JP4479576B2 - Toner for developing electrostatic image, image forming apparatus, and image forming method - Google Patents
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Description
本発明は、静電荷像現像用トナー、当該静電荷像現像用トナーを用いた画像形成装置及び画像形成方法に関する。 The present invention relates to an electrostatic image developing toner, an image forming apparatus and an image forming method using the electrostatic image developing toner.
電子写真方式の画像形成技術は、近年ではデジタル方式の画像形成が主流になりつつある。デジタルの画像形成では微細なドット画像も忠実に再現できるようになり、例えば、従来では画像再現が困難だった写真画像もトナーにより再現できるようになってきた。そして、このような高精細画像を記録媒体上に出力させる手段として、トナーの小径化が検討され、製造工程で種々の制御を加えることが可能な重合トナーに代表されるケミカルトナーが注目されるようになってきた(例えば、特許文献1参照)。 As an electrophotographic image forming technique, digital image formation is becoming mainstream in recent years. In digital image formation, fine dot images can be faithfully reproduced. For example, photographic images that have conventionally been difficult to reproduce can be reproduced with toner. As a means for outputting such a high-definition image on a recording medium, a reduction in the diameter of the toner has been studied, and a chemical toner represented by a polymerized toner that can be subjected to various controls in the manufacturing process is attracting attention. (For example, refer to Patent Document 1).
一方、最近では画像形成装置の地球環境への影響も検討されるようになり、プリント作成による環境負荷を低減化させる技術の検討も進められている。例えば、トナー消費量の低減化により環境負荷を低減させることが検討され、感光体に残存したトナーを回収して画像形成に再使用できるようにしたトナーリサイクル技術はその代表例である(例えば、特許文献2参照)。 On the other hand, recently, the influence of the image forming apparatus on the global environment has been studied, and a technique for reducing the environmental load by creating a print is being promoted. For example, it is considered to reduce the environmental load by reducing the amount of toner consumed, and a toner recycling technique that enables the toner remaining on the photoreceptor to be collected and reused for image formation is a representative example (for example, Patent Document 2).
また、定着装置の電力消費を低減化する技術も検討され、省エネルギー化の1つの手段として誘導コイルを用いた誘導加熱方式の定着装置などが採用されるようになった(例えば、特許文献3参照)。 Further, a technique for reducing the power consumption of the fixing device has been studied, and an induction heating type fixing device using an induction coil has been adopted as one means for energy saving (see, for example, Patent Document 3). ).
さらに、円滑な画像形成を行う上でトナーにはある程度の耐久性が求められる。すなわち、所定の画像形成工程を通過したり現像装置内に投入、保管されているときにトナーが本来有している性能が発現できなくなってはいけない。そのため、トナーには使用環境に耐えられるだけの十分な耐久性が求められているのである。特に、帯電性などの性能を向上させるため、トナー表面には外添剤と呼ばれる物質が付与されているが、画像形成時に外添剤がトナー表面から脱離したり、トナーの中に埋め込まれてしまうという問題があり、画質に影響を与えるものであった。 Furthermore, the toner is required to have a certain level of durability for smooth image formation. In other words, it is necessary that the toner inherently has no performance when it passes through a predetermined image forming process or is input and stored in the developing device. Therefore, the toner is required to have sufficient durability to withstand the usage environment. In particular, in order to improve performance such as charging properties, a substance called an external additive is applied to the toner surface, but the external additive is detached from the toner surface or embedded in the toner during image formation. This has a problem of affecting the image quality.
この問題に対し、外添剤の改良によりトナーの耐久性を向上させる技術が検討され、例えば、特定構造の金属酸化物粒子を外添剤に用いることにより、トナー表面からの外添剤の脱離をなくしたトナーの技術がある(例えば、特許文献4参照)。 To solve this problem, a technique for improving the durability of the toner by improving the external additive has been studied. For example, by using metal oxide particles having a specific structure as the external additive, the external additive can be removed from the toner surface. There is a toner technique that eliminates separation (see, for example, Patent Document 4).
また、誘導加熱方式の定着装置では、誘導加熱コイルから発生する振動や騒音の発生が懸念されていたが、誘導加熱コイルへの通電を制御することによりこれらの問題を解消し、且つ、安定した定着が行えるようになっている(例えば、特許文献5参照)。 In addition, in the induction heating type fixing device, there has been a concern about the generation of vibration and noise generated from the induction heating coil, but these problems can be solved and stable by controlling energization to the induction heating coil. Fixing can be performed (see, for example, Patent Document 5).
このように、電子写真方式の画像形成技術では、高画質化とともに、地球環境への配慮も行うという2つのテーマを両立させることが求められ、この2つの課題を同時に満足する装置の開発が進められてきた。
ところで、最近では、前述した小径のトナーにより写真画像のような高精細な画像をトナーで作成することも可能になってきた。その1つの例として、少量のプリント物の作成をこれまでの印刷に代わって、電子写真方式の画像形成装置でオン・デマンドに作成するビジネスがある。印刷業界でいう少量のプリント作成は、オフィスでの作成する書類の量よりもはるかに多いもので、作成単価を抑制するなどの理由でトナーのリサイクル使用や装置の電力消費の低減化が強く求められていた。しかしながら、このようなオン・デマンドのプリント作成に十分対応できるトナーはまだ見出されていなかった。 By the way, recently, it has become possible to create a high-definition image such as a photographic image with toner using the aforementioned small-diameter toner. As one example, there is a business of creating a small amount of printed matter on demand with an electrophotographic image forming apparatus instead of the conventional printing. Small print production in the printing industry is much more than the amount of documents created in the office, and there is a strong demand for toner recycling and reduction of device power consumption for reasons such as reducing production costs. It was done. However, a toner that can sufficiently cope with such on-demand print creation has not yet been found.
例えば、特許文献4に開示されたトナーは、従来よりも耐久性を向上させたものであったが、リサイクル方式の画像形成装置では回収時にトナーに加わるストレスで外添剤がトナー表面から脱離し易いことが確認された。また、誘導加熱定着を用いたときに、細線再現性が十分に発現されていないことも改めて確認された。
For example, the toner disclosed in
本発明は、トナーリサイクル方式の画像形成装置での使用に耐え得る安定したトナーを提供することを目的とする。すなわち、トナーリサイクルを採用した画像形成装置において、数十万枚にわたるプリントを行っても、画像濃度の変動が少なく、良好な転写率が維持され、しかもかぶりを生ずることのないトナー画像形成が可能なトナーを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a stable toner that can withstand use in a toner recycling type image forming apparatus. In other words, in an image forming apparatus that employs toner recycling, even when printing on several hundred thousand sheets, it is possible to form a toner image with little fluctuation in image density, good transfer rate, and no fogging. An object of the present invention is to provide a new toner.
また、本発明は、誘導加熱定着方式の定着装置を用いても安定した細線再現性が発現することのできるトナーを提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a toner that can exhibit stable fine line reproducibility even when using an induction heating fixing type fixing device.
本発明は、下記構成を採ることにより達成される。 The present invention is achieved by adopting the following configuration.
(請求項1)
樹脂粒子を凝集・融着させてなる母体粒子に外添剤を添加して得られる静電荷像現像用トナーにおいて、
前記外添剤として、
個数平均一次粒子径が10〜50nmの無機粒子と
個数平均一次粒子径が70〜150nmの無機粒子と
個数平均一次粒子径が70〜150nmの2種類以上の金属元素を含むドメイン・マトリックス構造を有する金属酸化物粒子と
を用いることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
(Claim 1)
In the electrostatic image developing toner obtained by adding an external additive to the base particles obtained by agglomerating and fusing the resin particles,
As the external additive,
Inorganic particles having a number average primary particle size of 10 to 50 nm;
Inorganic particles having a number average primary particle size of 70 to 150 nm;
Metal oxide particles having a domain matrix structure containing two or more kinds of metal elements having a number average primary particle diameter of 70 to 150 nm;
A toner for developing electrostatic images, characterized in that
(請求項2)
前記金属酸化物粒子の添加量が、0.1〜3.0質量%であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
(Claim 2)
The toner for developing an electrostatic charge image according to claim 1, wherein the addition amount of the metal oxide particles is 0.1 to 3.0% by mass.
(請求項3)
前記個数平均一次粒子径が10〜50nmの無機粒子の添加量が、1.0〜2.5質量%であ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。
(Claim 3)
The toner for developing an electrostatic charge image according to claim 1, wherein an addition amount of the inorganic particles having a number average primary particle diameter of 10 to 50 nm is 1.0 to 2.5% by mass.
(請求項4)
前記個数平均一次粒子径が70〜150nmの無機粒子の添加量が、0.1〜2.0質量%であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
(Claim 4)
The electrostatic charge image according to any one of claims 1 to 3, wherein an addition amount of the inorganic particles having a number average primary particle diameter of 70 to 150 nm is 0.1 to 2.0 mass%. Developing toner.
(請求項5)
感光体上の形成された静電潜像を請求項1〜4の何れか1項に記載の静電荷像現像用トナーを有する現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、
該感光体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、
該トナー像が転写された転写材を感光体から分離する分離手段と、
該転写手段により転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、
転写後に感光体上に残留したトナーを回収し、該現像手段に戻すトナーリサイクル手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
(Claim 5)
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the photoreceptor with a developer having the electrostatic charge image developing toner according to any one of claims 1 to 4 to form a toner image;
Transfer means for transferring a toner image formed on the photoreceptor to a transfer material;
Separating means for separating the transfer material onto which the toner image has been transferred from the photoreceptor;
Fixing means for fixing the toner image transferred onto the transfer material by the transfer means;
An image forming apparatus comprising: a toner recycling unit that collects toner remaining on the photosensitive member after transfer and returns the toner to the developing unit.
(請求項6)
前記定着手段は、交流電流の印加により磁界を発生する誘導コイルと、該誘導コイルで発生した磁界の作用で加熱される加熱ローラと、を有することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
(Claim 6)
The image forming apparatus according to
(請求項7)
感光体上の形成された静電潜像を請求項1〜4の何れか1項に記載の静電荷像現像用トナーを有する現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
該感光体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写工程と、
該トナー像が転写された転写材を感光体から分離する分離工程と、
該転写材に転写されたトナー像を転写材に定着する定着工程と、
転写後に感光体上に残留したトナーを回収し、該現像工程に戻すトナーリサイクル工程からなることを特徴とする画像形成方法。
(Claim 7)
A developing step of forming a toner image by developing the electrostatic latent image formed on the photoreceptor with a developer having the electrostatic charge image developing toner according to any one of claims 1 to 4.
