JP4138547B2 - Toner and image forming method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーおよび画像形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法としては、多数の方法が知られているが、一般には、光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成する工程(露光工程)と、該潜像をトナーを用いて現像する現像工程と、紙等の転写材(記録媒体)にトナー画像を転写する転写工程と、定着ローラを用いた加熱等により、前記トナー画像を定着する定着工程とを有している。
【0003】
上記のような電子写真法に用いられるトナーは、通常、主成分である樹脂(以下、単に「樹脂」ともいう。)と、着色剤とを含む材料で構成されている。
トナーを構成する樹脂としては、ポリエステル樹脂が広く用いられている。ポリエステル樹脂は、最終的に得られるトナーの弾性率、帯電性等の特性を制御し易いという特徴を有している。
【0004】
このようなトナーにおいては、ポリエステル樹脂を構成するアルコール成分として、ビスフェノールA類のような芳香族アルコールが一般に用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、このようなアルコール成分で構成されたポリエステルは、摩擦係数が比較的大きく、また、機械的ストレスに弱いため、現像機内等において粒子破壊を起こし易く、帯電不良、機内汚染、定着性低下等の問題を発生する場合があった。
【0005】
また、ビスフェノールA類のような芳香族アルコールを用いずに、脂肪族アルコールで構成されたポリエステルを用いたトナーも知られている(例えば、特許文献2参照)。このものは、ポリエステル樹脂として、脂肪族アルコールとカルボン酸類を縮合してなるブロックと、脂環族アルコールとカルボン酸類を縮合してなるポリエステルブロックとを分子内に有するポリエステルブロック共重合体を用いたものである。しかしながら、このようなトナーでは、十分な定着性(定着強度)を確保することが可能な温度領域が狭くなるという問題点を有していた。
【0006】
【特許文献1】
特開昭57−109825号公報(第1頁第1〜27行目)
【特許文献2】
特開2001−324832号公報(第2頁第1〜13行目)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、機械的ストレスに強く(十分な物理的安定性を有し)、帯電特性に優れ、かつ、幅広い温度領域で十分な定着性(定着強度)を確保することが可能なトナーおよびそのようなトナーを用いた画像形成方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のトナーは、樹脂成分がポリエステル系樹脂を主とする材料で構成されたトナーであって、
前記ポリエステル系樹脂は、主としてブロック共重合体で構成されたブロックポリエステルと、
前記ブロックポリエステルより結晶性の低い非晶性ポリエステルと、
前記非晶性ポリエステルより酸価の高い高酸価ポリエステルを含み、
前記ブロックポリエステルは、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮合してなる結晶性ブロックと、前記結晶性ブロックより結晶性の低い非晶性ブロックとを有するものであり、
前記高酸価ポリエステルの酸価が、10〜85KOHmg/gであることを特徴とする。
これにより、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに強く(十分な物理的安定性を有し)、帯電特性に優れ、かつ、幅広い温度領域で十分な定着性(定着強度)を発揮することが可能なものとなる。
【0012】
本発明のトナーでは、前記高酸価ポリエステルの酸価をA[KOHmg/g]、トナー全体としての酸価をB[KOHmg/g]としたとき、A/B≧2の関係を満足するものであることが好ましい。
これにより、トナーの優れた環境特性(特に、耐湿性)を維持しつつ、定着性や帯電特性等を向上させることができる。
【0027】
本発明の画像形成方法は、定着ローラと、前記定着ローラに圧接される加圧ローラと、前記定着ローラと前記加圧ローラとの接触部で形成される定着ニップ部を通過した記録媒体を前記定着ローラから剥離するための剥離部材とを有する定着装置により、樹脂成分がポリエステル系樹脂を主とする材料で構成されたトナーを記録媒体に定着させ画像を形成する画像形成方法であって、
前記ポリエステル系樹脂は、主としてブロック共重合体で構成されたブロックポリエステルと、
前記ブロックポリエステルより結晶性の低い非晶性ポリエステルと、
前記非晶性ポリエステルより酸価の高い高酸価ポリエステルを含み、
前記ブロックポリエステルは、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮合してなる結晶性ブロックと、前記結晶性ブロックより結晶性の低い非晶性ブロックとを有するものであり、
前記高酸価ポリエステルの酸価が、10〜85KOHmg/gであることを特徴とする。
これにより、記録媒体に確実に定着され、また、画像にすじや乱れが発生するのを防止することができる。
【0031】
本発明の画像形成方法では、前記剥離部材は、前記定着ローラの軸方向に沿って配設されたものであり、かつ、前記定着ニップ部の出口の形状に沿う形状を有するものであることが好ましい。
これにより、定着ローラおよび加圧ローラから、記録媒体を効率よく剥離させることができる。
【0032】
本発明の画像形成方法では、前記定着ニップ部の出口の接線に対する、前記剥離部材の配置角度θは、前記定着ローラ側を+の角度、前記加圧ローラ側を−の角度としたとき、−5〜+20°であることが好ましい。
これにより、画像にすじや乱れが発生するのを防止し、記録媒体の剥離性も向上する。
【0033】
本発明の画像形成方法では、前記定着装置は、前記定着ローラおよび前記加圧ローラの軸方向に延在し、前記定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に、前記定着ローラに近接して配設される剥離部材と、前記加圧ローラに近接して配設される剥離部材とを備え、前記定着ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記定着ローラ表面で行い、前記加圧ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記加圧ローラの軸受表面で行うものであることが好ましい。
これにより、定着ローラおよび加圧ローラからの記録媒体の剥離性を向上させることができる。
【0034】
本発明の画像形成方法では、前記定着装置は、前記加圧ローラの軸方向長さが前記定着ローラのそれよりも短く、その空いたスペースに前記軸受が設けられたものであることが好ましい。
これにより、定着ローラおよび加圧ローラからの記録媒体の剥離性を向上させることができる。
【0035】
本発明の画像形成方法では、前記定着装置は、前記定着ローラの軸方向の端部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG2[μm]が、前記定着ローラの軸方向の中央部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG1[μm]より大きいものであることが好ましい。
これにより、記録媒体の剥離性を維持しつつ、ギャップ管理を簡便に行うことができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトナーの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、本発明のトナーについて説明する。
図1は、本発明のトナーの製造に用いる混練機、冷却機の構成の一例を模式的に示す縦断面図、図2は、ブロックポリエステルについて示差走査熱量分析を行ったときに得られる、ブロックポリエステルの融点付近での示差走査熱量分析曲線のモデル図、図3は、軟化点解析用フローチャート、図4は、トナー中に含まれるトナー粒子から遊離したルチルアナターゼ型の酸化チタンの量を測定する方法を説明するための図である。以下、図1中、左側を「基端」、右側を「先端」として説明する。
【0037】
本発明のトナーは、少なくとも、主成分としての樹脂(以下、単に「樹脂」ともいう)を含むものである。
以下、本発明のトナーの構成材料、製造方法の一例について説明する。
[構成材料]
本発明のトナーは、少なくとも、主成分としての樹脂を含む原料5を用いて製造することができる。
以下、本発明のトナーの製造に用いられる原料5の各成分について説明する。
【0038】
1.樹脂(バインダー樹脂)
本発明においては、樹脂(バインダー樹脂)は、主として、ポリエステル系樹脂で構成されたものである。樹脂中におけるポリエステル系樹脂の含有量は、50wt%以上であるのが好ましく、80wt%以上であるのがより好ましい。
ポリエステル系樹脂は、少なくとも、以下で説明するようなブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルと、高酸価ポリエステルとを含むものである。このように、本発明は、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルと、高酸価ポリエステルとを併用する点に特徴を有する。
【0039】
1−1.ブロックポリエステル
ブロックポリエステルは、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮合してなる結晶性ブロックと、前記結晶性ブロックより結晶性の低い非晶性ブロックとを有するブロック共重合体で構成されたものである。
▲1▼結晶性ブロック
結晶性ブロックは、非晶性ブロックや非晶性ポリエステルに比べて、高い結晶性を有している。すなわち、分子配列構造が、非晶性ブロックや非晶性ポリエステルに比べて強固で安定したものである。このため、結晶性ブロックは、トナー全体としての強度を向上させるのに寄与する。その結果、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに強く、耐久性、保存性に優れたものとなる。
【0040】
ところで、結晶性の高い樹脂は、一般に、結晶性の低い樹脂に比べて、いわゆるシャープメルト性を有している。すなわち、結晶性の高い樹脂は、示差走査熱量分析(DSC)による融点の吸熱ピークの測定を行ったとき、結晶性の低い樹脂に比べて、吸熱ピークがシャープな形状として現れる性質を有している。
一方、結晶性ブロックは、上述したように、結晶性の高いものである。したがって、結晶性ブロックは、ブロックポリエステルにシャープメルト性を付与する機能を有する。このため、本発明のトナーは、後述する非晶性ポリエステルが十分に軟化するような、比較的高い温度(ブロックポリエステルの融点付近の温度)においても、優れた形状の安定性を保持することができる。したがって、本発明のトナーは、幅広い温度領域で十分な定着性(定着強度)を発揮することができる。
また、このような結晶性ブロックを、ブロックポリエステルが有しているため、本発明においては、後述するような熱球形化処理を施す場合、効率良く(短時間で)行うことが可能となり、最終的に得られるトナー粒子の円形度を特に優れたものにすることができる。
【0041】
以下、結晶性ブロックを構成する成分について説明する。
結晶性ブロックを構成するアルコール成分としては、2個以上の水酸基を有するものを用いることができ、中でも水酸基を2個有するアルコール成分であるのが好ましい。このような水酸基を2個有するアルコール成分としては、例えば、芳香環構造を有する芳香族ジオールや、芳香環構造を有さない脂肪族ジオール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等)等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0042】
なお、水酸基を3個以上有するアルコール成分としては、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。
【0043】
このように、結晶性ブロックを構成するアルコール成分は、特に限定されないが、少なくともその一部が脂肪族ジオールであるのが好ましく、その80mol%以上が脂肪族ジオールであるのがより好ましく、その90mol%以上が脂肪族ジオールであるのがさらに好ましい。これにより、ブロックポリエステル(結晶性ブロック)の結晶性を特に高いものとすることができ、上述した効果がさらに顕著なものとなる。
【0044】
また、結晶性ブロックを構成するアルコール成分は、炭素数が3〜7の直鎖状の分子構造を有し、その両端に水酸基を有するもの(一般式:HO−(CH−OHで表されるジオール(ただし、n=3〜7))を含むのが好ましい。このようなアルコール成分が含まれることにより、結晶性が向上し、摩擦係数が低下するため、機械的ストレスに強く、耐久性や保存性に特に優れたものとなる。このようなジオールとしては、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられるが、この中でも1,4−ブタンジオールが好ましい。1,4−ブタンジオールを含むことにより、前述した効果は特に顕著なものとなる。
【0045】
結晶性ブロックを構成するアルコール成分として1,4−ブタンジオールを含む場合、結晶性ブロックを構成するアルコール成分の50mol%以上が1,4−ブタンジオールであるのがより好ましく、その80mol%以上が1,4−ブタンジオールであるのがさらに好ましい。これにより、前述した効果はさらに顕著なものとなる。
【0046】
結晶性ブロックを構成するカルボン酸成分としては、2価以上のカルボン酸またはその誘導体(例えば、酸無水物、低級アルキルエステル等)等を用いることができるが、2価のカルボン酸またはその誘導体等を用いるのが好ましい。このような2価のカルボン酸成分としては、例えば、o−フタル酸(フタル酸)、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
なお、3価以上のカルボン酸成分としては、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
【0047】
このように、結晶性ブロックを構成するカルボン酸成分は、特に限定されないが、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものであるのが好ましく、その50mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがより好ましく、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがさらに好ましい。これにより、最終的に得られるトナーは、トナーとして求められる各種特性のバランスが特に優れたものとなる。ただし、ここでの「カルボン酸成分」は、ブロックポリエステルとしたときのカルボン酸成分のことを指し、ブロックポリエステルを調製する(結晶性ブロックを形成する)際には、当該カルボン酸成分そのものや、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いることができるものとする。
【0048】
ブロックポリエステル中における結晶性ブロックの含有率は、特に限定されないが、5〜60mol%であるのが好ましく、10〜40mol%であるのがより好ましい。結晶性ブロックの含有率が前記下限値未満であると、ブロックポリエステルの含有量等によっては、上述したような結晶性ブロックを有することによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、結晶性ブロックの含有率が前記上限値を超えると、相対的に非晶性ブロックの含有率が低下するため、ブロックポリエステルと、後述する非晶性ポリエステルとの相溶性が低下する可能性がある。
なお、結晶性ブロックは、上記のようなアルコール成分、カルボン酸成分以外の成分を含むものであってもよい。
【0049】
▲2▼非晶性ブロック
非晶性ブロックは、前述した結晶性ブロックに比べて結晶性が低い。また、後述する非晶性ポリエステルも、結晶性ブロックに比べて結晶性が低い。すなわち、非晶性ブロックは、後述する非晶性ポリエステルと同様に、結晶性ブロックに比べて結晶性が低い。
ところで、ブレンド樹脂においては、一般に、結晶性が大きく異なる樹脂同士は相溶し難く、結晶性の差が小さい樹脂同士は相溶し易い。したがって、ブロックポリエステルが非晶性ブロックを有することにより、ブロックポリエステルと、後述する非晶性ポリエステルとの相溶性(分散性)が高まる。その結果、最終的に得られるトナーにおいて、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとが、相分離(特に、マクロ相分離)するのを効果的に防止することができ、ブロックポリエステルの利点と非晶性ポリエステルの利点とを十分かつ安定的に発揮させることができる。
【0050】
以下、非晶性ブロックを構成する成分について説明する。
非晶性ブロックを構成するアルコール成分としては、2個以上の水酸基を有するものを用いることができ、中でも水酸基を2個有するアルコール成分であるのが好ましい。このような水酸基を2個有するアルコール成分としては、例えば、芳香環構造を有する芳香族ジオールや、芳香環構造を有さない脂肪族ジオール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等)等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0051】
なお、水酸基を3個以上有するアルコール成分としては、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。
【0052】
このように、非晶性ブロックを構成するアルコール成分は、特に限定されないが、少なくともその一部が脂肪族ジオールであるのが好ましく、その50mol%以上が脂肪族ジオールであるのがより好ましい。これにより、より靱性に優れた(耐折り曲げ性に優れた)定着画像が得られるという効果が得られる。
また、非晶性ブロックを構成するアルコール成分は、少なくともその一部が分岐鎖(側鎖)を有するものであるのが好ましく、その30mol%以上が分岐鎖を有するものであるのがより好ましい。これにより、規則配列を抑制し、結晶性を低下させ、透明性も向上するという効果が得られる。
【0053】
非晶性ブロックを構成するカルボン酸成分としては、2価以上のカルボン酸またはその誘導体(例えば、酸無水物、低級アルキルエステル等)等を用いることができるが、2価のカルボン酸またはその誘導体等を用いるのが好ましい。このような2価のカルボン酸成分としては、例えば、o−フタル酸(フタル酸)、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
なお、3価以上のカルボン酸成分としては、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
【0054】
このように、非晶性ブロックを構成するカルボン酸成分は、特に限定されないが、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものであるのが好ましく、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがより好ましい。これにより、最終的に得られるトナーは、トナーとして求められる各種特性のバランスが特に優れたものとなる。ただし、ここでの「カルボン酸成分」は、ブロックポリエステルとしたときのカルボン酸成分のことを指し、ブロックポリエステルを調製する(非晶性ブロックを形成する)際には、当該カルボン酸成分そのものや、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いることができるものとする。
なお、非晶性ブロックは、上記のようなアルコール成分、カルボン酸成分以外の成分を含むものであってもよい。
【0055】
上記のような結晶性ブロック、非晶性ブロックを有するブロックポリエステルの平均分子量(重量平均分子量)Mwは、特に限定されないが、1×10〜3×10であるのが好ましく、1.2×10〜1.5×10であるのがより好ましい。平均分子量Mwが前記下限値未満であると、最終的に得られるトナーの機械的強度が低下し、十分な耐久性(保存性)が得られない可能性がある。また、平均分子量Mwが小さすぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、平均分子量Mwが前記上限値を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の転写材(記録媒体)への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0056】
前述のようなアルコール成分やカルボン酸成分を含むブロックポリエステルの酸価は、比較的小さい値であるのが好ましく、具体的には、5KOHmg/g以下であるのが好ましく、2KOHmg/g以下であるのがより好ましい。これにより、最終的に得られるトナー全体としてのの環境特性(特に、耐湿性)を向上させることができる。
【0057】
ブロックポリエステルのガラス転移点Tは、特に限定されないが、50〜80℃であるのが好ましく、55〜75℃であるのがより好ましい。ガラス転移点が前記下限値未満であると、トナーの保存性(耐熱性)が低下し、使用環境等によっては、トナー粒子間での融着が発生する場合がある。一方、ガラス転移点が前記上限値を超えると、低温定着性や透明性が低下する。また、ガラス転移点が高すぎると、後述するような熱球形化処理を施す場合、その効果が十分に発揮されない可能性がある。なお、ガラス転移点は、JIS K 7121に準拠して測定することができる。
【0058】
ブロックポリエステルの軟化点T1/2は、特に限定されないが、90〜180℃であるのが好ましく、100〜160℃であるのがより好ましい。軟化点が前記下限値未満であると、トナーとしての保存性が低下し、十分な耐久性が得られない可能性がある。また、軟化点が低すぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、軟化点が前記上限値を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の転写材(記録媒体)への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。なお、軟化点T1/2は、例えば、フローテスタを用い、サンプル量:1g、ダイ孔径:1mm、ダイ長さ:1mm、荷重:20kgf、予熱時間:300秒、測定開始温度:50℃、昇温速度:5℃/分という条件で測定したときに得られる、図3に示すような解析用フローチャートのh/2に相当するフロー曲線上の点の温度として求めることができる。
【0059】
ブロックポリエステルの融点T(後述する示差走査熱量分析による融点の吸熱ピークの測定を行ったときのピークの中心値Tmp)は、特に限定されないが、190℃以上であるのが好ましく、190〜230℃であるのがより好ましい。融点が190℃未満であると、耐オフセット性の向上等の効果が十分に得られない可能性がある。また、融点が高すぎると、後述する混練工程等において、材料温度を比較的高い温度にしなければならなくなる。その結果、樹脂材料のエステル交換反応が進行しやすくなり、樹脂設計を最終的に得られるトナーに十分に反映させることが困難になる場合がある。なお、融点は、例えば、示差走査熱量分析(DSC)による吸熱ピークの測定により求めることができる。
【0060】
また、最終的に得られるトナーが、後述するような定着ローラを有する定着装置で用いられるものである場合、ブロックポリエステルの融点をT(B)[℃]、定着ローラの表面の標準設定温度をTfix[℃]としたとき、Tfix≦T(B)≦(Tfix+100)の関係を満足するのが好ましく、(Tfix+10)≦T(B)≦(Tfix+70)の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、トナーの定着時にトナー中の結晶成分が溶融しないため、トナー粘度が一定以下に低下せず、定着ローラとの離型性が確保される。
【0061】
また、ブロックポリエステルの融点は、後述する非晶性ポリエステルの軟化点より高いのが好ましい。これにより、最終的に得られるトナーの形状の安定性が向上し、機械的ストレスに対し、特に優れた安定性を示すものとなる。また、ブロックポリエステルの融点が後述する非晶性ポリエステルの軟化点より高いと、例えば、後述するような熱球形化処理を施す場合において、ブロックポリエステルにより、トナー製造用粉末の形状の安定性をある程度確保しつつ、非晶性ポリエステルを十分に軟化させることができる。その結果、熱球形化処理を効率良く行うことができ、比較的容易に、最終的に得られるトナー(トナー粒子)の円形度を比較的高いものとすることができる。
【0062】
ところで、前述したように、本発明で用いるブロックポリエステルは、結晶性の高い結晶性ブロックを有しているため、比較的結晶性の低い樹脂材料(例えば、後述する非晶性ポリエステル等)に比べて、いわゆるシャープメルト性を有している。
結晶性を表す指標としては、例えば、示差走査熱量分析(DSC)による融点の吸熱ピークの測定を行ったときのピークの中心値をTmp[℃]、ショルダーピーク値をTms[℃]としたときに、ΔT=Tmp−Tmsで表されるΔT値等が挙げられる(図2参照)。このΔT値が小さいほど結晶性が高い。
ブロックポリエステルのΔT値は、50℃以下であるのが好ましく、20℃以下であるのがより好ましい。Tmp[℃]、Tms[℃]の測定条件は特に限定されないが、例えば、試料となるブロックポリエステルを、昇温速度:10℃/分で200℃まで昇温し、さらに、降温速度:10℃/分で降温した後、昇温速度:10℃/分で昇温して測定することができる。
また、ブロックポリエステルは、後述する非晶性ポリエステルより結晶性が高い。したがって、非晶性ポリエステルのΔT値をΔT[℃]、ブロックポリエステルのΔT値をΔT[℃]としたとき、ΔT>ΔTの関係を満足する。特に、本発明では、ΔT−ΔT>10の関係を満足するのが好ましく、ΔT−ΔT>30の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、上述した効果はより顕著なものとなる。ただし、非晶性ポリエステルの結晶性が特に低い場合、TmpまたはTmsの少なくとも一方が測定困難(判別困難)であることがある。このような場合、ΔTは∞[℃]とする。
【0063】
ブロックポリエステルは示差走査熱量分析による融点の吸熱ピークの測定を行ったときに求められる融解熱Eが3mJ/mg以上であるのが好ましく、12mJ/mg以上であるのがより好ましい。融解熱Eが3mJ/mg未満であると、結晶性ブロックを有することによる前述したような効果が十分に発揮されない可能性がある。ただし、融解熱としては、ガラス転移点の吸熱ピークの熱量は含まないものとする(図2参照)。融点の吸熱ピークの測定条件は特に限定されないが、例えば、試料となるブロックポリエステルを、昇温速度:10℃/分で200℃まで昇温し、さらに、降温速度:10℃/分で降温した後、昇温速度:10℃/分で昇温したときに測定される値を融解熱として求めることができる。
【0064】
また、ブロックポリエステルは、リニア型ポリマー(架橋構造を有さないポリマー)であるのが好ましい。リニア型ポリマーは、架橋型のものに比べて、摩擦係数が小さい。これにより、特に優れた離型性が得られ、トナーの転写効率がさらに向上する。
なお、ブロックポリエステルは、前述した結晶性ブロック、非晶性ブロック以外のブロックを有するものであってもよい。
【0065】
1−2.非晶性ポリエステル
非晶性ポリエステルは、前述したブロックポリエステルより低い結晶性を有するものである。
非晶性ポリエステルは、主として、トナーを構成する各成分(例えば、後述するような着色剤、ワックス、帯電防止剤等)の分散性や、トナー製造時における混練物の粉砕性、トナーの定着性(特に、低温定着性)、透明性、機械的特性(例えば、弾性、機械的強度等)、帯電性、耐湿性等の機能を向上させるのに寄与する成分である。言い換えると、以下で詳述するような非晶性ポリエステルがトナー中に含まれないと、前記のようなトナーとして求められる特性を十分に発揮するのが困難となる。
【0066】
以下、非晶性ポリエステルを構成する成分について説明する。
非晶性ポリエステルを構成するアルコール成分としては、2個以上の水酸基を有するものを用いることができ、中でも水酸基を2個有するアルコール成分であるのが好ましい。このような水酸基を2個有するアルコール成分としては、例えば、芳香環構造を有する芳香族ジオールや、芳香環構造を有さない脂肪族ジオール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等)等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0067】
なお、水酸基を3個以上有するアルコール成分としては、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。
【0068】
非晶性ポリエステルを構成するカルボン酸成分としては、2価以上のカルボン酸またはその誘導体(例えば、酸無水物、低級アルキルエステル等)等を用いることができるが、2価のカルボン酸またはその誘導体等を用いるのが好ましい。このような2価のカルボン酸成分としては、例えば、o−フタル酸(フタル酸)、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
なお、3価以上のカルボン酸成分としては、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
【0069】
このように、非晶性ポリエステルを構成するカルボン酸成分は、特に限定されないが、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものであるのが好ましく、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがより好ましく、その90mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがさらに好ましい。これにより、最終的に得られるトナーは、トナーとして求められる各種特性のバランスが特に優れたものとなる。ただし、ここでの「カルボン酸成分」は、非晶性ポリエステルとしたときのカルボン酸成分のことを指し、非晶性ポリエステルを調製する際には、当該カルボン酸成分そのものや、その酸無水物、低級アルキルエステル等の誘導体を用いることができるものとする。
【0070】
また、非晶性ポリエステルを構成するモノマー成分は、その50mol%以上(より好ましくは、80mol%以上)が、前述した非晶性ブロックを構成するモノマー成分と同一であるのが好ましい。すなわち、非晶性ポリエステルは、非晶性ブロックと同様のモノマー成分で構成されたものであるのが好ましい。これにより、非晶性ポリエステルとブロックポリエステルとの相溶性が、特に優れたものとなる。ただし、ここでの「モノマー成分」は、非晶性ポリエステル、ブロックポリエステルの製造に用いるモノマーを指すものではなく、非晶性ポリエステル、ブロックポリエステル中に含まれるモノマー成分のことを指す。
なお、非晶性ポリエステルは、上記のようなアルコール成分、カルボン酸成分以外の成分を含むものであってもよい。
【0071】
前述のようなアルコール成分やカルボン酸成分を含む非晶性ポリエステルの酸価は、比較的小さい値であるのが好ましく、具体的には、5KOHmg/g以下であるのが好ましく、2KOHmg/g以下であるのがより好ましい。これにより、最終的に得られるトナーの環境特性(特に、耐湿性)を向上させることができる。
【0072】
非晶性ポリエステルの平均分子量(重量平均分子量)Mwは、特に限定されないが、5×10〜4×10であるのが好ましく、8×10〜2.5×10であるのがより好ましい。平均分子量Mwが前記下限値未満であると、最終的に得られるトナーの機械的強度が低下し、十分な耐久性(保存性)が得られない可能性がある。また、平均分子量Mwが小さすぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、平均分子量Mwが前記上限値を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の転写材(記録媒体)への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0073】
非晶性ポリエステルのガラス転移点Tは、特に限定されないが、50〜75℃であるのが好ましく、50〜65℃であるのがより好ましい。ガラス転移点が前記下限値未満であると、トナーの保存性(耐熱性)が低下し、使用環境等によっては、トナー粒子間での融着が発生する場合がある。一方、ガラス転移点が前記上限値を超えると、低温定着性や透明性が低下する。また、ガラス転移点が高すぎると、後述するような熱球形化処理を施す場合、その効果が十分に発揮されない可能性がある。なお、ガラス転移点は、JIS K 7121に準拠して測定することができる。
【0074】
非晶性ポリエステルの軟化点T1/2は、特に限定されないが、90〜160℃であるのが好ましく、90〜140℃であるのがより好ましく、90〜120℃であるのがさらに好ましい。軟化点が前記下限値未満であると、トナーとしての保存性が低下し、十分な耐久性が得られない可能性がある。また、軟化点が低すぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、軟化点が前記上限値を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の転写材(記録媒体)への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0075】
また、非晶性ポリエステルの軟化点をT1/2(A)[℃]、前述したブロックポリエステルの融点をT(B)としたとき、T(B)>(T1/2(A)+60)の関係を満足するのが好ましく、(T1/2(A)+60)<T(B)<(T1/2(A)+150)の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、例えば、後述するような熱球形化処理を施す場合、より効率良く行うことができ、得られるトナー(粒子)の円形度をさらに向上させることができる。また、上記のような関係を満足することにより、トナーはより幅広い温度領域において、優れた定着性を発揮することができる。
【0076】
なお、軟化点T1/2は、例えば、フローテスタを用い、サンプル量:1g、ダイ孔径:1mm、ダイ長さ:1mm、荷重:20kgf、予熱時間:300秒、測定開始温度:50℃、昇温速度:5℃/分という条件で測定したときに得られる、図3に示すような解析用フローチャートのh/2に相当するフロー曲線上の点の温度として求めることができる。
また、非晶性ポリエステルは、リニア型ポリマー(架橋構造を有さないポリマー)であるのが好ましい。リニア型ポリマーは、架橋型のものに比べて、摩擦係数が小さい。これにより、特に優れた離型性が得られ、トナーの転写効率がさらに向上する。
【0077】
1−3.高酸価ポリエステル
高酸価ポリエステルは、前述した非晶性ポリエステルより酸価が高いものである。このように本発明では、前述したブロックポリエステル、非晶性ポリエステルに加えて、さらに、高酸価ポリエステルを含むことに特徴を有する。
高酸価ポリエステルは、主として、トナーの定着性、帯電特性(負帯電性付与)等の機能を向上させるのに寄与する成分である。このように高酸価ポリエステルを含むことにより、トナー全体としての環境特性(特に耐湿性)を十分に保持しつつ、トナーの定着性、帯電特性などの機能を特に優れたものとすることができる。言い換えると、以下で詳述するような高酸価ポリエステルがトナー中に含まれないと、前記のようなトナーとして求められる特性を十分に発揮するのが困難となる。
【0078】
以下、高酸価ポリエステルを構成する成分について説明する。
高酸価ポリエステルを構成するアルコール成分としては、2個以上の水酸基を有するものを用いることができ、中でも水酸基を2個有するアルコール成分であるのが好ましい。このような水酸基を2個有するアルコール成分としては、例えば、芳香環構造を有する芳香族ジオールや、芳香環構造を有さない脂肪族ジオール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等)等が挙げられ、また、脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール)、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状ジオール類、または2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の環状ジオール類等が挙げられる。
【0079】
なお、水酸基を3個以上有するアルコール成分としては、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。
【0080】
高酸価ポリエステルを構成するカルボン酸成分としては、2価以上のカルボン酸またはその誘導体(例えば、酸無水物、低級アルキルエステル等)等を用いることができるが、2価のカルボン酸またはその誘導体等を用いるのが好ましい。このような2価のカルボン酸成分としては、例えば、o−フタル酸(フタル酸)、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、オクチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
なお、3価以上のカルボン酸成分としては、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの誘導体(例えば、無水物、低級アルキルエステル等)等が挙げられる。
【0081】
このように、高酸価ポリエステルを構成するカルボン酸成分は、特に限定されないが、少なくともその一部がテレフタル酸骨格を有するものであるのが好ましく、その70mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがより好ましく、その80mol%以上がテレフタル酸骨格を有するものであるのがさらに好ましい。これにより、最終的に得られるトナーは、トナーとして求められる各種特性のバランスが特に優れたものとなる。
【0082】
また、高酸価ポリエステルを構成するモノマー成分は、その50mol%以上(より好ましくは、80mol%以上)が、前述した非晶性ポリエステルを構成するモノマー成分と同一であるのが好ましい。すなわち、高酸価ポリエステルは、非晶性ポリエステルと同様のモノマー成分で構成されたものであるのが好ましい。これにより、高酸価ポリエステルと非晶性ポリエステルとの相溶性が、特に優れたものとなる。ただし、ここでの「モノマー成分」は、高酸価ポリエステル、非晶性ポリエステルの製造に用いるモノマーを指すものではなく、高酸価ポリエステル、非晶性ポリエステル中に含まれるモノマー成分のことを指す。
【0083】
以上説明したように、高酸価ポリエステルが上記のようなアルコール成分、カルボン酸成分を含むことにより、前述した非晶性ポリエステルとの相溶性が向上し、相分離や分散不良等を効果的に防止することができる。
なお、高酸価ポリエステルは、上記のようなアルコール成分、カルボン酸成分以外の成分を含むものであってもよい。
【0084】
前述のようなアルコール成分やカルボン酸成分を含む高酸価ポリエステルの具体的な酸価は、10〜85KOHmg/gであるのが好ましい。これにより、トナー全体としての環境特性を十分保持しつつ、トナーの定着性、帯電特性を特に優れたものとすることができる。これに対し、高酸価ポリエステルの酸価が前記下限値未満であると、高酸価ポリエステルの含有量によっては、前述の効果を十分に発揮することができない可能性がある。また、高酸価ポリエステルの酸価が前記上限値を超えると、高酸価ポリエステルの含有量によっては、トナー全体としての酸価が高くなりすぎて、帯電のバラツキや過帯電等の帯電不良が生じる場合がある。また、高酸価ポリエステルの酸価が高すぎると、高酸価ポリエステルの含有量によっては、トナー全体としての酸価が高くなりすぎて、トナーの環境特性が低下する場合がある。
【0085】
ところで、一般に、ポリエステル系樹脂の酸価は、ポリエステル系樹脂を構成するアルコール成分とカルボン酸成分との配合比によって決まるものである。
高酸価ポリエステルを構成するアルコール成分とカルボン酸成分との配合比は、モル比で35:65〜50:50であるのが好ましく、38:62〜47:53であるのがより好ましい。これにより、高酸価ポリエステルの酸価を適度な値に制御することができる。
【0086】
高酸価ポリエステルの平均分子量(重量平均分子量)Mwは、特に限定されないが、5×10〜4×10であるのが好ましく、8×10〜2.5×10であるのがより好ましい。これにより、前述した非晶性ポリエステルとの相溶性がさらに向上する。また、平均分子量をこのような範囲にすることで、最終的に得られるトナーの低温定着性を向上させることができる。これに対し、平均分子量Mwが前記下限値未満であると、最終的に得られるトナーの機械的強度が低下し、十分な耐久性(保存性)が得られない可能性がある。また、平均分子量Mwが小さすぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、平均分子量Mwが前記上限値を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の転写材(記録媒体)への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0087】
高酸価ポリエステルのガラス転移点Tは、特に限定されないが、50〜75℃であるのが好ましく、50〜65℃であるのがより好ましい。ガラス転移点が前記下限値未満であると、トナーの保存性(耐熱性)が低下し、使用環境等によっては、トナー粒子間での融着が発生する場合がある。一方、ガラス転移点が前記上限値を超えると、低温定着性や透明性が低下する。また、ガラス転移点が高すぎると、後述するような熱球形化処理を施す場合、その効果が十分に発揮されない可能性がある。なお、ガラス転移点は、JIS K 7121に準拠して測定することができる。
【0088】
高酸価ポリエステルの軟化点T1/2は、特に限定されないが、90〜160℃であるのが好ましく、90〜140℃であるのがより好ましく、90〜120℃であるのがさらに好ましい。軟化点が前記下限値未満であると、トナーとしての保存性が低下し、十分な耐久性が得られない可能性がある。また、軟化点が低すぎると、トナーの定着時に凝集破壊を起こし易くなり、耐オフセット性が低下する傾向を示す。一方、軟化点が前記上限値を超えると、トナーの定着時に粒界破壊を起こし易くなり、紙等の転写材(記録媒体)への濡れ性も低下し、定着に要する熱量も大きくなる。
【0089】
また、高酸価ポリエステルの軟化点をT1/2(A)[℃]、前述したブロックポリエステルの融点をT(B)としたとき、T(B)>(T1/2(A)+60)の関係を満足するのが好ましく、(T1/2(A)+60)<T(B)<(T1/2(A)+150)の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、例えば、比較的高い温度において、ブロックポリエステルがトナー粒子の形状の安定性をある程度確保しつつ、高酸価ポリエステルが十分に軟化することができる。これにより、トナーの定着温度付近での、トナー粒子の粘度を比較的低いものとし、かつ、トナーの応力緩和時間を長くすることができる。その結果、本発明のトナーを後述するような定着装置で用いた場合における定着性を、特に優れたものにすることができる。また、上記のような関係を満足することにより、例えば、後述するような熱球形化処理を施す場合、より効率良く行うことができ、得られるトナー(粒子)の円形度をさらに向上させることができる。また、上記のような関係を満足することにより、トナーはより幅広い温度領域において、優れた定着性を発揮することができる。
