JP3817432B2 - Toner and image forming method - Google Patents

Toner and image forming method Download PDF

Info

Publication number
JP3817432B2
JP3817432B2 JP2001073480A JP2001073480A JP3817432B2 JP 3817432 B2 JP3817432 B2 JP 3817432B2 JP 2001073480 A JP2001073480 A JP 2001073480A JP 2001073480 A JP2001073480 A JP 2001073480A JP 3817432 B2 JP3817432 B2 JP 3817432B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
wax
endothermic peak
peak
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001073480A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002278134A (en
Inventor
吉寛 小川
貴重 粕谷
寛 遊佐
克久 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2001073480A priority Critical patent/JP3817432B2/en
Publication of JP2002278134A publication Critical patent/JP2002278134A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3817432B2 publication Critical patent/JP3817432B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

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、トナージェットの如き画像形成方法に使用されるトナー及び該トナーを用いる画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真法としては米国特許第2297691号明細書、特公昭42−23910号公報及び特公昭43−24748号公報等に記載されている如く多数の方法が知られている。
【0003】
一般的には光導電性物質を利用し、感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナーを用いて現像し、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、加熱、圧力、加熱圧力或は溶剤蒸気により定着し複写物を得るものである。感光体上に転写せず残ったトナーは種々の方法でクリーニングされ、上述の工程が繰り返される。この種の画像形成装置としては、例えば複写機、プリンター或はファクシミリ装置などがある。
【0004】
従来、トナー像を紙の如きシートに定着する工程に関して種々の方法や装置が開発されている。現在最も一般的な方法は、熱ローラーによる圧力加熱方式である。
【0005】
加熱ローラーによる圧着加熱方式は、トナーに対し離型性を有する材料で表面を形成した熱ローラーの表面に被定着シートのトナー像面を加圧下で接触しながら通過せしめることにより定着を行なうものである。この方法は熱ローラーの表面と被定着シートのトナー像とが加圧下で接触するため、トナー像を被定着シート上に融着する際の熱効率が極めて良好であり、迅速に定着を行なうことができ、高速度電子写真複写機において非常に有効である。
【0006】
しかしながら、熱ロール定着では、下記の如き改良すべき点を有している。
(1)熱ローラーが所定温度に達するまでのウエイト時間(画像形成作動禁止の時間)が長い。
(2)記録材の通過或は他の外的要因で加熱ローラーの温度が変動することによる定着不良を防止するため及び加熱ローラーへのオフセット現象を防止するために、加熱ローラーを適正な温度に維持する必要がある。このためには加熱ローラー或は加熱体の熱容量を大きくしなければならず、これには大きな電力を要する。
(3)加熱ローラーが高温であるため及び雰囲気温度も高くなるために、記録材が加熱ローラーを通過排出された後に、記録材及び記録材上のトナーが緩慢に冷却されるため、トナーの粘着性が高い状態が維持され、ローラーへのオフセット或は記録材がローラーに巻き付くことによる紙詰まりを生じることがある。
【0007】
この様な問題を解決すべく、特公平7−82250号公報、特公平8−12454〜8−12461号公報、特公平8−12476号公報、特公平8−16804号公報、特登録2660075号公報、特登録2746475号公報、特登録2774536号公報、特登録2774537号公報、特登録2821156号公報等に、トナーの顕画像を、記録材に、固定支持された加熱体と該加熱体に対向圧接し且つフィルムを介して該記録材を該加熱体に密着させる加圧部材とにより加熱定着することを特徴とする加熱定着方法並びに該加熱定着方法に使用されるトナーが開示されている。しかしながら、更なる省エネ、ウエイト時間の短縮が求められている。
【0008】
特開平9−204110号公報、特開平9−319242号公報、特開平10−48868号公報、特開平10−161444号公報等に、導伝部を有するフィルムとこのフィルムを支持する支持部材と、磁束を発生する磁束発生手段とを有し、前記磁束発生手段により発生する磁束により前記フィルムに渦電流を発生させ、この渦電流により発生するフィルムの熱により記録材上の画像を加熱する電磁誘導方式による定着装置が開示されている。
【0009】
この定着方式は省エネ、ウエイト時間の短縮、及び記録材内の定着温度ムラが無く定着画像の定着ムラ(グロス差)が少なく高画質或はカラー画像の定着を可能とする。
【0010】
しかしながら、他の定着方式に比べ記録材への加圧に制限があり、その一方でトナーに要求される性能がより高度になってきた。
【0011】
その一つに、ハーフトーン画像における低温定着性や耐コールドオフセット性が特に低温環境で悪化し易いという問題があり、さらには高湿環境で尾引きが悪化しやすいという問題もある。尾引きは、定着ニップ部においてトナー像が爆発したように転写材搬送方向下流側に飛び散る現象で、回転加熱部材と回転加圧部材のニップ部において加熱されることにより、紙などの記録材から急激に水蒸気流が発生し、トナーが吹き飛ばされることが原因で起こると考えられる。
【0012】
いずれの問題も、電磁誘導方式の定着装置を用いることで他の定着方式を用いた場合よりも顕著となる問題である。
【0013】
トナーに低温定着性と耐オフセット性を与える技術として、ポリオレフィン等よりなる低軟化点離型剤(ワックス)を含有される手段が知られている。
【0014】
例えば、特開昭51−14333号公報、特開昭57−14875号公報、特開昭58−97056号公報、特開昭60−247250号公報及び特開平6−230600号公報等では、離型剤として、固形シリコーンワニス、高級脂肪酸系ワックス、高級アルコール系ワックス、植物系天然ワックス(カルナバワックス、ライスワックス)、モンタン系エステルワックス等の添加が知られているが、いずれも本発明で用いる電磁誘導方式による定着装置においては、ハーフトーン画像での低温定着性や耐コールドオフセット性が不十分である。
【0015】
一般にこの様な低軟化点離型剤をトナーに含有させると流動性が低下するため、現像性や転写性が低下する。また、帯電特性、耐久性、保存性にも悪影響を及ぼすことが知られている。
【0016】
また、低温領域から高温領域にかけて、よりワックス添加の効果を発揮させる為に2種類以上のワックスを含有するトナーとして、例えば特開昭52−3305号公報、特開昭58−215659号公報、特開昭62−100775号公報、特開平4−124676号公報、特開平4−299357号公報、特開平4−362953号公報、特開平5−197192号公報等の技術が開示されている。
【0017】
しかし、これらのトナーにおいても、本発明で用いる電磁誘導方式の定着装置に適用するには全ての性能を満足し得るものではい。
【0018】
また、特開平8−278657号公報、特開平8−334919号公報、特開平8−334920号公報等には、低温定着性及び耐オフセット性に優れるトナーを得る為に、2種類以上のワックス成分をトナーに含有させることが提案されている。
【0019】
しかしながら、これらの離型剤を使ったトナーでは確かに低温定着性と高温オフセット性の幅は拡大するものの、電磁誘導方式の定着装置ではハーフトーン画像での低温定着性や耐コールドオフセット性が十分でない。
【0020】
また、トナーのバインダー樹脂の改良に関する技術として、例えば特公昭51−23354号公報に、結着樹脂として架橋された重合体を用いたトナーが提案されている。その方法に従えば耐オフセット性及び耐巻き付き性の改良には効果があるが、反面架橋度を増すと定着温度が上昇してしまい、充分定着温度が低くて耐オフセット性及び巻き付き性が良好で且つ十分な定着特性を得ることは困難である。
【0021】
一般的に定着性を向上させるためには、バインダー樹脂を低分子量化して軟化点を低下させねばならず、耐オフセット性の改善処置とは相反することになる。低軟化点とするために必然的に樹脂のガラス転移点が低下し、保存中のトナーがブロッキングするという好ましくない現象もおこる。
【0022】
これに対して特開昭56−158340号公報に、低分子量重合体と高分子量重合体とよりなるトナーが提案されている。このバインダー樹脂は定着性に関しては改善されるものの、耐オフセット性に関しては未だ不十分であり、耐オフセット性及び定着性を高度に満足することは困難である。
【0023】
特開昭58−203453号公報及び特開昭60−20411号公報に、低温軟化性樹脂と高温軟化性樹脂とからなるトナー及び樹脂組成物の製造法が提案されている。このバインダー樹脂は耐オフセット性に関しては改善されるものの、定着性に関しては未だ不十分であり、耐オフセット性及び定着性を高度に満足させることは困難である。
【0024】
さらに低分子量重合体と架橋した重合体とブレンドしたトナーに関し、例えば特開昭58−86558号公報に、低分子量重合体と不溶融性高分子量重合体を主要樹脂成分とするトナーが提案されている。その方法に従えば定着性及び粉砕性の改良は行なわれる傾向にあるが、低分子量重合体の重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)が3.5以下と小さいこと及び不溶不融性高分子量重合体の含有量が40〜90質量%と多量であることにより、耐オフセット性と粉砕性を共に高性能で満足することが難しい。実際上はオフセット防止用液体の供給装置を有する定着器でなければ定着性(特に高速定着)、耐オフセット性と粉砕性を充分満足するトナーを生成することは極めて困難である。
【0025】
特開昭56−16144号公報に、GPCによる分子量分布において、分子量1×103〜8×104及び分子量1×105〜2×106のそれぞれの領域に少なくとも1つの極大値を持つ結着樹脂成分を含有するトナーが提案されているが、更なる低温定着性及び耐オフセット性向上が要求されている。
【0026】
特開昭63−223662号公報には、THF不溶分をバインダー樹脂基準で10〜60質量%含有し、THF可溶分のGPCによる分子量分布において、重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)が5以上であり、分子量2×103〜1×104の領域にピークを有し、分子量1.5×104〜1×105の領域にピーク又はショルダーを有し、分子量1×104以下の成分がバインダー樹脂に10〜50質量%含有するトナーが提案されている。
【0027】
この場合、粉砕性、定着性、感光体へのフィルミングや融着、画像性、耐オフセット性(特に高温側での耐オフセット性)は優れているが、更なる低温定着性及び耐オフセット性向上が要求されている。
【0028】
更に、特開平2−168264号公報、特開平2−235069号公報、特開平5−173363号公報、特開平5−241371号公報では、結着樹脂中の低分子量成分と高分子量成分の分子量、混合比、酸価及びその比率をコントロールして定着性、耐オフセット性、画像特性及び耐ブロッキング性、帯電の立ち上がり特性等を改良したトナー用バインダー組成物及びトナーが提案されているが、更なる低温定着性及び耐オフセット性向上が要求されている。
【0029】
また、これらビニル系の樹脂に代え、低温定着という点で本質的にビニル系樹脂よりも優れているとされているポリエステル樹脂に架橋を施し、更にオフセット防止剤を加えたトナーも、特開昭57−208559号公報で提案されている。このものは低温定着性及びオフセット防止性ともにある程度優れたものであるが、トナーとしての生産性(粉砕性)という点で問題がある。
【0030】
更に特開昭56−116043号公報では、反応性ポリエステルの存在下でビニル系単量体を重合し、重合過程で架橋反応、付加反応、グラフト化反応を介して高分子化させた樹脂を用いたトナーが提案されており、粉砕性の点では改善されているが、低温定着性やオフセット防止性の点で互いの樹脂の機能を充分に生かすことができていない。
【0031】
また、単純にポリエステル樹脂とゲルコンテントが異なる2種類(ゲル化度80%以上とゲル化度10%未満)のビニル系樹脂をブレンドした樹脂を用いたトナーが特公平1−15063号公報で提案されており、このものは低温定着性については良いが、オフセット防止性や粉砕性の点でまだ充分でない。耐オフセット性を改善する目的でゲル化度80%以上のビニル樹脂の割合を多くしても、耐オフセット性は良くなるが、逆に低温定着性が著しく低下する。また、ゲル化度10%未満のビニル系樹脂を含有させただけでは充分な粉砕性は得られない。
【0032】
特開平3−72505号公報では、多官能開始剤を用いた分子量30万以上のビニル系トナーバインダーについて開示されているが、この様な樹脂を用いた場合、定着性はある程度優れているが、更なる低温定着性及び耐オフセット性向上が要求されている。
【0033】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の如き問題点を解決したトナー及び該トナーを用いた画像形成方法を提供することにある。
【0034】
すなわち本発明の目的は、電磁誘導方式による定着装置において、ハーフトーン画像でも良好な低温定着性、耐コールドオフセット性を示し、尾引きを起こさないトナー及び該トナーを用いた画像形成方法を提供することにある。
【0035】
【課題を解決するための手段】
本発明は、(i)磁界発生手段と、(ii)電磁誘導により発熱する発熱層及び離型層を少なくとも有する回転加熱部材と、(iii)該回転加熱部材とニップを形成している回転加圧部材とを記録材を介して該回転加熱部材を押圧しながら該記録材上のトナー画像を加熱定着して記録材に定着画像を形成する画像形成方法に適用されるトナーであり、
該トナーは少なくとも結着樹脂およびワックス成分を含有し、該トナーの示差走査熱量計により測定される昇温時のDSC曲線において、最大吸熱ピークのピークトップ温度(P1)が70〜120℃の範囲に存在し、かつ120〜160℃の範囲に吸熱ピークのピークトップ温度(P2)が少なくとも一つ存在し、
かつ、該トナーの重量平均粒子径が5乃至12μmであり、かつ該トナーの3μm以上の粒子において、下記式より求められる円形度a=0.900以上の粒子を個数基準の累積で90%以上有し、
円形度a=L 0 /L
(式中、L 0 は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Lは粒子像の周囲長を示す。)
かつ、
a)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が
カット率Z≦5.3×X
〔但し、カット率Zは、全粒子数をA、3μm以上の測定粒子数をBとしたとき、下記式で示される
Z=(1−B/A)×100〕
を満足し、かつ円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Yとトナー重量平均径Xの関係が、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.51×X -0.645
〔但し、トナーの重量平均径X:5.0〜12.0(μm)〕
を満足するか、或いは、
b)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が
カット率Z>5.3×X
を満足し、かつ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Yとトナー重量平均径Xの関係が、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.37×X -0.545
〔但し、トナーの重量平均径X:5.0〜12.0(μm)〕
を満足することを特徴とするトナーに関する。
【0036】
さらに本発明は、加熱加圧手段により記録材上のトナー画像を加熱定着して記録材に定着画像を形成する画像形成方法であり、
トナー画像を形成しているトナーは少なくとも結着樹脂およびワックス成分を含有し、該トナーの示差走査熱量計により測定される昇温時のDSC曲線において、最大吸熱ピークのピークトップ温度(P1)が70〜120℃の範囲に存在し、かつ120〜160℃の範囲に吸熱ピークのピークトップ温度(P2)が少なくとも一つ存在し、
かつ、該トナーの重量平均粒子径が5乃至12μmであり、かつ該トナーの3μm以上の粒子において、下記式より求められる円形度a=0.900以上の粒子を個数基準の累積で90%以上有し、
円形度a=L 0 /L
(式中、L 0 は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Lは粒子像の周囲長を示す。)
かつ、
a)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が
カット率Z≦5.3×X
〔但し、カット率Zは、東亞医用電子製フロー式粒子像分析装置FPIA−1000で測定される全粒子数をA、3μm以上の測定粒子数をBとしたとき、下記式で示される。
Z=(1−B/A)×100〕
を満足し、かつ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Yとトナー重量平均径Xの関係が、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.51×X -0.645
〔但し、トナーの重量平均径X:5.0〜12.0(μm)〕
を満足するか、或いは、
b)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が
カット率Z>5.3×X
を満足し、かつ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Yとトナー重量平均径Xの関係が、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.37×X -0.545
〔但し、トナーの重量平均径X:5.0〜12.0(μm)〕
を満足し、
該加熱加圧手段は、(i)磁界発生手段と、(ii)電磁誘導により発熱する発熱層及び離型層を少なくとも有する回転加熱部材と、(iii)該回転加熱部材とニップを形成している回転加圧部材とを記録材を介して該回転加熱部材を押圧しながら該記録材上のトナー画像を加熱定着して記録材に定着画像を形成することを特徴とする画像形成方法に関する。
【0037】
【発明の実施の形態】
電磁誘導方式による定着装置は回転加熱部材の温度の立ち上がりが早く、熱ロール定着方式と比べて非常に短い予熱時間でのプリントが可能となるが、スタンバイ時等の定着器が冷えた状態からプリントする場合(コールドスタート)、特に低温環境では定着器がかなり冷えた状態にあるので、予熱時間の短かさのために回転加圧部材に充分に熱を伝えられず、回転加圧部材の表面温度は上がりにくくなる。そのため、記録材上に現像されたトナー像を記録材裏側から加熱する熱量が小さくなり、回転加熱部材に接する表面のトナーだけが溶融して回転加熱部材に付着し、記録材からトナーが剥離してコールドオフセットとなる。特にハーフトーン画像等は現像されたトナー量が少なく、トナー粒子同士の接着力が得られにくいため、定着性が悪化しやすいうえにコールドオフセットも発生しやすくなる。これは特にボンド紙などの厚くて表面が平滑でない紙などを使用する場合により顕著となる。ハーフトーン画像等でも充分な定着性と耐コールドオフセット性を確保するために、コールドスタート時の回転加熱部材の温度を高く設定すると、特に高湿環境で記録材から水蒸気流が発生し易くなり、尾引きが悪化する。つまり電磁誘導方式による定着装置では、低温環境での低温定着性や耐コールドオフセット性と、高湿環境での尾引きを同時に満足させることが非常に困難であった。
【0038】
そこで本発明者らが鋭意検討を行った結果、少なくとも結着樹脂およびワックス成分を含有するトナーであり、該トナーの示差走査熱量計により測定される昇温時のDSC曲線において、最大吸熱ピークのピークトップ温度(P1)が70〜120℃(好ましくは70〜110℃、より好ましくは70〜100℃、さらに好ましくは70〜90℃、最も好ましくは70〜80℃)の範囲と、120〜160℃(好ましくは120〜150℃、より好ましくは130〜150℃)の範囲に吸熱ピークのピークトップ温度(P2)がそれぞれ一つ以上存在する様にワックス成分を含有させることを特徴とするトナーが、これらの問題に大きな効果を発揮することがわかった。
【0039】
低温環境で電磁誘導方式の定着装置によりコールドスタートでプリントを行った場合、回転加圧部材の表面温度は記録材が突入するまでに120℃程度までしか上がらないが、回転加熱部材は200℃以上まで加熱される。このとき、上記温度範囲に吸熱ピークを持つトナーは、記録材裏面の回転加圧部材側からの少ない加熱でも、低温側に吸熱ピークを持つワックスが充分に溶融できるためトナーと記録材を接着させる効果を発揮する。また、回転加熱部材に接するトナーは、低温側と高温側に吸熱ピークを持つワックス両方が溶融することでトナー表面へのワックスの溶け出しを促進し、回転加熱部材とトナーとの間で強い離型効果を発揮し、オフセットを防止する。このように、ワックスが低温側と高温側の両方で効果を発揮することで、耐コールドオフセット性を高めると共に低温定着性も向上させる。また高湿環境で発生しやすい尾引きに関しても、定着ニップ部で加熱された際に、低温側に吸熱ピークを有するワックスが素早くトナー表面に溶け出し、トナー粒子同士やトナー粒子と記録材をつなぎとめ、固定する働きをするため、紙などの記録材から急激に水蒸気流が発生してもトナー像が乱れにくく、吹き飛ばされにくくなるため、尾引きを抑制することが可能となる。
【0040】
最大吸熱ピークのピークトップ温度(P1)が70℃よりも小さい場合、溶け出したワックスの粘度が低くなりすぎ、離型効果が得られず、耐コールドオフセット性が悪化する。120℃よりも大きい場合には、記録材裏面の回転加圧部材側からの少ない加熱ではワックスが溶け出しにくく、ハーフトーン画像での低温定着性や耐コールドオフセット性、尾引きが悪化する。
【0041】
また吸熱ピークのピークトップ温度(P2)が120℃よりも小さい場合にも、溶け出したワックスの粘度が低くなりすぎ、離型効果が得られず、耐コールドオフセット性が悪化する。160℃よりも大きい場合には定着時にワックスが溶融しにくくなり、低温定着性や耐コールドオフセット性、尾引きが悪化する。
【0042】
本発明のトナーは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて、最大吸熱ピークのピークトップ温度が70〜120℃(好ましくは70〜110℃、より好ましくは70〜100℃、さらに好ましくは70〜90℃、最も好ましくは70〜80℃)であるワックスAと、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて最大吸熱ピークのピークトップ温度が120〜160℃(好ましくは120〜150℃、より好ましくは130〜150℃)であるワックスBの二種類を含有することが好ましい。
【0043】
このようなワックスA成分は、定着時にトナーが加熱された際、トナー表面に溶け出し易く、トナー粒子同士やトナー粒子と記録材とを繋ぎ止める効果を高めるので、尾引きやコールドオフセットが発生し易い状況で効果を示し、低温定着性も向上する。またワックスA成分とワックスB成分を両方含有させることで、1種類のワックスが単独で存在している場合よりも、ワックスがトナー表面に溶け出しやすくなり、尾引きや低温定着性、耐コールドオフセット性が改良される。
【0044】
ワックスA成分の最大吸熱ピークのピークトップ温度が70℃より低い場合には、ワックスが結着樹脂を過度に可塑化しやすく、回転加熱部材との離型性が悪くなるため、耐コールドオフセット性が悪化し易い。最大吸熱ピークのピークトップ温度が120℃より高い場合には、ワックス成分がトナー表面に溶け出しにくくなり、尾引きや低温定着性、耐コールドオフセット性への効果が小さくなる。
【0045】
また、ワックスB成分の最大吸熱ピークのピークトップ温度が120℃より低い場合には、回転加熱部材に対する離型効果が得られにくく、耐コールドオフセット性が悪化し易い。最大吸熱ピークのピークトップ温度が160℃より高い場合には、ワックスB成分が定着時に溶融し難くなり、尾引きや耐コールドオフセット性、低温定着性を悪化させる恐れがある。
【0046】
本発明のトナーは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて、最大吸熱ピークのピーク半値幅が12℃以下、好ましくは10℃以下、より好ましくは8℃以下のワックスA成分を用いるのが良い。
【0047】
この半値幅を持つワックスA成分はトナー表面に溶け出し易い性質があるため、少ない添加量でも優れた効果を得られる。また、添加量を増やしてもトナーの保存性に悪影響を及ぼさないため、更に効果を増すことも可能となる。半値幅が12℃より大きいとトナー表面への溶け出しにくくなり、尾引きや低温定着性が悪化する場合がある。
【0048】
本発明のトナーは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて、始点オンセット温度が50℃以上(より好ましくは60℃以上)で、終点オンセット温度が100℃以下(より好ましくは90℃以下)であるワックスA成分を用いることが好ましい。このようなワックスA成分は結着樹脂成分を可塑化する低分子量ワックス成分をあまり多く含まないため樹脂中を移動しやすく、トナー表面に溶け出しやすいので、尾引きや低温定着性、耐コールドオフセット性を改良する効果がある。
【0049】
始点オンセット温度が50℃未満であると、尾引きや低温定着性、耐コールドオフセット性が悪化しやすい。終点オンセット温度が100℃を超えると、トナー表面にワックスA成分が溶け出しにくくなり、効果が減少することがある。
【0050】
〈DSC測定法〉
本発明におけるDSC測定では、例えばパーキンエルマー社製のDSC−7やTAインスツルメント社製のDSC2920MDSC等が利用できる。
【0051】
測定方法はASTMD3418−82に準じて行なう。本発明に用いられるDSC曲線は、1回昇温させ前履歴をとった後、温度速度10℃/minで降温し、2度目の昇温時に測定されるDSC曲線を用いる。各温度の定義は次のように定める。
【0052】
・最大吸熱ピークのピークトップ温度:
ベースラインからの高さが最も高いピークのピークトップ温度。
・最大吸熱ピークの半値幅:
最大吸熱ピークの、ベースラインからピークトップまでの高さの2分の1の高さにおけるピークの温度幅
・吸熱ピークの始点オンセット温度:
昇温時曲線の微分値が最大となる点における曲線の接線とベースラインとの交点の温度
・吸熱ピークの終点オンセット温度:
昇温時曲線の微分値が最小となる点における曲線の接線とベースラインとの交点の温度
【0053】
さらに本発明のトナーは、E型粘度計で測定される120℃における溶融粘度が100mPa・s以下(好ましくは1〜50mPa・s、より好ましくは1〜30mPa・s、更に好ましくは1〜15mPa・s)であるワックスA成分を有することが好ましい。このような粘度の低いワックスはトナーが加熱されワックスが溶融した際、結着樹脂中を移動し易く、トナー表面に溶け出しやすいため効果を発揮しやすい。溶融粘度が100mPa・sより大きい場合には、本発明で用いる定着装置においてはワックスがトナー表面に溶け出しにくいため十分な効果を発揮しにくく、尾引きや低温定着性、耐コールドオフセット性に効果が得られにくい。
【0054】
〈ワックス成分の粘度の測定〉
ワックス成分の溶融粘度はE型回転粘度計を用いて測定される。粘度計としては、VT−500(HAAKE社製)を利用した。実施例においては、VT−500を用い、温度レギュレータ付きオイルバスにより測定温度を120℃に温度調整し、センサーにPK1,0.5°を使用し、シェアレート6,000s-1で測定した。
【0055】
本発明に用いられるワックスは、次のようなものが利用できる。例えばポリオレフィンワックス、ポリエチレンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、高級アルコール系ワックス、エステルワックス等の化合物、及びこれらの酸化物やグラフト変性物が挙げられる。
【0056】
好ましく用いられるワックスとしては、オレフィンを高圧下でラジカル重合したポリオレフィン;高分子量ポリオレフィン重合時にえられる低分子量副生成物を精製したポリオレフィン;低圧下でチーグラー触媒、メタロセン触媒等の触媒を用いて重合したポリオレフィン;放射線、電磁波、光等を利用して重合したポリオレフィン;高分子量ポリオレフィンを熱分解して得られる低分子量ポリオレフィン;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス;ジントール法、ヒドロコール法、アーゲ法等により合成される合成炭化水素ワックス;炭素数1個の化合物をモノマーとする合成ワックス、水酸基、カルボキシル基などの官能基を有する炭化水素系ワックス;炭化水素系ワックスと官能基を有する炭化水素系ワックスとの混合物などがある。
【0057】
また、これらのワックスを、プレス発汗法、溶剤法、再結晶法、真空蒸留法、超臨界ガス抽出法、融液晶析法等を用いて分子量分布をシャープにしたものや、低分子量固形脂肪酸、低分子量固形アルコール、低分子量固形化合物、その他の不純物を除去したものが好ましく用いられる。
【0058】
ワックスAとして特に好ましく用いられるのは、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、メタロセン触媒を用いて合成されたポリエチレン、ポリエチレン重合時に得られる低分子量副生物の蒸留生成物等である。
【0059】
ワックスBとして特に好ましく用いられるのは、フィッシャートロプシュワックス、高分子量ポリオレフィンを熱分解して得られる低分子量ポリオレフィンワックス等である。
【0060】
また、ワックスAとワックスBの特に好ましいワックスの組み合わせとしては、フィッシャートロプシュワックスとポリオレフィンワックスの組み合わせ、パラフィンワックスとポリオレフィンワックスの組み合わせ、パラフィンワックスとフィッシャートロプシュワックスの組み合わせである。
【0061】
本発明のトナーにおいては、これらのワックス成分の含有量は、結着樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜10質量部で用いるのが良い。
【0062】
0.1質量部未満では、ワックスの効果が表れず、尾引きや低温定着性、耐コールドオフセット性への効果が少ない。また、20質量部を超える場合には、トナー中にワックス成分を均一に分散させることが困難となり、帯電性に影響を与え、またトナーの凝集性が高くなり、現像性が悪化し、更に不良帯電によるカブリも増加する。
【0063】
本発明のトナー組成物中の樹脂成分は、THF可溶分により測定されるGPCのクロマトグラムが分子量3×103〜3×104(より好ましくは、5×103〜2×104)の領域にメインピークを有し、且つ、分子量1×105〜3×106(より好ましくは、5×105〜1×106)の領域にサブピークもしくはショルダーを有するものが、電磁誘導方式による定着装置においても、耐コールドオフセット性や低温定着性を悪化させず、尾引きも発生しにくくするため好ましい。
【0064】
メインピークの分子量が3×103より小さいと、ワックス成分が樹脂を可塑化しやすくなり、トナー表面に溶け出しにくくなるので耐コールドオフセット性や尾引きが悪化しやすい。メインピークの分子量が3×104より大きいと、定着時にトナーが加熱された際、溶融したワックスがトナー粒子同士やトナー粒子と記録材とを繋ぎ止める効果を発揮しにくくなり、尾引きやハーフトーン画像での低温定着性、耐コールドオフセット性が悪化しやすい。
【0065】
サブピークもしくはショルダーの分子量が1×105より小さいと樹脂の弾性が小さくなるため、トナー表面にワックスが溶け出しても回転加熱部材に対するワックスの離型効果が得られにくく、耐コールドオフセット性、尾引きが悪化しやすい。サブピークもしくはショルダーの分子量が3×106より大きいと、メインピークの分子量が3×104より大きい場合と同様の理由で、尾引きやハーフトーン画像での低温定着性、耐コールドオフセット性が悪化しやすい。
【0066】
本発明において、樹脂組成物の分子量分布は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)によって次の条件で測定される。
【0067】
〈樹脂組成物のGPC測定条件〉
装置 :GPC−150C(ウォーターズ社製)
カラム:KF801〜7(ショウデックス社製)の7連
温度 :40℃
溶媒 :THF(テトラヒドロフラン)
流速 :1.0ml/min
試料 :濃度0.05〜0.6質量%の試料を0.1ml注入
【0068】
また、本発明に使用される結着樹脂は、酸価が0.5〜100(好ましくは1〜50、さらに好ましくは1〜30)mgKOH/gであることが好ましい。この範囲の酸価を有することで結着樹脂とワックスとの極性の差が大きくなり、定着時にトナーが加熱された際、トナー表面にワックス成分が溶け出し易くなり、溶融したトナー粒子同士やトナー粒子と記録材とを繋ぎ止める効果を高め、尾引きや低温定着性、耐コールドオフセット性に効果を発揮する。
【0069】
酸価が0.5mgKOH/gより小さいとトナー表面にワックス成分が溶け出しにくく、ワックスによっては尾引きや低温定着性、耐コールドオフセット性への効果が減少する場合がある。酸価が100mgKOH/gより大きいとトナーの帯電性が安定しにくくなり、高湿環境での現像性や低湿環境でのカブリが悪化する場合がある。
【0070】
本発明において結着樹脂の酸価(JIS酸価)は以下の方法により求める。
【0071】
〈酸価(JIS酸価)の測定〉
1)試料の粉砕品0.1〜2.0gを精秤し、その重さをW(g)とする。
2)20cc三角フラスコに試料を入れ、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液10ccを加え溶解する。
3)指示薬としてフェノールフタレインのアルコール溶液を数滴加える。
4)0.1mol/lのKOHのアルコール溶液を用いてフラスコ内の溶液をビュレットを用いて滴定する。この時のKOH溶液の使用量をS(ml)とする。同時にブランクテストをし、この時のKOH溶液の量をB(ml)とする。次式により酸価を計算する。
【0072】
酸価=(S−B)×f×5.61/W(f:KOH溶液のファクター)
【0073】
結着樹脂の酸価を調整するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸などのアクリル酸及びそのα−或いはβ−アルキル誘導体、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸などの不飽和ジカルボン酸及びそのモノエステル誘導体又は無水マレイン酸などがあり、このようなモノマーを単独、或いは混合して、他のモノマーと共重合させることにより所望の重合体を作ることができる。この中でも、特に不飽和ジカルボン酸のモノエステル誘導体を用いることが酸価をコントロールする上で好ましい。
【0074】
より具体的には、例えば、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸モノオクチル、マレイン酸モノアリル、マレイン酸モノフェニル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノブチル、フマル酸モノフェニルなどのようなα,β−不飽和ジカルボン酸のモノエステル類;n−ブテニルコハク酸モノブチル、n−オクテニルコハク酸モノメチル、n−ブテニルマロン酸モノエチル、n−ドデセニルグルタル酸モノメチル、n−ブテニルアジピン酸モノブチルなどのようなアルケニルジカルボン酸のモノエステル類;フタル酸モノメチルエステル、フタル酸モノエチルエステル、フタル酸モノブチルエステルなどのような芳香族ジカルボン酸のモノエステル類;などが挙げられる。
【0075】
以上のようなカルボキシル基含有モノマーは、結着樹脂を構成している全モノマーに対し0.1〜30質量%添加すればよい。
【0076】
上記のようなジカルボン酸のモノエステルモノマーが選択される理由としては、懸濁重合では水系の懸濁液に対して、溶解度の高い酸モノマーの形で使用するのは適切でなく、溶解度の低いエステルの形で用いるのが好ましいからである。
【0077】
本発明で用いる結着樹脂は、樹脂組成物基準でTHF不溶分が好ましくは0〜10質量%、さらに好ましくは0〜5質量%、より好ましくは0〜3質量%のものが用いられる。
【0078】
本発明でのTHF不溶分とは、トナー中の樹脂組成物中のTHF溶媒に対して不溶性となったポリマー成分(実質的に架橋ポリマー)の質量割合を示し、架橋成分を含む樹脂組成物の架橋の程度を示すパラメーターとして使うことができる。THF不溶分とは、以下のように測定された値をもって定義する。
【0079】
トナーサンプル0.5〜1.0gを秤量し(w1g)、円筒濾紙(例えば東洋濾紙製No.86R)に入れてソックスレー抽出器にかけ、溶媒としてTHF200mlを用いて10時間抽出し、溶媒によって抽出された可溶成分をエバポレートした後、100℃で数時間真空乾燥し、THF可溶樹脂成分量を秤量する(w2g)。トナー中の磁性体あるいは顔料の如き樹脂成分以外の成分の質量を(w3g)とする。THF不溶分は、下記式から求められる。
THF不溶分(%)=〔(w1−(w3+w2))/(w1−w3)〕×100
【0080】
THF不溶分が10質量%より多いと結着樹脂の弾性が高くなりすぎ、トナー粒子個々をつなぎとめる効果を阻害しやすいため、尾引きや耐コールドオフセット性、低温定着性に効果が得られにくくなる。
【0081】
本発明に係る結着樹脂は、保存性の観点から、ガラス転移温度(Tg)が50〜70℃、好ましくは55〜65℃が良い。Tgが50℃より低いと高温雰囲気下でトナーが劣化しやすく、また定着時に高温オフセットが発生しやすくなる。また、Tgが70℃を超えると、低温定着性が低下する傾向にある。
【0082】
本発明に係る結着樹脂を製造する方法として、溶液重合法により高分子量重合体と低分子量重合体を別々に合成した後にこれらを溶液状態で混合し、次いで脱溶剤する溶液ブレンド法、また、押出機等により溶融混練するドライブレンド法等が挙げられる。しかしながら、ドライブレンド法では、均一な分散、相溶の点で問題があるため、溶液ブレンド法が最も好適である。また、低分子量重合体に所定の酸価を導入する方法としては、水系の重合法に比べ酸価の設定が容易である溶液重合が好ましい。
【0083】
高分子量重合体の合成方法として本発明に用いることの出来る重合法として、溶液重合法、乳化重合法や懸濁重合法が挙げられる。
【0084】
このうち、乳化重合法は、水にほとんど不溶の単量体(モノマー)を乳化剤で小さい粒子として水相中に分散させ、水溶性の重合開始剤を用いて重合を行なう方法である。この方法では反応熱の調節が容易であり、重合の行われる相(重合体と単量体からなる油相)と水相とが別であるから停止反応速度が小さく、その結果重合濃度が大きく、高重合度のものが得られる。更に、重合プロセスが比較的簡単であること、及び重合生成物が微細粒子であるために、トナーの製造において、着色剤及び荷電制御剤その他の添加物との混合が容易であることから、トナー用結着樹脂の製造方法として有利な点がある。
【0085】
しかしながら、添加した乳化剤のために重合体が不純になり易く、重合体を取り出すには塩析などの操作が必要で、この不便を避けるためには懸濁重合が好都合である。
【0086】
懸濁重合においては、水系溶媒100質量部に対してモノマー100質量部以下(好ましくは10〜90質量部)で行なうのが良い。使用可能な分散剤としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール部分ケン化物、リン酸カルシウム等が用いられ、一般に水系溶媒100質量部に対して0.05〜1質量部で用いられる。重合温度は50〜95℃が適当であるが、使用する開始剤、目的とするポリマーによって適宜選択される。
【0087】
結着樹脂の調製に使用される高分子量重合体は、本発明の目的を達成する為に以下に例示する様な多官能性重合開始剤単独あるいは単官能性重合開始剤と併用して生成することが好ましい。
【0088】
多官能構造を有する多官能性重合開始剤の具体例としては、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,3−ビス−(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、トリス−(t−ブチルパーオキシ)トリアジン、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン、2,2−ジ−t−ブチルパーオキシブタン、4,4−ジ−t−ブチルパーオキシバレリックアシッド−n−ブチルエステル、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシアゼレート、ジーt−ブチルパーオキシトリメチルアジペート、2,2−ビス−(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−t−ブチルパーオキシオクタン及び各種ポリマーオキサイド等の1分子内に2つ以上のパーオキサイド基などの重合開始機能を有する官能基を有する多官能性重合開始剤;及びジアリルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシアリルカーボネート及びt−ブチルパーオキシイソプロピルフマレート等の1分子内に、パーオキサイド基などの重合開始機能を有する官能基と重合性不飽和基の両方を有する多官能性重合開始剤が挙げられる。
【0089】
これらのうち、より好ましいものは、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ジーt−ブチルパーオキシアゼレート及び2,2−ビス−(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン)プロパン、及びt−ブチルパーオキシアリルカーボネートである。
【0090】
これらの多官能性重合開始剤は、トナー用バインダーとして要求される種々の性能を満足する為には、単官能性重合開始剤と併用されることが好ましい。特に該多官能性重合開始剤の半減期10時間を得る為の分解温度よりも低い半減期10時間を有する重合開始剤と併用することが好ましい。
【0091】
具体的には、ベンゾイルパーオキシド、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレレート、ジクミルパーオキシド、α,α′−ビス(t−ブチルパーオキシジイソプロピル)ベンゼン、t−ブチルパーオキシクメン、ジーt−ブチルパーオキシド等の有機過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル、ジアゾアミノアゾベンゼン等のアゾおよびジアゾ化合物等が挙げられる。
【0092】
これらの単官能性重合開始剤は、前記多官能性重合開始剤と同時にモノマー中に添加しても良いが、該多官能性重合開始剤の効率を適正に保つ為には、重合工程において該多官能性重合開始剤の示す半減期を経過した後に添加するのが好ましい。
【0093】
これらの開始剤は、効率の点からモノマー100質量部に対し0.05〜2質量部用いるのが好ましい。
【0094】
高分子量重合体は、本発明の目的を良好に達成する為に以下に例示する様な架橋性モノマーで架橋されていることが好ましい。
【0095】
架橋性モノマーとしては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有するモノマーが用いられる。芳香族ジビニル化合物(例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等);アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類(例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグルコールジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの);エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類(例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングルコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの);芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類(例えば、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、及び、以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの);ポリエステル型ジアクリレート化合物類(例えば、商品名MANDA(日本化薬))が挙げられる。多官能の架橋剤としては、ペンタエリスリトールアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの;トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテート等が挙げられる。
【0096】
これらの架橋剤は、他のモノマー成分100質量部に対して1質量部以下、好ましくは0.001〜0.05質量部の範囲で用いることが好ましい。
【0097】
これらの架橋性モノマーのうち、トナーの定着性と耐オフセット性の点から好適に用いられるものとして、芳香族ジビニル化合物(特にジビニルベンゼン)、芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類が挙げられる。
【0098】
低分子量成分の合成方法としては、公知の方法を用いることができる。しかしながら、塊状重合法では、高温で重合させて停止反応速度を速めることで、低分子量の重合体を得ることができるが、反応をコントロールしにくいという問題点がある。その点、溶液重合法では、溶媒によるラジカルの連鎖移動の差を利用して、また、開始剤量や反応温度を調整することで低分子量重合体を温和な条件で容易に得ることができ、樹脂組成物中の低分子量体を得るには特に好ましい。特に、重合開始剤の使用量を最小限に抑え、開始剤残渣の影響を極力抑えるという点で、加圧条件下での溶液重合法も好ましい。
【0099】
高分子量重合体を得る為のモノマー及び、低分子量重合体を得る為のモノマーとしては、次のようなものが挙げられる。
【0100】
例えばスチレン;o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレンの如きスチレン誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンの如きエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン,イソプレンの如き不飽和ポリエン類;塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニルの如きハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンの如きビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンの如きN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドの如きアクリル酸誘導体もしくはメタクリル酸誘導体が挙げられる。これらのビニルモノマーは単独もしくは2つ以上のモノマーを混合して用いられる。
【0101】
これらの中でもスチレン系共重合体、スチレンアクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合わせが好ましい。
【0102】
また、本発明において、トナーの重量平均粒子径が5乃至12μmであり、かつ該トナーの3μm以上の粒子において、下記式より求められる円形度a=0.900以上の粒子を個数基準の累積で90%以上有し、
円形度a=L0/L
(式中、L0は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Lは粒子像の周囲長を示す。)
かつ、カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が
カット率Z≦5.3×X
〔但し、カット率Zは、全粒子数をA、3μm以上の測定粒子数をBとしたとき、下記式で示される。
Z=(1−B/A)×100〕
を満足し、かつ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Yとトナーの重量平均径Xの関係が、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.51×X-0.645
〔但し、トナーの重量平均径X:5.0〜12.0μm〕
を満足するか;または、
トナーの重量平均粒子径が5乃至12μmであり、かつ該トナーの3μm以上の粒子において、下記式より求められる円形度a=0.900以上の粒子を個数基準の累積で90%以上有し、
円形度a=L0/L
(式中、L0は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Lは粒子像の周囲長を示す。)
かつ、カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が
カット率Z>5.3×X
を満足し、かつ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Yとトナー重量平均径Xの関係が、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.37×X-0.545
〔但し、トナーの重量平均径X:5.0〜12.0μm〕
を満足する場合に、尾引きに対して優れた性能を発揮し、さらにハーフトーン画像における耐コールドオフセット性や低温定着性も改良されるため、好ましい。
【0103】
トナー形状はトナーの諸特性に影響を与えるが、トナー微粉や外部添加剤などの円相当径が3μm未満の微粒子の量に応じて、円相当径が3μm以上のトナー粒子の円形度をコントロールすることで、本発明で用いる電磁誘導方式の定着装置においてすぐれた性能を発揮することができる。
【0104】
円相当径が3μm以上のトナー粒子の円形度をコントロールすることで、トナーは記録材上に密に詰まった状態(記録材単位面積当たりに現像されているトナー質量が同じでも、トナー像の高さが低い状態)で現像されるため、定着ニップ部で水蒸気流が急激に発生しても、トナーが吹き飛ばされにくく、像の乱れが生じにくくなり、尾引きを抑制する。さらにこのようにトナーが記録材上に密に詰まった状態では、定着時にトナーが加熱された際、トナー粒子個々が密接しているため、トナー粒子同士やトナー粒子と記録材とを繋ぎ止めるワックスの効果がより発揮されやすくなるので、ハーフトーンのようにトナー量の少ない状態でも低温定着性に優れ、コールドオフセットも発生しにくくなる。
【0105】
トナー中に含まれる円相当径が3μm未満の微粉はこれらの効果を阻害しやすいために、円相当径が3μm未満のトナー粒子を多く含む場合や、円相当径が3μm未満の外部添加剤を大量に添加する場合には、そうでない場合に比べて円相当径が3μm以上のトナー粒子の円形度をより大きくしなければ、所望の性能が得られにくい。
【0106】
カット率Zが
カット率Z≦5.3×X
であり、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y<exp5.51×X-0.645
の場合や、
カット率Z>5.3×X
であり、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y<exp5.37×X-0.545
の場合には、円相当径が3μm以上のトナー粒子の円形度が十分に高くないため、尾引きやハーフトーン画像における耐コールドオフセット性、低温定着性に効果が得られにくい。
【0107】
本発明に用いている円形度はトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合1.00を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。
【0108】
トナーの円形度の具体的な測定方法を以下に示す。予め容器中の不純物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波(50kHz,120W)を1〜3分間照射し、分散液濃度を1.2〜2.0万個/μlとして、上記フロー式粒子像測定装置を用い、0.60μm以上159.21μm未満の円相当径を有する粒子の円形度分布を測定する。尚、分散液濃度を1.2〜2.0万個/μlとすることで、カット率が大きくなった場合でも装置の精度が保てるだけの粒子濃度を維持することができる。
【0109】
測定の概略は、東亜医用電子社(株)発行のFPIA−1000のカタログ(1995年6月版)、測定装置の操作マニュアル及び特開平8−136439号公報に記載されているが、以下の通りである。
【0110】
試料分散液は、フラットで扁平なフローセル(厚み約200μm)の流路(流れ方向に沿って広がっている)を通過させる。フローセルの厚みに対して交差して通過する光路を形成するように、ストロボとCCDカメラが、フローセルに対して、相互に反対側に位置するように装着される。試料分散液が流れている間に、ストロボ光がフローセルを流れている粒子の画像を得るために1/30秒間隔で照射され、その結果、それぞれの粒子は、フローセルに平行な一定範囲を有する2次元画像として撮影される。それぞれの粒子の2次元画像の面積から、同一の面積を有する円の直径を円相当径として算出する。それぞれの粒子の2次元画像の投影面積及び投影像の周囲長から上記の円形度算出式を用いて各粒子の円形度を算出する。
【0111】
なお、本発明で用いている測定装置である「FPIA−1000」は、各粒子の円形度を算出後、平均円形度及び円形度標準偏差の算出に当たって、得られた円形度によって、粒子を円形度0.4〜1.0を61分割したクラスに分け、分割点の中心値と頻度を用いて平均円形度及び円形度標準偏差の算出を行なう算出法を用いている。しかしながら、この算出法で算出される平均円形度及び円形度標準偏差の各値と、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式によって算出される平均円形度及び円形度標準偏差の誤差は、非常に少なく、実質的には無視できる程度であり、本発明においては、算出時間の短縮化や算出演算式の簡略化の如きデータの取り扱い上の理由で、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式の概念を利用し、一部変更したこのよこのような各円形度を有する粒子のバラツキの一つの目安として、円形度標準偏差SDを用いることもできる。本発明においては円形度標準偏差SDが0.030乃至0.045であれば問題は無い。
【0112】
また、特定の円形度を有するトナーを製造する場合、重量平均径が5〜12μmであることが好ましく、さらに好ましくは、重量平均径が5〜10μmであり、粒径4.0μm以下の粒子が40個数%以下であり、粒径10.1μm以上の粒子が25体積%以下であるトナーであることがよい。
【0113】
重量平均径が12μmより大きいトナーは、円相当径が3μm以上のトナー粒子の円形度を高めても、トナー粒子が大きすぎて記録材上に密に詰まった状態で現像されず、トナー粒子間に空隙が多くなるため尾引きや耐コールドオフセット性、低温定着性に効果が得られにくい。
【0114】
重量平均径が5μmより小さい場合は、トナーの円相当平均径が小さくなり、円相当径が3μm以下のトナー粒子の割合が多くなりすぎるため、円相当径が3μm以上のトナー粒子の円形度を高めても、尾引きや耐コールドオフセット性、低温定着性に効果が得られにくい。
【0115】
粒径4.0μm以下の粒子が40個数%を超える場合、円相当径が3μm以上のトナー粒子の円形度を高めても、その効果を阻害する働きが強くなるため、尾引きや耐コールドオフセット性、低温定着性に効果が得られにくく、好ましくない。
【0116】
粒径10.1μm以上の粒子が25体積%を超える場合も、重量平均径が12μmより大きい場合と同じ理由で好ましくない。
【0117】
トナーの粒度分布の測定については、以下の方法で行った。
【0118】
粒度分布については、種々の方法によって測定できるが、本発明においてはコールターカウンターのマルチサイザーを用いて行った。
【0119】
測定装置としては、コールターカウンターのマルチサイザーII型或いはIIE型(コールター社製)を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及び一般的なパーソナルコンピューターを接続し、電解液は特級又は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記コールターカウンターのマルチサイザーII型により、100μmアパーチャーを用いて測定する。トナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布とを算出し、体積分布から求めた重量基準の重量平均径を求める。
【0120】
本発明のトナーは、キャリアと併用して二成分現像剤として用いることができ、二成分現像方法に用いる場合のキャリアとしては、従来知られているものがすべて使用可能であるが、具体的には、表面酸化または未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属及びそれらの合金または酸化物などの平均粒径20〜300μmの粒子が使用される。
【0121】
また、それらキャリア粒子の表面に、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル樹脂等の物質を付着または被覆させたもの等が好ましく使用される。
【0122】
本発明のトナーは更に磁性材料を含有させ磁性トナーとしても使用しうる。この場合、磁性材料は着色剤の役割をかねることもできる。本発明において、磁性トナー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の酸化鉄;鉄、コバルト、ニッケルのような金属或はこれらの金属アルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金及びその混合物等が挙げられる。
【0123】
これらの強磁性体は平均粒子径が2μm以下、好ましくは0.1〜0.5μmのものが好ましい。トナー中に含有させる量としては樹脂成分100質量部に対し約20〜200質量部、特に好ましくは樹脂成分100質量部に対し40〜150質量部が良い。
【0124】
本発明のトナーに使用し得る着色剤としては、任意の適当な顔料又は染料があげられる。トナーの着色剤としては、例えば顔料としてカーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダミンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダンスレンブルー等がある。これらは定着画像の光学濃度を維持するのに必要充分な量が用いられ、樹脂100質量部に対し0.1〜20質量部、好ましくは0.2〜10質量部の添加量が良い。また同様の目的で、更に染料が用いられる。例えばアゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料があり樹脂100質量部に対し0.1〜20質量部、好ましくは0.3〜10質量部の添加量が良い。
【0125】
本発明のトナーには、荷電制御剤を含有させることが好ましい。トナーを負荷電性に制御するものとして下記物質がある。
【0126】
例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸系の金属錯体がある。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール等のフェノール誘導体類などがある。
【0127】
また、次に示した一般式(1)で表わされるアゾ系金属錯体が好ましい。
【0128】
【化1】

