JP4182704B2 - Toner manufacturing apparatus, method and toner for developing electrostatic image - Google Patents

Toner manufacturing apparatus, method and toner for developing electrostatic image Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等に使用される静電荷像現像用トナーの製造装置、製造方法及びトナーに関する。詳しくは、トナー粒子表面に付着した不純物を効果的に除去する洗浄技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、懸濁重合法や乳化重合法により得られる重合トナーでは、水系媒体中の重合プロセスを制御することで、トナーの粒径や形状を制御することが可能となることが見出された。そして、特開2000−214629公報には、小粒径で分布の揃った、粒子上に角のない丸みを有するトナーが得られることが開示されている。この様に、水系媒体中の重合プロセスを経て得られる重合トナーは、その細線再現性、高解像性からデジタル画像用の小さなドット画像の再現可能なトナーとして注目されている。
【0003】
前述の様に重合トナーは、水系媒体中での重合プロセスにより粒子の生成を行い、最終的に生成粒子を水系媒体中より分離してトナー粒子を得るものである。粒子の生成を行う水系媒体中には、界面活性剤や分散安定剤、粒子内部に取り込まれなかった着色剤粒子等の不純物が含有されており、生成粒子表面にもこれらの不純物が付着しているので、粒子製造後の生産工程ではこれらの不純物を除去するため念入りな洗浄が行われる。生成粒子表面からの不純物除去に関する技術としては特開2000−292976公報には、遠心分離による固液分離を行いながら、濾液の導電率が特定値以下になるまで水を供給して粒子の洗浄を行うものが開示され、特開2001−249490公報には、撹拌翼及び濾過材とを備えた容器内でトナー粒子のスラリーに洗浄液を加えて撹拌し、加圧下でスラリーを濾過材に通過させて洗浄液の除去操作を数回繰り返し行うものが開示されている。
【0004】
しかしながら、これらの文献に開示された洗浄方法を経て得られたトナーでは、画像形成装置に投入後長期にわたる現像器内での撹拌が継続されると徐々に帯電量の上昇を招くことが見出され、数10万枚以上の連続コピーの様な長時間にわたる連続画像形成や高温高湿環境下に設置された画像形成装置では、カブリの発生が見られたり、画像ムラ発生によるハーフトーンや網点画像の濃度変動、あるいは階調性変動を発生させる問題を有している。
【0005】
また、トナー粒子表面に残存する不純物の有効な除去手段として、洗浄工程において酸又はアルカリ処理を行うことが知られているが、これらの処理は、洗浄と同時に加水分解を併発し粒子表面に新たな不溶性不純物を生成させてしまう。従って、酸やアルカリ処理を行わずにトナー粒子表面の残存不純物を機械的に除去するトナー粒子の洗浄技術が望まれていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の様な事情を鑑みてなされたものであって、その目的は、水系媒体中で粒子形成して得られるトナー粒子表面より不純物を機械的に確実に除去することで、高温高湿環境下や数10万枚以上にわたる長時間の連続画像形成を行っても帯電性変動の起こらない安定したトナー粒子を得られる静電荷像現像用トナーの製造方法、及びその製造装置を提供することである。
【0007】
本発明の第2の目的は、トナー粒子表面に不純物が残存しないことにより、弱帯電性トナーを減少させて、特に高温高湿環境下でのカブリや画像ムラの発生しない環境の影響を受けない安定したトナー粒子の得られる静電荷像現像用トナーの製造方法及びその製造装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
発明者等は日々検討を重ねた末、水系媒体中で粒子形成を行い、形成されたトナー粒子を含有するスラリー状態の分散液を特定の断面形状のワイヤで構成されるスクリーン面上に形成されたスリットに通過させると、帯電性変動を長期にわたり発生させない安定したトナー粒子が得られることを見出した。
【0009】
すなわち、本発明は、水系媒体中で粒子形成されたトナー粒子を含有する分散液に酸やアルカリ処理を行わずに、スラリー状の分散液をスリットに通過させるだけで、トナー粒子表面から不純物をきれいに除去できて、長期にわたり帯電性が変動しない安定したトナーが得られることを見出した。
【0010】
スラリー状態のトナー粒子分散液をスクリーン上のスリットに通過させるだけでトナー粒子の表面から残存不純物が効率よく除去されるという本願発明の効果が生じる明確な理由は明らかではないが、おそらくトナー粒子が狭いスリットを通過する時にトナー粒子同士がお互いに激しくぶつかり合って、擦れ合い、研ぎ合う結果、粒子表面から残存不純物が削ぎ落されてスリットを通過したトナー粒子表面には残存不純物がなくなっているものと推測される。
【0011】
この様に、本発明は、機械的処理のみによりトナー粒子表面より不純物除去を行うことが可能なので、酸やアルカリ処理といった化学的処理を行った時に問題となった加水分解による非水溶性不純物の発生を懸念することなく、また、化学的処理を行う場合よりもはるかに少ない水量で、トナー粒子表面から不純物を完全に除去することを可能にした。すなわち、本発明は以下に示すいずれか1項の構成により達成される。
【0012】
〔1〕水系媒体中で粒子形成を行いスラリー状態を経る静電荷像現像用トナーの製造装置であって、該製造装置は、該スラリーを通過させるスリットを有するワイヤより形成されてなるスクリーンを有し、
前記ワイヤの断面形状は、少なくとも1つの直線部分を有し、かつ、前記直線部分と該直線部分に隣接する線分とで形成されるエッジ部分に曲面を有するものであり、
前記曲面の曲率半径が、1μm以上20μm以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造装置。
【0013】
〔2〕水系媒体中で粒子形成を行いスラリー状態を経る静電荷像現像用トナーの製造装置であって、該製造装置は、該スラリーを通過させるスリットを有するワイヤより形成されてなるスクリーンを有し、
前記ワイヤの断面形状は、少なくとも1つの直線部分を有し、かつ、前記直線部分と該直線部分に隣接する線分とで形成されるエッジ部分に曲面を有するものであり、
前記曲面の曲率半径が、トナー粒子の平均粒径Dv50の0.25倍以上5倍以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造装置。
【0014】
〔3〕前記スクリーンは、前記ワイヤの断面形状における直線部分を同一側としてスクリーン面を形成することを特徴とする前記〔1〕または〔2〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。
【0015】
〔4〕前記スクリーンのスリットは、前記ワイヤを所定間隔で平行に配置して形成されたことを特徴とする前記〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。
【0016】
〔5〕前記ワイヤの断面形状が、実質的に三角形の形状を有するものであることを特徴とする前記〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。
【0019】
〔6〕前記スクリーンのスリットの幅が、15μm以上50μm以下であることを特徴とする前記〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。
【0020】
〔7〕前記ワイヤが、ニッケル合金製のものであることを特徴とする前記〔1〕〔6〕のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。
【0021】
〔8〕前記スクリーンを有する装置がドレインを有することを特徴とする前記〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。
【0022】
〔9〕前記スクリーンを通過する時の前記スラリーの速度が、12.5cm/分以上167cm/分以下となる様にスラリーの搬送速度を制御する制御手段を有することを特徴とする前記〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。
【0023】
〔10〕前記装置が、前記スクリーンに、周波数10kHz以上38kHz以下、パワー密度0.01W・cm−2以上0.5W・cm−2以下の超音波を印加する超音波印加装置を有することを特徴とする前記〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。
【0024】
〔11〕水系媒体中で粒子形成を行いスラリー状態を経る静電荷像現像用トナーの製造方法であって、該製造方法は、スラリーに含有される粒子をワイヤより形成されてなるスクリーンのスリットに通過させる工程を有するものであり、
前記ワイヤの断面形状は、少なくとも1つの直線部分を有し、かつ、前記直線部分と該直線部分に隣接する線分とで形成されるエッジ部分に曲面を有するものであり、前記曲面の曲率半径が、1μm以上20μm以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0025】
〔12〕水系媒体中で粒子形成を行いスラリー状態を経る静電荷像現像用トナーの製造方法であって、該製造方法は、スラリーに含有される粒子をワイヤより形成されてなるスクリーンのスリットに通過させる工程を有するものであり、
前記ワイヤの断面形状は、少なくとも1つの直線部分を有し、かつ、前記直線部分と該直線部分に隣接する線分とで形成されるエッジ部分に曲面を有するものであり、
前記曲面の曲率半径が、トナー粒子の平均粒径Dv50の0.25〜5倍であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0026】
〔13〕前記スラリーに含有される粒子をスクリーンのスリットに通過させる工程が、前記ワイヤの断面形状における直線部分で構成されるスクリーン面側より通過させることを特徴とする前記〔11〕または〔12〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0029】
〔14〕前記通過させる工程における前記スラリーの通過する速度が、12.5cm/分以上167cm/分以下であることを特徴とする前記〔11〕〜〔13〕のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0030】
〔15〕前記スクリーンに、周波数10kHz以上38kHz以下、パワー密度0.01W・cm−2以上0.5W・cm−2以下の超音波を印加することを特徴とする前記〔11〕〔14〕のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0031】
〔16〕前記スラリー中の粒子の平均粒径の値が、3μm以上9μm以下であることを特徴とする前記〔11〕〔15〕のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0032】
〔17〕前記スラリー中の粒子が、海島構造を有する事を特徴とする前記〔11〕〔16〕のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0033】
〔18〕水系媒体中で粒子形成を行って得られる静電荷像現像用トナーであって、前記〔1〕〜〔10〕のいずれか1項に記載の製造装置を用いて製造され、該トナー粒子表面に存在する遊離離型剤粒子の数が、トナー粒子100個あたり3個以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【0034】
上記〔1〕等に記載の、水系媒体中で粒子形成を行うとは、トナー粒子を構成する樹脂粒子等を水系媒体中で生成し、水系媒体中で樹脂粒子の凝集を行ってトナー粒子形成を行うことを意味する。
上記〔1〕等に記載の、直線部分と該直線部分に隣接する線分とで形成されるエッジ部分とは、図5の204で示される領域を言う。すなわち、直線部分203を延長し、かつ該直線部分203に隣接する線分202を延長した時に双方の延長線が交差する領域をエッジ部分と呼ぶ。
上記〔2〕等に記載の、トナー粒子の平均粒径Dv50とは、通常50%体積粒径、50%体積平均粒径と呼ばれるもので、トナー粒子の体積平均粒径における中央値となる粒径の値を言うものである。50%体積粒径(Dv50)は、コールターカウンターTA− II 型或いはコールターマルチサイザー(コールター社製)で測定することができる。
【0035】
上記〔4〕に記載の、ワイヤを所定間隔で平行に配置して形成するとは、ワイヤを等間隔に配してスクリーンを形成し、ワイヤ間に形成される隙間(スリット)がスクリーン上のどの部分でも同じ値となる様にスリットを形成することを意味する。
【0036】
上記〔5〕に記載の、実質的に三角形の形状を有するとは、本発明で使用されるワイヤの断面形状が、図6(a)に示す様に、3つの直線より構成されてはいるが三角形の頂点に対応する個所は頂点を有さずに曲面よりなることを意味するものである。
【0039】
上記〔6〕に記載の、スクリーンのスリットの幅とは、図6中においてpで示される個所のことを言う。
【0040】
なお、本発明でいう不純物とは、粒子の生成を行う際に用いられた水系媒体中に存在する界面活性剤や分散安定剤、或いは粒子内部に取り込まれなかった着色剤粒子や遊離離型剤等をいうもので、本発明では、水系媒体中で粒子形成された粒子表面に付着、残存したこれらの物質を効果的に除去することを可能にした。
【0041】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0042】
【発明の実施の形態】
本発明では、静電荷像現像用トナーの製造工程において、水系媒体中で粒子形成して得られた固体粒子を含有したトナー分散液を、スリットを有するスクリーンに通過させる工程を有することを特徴とする。
【0043】
本発明におけるトナー分散液とは、水系媒体中で粒子形成された固体粒子を水系媒体中に分散させたスラリー状の液で、具体的には、水系媒体中で重合性単量体を重合せしめて得られた固体粒子をスラリー状に分散させた液や、樹脂を有機溶剤に溶解させて水系媒体中で溶剤を留去させて形成される固体粒子をスラリー状に分散させた液をいう。
【0044】
図1〜3は、本発明で好ましく使用される代表的なトナー分散液通過装置の模式図である。
【0045】
トナー分散液通過装置1は、その内部にトナー分散液を通過させるスクリーン2を有し、該装置1内でトナー分散液は図中の→で示される方向に送液される。スクリーン2は隙間(以下スリットとも言う。)を有しており、トナー分散液はこの隙間(スリット)を通過して、トナー粒子表面に付着していた不純物を除去する。この様に、本発明では、水系媒体中で粒子形成して得られた固体粒子を含有してなるトナー分散液を、トナー分散液通過装置1のトナー分散液入口3より該装置内に搬入し、スクリーン2のスクリーン面23上よりスリット22を通過させて、トナー分散液出口4より該装置外に排出する。
【0046】
なお、図1のトナー分散液通過装置では、図4の(b)や(c)に示す円盤形のフラットな形状のスクリーンが配置され、図2と図3は図4(a)に示す円筒形のスクリーンを配置するものである。なお、図2の装置は円筒形のスクリーンの外側より内側に向けてトナー分散液を送液するもので、図3の装置は円筒形のスクリーンの内側より外側に向けてトナー分散液を通過させるものである。
【0047】
次に、本発明で好ましく使用されるスクリーンについて説明する。
本発明に係るトナー分散液通過装置に配設され、トナー分散液を通過させるスクリーンは、棒状或いは針金状の固体部材(ワイヤ)をトナー粒子が通過可能な間隔をあけて構成される。本発明に係るスクリーンは、トナー粒子が通過可能な隙間(スリット)22を形成する様に間隔をあけて固体部材21が配置されている。本発明に係るスクリーンの代表的な形状例の模式図を図4に示す。(a)は、ワイヤをコイルばねの様にらせん状に捲き上げて作製した円筒形状のスクリーンで、(b)と(c)はフラットな平面形状のスクリーンで、(b)は蚊取り線香の様にワイヤを渦巻き状に加工してなるスクリーンである。また、(c)は長さの異なる複数の直線状固体部材を等間隔に配設してなるスクリーンである。また、本発明に係るスクリーンとして、異なる直径のリング状ワイヤを同心円状に等間隔に配設してなるものであってもよい。
【0048】
また、本発明に係るスクリーンを形成する固体材料は、少なくとも1つの直線部分を有する断面形状を有しており、この断面形状における直線部分でスクリーン面を形成することを特徴とする。ここでスクリーン面とは、図1の23で表される面で、送液されたスラリーが最初に接触し通過するスクリーンの構成領域を言う。本発明に係るトナー分散液通過装置1内に送液されたスラリー状のトナー分散液は、スクリーン面23を通過する時にトナー粒子表面に付着していた不純物が除去されて洗浄が行われる。
【0049】
前述した様に、本発明に係るスクリーンを形成する固体部材は、その断面形状が少なくとも1つの直線部分を有することを特徴とする。この直線部分とは、例えば図5(a)にかまぼこ型(半円形状)の断面形状を有する固体部材21では、断面部201中の203で示される領域を直線部分と言う。また、202は該直線部分に隣接する線分であり、204は直線部分203と直線部分203に隣接する線分202との間で形成されるエッジ部分である。なお、図5は本発明に係るスクリーンを構成する固体部材の断面形状の例を示す模式図で、(b)は三角形状、(c)は台形状、(d)は長円形状のものである。
【0050】
なお、本発明で使用される固体部材は、その断面形状において少なくとも1つの直線部分を有するものであればよく、これら(a)〜(d)に示す断面形状を有する固体部材に限定されるものではないが、図5(b)に示す断面形状が実質的に三角形の形状を有するものが、加工性等の視点から特に好ましいことが確認されている。また、断面形状における直線部分203の端部は、曲面を有するものが好ましく、バリを形成しない様な面(いわゆるC面)でもよい。
【0051】
次に、本発明に係るスクリーンにおけるトナー分散液の通過について説明する。
【0052】
図6は、スクリーン面におけるスラリー状のトナー分散液の通過状態を示す模式図で、(a)はスクリーンを構成する固体部材21の断面形状が三角形状のもの、(b)は断面形状がかまぼこ型の半円形状のものである。なお、図6ではトナー分散液が、図の上方より下方に向かって送液されるものとする。
【0053】
図中の↓で示される矢印は、トナー分散液中の粒子Tの移動を表し、本発明に係るスクリーンでは、固体部材21の直線部分203より構成されるスクリーン面23側よりスラリー状のトナー分散液がスクリーンを構成する隙間(スリット)22に入り、スリット22内を通過することで、粒子T表面に付着残存していた不純物の除去が行われるものと推測される。
【0054】
図6に示す様に、トナー粒子Tは、スクリーン面23上のスリット22領域で粒子が堆積し滞留した状態を経て、個々の粒子Tが最終的にスリット22を通過する。本発明に係るトナー分散液通過装置では、トナー粒子Tはトナー粒子径よりも大きな幅lを有するスリット22で滞留し堆積した状態を形成するが、これはスラリー状のトナー分散液よりなる粒子Tが、まるで満員電車の乗客が駅に到着した時にわれさきに出口に殺到するかの様に、相互にぶつかり合いながらスリット22を通過する。粒子同士がぶつかり合い、ぶつかり合う結果粒子同士は相互に表面を研ぎ合って、粒子表面に残存していた不純物を除去するものと推測される。この様に、本発明に係るトナー分散液通過装置では、スラリー状のトナー分散液がスクリーン面23よりスリット22を通過する間、粒子同士が相互に水系媒体中で研ぎ合って粒子表面に付着、残存していた不純物の除去が行われるものと推測される。
【0055】
また、本発明に係るスクリーンでは、スクリーンを構成する固体部材21であるワイヤを平行に、すなわちワイヤを等間隔に配置することが好ましい。ワイヤを等間隔に配置することにより、ワイヤ間の間隙(スリット)が一定になるので、スクリーン面上における粒子を通過させる性能にばらつきが発生しないので好ましい。また、ワイヤを等間隔で配置することで、ワイヤの直線部分はその延長線上で隣接するワイヤの直線部分と接触することはない。この様にスクリーンを構成するワイヤの直線部分同士が接触しない様にワイヤを等間隔に配置することにより、ワイヤは常に一定間隔で配置され、スリットにおける粒子同士の研ぎの効果をより発揮するものと推測される。
【0056】
本発明に係るスクリーンを構成するスリットの幅は、トナー粒子径よりも大きく、具体的には15〜50μmで、好ましくは20〜40μmである。スリット幅は、粒子の通過性と粒子相互の衝突を制御する因子である。すなわち、スリットの幅をある程度狭く設定することにより、スクリーン面における粒子同士の衝突を頻繁に発生させて、粒子表面に付着した不純物を効果的に削ぎ落すことが可能である。同時に、スリット幅により、粒子が適度な速度でスリットを通過する様に制御している。
【0057】
なお、本発明では、スリットの幅が15μm未満の場合では、スクリーン面におけるトナー粒子の滞留時間が長くなりすぎて、スリットの通過に時間を多く要する結果生産性の低下を招く他に、粒子同士の衝突が多すぎ生成粒子を破壊する問題が発生するので好ましくない。
【0058】
また、スリットの幅が50μmを超えると、粒子同士の衝突が低減し過ぎて粒子表面に付着した不純物の除去がうまく行われなくなり、不純物が残存したトナーとなり、本発明で見出された効果を再現できなくなるので好ましくない。
【0059】
また、本発明に係るスクリーンを構成する固体部材21は、その断面部201の直線部分203の両端部にあるエッジ部分204、すなわち、固体部材21の断面部201における直線部分203と該直線部分203に隣接する線分202との間の領域が、曲面加工処理されているものが好ましい。具体的には直線部分203の端部における前述の図6においてrで示される曲率半径の値が1μm以上20μm以下の範囲の値を有していることが好ましい。本発明では、直線部分203の端部が上記範囲の値となる曲率半径を有する様に曲面加工されていると、粒子のスクリーン通過時に行われる上記粒子同士の研ぎの効果が効率よく発揮されることが確認されている。
【0060】
本発明に係るスクリーンにワイヤの断面部201におけるエッジ部の曲率半径は1μm以上20μm以下であり、特に曲率半径の値が2μm以上12μm以下の時が好ましく、この範囲内にある時は前述した粒子同士の研ぎの効果が最も効率よく進行するものと推測される。
【0061】
また、エッジ部分の曲率半径が1μmに未たないと、エッジが摩耗して長期にわたり安定した性能が得られなくなることが確認されている。また、曲率半径が20μmを超えると、スクリーン面上のスリット入口でトナー粒子の堆積、滞留は促進されるが、トナー粒子同士が強く研ぎ合うためトナー粒子が破砕する傾向にあるので好ましくない。
【0062】
また、本発明に係るスクリーンを構成するワイヤの断面形状におけるエッジ部の曲率半径の値がトナーの平均粒径Dv50の0.25〜5倍の値を有する時に本発明の効果がより明瞭に発揮されることが確認されている。
【0063】
この様に、本発明は、ワイヤ断面の曲率半径により、スリットにおける粒子の停滞時間が制御され、曲率半径が大きいとスリット入口で粒子を効果的に停滞させて粒子同士の衝突の回数を増やす。曲率半径が小さいと粒子はスリットを通過し易くすることでトナー粒子のスリット通過を制御するものである。
【0064】
なお、本発明で言う曲率半径とは、例えば、社団法人 実践教育訓練研究会編機械用語大辞典(1997年初版 日刊工業新聞社発行)に記載の様に、3点を通る曲線や曲面を極限値化した時に円弧とみなし、該円弧の半径を曲率半径と言い曲率の逆数を意味する。因みに曲率とは曲線又は曲面の曲がり具合を意味するもので、例えば曲線上の任意の点Pのごく近くに点Qをとり、QをPに限りなく近づけた時の2点における接線のなす角と2点間の円弧の長さの比を極限値化して表したものである。これらの曲率や曲率半径をユークリッド空間の部分空間に対して数学的な原理に基づき算出することは、岩波理化学辞典等の曲率の項の記載が参照可能である。
【0065】
なお、本発明では、断面形状内の直線部分と隣接する線分との間であるエッジ部が頂点を形成する場合、すなわちエッジ部が尖っていると、スリットの端部における表面積が小さくなり、粒子同士の研ぎの効果が低減するので好ましくないだけでなく、粒子がスクリーン面を通過する際に尖った頂点に当接して粒子が破壊されたり劣化を招くので好ましくないことが確認されている。
【0066】
また、本発明に係るスクリーン2ではスクリーン面23を固体部材21の断面部201における直線部分203で形成することにより、スラリー状のトナー分散液がスリット22を通過後スクリーン2に残存することがない。図7は、スラリーをスリット22に通過させる時におけるスクリーン面の形状がスラリー通過に与える影響を説明する模式図である。図7(a)は、本発明に係るスクリーン面23を直線部分203より構成したスクリーンで、図7(b)は本発明外の構成となるスクリーン面23を固体部材21の直線部分203以外の領域で構成したスクリーンである。矢印↓はスラリー(粒子T)の通過方向を表す。
【0067】
図7(a)のスクリーンでは、スリット22内にスクリーン面23を通過した粒子Tを捕獲、保持する領域がないのでスクリーン面23を通過した粒子Tはスムーズに移動することが可能で、スリットに粒子Tが残存することはない。
【0068】
一方、図7(b)のスクリーンでは、スクリーン面23において粒子Tは固体部材21の直線部分203以外の領域で堆積、停滞した後、スリット22を通過せずに固体部材21上に保持されて停滞する粒子Tが存在する。この様にスクリーン面23を通過した粒子の中にはスリット22を通過することなくスクリーン2に残存するものが発生するので好ましくない。
【0069】
本発明に係るスクリーンを構成する固体部材材料は、トナー分散液を変性させる性質を有さなければ特に限定されるものではないが、耐久性や耐腐食性、加工性の視点から、例えばワイヤの様な線状材料より構成されるものが好ましい。ワイヤを所定間隔で捲装してなるスクリーンでは、前述のスリットは捲装されたワイヤ間に形成される隙間が該当し、トナー粒子を含有したスラリーはワイヤ間の隙間を通過する際に粒子表面に付着した不純物の除去が行われる。
【0070】
本発明に係るスクリーンを形成するワイヤ等の固体部材を構成する素材は、スクリーンが連続的かつ高速にスラリーの通過を行うことから、ある程度の剛性と耐蝕性及び良好な加工性を有する素材であることが好ましく、具体的には、ステンレス、ニッケル、チタン、ジルコニウム、モリブテン等の金属材料やケブラー等の有機材料が挙げられる。本発明ではニッケル含有量が25%以上のニッケル合金製のワイヤが特に好ましい。また、スクリーンを形成する固体材料はワイヤに限定されるものではなく、例えば金属板にエッチング処理を行って一定間隙でスリットが配置されてなるものでも本発明の効果を見出せることが確認されている。
【0071】
本発明では、上述の様にスクリーンの構成素材としてニッケル合金を用いると、理由は明らかではないが、階調性の安定したトナー画像が得られ、高温高湿環境下で50万枚を超える連続コピーを行っても安定したトナー画像が得られることが確認されている。
【0072】