【0090】
なお、軟化点T1/2は、例えば、フローテスタを用い、サンプル量:1g、ダイ孔径:1mm、ダイ長さ:1mm、荷重:20kgf、予熱時間:300秒、測定開始温度:50℃、昇温速度:5℃/分という条件で測定したときに得られる、図3に示すような解析用フローチャートのh/2に相当するフロー曲線上の点の温度として求めることができる。
【0091】
また、高酸価ポリエステルは、前述したブロックポリエステルより低い結晶性を有するものであるのが好ましい。これにより、各樹脂成分の分散不良や相分離等を効果的に防止することができる。
また、高酸価ポリエステルは、リニア型ポリマー(架橋構造を有さないポリマー)であるのが好ましい。リニア型ポリマーは、架橋型のものに比べて、摩擦係数が小さい。これにより、特に優れた離型性が得られ、トナーの転写効率がさらに向上する。
【0092】
トナーを構成する樹脂中における高酸価ポリエステルの含有率は、50wt%以下であるのが好ましく、5〜35wt%であるのがより好ましい。これにより、トナー全体としての環境特性を十分保持しつつ、トナーの定着性、帯電特性を特に優れたものとすることができる。これに対し、トナーを構成する樹脂中における高酸価ポリエステルの含有率が前記上限値を超えると、ブロックポリエステルや非晶性ポリエステル等の酸価によっては、トナー全体としての酸価が高くなり過ぎ、帯電のバラツキや過帯電等の帯電不良を生じる場合がある。
【0093】
高酸価ポリエステルと、前述した非晶性ポリエステルとの配合比は、重量比で10:90〜80:20であるのが好ましく、10:90〜50:50であるのがより好ましい。このような範囲とすることにより、後述するようなトナーを製造する際に得られる混練物を十分均一なものとすることができる。高酸価ポリエステルの配合比が低すぎると、本発明の効果が十分に得られない場合がある。一方、非晶性ポリエステルの配合比が低くなりすぎると、相分離や分散不良等を十分に防止できない場合がある。
【0094】
以上説明したように、本発明では、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルと、高酸価ポリエステルとを併用する点に特徴を有する。このように、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルと、高酸価ポリエステルとを併用することにより、最終的に得られるトナーは、前述したような、ブロックポリエステルが有する特長と、非晶性ポリエステルが有する特長と、高酸価ポリエステルが有する特長とを兼ね備えたものとなる。すなわち、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに強く(十分な物理的安定性を有し)、帯電特性に優れ、かつ、幅広い温度領域で十分な定着性(定着強度)を発揮することが可能なものとなる。
【0095】
このような相乗的な効果は、ブロックポリエステル、非晶性ポリエステルおよび高酸価ポリエステルのうち、いずれか1つまたは2つしか用いなかった場合には得られない。
すなわち、ブロックポリエステルのみを用いた場合(トナー中に非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとを含まない場合)には、トナーの定着性(特に、低温領域での定着性)が低下する。また、ブロックポリエステルのみを用いた場合(トナー中に非晶性ポリエステルと高酸化ポリエステルを含まない場合)には、トナーの透明性等の機能も低下し、さらに、トナーを構成する各成分(例えば、後述するような着色剤、ワックス、帯電防止剤等)の分散性や、トナー製造時における混練物の粉砕性も低下する。
また、非晶性ポリエステルのみを用いた場合(トナー中にブロックポリエステルと高酸価ポリエステルとを含まない場合)には、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに弱いものとなり、十分な耐久性、保存性が得られない。また、非晶性ポリエステルのみを用いた場合(トナー中にブロックポリエステルと高酸化ポリエステルとを含まない場合)には、シャープメルト性が得られないため、幅広い温度領域(特に高温領域)で十分な定着性(定着強度)を確保するのが困難となるとともに、後述するような熱球形化処理を施す場合、効率良く行うのが困難となり、最終的に得られるトナー粒子の円形度を適正な値にするのが困難になる。
また、高酸価ポリエステルのみを用いた場合(トナー中にブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを含まない場合)には、最終的に得られるトナーの酸価が高くなり過ぎ、帯電のバラツキや過帯電等の帯電不良を生じる。また、高酸価ポリエステルのみを用いた場合(トナー中にブロックポリエステルと非晶性ポリエステルとを含まない場合)には、最終的に得られるトナーは、環境特性に劣り、機械的ストレスに弱いものとなり、十分な耐久性、保存性が得られない。
また、ブロックポリエステルを用いなかった場合には、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに弱いものとなり、十分な耐久性、保存性が得られない。また、非晶性ポリエステルを用いなかった場合には、幅広い温度領域での十分な定着性(特に低温領域)を確保するのが困難となる。
また、高酸価ポリエステルを用いなかった場合には、十分な帯電特性(特に負帯電量)を確保するのが困難となる。また、高酸価ポリエステルを用いなかった場合には、十分な定着性を確保するのが困難となる。
【0096】
ところで、結晶性の高いポリエステル(以下、「結晶性ポリエステル」という)は、一般に、安定した分子配列構造を有しているため、前述したようなブロックポリエステルでなくても、トナーとしての強度を向上させ、機械的ストレスに強いものとすることが可能である。しかしながら、前述したようなブロックポリエステル以外の結晶性ポリエステルは、非晶性ポリエステルとの相溶性に劣り、非晶性ポリエステルと併用した場合には、相分離を起こし易い。したがって、ブロックポリエステルを用いないで、ブロックポリエステル以外の結晶性ポリエステルと、非晶性ポリエステルとを併用した場合には、上述したような、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとを併用することによる相乗効果は得られない。
【0097】
ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルとの配合比は、重量比で5:95〜60:40であるのが好ましく、15:85〜50:50であるのがより好ましい。ブロックポリエステルの配合比が低くなりすぎると、トナーの耐オフセット性を十分に向上させるのが困難になる可能性がある。一方、非晶性ポリエステルの配合比が低くなりすぎると、十分な低温定着性や透明性が得られない可能性がある。また、非晶性ポリエステルの配合比が低くなりすぎると、例えば、後述するようなトナーの製造方法の粉砕工程において、混練物7を効率良く、均一な大きさに粉砕するのが困難となる。
また、樹脂(バインダー樹脂)は、前述したブロックポリエステル、非晶性ポリエステルおよび高酸価ポリエステル以外の成分(第4の樹脂成分)を含むものであってもよい。
【0098】
ブロックポリエステル、非晶性ポリエステルおよび高酸価ポリエステル以外の樹脂成分(第4の樹脂成分)としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、ポリエステル樹脂(前述したブロックポリエステル、非晶性ポリエステルとは異なるもの)、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0099】
原料5中における樹脂の含有量は、特に限定されないが、50〜98wt%であるのが好ましく、85〜97wt%であるのがより好ましい。樹脂の含有量が前記下限値未満であると、最終的に得られるトナーにおいて、樹脂が有する機能(例えば、幅広い温度領域での良好な定着性等)が十分に発揮されない可能性がある。一方、樹脂の含有量が前記上限値を超えると、着色剤等の樹脂以外の成分の含有量が相対的に低下し、発色等のトナーの特性を十分に発揮するのが困難となる。
【0100】
2.着色剤
着色剤としては、例えば、顔料、染料等を使用することができる。このような顔料、染料としては、例えば、カーボンブラック、スピリットブラック、ランプブラック(C.I.No.77266)、マグネタイト、チタンブラック、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、キノリンイエロー、タートラジンレーキ、赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、カルコオイルブルー、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、ファイナルイエローグリーンG、ローダミン6G、キナクリドン、ローズベンガル(C.I.No.45432)、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー5:1、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー162、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、金属錯塩染料、シリカ、酸化アルミニウム、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0101】
原料5中における着色剤の含有量は、特に限定されないが、1〜10wt%であるのが好ましく、3〜8wt%であるのがより好ましい。着色剤の含有量が前記下限値未満であると、着色剤の種類によっては、十分な濃度の可視像を形成するのが困難になる可能性がある。一方、着色剤の含有量が前記上限値を超えると、相対的に樹脂の含有量が低下し、必要な色濃度での、紙等の転写材(記録媒体)への定着性が低下する。
【0102】
3.ワックス
また、トナーの製造に用いる原料5中には、必要に応じてワックスが含まれていてもよい。
ワックスが含まれることにより、例えば、トナー粒子の離型性を向上させることができる。
【0103】
ワックスとしては、例えば、オゾケライト、セルシン、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー・トロプシュワックス等の炭化水素系ワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチル、キャンデリラワックス、綿ロウ、木ロウ、ミツロウ、ラノリン、モンタンワックス、脂肪酸エステル等のエステル系ワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等のオレフィン系ワックス、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド等のアミド系ワックス、ラウロン、ステアロン等のケトン系ワックス、エーテル系ワックス等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0104】
前記材料の中でも、特にエステル系ワックス(例えばカルナウバワックスやライスワックス等)を用いた場合には、下記のような効果が得られる。
エステル系ワックスは、前述したポリエステル系樹脂と同様に、分子内にエステル構造を有しており、ポリエステル系樹脂との相溶性に優れる。また、前述したように、ポリエステル系樹脂は、主成分としての樹脂との相溶性にも優れている。このため、最終的に得られるトナー粒子中における遊離ワックスの発生、粗大化を防止することができる(トナー中でのワックスの微分散やミクロ相分離を容易に達成できる)。その結果、最終的に得られるトナーは、定着ローラとの離型性が特に優れたものとなる。
【0105】
ワックスの融点Tは、特に限定されないが、30〜160℃であるのが好ましく、50〜100℃であるのがより好ましい。なお、融点Tは、例えば、示差走査熱量分析(DSC)により、昇温速度:10℃/分で200℃まで昇温し、さらに降温速度:10℃/分で降温した後、昇温速度:10℃/分で昇温したときに測定される値を融解熱として求めることができる。
【0106】
4.その他の成分
また、原料5中には、前記樹脂、着色剤、ワックス以外の成分が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、帯電制御剤、分散剤、磁性粉末等が挙げられる。
前記帯電制御剤としては、例えば、安息香酸の金属塩、サリチル酸の金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、カテコールの金属塩、含金属ビスアゾ染料、ニグロシン染料、テトラフェニルボレート誘導体、第四級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸等が挙げられる。
前記分散剤としては、例えば、金属石鹸、無機金属塩、有機金属塩、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
【0107】
前記金属石鹸としては、トリステアリン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩等)、ジステアリン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩、バリウム塩等)、ステアリン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、鉛塩、亜鉛塩等)、リノレン酸金属塩(例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等)、オクタン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩、カルシウム塩、コバルト塩等)、オレイン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩等)、パルミチン酸金属塩(例えば、亜鉛塩等)、ナフテン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等)、レジン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン鉛塩、亜鉛塩等)等が挙げられる。
【0108】
前記無機金属塩、前記有機金属塩としては、例えば、カチオン性成分として、周期律表の第IA族、第IIA族、および第IIIA族の金属からなる群より選ばれる元素のカチオンを含み、アニオン性成分として、ハロゲン、カーボネート、アセテート、サルフェート、ボレート、ニトレート、およびホォスフェートからなる群より選ばれるアニオンを含む塩等が挙げられる。
【0109】
前記磁性粉末としては、例えば、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料で構成されたもの等が挙げられる。
また、添加剤としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム等を用いてもよい。
【0110】
[混練工程]
上記のような原料5は、図1に示すような混練機1を用いて混練される。
混練に供される原料5は、前述した各成分が予め混合されたものであるのが好ましい。
本実施形態では、混練機として、ニ軸混練押出機を用いる構成について説明する。
混練機1は、原料5を搬送しつつ混練するプロセス部2と、混練された原料(混練物7)を所定の断面形状に形成して押し出すヘッド部3と、プロセス部2内に原料5を供給するフィーダー4とを有している。
【0111】
プロセス部2は、バレル21と、バレル21内に挿入されたスクリュー22、スクリュー23と、バレル21の先端にヘッド部3を固定するための固定部材24とを有している。
プロセス部2では、スクリュー22、スクリュー23が、回転することにより、フィーダー4から供給された原料5に剪断力が加えられ、均一な混練物7、特に、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとが十分に相溶化した混練物7が得られる。
【0112】
プロセス部2の全長は、50〜300cmであるのが好ましく、100〜250cmであるのがより好ましい。プロセス部2の全長が下限値未満であると、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとを十分に相溶化させることが困難となる場合がある。一方、プロセス部2の全長が上限値を超えると、プロセス部2内の温度、スクリュー22、スクリュー23の回転数等によっては、熱による原料5の変性が起こり易くなり、最終的に得られるトナーの物性を十分に制御するのが困難になる可能性がある。
【0113】
また、プロセス部2は、長手方向に所定の長さを有する第1の領域25と、該第1の領域25よりヘッド部3側に設けられた第2の領域26とを有する。すなわち、原料5は、第1の領域25を通過した後に、第2の領域26に送り込まれる。
第1の領域25の内部温度は、第2の領域26より高く設定されている。すなわち、言い換えると、プロセス部2の内部を搬送される原料5は、第1の領域25を通過するときの温度のほうが、第2の領域26を通過するときの温度よりも高くなっている。
【0114】
このように、第1の領域25において、比較的高い温度で原料5を混練することにより、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとを十分に相溶化させることができる。
第1の領域25内での原料温度(第1の領域25の内部温度)T[℃]は、ブロックポリエステルの融点をT(B)[℃]としたとき、T(B)≦Tでの関係を満足するのが好ましく、(T(B)+10℃)≦T≦(T(B)+60℃)の関係を満足するのがより好ましい。原料温度Tが、T(B)[℃]未満であると、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとを十分に相溶化させることが困難となる場合がある。
【0115】
第1の領域25内での原料温度Tの具体的な値は、樹脂の組成等により異なるが、190〜300℃であるのが好ましく、200〜250℃であるのがより好ましい。
また、第1の領域25内で、原料温度Tは、均一であっても、部位により異なるものであってもよい。後者の場合、第1の領域25における原料5の最高温度が、前記下限値よりも高いことが好ましく、さらに、第1の領域25における原料5の最低温度と最高温度とが、上記範囲内にあることがより好ましい。
【0116】
また、原料5の第1の領域25での滞留時間(通過に要する時間)は、0.5〜12分であるのが好ましく、0.5〜7分であるのがより好ましい。第1の領域25での滞留時間が、前記下限値未満であると、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとを十分に相溶化させることが困難となる場合がある。一方、第1の領域25での滞留時間が、前記上限値を超えると、生産効率が低下し、また、プロセス部2内の温度、スクリュー22、スクリュー23の回転数等によっては、熱による原料5の変性が起こり易くなり、最終的に得られるトナーの物性を十分に制御するのが困難になる可能性がある。
【0117】
また、第1の領域25の長さは、10〜200cmであるのが好ましく、20〜150cmであるのがより好ましい。第1の領域25の長さが前記下限値未満であると、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとを十分に相溶化させることが困難となる場合がある。一方、第1の領域25の長さが、前記上限値を超えると、生産効率が低下し、また、プロセス部2内の温度、スクリュー22、スクリュー23の回転数等によっては、熱による原料5の変性が起こり易くなり、最終的に得られるトナーの物性を十分に制御するのが困難になる可能性がある。
【0118】
ところで、第1の領域25では、比較的高い温度で混練することにより、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとを十分に相溶化させる。しかしながら、ブロックポリエステル、非晶性ポリエステルおよび高酸価ポリエステルは、各々分子構造が大きく異なる樹脂であるため、一旦、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとが十分に相溶化した場合であっても、混練物の冷却条件等によっては、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとが相分離を起こす可能性がある。
【0119】
そこで、本実施形態では、図示の構成のように、第2の領域26を設け、第1の領域25よりも比較的低い温度で混練することにした。これにより、混練物7の各構成成分の分散不良や相分離の発生を効果的に防止することができる。また、原料5中にワックス(特に樹脂との相溶性が低いワックス)が含まれる場合には、混練物7中におけるワックスの粗大化等を防止することができ、ワックスを適切な粒径に微分散させることができる。その結果、得られる混練物7においては、粉砕性の低下を効果的に抑制することができ、また、最終的に得られるトナーにおいては、透明性、耐久性の低下やオフセットの発生等を抑制することができる。また、そのトナーについては、混練物7中の各構成成分が均一に分散しているので、トナーの各粒子間での特性のバラツキが小さく、全体としての特性に優れたものとすることができる。従って、各構成成分の効果を十分に発揮させることができる。
【0120】
また、特に、第1の領域25と第2の領域26とを上述のように設けることにより、第2の領域26において、相分離を十分防止しつつ、ブロックポリエステルの結晶化を効率よく進行させることができるので、最終的に得られるトナーは、機械的ストレスに強いものとなる。
第2の領域26内での原料温度(第2の領域26の内部温度)T[℃]は、非晶性ポリエステルの軟化点をT1/2(A)[℃]としたとき、(T1/2(A)−20)≦T≦(T1/2(A)+20)の関係を満足するのが好ましく、(T1/2(A)−10)≦T≦(T1/2(A)+10)の関係を満足するのがより好ましい。原料温度Tが、前記下限値未満であると、混練物7中における相分離等が発生し易くなるとともに、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルの流動性が低下し、トナーの生産性が低下する場合がある。一方、原料温度Tが、前記上限値を超えると、第2の領域26を設けることによる前述の効果が十分に得られない場合がある。
【0121】
第2の領域26内での原料温度Tの具体的な値は、樹脂の組成により異なるが、80〜150℃であるのが好ましく、90〜140℃であるのがより好ましい。
また、第2の領域26内で、原料温度Tは、均一であっても、部位により異なるものであってもよい。後者の場合、第1の領域25における原料5の最低温度が、上記範囲内にあることが好ましい。
【0122】
なお、図示の構成では、第1の領域25と第2の領域26との間に、原料温度がTからTへ移行する温度移行領域28が設けられている。
また、原料5の第2の領域26での滞留時間は、0.5〜12分であるのが好ましく、1〜7分であるのがより好ましい。第2の領域26での滞留時間が、前記下限値未満であると、第2の領域26を設けることによる前述の効果が十分に得られない場合がある。一方、第2の領域26での滞留時間が、前記上限値を超えると、生産効率が低下し、また、プロセス部2内の温度、スクリュー22、スクリュー23の回転数等によっては、熱による原料5の変性が起こり易くなり、最終的に得られるトナーの物性を十分に制御するのが困難になる可能性がある。
【0123】
また、第2の領域26の長さは、20〜200cmであるのが好ましく、40〜150cmであるのがより好ましい。第2の領域26の長さが前記下限値未満であると、第2の領域26を設けることによる前述の効果が十分に得られない場合がある。一方、第2の領域26の長さが、前記上限値を超えると、生産効率が低下し、また、プロセス部2内の温度、スクリュー22、スクリュー23の回転数等によっては、熱による原料5の変性が起こり易くなり、最終的に得られるトナーの物性を十分に制御するのが困難になる可能性がある。
【0124】
また、第1の領域25内での原料温度Tと第2の領域26内での原料温度Tとは、(T−T)≧80[℃]の関係を満足するのが好ましく、80≦(T−T)≦160の関係を満足するのがより好ましい。(T−T)が前記下限値未満であると、後述する冷却工程において、相分離を十分に防止するのが困難な場合がある。
【0125】
スクリュー22、スクリュー23の回転数は、各樹脂成分の配合比や、これらの組成、分子量等により異なるが、50〜600rpmであるのが好ましい。スクリュー22、スクリュー23の回転数が、前記下限値未満であると、例えば、第1の領域25で、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとを十分に相溶化させることが困難となる場合があり、また、第2の領域26では、相分離を十分に防止することが困難となる場合がある。一方、スクリュー22、スクリュー23の回転数が、前記上限値を超えると、剪断により、ポリエステルの分子が切断され、樹脂の特性が劣化する場合がある。
【0126】
また、図示の構成では、第1の領域25、第2の領域26とは異なる第3の領域27が、第1の領域25のフィーダー4側(第2の領域26とは反対側)に設けられている。このようにプロセス部2は、第1の領域25と第2の領域26以外の領域を有するものであってもよい。
第3の領域27内での原料温度T[℃]は、第2の領域26内での原料温度Tとの間で、(T−40)≦T≦(T+40)の関係を満足するのが好ましく、(T−20)≦T≦(T+20)の関係を満足するのがより好ましい。原料温度Tが、前記下限値未満であると樹脂が溶融され難く、混練トルクが高くなりすぎる場合がある。一方、原料温度Tが、前記上限値を超えると、原料投入口の温度が高くなりフィーダー4も加熱され、樹脂がフィーダー4に溶融固着してしまう場合がある。
【0127】
なお、図示の構成では、第3の領域27と第1の領域25との間に、原料温度がTからTへ移行する温度移行領域29が設けられている。
また、図示の構成では、第1の領域25と、第2の領域26と、第3の領域27とが設けられている構成について説明したが、これ以外の領域が設けられている構成であってもよい。例えば、このような領域は、第1の領域25と第2の領域26との間にあってもよいし、第2の領域26よりもヘッド部3側にあってもよい。
【0128】
[押出工程]
プロセス部2で混練された混練物7は、スクリュー22とスクリュー23との回転により、ヘッド部3を介して、混練機1の外部に押し出される。
ヘッド部3は、プロセス部2から混練物7が送り込まれる内部空間31と、混練物7が押し出される押出口32とを有している。
【0129】
内部空間31内での混練物7の温度(少なくとも押出口32付近での温度)T[℃]は、Tより10℃程度、高い温度であるのが好ましい。混練物7の温度Tが、このような温度であると、混練物7が内部空間31で固化せず、押出口32から押し出しやすくなる。
図示の構成では、内部空間31は、押出口32の方向に向って、その横断面積が漸減する横断面積漸減部33を有している。
【0130】
このような横断面積漸減部33を有することにより、押出口32から押し出される混練物7の押出量が安定し、また、後述する冷却工程における混練物7の冷却速度が安定する。その結果、これを用いて製造されるトナーは、各トナー粒子間での特性のバラツキが小さいものとなり、全体としての特性に優れたものになる。
【0131】
[冷却工程]
ヘッド部3の押出口32から押し出された軟化した状態の混練物7は、冷却機6により冷却され、固化する。
冷却機6は、ロール61、62、63、64と、ベルト65、66とを有している。
【0132】
ベルト65は、ロール61とロール62とに巻掛けられている。同様に、ベルト66は、ロール63とロール64とに巻掛けられている。
ロール61、62、63、64は、それぞれ、回転軸611、621、631、641を中心として、図中e、f、g、hで示す方向に回転する。これにより、混練機1の押出口32から押し出された混練物7は、ベルト65−ベルト66間に導入される。ベルト65−ベルト66間に導入された混練物7は、略均一な厚さの板状となるように成形されつつ、冷却される。冷却された混練物7は、排出部67から排出される。ベルト65、66は、例えば、水冷、空冷等の方法により、冷却されている。冷却機として、このようなベルト式のものを用いると、混練機から押し出された混練物と、冷却体(ベルト)との接触時間を長くすることができ、混練物の冷却の効率を特に優れたものとすることができる。
【0133】
ところで、混練工程では、原料5に剪断力が加わっているため、相分離等が十分防止されているが、混練工程を終えた混練物7は、剪断力が加わらなくなるので、長期間放置しておくと、再び相分離等を起こしてしまう可能性がある。従って、上記のようにして得られた混練物7は、できるだけ早く冷却するのが好ましい。具体的には、混練物7の冷却速度(例えば、混練物7が60℃程度まで冷却される際の冷却速度)は、−3℃/秒以上であるのが好ましく、−5〜−100℃/秒であるのがより好ましい。また、混練工程の終了時(剪断力が加わらなくなった時点)から冷却工程が完了するまでに要する時間(例えば、混練物7の温度を60℃以下に冷却するのに要する時間)は、20秒以下であるのが好ましく、3〜12秒であるのがより好ましい。
【0134】
前述した実施形態では、混練機として、連続式のニ軸混練押出機を用いる構成について説明したが、原料の混練に用いる混練機はこれに限定されない。原料の混練には、例えば、ニーダーやバッチ式の三軸ロール、連続ニ軸ロール、ホイールミキサー、ブレード型ミキサー等の各種混練機を用いることができる。
また、図示の構成では、スクリューを2本有する構成の混練機について説明したが、スクリューは1本であってもよいし、3本以上であってもよい。
【0135】
また、本実施形態では、1つの混練機を用いる構成について説明したが、2つの混練機を用いて混練してもよい。この場合、一方の混練機のプロセス部を第1の領域25、他方の混練機のプロセス部を第2の領域26として用いてもよい。また、前述した実施形態では、冷却機として、ベルト式のものを用いた構成について説明したが、例えば、ロール式(冷却ロール式)の冷却機を用いてもよい。また、混練機1の押出口32から押し出された混練物7の冷却は、前記のような冷却機を用いたものに限定されず、例えば、空冷等により行うものであってもよい。
【0136】
[造粒工程]
上述したような冷却工程を経た混練物7を造粒することにより、トナー製造用粉末を得る。
本実施形態においては、造粒工程は、以下に説明するような粉砕工程を有し、必要に応じて、熱球形化処理を施す。
なお、熱球形化工程は、必ずしも行わなくてよい。
【0137】
<粉砕工程>
まず、上述したような冷却工程を経た混練物7を粉砕する。
粉砕の方法は、特に限定されず、例えばボールミル、振動ミル、ジェットミル、ピンミル等の各種粉砕装置、破砕装置を用いて行うことができる。
粉砕の工程は、複数回(例えば、粗粉砕工程と微粉砕工程との2段階)に分けて行ってもよい。
【0138】
また、このような粉砕工程の後、必要に応じて、分級処理等の処理を行ってもよい。
分級処理には、例えば、ふるい、気流式分級機等を用いることができる。
また、後述するような熱球形化処理を施す場合、得られたトナー製造用粉末に対しては、熱球形化工程の前処理として、外添剤を付与する外添処理を施してもよい。このような前処理としての外添処理を行うことにより、トナー粒子の流動性と分散性が向上し、熱によるトナー同士の融着を十分に防止・抑制することができる。なお、このような前処理としての外添処理は、後述するような、熱球形化処理の後工程としての外添工程と同様にして行うことができ、また、後に詳述する外添剤を用いることができる。
【0139】
<熱球形化工程(熱球形化処理)>
次に、必要に応じて上記粉砕工程で得られた粉末(トナー製造用粉末)を加熱して球形化する熱球形化処理を施してもよい。
このような熱球形化処理を施すことにより、トナー製造用粉末の表面上の比較的大きな凹凸が除去され、円形度が比較的高いものとなる。これにより、最終的に得られるトナーは、個々のトナー粉末間での帯電特性の差が小さいものとなり、感光体上への現像性が向上するとともに、感光体上へのトナーの付着(フィルミング)がより効果的に防止され、トナーの転写効率がさらに向上する。
【0140】
特に、本発明のトナーでは、結晶性ブロックを有するブロックポリエステルを含むため、熱球形化処理を施す場合、トナー製造用粉末の形状の安定性をある程度確保しつつ、非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとを十分に軟化させることができる。したがって、本発明では、ブロックポリエステルを含まない原料を用いた場合に比べて、熱球形化処理を効率良く行うことができ、比較的容易に、最終的に得られるトナー(トナー粒子)の円形度を比較的高いものとすることができる。また、その結果、上述した熱球形化処理による効果をより効果的に発揮させることができる。
【0141】
熱球形化処理は、前記粉砕工程で得られたトナー製造用粉末を、例えば、圧縮空気等を用いて、加熱雰囲気下に噴射することにより行うことができる。このときの雰囲気温度は、210〜320℃であるのが好ましく、230〜300℃であるのがより好ましい。雰囲気温度が前記下限値未満であると、円形度を十分に高めるのが困難になる場合がある。一方、雰囲気温度が前記上限値を超えると、材料の熱分解、酸化劣化等の発生や、凝集、相分離等が発生し易くなり、最終的に得られるトナーの機能が低下する場合がある。
【0142】
また、熱球形化処理を施す場合、ブロックポリエステルの融点をT(B)[℃]、非晶性ポリエステルの軟化点をT1/2(A)[℃]としたとき、熱球形化工程時における雰囲気温度T[℃]は、(T1/2(A)+120)≦T≦(T(B)+90)の関係を満足するのが好ましく、(T1/2(A)+140)≦T≦(T(B)+70)の関係を満足するのがより好ましい。このような雰囲気温度Tで熱球形化処理を行うことにより、材料の熱分解、酸化劣化等の発生や、凝集、相分離等の発生を十分に防止しつつ、得られるトナー粒子の円形度を比較的高いものにすることができる。
【0143】
また、このような熱球形化処理は液体中で行っても良い。
また、このような熱球形化工程の後、必要に応じて、分級処理等の処理を行ってもよい。
分級処理には、例えば、ふるい、気流式分級機等を用いることができる。
また、このような熱球形化処理は、特に必要がなければ行わなくてもよく、行わない場合には、前述した粉砕工程の後、得られたトナー製造用粉末に、後述するような外添処理を行ってもよい。
【0144】
[外添工程(外添処理)]
次に、得られたトナー製造用粉末に外添剤を付与する。
外添剤としては、例えば、酸化チタン、シリカ(正帯電性シリカ、負帯電性シリカ等)、酸化アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化亜鉛、アルミナ、マグネタイト等の金属酸化物、窒化珪素等の窒化物、炭化珪素等の炭化物、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、脂肪族金属塩等の金属塩等の無機材料で構成された微粒子、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、脂肪族金属塩(例えば、ステアリン酸マグネシウム)等の有機材料で構成されたもの等が挙げられる。
【0145】
上記外添剤の中でも、外添剤として用いることができる酸化チタンとしては、例えば、ルチル型の酸化チタン、アナターゼ型の酸化チタン、ルチルアナターゼ型の酸化チタン等が挙げられる。
ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、結晶構造がルチル型の酸化チタン(二酸化チタン)と、結晶構造がアナターゼ型の酸化チタン(二酸化チタン)とを同一粒子内に有するものである。すなわち、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、ルチル型の結晶とアナターゼ型の結晶との混晶型の酸化チタン(二酸化チタン)を有するものである。
【0146】
ルチル型の酸化チタンは、通常、紡錘形状の結晶になり易い性質を有している。また、アナターゼ型の酸化チタンは、微小な結晶を析出し易く、疎水化処理等に用いられるシランカップリング剤等との親和性に優れるという性質を有している。
そして、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、ルチル型の結晶とアナターゼ型の結晶との混晶型の酸化チタンを有するものであるため、ルチル型の酸化チタンの利点と、アナターゼ型の酸化チタンの利点とを併有している。すなわち、ルチルアナターゼ型の酸化チタンでは、ルチル型結晶の間(ルチル型結晶の内部)に、微小なアナターゼ型結晶が混在し、全体としては、略紡錘形状を有するものとなることにより、トナーの母粒子中に埋没し難くなり、また、ルチルアナターゼ型の酸化チタン全体としての、シランカップリング剤等との親和性が優れたものとなるため、ルチルアナターゼ型の酸化チタン粉末の表面に均一で安定した疎水性被膜(シランカップリング被膜)が形成され易くなる。したがって、ルチルアナターゼ型の酸化チタンを含むことにより、得られるトナーは、帯電分布が均一(トナー粒子の帯電分布がシャープ)で、安定した帯電特性を有し、環境特性(特に耐湿性)、流動性、耐ケーキング性等に優れたものとなる。
【0147】
特に、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、前述したようなポリエステル系樹脂と併用することにより、以下のような相乗効果を発揮する。
すなわち、前述したように、本発明では、ポリエステル系樹脂は、結晶性の高い結晶性ブロックを有するブロックポリエステルを含むものであるため、トナー粒子中において、主として結晶性ブロックにより形成された所定の大きさの結晶を有するものとすることができる。このような結晶を有することにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、トナーの母粒子中に埋没しにくいものとなる。すなわち、前記結晶のような硬い成分を含むことにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、トナーの母粒子の表面付近に確実に担持(付着)されたものとなる。これにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタンの機能(特に、優れた流動性、帯電性の付与等の効果)を十分に発揮させることができる。このように、前述したポリエステル系樹脂と併用することにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタンの機能を十分に発揮させることができるため、用いる外添剤の量を抑制することができる。その結果、外添剤を多量に添加することによる不都合(例えば、紙等の転写材(記録媒体)への定着性の低下等)の発生を効果的に防止することができる。
【0148】
ルチルアナターゼ型の酸化チタン中におけるルチル型の酸化チタンとアナターゼ型の酸化チタンとの存在比率は、特に限定されないが、重量比で、5:95〜95:5であるのが好ましく、50:50〜90:10であるのがより好ましい。このようなルチルアナターゼ型の酸化チタンを用いることにより、前述したルチルアナターゼ型の酸化チタンを用いることによる効果は、さらに顕著なものとなる。
【0149】
また、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、300〜350nmの波長領域の光を吸収するものであるのが好ましい。これにより、トナーは、特に耐光性(特に、記録媒体への定着後における耐光性)に優れたものとなる。
本発明で用いられるルチルアナターゼ型の酸化チタンの形状は、特に限定されないが、通常、略紡錘形状である。
【0150】
ルチルアナターゼ型の酸化チタンが略紡錘形状を有するものである場合、その平均長軸径は、10〜100nmであるのが好ましく、20〜50nmであるのがより好ましい。平均長軸径がこのような範囲の値であると、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、上述したような機能を十分に発揮することができ、また、トナーの母粒子中に埋没し難く、かつ遊離しにくいものとなる。その結果、トナーの機械的ストレスに対する安定性は、さらに優れたものとなる。
【0151】
トナー中におけるルチルアナターゼ型の酸化チタンの含有量は、特に限定されないが、0.1〜2.0wt%であるのが好ましく、0.5〜1.0wt%であるのがより好ましい。ルチルアナターゼ型の酸化チタンの含有量が前記下限値未満であると、前述したような、ルチルアナターゼ型の酸化チタンを用いることによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、ルチルアナターゼ型の酸化チタンの含有量が前記上限値を超えると、トナーの定着性が低下する傾向を示す。
【0152】
このようなルチルアナターゼ型の酸化チタンは、いかなる方法で調製されたものであってもよいが、例えば、アナターゼ型の酸化チタンを焼成することにより得ることができる。このような方法を用いることにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタン中におけるルチル型の酸化チタンとアナターゼ型の酸化チタンとの存在比率を、比較的容易かつ確実に制御することができる。このような方法でルチルアナターゼ型の酸化チタンを得る場合、焼成温度は、700〜1000℃程度であるのが好ましい。焼成温度をこのような範囲の値にすることにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタン中におけるルチル型の酸化チタンとアナターゼ型の酸化チタンとの存在比率を、さらに容易かつ確実に制御することが可能になる。
【0153】
また、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、疎水化処理が施されたものであるのが好ましい。疎水化処理を施すことにより、帯電が湿度によって大きく左右されなくなるという効果が得られる。疎水化処理としては、例えば、HMDS、シラン系カップリング剤(例えば、アミノ基等の官能基を有するものでもよい)、チタネート系カップリング剤、フッ素含有シラン系カップリング剤、シリコーンオイル等を用いた、ルチルアナターゼ型の酸化チタンの粉末(粒子)への表面処理等が挙げられる。
【0154】
また、前述した外添剤の中でも、外添剤として用いることができるシリカとしては、例えば、正帯電性シリカ、負帯電性シリカ等が挙げられる。正帯電性シリカは、例えば、負帯電性シリカに、アミノ基等の官能基を有するシラン系カップリング剤で、表面処理を施すことにより得ることができる。
外添剤として負帯電性シリカを用いた場合、トナー粒子の帯電量(絶対値)を大きくすることができる。その結果、安定した負帯電性トナーが得られ、画像形成装置のトナー制御が容易になるという効果が得られる。
【0155】
また、負帯電性シリカを前述したルチルアナターゼ型の酸化チタンと併用した場合、特に優れた効果が得られる。すなわち、負帯電性シリカとルチルアナターゼ型の酸化チタンとを併用することにより、トナーの流動性、環境特性(特に耐湿性)をさらに高めたり、より安定した摩擦帯電性を発揮することができるとともに、いわゆるカブリの発生をより効果的に防止することができる。また、負帯電性シリカとルチルアナターゼ型の酸化チタンとを併用することにより、得られるトナーを、帯電量(絶対値)が大きく、かつ帯電分布がよりシャープなものとすることができる。