Figure 0003817432
〔式中、Mは配位中心金属を表わし、Sc、Ti、V、Cr、Co、Ni、Mn、Fe等があげられる。Arはアリール基であり、フェニル基、ナフチル基などがあげられ、置換基を有してもよい。この場合の置換基としては、ニトロ基、ハロゲン基、カルボキシル基、アニリド基および炭素数1〜18のアルキル基、アルコキシ基などがある。X,X’、Y,Y’は−O−、−CO−、−NH−、−NR−(Rは炭素数1〜4のアルキル基)である。A+は水素、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、脂肪族アンモニウムあるいはなしを示す。〕
【0129】
特に、中心金属としてはFe又はCrが好ましく、置換基としてはハロゲン、アルキル基、アニリド基が好ましく、カウンターイオンとしては水素、アルカリ金属アンモニウム、脂肪族アンモニウムが好ましい。またカウンターイオンの異なる錯塩の混合物も好ましく用いられる。
【0130】
あるいは、次の一般式(2)に示した塩基性有機酸金属錯体も負帯電性を与えるものであり、本発明に使用できる。
【0131】
【化2】
Figure 0003817432
【0132】
特に、中心金属としてはFe,Cr,Si,Zn,Alが好ましく、置換基としてはアルキル基、アニリド基、アリール基、ハロゲンが好ましく、カウンターイオンは水素、アンモニウム、脂肪族アンモニウムが好ましい。
【0133】
そのうちでも、式(1)で表されるアゾ系金属錯体がより好ましく、とりわけ、下記式(3)で表されるアゾ系鉄錯体が最も好ましい。
【0134】
【化3】
Figure 0003817432
【0135】
次に、該錯体の具体例を示す。
【0136】
【化4】
Figure 0003817432
【0137】
【化5】
Figure 0003817432
【0138】
トナーを正荷電性に制御するものとして下記の物質がある。ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変成物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩等のオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、りんタングステン酸、りんモリブデン酸、りんタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など)、高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオルガノスズボレート類;グアニジン化合物、イミダゾール化合物。これらを単独で或いは2種類以上組合せて用いることができる。これらの中でも、トリフェニルメタン化合物、カウンターイオンがハロゲンでない四級アンモニウム塩が好ましく用いられる。また、一般式(4)
【0139】
【化6】
Figure 0003817432
〔式中、R1はH又はCH3を示し、R2及びR3は置換または未置換のアルキル基(好ましくは、C1〜C4)を示す〕
で表わされるモノマーの単重合体;前述したスチレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルの如き重合性モノマーとの共重合体を正荷電性制御剤として用いることができる。この場合これらの荷電制御剤は、結着樹脂(の全部または一部)としての作用をも有する。
【0140】
特に下記一般式(5)で表わされる化合物が本発明の構成においては好ましい。
【0141】
【化7】
Figure 0003817432
[式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は、各々互いに同一でも異なっていてもよい水素原子、置換もしくは未置換のアルキル基または、置換もしくは未置換のアリール基を表し、R7、R8及びR9は、各々互いに同一でも異なっていてもよい水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、A-は、硫酸イオン、硝酸イオン、ほう酸イオン、りん酸イオン、水酸イオン、有機硫酸イオン、有機スルホン酸イオン、有機りん酸イオン、カルボン酸イオン、有機ほう酸イオン又はテトラフルオロボレートから選択される陰イオンを示す。]
【0142】
電荷制御剤をトナーに含有させる方法としては、トナー内部に添加する方法と外添する方法がある。これらの電荷制御剤の使用量としては、結着樹脂の種類、他の添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくは結着樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部、より好ましくは0.1〜5質量部の範囲で用いられる。
【0143】
本発明のトナーにおいては、帯電安定性、現像性、流動性、耐久性向上の為、シリカ微粉末を添加することが好ましい。
【0144】
本発明に用いられるシリカ微粉末は、BET法で測定した窒素吸着による比表面積が20m2/g以上(特に30〜400m2/g)の範囲内のものが良好な結果を与える。トナー100質量部に対してシリカ微粉体0.01〜8質量部、好ましくは0.1〜5質量部使用するのが良い。
【0145】
また、該シリカ微粉末は、必要に応じ、疎水化、帯電性コントロールなどの目的でシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、シリル化剤、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤で、あるいは種々の処理剤で併用して処理されていることも好ましい。
【0146】
また、現像性や耐久性を向上させるために次の無機粉体を添加することも好ましい。マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、セリウム、コバルト、鉄、ジルコニウム、クロム、マンガン、ストロンチウム、錫、アンチモンなどの金属酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウムなどの複合金属酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム等の金属塩;カオリンなどの粘土鉱物;アパタイトなどリン酸化合物;炭化ケイ素、窒化ケイ素などのケイ素化合物;カーボンブラックやグラファイトなどの炭素粉末が挙げられる。なかでも、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化コバルト、二酸化マンガン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウムなどが好ましい。
【0147】
更に次のような滑剤粉末を添加することもできる。テフロン、ポリフッ化ビニルリデンなどのフッ素樹脂;フッ化カーボンなどのフッ素化合物;ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩;脂肪酸、脂肪酸エステル等の脂肪酸誘導体;硫化モリブデン、アミノ酸およびアミノ酸誘導体が挙げられる。
【0148】
トナー製造装置としては、例えば混合機としては、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製);スーパーミキサー(カワタ社製);リボコーン(大川原製作所社製);ナウターミキサー、タービュライザー、サイクロミックス(ホソカワミクロン社製);スパイラルピンミキサー(太平洋機工社製);レーディゲミキサー(マツボー社製)が挙げられ、混練機としては、KRCニーダー(栗本鉄工所社製);ブス・コ・ニーダー(Buss社製);TEM型押し出し機(東芝機械社製);TEX二軸混練機(日本製鋼所社製);PCM混練機(池貝鉄工所社製);三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー(井上製作所社製);ニーデックス(三井鉱山社製);MS式加圧ニーダー、ニダールーダー(森山製作所社製);バンバリーミキサー(神戸製鋼所社製)が挙げられ、粉砕機としては、カウンタージェットミル、ミクロンジェット、イノマイザ(ホソカワミクロン社製);IDS型ミル、PJMジェット粉砕機(日本ニューマチック工業社製);クロスジェットミル(栗本鉄工所社製);ウルマックス(日曹エンジニアリング社製);SKジェット・オー・ミル(セイシン企業社製);クリプトロン(川崎重工業社製);ターボミル(ターボ工業社製)が挙げられ、分級機としては、クラッシール、マイクロンクラッシファイアー、スペディッククラシファイアー(セイシン企業社製);ターボクラッシファイアー(日新エンジニアリング社製);ミクロンセパレータ、ターボプレックス(ATP)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製);エルボージェット(日鉄鉱業社製)、ディスパージョンセパレータ(日本ニューマチック工業社製);YMマイクロカット(安川商事社製)が挙げられ、粗粒などをふるい分けるために用いられる篩い装置としては、ウルトラソニック(晃栄産業社製);レゾナシーブ、ジャイロシフター(徳寿工作所社);バイブラソニックシステム(ダルトン社製);ソニクリーン(新東工業社製);ターボスクリーナー(ターボ工業社製);ミクロシフター(槙野産業社製);円形振動篩い等が挙げられる。
【0149】
本発明では、生産工程を増やさずにトナーの円形度をコントロールすることが好ましく、特に粉砕工程でトナーの円形度をコントロールすることが好ましい。
【0150】
結着樹脂を主とするトナー粗砕物の粉砕には、図7に示す如きジェット気流を用いたジェット気流式粉砕機、特に衝突式気流粉砕機を用いることができる。
【0151】
ジェット気流の如き高圧気体を用いた衝突式気流粉砕機は、ジェット気流で粉体原料を搬送し、加速管の出口より噴射し、粉体原料を加速管の出口の開口面に対向して設けた衝突部材の衝突面に衝突させ、その衝撃力により粉体原料を粉砕する。
【0152】
しかしながら、上記の衝突式気流粉砕機は、粉体原料を高圧気体とともに噴出して衝突部材の衝突面に衝突させ、その衝撃によって粉砕するという構成のため、粉砕されたトナーは、不定形で角張ったものとなりやすい。そのため、衝突式気流粉砕機を用いて粉砕し、同時にトナーの円形度をコントロールするためには、粉体原料を衝突部材に衝突させる際の衝撃力を小さくし、粉砕機内に滞留する時間を長くするなどして、粉砕物の凸部を丸める必要が生じる。これは粉砕処理量が低下するため、トナー生産性という点から好ましい方法ではない。
【0153】
以下、本発明の好ましいトナーの製造方法の実施の形態を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【0154】
図1は、本発明のトナーの好ましい製造方法の概要を示すフローチャートの一例である。本発明の製造方法は、フローチャートに示されている様に、粉砕処理前の分級工程を必要とせず、粉砕工程及び分級工程が1パスで行われることを特徴としている。
【0155】
本発明のトナーの製造方法においては、結着樹脂や着色剤、ワックスなどを含有する混合物を溶融混練し、得られた混練物を冷却した後、冷却物を粉砕手段によって粉砕して得られた粗粉砕物が粉体原料として使用される。
【0156】
そして、先ず、所定量の粉砕原料を少なくとも中心回転軸に取り付けられた回転体からなる回転子と、該回転子表面と一定間隔を保持して回転子の周囲に配置されている固定子とを有し、且つ該間隔を保持することによって形成される環状空間が気密状態となるように構成されている機械式粉砕機に導入し、該機械式粉砕機の上記回転子を高速回転させることによって被粉砕物を微粉砕する。次に、微粉砕された粉砕原料は分級工程に導入され分級されて、好ましい粒度を有する粒子群からなるトナー原料となる分級品が得られる。この際、分級工程では、少なくとも粗粉領域、中粉領域及び微粉領域を有する多分割気流式分級機が好ましく用いられる。例えば、3分割気流式分級機を使用した場合には、粉体原料は、少なくとも微粉体、中粉体及び粗粉体の3種類に分級される。このような分級機を用いる分級工程で、好ましい粒度よりも粒径の大きな粒子群からなる粗粉体及び好ましい粒度未満の粒子群からなる微粉体は除かれ、中粉体がトナー製品としてそのまま使用されるか、又は、疎水性コロイダルシリカの如き外添剤と混合された後、トナーとして使用される。
【0157】
上記の分級工程で分級された好ましい粒度未満の粒子群からなる微粉体は、一般的には、粉砕工程に導入されてくるトナー材料からなる粉体原料を生成する為の溶融混練工程に供給されて再利用されるか、或いは廃棄される。また、上記微粉体より更に粒子径が小さい、粉砕工程及び分級工程で僅かに発生する超微粉体も同様に、溶融混練工程に供給されて再利用されるか、或いは廃棄される。
【0158】
図2に本発明のトナーの製造方法を適用した装置システムの一例を示し、これに基づいて本発明を更に具体的に説明する。この装置システムに導入されるトナー原料である粉体原料には結着樹脂や着色剤、ワックスなどを含有する着色樹脂粒子粉体が用いられるが、該粉体原料は、例えば、結着樹脂や着色剤、ワックスなどからなる混合物を溶融混練し、得られた混練物を冷却し、更に冷却物を粉砕手段によって粗粉砕したものが用いられる。
【0159】
この装置システムにおいて、トナー粉原料となる粉砕原料は、先ず、粉砕手段である機械式粉砕機301に第1定量供給機315を介して所定量導入される。導入された粉砕原料は、機械式粉砕機301で瞬間的に粉砕され、補集サイクロン229を介して第2定量供給機2に導入される。次いで振動フィーダー3を介し、更に原料供給ノズル16を介して分級手段である多分割気流式分級機1内に供給される。
【0160】
また、この装置システムにおいて、第1定量供給機315から粉砕手段である機械式粉砕機301に導入される所定量と、第2定量供給機2から分級手段である多分割気流式分級機1に導入される所定量との関係を、第1定量供給機315から機械式粉砕機301に導入される所定量を1とした場合、第2定量供給機2から多分割気流式分級機1に導入される所定量を好ましくは0.7〜1.7、より好ましくは0.7〜1.5、更に好ましくは1.0〜1.2とすることがトナー生産性及び生産効率という点から好ましい。
【0161】
通常、本発明の気流式分級機は、相互の機器をパイプの如き連通手段で連結し、装置システムに組み込まれて使用される。そうした装置システムの好ましい例を図2は示している。図2に示す一体装置システムは、多分割分級装置1(図6に示される分級装置)、定量供給機2、振動フィーダー3、補集サイクロン4、補集サイクロン5、補集サイクロン6を連通手段で連結してなるものである。
【0162】
この装置システムにおいて、粉体は、適宜の手段により、定量供給機2に送り込まれ、次いで振動フィーダー3を介し、原料供給ノズル16により3分割分級装置1内に導入される。導入に際しては、10〜350m/sの流速で3分割分級機1内に粉体を導入する。3分割分級機1の分級室を構成する大きさは通常[10〜50cm]×[10〜50cm]なので、粉体は0.1〜0.01秒以下の瞬時に3種類以上の粒子群に分級し得る。そして、3分割分級機1により、大きい粒子(粗粒子)、中間の粒子、小さい粒子に分級される。その後、大きい粒子は排出導管11aを通って、補集サイクロン6に送られ機械式粉砕機301に戻される。中間の粒子は排出導管12aを介して系外に排出され補集サイクロン5で補集されトナーとなるべく回収される。小さい粒子は排出導管13aを介して系外に排出され補集サイクロン4で補集され、トナー材料からなる粉体原料を生成する為の溶融混練工程に供給されて再利用されるか、或いは廃棄される。補集サイクロン4、5、6は粉体を原料供給ノズル16を介して分級室に吸引導入する為の吸引減圧手段としての働きをすることも可能である。また、この際分級される大きい粒子は、第1定量供給機315に再導入し、粉体原料中に混入させて、機械式粉砕機301にて再度粉砕することが好ましい。
【0163】
また、多分割気流式分級機1から機械式粉砕機301に再導入される大きい粒子(粗粒子)の再導入量は、第2定量供給機2から供給される微粉砕品の質量を基準として、0乃至10.0質量%、更には0乃至5.0質量%とすることがトナー生産上好ましい。多分割気流式分級機1から機械式粉砕機301に再導入される大きい粒子(粗粒子)の再導入量が10.0質量%を超えると、機械式粉砕機301内の粉塵濃度が増大し、装置自体の負荷が大きくなるのと同時に、粉砕時に過粉砕され熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。
【0164】
この装置システムにおいて、粉体原料の粒度は、18メッシュパス(ASTME−11−61)が95質量%以上であり、100メッシュオン(ASTME−11−61)が90質量%以上であることが好ましい。
【0165】
また、この装置システムにおいて、重量平均粒径が10μm以下(更には8μm以下)のシャープな粒度分布を有するトナーを得る為には、機械式粉砕機で微粉砕された微粉砕物の重量平均粒径が4乃至10μm、4.0μm以下が70個数%以下、更には65個数%以下、10.1μm以上が25体積%以下、更には20体積%以下であることが好ましい。また、分級された中粉体の粒度は、重量平均粒径が5乃至10μm、4.0μm以下が40個数%以下、更には35個数%以下、10.1μm以上が25体積%以下、更には20体積%以下であることが好ましい。
【0166】
本発明のトナーの製造方法を適用した上記装置システムにおいては、粉砕処理前の第1分級工程を必要とせず、粉砕工程及び分級工程を1パスで行うことができる。
【0167】
本発明のトナーの製造方法に使用される粉砕手段として好ましく用いられる機械式粉砕機について説明する。機械式粉砕機としては、例えば、川崎重工業(株)製粉砕機KTM、クリプトロン、ターボ工業(株)製ターボミル等を挙げることができ、これらの装置をそのまま、或いは適宜改良して使用することが好ましい。
【0168】
本発明においては、これらの中でも図3、図4及び図5に示したような機械式粉砕機を用いることが、粉体原料の粉砕処理を容易に行うことができるので効率向上が図られ、好ましい。
【0169】
以下、図3、図4及び図5に示した機械式粉砕機について説明する。図3は、本発明において使用される機械式粉砕機の一例の概略断面図を示しており、図4は図3におけるD−D’面での概略的断面図を示しており、図5は図3に示す回転子314の斜視図を示している。該装置は、図3に示されているように、ケーシング313、ジャケット316、ディストリビュータ220、ケーシング313内にあって中心回転軸312に取り付けられた回転体からなる高速回転する表面に多数の溝が設けられている回転子314、回転子314の外周に一定間隔を保持して配置されている表面に多数の溝が設けられている固定子310、更に、被処理原料を導入する為の原料投入口311、処理後の粉体を排出する為の原料排出口302とから構成されている。
【0170】
以上のように構成してなる機械式粉砕機での粉砕操作は、例えば次の様にして行う。即ち、図3に示した機械式粉砕機の粉体入口311から、所定量の粉体原料が投入されると、粒子は、粉砕処理室内に導入され、該粉砕処理室内で高速回転する表面に多数の溝が設けられている回転子314と、表面に多数の溝が設けられている固定子310との間に発生する衝撃と、この背後に生じる多数の超高速渦流、並びにこれによって発生する高周波の圧力振動によって瞬時に粉砕される。その後、原料排出口302を通り、排出される。トナー粒子を搬送しているエアー(空気)は粉砕処理室を経由し、原料排出口302、パイプ219、補集サイクロン229、バグフィルター222、及び吸引フィルター224を通って装置システムの系外に排出される。本発明においては、粉体原料の粉砕が行われる為、微粉及び粗粉を増やすことなく所望の粉砕処理を容易に行うことができる。
【0171】
また、粉砕原料を機械式粉砕機で粉砕する際に、冷風発生手段321により、粉体原料と共に、機械式粉砕機内に冷風を送風し、機械式粉砕機本体をジャケット構造316を有する構造とし、冷却水(好ましくはエチレングリコール等の不凍液)を通水することにより、粉砕機内の雰囲気温度を0℃以下、より好ましくは−5〜−15℃、更に好ましくは−7〜−12℃とすることがトナー生産性という点から好ましい。粉砕機内の渦巻室の室温を0℃以下、より好ましくは−5〜−15℃、更に好ましくは−7〜−12℃とすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。粉砕機内の雰囲気温度が0℃を超える場合、粉砕時に熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。また、粉砕機内の雰囲気温度を−15℃より低い温度で運転しようとすると、上記冷風発生手段321で使用している冷媒(代替フロン)をフロンに変更しなければならない。
【0172】
現在、オゾン層保護の観点からフロンの撤廃が進められている。上記冷風発生手段321の冷媒にフロンを使用することは地球全体の環境問題という点から好ましくない。
【0173】
なお、冷却水(好ましくはエチレングリコール等の不凍液)は、冷却水供給口317よりジャケット内部に供給され、冷却水排出口318より排出される。
【0174】
また、粉砕原料を機械式粉砕機で粉砕する際に、機械式粉砕機の渦巻室212の室温T1と後室321の室温T2の温度差ΔT(T2−T1)を30〜80℃とすることが好ましく、より好ましくは35〜75℃、更に好ましくは37〜72℃とすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。機械式粉砕機の温度T1(入口温度)と温度T2(出口温度)とのΔTが30℃より小さい場合、粉砕されずにショートパスを起こしている可能性があり、トナー性能という点から好ましくない。また、80℃より大きい場合、粉砕時に過粉砕されている可能性があり、熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。
【0175】
また、粉砕原料を機械式粉砕機で粉砕する際に機械式粉砕機の入口温度は、0℃以下であり、且つ、結着樹脂のガラス転移点(Tg)に対して60乃至75℃低くすることがトナー生産性という点から好ましい。機械式粉砕機の入口温度を0℃以下であり且つTgよりも60乃至75℃低くすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。また、出口温度は、Tgよりも5乃至30℃、更には10乃至20℃低いことが好ましい。機械式粉砕機の出口温度をTgよりも5乃至30℃低くすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。
【0176】
また、回転する回転子314の先端周速としては、80〜180m/sであることが好ましく、より好ましくは90〜170m/s、更に好ましくは100〜160m/sとすることがトナー生産性という点から好ましい。回転する回転子314の周速を80〜180m/sであることが好ましく、より好ましくは90〜170m/s、更に好ましくは100〜160m/sとすることで、トナーの粉砕不足や過粉砕を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。回転子の周速が80m/sより遅い場合、粉砕されずにショートパスを起こしやすいのでトナー性能という点から好ましくない。また、回転子314の周速が180m/sより速い場合、装置自体の負荷が大きくなるのと同時に、粉砕時に過粉砕されて熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。
【0177】
また、回転子314と固定子310との間の最小間隔は0.5〜10.0mmであることが好ましく、より好ましくは1.0〜5.0mm、更に好ましくは1.0〜3.0mmとすることが好ましい。回転子314と固定子310との間の間隔を0.5〜10.0mmであることが好ましく、より好ましくは1.0〜5.0mm、更に好ましくは1.0〜3.0mmとすることで、トナーの粉砕不足や過粉砕を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。回転子314と固定子310との間の間隔が10.0mmより大きい場合、粉砕されずにショートパスを起こしやすいのでトナー性能という点から好ましくない。また回転子314と固定子310との間の間隔が0.5mmより小さい場合、装置自体の負荷が大きくなるのと同時に、粉砕時に過粉砕され熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。
【0178】
本発明の粉砕方法は、粉砕工程前の第1分級工程を必要としないため、トナーが微粒子化されることにより粒子間の静電凝集が高まり、本来は第2分級手段に送られるトナーが再度第1分級手段に循環されることにより過粉砕となった微粉及び超微粉が発生しない。更に、シンプルな構成に加え、粉砕原料を粉砕するのに多量のエアーを必要としないため、電力消費が低く、エネルギーコストを低く抑えることができる。
【0179】
次に、本発明のトナー製造方法を構成している分級手段として好ましく用いられる気流式分級機について説明する。
【0180】
本発明に使用される好ましい多分割気流式分級機の一例として、図6(断面図)に示す形式の装置を一具体例として例示する。
【0181】
図6において、側壁22及びGブロック23は分級室の一部を形成し、分級エッジブロック24及び25は分級エッジ17及び18を具備している。Gブロック23は左右に設置位置をスライドさせることが可能である。また、分級エッジ17及び18は、軸17a及び18aを中心にして、回動可能であり、分級エッジを回動して分級エッジ先端位置を変えることができる。各分級エッジブロック24及び25は左右に設置位置をスライドさせることが可能であり、それに伴ってそれぞれのナイフエッジ型の分級エッジ17及び18も左右にスライドする。この分級エッジ17及び18により、分級室32の分級域30は3分割されている。
【0182】
原料粉体を導入する為の原料供給口40を原料供給ノズル16の最後端部に有し、該原料供給ノズル16の後端部に高圧エアーノズル41と原料粉体導入ノズル42とを有し、且つ分級室32に開口部を有する原料供給ノズル16を側壁22の右側に設け、該原料供給ノズル16の下部接線の延長方向に対して長楕円弧を描く様にコアンダブロック26が設置されている。分級室32の左部ブロック27は、分級室32の右側方向にナイフエッジ型の入気エッジ19を具備し、更に分級室32の左側には分級室32に開口する入気管14及び15を設けてある。また、図2に示すように、入気管14及び15には、ダンパーの如き第1気体導入調節手段20及び第2気体導入調節手段21と静圧計28及び29を設けてある。
【0183】
分級エッジ17、18、Gブロック23及び入気エッジ19の位置は、被分級処理原料であるトナーの種類及び所望の粒径により調整される。
【0184】
また、分級室32の上面にはそれぞれの分画域に対応させて、分級室内に開口する排出口11、12及び13を有し、排出口11、12及び13にはパイプの如き連通手段が接続されており、それぞれにバルブ手段の如き開閉手段を設けて良い。
【0185】
原料供給ノズル16は直角筒部と角錘筒部とからなり、直角筒部の内径と角錘筒部の最も狭い個所の内径の比を20:1から1:1、好ましくは10:1から2:1に設定すると、良好な導入速度が得られる。
【0186】
以上の様に構成してなる多分割分級域での分級操作は、例えば次の様にして行う。即ち、排出口11、12及び13の少なくとも一つを介して分級室内を減圧し、分級室内に開口部を有する原料供給ノズル16中を該減圧によって流動する気流と高圧エアー供給ノズル41から噴射される圧縮エアーのエゼクター効果により、好ましくは流速10〜350m/sの速度で粉体を原料供給ノズル16を介して分級室に噴射し、分散する。
【0187】
分級室に導入された粉体中の粒子は、コアンダブロック26のコアンダ効果による作用と、その際流入する空気の如き気体の作用とにより湾曲面を描いて移動し、それぞれの粒子の粒径及び慣性力の大小に応じて、大きい粒子(粗粒子)は気流の外側、すなわち分級エッジ18の外側の第1分画、中間の粒子は分級エッジ18と17の間の第2分画、小さい粒子は分級エッジ17の内側の第3分画に分級され、分級された大きい粒子は排出口11より排出され、分級された中間の粒子は排出口12より排出され、分級された小さい粒子は排出口13よりそれぞれ排出される。
【0188】
上記の粉体の分級において、分級点は、粉体が分級室32内へ飛び出す位置であるコアンダブロック26の下端部分に対する分級エッジ17及び18のエッジ先端位置によって主に決定される。更に、分級点は、分級気流の吸引流量或いは原料供給ノズル16からの粉体の噴出速度等の影響を受ける。
【0189】
また、本発明のトナーの製造方法及び製造システムにおいては、粉砕及び分級条件をコントロールすることにより、重量平均径が10μm以下(特に、8μm以下)である粒径のシャープな粒度分布を有するトナーを効率良く生成することができる。
【0190】
本発明のトナーを作製するには、結着樹脂及びワックス成分を少なくとも含有する混合物が材料として用いられるが、その他、必要に応じて着色剤としての顔料または染料、磁性粉、荷電制御剤、及びその他の添加剤等が用いられる。これらの材料をヘンシェルミキサー又はボールミルの如き混合機により十分混合してから、ロール、ニーダー及びエクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融、捏和及び混練して樹脂類を互いに相溶せしめた中に、顔料又は染料を分散又は溶解せしめ、冷却固化後、粉砕及び分級を行ってトナーを得ることができるが、本発明においては、この粉砕工程及び分級工程に、上記で説明した構成の装置システムを用いることが好ましい。
【0191】
トナー製造装置としては、例えば混合機としては、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製);スーパーミキサー(カワタ社製);リボコーン(大川原製作所社製);ナウターミキサー、タービュライザー、サイクロミックス(ホソカワミクロン社製);スパイラルピンミキサー(太平洋機工社製);レーディゲミキサー(マツボー社製)が挙げられ、混練機としては、KRCニーダー(栗本鉄工所社製);ブス・コ・ニーダー(Buss社製);TEM型押し出し機(東芝機械社製);TEX二軸混練機(日本製鋼所社製);PCM混練機(池貝鉄工所社製);三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー(井上製作所社製);ニーデックス(三井鉱山社製);MS式加圧ニーダー、ニダールーダー(森山製作所社製);バンバリーミキサー(神戸製鋼所社製)が挙げられ、粉砕機としては、カウンタージェットミル、ミクロンジェット、イノマイザ(ホソカワミクロン社製);IDS型ミル、PJMジェット粉砕機(日本ニューマチック工業社製);クロスジェットミル(栗本鉄工所社製);ウルマックス(日曹エンジニアリング社製);SKジェット・オー・ミル(セイシン企業社製);クリプトロン(川崎重工業社製);ターボミル(ターボ工業社製)が挙げられ、分級機としては、クラッシール、マイクロンクラッシファイアー、スペディッククラシファイアー(セイシン企業社製);ターボクラッシファイアー(日新エンジニアリング社製);ミクロンセパレータ、ターボプレックス(ATP)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製);エルボージェット(日鉄鉱業社製)、ディスパージョンセパレータ(日本ニューマチック工業社製);YMマイクロカット(安川商事社製)が挙げられ、粗粒などをふるい分けるために用いられる篩い装置としては、ウルトラソニック(晃栄産業社製);レゾナシーブ、ジャイロシフター(徳寿工作所社);バイブラソニックシステム(ダルトン社製);ソニクリーン(新東工業社製);ターボスクリーナー(ターボ工業社製);ミクロシフター(槙野産業社製);円形振動篩い等が挙げられる。
【0192】
本発明で用いられる定着装置としては、省エネルギー化(低消費電力化)と、ユーザーの操作性向上(クイックプリント)を両立させる装置として、特開昭59−33787号公報に示されるように、加熱源として高周波誘導を利用した誘導加熱方式の定着装置が使用される。
【0193】
この誘導加熱定着装置は、金属導体からなる中空の定着ローラーの内部にコイルが同心状に配置されており、このコイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により定着ローラーに誘導渦電流を発生させ、定着ローラー自体の表比抵抗によって定着ローラーそのものをジュール発熱させるようになっている。
【0194】
誘導加熱方式の定着装置によれば、電気−熱変換効率が極めて向上するため、ウエイト時間の短縮化が可能となる。
【0195】
また、コイルに磁性体からなるコア(磁界遮断部材)を組み合わすことで、高周波磁界の発生を効率的に行なうことができる。
【0196】
特に断面形状がT型のコアを用いた場合、高周波磁束の効果的な集中や、発熱部位以外への磁界の遮蔽効果により、定着装置として必要な熱量を低電力で発生させることが出来る。
【0197】
以下に図面を参照して、本発明に用いられる好適な定着装置の実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状その相対配置などは、特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0198】
本発明の実施の形態に係る加熱装置は、複写機やプリンター等の画像形成装置に適用されるものであるが、画像形成装置については公知技術であるのでその詳細な説明は省略する。
【0199】
以下の実施の形態においては、電子写真式の画像形成装置に備えられる、いわゆる定着装置として加熱装置を適用した場合について説明する。
【0200】
この場合の構成を簡単に説明すると、公知の電子写真プロセスによって、シート上に未定着のトナー画像を形成し、その後、このシートに加熱且つ加圧してトナー画像を定着させるために、定着装置が備えられるものである。図8〜10を参照して、本発明の実施の形態に係わる加熱装置(定着装置)について説明する。
【0201】
図8〜10は本発明の実施の形態に係わる定着装置の概略構成断面図である。
【0202】
定着ローラー501は、例えば、外径40〔mm〕、厚さ0.7〔mm〕の鉄製の芯金シリンダに、表面の離型性を高めるために例えばPTFE10〜50〔μm〕や、PFA10〜50〔μm〕の層を設けることで構成される。
【0203】
加圧ローラー502は、中空芯金514と、その外周面に形成される表面離型性耐熱ゴム層である弾性層515とからなる。
【0204】
この加圧ローラー502の両端には軸受部が形成され、図示しない定着ユニットフレームに回転自在に取り付けられている。
【0205】
定着ローラー501と加圧ローラー502は回転自在に支持されていて、定着ローラー501のみを駆動する構成になっている。
【0206】
加圧ローラー502は定着ローラー501の表面に圧接していて、圧接部(ニップ部)での摩擦力で従動回転するように配置してある。
【0207】
また、加圧ローラー502は定着ローラー501の回転軸方向に、例えばバネなどを用いた図示しない機構によって加圧されている。
【0208】
加圧ローラー502は、例えば約294〔N〕で荷重されて、その場合の圧接部の幅(ニップ部)は約〔6mm〕に構成される。もちろん使用条件等を考慮して荷重を変化させてニップ幅を変えてもよい。
【0209】
温度センサー506は定着ローラー501の表面に当接するように配置され、温度センサー506の検出信号をもとに励磁手段としての励磁コイル503への電力供給を増減させることで、定着ローラー501の表面温度が所定の一定温度になるように自動制御される。
【0210】
搬送ガイド507は、未定着のトナー画像508を担持しながら搬送される転写材516を定着ローラー501と加圧ローラー502との圧接部(ニップ部)へ案内する位置に配置される。
【0211】
分離爪510は、定着ローラー501の表面に当接または近接して配置されて、転写材516が定着ローラー501へ巻き付いてしまうのを防止する。
【0212】
励磁コイル503は、断面T型形状の磁性体コア504(以下コアと称す)の中央突起部に導線を巻き、定着ローラー内周面に沿わせるような構造になるように、PPS、PEEK、フェノール樹脂等の耐熱性樹脂からなるホルダー505の外部に配置されている。この励磁コイル503には10〜100〔kHz〕の交流電流が印加される。
【0213】
交流電流によって誘導された磁界は、高透磁率を有した磁界遮蔽手段としてのコア504に導かれて発熱手段としての定着ローラー501の内面に磁束と渦電流を発生させ、さらに定着ローラー501の固有抵抗により、ジュール熱が発生する。
【0214】
この発熱を増加させるためには励磁コイル503の巻き数を増やしたり、コア504をフェライト、パーマロイといった高透磁率で残留磁束密度の低いものを用いたり、交流電流の周波数を高くするとよい。
【0215】
なお、コア504は、定着ローラー501の回転軸方向に延びる断面T形状に構成されており、励磁コイル503により励磁して発生した磁界を遮断して、加熱部に向けて磁界を集中させるようになっている。
【0216】
以上のような構成で定着ローラー501の表面温度を定着に最適な所定の190℃で温調させると、励磁コイルには約200W程度の電力供給が必要である。その時の励磁コイルの温度は約210〔℃〕、磁性体コアの温度は約200〔℃〕になる。
【0217】
また1分間に30枚程度の速度で連続で多量に定着したときには、励磁コイルには450〔W〕程度の電力供給が必要で、そのとき励磁コイルの温度は約230〔℃〕、磁性体コアの温度は約220〔℃〕になる。
【0218】
なお、以上の説明では加熱部材として定着ローラーを用いた場合を示したが、定着ローラーのかわりに薄膜金属フィルムからなる構成を採用することももちろん可能である。
【0219】
【実施例】
以下、具体的実施例によって本発明を説明する。
【0220】
実施例及び比較例で使用したワックスを表1に示した。ワックス1のDSC測定結果を図 に示す。
【0221】
次に結着樹脂を以下のように調製した。
【0222】
[樹脂組成物の製造例1]
低分子量重合体(L−1)の合成:
4つ口フラスコ内にキシレン300質量部を投入し、攪拌しながら容器内を充分に窒素で置換した後、昇温して還流させる。
【0223】
この還流下で、スチレン75質量部、アクリル酸−n−ブチル18質量部、マレイン酸モノブチル7質量部及びジ−tert−ブチルパーオキサイド2質量部の混合液を4時間かけて滴下した後、2時間保持し重合を完了し、低分子量重合体(L−1)溶液を得た。
【0224】
高分子量重合体(H−1)の合成:
4つ口フラスコ内に脱気水180質量部とポリビニルアルコールの2質量%水溶液20質量部を投入した後、スチレン70質量部、アクリル酸−n−ブチル25質量部、マレイン酸モノブチル5質量部、ジビニルベンゼン0.005質量部、及び2,2−ビス(4,4−ジ−tert−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン(半減期10時間温度;92℃)0.1質量部の混合液を加え、攪拌し懸濁液とした。
【0225】
フラスコ内を十分に窒素で置換した後、85℃まで昇温して、重合を開始した。同温度に24時間保持した後、ベンゾイルパーオキサイド(半減期10時間温度;72℃)0.1質量部を追加添加した。さらに、12時間保持して重合を完了した。その後、該高分子量重合体を濾別し、水洗、乾燥させた。
【0226】
樹脂組成物(I)の製造:
4つ口フラスコ内に、キシレン100質量部と上記高分子量重合体(H−1)25質量部を投入し、昇温して還流下で攪拌し、予備溶解を行なう。この状態で12時間保持し、予備溶解液(Y−1)を得た。
【0227】
一方、別容器に上記低分子量重合体(L−1)の均一溶液300質量部を投入し、還流させる。上記予備溶解液(Y−1)と低分子量重合体(L−1)溶液を還流下で混合した後、有機溶剤を留去し、得られた樹脂を冷却、固化後粉砕してトナー用結着樹脂組成物(I)を得た。
【0228】
該樹脂組成物(I)を分析したところ、GPCの分子量分布におけるメインピークはMw=14700、サブピークがMw=109万、THF不溶分は1.1質量%、酸価は23mgKOH/gであった。
【0229】
[樹脂組成物の製造例2〜5]
低分子量重合体(L−2〜3)の合成:
樹脂組成物の製造例1と同様に、マレイン酸モノブチル、スチレン、アクリル酸n−ブチル量及び開始剤量を調整し、低分子量重合体L−2〜3を得た。
【0230】
高分子量重合体(H−2)の合成:
高分子量重合体(H−1)の合成と同様に、マレイン酸モノブチル、スチレン、アクリル酸n−ブチル量及び開始剤量を調整し、高分子量重合体(H−2)を得た。
【0231】
高分子量重合体H−3の合成:
4つ口フラスコにスチレン85質量部とメタアクリル酸ブチル15質量部を投入し、塊状重合させた後、キシレンを添加し溶媒存在下で溶液重合を完了し、高分子量重合体(H−3)を得た。
【0232】
樹脂組成物(II)〜(IV)の製造:
高分子量重合体H−1〜3と低分子量重合体L−1〜3を表2に示すように組み合わせ、樹脂組成物の製造例1と同様にして樹脂組成物(II)〜(IV)を得た。その分子量分布等の結果を表2に示す。
【0233】
樹脂組成物(V)の製造:
マレイン酸モノブチルを使用せず、ジビニルベンゼン及び開始剤量を調整し、低分子量重合体(L−1)の合成と同様にして分子量分布におけるピークが一つの、樹脂組成物(V)を得た。
【0234】
<実施例1>
・樹脂組成物I 100質量部
・マグネタイト(平均粒径0.25μm) 100質量部
・例示のアゾ系鉄錯体化合物(1) 2質量部
・ワックス1 3質量部
・ワックス10 3質量部
上記原材料をヘンシェルミキサーで予備混合した後、120℃に設定した二軸混練押し出し機によって混練し、得られた混練物を冷却しカッターミルで粗粉砕し、粗砕物である粉体原料Aを得た。
【0235】
粉体原料Aを図2に示す装置システムで粉砕及び分級を行った。機械式粉砕機301には、ターボ工業(株)製ターボミルT−250型を用い、図3に示す回転子314と固定子310の間隔を1.5mmとし、回転子314の周速を115m/sで運転した。
【0236】
本実施例では、テーブル式の第1定量供給機315にて粗粉砕物からなる粉体原料を、40kg/hの割合で機械式粉砕機301に供給し、粉砕した。機械式粉砕機301で粉砕された粉体原料は、排気ファン224からの吸引エアーに同伴されながらサイクロン229にて補集され、第2定量供給機2へと導入される。なお、このとき機械式粉砕機内の入口温度は−10℃、出口温度は47℃、入口温度と出口温度の温度差ΔTは57℃であった。また、この時に機械式粉砕機301で粉砕されて得られた微粉砕品A−1は、重量平均径が6.5μmであり、粒径4.0μm以下の粒子が42.3個数%、且つ粒径10.1μm以上の粒子を3.4体積%含有するシャープな粒度分布を有していた。
【0237】
次に、上記の機械式粉砕機301で粉砕されて得られた微粉砕品A−1を、第2定量供給機2に導入し、振動フィーダー3、原料供給ノズル16を介して44kg/hの割合で図6の構成を有する気流式分級機1に導入した。該気流式分級機1では、コアンダ効果を利用して、粗粉体、中粉体及び微粉体の3種の粒度に分級される。気流式分級機1への導入に際しては、排出口11、12及び13の少なくとも1つを介して分級室内を減圧し、分級室内に開口部を有する原料供給ノズル16中を該減圧によって流動する気流と、高圧エアー供給ノズル41から噴射される圧縮エアーを利用した。導入された微粉砕品は、0.1秒以下の瞬時に、粗粉体、中粉体A−2及び微粉体の3種に分級された。分級されたもののうち、粗粉体は補集サイクロン6で補集した後、先に説明した機械式粉砕機301に2.0kg/hの割合で導入し、再度粉砕工程に導入した。
【0238】
上記の分級工程で分級された中粉体A−2(分級品)は、重量平均径が6.8μmであり、粒径4.0μm以下の粒子が20.5個数%、且つ粒径10.1μm以上の粒子を2.7体積%含有するシャープな粒度分布を有していた。
【0239】
この中粉体A−2100質量部に対して、疎水性シリカ微粉体(BET120m2/g)1.0質量部と円相当径1.8μmのチタン酸ストロンチウム0.8質量部を、ヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)にて外添添加してトナー1とした。トナー1のDSC測定結果を図12に示す。
【0240】
このトナー1の定着試験と尾引きの評価の結果を表4に示す。その結果、良好な定着特性が得られ、尾引きの発生もなかった。
【0241】
(低温定着性及び耐コールドオフセット性試験)
図12に示した電磁誘導方式による定着装置の定着温度を任意に設定できるようにし、プロセススピードを100mm/sec、加圧力を83N、ニップが6mmとなるようにした外部定着器を用いた。15℃,10%RH環境下で、外部定着器を130〜200℃の温度範囲で5℃おきに温調し、それぞれの温度で90g/m2のボンド紙に1ドット2スペースのハーフトーン画像を現像した未定着画像の定着を行い、得られた画像を4.9kPaの荷重をかけたシルボン紙で5往復摺擦し、摺擦前後の画像濃度の濃度低下率が5%以下になる点を定着温度とした。この温度が低いほど低温定着性に優れたトナーである。
【0242】
耐コールドオフセット性については、上記定着試験で画像上にオフセット現象による汚れが発生した温度を目視で確認した。この温度が低いほど耐コールドオフセット性に優れたトナーである。
【0243】
(尾引き)
低温定着性及び耐コールドオフセット性試験で用いた外部定着装置を定着温度210℃に設定し、75g/m2紙を32.5℃,80%RH環境下に一日放置したものを用いた。
【0244】
尾引きの評価方法は、上記高湿環境放置紙に4ドットの横ラインを20ドットスペースに印字したパターンを1枚画出しし、上記設定の外部定着器に通紙し、ライン上で尾引いた数を数えた。
◎ :発生なし
○ :3個未満
○△:3〜7個未満
△ :7〜10個未満
△×:10〜15未満
× :15個以上
【0245】
<実施例2〜14、参考例15〜18、実施例19及び比較例1〜2>
樹脂組成物とワックス、トナー粒径、及び外添剤としてのチタン酸ストロンチウムの添加量を表3に示した様に変える以外は実施例1と同様にして、トナー2〜21を得、実施例1と同様に評価を行った。トナー重量平均粒径D4(μm)と円形度0.950以上のトナー粒子の個数基準累積値(%)の関係を、図13及び14に示した。これらのトナーの定着試験と尾引きの評価の結果を表4に示す。
【0246】
【表1】
Figure 0003817432
【0247】
【表2】
Figure 0003817432
【0248】
【表3】
Figure 0003817432
【0249】
【表4】
Figure 0003817432
【0250】
【発明の効果】
本発明によれば、前述したような構成の画像形成方法とトナーを組み合わせることで、低温環境におけるハーフトーン画像の低温定着性と耐コールドオフセット性にすぐれ、かつ高湿環境で尾引きの起こらないトナー及び画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトナーの製造方法を説明する為のフローチャートである。
【図2】本発明のトナーの製造方法を実施する為の装置システムの一具体例を示す概略図である。
【図3】本発明のトナーの粉砕工程において使用される一例の機械式粉砕機の概略断面図である。
【図4】図3におけるD−D’面での概略的断面図である。
【図5】図3に示す回転子の斜視図である。
【図6】本発明のトナーの分級工程に用いられる多分割気流式分級装置の概略断面図である。
【図7】従来の衝突式気流粉砕機の概略断面図である。
【図8】本発明の実施の形態に係わる定着装置の概略構成断面図である。
【図9】本発明の実施の形態に係わる定着装置の概略構成断面図である。
【図10】本発明の実施の形態に係わる定着装置の概略構成断面図である。
【図11】ワックス1の昇温時のDSC曲線である。
【図12】トナー1の昇温時のDSC曲線である。
【図13】トナー重量平均粒径D4(μm)と円形度0.950以上のトナー粒子の個数基準累積値(%)の関係を示す図である。
【図14】トナー重量平均粒径D4(μm)と円形度0.950以上のトナー粒子の個数基準累積値(%)の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 :多分割分級機
2 :第2定量供給機
3 :振動フィーダー
4,5,6 :補集サイクロン
11,12,13 :排出口
11a,12a,13a :排出導管
14,15 :入気管
16 :原料供給ノズル
17,18 :分級エッジ
19 :入気エッジ
20 :第1気体導入調節手段
21 :第2気体導入調節手段
22,23 :側壁
24,25 :分級エッジブロック
26 :コアンダブロック
27 :左部ブロック
28,29 :静圧計
30 :分級域
32 :分級室
40 :原料供給口
41 :高圧エアーノズル
42 :原料粉体導入ノズル
65 :インジェクションフィーダー
161 :高圧気体供給ノズル
162 :加速管
163 :加速管出口
164 :衝突部材
165 :原料供給口
166 :衝突面
167 :粉砕物排出口
212 :渦巻室
219 :パイプ
220 :ディストリビュータ
222 :バグフィルター
224 :吸引フィルター
229 :補集サイクロン
301 :機械式粉砕機
302 :粉体排出口
310 :固定子
311 :粉体投入口
312 :回転軸
313 :ケーシング
314 :回転子
315 :第1定量供給機
316 :ジャケット
317 :冷却水供給口
318 :冷却水排出口
320 :後室
321 :冷風発生手段
501 :回転加熱部材(定着ローラ)
502 :回転加圧部材(加圧ローラ)
503 :励磁コイル(磁界発生手段)
504 :コア
505 :ホルダー
506 :温度センサー
507 :搬送ガイド
508 :トナー画像
510 :分離爪
511 :発熱層
512 :離型層
513 :定着画像
514 :中空芯金
515 :弾性層
516 :転写材(記録材)
N :ニップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner used in an image forming method such as electrophotography, electrostatic recording, electrostatic printing, and toner jet, and an image forming method using the toner.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an electrophotographic method, many methods are known as described in US Pat. No. 2,297,691, Japanese Patent Publication No. 42-23910, Japanese Patent Publication No. 43-24748, and the like.
[0003]
In general, a photoconductive material is used to form an electrical latent image on a photoreceptor, and then the latent image is developed with toner, and the toner image is transferred to a transfer material such as paper as necessary. After that, it is fixed by heating, pressure, heating pressure or solvent vapor to obtain a copy. The toner remaining without being transferred onto the photoreceptor is cleaned by various methods, and the above-described steps are repeated. Examples of this type of image forming apparatus include a copying machine, a printer, or a facsimile machine.
[0004]
Conventionally, various methods and apparatuses have been developed for fixing a toner image on a sheet such as paper. The most common method at present is a pressure heating method using a heat roller.
[0005]
The pressure heating method using a heating roller is a method in which fixing is performed by allowing the toner image surface of a fixing sheet to pass through the surface of a heat roller formed with a material having releasability with respect to the toner while being in contact with pressure. is there. In this method, since the surface of the heat roller and the toner image of the fixing sheet are in contact with each other under pressure, the thermal efficiency when fusing the toner image on the fixing sheet is extremely good, and the fixing can be performed quickly. This is very effective in a high-speed electrophotographic copying machine.
[0006]
However, the hot roll fixing has the following points to be improved.
(1) The wait time until the heat roller reaches the predetermined temperature (image formation operation inhibition time) is long.
(2) The heating roller is set to an appropriate temperature in order to prevent a fixing failure due to the passage of the recording material or the temperature of the heating roller due to other external factors and to prevent an offset phenomenon to the heating roller. Need to be maintained. For this purpose, it is necessary to increase the heat capacity of the heating roller or the heating body, which requires a large amount of electric power.
(3) Since the heating roller is hot and the ambient temperature is high, the recording material and the toner on the recording material are slowly cooled after the recording material passes through the heating roller. In some cases, a high-quality state is maintained, and an offset to the roller or a paper jam due to the recording material being wound around the roller may occur.
[0007]
In order to solve such problems, Japanese Patent Publication No. 7-82250, Japanese Patent Publication No. 8-12454 to 8-12461, Japanese Patent Publication No. 8-12476, Japanese Patent Publication No. 8-16804, Japanese Patent Registration No. 2660075 In Japanese Patent Registration No. 2746475, Japanese Patent Registration No. 2774536, Japanese Patent Registration No. 2774537, Japanese Patent Registration No. 282156, etc., a visible image of toner, a recording material, a heating member fixedly supported on the recording material, and a counter pressure contact with the heating body In addition, a heat fixing method and a toner used in the heat fixing method are disclosed, in which the recording material is heat-fixed by a pressure member that closely contacts the heating body via a film. However, there is a need for further energy saving and shortening of the wait time.
[0008]
In JP-A-9-204110, JP-A-9-319242, JP-A-10-48868, JP-A-10-161444, etc., a film having a conductive portion and a support member for supporting the film, Electromagnetic induction for generating an eddy current in the film by the magnetic flux generated by the magnetic flux generation means and heating the image on the recording material by the heat of the film generated by the eddy current A fixing device based on this method is disclosed.
[0009]
This fixing method saves energy, shortens the wait time, and does not cause fixing temperature unevenness in the recording material, so that there is little fixing unevenness (gross difference) of the fixed image, and high-quality or color images can be fixed.
[0010]
However, the pressure applied to the recording material is limited as compared with other fixing methods, while the performance required for the toner has become higher.
[0011]
One of the problems is that the low-temperature fixability and cold offset resistance in a halftone image are likely to deteriorate particularly in a low-temperature environment, and further, the tailing is likely to deteriorate in a high-humidity environment. Trailing is a phenomenon in which the toner image explodes at the fixing nip portion as if it explodes downstream in the transfer material conveyance direction, and is heated from the recording material such as paper by being heated at the nip portion of the rotating heating member and the rotating pressure member. It is thought that this is caused by a sudden flow of water vapor that blows away the toner.
[0012]
Both of these problems are more prominent by using an electromagnetic induction type fixing device than when other fixing methods are used.
[0013]
As a technique for imparting low-temperature fixability and offset resistance to a toner, means containing a low softening point release agent (wax) made of polyolefin or the like is known.
[0014]
For example, in JP-A-51-14333, JP-A-57-14875, JP-A-58-97056, JP-A-60-247250, JP-A-6-230600, etc. Addition of solid silicone varnish, higher fatty acid wax, higher alcohol wax, plant natural wax (carnauba wax, rice wax), montan ester wax and the like is known as an agent. In the fixing device using the induction method, the low-temperature fixing property and the cold offset resistance in the halftone image are insufficient.
[0015]
In general, when such a low softening point release agent is contained in the toner, the fluidity is lowered, so that the developability and transferability are lowered. It is also known to adversely affect charging characteristics, durability, and storage stability.
[0016]
Further, as a toner containing two or more kinds of waxes in order to exert the effect of adding wax from a low temperature region to a high temperature region, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 52-3305 and 58-215659 are disclosed. Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 62-1000077, JP-A-4-124676, JP-A-4-299357, JP-A-4-362953, and JP-A-5-197192 are disclosed.
[0017]
However, even with these toners, not all performances can be satisfied when applied to the electromagnetic induction type fixing device used in the present invention.
[0018]
In addition, JP-A-8-278657, JP-A-8-334919, JP-A-8-334920 and the like describe two or more kinds of wax components in order to obtain a toner having excellent low-temperature fixability and offset resistance. It has been proposed to contain toner in the toner.