本発明に係るスクリーンを形成するワイヤの太さ(径)は、特に限定されるものではなく、高精度にスリット幅が等間隔に配設可能であり、効果的なスラリー通過を達成可能なスクリーンに加工可能なものであればよい。
【0073】
また、本発明に係るトナー分散液通過装置では、スラリーをスクリーンに通過させる時のスラリーの通過速度を12.5〜167cm/分とした時に、効果的にトナー粒子表面より不純物の除去を行うことが可能なだけではなく、スクリーン面におけるトナー粒子の滞留を適度に制御することも可能にしていることが確認されている。スラリーの通過速度が167cm/分を大きく超えて過大なものとなると、トナーが破砕されトナー微粉が発生するので好ましくない。また、通過速度が12.5cm/分よりも小さな過小なものになると、帯電安定性にかげりが現れ、本発明の効果を再現できなくなるので好ましくない。
【0074】
なお、本発明に係るトナー分散液通過装置のスクリーン通過時におけるスラリーの通過速度は、該スラリーの移動速度を測定するものであり、通常知られた流量測定装置を使用して測定することができる。
【0075】
具体例としては、例えば図2に示すトナー分散液通過装置を用い、スクリーン面上方s、スクリーン面中央t、スクリーン面下方u、の3カ所の流速の平均値とする。
【0076】
流速の測定は、スラリーをスクリーン面に通過させている状態を少なくとも1分間以上経過した後に、上記3点で中央工測社製の3次元流速計で測定する。流速値は次の式で求めた合成値とする。
【0077】
V=(Vs2+Vt2+Vu20.5
V :合成値
Vs:スクリーン面上方の流速値
Vt:スクリーン面中央における流速値
Vu:スクリーン下方における流速値
また、本発明では、上記の様にスクリーン面におけるスラリーの移動速度を求める方法の他に、単位時間当たりのスラリーの供給量から、スクリーン面におけるスラリーの単位時間当たりの移動量を算出することもできる。
【0078】
本発明に係るトナー分散液通過装置では、スクリーンに、周波数10〜38kHz、パワー密度0.01〜0.5W・cm-2の超音波を印加し、該超音波により発生する振動を付与しながら、スラリーを通過させると、超音波からの振動がスクリーン面上に滞留しているトナー粒子に作用する結果、粒子同士がぶつかり合い相互に研ぎ合っている時に、超音波からの振動が粒子同士の研ぎを促進して、短時間でトナー粒子表面からの不純物除去が達成されることが確認された。
【0079】
ここで、パワー密度とは、レーザ光や超音波等の波動を用いて作用面において、仕事を行ったりエネルギーを付与した時、作用面における単位面積当たりの仕事量のことを言い、本発明では、超音波のパワー密度をW・cm-2の単位を使用する。
【0080】
本発明で使用される超音波発振機としては、10kHz以上38kHz以下の周波数、0.01W・cm-2以上0.5W・cm-2以下のパワー密度を出力可能なものであれば通常知られた超音波発信器でよく、例えば超音波工業社製の磁歪型ニッケル振動子(ホーン型)、磁歪型チタン酸バリウム振動子(ホルダ型)等が用いられる。
【0081】
なお、本発明に係るスクリーンに印加する超音波は、連続して印加しても間欠的に繰り返し印加してもよいが、パワー密度を0.5W・cm-2を大幅にオーバーする様なレベルで、印加を行うとスラリー面上に滞留する粒子に強大な振動が付与されるので粒子が破砕して微粉発生の原因となるおそれがあるので好ましくない。
【0082】
この様に、本発明に係るトナー分散液通過装置は、スラリーがスクリーンを通過する際に、スクリーンを構成するワイヤ断面の直線部分で構成されたスクリーン面よりワイヤ間に存在するスリットを通過することで、スリット入口のスクリーン面上で適度に粒子を停滞させ粒子同士を衝突させることで粒子同士を研ぎ合わせて洗浄を行うものである。
【0083】
また、本発明で使用されるワイヤは、ワイヤ断面の直線部分と隣接部分とで形成されるエッジ部分に曲面加工を施すことにより、トナー粒子をスリット通過させる時に、トナー粒子を円滑にスリット通過させるとともに、スリット入口のスクリーン面上で適度に粒子を停滞させて粒子同士の衝突を促進させる効果を有しているものである。
【0084】
また、本発明では、得られたスリットを通過させたスラリーを洗浄液に再度分散させて粒子を良く洗浄した後、再度スリット通過を行う操作を繰り返し行ってもよい。
【0085】
次に、本発明に係る製造方法によって得られるトナー粒子について説明する。本発明の製造方法によれば、例えば図8に示す様に、粒子を構成する樹脂と、離型剤成分である結晶性物質及び着色剤の各成分が、お互いに混和せずに、それぞれが独立して相を形成する海島構造を有するトナー粒子を得ることも可能である。図8に示されるトナー粒子は、離型剤を構成する結晶性物質の島Aと着色剤成分の島Bが樹脂の連続相(海)に存在する構造のものである。なお、本発明で得られるトナー粒子の構造の確認手段としては、透過型電子顕微鏡で撮影された断面写真により、トナー粒子中に海の領域と島の領域とが輝度の異なる領域をもって示されることで確認される。ここでいうトナー粒子の構造とは、本発明に係るスラリー中の粒子が有する構造を意味するものである。
【0086】
次に本発明のトナーの粒径について説明する。本発明で用いられるトナーの粒径は、平均粒径で3〜9μmで、3.5〜8μmであることが好ましく、更に好ましくは3.5〜7.5μmである。この粒径は、トナー粒子の製造方法において、凝集剤(塩析剤)の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。ここでいうトナーの粒径とは、本発明に係るスラリー中の粒子の平均粒径を意味するものである。ここで、平均粒径とは、通常知られたもので、例えば個数平均粒径や体積平均粒径等を意味するものである。
【0087】
平均粒径が3〜9μmであることにより、転写効率を高めハーフトーンの画質が向上し、細線やドット等の画質が向上する。トナーの粒度分布の算出、個数平均粒径の測定は、コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザー(いずれもコールター社製)、SLAD1100(島津製作所社製レーザ回折式粒径測定装置)等を用いて測定することができる。本発明においては、コールターマルチサイザーを用い、粒度分布を出力するインターフェース(日科機社製)、パーソナルコンピュータを接続し測定、算出したものである。
【0088】
次に本発明に係るトナーの製造方法について説明する。
本発明に係るトナーは、水系媒体中で粒子形成を行うことを経て生成されるものである。水系媒体中で粒子形成を行うとは、トナー粒子を構成する樹脂粒子や着色粒子を水系媒体中で生成し、樹脂粒子の凝集を行って粒子形成を行うことである。すなわち、水系媒体中で少なくとも重合性単量体の重合を行い、得られた重合物を凝集する方法を介するものでもよいが、この製造方法は、重合性単量体を懸濁重合法により重合して樹脂粒子を調製し、あるいは、必要な添加剤の乳化液を加えた液中(水系媒体中)にて単量体を乳化重合、あるいはミニエマルジョン重合を行って微粒の樹脂粒子を調製し、必要に応じて荷電制御性樹脂粒子を添加した後、有機溶媒、塩類などの凝集剤等を添加して当該樹脂粒子を凝集、融着する方法で製造するものである。
〈懸濁重合法〉
本発明のトナーを製造する方法の一例としては、重合性単量体中に荷電制御性樹脂を溶解させ、着色剤や必要に応じて離型剤、さらに重合開始剤等の各種構成材料を添加し、ホモジナイザー、サンドミル、サンドグラインダー、超音波分散機などで重合性単量体に各種構成材料を溶解あるいは分散させる。この各種構成材料が溶解あるいは分散された重合性単量体を分散安定剤を含有した水系媒体中にホモミキサーやホモジナイザーなどを使用しトナーとしての所望の大きさの油滴に分散させる。その後、攪拌機構が後述の攪拌翼である反応装置(攪拌装置)へ移し、加熱することで重合反応を進行させる。反応終了後、分散安定剤を除去し、濾過、洗浄し、さらに乾燥することで本発明のトナーを調製する。なお、本発明でいうところの「水系媒体」とは、少なくとも水が50質量%以上含有されたものを示す。
〈乳化重合法〉
また、本発明のトナーを製造する方法として樹脂粒子を水系媒体中で塩析/融着させて調製する方法も挙げることができる。この方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特開平5−265252号公報や同6−329947号公報、同9−15904号公報に示す方法を挙げることができる。すなわち、樹脂粒子と着色剤などの構成材料の分散粒子、あるいは樹脂および着色剤等より構成される微粒子を複数以上塩析、凝集、融着させる方法、特に水中にてこれらを乳化剤を用いて分散した後に、臨界凝集濃度以上の凝集剤を加え塩析させると同時に、形成された重合体自体のガラス転移点温度以上で加熱融着させて融着粒子を形成しつつ徐々に粒径を成長させ、目的の粒径となったところで水を多量に加えて粒径成長を停止し、さらに加熱、攪拌しながら粒子表面を平滑にして形状を制御し、その粒子を含水状態のまま流動状態で加熱乾燥することにより、本発明のトナーを形成することができる。なお、ここにおいて凝集剤と同時にアルコールなど水に対して無限溶解する溶媒を加えてもよい。
【0089】
本発明のトナーの製造方法においては、少なくとも重合性単量体に結晶性物質を溶かした後、重合性単量体を重合せしめる工程を経て形成した複合樹脂微粒子と着色剤粒子とによって粒子形成させて得られるものである。本発明のトナーは、重合性単量体に結晶性物質を溶かすものであるが、これは溶解させて溶かすものでも、溶融して溶かすものであってもよい。
【0090】
また、本発明のトナーの製造方法は、多段重合法によって得られる複合樹脂微粒子と着色剤粒子とで粒子形成するものが好ましい。多段重合法について以下に説明する。
〈多段重合法により得られる複合樹脂粒子の製造方法〉
本発明のトナーの製造方法は、以下に示す工程より構成されるものが好ましい。
【0091】
1:多段重合工程
2:複合樹脂粒子と着色剤粒子とを塩析/融着させてトナー粒子を得る塩析/融着工程
3:トナー粒子の分散系から当該トナー粒子を濾別し、当該トナー粒子から界面活性剤などを除去する濾過・洗浄工程
4:洗浄処理されたトナー粒子を乾燥する乾燥工程、
5:乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する工程
から構成される。
【0092】
以下、各工程について、詳細に説明する。
〔多段重合工程〕
多段重合工程とは、オフセット発生防止したトナーを得るべく樹脂粒子の分子量分布を拡大させるために行う重合方法である。すなわち、1つの樹脂粒子において異なる分子量分布を有する相を形成するために重合反応を多段階に分けて行うものであって、得られた樹脂粒子がその粒子の中心より表層に向かって分子量勾配を形成させる様に意図して行うものである。例えば、はじめに高分子量の樹脂粒子分散液を得た後、新たに重合性単量体と連鎖移動剤を加えることによってて低分子量の表層を形成する方法が採られている。
【0093】
本発明においては、製造の安定性および得られるトナーの破砕強度の観点から三段重合以上の多段重合法を採用することが好ましい。以下に、多段重合法の代表例である二段重合法および三段重合法について説明する。この様な多段階重合反応によって得られたトナーでは破砕強度の観点から表層程低分子量のものが好ましい。
【0094】
〈二段重合法〉
二段重合法は、結晶性物質を含有する高分子量樹脂から形成される中心部(核)と、低分子量樹脂から形成される外層(殻)とにより構成される複合樹脂粒子を製造する方法である。
【0095】
この方法を具体的に説明すると、先ず、結晶性物質を単量体に溶解させて単量体溶液を調製し、この単量体溶液を水系媒体(例えば、界面活性剤水溶液)中に油滴分散させた後、この系を重合処理(第一段重合)することにより、結晶性物質を含む高分子量の樹脂粒子の分散液を調製するものである。
【0096】
次いで、この樹脂粒子の分散液に、重合開始剤と低分子量樹脂を得るための単量体とを添加し、樹脂粒子の存在下で単量体を重合処理(第二段重合)を行うことにより、樹脂粒子の表面に、低分子量の樹脂(単量体の重合体)からなる被覆層を形成する方法である。
【0097】
〈三段重合法〉
三段重合法は、高分子量樹脂から形成される中心部(核)、結晶性物質を含有する中間層及び低分子量樹脂から形成される外層(殻)とにより構成される複合樹脂粒子を製造する方法である。本発明のトナーでは上記の様な複合樹脂粒子として存在するものである。
【0098】
この方法を具体的に説明すると、先ず、常法に従った重合処理(第一段重合)により得られた樹脂粒子の分散液を、水系媒体(例えば、界面活性剤の水溶液)に添加するとともに、上記水系媒体中に、結晶性物質を単量体に溶解させてなる単量体溶液を油滴分散させた後、この系を重合処理(第二段重合)することにより、樹脂粒子(核粒子)の表面に、結晶性物質を含有する樹脂(単量体の重合体)からなる被覆層(中間層)を形成して、複合樹脂粒子(高分子量樹脂−中間分子量樹脂)の分散液を調製する。
【0099】
次いで、得られた複合樹脂粒子の分散液に、重合開始剤と低分子量樹脂を得るための単量体とを添加し、複合樹脂粒子の存在下で単量体を重合処理(第三段重合)することにより、複合樹脂粒子の表面に、低分子量の樹脂(単量体の重合体)からなる被覆層を形成する。上記方法において、中間層を組み入れることにより、結晶性物質を微細かつ均一に分散することができ好ましい。
【0100】
本発明に係るトナーの製造方法においては、重合性単量体を水系媒体中で重合することが1つの特徴である。すなわち、結晶性物質を含有する樹脂粒子(核粒子)または被覆層(中間層)を形成する際に、結晶性物質を単量体に溶解させ、得られる単量体溶液を水系媒体中で油滴分散させ、この系に重合開始剤を添加して重合処理することにより、ラテックス粒子として得る方法である。
【0101】
本発明でいう水系媒体とは、水50〜100質量%と水溶性の有機溶媒0〜50質量%とからなる媒体をいう。水溶性の有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン等を例示することができ、得られる樹脂を溶解しないアルコール系有機溶媒が好ましい。
【0102】
結晶性物質を含有する樹脂粒子または被覆層を形成するために好適な重合法としては、臨界ミセル濃度以下の濃度の界面活性剤を溶解してなる水系媒体中に、結晶性物質を単量体に溶解した単量体溶液を、機械的エネルギーを利用して油滴分散させて分散液を調製し、得られた分散液に水溶性重合開始剤を添加して、油滴内でラジカル重合させる方法(以下、本発明では「ミニエマルジョン法」という。)を挙げることができ、本発明の効果をより発揮することができ好ましい。なお、上記方法において、水溶性重合開始剤に代えて、あるいは水溶性重合開始剤と共に、油溶性重合開始剤を用いても良い。
【0103】
機械的に油滴を形成するミニエマルジョン法によれば、通常の乳化重合法とは異なり、油相に溶解させた結晶性物質が脱離が少なく、形成される樹脂粒子または被覆層内に十分な量の結晶性物質を導入することができる。
【0104】
ここで、機械的エネルギーによる油滴分散を行うための分散機としては、特に限定されるものではなく、例えば、高速回転するロータを備えた攪拌装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)、超音波分散機、機械式ホモジナイザー、マントンゴーリンおよび圧力式ホモジナイザーなどを挙げることができる。また、分散粒子径としては、10〜1000nmとされ、好ましくは50〜1000nm、更に好ましくは30〜300nmである。ここで分散粒子径に分布を持たせることで、トナー粒子中における結晶性物質の相分離構造、すなわちフェレ径、形状係数及びこれらの変動係数を制御してもよい。
【0105】
なお、結晶性物質を含有する樹脂粒子または被覆層を形成するための他の重合法として、乳化重合法、懸濁重合法、シード重合法などの公知の方法を採用することもできる。また、これらの重合法は、複合樹脂粒子を構成する樹脂粒子(核粒子)または被覆層であって、結晶性物質を含有しないものを得るためにも採用することができる。
【0106】
この重合工程で得られる複合樹脂粒子の粒子径は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定される質量平均粒径で10〜1000nmの範囲にあることが好ましい。
【0107】
また、複合樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)は48〜74℃の範囲にあることが好ましく、更に好ましくは52〜64℃である。
【0108】
また、複合樹脂粒子の軟化点は95〜140℃の範囲にあることが好ましい。本発明で製造されるトナーは、樹脂および着色粒子の表面に、塩析/融着法等により樹脂粒子を融着させてなる樹脂層を形成させて得られるものであるが、このことについて以下に説明する。
〔粒子形成工程〕
この粒子形成工程は、前記多段重合工程によって得られた複合樹脂粒子を着色剤粒子、あるいは複合樹脂粒子と凝集、融着させ、これらの粒子同士を融合させて不定形(非球形)なトナー粒子を得る工程である。この工程において粒子同士の凝集、融着方法としては、以下に述べる凝集と融着を同時に行う塩析/融着法の他に、ガラス転移点以下の温度で塩析による凝集を完結させた後に熱により凝集粒子を融合させる方法や、熱や有機溶媒を用いて凝集させる方法等も挙げられる。以下、塩析/融着法について説明する。
【0109】
上記の塩析/融着とは、塩析(粒子の凝集)と融着(粒子間の界面消失)とが同時に起こること、または、塩析と融着とを同時に起こさせる行為をいう。塩析と融着とを同時に行わせるためには、複合樹脂粒子を構成する樹脂のガラス転移温度(Tg)以上の温度条件下において粒子(複合樹脂粒子、着色剤粒子)を凝集させる必要がある。
【0110】
この塩析/融着による粒子形成工程では、複合樹脂粒子および着色剤粒子とともに、荷電制御剤などの内添剤粒子(数平均一次粒子径が10〜1000nm程度の微粒子)を塩析/融着させてもよい。
〔熟成工程〕
熟成工程は、粒子形成工程に後続する工程であり、樹脂粒子の融着後も温度を結晶性物質の融点近傍、好ましくは融点±20℃に保ち、一定の強度で攪拌を継続することにより、結晶性物質を相分離させる工程である。この工程において結晶性物質のフェレ径、形状係数及びこれらの変動係数を制御することが可能である。
〔濃縮・洗浄工程〕
この濃縮・洗浄工程は、粒子形成工程で得られたトナー粒子表面より遊離離型剤や着色粒子などの不純物粒子をトナー粒子表面から除去するとともに、トナー粒子を含有した分散系(スラリー)中の水系媒体を除去してスラリーの濃縮を行う。そして、濃縮スラリーを再度洗浄液に再分散させてトナー粒子から界面活性剤や塩析剤等の付着物の除去を行う工程である。前述の様に、本発明はこの工程において前述のトナー分散液通過装置のスリットにスラリーを通過させ、トナー粒子表面より不純物粒子の除去を行うことで、生成粒子の帯電性を変化させることなく、また、粒子を傷つけたり壊すことなく粒子表面からの効果的な不純物除去を達成している。なお、本発明では、一度スリットを通過させたスラリーを洗浄水に投入して希釈、洗浄した後、スラリーを再度スリットに通過させて不純物除去を行う操作を繰り返し、粒子表面より不純物を確実に除去する操作を行ってもよいものである。
【0111】
この様にして、スラリーの濃縮と洗浄を繰り返した後、粒子比率が50%前後のウェットケーキ(ケーキ状の粒子集合物)が得られる。
〔乾燥工程〕
この工程は、濃縮スラリーより分離したトナー粒子の乾燥処理を行う工程である。
【0112】
この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、攪拌式乾燥機などを使用することが好ましい。
【0113】
乾燥処理されたトナー粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは2質量%以下とされる。
【0114】
なお、乾燥処理されたトナー粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサー等の機械式の解砕装置を使用することができる。
【0115】
本発明のトナーは、着色剤の不存在下において複合樹脂粒子を形成し、当該複合樹脂粒子の分散液に着色剤粒子の分散液を加え、当該複合樹脂粒子と着色剤粒子とを凝集・融着させて粒子形成して調製されることが好ましい。
【0116】
次に、トナー製造工程で用いられる各構成因子について、詳細に説明する。
(重合性単量体)
本発明に用いられる樹脂(バインダー)を造るための重合性単量体としては、疎水性単量体を必須の構成成分とし、必要に応じて架橋性単量体が用いられる。また、下記の様に構造中に酸性極性基を有する単量体又は塩基性極性基を有する単量体を少なくとも1種類含有するのが望ましい。
(1)疎水性単量体
単量体成分を構成する疎水性単量体としては、特に限定されるものではなく従来公知の単量体を用いることができる。また、要求される特性を満たすように、1種または2種以上のものを組み合わせて用いることができる。
【0117】
具体的には、モノビニル芳香族系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、ビニルエステル系単量体、ビニルエーテル系単量体、モノオレフィン系単量体、ジオレフィン系単量体、ハロゲン化オレフィン系単量体等を用いることができる。
【0118】
ビニル芳香族系単量体としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、p−エチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、3,4−ジクロロスチレン等のスチレン系単量体およびその誘導体が挙げられる。
【0119】
(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、β−ヒドロキシアクリル酸エチル、γ−アミノアクリル酸プロピル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等が挙げられる。
【0120】
ビニルエステル系単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等が挙げられ、ビニルエーテル系単量体としては、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル、ビニルフェニルエーテル等が挙げられる。
【0121】
又、モノオレフィン系単量体としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン等が挙げられ、ジオレフィン系単量体としては、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等が挙げられる。
(2)架橋性単量体
樹脂粒子の特性を改良するために架橋性単量体を添加しても良い。架橋性単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルエーテル、ジエチレングリコールメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、フタル酸ジアリル等の不飽和結合を2個以上有するものが挙げられる。
(3)酸性極性基を有する単量体
酸性極性基を有する単量体としては、(a)カルボキシル基(−COOH)を有するα,β−エチレン性不飽和化合物、及び、(b)スルホン基(−SO3H)を有するα,β−エチレン性不飽和化合物を挙げることができる。
【0122】
(a)のカルボキシル基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物の例としては、アクリル酸、メタアクリル酸、フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、マレイン酸モノブチルエステル、マレイン酸モノオクチルエステル、およびこれらのNa、Zn等の金属塩類等を挙げることができる。
【0123】
(b)のスルホン基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物の例としては、スルホン化スチレン、及びそのNa塩、アリルスルホコハク酸、アリルスルホコハク酸オクチル、及びこれらのNa塩等を挙げることができる。
(4)塩基性極性基を有するモノマー
塩基性極性基を有するモノマーとしては、(a)アミン基或いは4級アンモニウム基を有する炭素原子数1〜12、好ましくは2〜8、特に好ましくは2の脂肪族アルコールの(メタ)アクリル酸エステル、(b)(メタ)アクリル酸アミドあるいは、随意N上で炭素原子数1〜18のアルキル基でモノ又はジ置換された(メタ)アクリル酸アミド、(c)Nを環員として有する複素環基で置換されたビニール化合物及び(d)N,N−ジアリル−アルキルアミン或いはその四級アンモニウム塩を例示することができる。中でも、(a)のアミン基或いは四級アンモニウム基を有する脂肪族アルコールの(メタ)アクリル酸エステルが塩基性極性基を有するモノマーとして好ましい。
【0124】
(a)のアミン基或いは四級アンモニウム基を有する脂肪族アルコールの(メタ)アクリル酸エステルの例としては、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、上記4化合物の四級アンモニウム塩、3−ジメチルアミノフェニルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−メタクリルオキシプロピルトリメチルアンモニウム塩等を挙げることができる。
【0125】
(b)の(メタ)アクリル酸アミド或いはN上で随意モノ又はジアルキル置換された(メタ)アクリル酸アミドとしては、アクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、ピペリジルアクリルアミド、メタクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−オクタデシルアクリルアミド等を挙げることができる。
【0126】
(c)のNを環員として有する複素環基で置換されたビニル化合物としては、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニル−N−メチルピリジニウムクロリド、ビニル−N−エチルピリジニウムクロリド等を挙げることができる。
【0127】
(d)のN,N−ジアリル−アルキルアミンの例としては、N,N−ジアリルメチルアンモニウムクロリド、N,N−ジアリルエチルアンモニウムクロリド等を挙げることができる。
【0128】
(重合開始剤)
本発明に用いられるラジカル重合開始剤は、水溶性であれば適宜使用が可能である。例えば、過硫酸塩(例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等)、アゾ系化合物(例えば、4,4′−アゾビス4−シアノ吉草酸及びその塩、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩等)、パーオキシド化合物等が挙げられる。更に、上記ラジカル重合開始剤は、必要に応じて還元剤と組み合せレドックス系開始剤とする事が可能である。レドックス系開始剤を用いることにより、重合活性を上昇させ、重合温度の低下が図れ、更に、重合時間の短縮が達成できる等好ましい面を有している。
【0129】
重合温度は、重合開始剤の最低ラジカル生成温度以上であれば、特に限定されるものではないが例えば50℃から90℃の範囲である。但し、過酸化水素−還元剤(アスコルビン酸等)を組み合わせた常温開始の重合開始剤を用いることで、室温またはそれ以上の温度で重合することも可能である。
【0130】
(連鎖移動剤)