略紡錘形状のルチルアナターゼ型の酸化チタンの平均長軸径をD[nm]、負帯電性シリカの平均粒径をD[nm]としたとき、0.2≦D/D≦15の関係を満足するのが好ましく、0.4≦D/D≦5の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、負帯電性シリカとルチルアナターゼ型の酸化チタンとを併用することによる効果はさらに顕著なものとなる。なお、本明細書では、「平均粒径」とは、体積基準の平均粒径のことを指すものとする。
【0156】
また、外添剤として、正帯電性シリカを用いた場合、例えば、正帯電性シリカをマイクロキャリアとして機能させることができ、トナー粒子自体の帯電性をさらに向上させることができる。特に、正帯電性シリカと、前述したルチルアナターゼ型の酸化チタンとを併用することにより、得られるトナーを、帯電量(絶対値)が大きく、かつ帯電分布がよりシャープなものとすることができる。
正帯電性シリカを含む場合、その平均粒径は、30〜100nmであるのが好ましく、40〜50nmであるのがより好ましい。正帯電性シリカの平均粒径がこのような範囲の値であると、前述した効果はより顕著なものとなる。
【0157】
また、外添剤としては、上記のような材料で構成された微粒子の表面に、HMDS、シラン系カップリング剤(例えば、アミノ基等の官能基を有するものでもよい)、チタネート系カップリング剤、フッ素含有シラン系カップリング剤、シリコーンオイル等により表面処理を施したものを用いてもよい。
このような外添剤は、例えば、ヘンシェルミキサー等を用いて、トナー製造用粉末と混合すること等により添加することができる。
【0158】
また、このようにして得られるトナー粉末は、外添剤の被覆率(トナー粒子の表面積のうち外添剤が被覆する面積割合であり、外添剤の平均粒径相当の球がトナー平均粒径相当の球を6方細密充填で被覆するとしたときの計算上の被覆率)が100〜300%であるのが好ましく、120〜220%であるのがより好ましい。外添剤の被覆率が前記下限値未満であると、前述したような外添剤の効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、外添剤の被覆率が前記上限値を超えると、トナーの定着性が低下する傾向を示す。
また、外添剤は、トナー中において、実質的に、その全てがトナー粒子(母粒子)に付着した状態になっていてもよいし、その一部がトナー粒子の表面から遊離していてもよい。すなわち、トナー中には、トナー粒子から遊離した外添剤が含まれていてもよい。
【0159】
このように、トナー中に、母粒子から遊離した外添剤(以下、「遊離外添剤」とも言う)が含まれると、このような遊離外添剤を、例えば、トナー粒子とは反対の極性に帯電するマイクロキャリアとして機能させることができる。このようなマイクロキャリアとして機能する遊離外添剤がトナー中に含まれると、現像時等に逆帯電性のトナー粒子(トナー粒子が帯電時に本来示すべき極性とは反対の極性に帯電するトナー粒子)が発生するのを効果的に防止、抑制することができる。その結果、トナーは、いわゆるカブリ等の不都合を生じ難いものとなる。
【0160】
トナー粒子から遊離した外添剤の量は、例えば、電子写真学会年次大会(通算95回)"Japan Hardcopy'97"論文集、「新しい外添評価方法−パーティクルアナライザによるトナー分析−」(鈴木俊之、高原寿雄、電子写真学会主催、1997年7月9〜11日)に開示されている方法を適用して、測定することができる。以下、外添剤として(ルチルアナターゼ型の)酸化チタンを用いた場合のパーティクルアナライザ(PT1000)による遊離外添剤量の測定方法の一例について説明する。
この測定方法は、樹脂(C)からなる母粒子の表面に酸化チタン(TiO2)からなる外添剤を付着させて形成されたトナーTの粒子をプラズマ中に導入することにより、トナー粒子を励起させ、この励起に伴う発光スペクトルを得、元素分析を行うことにより測定する方法である。
【0161】
まず、トナー製造用粉末(母粉末)に外添剤(TiO2)が付着したトナー粒子をプラズマに導入すると、母粒子(C)および外添剤(TiO2)がともに発光する。このとき、母粒子(C)と外添剤(TiO2)とが同時にプラズマに導入されることから、母粒子(C)と外添剤(TiO2)とは同時に発光するようになる。このように、母粒子(C)と外添剤(TiO2)とが同時に発光する状態の場合は、母粒子(C)と外添剤(TiO2)とが同期しているという。換言すれば、母粒子(C)と外添剤(TiO2)とが同期した状態は、外添剤(TiO2)が母粒子(C)に付着している状態を表すことになる。
【0162】
また、外添剤(TiO2)が付着していない母粒子(C)や母粒子(C)から遊離した外添剤(TiO2)がプラズマに導入される場合は、前述と同様に母粒子(C)および外添剤(TiO2)はいずれも発光するが、このとき、母粒子(C)と外添剤(TiO2)とが異なる時間にプラズマに導入されることから、母粒子(C)と外添剤(TiO2)とは異なる時間に発光するようになる(例えば、母粒子が外添剤より先にプラズマに導入されると、先に母粒子が発光し、その後遅れて外添剤が発光する)。
【0163】
このように、母粒子(C)と外添剤(TiO2)とが互いに異なる時間に発光する状態の場合は、母粒子(C)と外添剤(TiO2)とが同期していない(つまり、非同期である)という。換言すれば、母粒子(C)と外添剤(TiO2)とが非同期である状態は、外添剤(TiO2)が母粒子(C)に付着していない状態を表すことになる。
【0164】
更に、上記のようにして得られる発光スペクトルにおいて発光信号の高さは、その発光の強さを表しているが、この発光の強さは粒子の大きさや形ではなく、粒子内に含まれているその元素(C、TiO2)の原子数に比例している。そこで、元素の発光強度を粒子の大きさとして表すために、母粒子(C)および外添剤(TiO2)の発光が得られたとき、これらの母粒子(C)および外添剤(TiO2)だけでできた真球の粒子を仮定し、このときの真球の粒子を等価粒子と呼び、これらの粒径を等価粒径と呼ぶ。そして、外添剤は非常に小さいことから、これらの粒子を1個ずつ検出することができないので、検出された外添剤の発光信号を足し合わせて1つの等価粒子に換算して分析する。
このように母粒子および外添剤の各発光スペクトルによって得られた等価粒子の等価粒径を、トナーの各粒子毎にプロットすると、図4に示すようなトナー粒子の等価粒径分布図が得られる。
【0165】
図4において、横軸は母粒子(C)の等価粒径を表し、縦軸は外添剤(TiO2)の等価粒径を表している。そして、横軸上の等価粒子は、外添剤(TiO2)が付着されていない非同期の母粒子(C)を表しているとともに、縦軸上の等価粒子は、母粒子(C)から遊離した非同期の外添剤(TiO2)を表している。また、横軸および縦軸上にない等価粒子は、母粒子(C)に外添剤(TiO2)が付着されている同期のトナーを表している。このようにして、トナーの母粒子(C)に対する外添剤(TiO2)の付着状態が分析される。
【0166】
このようにして測定することができる、トナー粒子から遊離したルチルアナターゼ型の酸化チタンの量(トナー中に含まれるルチルアナターゼ型の酸化チタンのうち、遊離外添剤となっているものの割合)は、0.1〜5.0wt%であるのが好ましく、0.5〜3.0wt%であるのがより好ましい。遊離外添剤の割合が少な過ぎると前述したマイクロキャリアとしての機能が十分に発揮されない場合がある。一方、遊離外添剤の割合が前記上限値を超えると、遊離外添剤がトナー接触部材に付着してフィルミングが発生しやすくなる。
【0167】
以上のようにして得られるトナー(トナー粉末)は、下記式(I)で表される平均円形度Rが0.90〜0.98であるのが好ましく、0.92〜0.98であるのがより好ましい。平均円形度Rが0.90未満であると、個々のトナー粉末間での帯電特性の差を十分に小さくするのが困難となり、感光体上への現像性が低下する傾向を示す。また、平均円形度Rが小さすぎると、感光体上へのトナーの付着(フィルミング)が発生しやすくなり、トナーの転写効率が低下する場合がある。一方、平均円形度Rが0.98を超えると、転写効率や機械的強度は増す反面、造粒(粒子同士の接合)が促進されることで平均粒子径が大きくなる等の問題がある。また、平均円形度Rが0.98を超えると、例えば、感光体等に付着したトナーをクリーニングにより除去するのが困難となる。
【0168】
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円(完全な幾何学的円)の周囲長を表す。)
また、トナーの平均粒径は、3〜12μmであるのが好ましく、5〜10μmであるのがより好ましい。トナーの平均粒径が前記下限値未満であると、トナー粒子間での融着等が起こり易くなる。一方、トナーの平均粒径が前記上限値を超えると、印刷物の解像度が低下する傾向を示す。
【0169】
また、トナー中のポリエステル系樹脂の含有量は、50〜98wt%であるのが好ましく、85〜97wt%であるのがより好ましい。ポリエステル系樹脂の含有量が前記下限値未満であると、本発明の効果が十分に得られない可能性がある。一方、ポリエステル系樹脂の含有量が前記上限値を超えると、着色剤等の成分含有量が相対的に低下し、発色性等の特性発揮が困難となる場合がある。
【0170】
また、トナー中に含まれるブロックポリエステルの組成(構成モノマー、結晶性ブロックの存在比等)、平均重量分子量Mw、ガラス転移点、軟化点、融点等、非晶性ポリエステルの組成(構成モノマー等)、平均重量分子量Mw、ガラス転移点、軟化点等は、原料5の構成材料の項目で説明したのと同様であるのが好ましいが、製造工程中に変化したものであってもよい。
【0171】
また、トナー中にワックスが含まれる場合、その含有量は、特に限定されないが、5wt%以下であるのが好ましく、3wt%以下であるのがより好ましく、0.5〜3wt%であるのがさらに好ましい。ワックスの含有量が多すぎると、ワックスが遊離、粗大化し、トナー表面へのワックスのしみ出し等が顕著に起こり、トナーの転写効率を十分に高めるのが困難になる可能性がある。
【0172】
トナーの物性としての酸価は、トナーの環境特性(特に、耐湿性)を左右する要因の一つである。このようなトナーの酸価は、12KOHmg/g以下であるのが好ましく、8KOHmg/g以下であるのがより好ましい。トナーの酸価が12KOHmg/g以下であると、トナーの環境特性(特に耐湿性)は特に優れたものとなる。
【0173】
また、前述した高酸価ポリエステルの酸価をA[KOHmg/g]、トナー全体としての酸価をB[KOHmg/g]としたとき、A/B≧2の関係を満足するのが好ましく、2≦A/B≦12の関係を満足するのがより好ましい。A/Bがこのような関係を満足することにより、トナーの優れた環境特性(特に、耐湿性)を維持しつつ、定着性や帯電特性等を向上させることができる。
【0174】
これに対し、A/Bが前記下限値未満であると、上記のような効果が得られない。すなわち、高酸価ポリエステルの酸価Aに対するトナー全体としての酸価Bを比較的大きくすると、トナーの環境特性の低下や各トナー粒子間での帯電のバラツキ等が生じる可能性がある。また、このような問題を避けるため、高酸価ポリエステルの酸価Aを比較的小さくすると、定着性や帯電特性等を十分に向上させることができない場合がある。
【0175】
また、本発明のトナーは、後述するような定着ニップ部を有する定着装置で用いられる場合、トナー粒子の前記定着ニップ部の通過時間Δt[秒]における、緩和弾性率G(t)の変化量が、500[Pa]以下であるのが好ましく、100[Pa]以下であるのがより好ましい。このような条件を満足することにより、オフセット等の不都合をより生じ難いものとなる。
【0176】
また、本発明のトナーは、後述するような定着ニップ部を有する定着装置で用いた場合において、トナー粒子が定着ニップ部を通過するのに要する時間をΔt[秒]、トナーの0.01秒での緩和弾性率を初期緩和弾性率G(0.01)とし、さらに、トナーのΔt秒での緩和弾性率をG(Δt)としたとき、G(0.01)/G(Δt)≦10の関係を満足するのが好ましく、1≦G(0.01)/G(Δt)≦8の関係を満足するのがより好ましく、1≦G(0.01)/G(Δt)≦6の関係を満足するのがさらに好ましい。このような関係を満足することにより、トナー粒子の弾性率低下によるトナーの泣き別れ、オフセットが特に発生し難くなる。これに対し、G(0.01)/G(Δt)が10を超えると、トナーの泣き別れ、オフセットが発生し易くなる。トナーの緩和弾性率は、例えば、トナーの構成材料の組成(例えば、ブロックポリエステル、非晶性ポリエステルの分子量、モノマー成分、ランダム性や、ワックス、外添剤の組成、各構成成分の含有量等)や、トナーの製造条件(例えば、混練工程における原料温度、混練時間や、冷却工程における混練物の冷却速度、熱球形化工程における処理温度等)により、調節することができる。
【0177】
また、本発明のトナー中には、通常、主としてブロックポリエステルの結晶性ブロックにより構成された結晶が存在する。
このような結晶は、その平均長さ(長手方向の平均長さ)が10〜1000nmであるのが好ましく、50〜700nmであるのが好ましい。結晶の長さがこのような範囲の値であると、トナーの形状の安定性が特に優れたものとなり、機械的ストレスに対し、特に優れた安定性を示すものとなる。特に、トナー粒子の表面付近に、外添剤がより確実に保持されることとなり(外添剤が母粒子中に埋没するのを効果的に防止することができ)、トナー粒子は、現像装置等における安定性に特に優れたものとなり、また、フィルミング等の発生を生じ難いものとなる。なお、前記結晶の大きさは、例えば、原料成分として用いるブロックポリエステルの製造条件等を制御することによりブロックポリエステルの分子量やランダム性を変更したり、ブロックポリエステルと非晶性ポリエステルと高酸価ポリエステルとの配合比を変更したり、前述した混練工程、冷却工程の条件を変更すること等により、適宜調整することができる。
【0178】
特に、トナーがルチルアナターゼ型の酸化チタンを含むものである場合、次の関係を満足するのが好ましい。すなわち、略紡錘形状のルチルアナターゼ型の酸化チタンの平均長軸径をD[nm]、結晶の平均長さをL[nm]としたとき、0.01≦D/L≦2の関係を満足するのが好ましく、0.02≦D/L≦1の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、ルチルアナターゼ型の酸化チタンは、前述したような効果を十分に発揮しつつ、母粒子中に埋没し難いものとなる。その結果、トナーは、前述した機能を十分に保持し、かつ、機械的ストレスに対する安定性が特に優れたものになる。
【0179】
なお、結晶の平均長さは、透過型電子顕微鏡(TEM)、小角X線散乱測定等により測定することができる。
また、本発明のトナーは、ブロックポリエステルと、非晶性ポリエステルと、高酸価ポリエステルとができるだけ相溶しているものであるのが好ましい。これにより、各トナー粒子間での特性のバラツキが小さく、トナー全体としての特性がより安定したものとなり、本発明の効果がより顕著なものとなる。
【0180】
また、本発明のトナーは、非磁性一成分系のトナーに適用されるものであるのが好ましい。非磁性一成分系のトナーは、一般に、後述するような規制ブレードを有する画像形成装置に適用される。したがって、機械的ストレスに強い本発明のトナーは、非磁性一成分系のトナーとして用いたときに、前述したような効果をより顕著に発揮することができる。
【0181】
また、本発明のトナーが用いられる定着装置は、特に限定されないが、後述するような接触型の定着装置に用いられるものであるのが好ましい。これにより、ブロックポリエステルの結晶による定着ローラとの高い離型性と、低粘度の非晶性ポリエステルによる定着性(定着強度)向上効果と、これらのポリエステル系樹脂に酸価の比較的高い高酸価ポリエステルが加わったことによる定着性のさらなる向上および安定した帯電特性との、それぞれの利点が十分に発揮され、幅広い定着良好域が確保される。
【0182】
次に、本発明のトナーが用いられる定着装置、画像形成装置について説明する。
図5は、本発明のトナーが用いられる画像形成装置の好適な実施形態を示す全体構成図、図6は、図5の画像形成装置が有する現像装置の断面図、図7は、図5の画像形成装置に用いられる定着装置の詳細構造を示し、一部破断面を示す斜視図、図8は、図7の定着装置の要部断面図、図9は、図7の定着装置を構成する剥離部材の斜視図、図10は、図7の定着装置を構成する剥離部材の取付状態を示す側面図、図11は、図7の定着装置を上面から見た正面図、図12は、定着ニップ部の出口における接線に対する、剥離部材の配置角度を説明するための模式図、図13は、定着ローラ、加圧ローラの形状と、定着ニップ部の形状を模式的に示す図、図14は、図13(a)のX−X線における断面図、図15は、定着ローラ、加圧ローラの形状と、定着ニップ部の形状を模式的に示す図、図16は、図15(a)のY−Y線における断面図、図17は、定着ローラと、剥離部材とのギャップを説明するための断面図である。
【0183】
画像形成装置10の装置本体20内には、感光体ドラムからなる像担持体30が配設され、図示しない駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。この像担持体30の周囲には、その回転方向に沿って、像担持体(感光体)30を一様に帯電するための帯電装置40、像担持体30上に静電潜像を形成するための露光装置50、静電潜像を現像するためのロータリー現像装置60、像担持体30上に形成された単色のトナー像を一次転写するための中間転写装置70が配設されている。
【0184】
ロータリー現像装置60は、イエロー用現像装置60Y、マゼンタ用現像装置60M、シアン用現像装置60Cおよびブラック用現像装置60Kが支持フレーム600に装着され、支持フレーム600は図示しない駆動にモータより回転駆動される構成になっている。これらの複数の現像装置60Y、60C、60M、60Kは、像担持体30の1回転毎に選択的に一つの現像装置の現像ローラ604が像担持体30に対向するように回転移動するようにされている。なお、各現像装置60Y、60C、60M、60Kには、各色のトナーが収納されたトナー収納部が形成されている。
【0185】
現像装置60Y、60C、60M、60Kは、いずれも同一の構造を有している。したがって、ここでは現像装置60Yの構造について説明するが、現像装置60C、60M、60Kについても、構造、機能は同様である。
図6に示すように現像装置60Yでは、その内部にトナーTを収容するハウジング601に供給ローラ603および現像ローラ604が軸着されており、当該現像装置60Yが上記した現像位置に位置決めされると、「トナー担持体」として機能する現像ローラ604が像担持体(感光体)30と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向位置決めされるとともに、これらのローラ603、604が本体側に設けられた回転駆動部(図示省略)と係合されて所定の方向に回転するように構成されている。この現像ローラ604は、現像バイアスを印加されるべく銅、ステンレス、アルミニウム等の金属または合金により円筒状に形成されている。
【0186】
また、現像装置60Yでは現像ローラ604の表面に形成されるトナー層の厚みを所定厚みに規制するための規制ブレード605が配置されている。この規制ブレード605は、ステンレスやリン青銅などの板状部材605aと、板状部材605aの先端部に取り付けられたゴムや樹脂部材などの弾性部材605bとで構成されている。この板状部材605aの後端部はハウジング601に固着されており、現像ローラ604の回転方向D3において、板状部材605aの先端部に取り付けられた弾性部材605bが板状部材605aの後端部よりも上流側に位置するように配設されている。
【0187】
中間転写装置70は、駆動ローラ90および従動ローラ100と、両ローラにより図示矢印方向に駆動される中間転写ベルト110と、ベルト110の裏面で像担持体30に対向して配設された一次転写ローラ120と、ベルト110上の残留トナーを除去する転写ベルトクリーナ130と、駆動ローラ90に対向して配設され、中間転写ベルト110に形成された4色フルカラー像を記録媒体(紙等)上に転写するための二次転写ローラ140とからなっている。
装置本体20の底部には給紙カセット150が配設され、給紙カセット150内の記録媒体は、ピックアップローラ160、記録媒体搬送路170、二次転写ローラ140、定着装置190を経て排紙トレイ200に搬送されるように構成されている。なお、230は両面印刷用搬送路である。
【0188】
上記構成からなる画像形成装置の作用について説明する。図示しないコンピュータからの画像形成信号が入力されると、像担持体30、現像装置6の現像ローラ604および中間転写ベルト110が回転駆動し、先ず、像担持体30の外周面が帯電装置40によって一様に帯電され、一様に帯電された像担持体30の外周面に、露光装置50によって第1色目(例えばイエロー)の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、イエローの静電潜像が形成される。
【0189】
一方、現像装置60Yでは、2つのローラ603、604が接触しながら回転することで、イエロートナーが現像ローラ604の表面に擦り付けられて所定の厚みのトナー層が現像ローラ604の表面に形成される。そして、規制ブレード605の弾性部材605bが現像ローラ604の表面に弾性的に当接して、現像ローラ604の表面上のトナー層を、所定の厚みに規制する。
【0190】
像担持体30上に形成された潜像位置には、イエロー用現像装置60Yが回動してその現像ローラ604が当接し、これによってイエローの静電潜像のトナー像が像担持体30上に形成され、次に、像担持体30上に形成されたトナー像は一次転写ローラ120により中間転写ベルト110上に転写される。このとき、二次転写ローラ140は中間転写ベルト110から離間されている。
【0191】
上記の処理が画像形成信号の第2色目、第3色目、第4色目に対して、像担持体30と中間転写ベルト110の1回転による潜像形成、現像、転写が繰り返され、画像形成信号の内容に応じた4色のトナー像が中間転写ベルト110上において重ねられて転写される。そして、このフルカラー画像が二次転写ローラ140に達するタイミングで、記録媒体が搬送路170から二次転写ローラ140に供給され、このとき、二次転写ローラ140が中間転写ベルト110に押圧されるとともに二次転写電圧が印加され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写される。そして、この記録媒体上に転写されたトナー像は定着装置190により加熱加圧され定着される。中間転写ベルト110上に残留しているトナーは転写ベルトクリーナ130によって除去される。
【0192】
なお、両面印刷の場合には、定着装置190を出た記録媒体は、その後端が先端となるようにスイッチバックされ、両面印刷用搬送路230を経て、二次転写ローラ140に供給され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写され、再び定着装置190により加熱加圧され定着される。
図5において、本発明に係わる定着装置190は、熱源を有する定着ローラ210とこれに圧接される加圧ローラ220とから構成され、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸を結び線は水平線からθの角度を有するように配置されている。なお、0°≦θ≦30°である。
【0193】
次に定着装置190について、詳細に説明する。
図7および図11において、ハウジング240内には定着ローラ210が回動自在に装着され、定着ローラ210の一端には駆動ギヤ28が連結されている。そして、定着ローラ210に対向して加圧ローラ220が回動自在に装着されている。加圧ローラ220の軸方向長さは定着ローラ210のそれよりも短く、その空いたスペースに軸受250が設けられて、加圧ローラ220の両端は軸受250により支持されている。軸受250には加圧レバー260が回動可能に設けられ、加圧レバー260の一端とハウジング240間には加圧スプリング270が配設され、これにより加圧ローラ220と定着ローラ210が加圧されるように構成されている。
【0194】
図8において、定着ローラ210は、内部にハロゲンランプ等の熱源210aを有する金属製の筒体210b、筒体210bの外周に設けられたシリコンゴム等からなる弾性層210cと、弾性層210cの表面に被覆されたフッ素ゴム、フッ素樹脂(例えばパーテトラフロロエチレン(PTFE))よりなる表層(図示せず)と、筒体210bに固定された回転軸210dとから構成されている。
【0195】
加圧ローラ220は、金属製の筒体220bと、筒体220bに固定された回転軸220dと、回転軸220dを軸支持する軸受250と、定着ローラ210と同様に、筒体220bの外周に設けられた弾性層220cと、弾性層220cの表面に被覆されたフッ素ゴム、フッ素樹脂よりなる表層(図示せず)とから構成されている。定着ローラ210の弾性層210cの厚みは、加圧ローラ220の弾性層220cの厚みより極端に小さくし、これにより加圧ローラ220側が凹状にへこむような定着ニップ部340が形成されている。
【0196】
図7および図8に示すように、ハウジング240の両側面には、支持軸290、300が設けられており、この支持軸290、300にそれぞれ定着ローラ210側の剥離部材310と加圧ローラ220側の剥離部材320が回動自在に装着されている。これにより、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸方向で定着ニップ部340の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材310、320が配設されることになる。
【0197】
定着ローラ210側の剥離部材310は、図9および図10に示すように、樹脂シートまたは金属シートを基材とし、該基材表面にフッ素系樹脂層を形成している。剥離部材310は、プレート状の剥離部(基材)310aと、剥離部310aの後方で定着ローラ210側にL字状に折曲された折曲部310bと、剥離部310aの両側端で下方向に折曲された支持片310cと、支持片310cに形成された嵌合穴310dと、剥離部310aの両側端前方に延設されたガイド部310eとから構成されている。
【0198】
剥離部310aは、定着ニップ部340の出口(ニップ出口341)に向けて傾斜するように配置され、剥離部310aの先端は定着ローラ210に非接触でかつ近接されている。支持片310cの嵌合穴310dには、図8で説明した支持軸290が嵌合されている。ガイド部310eは、スプリング33によりハウジング240に付勢され、これによりガイド部310eの先端は定着ローラ210に当接されており、その結果、剥離部310aの先端と定着ローラ210表面との間のギャップが常時一定になるようにされている。
【0199】
加圧ローラ220側の剥離部材320は、定着ローラ210側の剥離部材と同様の形状であるが、図7および図8に示すように、剥離部320aの先端は剥離部310aの先端よりも記録媒体搬送方向下流側に配置されている。また、ガイド部320eの先端は加圧ローラ220の軸受250の周面にP点で当接されており、これにより、剥離部320aの先端と加圧ローラ220表面との間のギャップが常時一定になるようにされている。
【0200】
本実施形態では、図7および図8に示すように、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸方向で定着ニップ部340の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材310、320を配設している。定着ローラ210側の剥離部材310の先端は、定着ニップ部340の出口に向けて傾斜するように配置され、定着ローラ210に非接触でかつ近接されている。加圧ローラ220側の剥離部材320の先端は、定着ローラ210側の剥離部材310の先端よりも記録媒体搬送方向下流側に配置されている。
【0201】
図10に示すように、定着ローラ210側の剥離部材310は、そのガイド部310eが、スプリング33によりハウジング240に付勢され、これによりガイド部310eの先端は定着ローラ210に当接されており、その結果、剥離部310aの先端と定着ローラ210表面との間のギャップが常時一定になるように位置決めを行っている。
【0202】
加圧ローラ220側の剥離部材320は、定着ローラ210側の剥離部材と同様の形状であり、図7および図8に示すように、剥離部320aの先端は剥離部310aの先端よりも記録媒体搬送方向下流側に配置され、また、ガイド部320eの先端は加圧ローラ220の軸受250の表面にP点で当接されており、これにより剥離部320aの先端と加圧ローラ220表面との間のギャップが常時一定になるように位置決めを行っている。そのために、図11に示すように、加圧ローラ220の軸方向長さは定着ローラ210のそれよりも短く、その空いたスペースに軸受250が設けられ、加圧ローラ220の両端は軸受250により支持されている。
【0203】
両面印刷の場合、片面に印刷された記録媒体は定着ローラ210側の剥離部材310により剥離された後、記録媒体の後端が先端となるようにスイッチバックされ、両面印刷用搬送路230を経て二次転写ローラ140に供給され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写され、再び定着ローラ210により加熱加圧され定着され、このとき、加圧ローラ220に付着し巻き付いてしまう記録媒体は、加圧ローラ220側の剥離部材320により剥離されることになる。
【0204】
上記のように、本実施形態の定着装置では、定着ローラおよび加圧ローラの軸方向かつ定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に、定着ローラおよび加圧ローラに近接して配設される剥離部材を備え、前記定着ローラ側の剥離部材の位置決めは定着ローラ表面で行ない、前記加圧ローラ側の剥離部材の位置決めは加圧ローラの軸受表面で行うので、定着ローラおよび加圧ローラからの記録媒体の剥離性を向上させることができる。
【0205】
また、本実施形態では、図12に示すように、定着ローラ210と加圧ローラ220とを略水平状態に配置し、記録媒体500を定着ニップ部340から上方に排出する方式を採用しているが、定着ニップ部340の出口341の接線Sに対する、剥離部材310の配置角度θを、−5〜25°の範囲に設定するのが好ましい。定着ニップ部340の出口341の接線Sに対する、剥離部材310の配置角度θをこのような範囲の値に設定することにより、画像にすじが発生し難くなり、また、剥離性が良好になる。なお、配置角度θは、定着ローラ210側を「+」、加圧ローラ側を「−」とする。
【0206】
また、定着ローラ210、加圧ローラ220は、例えば、それぞれの軸方向において外径寸法が略一定のもの(略円筒形状を有するものであってもよいが、外径寸法が両端部付近で小さく中央部付近で大きい、いわゆるクラウン形状や、外径寸法が両端部付近で大きく中央部付近で小さい、いわゆる逆クラウン形状等を有するものであってもよい。
【0207】
例えば、定着ローラ210、加圧ローラ220が図13に示すように、逆クラウン形状を有するものである場合、剥離部材310の断面形状は、図14に示すようなものであるのが好ましい。また、定着ローラ210、加圧ローラ220が図15に示すように、クラウン形状を有するものである場合、剥離部材310の断面形状は、図16に示すようなものであるのが好ましい。
【0208】
このように、定着ローラ210に沿って配設された剥離部材310が定着ニップ部340の出口341の形状に沿う形状を有するものであると、剥離の際に、剥離部材310の定着ローラ210側の側縁と、記録媒体との接点が増え、両者の接触圧力が一部に集中することに起因する弊害、例えば、記録媒体の巻きこみや形成された画像における乱れ、すじの発生等を効果的に防止、抑制することができる。
【0209】
また、図17に示すように、定着装置190では、定着ローラ210の軸方向の端部付近における、定着ローラ210と剥離部材310とのギャップG2[μm]が、定着ローラ210の軸方向の中央部付近における、定着ローラ210と剥離部材310とのギャップG1[μm]より大きくなっているのが好ましい。このような関係を満足することにより、以下のような効果が得られる。
【0210】
すなわち、剥離部材310は、その長さ方向の中央部付近で、定着ローラ210とのギャップが小さいため、剥離性を大きく損なうことなく、ギャップ管理を簡便にでき、また、定着装置190の製造も容易になる。また、異物の侵入や紙詰まりが発生した場合であっても、これらによる剥離部材310や定着ローラ210へのダメージを生じ難く、剥離部材310、定着ローラの耐久性、信頼性が向上し、定着装置190、画像形成装置10としての耐久性、信頼性も向上する。なお、上記のようなG1とG2との関係は、例えば、剥離部材310を弓型形状にしたり、剥離部材310の先端部310fを弓型形状にしたり、定着ローラ210をクラウン形状にすることにより満足させることができる。
【0211】
上記のような定着装置においては、定着ニップ部340の長さは、トナー粒子が前記定着ニップ部340を通過するのに要する時間が0.02〜0.2秒となるようなものであるのが好ましく、0.03〜0.1秒であるのがより好ましい。トナー粒子が前記定着ニップ部340を通過するのに要する時間がこのような範囲の値であると、トナーが溶融温度まで昇温され、かつ溶融しすぎず定着ローラへの離型性が十分に確保される。
【0212】
また、定着装置190は、高速印刷(高速定着、高速画像形成)に適したものであり、具体的には、記録媒体500の送り速度(繰り出し速度)が0.05〜1.0m/秒であるのが好ましく、0.2〜0.5m/秒であるのがより好ましい。このように、本発明では、比較的高速で記録媒体500にトナーを定着した場合であっても、画像にすじや乱れが発生するのを防止することができ、また、記録媒体500の巻きこみ等の剥離不良を発生し難い。
【0213】
また、運転時における、定着ニップ部340の温度は、100〜220℃であるのが好ましく、120〜200℃であるのがより好ましい。定着ニップ部340の温度がこのような範囲の値であると、紙通過時の温度低下(温度ドロップ)によるトナーの定着強度の低下を十分に防止することができる。
また、運転時における、定着設定温度(定着ローラ210表面の設定温度)は、110〜220℃であるのが好ましく、130〜200℃であるのがより好ましい。定着ローラ210の設定温度がこのような範囲の値であると、トナーの定着強度確保と昇温時間(ウォームアップタイム)の短縮が両立できる。
【0214】
以上説明したような定着装置190は、上述したように、高速印刷(高速定着、高速画像形成)に適している。しかしながら、このような定着装置では、トナーの定着した記録媒体が剥離部材に接触する際にもトナーが高温状態になっているため、従来のトナーを用いた場合には、剥離部材との接触により、定着画像に乱れやすじを生じる可能性がある。また、定着したトナーが溶融した状態(低粘度の状態)で剥離部材と接触すると、記録媒体を確実に剥離するのが困難になる可能性もある。
【0215】
その一方で、前述した定着装置190は、本発明のトナーを好適に適用することができる。すなわち、本発明のトナーは、軟化点が比較的低い非晶性ポリエステルと、酸価が比較的高い高酸価ポリエステルとを含んでいるため、定着ニップ部340を通過する際に記録媒体に確実に定着されるものであるとともに、本発明のトナーは、結晶性ブロックを有するブロックポリエステルを含むものであるため、その内部に、高硬度で適度な大きさを有する結晶が析出したものになり易い。このような結晶が存在することにより、定着時のように比較的高い温度となる場合においても、トナーの溶融粘度を所定値より低くさせないようにすることができ、定着時等においても部分的に硬いサイトが存在することになる。その結果、トナーの定着画像が、剥離部材と接触した場合においても、形成された画像に乱れやすじを生じ難い。また、本発明のトナーが定着された記録媒体では、剥離不良が特に起こり難く、剥離部材により定着ローラから確実に剥離される。
【0216】
以上、本発明のトナーについて、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明のトナーは、前述したような方法で製造されたものに限定されない。例えば、前述した実施形態では、造粒工程を経て得られたトナー製造用粉末に外添処理を施すことにより得られるものとして説明したが、外添処理を施さずに、造粒工程により得られた粉末(トナー製造用粉末)をそのままトナーとして用いてもよい。
また、前述した実施形態では、ルチルアナターゼ型酸化チタンは、外添剤として添加されるものとして説明したが、例えば、ルチルアナターゼ型酸化チタンを混練工程に供される原料の一成分として用いることにより、トナーの内部に含まれるものとしてもよい。
【0217】
また、前述した実施形態では、結晶性を示す指標として示差走査熱量分析(DSC)による融点の吸熱ピークの測定で得られるΔTについて説明したが、結晶性を示す指標は、これに限定されない。例えば、結晶性を表す指標としては、密度法、X線法、赤外線法、核磁気共鳴吸収法等により測定される結晶化度等を用いてもよい。
また、前述した実施形態では、トナー製造用粉末は、粉砕法により得られたものを用いたものとして説明したが、スプレードライ法、重合法等、その他の方法により製造されたものであってもよい。
【0218】
また、前述した実施形態では、熱球形化処理を乾式の条件で行う構成について説明したが、熱球形化処理は、例えば、溶液中等の湿式の条件で行ってもよい。
また、前述した実施形態では、混練機として、連続式のニ軸スクリュー押出機を用いる構成について説明したが、原料の混練に用いる混練機はこれに限定されない。原料の混練には、例えば、ニーダーやバッチ式の三軸ロール、連続ニ軸ロール、ホイールミキサー、ブレード型ミキサー等の各種混練機を用いることができる。
【0219】
また、図示の構成では、スクリューを2本有する構成の混練機について説明したが、スクリューは1本であってもよいし、3本以上であってもよい。
また、前述した実施形態では、冷却機として、ベルト式のものを用いた構成について説明したが、例えば、ロール式(冷却ロール式)の冷却機を用いてもよい。また、混練機の押出口から押し出された混練物の冷却は、前記のような冷却機を用いたものに限定されず、例えば、空冷等により行うものであってもよい。
【0220】
また、本発明に適用される定着装置、画像形成装置は、前述した実施形態のようなものに限定されず、定着装置、画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮しうる任意の構成のものと置換することができる。
例えば、前述した実施形態では、接触型の定着装置について説明したが、本発明では、このような接触型の定着装置に限定されず、非接触型の定着装置に適用されるものであってもよい。
【0221】
【実施例】
[1]ポリエステルの製造
トナーの製造に先立ち、以下に示す4種のポリエステルA、B、C、C’、Dを製造した。
[1.1]ポリエステルA(非晶性ポリエステル)の製造
まず、ネオペンチルグリコール:36モル部、エチレングリコール:36モル部、1,4−シクロヘキサンジオール:48モル部、テレフタル酸ジメチル:90モル部、無水フタル酸:10モル部の混合物を用意した。
【0222】
2リットル4つ口フラスコに、還流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計、攪拌装置を常法に従い設置し、前記のアルコール成分とカルボン酸成分との混合物:1000gと、エステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド(PPB)):1gとを、前記2リットル4つ口フラスコ内に入れた。その後、材料温度:180℃で、生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながら、エステル化反応を進行させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外すとともに、真空ポンプに接続した。系内の圧力を5mmHg以下に減圧した状態で、温度を200℃とし、攪拌回転数:150rpm攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステルA(PES−A)とした。
【0223】
得られたポリエステルAについて、示差走査熱量分析装置による融点の吸熱ピークの測定を試みた。その結果、融点の吸収ピークであると判断できるようなシャープなピークは、確認することができなかった。また、ポリエステルAの軟化点T1/2は、111℃、ガラス転移点Tは、60℃、重量平均分子量Mwは、1.3×10であった。また、ポリエステルAの酸価は、0.1KOHmg/gであった。
【0224】
[1.2]ポリエステルB(ブロックポリエステル)の製造
2リットル4つ口フラスコに、還流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計、攪拌装置を常法に従い設置し、上記[1.1]で得られたポリエステルA:70モル部とアルコール成分としての1,4−ブタンジオール:15モル部とカルボン酸成分としてのテレフタル酸ジメチル:15モル部との混合物:1000gと、エステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド(PPB)):1gとを、前記2リットル4つ口フラスコ内に入れた。その後、材料温度:200℃で、生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながら、エステル化反応を進行させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外すとともに、真空ポンプに接続した。系内の圧力を5mmHg以下に減圧した状態で、温度を220℃とし、攪拌回転数:150rpm攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステルB(PES−B)とした。
【0225】
示差走査熱量分析装置を用いた測定での、ポリエステルBの融点の吸熱ピークの中心値Tmpは、218℃、ショルダーピーク値Tmsは、205℃であった。また、測定で得られた示差走査熱量分析曲線から、求められたポリエステルBの融解熱Eは、15mJ/mgであった。また、ポリエステルBの軟化点T1/2は、148℃、ガラス転移点Tは、63℃、重量平均分子量Mwは、2.6×10であった。また、ポリエステルBの酸価は、0.2KOHmg/gであった。
【0226】
[1.3]ポリエステルC(高酸価ポリエステル)の製造
まず、ネオペンチルグリコール:40モル部、エチレングリコール:30モル部、1,4−シクロヘキサンジオール:30モル部、テレフタル酸ジメチル:105モル部、無水フタル酸:15モル部の混合物を用意した。
2リットル4つ口フラスコに、還流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計、攪拌装置を常法に従い設置し、前記のアルコール成分とカルボン酸成分との混合物:1000gと、エステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド(PPB)):1gとを、前記2リットル4つ口フラスコ内に入れた。その後、材料温度:180℃で、生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながら、エステル化反応を進行させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外すとともに、真空ポンプに接続した。系内の圧力を5mmHg以下に減圧した状態で、温度を200℃とし、攪拌回転数:150rpm攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステルC(PES−C)とした。
【0227】