[0019]
However, although the range of low-temperature fixability and high-temperature offset property certainly expands with toners using these release agents, electromagnetic induction-type fixing devices have sufficient low-temperature fixability and cold offset resistance in halftone images. Not.
[0020]
Further, as a technique relating to the improvement of the binder resin of toner, for example, Japanese Patent Publication No. 51-23354 proposes a toner using a crosslinked polymer as a binder resin. According to the method, there is an effect in improving the offset resistance and the wrapping resistance, but on the other hand, the fixing temperature rises when the degree of cross-linking increases, and the fixing temperature is sufficiently low and the offset resistance and wrapping property are good. In addition, it is difficult to obtain sufficient fixing characteristics.
[0021]
In general, in order to improve the fixing property, the binder resin must be lowered in molecular weight to lower the softening point, which is contrary to the offset resistance improving treatment. In order to obtain a low softening point, the glass transition point of the resin is inevitably lowered, and an undesired phenomenon that the toner during storage is blocked occurs.
[0022]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-158340 proposes a toner comprising a low molecular weight polymer and a high molecular weight polymer. Although this binder resin is improved in terms of fixability, it is still insufficient in terms of offset resistance, and it is difficult to highly satisfy offset resistance and fixability.
[0023]
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 58-203453 and 60-20411 propose a method for producing a toner and a resin composition comprising a low-temperature softening resin and a high-temperature softening resin. Although this binder resin is improved in terms of offset resistance, it is still insufficient in terms of fixability, and it is difficult to highly satisfy offset resistance and fixability.
[0024]
Further, regarding a toner blended with a low molecular weight polymer and a crosslinked polymer, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-86558 proposes a toner having a low molecular weight polymer and an infusible high molecular weight polymer as main resin components. Yes. According to this method, the fixability and grindability tend to be improved, but the weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) of the low molecular weight polymer is as small as 3.5 or less and insoluble and infusible. When the content of the high molecular weight polymer is as high as 40 to 90% by mass, it is difficult to satisfy both offset resistance and grindability with high performance. In practice, it is extremely difficult to produce a toner that sufficiently satisfies fixing properties (particularly, high-speed fixing), offset resistance and pulverization properties unless the fixing device has an offset prevention liquid supply device.
[0025]
JP-A-56-16144 discloses a molecular weight distribution of 1 × 10 in GPC molecular weight distribution.Three~ 8x10FourAnd molecular weight 1 × 10Five~ 2x106A toner containing a binder resin component having at least one maximum value in each region has been proposed, but further improvements in low-temperature fixability and offset resistance are required.
[0026]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-223661 contains 10 to 60% by mass of a THF-insoluble component based on the binder resin, and the molecular weight distribution by GPC of the THF-soluble component is weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn). Is 5 or more, and the molecular weight is 2 × 10Three~ 1x10FourAnd has a molecular weight of 1.5 × 10Four~ 1x10FiveWith a peak or shoulder in the region of 1 and a molecular weight of 1 × 10FourA toner containing 10 to 50% by mass of the following components in a binder resin has been proposed.
[0027]
In this case, the grindability, fixability, filming and fusion to the photoconductor, image quality, and offset resistance (especially offset resistance on the high temperature side) are excellent, but further low temperature fixability and offset resistance. Improvement is required.
[0028]
Furthermore, in JP-A-2-168264, JP-A-2-23569, JP-A-5-173363, and JP-A-5-241371, the molecular weights of the low molecular weight component and the high molecular weight component in the binder resin are as follows: Binder compositions and toners for toners have been proposed in which the mixing ratio, acid value, and ratio thereof are controlled to improve fixability, offset resistance, image characteristics and blocking resistance, charge rise characteristics, and the like. There is a demand for improved low-temperature fixability and offset resistance.
[0029]
Further, in place of these vinyl resins, a toner obtained by crosslinking a polyester resin, which is essentially superior to a vinyl resin in terms of low-temperature fixing, and further adding an offset preventing agent, is disclosed in JP This is proposed in Japanese Patent Application No. 57-208559. This is excellent in both low-temperature fixability and offset prevention to some extent, but has a problem in terms of productivity (grindability) as a toner.
[0030]
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-116043 uses a resin obtained by polymerizing a vinyl monomer in the presence of a reactive polyester and polymerizing it through a crosslinking reaction, an addition reaction, and a grafting reaction in the polymerization process. Toner has been proposed and improved in terms of pulverization, but the functions of the resins cannot be fully utilized in terms of low-temperature fixability and offset prevention.
[0031]
Japanese Patent Publication No. 1-15063 proposes a toner using a resin that is simply blended with two types of vinyl resins having a gel content different from that of a polyester resin (gelation degree of 80% or more and gelation degree of less than 10%). This is good in terms of low-temperature fixability, but is still not sufficient in terms of offset prevention and grindability. Even if the proportion of the vinyl resin having a gelation degree of 80% or more is increased for the purpose of improving the offset resistance, the offset resistance is improved, but conversely the low-temperature fixability is remarkably lowered. Moreover, sufficient pulverizability cannot be obtained simply by including a vinyl resin having a gelation degree of less than 10%.
[0032]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-72505 discloses a vinyl toner binder having a molecular weight of 300,000 or more using a polyfunctional initiator. When such a resin is used, the fixability is excellent to some extent. There is a demand for further improvements in low-temperature fixability and offset resistance.
[0033]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a toner that solves the above-described problems and an image forming method using the toner.
[0034]
That is, an object of the present invention is to provide a toner that exhibits good low-temperature fixability and cold offset resistance even in a halftone image and does not cause tailing in an electromagnetic induction type fixing device, and an image forming method using the toner. There is.
[0035]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention includes (i) a magnetic field generating means, (ii) a rotary heating member having at least a heat generating layer and a release layer that generate heat by electromagnetic induction, and (iii) a rotary heating member that forms a nip with the rotary heating member. A toner applied to an image forming method for forming a fixed image on a recording material by heating and fixing a toner image on the recording material while pressing the rotary heating member through the recording material with a pressure member;
  The toner contains at least a binder resin and a wax component, and the peak top temperature (P1) of the maximum endothermic peak is in the range of 70 to 120 ° C. in the DSC curve at the time of temperature rise measured by a differential scanning calorimeter of the toner. And at least one peak top temperature (P2) of an endothermic peak exists in the range of 120 to 160 ° C.And
  In addition, in the toner having a weight average particle diameter of 5 to 12 μm and a particle of 3 μm or more of the toner, 90% or more of particles having a circularity a = 0.900 or more obtained from the following formula are accumulated based on the number. Have
      Circularity a = L 0 / L
(Where L 0 Indicates the perimeter of a circle having the same projected area as the particle image, and L indicates the perimeter of the particle image. )
  And,
  a) The relationship between the cut rate Z and the toner weight average diameter X is
      Cut rate Z ≦ 5.3 × X
[However, the cut rate Z is expressed by the following formula when the total number of particles is A and the number of measured particles of 3 μm or more is B..
      Z = (1-B / A) × 100]
And the relationship between the number-based cumulative value Y of particles having a circularity of 0.950 or more and the toner weight average diameter X is
  Number-based cumulative value Y ≧ exp5.51 × X of particles having a circularity of 0.950 or more -0.645
[However, toner weight average diameter X: 5.0 to 12.0 (μm)]
Or
  b) The relationship between the cut rate Z and the toner weight average diameter X is
      Cut rate Z> 5.3 × X
And the relationship between the number-based cumulative value Y of particles having a circularity of 0.950 or more and the toner weight average diameter X is
  Number-based cumulative value Y ≧ exp5.37 × X of particles having a circularity of 0.950 or more -0.545
[However, toner weight average diameter X: 5.0 to 12.0 (μm)]
SatisfyThis invention relates to a toner.
[0036]
  Furthermore, the present invention is an image forming method for forming a fixed image on a recording material by heating and fixing a toner image on the recording material by a heating and pressing unit,
  The toner forming the toner image contains at least a binder resin and a wax component, and the peak top temperature (P1) of the maximum endothermic peak in the DSC curve at the time of temperature rise measured by a differential scanning calorimeter of the toner is Exists in the range of 70 to 120 ° C., and at least one peak top temperature (P2) of the endothermic peak exists in the range of 120 to 160 ° C.,
  In addition, in the toner having a weight average particle diameter of 5 to 12 μm and a particle of 3 μm or more of the toner, 90% or more of particles having a circularity a = 0.900 or more obtained from the following formula are accumulated based on the number. Have
      Circularity a = L 0 / L
(Where L 0 Indicates the perimeter of a circle having the same projected area as the particle image, and L indicates the perimeter of the particle image. )
  And,
  a) The relationship between the cut rate Z and the toner weight average diameter X is
      Cut rate Z ≦ 5.3 × X
[However, the cut rate Z is expressed by the following formula, where A is the total number of particles measured by Toago Medical Electronics' flow type particle image analyzer FPIA-1000, and B is the number of particles measured 3 μm or more.
      Z = (1-B / A) × 100]
And the relationship between the number-based cumulative value Y of particles having a circularity of 0.950 or more and the toner weight average diameter X is
  Number-based cumulative value Y ≧ exp5.51 × X of particles having a circularity of 0.950 or more -0.645
[However, toner weight average diameter X: 5.0 to 12.0 (μm)]
Or
  b) The relationship between the cut rate Z and the toner weight average diameter X is
      Cut rate Z> 5.3 × X
And the relationship between the number-based cumulative value Y of particles having a circularity of 0.950 or more and the toner weight average diameter X is
  Number-based cumulative value Y ≧ exp5.37 × X of particles having a circularity of 0.950 or more -0.545
[However, toner weight average diameter X: 5.0 to 12.0 (μm)]
Satisfied,
  The heating and pressing means includes (i) a magnetic field generating means, (ii) a rotary heating member having at least a heat generating layer and a release layer that generate heat by electromagnetic induction, and (iii) forming a nip with the rotary heating member. The present invention relates to an image forming method comprising: forming a fixed image on a recording material by heating and fixing a toner image on the recording material while pressing the rotary heating member with the rotating pressure member being pressed.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The electromagnetic induction type fixing device has a quick rise in temperature of the rotating heating member, and printing is possible in a very short preheating time compared to the heat roll fixing method. (Cold start), especially in a low temperature environment, the fixing unit is very cold, so the heat temperature cannot be sufficiently transferred to the rotating pressure member due to the short preheating time, and the surface temperature of the rotating pressure member Is hard to go up. Therefore, the amount of heat for heating the toner image developed on the recording material from the back side of the recording material is reduced, and only the toner on the surface in contact with the rotating heating member melts and adheres to the rotating heating member, and the toner peels off from the recording material. Cold offset. In particular, a halftone image or the like has a small amount of developed toner, and it is difficult to obtain an adhesive force between toner particles, so that fixability is easily deteriorated and cold offset is likely to occur. This is particularly noticeable when a thick paper such as bond paper with a non-smooth surface is used. In order to ensure sufficient fixability and cold offset resistance even in halftone images, etc., if the temperature of the rotating heating member at the cold start is set high, a water vapor flow is likely to be generated from the recording material particularly in a high humidity environment, The tail gets worse. In other words, it has been extremely difficult for the electromagnetic induction type fixing device to satisfy both the low temperature fixing property and the cold offset resistance in a low temperature environment and the tailing in a high humidity environment at the same time.
[0038]
Accordingly, as a result of intensive studies by the present inventors, the toner contains at least a binder resin and a wax component, and the maximum endothermic peak of the toner in the DSC curve at the time of temperature rise measured by a differential scanning calorimeter of the toner is shown. The peak top temperature (P1) is in the range of 70 to 120 ° C. (preferably 70 to 110 ° C., more preferably 70 to 100 ° C., further preferably 70 to 90 ° C., most preferably 70 to 80 ° C.), and 120 to 160 A toner characterized by containing a wax component such that at least one peak top temperature (P2) of an endothermic peak exists in the range of 1 ° C. (preferably 120 to 150 ° C., more preferably 130 to 150 ° C.). , It was found to be very effective in these problems.
[0039]
When printing is performed with a cold start by an electromagnetic induction type fixing device in a low temperature environment, the surface temperature of the rotary pressure member rises only to about 120 ° C. before the recording material enters, but the rotary heating member exceeds 200 ° C. Until heated. At this time, the toner having the endothermic peak in the above temperature range adheres the toner and the recording material because the wax having the endothermic peak on the low temperature side can be sufficiently melted even with a small amount of heat from the rotary pressure member side on the back side of the recording material. Demonstrate the effect. In addition, the toner in contact with the rotating heating member promotes the melting of the wax on the toner surface by melting both the wax having the endothermic peak on the low temperature side and the high temperature side, and strong separation between the rotating heating member and the toner. Exhibits mold effect and prevents offset. As described above, the wax exhibits an effect on both the low temperature side and the high temperature side, thereby improving the cold offset resistance and the low temperature fixability. Also, with regard to tailing that tends to occur in a high humidity environment, when heated at the fixing nip, wax having an endothermic peak on the low temperature side quickly melts on the toner surface, and the toner particles and the toner particles and the recording material are joined together. Since it functions to fix the toner image, even if a water vapor flow is abruptly generated from a recording material such as paper, the toner image is not easily disturbed and is not easily blown away, so that tailing can be suppressed.
[0040]
When the peak end temperature (P1) of the maximum endothermic peak is lower than 70 ° C., the viscosity of the melted wax becomes too low, the releasing effect cannot be obtained, and the cold offset resistance is deteriorated. When the temperature is higher than 120 ° C., the wax is not easily melted by a small amount of heating from the rotating pressure member side on the back surface of the recording material, and the low temperature fixing property, cold offset resistance and tailing in a halftone image are deteriorated.
[0041]
In addition, even when the peak top temperature (P2) of the endothermic peak is lower than 120 ° C., the viscosity of the melted wax becomes too low, the releasing effect cannot be obtained, and the cold offset resistance is deteriorated. When the temperature is higher than 160 ° C., the wax becomes difficult to melt at the time of fixing, and low temperature fixing property, cold offset resistance and tailing are deteriorated.
[0042]
The toner of the present invention has a peak end temperature of 70 to 120 ° C. (preferably 70 to 110 ° C., more preferably 70 to 100 ° C., and still more preferably) in the endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC. The peak top temperature of the maximum endothermic peak is 120 to 160 ° C. (preferably 120 to 150 ° C. in the endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC and wax A which is 70 to 90 ° C., most preferably 70 to 80 ° C. , More preferably 130-150 ° C.).
[0043]
Such a wax A component easily dissolves on the toner surface when the toner is heated during fixing, and enhances the effect of connecting the toner particles to each other and the toner particles and the recording material, so that tailing and cold offset occur. It is effective in easy-to-use situations and improves low-temperature fixability. Also, by including both the wax A component and the wax B component, the wax is more easily dissolved on the toner surface than when a single type of wax is present alone, and tailing, low temperature fixability, and cold offset resistance are achieved. Improved.
[0044]
When the peak end temperature of the maximum endothermic peak of the wax A component is lower than 70 ° C., the wax tends to excessively plasticize the binder resin, and the releasability from the rotating heating member is deteriorated. It is easy to get worse. When the peak top temperature of the maximum endothermic peak is higher than 120 ° C., the wax component hardly dissolves on the toner surface, and the effects on tailing, low-temperature fixability, and cold offset resistance are reduced.
[0045]
Moreover, when the peak top temperature of the maximum endothermic peak of the wax B component is lower than 120 ° C., it is difficult to obtain a releasing effect on the rotary heating member, and the cold offset resistance is likely to deteriorate. When the peak top temperature of the maximum endothermic peak is higher than 160 ° C., the wax B component is difficult to melt at the time of fixing, and there is a possibility that tailing, cold offset resistance, and low-temperature fixing property are deteriorated.
[0046]
The toner of the present invention uses a wax A component having a peak half-value width of 12 ° C. or less, preferably 10 ° C. or less, more preferably 8 ° C. or less at the endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC. Is good.
[0047]
Since the wax A component having this half-value width is easily dissolved on the toner surface, an excellent effect can be obtained even with a small addition amount. Further, even if the amount added is increased, the toner storage stability is not adversely affected, so that the effect can be further increased. If the full width at half maximum is greater than 12 ° C., it is difficult for the toner to dissolve on the toner surface, and tailing and low-temperature fixability may deteriorate.
[0048]
The toner of the present invention has an end point onset temperature of 50 ° C. or higher (more preferably 60 ° C. or higher) and an end point onset temperature of 100 ° C. or lower (more preferably 90 ° C.) at the endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC. It is preferable to use a wax A component that is equal to or lower than ° C. Since such a wax A component does not contain much low molecular weight wax component that plasticizes the binder resin component, it easily moves through the resin and easily dissolves on the toner surface. There is an effect to improve the nature.
[0049]
When the starting point onset temperature is less than 50 ° C., tailing, low-temperature fixability, and cold offset resistance are likely to deteriorate. When the end point onset temperature exceeds 100 ° C., the wax A component hardly dissolves on the toner surface, and the effect may be reduced.
[0050]
<DSC measurement method>
In the DSC measurement in the present invention, for example, DSC-7 manufactured by Perkin Elmer, DSC2920MDSC manufactured by TA Instruments, or the like can be used.
[0051]
The measurement method is performed according to ASTM D3418-82. The DSC curve used in the present invention is the DSC curve measured at the time of the second temperature increase after the temperature is increased once and the previous history is taken and then the temperature is decreased at a temperature rate of 10 ° C./min. Each temperature is defined as follows.
[0052]
・ Peak top temperature of maximum endothermic peak:
Peak top temperature of the highest peak from the baseline.
・ Half width of maximum endothermic peak:
Peak temperature range at half the height of the endothermic peak from the baseline to the peak top
・ End-point onset temperature of endothermic peak:
Temperature at the intersection of the tangent and baseline of the curve at the point where the differential value of the curve during temperature rise is maximum
・ End point onset temperature of endothermic peak:
Temperature at the intersection of the tangent line of the curve and the baseline at the point where the differential value of the curve during temperature rise is minimum
[0053]
Further, the toner of the present invention has a melt viscosity at 120 ° C. measured by an E-type viscometer of 100 mPa · s or less (preferably 1 to 50 mPa · s, more preferably 1 to 30 mPa · s, and further preferably 1 to 15 mPa · s). It is preferable to have a wax A component which is s). Such a low-viscosity wax is easy to move when the toner is heated and the wax is melted, so that the effect is easy to be exerted because the wax easily dissolves on the toner surface. When the melt viscosity is higher than 100 mPa · s, the fixing device used in the present invention is not effective because the wax does not easily dissolve on the toner surface, and is effective for tailing, low-temperature fixability, and cold offset resistance. Is difficult to obtain.
[0054]
<Measurement of viscosity of wax component>
The melt viscosity of the wax component is measured using an E-type rotational viscometer. As the viscometer, VT-500 (manufactured by HAAKE) was used. In the embodiment, VT-500 is used, the measurement temperature is adjusted to 120 ° C. with an oil bath with a temperature regulator, PK 1,0.5 ° is used for the sensor, and the share rate is 6,000 s-1Measured with
[0055]
The following can be used for the wax used in the present invention. Examples thereof include compounds such as polyolefin wax, polyethylene wax, microcrystalline wax, carnauba wax, Fischer-Tropsch wax, paraffin wax, higher alcohol wax, ester wax, and oxides and graft modified products thereof.
[0056]
Preferred waxes include polyolefins obtained by radical polymerization of olefins under high pressure; polyolefins obtained by purifying low molecular weight by-products obtained during polymerization of high molecular weight polyolefins; polymerized using catalysts such as Ziegler catalysts and metallocene catalysts under low pressures Polyolefins; polyolefins polymerized using radiation, electromagnetic waves, light, etc .; low molecular weight polyolefins obtained by thermal decomposition of high molecular weight polyolefins; paraffin wax, microcrystalline wax, Fischer-Tropsch wax; Jintole method, hydrocol method, age method Synthetic hydrocarbon waxes synthesized by, etc .; synthetic waxes using a compound having one carbon atom as a monomer, hydrocarbon waxes having functional groups such as hydroxyl groups and carboxyl groups; hydrocarbon waxes and functional groups And the like a mixture of a hydrocarbon wax that.
[0057]
In addition, these waxes have a sharp molecular weight distribution using a press perspiration method, a solvent method, a recrystallization method, a vacuum distillation method, a supercritical gas extraction method, a fused liquid crystal deposition method, etc., and low molecular weight solid fatty acids, Low molecular weight solid alcohol, low molecular weight solid compound, and other impurities are preferably used.
[0058]
Particularly preferably used as the wax A are paraffin wax, Fischer-Tropsch wax, polyethylene synthesized using a metallocene catalyst, distillation products of low molecular weight by-products obtained during the polymerization of polyethylene, and the like.
[0059]
Particularly preferably used as the wax B is Fischer-Tropsch wax, low molecular weight polyolefin wax obtained by thermally decomposing high molecular weight polyolefin, and the like.
[0060]
Also, particularly preferred combinations of wax A and wax B are Fischer-Tropsch wax and polyolefin wax, paraffin wax and polyolefin wax, and paraffin wax and Fischer-Tropsch wax.
[0061]
In the toner of the present invention, the content of these wax components is 0.1 to 20 parts by mass, preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
[0062]
If it is less than 0.1 part by mass, the effect of wax does not appear, and the effect on tailing, low-temperature fixability and cold offset resistance is small. On the other hand, when the amount exceeds 20 parts by mass, it becomes difficult to uniformly disperse the wax component in the toner, which affects the chargeability, increases the cohesiveness of the toner, deteriorates the developability, and further deteriorates. Fog due to electrification also increases.
[0063]
The resin component in the toner composition of the present invention has a GPC chromatogram measured by THF-soluble matter having a molecular weight of 3 × 10.Three~ 3x10Four(More preferably, 5 × 10Three~ 2x10Four) Region having a main peak and a molecular weight of 1 × 10Five~ 3x106(More preferably, 5 × 10Five~ 1x106) Having a sub-peak or shoulder is preferable in an electromagnetic induction type fixing device because it does not deteriorate cold offset resistance and low-temperature fixing property and hardly causes tailing.
[0064]
The molecular weight of the main peak is 3 × 10ThreeIf it is smaller, the wax component tends to plasticize the resin and hardly dissolves on the toner surface, so that cold offset resistance and tailing are likely to deteriorate. The molecular weight of the main peak is 3 × 10FourIf it is larger, when the toner is heated at the time of fixing, the melted wax is less likely to exert an effect of connecting the toner particles or between the toner particles and the recording material. Cold offset property tends to deteriorate.
[0065]
The molecular weight of the sub-peak or shoulder is 1 × 10FiveIf it is smaller, the elasticity of the resin becomes smaller. Therefore, even if the wax melts on the toner surface, it is difficult to obtain the effect of releasing the wax from the rotating heating member, and cold offset resistance and tailing are likely to deteriorate. The molecular weight of the sub-peak or shoulder is 3 × 106If it is larger, the molecular weight of the main peak is 3 × 10FourFor the same reason as the larger case, the low-temperature fixability and the cold offset resistance in tailing and halftone images are likely to deteriorate.
[0066]
In the present invention, the molecular weight distribution of the resin composition is measured under the following conditions by GPC (gel permeation chromatography).
[0067]
<GPC measurement conditions of resin composition>
Apparatus: GPC-150C (manufactured by Waters)
Column: 7 columns of KF801-7 (manufactured by Shodex)
Temperature: 40 ° C
Solvent: THF (tetrahydrofuran)
Flow rate: 1.0 ml / min
Sample: 0.1 ml of a sample having a concentration of 0.05 to 0.6% by mass is injected.
[0068]