分子量を調整することを目的として、公知の連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、3−プロピオン酸n−オクチルエステル等のメルカプト基を有する化合物が用いられる。
【0131】
(界面活性剤)
前述の重合性単量体を使用して、特にミニエマルジョン重合を行うためには、界面活性剤を使用して水系媒体中に油滴分散を行うことが好ましい。この際に使用することのできる界面活性剤としては、特に限定されるものでは無いが、下記のイオン性界面活性剤を好適な化合物の例として挙げることができる。
【0132】
イオン性界面活性剤としては、例えば、スルホン酸塩(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3−ジスルホンジフェニル尿素−4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−8−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム等)、硫酸エステル塩(ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム等)、脂肪酸塩(オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等)が挙げられる。
【0133】
本発明は、下記一般式(1)、(2)の界面活性剤が特に好ましく用いられる。
一般式(1) R1(OR2nOSO3
一般式(2) R1(OR2nSO3
一般式(1)、(2)において、R1は炭素数6〜22のアルキル基またはアリールアルキル基を表すが、好ましくは炭素数8〜20のアルキル基またはアリールアルキル基であり、更に好ましくは炭素数9〜16のアルキル基またはアリールアルキル基である。
【0134】
1で表される炭素数6〜22のアルキル基としては、例えば、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられ、R1で表されるアリールアルキル基としては、ベンジル基、ジフェニルメチル基、シンナミル基、スチリル基、トリチル基、フェネチル基等が挙げられる。
【0135】
一般式(1)、(2)において、R2は炭素数2〜6のアルキレン基を表すが、好ましくは炭素数2〜3のアルキレン基である。R2で表される炭素数2〜6のアルキレン基としては、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基等が挙げられる。
【0136】
一般式(1)、(2)において、nは1〜11の整数であるが、好ましくは2〜10、更に好ましくは2〜5であり、特に好ましくは2〜3である。
【0137】
一般式(1)、(2)において、Mで表される1価の金属元素としてはナトリウム、カリウム、リチウムが挙げられる。中でも、ナトリウムが好ましく用いられる。
【0138】
以下に、一般式(1)、(2)で表される界面活性剤の具体例を示すが本発明はこれらに限定されるものではない。
【0139】
化合物(101):C1021(OCH2CH22OSO3Na
化合物(102):C1021(OCH2CH23OSO3Na
化合物(103):C1021(OCH2CH22SO3Na
化合物(104):C1021(OCH2CH23SO3Na
化合物(105):C817(OCH2CH(CH3))2OSO3Na
化合物(106):C1837(OCH2CH22OSO3Na
本発明においては、トナーの帯電保持機能を良好な状態に保ち、高温高湿下でのカブリ発生を抑え、転写性を向上させる観点から、また、低温低湿下での帯電量上昇を抑え、現像量を安定化させる観点から、上記記載の一般式(1)、(2)で表される界面活性剤の静電荷像現像用トナー中の含有量は、1〜1000ppmが好ましく、更に好ましくは5〜500ppmであり、特に好ましくは7〜100ppmである。
【0140】
本発明において、トナーに含有させる界面活性剤の量を上記記載範囲とすることで、本発明の静電荷像現像用トナーの帯電性は、環境の影響に左右されることなく、常に、均一で安定な状態で付与され維持されることが可能である。
【0141】
また、本発明の静電荷像現像用トナー中に含有される上記記載の一般式(1)、(2)で表される界面活性剤の含有量は以下に示す方法によって算出される。
【0142】
トナー1gを50mlのクロロホルムに溶解させ、100mlのイオン交換水でクロロホルム層より界面活性剤を抽出する。更に抽出を行ったクロロホルム層を100mlのイオン交換水でもう一度抽出を行い合計200mlの抽出液(水層)を得、この抽出液を500mlまで希釈する。
【0143】
この希釈液を試験液として、JIS 33636項に規定された方法に従い、メチレンブルーで呈色させ、吸光度を測定し、別途作成した検量線より、トナー中の界面活性剤の含有量を測定するものである。
【0144】
また、一般式(1)、(2)で表される界面活性剤の構造は、上記の抽出物を1H−NMRを用いて分析し、構造決定した。
【0145】
本発明では、水系媒体中で調製した樹脂粒子の分散液から、樹脂粒子を塩析、凝集、融着する工程において、金属塩を凝集剤として好ましく用いることができるが、2価または3価の金属塩を凝集剤として用いることが更に好ましい。その理由は、1価の金属塩よりも2価、3価の金属塩の方が臨界凝集濃度(凝析値あるいは凝析点)が小さいため好ましい。
【0146】
また、本発明では、ノニオン性界面活性剤を使用することもでき、具体的には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの組合せ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステル等が挙げられる。
【0147】
本発明では、これらの界面活性剤は、主に乳化重合時の乳化剤として使用されるが他の工程または他の目的で使用してもよい。
【0148】
(樹脂粒子、トナーの分子量分布)
本発明のトナーは、その分子量分布のピーク又は肩が、100,000〜1,000,000、及び1,000〜50,000に存在することが好ましく、更に分子量分布のピーク又は肩が、100,000〜1,000,000、25,000〜150,000及び1,000〜50,000に存在するものであることが好ましい。
【0149】
樹脂粒子の分子量は、100,000〜1,000,000の領域にピークもしくは肩を有する高分子量成分と、1,000から50,000未満の領域にピークもしくは肩を有する低分子量成分の両成分を少なくとも含有する樹脂が好ましく、更に好ましくは、15,000〜100,000の部分にピーク又は肩を有する中間分子量体の樹脂を使用することが好ましい。
【0150】
前述のトナーあるいは樹脂の分子量測定方法は、THF(テトラヒドロフラン)を溶媒としたGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)による測定がよい。すなわち、測定試料0.5〜5mg、より具体的には1mgに対してTHFを1.0ml加え、室温にてマグネチックスターラーなどを用いて撹拌を行い、充分に溶解させる。次いで、ポアサイズ0.45〜0.50μmのメンブランフィルターで処理した後に、GPCへ注入する。GPCの測定条件は、40℃にてカラムを安定化させ、THFを毎分1.0mlの流速で流し、1mg/mlの濃度の試料を約100μl注入して測定する。カラムは、市販のポリスチレンジェルカラムを組み合わせて使用することが好ましい。例えば、昭和電工社製のShodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807の組合せや、東ソー社製のTSKgelG1000H、G2000H、G3000H、G4000H、G5000H、G6000H、G7000H、TSK guard columnの組合せなどを挙げることができる。又、検出器としては、屈折率検出器(IR検出器)、あるいはUV検出器を用いるとよい。試料の分子量測定では、試料の有する分子量分布を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて作成した検量線を用いて算出する。検量線作成用のポリスチレンとしては10点程度用いるとよい。
【0151】
(凝集剤)
本発明では、水系媒体中で調製した樹脂粒子の分散液から、樹脂粒子を塩析、凝集、融着する工程において、金属塩を凝集剤として好ましく用いることができるが、2価または3価の金属塩を凝集剤として用いることが更に好ましい。その理由は、1価の金属塩よりも2価、3価の金属塩の方が臨界凝集濃度(凝析値あるいは凝析点)が小さいため好ましい。
【0152】
本発明で用いられる凝集剤は、例えばナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属の塩である1価の金属塩、例えばカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属の塩やマンガン、銅等の2価の金属塩、鉄やアルミニウム等の3価の金属塩等が挙げられる。
【0153】
これら金属塩の具体的な例を以下に示す。1価の金属塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、2価の金属塩としては、塩化カルシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン等が挙げられ、3価の金属塩としては、塩化アルミニウム、塩化鉄等が挙げられる。これらは、目的に応じて適宜選択されるが臨界凝集濃度の小さい2価や3価の金属塩が好ましい。
【0154】
本発明で云う臨界凝集濃度とは、水性分散液中の分散物の安定性に関する指標であり、凝集剤を添加し、凝集が起こるときの凝集剤の添加濃度を示すものである。この臨界凝集濃度は、ラテックス自身及び分散剤により大きく変化する。例えば、岡村誠三他著 高分子化学17,601(1960)等に記述されており、これらの記載に従えば、その値を知ることが出来る。又、別の方法として、目的とする粒子分散液に所望の塩を濃度を変えて添加し、その分散液のζ電位を測定し、ζ電位が変化し出す点の塩濃度を臨界凝集濃度とすることも可能である。
【0155】
本発明では、金属塩を用いて臨界凝集濃度以上の濃度になるように重合体微粒子分散液を処理する。この時、当然の事ながら、金属塩を直接加えるか、水溶液として加えるかは、その目的に応じて任意に選択される。水溶液として加える場合には、重合体粒子分散液の容量と金属塩水溶液の総容量に対し、添加した金属塩が重合体粒子の臨界凝集濃度以上になる必要がある。
【0156】
本発明では、金属塩の濃度は、臨界凝集濃度以上であれば良いが、好ましくは臨界凝集濃度の1.2倍以上、更に好ましくは1.5倍以上添加される。
【0157】
(着色剤)
本発明のトナーは、上記の複合樹脂粒子と着色剤粒子との粒子形成により得られるものである。本発明のトナーを構成する着色剤(複合樹脂粒子との粒子形成に供される着色剤粒子)としては、前述した様に通常有機顔料が好ましく用いられるが、有機顔料以外の各種の無機顔料や染料も用いられるものであり、必ずしも有機顔料のみに限定されるものではない。
【0158】
無機顔料としては、従来公知のものを用いることができ、具体的な無機顔料として、黒色の顔料としては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、更にマグネタイト、フェライト等の磁性粉も用いてもよい。
【0159】
これらの無機顔料は所望に応じて単独または複数を選択併用する事が可能である。また顔料の添加量は重合体に対して2〜20質量%であり、好ましくは3〜15質量%が選択される。
【0160】
磁性トナーとして使用する際には、前述のマグネタイトを添加することができる。この場合には所定の磁気特性を付与する観点から、トナー中に20〜60質量%添加することが好ましい。なお、これらの無機顔料は水湿潤着色剤ペーストの形態のものを使用してもよい。
【0161】
有機顔料及び染料も従来公知のものを用いることが可能で具体的な有機顔料を以下に例示する。
【0162】
マゼンタまたはレッド用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、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123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222等が挙げられる。
【0163】
オレンジまたはイエロー用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、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94、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー156等が挙げられる。
【0164】
グリーンまたはシアン用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
【0165】
また、染料としては、例えば、C.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95等を用いることができ、またこれらの混合物も用いることが可能である。
【0166】
これらの有機顔料及び染料は、所望に応じて、単独または複数を選択併用することが可能である。また、顔料の添加量は、重合体に対して2〜20質量%であり、好ましくは3〜15質量%である。
【0167】
(結晶性物質)
本発明に使用されるトナーは、離型剤政分を構成する結晶性物質を含有した樹脂粒子を水系媒体中において融着させ、熟成工程により結晶性物質を適度に凝集させて海島構造を形成させたトナーであることが好ましい。この様に樹脂粒子中に結晶性物質を含有させた樹脂粒子を着色剤粒子と水系媒体中で粒子形成させることで、微細に結晶性物質が分散されたトナーを得ることができる。ここで、熟成工程とは、樹脂粒子の融着後も温度を結晶性物質の融点±20℃の範囲で攪拌を継続する工程をいうものである。
【0168】
本発明のトナーでは、離型機能を有する結晶性物質として、低分子量ポリプロピレン(数平均分子量=1500〜9000)や低分子量ポリエチレン等が好ましく、特に好ましくは、下記式で表されるエステル系化合物である。
【0169】
1−(OCO−R2n
式中、nは1〜4の整数で、好ましくは2〜4、更に好ましくは3〜4、特に好ましくは4である。R1、R2は、各々置換基を有しても良い炭化水素基を示す。R1は、炭素数1〜40、好ましくは1〜20、更に好ましくは2〜5がよい。R2は、炭素数1〜40、好ましくは16〜30、更に好ましくは18〜26がよい。
【0170】
次に代表的な化合物の例を以下に示す。
【0171】
【化1】

Figure 0004182704
【0172】
【化2】
Figure 0004182704
【0173】
また、本発明では結晶性物質として結晶性ポリエステルも用いることができるものであるが、結晶性ポリエステルとしては、脂肪族ジオールと、脂肪族ジカルボン酸(酸無水物および酸塩化物を含む)とを反応させて得られるポリエステルが好ましい。
【0174】
結晶性ポリエステルを得るために使用されるジオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−ブテンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタングリコール、1,6−ヘキサンジオール、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、ジプロピレングリコール、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、ビスフェノールA、ビスフェノールZ、水素添加ビスフェノールA等を挙げることができる。
【0175】
結晶性ポリエステルを得るために使用されるジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマール酸、シトラコ酸、イタコン酸、グルタコ酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、これらの酸無水物あるいは酸塩化物を挙げることができる。
【0176】
特に好ましい結晶性ポリエステルとしては、1,4−シクロヘキサンジメタノールとアジピン酸とを反応して得られるポリエステル、1,6−ヘキサンジオールとセバシン酸とを反応して得られるポリエステル、エチレングリコールとコハク酸とを反応して得られるポリエステル、エチレングリコールとセバシン酸とを反応して得られるポリエステル、1,4−ブタンジオールとコハク酸とを反応して得られるポリエステルを挙げることができ、これらのうち、1,4−シクロヘキサンジメタノールとアジピン酸とを反応して得られるポリエステルが最も好ましい。
【0177】
上記化合物の添加量は、トナー全体に対し1〜30質量%、好ましくは2〜20質量%、更に好ましくは3〜15質量%である。
【0178】
(現像剤)
本発明のトナーは、一成分現像剤でも二成分現像剤として用いてもよく、一成分現像剤として用いる場合は、非磁性一成分現像剤、あるいはトナー中に0.1〜0.5μm程度の磁性粒子を含有させた磁性一成分現像剤が挙げられいずれも使用できる。
【0179】
また、キャリアと混合して二成分現像剤として用いることもでき、この場合は、キャリアの磁性粒子として、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を用いることが出来る。特にフェライト粒子が好ましい。上記磁性粒子は、その体積平均粒径としては15〜100μm、より好ましくは25〜80μmのものがよい。
【0180】
キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
【0181】
キャリアは、磁性粒子が更に樹脂により被覆されているもの、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させたいわゆる樹脂分散型キャリアが好ましい。コーティング用の樹脂組成としては、特に限定は無いが、例えば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂或いはフッ素含有重合体系樹脂等が用いられる。また、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。
【0182】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されるものではない。なお、文中「部」とは「質量部」を表す。
トナー分散液の調整
トナー分散液1
トナー用樹脂粒子の製造例
〔ラテックス1HML〕
(1)核粒子の調製(第一段重合):
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5000mlのセパラブルフラスコにアニオン系界面活性剤
(101) C1021(OCH2CH22OSO3Na
7.08gをイオン交換水3010gに溶解させた界面活性剤溶液(水系媒体)を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で攪拌しながら、フラスコ内の温度を80℃に昇温させた。
【0183】
この界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)9.2gをイオン交換水200gに溶解させた開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、スチレン70.1g、n−ブチルアクリレート19.9g、メタクリル酸10.9gからなる単量体混合液を1時間かけて滴下し、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、攪拌することにより重合(第一段重合)を行い、ラテックス(高分子量樹脂からなる樹脂粒子の分散液)を調製した。これを「ラテックス(1H)」とする。
(2)中間層の形成(第二段重合);
攪拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン105.6g、n−ブチルアクリレート30.0g、メタクリル酸6.2g、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル5.6gからなる単量体混合液に、結晶性物質として、上記式19)で表される化合物(以下、「例示化合物(19)」という。)98.0gを添加し、90℃に加温し溶解させて単量体溶液を調製した。
【0184】
一方、アニオン系界面活性剤(上記式(101))1.6gをイオン交換水2700mlに溶解させた界面活性剤溶液を98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に、核粒子の分散液である前記ラテックス(1H)を固形分換算で28g添加した後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により、前記例示化合物(19)の単量体溶液を8時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液(乳化液)を調製した。
【0185】
次いで、この分散液(乳化液)に、重合開始剤(KPS)5.1gをイオン交換水240mlに溶解させた開始剤溶液と、イオン交換水750mlとを添加し、この系を98℃にて12時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第二段重合)を行い、ラテックス(高分子量樹脂からなる樹脂粒子の表面が中間分子量樹脂により被覆された構造の複合樹脂粒子の分散液)を得た。これを「ラテックス(1HM)」とする。
【0186】
前記ラテックス(1HM)を乾燥し、走査型電子顕微鏡で観察したところ、ラテックスに取り囲まれなかった例示化合物(19)を主成分とする粒子(400〜1000nm)が観察された。
(3)外層の形成(第三段重合):
上記の様にして得られたラテックス(1HM)に、重合開始剤(KPS)7.4gをイオン交換水200mlに溶解させた開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下に、スチレン300g、n−ブチルアクリレート95g、メタクリル酸15.3g、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル10.4gからなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第三段重合)を行った後、28℃まで冷却しラテックス(高分子量樹脂からなる中心部と、中間分子量樹脂からなる中間層と、低分子量樹脂からなる外層とを有し、前記中間層に例示化合物(19)が含有されている複合樹脂粒子)の分散液を得た。このラテックスを「ラテックス(1HML)」とする。
【0187】
このラテックス(1HML)を構成する複合樹脂粒子は、138,000、80,000および13,000にピーク分子量を有するものであり、また、この複合樹脂粒子の重量平均粒径は122nmであった。
〔トナー分散液1〕
アニオン系界面活性剤(ドデシル硫酸ナトリウム)59.0gをイオン交換水1600mlに攪拌溶解し、この溶液を攪拌しながら、カーボンブラック420.0gを徐々に添加し、次いで「クレアミックス」(エム・テクニック(株)製)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子の分散液を調製した。
【0188】
ラテックス(1HML)420.7g(固形分換算)と、イオン交換水900gと、着色剤分散液166gとを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、攪拌装置を取り付けた反応容器(四つ口フラスコ)に入れ攪拌した。容器内の温度を30℃に調整した後、この溶液に5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを8に調整した。
【0189】
次いで、塩化マグネシウム・6水和物12.1gをイオン交換水1000mlに溶解した水溶液を、攪拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間放置した後に昇温を開始し、この系を6〜60分間かけて90℃まで昇温し、会合粒子の生成を行った。その状態で、「コールターカウンター TA−II」にて会合粒子の粒径を測定し、個数平均粒径が6.4μmになった時点で、塩化ナトリウム80.4gをイオン交換水1000mlに溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させ、更に熟成処理として液温度98℃にて2時間加熱攪拌することにより、粒子の融着を完結させた。
【0190】
その後、30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを4.5に調整し、トナー分散液を得た。得られたトナー分散液をトナー分散液1とする。
〔トナー分散液2〕
トナー分散液1の調製において、会合粒子が4.3μmに成長した時点で塩化ナトリウム水溶液を添加した以外は同様にして、トナー分散液2を得た。
〔トナー分散液3〕
スチレン165g、n−ブチルアクリレート35g、カーボンブラック10g、ジ−t−ブチルサリチル酸金属化合物2g、スチレン−メタクリル酸共重合体8g、パラフィンワックス(mp=90℃)20gを60℃に加温し、TKホモミキサー(特殊機化工業社製)にて12,000rpmで均一に溶解、分散した。これに重合開始剤として2,2′−アゾビス(2,4−バレロニトリル)10gを加えて溶解させ、重合性単量体組成物を調製した。
【0191】
ついで、イオン交換水710gに0.1M燐酸ナトリウム水溶液450gを加え、TKホモミキサーにて13000rpmで攪拌しながら1.0M塩化カルシウム68gを徐々に加え、燐酸三カルシウムを分散させた懸濁液を調製した。この懸濁液に上記重合性単量体組成物を添加し、TKホモミキサーにて10000rpmで20分間攪拌し、重合性単量体組成物を造粒し、その後、塩酸により燐酸三カルシウムを溶解除去し、トナー分散液3を得た。トナー分散液3中でのトナーの体積平均断面粒径Dv50は、7.2μmであった。
〔トナー分散液4〕
例示化合物(19)30質量部を酢酸エチル250質量部に加熱溶解させた後、液体窒素で急激に冷却析出させて離型剤の酢酸エチル分散液を得た。離型剤の平均粒子径は、レーザー回折/散乱粒度分布測定装置LA−700(堀場製作所(株)製)で測定したところ、0.6μmだった。ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、およびテレフタル酸誘導体からなるポリエステル樹脂(Mw:20000,Tg:66℃,Tm:106℃)100質量部、カーボンブラックを8質量部、酢酸エチル80質量部をボールミルで10時間混合分散後、例示化合物(19)の酢酸エチル分散液36質量部を加え、均一になるまでよく撹拌した。この液をA液とする。
【0192】
一方、炭酸カルシウム60質量部、水40質量部をボールミルで10時間混合分散後、炭酸カルシウム分散液7質量部とセロゲンBS−H(第一工業製薬(株)製)の2%水溶液100質量部をクッキングミキサーMX−915C(松下電器(株)製)にいれて、5分間攪拌した。この液をB液とする。
【0193】
攪拌機を用いて前記B液50質量部と前記A液50質量部を攪拌混合し、懸濁液とした。その後、減圧下で溶媒を除去した。次に6mol/L塩酸を100質量部加えて、炭酸カルシウムを溶解除去し、トナー分散液4を得た。トナー分散液4中でのトナーの体積平均断面粒径Dv50は、5.1μmであった。