得られたポリエステルCについて、示差走査熱量分析装置による融点の吸熱ピークの測定を試みた。その結果、融点の吸収ピークであると判断できるようなシャープなピークは、確認することができなかった。また、ポリエステルCの軟化点T1/2は、114℃、ガラス転移点Tは、62℃、重量平均分子量Mwは、1.1×10であった。また、ポリエステルCの酸価は、21KOHmg/gであった。
【0228】
[1.4]ポリエステルC’(高酸価ポリエステル)の製造
まず、ネオペンチルグリコール:40モル部、エチレングリコール:30モル部、1,4−シクロヘキサンジオール:30モル部、テレフタル酸ジメチル:120モル部、無水フタル酸:30モル部の混合物を用意した。
2リットル4つ口フラスコに、還流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計、攪拌装置を常法に従い設置し、前記のアルコール成分とカルボン酸成分との混合物:1000gと、エステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド(PPB)):1gとを、前記2リットル4つ口フラスコ内に入れた。その後、材料温度:200℃で、生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながら、エステル化反応を進行させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外すとともに、真空ポンプに接続した。系内の圧力を5mmHg以下に減圧した状態で、温度を220℃とし、攪拌回転数:150rpm攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステルC(PES−C)とした。
【0229】
得られたポリエステルC’について、示差走査熱量分析装置による融点の吸熱ピークの測定を試みた。その結果、融点の吸収ピークであると判断できるようなシャープなピークは、確認することができなかった。また、ポリエステルC’の軟化点T1/2は、107℃、ガラス転移点Tは、58℃、重量平均分子量Mwは、5.6×10であった。また、ポリエステルC’の酸価は、78KOHmg/gであった。
【0230】
[1.5]ポリエステルD(結晶性の高い高酸価ポリエステル)の製造
2リットル4つ口フラスコに、還流冷却器、蒸留塔、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計、攪拌装置を常法に従い設置し、アルコール成分としての1,4−ブタンジオール:50モル部とカルボン酸成分としてのテレフタル酸ジメチル:60モル部との混合物:1000gと、エステル化縮合触媒(チタンテトラブトキシド(PPB)):1gとを、前記2リットル4つ口フラスコ内に入れた。その後、材料温度:260℃で、生成する水、メタノールを蒸留塔より流出させながら、エステル化反応を進行させた。蒸留塔から水、メタノールが流出しなくなった時点で、2リットル4つ口フラスコから蒸留塔を取り外すとともに、真空ポンプに接続した。系内の圧力を5mmHg以下に減圧した状態で、温度を280℃とし、攪拌回転数:150rpm攪拌することにより、縮合反応で発生した遊離ジオールを系外に排出し、その結果得られた反応物をポリエステルD(PES−D)とした。
【0231】
示差走査熱量分析装置を用いた測定での、ポリエステルDの融点の吸熱ピークの中心値Tmpは、228℃、ショルダーピーク値Tmsは、215℃であった。また、測定で得られた示差走査熱量分析曲線から、求められたポリエステルDの融解熱Eは、35mJ/mgであった。また、ポリエステルDの軟化点T1/2は、180℃、ガラス転移点Tは、70℃、重量平均分子量Mwは、2.0×10であった。また、ポリエステルDの酸価は、24KOHmg/gであった。
【0232】
なお、上記の各樹脂材料についての融点、軟化点、ガラス転移点、重量平均分子量の測定は、以下のようにして行った。
融点Tの測定は示差走査熱量計DSC(セイコー電子工業社製、DSC220型)を用いて、次のようにして行った。まず、樹脂サンプルを、昇温速度:10℃/分で200℃まで昇温した後、降温速度:10℃/分で0℃まで降温した。その後、昇温速度:10℃/分で昇温し、その際の結晶融解による吸熱の最大ピーク温度(2ndラン時)を、融点Tとして求めた。
【0233】
軟化点T1/2の測定は、細管式レオメータ(島津製作所社製、フローテスタCFT−500型)を用いて行った。サンプル量:1g、ダイ孔径:1mm、ダイ長さ:1mm、荷重:20kgf、予熱時間:300秒、測定開始温度:50℃、昇温速度:5℃/分という条件で、サンプルを押出し、流出開始時点と、流出終了時点との間のピストンストロークの変動幅が1/2の時点での温度(1/2法温度)を軟化点T1/2として求めた(図3参照)。
【0234】
ガラス転移点Tの測定は、示差走査熱量計DSC(セイコー電子工業社製、DSC220型)を用いて、上記の融点の測定と同時に行った。上記融点の測定方法で説明した2ndラン時の、ガラス転移前後のベースライン指定点の2点間の微分値最大値(DSCデータの最大傾斜点)の接線と、ガラス転移前のベースラインの延長線との交点を、ガラス転移点Tとして求めた。
【0235】
重量平均分子量Mwの測定は、ゲル浸透クロマトグラフィーGPC(東ソー社製、HLC−8220型)を用いて以下のようにして行った。
まず、樹脂サンプル1gをTHF(テトラヒドロフラン)に溶解させ、1mlのTHF溶液(不溶分を含む)を得た。このTHF溶液を遠心分離専用のサンプル瓶に注入し、遠心分離機で、2000rpm、5分間の条件で遠心分離を行い、その上澄み液をサンプレップLCR13−LH(孔径:0.5μm)でろ過し、ろ液を得た。
このようにして得られたろ液を、カラム:TSKgel SuperHZ4000+SuperHZ4000(東ソー社製)、流速:0.5ml/分、温度:25℃、溶媒:THFという条件で、ゲル浸透クロマトグラフィーGPC(東ソー社製、HLC−8220型)を用いて分離し、その結果として得られたチャートに基づき、樹脂サンプルの重量平均分子量Mwを求めた。なお、標準試料としては、単分散ポリスチレンを用いた。
【0236】
[2]トナーの製造
以下のようにして、トナーを製造した。
(実施例1)
まず、非晶性ポリエステルとしてポリエステルA:40重量部、ブロックポリエステルとしてポリエステルB:30重量部、高酸価ポリエステルとしてのポリエステルC:30重量部、着色剤としてキナクリドン(P.R.122):6重量部、帯電制御剤としてサリチル酸クロム錯体(ボントロンE−81):1重量部、ワックスとしてカルナウバワックス:2重量部を用意した。
【0237】
これらの各成分を20L型のヘンシェルミキサーを用いて混合し、トナー製造用の原料を得た。
次に、この原料(混合物)を、図1に示すようなニ軸混練押出機(東芝機械社製、TEM−41型)を用いて、混練した。
ニ軸混練押出機のプロセス部の全長は160cm、第1の領域の長さは32cm、第2の領域の長さは80cm、第3の領域の長さは16cmとした。
【0238】
また、プロセス部における原料の温度が、第1の領域において240℃、第2の領域において100℃、第3の領域において100℃となるように設定した。
また、スクリューの回転速度は120rpmとし、原料の投入速度は20kg/時間とした。
このような条件から求められる、原料が第1の領域を通過するのに要する時間は約1.5分間、第2の領域を通過するのに要する時間は約3分間、である。
【0239】
プロセス部で混練された原料(混練物)は、ヘッド部を介してニ軸混練押出機の外部に押し出した。ヘッド部内における混練物の温度は、110℃となるように調節した。
このようにしてニ軸混練押出機の押出口から押し出された混練物を、図1中に示すような冷却機を用いて、冷却した。冷却工程直後の混練物の温度は、約46℃であった。
混練物の冷却速度は、−7℃/秒であった。また、混練工程の終了時から冷却工程が終了するのに要した時間は、10秒であった。
【0240】
上記のようにして冷却された混練物を粗粉砕(平均粒径:1〜2mm)し、引き続き微粉砕した。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用い、微粉砕にはジェットミル(ホソカワミクロン社製、200AFG)を用いた。なお、微粉砕は、粉砕エア圧:500[kPa]、ロータ回転数:7000[rpm]で行った。
このようにして得られた粉砕物を気流分流機(ホソカワミクロン社製、100ATP)で分級した。
【0241】
その後、分級したトナー製造用粉末に対し、外添剤を付与してトナーを得た。外添剤の付与は、20L型のヘンシェルミキサーを用いて、トナー製造用粉末:100重量部と、外添剤:2.5重量部とを混合することにより行った。外添剤としては、負帯電性小粒径シリカ(平均粒径:12nm):1重量部と、負帯電性大粒径シリカ(平均粒径:40nm):0.5重量部と、ルチルアナターゼ型の酸化チタン(略紡錘形状、平均長軸径:30nm):1重量部とを用いた。なお、負帯電性シリカ(負帯電性小粒径シリカ、負帯電性大粒径シリカ)としては、ヘキサメチルジシラザンで表面処理(疎水化処理)を施したものを用いた。また、ルチルアナターゼ型の酸化チタンとしては、結晶構造がルチル型の酸化チタンと、結晶構造がアナターゼ型の酸化チタンとの比率が、90:10で、300〜350nmの波長領域の光を吸収するものを用いた。
【0242】
ただし、上記のようなトナーの製造は、製造前後での、各樹脂材料の重量平均分子量の変化率が±10%以内、融点、軟化点、ガラス転移点の変化量が±10℃以内となるような条件で行った。
最終的に得られたトナーの平均粒径は、7.5μmであった。また、得られたトナーの平均円形度Rは、0.92であった。また、トナーの酸価は、7KOHmg/gであった。また、トナー中における結晶の平均長さは、500nmであった。また、得られたトナーにおける外添剤の被覆率は、160%であった。また、トナー中に含まれるルチルアナターゼ型の酸化チタンの内、遊離外添剤として存在しているものの割合(遊離率)は、1.8%であった。
【0243】
なお、円形度の測定は、フロー式粒子像解析装置(シスメックス(株)社製、FPIA−2000)を用いて、水分散系で行った。ただし、円形度Rは、下記式(I)で表されるものとする。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
また、トナー中における結晶の平均長さは、透過型電子顕微鏡(TEM)による測定の結果から求めた。
【0244】
(実施例2〜5)
混練工程に供する原料中の、ポリエステルA、ポリエステルBおよびポリエステルCの配合量を表1のようにした以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
(実施例6)
高酸価ポリエステルとして、ポリエステルCの代わりにポリエステルC’を用いて、混練工程に供する原料中の、ポリエステルA、ポリエステルBおよびポリエステルC’の配合量を表1のようにした以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
【0245】
(比較例1)
ポリエステルA:40重量部、ポリエステルB:30重量部、ポリエステルC:30重量部の代わりに、ポリエステルA:70重量部、ポリエステルC:30重量部とした以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
(比較例2)
ポリエステルA:40重量部、ポリエステルB:30重量部、ポリエステルC:30重量部の代わりに、ポリエステルB:30重量部、ポリエステルC:70重量部とした以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
【0246】
(比較例3)
ポリエステルBの代わりに、ポリエステルDを用いた以外は、前記実施例1と同様にしてトナーを製造した。
前記実施例1〜6のトナーの製造においては、混練物の粉砕(微粉砕)する工程で、優れた粉砕性(単位時間当たりの粉砕量:約4〜6[kg/時間])を示した。
【0247】
前記各実施例および各比較例のトナーについて、構成成分を表1に示し、トナーの平均粒径、平均円形度R、酸価、トナー中における結晶の平均長さ、外添剤の被覆率、およびルチルアナターゼ型の酸化チタンの遊離率を表2にまとめて示した。なお、表中、ポリエステルA、ポリエステルB、ポリエステルC、ポリエステルC’、ポリエステルDは、それぞれ、PES−A、PES−B、PES−C、PES−C’、PES−Dで示し、帯電制御剤は、CCAで示した。
【0248】
また、各実施例および各比較例のトナーについて、Δt=0.05[秒]、トナーの0.01秒での緩和弾性率Gを初期緩和弾性率G(0.01)[Pa]とし、さらに、トナーのΔt秒での緩和弾性率G(Δt)[Pa]としたときの、G(0.01)[Pa]とG(Δt)[Pa]との比、G(0.01)/G(Δt)を以下のようにして求めた。
まず、トナー約1gをパラレルプレートにはさみ、加熱溶融させ、高さ1.0〜2.0mmに調製した。このようにして得られたサンプルを、ARES粘弾性測定装置(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製)を用いて、応力緩和測定モードにより、下記測定条件で粘弾性測定を行った。
・測定温度:150℃、
・歪印加量:線径領域における最大歪み
・ジオメトリー:パラレルプレート(25mm径)
上記のような測定により、初期緩和弾性率(0.01秒での緩和弾性率):G(0.01)[Pa]、Δt=0.05秒での緩和弾性率:G(Δt)[Pa]を求めた。これらの結果から得られるG(0.01)/G(Δt)の値を表2にあわせて示す。
【0249】
【表1】

Figure 0004138547
【0250】
【表2】
Figure 0004138547
【0251】
[3]評価
以上のようにして得られた各トナーについて、定着良好域、現像耐久性、帯電特性の評価を行った。
[3.1]定着良好域
まず、前述した図7〜図14、図17に示すような定着装置を作製した。この定着装置では、トナーが定着ニップ部を通過するのに要する時間Δtを0.05秒に設定した。この定着装置を用いて図5、図6に示すような画像形成装置(カラープリンタ)を作製した。この画像形成装置を用いて、未定着の画像サンプルを採取し、当該画像形成装置の定着装置で、以下のような試験を実施した。なお、採取するサンプルのベタは付着量を0.40〜0.50mg/cmに調整した。
【0252】
画像形成装置を構成する定着装置の定着ローラの表面温度を所定温度に設定した状態で、未定着のトナー像が転写された用紙(セイコーエプソン社製、上質普通紙)を、定着装置の内部に導入することにより、トナー像を用紙に定着させ、定着後におけるオフセットの発生の有無を目視で確認した。
同様に、定着ローラの表面の設定温度を100〜220℃の範囲で順次変更していき、各温度でのオフセットの発生の有無を確認し、オフセットが発生しなかった温度範囲を、「定着良好域」として求め、以下の3段階の基準に従い評価した。
◎:「定着良好域」の幅が60℃以上である。
○:「定着良好域」の幅が35℃以上60℃未満である。
×:「定着良好域」の幅が35℃未満である。
【0253】
[3.2]現像耐久性
前記[3.1]で用いた画像形成装置の現像装置にトナーを30gセットした後、無補給でエージングを行い、現像ローラへのフィルミングが発生するまでの時間を測定し、以下の3段階の基準に従い評価した。
◎:エージング開始後、120分以上経過しても、フィルミング発生は認められなかった。
○:エージング開始後、60〜120分でフィルミングが発生。
×:エージング開始後、60分未満でフィルミングが発生。
【0254】
[3.3]帯電特性
前記[3.1]で用いた画像形成装置において、印字途中で画像形成装置を停止させ、カートリッジを取り外し、粉黛帯電量分布測定装置(ホソカワミクロン社製、E-spart analyzer)を用いて、帯電量分布を測定し、その結果から、帯電量を求めた。
【0255】
帯電量については、室温条件(25℃湿度45%)での初期帯電量、1000枚印字後(1K後)の帯電量、および高温高湿条件下(30℃湿度85%)での帯電量について求めた。
1000枚印字後(1K後)の帯電量および高温高湿条件下での帯電量については、以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:初期帯電量からの変化量(絶対値)が1μC/g未満。
○:初期帯電量からの変化量(絶対値)が1μC/g以上2μC/g未満。
△:初期帯電量からの変化量(絶対値)が2μC/g以上3μC/g未満。
×:初期帯電量からの変化量(絶対値)が3μC/g以上。
これらの結果を表3にまとめて示した。
【0256】
【表3】
Figure 0004138547
【0257】
表3から明らかなように、本発明のトナーは、いずれも、現像耐久性に優れ、幅広い温度領域で、優れた定着性、帯電特性を発揮するものであった。特に、高温高湿下での帯電特性にも優れており、優れた環境特性を示していた。すなわち、十分な環境特性を保持しつつ、現像耐久性、定着性、帯電特性に優れていた。また、好ましい組成のポリエステル系樹脂を含むトナーでは、極めて良好な結果が得られた。
【0258】
これに対して、比較例のトナーでは、十分な特性が得られなかった。
特に、ブロックポリエステルを含まない比較例1のトナーは、機械的ストレスに弱く、現像耐久性が劣っていた。また、高温でのオフセットが発生しやすく、定着性も劣っていた。
また、非晶性ポリエステルを含まない比較例2のトナーは、高温高湿下での帯電量低下が顕著であった。これは、トナー中の高酸価ポリエステルの含有量が増えたため、トナー全体としての酸価が大きくなったためと考えられる。
【0259】
また、ブロックポリエステルを用いず、非晶性ポリエステルと結晶性の高いポリエステルDとを併用した比較例3のトナーは、特に、定着性と耐久性が劣っていた。これは、樹脂同士の相溶性に劣るためと考えられる。
また、前記各トナーについて、上記の定着装置の定着ニップ部を通過させ、トナー粒子の前記定着ニップ部の通過時間Δt[秒]における、緩和弾性率G(t)の変化量を測定したところ、実施例1〜6の各トナーでは、緩和弾性率G(t)の変化量は、いずれも100[Pa]以下であった。なお、トナー粒子が通過する際における、定着ニップ部の温度は、180℃であった。
【0260】
また、着色剤として、キナクリドン(P.R.122)に代わり、銅フタロシアニン顔料、ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントイエロー93、カーボンブラックを用いた以外は、前記各実施例および前記各比較例と同様にして、トナーを作製し、これらの各トナーについても前記と同様の評価を行った。その結果、前記各実施例および前記各比較例と同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のトナーの製造に用いる混練機、冷却機の構成の一例を模式的に示す縦断面図である。
【図2】 ブロックポリエステルについて示差走査熱量分析を行ったときに得られる、ブロックポリエステルの融点付近での示差走査熱量分析曲線のモデル図である。
【図3】 軟化点解析用フローチャートである。
【図4】 トナー中に含まれるトナー粒子から遊離したルチルアナターゼ型の酸化チタンの量を測定する方法を説明するための図である。
【図5】 本発明に適用される画像形成装置の好適な実施形態を示す全体構成図である。
【図6】 図5の画像形成装置が有する現像装置の断面図である。
【図7】 図5の画像形成装置に用いられる定着装置の詳細構造を示し、一部破断面を示す斜視図である。
【図8】 図7の定着装置の要部断面図である。
【図9】 図7の定着装置を構成する剥離部材の斜視図である。
【図10】 図7の定着装置を構成する剥離部材の取付状態を示す側面図である。
【図11】 図7の定着装置を上面から見た正面図である。
【図12】 定着ニップ部の出口における接線に対する、剥離部材の配置角度を説明するための模式図である。
【図13】 定着ローラ、加圧ローラの形状と、定着ニップ部の形状を模式的に示す図である。
【図14】 図13(a)のX−X線における断面図である。
【図15】 定着ローラ、加圧ローラの形状と、定着ニップ部の形状を模式的に示す図である。
【図16】 図15(a)のY−Y線における断面図である。
【図17】 定着ローラと、剥離部材とのギャップを説明するための断面図である。
【符号の説明】
1……混練機 2……プロセス部 21……バレル 22、23……スクリュー 24……固定部材 25、26、27、28、29……領域 3……ヘッド部 31……内部空間 32……押出口 33……横断面積漸減部 4……フィーダー 5……原料 6……冷却機 61、62、63、64……ロール 611、621、631、641……回転軸 65、66……ベルト 67……排出部 7……混練物 10……画像形成装置 20……装置本体 30……像担持体 40……帯電装置 50……露光装置 60……ロータリー現像装置 600……支持フレーム 601……ハウジング 603……供給ローラ 604……現像ローラ 605……規制ブレード 605a……板状部材 605b……弾性部材 60Y……イエロー用現像装置 60M……マゼンタ用現像装置 60C……シアン用現像装置 60K……ブラック用現像装置 70……中間転写装置 90……駆動ローラ 100……従動ローラ 110……中間転写ベルト 120……一次転写ローラ 130……転写ベルトクリーナ 140……二次転写ローラ 150……給紙カセット 160……ピックアップローラ 170……記録媒体搬送経路 190……定着装置 200……排紙トレイ 210……定着ローラ(加熱定着部材) 210a……熱源 210b……筒体 210c……弾性層 210d……回転軸 220……加圧ローラ(加圧部材) 220b……筒体 220c……弾性層 220d……回転軸 230……両面印刷用搬送路 240……ハウジング 250……軸受 260……加圧レバー 270……加圧スプリング 280……駆動ギヤ 290……支持軸 300……支持軸 310……剥離部材 310a……剥離部 310b……折曲部 310c……支持片 310d……嵌合穴 310e……ガイド部 310f……先端部 320……剥離部材 320a……剥離部 320e……ガイド部 330……スプリング 340……定着ニップ部 341……ニップ出口 500……記録媒体 T……トナー S……接線 G1……ギャップ G2……ギャップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a toner.And image forming methodIt is about.
[0002]
[Prior art]
A number of methods are known as electrophotographic methods. In general, a process (exposure process) of forming an electrical latent image on a photoconductor by various means using a photoconductive substance, A development step of developing the latent image with toner, a transfer step of transferring the toner image onto a transfer material (recording medium) such as paper, and a fixing step of fixing the toner image by heating using a fixing roller, etc. have.
[0003]
The toner used in the electrophotographic method as described above is generally composed of a material containing a resin as a main component (hereinafter also simply referred to as “resin”) and a colorant.
A polyester resin is widely used as the resin constituting the toner. The polyester resin has a feature that it can easily control properties such as an elastic modulus and chargeability of the finally obtained toner.
[0004]
In such a toner, an aromatic alcohol such as bisphenol A has generally been used as an alcohol component constituting the polyester resin (see, for example, Patent Document 1).
However, polyesters composed of such alcohol components have a relatively large coefficient of friction and are susceptible to mechanical stress, so that they are liable to cause particle breakage in the developing machine, etc. There was a problem that could occur.
[0005]
There is also known a toner using a polyester composed of an aliphatic alcohol without using an aromatic alcohol such as bisphenol A (see, for example, Patent Document 2). This uses a polyester block copolymer having, as a polyester resin, a block formed by condensing an aliphatic alcohol and a carboxylic acid and a polyester block formed by condensing an alicyclic alcohol and a carboxylic acid in the molecule. Is. However, such a toner has a problem that a temperature range in which sufficient fixability (fixing strength) can be secured becomes narrow.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 57-109825 A (page 1, lines 1 to 27)
[Patent Document 2]
JP 2001-324832 A (page 2, lines 1 to 13)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
  An object of the present invention is a toner that is resistant to mechanical stress (has sufficient physical stability), has excellent charging characteristics, and can secure sufficient fixability (fixing strength) in a wide temperature range.And image forming method using such tonerIs to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  Such an object is achieved by the present invention described below.
  The toner of the present invention is a toner in which the resin component is composed of a material mainly composed of a polyester resin,
  The polyester resin is a block polyester mainly composed of a block copolymer;
  An amorphous polyester having lower crystallinity than the block polyester;
  Including a high acid value polyester having a higher acid value than the amorphous polyester,
  The block polyester has a crystalline block obtained by condensing an alcohol component and a carboxylic acid component, and an amorphous block having a lower crystallinity than the crystalline block.The
The acid value of the high acid value polyester is 10 to 85 KOHmg / g.It is characterized by that.
  As a result, the toner finally obtained is resistant to mechanical stress (has sufficient physical stability), has excellent charging characteristics, and exhibits sufficient fixability (fixing strength) in a wide temperature range. It will be possible.
[0012]
The toner of the present invention satisfies the relationship of A / B ≧ 2 when the acid value of the high acid value polyester is A [KOHmg / g] and the acid value of the whole toner is B [KOHmg / g]. It is preferable that
Thereby, it is possible to improve the fixing property, the charging property, and the like while maintaining the excellent environmental characteristics (particularly moisture resistance) of the toner.
[0027]
  The image forming method of the present invention comprises:Peeling for peeling the recording medium from the fixing roller that has passed through the fixing roller, a pressure roller pressed against the fixing roller, and a fixing nip formed by a contact portion between the fixing roller and the pressure roller. Fixing device having memberAccording to the image forming method, the resin component is fixed on a recording medium with toner composed of a material mainly composed of a polyester resin, and an image is formed.
The polyester resin is a block polyester mainly composed of a block copolymer;
An amorphous polyester having lower crystallinity than the block polyester;
Including a high acid value polyester having a higher acid value than the amorphous polyester,
The block polyester has a crystalline block formed by condensing an alcohol component and a carboxylic acid component, and an amorphous block having lower crystallinity than the crystalline block,
The high acid value polyester has an acid value of 10 to 85 KOHmg / g.
As a result, the image can be reliably fixed on the recording medium, and the image can be prevented from being streaked or disturbed.
[0031]
  Of the present inventionImage forming methodThen, it is preferable that the peeling member is disposed along the axial direction of the fixing roller and has a shape along the shape of the outlet of the fixing nip portion.
  Thereby, the recording medium can be efficiently peeled from the fixing roller and the pressure roller.
[0032]
  Of the present inventionImage forming methodThen, the arrangement angle θ of the peeling member with respect to the tangent of the exit of the fixing nip portionAIs preferably −5 to + 20 ° when the fixing roller side is a positive angle and the pressure roller side is a negative angle.
  This prevents streaks and disturbances in the image and improves the peelability of the recording medium.
[0033]
  Of the present inventionImage forming methodThen, the fixing device extends in the axial direction of the fixing roller and the pressure roller, and the fixing roller is disposed downstream of the fixing nip portion in the recording medium conveyance direction.A peeling member disposed close to the pressure roller, and a peeling member disposed close to the pressure rollerIt is preferable that positioning of the peeling member on the fixing roller side is performed on the surface of the fixing roller, and positioning of the peeling member on the pressure roller side is performed on the bearing surface of the pressure roller.
  Thereby, the peelability of the recording medium from the fixing roller and the pressure roller can be improved.
[0034]
  Of the present inventionImage forming methodIn the fixing device, it is preferable that an axial length of the pressure roller is shorter than that of the fixing roller, and the bearing is provided in an empty space.
  Thereby, the peelability of the recording medium from the fixing roller and the pressure roller can be improved.
[0035]
  Of the present inventionImage forming methodThen, in the fixing device, the gap G2 [μm] between the fixing roller and the peeling member in the vicinity of the end portion in the axial direction of the fixing roller has the fixing roller in the vicinity of the central portion in the axial direction of the fixing roller. It is preferable that the gap G1 is larger than the gap G1 [μm].
  Thereby, gap management can be easily performed while maintaining the peelability of the recording medium.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the toner of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the toner of the present invention will be described.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the configuration of a kneader and a cooler used for producing the toner of the present invention, and FIG. 2 is a block obtained when a differential scanning calorimetric analysis is performed on a block polyester. 3 is a model diagram of a differential scanning calorimetric curve near the melting point of polyester, FIG. 3 is a flowchart for softening point analysis, and FIG. 4 is a graph for measuring the amount of rutile-anatase type titanium oxide released from toner particles contained in the toner. It is a figure for demonstrating a method. Hereinafter, in FIG. 1, the left side is assumed to be “base end” and the right side is assumed to be “tip”.
[0037]
The toner of the present invention contains at least a resin as a main component (hereinafter also simply referred to as “resin”).
Hereinafter, an example of a constituent material and a manufacturing method of the toner of the present invention will be described.
[Constituent materials]
The toner of the present invention can be produced using a raw material 5 containing at least a resin as a main component.
Hereinafter, each component of the raw material 5 used for manufacturing the toner of the present invention will be described.
[0038]
1. Resin (binder resin)
In the present invention, the resin (binder resin) is mainly composed of a polyester resin. The content of the polyester resin in the resin is preferably 50 wt% or more, and more preferably 80 wt% or more.
The polyester-based resin contains at least a block polyester as described below, an amorphous polyester, and a high acid value polyester. Thus, the present invention is characterized in that block polyester, amorphous polyester, and high acid value polyester are used in combination.
[0039]
1-1. Block polyester
The block polyester is composed of a block copolymer having a crystalline block obtained by condensing an alcohol component and a carboxylic acid component, and an amorphous block having lower crystallinity than the crystalline block.