The binder resin used in the present invention preferably has an acid value of 0.5 to 100 (preferably 1 to 50, more preferably 1 to 30) mgKOH / g. By having an acid value within this range, the difference in polarity between the binder resin and the wax increases, and when the toner is heated during fixing, the wax component is easily dissolved on the surface of the toner. This enhances the effect of connecting the particles to the recording material, and is effective for tailing, low-temperature fixability, and cold offset resistance.
[0069]
When the acid value is less than 0.5 mg KOH / g, the wax component is difficult to dissolve on the toner surface, and depending on the wax, the effect on tailing, low-temperature fixability, and cold offset resistance may be reduced. When the acid value is greater than 100 mgKOH / g, the chargeability of the toner becomes difficult to stabilize, and the developability in a high humidity environment and the fogging in a low humidity environment may deteriorate.
[0070]
In the present invention, the acid value (JIS acid value) of the binder resin is determined by the following method.
[0071]
<Measurement of acid value (JIS acid value)>
1) Weigh precisely 0.1 to 2.0 g of the pulverized product of the sample, and let its weight be W (g).
2) Put a sample in a 20 cc Erlenmeyer flask and dissolve by adding 10 cc of a mixed solution of toluene / ethanol (2: 1).
3) Add a few drops of phenolphthalein alcohol solution as an indicator.
4) Titrate the solution in the flask with a 0.1 mol / l alcohol solution of KOH using a burette. The amount of KOH solution used at this time is S (ml). At the same time, a blank test is performed, and the amount of the KOH solution at this time is B (ml). The acid value is calculated by the following formula.
[0072]
Acid value = (SB) × f × 5.61 / W (f: factor of KOH solution)
[0073]
Examples of the monomer for adjusting the acid value of the binder resin include acrylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid, α-ethylacrylic acid, and crotonic acid, and α- or β-alkyl derivatives thereof, fumaric acid, maleic acid, citracone. There are unsaturated dicarboxylic acids such as acids and their monoester derivatives or maleic anhydride, and the desired polymer can be prepared by copolymerizing such monomers alone or in combination with other monomers. . Among these, it is particularly preferable to use a monoester derivative of an unsaturated dicarboxylic acid in order to control the acid value.
[0074]
More specifically, for example, monomethyl maleate, monoethyl maleate, monobutyl maleate, monooctyl maleate, monoallyl maleate, monophenyl maleate, monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, monobutyl fumarate, monophenyl fumarate Monoesters of α, β-unsaturated dicarboxylic acids such as: monobutyl n-butenyl succinate, monomethyl n-octenyl succinate, monoethyl n-butenylmalonate, monomethyl n-dodecenyl glutarate, monobutyl n-butenyl adipate Monoesters of alkenyl dicarboxylic acids such as, and the like; monoesters of aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid monomethyl ester, phthalic acid monoethyl ester, phthalic acid monobutyl ester, and the like.
[0075]
What is necessary is just to add 0.1-30 mass% of the above carboxyl group containing monomers with respect to all the monomers which comprise binder resin.
[0076]
The reason why the monoester monomer of dicarboxylic acid as described above is selected is that suspension polymerization is not suitable for use in the form of an acid monomer having high solubility in an aqueous suspension, and has low solubility. This is because it is preferably used in the form of an ester.
[0077]
The binder resin used in the present invention has a THF-insoluble content of preferably 0 to 10% by mass, more preferably 0 to 5% by mass, and more preferably 0 to 3% by mass based on the resin composition.
[0078]
The THF-insoluble matter in the present invention refers to the mass proportion of the polymer component (substantially crosslinked polymer) insoluble in the THF solvent in the resin composition in the toner. It can be used as a parameter indicating the degree of crosslinking. The THF-insoluble content is defined as a value measured as follows.
[0079]
A toner sample of 0.5 to 1.0 g is weighed (w1 g), put into a cylindrical filter paper (for example, No. 86R manufactured by Toyo Roshi), passed through a Soxhlet extractor, extracted with 200 ml of THF as a solvent, and extracted for 10 hours. After evaporating the soluble component, vacuum drying is performed at 100 ° C. for several hours, and the amount of the THF-soluble resin component is weighed (w2 g). The mass of components other than the resin component such as a magnetic substance or pigment in the toner is (w3 g). The THF-insoluble content can be obtained from the following formula.
THF insoluble matter (%) = [(w1- (w3 + w2)) / (w1-w3)] × 100
[0080]
If the THF-insoluble content exceeds 10% by mass, the elasticity of the binder resin becomes too high, and the effect of holding individual toner particles tends to be hindered, making it difficult to obtain an effect on tailing, cold offset resistance, and low-temperature fixability. .
[0081]
The binder resin according to the present invention has a glass transition temperature (Tg) of 50 to 70 ° C, preferably 55 to 65 ° C, from the viewpoint of storage stability. When Tg is lower than 50 ° C., the toner is likely to deteriorate in a high temperature atmosphere, and high temperature offset is likely to occur during fixing. On the other hand, when Tg exceeds 70 ° C., the low-temperature fixability tends to decrease.
[0082]
As a method for producing the binder resin according to the present invention, a solution blend method in which a high molecular weight polymer and a low molecular weight polymer are synthesized separately by a solution polymerization method and then mixed in a solution state and then desolvated, Examples thereof include a dry blend method in which melt kneading is performed using an extruder or the like. However, the dry blend method is problematic in terms of uniform dispersion and compatibility, and therefore the solution blend method is most suitable. In addition, as a method for introducing a predetermined acid value into the low molecular weight polymer, solution polymerization in which the acid value can be easily set as compared with the aqueous polymerization method is preferable.
[0083]
Examples of polymerization methods that can be used in the present invention as a method for synthesizing a high molecular weight polymer include solution polymerization, emulsion polymerization, and suspension polymerization.
[0084]
Among them, the emulsion polymerization method is a method in which a monomer (monomer) almost insoluble in water is dispersed as small particles in an aqueous phase with an emulsifier, and polymerization is performed using a water-soluble polymerization initiator. In this method, the heat of reaction can be easily adjusted, and since the phase in which the polymerization is carried out (the oil phase consisting of the polymer and the monomer) and the aqueous phase are different, the termination reaction rate is low, resulting in a high polymerization concentration. A product having a high degree of polymerization is obtained. Furthermore, since the polymerization process is relatively simple and the polymerization product is fine particles, the toner can be easily mixed with colorants, charge control agents and other additives in the production of the toner. There is an advantage as a method for producing a binder resin.
[0085]
However, due to the added emulsifier, the polymer tends to be impure, and an operation such as salting out is necessary to take out the polymer. Suspension polymerization is convenient to avoid this inconvenience.
[0086]
In suspension polymerization, it is good to carry out by 100 mass parts or less (preferably 10-90 mass parts) of monomers with respect to 100 mass parts of aqueous solvents. Examples of the dispersant that can be used include polyvinyl alcohol, partially saponified polyvinyl alcohol, calcium phosphate, and the like, and generally 0.05 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the aqueous solvent. The polymerization temperature is suitably 50 to 95 ° C., but is appropriately selected depending on the initiator used and the target polymer.
[0087]
In order to achieve the object of the present invention, the high molecular weight polymer used for the preparation of the binder resin is produced by using a polyfunctional polymerization initiator alone or in combination with a monofunctional polymerization initiator as exemplified below. It is preferable.
[0088]
Specific examples of the polyfunctional polymerization initiator having a polyfunctional structure include 1,1-di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,3-bis- (t-butylperoxy Isopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5- (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di- (t-butylperoxy) hexyne-3, tris- (t -Butylperoxy) triazine, 1,1-di-t-butylperoxycyclohexane, 2,2-di-t-butylperoxybutane, 4,4-di-t-butylperoxyvaleric acid-n- Butyl ester, di-t-butylperoxyhexahydroterephthalate, di-t-butylperoxyazelate, di-t-butylperoxytrimethyladipate, 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) has a polymerization initiation function such as two or more peroxide groups in one molecule such as propane, 2,2-t-butylperoxyoctane and various polymer oxides. A polyfunctional polymerization initiator having a functional group; and diallyl peroxydicarbonate, t-butylperoxymaleic acid, t-butylperoxyallylcarbonate, t-butylperoxyisopropyl fumarate, Examples thereof include polyfunctional polymerization initiators having both a functional group having a polymerization initiation function such as an oxide group and a polymerizable unsaturated group.
[0089]
Of these, more preferred are 1,1-di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-di-t-butylperoxycyclohexane, di-t-butylperoxy. Hexahydroterephthalate, di-t-butylperoxyazelate and 2,2-bis- (4,4-di-t-butylperoxycyclohexane) propane, and t-butylperoxyallyl carbonate.
[0090]
These polyfunctional polymerization initiators are preferably used in combination with a monofunctional polymerization initiator in order to satisfy various performances required as a binder for toner. In particular, it is preferable to use in combination with a polymerization initiator having a half-life of 10 hours lower than the decomposition temperature for obtaining a half-life of 10 hours of the polyfunctional polymerization initiator.
[0091]
Specifically, benzoyl peroxide, 1,1-di (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, n-butyl-4,4-di (t-butylperoxy) valerate, dichroic Organic peroxides such as milperoxide, α, α'-bis (t-butylperoxydiisopropyl) benzene, t-butylperoxycumene, di-t-butylperoxide; azobisisobutyronitrile, diazoaminoazobenzene And azo and diazo compounds.
[0092]
These monofunctional polymerization initiators may be added to the monomer at the same time as the polyfunctional polymerization initiator, but in order to keep the efficiency of the polyfunctional polymerization initiator appropriate, in the polymerization step, It is preferably added after the half-life indicated by the polyfunctional polymerization initiator has elapsed.
[0093]
These initiators are preferably used in an amount of 0.05 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer from the viewpoint of efficiency.
[0094]
In order to satisfactorily achieve the object of the present invention, the high molecular weight polymer is preferably crosslinked with a crosslinkable monomer as exemplified below.
[0095]
As the crosslinkable monomer, a monomer having two or more polymerizable double bonds is mainly used. Aromatic divinyl compounds (eg, divinylbenzene, divinylnaphthalene, etc.); diacrylate compounds linked by alkyl chains (eg, ethylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate) , 1,5-pentanediol acrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, and acrylates of the above compounds replaced with methacrylate); di-linked by an alkyl chain containing an ether bond Acrylate compounds (eg, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol # 400 diacrylate, polyethylene glycol # 600 diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, and acrylates of the above compounds replaced with methacrylate); diacrylate compounds linked by a chain containing an aromatic group and an ether bond (eg, polyoxyethylene (2 ) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane diacrylate, polyoxyethylene (4) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane diacrylate, and acrylates of the above compounds are replaced with methacrylate. Polyester type diacrylate compounds (for example, trade name MANDA (Nippon Kayaku)). Polyfunctional crosslinkers include pentaerythritol acrylate, trimethylol ethane triacrylate, trimethylol propane triacrylate, tetramethylol propane triacrylate, tetramethylol methane tetraacrylate, oligoester acrylate, and acrylates of the above compounds to methacrylate. Alternatives: triallyl cyanurate, triallyl trimellitate and the like.
[0096]
These crosslinking agents are preferably used in an amount of 1 part by mass or less, preferably 0.001 to 0.05 parts by mass with respect to 100 parts by mass of other monomer components.
[0097]
Among these crosslinkable monomers, aromatic divinyl compounds (particularly divinylbenzene), divalent groups connected by a chain containing an aromatic group and an ether bond are preferably used from the viewpoint of toner fixing properties and offset resistance. Examples include acrylate compounds.
[0098]
A known method can be used as a method for synthesizing the low molecular weight component. However, in the bulk polymerization method, a polymer having a low molecular weight can be obtained by polymerizing at a high temperature to increase the termination reaction rate, but there is a problem that the reaction is difficult to control. In that respect, in the solution polymerization method, a low molecular weight polymer can be easily obtained under mild conditions by utilizing the difference in radical chain transfer caused by the solvent and adjusting the initiator amount and reaction temperature. It is particularly preferable for obtaining a low molecular weight substance in the resin composition. In particular, a solution polymerization method under a pressurized condition is also preferable in that the amount of the polymerization initiator used is minimized and the influence of the initiator residue is minimized.
[0099]
Examples of the monomer for obtaining the high molecular weight polymer and the monomer for obtaining the low molecular weight polymer include the following.
[0100]
For example, styrene; o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene, p-phenylstyrene, p-chlorostyrene, 3,4-dichlorostyrene, p-ethylstyrene, 2,4- Dimethyl styrene, pn-butyl styrene, p-tert-butyl styrene, pn-hexyl styrene, pn-octyl styrene, pn-nonyl styrene, pn-decyl styrene, pn-dodecyl Styrene derivatives such as styrene; Ethylene unsaturated monoolefins such as ethylene, propylene, butylene and isobutylene; Unsaturated polyenes such as butadiene and isoprene; Vinyl halides such as vinyl chloride, vinyl bromide and vinyl fluoride; Acetic acid Vinyl esthetics such as vinyl, vinyl propionate and vinyl benzoate Class: Methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-octyl methacrylate, dodecyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, stearyl methacrylate, phenyl methacrylate, methacryl Α-methylene aliphatic monocarboxylic acid esters such as dimethylaminoethyl acid, diethylaminoethyl methacrylate; methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, propyl acrylate, n-octyl acrylate, Acrylic esters such as dodecyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, stearyl acrylate, 2-chloroethyl acrylate, phenyl acrylate; vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether Ter, vinyl ethers such as vinyl isobutyl ether; vinyl ketones such as vinyl methyl ketone, vinyl hexyl ketone, methyl isopropenyl ketone; N- such as N-vinyl pyrrole, N-vinyl carbazole, N-vinyl indole, N-vinyl pyrrolidone. Vinyl compounds; vinyl naphthalenes; and acrylic acid derivatives or methacrylic acid derivatives such as acrylonitrile, methacrylonitrile, and acrylamide. These vinyl monomers are used alone or in admixture of two or more monomers.
[0101]
Among these, a combination of monomers that becomes a styrene copolymer or a styrene acrylic copolymer is preferable.
[0102]
Further, in the present invention, in the toner having a weight average particle diameter of 5 to 12 μm and 3 μm or more of the toner, particles having a circularity a = 0.900 or more obtained from the following formula are accumulated based on the number. 90% or more
Circularity a = L0/ L
(Where L0Indicates the perimeter of a circle having the same projected area as the particle image, and L indicates the perimeter of the particle image. )
In addition, the relationship between the cut rate Z and the toner weight average diameter X is
Cut rate Z ≦ 5.3 × X
[However, the cut rate Z is expressed by the following formula, where A is the total number of particles and B is the number of measured particles of 3 μm or more.
Z = (1-B / A) × 100]
And the relationship between the number-based cumulative value Y of particles having a circularity of 0.950 or more and the weight average diameter X of the toner is
Number-based cumulative value Y ≧ exp5.51 × X of particles having a circularity of 0.950 or more-0.645
[However, toner weight average diameter X: 5.0 to 12.0 μm]
Or
In the toner having a weight average particle diameter of 5 to 12 μm and particles of 3 μm or more of the toner, 90% or more of particles having a circularity a = 0.900 or more obtained from the following formula are accumulated on a number basis,
Circularity a = L0/ L
(Where L0Indicates the perimeter of a circle having the same projected area as the particle image, and L indicates the perimeter of the particle image. )
In addition, the relationship between the cut rate Z and the toner weight average diameter X is
Cut rate Z> 5.3 × X
And the relationship between the number-based cumulative value Y of particles having a circularity of 0.950 or more and the toner weight average diameter X is
Number-based cumulative value Y ≧ exp5.37 × X of particles having a circularity of 0.950 or more-0.545
[However, toner weight average diameter X: 5.0 to 12.0 μm]
Is satisfied, it exhibits excellent performance with respect to tailing, and further, cold offset resistance and low-temperature fixability in a halftone image are also improved.
[0103]
The toner shape affects various characteristics of the toner, but the circularity of toner particles having an equivalent circle diameter of 3 μm or more is controlled according to the amount of fine particles having an equivalent circle diameter of less than 3 μm, such as toner fine powder and external additives. Thus, the electromagnetic induction type fixing device used in the present invention can exhibit excellent performance.
[0104]
By controlling the circularity of toner particles having an equivalent circle diameter of 3 μm or more, the toner is densely packed on the recording material (even if the toner mass developed per recording material unit area is the same, Therefore, even if a water vapor flow is suddenly generated at the fixing nip portion, the toner is hardly blown off, the image is hardly disturbed, and tailing is suppressed. Further, in such a state where the toner is tightly packed on the recording material, since the toner particles are in close contact with each other when the toner is heated at the time of fixing, the wax that keeps the toner particles and the toner particles and the recording material together. Therefore, even if the amount of toner is small, such as halftone, it is excellent in low-temperature fixability, and cold offset is less likely to occur.
[0105]
The fine powder having an equivalent circle diameter of less than 3 μm contained in the toner tends to hinder these effects. Therefore, when the toner contains many toner particles having an equivalent circle diameter of less than 3 μm, or an external additive having an equivalent circle diameter of less than 3 μm is used. When a large amount is added, it is difficult to obtain desired performance unless the circularity of toner particles having an equivalent circle diameter of 3 μm or more is increased as compared with the case where the amount is not so large.
[0106]
Cut rate Z is
Cut rate Z ≦ 5.3 × X
And
Number based cumulative value Y <exp5.51 × X of particles having a circularity of 0.950 or more-0.645
Or
Cut rate Z> 5.3 × X
And
Number based cumulative value Y <exp5.37 × X of particles having a circularity of 0.950 or more-0.545
In this case, since the circularity of toner particles having an equivalent circle diameter of 3 μm or more is not sufficiently high, it is difficult to obtain an effect on cold offset resistance and low-temperature fixability in tailing and halftone images.
[0107]
The circularity used in the present invention is an index of the degree of unevenness of the toner particles, and indicates 1.00 when the toner is a perfect sphere. The more complicated the surface shape, the smaller the circularity.
[0108]
A specific method for measuring the circularity of the toner is shown below. In 100 to 150 ml of water from which impurities in the container have been removed in advance, 0.1 to 0.5 ml of a surfactant, preferably alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant, and about 0.1 to 0.5 g of a measurement sample is further added. . The suspension in which the sample is dispersed is irradiated with ultrasonic waves (50 kHz, 120 W) for 1 to 3 minutes, the dispersion concentration is set to 1.2 to 2 million pieces / μl, and the flow type particle image measurement apparatus is used. The circularity distribution of particles having an equivalent circle diameter of 0.60 μm or more and less than 159.21 μm is measured. In addition, by setting the dispersion concentration to 1.2 to 2 million pieces / μl, it is possible to maintain a particle concentration that can maintain the accuracy of the apparatus even when the cutting rate increases.
[0109]
The outline of the measurement is described in the catalog (June 1995 edition) of FPIA-1000 published by Toa Medical Electronics Co., Ltd., the operation manual of the measuring apparatus, and JP-A-8-136439. It is.
[0110]
The sample dispersion is passed through a flow path (expanded along the flow direction) of a flat and flat flow cell (thickness: about 200 μm). The strobe and the CCD camera are mounted on the flow cell so as to be opposite to each other so as to form an optical path that passes through the thickness of the flow cell. While the sample dispersion is flowing, strobe light is irradiated at 1/30 second intervals to obtain an image of the particles flowing through the flow cell, so that each particle has a certain range parallel to the flow cell. Photographed as a two-dimensional image. From the area of the two-dimensional image of each particle, the diameter of a circle having the same area is calculated as the equivalent circle diameter. The circularity of each particle is calculated from the projected area of the two-dimensional image of each particle and the perimeter of the projected image using the above circularity calculation formula.
[0111]
In addition, “FPIA-1000”, which is a measuring apparatus used in the present invention, calculates the circularity of each particle, and then calculates the average circularity and the circularity standard deviation. A degree of 0.4 to 1.0 is divided into 61 classes, and a calculation method is used in which the average circularity and circularity standard deviation are calculated using the center value and frequency of the division points. However, the error of the average circularity and the circularity standard deviation calculated by the calculation formula using each value of the average circularity and the circularity standard deviation calculated by this calculation method and the circularity of each particle described above is In the present invention, the circularity of each particle described above is directly set for the reason of handling data such as shortening the calculation time and simplifying the calculation formula. The circularity standard deviation SD can also be used as one measure of the variation of particles having such circularity, which is partially changed by using the concept of the calculation formula to be used. In the present invention, there is no problem if the circularity standard deviation SD is 0.030 to 0.045.
[0112]
When a toner having a specific circularity is produced, the weight average diameter is preferably 5 to 12 μm, more preferably particles having a weight average diameter of 5 to 10 μm and a particle diameter of 4.0 μm or less. The toner may be 40% by number or less, and particles having a particle size of 10.1 μm or more being 25% by volume or less.
[0113]
A toner having a weight average diameter larger than 12 μm is not developed in a state where toner particles having a circle equivalent diameter of 3 μm or more have a high degree of circularity and are densely packed on the recording material even if the circularity of the toner particles is increased. Since there are many voids, it is difficult to obtain effects in tailing, cold offset resistance, and low-temperature fixability.
[0114]
When the weight average diameter is smaller than 5 μm, the average equivalent circle diameter of the toner becomes small, and the ratio of toner particles having an equivalent circle diameter of 3 μm or less becomes too large. Even if it is increased, it is difficult to obtain an effect on tailing, cold offset resistance, and low-temperature fixability.
[0115]
When the number of particles having a particle size of 4.0 μm or less exceeds 40% by number, even if the circularity of toner particles having an equivalent circle diameter of 3 μm or more is increased, the effect of inhibiting the effect is strengthened. It is difficult to obtain an effect on the property and low temperature fixability, which is not preferable.
[0116]
A case where particles having a particle size of 10.1 μm or more exceed 25% by volume is not preferable for the same reason as when the weight average diameter is larger than 12 μm.
[0117]
The toner particle size distribution was measured by the following method.
[0118]
The particle size distribution can be measured by various methods. In the present invention, the particle size distribution was performed using a multisizer of a Coulter counter.
[0119]
As a measuring device, a multisizer type II or type IIE (manufactured by Coulter Co.) of a Coulter counter is used, and an interface (manufactured by Nikkiki) that outputs number distribution and volume distribution is connected to a general personal computer, A 1% NaCl aqueous solution is prepared using special grade or first grade sodium chloride. As a measuring method, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the aqueous electrolytic solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and measured using a Coulter counter Multisizer II type with a 100 μm aperture. The volume and number of toners are measured to calculate a volume distribution and a number distribution, and a weight-based weight average diameter obtained from the volume distribution is obtained.
[0120]
The toner of the present invention can be used as a two-component developer in combination with a carrier, and any conventionally known carrier can be used for the two-component development method. In this case, particles having an average particle diameter of 20 to 300 μm, such as surface oxidized or unoxidized metals such as iron, nickel, cobalt, manganese, chromium, rare earth, and alloys or oxides thereof are used.
[0121]
Further, those obtained by adhering or coating a substance such as a styrene resin, an acrylic resin, a silicone resin, a fluorine resin, or a polyester resin on the surface of the carrier particles are preferably used.
[0122]
The toner of the present invention may further contain a magnetic material and be used as a magnetic toner. In this case, the magnetic material can also serve as a colorant. In the present invention, the magnetic material contained in the magnetic toner includes iron oxides such as magnetite, maghemite, and ferrite; metals such as iron, cobalt, and nickel, or these metals aluminum, cobalt, copper, lead, magnesium, tin And alloys of metals such as zinc, antimony, beryllium, bismuth, cadmium, calcium, manganese, selenium, titanium, tungsten, vanadium, and mixtures thereof.
[0123]
These ferromagnetic materials have an average particle diameter of 2 μm or less, preferably 0.1 to 0.5 μm. The amount to be contained in the toner is about 20 to 200 parts by mass, particularly preferably 40 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component.
[0124]
The colorant that can be used in the toner of the present invention includes any appropriate pigment or dye. Examples of the toner colorant include carbon black, aniline black, acetylene black, naphthol yellow, Hansa yellow, rhodamine lake, alizarin lake, Bengala, phthalocyanine blue, and indanthrene blue as pigments. These are used in an amount necessary and sufficient to maintain the optical density of the fixed image, and an addition amount of 0.1 to 20 parts by mass, preferably 0.2 to 10 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of the resin. For the same purpose, a dye is further used. For example, there are azo dyes, anthraquinone dyes, xanthene dyes, and methine dyes, and the addition amount is 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.3 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin.