〔スクリーンの調整とスクリーン通過工程〕
表1に示すスクリーン1〜8を用意した。各スクリーンは、スクリーンのスリット幅(ワイヤ間隙)、ワイヤの断面形状、エッジの曲率半径、及び素材の条件を変化させたものである。また、後述する比較例2と比較例3で用いた比較用スクリーン2と3を用意した。スクリーンを図1〜3に示すスクリーン固定装置に設置した。
【0194】
スクリーンを構成するワイヤの直径は70μmである。
また、ワイヤを構成するニッケル合金は、インコロイ855(JISG4901、4902、4903、4904)を、ステンレススチール(SUS)は、SUS316を使用した。
【0195】
【表1】
Figure 0004182704
【0196】
上記スクリーン1〜8を図1〜図3に示すトナー分散液通過装置に装填して、前述のトナー分散液を通過させて、表2に示す様に本発明に係るトナー1〜トナー16と比較用トナー1〜4を生成した。
【0197】
トナー1〜14と比較用トナー2と3は、円筒形にしたスクリーンを図2に示すトナー分散液通過装置に装填してトナー分散液を通液して得た。トナー15は図3に示すトナー分散液通過装置にスクリーン1を装填してトナー分散液の通過を行ったもので、トナー16はスクリーン1をフラット形状にして、図1に示すトナー分散液通過装置に装填して得た。
【0198】
各トナー分散液は、スクリーンを構成するワイヤが、その断面形状における直線部分でスクリーン面を構成しており、該直線部分の向いているスクリーン面よりトナー分散液の通液を行った。
【0199】
なお、比較例として、スクリーン通過を行わなかったものを比較例1、スクリーン5のワイヤの断面形状における直線部分が向いている面の逆側をスクリーン面として、図3のトナー分散液通過装置に装填しトナー分散液通過を行ったものを比較例4とした。
【0200】
また、ドレインを使用の場合は、送液を4時間行ったら、2時間の送液停止時間を設け、スクリーン固定装置内の不要残さを排出した。
〔固液分離工程、乾燥工程、及び外部添加剤混合工程〕
スクリーンを通過させた各トナー分散液を濾布を設置した遠心分離濾過装置を用い、45℃のイオン交換水で繰り返し洗浄を行い、その後、40℃の温風で乾燥したのち、疎水性シリカ1質量%と混合することにより、表2に示す組み合わせのトナー1〜16を得た。また、以下の手順で比較用トナー1〜4を得た。
比較用トナー1
トナー分散液1をスクリーン通過工程を経ることなく固液分離、乾燥、及び疎水性シリカを1質量%となるように添加混合して比較用トナー1を得た。
比較用トナー2〜4
トナー分散液1を表1に示すスクリーンに通過させたのち固液分離、乾燥、及び疎水性シリカ1質量%となる様に添加混合して比較用トナー2〜4を得た。比較用トナー2、3は、表1に示す様にワイヤの断面形状が円で、その断面形状に直線部分を有するものではない。
【0201】
また、比較用トナー4は、トナー5を製造する時に使用したスクリーン5を裏返しにして図2のトナー分散液通過装置に設置した。すなわち、ワイヤの断面形状は直線部分を有するが、該直線部を有する面の逆側よりトナー分散液の送液を行った。
【0202】
なお、比較用トナー2〜4ではスクリーンの目詰まりが発生したため、送液を停止し、手作業で清掃することで継続したが、きわめて生産性の低いものであった。各トナー1〜16及び比較用トナー1〜4を表2に示す。
【0203】
また、透過型電子顕微鏡にて生成された各トナー粒子100個についてその表面における不純物付着状況を確認した。その結果を表2に示す。なお、表2中において、トナー粒子の体積平均粒径はコールターカウンターTA−IIにより測定したものであり、粒子100個あたりの不純物の付着量は透過型電子顕微鏡写真により評価した。
【0204】
また、表2中のトナー分散液通過速度は、前述の中央工測社製の3次元流速計を使用して測定を行い、図1に示されるフラットなスクリーンを使用した時はスクリーンの中心点とスクリーンの外縁及び中心点と外縁の中点における流速より平均流速を求めた。
【0205】
さらに、本実施例では、超音波工業社製の磁歪型ニッケル振動子超音波発生装置を用いて超音波を付与してスラリーのスクリーン通過を行った。
【0206】
【表2】
Figure 0004182704
【0207】
次に、本発明に係る各トナー1〜16及び比較用トナー1〜4に、体積平均粒径60μmのフェライトキャリアをトナー濃度が6%となる様混合して、表3に示す様に2成分系現像剤である現像剤1〜16及び比較用現像剤1〜4を得、それぞれ実施例1〜16、比較例1〜4とした。
【0208】
【表3】
Figure 0004182704
【0209】
実写評価
市販のデジタル複写機Sitios7035(コニカ社製)に各現像剤をセットし、連続75万枚の連続コピーを行い、連続75万枚後のコピー画像について、以下の項目について評価を行った。なお、コピー画像は、A4サイズ黒化面積率5%の文字原稿を使用し、A4の転写紙に等倍で印字コピーを行った。
【0210】
評価は、超高湿環境(30℃、90%RH)にて実施した。
(1)帯電量の経時変化
現像剤をセットして1枚目の画像を出したときの帯電量をQa,75万枚の画像を出したときの帯電量をQbとし、両者の比Qb/Qaを評価した。
【0211】
◎ : Qb/Qaの値が0.9以上1.1未満
○ : Qb/Qaの値が0.8以上0.9未満又は1.1以上1.2未満
△ : Qb/Qaの値が0.7以上0.8未満又は1.2以上1.3未満
× : Qb/Qaの値が0.7未満又は1.3以上
とした。
(2)初期のかぶり
初期段階において、白地画像を印字し、コニカデンシトメーター(コニカ社製)にて転写紙に対する相対濃度を測定した。評価基準は下記とした。
【0212】
◎ : 0.000以上0.002未満
○ : 0.002以上0.004未満
△ : 0.004以上0.009未満
× : 0.009以上
(3)階調性変動
初期相対濃度が0.3〜0.4となるパッチ画像を形成し、75万枚コピー後の濃度変化ΔDにより評価した。
【0213】
◎ : ΔD=0.000以上0.003未満
○ : ΔD=0.003以上0.006未満
△ : ΔD=0.006以上0.01未満
× : ΔD=0.01以上
以上の結果を表4に示す。
【0214】
【表4】
Figure 0004182704
【0215】
表4の結果より明らかな様に本発明に係る製造方法を経て得られた静電荷像現像用トナーは、経時的に安定な帯電性を有するとともに、初期段階においてカブリが殆ど発生することなく、階調性変動の少ない良好な安定した画質を有するトナー画像の得られることが確認された。
【0216】
特に、本発明に係る製造方法によって得られたトナーは、30℃、90%RHの超高湿環境という過酷な環境下でも安定したトナー画像の得られることが確認された。これは、従来電子写真機器メーカーで保証される静電荷像現像用トナーの使用環境が、10℃、20%RHから30℃、80%RHという範囲のものよりも過酷な環境下で、本発明により得られた静電荷像現像用トナーでは良好な性能を発揮できることが確認された。
【0217】
なお、本発明では、本実施例実施後、さらに150万枚、450万枚及び750万枚の連続コピーを行い、上記評価を行ったところ、いずれも良好な結果が得られることが確認された。
【0218】
【発明の効果】
実施例の結果から明らかな様に、本発明に係る製造装置によりスラリーをスリット通過させる工程を経て得られたトナー粒子は、トナー粒子表面に不純物が全く残存していないので、高温高湿下で数10万枚を超える環境下で長期連続の画像形成を行ってもトナー粒子表面における帯電量変化しないことが確認された。
【0219】
また、本発明により得られたトナー粒子を使用した画像形成では、30℃、90%RHという超高温高湿下で75万枚にわたる長期連続コピーを行っても画質変動のない安定したトナー画像が得られることが確認され、過酷な環境条件や画像形成条件下でも帯電性変動の発生しないトナー粒子による安定した画像形成技術が確立された。
【図面の簡単な説明】
【図1】ワイヤを円盤状に捲装してなるスクリーンを配置したトナー分散液通過装置の模式図である。
【図2】ワイヤを円筒状に捲装し円筒の外側より内側に向けてトナー分散液の通過を行うトナー分散液通過装置の模式図である。
【図3】ワイヤを円筒状に捲装し円筒の内側より外側に向けてトナー分散液の通過を行うトナー分散液通過装置の模式図である。
【図4】ワイヤを間隔を開けて配置してなるスクリーンの例を示す模式図である。
【図5】ワイヤの断面形状の例を示す模式図である。
【図6】スクリーンにスラリーを通過させた状態を示す模式図である。
【図7】スラリーのスリット通過時におけるスクリーン面の形状がスラリーの通過に与える影響を説明する模式図である。
【図8】本発明で製造されるトナー粒子の構造の例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 トナー分散液通過装置
2 スクリーン
3 トナー分散液入口
4 トナー分散液出口
21 固体部材(ワイヤ)
22 スリット(隙間)
23 スクリーン面
201 ワイヤ(固体部材)の断面部
202 ワイヤ(固体部材)の断面部における直線部分に隣接する線分
203 ワイヤ(固体部材)の断面部における直線部分
204 ワイヤ(固体部材)の断面部におけるエッジ部分
T トナー粒子
p スリットの幅
r 曲率半径
s スクリーン面上方
t スクリーン面中央
u スクリーン面下方[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic charge image developing toner manufacturing apparatus, manufacturing method, and toner used in a copying machine, a printer, and the like. Specifically, the present invention relates to a cleaning technique that effectively removes impurities adhering to the surface of toner particles.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has been found that, in a polymerized toner obtained by a suspension polymerization method or an emulsion polymerization method, the particle size and shape of the toner can be controlled by controlling the polymerization process in an aqueous medium. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-214629 discloses that a toner having a small particle size and a uniform distribution and having rounded corners on the particles can be obtained. Thus, the polymerized toner obtained through the polymerization process in the aqueous medium is attracting attention as a toner capable of reproducing a small dot image for a digital image because of its fine line reproducibility and high resolution.
[0003]
As described above, the polymerized toner generates particles by a polymerization process in an aqueous medium, and finally separates the generated particles from the aqueous medium to obtain toner particles. The aqueous medium that generates particles contains impurities such as surfactants, dispersion stabilizers, and colorant particles that have not been incorporated into the particles, and these impurities adhere to the surface of the generated particles. Therefore, careful cleaning is performed in order to remove these impurities in the production process after the production of the particles. JP-A-2000-292976 discloses a technique relating to the removal of impurities from the surface of the generated particles, while performing solid-liquid separation by centrifugation, supplying water until the filtrate has a conductivity lower than a specific value, and washing the particles. In JP 2001-249490 A, a cleaning liquid is added to a slurry of toner particles in a container equipped with a stirring blade and a filter medium, and the slurry is stirred, and the slurry is passed through the filter medium under pressure. An apparatus in which the cleaning liquid removal operation is repeated several times is disclosed.
[0004]
However, it is found that the toner obtained through the cleaning methods disclosed in these documents gradually increases the charge amount when stirring in the developing unit for a long time after being put into the image forming apparatus is continued. In an image forming apparatus installed in a continuous high-temperature and high-humidity environment such as continuous copying of several hundred thousand sheets or more, fogging is observed, and halftone or halftone due to image unevenness is generated. There is a problem in that the density variation of the point image or the gradation variation occurs.
[0005]
In addition, as an effective means for removing impurities remaining on the toner particle surface, it is known to perform acid or alkali treatment in the washing step. May generate insoluble impurities. Therefore, a toner particle cleaning technique that mechanically removes residual impurities on the surface of the toner particles without performing acid or alkali treatment has been desired.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and its object is to remove impurities from a toner particle surface obtained by forming particles in an aqueous medium mechanically and reliably. Provided is a method for producing a toner for developing an electrostatic image capable of obtaining stable toner particles which do not cause a change in chargeability even when a continuous image is formed over a long period of time in a high humidity environment and over several hundred thousand sheets. It is to be.
[0007]
The second object of the present invention is to reduce the weakly chargeable toner by not having impurities remaining on the surface of the toner particles, and is not affected by the environment in which fog and image unevenness do not occur particularly in a high temperature and high humidity environment. It is an object of the present invention to provide a method for producing a toner for developing an electrostatic charge image and a production apparatus therefor that can obtain stable toner particles.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Inventors and others have made daily studies to form particles in an aqueous medium, and a slurry-like dispersion containing the formed toner particles is formed on a screen surface composed of wires having a specific cross-sectional shape. It has been found that stable toner particles that do not generate chargeability fluctuations over a long period of time can be obtained by passing through the slits.
[0009]
That is, according to the present invention, impurities are removed from the surface of the toner particles only by passing the slurry dispersion through the slit without performing acid or alkali treatment on the dispersion containing toner particles formed in an aqueous medium. It has been found that a stable toner can be obtained that can be removed neatly and does not change its chargeability over a long period of time.
[0010]
The clear reason why the effect of the present invention that the residual impurities are efficiently removed from the surface of the toner particles simply by passing the slurry-state toner particle dispersion through the slit on the screen is not clear, but the toner particles are probably When the toner particles pass through a narrow slit, they collide violently with each other, rub, and sharpen. It is guessed.
[0011]
In this way, the present invention can remove impurities from the toner particle surface only by mechanical treatment, so that water-insoluble impurities caused by hydrolysis, which has become a problem when chemical treatment such as acid or alkali treatment, is performed. Impurities can be completely removed from the toner particle surface without worrying about the occurrence and with a much smaller amount of water than when chemical treatment is performed. That is, the present invention is achieved by any one of the following configurations.
[0012]
  [1] An electrostatic charge image developing toner manufacturing apparatus that forms particles in an aqueous medium and passes through a slurry state, the manufacturing apparatus having a slit through which the slurry passes.Formed of wireHave screenAnd
  The cross-sectional shape of the wire has at least one straight portion, and has a curved surface at an edge portion formed by the straight portion and a line segment adjacent to the straight portion,
  The curvature radius of the curved surface is 1 μm or more and 20 μm or less.An apparatus for producing a toner for developing an electrostatic charge image.
[0013]
  [2]An electrostatic charge image developing toner manufacturing apparatus that forms particles in an aqueous medium and passes through a slurry state, the manufacturing apparatus having a screen formed of a wire having a slit through which the slurry passes,
  The cross-sectional shape of the wire has at least one straight portion, and has a curved surface at an edge portion formed by the straight portion and a line segment adjacent to the straight portion,
  The radius of curvature of the curved surface is not less than 0.25 times and not more than 5 times the average particle diameter Dv50 of the toner particles.It is characterized byStillAn apparatus for producing toner for developing a charge image.
[0014]
  [3] The screen is characterized in that the screen surface is formed with the straight portion in the cross-sectional shape of the wire as the same side.[1] orThe apparatus for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to [2].
[0015]
  [4] The slit of the screen is formed by arranging the wires in parallel at a predetermined interval.[1] ~[3]Any one of2. An apparatus for producing a toner for developing an electrostatic image according to 1.