A transfer step of transferring the toner image formed on the photoreceptor to a transfer material;
A separation step of separating the transfer material onto which the toner image has been transferred from the photoreceptor;
A fixing step of fixing the toner image transferred to the transfer material to the transfer material;
An image forming method comprising: a toner recycling step for collecting toner remaining on a photosensitive member after transfer and returning the toner to the developing step.
(請求項8)
前記転写材に転写されたトナー像を転写材に定着する定着工程は、交流電流の印加により誘導コイルで発生した磁界の作用で加熱ローラを加熱し、
加熱された加熱ローラと加圧ローラとの間に形成されるニップ部に、
該転写材を搬送させてトナー像を溶融定着させることを特徴とする請求項7に記載の画像形成方法。
(Claim 8)
In the fixing step of fixing the toner image transferred to the transfer material to the transfer material, the heating roller is heated by the action of a magnetic field generated in the induction coil by application of an alternating current,
In the nip formed between the heated heating roller and the pressure roller,
The image forming method according to claim 7, wherein the transfer material is conveyed to melt and fix the toner image.
本発明では、樹脂粒子を凝集・融着させる工程を経て得られたトナー母体表面に上記外添剤を添加して作製したトナーにより、トナーリサイクル手段を有する画像形成装置で安定した画像形成が行えるトナーの提供を可能にした。すなわち、数十万枚にわたるプリントを行っても、画像濃度の変動が少なく、良好な転写率が維持され、かぶりの発生のない安定した画像形成を行うことが可能になった。 In the present invention, stable image formation can be performed with an image forming apparatus having a toner recycling means by using the toner prepared by adding the above external additive to the surface of the toner base obtained through the process of aggregating and fusing the resin particles. The toner can be provided. That is, even when printing on several hundred thousand sheets, the image density variation is small, a good transfer rate is maintained, and stable image formation without fogging can be performed.
例えば、少量のプリント物をオン・デマンドに作成するシステムを求める印刷業者に電子写真方式の画像形成装置の提供することにより、版を起こさずに必要枚数のプリント物を作成することが可能になって、作業効率を大幅に向上させることを可能にした。 For example, by providing an electrophotographic image forming apparatus to a printer who seeks a system for producing a small amount of printed matter on demand, it becomes possible to produce a necessary number of printed matter without causing a plate. This makes it possible to greatly improve work efficiency.
また、誘導加熱方式の定着装置を搭載した画像形成装置で良好な細線再現性を有するトナー画像を安定して提供することができるようになった。したがって、プリント物作成に要する電力消費量を低減化させてランニングコストが抑えられ、しかも、写真のように美しい仕上がりのトナー画像のプリント物を提供することが可能になった。 Further, a toner image having good fine line reproducibility can be stably provided by an image forming apparatus equipped with an induction heating type fixing device. Accordingly, it is possible to reduce the power consumption required for creating the printed matter, thereby reducing the running cost, and to provide a printed matter with a beautifully finished toner image like a photograph.
このように、本発明によれば、高画質のトナー画像形成を可能にするとともに、地球環境への配慮を行うことに加え、プリント作成業者のプリント作成に要する生産効率をも考慮した画像形成装置の提供を可能にした。 As described above, according to the present invention, an image forming apparatus that enables high-quality toner image formation, takes into consideration the global environment, and also takes into account the production efficiency required for print creation by a print creator. Made it possible to provide
本発明は、トナーに添加する外添剤に10〜50nmの無機粒子と70〜150nmの粒子を用いるとともに、70〜150nmの外添剤については無機粒子とドメイン・マトリックス構造を有する複合金属酸化物粒子とを併用したものである。そして、このように外添剤を組み合わせることにより、本発明では前述の効果が奏されることを見出した。 The present invention uses inorganic particles of 10 to 50 nm and particles of 70 to 150 nm as external additives to be added to the toner, and the composite metal oxide having inorganic particles and domain matrix structure for the external additives of 70 to 150 nm. It is a combination of particles. And it discovered that the above-mentioned effect was show | played by this invention by combining an external additive in this way.
本発明に係るトナーが、トナーリサイクル方式の画像形成装置で受けるストレスに対して耐久性が発現できるようになった理由は、おそらく、10〜50nmの無機粒子の添加により、大きい外添剤のトナー表面での安定化が促進されたためと推測される。すなわち、大きい外添剤の周りに小さな無機粒子が存在することで、大きい外添剤はしっかりと保持されており、多少のストレスを受けてもトナー表面を転がって脱離しなくなったものと推測される。同様に、小さな外添剤の存在により大きな外添剤がトナー表面でしっかりと保持されていることにより、大きな外添剤はストレスを受けてもトナー内部に埋め込まれないものとも推測される。 The reason why the toner according to the present invention is able to exhibit durability against the stress applied to the image forming apparatus of the toner recycling method is that the toner of a large external additive is probably due to the addition of 10 to 50 nm inorganic particles. It is presumed that the stabilization on the surface was promoted. In other words, the presence of small inorganic particles around the large external additive holds the large external additive firmly, and it is presumed that the toner surface does not roll off and desorb even under some stress. The Similarly, since the large external additive is firmly held on the toner surface due to the presence of the small external additive, it is assumed that the large external additive is not embedded in the toner even under stress.
また、本発明に係るトナーによれば、誘導加熱方式の定着装置で細線再現性を良好に再現することが可能になったが、おそらく、大きさの異なる外添剤を複数種類添加したことにより、トナーが誘導加熱コイルからの影響を受けなくなったためと推測される。すなわち、従来のトナーでは、誘導加熱コイルで生ずる磁界の影響でトナー間で微小な反発力が生じ、反発した状態で形成されたトナー画像は細線などの微小な画像上でその影響が現れたものと推測される。本発明では、トナー表面の外添剤密度が増大して磁界の影響が遮蔽される結果、トナー間で反発力が発生しなくなって良好な細線再現性が発現できるようになったものと推測される。 In addition, according to the toner of the present invention, it has become possible to reproduce fine line reproducibility satisfactorily with an induction heating type fixing device, but probably due to the addition of multiple types of external additives having different sizes. It is estimated that the toner is no longer affected by the induction heating coil. That is, in the conventional toner, a minute repulsive force is generated between the toners due to the influence of the magnetic field generated by the induction heating coil, and the effect of the toner image formed in the repelled state appears on a minute image such as a fine line. It is guessed. In the present invention, the density of the external additive on the toner surface is increased and the influence of the magnetic field is shielded. As a result, no repulsive force is generated between the toners, and good fine line reproducibility can be expressed. The
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
最初に、外添剤について説明する。 First, the external additive will be described.
本発明では、外添剤として個数平均一次粒子径が10〜50nmの無機粒子(以下、小径の無機微粒子ともいう)と、個数平均一次粒子径が70〜150nmの粒子と用いる。 In the present invention, inorganic particles having a number average primary particle size of 10 to 50 nm (hereinafter also referred to as small-sized inorganic fine particles) and particles having a number average primary particle size of 70 to 150 nm are used as external additives.
個数平均一次粒子径が70〜150nmの粒子は、70〜150nmの無機粒子(以下、大径の無機微粒子ともいう)と70〜150nmの2種類以上の金属元素を含む金属酸化物粒子(以下、金属酸化物粒子ともいう)とを含み、該金属酸化物粒子はドメイン・マトリックス構造を有するものである。 Particles having a number average primary particle diameter of 70 to 150 nm are 70 to 150 nm inorganic particles (hereinafter also referred to as large-diameter inorganic fine particles) and 70 to 150 nm of metal oxide particles containing two or more kinds of metal elements (hereinafter referred to as “particles”). The metal oxide particles have a domain-matrix structure.
無機粒子、金属酸化物粒子の個数平均一次粒径の測定方法について説明する。 A method for measuring the number average primary particle size of the inorganic particles and metal oxide particles will be described.
まず、走査型電子顕微鏡(SEM)にてトナーの3万倍写真を撮影し、この写真画像をスキャナーにより画像解析装置「ルーゼックス AP」((株)ニレコ製)に取り込む。 First, a 30,000-magnification photograph of toner is taken with a scanning electron microscope (SEM), and this photograph image is taken into an image analysis apparatus “Luzex AP” (manufactured by Nireco Corporation) with a scanner.
取り込まれた写真画像のトナー表面に存在する外添剤(無機粒子、金属酸化物粒子)について2値化処理し、各外添剤ごとに100個について水平方向のフェレ径を算出し、その平均値を個数平均一次粒子径とする。 The external additives (inorganic particles, metal oxide particles) existing on the toner surface of the captured photographic image are binarized, and the horizontal ferret diameter is calculated for 100 of each external additive. The value is the number average primary particle size.
尚、外添剤の個数平均一次粒子径が小径であり凝集体としてトナー表面に存在する場合は、該凝集体を形成する一次粒子の粒子径を測定するものとする。 When the number average primary particle diameter of the external additive is small and exists as an aggregate on the toner surface, the particle diameter of the primary particles forming the aggregate is measured.
また、70〜150nmの粒子については、無機粒子と金属酸化物粒子との識別がSEM写真からではつきにくいため、大粒径の粒子として両方を含めた形で測定を行うものとする。 Moreover, about 70-150 nm particle | grains, since discrimination | determination with an inorganic particle and a metal oxide particle is hard to stick from a SEM photograph, it shall measure in the form which included both as a particle | grain of large particle diameter.
本発明に係る水平方向のフェレ径とは、上記電子顕微鏡で撮影された複数の外添剤粒子において、各外添剤粒子の任意の一方向における最大長さを表す。 The horizontal ferret diameter according to the present invention represents the maximum length in one arbitrary direction of each external additive particle in the plurality of external additive particles photographed by the electron microscope.
図1は、水平方向のフェレ径の測定方法を表す概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a method for measuring the ferret diameter in the horizontal direction.
図1において、電子顕微鏡によ外添剤粒子200の撮影写真300について任意の一方向201を定める。水平方向のフェレ径203は、前記任意の一方向201に対して垂直で各外添剤粒子200に接する2本の直線202の間の距離である。
In FIG. 1, an
次に、各外添剤として用いる粒子について説明する。 Next, the particles used as each external additive will be described.
《小径の無機粒子》
小径の無機粒子を構成する材料としては、各種無機酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物等が好適に用いられる。
<Small-diameter inorganic particles>
As the material constituting the small-diameter inorganic particles, various inorganic oxides, carbides, nitrides, borides and the like are preferably used.
