity are used as developability improvers. You can also.
[0056]
The method of mixing, kneading, rolling, cooling, pulverizing, and classifying the toner raw materials may be a conventionally known method. For example, after mixing the raw materials, the raw materials are kneaded with a biaxial kneader, cooled with a belt-type cooler, and jet milled. And classified.
[0057]
The toner produced according to the present invention may be used, if necessary, with additives for toner generally used, for example, a fluidizing agent such as colloidal silica, metal oxides such as titanium oxide and aluminum oxide, and carbonized carbon dioxide. An abrasive such as silicon and a lubricant such as a fatty acid metal salt may be contained.
As a method for mixing the additives with the toner, a conventionally known method may be used, and the additives can be mixed with a device such as a Henschel mixer or a speed kneader.
[0058]
The toner for developing an electrostatic charge image produced by the present invention can be used as a dry single-component developer and a dry two-component developer. When used as a dry two-component developer, the amount of the carrier and the toner of the present invention is such that the toner particles adhere to the carrier surface of the carrier particles and are mixed so that the particles occupy 30 to 90% of the surface area. Is preferred.
[0059]
As the core particles of the carrier constituting the developer in the present invention, conventionally known particles may be used. For example, ferromagnetic metals such as iron, cobalt and nickel; alloys and compounds such as magnetite, hematite and ferrite; A composite of body fine particles and a resin is exemplified.
It is preferable that the surface of the carrier used in the present invention is coated with a resin for the purpose of further increasing the durability.
[0060]
Examples of the resin forming the coating layer include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, chlorinated polyethylene, and chlorosulfonated polyethylene; polystyrene, acrylic (eg, polymethyl methacrylate), polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, Polyvinyl and polyvinylidene resins such as polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, polyvinyl ether, and polybiliketone; vinyl chloride-vinyl acetate copolymers; silicone resins comprising organosiloxane bonds or modified products thereof (eg, alkyd resins, polyester resins, epoxy resins) Polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroe Polyamides; polyesters; fluoroplastic Len and polyurethane; polycarbonates; - urea amino resins such as formaldehyde resins, epoxy resins and the like. Among them, silicone resins or modified products thereof, and fluorine resins, particularly silicone resins or modified products thereof are preferable in terms of preventing toner spent.
[0061]
As the silicone resin, any conventionally known silicone resin may be used, and examples thereof include a straight silicone composed of only an organosiloxane bond represented by the following formula and a silicone resin modified with alkyd, polyester, epoxy, urethane, or the like. Can be
[0062]
Embedded image
[0063]
Embedded image
[0064]
Each of the above substituents may have a substituent such as an amino group, a hydroxy group, a carboxyl group, a mercapto group, an alkyl group, a phenyl group, an ethylene oxide group, a glycidyl group, and a halogen atom, in addition to unsubstituted ones. .
[0065]
In the carrier used in the present invention, a conductivity-imparting material may be dispersed in the coating layer to control its volume resistivity. The conductive material to be dispersed may be a conventionally known material, and examples thereof include metals such as iron, gold, and copper; iron oxides such as ferrite and magnetite; and pigments such as carbon black. Among them, in particular, by using a mixture of furnace black and acetylene black, which are one of carbon blacks, it is possible to effectively adjust the conductivity by adding a small amount of conductive fine powder, and further improve the wear resistance of the coating layer. It has become possible to obtain an excellent career.
These conductive fine powders preferably have a particle size of about 0.01 to 10 μm, and are preferably added in an amount of 2 to 30 parts by weight, more preferably 5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the coating resin. .
[0066]
In addition, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, or the like may be added to the carrier coating layer for the purpose of improving the adhesion to the core particles or improving the dispersibility of the conductivity-imparting agent.
The silane coupling agent used in the present invention is a compound represented by the following general formula.
[0067]
Embedded image
YRSix3
Here, X is a hydrolyzing group bonded to a silicon atom, and includes a chloro group, an alkoxy group, an acetoxy group, an alkylamino group, a propenoxy group and the like.
Y is an organic functional group that reacts with the organic matrix, such as a vinyl group, a methacryl group, an epoxy group, a glycidoxy group, an amino group, and a mercapto group.
R is an alkyl group or alkylene group having 1 to 20 carbon atoms.
[0068]
Among these silane coupling agents, an aminosilane coupling agent having an amino group in Y is preferable for obtaining a developer having a negative charge property, and an epoxy group is preferably used for obtaining a developer having a positive charge property. Epoxy silane coupling agents are preferred.
[0069]
As a method for forming the coating layer, the coating layer forming liquid may be applied to the surface of the carrier core particles by a method such as a spraying method and an immersion method, as in the related art.
The thickness of the coating layer is preferably from 0.1 to 20 μm.
[0070]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited by the following examples. In the examples, all parts are parts by weight.
[0071]
(Examples 1 to 3)
100 parts of polyester resin
10 parts of carbon black
5 parts of polypropylene
The above raw materials were mixed with a Henschel mixer, and the mixture was melt-kneaded, rolled, cooled, pulverized, and classified under the conditions shown in Table 1. Further, 0.3 part of hydrophobic silica was mixed with 100 parts of the base colored particles to obtain a toner having an average particle size of 9.0 μm.
[0072]
On the other hand, 2 parts of polyvinyl alcohol and 60 parts of water were placed in a ball mill and mixed for 12 hours with 100 parts of magnetite produced by a wet method to prepare a magnetite slurry. This slurry was spray-granulated with a spray drier to obtain spherical particles.