(1) Crystalline block
The crystalline block has higher crystallinity than the amorphous block or the amorphous polyester. That is, the molecular arrangement structure is stronger and more stable than amorphous blocks and amorphous polyesters. For this reason, the crystalline block contributes to improving the strength of the entire toner. As a result, the finally obtained toner is resistant to mechanical stress and has excellent durability and storage stability.
[0040]
By the way, generally resin with high crystallinity has what is called sharp melt property compared with resin with low crystallinity. That is, a resin having high crystallinity has a property that when the endothermic peak of the melting point is measured by differential scanning calorimetry (DSC), the endothermic peak appears as a sharp shape compared to the resin having low crystallinity. Yes.
On the other hand, the crystalline block has high crystallinity as described above. Accordingly, the crystalline block has a function of imparting sharp melt properties to the block polyester. Therefore, the toner of the present invention can maintain excellent shape stability even at a relatively high temperature (temperature near the melting point of the block polyester) at which the amorphous polyester described later is sufficiently softened. it can. Therefore, the toner of the present invention can exhibit sufficient fixability (fixing strength) in a wide temperature range.
In addition, since the block polyester has such a crystalline block, in the present invention, when a thermal spheronization treatment as described later is performed, it can be performed efficiently (in a short time). In particular, the circularity of the toner particles obtained can be made particularly excellent.
[0041]
Hereinafter, components constituting the crystalline block will be described.
As the alcohol component constituting the crystalline block, those having two or more hydroxyl groups can be used, and among them, an alcohol component having two hydroxyl groups is preferable. Examples of the alcohol component having two hydroxyl groups include aromatic diols having an aromatic ring structure and aliphatic diols having no aromatic ring structure. Examples of the aromatic diol include bisphenol A and alkylene oxide adducts of bisphenol A (for example, polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (3.3). ) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.0) -polyoxyethylene ( 2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (6) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, etc.), and the aliphatic diol. Is, for example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propylene glycol, 1,3- Lopylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butane Diol, 2,3-butanediol, neopentyl glycol (2,2-dimethylpropane-1,3-diol), 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentane Diol, 3-methyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentane Diol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene Chain diols such as recall, or 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, alkylene oxide adducts of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4-cyclohexanediol, 1,4 -Cyclohexane dimethanol, hydrogenated bisphenol A, cyclic diols such as hydrogenated bisphenol A alkylene oxide adducts, and the like.
[0042]
Examples of the alcohol component having three or more hydroxyl groups include sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4- Butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethyl Examples include benzene.
[0043]
Thus, the alcohol component constituting the crystalline block is not particularly limited, but at least a part thereof is preferably an aliphatic diol, more preferably 80 mol% or more is an aliphatic diol, and 90 mol thereof. More preferably, at least% is an aliphatic diol. Thereby, the crystallinity of the block polyester (crystalline block) can be made particularly high, and the above-described effects become even more remarkable.
[0044]
The alcohol component constituting the crystalline block has a linear molecular structure having 3 to 7 carbon atoms and has hydroxyl groups at both ends (general formula: HO— (CH2)nIt is preferable to include a diol represented by —OH (where n = 3 to 7). By including such an alcohol component, the crystallinity is improved and the friction coefficient is lowered, so that it is resistant to mechanical stress and particularly excellent in durability and storage stability. Examples of such diols include 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, and the like, among which 1,4-butanediol Is preferred. By including 1,4-butanediol, the above-described effects become particularly remarkable.
[0045]
When 1,4-butanediol is included as the alcohol component constituting the crystalline block, 50 mol% or more of the alcohol component constituting the crystalline block is more preferably 1,4-butanediol, and 80 mol% or more thereof. More preferably, it is 1,4-butanediol. Thereby, the effect mentioned above becomes further remarkable.
[0046]
As the carboxylic acid component constituting the crystalline block, a divalent or higher carboxylic acid or a derivative thereof (for example, an acid anhydride, a lower alkyl ester, etc.) can be used. Is preferably used. Examples of such divalent carboxylic acid components include o-phthalic acid (phthalic acid), terephthalic acid, isophthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, octyl succinic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, fumaric acid. Examples include acids, maleic acid, itaconic acid, and derivatives thereof (for example, anhydrides, lower alkyl esters, etc.).
Examples of the trivalent or higher carboxylic acid component include trimellitic acid, pyromellitic acid, and derivatives thereof (for example, anhydride, lower alkyl ester, and the like).
[0047]
As described above, the carboxylic acid component constituting the crystalline block is not particularly limited, but at least a part thereof preferably has a terephthalic acid skeleton, and 50 mol% or more thereof has a terephthalic acid skeleton. It is more preferable that 80 mol% or more of them has a terephthalic acid skeleton. Thereby, the finally obtained toner has a particularly excellent balance of various characteristics required for the toner. However, the “carboxylic acid component” here refers to the carboxylic acid component when the block polyester is used, and when preparing the block polyester (forming a crystalline block), the carboxylic acid component itself, Derivatives such as acid anhydrides and lower alkyl esters can be used.
[0048]
Although the content rate of the crystalline block in block polyester is not specifically limited, It is preferable that it is 5-60 mol%, and it is more preferable that it is 10-40 mol%. If the content of the crystalline block is less than the lower limit, the effect of having the crystalline block as described above may not be sufficiently exhibited depending on the content of the block polyester. On the other hand, if the content of the crystalline block exceeds the upper limit, the content of the amorphous block is relatively decreased, and therefore the compatibility between the block polyester and the amorphous polyester described later may be decreased. There is.
The crystalline block may contain components other than the alcohol component and carboxylic acid component as described above.
[0049]
(2) Amorphous block
The amorphous block has lower crystallinity than the above-described crystalline block. Further, the amorphous polyester described later also has lower crystallinity than the crystalline block. That is, the amorphous block has a lower crystallinity than the crystalline block, as with the amorphous polyester described later.
By the way, in a blend resin, in general, resins having greatly different crystallinities are hardly compatible with each other, and resins having a small difference in crystallinity are easily compatible with each other. Therefore, when the block polyester has an amorphous block, compatibility (dispersibility) between the block polyester and the amorphous polyester described later is increased. As a result, it is possible to effectively prevent phase separation (particularly macrophase separation) between the block polyester and the amorphous polyester in the finally obtained toner. The advantages of polyester can be exhibited sufficiently and stably.
[0050]
Hereinafter, the components constituting the amorphous block will be described.
As the alcohol component constituting the amorphous block, those having two or more hydroxyl groups can be used, and among them, an alcohol component having two hydroxyl groups is preferable. Examples of the alcohol component having two hydroxyl groups include aromatic diols having an aromatic ring structure and aliphatic diols having no aromatic ring structure. Examples of the aromatic diol include bisphenol A and an alkylene oxide adduct of bisphenol A (for example, polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (3.3). ) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.0) -polyoxyethylene ( 2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (6) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, etc.), and the aliphatic diol. Is, for example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propylene glycol, 1,3- Lopylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butane Diol, 2,3-butanediol, neopentyl glycol (2,2-dimethylpropane-1,3-diol), 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentane Diol, 3-methyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentane Diol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene Chain diols such as recall, or 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, alkylene oxide adducts of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4-cyclohexanediol, 1,4 -Cyclohexane dimethanol, hydrogenated bisphenol A, cyclic diols such as hydrogenated bisphenol A alkylene oxide adducts, and the like.
[0051]
Examples of the alcohol component having three or more hydroxyl groups include sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4- Butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethyl Examples include benzene.
[0052]
Thus, although the alcohol component which comprises an amorphous block is not specifically limited, It is preferable that at least one part is an aliphatic diol, and it is more preferable that 50 mol% or more is an aliphatic diol. Thereby, an effect that a fixed image having better toughness (excellent bending resistance) can be obtained can be obtained.
Moreover, it is preferable that at least a part of the alcohol component constituting the amorphous block has a branched chain (side chain), and more preferably 30 mol% or more thereof has a branched chain. Thereby, the effect of suppressing regular arrangement, reducing crystallinity, and improving transparency is obtained.
[0053]
As the carboxylic acid component constituting the amorphous block, a divalent or higher carboxylic acid or a derivative thereof (for example, an acid anhydride, a lower alkyl ester, etc.) can be used. Etc. are preferably used. Examples of such divalent carboxylic acid components include o-phthalic acid (phthalic acid), terephthalic acid, isophthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, octyl succinic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, fumaric acid. Examples include acids, maleic acid, itaconic acid, and derivatives thereof (for example, anhydrides, lower alkyl esters, etc.).
Examples of the trivalent or higher carboxylic acid component include trimellitic acid, pyromellitic acid, and derivatives thereof (for example, anhydride, lower alkyl ester, and the like).
[0054]
As described above, the carboxylic acid component constituting the amorphous block is not particularly limited, but at least a part thereof preferably has a terephthalic acid skeleton, and 80 mol% or more thereof has a terephthalic acid skeleton. More preferably. Thereby, the finally obtained toner has a particularly excellent balance of various characteristics required for the toner. However, the “carboxylic acid component” here refers to the carboxylic acid component when the block polyester is used, and when preparing the block polyester (forming an amorphous block), the carboxylic acid component itself or In addition, derivatives such as acid anhydrides and lower alkyl esters thereof can be used.
The amorphous block may contain components other than the alcohol component and carboxylic acid component as described above.
[0055]
The average molecular weight (weight average molecular weight) Mw of the block polyester having the crystalline block and the amorphous block as described above is not particularly limited, but is 1 × 10.4~ 3x105Preferably, 1.2 × 104~ 1.5 × 105It is more preferable that If the average molecular weight Mw is less than the lower limit, the mechanical strength of the finally obtained toner is lowered, and sufficient durability (storability) may not be obtained. On the other hand, if the average molecular weight Mw is too small, cohesive failure is likely to occur at the time of fixing the toner, and the offset resistance tends to decrease. On the other hand, when the average molecular weight Mw exceeds the upper limit, grain boundary breakage is likely to occur during toner fixing, the wettability to a transfer material (recording medium) such as paper also decreases, and the amount of heat required for fixing increases.
[0056]
The acid value of the block polyester containing the alcohol component and the carboxylic acid component as described above is preferably a relatively small value, specifically, preferably 5 KOH mg / g or less, and 2 KOH mg / g or less. Is more preferable. Thereby, it is possible to improve the environmental characteristics (particularly, moisture resistance) of the finally obtained toner as a whole.
[0057]
Glass transition point T of block polyestergAlthough it is not specifically limited, It is preferable that it is 50-80 degreeC, and it is more preferable that it is 55-75 degreeC. When the glass transition point is less than the lower limit, the storage stability (heat resistance) of the toner is lowered, and fusion between toner particles may occur depending on the use environment or the like. On the other hand, when the glass transition point exceeds the upper limit, low-temperature fixability and transparency are deteriorated. On the other hand, if the glass transition point is too high, the effect may not be sufficiently exhibited when a thermal spheronization treatment as described later is performed. The glass transition point can be measured according to JIS K7121.
[0058]
Softening point T of block polyester1/2Although it is not specifically limited, It is preferable that it is 90-180 degreeC, and it is more preferable that it is 100-160 degreeC. When the softening point is less than the lower limit, the storage stability as a toner is lowered and sufficient durability may not be obtained. On the other hand, if the softening point is too low, cohesive failure is likely to occur at the time of fixing the toner, and the offset resistance tends to decrease. On the other hand, if the softening point exceeds the upper limit, grain boundary breakage is likely to occur during toner fixing, the wettability to a transfer material (recording medium) such as paper also decreases, and the amount of heat required for fixing increases. Softening point T1/2For example, using a flow tester, sample amount: 1 g, die hole diameter: 1 mm, die length: 1 mm, load: 20 kgf, preheating time: 300 seconds, measurement start temperature: 50 ° C., heating rate: 5 ° C./min The temperature of the point on the flow curve corresponding to h / 2 in the flowchart for analysis shown in FIG.
[0059]
Melting point T of block polyesterm(Center value T of peak when endothermic peak of melting point is measured by differential scanning calorimetry described later.mp) Is not particularly limited, but is preferably 190 ° C. or higher, more preferably 190 to 230 ° C. When the melting point is less than 190 ° C., there is a possibility that effects such as improvement in offset resistance cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the melting point is too high, the material temperature must be relatively high in the kneading step described later. As a result, the transesterification reaction of the resin material tends to proceed, and it may be difficult to sufficiently reflect the resin design in the finally obtained toner. In addition, melting | fusing point can be calculated | required by the measurement of the endothermic peak by differential scanning calorimetry (DSC), for example.
[0060]
When the finally obtained toner is used in a fixing device having a fixing roller as described later, the melting point of the block polyester is Tm(B) [° C], the standard set temperature of the surface of the fixing roller is Tfix[℃], Tfix≦ Tm(B) ≤ (Tfix+100) is preferably satisfied, and (Tfix+10) ≦ Tm(B) ≤ (TfixIt is more preferable to satisfy the relationship +70). By satisfying such a relationship, the crystalline component in the toner is not melted at the time of fixing the toner, so that the toner viscosity does not decrease below a certain level and the releasability from the fixing roller is ensured.
[0061]
Moreover, it is preferable that melting | fusing point of block polyester is higher than the softening point of the amorphous polyester mentioned later. As a result, the stability of the finally obtained toner shape is improved, and particularly excellent stability against mechanical stress is exhibited. Further, if the melting point of the block polyester is higher than the softening point of the amorphous polyester described later, for example, when the thermal spheronization treatment as described later is performed, the block polyester can provide a certain degree of stability of the shape of the powder for toner production. The amorphous polyester can be sufficiently softened while ensuring. As a result, the thermal spheronization treatment can be performed efficiently, and the circularity of the finally obtained toner (toner particles) can be made relatively easy.
[0062]
By the way, as described above, the block polyester used in the present invention has a crystalline block with high crystallinity, and therefore, compared with a resin material with relatively low crystallinity (for example, amorphous polyester described later). Thus, it has a so-called sharp melt property.
As an index representing crystallinity, for example, the center value of the peak when the endothermic peak of the melting point is measured by differential scanning calorimetry (DSC) is Tmp[° C], shoulder peak value is TmsWhen [° C.], ΔT = Tmp-TmsΔT value represented by (see FIG. 2). The smaller this ΔT value, the higher the crystallinity.
The ΔT value of the block polyester is preferably 50 ° C. or less, and more preferably 20 ° C. or less. Tmp[° C], TmsThe measurement conditions of [° C.] are not particularly limited. For example, after the block polyester as a sample is heated to 200 ° C. at a rate of temperature increase: 10 ° C./min, and further, the temperature is decreased at a rate of temperature decrease: 10 ° C./min. Temperature rising rate: It can be measured by increasing the temperature at 10 ° C./min.
Moreover, block polyester has higher crystallinity than the amorphous polyester mentioned later. Therefore, the ΔT value of the amorphous polyester is expressed as ΔT.A[℃], the ΔT value of the block polyester is ΔTB[T], ΔTA> ΔTBSatisfy the relationship. In particular, in the present invention, ΔTA-ΔTBIt is preferable that the relationship> 10 is satisfied, and ΔTA-ΔTBIt is more preferable to satisfy the relationship> 30. By satisfying such a relationship, the above-described effect becomes more remarkable. However, when the amorphous polyester has particularly low crystallinity, TmpOr TmsAt least one of them may be difficult to measure (difficult to distinguish). In such a case, ΔTAIs ∞ [° C].
[0063]
The block polyester has a heat of fusion E required when the endothermic peak of the melting point is measured by differential scanning calorimetry.fIs preferably 3 mJ / mg or more, more preferably 12 mJ / mg or more. Heat of fusion EfIf it is less than 3 mJ / mg, there is a possibility that the effects as described above due to having the crystalline block are not sufficiently exhibited. However, the heat of fusion does not include the heat quantity of the endothermic peak at the glass transition point (see FIG. 2). The measurement conditions for the endothermic peak of the melting point are not particularly limited. For example, the block polyester as a sample was heated to 200 ° C. at a rate of temperature increase: 10 ° C./min, and further decreased at a rate of temperature decrease: 10 ° C./min. Thereafter, a value measured when the temperature is increased at a rate of temperature increase of 10 ° C./min can be obtained as the heat of fusion.
[0064]
Moreover, it is preferable that block polyester is a linear type polymer (polymer which does not have a crosslinked structure). The linear polymer has a smaller coefficient of friction than the cross-linked polymer. Thereby, particularly excellent releasability is obtained, and the transfer efficiency of the toner is further improved.
In addition, block polyester may have blocks other than the crystalline block mentioned above and an amorphous block.
[0065]
1-2. Amorphous polyester
Amorphous polyester has lower crystallinity than the block polyester described above.
Amorphous polyester is mainly composed of the dispersibility of each component constituting the toner (for example, a colorant, wax, antistatic agent and the like as described later), the pulverization property of the kneaded product during toner production, and the toner fixing property. It is a component that contributes to improving functions such as (especially low-temperature fixability), transparency, mechanical properties (for example, elasticity, mechanical strength, etc.), chargeability, and moisture resistance. In other words, if the amorphous polyester as described in detail below is not contained in the toner, it is difficult to sufficiently exhibit the characteristics required for the toner as described above.
[0066]
Hereinafter, the components constituting the amorphous polyester will be described.
As the alcohol component constituting the amorphous polyester, those having two or more hydroxyl groups can be used, and among them, an alcohol component having two hydroxyl groups is preferable. Examples of the alcohol component having two hydroxyl groups include aromatic diols having an aromatic ring structure and aliphatic diols having no aromatic ring structure. Examples of the aromatic diol include bisphenol A and alkylene oxide adducts of bisphenol A (for example, polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (3.3). ) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.0) -polyoxyethylene ( 2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (6) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, etc.), and the aliphatic diol. Is, for example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propylene glycol, 1,3- Lopylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butane Diol, 2,3-butanediol, neopentyl glycol (2,2-dimethylpropane-1,3-diol), 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentane Diol, 3-methyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentane Diol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene Chain diols such as recall, or 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, alkylene oxide adducts of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4-cyclohexanediol, 1,4 -Cyclohexane dimethanol, hydrogenated bisphenol A, cyclic diols such as hydrogenated bisphenol A alkylene oxide adducts, and the like.
[0067]
Examples of the alcohol component having three or more hydroxyl groups include sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4- Butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethyl Examples include benzene.
[0068]
As the carboxylic acid component constituting the amorphous polyester, divalent or higher carboxylic acids or derivatives thereof (for example, acid anhydrides, lower alkyl esters, etc.) can be used. Etc. are preferably used. Examples of such divalent carboxylic acid components include o-phthalic acid (phthalic acid), terephthalic acid, isophthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, octyl succinic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, fumaric acid. Examples include acids, maleic acid, itaconic acid, and derivatives thereof (for example, anhydrides, lower alkyl esters, etc.).
Examples of the trivalent or higher carboxylic acid component include trimellitic acid, pyromellitic acid, and derivatives thereof (for example, anhydride, lower alkyl ester, and the like).
[0069]
Thus, the carboxylic acid component constituting the amorphous polyester is not particularly limited, but at least a part thereof preferably has a terephthalic acid skeleton, and 80 mol% or more thereof has a terephthalic acid skeleton. More preferably, 90 mol% or more of them has a terephthalic acid skeleton. Thereby, the finally obtained toner has a particularly excellent balance of various characteristics required for the toner. However, the “carboxylic acid component” here refers to the carboxylic acid component when the amorphous polyester is used, and when preparing the amorphous polyester, the carboxylic acid component itself or its acid anhydride is used. In addition, a derivative such as a lower alkyl ester can be used.
[0070]
Moreover, it is preferable that 50 mol% or more (more preferably 80 mol% or more) of the monomer component constituting the amorphous polyester is the same as the monomer component constituting the amorphous block described above. That is, the amorphous polyester is preferably composed of the same monomer component as that of the amorphous block. Thereby, the compatibility between the amorphous polyester and the block polyester is particularly excellent. However, the “monomer component” here does not refer to a monomer used for producing an amorphous polyester or block polyester, but refers to a monomer component contained in the amorphous polyester or block polyester.
In addition, amorphous polyester may contain components other than the above alcohol components and carboxylic acid components.
[0071]
The acid value of the amorphous polyester containing the alcohol component and the carboxylic acid component as described above is preferably a relatively small value, specifically, preferably 5 KOH mg / g or less, and 2 KOH mg / g or less. It is more preferable that Thereby, environmental characteristics (particularly moisture resistance) of the finally obtained toner can be improved.
[0072]
The average molecular weight (weight average molecular weight) Mw of the amorphous polyester is not particularly limited, but is 5 × 10.3~ 4x104Preferably 8 × 103~ 2.5 × 104It is more preferable that If the average molecular weight Mw is less than the lower limit, the mechanical strength of the finally obtained toner is lowered, and sufficient durability (storability) may not be obtained. On the other hand, if the average molecular weight Mw is too small, cohesive failure is likely to occur at the time of fixing the toner, and the offset resistance tends to decrease. On the other hand, when the average molecular weight Mw exceeds the upper limit, grain boundary breakage is likely to occur during toner fixing, the wettability to a transfer material (recording medium) such as paper also decreases, and the amount of heat required for fixing increases.
[0073]
Glass transition point T of amorphous polyestergAlthough it is not specifically limited, It is preferable that it is 50-75 degreeC, and it is more preferable that it is 50-65 degreeC. When the glass transition point is less than the lower limit, the storage stability (heat resistance) of the toner is lowered, and fusion between toner particles may occur depending on the use environment or the like. On the other hand, when the glass transition point exceeds the upper limit, low-temperature fixability and transparency are deteriorated. On the other hand, if the glass transition point is too high, the effect may not be sufficiently exhibited when a thermal spheronization treatment as described later is performed. The glass transition point can be measured according to JIS K7121.
[0074]
Softening point T of amorphous polyester1/2Although it is not specifically limited, It is preferable that it is 90-160 degreeC, It is more preferable that it is 90-140 degreeC, It is further more preferable that it is 90-120 degreeC. When the softening point is less than the lower limit, the storage stability as a toner is lowered and sufficient durability may not be obtained. On the other hand, if the softening point is too low, cohesive failure is likely to occur at the time of fixing the toner, and the offset resistance tends to decrease. On the other hand, if the softening point exceeds the upper limit, grain boundary breakage is likely to occur during toner fixing, the wettability to a transfer material (recording medium) such as paper also decreases, and the amount of heat required for fixing increases.
[0075]
In addition, the softening point of amorphous polyester is T1/2(A) [° C], the melting point of the block polyester described above is TmWhen (B), Tm(B)> (T1/2It is preferable to satisfy the relationship (A) +60), and (T1/2(A) +60) <Tm(B) <(T1/2It is more preferable to satisfy the relationship (A) +150). By satisfying such a relationship, for example, when a thermal spheronization process as described later is performed, it can be performed more efficiently, and the circularity of the toner (particles) obtained can be further improved. Further, by satisfying the relationship as described above, the toner can exhibit excellent fixability in a wider temperature range.
[0076]
Softening point T1/2For example, using a flow tester, sample amount: 1 g, die hole diameter: 1 mm, die length: 1 mm, load: 20 kgf, preheating time: 300 seconds, measurement start temperature: 50 ° C., heating rate: 5 ° C./min The temperature of the point on the flow curve corresponding to h / 2 in the flowchart for analysis shown in FIG.
The amorphous polyester is preferably a linear polymer (a polymer having no cross-linked structure). The linear polymer has a smaller coefficient of friction than the cross-linked polymer. Thereby, particularly excellent releasability is obtained, and the transfer efficiency of the toner is further improved.
[0077]
1-3. High acid value polyester
The high acid value polyester has a higher acid value than the above-described amorphous polyester. As described above, the present invention is characterized in that, in addition to the above-described block polyester and amorphous polyester, a high acid value polyester is further included.
The high acid value polyester is a component that mainly contributes to improving functions such as toner fixability and charging characteristics (addition of negative chargeability). By including the high acid value polyester as described above, it is possible to make the functions such as the toner fixing property and charging property particularly excellent while sufficiently maintaining the environmental characteristics (particularly moisture resistance) of the whole toner. . In other words, if the high acid value polyester as described in detail below is not contained in the toner, it is difficult to sufficiently exhibit the characteristics required for the toner as described above.
[0078]
Hereinafter, the components constituting the high acid value polyester will be described.
As the alcohol component constituting the high acid value polyester, one having two or more hydroxyl groups can be used, and among them, an alcohol component having two hydroxyl groups is preferable. Examples of the alcohol component having two hydroxyl groups include aromatic diols having an aromatic ring structure and aliphatic diols having no aromatic ring structure. Examples of the aromatic diol include bisphenol A and alkylene oxide adducts of bisphenol A (for example, polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (3.3). ) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.0) -polyoxyethylene ( 2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (6) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, etc.), and the aliphatic diol. Is, for example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propylene glycol, 1,3- Lopylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butane Diol, 2,3-butanediol, neopentyl glycol (2,2-dimethylpropane-1,3-diol), 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentane Diol, 3-methyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentane Diol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene Chain diols such as recall, or 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, alkylene oxide adducts of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4-cyclohexanediol, 1,4 -Cyclohexane dimethanol, hydrogenated bisphenol A, cyclic diols such as hydrogenated bisphenol A alkylene oxide adducts, and the like.
[0079]
Examples of the alcohol component having three or more hydroxyl groups include sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4- Butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethyl Examples include benzene.
[0080]
As the carboxylic acid component constituting the high acid value polyester, a divalent or higher carboxylic acid or a derivative thereof (for example, an acid anhydride, a lower alkyl ester, etc.) can be used. Etc. are preferably used. Examples of such divalent carboxylic acid components include o-phthalic acid (phthalic acid), terephthalic acid, isophthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, octyl succinic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, fumaric acid. Examples include acids, maleic acid, itaconic acid, and derivatives thereof (for example, anhydrides, lower alkyl esters, etc.).
Examples of the trivalent or higher carboxylic acid component include trimellitic acid, pyromellitic acid, and derivatives thereof (for example, anhydride, lower alkyl ester, and the like).
[0081]
Thus, the carboxylic acid component constituting the high acid value polyester is not particularly limited, but at least a part thereof preferably has a terephthalic acid skeleton, and 70 mol% or more thereof has a terephthalic acid skeleton. More preferably, 80 mol% or more of them has a terephthalic acid skeleton. Thereby, the finally obtained toner has a particularly excellent balance of various characteristics required for the toner.
[0082]
Moreover, it is preferable that 50 mol% or more (more preferably, 80 mol% or more) of the monomer component constituting the high acid value polyester is the same as the monomer component constituting the amorphous polyester described above. That is, the high acid value polyester is preferably composed of the same monomer component as the amorphous polyester. Thereby, the compatibility between the high acid value polyester and the amorphous polyester is particularly excellent. However, the “monomer component” here does not refer to a monomer used in the production of a high acid value polyester or amorphous polyester, but refers to a monomer component contained in the high acid value polyester or amorphous polyester. .
[0083]
As described above, the high acid value polyester contains the alcohol component and the carboxylic acid component as described above, thereby improving the compatibility with the above-described amorphous polyester and effectively preventing phase separation and poor dispersion. Can be prevented.
In addition, high acid value polyester may contain components other than the above alcohol components and carboxylic acid components.
[0084]
The specific acid value of the high acid value polyester containing the alcohol component and the carboxylic acid component as described above is preferably 10 to 85 KOH mg / g. Thereby, it is possible to make the toner fixability and charging characteristics particularly excellent while sufficiently maintaining the environmental characteristics of the entire toner. On the other hand, when the acid value of the high acid value polyester is less than the lower limit value, the above-described effects may not be sufficiently exhibited depending on the content of the high acid value polyester. If the acid value of the high acid value polyester exceeds the upper limit, depending on the content of the high acid value polyester, the acid value of the toner as a whole becomes too high, and charging defects such as uneven charging and overcharging may occur. May occur. If the acid value of the high acid value polyester is too high, depending on the content of the high acid value polyester, the acid value of the toner as a whole may become too high, and the environmental characteristics of the toner may deteriorate.
[0085]
By the way, in general, the acid value of the polyester resin is determined by the blending ratio of the alcohol component and the carboxylic acid component constituting the polyester resin.
The mixing ratio of the alcohol component and the carboxylic acid component constituting the high acid value polyester is preferably 35:65 to 50:50, and more preferably 38:62 to 47:53, in terms of molar ratio. Thereby, the acid value of high acid value polyester can be controlled to an appropriate value.
[0086]
The average molecular weight (weight average molecular weight) Mw of the high acid value polyester is not particularly limited, but is 5 × 10.3~ 4x104Preferably 8 × 103~ 2.5 × 104It is more preferable that Thereby, compatibility with the amorphous polyester mentioned above further improves. Further, by setting the average molecular weight in such a range, the low-temperature fixability of the finally obtained toner can be improved. On the other hand, if the average molecular weight Mw is less than the lower limit, the mechanical strength of the finally obtained toner is lowered and there is a possibility that sufficient durability (storability) cannot be obtained. On the other hand, if the average molecular weight Mw is too small, cohesive failure is likely to occur at the time of fixing the toner, and the offset resistance tends to decrease. On the other hand, when the average molecular weight Mw exceeds the upper limit, grain boundary breakage is likely to occur during toner fixing, the wettability to a transfer material (recording medium) such as paper also decreases, and the amount of heat required for fixing increases.
[0087]
Glass transition point T of high acid value polyestergAlthough it is not specifically limited, It is preferable that it is 50-75 degreeC, and it is more preferable that it is 50-65 degreeC. When the glass transition point is less than the lower limit, the storage stability (heat resistance) of the toner is lowered, and fusion between toner particles may occur depending on the use environment or the like. On the other hand, when the glass transition point exceeds the upper limit, low-temperature fixability and transparency are deteriorated. On the other hand, if the glass transition point is too high, the effect may not be sufficiently exhibited when a thermal spheronization treatment as described later is performed. The glass transition point can be measured according to JIS K7121.
[0088]
Softening point T of high acid value polyester1/2Although it is not specifically limited, It is preferable that it is 90-160 degreeC, It is more preferable that it is 90-140 degreeC, It is further more preferable that it is 90-120 degreeC. When the softening point is less than the lower limit, the storage stability as a toner is lowered and sufficient durability may not be obtained. On the other hand, if the softening point is too low, cohesive failure is likely to occur at the time of fixing the toner, and the offset resistance tends to decrease. On the other hand, if the softening point exceeds the upper limit, grain boundary breakage is likely to occur during toner fixing, the wettability to a transfer material (recording medium) such as paper also decreases, and the amount of heat required for fixing increases.
[0089]
The softening point of high acid value polyester is T1/2(A) [° C], the melting point of the block polyester described above is TmWhen (B), Tm(B)> (T1/2It is preferable to satisfy the relationship (A) +60), and (T1/2(A) +60) <Tm(B) <(T1/2It is more preferable to satisfy the relationship (A) +150). By satisfying such a relationship, for example, at a relatively high temperature, the block polyester can sufficiently soften the high acid value polyester while securing the shape stability of the toner particles to some extent. Thereby, the viscosity of the toner particles near the fixing temperature of the toner can be made relatively low, and the stress relaxation time of the toner can be lengthened. As a result, the fixability can be made particularly excellent when the toner of the present invention is used in a fixing device as described later. Further, by satisfying the relationship as described above, for example, when performing a thermal spheronization treatment as described later, it can be performed more efficiently, and the circularity of the toner (particles) obtained can be further improved. it can. Further, by satisfying the relationship as described above, the toner can exhibit excellent fixability in a wider temperature range.
[0090]
Softening point T1/2For example, using a flow tester, sample amount: 1 g, die hole diameter: 1 mm, die length: 1 mm, load: 20 kgf, preheating time: 300 seconds, measurement start temperature: 50 ° C., heating rate: 5 ° C./min The temperature of the point on the flow curve corresponding to h / 2 in the flowchart for analysis shown in FIG.
[0091]
Moreover, it is preferable that high acid value polyester has a crystallinity lower than the block polyester mentioned above. Thereby, the dispersion | distribution failure of each resin component, a phase separation, etc. can be prevented effectively.
The high acid value polyester is preferably a linear polymer (a polymer having no cross-linked structure). The linear polymer has a smaller coefficient of friction than the cross-linked polymer. Thereby, particularly excellent releasability is obtained, and the transfer efficiency of the toner is further improved.
[0092]
The content of the high acid value polyester in the resin constituting the toner is preferably 50 wt% or less, and more preferably 5 to 35 wt%. Thereby, it is possible to make the toner fixability and charging characteristics particularly excellent while sufficiently maintaining the environmental characteristics of the entire toner. On the other hand, if the content of the high acid value polyester in the resin constituting the toner exceeds the upper limit, the acid value of the toner as a whole becomes too high depending on the acid value of the block polyester or amorphous polyester. In some cases, charging failure such as variation in charging or overcharging may occur.
[0093]
The compounding ratio of the high acid value polyester and the above-described amorphous polyester is preferably 10:90 to 80:20, more preferably 10:90 to 50:50 in terms of weight ratio. By setting it as such a range, the kneaded material obtained when manufacturing the toner which is mentioned later can be made sufficiently uniform. If the blending ratio of the high acid value polyester is too low, the effects of the present invention may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the blending ratio of the amorphous polyester is too low, phase separation or poor dispersion may not be sufficiently prevented.
[0094]
As described above, the present invention is characterized in that block polyester, amorphous polyester, and high acid value polyester are used in combination. As described above, by using a combination of a block polyester, an amorphous polyester, and a high acid value polyester, the toner finally obtained has the characteristics of the block polyester and the amorphous polyester as described above. It has both the features that it has and the features that the high acid value polyester has. In other words, the finally obtained toner is resistant to mechanical stress (has sufficient physical stability), has excellent charging characteristics, and exhibits sufficient fixability (fixing strength) in a wide temperature range. Is possible.
[0095]
Such a synergistic effect cannot be obtained when only one or two of block polyester, amorphous polyester and high acid value polyester are used.
That is, when only the block polyester is used (when the toner does not contain an amorphous polyester and a high acid value polyester), the fixability of the toner (particularly, the fixability in a low temperature region) is lowered. In addition, when only block polyester is used (when the toner does not contain amorphous polyester and highly oxidized polyester), functions such as transparency of the toner are reduced, and each component constituting the toner (for example, The dispersibility of a colorant, wax, antistatic agent, etc., which will be described later, and the kneadability of the kneaded product during toner production are also reduced.
In addition, when only amorphous polyester is used (when the toner does not contain block polyester and high acid value polyester), the final toner is weak against mechanical stress and has sufficient durability. And storage stability cannot be obtained. In addition, when only amorphous polyester is used (when the toner does not contain block polyester and highly oxidized polyester), sharp melt properties cannot be obtained, so a wide temperature range (especially high temperature range) is sufficient. It becomes difficult to ensure the fixing property (fixing strength), and when performing the thermal spheronization process as described later, it becomes difficult to perform efficiently and the roundness of the toner particles finally obtained is an appropriate value. It becomes difficult to make.