[0016]
  [5] The cross-sectional shape of the wire has a substantially triangular shape.[1]The apparatus for producing toner for developing electrostatic images according to any one of [4] to [4].
[0019]
  [6]The width of the slit of the screen is 15 μm or more and 50 μm or less.[5]The apparatus for producing an electrostatic charge image developing toner according to any one of the above.
[0020]
  [7]The wire is made of a nickel alloy,[1]~[6]The apparatus for producing an electrostatic charge image developing toner according to any one of the above.
[0021]
  [8][1] to [1], wherein the device having the screen has a drain.[7]The apparatus for producing an electrostatic charge image developing toner according to any one of the above.
[0022]
  [9][1] to [1], characterized by comprising control means for controlling the slurry conveying speed so that the speed of the slurry when passing through the screen is 12.5 cm / min or more and 167 cm / min or less.[8]The apparatus for producing an electrostatic charge image developing toner according to any one of the above.
[0023]
  [10]The apparatus has a frequency of 10 kHz to 38 kHz and a power density of 0.01 W · cm on the screen.-20.5W · cm-2[1] to [1], characterized by having an ultrasonic application device for applying the following ultrasonic waves[9]The apparatus for producing an electrostatic charge image developing toner according to any one of the above.
[0024]
  [11]A method for producing a toner for developing an electrostatic charge image by forming particles in an aqueous medium and passing through a slurry state, the method comprising producing particles contained in a slurry.Formed of wireHaving the process of passing through the slit of the screenIs,
  The cross-sectional shape of the wire has at least one straight portion, and has a curved surface at an edge portion formed by the straight portion and a line segment adjacent to the straight portion, and the curvature radius of the curved surface. Is not less than 1 μm and not more than 20 μmA method for producing a toner for developing an electrostatic charge image.
[0025]
  [12] A method for producing a toner for developing an electrostatic charge image in which particles are formed in an aqueous medium and pass through a slurry state, wherein the particles are contained in the slurry in a slit of a screen formed from a wire. Having a process of passing,
  The cross-sectional shape of the wire has at least one straight portion, and has a curved surface at an edge portion formed by the straight portion and a line segment adjacent to the straight portion,
  The curvature radius of the curved surface is 0.25 to 5 times the average particle diameter Dv50 of the toner particles.It is characterized byStillA method for producing a toner for developing a charge image.
[0026]
  [13]The step of allowing the particles contained in the slurry to pass through the slit of the screen is allowed to pass from the screen surface side constituted by the linear portion in the cross-sectional shape of the wire.[11] or [12]A method for producing a toner for developing an electrostatic image as described in 1.
[0029]
  [14]The speed at which the slurry passes in the passing step is 12.5 cm / min or more and 167 cm / min or less,Any one of [11]-[13]A method for producing a toner for developing an electrostatic image as described in 1.
[0030]
  [15]The screen has a frequency of 10 kHz to 38 kHz and a power density of 0.01 W · cm.-20.5W · cm-2The following ultrasonic waves are applied:[11]~[14]The method for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to any one of the above.
[0031]
  [16]The average particle size of the particles in the slurry is 3 μm or more and 9 μm or less,[11]~[15]The method for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to any one of the above.
[0032]
  [17]The particles in the slurry have a sea-island structure,[11]~[16]The method for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to any one of the above.
[0033]
  [18]An electrostatic charge image developing toner obtained by performing particle formation in an aqueous medium,[10]An electrostatic charge image produced using the production apparatus according to any one of the above, wherein the number of free release agent particles present on the surface of the toner particles is 3 or less per 100 toner particles. Development toner.
[0034]
  To form particles in an aqueous medium as described in [1] above, the toner particles are formed by forming resin particles or the like constituting the toner particles in an aqueous medium and aggregating the resin particles in the aqueous medium. Means to do.
  The edge portion formed by the straight line portion and the line segment adjacent to the straight line portion described in [1] above refers to a region indicated by 204 in FIG. That is, a region where both the extension lines intersect when the straight line portion 203 is extended and the line segment 202 adjacent to the straight line portion 203 is called an edge portion.
  The average particle diameter Dv50 of the toner particles described in [2] above is usually called 50% volume particle diameter or 50% volume average particle diameter, and is a median value of the volume average particle diameter of the toner particles. This is the value of the diameter. 50% volume particle size (Dv50) is the Coulter Counter TA- II It can be measured with a mold or a Coulter Multisizer (manufactured by Coulter).
[0035]
As described in [4] above, forming the wires by arranging them in parallel at a predetermined interval means that a screen is formed by arranging the wires at equal intervals, and any gaps (slits) formed between the wires are on the screen. This means that slits are formed so that the same value is obtained even in the portion.
[0036]
As described in [5] above, having a substantially triangular shape means that the cross-sectional shape of the wire used in the present invention is composed of three straight lines as shown in FIG. Means that the portion corresponding to the vertex of the triangle is made of a curved surface without having a vertex.
[0039]
  the above[6]The width of the slit of the screen described in (1) refers to a portion indicated by p in FIG.
[0040]
The impurities referred to in the present invention are the surfactant and dispersion stabilizer present in the aqueous medium used when the particles are produced, or the colorant particles and free release agents that have not been incorporated into the particles. In the present invention, it is possible to effectively remove these substances that adhere and remain on the surface of particles formed in an aqueous medium.
[0041]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the production process of the toner for developing an electrostatic charge image has a step of allowing a toner dispersion containing solid particles obtained by forming particles in an aqueous medium to pass through a screen having a slit. To do.
[0043]
The toner dispersion in the present invention is a slurry-like liquid in which solid particles formed in an aqueous medium are dispersed in an aqueous medium. Specifically, a polymerizable monomer is polymerized in the aqueous medium. The liquid which disperse | distributed the solid particle obtained in the slurry form, and the liquid which melt | dissolved resin in the organic solvent and disperse | distribute the solid particle formed by distilling a solvent off in an aqueous medium is said.
[0044]
1 to 3 are schematic views of typical toner dispersion passing devices preferably used in the present invention.
[0045]
The toner dispersion liquid passing device 1 has a screen 2 through which the toner dispersion liquid passes, and the toner dispersion liquid is fed in the direction indicated by → in the drawing. The screen 2 has a gap (hereinafter also referred to as a slit), and the toner dispersion passes through the gap (slit) to remove impurities adhering to the toner particle surface. As described above, in the present invention, a toner dispersion containing solid particles obtained by forming particles in an aqueous medium is carried into the apparatus from the toner dispersion inlet 3 of the toner dispersion passage apparatus 1. Then, it passes through the slit 22 from above the screen surface 23 of the screen 2 and is discharged out of the apparatus through the toner dispersion outlet 4.
[0046]
In the toner dispersion passing device shown in FIG. 1, the disk-shaped flat screen shown in FIGS. 4B and 4C is arranged, and FIGS. 2 and 3 show the cylinder shown in FIG. A screen with a shape is arranged. The apparatus in FIG. 2 feeds the toner dispersion liquid from the outside to the inside of the cylindrical screen. The apparatus in FIG. 3 allows the toner dispersion liquid to pass from the inside to the outside of the cylindrical screen. Is.
[0047]
Next, the screen preferably used in the present invention will be described.
The screen that is disposed in the toner dispersion liquid passing device according to the present invention and allows the toner dispersion liquid to pass therethrough is configured with an interval through which the toner particles can pass through a bar-like or wire-like solid member (wire). In the screen according to the present invention, the solid members 21 are arranged at intervals so as to form a gap (slit) 22 through which the toner particles can pass. FIG. 4 shows a schematic diagram of a typical shape example of the screen according to the present invention. (A) is a cylindrical screen made by spiraling a wire like a coil spring, (b) and (c) are flat planar screens, and (b) is like a mosquito coil. It is a screen formed by processing a wire in a spiral shape. Further, (c) is a screen formed by arranging a plurality of linear solid members having different lengths at equal intervals. Further, the screen according to the present invention may be a screen in which ring-shaped wires having different diameters are concentrically arranged at equal intervals.
[0048]
Further, the solid material forming the screen according to the present invention has a cross-sectional shape having at least one straight line portion, and the screen surface is formed by the straight line portion in the cross-sectional shape. Here, the screen surface is a surface represented by reference numeral 23 in FIG. 1 and refers to a structural region of the screen through which the fed slurry first comes into contact. The slurry-like toner dispersion liquid fed into the toner dispersion passage device 1 according to the present invention is cleaned by removing impurities adhering to the surface of the toner particles when passing through the screen surface 23.
[0049]
As described above, the solid member forming the screen according to the present invention is characterized in that the cross-sectional shape thereof has at least one linear portion. For example, in the solid member 21 having a kamaboko-shaped (semi-circular) cross-sectional shape in FIG. 5A, the straight line portion refers to a region indicated by 203 in the cross-sectional portion 201. Reference numeral 202 denotes a line segment adjacent to the straight line portion. Reference numeral 204 denotes an edge portion formed between the straight line portion 203 and the line segment 202 adjacent to the straight line portion 203. FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the cross-sectional shape of the solid member constituting the screen according to the present invention, where (b) is a triangular shape, (c) is a trapezoidal shape, and (d) is an oval shape. is there.
[0050]
In addition, the solid member used by this invention should just have at least 1 linear part in the cross-sectional shape, and is limited to the solid member which has the cross-sectional shape shown to these (a)-(d). However, it has been confirmed that the cross-sectional shape shown in FIG. 5B has a substantially triangular shape is particularly preferable from the viewpoint of workability and the like. The end of the straight line portion 203 in the cross-sectional shape is preferably a curved surface, and may be a surface that does not form burrs (so-called C surface).
[0051]
Next, the passage of the toner dispersion liquid through the screen according to the present invention will be described.
[0052]
6A and 6B are schematic views showing the state of passage of the slurry-like toner dispersion liquid on the screen surface, where FIG. 6A is a triangular shape of the solid member 21 constituting the screen, and FIG. 6B is a kamaboko cross-sectional shape. It is a semi-circular shape of the mold. In FIG. 6, it is assumed that the toner dispersion is sent from the upper side to the lower side in the drawing.
[0053]
The arrow indicated by ↓ in the drawing represents the movement of the particles T in the toner dispersion liquid. In the screen according to the present invention, the slurry-like toner dispersion from the screen surface 23 side constituted by the linear portion 203 of the solid member 21 is shown. The liquid enters the gap (slit) 22 constituting the screen and passes through the slit 22, so that it is assumed that impurities remaining on the surface of the particles T are removed.
[0054]
As shown in FIG. 6, the toner particles T pass through the slit 22 on the screen surface 23, and then the individual particles T finally pass through the slit 22. In the toner dispersion liquid passing device according to the present invention, the toner particles T are accumulated and formed in the slits 22 having a width l larger than the toner particle diameter. This is the particle T made of the slurry-like toner dispersion liquid. However, when a passenger on a full train arrives at the station, it passes through the slit 22 while colliding with each other, as if rushing to the exit. It is presumed that the particles collide and collide, and as a result, the particles grind each other to remove impurities remaining on the particle surface. As described above, in the toner dispersion liquid passing device according to the present invention, while the slurry-like toner dispersion liquid passes through the slit 22 from the screen surface 23, the particles are sharpened in the aqueous medium and adhered to the particle surface. It is assumed that the remaining impurities are removed.
[0055]
In the screen according to the present invention, it is preferable that the wires, which are the solid members 21 constituting the screen, be arranged in parallel, that is, the wires are arranged at equal intervals. By arranging the wires at equal intervals, the gap (slit) between the wires becomes constant, which is preferable because there is no variation in the performance of passing particles on the screen surface. Further, by arranging the wires at equal intervals, the straight portion of the wire does not come into contact with the straight portion of the adjacent wire on the extension line. By arranging the wires at regular intervals so that the straight portions of the wires constituting the screen do not come into contact with each other in this way, the wires are always arranged at regular intervals, and the effect of sharpening particles between the slits is more exhibited. Guessed.
[0056]
The width of the slit constituting the screen according to the present invention is larger than the toner particle diameter, specifically 15 to 50 μm, preferably 20 to 40 μm. The slit width is a factor that controls the passage of particles and the collision between particles. That is, by setting the slit width to be somewhat narrow, it is possible to frequently cause collision between particles on the screen surface, and to effectively scrape off impurities adhering to the particle surface. At the same time, the slit width controls the particles to pass through the slit at an appropriate speed.
[0057]
In the present invention, when the slit width is less than 15 μm, the residence time of the toner particles on the screen surface becomes too long, and it takes a lot of time to pass through the slit. This is not preferable because there is a problem that the generated particles are destroyed too much.
[0058]
Also, if the slit width exceeds 50 μm, collision between particles is excessively reduced and impurities attached to the particle surface cannot be removed well, resulting in a toner with remaining impurities, and the effects found in the present invention can be obtained. This is not preferable because it cannot be reproduced.
[0059]
Further, the solid member 21 constituting the screen according to the present invention has edge portions 204 at both ends of the straight portion 203 of the cross section 201, that is, the straight portion 203 and the straight portion 203 in the cross section 201 of the solid member 21. It is preferable that the area between the line segment 202 adjacent to the surface is processed with a curved surface. Specifically, it is preferable that the value of the radius of curvature indicated by r in FIG. 6 described above at the end of the straight line portion 203 has a value in the range of 1 μm to 20 μm. In the present invention, when the end of the straight portion 203 is curved so that the radius of curvature is a value in the above range, the effect of sharpening the particles performed when the particles pass through the screen is efficiently exhibited. It has been confirmed.
[0060]
In the screen according to the present invention, the radius of curvature of the edge portion in the cross section 201 of the wire is 1 μm or more and 20 μm or less, particularly preferably when the value of the curvature radius is 2 μm or more and 12 μm or less. It is speculated that the effect of sharpening between them proceeds most efficiently.
[0061]
Further, it has been confirmed that if the curvature radius of the edge portion is not 1 μm, the edge is worn and stable performance cannot be obtained for a long time. On the other hand, if the radius of curvature exceeds 20 μm, the accumulation and retention of toner particles are promoted at the slit entrance on the screen surface, but the toner particles are strongly polished and tend to be crushed, which is not preferable.
[0062]
Further, when the value of the radius of curvature of the edge portion in the cross-sectional shape of the wire constituting the screen according to the present invention has a value of 0.25 to 5 times the average particle diameter Dv50 of the toner, the effect of the present invention is more clearly demonstrated. It has been confirmed that
[0063]
As described above, in the present invention, the stagnation time of particles in the slit is controlled by the curvature radius of the wire cross section, and when the curvature radius is large, the particles are effectively stagnation at the slit entrance to increase the number of collisions between the particles. When the radius of curvature is small, the particles can easily pass through the slits to control the passage of the toner particles through the slits.
[0064]
The radius of curvature referred to in the present invention is, for example, the limit of a curve or curved surface passing through three points as described in the Machine Glossary Dictionary edited by the Association for Practical Education and Training (published by Nikkan Kogyo Shimbun, first edition in 1997). When converted into a value, it is regarded as an arc, and the radius of the arc is called a radius of curvature, which means the reciprocal of the curvature. Incidentally, the curvature means the degree of bending of a curve or a curved surface. For example, when a point Q is taken very close to an arbitrary point P on the curve, and an angle formed by tangents at two points when Q is infinitely close to P. The ratio of the arc length between two points is expressed as a limit value. The calculation of these curvatures and radii of curvature for the subspaces of the Euclidean space based on mathematical principles can be referred to the description of curvature in the Iwanami Physics and Chemical Dictionary.
[0065]
In the present invention, when the edge portion between the straight line portion in the cross-sectional shape and the adjacent line segment forms a vertex, that is, when the edge portion is sharp, the surface area at the end of the slit is reduced, Not only is this not preferable because the effect of sharpening the particles decreases, but it is also confirmed that the particles are not preferable because they abut against the sharp apexes when passing through the screen surface, causing the particles to break or deteriorate.
[0066]
Further, in the screen 2 according to the present invention, the screen surface 23 is formed by the straight portion 203 in the cross section 201 of the solid member 21, so that the slurry-like toner dispersion does not remain on the screen 2 after passing through the slit 22. . FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the influence of the shape of the screen surface on the slurry passage when the slurry is passed through the slit 22. FIG. 7A shows a screen in which the screen surface 23 according to the present invention is configured by a straight portion 203, and FIG. 7B shows a screen surface 23 having a configuration outside the present invention other than the straight portion 203 of the solid member 21. This is a screen composed of areas. Arrow ↓ represents the passing direction of the slurry (particle T).
[0067]
In the screen of FIG. 7A, since there is no region for capturing and holding the particles T that have passed through the screen surface 23 in the slit 22, the particles T that have passed through the screen surface 23 can move smoothly. The particles T do not remain.
[0068]
On the other hand, in the screen of FIG. 7B, the particles T are deposited on the screen surface 23 in the region other than the linear portion 203 of the solid member 21 and stagnate, and then held on the solid member 21 without passing through the slit 22. There are stagnant particles T. In this way, some particles that have passed through the screen surface 23 are not preferable because they remain on the screen 2 without passing through the slit 22.
[0069]
The solid member material constituting the screen according to the present invention is not particularly limited as long as it does not have the property of modifying the toner dispersion, but from the viewpoint of durability, corrosion resistance, and workability, for example, the wire Those composed of such linear materials are preferred. In a screen in which wires are installed at a predetermined interval, the slits described above correspond to gaps formed between the installed wires, and the slurry containing toner particles passes through the gaps between the wires. Impurities attached to the substrate are removed.
[0070]
The material constituting the solid member such as a wire forming the screen according to the present invention is a material having a certain degree of rigidity, corrosion resistance, and good workability because the screen allows the slurry to pass continuously and at high speed. Specifically, metal materials such as stainless steel, nickel, titanium, zirconium and molybdenum, and organic materials such as Kevlar are preferable. In the present invention, a nickel alloy wire having a nickel content of 25% or more is particularly preferable. Further, the solid material forming the screen is not limited to the wire, and it has been confirmed that the effect of the present invention can be found even when, for example, a metal plate is subjected to an etching process and slits are arranged at a constant gap. .
[0071]
In the present invention, when a nickel alloy is used as the constituent material of the screen as described above, the reason is not clear, but a toner image with stable gradation can be obtained, and the continuous image exceeding 500,000 sheets in a high temperature and high humidity environment. It has been confirmed that a stable toner image can be obtained even after copying.
[0072]
The thickness (diameter) of the wire forming the screen according to the present invention is not particularly limited, and the slit width can be arranged at equal intervals with high accuracy, and an effective slurry passage can be achieved. Any material can be used.
[0073]
In the toner dispersion passing device according to the present invention, impurities can be effectively removed from the surface of the toner particles when the slurry passing speed when passing the slurry through the screen is 12.5 to 167 cm / min. It has been confirmed that not only is it possible, but also retention of toner particles on the screen surface can be appropriately controlled. If the passing speed of the slurry greatly exceeds 167 cm / min, the toner is crushed and toner fine powder is generated, which is not preferable. On the other hand, if the passing speed is less than 12.5 cm / min, the charging stability is reduced, and the effect of the present invention cannot be reproduced.
[0074]
The passing speed of the slurry when passing through the screen of the toner dispersion passing device according to the present invention is to measure the moving speed of the slurry, and can be measured using a generally known flow rate measuring device. .
[0075]
As a specific example, for example, the toner dispersion liquid passing device shown in FIG. 2 is used, and an average value of flow velocities at three locations, upper screen surface s, screen surface center t, and screen surface lower u, is used.
[0076]
The flow rate is measured with a three-dimensional current meter manufactured by Chuo Kousakusha at the above three points after at least one minute has passed in a state where the slurry is passed through the screen surface. The flow velocity value is the combined value obtained by the following formula.
[0077]
V = (Vs2+ Vt2+ Vu2)0.5
V: Composite value
Vs: Flow velocity value above the screen surface
Vt: Flow velocity value at the center of the screen surface
Vu: Flow velocity value below the screen
Further, in the present invention, in addition to the method for obtaining the moving speed of the slurry on the screen surface as described above, the moving amount of the slurry per unit time on the screen surface can be calculated from the supply amount of the slurry per unit time. it can.
[0078]
In the toner dispersion passing device according to the present invention, the screen has a frequency of 10 to 38 kHz and a power density of 0.01 to 0.5 W · cm.-2When ultrasonic waves are applied and the slurry is passed while applying vibrations generated by the ultrasonic waves, the vibrations from the ultrasonic waves act on the toner particles staying on the screen surface. As a result, the particles collide with each other. It was confirmed that the vibration from the ultrasonic wave promotes the sharpening of the particles when the particles are sharpened with each other, and the removal of impurities from the toner particle surface can be achieved in a short time.
[0079]
Here, the power density means the amount of work per unit area on the working surface when the work surface is subjected to work or energy is applied using waves such as laser light or ultrasonic waves. , Ultrasonic power density W · cm-2Use units.
[0080]
As an ultrasonic oscillator used in the present invention, a frequency of 10 kHz to 38 kHz, 0.01 W · cm-20.5W · cm-2As long as it can output the following power density, a known ultrasonic transmitter may be used. ) Etc. are used.
[0081]
The ultrasonic wave applied to the screen according to the present invention may be applied continuously or repeatedly, but the power density is 0.5 W · cm.-2If the application is performed at a level that greatly exceeds the above, a strong vibration is imparted to the particles staying on the slurry surface, which may cause the particles to be crushed and cause generation of fine powder.
[0082]
As described above, the toner dispersion liquid passing device according to the present invention passes through the slits existing between the wires from the screen surface formed by the straight section of the wire cross section constituting the screen when the slurry passes through the screen. Thus, the particles are appropriately stagnated on the screen surface at the entrance of the slit and the particles collide with each other to sharpen the particles and perform cleaning.