具体的には、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化珪素、窒化チタン、窒化ホウ素等を挙げることができる。また、上記化合物の疎水化処理を施したものを用いても良い。これらの中では、二酸化珪素、二酸化チタンが好ましく、これらの混合物も好ましい。 Specifically, silicon dioxide, aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium dioxide, barium titanate, aluminum titanate, strontium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, zinc oxide, chromium oxide, cerium oxide, antimony oxide, oxidation Examples include tungsten, tin oxide, tellurium oxide, manganese oxide, boron oxide, boron carbide, titanium carbide, silicon nitride, titanium nitride, and boron nitride. Moreover, you may use what gave the hydrophobic treatment of the said compound. Among these, silicon dioxide and titanium dioxide are preferable, and a mixture thereof is also preferable.
個数平均一次粒子径は、10〜50nm、好ましくは10〜40nmである。 The number average primary particle size is 10 to 50 nm, preferably 10 to 40 nm.
添加量は、トナー質量に対して1.0〜2.5質量%が好ましく、1.2〜2.0質量%がより好ましい。 The addition amount is preferably 1.0 to 2.5% by mass, and more preferably 1.2 to 2.0% by mass with respect to the toner mass.
《大径の無機粒子》
大径の無機粒子を構成する無機材料としては、各種無機酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物等が好適に用いられる。
《Large diameter inorganic particles》
As the inorganic material constituting the large-diameter inorganic particles, various inorganic oxides, carbides, nitrides, borides and the like are preferably used.
具体的には、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化珪素、窒化チタン、窒化ホウ素等を挙げることができる。また、上記化合物の疎水化処理を施したものを用いても良い。これらの中では、二酸化珪素、二酸化チタンが好ましく、これらの混合物も好ましい。 Specifically, silicon dioxide, aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium dioxide, barium titanate, aluminum titanate, strontium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, zinc oxide, chromium oxide, cerium oxide, antimony oxide, oxidation Examples include tungsten, tin oxide, tellurium oxide, manganese oxide, boron oxide, boron carbide, titanium carbide, silicon nitride, titanium nitride, and boron nitride. Moreover, you may use what gave the hydrophobic treatment of the said compound. Among these, silicon dioxide and titanium dioxide are preferable, and a mixture thereof is also preferable.
個数平均一次粒子径は、70〜150nm、好ましくは90〜130nmである。 The number average primary particle diameter is 70 to 150 nm, preferably 90 to 130 nm.
添加量は、トナー質量に対して0.1〜2.0質量%が好ましく、0.3〜1.7質量%がより好ましい。 The addition amount is preferably 0.1 to 2.0% by mass and more preferably 0.3 to 1.7% by mass with respect to the toner mass.
《金属酸化物粒子》
金属酸化物粒子を構成する金属元素としては、特に制限はないが、好ましい金属元素としてSi、Ti、Mg、Al、Sn、Ge、Zr、Zn等を挙げられる。これらの中ではSi、Ti、Al、Zrがより好ましい。
《Metal oxide particles》
Although there is no restriction | limiting in particular as a metal element which comprises a metal oxide particle, Si, Ti, Mg, Al, Sn, Ge, Zr, Zn etc. are mentioned as a preferable metal element. Among these, Si, Ti, Al, and Zr are more preferable.
金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径は、70〜150nm、好ましくは90〜130nmである。 The number average primary particle diameter of the metal oxide particles is 70 to 150 nm, preferably 90 to 130 nm.
添加量は、トナー質量に対して0.1〜3.0質量%が好ましく、0.3〜0.9質量%がより好ましい。 The addition amount is preferably 0.1 to 3.0% by mass, and more preferably 0.3 to 0.9% by mass with respect to the toner mass.
次に、ドメイン・マトリックス構造について説明する。 Next, the domain matrix structure will be described.
本発明に用いられる金属酸化物の粒子は、ドメイン・マトリックス構造を有する。 The metal oxide particles used in the present invention have a domain matrix structure.
図2は、ドメイン・マトリックス構造を有する金属酸化物粒子の一例を示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of metal oxide particles having a domain / matrix structure.
図2において、1は金属酸化物粒子、2は連続相の領域であるマトリックス(海ともいう)、3はドメイン(島ともいう)を示す。 In FIG. 2, 1 is a metal oxide particle, 2 is a matrix (also referred to as the sea), which is a continuous phase region, and 3 is a domain (also referred to as an island).
ドメイン・マトリックス構造とは、海島構造ともいい、非相溶の成分を複数種含有してなる物質が形成する相分離構造の1つである。即ち、非相溶の成分のうち、比率の高い成分が連続相(連続相がマトリックスであり、海を表す領域である)を形成し、その中に、比率の低い成分が閉じた界面(相と相との境界)を有する島状の相を形成して、このような構造を形成する。 The domain-matrix structure is also called a sea-island structure, and is one of phase separation structures formed by a substance containing a plurality of incompatible components. That is, among the incompatible components, a component with a high ratio forms a continuous phase (a continuous phase is a matrix and is a region representing the sea), and a component with a low ratio is a closed interface (phase). An island-like phase having a boundary between and a phase is formed to form such a structure.
即ち、本発明に係る金属酸化物粒子は、金属酸化物粒子中に、お互いに相溶しない複数の成分から構成されて、それぞれが独立した相(ドメイン(島)、マトリックス(海))を形成するもので、一方が島状の相、もう一方が海状の相となって、ドメイン・マトリックス構造(海島構造)を形成する。 That is, the metal oxide particles according to the present invention are composed of a plurality of components incompatible with each other in the metal oxide particles, and each forms an independent phase (domain (island), matrix (sea)). One is an island-like phase and the other is a sea-like phase to form a domain matrix structure (sea-island structure).
このように、本発明に使用される金属酸化物粒子は、非相溶の金属酸化物より構成されている。そして、ドメイン・マトリックス相を形成するように非相溶の金属酸化物の割合は一方がももう一方よりも高くなっている。 Thus, the metal oxide particles used in the present invention are composed of incompatible metal oxides. One of the incompatible metal oxides is higher than the other so as to form a domain / matrix phase.
例えば、好ましく使用される金属酸化物粒子について、Si、Ti、Al、Zrを先ほど挙げたが、Siの酸化物とTiの酸化物からなる金属酸化物の場合、Siの酸化物の割合を高くするなど、本発明では、Siの酸化物の割合が高い金属酸化物粒子が好ましい。 For example, for metal oxide particles that are preferably used, Si, Ti, Al, and Zr are listed above. However, in the case of a metal oxide composed of an oxide of Si and an oxide of Ti, the proportion of Si oxide is increased. In the present invention, metal oxide particles having a high Si oxide ratio are preferable.
即ち、本発明に使用される金属酸化物粒子は、Si酸化物で形成されたマトリックス相中に、TiやAl、Zrの酸化物で形成されたドメイン相を有するドメイン・マトリックス構造を有するものが好ましい。ドメイン・マトリックス構造を有する金属酸化物粒子を形成するにあたり、ドメイン相を形成する金属酸化物の割合を10〜45質量%にしておくことが好ましい。この割合のときに個数平均一次粒子径が70〜150nmの粒子を形成したときに、1〜60nmの大きさのドメインが形成される。 That is, the metal oxide particles used in the present invention have a domain-matrix structure having a domain phase formed of Ti, Al, Zr oxide in a matrix phase formed of Si oxide. preferable. In forming the metal oxide particles having a domain / matrix structure, the ratio of the metal oxide forming the domain phase is preferably 10 to 45% by mass. When particles having a number average primary particle diameter of 70 to 150 nm are formed at this ratio, a domain having a size of 1 to 60 nm is formed.
本発明に係る金属酸化物粒子のドメイン・マトリックス構造の確認は、電界放射型透過電子顕微鏡(FE−TEM)を用いて、粒子の確認を行い、併せて、目的とする元素のマッピングを行うことにより行うことができる。 The domain / matrix structure of the metal oxide particles according to the present invention is confirmed by confirming the particles using a field emission transmission electron microscope (FE-TEM) and mapping the target element. Can be performed.
ドメインの水平方向のフェレ径は、透過型電子顕微鏡で撮影した画像を、画像解析装置「ルーゼックス AP」((株)ニレコ製)で解析して求めることができる。 The horizontal ferret diameter of the domain can be obtained by analyzing an image taken with a transmission electron microscope with an image analysis apparatus “Luzex AP” (manufactured by Nireco Corporation).
次に、金属酸化物粒子の製造方法について説明する。 Next, a method for producing metal oxide particles will be described.
本発明に係る金属酸化物粒子は、火炎燃焼法或いは湿式法で製造することができるが、火炎燃焼法で製造することが好ましい。 The metal oxide particles according to the present invention can be produced by a flame combustion method or a wet method, but are preferably produced by a flame combustion method.
火炎燃焼法の基本的な製造方法は限定されるものではないが、再現性が高く好ましい方法として、ハロゲンを含まないシランカップリング剤と金属カップリング剤等の有機金属化合物を液状で混合し、バーナーから火炎中に噴霧する方法である。 The basic production method of the flame combustion method is not limited, but as a highly reproducible and preferable method, a halogen-free silane coupling agent and an organometallic compound such as a metal coupling agent are mixed in a liquid state, It is a method of spraying into a flame from a burner.
図3は、金属酸化物粒子を製造する製造装置の一例を示すフロー図である。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of a production apparatus for producing metal oxide particles.
図3において、原料(金属カップリング剤混合物)210は原料タンク220から定量供給ポンプ230で導入管250を通して先端に噴霧ノズルが取り付けられたメインバーナー260に導かれ噴霧される。原料210は燃焼炉270の内部に噴霧され、補助火炎により着火し、燃焼火炎280が形成される。燃焼により生成した金属酸化物粒子は排ガスと共に煙道290で冷却され、サイクロン300及びバグフィルター330で分離され、回収器310、330に捕集される。排ガスは排風機340により排気される。
In FIG. 3, a raw material (metal coupling agent mixture) 210 is guided from a
金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径は、用いる原料の組成とその量、噴霧空気量、プロパン量、酸素の供給量をコントロールし、火炎温度を調整して燃焼させることにより変えることができる。 The number average primary particle size of the metal oxide particles can be changed by controlling the composition and amount of the raw material used, the amount of sprayed air, the amount of propane, the amount of oxygen supplied, and adjusting the flame temperature for combustion.