In addition, when only a high acid value polyester is used (when the toner does not contain a block polyester and an amorphous polyester), the finally obtained toner has an excessively high acid value, resulting in variations in charge and excessive charge. Charging defects such as charging occur. In addition, when only high acid value polyester is used (when the block polyester and amorphous polyester are not included in the toner), the finally obtained toner is inferior in environmental characteristics and weak against mechanical stress. Thus, sufficient durability and storage stability cannot be obtained.
Further, when the block polyester is not used, the toner finally obtained is weak against mechanical stress, and sufficient durability and storage stability cannot be obtained. In addition, when amorphous polyester is not used, it is difficult to ensure sufficient fixability (especially low temperature region) in a wide temperature range.
Further, when high acid value polyester is not used, it is difficult to ensure sufficient charging characteristics (particularly negative charge amount). Moreover, when high acid value polyester is not used, it becomes difficult to ensure sufficient fixability.
[0096]
By the way, polyester having high crystallinity (hereinafter referred to as “crystalline polyester”) generally has a stable molecular arrangement structure, so that the strength as a toner is improved even if it is not a block polyester as described above. It can be made strong against mechanical stress. However, the crystalline polyesters other than the block polyester as described above are inferior in compatibility with the amorphous polyester, and are likely to cause phase separation when used in combination with the amorphous polyester. Therefore, when the crystalline polyester other than the block polyester and the amorphous polyester are used in combination without using the block polyester, the synergistic effect of using the block polyester and the amorphous polyester as described above. There is no effect.
[0097]
The blending ratio of the block polyester and the amorphous polyester is preferably 5:95 to 60:40 by weight, and more preferably 15:85 to 50:50. If the blending ratio of the block polyester becomes too low, it may be difficult to sufficiently improve the offset resistance of the toner. On the other hand, if the blending ratio of the amorphous polyester is too low, sufficient low-temperature fixability and transparency may not be obtained. Further, if the blending ratio of the amorphous polyester becomes too low, it becomes difficult to pulverize the kneaded material 7 to a uniform size efficiently, for example, in the pulverization step of the toner production method as described later.
Further, the resin (binder resin) may contain a component (fourth resin component) other than the block polyester, amorphous polyester and high acid value polyester described above.
[0098]
Examples of resin components (fourth resin component) other than block polyester, amorphous polyester, and high acid value polyester include polystyrene, poly-α-methylstyrene, chloropolystyrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene- Propylene copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester Copolymer, styrene-acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymer, styrene-α-chloroacrylic acid methyl copolymer, styrene-acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, etc. Styrene resin or styrene Is a homopolymer or copolymer containing a styrene substitution product, polyester resin (different from the above-mentioned block polyester and amorphous polyester), epoxy resin, urethane-modified epoxy resin, silicone-modified epoxy resin, vinyl chloride resin, rosin Modified maleic acid resin, phenyl resin, polyethylene, polypropylene, ionomer resin, polyurethane resin, silicone resin, ketone resin, ethylene-ethyl acrylate copolymer, xylene resin, polyvinyl butyral resin, terpene resin, phenol resin, aliphatic or alicyclic Group hydrocarbon resins and the like, and one or more of these can be used in combination.
[0099]
The content of the resin in the raw material 5 is not particularly limited, but is preferably 50 to 98 wt%, and more preferably 85 to 97 wt%. If the resin content is less than the lower limit, the function of the resin (for example, good fixability in a wide temperature range) may not be sufficiently exhibited in the finally obtained toner. On the other hand, when the resin content exceeds the upper limit, the content of components other than the resin such as the colorant is relatively lowered, and it becomes difficult to sufficiently exhibit toner characteristics such as color development.
[0100]
2. Colorant
Examples of the colorant that can be used include pigments and dyes. Examples of such pigments and dyes include carbon black, spirit black, lamp black (CI No. 77266), magnetite, titanium black, chrome lead, cadmium yellow, mineral fast yellow, navel yellow, and naphthol yellow S. , Hansa Yellow G, Permanent Yellow NCG, Chrome Yellow, Benzidine Yellow, Quinoline Yellow, Tartrazine Lake, Red Mouth Lead, Molybdenum Orange, Permanent Orange GTR, Pyrazolone Orange, Benzidine Orange G, Cadmium Red, Permanent Red 4R, Watching Red Calcium salt, eosin lake, brilliant carmine 3B, manganese purple, fast violet B, methyl violet lake, bitumen, cobalt blue, al Reblue Lake, Victoria Blue Lake, First Sky Blue, Indanthrene Blue BC, Ultramarine, Aniline Blue, Phthalocyanine Blue, Calco Oil Blue, Chrome Green, Chrome Oxide, Pigment Green B, Malachite Green Lake, Phthalocyanine Green, Final Yellow Green G, Rhodamine 6G, quinacridone, rose bengal (C.I. No. 45432), C.I. I. Direct Red 1, C.I. I. Direct Red 4, C.I. I. Acid Red 1, C.I. I. Basic Red 1, C.I. I. Modern Tread 30, C.I. I. Pigment red 48: 1, C.I. I. Pigment red 57: 1, C.I. I. Pigment red 122, C.I. I. Pigment red 184, C.I. I. Direct Blue 1, C.I. I. Direct Blue 2, C.I. I. Acid Blue 9, C.I. I. Acid Blue 15, C.I. I. Basic Blue 3, C.I. I. Basic Blue 5, C.I. I. Modern Blue 7, C.I. I. Pigment blue 15: 1, C.I. I. Pigment blue 15: 3, C.I. I. Pigment blue 5: 1, C.I. I. Direct Green 6, C.I. I. Basic Green 4, C.I. I. Basic Green 6, C.I. I. Pigment yellow 17, C.I. I. Pigment yellow 93, C.I. I. Pigment yellow 97, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 180, C.I. I. Pigment Yellow 162, nigrosine dye (CI No. 50415B), metal complex dye, silica, aluminum oxide, magnetite, maghemite, various ferrites, cupric oxide, nickel oxide, zinc oxide, zirconium oxide, titanium oxide, Examples thereof include metal oxides such as magnesium oxide, and magnetic materials containing magnetic metals such as Fe, Co, and Ni, and one or more of these can be used in combination.
[0101]
The content of the colorant in the raw material 5 is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 wt%, and more preferably 3 to 8 wt%. If the content of the colorant is less than the lower limit, it may be difficult to form a visible image having a sufficient density depending on the type of the colorant. On the other hand, when the content of the colorant exceeds the upper limit, the content of the resin is relatively lowered, and the fixing property to a transfer material (recording medium) such as paper at a necessary color density is lowered.
[0102]
3. wax
Further, the raw material 5 used for manufacturing the toner may contain a wax as necessary.
By including the wax, for example, the releasability of the toner particles can be improved.
[0103]
Examples of the wax include hydrocarbon waxes such as ozokerite, cercin, paraffin wax, microwax, microcrystalline wax, petrolatum, Fischer-Tropsch wax, carnauba wax, rice wax, methyl laurate, methyl myristate, palmitic acid. Methyl, methyl stearate, butyl stearate, candelilla wax, cotton wax, wood wax, beeswax, lanolin, montan wax, fatty acid ester ester wax, polyethylene wax, polypropylene wax, oxidized polyethylene wax, oxidized polypropylene wax Olefin waxes such as 12-hydroxy stearamide, stearamide, phthalic anhydride amide wax, Lauro , Ketone waxes such as stearone, ether waxes, and the like, can be used singly or in combination of two or more of them.
[0104]
Among the above materials, particularly when ester wax (for example, carnauba wax or rice wax) is used, the following effects can be obtained.
The ester wax has an ester structure in the molecule similarly to the polyester resin described above, and is excellent in compatibility with the polyester resin. Further, as described above, the polyester-based resin is excellent in compatibility with the resin as the main component. For this reason, generation and coarsening of free wax in the finally obtained toner particles can be prevented (fine dispersion and microphase separation of the wax in the toner can be easily achieved). As a result, the finally obtained toner has particularly excellent releasability from the fixing roller.
[0105]
Melting point T of waxmAlthough it is not specifically limited, It is preferable that it is 30-160 degreeC, and it is more preferable that it is 50-100 degreeC. The melting point TmFor example, by differential scanning calorimetry (DSC), the temperature is increased to 200 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min, and further the temperature decrease rate is 10 ° C./min, and then the temperature increase rate is 10 ° C./min. The value measured when the temperature is raised at can be obtained as the heat of fusion.
[0106]
4). Other ingredients
The raw material 5 may contain components other than the resin, the colorant, and the wax. Examples of such components include a charge control agent, a dispersant, and magnetic powder.
Examples of the charge control agent include benzoic acid metal salts, salicylic acid metal salts, alkyl salicylic acid metal salts, catechol metal salts, metal-containing bisazo dyes, nigrosine dyes, tetraphenylborate derivatives, quaternary ammonium salts, Examples thereof include alkyl pyridinium salts, chlorinated polyesters, and nitrofunic acid.
Examples of the dispersant include metal soaps, inorganic metal salts, organic metal salts, and polyethylene glycol.
[0107]
Examples of the metal soap include tristearic acid metal salts (for example, aluminum salts), distearic acid metal salts (for example, aluminum salts, barium salts, etc.), stearic acid metal salts (for example, calcium salts, lead salts, zinc salts, etc.) ), Linolenic acid metal salts (eg, cobalt salts, manganese salts, lead salts, zinc salts, etc.), octanoic acid metal salts (eg, aluminum salts, calcium salts, cobalt salts, etc.), oleic acid metal salts (eg, calcium salts) , Cobalt salts, etc.), palmitic acid metal salts (eg, zinc salts, etc.), naphthenic acid metal salts (eg, calcium salts, cobalt salts, manganese salts, lead salts, zinc salts, etc.), resin acid metal salts (eg, calcium Salt, cobalt salt, manganese lead salt, zinc salt, etc.).
[0108]
Examples of the inorganic metal salt and the organic metal salt include a cation of an element selected from the group consisting of metals of Group IA, Group IIA, and Group IIIA of the periodic table as a cationic component, and an anion Examples of the property component include salts containing an anion selected from the group consisting of halogen, carbonate, acetate, sulfate, borate, nitrate, and phosphate.
[0109]
Examples of the magnetic powder include magnetite, maghemite, various ferrites, cupric oxide, nickel oxide, zinc oxide, zirconium oxide, titanium oxide, magnesium oxide, and other metal oxides such as Fe, Co, and Ni. The thing comprised with the magnetic material containing a magnetic metal etc. are mentioned.
In addition to the above materials, for example, zinc stearate, zinc oxide, cerium oxide, or the like may be used as an additive.
[0110]
[Kneading process]
The raw material 5 as described above is kneaded using a kneader 1 as shown in FIG.
It is preferable that the raw material 5 to be kneaded is prepared by previously mixing the above-described components.
This embodiment demonstrates the structure which uses a biaxial kneading extruder as a kneading machine.
The kneading machine 1 includes a process unit 2 for kneading while conveying the raw material 5, a head unit 3 for extruding the kneaded raw material (kneaded material 7) in a predetermined cross-sectional shape, and the raw material 5 in the process unit 2. And a feeder 4 to be supplied.
[0111]
The process unit 2 includes a barrel 21, a screw 22 and a screw 23 inserted into the barrel 21, and a fixing member 24 for fixing the head unit 3 to the tip of the barrel 21.
In the process part 2, when the screw 22 and the screw 23 rotate, a shearing force is applied to the raw material 5 supplied from the feeder 4, and the uniform kneaded material 7, in particular, the block polyester, the amorphous polyester, and the high acid A kneaded product 7 in which the polyvalent polyester is sufficiently compatible is obtained.
[0112]
The total length of the process part 2 is preferably 50 to 300 cm, and more preferably 100 to 250 cm. When the total length of the process part 2 is less than the lower limit, it may be difficult to sufficiently compatibilize the block polyester, the amorphous polyester, and the high acid value polyester. On the other hand, if the total length of the process unit 2 exceeds the upper limit, depending on the temperature in the process unit 2, the number of rotations of the screw 22 and the screw 23, the raw material 5 is likely to be denatured by heat, and the finally obtained toner It may be difficult to sufficiently control the physical properties of the material.
[0113]
In addition, the process unit 2 includes a first region 25 having a predetermined length in the longitudinal direction, and a second region 26 provided on the head unit 3 side from the first region 25. That is, the raw material 5 is fed into the second region 26 after passing through the first region 25.
The internal temperature of the first region 25 is set higher than that of the second region 26. That is, in other words, the temperature of the raw material 5 transported inside the process unit 2 when passing through the first region 25 is higher than the temperature when passing through the second region 26.
[0114]
In this way, in the first region 25, the raw material 5 is kneaded at a relatively high temperature, so that the block polyester, the amorphous polyester, and the high acid value polyester can be sufficiently compatible.
Raw material temperature in the first region 25 (internal temperature of the first region 25) T1[° C] is the melting point of the block polyester Tm(B) When [° C.], Tm(B) ≦ T1It is preferable to satisfy the relationshipm(B) + 10 ° C.) ≦ T1≤ (TmIt is more preferable that the relationship (B) + 60 ° C. is satisfied. Raw material temperature T1But Tm(B) When it is less than [° C.], it may be difficult to sufficiently compatibilize the block polyester, the amorphous polyester, and the high acid value polyester.
[0115]
Raw material temperature T in the first region 251The specific value varies depending on the resin composition and the like, but is preferably 190 to 300 ° C, more preferably 200 to 250 ° C.
Further, in the first region 25, the raw material temperature T1May be uniform or different depending on the site. In the latter case, the maximum temperature of the raw material 5 in the first region 25 is preferably higher than the lower limit value, and the minimum temperature and the maximum temperature of the raw material 5 in the first region 25 are within the above range. More preferably.
[0116]
The residence time (time required for passage) of the raw material 5 in the first region 25 is preferably 0.5 to 12 minutes, and more preferably 0.5 to 7 minutes. If the residence time in the first region 25 is less than the lower limit, it may be difficult to sufficiently compatibilize the block polyester, the amorphous polyester, and the high acid value polyester. On the other hand, if the residence time in the first region 25 exceeds the upper limit value, the production efficiency is lowered, and depending on the temperature in the process unit 2, the number of rotations of the screw 22, the screw 23, etc., the raw material due to heat 5 may easily occur, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0117]
Moreover, it is preferable that the length of the 1st area | region 25 is 10-200 cm, and it is more preferable that it is 20-150 cm. When the length of the first region 25 is less than the lower limit, it may be difficult to sufficiently compatibilize the block polyester, the amorphous polyester, and the high acid value polyester. On the other hand, when the length of the first region 25 exceeds the upper limit value, the production efficiency is lowered, and depending on the temperature in the process unit 2, the rotational speed of the screw 22, the screw 23, etc., the raw material 5 due to heat is reduced. This tends to cause modification, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0118]
By the way, in the 1st area | region 25, block polyester, amorphous polyester, and high acid value polyester are fully compatibilized by knead | mixing at comparatively high temperature. However, since block polyester, amorphous polyester, and high acid value polyester are resins having greatly different molecular structures, once the block polyester, amorphous polyester, and high acid value polyester are sufficiently compatible. Even if it exists, block polyester, amorphous polyester, and high acid value polyester may raise | generate phase separation depending on the cooling conditions of a kneaded material.
[0119]
Therefore, in the present embodiment, the second region 26 is provided and kneaded at a relatively lower temperature than the first region 25 as in the configuration shown in the drawing. Thereby, the dispersion | distribution failure of each component of the kneaded material 7 and generation | occurrence | production of phase separation can be prevented effectively. Further, when the raw material 5 contains a wax (especially a wax having low compatibility with the resin), the coarsening of the wax in the kneaded product 7 can be prevented, and the wax is finely adjusted to an appropriate particle size. Can be dispersed. As a result, the obtained kneaded product 7 can effectively suppress a decrease in grindability, and the finally obtained toner can suppress a decrease in transparency and durability and occurrence of offset. can do. Further, with respect to the toner, since the respective constituent components in the kneaded product 7 are uniformly dispersed, there is little variation in the characteristics among the toner particles, and the overall characteristics can be improved. . Therefore, the effect of each constituent component can be sufficiently exhibited.
[0120]
In particular, by providing the first region 25 and the second region 26 as described above, the crystallization of the block polyester is efficiently advanced while sufficiently preventing phase separation in the second region 26. Therefore, the finally obtained toner is resistant to mechanical stress.
Raw material temperature in the second region 26 (internal temperature of the second region 26) T2[° C] is the softening point of the amorphous polyester T1/2(A) When [° C.], (T1/2(A) -20) ≦ T2≤ (T1/2It is preferable to satisfy the relationship (A) +20), and (T1/2(A) -10) ≦ T2≤ (T1/2It is more preferable to satisfy the relationship (A) +10). Raw material temperature T2However, if it is less than the lower limit, phase separation or the like in the kneaded product 7 is likely to occur, and the flowability of the block polyester, the amorphous polyester, and the high acid value polyester decreases, and the toner productivity decreases. There is a case. On the other hand, raw material temperature T2However, if the value exceeds the upper limit, the above-described effects due to the provision of the second region 26 may not be sufficiently obtained.
[0121]
Raw material temperature T in the second region 262The specific value varies depending on the resin composition, but is preferably 80 to 150 ° C, and more preferably 90 to 140 ° C.
Further, in the second region 26, the raw material temperature T2May be uniform or different depending on the site. In the latter case, the minimum temperature of the raw material 5 in the first region 25 is preferably within the above range.
[0122]
In the configuration shown in the figure, the raw material temperature is T between the first region 25 and the second region 26.1To T2A temperature transition region 28 for shifting to is provided.
In addition, the residence time of the raw material 5 in the second region 26 is preferably 0.5 to 12 minutes, and more preferably 1 to 7 minutes. If the residence time in the second region 26 is less than the lower limit value, the above-described effect by providing the second region 26 may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the residence time in the second region 26 exceeds the upper limit value, the production efficiency is lowered, and depending on the temperature in the process unit 2, the rotational speed of the screw 22, the screw 23, etc., the raw material due to heat 5 may easily occur, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0123]
Moreover, it is preferable that the length of the 2nd area | region 26 is 20-200 cm, and it is more preferable that it is 40-150 cm. If the length of the second region 26 is less than the lower limit value, the above-described effect by providing the second region 26 may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the length of the second region 26 exceeds the upper limit value, the production efficiency is lowered. Depending on the temperature in the process unit 2, the number of rotations of the screw 22, the screw 23, and the like, the raw material 5 due to heat is reduced. Modification may easily occur, and it may be difficult to sufficiently control the physical properties of the finally obtained toner.
[0124]
In addition, the raw material temperature T in the first region 251And the raw material temperature T in the second region 262And (T1-T2) ≧ 80 [° C.] is preferably satisfied, and 80 ≦ (T1-T2) ≦ 160 is more preferable. (T1-T2) Is less than the lower limit, it may be difficult to sufficiently prevent phase separation in the cooling step described later.
[0125]
The number of rotations of the screw 22 and the screw 23 varies depending on the blending ratio of each resin component, their composition, molecular weight, and the like, but is preferably 50 to 600 rpm. If the rotational speed of the screw 22 and the screw 23 is less than the lower limit value, for example, it is difficult to sufficiently compatibilize the block polyester, the amorphous polyester, and the high acid value polyester in the first region 25. In the second region 26, it may be difficult to sufficiently prevent phase separation. On the other hand, when the rotation speed of the screw 22 and the screw 23 exceeds the upper limit, polyester molecules may be cut by shearing, and the resin characteristics may be deteriorated.
[0126]
In the illustrated configuration, a third region 27 different from the first region 25 and the second region 26 is provided on the feeder 4 side of the first region 25 (the side opposite to the second region 26). It has been. As described above, the process unit 2 may have a region other than the first region 25 and the second region 26.
Raw material temperature T in the third region 273[° C.] is the raw material temperature T in the second region 26.2Between (T2−40) ≦ T3≤ (T2+40) is preferably satisfied, and (T2−20) ≦ T3≤ (T2It is more preferable to satisfy the relationship +20). Raw material temperature T3However, if it is less than the lower limit, the resin is hardly melted and the kneading torque may be too high. On the other hand, raw material temperature T3However, if the upper limit is exceeded, the temperature of the raw material inlet becomes high, the feeder 4 is also heated, and the resin may be melted and fixed to the feeder 4 in some cases.
[0127]
In the configuration shown in the figure, the material temperature is T between the third region 27 and the first region 25.3To T1A temperature transition region 29 for shifting to is provided.
In the illustrated configuration, the configuration in which the first region 25, the second region 26, and the third region 27 are provided has been described. However, the configuration in which other regions are provided is described. May be. For example, such a region may be between the first region 25 and the second region 26, or may be closer to the head unit 3 than the second region 26.
[0128]
[Extrusion process]
The kneaded material 7 kneaded in the process unit 2 is pushed out of the kneader 1 through the head unit 3 by the rotation of the screw 22 and the screw 23.
The head unit 3 has an internal space 31 into which the kneaded product 7 is fed from the process unit 2 and an extrusion port 32 through which the kneaded product 7 is extruded.
[0129]
Temperature of the kneaded material 7 in the internal space 31 (at least in the vicinity of the extrusion port 32) T4[° C] is T2It is preferable that the temperature is higher by about 10 ° C. Temperature T of kneaded material 74However, at such a temperature, the kneaded material 7 does not solidify in the internal space 31 and is easily extruded from the extrusion port 32.
In the illustrated configuration, the internal space 31 has a cross-sectional area gradually decreasing portion 33 in which the cross-sectional area gradually decreases in the direction of the extrusion port 32.
[0130]
By having such a cross-sectional area gradually decreasing portion 33, the extrusion amount of the kneaded material 7 extruded from the extrusion port 32 is stabilized, and the cooling rate of the kneaded material 7 in the cooling step described later is stabilized. As a result, the toner produced using the toner has a small variation in characteristics among the toner particles, and has excellent overall characteristics.
[0131]
[Cooling process]
The softened kneaded product 7 extruded from the extrusion port 32 of the head unit 3 is cooled by the cooler 6 and solidified.
The cooler 6 includes rolls 61, 62, 63, 64 and belts 65, 66.
[0132]
The belt 65 is wound around a roll 61 and a roll 62. Similarly, the belt 66 is wound around a roll 63 and a roll 64.
The rolls 61, 62, 63, 64 rotate about the rotation shafts 611, 621, 631, 641 in the directions indicated by e, f, g, h in the figure. Thereby, the kneaded material 7 extruded from the extrusion port 32 of the kneader 1 is introduced between the belt 65 and the belt 66. The kneaded material 7 introduced between the belt 65 and the belt 66 is cooled while being formed into a plate shape having a substantially uniform thickness. The cooled kneaded material 7 is discharged from the discharge part 67. The belts 65 and 66 are cooled by a method such as water cooling or air cooling. When such a belt type is used as the cooler, the contact time between the kneaded product extruded from the kneader and the cooling body (belt) can be increased, and the cooling efficiency of the kneaded product is particularly excellent. Can be.
[0133]
By the way, in the kneading step, since the shearing force is applied to the raw material 5, phase separation or the like is sufficiently prevented. Otherwise, phase separation may occur again. Therefore, it is preferable to cool the kneaded product 7 obtained as described above as soon as possible. Specifically, the cooling rate of the kneaded product 7 (for example, the cooling rate when the kneaded product 7 is cooled to about 60 ° C.) is preferably −3 ° C./second or more, and −5 to −100 ° C. More preferred is / sec. In addition, the time required from the end of the kneading step (when the shearing force is no longer applied) to the completion of the cooling step (for example, the time required for cooling the temperature of the kneaded product 7 to 60 ° C. or less) is 20 seconds. Or less, more preferably 3 to 12 seconds.
[0134]
In the above-described embodiment, the configuration using a continuous biaxial kneading extruder as the kneading machine has been described, but the kneading machine used for kneading the raw materials is not limited to this. For kneading the raw materials, for example, various kneaders such as a kneader, a batch-type triaxial roll, a continuous biaxial roll, a wheel mixer, and a blade type mixer can be used.
In the illustrated configuration, a kneader having two screws has been described. However, the number of screws may be one or three or more.
[0135]
Further, in the present embodiment, the configuration using one kneader has been described, but kneading may be performed using two kneaders. In this case, the process section of one kneader may be used as the first area 25 and the process section of the other kneader may be used as the second area 26. In the above-described embodiment, the configuration using the belt type as the cooler has been described. However, for example, a roll type (cooling roll type) cooler may be used. Further, the cooling of the kneaded product 7 extruded from the extrusion port 32 of the kneading machine 1 is not limited to that using the above-described cooling machine, and may be performed by air cooling or the like, for example.
[0136]
[Granulation process]
By granulating the kneaded material 7 that has undergone the cooling process as described above, a powder for toner production is obtained.
In the present embodiment, the granulation step includes a pulverization step as described below, and performs a thermal spheronization treatment as necessary.
Note that the thermal spheronization step is not necessarily performed.
[0137]
<Crushing process>
First, the kneaded material 7 that has undergone the cooling process as described above is pulverized.
The pulverization method is not particularly limited, and can be performed using various pulverizers and crushers such as a ball mill, a vibration mill, a jet mill, and a pin mill.
The pulverization process may be performed in multiple steps (for example, two stages of a coarse pulverization process and a fine pulverization process).
[0138]
In addition, after such a pulverization step, a classification process or the like may be performed as necessary.
For the classification treatment, for example, a sieve, an airflow classifier or the like can be used.
In addition, when a thermal spheronization treatment as will be described later is performed, the obtained powder for toner production may be subjected to an external addition treatment for adding an external additive as a pretreatment in the thermal spheronization step. By performing such an external treatment as a pretreatment, the fluidity and dispersibility of the toner particles are improved, and it is possible to sufficiently prevent and suppress fusion between the toners due to heat. In addition, the external addition process as such pretreatment can be performed in the same manner as the external addition process as a post-process of the thermal spheronization process as described later, and an external additive described in detail later is used. Can be used.
[0139]
<Thermal spheronization process (thermal spheronization process)>
Next, if necessary, a heat spheronization treatment may be performed in which the powder (powder for toner production) obtained in the pulverization step is heated to be spheroidized.
By performing such a thermal spheronization treatment, relatively large irregularities on the surface of the powder for toner production are removed, and the circularity becomes relatively high. As a result, the finally obtained toner has a small difference in charging characteristics between the individual toner powders, and the developability on the photoconductor is improved and the toner adheres to the photoconductor (filming). ) Is more effectively prevented, and the toner transfer efficiency is further improved.
[0140]
In particular, since the toner of the present invention includes a block polyester having a crystalline block, when the thermal spheronization treatment is performed, the amorphous polyester and the high acid value are secured while ensuring the stability of the shape of the powder for toner production. Polyester can be sufficiently softened. Therefore, in the present invention, compared with the case where a raw material not containing block polyester is used, the thermal spheronization treatment can be efficiently performed, and the degree of circularity of the finally obtained toner (toner particles) can be relatively easily achieved. Can be relatively high. Moreover, as a result, the effect by the thermal spheroidization process mentioned above can be exhibited more effectively.
[0141]
The thermal spheronization treatment can be performed by injecting the powder for toner production obtained in the pulverization step into a heated atmosphere using, for example, compressed air. At this time, the atmospheric temperature is preferably 210 to 320 ° C, and more preferably 230 to 300 ° C. If the atmospheric temperature is less than the lower limit, it may be difficult to sufficiently increase the circularity. On the other hand, when the ambient temperature exceeds the upper limit, the material is likely to be thermally decomposed, oxidized and deteriorated, and aggregation, phase separation and the like are likely to occur, and the function of the finally obtained toner may be lowered.
[0142]
In addition, when the thermal spheronization treatment is performed, the melting point of the block polyester is Tm(B) [° C], the softening point of the amorphous polyester is T1/2(A) At [° C.], the ambient temperature T during the thermal spheronization processS[° C] is (T1/2(A) +120) ≦ TS≤ (TmIt is preferable to satisfy the relationship (B) +90), and (T1/2(A) +140) ≦ TS≤ (TmIt is more preferable to satisfy the relationship (B) +70). Such atmospheric temperature TsBy carrying out the thermal spheronization treatment with the toner, the degree of circularity of the toner particles obtained is made relatively high while sufficiently preventing the occurrence of thermal decomposition, oxidative degradation, aggregation, phase separation, etc. be able to.
[0143]
Moreover, you may perform such a thermal spheronization process in a liquid.
Further, after such a thermal spheronization step, a treatment such as a classification treatment may be performed as necessary.
For the classification treatment, for example, a sieve, an airflow classifier or the like can be used.
Further, such a thermal spheronization treatment may be omitted if it is not particularly necessary. If not, the external powder as described later is added to the obtained powder for toner production after the pulverization step. Processing may be performed.
[0144]
[External addition process (external addition process)]
Next, an external additive is added to the obtained powder for toner production.
Examples of the external additive include titanium oxide, silica (positively charged silica, negatively charged silica, etc.), aluminum oxide, strontium titanate, cerium oxide, magnesium oxide, chromium oxide, zinc oxide, alumina, magnetite, and the like. Fine particles composed of inorganic materials such as oxides, nitrides such as silicon nitride, carbides such as silicon carbide, metal salts such as calcium sulfate, calcium carbonate, and aliphatic metal salts, acrylic resins, fluororesins, polystyrene resins, polyesters Examples thereof include resins and organic metal materials such as aliphatic metal salts (for example, magnesium stearate).
[0145]
Among the external additives, examples of the titanium oxide that can be used as the external additive include rutile type titanium oxide, anatase type titanium oxide, and rutile anatase type titanium oxide.
The rutile anatase type titanium oxide has a rutile type titanium oxide (titanium dioxide) and a crystal structure anatase type titanium oxide (titanium dioxide) in the same particle. That is, the rutile anatase type titanium oxide has a mixed crystal type titanium oxide (titanium dioxide) of a rutile type crystal and an anatase type crystal.
[0146]
Rutile-type titanium oxide usually has the property of easily forming spindle-shaped crystals. In addition, anatase type titanium oxide has the property of easily depositing fine crystals and being excellent in affinity with a silane coupling agent or the like used for hydrophobizing treatment or the like.
And since rutile anatase type titanium oxide has a mixed crystal type titanium oxide of a rutile type crystal and an anatase type crystal, the advantage of the rutile type titanium oxide and the advantage of the anatase type titanium oxide And have both. That is, in the rutile-anatase type titanium oxide, a minute anatase-type crystal is mixed between the rutile-type crystals (inside the rutile-type crystal), and as a whole has a substantially spindle shape, It becomes difficult to embed in the mother particles, and the rutile-anatase-type titanium oxide as a whole has excellent affinity with silane coupling agents, etc., so that it is uniform on the surface of the rutile-anatase-type titanium oxide powder. A stable hydrophobic coating (silane coupling coating) is easily formed. Therefore, the toner obtained by containing the rutile-anatase type titanium oxide has a uniform charge distribution (the charge distribution of the toner particles is sharp), a stable charge characteristic, environmental characteristics (especially moisture resistance), and fluidity. And excellent caking resistance.
[0147]
In particular, the rutile-anatase type titanium oxide exhibits the following synergistic effect when used in combination with the polyester resin as described above.
That is, as described above, in the present invention, the polyester-based resin contains a block polyester having a crystalline block with high crystallinity. Therefore, in the toner particles, the polyester resin has a predetermined size mainly formed by the crystalline block. It can have a crystal. By having such a crystal, the rutile-anatase type titanium oxide becomes difficult to be embedded in the toner base particles. That is, by including a hard component such as the crystal, the rutile-anatase type titanium oxide is surely supported (attached) near the surface of the toner base particles. Thereby, the function of rutile-anatase-type titanium oxide (particularly, effects such as excellent fluidity and chargeability) can be sufficiently exhibited. Thus, since the function of a rutile-anatase type titanium oxide can fully be exhibited by using together with the polyester-type resin mentioned above, the quantity of the external additive to be used can be suppressed. As a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of inconvenience (for example, a decrease in fixability to a transfer material (recording medium) such as paper) due to the addition of a large amount of external additive.
[0148]
The abundance ratio of the rutile-type titanium oxide and the anatase-type titanium oxide in the rutile-anatase-type titanium oxide is not particularly limited, but is preferably 5:95 to 95: 5 by weight, and 50:50 More preferably, it is -90: 10. By using such a rutile-anatase type titanium oxide, the effect by using the above-mentioned rutile-anatase type titanium oxide becomes more remarkable.
[0149]
The rutile-anatase type titanium oxide preferably absorbs light in the wavelength region of 300 to 350 nm. As a result, the toner has excellent light resistance (particularly, light resistance after fixing on a recording medium).
The shape of the rutile-anatase type titanium oxide used in the present invention is not particularly limited, but it is generally a spindle shape.
[0150]
When the rutile-anatase type titanium oxide has a substantially spindle shape, the average major axis diameter is preferably 10 to 100 nm, and more preferably 20 to 50 nm. When the average major axis diameter is in such a range, the rutile-anatase type titanium oxide can sufficiently exhibit the functions described above, and is difficult to be embedded in the toner base particles. It becomes difficult to release. As a result, the stability of the toner against mechanical stress is further improved.
[0151]
The content of the rutile-anatase type titanium oxide in the toner is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 2.0 wt%, and more preferably 0.5 to 1.0 wt%. If the content of the rutile-anatase type titanium oxide is less than the lower limit, the effect of using the rutile-anatase type titanium oxide as described above may not be sufficiently exhibited. On the other hand, when the content of the rutile-anatase type titanium oxide exceeds the upper limit, the fixability of the toner tends to be lowered.
[0152]
Such a rutile-anatase type titanium oxide may be prepared by any method, but can be obtained, for example, by firing anatase-type titanium oxide. By using such a method, the abundance ratio of the rutile-type titanium oxide and the anatase-type titanium oxide in the rutile-anatase-type titanium oxide can be controlled relatively easily and reliably. When obtaining a rutile-anatase type titanium oxide by such a method, it is preferable that a calcination temperature is about 700-1000 degreeC. By setting the firing temperature within this range, it is possible to more easily and reliably control the abundance ratio of rutile titanium oxide and anatase titanium oxide in rutile anatase titanium oxide. Become.
[0153]
Moreover, it is preferable that the rutile-anatase type titanium oxide is hydrophobized. By applying the hydrophobizing treatment, the effect that charging is not greatly influenced by humidity can be obtained. As the hydrophobizing treatment, for example, HMDS, a silane coupling agent (for example, one having a functional group such as an amino group), a titanate coupling agent, a fluorine-containing silane coupling agent, silicone oil or the like is used. And surface treatment of rutile-anatase type titanium oxide powder (particles).
[0154]
Among the external additives described above, examples of silica that can be used as the external additive include positively charged silica and negatively charged silica. The positively chargeable silica can be obtained, for example, by subjecting negatively chargeable silica to a surface treatment with a silane coupling agent having a functional group such as an amino group.
When negatively chargeable silica is used as the external additive, the charge amount (absolute value) of the toner particles can be increased. As a result, a stable negatively chargeable toner can be obtained, and the toner control of the image forming apparatus can be easily performed.