[0083]
Further, the wire used in the present invention allows the toner particles to smoothly pass through the slit when the toner particles are passed through the slit by applying a curved surface process to the edge portion formed by the straight portion and the adjacent portion of the wire cross section. At the same time, it has the effect of promoting the collision between the particles by appropriately stagnating the particles on the screen surface at the entrance of the slit.
[0084]
In the present invention, the slurry that has been passed through the slit may be dispersed again in the cleaning liquid to thoroughly wash the particles, and then the operation of passing the slit again may be repeated.
[0085]
Next, toner particles obtained by the production method according to the present invention will be described. According to the production method of the present invention, for example, as shown in FIG. 8, the resin constituting the particles and the components of the crystalline substance and the colorant as the release agent components are not mixed with each other, It is also possible to obtain toner particles having a sea-island structure that forms phases independently. The toner particles shown in FIG. 8 have a structure in which a crystalline substance island A and a colorant component island B constituting the release agent exist in the continuous phase (sea) of the resin. As a means for confirming the structure of the toner particles obtained in the present invention, a cross-sectional photograph taken with a transmission electron microscope shows that the sea region and the island region have different brightness areas in the toner particles. Confirmed by The toner particle structure here means the structure of the particles in the slurry according to the present invention.
[0086]
Next, the particle diameter of the toner of the present invention will be described. The toner used in the present invention has an average particle size of 3 to 9 μm, preferably 3.5 to 8 μm, and more preferably 3.5 to 7.5 μm. In the toner particle production method, the particle size can be controlled by the concentration of the flocculant (salting-out agent), the amount of organic solvent added, the fusing time, and the polymer composition. The particle diameter of the toner here means the average particle diameter of the particles in the slurry according to the present invention. Here, the average particle diameter is generally known and means, for example, a number average particle diameter or a volume average particle diameter.
[0087]
When the average particle diameter is 3 to 9 μm, the transfer efficiency is increased, the image quality of halftone is improved, and the image quality of fine lines and dots is improved. Calculation of the particle size distribution of the toner and measurement of the number average particle size are performed using a Coulter Counter TA-II, Coulter Multisizer (both manufactured by Coulter), SLAD1100 (a laser diffraction particle size measuring device manufactured by Shimadzu Corporation), and the like. Can be measured. In the present invention, a Coulter Multisizer is used to measure and calculate an interface (manufactured by Nikkaki Co., Ltd.) that outputs a particle size distribution and a personal computer.
[0088]
Next, a toner manufacturing method according to the present invention will be described.
The toner according to the present invention is produced through particle formation in an aqueous medium. Performing particle formation in an aqueous medium means forming resin particles and colored particles constituting toner particles in an aqueous medium, and aggregating the resin particles to form particles. That is, at least a polymerizable monomer is polymerized in an aqueous medium, and the obtained polymer may be aggregated, but this production method is performed by polymerizing a polymerizable monomer by a suspension polymerization method. To prepare resin particles, or to make fine resin particles by emulsion polymerization of the monomer or mini-emulsion polymerization in a liquid (in an aqueous medium) to which an emulsion of necessary additives is added. In addition, the charge controllable resin particles are added as necessary, and then the resin particles are aggregated and fused by adding an organic solvent, an aggregating agent such as a salt, and the like.
<Suspension polymerization method>
As an example of a method for producing the toner of the present invention, a charge control resin is dissolved in a polymerizable monomer, and various constituent materials such as a colorant, a mold release agent, and a polymerization initiator are added. Then, various constituent materials are dissolved or dispersed in the polymerizable monomer using a homogenizer, a sand mill, a sand grinder, an ultrasonic disperser or the like. The polymerizable monomer in which these various constituent materials are dissolved or dispersed is dispersed in oil droplets of a desired size as a toner in an aqueous medium containing a dispersion stabilizer using a homomixer or a homogenizer. Thereafter, the stirring mechanism is transferred to a reaction device (stirring device) which is a stirring blade described later, and the polymerization reaction is advanced by heating. After completion of the reaction, the dispersion stabilizer is removed, filtered, washed, and dried to prepare the toner of the present invention. In the present invention, the “aqueous medium” refers to a medium containing at least 50% by mass of water.
<Emulsion polymerization method>
Further, as a method for producing the toner of the present invention, a method in which resin particles are prepared by salting out / fusion in an aqueous medium can also be mentioned. This method is not particularly limited, and examples thereof include methods described in JP-A Nos. 5-265252, 6-329947, and 9-15904. That is, a method of salting out, agglomerating, and fusing a plurality of fine particles composed of resin particles and colorants, or a constituent material such as resin particles and a colorant, and in particular using an emulsifier in water Then, a coagulant with a critical coagulation concentration or higher is added for salting out, and at the same time, the formed polymer is heated and fused at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer itself to gradually grow the particle size while forming fused particles. When the desired particle size is reached, a large amount of water is added to stop particle size growth, and the shape is controlled by smoothing the particle surface while heating and stirring, and the particles are heated in a fluidized state while containing water. By drying, the toner of the present invention can be formed. Here, a solvent that is infinitely soluble in water, such as alcohol, may be added simultaneously with the flocculant.
[0089]
In the method for producing a toner of the present invention, particles are formed by fine particles of composite resin and colorant particles formed through a step of polymerizing a polymerizable monomer after dissolving a crystalline substance in at least a polymerizable monomer. Is obtained. The toner of the present invention dissolves a crystalline substance in a polymerizable monomer, but it may be dissolved and dissolved or melted and dissolved.
[0090]
In addition, the toner production method of the present invention is preferably one in which particles are formed from composite resin fine particles obtained by a multistage polymerization method and colorant particles. The multistage polymerization method will be described below.
<Method for producing composite resin particles obtained by multistage polymerization method>
The toner production method of the present invention is preferably composed of the following steps.
[0091]
1: Multistage polymerization process
2: A salting out / fusing step for obtaining toner particles by salting out / fusing the composite resin particles and the colorant particles.
3: Filtration / washing step of separating the toner particles from the toner particle dispersion and removing the surfactant from the toner particles.
4: a drying process for drying the washed toner particles;
5: Step of adding an external additive to the dried toner particles
Consists of
[0092]
Hereinafter, each step will be described in detail.
[Multistage polymerization process]
The multi-stage polymerization step is a polymerization method performed for expanding the molecular weight distribution of the resin particles so as to obtain a toner in which offset generation is prevented. That is, in order to form phases having different molecular weight distribution in one resin particle, the polymerization reaction is performed in multiple stages, and the obtained resin particle has a molecular weight gradient from the center of the particle toward the surface layer. It is intended to be formed. For example, a method of forming a low molecular weight surface layer by first obtaining a high molecular weight resin particle dispersion and then newly adding a polymerizable monomer and a chain transfer agent is employed.
[0093]
In the present invention, it is preferable to employ a multi-stage polymerization method of three-stage polymerization or more from the viewpoint of production stability and crushing strength of the resulting toner. Hereinafter, the two-stage polymerization method and the three-stage polymerization method, which are representative examples of the multistage polymerization method, will be described. The toner obtained by such a multistage polymerization reaction preferably has a lower molecular weight as the surface layer from the viewpoint of crushing strength.
[0094]
<Two-stage polymerization method>
The two-stage polymerization method is a method for producing composite resin particles composed of a central portion (core) formed from a high molecular weight resin containing a crystalline substance and an outer layer (shell) formed from a low molecular weight resin. is there.
[0095]
This method will be described in detail. First, a crystalline substance is dissolved in a monomer to prepare a monomer solution, and the monomer solution is added to oil droplets in an aqueous medium (for example, a surfactant aqueous solution). After the dispersion, this system is polymerized (first stage polymerization) to prepare a dispersion of high molecular weight resin particles containing a crystalline substance.
[0096]
Next, a polymerization initiator and a monomer for obtaining a low molecular weight resin are added to the dispersion of the resin particles, and the monomer is polymerized in the presence of the resin particles (second-stage polymerization). Thus, a coating layer made of a low molecular weight resin (monomer polymer) is formed on the surface of the resin particles.
[0097]
<Three-stage polymerization method>
The three-stage polymerization method produces composite resin particles composed of a central part (core) formed from a high molecular weight resin, an intermediate layer containing a crystalline substance, and an outer layer (shell) formed from a low molecular weight resin. Is the method. The toner of the present invention exists as the composite resin particles as described above.
[0098]
This method will be specifically described. First, a dispersion of resin particles obtained by a polymerization process (first-stage polymerization) according to a conventional method is added to an aqueous medium (for example, an aqueous solution of a surfactant). In the aqueous medium, a monomer solution obtained by dissolving a crystalline substance in a monomer is dispersed in oil droplets, and then this system is polymerized (second-stage polymerization) to obtain resin particles (cores). A coating layer (intermediate layer) made of a resin (monomer polymer) containing a crystalline substance is formed on the surface of the particles, and a dispersion of composite resin particles (high molecular weight resin-intermediate molecular weight resin) is prepared. Prepare.
[0099]
Next, a polymerization initiator and a monomer for obtaining a low molecular weight resin are added to the obtained dispersion of composite resin particles, and the monomer is polymerized in the presence of the composite resin particles (third-stage polymerization). ), A coating layer made of a low molecular weight resin (monomer polymer) is formed on the surface of the composite resin particles. In the above method, the incorporation of the intermediate layer is preferable because the crystalline substance can be finely and uniformly dispersed.
[0100]
One feature of the toner production method according to the present invention is that the polymerizable monomer is polymerized in an aqueous medium. That is, when forming resin particles (core particles) or a coating layer (intermediate layer) containing a crystalline substance, the crystalline substance is dissolved in the monomer, and the resulting monomer solution is oiled in an aqueous medium. It is a method of obtaining latex particles by dispersing in drops and adding a polymerization initiator to this system for polymerization treatment.
[0101]
The aqueous medium as used in the field of this invention means the medium which consists of 50-100 mass% of water and 0-50 mass% of water-soluble organic solvents. Examples of the water-soluble organic solvent include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, and the like, and an alcohol-based organic solvent that does not dissolve the obtained resin is preferable.
[0102]
As a suitable polymerization method for forming resin particles or a coating layer containing a crystalline substance, the crystalline substance is a monomer in an aqueous medium in which a surfactant having a concentration equal to or lower than the critical micelle concentration is dissolved. The monomer solution dissolved in is dispersed in oil droplets using mechanical energy to prepare a dispersion, and a water-soluble polymerization initiator is added to the resulting dispersion to cause radical polymerization in the oil droplets. A method (hereinafter referred to as “mini-emulsion method” in the present invention), and the effects of the present invention can be exhibited more preferably. In the above method, an oil-soluble polymerization initiator may be used instead of or together with the water-soluble polymerization initiator.
[0103]
According to the mini-emulsion method that mechanically forms oil droplets, unlike the usual emulsion polymerization method, the crystalline substance dissolved in the oil phase has little detachment and is sufficient in the formed resin particles or coating layer. Any amount of crystalline material can be introduced.
[0104]
Here, the disperser for dispersing oil droplets by mechanical energy is not particularly limited. For example, the stirring device “CLEARMIX” (M technique (M Co., Ltd.), ultrasonic disperser, mechanical homogenizer, manton gorin, pressure homogenizer, and the like. The dispersed particle diameter is 10 to 1000 nm, preferably 50 to 1000 nm, and more preferably 30 to 300 nm. Here, by giving a distribution to the dispersed particle diameter, the phase separation structure of the crystalline substance in the toner particles, that is, the ferret diameter, the shape factor, and the coefficient of variation thereof may be controlled.
[0105]
In addition, as other polymerization methods for forming resin particles or a coating layer containing a crystalline substance, known methods such as an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, and a seed polymerization method can be employed. These polymerization methods can also be employed to obtain resin particles (core particles) or coating layers constituting the composite resin particles that do not contain a crystalline substance.
[0106]
The particle diameter of the composite resin particles obtained in this polymerization step is in the range of 10 to 1000 nm in terms of mass average particle diameter measured using an electrophoretic light scattering photometer “ELS-800” (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). Is preferred.
[0107]
Moreover, it is preferable that the glass transition temperature (Tg) of a composite resin particle exists in the range of 48-74 degreeC, More preferably, it is 52-64 degreeC.
[0108]
The softening point of the composite resin particles is preferably in the range of 95 to 140 ° C. The toner produced in the present invention is obtained by forming a resin layer formed by fusing resin particles on the surface of the resin and colored particles by a salting-out / fusing method, etc. Explained.
[Particle formation process]
In this particle forming step, the composite resin particles obtained by the multistage polymerization step are aggregated and fused with colorant particles or composite resin particles, and these particles are fused together to form an irregular (non-spherical) toner particle. It is the process of obtaining. In this step, the particles are aggregated and fused by the salting out / fusion method in which aggregation and fusion are simultaneously performed, as described below, after completion of aggregation by salting out at a temperature below the glass transition point. Examples thereof include a method of fusing the aggregated particles by heat and a method of aggregating using heat or an organic solvent. Hereinafter, the salting out / fusion method will be described.
[0109]
The salting-out / fusion described above means that salting-out (aggregation of particles) and fusion (disappearance of the interface between particles) occur at the same time, or an act of causing salting-out and fusion at the same time. In order to perform salting-out and fusion at the same time, it is necessary to agglomerate particles (composite resin particles, colorant particles) under a temperature condition higher than the glass transition temperature (Tg) of the resin constituting the composite resin particles. .
[0110]
In this particle formation step by salting out / fusion, internal additive particles such as charge control agents (fine particles having a number average primary particle size of about 10 to 1000 nm) are salted out / fused together with composite resin particles and colorant particles. You may let them.
[Aging process]
The aging step is a step subsequent to the particle formation step, and the temperature is kept near the melting point of the crystalline substance, preferably the melting point ± 20 ° C., even after the resin particles are fused, and stirring is continued at a constant strength. This is a step of phase-separating the crystalline substance. In this step, it is possible to control the ferret diameter, shape factor, and variation coefficient of the crystalline material.
[Concentration / washing process]
This concentration / washing step removes impurity particles such as free release agents and colored particles from the toner particle surface obtained in the particle formation step from the toner particle surface, and in the dispersion (slurry) containing the toner particles. The aqueous medium is removed and the slurry is concentrated. Then, the concentrated slurry is redispersed in the cleaning liquid again to remove deposits such as a surfactant and a salting-out agent from the toner particles. As described above, the present invention allows the slurry to pass through the slit of the toner dispersion passage device described above in this step and removes the impurity particles from the surface of the toner particles without changing the charging property of the generated particles. In addition, effective impurity removal from the particle surface is achieved without damaging or breaking the particle. In the present invention, the slurry once passed through the slit is poured into the washing water, diluted, washed, and then the slurry is again passed through the slit to remove impurities, thereby reliably removing impurities from the particle surface. The operation may be performed.
[0111]
In this manner, after repeating the concentration and washing of the slurry, a wet cake (cake-like particle aggregate) having a particle ratio of around 50% is obtained.
[Drying process]
This step is a step of drying the toner particles separated from the concentrated slurry.
[0112]
Examples of dryers used in this process include spray dryers, vacuum freeze dryers, vacuum dryers, etc., stationary shelf dryers, mobile shelf dryers, fluidized bed dryers, rotary dryers It is preferable to use a stirring dryer or the like.
[0113]
The water content of the dried toner particles is preferably 5% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.
[0114]
In addition, when the toner particles that have been dried are aggregated due to weak interparticle attraction, the aggregate may be crushed. Here, as the crushing treatment apparatus, a mechanical crushing apparatus such as a jet mill, a Henschel mixer, a coffee mill, or a food processor can be used.
[0115]
The toner of the present invention forms composite resin particles in the absence of a colorant, adds a dispersion of colorant particles to the dispersion of the composite resin particles, and aggregates and melts the composite resin particles and the colorant particles. It is preferable to prepare it by forming particles.
[0116]
Next, each component used in the toner manufacturing process will be described in detail.
(Polymerizable monomer)
As a polymerizable monomer for producing the resin (binder) used in the present invention, a hydrophobic monomer is an essential constituent, and a crosslinkable monomer is used as necessary. Moreover, it is desirable to contain at least one monomer having an acidic polar group or a monomer having a basic polar group in the structure as described below.
(1) Hydrophobic monomer
The hydrophobic monomer constituting the monomer component is not particularly limited, and conventionally known monomers can be used. Moreover, it can be used combining 1 type (s) or 2 or more types so that the required characteristic may be satisfy | filled.
[0117]
Specifically, monovinyl aromatic monomers, (meth) acrylic acid ester monomers, vinyl ester monomers, vinyl ether monomers, monoolefin monomers, diolefin monomers , Halogenated olefin monomers and the like can be used.
[0118]
Examples of vinyl aromatic monomers include styrene, o-methyl styrene, m-methyl styrene, p-methyl styrene, p-methoxy styrene, p-phenyl styrene, p-chloro styrene, p-ethyl styrene, p. -N-butyl styrene, p-tert-butyl styrene, pn-hexyl styrene, pn-octyl styrene, pn-nonyl styrene, pn-decyl styrene, pn-dodecyl styrene, 2, Examples thereof include styrene monomers such as 4-dimethylstyrene and 3,4-dichlorostyrene and derivatives thereof.
[0119]
Examples of (meth) acrylic acid ester monomers include acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, cyclohexyl acrylate, phenyl acrylate, methyl methacrylate, Examples include ethyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, ethyl β-hydroxyacrylate, propyl γ-aminoacrylate, stearyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, etc. It is done.
[0120]
Examples of vinyl ester monomers include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl benzoate, and examples of vinyl ether monomers include vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl isobutyl ether, vinyl phenyl ether, and the like. It is done.
[0121]
Examples of the monoolefin monomer include ethylene, propylene, isobutylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, and the diolefin monomer includes butadiene, isoprene, Examples include chloroprene.
(2) Crosslinkable monomer
In order to improve the characteristics of the resin particles, a crosslinkable monomer may be added. Examples of the crosslinkable monomer include those having two or more unsaturated bonds such as divinylbenzene, divinylnaphthalene, divinyl ether, diethylene glycol methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, and diallyl phthalate.
(3) Monomers having acidic polar groups
Examples of the monomer having an acidic polar group include (a) an α, β-ethylenically unsaturated compound having a carboxyl group (—COOH), and (b) a sulfone group (—SOOH).ThreeMention may be made of α, β-ethylenically unsaturated compounds having H).
[0122]
Examples of the α, β-ethylenically unsaturated compound having a carboxyl group (a) include acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, cinnamic acid, maleic acid monobutyl ester, maleic acid Examples thereof include monooctyl esters and metal salts thereof such as Na and Zn.
[0123]
Examples of the α, β-ethylenically unsaturated compound having a sulfone group (b) include sulfonated styrene and its Na salt, allylsulfosuccinic acid, allylsulfosuccinic acid octyl, and their Na salts. it can.
(4) Monomers having basic polar groups
As the monomer having a basic polar group, (a) a (meth) acrylic acid ester of an aliphatic alcohol having 1 to 12, preferably 2 to 8, particularly preferably 2, an amine group or a quaternary ammonium group. , (B) (meth) acrylic acid amide or (meth) acrylic acid amide mono- or disubstituted with an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms optionally on N, (c) a heterocyclic ring having N as a ring member Examples thereof include a vinyl compound substituted with a group and (d) N, N-diallyl-alkylamine or a quaternary ammonium salt thereof. Among them, (a) (meth) acrylic acid ester of an aliphatic alcohol having an amine group or a quaternary ammonium group is preferable as a monomer having a basic polar group.
[0124]
Examples of (meth) acrylic acid esters of aliphatic alcohols having an amine group or quaternary ammonium group (a) include dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl methacrylate, and the above four compounds. A quaternary ammonium salt, 3-dimethylaminophenyl acrylate, 2-hydroxy-3-methacryloxypropyltrimethylammonium salt, etc. can be mentioned.
[0125]
(B) (Meth) acrylic acid amide or (meth) acrylic acid amide optionally mono- or dialkyl-substituted on N includes acrylamide, N-butylacrylamide, N, N-dibutylacrylamide, piperidylacrylamide, methacrylamide, N-butylmethacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-octadecylacrylamide and the like can be mentioned.
[0126]
Examples of the vinyl compound substituted with a heterocyclic group having N as a ring member in (c) include vinylpyridine, vinylpyrrolidone, vinyl-N-methylpyridinium chloride, vinyl-N-ethylpyridinium chloride and the like.
[0127]
Examples of N, N-diallyl-alkylamine in (d) include N, N-diallylmethylammonium chloride, N, N-diallylethylammonium chloride and the like.
[0128]
(Polymerization initiator)
The radical polymerization initiator used in the present invention can be appropriately used as long as it is water-soluble. For example, persulfates (for example, potassium persulfate, ammonium persulfate, etc.), azo compounds (for example, 4,4′-azobis-4-cyanovaleric acid and its salts, 2,2′-azobis (2-amidinopropane) Salt), peroxide compounds and the like. Furthermore, the radical polymerization initiator can be combined with a reducing agent as necessary to form a redox initiator. By using a redox initiator, the polymerization activity can be increased, the polymerization temperature can be lowered, and the polymerization time can be shortened.
[0129]
The polymerization temperature is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the lowest radical generation temperature of the polymerization initiator, but it is, for example, in the range of 50 ° C to 90 ° C. However, it is also possible to polymerize at room temperature or higher by using a polymerization initiator that starts at room temperature in combination with a hydrogen peroxide-reducing agent (such as ascorbic acid).
[0130]
(Chain transfer agent)
A known chain transfer agent can be used for the purpose of adjusting the molecular weight. The chain transfer agent is not particularly limited, and for example, compounds having a mercapto group such as octyl mercaptan, dodecyl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan, and 3-propionic acid n-octyl ester are used.