具体的には、火炎温度を高めに調整すると金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径は大きくなり、原料の噴霧量を少なく、火炎温度を低めに調整すると金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径は小さくなる。 Specifically, the number average primary particle size of the metal oxide particles increases when the flame temperature is adjusted higher, the number of primary particles of the metal oxide particles decreases when the amount of spray of the raw material is reduced and the flame temperature is adjusted lower. Becomes smaller.
ドメイン径は、原料が含むハロゲン量により制御でき、ハロゲンを増やすと微細になり、過剰では相分離が起きずドメイン・マトリックス構造を形成しなくなる。ハロゲン量は好ましくは0〜4質量%である。また、火炎燃焼時の温度、火炎内での滞留時間等をコントロールすることにより、ドメインを結晶にも非結晶にもすることができる。一般には、火炎燃焼時の温度を高温に管理し、滞留時間を長くすると結晶になりやすい。具体的には火炎温度を1700℃以上にし、滞留時間は装置スケールによって変わるが、通常二酸化珪素を製造する場合の1.5〜7倍にすることが好ましい。 The domain diameter can be controlled by the amount of halogen contained in the raw material. When the halogen is increased, the domain diameter becomes finer, and when it is excessive, phase separation does not occur and a domain / matrix structure is not formed. The amount of halogen is preferably 0 to 4% by mass. Further, the domain can be made crystalline or non-crystalline by controlling the temperature at the time of flame combustion, the residence time in the flame, and the like. In general, if the temperature during flame combustion is controlled at a high temperature and the residence time is lengthened, crystals tend to form. Specifically, the flame temperature is set to 1700 ° C. or more, and the residence time varies depending on the apparatus scale, but it is preferably 1.5 to 7 times that in the case of producing silicon dioxide.
図3は、金属酸化物粒子を製造する製造装置の一例を示すフロー図である。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of a production apparatus for producing metal oxide particles.
図3において、原料(金属カップリング剤混合物)210は原料タンク220から定量供給ポンプ230で導入管250を通して先端に噴霧ノズルが取り付けられたメインバーナー260に導かれ噴霧される。原料210は燃焼炉270の内部に噴霧され、補助火炎により着火し、燃焼火炎280が形成される。燃焼により生成した金属酸化物粒子は排ガスと共に煙道290で冷却され、サイクロン300及びバグフィルター330で分離され、回収器310、330に捕集される。排ガスは排風機340により排気される。
In FIG. 3, a raw material (metal coupling agent mixture) 210 is guided from a
金属酸化物の原料となるチタン源としては硫酸チタン、四塩化チタン、トリイソステアリルプロピルチタネート等、ジルコニウム源としては二酸化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、四塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム等、アルミニウム源としては塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム等、カルシウム源としては炭酸カルシウム、硫酸カルシウム等を挙げることができ、それぞれ単独または任意の組み合わせで併用して用いることができる。また、珪素源としてヘキサメチルジシロキサン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを挙げることができる。 Titanium sulfate, titanium tetrachloride, triisostearylpropyl titanate, etc. as the metal oxide raw material, zirconium source, zirconium dioxide, zirconium oxychloride, zirconium tetrachloride, zirconium sulfate, zirconium nitrate, etc. as the aluminum source Includes aluminum chloride, aluminum sulfate, sodium aluminate, and the like. Examples of calcium sources include calcium carbonate and calcium sulfate. These can be used alone or in any combination. Examples of the silicon source include hexamethyldisiloxane and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane.
本発明のトナーは、体積基準におけるメディアン粒径(D50)で3〜8μmが好ましく、4〜7μmがより好ましい。 The toner of the present invention has a median particle diameter (D 50 ) on a volume basis of preferably 3 to 8 μm, and more preferably 4 to 7 μm.
体積基準におけるメディアン粒径(D50)の測定は、以下のようにして行う。 The measurement of the median particle size (D 50 ) on a volume basis is performed as follows.
「コールターマルチサイザーIII」(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用のコンピュータシステム(ベックマン・コールター社製)を接続した装置を用いて測定、算出する。測定手段としては、トナー0.02gを、界面活性剤溶液20g(トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)で馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を作製する。このトナー分散液をサンプルスタンド内のISOTONII(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定濃度5〜10質量%になるまでピペットにて注入し、測定機カウントを2500個に設定して測定する。尚、アパチャー径は50μmのものを使用した。 Measurement and calculation are performed using a device in which a computer system for data processing (manufactured by Beckman Coulter) is connected to "Coulter Multisizer III" (manufactured by Beckman Coulter). As a measuring means, 0.02 g of toner was conditioned with 20 g of a surfactant solution (for example, a surfactant solution in which a neutral detergent containing a surfactant was diluted 10 times with pure water for the purpose of dispersing the toner). Thereafter, ultrasonic dispersion is performed for 1 minute to prepare a toner dispersion. This toner dispersion is injected into a beaker containing ISOTON II (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) in a sample stand with a pipette until a measurement concentration of 5 to 10% by mass, and the measuring machine count is set to 2500. To do. An aperture diameter of 50 μm was used.
次に、本発明のトナーの製造方法について説明する。 Next, a method for producing the toner of the present invention will be described.
本発明のトナーは、樹脂粒子を凝集・融着させて得られたもので、小粒径で且つその分布が均一であることが好ましい。 The toner of the present invention is obtained by aggregating and fusing resin particles, and preferably has a small particle size and a uniform distribution.
トナーの製造方法としては、樹脂粒子を凝集・融着させてなる工程を含む製法であれば特に限定されものではなく、具体的には、懸濁重合法、乳化会合法、分散重合法、溶解懸濁法等を挙げることができる。 The toner production method is not particularly limited as long as it is a production method including a step of agglomerating and fusing resin particles. Specifically, the suspension polymerization method, emulsion association method, dispersion polymerization method, dissolution method Suspension method etc. can be mentioned.
以下、乳化会合法について説明する。 Hereinafter, the emulsion association method will be described.
〈乳化会合法〉
乳化会合法は、樹脂粒子を水系媒体中で凝集・融着させて調製する方法である。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号公報や特開平6−329947号公報、特開平9−15904号公報に示す方法を挙げることができる。即ち、樹脂粒子と着色剤などの構成材料の分散粒子、或いは樹脂及び着色剤等より構成される粒子を複数以上凝集・融着させる方法、特に水中に、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、更に加熱、撹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。
<Emulsion association method>
The emulsion association method is a method in which resin particles are prepared by agglomeration and fusion in an aqueous medium. The method is not particularly limited, and examples thereof include methods disclosed in JP-A-5-265252, JP-A-6-329947, and JP-A-9-15904. That is, dispersed particles of constituent materials such as resin particles and a colorant, or a method of aggregating and fusing a plurality of particles composed of a resin and a colorant, especially after dispersing them in water using an emulsifier, A coagulant with a critical coagulation concentration or higher is added for salting out, and at the same time, the formed polymer itself is heated and fused at a temperature above the glass transition temperature to gradually grow the particle size while forming fused particles. When the particle size is reached, add a large amount of water to stop particle size growth, further smooth the particle surface while heating and stirring, control the shape, and heat and dry the particles in a fluidized state while containing water. Thus, the toner of the present invention can be formed.
本発明のトナーの製造方法においては、重合性単量体に離型剤を溶解或いは分散した後、水系媒体中に機械的に微粒分散させ、ミニエマルジョン重合法により重合性単量体を重合させる工程を経て形成した複合樹脂粒子と着色剤粒子とを凝集・融着させる方法が好ましく用いられる。 In the toner manufacturing method of the present invention, a release agent is dissolved or dispersed in a polymerizable monomer, and then finely dispersed in an aqueous medium, and the polymerizable monomer is polymerized by a miniemulsion polymerization method. A method of aggregating and fusing the composite resin particles formed through the process and the colorant particles is preferably used.
また、本発明のトナーの製造方法としては、多段重合法によって得られる複合樹脂粒子と着色剤粒子とを凝集・融着させる工程が好ましく用いられる。 In addition, as a method for producing the toner of the present invention, a step of aggregating and fusing the composite resin particles obtained by the multistage polymerization method and the colorant particles is preferably used.
次に、好ましいトナーの製造方法(乳化重合会合法)の一例について詳細に説明する。 Next, an example of a preferable toner production method (emulsion polymerization association method) will be described in detail.
この製造方法には、
(1)離型剤をラジカル重合性単量体に溶解或いは分散する溶解/分散工程
(2)樹脂粒子の分散液を調製するための重合工程
(3)水系媒体中で樹脂粒子と着色剤粒子を凝集・融着させてトナー母体(会合粒子)を得る凝集・融着工程
(4)トナー母体の分散液を冷却する冷却工程
(5)冷却されたトナー母体の分散液から当該トナー母体を固液分離し、当該トナー母体から界面活性剤などを除去する洗浄工程
(6)洗浄処理されたトナー母体を乾燥する乾燥工程
必要に応じ
(7)乾燥処理されたトナー母体に外添剤を添加する工程が含まれていてもよい。
This manufacturing method includes
(1) Dissolution / dispersion step for dissolving or dispersing the release agent in the radical polymerizable monomer (2) Polymerization step for preparing a dispersion of resin particles (3) Resin particles and colorant particles in an aqueous medium (4) Cooling step for cooling the dispersion of the toner base (5) Solidifying the toner base from the cooled dispersion of the toner base Liquid separation and washing step for removing surfactants from the toner base (6) Drying step for drying the washed toner base If necessary (7) Adding an external additive to the dried toner base A process may be included.
以下、各工程について説明する。 Hereinafter, each step will be described.
〔溶解/分散工程〕
この工程は、ラジカル重合性単量体に離型剤を溶解或いは分散させて、当該離型剤のラジカル重合性単量体溶液を調製する工程である。
[Dissolution / dispersion process]
This step is a step of preparing a radical polymerizable monomer solution of the release agent by dissolving or dispersing the release agent in the radical polymerizable monomer.
〔重合工程〕
この重合工程の好適な一例においては、界面活性剤を含有した水系媒体中に、前記離型剤を溶解或いは分散含有したラジカル重合性単量体溶液を添加し、機械的エネルギーを加えて液滴を形成させ、次いで水溶性のラジカル重合開始剤からのラジカルにより当該液滴中において重合反応を進行させる。尚、前記水系媒体中に、核粒子として樹脂粒子を添加しておいても良い。
[Polymerization process]
In a preferred example of this polymerization step, a radical polymerizable monomer solution in which the release agent is dissolved or dispersed is added to an aqueous medium containing a surfactant, and mechanical energy is applied to form droplets. Then, the polymerization reaction is allowed to proceed in the droplets by radicals from the water-soluble radical polymerization initiator. In addition, you may add the resin particle as a core particle in the said aqueous medium.