[0155]
Further, when negatively charged silica is used in combination with the rutile-anatase type titanium oxide described above, a particularly excellent effect is obtained. That is, by using negatively-charged silica and rutile-anatase type titanium oxide in combination, the fluidity and environmental characteristics (especially moisture resistance) of the toner can be further improved, and more stable triboelectric chargeability can be exhibited. Thus, the occurrence of so-called fog can be more effectively prevented. Further, by using negatively-charged silica and rutile-anatase type titanium oxide in combination, the obtained toner can have a large charge amount (absolute value) and a sharper charge distribution.
The average major axis diameter of the substantially spindle-shaped rutile-anatase type titanium oxide is D1[Nm], the average particle diameter of the negatively charged silica is D2When [nm] is set, 0.2 ≦ D1/ D2It is preferable to satisfy the relationship of ≦ 15, and 0.4 ≦ D1/ D2It is more preferable to satisfy the relationship of ≦ 5. By satisfying such a relationship, the effect of using negatively charged silica and rutile-anatase type titanium oxide in combination becomes even more remarkable. In the present specification, “average particle diameter” refers to an average particle diameter based on volume.
[0156]
Further, when positively chargeable silica is used as the external additive, for example, the positively chargeable silica can function as a microcarrier, and the chargeability of the toner particles themselves can be further improved. In particular, by using the positively chargeable silica in combination with the above-described rutile-anatase type titanium oxide, the obtained toner can have a large charge amount (absolute value) and a sharper charge distribution. .
When positively chargeable silica is included, the average particle size is preferably 30 to 100 nm, and more preferably 40 to 50 nm. When the average particle diameter of the positively chargeable silica is in such a range, the above-described effect becomes more remarkable.
[0157]
Further, as the external additive, HMDS, a silane coupling agent (for example, one having a functional group such as an amino group), titanate coupling agent on the surface of the fine particles composed of the above-described materials. Alternatively, a surface treated with a fluorine-containing silane coupling agent, silicone oil or the like may be used.
Such an external additive can be added, for example, by mixing with a powder for toner production using a Henschel mixer or the like.
[0158]
Further, the toner powder obtained in this manner has a coating ratio of the external additive (the ratio of the area covered by the external additive to the surface area of the toner particles, and the sphere corresponding to the average particle diameter of the external additive is the average particle diameter of the toner. The calculated coverage when a sphere having a diameter corresponding to 6-way fine packing is preferably 100 to 300%, and more preferably 120 to 220%. If the coverage of the external additive is less than the lower limit, the effect of the external additive as described above may not be sufficiently exhibited. On the other hand, when the coverage of the external additive exceeds the upper limit, the toner fixability tends to decrease.
Further, in the toner, substantially all of the external additive may be attached to the toner particles (mother particles), or a part of the external additive may be released from the surface of the toner particles. Good. That is, the toner may contain an external additive released from the toner particles.
[0159]
Thus, when the toner contains an external additive released from the mother particles (hereinafter also referred to as “free external additive”), such a free external additive is, for example, opposite to the toner particles. It can function as a microcarrier that is charged to polarity. When such a free external additive functioning as a microcarrier is included in the toner, toner particles having a reverse chargeability during development or the like (toner particles that are charged with a polarity opposite to the polarity that the toner particles should originally exhibit when charged) ) Can be effectively prevented and suppressed. As a result, the toner is less likely to cause inconveniences such as so-called fog.
[0160]
The amount of the external additive released from the toner particles is, for example, the annual meeting of the Electrophotographic Society (95 times) “Japan Hardcopy '97”, “New External Evaluation Method-Toner Analysis with Particle Analyzer” (Suzuki) Measurement is possible by applying the method disclosed in Toshiyuki, Toshio Takahara, sponsored by the Electrophotographic Society, July 9-11, 1997). Hereinafter, an example of a method for measuring the amount of free external additive by a particle analyzer (PT1000) in the case of using (rutile-anatase type) titanium oxide as an external additive will be described.
In this measuring method, titanium oxide (TiO 2) is formed on the surface of the mother particle made of resin (C).2The toner T particles formed by adhering the external additive comprising the above are introduced into the plasma to excite the toner particles, obtain an emission spectrum associated with the excitation, and perform the elemental analysis for measurement. It is.
[0161]
First, an external additive (TiO 2) is added to the toner manufacturing powder (mother powder).2When the toner particles to which the particles are attached are introduced into the plasma, the mother particles (C) and the external additive (TiO2) Both emit light. At this time, the base particles (C) and the external additive (TiO2) Are simultaneously introduced into the plasma, the mother particles (C) and the external additive (TiO2) Will emit light at the same time. Thus, the base particles (C) and the external additive (TiO2) Simultaneously emits light, the base particles (C) and the external additive (TiO2) And are synchronized. In other words, the base particles (C) and the external additive (TiO2) Is synchronized with the external additive (TiO2) Represents the state of adhering to the mother particles (C).
[0162]
External additives (TiO2) Is not adhered to the mother particles (C) and the external additive (TiO) released from the mother particles (C).2) Is introduced into the plasma, the base particles (C) and the external additive (TiO2) Emit light, but at this time, the mother particles (C) and the external additive (TiO 2)2) Are introduced into the plasma at different times, so that the mother particles (C) and the external additive (TiO 2)2(For example, when the mother particles are introduced into the plasma prior to the external additive, the mother particles emit light first, and then the external additive emits light later).
[0163]
Thus, the base particles (C) and the external additive (TiO2) Emit light at different times, the mother particles (C) and the external additive (TiO2) Is not synchronized (that is, asynchronous). In other words, the base particles (C) and the external additive (TiO2) Is asynchronous with the external additive (TiO2) Represents a state of not adhering to the mother particle (C).
[0164]
Further, in the emission spectrum obtained as described above, the height of the emission signal indicates the intensity of the emission, but this emission intensity is not included in the size or shape of the particles but is included in the particles. Its elements (C, TiO2) Is proportional to the number of atoms. Therefore, in order to express the emission intensity of the element as the size of the particle, the mother particle (C) and the external additive (TiO2) Emission of these base particles (C) and external additives (TiO2) Are assumed to be true spherical particles, and the true spherical particles at this time are referred to as equivalent particles, and these particle sizes are referred to as equivalent particle sizes. Since the external additive is very small, it is impossible to detect each of these particles one by one. Therefore, the detected emission signals of the external additive are added together and converted into one equivalent particle for analysis.
When the equivalent particle diameters of the equivalent particles obtained from the emission spectra of the mother particles and the external additive are plotted for each toner particle, an equivalent particle diameter distribution diagram of the toner particles as shown in FIG. 4 is obtained. It is done.
[0165]
In FIG. 4, the horizontal axis represents the equivalent particle diameter of the base particle (C), and the vertical axis represents the external additive (TiO 2).2). The equivalent particles on the horizontal axis are external additives (TiO2) Represents an asynchronous mother particle (C) not attached, and the equivalent particle on the vertical axis represents an asynchronous external additive (TiO 2) released from the mother particle (C).2). Equivalent particles that are not on the horizontal and vertical axes are added to the base particles (C) as an external additive (TiO 2).2) Represents the synchronous toner attached. Thus, the external additive (TiO 2) for the toner base particles (C) is obtained.2) Is analyzed.
[0166]
The amount of rutile-anatase-type titanium oxide released from the toner particles that can be measured in this way (ratio of rutile-anatase-type titanium oxide contained in the toner as a free external additive) is 0.1 to 5.0 wt% is preferable, and 0.5 to 3.0 wt% is more preferable. If the ratio of the free external additive is too small, the above-mentioned function as a microcarrier may not be sufficiently exhibited. On the other hand, when the ratio of the free external additive exceeds the upper limit, the free external additive adheres to the toner contact member and filming is likely to occur.
[0167]
The toner (toner powder) obtained as described above preferably has an average circularity R represented by the following formula (I) of 0.90 to 0.98, and 0.92 to 0.98. Is more preferable. If the average circularity R is less than 0.90, it becomes difficult to sufficiently reduce the difference in charging characteristics between individual toner powders, and the developability on the photoreceptor tends to be lowered. On the other hand, if the average circularity R is too small, toner adhesion (filming) is likely to occur on the photoreceptor, and the toner transfer efficiency may decrease. On the other hand, when the average circularity R exceeds 0.98, the transfer efficiency and mechanical strength are increased, but there is a problem that the average particle diameter is increased by promoting granulation (joining of particles). If the average circularity R exceeds 0.98, for example, it becomes difficult to remove the toner adhering to the photoreceptor or the like by cleaning.
[0168]
R = L0/ L1... (I)
(However, in the formula, L1[Μm] is the peripheral length of the projected image of the toner particles to be measured, L0[Μm] represents the perimeter of a perfect circle (complete geometric circle) having an area equal to the area of the projected image of the toner particles to be measured. )
The average particle diameter of the toner is preferably 3 to 12 μm, and more preferably 5 to 10 μm. When the average particle diameter of the toner is less than the lower limit, fusion between the toner particles is likely to occur. On the other hand, when the average particle diameter of the toner exceeds the upper limit, the resolution of the printed matter tends to decrease.
[0169]
Further, the content of the polyester resin in the toner is preferably 50 to 98 wt%, and more preferably 85 to 97 wt%. If the content of the polyester resin is less than the lower limit, the effect of the present invention may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the content of the polyester-based resin exceeds the upper limit, the content of components such as a colorant may be relatively lowered, and it may be difficult to exhibit characteristics such as color developability.
[0170]
In addition, the composition of the block polyester contained in the toner (constituent monomer, abundance ratio of the crystalline block, etc.), the average weight molecular weight Mw, the glass transition point, the softening point, the melting point, etc. The composition of the amorphous polyester (constituent monomer, etc.) The average weight molecular weight Mw, glass transition point, softening point, and the like are preferably the same as those described in the item of the constituent material of the raw material 5, but may be changed during the manufacturing process.
[0171]
When the toner contains wax, the content is not particularly limited, but is preferably 5 wt% or less, more preferably 3 wt% or less, and 0.5 to 3 wt%. Further preferred. If the content of the wax is too large, the wax is liberated and coarsened, and the exudation of the wax on the toner surface may occur remarkably, making it difficult to sufficiently increase the toner transfer efficiency.
[0172]
The acid value as a physical property of the toner is one of the factors that influence the environmental characteristics (particularly moisture resistance) of the toner. The acid value of such a toner is preferably 12 KOH mg / g or less, and more preferably 8 KOH mg / g or less. When the acid value of the toner is 12 KOHmg / g or less, the environmental characteristics (particularly moisture resistance) of the toner are particularly excellent.
[0173]
Further, when the acid value of the above-mentioned high acid value polyester is A [KOHmg / g] and the acid value of the whole toner is B [KOHmg / g], it is preferable that the relationship of A / B ≧ 2 is satisfied. It is more preferable to satisfy the relationship of 2 ≦ A / B ≦ 12. When A / B satisfies such a relationship, it is possible to improve fixability, charging characteristics and the like while maintaining excellent environmental characteristics (particularly moisture resistance) of the toner.
[0174]
On the other hand, when A / B is less than the lower limit, the above-described effects cannot be obtained. That is, if the acid value B of the toner as a whole with respect to the acid value A of the high acid value polyester is relatively large, there is a possibility that the environmental characteristics of the toner will be deteriorated and the charge will vary among the toner particles. In order to avoid such problems, if the acid value A of the high acid value polyester is relatively small, the fixability and charging characteristics may not be sufficiently improved.
[0175]
Further, when the toner of the present invention is used in a fixing device having a fixing nip as described later, the amount of change in relaxation elastic modulus G (t) in the passage time Δt [seconds] of the toner particles through the fixing nip. However, it is preferably 500 [Pa] or less, and more preferably 100 [Pa] or less. By satisfying such conditions, inconveniences such as offset are less likely to occur.
[0176]
Further, when the toner of the present invention is used in a fixing device having a fixing nip as described later, the time required for the toner particles to pass through the fixing nip is Δt [seconds], and the toner is 0.01 seconds. Where the initial relaxation elastic modulus G (0.01) is the relaxation elastic modulus of the toner and G (Δt) is the relaxation elastic modulus of the toner in Δt seconds, G (0.01) / G (Δt) ≦ It is preferable that the relationship of 10 is satisfied, and it is more preferable that the relationship of 1 ≦ G (0.01) / G (Δt) ≦ 8 is satisfied. 1 ≦ G (0.01) / G (Δt) ≦ 6 It is more preferable to satisfy this relationship. Satisfying such a relationship makes it difficult for toner to cry and offset due to a decrease in the elastic modulus of the toner particles. On the other hand, if G (0.01) / G (Δt) exceeds 10, the toners are separated and the offset is likely to occur. The relaxation elastic modulus of the toner is, for example, the composition of the constituent material of the toner (for example, the molecular weight of the block polyester and the amorphous polyester, the monomer component, the randomness, the composition of the wax and the external additive, the content of each constituent component And the production conditions of the toner (for example, the raw material temperature in the kneading step, the kneading time, the cooling rate of the kneaded product in the cooling step, the processing temperature in the thermal spheronization step, etc.).
[0177]
In the toner of the present invention, there are usually crystals mainly composed of crystalline blocks of block polyester.
Such crystals preferably have an average length (average length in the longitudinal direction) of 10 to 1000 nm, and preferably 50 to 700 nm. When the length of the crystal is within such a range, the toner shape stability is particularly excellent, and particularly excellent stability against mechanical stress is exhibited. In particular, the external additive is more reliably held near the surface of the toner particles (the external additive can be effectively prevented from being buried in the mother particles). In particular, the stability of the film is excellent, and the occurrence of filming or the like hardly occurs. The size of the crystal can be changed by, for example, changing the molecular weight or randomness of the block polyester by controlling the production conditions of the block polyester used as a raw material component, or by changing the block polyester, amorphous polyester, and high acid value polyester. Can be adjusted as appropriate by changing the blending ratio with the above, or by changing the conditions of the kneading step and the cooling step described above.
[0178]
In particular, when the toner contains rutile-anatase type titanium oxide, it is preferable to satisfy the following relationship. That is, the average major axis diameter of the substantially spindle-shaped rutile-anatase type titanium oxide is D1[Nm], the average length of the crystal is LCWhen [nm] is set, 0.01 ≦ D1/ LCIt is preferable that the relationship of ≦ 2 is satisfied, and 0.02 ≦ D1/ LCIt is more preferable to satisfy the relationship of ≦ 1. By satisfying such a relationship, the rutile-anatase type titanium oxide exhibits the above-described effects sufficiently and is difficult to be embedded in the mother particles. As a result, the toner sufficiently retains the above-described functions and is particularly excellent in stability against mechanical stress.
[0179]
The average length of the crystal can be measured by a transmission electron microscope (TEM), small angle X-ray scattering measurement, or the like.
In the toner of the present invention, the block polyester, the amorphous polyester, and the high acid value polyester are preferably compatible with each other as much as possible. As a result, the variation in characteristics among the toner particles is small, the characteristics of the toner as a whole are more stable, and the effects of the present invention become more remarkable.
[0180]
The toner of the present invention is preferably applied to a non-magnetic one-component toner. Non-magnetic one-component toner is generally applied to an image forming apparatus having a regulating blade as described later. Therefore, the toner of the present invention that is resistant to mechanical stress can exhibit the above-described effects more remarkably when used as a non-magnetic one-component toner.
[0181]
Further, the fixing device in which the toner of the present invention is used is not particularly limited, but is preferably used in a contact-type fixing device as described later. As a result, high releasability from the fixing roller due to the crystal of the block polyester, improvement effect of fixing property (fixing strength) due to the low-viscosity amorphous polyester, and high acidity of these polyester resins with a relatively high acid value. Each of the advantages of further improvement of fixing property and stable charging characteristics due to the addition of the polyvalent polyester is sufficiently exhibited, and a wide fixing good range is secured.
[0182]
  Next, a fixing device and an image forming apparatus using the toner of the present invention will be described.
  5 is an overall configuration diagram showing a preferred embodiment of an image forming apparatus using the toner of the present invention, FIG. 6 is a sectional view of a developing device included in the image forming apparatus of FIG. 5, and FIG. For image forming equipmentFixing device usedFIG. 8 is a perspective view of a principal part of the fixing device of FIG. 7, FIG. 9 is a perspective view of a peeling member constituting the fixing device of FIG. FIG. 11 is a side view showing the mounting state of the peeling member constituting the fixing device of FIG. 7, FIG. 11 is a front view of the fixing device of FIG. 7 as viewed from above, and FIG. FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the arrangement angle of the peeling member, FIG. 13 is a diagram schematically showing the shape of the fixing roller and the pressure roller, and the shape of the fixing nip portion, and FIG. 14 is an X in FIG. FIG. 15 is a diagram schematically showing the shape of the fixing roller and the pressure roller and the shape of the fixing nip portion, and FIG. 16 is a sectional view taken along the line Y-Y in FIG. FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining a gap between the fixing roller and the peeling member.
[0183]
An image carrier 30 including a photosensitive drum is disposed in the apparatus main body 20 of the image forming apparatus 10 and is rotationally driven in a direction indicated by an arrow by a driving unit (not shown). Around the image carrier 30, an electrostatic latent image is formed on the image carrier 30, a charging device 40 for uniformly charging the image carrier (photoconductor) 30 along the rotation direction. There are provided an exposure device 50, a rotary developing device 60 for developing an electrostatic latent image, and an intermediate transfer device 70 for primary transfer of a monochromatic toner image formed on the image carrier 30.
[0184]
In the rotary developing device 60, a yellow developing device 60Y, a magenta developing device 60M, a cyan developing device 60C, and a black developing device 60K are mounted on a support frame 600, and the support frame 600 is driven to rotate by a motor (not shown). It is the composition which becomes. The plurality of developing devices 60Y, 60C, 60M, and 60K are selectively rotated so that the developing roller 604 of one developing device faces the image carrier 30 every rotation of the image carrier 30. Has been. Each of the developing devices 60Y, 60C, 60M, and 60K has a toner storage portion that stores toner of each color.
[0185]
The developing devices 60Y, 60C, 60M, and 60K all have the same structure. Therefore, although the structure of the developing device 60Y will be described here, the structures and functions of the developing devices 60C, 60M, and 60K are the same.
As shown in FIG. 6, in the developing device 60Y, a supply roller 603 and a developing roller 604 are axially attached to a housing 601 that accommodates toner T therein, and when the developing device 60Y is positioned at the development position described above. The developing roller 604 functioning as a “toner carrier” is positioned in contact with the image carrier (photoreceptor) 30 or opposed with a predetermined gap therebetween, and these rollers 603 and 604 are provided on the main body side. It is configured to be engaged with a rotation drive unit (not shown) and to rotate in a predetermined direction. The developing roller 604 is formed in a cylindrical shape from a metal or alloy such as copper, stainless steel, or aluminum so that a developing bias is applied.
[0186]
In the developing device 60Y, a regulating blade 605 for regulating the thickness of the toner layer formed on the surface of the developing roller 604 to a predetermined thickness is disposed. The regulating blade 605 is composed of a plate-like member 605a such as stainless steel or phosphor bronze, and an elastic member 605b such as rubber or resin member attached to the tip of the plate-like member 605a. The rear end portion of the plate-like member 605a is fixed to the housing 601, and the elastic member 605b attached to the front end portion of the plate-like member 605a is the rear end portion of the plate-like member 605a in the rotation direction D3 of the developing roller 604. It arrange | positions so that it may be located in the upstream rather than.
[0187]
The intermediate transfer device 70 includes a driving roller 90 and a driven roller 100, an intermediate transfer belt 110 that is driven by the two rollers in the direction indicated by the arrow, and a primary transfer that is disposed on the back surface of the belt 110 so as to face the image carrier 30. A roller 120, a transfer belt cleaner 130 for removing residual toner on the belt 110, and a drive roller 90 are arranged to face the four-color full-color image formed on the intermediate transfer belt 110 on a recording medium (paper or the like). And a secondary transfer roller 140 for transferring the toner to the ink.
A paper feed cassette 150 is disposed at the bottom of the apparatus main body 20, and a recording medium in the paper feed cassette 150 passes through a pickup roller 160, a recording medium conveyance path 170, a secondary transfer roller 140, and a fixing device 190, and a paper discharge tray. It is comprised so that it may be conveyed by 200. Reference numeral 230 denotes a duplex printing conveyance path.
[0188]
The operation of the image forming apparatus having the above configuration will be described. When an image forming signal is input from a computer (not shown), the image carrier 30, the developing roller 604 of the developing device 6 and the intermediate transfer belt 110 are driven to rotate. First, the outer peripheral surface of the image carrier 30 is moved by the charging device 40. The exposure device 50 selectively exposes the outer peripheral surface of the uniformly charged image carrier 30 according to the image information of the first color (for example, yellow) so that the yellow electrostatic latent image is obtained. An image is formed.
[0189]
On the other hand, in the developing device 60Y, the two rollers 603 and 604 rotate while being in contact with each other, whereby yellow toner is rubbed against the surface of the developing roller 604, and a toner layer having a predetermined thickness is formed on the surface of the developing roller 604. . Then, the elastic member 605b of the regulating blade 605 elastically contacts the surface of the developing roller 604, and the toner layer on the surface of the developing roller 604 is regulated to a predetermined thickness.
[0190]
At the latent image position formed on the image carrier 30, the yellow developing device 60 </ b> Y rotates and the developing roller 604 comes into contact therewith, whereby the yellow electrostatic latent image toner image is transferred onto the image carrier 30. Next, the toner image formed on the image carrier 30 is transferred onto the intermediate transfer belt 110 by the primary transfer roller 120. At this time, the secondary transfer roller 140 is separated from the intermediate transfer belt 110.
[0191]
The above processing is repeated for the second, third, and fourth colors of the image formation signal, and the latent image formation, development, and transfer are repeated by one rotation of the image carrier 30 and the intermediate transfer belt 110. Four color toner images corresponding to the contents of the image are superimposed and transferred on the intermediate transfer belt 110. Then, at the timing when the full-color image reaches the secondary transfer roller 140, the recording medium is supplied from the conveyance path 170 to the secondary transfer roller 140. At this time, the secondary transfer roller 140 is pressed against the intermediate transfer belt 110. A secondary transfer voltage is applied, and the full-color toner image on the intermediate transfer belt 110 is transferred onto the recording medium. The toner image transferred onto the recording medium is fixed by being heated and pressed by the fixing device 190. The toner remaining on the intermediate transfer belt 110 is removed by the transfer belt cleaner 130.
[0192]
In the case of double-sided printing, the recording medium exiting the fixing device 190 is switched back so that its trailing edge is the leading edge, supplied to the secondary transfer roller 140 via the double-sided printing conveyance path 230, and intermediate The full color toner image on the transfer belt 110 is transferred onto the recording medium, and is again heated and pressed by the fixing device 190 to be fixed.
In FIG. 5, a fixing device 190 according to the present invention includes a fixing roller 210 having a heat source and a pressure roller 220 pressed against the fixing roller 210. The shafts of the fixing roller 210 and the pressure roller 220 are connected from a horizontal line. It arrange | positions so that it may have the angle of (theta). Note that 0 ° ≦ θ ≦ 30 °.
[0193]
Next, the fixing device 190 will be described in detail.
7 and 11, the fixing roller 210 is rotatably mounted in the housing 240, and the driving gear 28 is connected to one end of the fixing roller 210. A pressure roller 220 is rotatably mounted facing the fixing roller 210. The axial length of the pressure roller 220 is shorter than that of the fixing roller 210, and a bearing 250 is provided in the vacant space, and both ends of the pressure roller 220 are supported by the bearing 250. A pressure lever 260 is rotatably provided on the bearing 250, and a pressure spring 270 is disposed between one end of the pressure lever 260 and the housing 240, whereby the pressure roller 220 and the fixing roller 210 are pressurized. It is configured to be.
[0194]
In FIG. 8, a fixing roller 210 includes a metal cylinder 210b having a heat source 210a such as a halogen lamp inside, an elastic layer 210c made of silicon rubber or the like provided on the outer periphery of the cylinder 210b, and the surface of the elastic layer 210c. A surface layer (not shown) made of fluororubber and fluororesin (for example, pertetrafluoroethylene (PTFE)) covered with a rotating shaft 210d fixed to the cylinder 210b.
[0195]
The pressure roller 220 is formed on the outer periphery of the cylindrical body 220b in the same manner as the metal cylindrical body 220b, the rotating shaft 220d fixed to the cylindrical body 220b, the bearing 250 supporting the rotating shaft 220d, and the fixing roller 210. The elastic layer 220c is provided, and a surface layer (not shown) made of fluororubber or fluororesin coated on the surface of the elastic layer 220c. The thickness of the elastic layer 210c of the fixing roller 210 is extremely smaller than the thickness of the elastic layer 220c of the pressure roller 220, thereby forming a fixing nip portion 340 in which the pressure roller 220 side is recessed in a concave shape.
[0196]
As shown in FIGS. 7 and 8, support shafts 290 and 300 are provided on both side surfaces of the housing 240. The support shafts 290 and 300 are respectively provided with the peeling member 310 and the pressure roller 220 on the fixing roller 210 side. The side peeling member 320 is rotatably mounted. Accordingly, the peeling members 310 and 320 are disposed on the downstream side of the fixing nip portion 340 in the recording medium conveyance direction in the axial direction of the fixing roller 210 and the pressure roller 220.
[0197]
As shown in FIGS. 9 and 10, the peeling member 310 on the fixing roller 210 side uses a resin sheet or a metal sheet as a base material, and forms a fluororesin layer on the surface of the base material. The peeling member 310 includes a plate-like peeling portion (base material) 310a, a bent portion 310b bent in an L shape toward the fixing roller 210 at the rear of the peeling portion 310a, and lower portions at both ends of the peeling portion 310a. The support piece 310c is bent in the direction, the fitting hole 310d is formed in the support piece 310c, and the guide part 310e is extended to the front of both side ends of the peeling part 310a.
[0198]
The peeling portion 310 a is disposed so as to be inclined toward the outlet (nip outlet 341) of the fixing nip portion 340, and the leading end of the peeling portion 310 a is not in contact with and close to the fixing roller 210. The support shaft 290 described in FIG. 8 is fitted in the fitting hole 310d of the support piece 310c. The guide portion 310e is urged against the housing 240 by the spring 33, whereby the tip of the guide portion 310e is in contact with the fixing roller 210, and as a result, between the tip of the peeling portion 310a and the surface of the fixing roller 210. The gap is always constant.
[0199]
The peeling member 320 on the pressure roller 220 side has the same shape as the peeling member on the fixing roller 210 side. However, as shown in FIGS. 7 and 8, the tip of the peeling portion 320a is recorded more than the tip of the peeling portion 310a. It is arranged on the downstream side in the medium conveyance direction. The tip of the guide part 320e is in contact with the peripheral surface of the bearing 250 of the pressure roller 220 at the point P, so that the gap between the tip of the peeling part 320a and the surface of the pressure roller 220 is always constant. To be.
[0200]
In the present embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, peeling members 310 and 320 are disposed on the downstream side of the fixing nip 340 in the recording medium conveyance direction in the axial direction of the fixing roller 210 and the pressure roller 220. . The tip of the peeling member 310 on the fixing roller 210 side is disposed so as to incline toward the exit of the fixing nip 340, and is in close contact with the fixing roller 210 without contact. The leading end of the peeling member 320 on the pressure roller 220 side is disposed downstream of the leading end of the peeling member 310 on the fixing roller 210 side in the recording medium conveyance direction.
[0201]
As shown in FIG. 10, the guide member 310 e of the peeling member 310 on the fixing roller 210 side is urged against the housing 240 by the spring 33, so that the tip of the guide portion 310 e is in contact with the fixing roller 210. As a result, the positioning is performed so that the gap between the tip of the peeling portion 310a and the surface of the fixing roller 210 is always constant.
[0202]
The peeling member 320 on the pressure roller 220 side has the same shape as the peeling member on the fixing roller 210 side, and as shown in FIGS. 7 and 8, the tip of the peeling portion 320a is a recording medium more than the tip of the peeling portion 310a. The tip of the guide part 320e is disposed at the downstream side in the conveying direction, and is in contact with the surface of the bearing 250 of the pressure roller 220 at the point P, whereby the tip of the peeling part 320a and the surface of the pressure roller 220 are Positioning is performed so that the gap between them is always constant. Therefore, as shown in FIG. 11, the axial length of the pressure roller 220 is shorter than that of the fixing roller 210, and a bearing 250 is provided in the vacant space. It is supported.
[0203]
In the case of double-sided printing, the recording medium printed on one side is peeled off by the peeling member 310 on the fixing roller 210 side, and then switched back so that the trailing edge of the recording medium becomes the leading edge, and then passes through the double-sided printing conveyance path 230. The full-color toner image on the intermediate transfer belt 110 is supplied to the secondary transfer roller 140 and is transferred onto the recording medium, and is heated and pressed again by the fixing roller 210. At this time, it adheres to the pressure roller 220 and wraps around. The recording medium is peeled off by the peeling member 320 on the pressure roller 220 side.
[0204]
As described above, in the fixing device according to the present embodiment, the peeling is provided in the vicinity of the fixing roller and the pressure roller in the axial direction of the fixing roller and the pressure roller and on the downstream side of the fixing nip portion in the recording medium conveyance direction. The positioning of the peeling member on the fixing roller side is performed on the surface of the fixing roller, and the positioning of the peeling member on the pressure roller side is performed on the bearing surface of the pressure roller, so that recording from the fixing roller and the pressure roller is performed. The peelability of the medium can be improved.
[0205]
In this embodiment, as shown in FIG. 12, the fixing roller 210 and the pressure roller 220 are arranged in a substantially horizontal state, and the recording medium 500 is discharged from the fixing nip 340 upward. Is the arrangement angle θ of the peeling member 310 with respect to the tangent S of the outlet 341 of the fixing nip 340.AIs preferably set in the range of −5 to 25 °. Arrangement angle θ of peeling member 310 with respect to tangent S of outlet 341 of fixing nip 340ABy setting to a value in such a range, streaks are less likely to occur in the image, and the peelability is improved. Arrangement angle θAThe fixing roller 210 side is “+” and the pressure roller side is “−”.
[0206]
In addition, the fixing roller 210 and the pressure roller 220 have, for example, outer diameters that are substantially constant in the respective axial directions (which may have a substantially cylindrical shape, but the outer diameters are small near both ends. It may have a so-called crown shape that is large in the vicinity of the central portion, or a so-called reverse crown shape in which the outer diameter is large in the vicinity of both end portions and small in the vicinity of the central portion.
[0207]
For example, when the fixing roller 210 and the pressure roller 220 have an inverted crown shape as shown in FIG. 13, the cross-sectional shape of the peeling member 310 is preferably as shown in FIG. Further, when the fixing roller 210 and the pressure roller 220 have a crown shape as shown in FIG. 15, the cross-sectional shape of the peeling member 310 is preferably as shown in FIG.
[0208]
In this way, when the peeling member 310 disposed along the fixing roller 210 has a shape that follows the shape of the outlet 341 of the fixing nip portion 340, the peeling member 310 side of the peeling member 310 is separated when peeling. Effectively eliminates adverse effects caused by increased contact between the side edge of the recording medium and the recording medium, and the contact pressure between the two is concentrated in part, for example, wrapping of the recording medium, turbulence in the formed image, generation of streaks, etc. Can be prevented and suppressed.
[0209]
As shown in FIG. 17, in the fixing device 190, the gap G <b> 2 [μm] between the fixing roller 210 and the peeling member 310 near the axial end of the fixing roller 210 is the center in the axial direction of the fixing roller 210. It is preferable that the gap is larger than the gap G1 [μm] between the fixing roller 210 and the peeling member 310 in the vicinity of the portion. By satisfying such a relationship, the following effects can be obtained.
[0210]
That is, since the gap between the peeling member 310 and the fixing roller 210 is small in the vicinity of the central portion in the length direction, the gap management can be easily performed without greatly deteriorating the peeling property, and the fixing device 190 can be manufactured. It becomes easy. Further, even when a foreign substance enters or a paper jam occurs, it is difficult to cause damage to the peeling member 310 and the fixing roller 210 due to these, and the durability and reliability of the peeling member 310 and the fixing roller are improved, and the fixing is performed. The durability and reliability of the apparatus 190 and the image forming apparatus 10 are also improved. Note that the relationship between G1 and G2 as described above can be obtained by, for example, forming the peeling member 310 into a bow shape, forming the tip 310f of the peeling member 310 into a bow shape, or forming the fixing roller 210 into a crown shape. Can be satisfied.
[0211]
In the fixing device as described above, the length of the fixing nip 340 is such that the time required for the toner particles to pass through the fixing nip 340 is 0.02 to 0.2 seconds. Is preferable, and 0.03 to 0.1 second is more preferable. When the time required for the toner particles to pass through the fixing nip portion 340 is within such a range, the toner is heated up to the melting temperature, and the toner is not melted sufficiently, and the releasability to the fixing roller is sufficient. Secured.
[0212]
The fixing device 190 is suitable for high-speed printing (high-speed fixing, high-speed image formation). Specifically, the feeding speed (feeding speed) of the recording medium 500 is 0.05 to 1.0 m / sec. It is preferable that it is 0.2 to 0.5 m / sec. As described above, according to the present invention, even when the toner is fixed to the recording medium 500 at a relatively high speed, it is possible to prevent the image from causing streaking or disturbance, and the recording medium 500 may be entangled. It is difficult to cause poor peeling.
[0213]
Further, the temperature of the fixing nip portion 340 during operation is preferably 100 to 220 ° C, and more preferably 120 to 200 ° C. When the temperature of the fixing nip portion 340 is within such a range, it is possible to sufficiently prevent a decrease in toner fixing strength due to a temperature drop (temperature drop) when the paper passes.
Further, the fixing setting temperature (setting temperature on the surface of the fixing roller 210) during operation is preferably 110 to 220 ° C, and more preferably 130 to 200 ° C. If the set temperature of the fixing roller 210 is within this range, it is possible to achieve both fixing strength of the toner and shortening of the temperature rise time (warm up time).
[0214]
As described above, the fixing device 190 described above is suitable for high-speed printing (high-speed fixing, high-speed image formation). However, in such a fixing device, since the toner is in a high temperature state even when the recording medium on which the toner is fixed comes into contact with the peeling member, when the conventional toner is used, the toner comes into contact with the peeling member. There is a possibility that the fixed image may be disturbed. Further, if the fixed toner is in a molten state (low viscosity state) and contacts the peeling member, it may be difficult to reliably peel off the recording medium.
[0215]
On the other hand, the toner of the present invention can be suitably applied to the fixing device 190 described above. That is, since the toner of the present invention contains amorphous polyester having a relatively low softening point and high acid value polyester having a relatively high acid value, the toner is surely attached to the recording medium when passing through the fixing nip 340. In addition, since the toner of the present invention contains a block polyester having a crystalline block, crystals having a high hardness and an appropriate size are likely to precipitate therein. The presence of such crystals makes it possible to prevent the melt viscosity of the toner from being lower than a predetermined value even when the temperature is relatively high, such as during fixing, and partially during fixing. There will be a hard site. As a result, even when the fixed image of the toner comes into contact with the peeling member, the formed image is unlikely to be disturbed or distorted. Further, in the recording medium on which the toner of the present invention is fixed, peeling failure is not particularly likely to occur, and the peeling member reliably peels from the fixing roller.