[0131]
(Surfactant)
In particular, in order to perform miniemulsion polymerization using the above-described polymerizable monomer, it is preferable to disperse oil droplets in an aqueous medium using a surfactant. The surfactant that can be used in this case is not particularly limited, and the following ionic surfactants can be given as examples of suitable compounds.
[0132]
Examples of the ionic surfactant include sulfonate (sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium arylalkylpolyethersulfonate, 3,3-disulfonediphenylurea-4,4-diazo-bis-amino-8-naphthol- 6-sulfonate sodium, ortho-carboxybenzene-azo-dimethylaniline, 2,2,5,5-tetramethyl-triphenylmethane-4,4-diazo-bis-β-naphthol-6-sulfonate sodium, etc.) , Sulfate salts (sodium dodecyl sulfate, sodium tetradecyl sulfate, sodium pentadecyl sulfate, sodium octyl sulfate, etc.), fatty acid salts (sodium oleate, sodium laurate, sodium caprate, sodium caprylate, sodium caproate, stearyl Potassium, calcium oleate and the like).
[0133]
In the present invention, surfactants represented by the following general formulas (1) and (2) are particularly preferably used.
General formula (1) R1(OR2)nOSOThreeM
General formula (2) R1(OR2)nSOThreeM
In the general formulas (1) and (2), R1Represents an alkyl group or arylalkyl group having 6 to 22 carbon atoms, preferably an alkyl group or arylalkyl group having 8 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group or arylalkyl group having 9 to 16 carbon atoms. is there.
[0134]
R1As the alkyl group having 6 to 22 carbon atoms represented by, for example, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-hexadecyl group, cyclopropyl group , Cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like, and R1Examples of the arylalkyl group represented by the formula include a benzyl group, a diphenylmethyl group, a cinnamyl group, a styryl group, a trityl group, and a phenethyl group.
[0135]
In the general formulas (1) and (2), R2Represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, preferably an alkylene group having 2 to 3 carbon atoms. R2Examples of the alkylene group having 2 to 6 carbon atoms represented by: ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, propylene group, ethylethylene group and the like.
[0136]
In general formula (1), (2), n is an integer of 1-11, Preferably it is 2-10, More preferably, it is 2-5, Most preferably, it is 2-3.
[0137]
In the general formulas (1) and (2), examples of the monovalent metal element represented by M include sodium, potassium, and lithium. Of these, sodium is preferably used.
[0138]
Specific examples of the surfactant represented by the general formulas (1) and (2) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
[0139]
Compound (101): CTenHtwenty one(OCH2CH2)2OSOThreeNa
Compound (102): CTenHtwenty one(OCH2CH2)ThreeOSOThreeNa
Compound (103): CTenHtwenty one(OCH2CH2)2SOThreeNa
Compound (104): CTenHtwenty one(OCH2CH2)ThreeSOThreeNa
Compound (105): C8H17(OCH2CH (CHThree))2OSOThreeNa
Compound (106): C18H37(OCH2CH2)2OSOThreeNa
In the present invention, from the viewpoint of maintaining the charge holding function of the toner in a good state, suppressing fog generation under high temperature and high humidity, and improving transferability, and suppressing the increase in charge amount under low temperature and low humidity, From the viewpoint of stabilizing the amount, the content of the surfactant represented by the general formulas (1) and (2) in the toner for developing an electrostatic charge image is preferably 1 to 1000 ppm, more preferably 5 It is -500 ppm, Most preferably, it is 7-100 ppm.
[0140]
In the present invention, by setting the amount of the surfactant to be contained in the toner within the above described range, the chargeability of the electrostatic image developing toner of the present invention is always uniform without being influenced by environmental influences. It can be applied and maintained in a stable state.
[0141]
Further, the content of the surfactant represented by the above general formulas (1) and (2) contained in the toner for developing an electrostatic charge image of the present invention is calculated by the following method.
[0142]
1 g of toner is dissolved in 50 ml of chloroform, and the surfactant is extracted from the chloroform layer with 100 ml of ion exchange water. Further, the extracted chloroform layer is extracted once again with 100 ml of ion-exchanged water to obtain a total of 200 ml of extract (water layer), and this extract is diluted to 500 ml.
[0143]
Using this diluted solution as a test solution, in accordance with the method defined in JIS 33636, color was developed with methylene blue, the absorbance was measured, and the surfactant content in the toner was measured from a separately prepared calibration curve. is there.
[0144]
Moreover, the structure of the surfactant represented by the general formulas (1) and (2) was determined by analyzing the above extract using 1H-NMR.
[0145]
In the present invention, a metal salt can be preferably used as an aggregating agent in a step of salting out, agglomerating, and fusing resin particles from a dispersion of resin particles prepared in an aqueous medium. More preferably, a metal salt is used as the flocculant. The reason is that a divalent or trivalent metal salt is preferable to a monovalent metal salt because the critical aggregation concentration (coagulation value or coagulation point) is smaller.
[0146]
In the present invention, a nonionic surfactant can also be used. Specifically, polyethylene oxide, polypropylene oxide, a combination of polypropylene oxide and polyethylene oxide, ester of polyethylene glycol and higher fatty acid, alkylphenol polyethylene oxide, Examples include higher fatty acid and polyethylene glycol esters, higher fatty acid and polypropylene oxide esters, and sorbitan esters.
[0147]
In the present invention, these surfactants are mainly used as an emulsifier during emulsion polymerization, but may be used for other steps or for other purposes.
[0148]
(Molecular weight distribution of resin particles and toner)
The toner of the present invention preferably has a molecular weight distribution peak or shoulder at 100,000 to 1,000,000 and 1,000 to 50,000, and further has a molecular weight distribution peak or shoulder of 100. It is preferable that it exists in 1,000-1,000,000, 25,000-150,000, and 1,000-50,000.
[0149]
The molecular weight of the resin particles is both a high molecular weight component having a peak or shoulder in the region of 100,000 to 1,000,000 and a low molecular weight component having a peak or shoulder in the region of 1,000 to less than 50,000. Is preferable, and it is preferable to use an intermediate molecular weight resin having a peak or a shoulder at a portion of 15,000 to 100,000.
[0150]
As a method for measuring the molecular weight of the toner or resin described above, GPC (gel permeation chromatography) using THF (tetrahydrofuran) as a solvent is preferable. That is, 1.0 ml of THF is added to 0.5 to 5 mg of a measurement sample, more specifically 1 mg, and the mixture is sufficiently dissolved by stirring at room temperature using a magnetic stirrer or the like. Subsequently, after processing with a membrane filter having a pore size of 0.45 to 0.50 μm, the solution is injected into GPC. The measurement conditions of GPC are measured by stabilizing the column at 40 ° C., flowing THF at a flow rate of 1.0 ml / min, and injecting about 100 μl of a sample having a concentration of 1 mg / ml. The column is preferably used in combination with a commercially available polystyrene gel column. For example, Shodex GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 made by Showa Denko KK, TSKgel G1000H, G2000H, G3000H, G4000H, G5000H, G6000H, G7000H, TSK guard column manufactured by Tosoh Corporation Combinations can be mentioned. As a detector, a refractive index detector (IR detector) or a UV detector may be used. In measuring the molecular weight of a sample, the molecular weight distribution of the sample is calculated using a calibration curve created using monodisperse polystyrene standard particles. About 10 points may be used as polystyrene for preparing a calibration curve.
[0151]
(Flocculant)
In the present invention, a metal salt can be preferably used as an aggregating agent in a step of salting out, agglomerating, and fusing resin particles from a dispersion of resin particles prepared in an aqueous medium. More preferably, a metal salt is used as the flocculant. The reason is that a divalent or trivalent metal salt is preferable to a monovalent metal salt because the critical aggregation concentration (coagulation value or coagulation point) is smaller.
[0152]
The flocculant used in the present invention is a monovalent metal salt which is a salt of an alkali metal such as sodium, potassium or lithium, for example, a salt of an alkaline earth metal such as calcium or magnesium, or a divalent such as manganese or copper. Examples thereof include metal salts and trivalent metal salts such as iron and aluminum.
[0153]
Specific examples of these metal salts are shown below. Examples of the monovalent metal salt include sodium chloride, potassium chloride, lithium chloride, and examples of the divalent metal salt include calcium chloride, zinc chloride, copper sulfate, magnesium sulfate, manganese sulfate, and the like. Examples thereof include aluminum chloride and iron chloride. These are appropriately selected according to the purpose, but divalent or trivalent metal salts having a small critical aggregation concentration are preferable.
[0154]
The critical flocculation concentration referred to in the present invention is an index relating to the stability of the dispersion in the aqueous dispersion, and indicates the concentration of the flocculating agent added when the flocculating agent is added. This critical coagulation concentration varies greatly depending on the latex itself and the dispersant. For example, it is described in Seizo Okamura et al., Polymer Chemistry 17,601 (1960), etc., and the value can be known by following these descriptions. As another method, a desired salt is added to the target particle dispersion at a different concentration, the ζ potential of the dispersion is measured, and the salt concentration at the point where the ζ potential begins to change is defined as the critical aggregation concentration. It is also possible to do.
[0155]
In the present invention, the polymer fine particle dispersion is treated with a metal salt so as to have a concentration equal to or higher than the critical aggregation concentration. At this time, as a matter of course, whether the metal salt is added directly or as an aqueous solution is arbitrarily selected according to the purpose. When added as an aqueous solution, the added metal salt must be equal to or higher than the critical aggregation concentration of the polymer particles with respect to the volume of the polymer particle dispersion and the total volume of the metal salt aqueous solution.
[0156]
In the present invention, the metal salt concentration may be not less than the critical aggregation concentration, but is preferably 1.2 times or more, more preferably 1.5 times or more the critical aggregation concentration.
[0157]
(Coloring agent)
The toner of the present invention is obtained by particle formation of the above composite resin particles and colorant particles. As the colorant (colorant particles used for particle formation with the composite resin particles) constituting the toner of the present invention, organic pigments are usually preferably used as described above, but various inorganic pigments other than organic pigments and Dyes are also used, and are not necessarily limited to organic pigments.
[0158]
As the inorganic pigment, conventionally known pigments can be used. As specific inorganic pigments, black pigments include, for example, carbon black such as furnace black, channel black, acetylene black, thermal black, lamp black, and the like. Magnetic powders such as magnetite and ferrite may also be used.
[0159]
These inorganic pigments can be used alone or in combination as required. Moreover, the addition amount of a pigment is 2-20 mass% with respect to a polymer, Preferably 3-15 mass% is selected.
[0160]
When used as a magnetic toner, the above-mentioned magnetite can be added. In this case, it is preferable to add 20 to 60% by mass in the toner from the viewpoint of imparting predetermined magnetic properties. These inorganic pigments may be used in the form of a water-wet colorant paste.
[0161]
Conventionally known organic pigments and dyes can be used, and specific organic pigments are exemplified below.
[0162]
Examples of the magenta or red pigment include C.I. I. Pigment red 2, C.I. I. Pigment red 3, C.I. I. Pigment red 5, C.I. I. Pigment red 6, C.I. I. Pigment red 7, C.I. I. Pigment red 15, C.I. I. Pigment red 16, C.I. I. Pigment red 48: 1, C.I. I. Pigment red 53: 1, C.I. I. Pigment red 57: 1, C.I. I. Pigment red 122, C.I. I. Pigment red 123, C.I. I. Pigment red 139, C.I. I. Pigment red 144, C.I. I. Pigment red 149, C.I. I. Pigment red 166, C.I. I. Pigment red 177, C.I. I. Pigment red 178, C.I. I. And CI Pigment Red 222.
[0163]
Examples of the pigment for orange or yellow include C.I. I. Pigment orange 31, C.I. I. Pigment orange 43, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 13, C.I. I. Pigment yellow 14, C.I. I. Pigment yellow 15, C.I. I. Pigment yellow 17, C.I. I. Pigment yellow 93, C.I. I. Pigment yellow 94, C.I. I. Pigment yellow 138, C.I. I. Pigment yellow 180, C.I. I. Pigment yellow 185, C.I. I. Pigment yellow 155, C.I. I. And CI Pigment Yellow 156.
[0164]
Examples of green or cyan pigments include C.I. I. Pigment blue 15, C.I. I. Pigment blue 15: 2, C.I. I. Pigment blue 15: 3, C.I. I. Pigment blue 16, C.I. I. Pigment blue 60, C.I. I. And CI Pigment Green 7.
[0165]
Examples of the dye include C.I. I. Solvent Red 1, 49, 52, 58, 63, 111, 122, C.I. I. Solvent Yellow 19, 44, 77, 79, 81, 82, 93, 98, 103, 104, 112, 162, C.I. I. Solvent Blue 25, 36, 60, 70, 93, 95, etc. can be used, and mixtures thereof can also be used.
[0166]
These organic pigments and dyes can be used alone or in combination as required. Moreover, the addition amount of a pigment is 2-20 mass% with respect to a polymer, Preferably it is 3-15 mass%.
[0167]
(Crystalline substance)
The toner used in the present invention forms a sea-island structure by fusing resin particles containing a crystalline substance constituting a release agent regime in an aqueous medium and appropriately aggregating the crystalline substance in an aging process. It is preferable that the toner be a toner. In this way, by forming resin particles containing a crystalline substance in resin particles in an aqueous medium with colorant particles, a toner in which the crystalline substance is finely dispersed can be obtained. Here, the aging step refers to a step in which stirring is continued in the range of the melting point of the crystalline substance ± 20 ° C. even after the resin particles are fused.
[0168]
In the toner of the present invention, low molecular weight polypropylene (number average molecular weight = 1500 to 9000), low molecular weight polyethylene and the like are preferable as the crystalline substance having a releasing function, and particularly preferably an ester compound represented by the following formula: is there.
[0169]
R1-(OCO-R2)n
In the formula, n is an integer of 1 to 4, preferably 2 to 4, more preferably 3 to 4, and particularly preferably 4. R1, R2Each represents a hydrocarbon group which may have a substituent. R1Has 1 to 40 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 5 carbon atoms. R2Has 1 to 40 carbon atoms, preferably 16 to 30 carbon atoms, and more preferably 18 to 26 carbon atoms.
[0170]
Next, the example of a typical compound is shown below.
[0171]
[Chemical 1]
Figure 0004182704
[0172]
[Chemical 2]
Figure 0004182704
[0173]
In the present invention, crystalline polyester can also be used as the crystalline substance. As the crystalline polyester, aliphatic diol and aliphatic dicarboxylic acid (including acid anhydride and acid chloride) are used. Polyester obtained by reaction is preferred.
[0174]
Examples of the diol used to obtain the crystalline polyester include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, and 1,4-butenediol. , Neopentyl glycol, 1,5-pentane glycol, 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, bisphenol A, bisphenol Z, hydrogenated bisphenol A and the like.
[0175]
Dicarboxylic acids used to obtain crystalline polyesters include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, speric acid, azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid , Itaconic acid, glutamic acid, n-dodecyl succinic acid, n-dodecenyl succinic acid, isododecyl succinic acid, isododecenyl succinic acid, n-octyl succinic acid, n-octenyl succinic acid, acid anhydrides or acid chlorides thereof Can be mentioned.
[0176]
Particularly preferred crystalline polyesters include polyesters obtained by reacting 1,4-cyclohexanedimethanol and adipic acid, polyesters obtained by reacting 1,6-hexanediol and sebacic acid, ethylene glycol and succinic acid. And polyester obtained by reacting ethylene glycol and sebacic acid, polyester obtained by reacting 1,4-butanediol and succinic acid, among these, Most preferred is a polyester obtained by reacting 1,4-cyclohexanedimethanol with adipic acid.
[0177]
The amount of the compound added is 1 to 30% by mass, preferably 2 to 20% by mass, and more preferably 3 to 15% by mass with respect to the whole toner.
[0178]
(Developer)
The toner of the present invention may be used as a one-component developer or a two-component developer. When used as a one-component developer, the non-magnetic one-component developer or about 0.1 to 0.5 μm in the toner is used. Examples thereof include a magnetic one-component developer containing magnetic particles.
[0179]
It can also be mixed with a carrier and used as a two-component developer. In this case, as magnetic particles of the carrier, metals such as iron, ferrite and magnetite, alloys of these metals with metals such as aluminum and lead, etc. Conventionally known materials can be used. Ferrite particles are particularly preferable. The magnetic particles preferably have a volume average particle size of 15 to 100 μm, more preferably 25 to 80 μm.
[0180]
The volume average particle diameter of the carrier can be typically measured by a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus “HELOS” (manufactured by SYMPATEC) equipped with a wet disperser.
[0181]
The carrier is preferably a carrier in which magnetic particles are further coated with a resin, or a so-called resin dispersion type carrier in which magnetic particles are dispersed in a resin. The resin composition for coating is not particularly limited, and for example, olefin resin, styrene resin, styrene-acrylic resin, silicone resin, ester resin, or fluorine-containing polymer resin is used. In addition, the resin for constituting the resin-dispersed carrier is not particularly limited, and a known resin can be used. For example, a styrene-acrylic resin, a polyester resin, a fluorine resin, a phenol resin, or the like is used. be able to.
[0182]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, the aspect of this invention is not limited to this. In the text, “part” means “part by mass”.
Toner dispersion adjustment
Toner dispersion 1
Production example of resin particles for toner
[Latex 1HML]
(1) Preparation of core particles (first stage polymerization):
Anionic surfactant in a 5000 ml separable flask equipped with a stirrer, temperature sensor, condenser, and nitrogen inlet
(101) CTenHtwenty one(OCH2CH2)2OSOThreeNa
A surfactant solution (aqueous medium) in which 7.08 g was dissolved in 3010 g of ion-exchanged water was charged, and the temperature in the flask was raised to 80 ° C. while stirring at a stirring speed of 230 rpm under a nitrogen stream.
[0183]
To this surfactant solution, an initiator solution prepared by dissolving 9.2 g of a polymerization initiator (potassium persulfate: KPS) in 200 g of ion-exchanged water was added, the temperature was adjusted to 75 ° C., and then 70.1 g of styrene, n -A monomer mixture consisting of 19.9 g of butyl acrylate and 10.9 g of methacrylic acid was added dropwise over 1 hour, and this system was polymerized by heating and stirring at 75 ° C for 2 hours (first stage polymerization). And a latex (a dispersion of resin particles made of a high molecular weight resin) was prepared. This is referred to as “latex (1H)”.
(2) Formation of intermediate layer (second stage polymerization);
In a flask equipped with a stirrer, 105.6 g of styrene, 30.0 g of n-butyl acrylate, 6.2 g of methacrylic acid, 5.6 g of n-octyl-3-mercaptopropionic acid ester, As a crystalline substance, 98.0 g of a compound represented by the above formula 19) (hereinafter referred to as “Exemplary Compound (19)”) was added, heated to 90 ° C. and dissolved to prepare a monomer solution. .
[0184]
On the other hand, a surfactant solution obtained by dissolving 1.6 g of an anionic surfactant (the above formula (101)) in 2700 ml of ion-exchanged water is heated to 98 ° C., and a dispersion of core particles is added to the surfactant solution. After adding 28 g of the latex (1H) in terms of solid content, the compound (19) of the exemplified compound (19) was simply added by a mechanical disperser “CLEARMIX” (manufactured by M Technique Co., Ltd.) having a circulation path. The monomer solution was mixed and dispersed for 8 hours to prepare a dispersion (emulsion) containing emulsified particles (oil droplets).
[0185]
Next, an initiator solution prepared by dissolving 5.1 g of a polymerization initiator (KPS) in 240 ml of ion exchange water and 750 ml of ion exchange water are added to this dispersion (emulsion). Polymerization (second-stage polymerization) was performed by heating and stirring for 12 hours to obtain latex (a dispersion of composite resin particles having a structure in which the surface of resin particles made of a high molecular weight resin was covered with an intermediate molecular weight resin). This is referred to as “latex (1HM)”.
[0186]
When the latex (1HM) was dried and observed with a scanning electron microscope, particles (400 to 1000 nm) mainly composed of the exemplified compound (19) not surrounded by the latex were observed.
(3) Formation of outer layer (third stage polymerization):
An initiator solution obtained by dissolving 7.4 g of a polymerization initiator (KPS) in 200 ml of ion-exchanged water is added to the latex (1HM) obtained as described above, and 300 g of styrene under a temperature condition of 80 ° C. A monomer mixture composed of 95 g of n-butyl acrylate, 15.3 g of methacrylic acid, and 10.4 g of n-octyl-3-mercaptopropionic acid ester was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropwise addition, polymerization (third stage polymerization) was performed by heating and stirring for 2 hours, followed by cooling to 28 ° C. and latex (a central part made of a high molecular weight resin, an intermediate layer made of an intermediate molecular weight resin, A dispersion of composite resin particles) having an outer layer made of a molecular weight resin and containing the exemplified compound (19) in the intermediate layer. This latex is referred to as “latex (1HML)”.
[0187]
The composite resin particles constituting the latex (1HML) had peak molecular weights of 138,000, 80,000 and 13,000, and the weight average particle size of the composite resin particles was 122 nm.
[Toner dispersion 1]
Anionic surfactant (sodium dodecyl sulfate) 59.0 g was dissolved in 1600 ml of ion-exchanged water with stirring. While stirring this solution, 420.0 g of carbon black was gradually added, and then “Clearmix” (M Technique) A dispersion of colorant particles was prepared by performing a dispersion treatment using a product manufactured by Co., Ltd.
[0188]
A reaction vessel (four-necked flask) equipped with 420.7 g of latex (1HML) (in terms of solid content), 900 g of ion-exchanged water, and 166 g of a colorant dispersion, and a temperature sensor, a cooling tube, a nitrogen introducing device, and a stirring device. ) And stirred. After adjusting the temperature in the container to 30 ° C., 5 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added to this solution to adjust the pH to 8.