[0125]
The toner of the present invention preferably contains a charge control agent. The following substances are used for controlling the toner to be negatively charged.
[0126]
For example, organometallic complexes and chelate compounds are effective, and there are monoazo metal complexes, acetylacetone metal complexes, aromatic hydroxycarboxylic acids, and aromatic dicarboxylic acid metal complexes. Other examples include aromatic hydroxycarboxylic acids, aromatic mono- and polycarboxylic acids and their metal salts, anhydrides, esters, and phenol derivatives such as bisphenol.
[0127]
Further, an azo metal complex represented by the following general formula (1) is preferable.
[0128]
[Chemical 1]
Figure 0003817432
[Wherein M represents a coordination center metal, and examples thereof include Sc, Ti, V, Cr, Co, Ni, Mn, and Fe. Ar is an aryl group, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group, which may have a substituent. Examples of the substituent in this case include a nitro group, a halogen group, a carboxyl group, an anilide group, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and an alkoxy group. X, X ', Y, and Y' are -O-, -CO-, -NH-, and -NR- (R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). A+Represents hydrogen, sodium, potassium, ammonium, aliphatic ammonium or none. ]
[0129]
In particular, the central metal is preferably Fe or Cr, the substituent is preferably a halogen, an alkyl group, or an anilide group, and the counter ion is preferably hydrogen, alkali metal ammonium, or aliphatic ammonium. A mixture of complex salts having different counter ions is also preferably used.
[0130]
Alternatively, the basic organic acid metal complex represented by the following general formula (2) also gives negative chargeability and can be used in the present invention.
[0131]
[Chemical 2]
Figure 0003817432
[0132]
In particular, the central metal is preferably Fe, Cr, Si, Zn, or Al, the substituent is preferably an alkyl group, anilide group, aryl group, or halogen, and the counter ion is preferably hydrogen, ammonium, or aliphatic ammonium.
[0133]
Among them, the azo metal complex represented by the formula (1) is more preferable, and the azo iron complex represented by the following formula (3) is most preferable.
[0134]
[Chemical Formula 3]
Figure 0003817432
[0135]
Next, specific examples of the complex are shown.
[0136]
[Formula 4]
Figure 0003817432
[0137]
[Chemical formula 5]
Figure 0003817432
[0138]
The following substances are used for controlling the toner to be positively charged. Modified products with nigrosine and fatty acid metal salts, etc .; quaternary ammonium salts such as tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate, tetrabutylammonium tetrafluoroborate, and analogs such as oniums such as phosphonium salts Salts and their lake pigments, triphenylmethane dyes and their lake pigments (the rake agents include phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, phosphotungsten molybdic acid, tannic acid, lauric acid, gallic acid, ferricyanide, Russian compounds, metal salts of higher fatty acids; diorganotin oxides such as dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, dicyclohexyltin oxide; dibutyltin borate, dioctyltin borate, dicyclohexyl Diorgano tin borate such as Suzuboreto; guanidine compounds, imidazole compounds. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, triphenylmethane compounds and quaternary ammonium salts whose counter ions are not halogen are preferably used. Further, the general formula (4)
[0139]
[Chemical 6]
Figure 0003817432
[In the formula, R1Is H or CHThreeR2And RThreeRepresents a substituted or unsubstituted alkyl group (preferably C1-C4)]
A homopolymer of a monomer represented by the following: A copolymer with a polymerizable monomer such as styrene, acrylic acid ester or methacrylic acid ester described above can be used as a positive charge control agent. In this case, these charge control agents also have an action as a binder resin (all or a part thereof).
[0140]
In particular, a compound represented by the following general formula (5) is preferable in the constitution of the present invention.
[0141]
[Chemical 7]
Figure 0003817432
[Wherein R1, R2, RThree, RFour, RFiveAnd R6Each represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group, which may be the same as or different from each other, and R7, R8And R9Represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or an alkoxy group, which may be the same or different from each other, and A-Is an anion selected from sulfate ion, nitrate ion, borate ion, phosphate ion, hydroxide ion, organic sulfate ion, organic sulfonate ion, organic phosphate ion, carboxylate ion, organic borate ion or tetrafluoroborate Indicates. ]
[0142]
As a method for adding the charge control agent to the toner, there are a method of adding the charge control agent inside the toner and a method of adding the charge control agent externally. The amount of use of these charge control agents is determined by the toner production method including the type of binder resin, the presence or absence of other additives, and the dispersion method, and is not uniquely limited. Preferably, it is used in the range of 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
[0143]
In the toner of the present invention, it is preferable to add silica fine powder in order to improve charging stability, developability, fluidity and durability.
[0144]
The silica fine powder used in the present invention has a specific surface area of 20 m by nitrogen adsorption measured by the BET method.2/ G or more (especially 30 to 400 m2/ G) gives good results. The silica fine powder is used in an amount of 0.01 to 8 parts by weight, preferably 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner.
[0145]
In addition, the silica fine powder may be used for silicone varnish, various modified silicone varnishes, silicone oil, various modified silicone oils, silane coupling agents, silylating agents, and other organic substances for the purpose of hydrophobization and chargeability control, as necessary. It is also preferable to treat with a treating agent such as a silicon compound or with various treating agents.
[0146]
Moreover, it is also preferable to add the following inorganic powder in order to improve developability and durability. Magnesium, zinc, aluminum, cerium, cobalt, iron, zirconium, chromium, manganese, strontium, tin, antimony and other metal oxides, calcium titanate, magnesium titanate, strontium titanate and other complex metal oxides; calcium carbonate, Metal salts such as magnesium carbonate and aluminum carbonate; clay minerals such as kaolin; phosphate compounds such as apatite; silicon compounds such as silicon carbide and silicon nitride; and carbon powders such as carbon black and graphite. Of these, zinc oxide, aluminum oxide, cobalt oxide, manganese dioxide, strontium titanate, magnesium titanate and the like are preferable.
[0147]
Further, the following lubricant powder can be added. Fluorine resins such as Teflon and polyvinylidene fluoride; Fluorine compounds such as carbon fluoride; Fatty acid metal salts such as zinc stearate; Fatty acid derivatives such as fatty acids and fatty acid esters; Molybdenum sulfide, amino acids and amino acid derivatives.
[0148]
As a toner production apparatus, for example, as a mixer, a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.); a super mixer (manufactured by Kawata Corporation); a ribocorn (manufactured by Okawara Seisakusho Co., Ltd.); a nauter mixer, a turbulizer, a cyclomix (Hosokawa Micron Corporation) Spiral pin mixer (manufactured by Taiheiyo Kiko Co., Ltd.); Ladige mixer (manufactured by Matsubo Co., Ltd.), and KRC kneader (manufactured by Kurimoto Iron Works Co.); Bus co-kneader (manufactured by Buss) ); TEM type extruder (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.); TEX twin-screw kneader (manufactured by Nippon Steel Works); PCM kneader (manufactured by Ikekai Iron Works Co., Ltd.); three roll mill, mixing roll mill, kneader (manufactured by Inoue Seisakusho Co., Ltd.) ); Needex (Mitsui Mining Co., Ltd.); MS pressure kneader, Nider Ruder (Moriyama Seisakusho); Banbury Miki -(Made by Kobe Steel Co., Ltd.), and the pulverizers include counter jet mill, micron jet, inomizer (manufactured by Hosokawa Micron); IDS type mill, PJM jet pulverizer (manufactured by Nippon Pneumatic Industrial Co., Ltd.); cross jet Mill (manufactured by Kurimoto Iron Works); Urmax (manufactured by Nisso Engineering Co., Ltd.); SK Jet O Mill (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.); Kryptron (manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd.); Classifiers include: Classy, Micron Classifier, Spedic Classifier (manufactured by Seishin Enterprise); Turbo Classifier (manufactured by Nisshin Engineering); Micron Separator, Turboplex (ATP), TSP Separator (Hosokawa Micron) Elbow Jet (Sun) Mining Co., Ltd.), Dispersion Separator (manufactured by Nippon Pneumatic Industrial Co., Ltd.); YM Micro Cut (manufactured by Yaskawa Shoji Co., Ltd.), and Ultrasonic (Sakae) used as a sieving device for sieving coarse particles Resona sieve, gyro shifter (Tokuju Kogakusha); Vibrasonic system (Dalton); Soniclean (Shinto Kogyo); Turbo screener (Turbo Kogyo); Micro shifter (Ogino Sangyo) A circular vibration sieve, etc.
[0149]
In the present invention, it is preferable to control the circularity of the toner without increasing the production process, and it is particularly preferable to control the circularity of the toner in the pulverization process.
[0150]
For the pulverization of the coarsely pulverized toner mainly composed of the binder resin, a jet airflow pulverizer using a jet airflow as shown in FIG. 7, particularly a collision airflow pulverizer can be used.
[0151]
A collision-type airflow crusher using a high-pressure gas such as a jet stream transports the powder raw material by a jet stream and injects it from the exit of the acceleration tube, and the powder material is provided facing the opening surface of the exit of the acceleration tube. The powder raw material is crushed by the impact force of the collision member.
[0152]
However, the collision type airflow pulverizer is configured such that the powder raw material is jetted together with the high-pressure gas, collides with the collision surface of the collision member, and is pulverized by the impact, so the pulverized toner is irregular and angular. It is easy to become a thing. Therefore, in order to pulverize using a collision-type airflow pulverizer and control the circularity of the toner at the same time, the impact force when the powder raw material collides with the collision member is reduced, and the residence time in the pulverizer is increased. For example, it is necessary to round the convex portion of the pulverized product. This is not a preferable method from the viewpoint of toner productivity because the pulverization amount decreases.
[0153]
Hereinafter, preferred embodiments of a toner production method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0154]
FIG. 1 is an example of a flowchart showing an outline of a preferable method for producing the toner of the present invention. As shown in the flowchart, the production method of the present invention does not require a classification step before the pulverization process, and is characterized in that the pulverization step and the classification step are performed in one pass.
[0155]
The toner production method of the present invention was obtained by melt-kneading a mixture containing a binder resin, a colorant, wax and the like, cooling the obtained kneaded product, and then pulverizing the cooled product by a pulverizing means. A coarsely pulverized product is used as a powder raw material.
[0156]
First, a rotor composed of a rotating body having at least a predetermined amount of pulverized raw material attached to a central rotating shaft, and a stator disposed around the rotor with a predetermined distance from the rotor surface. The annular space formed by holding the gap is introduced into a mechanical pulverizer configured to be in an airtight state, and the rotor of the mechanical pulverizer is rotated at high speed Finely pulverize the material to be crushed. Next, the finely pulverized pulverized raw material is introduced into a classification step and classified to obtain a classified product as a toner raw material including particles having a preferable particle size. At this time, in the classification step, a multi-split airflow classifier having at least a coarse powder region, a medium powder region, and a fine powder region is preferably used. For example, when a three-part airflow classifier is used, the powder raw material is classified into at least three types of fine powder, medium powder, and coarse powder. In the classification process using such a classifier, the coarse powder composed of particles larger than the preferred particle size and the fine powder composed of particles smaller than the preferred particle size are removed, and the intermediate powder is used as a toner product as it is. Or mixed with an external additive such as hydrophobic colloidal silica and then used as a toner.
[0157]
The fine powder composed of particles having a particle size less than the preferred particle size classified in the classification step is generally supplied to a melt-kneading step for producing a powder raw material composed of a toner material introduced into the pulverization step. Can be reused or discarded. Similarly, the ultra fine powder slightly smaller in the pulverization process and classification process than the fine powder is supplied to the melt-kneading process and reused or discarded.
[0158]
FIG. 2 shows an example of an apparatus system to which the toner manufacturing method of the present invention is applied, and the present invention will be described more specifically based on this. Colored resin particle powders containing a binder resin, a colorant, a wax, and the like are used for the powder material that is a toner material to be introduced into the apparatus system. A mixture composed of a colorant, wax and the like is melt-kneaded, the obtained kneaded product is cooled, and the cooled product is coarsely pulverized by a pulverizing means.
[0159]
In this apparatus system, a pulverized raw material serving as a toner powder raw material is first introduced into a mechanical pulverizer 301 serving as a pulverizing unit via a first fixed amount feeder 315. The introduced pulverized raw material is instantaneously pulverized by the mechanical pulverizer 301 and is introduced into the second fixed amount feeder 2 through the collecting cyclone 229. Subsequently, it is supplied into the multi-division airflow classifier 1 which is a classification means through the vibration feeder 3 and further through the raw material supply nozzle 16.
[0160]
Further, in this apparatus system, a predetermined amount introduced from the first fixed amount feeder 315 to the mechanical pulverizer 301 as the pulverizing means, and the multi-division airflow classifier 1 as the classification means from the second constant amount feeder 2 When the predetermined amount introduced from the first fixed amount feeder 315 to the mechanical crusher 301 is 1, the relationship from the introduced predetermined amount is introduced from the second constant amount feeder 2 to the multi-split airflow classifier 1 The predetermined amount is preferably 0.7 to 1.7, more preferably 0.7 to 1.5, and still more preferably 1.0 to 1.2 from the viewpoint of toner productivity and production efficiency. .
[0161]
In general, the airflow classifier of the present invention is used by connecting devices to each other by a communication means such as a pipe, and being incorporated in an apparatus system. A preferred example of such a device system is shown in FIG. The integrated apparatus system shown in FIG. 2 communicates the multi-division classifying apparatus 1 (classifying apparatus shown in FIG. 6), the quantitative feeder 2, the vibration feeder 3, the collecting cyclone 4, the collecting cyclone 5, and the collecting cyclone 6. It is connected by.
[0162]
In this apparatus system, the powder is fed to the fixed quantity feeder 2 by an appropriate means, and then introduced into the three-division classifier 1 through the vibration feeder 3 by the raw material supply nozzle 16. At the time of introduction, the powder is introduced into the three-class classifier 1 at a flow rate of 10 to 350 m / s. Since the size of the classification chamber of the three-division classifier 1 is usually [10 to 50 cm] × [10 to 50 cm], the powder is instantaneously divided into three or more types of particles in 0.1 to 0.01 seconds or less. Can be classified. Then, the three-class classifier 1 classifies the particles into large particles (coarse particles), intermediate particles, and small particles. Thereafter, the large particles are sent to the collecting cyclone 6 through the discharge conduit 11 a and returned to the mechanical crusher 301. The intermediate particles are discharged out of the system through the discharge conduit 12a, collected by the collecting cyclone 5, and collected as toner. The small particles are discharged out of the system through the discharge conduit 13a and collected by the collecting cyclone 4 and supplied to the melt-kneading process for producing the powder raw material made of the toner material for reuse or disposal. Is done. The collecting cyclones 4, 5, 6 can also serve as a suction pressure reducing means for sucking and introducing the powder into the classification chamber via the raw material supply nozzle 16. In addition, it is preferable that the large particles classified at this time are reintroduced into the first constant supply machine 315, mixed into the powder raw material, and pulverized again by the mechanical pulverizer 301.
[0163]
Further, the reintroduction amount of large particles (coarse particles) reintroduced from the multi-split airflow classifier 1 into the mechanical pulverizer 301 is based on the mass of the finely pulverized product supplied from the second fixed amount supply device 2. From 0 to 10.0% by mass, more preferably from 0 to 5.0% by mass, is preferable for toner production. When the reintroduction amount of large particles (coarse particles) reintroduced from the multi-split air classifier 1 into the mechanical pulverizer 301 exceeds 10.0% by mass, the dust concentration in the mechanical pulverizer 301 increases. In addition, the load on the apparatus itself is increased, and at the same time, the toner is excessively pulverized during pulverization and is liable to cause toner surface deterioration and in-machine fusion, which is not preferable from the viewpoint of toner productivity.
[0164]
In this apparatus system, the particle size of the powder raw material is preferably 95 mass% or more for 18 mesh pass (ASTME-11-61) and 90 mass% or more for 100 meshon (ASTME-11-61). .
[0165]
Further, in this apparatus system, in order to obtain a toner having a sharp particle size distribution with a weight average particle size of 10 μm or less (more preferably 8 μm or less), the weight average particle of the finely pulverized product finely pulverized by a mechanical pulverizer is used. The diameter is 4 to 10 μm, 4.0 μm or less is preferably 70% by number or less, more preferably 65% by number or less, and 10.1 μm or more is 25% by volume or less, and further preferably 20% by volume or less. The classified medium powder has a weight average particle size of 5 to 10 μm, 4.0 μm or less of 40 number%, further 35 number% or less, 10.1 μm or more of 25 volume% or less, It is preferable that it is 20 volume% or less.
[0166]
In the apparatus system to which the toner manufacturing method of the present invention is applied, the first classification step before the pulverization process is not required, and the pulverization step and the classification step can be performed in one pass.
[0167]
A mechanical pulverizer that is preferably used as the pulverizing means used in the toner production method of the present invention will be described. Examples of the mechanical pulverizer include a pulverizer KTM, a kryptron manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd., and a turbo mill manufactured by Turbo Kogyo Co., Ltd., and these apparatuses may be used as they are or after being appropriately modified. preferable.
[0168]
In the present invention, among these, using a mechanical pulverizer as shown in FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5 facilitates the pulverization treatment of the powder raw material, thereby improving the efficiency. preferable.
[0169]
The mechanical pulverizer shown in FIGS. 3, 4 and 5 will be described below. 3 shows a schematic cross-sectional view of an example of a mechanical pulverizer used in the present invention, FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view taken along the line DD ′ in FIG. 3, and FIG. FIG. 4 shows a perspective view of the rotor 314 shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, the apparatus includes a casing 313, a jacket 316, a distributor 220, and a plurality of grooves on a surface that rotates in a high speed rotating body that is formed in a casing 313 and attached to a central rotating shaft 312. The provided rotor 314, the stator 310 provided with a large number of grooves on the outer periphery of the rotor 314, which are arranged at regular intervals, and the raw material input for introducing the raw material to be treated It comprises a port 311 and a raw material discharge port 302 for discharging the processed powder.
[0170]
The pulverization operation in the mechanical pulverizer configured as described above is performed, for example, as follows. That is, when a predetermined amount of powder raw material is introduced from the powder inlet 311 of the mechanical pulverizer shown in FIG. 3, the particles are introduced into the pulverization chamber and are rotated on the surface rotating at high speed in the pulverization chamber. The impact generated between the rotor 314 provided with a large number of grooves and the stator 310 provided with a large number of grooves on the surface, a large number of ultrahigh-speed vortices generated behind the rotor 314, and the generated It is crushed instantly by high-frequency pressure vibration. Thereafter, the material passes through the material discharge port 302 and is discharged. The air carrying the toner particles passes through the pulverization chamber and is discharged out of the apparatus system through the material discharge port 302, the pipe 219, the collecting cyclone 229, the bag filter 222, and the suction filter 224. Is done. In the present invention, since the powder raw material is pulverized, a desired pulverization treatment can be easily performed without increasing fine powder and coarse powder.
[0171]
Further, when the pulverized raw material is pulverized with a mechanical pulverizer, the cold air generating means 321 blows cold air into the mechanical pulverizer together with the powder raw material, and the mechanical pulverizer body has a structure having a jacket structure 316, By passing cooling water (preferably an antifreeze such as ethylene glycol), the atmospheric temperature in the pulverizer is 0 ° C. or lower, more preferably −5 to −15 ° C., and further preferably −7 to −12 ° C. Is preferable from the viewpoint of toner productivity. By setting the room temperature of the spiral chamber in the pulverizer to 0 ° C. or less, more preferably −5 to −15 ° C., and still more preferably −7 to −12 ° C., the surface modification of the toner due to heat can be suppressed, and the efficiency can be improved. The pulverized raw material can be pulverized. When the atmospheric temperature in the pulverizer exceeds 0 ° C., it is not preferable from the viewpoint of toner productivity because the surface of the toner is easily deteriorated by heat during the pulverization or in-machine fusion. Further, if the atmospheric temperature in the pulverizer is to be operated at a temperature lower than −15 ° C., the refrigerant (alternative chlorofluorocarbon) used in the cold air generating means 321 must be changed to chlorofluorocarbon.
[0172]
Currently, chlorofluorocarbons are being eliminated from the viewpoint of protecting the ozone layer. Use of chlorofluorocarbon as the refrigerant of the cold air generating means 321 is not preferable from the viewpoint of global environmental problems.
[0173]
The cooling water (preferably an antifreeze such as ethylene glycol) is supplied into the jacket from the cooling water supply port 317 and discharged from the cooling water discharge port 318.
[0174]
Further, when the pulverized raw material is pulverized by a mechanical pulverizer, the temperature difference ΔT (T2−T1) between the room temperature T1 of the spiral chamber 212 and the room temperature T2 of the rear chamber 321 is set to 30 to 80 ° C. More preferably, by setting the temperature to 35 to 75 ° C., and more preferably 37 to 72 ° C., the surface deterioration of the toner due to heat can be suppressed, and the pulverized raw material can be efficiently pulverized. When ΔT between the temperature T1 (inlet temperature) and the temperature T2 (outlet temperature) of the mechanical pulverizer is smaller than 30 ° C., there is a possibility that a short pass is caused without being pulverized, which is not preferable from the viewpoint of toner performance. . On the other hand, when the temperature is higher than 80 ° C., the toner may be excessively pulverized at the time of pulverization, and it is not preferable from the viewpoint of toner productivity because the surface of the toner is easily deteriorated or melted in the machine.
[0175]
Further, when the pulverized raw material is pulverized by a mechanical pulverizer, the inlet temperature of the mechanical pulverizer is 0 ° C. or lower, and is lowered by 60 to 75 ° C. with respect to the glass transition point (Tg) of the binder resin. Is preferable from the viewpoint of toner productivity. By setting the inlet temperature of the mechanical pulverizer to 0 ° C. or lower and lower by 60 to 75 ° C. than Tg, toner surface deterioration due to heat can be suppressed, and the pulverized raw material can be efficiently pulverized. The outlet temperature is preferably 5 to 30 ° C., more preferably 10 to 20 ° C. lower than Tg. By setting the outlet temperature of the mechanical pulverizer to be 5 to 30 ° C. lower than Tg, it is possible to suppress the toner surface deterioration due to heat and to efficiently pulverize the pulverized raw material.
[0176]
Further, the peripheral speed of the tip of the rotating rotor 314 is preferably 80 to 180 m / s, more preferably 90 to 170 m / s, and still more preferably 100 to 160 m / s. It is preferable from the point. The peripheral speed of the rotating rotor 314 is preferably 80 to 180 m / s, more preferably 90 to 170 m / s, and still more preferably 100 to 160 m / s, so that the toner is insufficiently pulverized or excessively pulverized. Therefore, the pulverized raw material can be efficiently pulverized. When the peripheral speed of the rotor is lower than 80 m / s, a short pass is easily caused without being pulverized, which is not preferable from the viewpoint of toner performance. Further, when the peripheral speed of the rotor 314 is higher than 180 m / s, the load on the apparatus itself increases, and at the same time, the toner is excessively pulverized at the time of pulverization, and the toner surface is easily deteriorated and fused in the machine. That is not preferable.
[0177]
The minimum distance between the rotor 314 and the stator 310 is preferably 0.5 to 10.0 mm, more preferably 1.0 to 5.0 mm, and still more preferably 1.0 to 3.0 mm. It is preferable that The distance between the rotor 314 and the stator 310 is preferably 0.5 to 10.0 mm, more preferably 1.0 to 5.0 mm, and still more preferably 1.0 to 3.0 mm. Thus, insufficient pulverization and excessive pulverization of the toner can be suppressed, and the pulverized raw material can be efficiently pulverized. If the distance between the rotor 314 and the stator 310 is larger than 10.0 mm, it is not preferable from the viewpoint of toner performance because a short pass is likely to occur without being pulverized. Further, when the distance between the rotor 314 and the stator 310 is smaller than 0.5 mm, the load on the apparatus itself increases, and at the same time, the toner is excessively pulverized during pulverization and is liable to cause toner surface alteration and in-machine fusion. Therefore, it is not preferable from the viewpoint of toner productivity.
[0178]
Since the pulverization method of the present invention does not require the first classification step before the pulverization step, electrostatic aggregation between particles is increased by making the toner into fine particles, so that the toner originally sent to the second classification means is again used. Fine powder and super fine powder which are excessively pulverized by being circulated to the first classifying means are not generated. Furthermore, in addition to a simple configuration, since a large amount of air is not required to pulverize the pulverized raw material, the power consumption is low and the energy cost can be kept low.