The particles were fired in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 3 hours and then cooled to obtain
100 parts of silicone resin solution (solid content 70%)
100 parts of toluene
15 parts of γ-aminopropyltrimethoxysilane
20 parts of carbon black
The mixture was dispersed with a homomixer for 20 minutes to prepare a coating
This coating
[0073]
A two-component developer was prepared by mixing 2.5 parts of the toner with 97.5 parts of the magnetic carrier.
[0074]
(Comparative Examples 1 to 3)
100 parts of polyester resin
10 parts of carbon black
5 parts of polypropylene
The above-mentioned raw materials were mixed, and the mixture was melt-kneaded, rolled, cooled, pulverized, and classified under the conditions shown in Table 1. Further, 0.3 part of hydrophobic silica was mixed with 100 parts of the base colored particles to obtain a toner having an average particle size of 9.0 μm.
On the other hand, the same magnetic carrier as in Example 1 was prepared.
[0075]
The magnetic carrier was mixed at a ratio of 2.5 parts of the toner to 97.5 parts of the toner to prepare a two-component developer.
[0076]
[Table 1]
The dispersion diameter of the release agent in the toners obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 was confirmed by TEM and is shown in Table 2.
The determination of whether or not the toner is fixed is performed by a smear method (a method in which the obtained image is rubbed with a cloth and the reflection density (Smear, smear) of the toner adhered to the cloth is measured to evaluate the fixing strength). Using. Table 2 shows a list of the evaluation results.
[0078]
[Table 2]
As an actual machine evaluation, these developers were set in an imgio MF7070 manufactured by Ricoh, and an image of an initial image, 10K, 20K, and 40K sheets after running was evaluated. The evaluation of image quality was performed by observing the degree of toner adhesion (dirt) on the non-image area when the standard S-3 test chart for image evaluation was copied with a magnifying glass, and ranked 1 to 5. The higher the numerical value, the higher the image quality with less background dirt. The image density was measured by using a Macbeth densitometer to measure the reflection density of the solid black portion of the copy image. Table 3 shows a list of the evaluation results.
[0080]
Further, the surface of the photoreceptor after the running was evaluated by SEM. When there was no filming of the photoreceptor, the filming of the photoreceptor was slightly observed but there was no practical problem. The case where the initial performance could not be maintained due to was evaluated as x. After the running, the carrier is precisely weighed with an analytical balance, put into a beaker, put a certain amount of toluene, shaken with an ultrasonic cleaner for 1 minute to elute the spent toner, and the transmittance of the eluted solution is measured with a turbidimeter. (%) Was measured, and this value was used as a numerical value representing toner spent. The value is 100% when there is no toner spent, and the numerical value decreases as the spent increases. 100 to 80% was rated as ○, 80 to 70% as Δ, and less than 70% as ×. Table 3 shows a list of the evaluation results.
[0081]
[Table 3]
【The invention's effect】
As described above, according to the toner manufacturing method of
[0083]
According to the toner manufacturing method of the present invention, since Ha and Hn satisfy the relationship of Ha> Hn, it is possible to suppress the molecular breakage of the resin in the fine powder toner, and the fixing property of the toner is good.
[0084]
According to the third aspect of the present invention, since Aa and An satisfy the relationship of Aa <An, reaggregation in the binder resin such as the release agent does not occur when the fine powder toner is reused.
[0085]
According to the toner manufacturing method of the fourth aspect, the mixing ratio of the fine powder toner to the raw material is 5 wt. % Or more and 30 wt. % Or less, the consumption amount of the fine powder toner is an appropriate amount, and the production efficiency is improved. In addition, bite when supplied to the kneading machine is good, and sufficient dispersibility in a binder resin such as a release agent can be obtained.
[0086]
According to the method for producing a toner according to claim 5, since the softening point of the binder resin is 100 to 150 ° C, a toner having good fixability without generating toner hot offset or lowering fixability. Is obtained.
[0087]
According to the toner of the sixth aspect, since the toner is manufactured by the above-described method of manufacturing the toner of the present invention, the fixing property is good, the filming on the photoconductor and the spent on the carrier are not performed, and the image density during the running is durable. No deterioration and no soiling occurs.
[0088]
According to the toner of claim 7, since the dispersion diameter (major axis diameter) of the release agent in the binder resin is 0.1 to 1 μm, the dispersibility of the release agent in the toner is improved, and the release property is improved. Better moldability.
[0089]
According to the developer of claim 8, since the developer comprises the toner of the present invention and a carrier, the developer has good fixing characteristics, furthermore, there is no filming on the photoreceptor and no spent on the carrier. It is possible to obtain a developer free from image density reduction and background fouling.
[0090]
According to the image forming method of the ninth aspect, since the electrostatic image on the image carrier is made a visible image by using the developer, the fixing property is good, and further, filming on the photoconductor and filming on the carrier are performed. It is possible to obtain an image forming method which is free of spent, and does not cause a decrease in image density and no background smear in durable running.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of a toner manufacturing process.
FIG. 2 is a schematic sectional view of a kneading machine.
FIG. 3 is a schematic side view of a rolling cooling step.
[Explanation of symbols]
1 supply feeder
2 Kneading machine
21 Hopper
22 kneaded material outlet
23-27 barrels
3 Rolling cooler
31 Rolling roll
32 Cooling water injection port
33 Cooling conveyor belt
34 Rolled cooling product outlet
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