[0189]
Next, an aqueous solution obtained by dissolving 12.1 g of magnesium chloride hexahydrate in 1000 ml of ion-exchanged water was added at 30 ° C. over 10 minutes with stirring. After standing for 3 minutes, the temperature was started to rise, and the system was heated to 90 ° C. over 6 to 60 minutes to produce associated particles. In this state, the particle diameter of the associated particles was measured with “Coulter Counter TA-II”. When the number average particle diameter reached 6.4 μm, an aqueous solution in which 80.4 g of sodium chloride was dissolved in 1000 ml of ion-exchanged water. Was added to stop particle growth, and as a ripening treatment, the mixture was heated and stirred at a liquid temperature of 98 ° C. for 2 hours to complete the particle fusion.
[0190]
Thereafter, the mixture was cooled to 30 ° C., hydrochloric acid was added to adjust the pH to 4.5, and a toner dispersion was obtained. The obtained toner dispersion is designated as Toner Dispersion 1.
[Toner dispersion 2]
Toner dispersion 2 was obtained in the same manner as in the preparation of toner dispersion 1, except that an aqueous sodium chloride solution was added when the associated particles grew to 4.3 μm.
[Toner dispersion 3]
165 g of styrene, 35 g of n-butyl acrylate, 10 g of carbon black, 2 g of di-t-butylsalicylic acid metal compound, 8 g of styrene-methacrylic acid copolymer and 20 g of paraffin wax (mp = 90 ° C.) are heated to 60 ° C. It was uniformly dissolved and dispersed at 12,000 rpm with a homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.). To this, 10 g of 2,2′-azobis (2,4-valeronitrile) as a polymerization initiator was added and dissolved to prepare a polymerizable monomer composition.
[0191]
Next, 450 g of 0.1 M sodium phosphate aqueous solution was added to 710 g of ion exchange water, and 68 g of 1.0 M calcium chloride was gradually added while stirring at 13,000 rpm with a TK homomixer to prepare a suspension in which tricalcium phosphate was dispersed. did. The above polymerizable monomer composition is added to this suspension and stirred at 10,000 rpm for 20 minutes with a TK homomixer to granulate the polymerizable monomer composition, and then the tricalcium phosphate is dissolved with hydrochloric acid. Removal of toner dispersion 3 was obtained. The volume average sectional particle diameter Dv50 of the toner in the toner dispersion liquid 3 is 7.2 μm.
[Toner dispersion 4]
30 parts by mass of the exemplified compound (19) was dissolved by heating in 250 parts by mass of ethyl acetate, and then rapidly cooled and precipitated with liquid nitrogen to obtain a release agent ethyl acetate dispersion. The average particle size of the release agent was 0.6 μm as measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-700 (manufactured by Horiba, Ltd.). 100 parts by mass of a polyester resin (Mw: 20000, Tg: 66 ° C., Tm: 106 ° C.) consisting of a bisphenol A propylene oxide adduct, a bisphenol A ethylene oxide adduct, and a terephthalic acid derivative, 8 parts by mass of carbon black, ethyl acetate 80 parts by mass was mixed and dispersed in a ball mill for 10 hours, and then 36 parts by mass of the ethyl acetate dispersion of Exemplified Compound (19) was added and stirred well until uniform. This liquid is called A liquid.
[0192]
On the other hand, 60 parts by mass of calcium carbonate and 40 parts by mass of water were mixed and dispersed in a ball mill for 10 hours, and then 7 parts by mass of a calcium carbonate dispersion and 100 parts by mass of a 2% aqueous solution of Serogen BS-H (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.). Was placed in a cooking mixer MX-915C (manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.) and stirred for 5 minutes. This liquid is designated as B liquid.
[0193]
Using a stirrer, 50 parts by mass of the B liquid and 50 parts by mass of the A liquid were stirred and mixed to obtain a suspension. Thereafter, the solvent was removed under reduced pressure. Next, 100 parts by mass of 6 mol / L hydrochloric acid was added to dissolve and remove calcium carbonate, whereby a toner dispersion 4 was obtained. The volume average cross-sectional particle diameter Dv50 of the toner in the toner dispersion 4 is 5.1 μm.
[Screen adjustment and screen passing process]
Screens 1 to 8 shown in Table 1 were prepared. Each screen is obtained by changing the slit width (wire gap) of the screen, the cross-sectional shape of the wire, the radius of curvature of the edge, and the material conditions. Also, comparative screens 2 and 3 used in Comparative Example 2 and Comparative Example 3 described later were prepared. The screen was installed in the screen fixing device shown in FIGS.
[0194]
The diameter of the wire constituting the screen is 70 μm.
Moreover, Incoloy 855 (JISG4901, 4902, 4903, 4904) was used for the nickel alloy constituting the wire, and SUS316 was used for the stainless steel (SUS).
[0195]
[Table 1]
Figure 0004182704
[0196]
The above-described screens 1 to 8 are loaded into the toner dispersion passage device shown in FIGS. 1 to 3, and the above-mentioned toner dispersion is allowed to pass through. As shown in Table 2, comparison is made with toners 1 to 16 according to the invention. Toners 1 to 4 were produced.
[0197]
Toners 1 to 14 and comparative toners 2 and 3 were obtained by loading a cylindrical dispersion screen into the toner dispersion liquid passing device shown in FIG. The toner 15 is obtained by loading the toner dispersion liquid passing device shown in FIG. 3 and passing the toner dispersion liquid. The toner 16 has the screen 1 made flat and the toner dispersion passing device shown in FIG. Obtained by loading.
[0198]
In each toner dispersion liquid, a wire constituting the screen forms a screen surface with a straight line portion in a cross-sectional shape, and the toner dispersion liquid is passed through the screen surface to which the straight line portion faces.
[0199]
In addition, as a comparative example, in the toner dispersion liquid passing device of FIG. 3, the screen that did not pass through the screen is Comparative Example 1, and the screen surface is the opposite side of the surface of the screen 5 where the straight line portion is facing. The sample loaded and passed through the toner dispersion was designated as Comparative Example 4.
[0200]
In the case of using a drain, when the liquid was fed for 4 hours, a liquid feeding stop time of 2 hours was provided, and unnecessary residue in the screen fixing device was discharged.
[Solid-liquid separation process, drying process, and external additive mixing process]
Each toner dispersion that has passed through the screen is repeatedly washed with ion exchange water at 45 ° C. using a centrifugal filtration device provided with a filter cloth, and then dried with hot air at 40 ° C., and then the hydrophobic silica 1 By mixing with mass%, toners 1 to 16 having the combinations shown in Table 2 were obtained. Also, comparative toners 1 to 4 were obtained by the following procedure.
Toner for comparison 1
Toner dispersion liquid 1 was subjected to solid-liquid separation without passing through a screen passing step, dried, and hydrophobic silica was added and mixed so as to be 1% by mass to obtain comparative toner 1.
Comparative toner 2-4
After passing the toner dispersion 1 through a screen shown in Table 1, solid-liquid separation, drying, and addition and mixing were carried out so as to obtain 1% by mass of hydrophobic silica, whereby Comparative toners 2 to 4 were obtained. In the comparative toners 2 and 3, as shown in Table 1, the cross-sectional shape of the wire is a circle, and the cross-sectional shape does not have a linear portion.
[0201]
Further, the comparative toner 4 was placed in the toner dispersion passing device of FIG. 2 with the screen 5 used when manufacturing the toner 5 turned upside down. That is, the cross-sectional shape of the wire has a straight portion, but the toner dispersion was fed from the opposite side of the surface having the straight portion.
[0202]
In Comparative toners 2 to 4, since the screen was clogged, the liquid feeding was stopped and the cleaning was continued manually. However, the productivity was extremely low. Table 2 shows toners 1 to 16 and comparative toners 1 to 4.
[0203]
Further, the state of impurity adhesion on the surface of 100 toner particles generated by a transmission electron microscope was confirmed. The results are shown in Table 2. In Table 2, the volume average particle diameter of the toner particles was measured by Coulter Counter TA-II, and the amount of impurities attached per 100 particles was evaluated by a transmission electron micrograph.
[0204]
Further, the toner dispersion passing speed in Table 2 is measured using the above-mentioned three-dimensional velocimeter manufactured by Chuo Kousakusha. When the flat screen shown in FIG. 1 is used, the center point of the screen is measured. The average flow velocity was obtained from the flow velocity at the outer edge of the screen and at the center point and the middle point of the outer edge.
[0205]
Furthermore, in this example, ultrasonic waves were applied using a magnetostrictive nickel vibrator ultrasonic generator manufactured by Ultrasonic Industry Co., Ltd., and the slurry passed through the screen.
[0206]
[Table 2]
Figure 0004182704
[0207]
Next, each of the toners 1 to 16 according to the present invention and the comparative toners 1 to 4 are mixed with a ferrite carrier having a volume average particle diameter of 60 μm so that the toner concentration becomes 6%. Developers 1 to 16 and comparative developers 1 to 4 as system developers were obtained, and were designated as Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 4, respectively.
[0208]
[Table 3]
Figure 0004182704
[0209]
Live-action evaluation
Each developer was set in a commercially available digital copying machine Sitoos 7035 (manufactured by Konica Corporation), continuous copying was performed for 750,000 sheets, and the following items were evaluated for copy images after 750,000 sheets. As a copy image, a character original having an A4 size blackening area ratio of 5% was used, and a printed copy was made on an A4 transfer paper at an equal magnification.
[0210]
Evaluation was carried out in an ultra-high humidity environment (30 ° C., 90% RH).
(1) Change in charge amount over time
The charge amount when the developer was set and the first image was output was Qa, and the charge amount when 750,000 images were output was Qb, and the ratio Qb / Qa between them was evaluated.
[0211]
: Qb / Qa value is 0.9 or more and less than 1.1
○: Qb / Qa value is 0.8 or more and less than 0.9 or 1.1 or more and less than 1.2
Δ: Qb / Qa value is 0.7 or more and less than 0.8 or 1.2 or more and less than 1.3
X: The value of Qb / Qa is less than 0.7 or 1.3 or more
It was.
(2) Early fogging
In the initial stage, a white background image was printed, and the relative density with respect to the transfer paper was measured with a Konica densitometer (manufactured by Konica). The evaluation criteria were as follows.
[0212]
◎: 0.000 or more and less than 0.002
○: 0.002 or more and less than 0.004
Δ: 0.004 or more and less than 0.009
×: 0.009 or more
(3) Tonal variation
A patch image having an initial relative density of 0.3 to 0.4 was formed and evaluated by a density change ΔD after 750,000 copies.
[0213]
A: ΔD = 0.000 or more and less than 0.003
○: ΔD = 0.003 or more and less than 0.006
Δ: ΔD = 0.006 or more and less than 0.01
×: ΔD = 0.01 or more
The results are shown in Table 4.
[0214]
[Table 4]
Figure 0004182704
[0215]
As is clear from the results of Table 4, the electrostatic image developing toner obtained through the production method according to the present invention has a stable charging property with time and hardly generates fog in the initial stage. It was confirmed that a toner image having a good and stable image quality with little gradation variation can be obtained.
[0216]
In particular, it was confirmed that the toner obtained by the production method according to the present invention can provide a stable toner image even under a severe environment such as an ultra-high humidity environment of 30 ° C. and 90% RH. This is because the use environment of the toner for developing an electrostatic charge image that is guaranteed by a conventional electrophotographic apparatus manufacturer is more severe than the range of 10 ° C., 20% RH to 30 ° C., 80% RH. It was confirmed that the electrostatic charge image developing toner obtained by the above method can exhibit good performance.
[0217]
In addition, in this invention, after carrying out a present Example, when 1.5 million sheets, 4.5 million sheets, and 7.5 million sheets were continuously copied and the said evaluation was performed, it was confirmed that a favorable result is obtained in all. .
[0218]
【The invention's effect】
As is clear from the results of the examples, the toner particles obtained through the process of passing the slurry through the slits by the production apparatus according to the present invention have no impurities remaining on the surface of the toner particles. It was confirmed that the charge amount on the surface of the toner particles did not change even when long-term continuous image formation was performed in an environment exceeding several hundred thousand sheets.
[0219]
Further, in the image formation using the toner particles obtained by the present invention, a stable toner image having no image quality fluctuation is obtained even if long-term continuous copying over 750,000 sheets is performed at 30 ° C. and 90% RH under an extremely high temperature and high humidity. As a result, it has been confirmed that a stable image forming technique using toner particles that does not cause a change in chargeability even under severe environmental conditions or image forming conditions has been established.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a toner dispersion passing device provided with a screen in which wires are mounted in a disk shape.
FIG. 2 is a schematic diagram of a toner dispersion liquid passing device in which a wire is fitted in a cylindrical shape and the toner dispersion liquid passes from the outside to the inside of the cylinder.
FIG. 3 is a schematic diagram of a toner dispersion liquid passing device in which a wire is fitted in a cylindrical shape and the toner dispersion liquid passes from the inside to the outside of the cylinder.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a screen in which wires are arranged at intervals.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional shape of a wire.
FIG. 6 is a schematic view showing a state in which slurry is passed through a screen.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the influence of the shape of the screen surface on the passage of slurry when the slurry passes through the slit.
FIG. 8 is a schematic view showing an example of the structure of toner particles produced in the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Toner dispersion liquid passage device
2 screens
3 Toner dispersion inlet
4 Toner dispersion outlet
21 Solid member (wire)
22 Slit (gap)
23 Screen surface
201 Cross section of wire (solid member)
202 Line segment adjacent to the straight line portion in the cross section of the wire (solid member)
203 Straight portion in cross section of wire (solid member)
204 Edge part in cross section of wire (solid member)
T toner particles
p Slit width
r Curvature radius
s Above screen surface
t Screen center
u Below screen

Claims (18)

水系媒体中で粒子形成を行いスラリー状態を経る静電荷像現像用トナーの製造装置であって、
該製造装置は、該スラリーを通過させるスリットを有するワイヤより形成されてなるスクリーンを有し、
前記ワイヤの断面形状は、少なくとも1つの直線部分を有し、かつ、前記直線部分と該直線部分に隣接する線分とで形成されるエッジ部分に曲面を有するものであり、
前記曲面の曲率半径が、1μm以上20μm以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造装置。
An apparatus for producing an electrostatic charge image developing toner that forms particles in an aqueous medium and passes through a slurry state,
The manufacturing apparatus have a screen composed formed from wire having a slit for passing said slurry,
The cross-sectional shape of the wire has at least one straight portion, and has a curved surface at an edge portion formed by the straight portion and a line segment adjacent to the straight portion,
An apparatus for producing an electrostatic charge image developing toner, wherein a curvature radius of the curved surface is 1 μm or more and 20 μm or less .
水系媒体中で粒子形成を行いスラリー状態を経る静電荷像現像用トナーの製造装置であって、
該製造装置は、該スラリーを通過させるスリットを有するワイヤより形成されてなるスクリーンを有し、
前記ワイヤの断面形状は、少なくとも1つの直線部分を有し、かつ、前記直線部分と該直線部分に隣接する線分とで形成されるエッジ部分に曲面を有するものであり、
前記曲面の曲率半径が、トナー粒子の平均粒径Dv50の0.25倍以上5倍以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造装置。
An apparatus for producing an electrostatic charge image developing toner which forms particles in an aqueous medium and passes through a slurry state,
The manufacturing apparatus has a screen formed of a wire having a slit through which the slurry passes,
The cross-sectional shape of the wire has at least one straight portion, and has a curved surface at an edge portion formed by the straight portion and a line segment adjacent to the straight portion,
Radius of curvature of the curved surface, characterized and to that electrostatic image developing toner production apparatus is not more than 5 times 0.25 times or more the average particle diameter Dv50 of the toner particles.
前記スクリーンは、前記ワイヤの断面形状における直線部分を同一側としてスクリーン面を形成することを特徴とする請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。Wherein the screen The toner production apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that to form the screen surface as the same side straight portion in the cross-sectional shape of the wire. 前記スクリーンのスリットは、前記ワイヤを所定間隔で平行に配置して形成されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。Slit of the screen is an electrostatic image developing toner production apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that formed in parallel to said wire at predetermined intervals. 前記ワイヤの断面形状が、実質的に三角形の形状を有するものであることを特徴とする請求項〜4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。The cross-sectional shape of the wire is substantially electrostatic image developing toner production apparatus according to any one of claims 1-4, characterized in that those having a triangular shape. 前記スクリーンのスリットの幅が、15μm以上50μm以下であることを特徴とする請求項〜5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。 The width of the slit of the screen, an electrostatic charge image developing toner production apparatus according to any one of claims 1-5, characterized in that at 15μm or 50μm or less. 前記ワイヤが、ニッケル合金製のものであることを特徴とする請求項のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。It said wire The toner production apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the nickel alloy. 前記スクリーンを有する装置が、ドレインを有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。The apparatus for producing an electrostatic charge image developing toner according to claim 1 , wherein the apparatus having the screen has a drain . 前記スクリーンを通過する時の前記スラリーの速度が、12.5cm/分以上167cm/分以下となる様にスラリーの搬送速度を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項〜8のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。Any rate of the slurry as it passes through the screen, according to claim 1-8, characterized in that it comprises a control means for controlling the transport speed of 12.5 cm / min or more 167cm / min slurry as a less 2. An apparatus for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to claim 1. 前記装置が、前記スクリーンに周波数10kHz以上38kHz以下、パワー密度0.01W・cm −2 以上0.5W・cm −2 以下の超音波を印加する超音波印加装置を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造装置。The apparatus includes an ultrasonic application device that applies ultrasonic waves having a frequency of 10 kHz to 38 kHz and a power density of 0.01 W · cm −2 to 0.5 W · cm −2 to the screen. The manufacturing apparatus of the toner for electrostatic image development of any one of 1-9. 水系媒体中で粒子形成を行いスラリー状態を経る静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
該製造方法は、前記スラリーに含有される粒子をワイヤより形成されてなるスクリーンのスリットに通過させる工程を有するものであり、
前記ワイヤの断面形状は、少なくとも1つの直線部分を有し、かつ、前記直線部分と該直線部分に隣接する線分とで形成されるエッジ部分に曲面を有するものであり、
前記曲面の曲率半径が、1μm以上20μm以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法
A method for producing a toner for developing an electrostatic charge image by forming particles in an aqueous medium and passing through a slurry state,
The production method includes a step of passing particles contained in the slurry through a slit of a screen formed of a wire,
The cross-sectional shape of the wire has at least one straight portion, and has a curved surface at an edge portion formed by the straight portion and a line segment adjacent to the straight portion,
The curved surface of curvature radius, manufacturing method of the electrostatic image developing toner characterized in that at 1μm or more 20μm or less.
水系媒体中で粒子形成を行いスラリー状態を経る静電荷像現像用ト ナーの製造方法であって、
該製造方法は、前記スラリーに含有される粒子をワイヤより形成されてなるスクリーンのスリットに通過させる工程を有するものであり、
前記ワイヤの断面形状は、少なくとも1つの直線部分を有し、かつ、前記直線部分と該直線部分に隣接する線分とで形成されるエッジ部分に曲面を有するものであり、
前記曲面の曲率半径が、トナー粒子の平均粒径Dv50の0.25〜5倍であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法
Through the slurry subjected to particle formation in an aqueous medium a manufacturing method of the electrostatic image developing preparative toner,
The production method includes a step of passing particles contained in the slurry through a slit of a screen formed of a wire,
The cross-sectional shape of the wire has at least one straight portion, and has a curved surface at an edge portion formed by the straight portion and a line segment adjacent to the straight portion,
The curved surface of curvature radius, manufacturing method of the electrostatic image developing toner you being a 0.25 to 5 times the average particle diameter Dv50 of the toner particles.
前記スラリーに含有される粒子をスクリーンのスリットに通過させる工程が、前記ワイヤの断面形状における直線部分で構成されるスクリーン面側より通過させることを特徴とする請求項11または12に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。 13. The electrostatic charge according to claim 11 , wherein the step of passing particles contained in the slurry through the slits of the screen allows the particles to pass from the screen surface side constituted by straight portions in the cross-sectional shape of the wire. A method for producing a toner for image development. 前記通過させる工程における前記スラリーの通過する速度が、12.5cm/分以上167cm/分以下であることを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。 Velocity through the slurry in the step of the pass, 12.5 cm / min or more 167cm / min and equal to or less than claims 11-13 any one of the toner for electrostatic image development according to Section Production method. 前記スクリーンに、周波数10kHz以上38kHz以下、パワー密度0.01W・cm −2 以上0.5W・cm −2 以下の超音波を印加することを特徴とする請求項11〜14のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。 On the screen, frequency 10kHz or 38kHz or less, in any one of claims 11 to 14, characterized in that the application of a power density 0.01 W · cm -2 or more 0.5 W · cm -2 or less ultrasound A method for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to claim 1. 前記スラリー中の粒子の平均粒径の値が、3μm以上9μm以下であることを特徴とする請求項11〜15のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。The method for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to any one of claims 11 to 15 , wherein an average particle size of particles in the slurry is 3 µm or more and 9 µm or less. 前記スラリー中の粒子が、海島構造を有することを特徴とする請求項11〜16のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。The method for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to any one of claims 11 to 16, wherein the particles in the slurry have a sea-island structure . 水系媒体中で粒子形成を行って得られる静電荷像現像用トナーであって、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の製造装置を用いて製造され、
該トナー粒子表面に存在する遊離離型剤粒子の数が、トナー粒子100個あたり3個以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
An electrostatic charge image developing toner obtained by forming particles in an aqueous medium,
It is manufactured using the manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 10,
The toner number of free release agent particles present in the particle surface, the toner over a be that developing electrostatic images equal to or less than 3 per 100 toner particles.
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