[0179]
Next, an airflow classifier that is preferably used as a classifying means constituting the toner manufacturing method of the present invention will be described.
[0180]
As an example of a preferable multi-division airflow classifier used in the present invention, an apparatus of the type shown in FIG. 6 (cross-sectional view) is illustrated as a specific example.
[0181]
In FIG. 6, the side wall 22 and the G block 23 form a part of the classification chamber, and the classification edge blocks 24 and 25 include the classification edges 17 and 18. The installation position of the G block 23 can be slid left and right. Further, the classification edges 17 and 18 can be rotated around the shafts 17a and 18a, and the classification edge tip position can be changed by rotating the classification edge. The classification edge blocks 24 and 25 can be slid left and right, and accordingly the knife edge type classification edges 17 and 18 also slide to the left and right. By the classification edges 17 and 18, the classification area 30 of the classification chamber 32 is divided into three.
[0182]
A raw material supply port 40 for introducing the raw material powder is provided at the rearmost end portion of the raw material supply nozzle 16, and a high pressure air nozzle 41 and a raw material powder introduction nozzle 42 are provided at the rear end portion of the raw material supply nozzle 16. The raw material supply nozzle 16 having an opening in the classification chamber 32 is provided on the right side of the side wall 22, and the Coanda block 26 is installed so as to draw an elliptical arc in the extending direction of the lower tangent of the raw material supply nozzle 16. . The left block 27 of the classification chamber 32 includes a knife-edge type inlet edge 19 on the right side of the classification chamber 32, and inlet tubes 14 and 15 that open to the classification chamber 32 are provided on the left side of the classification chamber 32. It is. In addition, as shown in FIG. 2, the inlet pipes 14 and 15 are provided with a first gas introduction adjusting means 20 and a second gas introduction adjusting means 21 such as a damper, and static pressure gauges 28 and 29.
[0183]
The positions of the classification edges 17 and 18, the G block 23, and the inlet edge 19 are adjusted according to the type of toner that is the classification processing raw material and the desired particle size.
[0184]
In addition, the upper surface of the classification chamber 32 has discharge ports 11, 12, and 13 that open to the classification chamber in correspondence with the respective classification areas, and the discharge ports 11, 12, and 13 have communication means such as pipes. It is connected, and each may be provided with opening / closing means such as valve means.
[0185]
The raw material supply nozzle 16 includes a right-angle cylinder part and a pyramidal cylinder part, and the ratio of the inner diameter of the right-angle cylinder part to the inner diameter of the narrowest part of the pyramid cylinder part is 20: 1 to 1: 1, preferably 10: 1. When it is set to 2: 1, a good introduction speed can be obtained.
[0186]
For example, the classification operation in the multi-division classification area configured as described above is performed as follows. That is, the classification chamber is depressurized through at least one of the discharge ports 11, 12, and 13, and the air current flowing by the depressurization and the high-pressure air supply nozzle 41 are injected through the raw material supply nozzle 16 having an opening in the classification chamber. Due to the ejector effect of compressed air, the powder is preferably sprayed into the classification chamber through the raw material supply nozzle 16 and dispersed at a flow rate of 10 to 350 m / s.
[0187]
The particles in the powder introduced into the classification chamber move along a curved surface due to the action of the Coanda effect of the Coanda block 26 and the action of a gas such as air flowing at that time. Depending on the magnitude of the inertial force, large particles (coarse particles) are the first fraction outside the air flow, ie outside the classification edge 18, intermediate particles are the second fraction between the classification edges 18 and 17, small particles Is classified into a third fraction inside the classification edge 17, the classified large particles are discharged from the discharge port 11, the classified intermediate particles are discharged from the discharge port 12, and the classified small particles are discharged from the discharge port 13, respectively.
[0188]
In the above powder classification, the classification point is mainly determined by the edge tip positions of the classification edges 17 and 18 with respect to the lower end portion of the Coanda block 26 where the powder jumps into the classification chamber 32. Furthermore, the classification point is affected by the suction flow rate of the classification airflow or the ejection speed of the powder from the raw material supply nozzle 16.
[0189]
In the toner production method and production system of the present invention, a toner having a sharp particle size distribution with a weight average diameter of 10 μm or less (particularly 8 μm or less) is obtained by controlling the pulverization and classification conditions. It can be generated efficiently.
[0190]
In order to produce the toner of the present invention, a mixture containing at least a binder resin and a wax component is used as a material. In addition, a pigment or dye as a colorant, a magnetic powder, a charge control agent, and Other additives are used. These materials are mixed thoroughly by a mixer such as a Henschel mixer or a ball mill, and then melted, kneaded and kneaded using a heat kneader such as a roll, a kneader and an extruder to make the resins compatible with each other. In addition, a toner can be obtained by dispersing or dissolving a pigment or dye, cooling and solidifying, and then performing pulverization and classification. In the present invention, an apparatus system having the above-described configuration is included in the pulverization process and classification process. Is preferably used.
[0191]
As a toner production apparatus, for example, as a mixer, a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.); a super mixer (manufactured by Kawata Corporation); a ribocorn (manufactured by Okawara Seisakusho Co., Ltd.); a nauter mixer, a turbulizer, a cyclomix (Hosokawa Micron Corporation) Spiral pin mixer (manufactured by Taiheiyo Kiko Co., Ltd.); Ladige mixer (manufactured by Matsubo Co., Ltd.), and KRC kneader (manufactured by Kurimoto Iron Works Co.); Bus co-kneader (manufactured by Buss) ); TEM type extruder (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.); TEX twin-screw kneader (manufactured by Nippon Steel Works); PCM kneader (manufactured by Ikekai Iron Works Co., Ltd.); three roll mill, mixing roll mill, kneader (manufactured by Inoue Seisakusho Co., Ltd.) ); Needex (Mitsui Mining Co., Ltd.); MS pressure kneader, Nider Ruder (Moriyama Seisakusho); Banbury Miki -(Made by Kobe Steel Co., Ltd.), and the pulverizers include counter jet mill, micron jet, inomizer (manufactured by Hosokawa Micron); IDS type mill, PJM jet pulverizer (manufactured by Nippon Pneumatic Industrial Co., Ltd.); cross jet Mill (manufactured by Kurimoto Iron Works); Urmax (manufactured by Nisso Engineering Co., Ltd.); SK Jet O Mill (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.); Kryptron (manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd.); Classifiers include: Classy, Micron Classifier, Spedic Classifier (manufactured by Seishin Enterprise); Turbo Classifier (manufactured by Nisshin Engineering); Micron Separator, Turboplex (ATP), TSP Separator (Hosokawa Micron) Elbow Jet (Sun) Mining Co., Ltd.), Dispersion Separator (manufactured by Nippon Pneumatic Industrial Co., Ltd.); YM Micro Cut (manufactured by Yaskawa Shoji Co., Ltd.), and Ultrasonic (Sakae) used as a sieving device for sieving coarse particles Resona sieve, gyro shifter (Tokuju Kogakusha); Vibrasonic system (Dalton); Soniclean (Shinto Kogyo); Turbo screener (Turbo Kogyo); Micro shifter (Ogino Sangyo) A circular vibration sieve, etc.
[0192]
As a fixing device used in the present invention, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-33787, a device that achieves both energy saving (low power consumption) and improvement of user operability (quick print) is disclosed. As a source, an induction heating type fixing device using high frequency induction is used.
[0193]
In this induction heating fixing device, a coil is concentrically arranged inside a hollow fixing roller made of a metal conductor, and an induction eddy current is generated in the fixing roller by a high frequency magnetic field generated by flowing a high frequency current through the coil. The fixing roller itself generates Joule heat by the surface specific resistance of the fixing roller itself.
[0194]
According to the induction heating type fixing device, since the electric-heat conversion efficiency is extremely improved, the wait time can be shortened.
[0195]
Further, by combining the coil with a core (magnetic field blocking member) made of a magnetic material, a high-frequency magnetic field can be generated efficiently.
[0196]
In particular, when a T-shaped core is used, the amount of heat necessary for the fixing device can be generated with low power due to the effective concentration of high-frequency magnetic flux and the shielding effect of the magnetic field outside the heat generating part.
[0197]
Exemplary embodiments of a fixing device used in the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
[0198]
The heating device according to the embodiment of the present invention is applied to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer. However, since the image forming apparatus is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.
[0199]
In the following embodiments, a case where a heating device is applied as a so-called fixing device provided in an electrophotographic image forming apparatus will be described.
[0200]
The configuration in this case will be briefly described. A fixing device is used to form an unfixed toner image on a sheet by a known electrophotographic process, and then heat and press the sheet to fix the toner image. It is provided. A heating device (fixing device) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0201]
8 to 10 are schematic sectional views of the fixing device according to the embodiment of the present invention.
[0202]
The fixing roller 501 is, for example, an iron cored bar cylinder having an outer diameter of 40 [mm] and a thickness of 0.7 [mm], for example, PTFE 10 to 50 [μm] or PFA 10 to improve surface releasability. It is configured by providing a layer of 50 [μm].
[0203]
The pressure roller 502 includes a hollow cored bar 514 and an elastic layer 515 that is a surface releasable heat-resistant rubber layer formed on the outer peripheral surface thereof.
[0204]
Bearing parts are formed at both ends of the pressure roller 502 and are rotatably attached to a fixing unit frame (not shown).
[0205]
The fixing roller 501 and the pressure roller 502 are rotatably supported, and are configured to drive only the fixing roller 501.
[0206]
The pressure roller 502 is in pressure contact with the surface of the fixing roller 501 and is arranged so as to be driven and rotated by the frictional force at the pressure contact portion (nip portion).
[0207]
The pressure roller 502 is pressed in the direction of the rotation axis of the fixing roller 501 by a mechanism (not shown) using, for example, a spring.
[0208]
The pressure roller 502 is loaded with, for example, about 294 [N], and the width (nip portion) of the pressure contact portion in that case is configured to be about [6 mm]. Of course, the nip width may be changed by changing the load in consideration of the use conditions and the like.
[0209]
The temperature sensor 506 is disposed so as to contact the surface of the fixing roller 501, and the surface temperature of the fixing roller 501 is increased or decreased by increasing or decreasing the power supply to the exciting coil 503 as the exciting means based on the detection signal of the temperature sensor 506. Is automatically controlled to be at a predetermined constant temperature.
[0210]
The conveyance guide 507 is disposed at a position for guiding the transfer material 516 conveyed while carrying the unfixed toner image 508 to the pressure contact portion (nip portion) between the fixing roller 501 and the pressure roller 502.
[0211]
The separation claw 510 is disposed in contact with or close to the surface of the fixing roller 501 to prevent the transfer material 516 from being wound around the fixing roller 501.
[0212]
The exciting coil 503 has a structure in which a lead wire is wound around a central protrusion of a magnetic core 504 having a T-shaped cross section (hereinafter referred to as a core) so that it can be placed along the inner peripheral surface of the fixing roller. It is arranged outside the holder 505 made of a heat resistant resin such as resin. An alternating current of 10 to 100 [kHz] is applied to the exciting coil 503.
[0213]
The magnetic field induced by the alternating current is guided to a core 504 as a magnetic field shielding means having a high magnetic permeability to generate magnetic flux and eddy current on the inner surface of the fixing roller 501 as a heat generating means. Joule heat is generated by the resistance.
[0214]
In order to increase the heat generation, it is preferable to increase the number of turns of the exciting coil 503, use a core 504 having a high magnetic permeability such as ferrite or permalloy and a low residual magnetic flux density, or increase the frequency of the alternating current.
[0215]
The core 504 has a T-shaped cross section extending in the direction of the rotation axis of the fixing roller 501 and blocks the magnetic field generated by excitation by the excitation coil 503 so as to concentrate the magnetic field toward the heating unit. It has become.
[0216]
When the surface temperature of the fixing roller 501 is adjusted to a predetermined temperature of 190 ° C. optimum for fixing with the above configuration, the exciting coil needs to be supplied with electric power of about 200 W. At this time, the temperature of the exciting coil is about 210 [° C.], and the temperature of the magnetic core is about 200 [° C.].
[0217]
In addition, when fixing a large amount continuously at a speed of about 30 sheets per minute, it is necessary to supply about 450 [W] to the exciting coil. At that time, the temperature of the exciting coil is about 230 [° C.], and the magnetic core The temperature is about 220 [° C.].
[0218]
In the above description, the fixing roller is used as the heating member. However, it is of course possible to adopt a configuration made of a thin metal film instead of the fixing roller.
[0219]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples.
[0220]
The waxes used in the examples and comparative examples are shown in Table 1. The DSC measurement results of wax 1 are shown in the figure.
[0221]
Next, a binder resin was prepared as follows.
[0222]
[Production Example 1 of Resin Composition]
Synthesis of low molecular weight polymer (L-1):
Into a four-necked flask, 300 parts by mass of xylene is added, and the inside of the container is sufficiently replaced with nitrogen while stirring, and then heated to reflux.
[0223]
Under this reflux, a mixture of 75 parts by mass of styrene, 18 parts by mass of acrylate-n-butyl, 7 parts by mass of monobutyl maleate and 2 parts by mass of di-tert-butyl peroxide was added dropwise over 4 hours. The polymerization was completed by maintaining the time, and a low molecular weight polymer (L-1) solution was obtained.
[0224]
Synthesis of high molecular weight polymer (H-1):
Into a four-necked flask, 180 parts by mass of degassed water and 20 parts by mass of a 2% by weight aqueous solution of polyvinyl alcohol were added, then 70 parts by mass of styrene, 25 parts by mass of acrylic acid-n-butyl, 5 parts by mass of monobutyl maleate, Add 0.005 parts by mass of divinylbenzene and 0.1 part by mass of 2,2-bis (4,4-di-tert-butylperoxycyclohexyl) propane (half-life 10 hours temperature; 92 ° C.), Stir to make a suspension.
[0225]
After sufficiently replacing the inside of the flask with nitrogen, the temperature was raised to 85 ° C. to initiate polymerization. After maintaining at the same temperature for 24 hours, 0.1 part by mass of benzoyl peroxide (temperature of 10 hours half-life; 72 ° C.) was additionally added. Furthermore, the polymerization was completed by maintaining for 12 hours. Thereafter, the high molecular weight polymer was filtered off, washed with water and dried.
[0226]
Production of resin composition (I):
In a four-necked flask, 100 parts by mass of xylene and 25 parts by mass of the high molecular weight polymer (H-1) are added, and the mixture is heated and stirred under reflux to perform preliminary dissolution. This state was maintained for 12 hours to obtain a preliminary solution (Y-1).
[0227]
On the other hand, 300 parts by mass of the homogeneous solution of the low molecular weight polymer (L-1) is charged into another container and refluxed. After the preliminary solution (Y-1) and the low molecular weight polymer (L-1) solution were mixed under reflux, the organic solvent was distilled off, and the resulting resin was cooled, solidified, pulverized, and then combined with toner. A resin composition (I) was obtained.
[0228]
When the resin composition (I) was analyzed, the main peak in the molecular weight distribution of GPC was Mw = 14700, the sub peak was Mw = 1.09 million, the THF-insoluble matter was 1.1% by mass, and the acid value was 23 mgKOH / g. .
[0229]
[Production Examples 2-5 of resin composition]
Synthesis of low molecular weight polymer (L-2-3):
Similarly to Production Example 1 of the resin composition, the amount of monobutyl maleate, styrene, n-butyl acrylate and the amount of initiator were adjusted to obtain low molecular weight polymers L-2 to L-3.
[0230]
Synthesis of high molecular weight polymer (H-2):
Similarly to the synthesis of the high molecular weight polymer (H-1), the amount of monobutyl maleate, styrene, n-butyl acrylate and the amount of initiator were adjusted to obtain a high molecular weight polymer (H-2).
[0231]
Synthesis of high molecular weight polymer H-3:
A 4-necked flask was charged with 85 parts by mass of styrene and 15 parts by mass of butyl methacrylate, and after bulk polymerization, solution polymerization was completed in the presence of a solvent by adding xylene, and a high molecular weight polymer (H-3) Got.
[0232]
Production of resin compositions (II) to (IV):
The high molecular weight polymers H-1 to H-3 and the low molecular weight polymers L-1 to L-3 are combined as shown in Table 2, and the resin compositions (II) to (IV) are prepared in the same manner as in Production Example 1 of the resin composition. Obtained. The results of molecular weight distribution and the like are shown in Table 2.
[0233]
Production of resin composition (V):
Without using monobutyl maleate, the amount of divinylbenzene and the initiator was adjusted, and the resin composition (V) having one peak in the molecular weight distribution was obtained in the same manner as the synthesis of the low molecular weight polymer (L-1). .
[0234]
<Example 1>
-Resin composition I 100 parts by mass
・ Magnetite (average particle size 0.25 μm) 100 parts by mass
-Illustrative azo-based iron complex compound (1) 2 parts by mass
・ 3 parts by weight of wax 1
・ 3 parts by weight of wax 10
The above raw materials are premixed with a Henschel mixer and then kneaded with a biaxial kneading extruder set at 120 ° C., and the resulting kneaded product is cooled and coarsely pulverized with a cutter mill to obtain a powder raw material A which is a coarsely pulverized product. It was.
[0235]
The powder raw material A was pulverized and classified by the apparatus system shown in FIG. A turbo mill T-250 type manufactured by Turbo Industry Co., Ltd. is used as the mechanical pulverizer 301. The distance between the rotor 314 and the stator 310 shown in FIG. 3 is 1.5 mm, and the peripheral speed of the rotor 314 is 115 m / d.
[0236]
In the present example, the powder raw material made of coarsely pulverized material was supplied to the mechanical pulverizer 301 at a rate of 40 kg / h by the table-type first fixed quantity supply device 315 and pulverized. The powder raw material pulverized by the mechanical pulverizer 301 is collected by the cyclone 229 while being entrained by the suction air from the exhaust fan 224, and is introduced into the second metering feeder 2. At this time, the inlet temperature in the mechanical pulverizer was −10 ° C., the outlet temperature was 47 ° C., and the temperature difference ΔT between the inlet temperature and the outlet temperature was 57 ° C. At this time, the finely pulverized product A-1 obtained by pulverization by the mechanical pulverizer 301 has a weight average diameter of 6.5 μm, particles having a particle diameter of 4.0 μm or less, 42.3% by number, and It had a sharp particle size distribution containing 3.4% by volume of particles having a particle size of 10.1 μm or more.
[0237]
Next, the finely pulverized product A-1 obtained by pulverization by the mechanical pulverizer 301 is introduced into the second fixed amount feeder 2, and 44 kg / h is passed through the vibration feeder 3 and the raw material supply nozzle 16. It introduced into the airflow classifier 1 which has the structure of FIG. In the airflow classifier 1, the Coanda effect is used to classify into three types of particle sizes: coarse powder, medium powder, and fine powder. When introduced into the airflow classifier 1, the classification chamber is depressurized via at least one of the discharge ports 11, 12, and 13, and the airflow flowing through the raw material supply nozzle 16 having an opening in the classification chamber by the depressurization. Compressed air injected from the high pressure air supply nozzle 41 was used. The introduced finely pulverized product was classified into three types of coarse powder, medium powder A-2 and fine powder in an instant of 0.1 seconds or less. Of the classified materials, the coarse powder was collected by the collecting cyclone 6 and then introduced into the mechanical pulverizer 301 described above at a rate of 2.0 kg / h and again introduced into the pulverization step.
[0238]
The intermediate powder A-2 (classified product) classified in the above classification step has a weight average diameter of 6.8 μm, 20.5% by number of particles having a particle size of 4.0 μm or less, and a particle size of 10.5. It had a sharp particle size distribution containing 2.7% by volume of particles of 1 μm or more.
[0239]
Hydrophobic silica fine powder (BET120m) with respect to 100 parts by mass of the medium powder A-21002/ G) Externally added 1.0 part by mass and 0.8 part by mass of strontium titanate with an equivalent circle diameter of 1.8 μm using a Henschel mixer (FM-75 type, manufactured by Mitsui Miike Chemical Co., Ltd.). Toner 1 was obtained. The DSC measurement result of Toner 1 is shown in FIG.
[0240]
Table 4 shows the results of the toner 1 fixing test and tailing evaluation. As a result, good fixing characteristics were obtained and no tailing occurred.
[0241]
(Low temperature fixability and cold offset resistance test)
The fixing device of the electromagnetic induction type fixing device shown in FIG. 12 can be arbitrarily set, and an external fixing device having a process speed of 100 mm / sec, a pressing force of 83 N, and a nip of 6 mm was used. Under an environment of 15 ° C. and 10% RH, the external fixing device is temperature-regulated every 5 ° C. within a temperature range of 130 to 200 ° C., and 90 g / m at each temperature.2A non-fixed image obtained by developing a halftone image of 1 dot and 2 spaces was fixed on a bond paper of 5 mm, and the obtained image was rubbed back and forth 5 times with sylbon paper applied with a load of 4.9 kPa. The point at which the density reduction rate of density is 5% or less was defined as the fixing temperature. The lower this temperature, the better the low-temperature fixability.
[0242]
With respect to the cold offset resistance, the temperature at which the stain due to the offset phenomenon occurred on the image in the fixing test was visually confirmed. The lower this temperature, the better the cold offset resistance.
[0243]
(Tailing)
The external fixing device used in the low-temperature fixing property and cold offset resistance test was set at a fixing temperature of 210 ° C., and 75 g / m.2The paper used was left at 32.5 ° C. and 80% RH for one day.
[0244]
The evaluation method for tailing is to print out a pattern of 4 dots horizontal lines printed in 20-dot space on the high-humidity environment paper, and pass it through the external fixing device set as above. I counted the number I subtracted.
: No occurrence
○: Less than 3
○ △: Less than 3-7
Δ: Less than 7-10
Δ ×: less than 10-15
×: 15 or more
[0245]
  <Example 214, Reference Examples 15-18, Example 19And Comparative Examples 1-2>
  In the same manner as in Example 1, except that the resin composition, the wax, the toner particle size, and the addition amount of strontium titanate as an external additive are changed as shown in Table 3,21And evaluated in the same manner as in Example 1. The relationship between the toner weight average particle diameter D4 (μm) and the number-based cumulative value (%) of toner particles having a circularity of 0.950 or more is shown in FIGS. Table 4 shows the results of fixing tests and tailing evaluation of these toners.
[0246]
[Table 1]
Figure 0003817432
[0247]
[Table 2]
Figure 0003817432
[0248]
[Table 3]
Figure 0003817432
[0249]
[Table 4]
Figure 0003817432
[0250]
【The invention's effect】
According to the present invention, by combining the image forming method having the above-described configuration and toner, the low-temperature fixing property and cold offset resistance of a halftone image in a low-temperature environment are excellent, and no tailing occurs in a high-humidity environment. A toner and an image forming method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart for explaining a toner production method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a specific example of an apparatus system for carrying out the toner manufacturing method of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an example of a mechanical pulverizer used in the toner pulverization step of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view taken along a D-D ′ plane in FIG. 3;
5 is a perspective view of the rotor shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a multi-split airflow classifier used in the toner classification process of the present invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view of a conventional collision-type airflow crusher.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a fixing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic sectional view of a fixing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a fixing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a DSC curve when the temperature of the wax 1 is raised.
FIG. 12 is a DSC curve when toner 1 is heated.
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the toner weight average particle diameter D4 (μm) and the number-based cumulative value (%) of toner particles having a circularity of 0.950 or more.
FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a toner weight average particle diameter D4 (μm) and a number-based cumulative value (%) of toner particles having a circularity of 0.950 or more.
[Explanation of symbols]
1: Multi-division classifier
2: Second metering machine
3: Vibration feeder
4,5,6: Collection cyclone
11, 12, 13: discharge port
11a, 12a, 13a: discharge conduit
14, 15: Intake tube
16: Raw material supply nozzle
17, 18: Classification edge
19: Inlet edge
20: First gas introduction adjusting means
21: Second gas introduction adjusting means
22, 23: Side wall
24, 25: Classification edge block
26: Coanda block
27: Left block
28, 29: Static pressure gauge
30: Classification area
32: Classification room
40: Raw material supply port
41: High-pressure air nozzle
42: Raw material powder introduction nozzle
65: Injection feeder
161: High-pressure gas supply nozzle
162: Accelerating tube
163: Acceleration tube exit
164: Colliding member
165: Raw material supply port
166: Colliding surface
167: Ground product outlet
212: Swirl chamber
219: Pipe
220: Distributor
222: Bug filter
224: Suction filter
229: Supplementary cyclone
301: Mechanical crusher
302: Powder outlet
310: Stator
311: Powder inlet
312: Rotating shaft
313: Casing
314: Rotor
315: First metering feeder
316: Jacket
317: Cooling water supply port
318: Cooling water outlet
320: rear room
321: Cold air generating means
501: Rotating heating member (fixing roller)
502: Rotating pressure member (pressure roller)
503: Excitation coil (magnetic field generating means)
504: Core
505: Holder
506: Temperature sensor
507: Transport guide
508: Toner image
510: separation nail
511: Heat generation layer
512: Release layer
513: Fixed image
514: Hollow cored bar
515: elastic layer
516: Transfer material (recording material)
N: Nip