この重合工程により、離型剤と結着樹脂とを含有する樹脂粒子が得られる。かかる樹脂粒子は、着色された粒子であってもよく、着色されていない粒子であってもよい。着色された樹脂粒子は、着色剤を含有する単量体組成物を重合処理することにより得られる。また、着色されていない樹脂粒子を使用する場合には、後述する融着工程において、樹脂粒子の分散液に、着色剤粒子の分散液を添加し、樹脂粒子と着色剤粒子とを融着させることでトナー母体とすることができる。 By this polymerization step, resin particles containing a release agent and a binder resin are obtained. Such resin particles may be colored particles or non-colored particles. The colored resin particles can be obtained by polymerizing a monomer composition containing a colorant. Further, when using resin particles that are not colored, in the fusion step described later, the dispersion of the colorant particles is added to the dispersion of the resin particles to fuse the resin particles and the colorant particles. Thus, a toner base can be obtained.
〔凝集・融着工程〕
凝集・融着の方法としては、重合工程により得られた樹脂粒子(着色または非着色の樹脂粒子)を用いた凝集・融着法が好ましい。また、当該凝集・融着工程においては、樹脂粒子や着色剤粒子とともに、離型剤粒子や荷電制御剤などの内添剤粒子なども凝集・融着させることができる。
[Aggregation / fusion process]
As the aggregation / fusion method, an aggregation / fusion method using resin particles (colored or non-colored resin particles) obtained by the polymerization step is preferable. In the agglomeration / fusion step, resin particles and colorant particles can be agglomerated / fused together with release agent particles and internal additive particles such as charge control agents.
着色剤粒子は、着色剤を水系媒体中に分散することにより調製することができる。着色剤の分散処理は、水中で界面活性剤濃度を臨界ミセル濃度(CMC)以上にした状態で行われる。着色剤の分散処理に使用する分散機は特に限定されないが、好ましくは超音波分散機、機械的ホモジナイザー、マントンゴーリンや圧力式ホモジナイザー等の加圧分散機、サンドグラインダー、ゲッツマンミルやダイヤモンドファインミル等の媒体型分散機が挙げられる。 The colorant particles can be prepared by dispersing the colorant in an aqueous medium. The dispersion treatment of the colorant is performed in a state where the surfactant concentration is set to a critical micelle concentration (CMC) or more in water. The disperser used for the dispersion treatment of the colorant is not particularly limited, but preferably an ultrasonic disperser, a mechanical homogenizer, a pressure disperser such as a manton gorin or a pressure homogenizer, a sand grinder, a Getzmann mill, a diamond fine mill, or the like. A medium type disperser is mentioned.
〔冷却工程〕
この工程は、前記トナー母体の分散液を冷却処理(急冷処理)する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
[Cooling process]
This step is a step of cooling (rapid cooling) the dispersion of the toner base. As a cooling treatment condition, cooling is performed at a cooling rate of 1 to 20 ° C./min. The cooling treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of cooling by introducing a refrigerant from the outside of the reaction vessel, and a method of cooling by directly introducing cold water into the reaction system.
〔固液分離・洗浄工程〕
この固液分離・洗浄工程では、上記の工程で所定温度まで冷却されたトナー母体の分散液から当該トナー母体を固液分離する固液分離処理と、固液分離されたトナーケーキ(ウェット状態にあるトナー母体をケーキ状に凝集させた集合物)から界面活性剤や塩析剤などの付着物を除去する洗浄処理とが施される。ここに、濾過処理方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用して行う減圧濾過法、フィルタープレス等を使用して行う濾過法など特に限定されるものではない。
[Solid-liquid separation and washing process]
In this solid-liquid separation / washing step, a solid-liquid separation process for solid-liquid separation of the toner base from the dispersion of the toner base cooled to a predetermined temperature in the above-described step, and a solid-liquid separated toner cake (in a wet state) A cleaning process is performed to remove deposits such as a surfactant and a salting-out agent from an aggregate obtained by agglomerating a toner base in a cake form. Here, the filtration method is not particularly limited, such as a centrifugal separation method, a vacuum filtration method using Nutsche or the like, a filtration method using a filter press or the like.
〔乾燥工程〕
この工程は、洗浄処理されたトナーケーキを乾燥処理し、乾燥されたトナー母体を得る工程である。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、撹拌式乾燥機などを使用することが好ましい。乾燥されたトナー母体の水分は、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。尚、乾燥処理されたトナー母体同士が、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。
[Drying process]
In this step, the washed toner cake is dried to obtain a dried toner base. Examples of the dryer used in this step include a spray dryer, a vacuum freeze dryer, and a vacuum dryer, and a stationary shelf dryer, a mobile shelf dryer, a fluidized bed dryer, and a rotary dryer. It is preferable to use a stirring dryer or the like. The moisture content of the dried toner base is preferably 5% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. In addition, when the toner bases subjected to the drying treatment are aggregated with weak interparticle attraction, the aggregate may be crushed. Here, as the crushing treatment device, a mechanical crushing device such as a jet mill, a Henschel mixer, a coffee mill, a food processor, or the like can be used.
〔外添処理工程〕
この工程は、乾燥されたトナー母体に外添剤を混合し、トナーを作製する工程である。
[External process]
In this step, an external additive is mixed with the dried toner base to produce a toner.
外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置を使用することができる。 As an external additive mixing device, a mechanical mixing device such as a Henschel mixer or a coffee mill can be used.
ここで、トナー母体とは、外添剤を添加してトナーとする前のものである。 Here, the toner base is a material before an external additive is added to obtain a toner.
次に、トナーを構成する化合物(結着樹脂、着色剤、離型剤、荷電制御剤、外添剤、滑剤)について説明する。 Next, the compounds (binder resin, colorant, release agent, charge control agent, external additive, lubricant) constituting the toner will be described.
(結着樹脂)
結着樹脂を構成する重合性単量体としては公知のものを使用することができる。具体的には、スチレンとアクリル酸或いはメタクリル酸誘導体と、イオン性解離基を有するものを組み合わせて用いることが好ましい。
(Binder resin)
As the polymerizable monomer constituting the binder resin, known monomers can be used. Specifically, it is preferable to use a combination of styrene, acrylic acid or methacrylic acid derivatives, and those having an ionic dissociation group.
(着色剤)
本発明に用いられる着色剤は、公知の無機または有機着色剤を使用することができる。尚、これらの着色剤は必要に応じて単独もしくは2つ以上を選択併用しても良い。また、着色剤の添加量はトナー全体に対して1〜30質量%、好ましくは2〜20質量%の範囲に設定するのが良い。
(Coloring agent)
As the colorant used in the present invention, a known inorganic or organic colorant can be used. These colorants may be used alone or in combination of two or more as required. The addition amount of the colorant is set in the range of 1 to 30% by mass, preferably 2 to 20% by mass with respect to the whole toner.
(離型剤)
本発明に用いられる離型剤は、公知の化合物を用いることができる。離型剤はトナー全体に対して1〜15質量%、好ましくは3〜12質量%含有すると、良好な結果を得ることができる。
(Release agent)
A known compound can be used as the release agent used in the present invention. When the release agent is contained in an amount of 1 to 15% by mass, preferably 3 to 12% by mass, based on the whole toner, good results can be obtained.
(荷電制御剤)
本発明のトナーには、必要に応じて荷電制御剤を添加することができる。荷電制御剤としては、公知の化合物を用いることができる。
(Charge control agent)
A charge control agent can be added to the toner of the present invention as necessary. A known compound can be used as the charge control agent.
(外添剤)
本発明では、本発明に係る外添剤を用いることが必須の要件であるが、以下に示す従来公知の外添剤を混合して用いてもよい。
(External additive)
In the present invention, it is an essential requirement to use the external additive according to the present invention, but the following conventionally known external additives may be mixed and used.
従来公知の外添剤として使用できる無機粒子としては、従来公知のものを挙げることができる。具体的には、シリカ微粒子、チタニア微粒子、アルミナ微粒子等を好ましく用いることができる。これら無機粒子は疎水性であることが好ましい。 Examples of inorganic particles that can be used as conventionally known external additives include conventionally known particles. Specifically, silica fine particles, titania fine particles, alumina fine particles and the like can be preferably used. These inorganic particles are preferably hydrophobic.
外添剤として使用できる有機微粒子としては、個数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の球形の微粒子を挙げることができる。かかる有機微粒子の構成材料としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、スチレン−メチルメタクリレート共重合体等を挙げることができる。 Examples of the organic fine particles that can be used as the external additive include spherical fine particles having a number average primary particle diameter of about 10 to 2000 nm. Examples of the constituent material of the organic fine particles include polystyrene, polymethyl methacrylate, styrene-methyl methacrylate copolymer, and the like.
《現像剤》
本発明のトナーは、一成分現像剤、二成分現像剤として用いることができる。
<Developer>
The toner of the present invention can be used as a one-component developer or a two-component developer.
一成分現像剤として用いる場合は、非磁性一成分現像剤、或いはトナー中に0.1〜0.5μm程度の磁性粒子を含有させ磁性一成分現像剤としたものが挙げられ、何れも使用することができる。 When used as a one-component developer, a non-magnetic one-component developer or a magnetic one-component developer containing about 0.1 to 0.5 μm of magnetic particles in the toner can be used. be able to.
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ができる。キャリアとしては、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磁性粒子を用いることができる。特にフェライト粒子が好ましい。上記キャリアの粒子径は、20〜100μmが好ましく、25〜80μmがより好ましい。 Further, it can be mixed with a carrier and used as a two-component developer. As the carrier, conventionally known magnetic particles such as metals such as iron, ferrite, and magnetite, and alloys of these metals with metals such as aluminum and lead can be used. Ferrite particles are particularly preferable. The particle diameter of the carrier is preferably 20 to 100 μm, and more preferably 25 to 80 μm.
キャリアの粒子径の測定は、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。 The 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.
キャリアは、磁性粒子が更に樹脂によりコートされているもの、或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。コート用の樹脂としては、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。これらの中では、スチレン−アクリル樹脂でコートしたコートキャリアが外添剤の離脱防止や耐久性を確保できより好ましい。 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 coating resin is not particularly limited, and for example, an olefin resin, a styrene resin, a styrene-acrylic resin, a silicon resin, an ester resin, a fluorine-containing polymer resin, or the like 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. Among these, a coat carrier coated with a styrene-acrylic resin is more preferable because it can prevent the external additive from being detached and ensure durability.
《画像形成装置、画像形成方法》
本発明のトナーは、トナーリサイクル手段を有する画像形成装置に好適に使用される。
<< Image forming apparatus and image forming method >>
The toner of the present invention is suitably used in an image forming apparatus having a toner recycling unit.
また、本発明のトナーは、誘電加熱定着手段によりトナー画像を定着する画像形成装置に好適に使用される。具体的には、従来のトナーで達成が困難だった細線などの微少なドット画像を精度良く形成することが可能である。 The toner of the present invention is suitably used for an image forming apparatus for fixing a toner image by a dielectric heating fixing unit. Specifically, it is possible to accurately form a minute dot image such as a thin line that has been difficult to achieve with conventional toner.
図4は、トナーリサイクル手段を有する画像形成装置の断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of an image forming apparatus having toner recycling means.
図4の画像形成装置は、転写工程後に感光体上に残存したトナーをクリーニング手段によって回収し、回収したトナーを現像装置に供給して再使用できるようにするトナーリサイクル手段に相当する回収トナー搬送路を有する画像形成装置であって、現像装置にはトリクル方式によってトナーとキャリアとが適宜供給される構成となっている。 The image forming apparatus shown in FIG. 4 collects toner remaining on the photosensitive member after the transfer step by a cleaning unit, and supplies the collected toner to the developing unit so that the recovered toner can be reused. An image forming apparatus having a path is configured such that toner and a carrier are appropriately supplied to the developing device by a trickle method.
図4において、10は静電潜像担持体である感光体ドラムで、例えば有機感光体(OPC感光体)を導電性のドラム上に塗布したもので接地されて時計方向に駆動回転される。11はコロナ放電によって感光体ドラム10周面に負の一様な帯電を行いVHの電位を与えるスコロトロン帯電器、このスコロトロン帯電器11による帯電に先立って、前プリントまでの感光体の履歴を除去するために発光ダイオード等を用いた帯電前露光手段であるPCL11Aによる露光を行って感光体周面の除電をしておく。
In FIG. 4,
感光体ドラム10への一様帯電ののち、レーザ書込み装置12により画像信号に基づいた像露光が行われる。この像露光はコンピュータ、または画像読取り装置から入力される画像信号を画像信号処理部によって処理を行ったのちレーザ書込み装置12に入力して像露光を行い、感光体ドラム10上に静電潜像を形成する。
After the
レーザ書込み装置12は図示しないレーザダイオードを発光光源とし回転する回転多面鏡12a、fθレンズ12b等を経て複数の反射鏡12dにより光路を曲げられ主走査がなされるもので、感光体ドラム10の回転による副走査によって静電潜像が形成される。本実施例では画像部に対して上記画像信号に基づいて露光を行い、露光部が電位の絶対値が低いVLになる反転潜像を形成する。
The
感光体ドラム10周縁には、負に帯電した導電性のトナーと磁性キャリアからなる二成分の現像剤を内蔵した現像装置14が設けられていて、磁石体を内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブによって反転現像が行われる。
A developing device 14 containing a two-component developer composed of a negatively charged conductive toner and a magnetic carrier is provided around the periphery of the
次いでトナー像が転写された転写材Pは、僅かの間隙をもって配置された尖頭電極16cによって除電され感光体ドラム10周面より分離して前記定着装置17に搬送され、既に説明した加熱ローラ17aと加圧ローラ17bの加熱・加圧により転写トナー像は溶融し、転写材P上に固定された後、排出ローラによりトレイ部54へ排出される。
Next, the transfer material P onto which the toner image has been transferred is neutralized by the pointed
尚、前記の転写ローラ16aは転写材Pの通過後より次のトナー像転写時までの間、感光体ドラム10周面より退避離間している。
The
一方、転写材Pにトナー像を転写した感光体ドラム10は、交流コロナ放電器を用いた除電器19により除電を受けたのち、クリーニング装置20に至り感光体ドラム10に当接したゴム材からなるクリーニングブレード20aによって周面上に残った残留トナーはクリーニング装置20内に掻き落とされ、掻き落とされた回収トナーはスクリュー等を内蔵した回収トナー搬送路21によって現像装置14に送られる。
On the other hand, the
クリーニング装置20によって残留トナーを除去された感光体ドラム10はPCL11Aによって露光を受けたのち帯電器11によって一様帯電を受け、次の画像形成サイクルに入る。
The
誘導加熱定着方式による定着は、図4の加熱ロール定着装置17、17bを、図5に示す誘導加熱定着装置に変更することにより行うことができる。
Fixing by the induction heating fixing method can be performed by changing the heating
図5は、誘導加熱定着方式を用いた誘導加熱定着装置の一例を示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of an induction heating fixing device using an induction heating fixing method.
図5において、1は転写材、2は加熱体、3はコイルアセンブリ、4は絶縁性の保持部材、5は加圧ローラ、6はニップ部、8及び9は温度検知手段を示す。 In FIG. 5, 1 is a transfer material, 2 is a heating element, 3 is a coil assembly, 4 is an insulating holding member, 5 is a pressure roller, 6 is a nip portion, and 8 and 9 are temperature detection means.
図5に示す誘導加熱定着装置は、転写材1上に保持されたトナーを加熱溶融して当該転写材1に定着させるものであり、トナーに対する離型性を有する離型層を表面に備え、高透磁率の磁性材料からなるコアを収納する剛性材料からなる中空円筒状の加熱体2と、加熱体2に誘導電流を生じさせて加熱体2を誘導加熱するコイルアセンブリ3と、コイルアセンブリ3に電力を供給する高周波交流電源部7と、コイルアセンブリ3を保持すると共に加熱体2の内方に固定設置される絶縁性の保持部材4と、未定着トナーを保持した転写材1を加熱体2との間に挟持しつつ加熱体2とともに回転する加圧ローラ5と、加熱体2を加圧ローラ5が圧接するニップ部6の前後の加熱体2の温度を検知するために配設された温度検知手段8、9と、該温度検知手段8,9からの情報を元に供給電力量を制御する制御手段から構成されている。
The induction heating and fixing apparatus shown in FIG. 5 heats and melts the toner held on the transfer material 1 and fixes it to the transfer material 1. The induction heat fixing device includes a release layer having releasability with respect to the toner on the surface. A hollow
以下各部を詳述すると、本図では示されていない定着装置フレームに加熱体2はボールベアリング等の軸受けを介して、加圧ローラ5に圧着し、回転可能に枢着されている。加熱体とは内部にコイルアセンブリ3を収納する中空円筒状の剛性ローラ及び中空状のフレキシブルなスリーブをいう。フレキシブルなスリーブとはベルトを含む。
In the following, each part will be described in detail. The
加熱体2は、セラミック、耐熱樹脂等の剛体基材に耐熱性が高いシリコンゴムまたはフッ素ゴム等よりなる弾性層を持ち、ニッケル、アルミニウム、鉄等からなる、薄肉で導電性で且つ磁性を有する層から構成される中空円筒状剛性ローラである。コイルアセンブリ3からの交番磁束により渦電流を効果的に発生する導電性を有する強磁性材を用いるのが好ましい。加熱体2に強磁性体を用いることで、多くの磁束がこの加熱体2内を通過するので、発熱効率が一層良くなる。加熱体2の外周表面には、転写材1を分離し易くするために、フッ素樹脂をコーティングして、トナーに対して良好な離型性と耐熱性とを有する離型層が形成されている。
The
《転写材》
本発明に用いる転写材は、トナー画像を保持する支持体で、通常画像支持体、記録材或いは転写紙と通常よばれるものである。具体的には薄紙から厚紙までの普通紙や上質紙、アート紙やコート紙等の塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布等の各種転写材を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
<Transfer material>
The transfer material used in the present invention is a support for holding a toner image, and is usually called an image support, a recording material or transfer paper. Specifically, various transfer materials such as plain paper and fine paper from thin paper to thick paper, coated printing paper such as art paper and coated paper, commercially available Japanese paper and postcard paper, plastic film for OHP, cloth, etc. However, it is not limited to these.
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[外添剤の準備と製造]
《小径の無機粒子》
二酸化珪素粒子と二酸化チタン粒子を表1に記載のように混合して「無機粒子1−1〜1−6」を準備した。
[Preparation and production of external additives]
<Small-diameter inorganic particles>
Silicon dioxide particles and titanium dioxide particles were mixed as shown in Table 1 to prepare “inorganic particles 1-1 to 1-6”.
表1に、用いた材料とその個数平均一次粒子径を示す。 Table 1 shows the materials used and their number average primary particle size.
《大径の無機粒子》
個数平均一次粒子径の異なる二酸化チタンからなる「無機粒子2−1〜2−5」を準備した。
《Large diameter inorganic particles》
“Inorganic particles 2-1 to 2-5” made of titanium dioxide having different number average primary particle sizes were prepared.
表2に、準備した材料の個数平均一次粒子径を示す。 Table 2 shows the number average primary particle size of the prepared materials.
《金属酸化物粒子の製造》
〈金属酸化物粒子3−1の製造〉
金属酸化物粒子の製造には、図3に記載の装置を用いた。
<< Manufacture of metal oxide particles >>
<Manufacture of metal oxide particles 3-1>
The apparatus shown in FIG. 3 was used for the production of metal oxide particles.
室温下、下記の原料を混合して調製された原料液を、竪型燃焼炉の頂部に設けられたバーナーに供給し、バーナー先端部に取り付けられた噴霧ノズルから噴霧媒体の空気により微細液滴にして噴霧し、プロパンの燃焼による補助火炎により燃焼させた。支燃性ガスとしてバーナーから酸素、空気を供給した。 A raw material liquid prepared by mixing the following raw materials at room temperature is supplied to a burner provided at the top of the vertical combustion furnace, and fine droplets are generated from the spray nozzle attached to the tip of the burner by the air of the spray medium. Sprayed and burned with an auxiliary flame from the combustion of propane. Oxygen and air were supplied from the burner as combustion-supporting gas.
尚、噴霧空気を4Nm3/hr、プロパン量を0.4Nm3/hr、酸素空気の供給量を100Nm3/hrにコントロールし、火炎温度を2500℃に調整して燃焼し、サイクロンとバグフィルターで捕集して製造した。
Incidentally, the atomizing
原料
ヘキサメチルジシロキサン 72質量部
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 14質量部
トリイソステアリルイソプロピルチタネート 14質量部
上記で製造した金属酸化物粒子を透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、ドメイン・マトリックス構造をしていることが確認できた。また、金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡写真を撮影し、画像解析装置「ルーゼックス AP」((株)ニレコ製)で計測した結果、104nmであった。
Raw material Hexamethyldisiloxane 72 parts by mass γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane 14 parts by mass Triisostearyl isopropyl titanate 14 parts by mass As a result of observing the metal oxide particles produced above using a transmission electron microscope, It was confirmed that it had a matrix structure. The number average primary particle size of the metal oxide particles was 104 nm as a result of taking a transmission electron micrograph and measuring it with an image analyzer “Luzex AP” (manufactured by Nireco Corporation).
〈金属酸化物粒子3−2〜3−6の製造〉
「金属酸化物粒子3−1」の作製に用いた原料を表3のように変更、火炎温度を表3のように調整して燃焼させた以外は同様にして「金属酸化物粒子3−2〜3−6」を製造した。
<Production of metal oxide particles 3-2 to 3-6>
The “metal oxide particles 3-2” were prepared in the same manner except that the raw materials used in the production of the “metal oxide particles 3-1” were changed as shown in Table 3, and the flame temperature was adjusted as shown in Table 3 to cause combustion. ˜3-6 ”.
表3に、「金属酸化物粒子3−1〜3−6」の作製に用いた原料とその混合比を示す。 Table 3 shows the raw materials used for the production of “metal oxide particles 3-1 to 3-6” and their mixing ratios.
表4に、「金属酸化物粒子3−1〜3−6」の原料組成及び製造条件、得られた粒子の構造、個数平均一次粒子径及びドメインの個数基準の水平方向のフェレ径を示す。 Table 4 shows the raw material composition and production conditions of the “metal oxide particles 3-1 to 3-6”, the structure of the obtained particles, the number average primary particle diameter, and the horizontal ferret diameter based on the number of domains.
[トナーの作製]
〈トナー母体の作製〉
(コア用樹脂粒子の作製)
第一段重合(ミニエマ重合)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、下記単量体混合液を入れ、そこにペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル100gを添加し、70℃に加温して溶解させて単量体溶液を調製した。
[Production of toner]
<Production of toner base>
(Preparation of core resin particles)
First stage polymerization (mini-emer polymerization)
Into a reaction vessel equipped with a stirrer, temperature sensor, cooling tube, and nitrogen introducing device, the following monomer mixture solution is added, and 100 g of pentaerythritol tetrabehenate is added thereto, heated to 70 ° C. and dissolved. A monomer solution was prepared.
スチレン 175.0g
n−ブチルアクリレート 60.0g
メタクリル酸 15.0g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 7.0g
一方、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム2gをイオン交換水1350gに溶解させた界面活性剤溶液を70℃に加温し、前記単量体溶液に添加混合した後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック社製)により、70℃で30分間混合分散を行い、乳化分散液を調製した。
175.0 g of styrene
n-Butyl acrylate 60.0g
Methacrylic acid 15.0 g
n-octyl-3-mercaptopropionate 7.0 g
On the other hand, a surfactant solution prepared by dissolving 2 g of polyoxyethylene (2) sodium dodecyl ether sulfate in 1350 g of ion-exchanged water is heated to 70 ° C., added to and mixed with the monomer solution, and then a machine having a circulation path. An emulsified dispersion was prepared by mixing and dispersing at 70 ° C. for 30 minutes using a type disperser “CLEARMIX” (manufactured by M Technique).
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム7.5gをイオン交換水150gに溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を78℃にて1.5時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子を調製した。これを「樹脂粒子(1H)」とする。 Next, an initiator solution prepared by dissolving 7.5 g of potassium persulfate in 150 g of ion exchange water was added to this dispersion, and polymerization was performed by heating and stirring the system at 78 ° C. for 1.5 hours. Resin particles were prepared. This is referred to as “resin particles (1H)”.
第二段重合
上記のようにして得られた「樹脂粒子(1H)」に、過硫酸カリウム12gをイオン交換水220g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 320.0g
n−ブチルアクリレート 100.0g
メタクリル酸 35.0g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 7.5g
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時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し樹脂粒子を得た。これを「コア用樹脂粒子」とする。
Second-stage polymerization To the “resin particles (1H)” obtained as described above, an initiator solution in which 12 g of potassium persulfate is dissolved in 220 g of ion-exchanged water is added, and under a temperature condition of 80 ° C.,
Styrene 320.0g
n-Butyl acrylate 100.0g
Methacrylic acid 35.0 g
n-octyl-3-mercaptopropionate 7.5 g
A monomer mixture consisting of was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropping, polymerization was carried out by heating and stirring for 2 hours, and then cooled to 28 ° C. to obtain resin particles. This is referred to as “core resin particles”.
(シェル用樹脂粒子の作製)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8gをイオン交換水3000gに溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温した。
(Preparation of resin particles for shell)
A reaction vessel equipped with a stirrer, a temperature sensor, a condenser, and a nitrogen introducing device was charged with a surfactant solution in which 8 g of sodium dodecyl sulfate was dissolved in 3000 g of ion-exchanged water, and stirred at a stirring speed of 230 rpm under a nitrogen stream. The internal temperature was raised to 80 ° C.
この界面活性剤溶液に、過硫酸カリウム10gをイオン交換水200gに溶解させた界面活性剤溶液を添加し、液温を80℃とした後、下記単量体混合液を100分かけて滴下し、この系を80℃にて2時間にわたり加熱、撹拌することにより重合を行い、「シェル用樹脂粒子」を調製した。 To this surfactant solution, a surfactant solution in which 10 g of potassium persulfate was dissolved in 200 g of ion-exchanged water was added, the temperature of the solution was adjusted to 80 ° C., and the following monomer mixture was added dropwise over 100 minutes. The system was polymerized by heating and stirring at 80 ° C. for 2 hours to prepare “resin particles for shell”.
スチレン 570.0g
n−ブチルアクリレート 165.0g
メタクリル酸 70.0g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 5.5g
(着色剤分散液の作製)
ドデシル硫酸ナトリウム90gをイオン交換水1600gに撹拌溶解した。この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック「リーガル330R」(キャボット社製)400gを徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)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整した。これを、「着色剤分散液」とする。この着色剤分散液における着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定したところ、110nmであった。
Styrene 570.0g
n-Butyl acrylate 165.0g
Methacrylic acid 70.0g
n-octyl-3-mercaptopropionate 5.5 g
(Preparation of colorant dispersion)
90 g of sodium dodecyl sulfate was dissolved in 1600 g of ion-exchanged water with stirring. While stirring this solution, 400 g of carbon black “Regal 330R” (manufactured by Cabot) is gradually added, and then dispersed by using a stirrer “Claremix” (manufactured by M Technique Co., Ltd.). A dispersion of agent particles was prepared. This is referred to as a “colorant dispersion”. The particle diameter of the colorant particles in this colorant dispersion was measured using an electrophoretic light scattering photometer “ELS-800” (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) and found to be 110 nm.
(凝集・融着工程)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、下記材料を入れ撹拌し、液温を30℃に調整した後、この溶液に5Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調整した。
(Aggregation / fusion process)
In a reaction vessel equipped with a stirrer, temperature sensor, condenser, and nitrogen introduction device, the following materials were placed and stirred. After adjusting the liquid temperature to 30 ° C., 5N sodium hydroxide aqueous solution was added to this solution to adjust the pH. Adjusted to 10.
コア用樹脂粒子 2000g(固形分換算で300g)
イオン交換水 1400g
着色剤分散液1 420g
次いで、塩化マグネシウム・6水和物60gをイオン交換水60gに溶解した水溶液を、撹拌下、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60分間かけて98℃まで昇温して凝集を行い、粒子径を成長させ会合反応を行った。その状態で、「コールターマルチサイザーIII」(ベックマン・コールター社製)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメディアン粒径(D50)が5μmになった時点で、塩化ナトリウム8.5gをイオン交換水35gに溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止し、6時間撹拌し融着させた。
Core resin particles 2000 g (300 g in terms of solid content)
Ion exchange water 1400g
Colorant dispersion 1 420 g
Next, an aqueous solution in which 60 g of magnesium chloride hexahydrate was dissolved in 60 g of ion-exchanged water was added over 10 minutes at 30 ° C. with stirring. After standing for 3 minutes, the temperature was started to rise, and the system was heated to 98 ° C. over 60 minutes for agglomeration to grow the particle size and carry out an association reaction. In this state, the particle size of the associated particles was measured with “Coulter Multisizer III” (manufactured by Beckman Coulter), and when the median particle size (D 50 ) on the volume basis became 5 μm, sodium chloride 8. An aqueous solution in which 5 g was dissolved in 35 g of ion-exchanged water was added to stop particle growth, and the mixture was stirred for 6 hours for fusion.
更に、上記粒子を融着させるため、液温度98℃にて加熱撹拌し、「FPIA−2100」(シスメックス社製)による測定で円形度0.965になるまで、粒子間の融着を進行させ「コア用樹脂粒子の凝集粒子」を得た。 Further, in order to fuse the particles, the particles are heated and stirred at a liquid temperature of 98 ° C., and the fusion between the particles is allowed to proceed until the circularity becomes 0.965 as measured by “FPIA-2100” (manufactured by Sysmex Corporation). “Agglomerated particles of core resin particles” were obtained.
更に、「シェル用樹脂粒子」530gを添加し、4時間にわたり加温撹拌を継続し、「コア用樹脂粒子の凝集粒子」表面に「シェル用樹脂粒子」を融着させた。ここで、塩化ナトリウム17gを加え粒子成長を停止させた後、「シェル用樹脂粒子」の融着のため、97℃にて2時間加熱撹拌を行った。その後、30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを2.0に調整し、撹拌を停止し「トナー母体の分散液」を作製した。 Further, 530 g of “shell resin particles” was added, and heating and stirring were continued for 4 hours to fuse “shell resin particles” to the surface of “aggregated particles of core resin particles”. Here, after 17 g of sodium chloride was added to stop the particle growth, the mixture was heated and stirred at 97 ° C. for 2 hours in order to fuse the “shell resin particles”. Thereafter, the mixture was cooled to 30 ° C., hydrochloric acid was added to adjust the pH to 2.0, stirring was stopped, and a “toner base dispersion” was prepared.
(洗浄・乾燥工程)
凝集・融着工程にて作製した「トナー母体の分散液」をバスケット型遠心分離機「MARKIII 型式番号60×40」(松本機械社製)で固液分離し、「トナー母体粒子のウェットケーキ」を形成した。該ウェットケーキを、前記バスケット型遠心分離機で水洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー」(セイシン企業社製)に移し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥して「トナー母体」を作製した。
(Washing / drying process)
The “toner matrix dispersion” produced in the aggregation / fusion process is solid-liquid separated with a basket-type centrifuge “MARKIII model number 60 × 40” (Matsumoto Kikai Co., Ltd.), and “wet toner particle wet cake” Formed. The wet cake is washed with water using the basket-type centrifuge, and then transferred to a “flash jet dryer” (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). The wet cake is dried until the water content becomes 0.5% by mass to obtain a “toner base”. Produced.
(外添剤混合工程)
上記の「トナー母体」100質量部に、表1に記載の外添剤を各々添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工社製)で10分間混合し、その後45μmの目開きのフルイで粗大粒子を除去し、「トナー1〜21」を作製した。これらを「実施例1〜11」と「比較例1〜10」とする。
(External additive mixing process)
The external additives listed in Table 1 were added to 100 parts by weight of the above “toner base”, mixed for 10 minutes with a “Henschel mixer” (manufactured by Mitsui Miike Chemical Co., Ltd.), and then coarse with a sieve having an opening of 45 μm. The particles were removed to prepare “Toners 1 to 21”. These are referred to as “Examples 1 to 11” and “Comparative Examples 1 to 10”.
表5に、トナー作製に用いた「小径の無機微粒子」、「大径の無機微粒子」、「金属酸化物粒子3」のNo.とその添加量を示す。
Table 5 shows Nos. Of “small-sized inorganic fine particles”, “large-sized inorganic fine particles”, and “
[現像剤の調製]
上記で得られた各トナーにシリコン樹脂を被覆した体積平均粒径50μmのフェライトキャリアを混合し、トナー濃度が6質量%の「現像剤1〜21」を調製した。
[Developer preparation]
Each toner obtained above was mixed with a silicon carrier-coated ferrite carrier having a volume average particle diameter of 50 μm to prepare “Developers 1 to 21” having a toner concentration of 6% by mass.
[実写評価]
市販の複合機「7272」(トナーリサイクル方式)(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)の定着装置を図5に記載の誘導加熱定着装置に変更した改造機に、上記で作製した「実施例1〜11」、「比較例1〜10」を順番に装填し、20℃、55%RHの環境で、画素率が10%の画像(文字画像が7%、人物顔写真、べた白画像、べた黒画像がそれぞれ1/4等分にあるオリジナル画像)を、A4版上質紙(64g/m2)に100万枚にわたるプリントを行い、以下の評価項目について評価を行った。尚、評価において、◎、○及び△は問題が無く合格、×は問題が有り不合格とした。
[Live-action evaluation]
The above-described “Examples 1 to 11” were prepared by replacing the fixing device of the commercially available multifunction machine “7272” (toner recycling method) (manufactured by Konica Minolta Business Technologies) with the induction heating fixing device shown in FIG. ”,“ Comparative Examples 1 to 10 ”in order, an image with a pixel rate of 10% in an environment of 20 ° C. and 55% RH (7% character image, portrait photo, solid white image, solid black image) Were printed on A4 quality paper (64 g / m 2 ) over 1 million sheets, and the following evaluation items were evaluated. In the evaluation, ◎, ○, and Δ were acceptable with no problems, and × were unacceptable with problems.
〈画像かぶり〉
画像かぶりは、プリントされていない転写材(白紙)の濃度を20カ所、画像濃度を測定し、その平均値を白紙濃度とし、次に、無地画像のプリントがなされた転写材の白地部分を同様に20カ所、画像濃度を測定し平均濃度を算出し、その平均濃度から前記白紙濃度を引いた値をかぶり濃度として評価した。測定は反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて行った。
<Image cover>
For image fogging, the density of unprinted transfer material (white paper) is measured at 20 locations, the image density is measured, the average value is used as the white paper density, and then the white background portion of the transfer material on which the plain image is printed is the same. The image density was measured at 20 locations, the average density was calculated, and the value obtained by subtracting the white paper density from the average density was evaluated as the fog density. The measurement was performed using a reflection densitometer “RD-918” (manufactured by Macbeth).
評価基準
◎:画像かぶり濃度が、0.003以下で優れている
○:画像かぶり濃度が、0.006以下で良好
△:画像かぶり濃度が、0.010以下で実用上問題ないレベル
×:画像かぶり濃度が、0.010より大きく実用上問題となるレベル。
Evaluation Criteria A: Excellent when the image fog density is 0.003 or less. B: Excellent when the image fog density is 0.006 or less. Δ: Level at which the image fog density is 0.010 or less. The fog density is larger than 0.010 and is a practical problem.
〈画像濃度〉
画像濃度は、べた黒画像部の濃度を反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて12点測定して評価した。
<Image density>
The image density was evaluated by measuring the density of a solid black image portion at 12 points using a reflection densitometer “RD-918” (manufactured by Macbeth).
評価基準
◎:画像濃度が、1.35以上で優れている
○:画像濃度が、1.30以上で良好
△:画像濃度が、1.20以上、1.30以下で実用上問題ないレベル
×:画像濃度が、1.20未満で実用上問題となるレベル。
Evaluation Criteria A: Excellent when the image density is 1.35 or more B: Good when the image density is 1.30 or more Δ: Level at which there is no practical problem when the image density is 1.20 or more and 1.30 or less : Image density is less than 1.20, which is a practical problem.
〈転写率〉
1枚、50万枚、100万枚プリント終了後、画素濃度が1.30のソリッド画像(20mm×50mm)を形成し、下記式により転写率を求めて、評価を行った。
<Transfer rate>
After printing one sheet, 500,000 sheets, and 1 million sheets, a solid image (20 mm × 50 mm) having a pixel density of 1.30 was formed, and the transfer rate was determined by the following formula and evaluated.
転写率(%)=(転写材に転写されたトナーの質量/感光体上に現像されたトナーの質量)×100
評価基準
○:転写率が、90%以上で良好
△:転写率が、80%以上で実用上問題ないレベル
×:転写率が、80%未満で実用上問題となるレベル。
Transfer rate (%) = (mass of toner transferred onto transfer material / mass of toner developed on photoreceptor) × 100
Evaluation criteria ○: Transfer rate is 90% or more and good Δ: Transfer rate is 80% or more and practically no problem ×: Transfer rate is less than 80% and practically problematic
〈細線再現性〉
細線再現性は、1枚、50万枚、100万枚プリント終了後、1mm幅に8本、5本の黒線が引かれた原稿をプリントし、何本まで解像できているかで評価した。
<Reproducibility of thin lines>
Fine line reproducibility was evaluated after printing 1, 500,000, and 1 million sheets, and how many lines could be resolved by printing a document with 8 black lines and 5 black lines drawn in 1 mm width. .
◎:8本/mmまで解像でき、細線の再現性が良好
○:5本/mmまで解像でき、細線の再現性がまず良好
×:5本/mmを解像できす、細線の再現性が悪い。
◎: Resolving up to 8 lines / mm, good reproducibility of fine lines ○: Resolving up to 5 lines / mm, good reproducibility of thin lines first x: Reproduction of thin lines that can resolve 5 lines / mm The nature is bad.
表6に評価結果を示す。 Table 6 shows the evaluation results.
評価結果から明らかなように、「実施例1〜11」は何れの評価項目も優れているが、「比較例1〜10」は評価項目のいくつかの項目に問題が有ることが判る。 As is clear from the evaluation results, “Examples 1 to 11” are excellent in all evaluation items, but “Comparative Examples 1 to 10” have some problems in the evaluation items.
1 金属酸化物粒子
2 連続相の領域であるマトリックス
3 ドメイン
1
Claims (8)
前記外添剤として、
個数平均一次粒子径が10〜50nmの無機粒子と
個数平均一次粒子径が70〜150nmの無機粒子と
個数平均一次粒子径が70〜150nmの2種類以上の金属元素を含むドメイン・マトリックス構造を有する金属酸化物粒子と
を用いることを特徴とする静電荷像現像用トナー。 In the electrostatic image developing toner obtained by adding an external additive to the base particles obtained by agglomerating and fusing the resin particles,
As the external additive,
Inorganic particles having a number average primary particle size of 10 to 50 nm;
Inorganic particles having a number average primary particle size of 70 to 150 nm;
Metal oxide particles having a domain matrix structure containing two or more kinds of metal elements having a number average primary particle diameter of 70 to 150 nm;
A toner for developing electrostatic images, characterized in that
該感光体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、
該トナー像が転写された転写材を感光体から分離する分離手段と、
該転写手段により転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、
転写後に感光体上に残留したトナーを回収し、該現像手段に戻すトナーリサイクル手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the photoreceptor with a developer having the electrostatic charge image developing toner according to any one of claims 1 to 4 to form a toner image;
Transfer means for transferring a toner image formed on the photoreceptor to a transfer material;
Separating means for separating the transfer material onto which the toner image has been transferred from the photoreceptor;
Fixing means for fixing the toner image transferred onto the transfer material by the transfer means;
An image forming apparatus comprising: a toner recycling unit that collects toner remaining on the photosensitive member after transfer and returns the toner to the developing unit.
該感光体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写工程と、
該トナー像が転写された転写材を感光体から分離する分離工程と、
該転写材に転写されたトナー像を転写材に定着する定着工程と、
転写後に感光体上に残留したトナーを回収し、該現像工程に戻すトナーリサイクル工程からなることを特徴とする画像形成方法。 A developing step of forming a toner image by developing the electrostatic latent image formed on the photoreceptor with a developer having the electrostatic charge image developing toner according to any one of claims 1 to 4.
A transfer step of transferring the toner image formed on the photoreceptor to a transfer material;
A separation step of separating the transfer material onto which the toner image has been transferred from the photoreceptor;
A fixing step of fixing the toner image transferred to the transfer material to the transfer material;
An image forming method comprising: a toner recycling step for collecting toner remaining on a photosensitive member after transfer and returning the toner to the developing step.
加熱された加熱ローラと加圧ローラとの間に形成されるニップ部に、
該転写材を搬送させてトナー像を溶融定着させることを特徴とする請求項7に記載の画像形成方法。 In the fixing step of fixing the toner image transferred to the transfer material to the transfer material, the heating roller is heated by the action of a magnetic field generated in the induction coil by application of an alternating current,
In the nip formed between the heated heating roller and the pressure roller,
The image forming method according to claim 7, wherein the transfer material is conveyed to melt and fix the toner image.
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