[0216]
  As described above, the present inventionAbout tonerAlthough described based on a preferred embodiment, the present invention is not limited to this.
  For example, the toner of the present invention is not limited to those manufactured by the method described above. For example, in the above-described embodiment, the toner production powder obtained through the granulation process has been described as being obtained by performing an external addition process. However, the powder is obtained by the granulation process without performing the external addition process. The powder (toner production powder) may be used as it is.
  In the embodiment described above, the rutile-anatase type titanium oxide has been described as being added as an external additive. For example, by using the rutile-anatase-type titanium oxide as one component of the raw material provided for the kneading step. The toner may be contained in the toner.
[0217]
In the above-described embodiment, ΔT obtained by measuring the endothermic peak of the melting point by differential scanning calorimetry (DSC) has been described as an index indicating crystallinity. However, the index indicating crystallinity is not limited to this. For example, as an index representing crystallinity, a crystallinity measured by a density method, an X-ray method, an infrared method, a nuclear magnetic resonance absorption method, or the like may be used.
In the above-described embodiment, the toner manufacturing powder is described as being obtained by a pulverization method. However, the toner manufacturing powder may be manufactured by other methods such as a spray drying method or a polymerization method. Good.
[0218]
In the above-described embodiment, the configuration in which the thermal spheronization process is performed under dry conditions has been described. However, the thermal spheronization process may be performed under wet conditions such as in a solution.
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the structure which uses a continuous biaxial screw extruder as a kneading machine, the kneading machine used for kneading | mixing a raw material is not limited to this. For kneading the raw materials, for example, various kneaders such as a kneader, a batch-type triaxial roll, a continuous biaxial roll, a wheel mixer, and a blade type mixer can be used.
[0219]
In the illustrated configuration, a kneader having two screws has been described. However, the number of screws may be one or three or more.
In the above-described embodiment, the configuration using the belt type as the cooler has been described. However, for example, a roll type (cooling roll type) cooler may be used. Moreover, the cooling of the kneaded material extruded from the extrusion port of the kneader is not limited to the one using the above-described cooling machine, and may be performed by air cooling or the like, for example.
[0220]
  In addition, the present inventionApply toThe fixing device and the image forming apparatus are not limited to those described in the above-described embodiments, and each part of the fixing device and the image forming apparatus can be replaced with an arbitrary configuration that can exhibit the same function. it can.
  For example, in the above-described embodiment, the contact type fixing device has been described. However, the present invention is not limited to such a contact type fixing device, and may be applied to a non-contact type fixing device. Good.
[0221]
【Example】
[1] Production of polyester
Prior to the production of the toner, the following four polyesters A, B, C, C ′ and D were produced.
[1.1] Production of polyester A (amorphous polyester)
First, a mixture of neopentyl glycol: 36 mol parts, ethylene glycol: 36 mol parts, 1,4-cyclohexanediol: 48 mol parts, dimethyl terephthalate: 90 mol parts, and phthalic anhydride: 10 mol parts was prepared.
[0222]
In a 2-liter four-necked flask, a reflux condenser, a distillation tower, a water separator, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a stirrer were installed according to a conventional method, and a mixture of the alcohol component and the carboxylic acid component: 1000 g , 1 g of an esterification condensation catalyst (titanium tetrabutoxide (PPB)) was placed in the 2-liter four-necked flask. Thereafter, the esterification reaction was allowed to proceed at a material temperature of 180 ° C. while the generated water and methanol were allowed to flow out of the distillation tower. When water and methanol no longer flowed out of the distillation column, the distillation column was removed from the 2-liter four-necked flask and connected to a vacuum pump. With the pressure in the system reduced to 5 mmHg or less, the temperature was set to 200 ° C., and the stirring rotation speed: stirring at 150 rpm, the free diol generated in the condensation reaction was discharged out of the system, and the resulting reaction product Was polyester A (PES-A).
[0223]
With respect to the obtained polyester A, an attempt was made to measure the endothermic peak of the melting point with a differential scanning calorimeter. As a result, a sharp peak that could be determined to be an absorption peak at the melting point could not be confirmed. Also, the softening point T of polyester A1/2Is 111 ° C, glass transition point TgIs 60 ° C. and the weight average molecular weight Mw is 1.3 × 104Met. Moreover, the acid value of the polyester A was 0.1 KOHmg / g.
[0224]
[1.2] Production of polyester B (block polyester)
In a 2 liter four-necked flask, a reflux condenser, a distillation tower, a water separator, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a stirrer were installed according to a conventional method. Polyester A obtained in [1.1] above: 70 1,4-butanediol as an alcohol component: 15 mol part and dimethyl terephthalate as a carboxylic acid component: a mixture of 15 mol parts: 1000 g, esterification condensation catalyst (titanium tetrabutoxide (PPB)): 1 g was placed in the 2 liter 4 neck flask. Thereafter, the esterification reaction was allowed to proceed at a material temperature of 200 ° C. while water and methanol produced were allowed to flow out of the distillation tower. When water and methanol no longer flowed out of the distillation column, the distillation column was removed from the 2-liter four-necked flask and connected to a vacuum pump. With the pressure in the system reduced to 5 mmHg or less, the temperature was set to 220 ° C., and the stirring rotation speed: 150 rpm, the free diol generated in the condensation reaction was discharged out of the system, and the resulting reaction product Was polyester B (PES-B).
[0225]
Center value T of the endothermic peak of the melting point of polyester B as measured using a differential scanning calorimetermpIs 218 ° C, shoulder peak value TmsWas 205 ° C. Further, from the differential scanning calorimetry curve obtained from the measurement, the heat of fusion E of polyester B determined was obtained.fWas 15 mJ / mg. Also, the softening point T of polyester B1/2Is 148 ° C., glass transition point TgIs 63 ° C. and the weight average molecular weight Mw is 2.6 × 104Met. Moreover, the acid value of polyester B was 0.2 KOHmg / g.
[0226]
[1.3] Production of polyester C (high acid value polyester)
First, a mixture of neopentyl glycol: 40 mol parts, ethylene glycol: 30 mol parts, 1,4-cyclohexanediol: 30 mol parts, dimethyl terephthalate: 105 mol parts, and phthalic anhydride: 15 mol parts was prepared.
In a 2-liter four-necked flask, a reflux condenser, a distillation tower, a water separator, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a stirrer were installed according to a conventional method, and a mixture of the alcohol component and the carboxylic acid component: 1000 g , 1 g of an esterification condensation catalyst (titanium tetrabutoxide (PPB)) was placed in the 2-liter four-necked flask. Thereafter, the esterification reaction was allowed to proceed at a material temperature of 180 ° C. while the generated water and methanol were allowed to flow out of the distillation tower. When water and methanol no longer flowed out of the distillation column, the distillation column was removed from the 2-liter four-necked flask and connected to a vacuum pump. With the pressure in the system reduced to 5 mmHg or less, the temperature was set to 200 ° C., and the stirring rotation speed: stirring at 150 rpm, the free diol generated in the condensation reaction was discharged out of the system, and the resulting reaction product Was polyester C (PES-C).
[0227]
With respect to the obtained polyester C, an attempt was made to measure the endothermic peak of the melting point with a differential scanning calorimeter. As a result, a sharp peak that could be determined to be an absorption peak at the melting point could not be confirmed. Also, the softening point T of polyester C1/2Is 114 ° C., glass transition point TgIs 62 ° C. and the weight average molecular weight Mw is 1.1 × 104Met. The acid value of Polyester C was 21 KOHmg / g.
[0228]
[1.4] Production of polyester C '(high acid value polyester)
First, a mixture of neopentyl glycol: 40 mol parts, ethylene glycol: 30 mol parts, 1,4-cyclohexanediol: 30 mol parts, dimethyl terephthalate: 120 mol parts, and phthalic anhydride: 30 mol parts was prepared.
In a 2-liter four-necked flask, a reflux condenser, a distillation tower, a water separator, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a stirrer were installed according to a conventional method, and a mixture of the alcohol component and the carboxylic acid component: 1000 g , 1 g of an esterification condensation catalyst (titanium tetrabutoxide (PPB)) was placed in the 2-liter four-necked flask. Thereafter, the esterification reaction was allowed to proceed at a material temperature of 200 ° C. while water and methanol produced were allowed to flow out of the distillation tower. When water and methanol no longer flowed out of the distillation column, the distillation column was removed from the 2-liter four-necked flask and connected to a vacuum pump. With the pressure in the system reduced to 5 mmHg or less, the temperature was set to 220 ° C., and the stirring rotation speed: 150 rpm, the free diol generated in the condensation reaction was discharged out of the system, and the resulting reaction product Was polyester C (PES-C).
[0229]
An attempt was made to measure the endothermic peak of the melting point of the obtained polyester C ′ using a differential scanning calorimeter. As a result, a sharp peak that could be determined to be an absorption peak at the melting point could not be confirmed. Further, the softening point T of polyester C '1/2Is 107 ° C, glass transition point TgIs 58 ° C. and the weight average molecular weight Mw is 5.6 × 103Met. The acid value of polyester C ′ was 78 KOH mg / g.
[0230]
[1.5] Production of polyester D (high acid value polyester with high crystallinity)
In a 2 liter four-necked flask, a reflux condenser, a distillation tower, a water separator, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a stirrer were installed in a conventional manner, and 1,4-butanediol as an alcohol component: 50 mol parts 1000 g of a mixture of dimethyl terephthalate as a carboxylic acid component: 60 g and an esterification condensation catalyst (titanium tetrabutoxide (PPB)): 1 g were put into the 2 liter four-necked flask. Thereafter, the esterification reaction was allowed to proceed at a material temperature of 260 ° C. while water and methanol produced were allowed to flow out of the distillation tower. When water and methanol no longer flowed out of the distillation column, the distillation column was removed from the 2-liter four-necked flask and connected to a vacuum pump. With the pressure in the system reduced to 5 mmHg or less, the temperature was set to 280 ° C., and the stirring rotation speed: stirring at 150 rpm, the free diol generated in the condensation reaction was discharged out of the system, and the resulting reaction product Was polyester D (PES-D).
[0231]
Center value T of the endothermic peak of the melting point of polyester D measured with a differential scanning calorimetermpIs 228 ° C, shoulder peak value TmsWas 215 ° C. Further, from the differential scanning calorimetry curve obtained by the measurement, the melting heat E of the polyester D obtained was determined.fWas 35 mJ / mg. Also, the softening point T of polyester D1/2Is 180 ° C, glass transition point TgIs 70 ° C. and the weight average molecular weight Mw is 2.0 × 104Met. Moreover, the acid value of the polyester D was 24 KOHmg / g.
[0232]
In addition, the measurement of melting | fusing point, softening point, glass transition point, and weight average molecular weight about each said resin material was performed as follows.
Melting point TmWas measured as follows using a differential scanning calorimeter DSC (DSC220 type, manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.). First, the resin sample was heated to 200 ° C. at a rate of temperature increase: 10 ° C./min, and then decreased to 0 ° C. at a rate of temperature decrease: 10 ° C./min. Thereafter, the temperature is increased at a rate of temperature increase of 10 ° C./minute, and the maximum endothermic peak temperature (at the time of 2nd run) due to crystal melting at that time is expressed asmAs sought.
[0233]
Softening point T1/2Was measured using a capillary rheometer (manufactured by Shimadzu Corporation, flow tester CFT-500 type). Sample amount: 1 g, die hole diameter: 1 mm, die length: 1 mm, load: 20 kgf, preheating time: 300 seconds, measurement start temperature: 50 ° C., heating rate: 5 ° C./min The temperature (1/2 method temperature) when the fluctuation range of the piston stroke between the start point and the end point of the outflow is ½ is the softening point T.1/2(See FIG. 3).
[0234]
Glass transition point TgThe measurement of was carried out simultaneously with the measurement of the melting point using a differential scanning calorimeter DSC (Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd., DSC220 type). The tangent of the maximum differential value (maximum slope point of DSC data) between two points of the baseline designated point before and after the glass transition at the 2nd run described in the above melting point measurement method, and the extension of the baseline before the glass transition The point of intersection with the line is the glass transition point TgAs sought.
[0235]
The weight average molecular weight Mw was measured using gel permeation chromatography GPC (manufactured by Tosoh Corporation, model HLC-8220) as follows.
First, 1 g of a resin sample was dissolved in THF (tetrahydrofuran) to obtain 1 ml of a THF solution (including insoluble matter). This THF solution is poured into a sample bottle dedicated to centrifugation, centrifuged with a centrifuge at 2000 rpm for 5 minutes, and the supernatant is filtered with a sample preparation LCR13-LH (pore size: 0.5 μm). A filtrate was obtained.
The filtrate thus obtained was subjected to gel permeation chromatography GPC (manufactured by Tosoh Corporation) under the conditions of column: TSKgel SuperHZ4000 + SuperHZ4000 (manufactured by Tosoh Corporation), flow rate: 0.5 ml / min, temperature: 25 ° C., solvent: THF. HLC-8220 type), and the weight average molecular weight Mw of the resin sample was determined based on the resulting chart. Note that monodisperse polystyrene was used as the standard sample.
[0236]
[2] Manufacture of toner
A toner was manufactured as follows.
Example 1
First, polyester A: 40 parts by weight as an amorphous polyester, polyester B: 30 parts by weight as a block polyester, polyester C: 30 parts by weight as a high acid value polyester, quinacridone (PR 122): 6 as a colorant Part by weight, chromium salicylate complex (Bontron E-81): 1 part by weight as a charge control agent, and 2 parts by weight of carnauba wax as a wax were prepared.
[0237]
These components were mixed using a 20 L type Henschel mixer to obtain a raw material for toner production.
Next, this raw material (mixture) was kneaded using a biaxial kneading extruder (Toshiki Machine Co., Ltd., TEM-41 type) as shown in FIG.
The total length of the process part of the biaxial kneading extruder was 160 cm, the length of the first region was 32 cm, the length of the second region was 80 cm, and the length of the third region was 16 cm.
[0238]
In addition, the temperature of the raw material in the process part was set to 240 ° C. in the first region, 100 ° C. in the second region, and 100 ° C. in the third region.
The screw rotation speed was 120 rpm, and the raw material charging speed was 20 kg / hour.
The time required for the raw material to pass through the first region, obtained from such conditions, is about 1.5 minutes, and the time required to pass through the second region is about 3 minutes.
[0239]
The raw material (kneaded material) kneaded in the process part was extruded outside the biaxial kneading extruder through the head part. The temperature of the kneaded material in the head part was adjusted to 110 ° C.
Thus, the kneaded material extruded from the extrusion port of the biaxial kneading extruder was cooled using a cooling machine as shown in FIG. The temperature of the kneaded material immediately after the cooling step was about 46 ° C.
The cooling rate of the kneaded product was −7 ° C./second. In addition, the time required from the end of the kneading process to the end of the cooling process was 10 seconds.
[0240]
The kneaded material cooled as described above was coarsely pulverized (average particle size: 1 to 2 mm), and then finely pulverized. A hammer mill was used for coarse pulverization of the kneaded product, and a jet mill (200 AFG manufactured by Hosokawa Micron Corporation) was used for fine pulverization. The fine pulverization was performed at a pulverization air pressure: 500 [kPa] and a rotor rotational speed: 7000 [rpm].
The pulverized material thus obtained was classified with an airflow diverter (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, 100 ATP).
[0241]
Thereafter, an external additive was applied to the classified powder for toner production to obtain a toner. Application of the external additive was performed by mixing 100 parts by weight of the powder for toner production and 2.5 parts by weight of the external additive using a 20 L type Henschel mixer. As external additives, negatively chargeable small particle size silica (average particle size: 12 nm): 1 part by weight, negatively chargeable large particle size silica (average particle size: 40 nm): 0.5 part by weight, rutile anatase A type of titanium oxide (substantially spindle shape, average major axis diameter: 30 nm): 1 part by weight was used. In addition, as the negatively chargeable silica (negatively chargeable small particle size silica, negatively chargeable large particle size silica), those subjected to surface treatment (hydrophobization treatment) with hexamethyldisilazane were used. In addition, as the rutile-anatase type titanium oxide, the ratio of the rutile-type titanium oxide crystal structure to the anatase-type titanium oxide is 90:10 and absorbs light in the wavelength region of 300 to 350 nm. Things were used.
[0242]
However, in the production of the toner as described above, the change rate of the weight average molecular weight of each resin material before and after the production is within ± 10%, and the change amount of the melting point, the softening point, and the glass transition point is within ± 10 ° C. The conditions were as follows.
The average particle size of the finally obtained toner was 7.5 μm. Further, the average circularity R of the obtained toner was 0.92. The acid value of the toner was 7 KOHmg / g. The average length of the crystals in the toner was 500 nm. Further, the coverage of the external additive in the obtained toner was 160%. The ratio (release rate) of the rutile-anatase type titanium oxide contained in the toner as a free external additive was 1.8%.
[0243]
The circularity was measured in a water dispersion system using a flow type particle image analyzer (manufactured by Sysmex Corporation, FPIA-2000). However, the circularity R is represented by the following formula (I).
R = L0/ L1... (I)
(However, in the formula, L1[Μm] is the peripheral length of the projected image of the toner particles to be measured, L0[Μm] represents the circumference of a perfect circle having an area equal to the area of the projected image of the toner particles to be measured. )
Further, the average length of the crystals in the toner was obtained from the result of measurement using a transmission electron microscope (TEM).
[0244]
(Examples 2 to 5)
A toner was produced in the same manner as in Example 1 except that the blending amounts of polyester A, polyester B, and polyester C in the raw materials used in the kneading step were as shown in Table 1.
(Example 6)
The above implementation except that polyester C ′ is used in place of polyester C as the high acid value polyester, and the blending amounts of polyester A, polyester B and polyester C ′ in the raw material used in the kneading step are as shown in Table 1. A toner was produced in the same manner as in Example 1.
[0245]
(Comparative Example 1)
Polyester A: 40 parts by weight, Polyester B: 30 parts by weight, Polyester C: 30 parts by weight In the same manner as in Example 1 except that Polyester A: 70 parts by weight and Polyester C: 30 parts by weight were used. A toner was produced.
(Comparative Example 2)
Polyester A: 40 parts by weight, Polyester B: 30 parts by weight, Polyester C: 30 parts by weight Instead of Polyester B: 30 parts by weight, Polyester C: 70 parts by weight A toner was produced.
[0246]
(Comparative Example 3)
A toner was produced in the same manner as in Example 1 except that polyester D was used instead of polyester B.
In the production of the toners of Examples 1 to 6, excellent kneadability (pulverization amount per unit time: about 4 to 6 [kg / hour]) was shown in the step of pulverizing (pulverizing) the kneaded product. .
[0247]
Constituent components of the toners of the respective Examples and Comparative Examples are shown in Table 1, and the average particle diameter, average circularity R, acid value, average length of crystals in the toner, coverage of external additives, Table 2 summarizes the liberation rate of rutile-anatase type titanium oxide. In the table, polyester A, polyester B, polyester C, polyester C ′, and polyester D are PES-A, PES-B, PES-C, PES-C ′, and PES-D, respectively. Is indicated by CCA.
[0248]
For the toners of the examples and comparative examples, Δt = 0.05 [seconds], and the relaxation elastic modulus G of the toner at 0.01 seconds is the initial relaxation elastic modulus G (0.01) [Pa]. Further, the ratio of G (0.01) [Pa] to G (Δt) [Pa] when the relaxation elastic modulus G (Δt) [Pa] of the toner is Δt seconds, G (0.01) / G (Δt) was determined as follows.
First, about 1 g of toner was sandwiched between parallel plates, heated and melted, and adjusted to a height of 1.0 to 2.0 mm. The samples thus obtained were subjected to viscoelasticity measurement under the following measurement conditions in the stress relaxation measurement mode using an ARES viscoelasticity measuring apparatus (manufactured by Rheometric Scientific F.E.).
・ Measurement temperature: 150 ° C.
-Strain applied amount: Maximum strain in the wire diameter region
・ Geometry: Parallel plate (25mm diameter)
According to the above measurement, the initial relaxation elastic modulus (relaxation elastic modulus at 0.01 seconds): G (0.01) [Pa], relaxation elastic modulus at Δt = 0.05 seconds: G (Δt) [ Pa] was determined. The values of G (0.01) / G (Δt) obtained from these results are also shown in Table 2.
[0249]
[Table 1]
Figure 0004138547
[0250]
[Table 2]
Figure 0004138547
[0251]
[3] Evaluation
Each toner obtained as described above was evaluated for a good fixing region, development durability, and charging characteristics.
[3.1] Good fixing range
First, a fixing device as shown in FIGS. 7 to 14 and 17 was manufactured. In this fixing device, the time Δt required for the toner to pass through the fixing nip is set to 0.05 seconds. Using this fixing device, an image forming apparatus (color printer) as shown in FIGS. 5 and 6 was produced. An unfixed image sample was collected using this image forming apparatus, and the following test was performed with the fixing device of the image forming apparatus. In addition, the solid amount of the sample to be collected has an adhesion amount of 0.40 to 0.50 mg / cm.2Adjusted.
[0252]
In the state where the surface temperature of the fixing roller of the fixing device constituting the image forming apparatus is set to a predetermined temperature, a paper (high quality plain paper manufactured by Seiko Epson Corporation) on which the unfixed toner image is transferred is placed inside the fixing device. By introducing the toner image, the toner image was fixed on the paper, and it was visually confirmed whether or not an offset occurred after fixing.
Similarly, the set temperature of the surface of the fixing roller is sequentially changed within a range of 100 to 220 ° C., and the presence / absence of occurrence of offset at each temperature is confirmed. It was determined as “range” and evaluated according to the following three-stage criteria.
(Double-circle): The width | variety of a "fixing favorable area" is 60 degreeC or more.
○: The width of the “fixed good region” is 35 ° C. or more and less than 60 ° C.
X: The width of the “fixed good region” is less than 35 ° C.
[0253]
[3.2] Development durability
After setting 30 g of toner in the developing device of the image forming apparatus used in [3.1], aging is performed without replenishment, and the time until filming on the developing roller occurs is measured. The evaluation was performed according to the criteria.
(Double-circle): Filming generation | occurrence | production was not recognized even if 120 minutes or more passed after aging start.
○: Filming occurs 60 to 120 minutes after the start of aging.
X: Filming occurs in less than 60 minutes after the start of aging.
[0254]
[3.3] Charging characteristics
In the image forming apparatus used in the above [3.1], the image forming apparatus is stopped in the middle of printing, the cartridge is removed, and the charge amount is measured using a powder charge amount distribution measuring device (E-spart analyzer, manufactured by Hosokawa Micron). The distribution was measured, and the charge amount was determined from the result.
[0255]
Regarding the charge amount, the initial charge amount under room temperature conditions (25 ° C. and humidity 45%), the charge amount after printing 1,000 sheets (after 1K), and the charge amount under high temperature and high humidity conditions (30 ° C. humidity 85%) Asked.
The amount of charge after printing 1,000 sheets (after 1K) and the amount of charge under high-temperature and high-humidity conditions were evaluated according to the following four criteria.
A: The amount of change (absolute value) from the initial charge amount is less than 1 μC / g.
A: The amount of change (absolute value) from the initial charge amount is 1 μC / g or more and less than 2 μC / g.
Δ: The amount of change (absolute value) from the initial charge amount is 2 μC / g or more and less than 3 μC / g.
X: The amount of change (absolute value) from the initial charge amount is 3 μC / g or more.
These results are summarized in Table 3.
[0256]
[Table 3]
Figure 0004138547
[0257]
As is apparent from Table 3, all of the toners of the present invention were excellent in development durability and exhibited excellent fixability and charging characteristics in a wide temperature range. In particular, it was excellent in charging characteristics under high temperature and high humidity, and showed excellent environmental characteristics. That is, it was excellent in development durability, fixability, and charging characteristics while maintaining sufficient environmental characteristics. In addition, extremely good results were obtained with a toner containing a polyester resin having a preferred composition.
[0258]
On the other hand, with the toner of the comparative example, sufficient characteristics could not be obtained.
In particular, the toner of Comparative Example 1 containing no block polyester was weak against mechanical stress and inferior in development durability. In addition, offset at high temperatures is likely to occur, and the fixability is poor.
Further, the toner of Comparative Example 2 containing no amorphous polyester had a remarkable decrease in charge amount under high temperature and high humidity. This is presumably because the acid value of the toner as a whole increased because the content of the high acid value polyester in the toner increased.
[0259]
Further, the toner of Comparative Example 3 in which the amorphous polyester and the highly crystalline polyester D were used in combination without using the block polyester was particularly inferior in fixability and durability. This is probably because the compatibility between the resins is poor.
Further, each toner was passed through the fixing nip portion of the fixing device, and the amount of change in the relaxation elastic modulus G (t) in the passage time Δt [seconds] of the toner particles through the fixing nip portion was measured. In each toner of Examples 1 to 6, the amount of change in the relaxation elastic modulus G (t) was 100 [Pa] or less. Note that the temperature of the fixing nip portion when the toner particles pass was 180 ° C.
[0260]
Further, as a colorant, instead of quinacridone (PR 122), copper phthalocyanine pigment, Pigment Red 57: 1, C.I. I. Except for using Pigment Yellow 93 and Carbon Black, toners were prepared in the same manner as in the above Examples and Comparative Examples, and the same evaluations were performed on these toners. As a result, the same results as those of the respective Examples and Comparative Examples were obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the configuration of a kneader and a cooler used for producing the toner of the present invention.
FIG. 2 is a model diagram of a differential scanning calorimetry curve in the vicinity of the melting point of the block polyester obtained when differential scanning calorimetry is performed on the block polyester.
FIG. 3 is a flowchart for softening point analysis.
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of measuring the amount of rutile-anatase type titanium oxide released from toner particles contained in the toner.
FIG. 5 shows the present invention.Apply to1 is an overall configuration diagram illustrating a preferred embodiment of an image forming apparatus.
6 is a cross-sectional view of a developing device included in the image forming apparatus of FIG.
7 is an image forming apparatus shown in FIG.Fixing device usedIt is a perspective view which shows the detailed structure of and shows a partially broken surface.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the fixing device of FIG.
FIG. 9 is a perspective view of a peeling member constituting the fixing device of FIG.
10 is a side view showing a mounting state of a peeling member constituting the fixing device of FIG. 7; FIG.
FIG. 11 is a front view of the fixing device of FIG. 7 as viewed from above.
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining an arrangement angle of a peeling member with respect to a tangent at an exit of a fixing nip portion.
FIG. 13 is a diagram schematically illustrating the shape of a fixing roller and a pressure roller, and the shape of a fixing nip portion.
14 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 13 (a).
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating the shape of a fixing roller and a pressure roller, and the shape of a fixing nip portion.
16 is a cross-sectional view taken along line YY in FIG.
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining a gap between the fixing roller and the peeling member.
[Explanation of symbols]
  DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Kneading machine 2 ... Process part 21 ... Barrel 22, 23 ... Screw 24 ... Fixed member 25, 26, 27, 28, 29 ... Area 3 ... Head part 31 ... Internal space 32 ... Extrusion port 33... Cross-sectional area gradually decreasing portion 4 .. Feeder 5 .. Raw material 6 .. Cooling device 61, 62, 63, 64... Roll 611, 621, 631, 641. ...... Discharge unit 7 ...... Kneaded product 10 ...... Image forming apparatus 20 ...... Main body 30 ...... Image carrier 40 ...... Charging device 50 ...... Exposure device 60 ...... Rotary developing device 600 ...... Support frame 601 ...... Housing 603... Supply roller 604... Development roller 605... Restricting blade 605 a .. Plate member 605 b .. Elastic member 60 Y. 0M: Magenta developing device 60C: Cyan developing device 60K ... Black developing device 70 ... Intermediate transfer device 90 ... Drive roller 100 ... Driven roller 110 ... Intermediate transfer belt 120 ... Primary transfer roller 130 ... Transfer belt cleaner 140 ... Secondary transfer roller 150 ... Paper feed cassette 160 ... Pickup roller 170 ... Recording medium conveyance path 190 ... Fixing device 200 ... Paper discharge tray 210 ... Fixing roller (heat fixing member) ) 210a …… Heat source 210b …… Cylinder 210c …… Elastic layer 210d …… Rotating shaft 220 …… Pressure roller (pressing member) 220b …… Cylinder 220c …… Elastic layer 220d …… Rotating shaft 230 …… Double-sided Printing path 240 …… Housing 250 …… Bearing 260 …… Pressure lever 270… Pressure spring 280 …… Drive gear 290 …… Support shaft 300 …… Support shaft 310 …… Peeling member 310a …… Peeling part 310b …… Bending part 310c …… Supporting piece 310d …… Fitting hole 310e …… Guide part 310f …… Tip portion 320 …… Peeling member 320a …… Peeling portion 320e …… Guide portion 330 …… Spring 340 …… Fixing nip portion 341 …… Nip outlet 500 …… Recording medium T …… Toner S …… Tangential G1 ... Gap G2 ... Gap

Claims (8)

樹脂成分がポリエステル系樹脂を主とする材料で構成されたトナーであって、
前記ポリエステル系樹脂は、主としてブロック共重合体で構成されたブロックポリエステルと、
前記ブロックポリエステルより結晶性の低い非晶性ポリエステルと、
前記非晶性ポリエステルより酸価の高い高酸価ポリエステルを含み、
前記ブロックポリエステルは、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮合してなる結晶性ブロックと、前記結晶性ブロックより結晶性の低い非晶性ブロックとを有するものであり、
前記高酸価ポリエステルの酸価が、10〜85KOHmg/gであることを特徴とするトナー。
A toner in which the resin component is composed of a material mainly composed of a polyester resin,
The polyester resin is a block polyester mainly composed of a block copolymer;
An amorphous polyester having lower crystallinity than the block polyester;
Including a high acid value polyester having a higher acid value than the amorphous polyester,
The block polyesters state, and it is not having a crystalline block made by condensation of an alcohol component and a carboxylic acid component, and a low non-crystalline block crystallinity than the crystalline block,
The toner according to claim 1, wherein the acid value of the high acid value polyester is 10 to 85 KOHmg / g .
前記高酸価ポリエステルの酸価をA[KOHmg/g]、トナー全体としての酸価をB[KOHmg/g]としたとき、A/B≧2の関係を満足するものである請求項に記載のトナー。The acid value of the high acid value polyester A [KOHmg / g], when the acid value of the toner as a whole with B [KOHmg / g], to claim 1 is intended to satisfy the relation of A / B ≧ 2 The toner described. 定着ローラと、前記定着ローラに圧接される加圧ローラと、前記定着ローラと前記加圧ローラとの接触部で形成される定着ニップ部を通過した記録媒体を前記定着ローラから剥離するための剥離部材とを有する定着装置により、樹脂成分がポリエステル系樹脂を主とする材料で構成されたトナーを記録媒体に定着させ画像を形成する画像形成方法であって、
前記ポリエステル系樹脂は、主としてブロック共重合体で構成されたブロックポリエステルと、
前記ブロックポリエステルより結晶性の低い非晶性ポリエステルと、
前記非晶性ポリエステルより酸価の高い高酸価ポリエステルを含み、
前記ブロックポリエステルは、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮合してなる結晶性ブロックと、前記結晶性ブロックより結晶性の低い非晶性ブロックとを有するものであり、
前記高酸価ポリエステルの酸価が、10〜85KOHmg/gであることを特徴とする画像形成方法。
Peeling for peeling from the fixing roller a recording medium that has passed through a fixing roller, a pressure roller pressed against the fixing roller, and a fixing nip formed by a contact portion between the fixing roller and the pressure roller. the fixing device having a member, the resin component is an image forming method for forming an image is fixed on the recording medium a toner which is formed of a material mainly containing polyester resin,
The polyester resin is a block polyester mainly composed of a block copolymer;
An amorphous polyester having lower crystallinity than the block polyester;
Including a high acid value polyester having a higher acid value than the amorphous polyester,
The block polyester has a crystalline block formed by condensing an alcohol component and a carboxylic acid component, and an amorphous block having lower crystallinity than the crystalline block,
An image forming method, wherein the high acid value polyester has an acid value of 10 to 85 KOHmg / g.
前記剥離部材は、前記定着ローラの軸方向に沿って配設されたものであり、かつ、前記定着ニップ部の出口の形状に沿う形状を有するものである請求項に記載の画像形成方法The image forming method according to claim 3 , wherein the peeling member is disposed along the axial direction of the fixing roller, and has a shape along the shape of the outlet of the fixing nip portion. 前記定着ニップ部の出口の接線に対する、前記剥離部材の配置角度θは、前記定着ローラ側を+の角度、前記加圧ローラ側を−の角度としたとき、−5〜+20°である請求項3または4に記載の画像形成方法The arrangement angle θ A of the peeling member with respect to the tangent to the exit of the fixing nip portion is −5 to + 20 ° when the fixing roller side is a positive angle and the pressure roller side is a negative angle. Item 5. The image forming method according to Item 3 or 4 . 前記定着装置は、前記定着ローラおよび前記加圧ローラの軸方向に延在し、前記定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に、前記定着ローラに近接して配設される剥離部材と、前記加圧ローラに近接して配設される剥離部材とを備え、前記定着ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記定着ローラ表面で行い、前記加圧ローラ側の前記剥離部材の位置決めを前記加圧ローラの軸受表面で行うものである請求項3ないし5のいずれかに記載の画像形成方法The fixing device extends in the axial direction of the fixing roller and the pressure roller, the recording medium conveyance direction downstream side of the fixing nip portion, a release member disposed in the vicinity of the fixing roller, wherein A peeling member disposed in the vicinity of the pressure roller, positioning the peeling member on the fixing roller side on the surface of the fixing roller, and positioning the peeling member on the pressure roller side The image forming method according to claim 3, wherein the image forming method is performed on a roller bearing surface. 前記定着装置は、前記加圧ローラの軸方向長さが前記定着ローラのそれよりも短く、その空いたスペースに前記軸受が設けられたものである請求項に記載の画像形成方法The image forming method according to claim 6 , wherein in the fixing device, an axial length of the pressure roller is shorter than that of the fixing roller, and the bearing is provided in an empty space. 前記定着装置は、前記定着ローラの軸方向の端部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG2[μm]が、前記定着ローラの軸方向の中央部付近における、前記定着ローラと前記剥離部材とのギャップG1[μm]より大きいものである請求項3ないし7のいずれかに記載の画像形成方法In the fixing device, the gap G2 [μm] between the fixing roller and the peeling member in the vicinity of the end portion in the axial direction of the fixing roller has an area near the center portion in the axial direction of the fixing roller. The image forming method according to claim 3, wherein the image forming method is larger than a gap G1 [μm] with the peeling member.
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