Claims (30)

(i)磁界発生手段と、(ii)電磁誘導により発熱する発熱層及び離型層を少なくとも有する回転加熱部材と、(iii)該回転加熱部材とニップを形成している回転加圧部材とを記録材を介して該回転加熱部材を押圧しながら該記録材上のトナー画像を加熱定着して記録材に定着画像を形成する画像形成方法に適用されるトナーであり、
該トナーは少なくとも結着樹脂およびワックス成分を含有し、該トナーの示差走査熱量計により測定される昇温時のDSC曲線において、最大吸熱ピークのピークトップ温度(P1)が70〜120℃の範囲に存在し、かつ120〜160℃の範囲に吸熱ピークのピークトップ温度(P2)が少なくとも一つ存在し、
かつ、該トナーの重量平均粒子径が5乃至12μmであり、かつ該トナーの3μm以上の粒子において、下記式より求められる円形度a=0.900以上の粒子を個数基準の累積で90%以上有し、
円形度a=L 0 /L
(式中、L 0 は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Lは粒子像の周囲長を示す。)
かつ、
a)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が
カット率Z≦5.3×X
〔但し、カット率Zは、全粒子数をA、3μm以上の測定粒子数をBとしたとき、下記式で示される
Z=(1−B/A)×100〕
を満足し、かつ円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Yとトナー重量平均径Xの関係が、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.51×X -0.645
〔但し、トナーの重量平均径X:5.0〜12.0(μm)〕
を満足するか、或いは、
b)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が
カット率Z>5.3×X
を満足し、かつ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Yとトナー重量平均径Xの関係が、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.37×X -0.545
〔但し、トナーの重量平均径X:5.0〜12.0(μm)〕
を満足することを特徴とするトナー。
(Ii) a magnetic field generating means; (ii) a rotary heating member having at least a heat generating layer and a release layer that generate heat by electromagnetic induction; and (iii) a rotary pressure member that forms a nip with the rotary heating member. A toner applied to an image forming method for forming a fixed image on a recording material by heating and fixing the toner image on the recording material while pressing the rotary heating member through the recording material;
The toner contains at least a binder resin and a wax component, and the peak top temperature (P1) of the maximum endothermic peak is in the range of 70 to 120 ° C. in the DSC curve at the time of temperature rise measured by a differential scanning calorimeter of the toner. And at least one peak top temperature (P2) of an endothermic peak exists in the range of 120 to 160 ° C. ,
In addition, in the toner having a weight average particle diameter of 5 to 12 μm and a particle of 3 μm or more of the toner, 90% or more of particles having a circularity a = 0.900 or more obtained from the following formula are accumulated based on the number. Have
Circularity a = L 0 / L
(In the formula, L 0 represents the circumference of a circle having the same projected area as the particle image, and L represents the circumference of the particle image.)
And,
a) The relationship between the cut rate Z and the toner weight average diameter X is
Cut rate Z ≦ 5.3 × X
[However, the cut rate Z is expressed by the following formula, where A is the total number of particles and B is the number of measured particles of 3 μm or more .
Z = (1-B / A) × 100]
And the relationship between the number-based cumulative value Y of particles having a circularity of 0.950 or more and the toner weight average diameter X is
Number-based cumulative value Y ≧ exp5.51 × X −0.645 of particles having a circularity of 0.950 or more
[However, toner weight average diameter X: 5.0 to 12.0 (μm)]
Or
b) The relationship between the cut rate Z and the toner weight average diameter X is
Cut rate Z> 5.3 × X
And the relationship between the number-based cumulative value Y of particles having a circularity of 0.950 or more and the toner weight average diameter X is
Number-based cumulative value of particles having a circularity of 0.950 or more Y ≧ exp5.37 × X −0.545
[However, toner weight average diameter X: 5.0 to 12.0 (μm)]
A toner characterized by satisfying
該トナーの示差走査熱量計により測定される昇温時のDSC曲線において、最大吸熱ピークのピークトップ温度(P1)が70〜80℃の範囲に存在することを特徴とする請求項1に記載のトナー。  The DSC curve at the time of temperature rise measured by a differential scanning calorimeter of the toner has a peak top temperature (P1) of a maximum endothermic peak in a range of 70 to 80 ° C. toner. 該トナーの示差走査熱量計により測定される昇温時のDSC曲線において、130〜150℃の範囲に吸熱ピークのピークトップ温度(P2)が少なくとも一つ存在することを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。In the DSC curve at the time of Atsushi Nobori measured by a differential scanning calorimeter of the toner, according to claim 1 or, characterized in that the endothermic peak of the peak top temperature (P2) is at least one existing in the range of 130 to 150 ° C. 2. The toner according to 2 . 該トナーは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて最大吸熱ピークのピークトップ温度が70〜120℃であるワックスAと、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて最大吸熱ピークのピークトップ温度が120〜160℃であるワックスBを含有することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のトナー。The toner has a maximum endothermic peak at 70 ° C. to 120 ° C. at the endothermic peak at the temperature rise measured by DSC and a maximum endothermic peak at the endothermic peak at the temperature rise measured by DSC. the toner according to any one of claims 1 to 3 peak top temperature is characterized by containing a wax B is 120 to 160 ° C.. 該ワックスAは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて最大吸熱ピークのピークトップ温度が70〜80℃であることを特徴とする請求項に記載のトナー。The toner according to claim 4 , wherein the wax A has a peak top temperature of a maximum endothermic peak of 70 to 80 ° C. at an endothermic peak at a temperature rise measured by DSC. 該ワックスAは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークの最大吸熱ピークにおいてピーク半値幅が12℃以下であることを特徴とする請求項4又は5に記載のトナー。6. The toner according to claim 4 , wherein the wax A has a peak half-value width of 12 ° C. or less at the maximum endothermic peak of the endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC. 該ワックスAは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークの最大吸熱ピークにおいてピーク半値幅が8℃以下であることを特徴とする請求項4又は5に記載のトナー。6. The toner according to claim 4 , wherein the wax A has a peak half-value width of 8 ° C. or less at the maximum endothermic peak of the endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC. 該ワックスAの、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて始点オンセット温度が50℃以上であり、終点オンセット温度が100℃以下であることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載のトナー。Of the wax A, starting onset temperature at an endothermic peak during heating as measured by DSC is not less 50 ° C. or more, more of claims 4 to 7 endpoint onset temperature is equal to or is 100 ° C. or less Toner according to the above. 該ワックスAの、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて始点オンセット温度が60℃以上であり、終点オンセット温度が90℃以下であることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載のトナー。Of the wax A, starting onset temperature at an endothermic peak during heating as measured by DSC is at 60 ° C. or more, more of claims 4 to 7 endpoint onset temperature is equal to or is 90 ° C. or less Toner according to. 該ワックスAは、E型粘度計で測定される120℃における溶融粘度が100mPa・s以下であることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載のトナー。The wax A, the toner according to any one of claims 4 to 9 melt viscosity at 120 ° C. as measured by E-type viscometer is equal to or less than 100 mPa · s. 該ワックスAは、E型粘度計で測定される120℃における溶融粘度が1〜50mPa・sであることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載のトナー。The wax A, the toner according to any one of claims 4 to 9 melt viscosity at 120 ° C. as measured by E-type viscometer, characterized in that a 1 to 50 mPa · s. 該ワックスBは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて最大吸熱ピークのピークトップ温度が130〜150℃であることを特徴とする請求項に記載のトナー。The toner according to claim 4 , wherein the wax B has a peak top temperature of a maximum endothermic peak of 130 to 150 ° C. in an endothermic peak at a temperature rise measured by DSC. 該ワックスBは、ポリオレフィンワックス又はフィッシャートロプシュワックスであることを特徴とする請求項に記載のトナー。The toner according to claim 4 , wherein the wax B is a polyolefin wax or a Fischer-Tropsch wax. 該ワックスAとBの組み合わせが、フィッシャートロプシュワックスとポリオレフィンワックスの組み合わせ、パラフィンワックスとポリオレフィンワックスの組み合わせ、又は、パラフィンワックスとフィッシャートロプシュワックスの組み合わせのいずれかから選択されることを特徴とする請求項乃至13のいずれかに記載のトナー。The combination of the waxes A and B is selected from any of a combination of Fischer-Tropsch wax and polyolefin wax, a combination of paraffin wax and polyolefin wax, or a combination of paraffin wax and Fischer-Tropsch wax. The toner according to any one of 4 to 13 . 該トナーの樹脂成分は、THF可溶分のGPCのクロマトグラムにおいて、分子量3×103〜3×104の領域にメインピークを有し、かつ分子量1×105〜3×106の領域にサブピーク又はショルダーを有することを特徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載のトナー。The toner resin component has a main peak in the molecular weight region of 3 × 10 3 to 3 × 10 4 and a molecular weight region of 1 × 10 5 to 3 × 10 6 in the GPC chromatogram of the THF soluble component. the toner according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it has a sub-peak or shoulder in. 加熱加圧手段により記録材上のトナー画像を加熱定着して記録材に定着画像を形成する画像形成方法であり、
トナー画像を形成しているトナーは少なくとも結着樹脂およびワックス成分を含有し、該トナーの示差走査熱量計により測定される昇温時のDSC曲線において、最大吸熱ピークのピークトップ温度(P1)が70〜120℃の範囲に存在し、かつ120〜160℃の範囲に吸熱ピークのピークトップ温度(P2)が少なくとも一つ存在し、
かつ、該トナーの重量平均粒子径が5乃至12μmであり、かつ該トナーの3μm以上の粒子において、下記式より求められる円形度a=0.900以上の粒子を個数基準の累積で90%以上有し、
円形度a=L 0 /L
(式中、L 0 は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Lは粒子像の周囲長を示す。)
かつ、
a)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が
カット率Z≦5.3×X
〔但し、カット率Zは、東亞医用電子製フロー式粒子像分析装置FPIA−1000で測定される全粒子数をA、3μm以上の測定粒子数をBとしたとき、下記式で示される。
Z=(1−B/A)×100〕
を満足し、かつ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Yとトナー重量平均径Xの関係が、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.51×X -0.645
〔但し、トナーの重量平均径X:5.0〜12.0(μm)〕
を満足するか、或いは、
b)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が
カット率Z>5.3×X
を満足し、かつ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Yとトナー重量平均径Xの関係が、
円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.37×X -0.545
〔但し、トナーの重量平均径X:5.0〜12.0(μm)〕
を満足し、
該加熱加圧手段は、(i)磁界発生手段と、(ii)電磁誘導により発熱する発熱層及び離型層を少なくとも有する回転加熱部材と、(iii)該回転加熱部材とニップを形成している回転加圧部材とを記録材を介して該回転加熱部材を押圧しながら該記録材上のトナー画像を加熱定着して記録材に定着画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
An image forming method for forming a fixed image on a recording material by heating and fixing a toner image on the recording material by a heating and pressing unit
The toner forming the toner image contains at least a binder resin and a wax component, and the peak top temperature (P1) of the maximum endothermic peak in the DSC curve at the time of temperature rise measured by the differential scanning calorimeter of the toner is Exists in the range of 70 to 120 ° C., and at least one peak top temperature (P2) of the endothermic peak exists in the range of 120 to 160 ° C.,
In addition, in the toner having a weight average particle diameter of 5 to 12 μm and a particle of 3 μm or more of the toner, 90% or more of particles having a circularity a = 0.900 or more obtained from the following formula are accumulated based on the number. Have
Circularity a = L 0 / L
(In the formula, L 0 represents the circumference of a circle having the same projected area as the particle image, and L represents the circumference of the particle image.)
And,
a) The relationship between the cut rate Z and the toner weight average diameter X is
Cut rate Z ≦ 5.3 × X
[However, the cut rate Z is expressed by the following formula, where A is the total number of particles measured by Toago Medical Electronics' flow type particle image analyzer FPIA-1000, and B is the number of particles measured 3 μm or more.
Z = (1-B / A) × 100]
And the relationship between the number-based cumulative value Y of particles having a circularity of 0.950 or more and the toner weight average diameter X is
Number-based cumulative value Y ≧ exp5.51 × X −0.645 of particles having a circularity of 0.950 or more
[However, toner weight average diameter X: 5.0 to 12.0 (μm)]
Or
b) The relationship between the cut rate Z and the toner weight average diameter X is
Cut rate Z> 5.3 × X
And the relationship between the number-based cumulative value Y of particles having a circularity of 0.950 or more and the toner weight average diameter X is
Number-based cumulative value of particles having a circularity of 0.950 or more Y ≧ exp5.37 × X −0.545
[However, toner weight average diameter X: 5.0 to 12.0 (μm)]
Satisfied,
The heating and pressing means includes (i) a magnetic field generating means, (ii) a rotary heating member having at least a heat generating layer and a release layer that generate heat by electromagnetic induction, and (iii) forming a nip with the rotary heating member. An image forming method comprising: forming a fixed image on a recording material by heating and fixing a toner image on the recording material while pressing the rotary heating member through the recording material with the rotating pressure member.
該トナーの示差走査熱量計により測定される昇温時のDSC曲線において、最大吸熱ピークのピークトップ温度(P1)が70〜80℃の範囲に存在することを特徴とする請求項16に記載の画像形成方法。In the DSC curve at the time of Atsushi Nobori measured by a differential scanning calorimeter of the toner, according to claim 16, the maximum endothermic peak of the peak top temperature (P1) is characterized by the presence in the range of 70 to 80 ° C. Image forming method. 該トナーの示差走査熱量計により測定される昇温時のDSC曲線において、130〜150℃の範囲に吸熱ピークのピークトップ温度(P2)が少なくとも一つ存在することを特徴とする請求項16又は17に記載の画像形成方法。In the DSC curve at the time of Atsushi Nobori measured by a differential scanning calorimeter of the toner, according to claim 16 or, characterized in that the endothermic peak of the peak top temperature (P2) is at least one existing in the range of 130 to 150 ° C. The image forming method according to 17 . 該トナーは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて最大吸熱ピークのピークトップ温度が70〜120℃であるワックスAと、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて最大吸熱ピークのピークトップ温度が120〜160℃であるワックスBを含有することを特徴とする請求項16に記載の画像形成方法。The toner has a maximum endothermic peak of 70 to 120 ° C. at the endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC, and a maximum endothermic peak at the endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC. The image forming method according to claim 16 , comprising wax B having a peak top temperature of 120 to 160 ° C. 該ワックスAは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて最大吸熱ピークのピークトップ温度が70〜80℃であることを特徴とする請求項19に記載の画像形成方法。20. The image forming method according to claim 19 , wherein the wax A has a peak top temperature of 70 to 80 [deg.] C. at the endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC. 該ワックスAは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークの最大吸熱ピークにおいてピーク半値幅が12℃以下であることを特徴とする請求項19又は20に記載の画像形成方法。21. The image forming method according to claim 19 , wherein the wax A has a peak half-value width of 12 ° C. or less at the maximum endothermic peak of the endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC. 該ワックスAは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークの最大吸熱ピークにおいてピーク半値幅が8℃以下であることを特徴とする請求項19又は20に記載の画像形成方法。21. The image forming method according to claim 19 , wherein the wax A has a peak half-value width of 8 ° C. or less at the maximum endothermic peak of the endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC. 該ワックスAの、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて始点オンセット温度が50℃以上であり、終点オンセット温度が100℃以下であることを特徴とする請求項19乃至22のいずれかに記載の画像形成方法。Of the wax A, starting onset temperature at an endothermic peak during heating as measured by DSC is not less 50 ° C. or more, any of claims 19 to 22 end point onset temperature is equal to or is 100 ° C. or less An image forming method according to claim 1. 該ワックスAの、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて始点オンセット温度が60℃以上であり、終点オンセット温度が90℃以下であることを特徴とする請求項19乃至22のいずれかに記載の画像形成方法。Of the wax A, starting onset temperature at an endothermic peak during heating as measured by DSC is at 60 ° C. or more, any of claims 19 to 22 end point onset temperature is equal to or is 90 ° C. or less An image forming method according to claim 1. 該ワックスAは、E型粘度計で測定される120℃における溶融粘度が100mPa・s以下であることを特徴とする請求項19乃至24のいずれかに記載の画像形成方法。The wax A, an image forming method according to any one of claims 19 to 24 melt viscosity at 120 ° C. as measured by E-type viscometer is equal to or less than 100 mPa · s. 該ワックスAは、E型粘度計で測定される120℃における溶融粘度が1〜50mPa・sであることを特徴とする請求項19乃至24のいずれかに記載の画像形成方法。The wax A, an image forming method according to any one of claims 19 to 24 melt viscosity at 120 ° C. as measured by E-type viscometer, characterized in that a 1 to 50 mPa · s. 該ワックスBは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピークにおいて最大吸熱ピークのピークトップ温度が130〜150℃であることを特徴とする請求項19に記載の画像形成方法。The image forming method according to claim 19 , wherein the wax B has a peak top temperature of a maximum endothermic peak of 130 to 150 ° C in an endothermic peak at the time of temperature rise measured by DSC. 該ワックスBは、ポリオレフィンワックス又はフィッシャートロプシュワックスであることを特徴とする請求項19乃至27のいずれかに記載の画像形成方法。The image forming method according to any one of claims 19 to 27 , wherein the wax B is a polyolefin wax or a Fischer-Tropsch wax. 該ワックスAとBの組み合わせが、フィッシャートロプシュワックスとポリオレフィンワックスの組み合わせ、パラフィンワックスとポリオレフィンワックスの組み合わせ、又は、パラフィンワックスとフィッシャートロプシュワックスの組み合わせのいずれかから選択されることを特徴とする請求項19乃至28のいずれかに記載の画像形成方法。The combination of the waxes A and B is selected from a combination of Fischer-Tropsch wax and polyolefin wax, a combination of paraffin wax and polyolefin wax, or a combination of paraffin wax and Fischer-Tropsch wax. 29. The image forming method according to any one of 19 to 28 . 該トナーの樹脂成分は、THF可溶分のGPCのクロマトグラムにおいて、分子量3×103〜3×104の領域にメインピークを有し、かつ分子量1×105〜3×106の領域にサブピーク又はショルダーを有することを特徴とする請求項19乃至29のいずれかに記載の画像形成方法。The toner resin component has a main peak in the molecular weight region of 3 × 10 3 to 3 × 10 4 and a molecular weight region of 1 × 10 5 to 3 × 10 6 in the GPC chromatogram of the THF soluble component. the image forming method according to any one of claims 19 to 29, characterized in that it has a sub-peak or shoulder in.
JP2001073480A 2001-03-15 2001-03-15 Toner and image forming method Expired - Fee Related JP3817432B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001073480A JP3817432B2 (en) 2001-03-15 2001-03-15 Toner and image forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001073480A JP3817432B2 (en) 2001-03-15 2001-03-15 Toner and image forming method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002278134A JP2002278134A (en) 2002-09-27
JP3817432B2 true JP3817432B2 (en) 2006-09-06

Family

ID=18930896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001073480A Expired - Fee Related JP3817432B2 (en) 2001-03-15 2001-03-15 Toner and image forming method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3817432B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005227325A (en) * 2004-02-10 2005-08-25 Fuji Xerox Co Ltd Electrophotographic toner and method for manufacturing the same
US7351509B2 (en) * 2004-02-20 2008-04-01 Canon Kabushiki Kaisha Toner
JP4957253B2 (en) * 2007-01-07 2012-06-20 三菱化学株式会社 Toner for electrostatic image development

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002278134A (en) 2002-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4979517B2 (en) toner
JP4549259B2 (en) Color toner
KR20050016095A (en) Toner
JPH056029A (en) Electrostatic charge image developing toner and production thereof
KR100417559B1 (en) Toner, Image-Forming Method and Process Cartridge
JP3219688B2 (en) Electrostatic image developing toner and method of manufacturing the same
JP2006243593A (en) Toner
JP4545897B2 (en) toner
JP3817432B2 (en) Toner and image forming method
JP2005134891A (en) Toner
JP4272795B2 (en) Image forming method
JP3977107B2 (en) Magnetic toner and process cartridge
JP3275225B2 (en) Magnetic toner for developing electrostatic image and image forming method
JP2003215844A (en) Toner
JP2003202697A (en) Toner and method of producing toner
JP4739115B2 (en) toner
JP2004053863A (en) Magnetic toner
JP2002148864A (en) Toner and method of manufacturing the same
JP2003262972A (en) Image forming apparatus
JP3870032B2 (en) Toner production method
JP4208785B2 (en) toner
JP4422877B2 (en) toner
JP4217535B2 (en) Toner and image forming method
JP2002278147A (en) Magnetic toner, image forming method, and process cartridge
JP2003162089A (en) Magnetic black toner

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040610

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060307

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060508

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060612

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3817432

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090616

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100616

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110616

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120616

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120616

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130616

Year of fee payment: 7

S802 Written request for registration of partial abandonment of right

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R311802

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees