JP5196202B2 - Negatively chargeable toner and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真法、静電記録、静電印刷等に使用される負帯電性トナーおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a negatively chargeable toner used for electrophotography, electrostatic recording, electrostatic printing, and the like, and a method for producing the same.
電子写真法では、光導電性物質を設けた潜像坦持体に形成した静電潜像を着色剤を含有したトナーを用いて現像を行った後に、中間転写媒体に転写し、更に紙等の記録材にトナー画像を転写し、熱、圧力等により定着して複写物や印刷物を形成するものである。このような印刷物における印刷画像品質の向上、あるいは機器のコストダウン、小型化、省電力化、省資源化等のために、トナーに対するニーズとしては、(1)トナーの小粒径化による印刷画像の解像性や階調性の向上、トナー層の薄層化、廃トナー量の削減、ページ当りのトナー消費量の低減、(2)定着温度の低温度化による消費電力の低減、(3)オイルレス定着化による定着装置の簡素化、(4)フルカラー画像における色相、透明性、光沢の向上、(5)トナー定着時における有害性VOC(揮発性有機化合物)の低減等がある。 In electrophotography, an electrostatic latent image formed on a latent image carrier provided with a photoconductive substance is developed using a toner containing a colorant, and then transferred to an intermediate transfer medium, and further, paper or the like. The toner image is transferred to the recording material and fixed by heat, pressure or the like to form a copy or printed matter. In order to improve the quality of printed images in such printed matter, or to reduce the cost, size, power consumption, and resource of equipment, the need for toner includes (1) printed images by reducing the toner particle size. Improvement of resolution and gradation, reduction of toner layer, reduction of waste toner amount, reduction of toner consumption per page, (2) reduction of power consumption by lowering fixing temperature, (3 There are simplification of a fixing device by oilless fixing, (4) improvement of hue, transparency and gloss in a full color image, and (5) reduction of harmful VOC (volatile organic compound) at the time of toner fixing.
古くから行われている粉砕法による粉体トナーにおいても、基本的には小粒径化は可能であるが、小粒径化に伴い、トナー粒子表面に露出する着色剤やワックス等の離型剤の比率が増大するために帯電制御が難しくなる、トナー粒子が不定形のために粉体流動性が悪化する、製造に要するエネルギーコストが高騰する、などの問題が生じ、粉砕法によるトナーでは上記のようなニーズを十分に満足することは実際上困難である。 Even in powder toners by the pulverization method that has been used for a long time, it is basically possible to reduce the particle size, but as the particle size decreases, the release of the colorant, wax, etc. exposed on the toner particle surface As the ratio of the agent increases, charging control becomes difficult, the toner particles are irregularly shaped, the powder fluidity deteriorates, and the energy cost required for production rises. It is practically difficult to sufficiently satisfy the above needs.
このような背景から、従来から重合法や乳化分散法によるトナー(以下、ケミカルトナーという)の開発が活発に行われてきた。重合法によるトナーに関しては、各種の方法が知られているが、中でもモノマー、重合開始剤、着色剤および電荷制御剤等を分散安定剤の存在下で水性媒体中に攪拌しながら加えて油滴を形成させ、その後、昇温して重合反応を行ってトナー粒子を得る懸濁重合法が広く知られている。あるいは、乳化重合、懸濁重合により微粒子を形成させ、その微粒子を凝集させ、さらに凝集した微粒子を融着させることによりトナー粒子を得る会合法も提案されている。しかしながらこのような重合法、あるいは重合法により製造された微粒子を用いる会合法では、トナー粒子の小粒径化には問題ないものの、結着樹脂の主成分がラジカル重合可能なビニル重合体に限られていることから、カラートナーなどに好適なポリエステル樹脂やエポキシ樹脂によるトナーを製造することはできない。また、重合法では、VOC(未反応モノマーなどからなる揮発性有機化合物)低減が難しいという問題もあり、その改善が望まれている。 Against this background, development of toners (hereinafter referred to as chemical toners) by polymerization methods and emulsion dispersion methods has been actively conducted. Various methods are known for the toner by the polymerization method. Among them, a monomer, a polymerization initiator, a colorant, a charge control agent, and the like are added to an aqueous medium with stirring in an aqueous medium in the presence of a dispersion stabilizer. A suspension polymerization method is widely known in which toner particles are obtained by raising the temperature and then performing a polymerization reaction. Alternatively, an association method has been proposed in which toner particles are obtained by forming fine particles by emulsion polymerization or suspension polymerization, aggregating the fine particles, and further fusing the aggregated fine particles. However, the polymerization method or the association method using fine particles produced by the polymerization method has no problem in reducing the particle size of the toner particles, but the main component of the binder resin is limited to a vinyl polymer capable of radical polymerization. Therefore, it is not possible to produce a toner made of polyester resin or epoxy resin suitable for color toners. In addition, the polymerization method has a problem that it is difficult to reduce VOC (volatile organic compounds composed of unreacted monomers), and improvement thereof is desired.
一方、乳化分散法によるトナーの製法は、結着樹脂と着色剤等の疎水性溶剤を水性媒体に乳化させてトナー粒子を得るという方法であって、重合法と同様にトナーの小粒径化や球形化に容易に対応できることに加え、重合法に比べ、結着樹脂の種類の選択幅が広くなる、残留モノマー低減が容易である、着色剤等の濃度を低濃度から高濃度まで任意に変化させることができる、などの利点を有している。また、定着温度が比較的低く、また定着時に鋭敏に溶融して画像表面が平滑になりやすいトナー用結着樹脂としては、スチレン−アクリル樹脂よりもポリエステル樹脂が好ましく、特にカラートナーについては、可撓性に優れるポリエステル樹脂の方が好ましい。ところが、前述したように重合法では、ポリエステル樹脂を結着樹脂の主成分とするトナー粒子を製造することはできない。そこで、近年では、乳化分散法によってポリエステル樹脂を結着樹脂とする小粒径トナーを製造することが注目されている。 On the other hand, the toner production method by the emulsification dispersion method is a method in which a hydrophobic solvent such as a binder resin and a colorant is emulsified in an aqueous medium to obtain toner particles, and the toner particle size is reduced as in the polymerization method. In addition to being easily adaptable to spheroidization and spheroidization, the choice of binder resin is wider than the polymerization method, residual monomer can be easily reduced, and the concentration of colorants, etc. can be arbitrarily set from low to high. It has the advantage that it can be changed. As the binder resin for toner, which has a relatively low fixing temperature and tends to melt sharply at the time of fixing and the image surface becomes smooth, a polyester resin is preferable to a styrene-acrylic resin. A polyester resin excellent in flexibility is preferred. However, as described above, the polymerization method cannot produce toner particles having a polyester resin as a main component of the binder resin. Therefore, in recent years, attention has been focused on producing a small particle size toner using a polyester resin as a binder resin by an emulsification dispersion method.
ポリエステル樹脂を結着樹脂とする小粒径トナーの製法としては、(1)ポリエステル樹脂を結着樹脂として使用して乳化分散した後、得られた微粒子を凝集させ、さらに加温して融着させることにより会合体を形成してトナー粒子とする、所謂、凝集工程と融着工程の二つの工程を順次行う「会合」による製造方法と、(2)乳化分散により微粒子を製造した後に、該微粒子を凝集させる工程と凝集した微粒子同志を融着させる工程を同時に行う、すなわち、乳化分散により製造した微粒子の凝集と融着を一工程で行う「合一」による製造方法があり、後者の「合一」による製造方法によれば、簡便に、かつ短時間で球形のトナー粒子を得ることができることが知られている。特に、特許文献等1には、ポリエステル樹脂等を含有する混合物を乳化させ分散液とした後、分散安定剤・電解質を添加すると「合一」処理を安定して行うことができ、乳化ロスが無く、しかも粒度分布がシャープなケミカルトナーが得られ、また、簡便かつ短時間で、しかも高収率で得られることが記載されている。 The method for producing a small particle toner using a polyester resin as a binder resin is as follows: (1) After emulsifying and dispersing using a polyester resin as a binder resin, the resulting fine particles are agglomerated and further heated and fused. A production method by “association” in which two steps of an aggregation step and a fusion step are sequentially performed to form toner aggregates to form toner particles, and (2) after producing fine particles by emulsion dispersion, There is a production method by “unification” in which the step of aggregating the fine particles and the step of fusing the agglomerated fine particles together are performed, that is, the aggregation and fusion of the fine particles produced by emulsion dispersion are performed in one step. It is known that the production method according to “Unification” makes it possible to obtain spherical toner particles easily and in a short time. In particular, in Patent Document 1 and the like, a mixture containing a polyester resin or the like is emulsified to form a dispersion, and then a dispersion stabilizer / electrolyte can be added to stably perform the “unification” treatment, resulting in an emulsion loss. No chemical toner with a sharp particle size distribution is obtained, and it is described that it can be obtained easily, in a short time, and in a high yield.
しかしながら、このような転相乳化により得られるトナー母粒子を外添処理してトナーとし、多数枚印字等に使用しても、耐久印刷後では帯電量が低下し、耐久性に問題のあるトナーしか得られないという問題がある。トナーの帯電性の低下が生じると、現像ローラ上からトナーが脱落し、トナー搬送量の不均一が生じて印字画像にムラが生じるといった問題が生じる。そのため、負帯電性トナーの帯電性の改良の観点から、トナー母粒子にシリカ微粒子等の流動性付与剤と共にアルミナ等の帯電性付与剤を組み合わせ外添して帯電性を安定させたり(特許文献2)、また、樹脂微粒子と共に帯電性の補助の観点から無機微粒子を外添することが知られている(特許文献3)が、帯電の不安定による問題を解決するには不十分である。また、外添処理に際しては、混合処理槽を球形として転動状態を改善したものが知られている(特許文献4、特許文献5)が、球形度の高いトナー母粒子を採用した場合には、その転動性には優れるものの不定形トナーに比してその表面積が相対的に小さく、また、表面の凹凸も少なくなるために遊離してしまう外添剤量が多く、これにより帯電の不安定化が生じる一因にもなっている。
However, even if toner base particles obtained by phase inversion emulsification are externally treated to obtain toner and used for printing on a large number of sheets, the amount of charge is reduced after durable printing, and the toner has a problem with durability. There is a problem that can only be obtained. When the chargeability of the toner is lowered, the toner is dropped from the developing roller, causing a problem that the toner transport amount is non-uniform and the printed image is uneven. Therefore, from the viewpoint of improving the chargeability of the negatively chargeable toner, the toner base particles are externally added with a fluidity imparting agent such as silica fine particles and a chargeability imparting agent such as alumina to stabilize the chargeability (Patent Documents). 2) In addition, it is known that inorganic fine particles are externally added together with resin fine particles from the viewpoint of assisting charging (Patent Document 3), but this is insufficient to solve the problem due to unstable charging. In addition, in the external addition process, a mixture processing tank having a spherical shape with an improved rolling state is known (
本発明は、着色剤、ワックス成分およびアニオン型自己水分散型ポリエステル樹脂を分散・溶解した疎水性溶剤溶液に水性媒体を添加し、転相乳化して得られるトナー母粒子からなる負帯電性トナーであって、多数枚印字に際しての帯電安定性に優れ、また、印字画像にムラが生じることのない耐久性に優れる負帯電性トナー、およびその製造方法の提供を課題とする。 The present invention relates to a negatively chargeable toner comprising toner base particles obtained by adding an aqueous medium to a hydrophobic solvent solution in which a colorant, a wax component, and an anionic self-water-dispersible polyester resin are dispersed and dissolved, and phase inversion emulsification. Thus, it is an object of the present invention to provide a negatively chargeable toner that is excellent in charging stability when printing a large number of sheets and has excellent durability that does not cause unevenness in a printed image, and a manufacturing method thereof.
本発明の負帯電性トナーは、着色剤、ワックス成分およびアニオン型自己水分散型ポリエステル樹脂を分散・溶解した疎水性溶剤溶液に水性媒体を添加し、転相乳化して得られる粒子を更に凝集・合一することで形成されるトナー母粒子と、
シランカップリング剤による疎水化処理を施した個数平均一次粒子径が7〜60nmの疎水性シリカ微粒子と、
シランカップリング剤による疎水化処理を施した個数平均一次粒子径が10〜40nmの疎水性酸化チタン微粒子と、
シランカップリング剤による疎水化処理を施した個数平均一次粒子径が100〜600nmの疎水性α型アルミナ微粒子と、
を有することを特徴とする。
The negatively chargeable toner of the present invention further agglomerates particles obtained by adding an aqueous medium to a hydrophobic solvent solution in which a colorant, a wax component and an anionic self-water-dispersible polyester resin are dispersed and dissolved, and phase inversion emulsification. Toner base particles formed by uniting ,
Hydrophobic silica fine particles having a number average primary particle diameter of 7 to 60 nm subjected to a hydrophobization treatment with a silane coupling agent;
Hydrophobic titanium oxide fine particles having a number average primary particle size of 10 to 40 nm subjected to a hydrophobic treatment with a silane coupling agent;
Hydrophobic α-type alumina fine particles having a number average primary particle size of 100 to 600 nm subjected to a hydrophobization treatment with a silane coupling agent;
It is characterized by having.
本発明の負帯電性トナーは、さらに、シランカップリング剤による疎水化処理を施した個数平均一次粒子径が100〜600nmの疎水性シリカ微粒子を有することを特徴とする。
トナー母粒子の仕事関数は5.3〜5.7eVであり、
個数平均一次粒子径が100〜600nmの前記疎水性シリカ微粒子の仕事関数は5.0〜5.3eVであり、
個数平均一次粒子径が100〜600nmの前記疎水性α型アルミナ微粒子の仕事関数は4.9〜5.2eVであり、
かつ、前記トナー母粒子の仕事関数は、前記個数平均一次粒子径が100〜600nmの前記シリカ微粒子及びα型アルミナ微粒子の仕事関数よりも大であることを特徴とする。
The negatively chargeable toner of the present invention is further characterized by having hydrophobic silica fine particles having a number average primary particle diameter of 100 to 600 nm subjected to a hydrophobic treatment with a silane coupling agent.
The work function of the toner base particles is 5.3 to 5.7 eV,
The hydrophobic silica fine particles having a number average primary particle diameter of 100 to 600 nm have a work function of 5.0 to 5.3 eV,
The hydrophobic α-type alumina fine particles having a number average primary particle size of 100 to 600 nm have a work function of 4.9 to 5.2 eV,
The work function of the toner base particles is larger than the work function of the silica fine particles and α-type alumina fine particles having a number average primary particle diameter of 100 to 600 nm.
本発明の負帯電性トナーの製造方法は、着色剤、ワックス成分およびアニオン型自己水分散型ポリエステル樹脂を分散・溶解した疎水性溶剤溶液に水性媒体を添加して、転相乳化して得られる粒子を更に凝集・合一することでトナー母粒子を作成し、
前記トナー母粒子に球形の混合処理槽でシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が7〜60nmの疎水性シリカ微粒子を外添処理し、
外添処理された前記トナー母粒子に前記混合処理槽でシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が10〜40nmの疎水性酸化チタン微粒子およびシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が100〜600nmの疎水性α型アルミナ微粒子を外添処理することを特徴とする。
ここで、前記球形の混合処理槽は、水平円板状の槽底と、該水平円板状の槽底の中心を垂直に貫く回転駆動軸に被処理物を該混合処理槽の内壁に沿って螺旋状上向きに放出する攪拌羽根を取り付け、また、該回転駆動軸の延長線上の該混合処理層の頂部を垂直に貫く筒状部材を該筒状部材の先端部が該混合処理槽内に位置するように配置し、前記攪拌羽根の回転により螺旋状上向きに放出された前記被処理物を該混合処理槽の頂部まで移動させて前記被処理物の運動エネルギーを低下させ、前記被処理物を槽底の攪拌羽根に再供給する構造を有するものである。
The method for producing a negatively chargeable toner of the present invention is obtained by phase inversion emulsification by adding an aqueous medium to a hydrophobic solvent solution in which a colorant, a wax component and an anionic self-water-dispersible polyester resin are dispersed and dissolved. Create toner base particles by further aggregating and coalescing the particles,
The toner base particles are externally treated with hydrophobic silica fine particles having a number average primary particle diameter of 7 to 60 nm that have been subjected to a hydrophobic treatment with a silane coupling agent in a spherical mixing treatment tank,
The externally treated toner base particles are hydrophobized with hydrophobic titanium oxide fine particles having a number average primary particle size of 10 to 40 nm and a silane coupling agent, which are hydrophobized with a silane coupling agent in the mixing treatment tank. The hydrophobic α-type alumina fine particles having a number average primary particle size of 100 to 600 nm are externally added.
Here, the spherical mixing treatment tank includes a horizontal disk-shaped tank bottom and a rotating drive shaft that vertically penetrates the center of the horizontal disk-shaped tank bottom along the inner wall of the mixing treatment tank. A stirring blade that is spirally released upward is attached, and a cylindrical member that vertically penetrates the top of the mixing treatment layer on the extension line of the rotary drive shaft is inserted into the mixing treatment tank. The object to be processed is moved to the top of the mixing treatment tank by moving the object discharged spirally upward by the rotation of the stirring blade to reduce the kinetic energy of the object to be processed, Is re-supplied to the stirring blade at the bottom of the tank.
本発明の負帯電性トナーの製造方法は、着色剤、ワックス成分およびアニオン型自己水分散型ポリエステル樹脂を分散・溶解した疎水性溶剤溶液に水性媒体を添加して、転相乳化して得られる粒子を更に凝集・合一することでトナー母粒子を作成し、
前記トナー母粒子に上記の球形の混合処理槽でシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が7〜60nmの疎水性シリカ微粒子およびシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が100〜600nmの疎水性シリカ微粒子を外添処理し、
外添処理された前記トナー母粒子に上記の球形の混合処理槽でシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が10〜40nmの酸化チタン微粒子およびシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が100〜600nmの疎水性α型アルミナ微粒子を外添処理することを特徴とする。
The method for producing a negatively chargeable toner of the present invention is obtained by phase inversion emulsification by adding an aqueous medium to a hydrophobic solvent solution in which a colorant, a wax component and an anionic self-water-dispersible polyester resin are dispersed and dissolved. Create toner base particles by further aggregating and coalescing the particles,
Number average of the toner base particles hydrophobized with the silane coupling agent and the number average primary particle diameter of 7 to 60 nm hydrophobized with the silane coupling agent in the spherical mixing treatment tank. Externally treating hydrophobic silica fine particles having a primary particle size of 100 to 600 nm,
Hydrophobic treatment with fine particles of titanium oxide having a number average primary particle size of 10 to 40 nm and silane coupling agent, wherein the toner base particles subjected to external addition treatment are hydrophobized with a silane coupling agent in the spherical mixing treatment tank described above. The hydrophobic α-type alumina fine particles having a number average primary particle size of 100 to 600 nm are externally added.
本発明におけるトナー母粒子は、着色剤、ワックス成分およびアニオン型自己水分散型ポリエステル樹脂を分散・溶解した疎水性溶剤溶液に水性媒体を添加し、転相乳化して得られるものであり、乳化ロスが無く、しかも粒度分布がシャープなトナー母粒子であるが、水性媒体からトナー母粒子が分離され、十分に乾燥されたとしても、トナー母粒子中には樹脂を溶解させるために使用された疎水性溶剤がppmオーダー以上の濃度で残留すること、また、この残留した疎水性溶剤が、無機外添剤粒子の疎水化処理剤として、例えばアルキル基が珪素原子に直接結合した構造のジメチルポリシロキサン等のシリコーンオイルに対して溶解等の悪影響を及ぼし、外添剤の疎水性を低下させ、耐久印刷前後での帯電量の低下等の問題を生じることが判明した。本発明はこの問題の解決を目的とするもので、無機外添剤粒子をシランカップリング剤により疎水化処理して疎水処理することにより、その詳細な理由は不明であるが、トナー母粒子に残留する疎水性溶剤による影響を防止でき、多数枚印字後における帯電性の低下を防止できること、また、印字画像にムラが生じることのない負帯電性トナーとできることを見出したものである。 The toner base particles in the present invention are obtained by adding an aqueous medium to a hydrophobic solvent solution in which a colorant, a wax component, and an anionic self-water-dispersible polyester resin are dispersed and dissolved, and phase-inversion emulsification. Although the toner base particles have no loss and a sharp particle size distribution, they are used to dissolve the resin in the toner base particles even when the toner base particles are separated from the aqueous medium and sufficiently dried. The hydrophobic solvent remains at a concentration of the order of ppm or more, and this residual hydrophobic solvent is used as a hydrophobizing agent for inorganic external additive particles, for example, dimethylpolysiloxane having a structure in which an alkyl group is directly bonded to a silicon atom. It may cause adverse effects such as dissolution on silicone oils such as siloxane, reduce the hydrophobicity of external additives, and cause problems such as reduction in charge amount before and after durable printing. Found it was. The present invention aims to solve this problem. The inorganic external additive particles are hydrophobized with a silane coupling agent and then subjected to a hydrophobic treatment, and the detailed reason is unknown. The present inventors have found that the influence of the remaining hydrophobic solvent can be prevented, a decrease in chargeability after printing a large number of sheets can be prevented, and a negatively chargeable toner that does not cause unevenness in a printed image.
また、本発明の負帯電性トナーの製造方法は、着色剤、ワックス成分およびアニオン型自己水分散型ポリエステル樹脂を分散・溶解した疎水性溶剤溶液に水性媒体を添加し、転相乳化して得られるトナー母粒子に、シランカップリング剤により疎水化処理された大粒径の外添微粒子を球形の混合処理槽を使用して外添処理するに際して、トナー母粒子の仕事関数を大粒径のシリカ微粒子や大粒径のα型アルミナ微粒子の仕事関数より大(少なくとも0.02eV)として相違させることにより、付着性に優れる外添処理とでき、耐久性に優れる負帯電性トナーを製造することができる。 The method for producing a negatively chargeable toner of the present invention is obtained by adding an aqueous medium to a hydrophobic solvent solution in which a colorant, a wax component and an anionic self-water-dispersible polyester resin are dispersed and dissolved, and phase-inverting and emulsifying. When the externally added fine particles having a large particle size hydrophobized with a silane coupling agent are externally added to the resulting toner mother particles using a spherical mixing treatment tank, the work function of the toner mother particles is set to a large particle size. By making the work function larger than that of silica fine particles or large-diameter α-type alumina fine particles (at least 0.02 eV), it is possible to carry out an external addition process with excellent adhesion, and to produce a negatively chargeable toner with excellent durability. Can do.
本発明におけるトナー母粒子は、(1)少なくともポリエステル樹脂と有機溶剤とを含有する混合物を水性媒体中に塩基性化合物の存在下で乳化させ微粒子を形成させる第1工程、次いで、(2)分散安定剤を添加し、更に電解質を順次添加することで微粒子を合一させ、微粒子の凝集体を製造する第2工程、(3)凝集体中に含有される有機溶剤を脱溶剤した後、水性媒体から微粒子の凝集体を分離・洗浄し、乾燥させる第3工程を経て製造される。 The toner base particles in the present invention are (1) a first step of emulsifying a mixture containing at least a polyester resin and an organic solvent in an aqueous medium in the presence of a basic compound to form fine particles, and then (2) dispersion. A second step of adding a stabilizer and further adding an electrolyte in order to coalesce the fine particles to produce fine particle aggregates, (3) removing the organic solvent contained in the aggregates, It is manufactured through a third step of separating, washing, and drying fine particle aggregates from the medium.
ポリエステル樹脂としては、多塩基酸と多価アルコールとが脱水縮合されることによって合成される。多塩基酸としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸のごとき芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマール酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類などが挙げられる。これらの多塩基酸は、単独で用いることもでき、2種類以上を併用して用いることもできる。これらの多塩基酸の中でも、芳香族カルボン酸を使用するのが好ましい。 The polyester resin is synthesized by dehydration condensation of a polybasic acid and a polyhydric alcohol. Examples of polybasic acids include aromatic carboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic acid, naphthalenedicarboxylic acid; maleic anhydride, fumaric acid, succinic acid, alkenyl succinic anhydride And aliphatic carboxylic acids such as adipic acid; and alicyclic carboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid. These polybasic acids can be used alone or in combination of two or more. Of these polybasic acids, aromatic carboxylic acids are preferably used.
多価アルコールとしては、例えば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、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールのごとき脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAのごとき脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物のごとき芳香族ジオール類などが挙げられる。これらの多価アルコールは単独で用いることもでき、2種以上を併用して用いることもできる。これらの多価アルコールの中でも、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が好ましく、芳香族ジオール類がより好ましい。 Examples of the polyhydric alcohol include aliphatic diols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexanediol, neopentyl glycol, glycerin, trimethylolpropane, and pentaerythritol; cyclohexanediol and cyclohexanedimethanol. And alicyclic diols such as hydrogenated bisphenol A; aromatic diols such as ethylene oxide adducts of bisphenol A and propylene oxide adducts of bisphenol A. These polyhydric alcohols can be used alone or in combination of two or more. Among these polyhydric alcohols, aromatic diols and alicyclic diols are preferable, and aromatic diols are more preferable.
なお、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合によって得られたポリエステル樹脂に、さらにモノカルボン酸、及び/又はモノアルコールを加えて、重合末端のヒドロキシル基、及び/又はカルボキシル基をエステル化し、ポリエステル樹脂の酸価を調整することができる。このような目的で用いるモノカルボン酸としては、例えば酢酸、無水酢酸、安息香酸、トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、無水プロピオン酸などが挙げられる。また、モノアルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、オクタノール、2−エチルヘキサノール、トリフルオロエタノール、トリクロロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、フェノールなどが挙げられる。 In addition, monocarboxylic acid and / or monoalcohol is further added to the polyester resin obtained by polycondensation of polycarboxylic acid and polyhydric alcohol to esterify the hydroxyl group and / or carboxyl group at the polymerization terminal. The acid value of the polyester resin can be adjusted. Examples of the monocarboxylic acid used for such a purpose include acetic acid, acetic anhydride, benzoic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, and propionic anhydride. Examples of the monoalcohol include methanol, ethanol, propanol, octanol, 2-ethylhexanol, trifluoroethanol, trichloroethanol, hexafluoroisopropanol, and phenol.
ポリエステル樹脂は、上記多価アルコールと多価カルボン酸とを常法に従って縮合反応させることにより製造することができる。例えば、上記多価アルコールと多価カルボン酸とを、温度計、攪拌器、流下式コンデンサを備えた反応容器に配合し、窒素等の不活性ガスの存在下で150〜250℃で加熱し、副生する低分子化合物を連続的に反応系外に除去し、所定の物性値に達した時点で反応を停止させ、冷却することにより目的とする反応物を得ることができる。 The polyester resin can be produced by subjecting the polyhydric alcohol and the polyvalent carboxylic acid to a condensation reaction according to a conventional method. For example, the above polyhydric alcohol and polyvalent carboxylic acid are mixed in a reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, and a flow-down condenser, and heated at 150 to 250 ° C. in the presence of an inert gas such as nitrogen, The low molecular compound produced as a by-product is continuously removed from the reaction system, and when a predetermined physical property value is reached, the reaction is stopped and cooled to obtain the desired reactant.
このようなポリエステル樹脂の合成は、触媒を添加して行うこともできる。使用するエステル化触媒としては、例えばジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイドのごとき有機金属や、テトラブチルチタネートのごとき金属アルコキシドなどが挙げられる。また、使用するカルボン酸成分が低級アルキルエステルである場合には、エステル交換触媒を使用することができる。エステル交換触媒としては、例えば、酢酸亜鉛、酢酸鉛、酢酸マグネシウムのごとき金属酢酸塩;酸化亜鉛、酸化アンチモンのごとき金属酸化物;テトラブチルチタネートのごとき金属アルコキシドなどが挙げられる。触媒の添加量については、原材料の総量に対して0.01〜1質量%の範囲とするのが好ましい。 Such a polyester resin can be synthesized by adding a catalyst. Examples of the esterification catalyst used include organic metals such as dibutyltin dilaurate and dibutyltin oxide, and metal alkoxides such as tetrabutyl titanate. Further, when the carboxylic acid component to be used is a lower alkyl ester, a transesterification catalyst can be used. Examples of the transesterification catalyst include metal acetates such as zinc acetate, lead acetate, and magnesium acetate; metal oxides such as zinc oxide and antimony oxide; metal alkoxides such as tetrabutyl titanate. About the addition amount of a catalyst, it is preferable to set it as the range of 0.01-1 mass% with respect to the total amount of a raw material.
なお、このような縮重合反応において、特に分岐、または架橋ポリエステル樹脂を製造するためには、1分子中に3個以上のカルボキシル基を有する多塩基酸またはその無水物、及び/又は、1分子中に3個以上の水酸基を有する多価アルコールを必須の合成原料として用いればよい。 In such a polycondensation reaction, in order to produce a branched or cross-linked polyester resin, in particular, a polybasic acid having three or more carboxyl groups in one molecule or an anhydride thereof, and / or one molecule What is necessary is just to use the polyhydric alcohol which has a 3 or more hydroxyl group in as an essential synthetic | combination raw material.
ヒートロール定着方式に用いるトナーとして、オフセット防止液を使用しないで良好な定着/オフセット温度幅を有するためには、上記ポリエステル樹脂が、定荷重押し出し形細管式レオメーター(以下、フローテスターという)による測定で以下の範囲となることが好ましい。すなわち、フローテスターによる流出開始温度(Tfb)が80℃〜120℃の範囲、T1/2温度が100℃〜160℃の範囲、流出終了温度(Tend)が110℃〜210℃の範囲である。このようなフローテスター値を有するポリエステル樹脂を用いることにより、良好なオイルレス定着性を有するようになる。また、ガラス転移温度(Tg)は40〜75℃であることが好ましい。 In order to have a good fixing / offset temperature range without using an anti-offset liquid as a toner used in the heat roll fixing method, the polyester resin is obtained by a constant load extrusion type capillary rheometer (hereinafter referred to as a flow tester). It is preferable to be in the following range in measurement. That is, the outflow start temperature (Tfb) by the flow tester is in the range of 80 ° C to 120 ° C, the T1 / 2 temperature is in the range of 100 ° C to 160 ° C, and the outflow end temperature (Tend) is in the range of 110 ° C to 210 ° C. By using a polyester resin having such a flow tester value, a good oil-less fixing property is obtained. Moreover, it is preferable that a glass transition temperature (Tg) is 40-75 degreeC.
フローテスターによる流出開始温度Tfb、T1/2温度、流出終了温度Tendは、島津製作所製フローテスター(CFT−500)を用いて求められている。このフローテスターは、特開2003−122051の図1(a)に示されるようにノズル径Dが1.0mmΦでノズル長さ(深さ)Lが1.0mmのノズル1を有するシリンダー2に、樹脂3(重量1.5g)を充填し、ノズル1と反対の側から単位面積(cm2 )当たり10kgの荷重をかけ、その状態で毎分6℃の昇温速度で加熱したときの、荷重面4のストロークS(荷重面4の沈み値)を測定することによって得られる。すなわち、昇温した温度とストロークSとの関係を特開2003−122051の図1(b)に示すようにして求め、ノズル1からの樹脂3の流出が始まって急激にストロークSが大きくなり、カーブが立ち上がったときの温度をTfbとし、また、ノズル1からの樹脂3の流出がほぼ終了してカーブがねたときの温度をTendとする。そして、TfbのときのストロークSfbとTendのときのストロークSendとの中間値となるS1/2のときの温度をT1/2温度としている。この装置を用いた昇温法による測定は、試験時間の経過と共に一定の割合で昇温しながら試験することで、試料が固体域から遷移域、ゴム状弾性域を経て流動域に至るまでの過程を連続的に測定することができる。この装置により、流動域における各温度のせん断速度、粘度が簡便に測定できる。
The outflow start temperature Tfb, T1 / 2 temperature, and outflow end temperature Tend by the flow tester are obtained using a flow tester (CFT-500) manufactured by Shimadzu Corporation. This flow tester includes a cylinder 2 having a nozzle 1 having a nozzle diameter D of 1.0 mmΦ and a nozzle length (depth) L of 1.0 mm as shown in FIG. Load when resin 3 (weight 1.5 g) is filled, a load of 10 kg per unit area (cm 2 ) is applied from the side opposite to nozzle 1 and heated at a temperature rising rate of 6 ° C. per minute in that state. It is obtained by measuring the stroke S of the surface 4 (sink value of the load surface 4). That is, the relationship between the raised temperature and the stroke S is obtained as shown in FIG. 1B of Japanese Patent Laid-Open No. 2003-122051, and the outflow of the
流出開始温度Tfbは、ポリエステル樹脂のシャープメルト性、低温定着性の指標となるもので、あまり高温であると低温定着性が悪化し、コールドオフセットが発生しやすくなる。また、あまり低温であると保存安定性が低下し、ホットオフセットが発生しやすくなる。したがって、トナーの流出開始温度Tfbは90℃〜115℃であることがより好ましく、90〜110℃であることが特に好ましい。 The outflow start temperature Tfb is an index of the sharp melt property and low temperature fixability of the polyester resin. If the temperature is too high, the low temperature fixability is deteriorated and cold offset is likely to occur. On the other hand, when the temperature is too low, the storage stability is lowered, and hot offset tends to occur. Accordingly, the outflow start temperature Tfb of the toner is more preferably 90 ° C. to 115 ° C., and particularly preferably 90 ° C. to 110 ° C.
また、1/2法によるトナーの溶融温度T1/2及び流出終了温度Tendは、耐ホットオフセット性の指標となるもので、いずれもがあまり高温すぎると溶液粘度が高くなるため粒子形成時の粒度分布が劣化する。また、いずれもが低温すぎるとオフセットが発生しやすくなり、実用性が低下する。そのため、1/2法による溶融温度T1/2は120℃〜160℃であることが必要であり、130〜160℃であることがより好ましく、流出終了温度Tendは130℃〜210℃が好ましく、130℃〜180℃がより好ましい。Tfb、T1/2、Tendを上記範囲内とすることで幅広い温度範囲で定着が可能となる。 Also, the toner melting temperature T1 / 2 and the outflow end temperature Tend by the 1/2 method are indicators of hot offset resistance, and if both are too high, the solution viscosity increases, so the particle size at the time of particle formation Distribution deteriorates. Moreover, when all are too low temperature, it will become easy to generate | occur | produce offset and practicality will fall. Therefore, the melting temperature T1 / 2 by the 1/2 method needs to be 120 ° C to 160 ° C, more preferably 130 to 160 ° C, and the outflow end temperature Tend is preferably 130 ° C to 210 ° C, 130 to 180 degreeC is more preferable. By setting Tfb, T1 / 2, and Tend within the above ranges, fixing can be performed in a wide temperature range.
また、前述したポリエステル樹脂としては、架橋ポリエステル樹脂を含有し、該結着樹脂のテトラヒドロフラン不溶分が0.1〜20質量%の範囲、さらに好ましくは、0.2〜10質量%の範囲、さらに好ましくは0.2〜6質量%の範囲である。このように結着樹脂をテトラヒドロフラン不溶分が0.1〜20質量%のポリエステル樹脂とすることにより、良好な耐ホットオフセット性を確保することができ好ましい。0.1質量%よりも少ないと、耐ホットオフセット改善効果が不足するため好ましくない。20質量%よりも多いと溶液粘度が高くなりすぎ、定着開始温度が高くなり、定着性のバランスがくずれるため、好ましくない。また、シャープメルト性が損なわれるため、カラー画像における透明性、色再現性、光沢が劣るため好ましくない。 The polyester resin described above contains a crosslinked polyester resin, and the tetrahydrofuran-insoluble content of the binder resin is in the range of 0.1 to 20% by mass, more preferably in the range of 0.2 to 10% by mass. Preferably it is the range of 0.2-6 mass%. As described above, it is preferable that the binder resin is a polyester resin having a tetrahydrofuran insoluble content of 0.1 to 20% by mass because good hot offset resistance can be secured. If it is less than 0.1% by mass, the effect of improving hot offset resistance is insufficient, which is not preferable. If it exceeds 20% by mass, the solution viscosity becomes too high, the fixing start temperature becomes high, and the fixing property is unbalanced. Moreover, since sharp melt property is impaired, transparency, color reproducibility, and gloss in color images are inferior, which is not preferable.
結着樹脂のテトラヒドロフラン不溶分は、樹脂1gを精秤し、テトラヒドロフラン40ml中に加えて完全に溶解し、桐山濾紙(No.3)を置いたロート(直径40mm)の上にラヂオライト(昭和化学社製#700)2gを均一に敷いて濾過し、ケーキをアルミシャーレ上にあけて、その後140℃で1時間乾燥し、乾燥重量を測定する。そして、最初の樹脂サンプル量で乾燥重量中の残存樹脂量を割った値を百分率で算出し、この値を結着樹脂のテトラヒドロフラン不溶分とする。 The tetrahydrofuran-insoluble content of the binder resin was precisely weighed 1 g of the resin, completely dissolved in 40 ml of tetrahydrofuran, and radiolite (Showa Chemical) on a funnel (diameter 40 mm) on which Kiriyama filter paper (No. 3) was placed. Company # 700) 2 g is uniformly spread and filtered, the cake is placed on an aluminum petri dish, then dried at 140 ° C. for 1 hour, and the dry weight is measured. Then, a value obtained by dividing the residual resin amount in the dry weight by the initial resin sample amount is calculated as a percentage, and this value is defined as the tetrahydrofuran insoluble content of the binder resin.
また、結着樹脂としては、高粘性の架橋ポリエステル樹脂と低粘性の分岐型、あるいは直鎖型ポリエステル樹脂を含有しているのがより好ましい。すなわち、本発明のポリエステル樹脂においては、結着樹脂を1種類のポリエステル樹脂によって構成してもよいが、一般的に高分子量で高粘性となる架橋型のポリエステル樹脂(架橋ポリエステル樹脂)と、低分子量で低粘性となる分岐型、あるいは直鎖型ポリエステル樹脂とをブレンドして用いることが樹脂の製造上も、また良好な定着開始温度及び耐ホットオフセット性を得るためにも実際的であり好ましい。ブレンドして用いる場合には、ブレンドした樹脂のフローテスター値が上記数値範囲に入ればよい。本発明では、架橋ポリエステル樹脂はテトラヒドロフランに不溶な成分を有する樹脂を示し、分岐型、あるいは直鎖型ポリエステル樹脂は、上記ゲル分の測定でゲル分がなく、テトラヒドロフランに溶解する樹脂を示す。 The binder resin preferably contains a highly viscous crosslinked polyester resin and a low viscosity branched or linear polyester resin. That is, in the polyester resin of the present invention, the binder resin may be composed of one type of polyester resin, but generally a cross-linked polyester resin (cross-linked polyester resin) having a high molecular weight and high viscosity, It is practical and preferable to use a branched or linear polyester resin having a low molecular weight for the production of the resin and to obtain a good fixing start temperature and hot offset resistance. . When blended and used, the flow tester value of the blended resin may be in the above numerical range. In the present invention, the crosslinked polyester resin indicates a resin having a component insoluble in tetrahydrofuran, and the branched or linear polyester resin indicates a resin that has no gel content and dissolves in tetrahydrofuran as measured by the gel content.
本発明では、結着樹脂として溶融粘度の異なる複数のポリエステル樹脂を用いることができるが、たとえば、低粘性の分岐型あるいは直鎖型ポリエステル樹脂と高粘性の架橋ポリエステル樹脂との混合物を用いる場合、以下に示すような条件の分岐型あるいは直鎖状ポリエステル樹脂(A)と架橋型あるいは分岐型のポリエステル樹脂(B)との混合物とするのがより好ましい。この時、ブレンドした樹脂のフローテスター値は上記数値範囲内に入る様、樹脂(A)、樹脂(B)の溶融粘度及び配合量を適宜調節する。 In the present invention, a plurality of polyester resins having different melt viscosities can be used as the binder resin. For example, when a mixture of a low-viscosity branched or linear polyester resin and a high-viscosity cross-linked polyester resin is used, It is more preferable to use a mixture of a branched or linear polyester resin (A) and a crosslinked or branched polyester resin (B) under the conditions shown below. At this time, the melt viscosity and blending amount of the resin (A) and the resin (B) are appropriately adjusted so that the flow tester value of the blended resin falls within the above numerical range.
すなわち、ポリエステル樹脂(A)としてフローテスターによるT1/2温度が80℃以上、120℃未満であり、ガラス転移温度Tgが40℃〜70℃の分岐型あるいは直鎖状ポリエステル樹脂、またポリエステル樹脂(B)として、フローテスターによるT1/2温度が120℃以上、210℃以下であり、ガラス転移温度Tgが50〜75℃の架橋型あるいは分岐型のポリエステル樹脂、さらに、これらポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)との重量比率が、(A)/(B)=20/80〜80/20であり、また、T1/2温度をそれぞれT1/2(A)、T1/2(B)としたとき、20℃<T1/2(B)−T1/2(A)<100℃の関係にあるものが好ましく用いられる。 That is, the polyester resin (A) is a branched or linear polyester resin having a T1 / 2 temperature of 80 ° C. or higher and lower than 120 ° C. and a glass transition temperature Tg of 40 ° C. to 70 ° C. As B), a T1 / 2 temperature measured by a flow tester is 120 ° C. or more and 210 ° C. or less, a crosslinked or branched polyester resin having a glass transition temperature Tg of 50 to 75 ° C., and these polyester resins (A) and The weight ratio with the polyester resin (B) is (A) / (B) = 20/80 to 80/20, and the T1 / 2 temperatures are T1 / 2 (A) and T1 / 2 (B), respectively. , Those having a relationship of 20 ° C. <T1 / 2 (B) −T1 / 2 (A) <100 ° C. are preferably used.
フローテスターによる各温度特性を考えると、樹脂(A)の1/2法による溶融温度T1/2(A)はシャープメルト性、低温定着性を付与するための指標となるもので、T1/2(A)が80〜115℃の範囲であることがより好ましく、90〜110℃の範囲であることが特に好ましい。 Considering each temperature characteristic by the flow tester, the melting temperature T1 / 2 (A) of the resin (A) by the 1/2 method is an index for imparting sharp melt property and low temperature fixability. (A) is more preferably in the range of 80 to 115 ° C, particularly preferably in the range of 90 to 110 ° C.
これらの性能により規定される樹脂(A)は軟化温度が低く、ヒートロールによる定着プロセスにおいて、ヒートロールの低温化やプロセス速度の高速化により与えられる熱エネルギーが減少した場合でも、十分に溶融し、耐コールドオフセット及び低温定着性に優れた性能を発揮する。 The resin (A) defined by these performances has a low softening temperature, and even in the fixing process using a heat roll, it melts sufficiently even if the heat energy provided by the lowering of the heat roll or the increase in the process speed is reduced. Excellent performance in cold offset resistance and low-temperature fixability.
樹脂(B)の1/2法による溶融温度T1/2(B)及び流出終了温度Tend(B)が共に低すぎる場合には、ホットオフセットが発生しやすくなり、また、高すぎる場合には粒子形成時の粒度分布が悪化して生産性が低下するため、T1/2(B)は125℃〜210℃であることがより好ましく、130℃〜200℃であることが特に好ましい。 If both the melting temperature T1 / 2 (B) of the resin (B) by the 1/2 method and the end-of-flow temperature Tend (B) are too low, hot offset is likely to occur. T1 / 2 (B) is more preferably 125 ° C. to 210 ° C., and particularly preferably 130 ° C. to 200 ° C., because the particle size distribution at the time of formation deteriorates and the productivity is lowered.
これらの性能により規定される樹脂(B)は、ゴム弾性傾向が強く、かつ高い溶融粘度を持つため、定着プロセスにおける加熱溶融時でも溶融したトナー層の内部凝集力が維持され、ホットオフセットが発生しにくく、かつ定着後もその強靱さから優れた耐摩擦性を発揮する。 The resin (B) defined by these performances has a strong rubber elasticity and a high melt viscosity, so that the internal cohesive force of the melted toner layer is maintained even during heat melting in the fixing process, and hot offset occurs. It is difficult to resist and exhibits excellent friction resistance due to its toughness even after fixing.
樹脂(A)と樹脂(B)をバランス良く配合することで、広い温度領域における耐オフセット性能と低温定着性能を十分に満足するトナーが提供できる。樹脂(A)と樹脂(B)の重量比率(A)/(B)が小さすぎる場合には定着性に影響を及ぼし、また、大きすぎる場合には耐オフセット性に影響を及ぼすため20/80〜80/20であることが好ましく、30/70〜70/30であることが更に好ましい。 By blending the resin (A) and the resin (B) in a well-balanced manner, a toner that sufficiently satisfies offset resistance and low-temperature fixing performance in a wide temperature range can be provided. If the weight ratio (A) / (B) of the resin (A) to the resin (B) is too small, the fixing property is affected. If it is too large, the offset resistance is affected. It is preferably ˜80 / 20, more preferably 30/70 to 70/30.
また、樹脂(A)と樹脂(B)との1/2法による溶融温度をそれぞれT1/2(A)、T1/2(B)としたときに、低温定着性と耐オフセット性の両立の観点から、また、樹脂間の粘度の差からくる問題を生じることなく均一に混合しやすくためには、T1/2(B)−T1/2(A)の範囲は20℃を越え、90℃以下であることがより好ましく、20を越え80℃以下であることが特に好ましい。 Moreover, when the melting temperatures of the resin (A) and the resin (B) by the 1/2 method are T1 / 2 (A) and T1 / 2 (B), respectively, both low-temperature fixability and offset resistance can be achieved. From the point of view and in order to facilitate uniform mixing without causing problems due to the difference in viscosity between the resins, the range of T1 / 2 (B) -T1 / 2 (A) exceeds 20 ° C. and 90 ° C. It is more preferable that the temperature is below 20 and 80 ° C. is particularly preferable.
ガラス転移温度(Tg)は、島津製作所製示差走査熱量計(DSC−50)を用いて、セカンドラン法で毎分10℃の昇温速度で測定して得られる値である。ポリエステル樹脂(A)のTgが40℃未満、あるいはポリエステル樹脂(B)のTgが50℃未満であると、得られるトナーが貯蔵中または現像機中でブロッキング(トナーの粒子が凝集して塊になる現象)を起こしやすくなり好ましくない。一方、ポリエステル樹脂(A)のTgが70℃を越えると、あるいはポリエステル樹脂(B)のTgが75℃を越えると、トナーの定着温度が高くなり好ましくない。このように、結着樹脂となるポリエステル樹脂として、上記の関係にあるポリエステル樹脂(A)およびポリエステル樹脂(B)を用いることにより、得られるトナーはより良好な定着性を有するようになり好ましい。 The glass transition temperature (Tg) is a value obtained by using a differential scanning calorimeter (DSC-50) manufactured by Shimadzu Corporation at a rate of temperature increase of 10 ° C. per second by the second run method. When the Tg of the polyester resin (A) is less than 40 ° C. or the Tg of the polyester resin (B) is less than 50 ° C., the resulting toner is blocked during storage or in a developing machine (toner particles are aggregated into a lump. This phenomenon is not preferable. On the other hand, if the Tg of the polyester resin (A) exceeds 70 ° C., or if the Tg of the polyester resin (B) exceeds 75 ° C., the toner fixing temperature increases, which is not preferable. As described above, it is preferable to use the polyester resin (A) and the polyester resin (B) having the above relationship as the polyester resin as the binder resin, so that the obtained toner has better fixability.
さらに、ポリエステル樹脂からなる結着樹脂としては、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)法による分子量測定で、重量平均分子量が3万以上、好ましくは37,000以上、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)が12以上、好ましくは15以上、分子量60万以上の成分の面積比率が全体の0.3%以上、好ましくは0.5%以上、分子量1万以下の成分の面積比率が20〜80%、好ましくは30〜70%、の条件を満たすことが良好な定着性を得るうえで好ましい。複数の樹脂をブレンドする場合には、最終的な樹脂混合物のGPC測定結果が上記数値範囲内に入ればよい。 Furthermore, as a binder resin composed of a polyester resin, a molecular weight measurement by a gel permeation chromatography (GPC) method of a soluble content of tetrahydrofuran (THF) has a weight average molecular weight of 30,000 or more, preferably 37,000 or more, Weight-average molecular weight (Mw) / number-average molecular weight (Mn) is 12 or more, preferably 15 or more, and the area ratio of components having a molecular weight of 600,000 or more is 0.3% or more, preferably 0.5% or more, and molecular weight 1 In order to obtain good fixability, it is preferable that the area ratio of components of 10,000 or less is 20 to 80%, preferably 30 to 70%. When blending a plurality of resins, the GPC measurement result of the final resin mixture may be within the above numerical range.
本発明におけるポリエステル樹脂において、分子量60万以上の高分子量成分は耐ホットオフセット性を確保する機能を有している。一方、分子量が1万以下の低分子量成分は樹脂の溶融粘度を下げ、シャープメルト性を発現させ定着開始温度を低下するために効果的であり、分子量1万以下の樹脂成分を含有することが好ましい。オイルレス定着方式における低温定着、耐ホットオフセット性、透明性等の良好な熱特性を得るには、結着樹脂がこのようにブロードな分子量分布を有することが好ましい。 In the polyester resin of the present invention, a high molecular weight component having a molecular weight of 600,000 or more has a function of ensuring hot offset resistance. On the other hand, a low molecular weight component having a molecular weight of 10,000 or less is effective for lowering the melt viscosity of the resin, manifesting a sharp melt property and lowering the fixing start temperature, and may contain a resin component having a molecular weight of 10,000 or less. preferable. In order to obtain good thermal characteristics such as low-temperature fixing, hot offset resistance, and transparency in the oilless fixing method, it is preferable that the binder resin has such a broad molecular weight distribution.
結着樹脂のTHF可溶分の分子量は、THF可溶物を0.2μmのフィルターで濾過した後、東ソー製GPC・HLC−8120、東ソー製カラム「TSKgelSuperHM−M」(15cm)を3本使用し、THF溶媒(流速0.6ml/min、温度40℃)で測定し、単分散ポリスチレン標準試料で作成した分子量校正曲線を使用することにより分子量を算出したものである。 The molecular weight of the THF-soluble component of the binder resin was determined by filtering the THF-soluble matter with a 0.2 μm filter, and then using three Tosoh GPC / HLC-8120 and Tosoh columns “TSKgelSuperHM-M” (15 cm). The molecular weight was calculated by using a molecular weight calibration curve measured with a THF solvent (flow rate 0.6 ml / min, temperature 40 ° C.) and prepared with a monodisperse polystyrene standard sample.
ポリエステル樹脂の酸価(樹脂1gを中和するのに必要なKOHのmg数)は、上記のような分子量分布を得やすいこと、乳化分散による微粒子の造粒性を確保しやすいこと、得られるトナーの環境安定性(温度・湿度が変化したときの帯電性の安定性)を良好なものに保ちやすいことなどから、1〜20mgKOH/gの範囲が好ましい。なお、ポリエステル樹脂の酸価は、前述したように多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合によって得られたポリエステル樹脂に、さらにモノカルボン酸、及び/又はモノアルコールを加える以外にも、原料の多塩基酸と多価アルコールの配合比と反応率により、ポリエステルの末端のカルボキシル基を制御することによって調整することができる。あるいは、多塩基酸成分として無水トリメリット酸を使用することにより、ポリエステルの主鎖中にカルボキシル基を有するものを形成することができる。 The acid value of the polyester resin (mg number of KOH necessary to neutralize 1 g of resin) is obtained because it is easy to obtain the molecular weight distribution as described above, and it is easy to ensure the granulation properties of the fine particles by emulsification dispersion. The range of 1 to 20 mgKOH / g is preferable because the environmental stability of the toner (the stability of the chargeability when the temperature and humidity change) is easily maintained. As mentioned above, the acid value of the polyester resin is not limited to the addition of monocarboxylic acid and / or monoalcohol to the polyester resin obtained by condensation polymerization of polyvalent carboxylic acid and polyhydric alcohol. It can adjust by controlling the carboxyl group of the terminal of polyester with the compounding ratio and reaction rate of a polybasic acid of this, and a polyhydric alcohol. Or what has a carboxyl group in the principal chain of polyester can be formed by using trimellitic anhydride as a polybasic acid component.
次に、トナー母粒子には、離型剤を含有させることができる。離型剤としてはポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、フィーシャートロプシュワックス等の炭化水素系ワックス類、合成エステルワックス類、カルナバワックス、ライスワックス等の天然エステル系ワックス類の群の中から選ばれた離型剤が用いられる。中でも、カルナバワックス、ライスワックス等の天然系エステルワックス、多価アルコールと長鎖モノカルボン酸から得られる合成エステルワックス類が好適に用いられる。合成エステルワックスとしては、例えば、WEP-5(日本油脂社製)が好適に用いられる。離型剤の含有量は、1質量%未満であると離型性が不十分となりやすく、40質量%を越えるとワックスがトナー粒子表面に露出しやすくなり、帯電性や保存安定性が低下しやすくなるため、1〜40質量%の範囲内が好ましい。 Next, the toner base particles can contain a release agent. Mold release agent selected from the group of hydrocarbon waxes such as polypropylene wax, polyethylene wax and Fiescher-Tropsch wax, natural ester waxes such as synthetic ester wax, carnauba wax and rice wax An agent is used. Of these, natural ester waxes such as carnauba wax and rice wax, and synthetic ester waxes obtained from polyhydric alcohols and long-chain monocarboxylic acids are preferably used. As the synthetic ester wax, for example, WEP-5 (manufactured by NOF Corporation) is preferably used. If the content of the release agent is less than 1% by mass, the releasability is likely to be insufficient, and if it exceeds 40% by mass, the wax is likely to be exposed on the toner particle surface, and the chargeability and storage stability are reduced. Since it becomes easy, the inside of the range of 1-40 mass% is preferable.
また、電荷制御剤を含有させることができる。負帯電性電荷制御剤としてはトリメチルエタン系染料、サリチル酸の金属錯塩、ベンジル酸の金属錯塩、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、金属錯塩アゾ系染料、アゾクロムコンプレックス等の重金属含有酸性染料、カッリクスアレン型のフエノール系縮合物、環状ポリサッカライド、カルボキシル基および/またはスルホニル基を含有する樹脂等が挙げられる。電荷制御剤の含有量は0.01〜10質量%であることが好ましい。特に0.1〜6質量%であることが好ましい。 Moreover, a charge control agent can be contained. Negatively chargeable charge control agents include trimethylethane dyes, salicylic acid metal complexes, benzylic acid metal complexes, copper phthalocyanine, perylene, quinacridone, azo pigments, metal complex azo dyes, azochrome complexes, and other heavy metal-containing acid dyes And, for example, a calixarene-type phenol condensate, a cyclic polysaccharide, a resin containing a carboxyl group and / or a sulfonyl group. The content of the charge control agent is preferably 0.01 to 10% by mass. It is especially preferable that it is 0.1-6 mass%.
また、着色剤としては、特に制限はなく、公知慣用のものが用いられるが、特に顔料が好適に用いられる。黒色顔料としては、例えばカーボンブラック、シアニンブラック、アニリンブラック、フェライト、マグネタイト等が挙げられる。また、下記の有彩色顔料を黒色となるように配合したものを使用することもできる。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a coloring agent, Although a well-known and usual thing is used, Especially a pigment is used suitably. Examples of the black pigment include carbon black, cyanine black, aniline black, ferrite, and magnetite. Moreover, what mix | blended the following chromatic pigment so that it might become black can also be used.
黄色顔料としては、例えば、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、チタン黄、ナフトールイエローS、ハンザイエロー10G、ハンザイエロー5G、ハンザイエローG、ハンザイエローGR、ハンザイエローA、ハンザイエローRN、ハンザイエローR、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、パーマネントイエローNCG、バルカンファーストイエロー5G、バルカンファーストイエローR、キノリンイエローレーキ、アンスラゲンイエロー6GL、パーマネントイエローFGL、パーマネントイエローH10G、パーマネントイエローHR、アンスラピリミジンイエロー、その他イソインドリノンイエロー、クロモフタルイエロー、ノボパームイエローH2G、縮合アゾイエロー、ニッケルアゾイエロー、銅アゾメチンイエロー等が挙げられる。 Examples of yellow pigments include yellow lead, zinc yellow, cadmium yellow, yellow iron oxide, ocher, titanium yellow, naphthol yellow S, Hansa Yellow 10G, Hansa Yellow 5G, Hansa Yellow G, Hansa Yellow GR, Hansa Yellow A, Hansa Yellow RN, Hansa Yellow R, Pigment Yellow L, Benzidine Yellow, Benzidine Yellow G, Benzidine Yellow GR, Permanent Yellow NCG, Vulcan First Yellow 5G, Vulcan First Yellow R, Quinoline Yellow Lake, Anslagen Yellow 6GL, Permanent Yellow FGL, Permanent Yellow H10G, Permanent Yellow HR, Anthrapyrimidine Yellow, Other Isoindolinone Yellow, Chromophthal Yellow, Novo Palm Yellow H2G Condensed azo yellow, nickel azo yellow, copper azomethine yellow, etc..
赤色顔料としては、例えば赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンジGK、ベンジジンオレンジG、パーマネントレッド4R、パーマネントレッドBL、パーマネントレッドF5RK、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、レーキレッドC、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、ブリリアントカーミン3B、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、パーマネントカーミンFBB、ベリノンオレンジ、イソインドリノンオレンジ、アンスアンスロンオレンジ、ピランスロンオレンジ、キナクリドンレッド、キナクリドンマゼンタ、キナクリドンスカーレット、ペリレンレッド等が挙げられる。 Examples of red pigments include red chrome yellow, molybdenum orange, permanent orange GTR, pyrazolone orange, Vulcan orange, induslen brilliant orange RK, induslen brilliant orange GK, benzidine orange G, permanent red 4R, permanent red BL, permanent red F5RK. , Risor Red, Pyrazolone Red, Watching Red, Lake Red C, Lake Red D, Brilliant Carmine 6B, Brilliant Carmine 3B, Rhodamine Lake B, Alizarin Lake, Permanent Carmine FBB, Verinon Orange, Isoindolinone Orange, Anthanthrone Orange, Pilanthrone Orange, Quinacridone Red, Quinacridone Magenta, Quinacridone Scarlet, Perylene Head, and the like.
青色顔料としては、例えばコバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ファナトーンブルー6G、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、銅フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーRS、インダスレンブルーBC、インジコ等が挙げられる。 Examples of blue pigments include cobalt blue, cerulean blue, alkali blue rake, peacock blue rake, fanatone blue 6G, Victoria blue rake, metal-free phthalocyanine blue, copper phthalocyanine blue, first sky blue, indanthrene blue RS, and indanthrene blue. BC, Indico, etc. are mentioned.
これら着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部当たり1〜50質量部の範囲が好ましく、2〜15質量部の範囲が特に好ましい。 The amount of these colorants used is preferably in the range of 1 to 50 parts by weight, particularly preferably in the range of 2 to 15 parts by weight, per 100 parts by weight of the binder resin.
次に、トナー母粒子の製造方法を説明する。
第1工程では、有機溶剤中にポリエステル樹脂を投入して、樹脂を溶解分散することにより(必要に応じ加熱して)ポリエステル樹脂と有機溶剤とを含む混合物を調整する。この場合、トナー用原料として各種着色剤、離型剤または電荷制御剤、あるいはその他の添加物から選択される1種以上をポリエステル樹脂と共に用いることができる。本発明においては、着色剤をポリエステル樹脂と共に有機溶剤中に分散させることが好ましく、更に離型剤、電荷制御剤等の各種添加剤も同様に溶解あるいは分散させるのが特に好ましい。
Next, a method for producing toner mother particles will be described.
In the first step, a polyester resin is put into an organic solvent, and the mixture containing the polyester resin and the organic solvent is prepared by dissolving and dispersing the resin (heating as necessary). In this case, one or more selected from various colorants, release agents or charge control agents, or other additives can be used together with the polyester resin as the toner raw material. In the present invention, it is preferable to disperse the colorant in the organic solvent together with the polyester resin, and it is particularly preferable to dissolve or disperse various additives such as a release agent and a charge control agent.
有機溶剤中にポリエステル樹脂、及び、必要に応じて着色剤、離型剤、電荷制御剤等の各種添加剤を、溶解あるいは分散させる手段としては、以下の方法を用いることが好ましい。ポリエステル樹脂、着色剤、離型剤、電荷制御剤等の各種添加剤を含む混合物を加圧ニーダー、加熱2本ロール、2軸押し出し混練機などを用いて、使用するポリエステル樹脂を軟化点以上、且つ熱分解温度以下の温度に加熱して混練する。この時、着色剤等はマスターバッチとして溶融混練してもよい。その後、得られた混練チップをデスパー等の攪拌機により有機溶剤中に溶解、ないし分散して調製する。あるいは、ポリエステル樹脂と着色剤、離型剤、電荷制御剤等の各種添加剤を有機溶剤と混合し、これをボールミル等により湿式混練する。この場合、着色剤や離型剤等はあらかじめ別々に予備分散を行ってから混合しても良い。 As a means for dissolving or dispersing a polyester resin and various additives such as a colorant, a release agent, and a charge control agent in an organic solvent, the following method is preferably used. A polyester resin, a colorant, a release agent, a mixture containing various additives such as a charge control agent, etc. using a pressure kneader, a heated two-roll, two-screw extrusion kneader, etc. In addition, the mixture is heated and kneaded at a temperature lower than the thermal decomposition temperature. At this time, the colorant and the like may be melt-kneaded as a master batch. Thereafter, the kneaded chips obtained are prepared by dissolving or dispersing in an organic solvent with a stirrer such as a desper. Or various additives, such as a polyester resin and a coloring agent, a mold release agent, a charge control agent, are mixed with an organic solvent, and this is wet-kneaded with a ball mill etc. In this case, the colorant, the release agent, and the like may be mixed after preliminary dispersion separately in advance.
上記のより具体的な手段としては、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、連続式ビーズミル等のメディアを用いた混合・分散機中に、予め有機溶媒にポリエステル樹脂を溶解した樹脂溶液、及び着色剤や離型剤を加え、攪拌・分散させることによりマスターバッチとし、更に希釈用のポリエステル樹脂、追加の有機溶剤を混合することにより有機溶媒中に着色剤や離型剤等が微分散した樹脂溶液を製造する方法がある。このとき、着色剤や離型剤等を未処理のまま直接ボールミル等の混合・分散機に投入するよりも、あらかじめ、低粘度のポリエステル樹脂と着色剤、あるいは離型剤等を加圧ニーダー、加熱2本ロールで混練・分散してマスターバッチとしたものを用いるのが好ましい。以上のような製法によれば、ポリエステル樹脂の高分子成分(ゲル成分)が切断されないため、溶融混練により分散するの方法よりも好ましい。 As a more specific means, a resin solution in which a polyester resin is previously dissolved in an organic solvent, a colorant and a mold release agent are used in a mixing / dispersing machine using a medium such as a ball mill, a bead mill, a sand mill, or a continuous bead mill. Add a colorant, stir and disperse it into a masterbatch, and further mix a polyester resin for dilution and an additional organic solvent to produce a resin solution in which colorants, release agents, etc. are finely dispersed in the organic solvent. There is a way. At this time, rather than putting the colorant or the release agent untreated directly into a mixing / dispersing machine such as a ball mill, a low-viscosity polyester resin and a colorant, or a release agent, etc. in a pressure kneader, It is preferable to use a master batch obtained by kneading and dispersing with two heated rolls. According to the above production method, since the polymer component (gel component) of the polyester resin is not cut, it is preferable to the method of dispersing by melt kneading.
ポリエステル樹脂と必要に応じて添加する着色剤や離型剤等とを溶解あるいは分散させるための疎水性溶剤(有機溶剤)としては、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、石油エーテルのごとき炭化水素類;塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロエチレン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、四塩化炭素のごときハロゲン化炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのごときケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチルのごときエステル類、などが用いられる。これらの溶剤は、2種以上を混合して用いることもできるが、溶剤回収の点から、同一種類の溶剤を単独で使用することが好ましい。また、有機溶剤は、結着樹脂を溶解するものであり、毒性が比較的低く、かつ後工程で脱溶剤し易い低沸点のものが好ましく、そのような溶剤としてはメチルエチルケトンが最も好ましい。 Examples of the hydrophobic solvent (organic solvent) for dissolving or dispersing the polyester resin and the colorant or mold release agent added as necessary include pentane, hexane, heptane, benzene, toluene, xylene, cyclohexane, petroleum Hydrocarbons such as ethers; Halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, dichloroethane, dichloroethylene, trichloroethane, trichloroethylene, carbon tetrachloride; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone; Ethyl acetate, butyl acetate Esters are used. These solvents can be used in combination of two or more, but from the viewpoint of solvent recovery, it is preferable to use the same type of solvent alone. The organic solvent is a solvent that dissolves the binder resin, has a relatively low toxicity, and preferably has a low boiling point that can be easily removed in a subsequent step. As such a solvent, methyl ethyl ketone is most preferable.
次に、ポリエステル樹脂および有機溶剤を含む混合物を水性媒体中に乳化する方法としては、ポリエステル樹脂と必要に応じて添加される着色剤等と有機溶剤からなる上記の方法で調整された混合物を、塩基性中和剤の存在下に、水性媒体と混合して乳化するのが好ましい。この工程においては、ポリエステル樹脂と着色剤等と有機溶剤からなる混合物に水性媒体(水または水を主成分とする液媒体)を徐々に添加する方法が好ましい。その際には、前記混合物の有機連続相に水を徐々に添加することで、Water in Oilの不連続相が生成し、さらに水を追加して添加することで、Oil in Waterの不連続相に転相して、水性媒体中に前記混合物が粒子(液滴)として浮遊する懸濁・乳化液が形成される(以下、この方法を転相乳化という)。転相乳化においては、有機溶剤と添加した水の合計量に対する水の比率が30〜70%となるように水を添加する。より好ましくは35〜65%であり、特に40〜60%であることが好ましい。使用する水性媒体は水であることが好ましく、さらに好ましくは、脱イオン水である。 Next, as a method of emulsifying a mixture containing a polyester resin and an organic solvent in an aqueous medium, a mixture prepared by the above method comprising a polyester resin, a coloring agent added as necessary, and an organic solvent, It is preferable to mix and emulsify with an aqueous medium in the presence of a basic neutralizing agent. In this step, a method of gradually adding an aqueous medium (water or a liquid medium containing water as a main component) to a mixture composed of a polyester resin, a colorant, and the like and an organic solvent is preferable. In that case, by gradually adding water to the organic continuous phase of the mixture, a water-in-oil discontinuous phase is generated, and by adding additional water, the oil-in-water discontinuous phase is added. To form a suspension / emulsion in which the mixture is suspended as particles (droplets) in an aqueous medium (hereinafter, this method is referred to as phase inversion emulsification). In phase inversion emulsification, water is added so that the ratio of water to the total amount of the organic solvent and added water is 30 to 70%. More preferably, it is 35 to 65%, and particularly preferably 40 to 60%. The aqueous medium used is preferably water, more preferably deionized water.
ポリエステル樹脂は、酸性基含有ポリエステル樹脂であることが好ましく、該酸性基を中和することにより自己水分散性となるポリエステル樹脂であることが好ましい。自己水分散型ポリエステル樹脂の酸価は1〜20mgKOH/gであることが好ましい。自己水分散性を有する樹脂は、酸性基が塩基性中和剤により中和されることによりアニオン型となる。その結果、樹脂の親水性が増加して水性媒体中に分散安定剤や界面活性剤を使用しなくとも安定に分散することができる(アニオン型自己水分散型ポリエステル樹脂)。酸性基としてはカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等の酸性基が挙げられるが、中でもカルボキシル基がトナーの帯電特性の面から好ましい。また、中和用の塩基性物質としては、特に制限はなく、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアのごとき無機塩基や、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミンのごとき有機塩基が用いられる。中でも、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムのごとき無機塩基が好ましい。ポリエステル樹脂を水性媒体中に分散するためには、懸濁安定剤や、界面活性剤等の分散安定剤を添加する方法があるが、懸濁安定剤や、界面活性剤を添加して乳化させる方法では高剪断力が必要となる。その結果、粗大粒子の発生、粒度分布がブロードになるため好ましくない。したがって、自己水分散性樹脂を用い、樹脂が有する酸性基を塩基性化合物により中和することが好ましい。 The polyester resin is preferably an acidic group-containing polyester resin, and is preferably a polyester resin that becomes self-dispersible by neutralizing the acidic group. The acid value of the self-water-dispersible polyester resin is preferably 1 to 20 mgKOH / g. The resin having self-water dispersibility becomes an anionic type by neutralizing an acidic group with a basic neutralizing agent. As a result, the hydrophilicity of the resin increases, and the resin can be stably dispersed in the aqueous medium without using a dispersion stabilizer or a surfactant (anionic self-water-dispersible polyester resin). Examples of the acidic group include an acidic group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group. Among these, a carboxyl group is preferable from the viewpoint of charging characteristics of the toner. The basic substance for neutralization is not particularly limited, and for example, inorganic bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonia, and organic bases such as diethylamine, triethylamine, and isopropylamine are used. Of these, inorganic bases such as ammonia, sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferred. In order to disperse the polyester resin in the aqueous medium, there is a method of adding a dispersion stabilizer such as a suspension stabilizer or a surfactant. However, the suspension stabilizer or the surfactant is added and emulsified. The method requires high shear forces. As a result, the generation of coarse particles and the particle size distribution become broad, which is not preferable. Therefore, it is preferable to use a self-water dispersible resin and neutralize the acidic group of the resin with a basic compound.
ポリエステル樹脂の酸性基(カルボキシル基)を塩基で中和する方法としては、例えば、(1)酸性基を有するポリエステル樹脂、着色剤、ワックスおよび有機溶剤を含有する混合物を製造した後、塩基で中和する方法、あるいは(2)水性媒体中に予め塩基性中和剤を混合しておき、転相乳化する際に前記混合物に含まれるポリエステル樹脂の酸性基を中和する方法が挙げられる。また、転相乳化の方法としては、(A)前記混合物を水性媒体中に加えて乳化する方法、あるいは(B)前記混合物中に水性媒体を添加する方法が挙げられる。前記の(1)と(B)を組み合わせた方法を採ることにより、粒度分布がシャープとなり好ましい。 As a method for neutralizing the acidic group (carboxyl group) of the polyester resin with a base, for example, (1) after producing a mixture containing a polyester resin having an acidic group, a colorant, a wax and an organic solvent, Or (2) a method in which a basic neutralizing agent is mixed in advance in an aqueous medium and the acidic groups of the polyester resin contained in the mixture are neutralized during phase inversion emulsification. Examples of the phase inversion emulsification method include (A) a method in which the mixture is added to an aqueous medium to emulsify, or (B) a method in which the aqueous medium is added to the mixture. By adopting a method combining the above (1) and (B), the particle size distribution becomes sharp, which is preferable.
転相乳化においては、ホモミクサー(特殊機化工業株式会社)、あるいはスラッシャー(三井鉱山株式会社)、キャビトロン(株式会社ユーロテック)、マイクロフルイダイザー(みづほ工業株式会社)、マントン・ゴーリンホモジナイザー(ゴーリン社)、ナノマイザー(ナノマイザー株式会社)、スタテイックミキサー(ノリタケカンパニー)などの高シェア乳化分散機機や連続式乳化分散機等が使用できる。しかし、このような高シェアがかかる分散機を用いるよりも、例えば、特開平9−114135号公報記載の攪拌装置、アンカー翼、タービン翼、ファウドラー翼、フルゾーン翼、マックスブレンド翼、半月翼等を使用することが好ましい。中でも、マックスブレンド翼やフルゾーン翼のような均一混合性に優れた大型翼がさらに好ましい。水性媒体中に前記混合物の微粒子を形成させるための乳化工程(転相乳化工程)においては、攪拌翼の周速は、0.2〜10m/sが好ましい。0.2〜8m/s未満の低シェアで攪拌しながら水を滴下する方法がより好ましい。特に好ましくは0.2〜6m/sである。攪拌翼の周速が10m/sよりも早いと、転相乳化時の分散径が大きくなり好ましくない。一方、周速が0.2m/sよりも遅いと、攪拌が不均一となり、転相が均一に起こらず、粗大粒子が発生する傾向となり好ましくない。また、転相乳化時の温度は、特に制限はないが、温度が高いほど粗大粒子の発生が多くなるため好ましくない。また、低温すぎるとポリエステル樹脂および有機溶剤を含む混合物の粘度が上昇し、やはり粗大粒子の発生が多くなるため好ましくない。転相乳化時の温度範囲としては10〜40℃が好ましい。さらに好ましくは20〜30℃の範囲である。 In phase inversion emulsification, homomixer (Special Machine Industries Co., Ltd.), Thrasher (Mitsui Mining Co., Ltd.), Cavitron (Eurotech Co., Ltd.), Microfluidizer (Mizuho Industry Co., Ltd.), Menton Gorin homogenizer (Gorin Inc.) ), Nanomizer (Nanomizer Co., Ltd.), Static Mixer (Noritake Company), etc., high share emulsifying disperser, continuous emulsifying disperser and the like can be used. However, rather than using a disperser with such a high share, for example, a stirring device, an anchor blade, a turbine blade, a fiddler blade, a full zone blade, a max blend blade, a meniscus blade, etc. described in JP-A-9-114135. It is preferable to use it. Among these, a large wing excellent in uniform mixing properties such as a Max blend wing and a full zone wing is more preferable. In the emulsification step (phase inversion emulsification step) for forming fine particles of the mixture in the aqueous medium, the peripheral speed of the stirring blade is preferably 0.2 to 10 m / s. A method of dropping water while stirring at a low shear of less than 0.2 to 8 m / s is more preferable. Most preferably, it is 0.2-6 m / s. When the peripheral speed of the stirring blade is faster than 10 m / s, the dispersion diameter at the time of phase inversion emulsification becomes large, which is not preferable. On the other hand, when the peripheral speed is lower than 0.2 m / s, the stirring is not uniform, phase inversion does not occur uniformly, and coarse particles tend to be generated, which is not preferable. Moreover, the temperature at the time of phase inversion emulsification is not particularly limited, but is not preferable because the higher the temperature, the more coarse particles are generated. On the other hand, when the temperature is too low, the viscosity of the mixture containing the polyester resin and the organic solvent is increased, and the generation of coarse particles is increased. The temperature range during phase inversion emulsification is preferably 10 to 40 ° C. More preferably, it is the range of 20-30 degreeC.
自己水分散性樹脂を用いて、低シェア下において転相乳化を行うことにより、微粉や粗大粒子の発生を抑えることができ、その結果、次の合一工程において均一な粒度分布の微粒子の凝集体を製造することが容易になる。また、更に、自己水分散性のないポリエステル樹脂を用いた場合や、高シェア下において転相乳化を行った場合には、粗大粒子の発生や樹脂の低分子量成分が微粉を発生させ、トナー粒子の粒度分布を広くし、さらには、低分子量成分を含む粒子が、その後の工程で行われる篩い分け等で除去されてしまい、トナーの低温定着性を悪化させてしまうといった不都合を引き起こすが、自己水分散性樹脂を用いたり、低シェア下において転相乳化を行うことによりそのような不都合が発生しない。 By performing phase inversion emulsification under a low share using a self-water dispersible resin, the generation of fine powder and coarse particles can be suppressed, and as a result, agglomeration of fine particles having a uniform particle size distribution in the next coalescence process. It becomes easy to manufacture the aggregate. In addition, when a polyester resin having no self-water dispersibility is used, or when phase inversion emulsification is performed under a high share, the generation of coarse particles or the low molecular weight component of the resin generates fine powder, and toner particles The particle size distribution of the toner is widened, and furthermore, particles containing low molecular weight components are removed by sieving performed in the subsequent process, which causes a problem that the low temperature fixing property of the toner is deteriorated. Such inconvenience does not occur by using a water dispersible resin or performing phase inversion emulsification under a low share.
第1工程で製造する微粒子の50%体積平均粒径は、1μmを越えて6μm以下、より好ましくは1μmを越えて4μmの範囲である。1μm以下であると着色剤や、離型剤を用いた場合、ポリエステル樹脂により十分カプセル化されないため、帯電特性、現像特性に悪影響を及ぼし好ましくない。また、粒径が大きいと、得られるトナーの粒径が限定されるため、目的とするトナーの粒径よりも小粒径にする必要があるが、6μmよりも大きいと粗大粒子が発生しやすくなるため好ましくない。また、第1工程で製造する微粒子の粒度分布は、10μm以上の体積粒径の比率が2%以下、より好ましくは1%以下であり、5μm以上の体積粒径の比率が10%以下、より好ましくは6%以下である。 The 50% volume average particle size of the fine particles produced in the first step is more than 1 μm and not more than 6 μm, more preferably more than 1 μm and 4 μm. If it is 1 μm or less, when a colorant or a release agent is used, it is not preferable because it is not sufficiently encapsulated by the polyester resin, which adversely affects charging characteristics and development characteristics. If the particle size is large, the particle size of the toner to be obtained is limited. Therefore, it is necessary to make the particle size smaller than the particle size of the target toner, but if it is larger than 6 μm, coarse particles are likely to be generated. Therefore, it is not preferable. The particle size distribution of the fine particles produced in the first step is such that the volume particle size ratio of 10 μm or more is 2% or less, more preferably 1% or less, and the volume particle size ratio of 5 μm or more is 10% or less. Preferably it is 6% or less.
次に、第2工程では、第1工程で得られた微粒子を合一させることにより該微粒子の凝集体を生成させ、所望の粒径のトナー粒子を形成させる。第2工程では、溶剤量、温度、分散安定剤及び電解質の種類あるいは添加量、攪拌条件等を適宜制御することで、所望の凝集体を得ることができる。乳化重合により微粒子を製造し、その後、微粒子を凝集させた後、温度を上げて融着させることで会合体を製造する方法は良く知られている。本発明における製造方法は、上記のような凝集・融着の2段からなる工程を経て製造される会合体と異なり、凝集と同時に融着工程を含む1段の工程で凝集体を得る製造方法(合一による製造方法)であり、加温せずに、短時間で球形あるいは略球形の粒子を得ることができるという特徴を有している。 Next, in the second step, the fine particles obtained in the first step are coalesced to generate an aggregate of the fine particles, thereby forming toner particles having a desired particle diameter. In the second step, desired aggregates can be obtained by appropriately controlling the amount of solvent, temperature, type and amount of dispersion stabilizer and electrolyte, and stirring conditions. A method for producing aggregates by producing fine particles by emulsion polymerization, and then aggregating the fine particles and then fusing at a high temperature is well known. The production method in the present invention is different from the aggregate produced through the two-stage process of aggregation and fusion as described above, and the production method for obtaining the aggregate in a single-stage process including the fusion process at the same time as the aggregation. It is a (manufacturing method based on coalescence) and has a feature that spherical or substantially spherical particles can be obtained in a short time without heating.
第2工程では、第1工程で得られた微粒子の分散液を水で希釈し溶剤量を調整する。その後、分散安定剤を添加し、分散安定剤の存在下に電解質の水溶液を滴下することで合一を進め、所定粒径の凝集体を得る。第1工程までで得られる自己水分散性樹脂から形成された微粒子は、カルボン酸塩による電気二重層の作用により水性媒体中で安定に分散している。第2工程では、微粒子が分散している水性媒体中に電気二重層を破壊、あるいは縮小させる電解質を添加することで、粒子を不安定化させる。 In the second step, the fine particle dispersion obtained in the first step is diluted with water to adjust the amount of solvent. Thereafter, a dispersion stabilizer is added and coalescence is advanced by dropping an aqueous electrolyte solution in the presence of the dispersion stabilizer to obtain an aggregate having a predetermined particle diameter. The fine particles formed from the self-water dispersible resin obtained up to the first step are stably dispersed in the aqueous medium by the action of the electric double layer by the carboxylate. In the second step, the particles are destabilized by adding an electrolyte that destroys or reduces the electric double layer to the aqueous medium in which the fine particles are dispersed.
電解質としては、例えば塩酸、硫酸、リン酸、酢酸、シュウ酸などの酸性物質がある。また、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニュウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、リン酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化カルシュウム、酢酸ナトリウム等の有機、無機の水溶性の塩等も有効に用いることができる。合一させるために添加するこれらの電解質は、単独でも、あるいは2種類以上の物質を混合してもよい。中でも、硫酸ナトリウムや硫酸アンモニュウムのごとき1価のカチオンの硫酸塩が均一な合一を進める上で好ましい。第1工程で得られた微粒子は溶剤により膨潤しており、かつ電解質の添加により粒子の電気二重層が収縮した不安定な状態となっているため、低シェアー(低剪断力)の攪拌による粒子同士の衝突でも容易に合一が進行する。 Examples of the electrolyte include acidic substances such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, acetic acid, and oxalic acid. In addition, organic and inorganic water-soluble salts such as sodium sulfate, ammonium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, sodium phosphate, sodium dihydrogen phosphate, sodium chloride, potassium chloride, ammonium chloride, calcium chloride, sodium acetate, etc. It can be used effectively. These electrolytes to be added for unity may be used alone or in combination of two or more kinds. Among them, monovalent cation sulfates such as sodium sulfate and ammonium sulfate are preferable for promoting uniform coalescence. The fine particles obtained in the first step are swollen by a solvent, and the electric double layer of the particles is in an unstable state due to contraction due to the addition of an electrolyte. Therefore, the particles are produced by stirring with low shear (low shear force). Coalescence easily proceeds even in the collision between each other.
しかし、電解質等の添加だけでは、系内の微粒子の分散安定性が不安定になっているため、合一が不均一となり粗大粒子や凝集物が発生する。電解質や酸性物質により生成した微粒子の凝集体が、再合一を繰り返して、目的とする粒子径以上の凝集体を形成するのを防止するためには、電解質等を添加する前に、ヒドロキシアパタイト等の無機分散安定剤やイオン性、あるいはノニオン性の界面活性剤を分散安定剤として添加する必要がある。使用する分散安定剤は、後から添加する電解質の存在下においても分散安定性を保持できる特性が必要である。そのような特性を有する分散安定剤としては、例えばポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等、あるいは各種プルロニック系等のノニオン型の乳化剤、あるいはアルキル硫酸エステル塩型のアニオン性乳化剤、また、第四級アンモニウム塩型のカチオン型の分散安定剤等がある。中でも、アニオン型、ノニオン型の分散安定剤が少量の添加量であっても系の分散安定性に効果があり、好ましい。ノニオン型の界面活性剤の曇点は40℃以上であることが好ましい。以上に記載した界面活性剤は単独で用いても、2種類以上を混合して用いてもよい。分散安定剤(乳化剤)の存在下に電解質を添加することで、不均一な合一を防止することが可能となり、その結果、シャープな粒度分布が得られ、それに伴い、収率の向上が達成される。 However, only by adding an electrolyte or the like, the dispersion stability of the fine particles in the system is unstable, so that coalescence is not uniform and coarse particles and aggregates are generated. In order to prevent agglomerates of fine particles produced by electrolytes or acidic substances from repeating reunion and forming aggregates larger than the target particle size, before adding electrolytes etc., hydroxyapatite It is necessary to add an inorganic dispersion stabilizer such as ionic or nonionic surfactant as a dispersion stabilizer. The dispersion stabilizer to be used is required to have a property capable of maintaining dispersion stability even in the presence of an electrolyte added later. Examples of the dispersion stabilizer having such characteristics include polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene dodecyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, Examples include polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters and the like, nonionic emulsifiers such as various pluronics, alkyl sulfate ester type anionic emulsifiers, and quaternary ammonium salt type cationic dispersion stabilizers. Among these, even if an anion type or nonionic type dispersion stabilizer is added in a small amount, the dispersion stability of the system is effective, which is preferable. The cloud point of the nonionic surfactant is preferably 40 ° C. or higher. The surfactants described above may be used alone or in combination of two or more. By adding an electrolyte in the presence of a dispersion stabilizer (emulsifier), it becomes possible to prevent non-uniform coalescence, resulting in a sharp particle size distribution and a corresponding increase in yield. Is done.
また、均一な合一を進める上では、合一時の攪拌条件が重要である。例えば、特開平9−114135で開示されているような攪拌装置、アンカー翼、タービン翼、ファウドラー翼、フルゾーン翼、マックスブレンド翼、コーンケープ翼、ヘリカル翼、ダブルヘリカル翼、半月翼等から適宜選択して使用される。中でも、マックスブレンド翼やフルゾーン翼のような均一混合性に優れた大型翼が好ましい。溶剤により膨潤した微粒子同士が攪拌による衝突により合一して凝集する。そのため、ホモミキサーのようなステーターとローターからなる高剪断装置や、タービン翼のような局所的に高剪断がかかり、全体を均一に攪拌する能力の弱い攪拌翼では合一が不均一となり、粗大粒子の発生につながりやすい。そのため、攪拌条件としては、周速が0.2〜10m/sであることが好ましく、0.2〜8m/s未満がより好ましい。特に好ましくは0.2〜6m/sである。周速が10m/sよりも早いと、不均一な合一が発生して粗大粒子が発生しやすくなるので好ましくない。また、0.2m/sよりも遅いと、攪拌シェアが不足するため、やはり不均一な合一が発生し粗大粒子が発生する傾向となるため好ましくない。微粒子同士の衝突のみにより合一が進行し、合一した凝集体が再び解離・分散することはない。そのため、超微粒子の発生が少なく、かつシャープな粒度分布となるため収率の向上が達成できる。 Further, in order to promote uniform coalescence, the temporary stirring conditions are important. For example, a stirrer as disclosed in JP-A-9-114135, an anchor blade, a turbine blade, a fiddler blade, a full zone blade, a max blend blade, a cone cape blade, a helical blade, a double helical blade, a meniscus blade, etc. Used. Among these, a large wing excellent in uniform mixing properties such as a Max blend wing and a full zone wing is preferable. The fine particles swollen by the solvent are coalesced and aggregated by collision by stirring. For this reason, a high shearing device consisting of a stator and a rotor such as a homomixer or a high shearing device such as a turbine blade that is locally subjected to high shearing and a stirring blade that has a weak ability to uniformly stir the whole result in non-uniform coalescence. It tends to lead to generation of particles. Therefore, as stirring conditions, it is preferable that a circumferential speed is 0.2-10 m / s, and less than 0.2-8 m / s is more preferable. Most preferably, it is 0.2-6 m / s. When the peripheral speed is faster than 10 m / s, non-uniform coalescence occurs and coarse particles are easily generated, which is not preferable. On the other hand, if it is slower than 0.2 m / s, the stirring share is insufficient, so that non-uniform coalescence tends to occur and coarse particles tend to be generated. The coalescence proceeds only by the collision of the fine particles, and the coalesced aggregate does not dissociate and disperse again. Therefore, the generation of ultrafine particles is small and the particle size distribution becomes sharp, so that the yield can be improved.
第2工程においては、第1工程で転相乳化により得られた微粒子の分散液を必要に応じて水でさらに希釈することが好ましい。その後、分散安定剤、及び電解質を順次添加して合一を行う。あるいは、分散安定剤及び/又は電解質の水溶液を添加することで分散液中の溶剤量を調整し、所定粒径の粒子を得る手順を採ることが好ましい。電解質を添加した後の系中に含まれる溶剤量としては、5〜25質量%の範囲内であることが好ましい。また、5〜20質量%の範囲内がより好ましく、特に、5〜18質量%の範囲内が好ましい。溶剤量が5質量%よりも少ないと、合一に要する電解質量が多くなり好ましくない。また、溶剤量が25質量%よりも多いと不均一な合一による凝集物発生が多くなり、また、分散安定剤の添加量が多くなるため好ましくない。 In the second step, it is preferable to further dilute the fine particle dispersion obtained by phase inversion emulsification in the first step with water as necessary. Thereafter, a dispersion stabilizer and an electrolyte are sequentially added to perform coalescence. Alternatively, it is preferable to adjust the amount of the solvent in the dispersion by adding an aqueous solution of a dispersion stabilizer and / or an electrolyte to obtain particles having a predetermined particle diameter. The amount of the solvent contained in the system after adding the electrolyte is preferably in the range of 5 to 25% by mass. Moreover, the inside of the range of 5-20 mass% is more preferable, and the inside of the range of 5-18 mass% is especially preferable. When the amount of the solvent is less than 5% by mass, the electrolytic mass required for coalescence is increased, which is not preferable. On the other hand, if the amount of the solvent is more than 25% by mass, the generation of aggregates due to non-uniform coalescence increases, and the amount of dispersion stabilizer added increases, which is not preferable.
溶剤量を調整することで合一後のトナー粒子の形状をコントロールすることができる。溶剤量が13〜25質量%の範囲では溶剤による微粒子の膨潤度が大きいため、合一により球形〜略球形の粒子を容易に得ることができる。一方、溶剤量を5〜13質量%の範囲にすると溶剤による微粒子の膨潤度が小さいため、異形〜略球形のトナー粒子が容易に得られる。 The shape of the toner particles after coalescence can be controlled by adjusting the amount of the solvent. When the amount of solvent is in the range of 13 to 25% by mass, the degree of swelling of the fine particles by the solvent is large, so that spherical to substantially spherical particles can be easily obtained by coalescence. On the other hand, when the amount of the solvent is in the range of 5 to 13% by mass, the degree of swelling of the fine particles by the solvent is small, so that irregularly to substantially spherical toner particles can be easily obtained.
使用する分散安定剤の量は、例えば微粒子の固形分含有量に対し、0.5〜3.0質量%の範囲内が好ましい。0.5〜2.5質量%の範囲内がより好ましく、1.0〜2.5質量%の範囲内が特に好ましい。0.5質量%よりも少ないと、目的とする粗大粒子発生に対する防止効果が得られない。一方、3.0質量%よりも多いと、電解質の量を増加しても合一が十分に進行せず、所定粒径の粒子が得られなくなり、結果として、微粒子が残存してしまい収率を低下させるため好ましくない。 The amount of the dispersion stabilizer to be used is preferably in the range of 0.5 to 3.0% by mass with respect to the solid content of the fine particles, for example. A range of 0.5 to 2.5% by mass is more preferable, and a range of 1.0 to 2.5% by mass is particularly preferable. If it is less than 0.5% by mass, the desired effect of preventing the generation of coarse particles cannot be obtained. On the other hand, if the amount is more than 3.0% by mass, coalescence does not proceed sufficiently even if the amount of the electrolyte is increased, and particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained. As a result, fine particles remain and yield. Is not preferable.
また、使用する電解質の量は、微粒子の固形分含有量に対し、0.5〜15質量%の範囲内であることが好ましい。1〜12質量%の範囲内であることがより好ましく、1〜10質量%の範囲内であることが特に好ましい。電解質の量が0.5質量%よりも少ないと、合一が十分に進行しないため好ましくない。また、電解質の量が15質量%よりも多いと、合一が不均一となり、凝集物の発生や、粗大粒子が発生し収率を低下させるため好ましくない。 Moreover, it is preferable that the quantity of the electrolyte to be used exists in the range of 0.5-15 mass% with respect to solid content content of microparticles | fine-particles. It is more preferably within a range of 1 to 12% by mass, and particularly preferably within a range of 1 to 10% by mass. When the amount of the electrolyte is less than 0.5% by mass, the coalescence does not proceed sufficiently, which is not preferable. On the other hand, when the amount of the electrolyte is more than 15% by mass, the coalescence becomes non-uniform, which is not preferable because aggregates and coarse particles are generated and the yield is lowered.
また、合一時の温度は10〜50℃の範囲内が好ましい。より好ましくは20〜40℃の範囲内であり、20〜35℃であることが特に好ましい。温度が10℃よりも低いと、合一が進行しにくくなるため好ましくない。また、温度が50℃よりも高いと、合一速度が速くなり、凝集物や、粗大粒子が発生しやすくなるため好ましくない。20〜40℃の低温の条件で、合一による会合体の生成が可能である。 The temporary temperature is preferably in the range of 10 to 50 ° C. More preferably, it exists in the range of 20-40 degreeC, and it is especially preferable that it is 20-35 degreeC. When the temperature is lower than 10 ° C., it is difficult to perform coalescence, which is not preferable. On the other hand, when the temperature is higher than 50 ° C., the coalescence speed is increased, and aggregates and coarse particles are easily generated, which is not preferable. Aggregates can be formed by coalescence under low temperature conditions of 20 to 40 ° C.
第1工程、及び第2工程では、種々の実施形態をとることが可能である。中でも、好ましい実施形態としては、以下の(1)〜(4)がある。(1)ポリエステル樹脂と着色剤、必要に応じて離型剤、電荷制御剤からなる樹脂溶液を用いて、上記の第1工程により微粒子を製造し、第2工程(合一工程)を行う方法、(2)ポリエステル樹脂と着色剤、必要に応じて離型剤からなる樹脂溶液を用いて、上記の第1工程により微粒子を製造し、電荷制御剤の分散液を混合して、第2工程(合一工程)を行う方法、(3)ポリエステル樹脂からなる微粒子を上記の第1工程により製造し、着色剤の分散液、及び、必要に応じて離型剤、電荷制御剤の各分散液の1種以上をそれぞれ別々に用意し、それらを混合した後に第2工程(合一工程)を行う方法、(4)ポリエステル樹脂と離型剤からなる樹脂溶液を用いて、上記の第1工程により微粒子を製造し、着色剤の分散液、必要に応じて電荷制御剤の分散液を混合して、第2工程(合一工程)を行う方法である。 Various embodiments can be adopted in the first step and the second step. Among these, preferred embodiments include the following (1) to (4). (1) A method in which fine particles are produced by the above first step using a resin solution comprising a polyester resin and a colorant, and if necessary, a release agent and a charge control agent, and the second step (unification step) is performed. (2) Using a resin solution comprising a polyester resin and a colorant, and if necessary, a mold release agent, fine particles are produced by the first step, and a dispersion of the charge control agent is mixed. (3) A method of performing (unification step), (3) A fine particle comprising a polyester resin is produced by the first step, and a dispersion of a colorant and, if necessary, a release agent and a dispersion of a charge control agent A method of performing the second step (unification step) after separately preparing one or more of the above, and (4) using the resin solution comprising the polyester resin and the release agent, the first step To produce fine particles, colorant dispersion, and By mixing the dispersion of the control agent, a method of performing a second step (coalescing step).
ここで用いる着色剤分散液、電荷制御剤分散液、離型剤分散液等の各種分散液は、下記のようにして得ることができる。たとえば、それぞれの物質をポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等で代表されるノニオン系の界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩等で代表されるアニオン系の界面活性剤、あるいは4級アンモニュウム塩で代表されるカチオン系の界面活性剤等と水中に添加して、メディアによる機械的粉砕法により調製できる。あるいは、界面活性剤の代わりに、自己水分散性のポリエステル樹脂を用いて、塩基性中和剤の存在下に同様の分散手段で分散液を調製できる。また、ここで使用する着色剤、離型剤、電荷制御剤は、あらかじめポリエステル樹脂と溶融混練したものを用いてもよい。この場合、樹脂が吸着することで、各種材料が粒子表面に露出する程度が緩和され、帯電特性、現像特性において好ましい特性を与える。 Various dispersions such as a colorant dispersion, a charge control agent dispersion, and a release agent dispersion used here can be obtained as follows. For example, nonionic surfactants represented by polyoxyethylene alkylphenyl ethers, anionic surfactants represented by alkylbenzene sulfonates, alkyl sulfate esters, etc., or quaternary ammonium salts. It can be prepared by a mechanical pulverization method using a medium by adding it to water with a cationic surfactant represented by Alternatively, instead of the surfactant, a self-water dispersible polyester resin can be used to prepare a dispersion by the same dispersing means in the presence of a basic neutralizing agent. The colorant, release agent, and charge control agent used here may be those previously melt-kneaded with a polyester resin. In this case, when the resin is adsorbed, the degree to which various materials are exposed on the particle surface is alleviated, and preferable characteristics are provided in charging characteristics and development characteristics.
摩擦帯電性能を良好に保持するためには、着色剤等がトナー母粒子表面に露出しないようにすること、すなわち着色剤等がトナー母粒子に内包されたトナー構造とするのが有効である。トナーの小粒径化に伴う帯電性の悪化は、含有する着色剤やその他の添加物(通常ワックスなど)の一部がトナー母粒子表面に露出することも原因になっている。すなわち、着色剤等の含有率(質量%)が同じであっても、小粒径化によりトナー母粒子の表面積が増大し、トナー母粒子表面に露出する着色剤やワックス等の比率が増大し、その結果、トナー母粒子表面の組成が大きく変化し、トナー母粒子の摩擦帯電性能が大きく変わり適正な帯電性が得られにくくなる。 In order to maintain the frictional charging performance satisfactorily, it is effective to prevent the colorant and the like from being exposed on the surface of the toner base particles, that is, to form a toner structure in which the colorant and the like are included in the toner base particles. The deterioration of the chargeability accompanying the reduction in the toner particle size is caused by the fact that a part of the contained colorant and other additives (usually wax etc.) are exposed on the surface of the toner base particles. That is, even if the content (% by mass) of the colorant and the like is the same, the surface area of the toner base particles is increased by reducing the particle size, and the ratio of the colorant and wax exposed on the surface of the toner base particles is increased. As a result, the composition of the surface of the toner base particles changes greatly, and the triboelectric charging performance of the toner base particles changes greatly, making it difficult to obtain an appropriate chargeability.
トナー母粒子は、着色剤やワックス等が結着樹脂に内包されているのが望ましく、このように内包された構造となることにより、良好な印刷画像が得られる。積極的に着色剤や離型剤の内包を行うためには、前記の(1)あるいは(2)の方法が好ましい。トナー母粒子表面に着色剤やワックス等が露出していないことは、例えば、粒子の断面をTEM(透過型電子顕微鏡)で観察することにより容易に判定できる。より具体的には、トナー母粒子を樹脂包埋してミクロトームで切断した断面を、必要ならば酸化ルテニウム等で染色し、TEMで観察すると、着色剤やワックス等が粒子内に内包されてほぼ均一に分散していることが確認できる。また、電荷制御剤をトナー粒子表面に局在化させて、その機能を発現させるためには(2)の方法が好ましい。 It is desirable that the toner base particles include a colorant, wax, or the like included in the binder resin, and a favorable printed image can be obtained by the structure including the toner. In order to positively encapsulate the colorant and the release agent, the above method (1) or (2) is preferable. Whether the colorant, wax or the like is not exposed on the surface of the toner base particles can be easily determined by observing the cross section of the particles with a TEM (transmission electron microscope), for example. More specifically, a cross section obtained by embedding the toner base particles with a resin and cutting with a microtome is dyed with ruthenium oxide or the like if necessary, and observed with a TEM. It can be confirmed that the particles are uniformly dispersed. Further, the method (2) is preferable in order to localize the charge control agent on the surface of the toner particle and to express its function.
第二工程で得られる微粒子の凝集体の形状は、合一の程度により不定形から球形まで変化させることができる。例えば、平均円形度で表現すれば、0.94〜0.99まで変化させることが可能である。なお、この平均円形度は、微粒子の凝集体を乾燥して得られたトナー粒子のSEM(走査型電子顕微鏡)写真を撮影し、それを測定し計算することなどによっても求められるが、東亜医用電子(株)製フロー式粒子像分析装置FPIP−1000を使用すると容易に得られる。 The shape of the fine particle aggregate obtained in the second step can be changed from an indeterminate shape to a spherical shape depending on the degree of coalescence. For example, it can be changed from 0.94 to 0.99 in terms of average circularity. The average circularity can also be obtained by taking a SEM (scanning electron microscope) photograph of the toner particles obtained by drying the aggregates of fine particles, and measuring and calculating them. It can be easily obtained by using a flow type particle image analyzer FPIP-1000 manufactured by Electronics Corporation.
トナー粒子の形状は、平均円形度が0.97以上の略球形あるいは球形の形状とすることで粉体流動性の向上、転写効率の向上がみられ、トナーとして用いる場合には上記範囲とすることが好ましい。球形から不定形に近づくと、外添処理に際して後述する混合処理槽内での流動性が悪く、攪拌羽根の周速を低下させても収率が低下し、また、正帯電トナー量が増え、帯電量分布が拡がるという問題がある。また、球形形状が真球に近づくと、トナー母粒子への外添剤粒子の均一付着が困難であり、そのため攪拌羽根の周速を上げざるを得ず、羽根先端や槽壁への溶着が発生し、収率が低下し、また、遊離外添剤量や正帯電トナー量も増え、帯電量分布が拡がる傾向がある。 The shape of the toner particles is substantially spherical or spherical with an average circularity of 0.97 or more, so that powder fluidity and transfer efficiency are improved. It is preferable. When the spherical shape approaches an indeterminate shape, the fluidity in the mixing tank described later is poor during the external addition process, and the yield decreases even when the peripheral speed of the stirring blade is reduced, and the amount of positively charged toner increases. There is a problem that the charge amount distribution is widened. Further, when the spherical shape approaches a true sphere, it is difficult to uniformly attach the external additive particles to the toner base particles, and therefore the peripheral speed of the stirring blade must be increased, and the welding to the tip of the blade or the tank wall is difficult. The amount of free external additives and the amount of positively charged toner increase, and the charge amount distribution tends to widen.
第3工程は、第2工程で得られた微粒子の凝集体の分散液は、引き続き脱溶剤を行い、スラリー中から有機溶剤を除去する工程である。次いで、湿式振動ふるいを通すことで樹脂片等のゴミ、粗大粒子を除去し、遠心分離器、あるいはフィルタープレス、ベルトフィルター等の公知慣用の手段で固液分離を行うことができる。ついで粒子を乾燥させることによりトナー母粒子を得ることができる。乳化剤や分散安定剤を用いて製造されたトナー母粒子は、より十分に洗浄することが好ましい。 The third step is a step of removing the organic solvent from the slurry by subsequently removing the solvent from the fine particle aggregate dispersion obtained in the second step. Subsequently, dust and coarse particles such as resin pieces are removed by passing through a wet vibrating screen, and solid-liquid separation can be performed by a known and commonly used means such as a centrifugal separator, a filter press, a belt filter or the like. Next, toner base particles can be obtained by drying the particles. The toner base particles produced using an emulsifier or a dispersion stabilizer are preferably washed more thoroughly.
乾燥方法としては、公知慣用の方法がいずれも採用可能であるが、例えば、トナー母粒子が熱融着や凝集しない温度で、常圧下または減圧下で乾燥させる方法、凍結乾燥させる方法、などが挙げられる。また、スプレードライヤー等を用いて、水性媒体からのトナー母粒子の分離と乾燥とを同時に行う方法も挙げられる。特に、トナー母粒子が熱融着や凝集しない温度で加熱しながら、減圧下で、粉体を攪拌して乾燥させる方法や、加熱乾燥空気流を用いて瞬時に乾燥させるというフラッシュジェットドライヤー(セイシン企業株式会社)などを使用する方法が、効率的であり好ましい。 As the drying method, any known and commonly used method can be adopted. For example, a method in which the toner base particles are dried at normal or reduced pressure at a temperature at which the toner base particles are not thermally fused or aggregated, a freeze-dried method, and the like. Can be mentioned. Another example is a method of simultaneously separating and drying the toner base particles from the aqueous medium using a spray dryer or the like. In particular, a method in which the powder is stirred and dried under reduced pressure while heating at a temperature at which the toner base particles are not thermally fused or aggregated, or a flash jet dryer (Seishin) that is instantly dried using a heated and dried air stream. A method using a company corporation) is efficient and preferable.
トナー母粒子の粒度分布については、コールター社製マルチサイザーTAII型による測定で、50%体積粒径/50%個数粒径が1.25以下であることが好ましく、より好ましくは1.20以下である。1.25以下であると良好な画像を得られやすく好ましい。また、GSDは1.30以下が好ましく、1.25以下がより好ましい。なお、GSDは、コールター社製マルチサイザーTAII型による測定で、(16%体積粒径/84%体積粒径)の平方根により求められる値である。GSDの値が小さいほど粒度分布がシャープになり、良好な画像が得られる。 Regarding the particle size distribution of the toner base particles, the 50% volume particle size / 50% number particle size is preferably 1.25 or less, more preferably 1.20 or less, as measured by Multisizer TAII type manufactured by Coulter. is there. It is preferable that it is 1.25 or less because good images can be easily obtained. Moreover, GSD is preferably 1.30 or less, and more preferably 1.25 or less. The GSD is a value obtained from the square root of (16% volume particle size / 84% volume particle size) as measured by a multisizer TAII type manufactured by Coulter. The smaller the GSD value, the sharper the particle size distribution and the better the image.
トナー母粒子としては、その体積平均粒径として、得られる画像品質などの点から1〜13μmの範囲にあるものが好ましく、3〜10μm程度が現行のマシンとのマッチングが得やすいことなどもあってより好ましい。カラートナーにあっては、体積平均粒径が3〜8μm程度が好適である。体積平均粒径が小さくなると解像性や階調性が向上するだけでなく、印刷画像を形成するトナー層の厚みが薄くなり、ページあたりのトナー消費量が減少するという効果も発現され、好ましい。 The toner base particles preferably have a volume average particle diameter in the range of 1 to 13 μm from the viewpoint of image quality to be obtained, and about 3 to 10 μm may be easily matched with the current machine. More preferable. For color toners, a volume average particle size of about 3 to 8 μm is preferred. When the volume average particle size is reduced, not only the resolution and gradation are improved, but also the effect that the thickness of the toner layer forming the printed image is reduced and the toner consumption per page is reduced is preferable. .
以下に、ポリエステル樹脂の製造例と各物性、およびトナー母粒子の製造例を示す。なお、特に表示がない限り部は質量部、水は脱イオン水の意である。 Hereinafter, production examples of polyester resins, physical properties, and production examples of toner base particles will be shown. Unless otherwise indicated, parts are parts by mass, and water is deionized water.
(ポリエステル樹脂合成例)
2価カルボン酸としてテレフタル酸(TPA)、イソフタル酸(IPA)、芳香族ジオールとしてポリオキシプロピレン(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BPA−PO)、ポリオキシエチレン(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BPA−EO)、脂肪族ジオールとしてエチレングリコール(EG)、脂肪族トリオールとしてトリメチロールプロパン(TMP)を、下記表1に示す各モル組成比で用い、重合触媒としてテトラブチルチタネートを全モノマー量に対し0.3質量%でセパラブルフレスコに仕込み、該フラスコ上部に温度計、攪拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取り付け電熱マントルヒーター中で、常圧窒素気流下にて220℃で15時間反応させた後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応は、ASTM・E28−517に準じる軟化点により追跡し、軟化点が所定の温度となったところで真空を停止して反応を終了した。合成した樹脂の組成および物性値(特性値)を表1に示す。
(Example of polyester resin synthesis)
Terephthalic acid (TPA), isophthalic acid (IPA) as the divalent carboxylic acid, polyoxypropylene (2.4) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (BPA-PO), polyoxy as the aromatic diol Table 1 below shows ethylene (2.4) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (BPA-EO), ethylene glycol (EG) as an aliphatic diol, and trimethylolpropane (TMP) as an aliphatic triol. Using tetrabutyl titanate as a polymerization catalyst at 0.3% by mass with respect to the total amount of monomers, charging it into a separable fresco, and attaching a thermometer, stirring rod, condenser and nitrogen inlet tube to the top of the flask Decrease in order after reacting in an electric mantle heater at 220 ° C for 15 hours under normal pressure nitrogen flow. And, the reaction was continued at 10mmHg. The reaction was followed by a softening point according to ASTM E28-517. When the softening point reached a predetermined temperature, the vacuum was stopped and the reaction was terminated. Table 1 shows the composition and physical property values (characteristic values) of the synthesized resin.
表中、>60万;分子量60万以上の成分の面積比率
<1万;分子量1万以下の成分の面積比率
TPA;テレフタル酸
IPA;イソフタル酸
BPA−PO;ポリオキシプロピレン(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキ シフェニル)プロパン
BPA−EO;ポリオキシエチレン(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシ フェニル)プロパン
EG;エチレングリコール
TMP;トリメチロールプロパン
FT値;フローテスター値
表1において「T1/2温度」は、前述したように島津製作所製フローテスタ(CFT−500)を用いて、ノズル径1.0mmΦ×1.0mm、単位面積(cm2 )当たりの荷重10kg、毎分6℃の昇温速度で測定した値である。また、ガラス転移温度である「Tg」(℃)は、島津製作所製示差走査熱量計(DSC−50)を用い、セカンドラン法により毎分10℃の昇温速度で測定した値である。
In the table,>600,000; area ratio of components having a molecular weight of 600,000 or more <10,000; area ratio of components having a molecular weight of 10,000 or less TPA; terephthalic acid IPA; isophthalic acid BPA-PO; polyoxypropylene (2.4)- 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane BPA-EO; polyoxyethylene (2.4) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane EG; ethylene glycol TMP; trimethylolpropane FT value; flow Tester Value In Table 1, “T1 / 2 temperature” is a load per unit area (cm 2 ) using a flow tester (CFT-500) manufactured by Shimadzu Corporation as described above. It is a value measured at a heating rate of 10 kg, 6 ° C. per minute. The glass transition temperature “Tg” (° C.) is a value measured at a rate of temperature increase of 10 ° C. per minute by a second run method using a differential scanning calorimeter (DSC-50) manufactured by Shimadzu Corporation.
(離型剤分散液の調製例)
カルナバワックス「カルナバワックス1号」(加藤洋行輸入品)50部とポリエステル樹脂(表1中、R1)50部とを加圧ニーダーで混練後、該混練物とメチルエチルケトン185部とをボールミルに仕込み、6時間攪拌した後取り出し、固形分含有量を20質量%に調整し、離型剤の微分散液(W1)を得た。
(Example of preparation of mold release agent dispersion)
After kneading 50 parts of carnauba wax “Carnauba Wax No. 1” (imported by Kato Yoko) and 50 parts of polyester resin (R1 in Table 1) with a pressure kneader, the kneaded product and 185 parts of methyl ethyl ketone were charged into a ball mill. After stirring for 6 hours, it was taken out and the solid content was adjusted to 20% by mass to obtain a fine dispersion (W1) of a release agent.
(着色剤マスターチップの調製、及び着色剤分散液の調製例)
下記の表2の配合にてカーボンブラックとカラー顔料を樹脂と50/50の重量比率で混練し着色剤マスターチップP1、P2を作製した。カーボンブラックと樹脂は加圧ニーダーを用いて混練した。また、カラー顔料と樹脂は二本ロールで混練した。得られた混練物P2は固形分含有量が40質量%となるようにメチルエチルケトンとともにボールミル中に仕込み、36時間攪拌した後取り出し、固形分含有量を20質量%に調整し、P2の着色剤分散液とした。
(Preparation of colorant master chip and preparation example of colorant dispersion)
Colorant master chips P1 and P2 were prepared by kneading carbon black and a color pigment in a weight ratio of 50/50 with a resin according to the formulation shown in Table 2 below. Carbon black and resin were kneaded using a pressure kneader. Further, the color pigment and the resin were kneaded with two rolls. The obtained kneaded product P2 was charged into a ball mill together with methyl ethyl ketone so that the solid content was 40% by mass, stirred for 36 hours, and then taken out. The solid content was adjusted to 20% by mass, and the colorant dispersion of P2 was dispersed. Liquid.
表2に示した着色剤は以下の通りである。 The colorants shown in Table 2 are as follows.
カーボン:「ELFTEX−8」(キャボット社製)
シアン顔料:ファーストゲンブルーTGR(大日本インキ化学工業社製)
(湿式混練ミルベースの調製)
上記離型剤分散液、着色剤分散液、希釈樹脂(追加樹脂)、メチルエチルケトンをデスパーで混合し、固形分含有量を55%に調整してミルベース(MB1〜MB3)を作製した。作製したミルベースの配合を表3に示す。
Carbon: “ELFTEX-8” (Cabot)
Cyan pigment: Fast Gen Blue TGR (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.)
(Preparation of wet kneading mill base)
The above mold release agent dispersion, colorant dispersion, dilution resin (additional resin), and methyl ethyl ketone were mixed with Desper and the solid content was adjusted to 55% to prepare mill bases (MB1 to MB3). Table 3 shows the formulation of the produced mill base.
表3で使用したブレンド樹脂の特性を表4に示した。樹脂のブレンドは200メッシュを通過した樹脂粒子を上記重量比でブレンドして各物性値を測定した。 The properties of the blend resin used in Table 3 are shown in Table 4. The resin blend was obtained by blending resin particles having passed through 200 mesh at the above weight ratio and measuring each physical property value.
表中、>60万;分子量60万以上の成分の面積比率
<1万;分子量1万以下の成分の面積比率
(トナー母粒子1の製造)
攪拌翼としてマックスブレンド翼を有する円筒型の2LセパラブルフラスコにミルベースMB1を545.5部、1規定アンモニア水23.8部を加えて、スリーワンモーターにより350rpmにて十分に攪拌した後、脱イオン水133部を加え、さらに攪拌を行い、温度を30℃に調製した。ついで、同条件下で133部の脱イオン水を滴下して転相乳化により微粒子分散体を作製した。この時の攪拌翼の周速は1.19m/sであった。次に、脱イオン水333部を加えて溶剤量を調整した。
In the table,>600,000; area ratio of components having a molecular weight of 600,000 or more <10,000; area ratio of components having a molecular weight of 10,000 or less (production of toner mother particles 1)
Add 545.5 parts of Millbase MB1 and 23.8 parts of 1N ammonia water to a cylindrical 2 L separable flask with a Max Blend blade as a stirring blade, and thoroughly stir at 350 rpm with a three-one motor. 133 parts of water was added and further stirred to adjust the temperature to 30 ° C. Subsequently, 133 parts of deionized water was added dropwise under the same conditions to prepare a fine particle dispersion by phase inversion emulsification. The peripheral speed of the stirring blade at this time was 1.19 m / s. Next, the amount of solvent was adjusted by adding 333 parts of deionized water.
次いで、ノニオン型乳化剤であるエパン450(第一工業製薬社製)の4.1部を水に希釈して添加した後、温度を30℃に、また回転数を250rpmに調整し、3%の硫酸アンモニュウムの水溶液410部を滴下して、分散液中の溶剤量を15.5質量%とした。その後、同条件で5分間攪拌を続け合一操作を終了した。この時の攪拌翼の周速は0.85m/sであった。得られたスラリーは、遠心分離機で固液分離、洗浄を行い、その後、真空乾燥機で乾燥を行い、トナー母粒子1を得た。得られたトナー母粒子の特性を表5〜7に示す。また、トナー母粒子1の仕事関数は5.47eVであった。 Next, 4.1 parts of Epan 450 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), which is a nonionic emulsifier, was diluted with water and added, and then the temperature was adjusted to 30 ° C. and the rotation speed was adjusted to 250 rpm. 410 parts of an aqueous solution of ammonium sulfate was added dropwise to adjust the amount of solvent in the dispersion to 15.5% by mass. Thereafter, stirring was continued for 5 minutes under the same conditions to complete the coalescence operation. The peripheral speed of the stirring blade at this time was 0.85 m / s. The obtained slurry was subjected to solid-liquid separation and washing with a centrifugal separator, and then dried with a vacuum dryer to obtain toner mother particles 1. The characteristics of the obtained toner mother particles are shown in Tables 5-7. The work function of the toner mother particles 1 was 5.47 eV.
(トナー母粒子2の製造)
トナー母粒子1の製造における5分間の合一操作を70分間とすると共に、ミルベースMB1をMB2とする以外は、トナー母粒子1の製造と同様にしてトナー母粒子2を得た。得られたトナー母粒子の特性を表5〜7に示す。また、トナー母粒子2の仕事関数は5.33eVであった。
(Manufacture of toner mother particles 2)
Toner base particles 2 were obtained in the same manner as in the preparation of toner base particles 1 except that the coalescence operation for 5 minutes in the manufacture of toner base particles 1 was set to 70 minutes and the mill base MB1 was changed to MB2. The characteristics of the obtained toner mother particles are shown in Tables 5-7. The work function of the toner mother particles 2 was 5.33 eV.
(トナー母粒子3の製造)
トナー母粒子1の製造における5分間の合一操作を70分間とすると共に、ミルベースMB1をMB3とする以外は、トナー母粒子1の製造と同様にしてトナー母粒子3を得た。得られたトナー母粒子の特性を表5〜7に示す。また、トナー母粒子3の仕事関数は5.39eVであった。
(Manufacture of toner mother particles 3)
表6の粒径・粒度分布は、コールターベックマン社のコールターマルチサイザーIIの100ミクロンアパーチャーチューブを用いて測定した。Dv50は50%体積平均径であり、Dv50/Dn50は体積、及び個数の50%平均径の比である。また、GSDは、84%体積平均径を16%体積平均径で割った値の平方根である。 The particle size and particle size distribution in Table 6 were measured using a Coulter Multisizer II 100 micron aperture tube from Coulter Beckman. Dv50 is a 50% volume average diameter, and Dv50 / Dn50 is the ratio of volume and number 50% average diameter. GSD is the square root of the value obtained by dividing the 84% volume average diameter by the 16% volume average diameter.
円形度分布は、東亜医用電子(株)製フロー式粒子像分析装置FPIP―1000を用いて測定した。 The circularity distribution was measured using a flow type particle image analyzer FPIP-1000 manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.
また、収率は、得られたトナー母粒子の分散液を脱溶剤した後、530メッシュのふるいに通し、下記式
収率(%)={(仕込んだミルベースの固形分量)−(ふるい上残さの固形分量)}×100/(仕込んだミルベースの固形分量)
で求めた値で、90−100%のものを○とした。
The yield is obtained by removing the solvent of the obtained toner mother particle dispersion and passing it through a 530 mesh sieve. The following formula yield (%) = {(solid content of mill base charged) − (residue on the sieve) Solid content)} × 100 / (solid content of mill base charged)
In the value obtained in step 90, 90% to 100% were taken as ◯.
また、仕事関数(Φ)は、その物質から電子を取り出すために必要なエネルギーとして知られており、仕事関数が小さいほど電子を出しやすく、大きい程電子を出しにくい。そのため、負帯電性のトナー母粒子にトナー母粒子の仕事関数より小さい仕事関数の負帯電性酸化シリコン粒子を外添すると、トナー母粒子をより負帯電化させると考えられる。 The work function (Φ) is known as energy necessary for extracting electrons from the substance. The smaller the work function, the easier it is to emit electrons, and the larger the work function, the less difficult it is to emit electrons. Therefore, it is considered that when negatively chargeable silicon oxide particles having a work function smaller than that of the toner base particles are externally added to the negatively chargeable toner base particles, the toner base particles are more negatively charged.
仕事関数は下記の測定方法により測定されるものであり、その物質から電子を取り出すためのエネルギー(eV)として数値化され、種々の物質間の接触による帯電性を評価しうるものである。仕事関数は、表面分析装置(理研計器(株)製AC−2、低エネルギー電子計数方式)を使用して測定される。本発明にあっては、該装置において、重水素ランプを使用し、金属メッキを施した現像ローラは照射光量10nWで、それ以外の測定では照射光量500nWに設定し、分光器により単色光を選択し、スポットサイズ4mm角とし、エネルギー走査範囲3.4〜6.2eV、測定時間10sec/1ポイントでサンプルに照射する。そして、サンプル表面から放出される光電子を検知し、仕事関数計ソフトを使用して演算処理され得られるもので、仕事関数に関しては、繰り返し精度(標準偏差)0.02eVで測定されるものである。なお、データ再現性を確保するための測定環境としては、使用温湿度25℃、55%RHの条件下で、24時間放置品を測定サンプルとする。 The work function is measured by the following measurement method, and is quantified as energy (eV) for extracting electrons from the material, and the chargeability by contact between various materials can be evaluated. The work function is measured using a surface analyzer (AC-2, low energy electronic counting method manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.). In the present invention, in the apparatus, a developing roller using a deuterium lamp and metal plating is set to an irradiation light amount of 10 nW, and for other measurements, the irradiation light amount is set to 500 nW, and monochromatic light is selected by a spectroscope. The sample is irradiated with a spot size of 4 mm square, an energy scanning range of 3.4 to 6.2 eV, and a measurement time of 10 sec / 1 point. The photoelectrons emitted from the sample surface can be detected and processed using work function meter software. The work function is measured with a repeatability (standard deviation) of 0.02 eV. . Note that, as a measurement environment for ensuring data reproducibility, a 24-hour left-over product is used as a measurement sample under the conditions of operating temperature and humidity of 25 ° C. and 55% RH.
トナー専用測定セルは、図1(a)(b)に示すように、直径13mm、高さ5mmのステンレス製円盤の中央に直径10mmで深さ1mmのトナー収容用凹部を有する形状を有する。サンプルトナーは、セルの凹部内にトナーを秤量サジを使用して突き固めないで入れた後、ナイフエッジを使用して表面を均して平らにした状態で測定に供する。トナーを充填した測定セルをサンプル台の規定位置上に固定した後、照射光量500nWに設定し、スポットサイズ4mm角とし、エネルギー走査範囲4.2〜6.2eVの条件で測定される。 As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the toner dedicated measurement cell has a shape having a toner containing recess having a diameter of 10mm and a depth of 1mm at the center of a stainless steel disk having a diameter of 13mm and a height of 5mm. The sample toner is put into the concave portion of the cell without being tamped using a weighing sledge, and then subjected to measurement in a state where the surface is leveled and flattened using a knife edge. After the measurement cell filled with toner is fixed on the specified position of the sample stage, the irradiation light quantity is set to 500 nW, the spot size is set to 4 mm square, and the measurement is performed under the conditions of the energy scanning range of 4.2 to 6.2 eV.
また、感光体や現像ローラ等の形状が円筒形状の画像形成装置部材をサンプルとする場合には、円筒形状の画像形成装置部材を1〜1.5cmの幅で切断し、ついで、稜線に沿って横方向に切断して図2(a)に示す形状の測定用試料片を得た後、サンプル台の規定位置上に、図2(b)に示すように、測定光が照射される方向に対して照射面が平滑になるように固定する。これにより、放出される光電子が検知器(光電子倍像管)により効率よく検知される。 In addition, when the image forming apparatus member having a cylindrical shape such as the photosensitive member or the developing roller is used as a sample, the cylindrical image forming apparatus member is cut to a width of 1 to 1.5 cm, and then along the ridgeline. 2b, the sample piece for measurement having the shape shown in FIG. 2 (a) is obtained, and then the measurement light is irradiated on the specified position of the sample stage as shown in FIG. 2 (b). The surface to be irradiated is fixed so as to be smooth. Thereby, the emitted photoelectrons are efficiently detected by the detector (photoelectron tube).
この表面分析においては、単色光の励起エネルギーを低い方から高い方にスキャンするとあるエネルギー値(eV)から光量子放出が始まり、このエネルギー値を仕事関数(eV)という。図3に、トナーについて得られるチャートの1例を示す。図3は励起エネルギー(eV)を横軸とし、規格化光量子収率(単位光量子当りの光電子収率のn乗)を縦軸とするものであり、一定の傾き(Y/eV)が得られる。図3の場合、仕事関数はその屈曲点(A)における励起エネルギー値(eV)で示される。 In this surface analysis, when the excitation energy of monochromatic light is scanned from low to high, photon emission starts from a certain energy value (eV), and this energy value is called a work function (eV). FIG. 3 shows an example of a chart obtained for the toner. FIG. 3 shows the excitation energy (eV) as the horizontal axis and the normalized photon yield (photon yield per unit photon as the nth power) as the vertical axis, and a constant slope (Y / eV) is obtained. . In the case of FIG. 3, the work function is indicated by the excitation energy value (eV) at the inflection point (A).
本発明におけるトナー母粒子の仕事関数は、5.3〜5.7eVとするとよい。 The work function of the toner base particles in the present invention is preferably 5.3 to 5.7 eV.
次に、外添剤について説明する。 Next, the external additive will be described.
本発明において、外添剤を規定する個数平均一次粒子径は、外添剤をイソプロピルアルコールに分散させた液滴を測定試料台に滴下し、乾燥後、その試料台上の微粒子を10万倍の走査型電子顕微鏡撮影像の任意の粒子500個について、日立テクノロジー(株)製「S−4800」を使用してその粒径を実測して求められるものである。 In the present invention, the number average primary particle size defining the external additive is such that a droplet in which the external additive is dispersed in isopropyl alcohol is dropped on a measurement sample stage, and after drying, the fine particles on the sample stage are 100,000 times larger. These are obtained by actually measuring the particle diameter of 500 arbitrary particles of the scanning electron microscope image of “S-4800” manufactured by Hitachi Technology Co., Ltd.
また、本発明における無機外添剤粒子は、耐環境性、帯電性の低下を目的としてシランカップリング剤により疎水化処理される。シランカップリング剤は、その帯電性に応じてアミノシラン、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、イソブチルトリメトキシシランなどのシラン化合物が例示される。無機外添剤粒子の疎水化処理は、無機外添剤粒子をミキサーに投入すると共に窒素置換しながら攪拌しつつ、ヘキサンで希釈したシランカップリング剤をシランカップリング剤が20質量%となるように滴下し、さらに攪拌しながら200℃、1時間加熱して溶剤を除去することにより、無機外添剤粒子を疎水化処理するとよい。以下、具体的に説明する。 In addition, the inorganic external additive particles in the present invention are hydrophobized with a silane coupling agent for the purpose of lowering the environmental resistance and chargeability. Examples of the silane coupling agent include silane compounds such as aminosilane, hexamethyldisilazane, dimethyldichlorosilane, and isobutyltrimethoxysilane depending on the chargeability. Hydrophobizing treatment of the inorganic external additive particles is performed by adding the inorganic external additive particles to the mixer and stirring the mixture while purging with nitrogen so that the silane coupling agent diluted with hexane is 20% by mass. The inorganic external additive particles may be subjected to a hydrophobization treatment by dropping the solution to 200 ° C. for 1 hour with stirring and removing the solvent. This will be specifically described below.
(1) 疎水性シリカ微粒子としては、負帯電性の個数平均一次粒子径が7〜60nm、好ましくは10〜50nmの疎水性シリカ微粒子であり、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化(乾式法)により得られるものが例示される。(1)のシリカ微粒子は、トナー母粒子100質量部に対して0.5〜2.0質量部、好ましくは0.7〜1.5質量部添加される。 (1) Hydrophobic silica fine particles are hydrophobic silica fine particles having a negatively chargeable number average primary particle diameter of 7 to 60 nm, preferably 10 to 50 nm, and obtained by vapor phase oxidation (dry method) of a silicon halogen compound. Are exemplified. The silica fine particles (1) are added in an amount of 0.5 to 2.0 parts by mass, preferably 0.7 to 1.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner base particles.
負帯電性シリカ微粒子の個数平均一次粒子径が小さい程、得られるトナーの流動性が高くなるが、7nmより小さいと、シリカ微粒子がトナー母粒子に埋没してしまう虞がある。また、個数平均一次粒子径が60nmを超えると、流動性が悪くなる虞がある。 The smaller the number average primary particle diameter of the negatively chargeable silica fine particles, the higher the fluidity of the resulting toner. However, if the particle diameter is smaller than 7 nm, the silica fine particles may be buried in the toner base particles. Further, if the number average primary particle diameter exceeds 60 nm, the fluidity may be deteriorated.
この疎水化された負帯電性シリカ微粒子としては、日本アエロジル(株)製の「RX50」(個数平均一次粒子径32nm、5.16eV)、同「RX200」(個数平均一次粒子径12nm、仕事関数5.21eV)などが例示される。(ヘキサメチルジシラザン(HMDS)疎水化処理物)
(2) 個数平均一次粒子径が100〜600nm、好ましくは100〜300nmの負帯電性疎水性の球形シリカ微粒子は、所謂「大粒径」のシリカ微粒子である。球形シリカ微粒子は、単分散、すなわち、凝集体含め平均粒径に対する標準偏差がD50*0.22以下であり、また、形状としてはWadellの球形度が0.6以上、好ましくは0.8以上である。また、このような単分散球形シリカ微粒子は、湿式法であるゾルゲル法により得られ、比重が1.3〜2.1のものである。(2)の大粒子径シリカは、トナー母粒子100質量部に対して0.2〜2.0質量部、好ましくは、0.3〜1.5質量部添加される。
The hydrophobicized negatively charged silica fine particles include “RX50” (number average primary particle diameter 32 nm, 5.16 eV), “RX200” (number average primary particle diameter 12 nm, work function) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. (5.21 eV). (Hexamethyldisilazane (HMDS) hydrophobized product)
(2) The negatively charged hydrophobic spherical silica fine particles having a number average primary particle size of 100 to 600 nm, preferably 100 to 300 nm, are so-called “large particle size” silica fine particles. The spherical silica fine particles are monodispersed, that is, the standard deviation with respect to the average particle size including aggregates is D50 * 0.22 or less, and the shape is Wadell's sphericity of 0.6 or more, preferably 0.8 or more. It is. Such monodispersed spherical silica fine particles are obtained by a sol-gel method which is a wet method, and have a specific gravity of 1.3 to 2.1. The large particle size silica (2) is added in an amount of 0.2 to 2.0 parts by weight, preferably 0.3 to 1.5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner base particles.
平均粒径が100nmより小さいと、小粒径のシリカ微粒子のトナー母粒子表面への埋没を防止して流動性や帯電安定性を維持することができなくなったり、また、スペーサ効果が得られず、また、600nmより大きいと、トナー母粒子に付着しにくくなると共にトナー母粒子表面から脱離しやすくなる。 If the average particle size is smaller than 100 nm, it is impossible to maintain the fluidity and charging stability by preventing the embedding of fine silica particles on the surface of the toner base particles, and the spacer effect cannot be obtained. On the other hand, if it is larger than 600 nm, it is difficult to adhere to the toner base particles and it is easy to be detached from the surface of the toner base particles.
(2)の疎水性の負帯電性シリカ微粒子としては(株)日本触媒製の「シーホスターKEP10」(個数平均一次粒子径140nm、仕事関数5.07eV)、「シーホスターKEP30」(個数平均一次粒子径280nm、仕事関数5.02eV)等が例示される。(ヘキサメチルジシラザン(HMDS)疎水化処理物)
(2)の大粒子径のシリカ:(1)の小粒子径のシリカの添加比(質量比)は、1:3〜3:1、好ましくは1:2.8〜2.8:1とするとよく、トナーに流動性を付与し、かつ帯電の長期安定性を得る上で好ましい。大粒子径シリカと小粒子径シリカとは、負帯電性一成分トナーの製造に際してトナー母粒子に同時に添加して混合するとよい。大粒子径シリカと小粒子径シリカは、両者の混合比率を考慮しつつトナー母粒子100質量部に対して合計量で1.0〜2.5質量部、好ましくは1.5〜2.3質量部添加される。
Hydrophobic negatively chargeable silica fine particles (2) include “Seahoster KEP10” (number average primary particle diameter 140 nm, work function 5.07 eV), “Seahoster KEP30” (number average primary particle diameter) manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. 280 nm, work function 5.02 eV) and the like. (Hexamethyldisilazane (HMDS) hydrophobized product)
The addition ratio (mass ratio) of the large particle size silica (2) to the small particle size silica (1) is 1: 3 to 3: 1, preferably 1: 2.8 to 2.8: 1. It is preferable to provide fluidity to the toner and to obtain long-term charging stability. The large particle size silica and the small particle size silica may be added and mixed simultaneously with the toner base particles in the production of the negatively chargeable one-component toner. The large particle size silica and the small particle size silica are 1.0 to 2.5 parts by mass, preferably 1.5 to 2.3 parts in total with respect to 100 parts by mass of the toner base particles in consideration of the mixing ratio of both. Part by mass is added.
(1)と(2)の疎水性シリカ粒子の仕事関数としては、5.0〜5.3eVの範囲であるが、特に、大粒径の(2)の疎水性シリカ粒子の仕事関数は、トナー母粒子の仕事関数より、少なくとも0.05ev以上小さいものとするとよく、仕事関数差による電荷移動により大粒径のシリカ粒子をトナー母粒子に固着させることができる。 The work function of the hydrophobic silica particles (1) and (2) is in the range of 5.0 to 5.3 eV. In particular, the work function of the hydrophobic silica particles (2) having a large particle size is The work function is preferably at least 0.05 ev smaller than the work function of the toner base particles, and the silica particles having a large particle size can be fixed to the toner base particles by charge transfer due to the work function difference.
次に、(3) 個数平均一次粒子径が10〜40nmの疎水性酸化チタン微粒子は比較的電気抵抗率が小さく、ルチル型、アナターゼ型、ルチル−アナターゼ型などの種々の結晶形を取り得るが、特に、ルチル−アナターゼ型酸化チタンは紡錘形状であり、電荷の調整をしやすい点、印字枚数が増えても、酸化チタン粒子がトナー母粒子内に埋没し難いなどの点で好ましく用いられる。酸化チタン微粒子は、トナー母粒子100質量部に対して0.2〜2.0質量部、好ましくは0.3〜1.5質量部添加される。 Next, (3) Hydrophobic titanium oxide fine particles having a number average primary particle diameter of 10 to 40 nm have a relatively small electrical resistivity and can take various crystal forms such as a rutile type, anatase type, and rutile-anatase type. In particular, rutile-anatase type titanium oxide is preferably used because it has a spindle shape and is easy to adjust the charge, and even if the number of printed sheets is increased, it is difficult for titanium oxide particles to be embedded in toner base particles. The titanium oxide fine particles are added in an amount of 0.2 to 2.0 parts by weight, preferably 0.3 to 1.5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner base particles.
疎水性でルチル−アナターゼ型の酸化チタン微粒子としては、チタン工業(株)製「STT−30S」(個数平均一次粒子径35nm、仕事関数5.64eV)などが例示される。(イソブチルトリメトキシシラン疎水化処理物)
疎水性酸化チタン粒子の仕事関数としては5.5〜5.7eVの範囲であり、トナー母粒子にまず疎水性シリカ粒子を外添処理した後、後段処理として添加されるとよい。
Examples of the hydrophobic rutile-anatase type titanium oxide fine particles include “STT-30S” (number average primary particle size 35 nm, work function 5.64 eV) manufactured by Titanium Industry Co., Ltd. (Isobutyltrimethoxysilane hydrophobized product)
The work function of the hydrophobic titanium oxide particles is in the range of 5.5 to 5.7 eV. The hydrophobic silica particles may be first externally added to the toner base particles and then added as a subsequent process.
仕事関数がトナー母粒子と略同一であるとトナー母粒子へ直接付着しにくくなる反面、仕事関数の小さい疎水性シリカ粒子表面を介してトナー母粒子へ接触電位差により付着させることができるので、過帯電した疎水性シリカ粒子からの電荷移動を容易とでき、疎水性シリカ粒子における過帯電性をより効果的に防止できるので好ましい。 When the work function is substantially the same as that of the toner base particles, it is difficult to adhere directly to the toner base particles. However, since the work function can be attached to the toner base particles through the surface of the hydrophobic silica particles having a small work function, it is excessive. Charge transfer from the charged hydrophobic silica particles can be facilitated, and overcharging in the hydrophobic silica particles can be more effectively prevented, which is preferable.
次に、(4) 個数平均一次粒子径が100〜600nm、好ましくは100〜300nmのα型アルミナ微粒子は、工業的には、ボーキサイト原料を水酸化ナトリウムで処理して得られる水酸化アルミニウムを大気中で焼成してα型アルミナとする、所謂バイヤー法により製造して得られるものであるが、α型アルミナ微粒子は、その形状が不定形であり、トナー母粒子に外添されると、規制部材の使用において埋没した外添剤を堀り起こす効果をもたらし、安定した流動性、帯電特性を付与できるものである。個数平均一次粒子径が大きすぎると、トナー母粒子への付着性も低下するので好ましくない。 Next, (4) α-type alumina fine particles having a number average primary particle size of 100 to 600 nm, preferably 100 to 300 nm are industrially produced by treating aluminum hydroxide obtained by treating bauxite raw material with sodium hydroxide in the atmosphere. The α-type alumina fine particles are obtained by the so-called Bayer method, which is baked in the α-type alumina. However, the α-type alumina fine particles have an irregular shape and are added to the toner base particles. In the use of the member, an effect of digging up the buried external additive can be brought about, and stable fluidity and charging characteristics can be imparted. If the number average primary particle diameter is too large, the adhesion to the toner base particles is also lowered, which is not preferable.
疎水化処理されたα型アルミナ微粒子としては、住友化学工業社製「AKP50」(個数平均一次粒子径190nm、仕事関数4.81eV)、同「AKP30」(個数平均一次粒子径410nm、仕事関数4.80eV)等が例示される。(ヘキサメチルジシラザン(HMDS)疎水化処理物)
α型アルミナ微粒子は、トナー母粒子100質量部に対して、0.05〜1.3質量部、好ましくは0.1〜1.0質量部とするとよい。0.05質量部より少ないとスペーサとしての機能を果たさず、また、1.3質量部より多いと、大粒径のアルミナ微粒子の遊離量が多くなるので好ましくない。
Hydrophobized α-type alumina fine particles include “AKP50” (number average primary particle diameter 190 nm, work function 4.81 eV) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., and “AKP30” (number average primary particle diameter 410 nm, work function 4). .80 eV) and the like. (Hexamethyldisilazane (HMDS) hydrophobized product)
The α-type alumina fine particles may be 0.05 to 1.3 parts by mass, preferably 0.1 to 1.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner base particles. When the amount is less than 0.05 parts by mass, the function as a spacer is not achieved, and when the amount is more than 1.3 parts by mass, the amount of released alumina particles having a large particle size increases, which is not preferable.
α型アルミナ粒子における仕事関数としては、4.9〜5.2eVであり、トナー母粒子の仕事関数(5.3〜5.7eV)より、少なくとも0.05eV小さくすることにより、負帯電トナー母粒子をより負帯電化でき、外添されたアルミナ微粒子との付着性を強めることができる。 The work function of the α-type alumina particles is 4.9 to 5.2 eV, and by making the work function (5.3 to 5.7 eV) of the toner base particles at least 0.05 eV, the negatively charged toner base is obtained. The particles can be made more negatively charged, and the adhesion with the externally added alumina fine particles can be enhanced.
また、本発明の負帯電性トナーには、必要に応じて金属石鹸粒子、正帯電性シリカ微粒子が外添剤粒子として使用される。 In the negatively chargeable toner of the present invention, metal soap particles and positively chargeable silica fine particles are used as external additive particles as necessary.
金属石鹸粒子は、大粒径のシリカ微粒子やα型アルミナ微粒子等の外添粒子の遊離率を低下させると共に、カブリの発生を防止することができ、また、潤滑剤としての機能からアルミナ粒子等による研磨作用から感光体(OPC)を保護することができ、長寿命化を図ることができる。金属石けん粒子としては、高級脂肪酸の亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミウムから選ばれる金属塩であり、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸モノアルミニウム、ステアリン酸トリアルミニウム等が例示される。金属石けん粒子の個数平均一次粒子径は0.1〜1.5μm、好ましくは0.5〜1.3μmである。また、金属石けん粒子の仕事関数としては、5.3〜5.8eVの範囲である。 Metal soap particles can reduce the liberation rate of externally added particles such as silica fine particles and α-type alumina fine particles and prevent fogging. The photoconductor (OPC) can be protected from the polishing action caused by the above, and the life can be extended. The metal soap particles are metal salts selected from higher fatty acid zinc, magnesium, calcium, and aluminum, and examples include magnesium stearate, calcium stearate, zinc stearate, monoaluminum stearate, and trialuminum stearate. The number average primary particle diameter of the metal soap particles is 0.1 to 1.5 μm, preferably 0.5 to 1.3 μm. The work function of the metal soap particles is in the range of 5.3 to 5.8 eV.
金属石けん粒子の添加量は、トナー母粒子100質量部に対して0.05〜0.5質量部、好ましくは0.1〜0.3質量部である。0.05質量部より少ないと滑剤としての機能およびバインダーとしての機能が不十分であり、また、0.5質量部より多いと逆にカブリが増大する傾向にある。また、金属石けん粒子の添加量は、外添剤100質量部に対して2〜10質量部の添加割合とするとよい。2質量部よりも少ない場合には滑剤やバインダーとしての効果がなく、逆に10質量部を超えると流動性の低下やカブリの増大につながるので好ましくない。 The addition amount of the metal soap particles is 0.05 to 0.5 parts by mass, preferably 0.1 to 0.3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner base particles. When the amount is less than 0.05 parts by mass, the function as a lubricant and the function as a binder are insufficient, and when the amount is more than 0.5 parts by mass, the fog tends to increase. The addition amount of the metal soap particles is preferably 2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the external additive. When the amount is less than 2 parts by mass, there is no effect as a lubricant or a binder. On the other hand, when the amount exceeds 10 parts by mass, fluidity is lowered and fog is increased.
また、非接触現像を行う場合で、長期に亘り連続印字を行うと、トナーの負帯電量が高くなりすぎ、その結果、現像トナー量の低下をもたらし、印字画像濃度の低下をもたらす結果となるが、後段処理において、正帯電性シリカ微粒子が混合処理されることにより、過帯電が抑制され、画像濃度の低下を防止することができる。 Further, in the case of non-contact development, if continuous printing is performed for a long period of time, the negative charge amount of the toner becomes too high, resulting in a decrease in the development toner amount and a decrease in print image density. However, when the positively-charged silica fine particles are mixed in the subsequent processing, overcharging is suppressed and a decrease in image density can be prevented.
正帯電性シリカ微粒子としては、個数平均一次粒子径としては20nm〜40nmである。正帯電性シリカ微粒子は、疎水化処理されていることが好ましく、外部環境の変化に対する帯電性の変化を小さくし(すなわち、安定な帯電性を維持し)、かつトナーの流動性を良好にするために好ましい。正帯電性シリカ微粒子の疎水化は、アミノシランカップリン剤を使用して行われる。正帯電性シリカ微粒子は、トナー母粒子100質量部に対して0.1〜1.0質量部、好ましくは0.2〜0.8質量部添加される。 The positively chargeable silica fine particles have a number average primary particle diameter of 20 nm to 40 nm. The positively chargeable silica fine particles are preferably hydrophobized to reduce the change in chargeability with respect to changes in the external environment (that is, maintain stable chargeability) and improve the fluidity of the toner. Therefore, it is preferable. The positively charged silica fine particles are hydrophobized using an aminosilane coupling agent. The positively chargeable silica fine particles are added in an amount of 0.1 to 1.0 parts by weight, preferably 0.2 to 0.8 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner base particles.
疎水性正帯電性シリカ微粒子としては、市販の日本アエロジル(株)製のNA50H、キャボット(株)製のTG820Fなどが例示される。正帯電性疎水性シリカ微粒子の仕事関数としては、5.2〜5.4eVである。 Examples of the hydrophobic positively chargeable silica fine particles include commercially available NA50H manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. and TG820F manufactured by Cabot Co., Ltd. The work function of the positively chargeable hydrophobic silica fine particles is 5.2 to 5.4 eV.
(3)疎水性酸化チタン微粒子、(4)α型アルミナ微粒子、(5)金属石鹸粒子は、トナー母粒子に(1)の負帯電性疎水性シリカ微粒子と(2)の負帯電性疎水性シリカ微粒子を添加した後、後段処理として添加されるとよい。 (3) Hydrophobic titanium oxide fine particles, (4) α-type alumina fine particles, (5) metal soap particles are (1) negatively chargeable hydrophobic silica fine particles and (2) negatively chargeable hydrophobic particles. After adding the silica fine particles, it may be added as a post-treatment.
また、本発明の負帯電性一成分トナーおいては、上記した外添剤粒子以外にも、本発明における目的を阻害しない範囲で外添され得る。例えば、無機微粒子としては酸化ストロンチウム、酸化錫、酸化ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化インジウム等の金属酸化物の微粒子、窒化珪素等窒化物の微粒子、炭化珪素等の炭化物の微粒子、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の金属塩の微粒子、並びにこれらの複合物等の無機微粒子、また、樹脂微粒子等が挙げられる。無機外添剤粒子を使用する場合には、シランカップリング剤により疎水化処理される。 In addition, the negatively chargeable one-component toner of the present invention can be externally added within the range not impairing the object of the present invention, in addition to the external additive particles described above. For example, as inorganic fine particles, metal oxide fine particles such as strontium oxide, tin oxide, zirconia oxide, magnesium oxide, and indium oxide, nitride fine particles such as silicon nitride, carbide fine particles such as silicon carbide, calcium sulfate, barium sulfate, Examples thereof include fine particles of metal salts such as calcium carbonate, inorganic fine particles such as composites thereof, and fine resin particles. When inorganic external additive particles are used, they are hydrophobized with a silane coupling agent.
後段処理に際しては、2段目において疎水性酸化チタン微粒子とα型アルミナ微粒子を少なくとも追加混合するとよいが、金属石鹸粒子、正帯電性シリカ微粒子はその添加目的からすると最後段で添加されるとよい。 In the latter stage treatment, at least the hydrophobic titanium oxide fine particles and the α-type alumina fine particles may be additionally mixed in the second step, but the metal soap particles and the positively charged silica fine particles may be added in the last step for the purpose of addition. .
次に、本発明におけるトナー母粒子と外添剤粒子との混合処理工程について説明する。トナー母粒子と外添剤粒子との混合処理に際しては、図4、図5に示す球形混合処理槽が使用される。図4は中央断面図、図5は混合羽根の一例の平面図である。図中、1は処理槽、2は水平円板状の槽底、3は駆動軸、4はドーナツ状円板、5は攪拌羽根、6はエアシール孔、7は筒状部材、8はフランジ、9はジャケット、11は攪拌羽根が取り付けられた円板である。 Next, the process for mixing the toner base particles and the external additive particles in the present invention will be described. In the mixing process of the toner base particles and the external additive particles, the spherical mixing tank shown in FIGS. 4 and 5 is used. 4 is a central sectional view, and FIG. 5 is a plan view of an example of a mixing blade. In the figure, 1 is a processing tank, 2 is a horizontal disk-shaped tank bottom, 3 is a drive shaft, 4 is a donut disk, 5 is a stirring blade, 6 is an air seal hole, 7 is a cylindrical member, 8 is a flange, 9 is a jacket, 11 is a disk to which a stirring blade is attached.
図に示すように、球形混合処理槽1は、水平円板状の槽底2と、槽底2の中心を垂直に貫く回転駆動軸3に断面円錐形状をもつ攪拌羽根11が取付けられ、また、外周端部上には攪拌翼5が複数枚それぞれ取付けられている。攪拌羽根11はタービン羽根であり、羽根による剪断作用が比較的少なく混合を進めることができる。また、攪拌翼5にはその上部に補強を目的とするドーナツ状円板4が取付けられている。
As shown in the figure, the spherical mixing treatment tank 1 has a horizontal disk-shaped tank bottom 2 and a stirring blade 11 having a conical section on a
容器1の頂部には、回転駆動軸3の延長線上の混合処理槽頂部を貫く筒状部材7がその槽内先端部を上半球内に位置するように配置され、シールエア抜きを可能とする。混合処理層における上半球は、中央部のフランジ8から開閉可能とされ、上半球を開いて被処理物が投入される。投入された被処理物は、攪拌羽根11の回転による遠心力により処理槽1内壁面に沿って螺旋状(図示せず)で図4に示す矢印のごとく上向きに放出されて頂部に到り、運動エネルギーを低下させて落下する。落下した被処理物は円錐状上面を滑り落ち、攪拌翼5に再供給される。この工程を繰り返すことで分散混合が進む。処理槽1の下部には外添処理済みの被処理物の排出口(図示せず)が設けられる。また、球形混合処理槽は、水冷ジャケット9が設けられ、後述する水温の冷却水を後述する流量で通水することにより、内容物を冷却可能とされる。
A cylindrical member 7 penetrating the top of the mixing treatment tank on the extension line of the
回転駆動軸3には、シールエア孔6を介して攪拌羽根11が回転可能に取り付けられ、攪拌翼5の先端は、図4、図5に示すようにドーナツ状円板4の外周と槽内壁との間に位置するように配置されている。また、攪拌翼5の下側のエッジは、図4に示すように処理槽1の球面状の内壁に沿った弧状とされ、回転することにより被処理物を処理槽内面の曲面に沿って処理槽頂部に向けて螺旋状に放出可能な形状とされる。シールエア孔6は、高温となる回転駆動軸部分に被処理物が侵入することを防止するためのエアー供給孔であり、また、供給されたエアーは筒状部材7から排出される。
A stirring blade 11 is rotatably attached to the
被処理物の均一処理性、供給されたエアーの排出性の観点から、投入用部材7の容器内部での長さは、容器内部のドーナツ状円板4からの高さの1/20以上、好ましくは1/3以上の長さとするとよいが、上限としては被処理物を静置した時の粉面に接触しない程度の長さとするとよい。また、筒状部材7は円筒形状以外でもシールエアーが抜ける構造であればよく、例えばスリットを有した構造でもよい。
From the viewpoint of uniform processability of the object to be processed and the ability to discharge the supplied air, the length of the charging member 7 inside the container is 1/20 or more of the height from the
また、水平状の槽底2の直径と処理槽1の直径との比は0.25〜0.80であり、ドーナツ状円板4の外径と水平状の槽底2の直径との比は0.50〜1.20であり、攪拌羽根5の直径と処理槽1の直径との比は0.50〜0.90とするとよい。また、ドーナツ状円板4の内径と外径との比は0.5〜0.95、好ましくは0.7〜0.8である。また、球状混合処理槽への被処理物の仕込み量は、処理槽の容積に対する比で0.1〜0.9、好ましくは0.3〜0.5とするとよい。
Further, the ratio of the diameter of the horizontal tank bottom 2 to the diameter of the treatment tank 1 is 0.25 to 0.80, and the ratio of the outer diameter of the
球形混合処理槽は、図6に示すようなヘンシェルミキサーのごとく、被処理物の急激な立ち上がりをさせるのではなく、被処理物であるトナー母粒子と外添剤粒子とを曲面状の槽壁に沿って高速で流動させることができ、また、被処理物が流動する壁面距離が長く、トナー母粒子が転がりやすくなり、短時間での均一な外添処理を可能とする。さらに、混合処理槽の天井まで被処理物を移動させた後、槽底の攪拌羽根に供給され再処理されるので、重力に依存していた被処理物の上下動が、ヘンシェルミキサーのごとく円筒形状の混合処理槽に比して、よりダイナミックとなり、また、上羽根を設ける必要がないという利点を有する。また、外添剤粒子の凝集が強い場合には、槽内に凸部を設けて乱流を発生させて解砕させることができる。 The spherical mixing treatment tank does not cause the object to be treated to rise abruptly like a Henschel mixer as shown in FIG. 6, but the toner mother particles and external additive particles that are the object to be treated are curved in the shape of a curved tank wall. In addition, the wall surface distance through which the material to be processed flows is long, and the toner base particles are easy to roll, enabling uniform external addition processing in a short time. Furthermore, after moving the object to be processed to the ceiling of the mixing treatment tank, it is supplied to the stirring blades at the bottom of the tank and reprocessed, so that the vertical movement of the object to be treated, which is dependent on gravity, is a cylinder like a Henschel mixer. Compared to the shape of the mixing treatment tank, it is more dynamic and has the advantage that it is not necessary to provide an upper blade. Moreover, when the aggregation of the external additive particles is strong, a convex portion can be provided in the tank to generate a turbulent flow and disintegrate.
トナー母粒子と平均粒径の相違する複数の外添剤粒子を混合処理する際に、「多段階混合処理」とすることができるが、混合処理時間が短いと混合処理が不充分となり、また、混合処理時間が長いと被処理物が槽壁や攪拌羽根等への溶着が発生し、収率が低下するので、各段階における処理時間としては、0.5〜10分、好ましく1〜5分の範囲内のものとする必要がある。なお、温度上昇を避けるためには各段階における処理を数回に分けて混合されてもよい。また、同様の観点から、球形混合処理槽における攪拌羽根の先端の周速度(π×羽根の最外径×回転数/時間)は、10m/s〜100m/sの範囲とされる。 When mixing a plurality of external additive particles having an average particle size different from that of the toner base particles, a “multistage mixing process” can be used. However, if the mixing process time is short, the mixing process becomes insufficient. When the mixing treatment time is long, the object to be treated is welded to the tank wall, the stirring blade, etc., and the yield is lowered. Therefore, the treatment time at each stage is 0.5 to 10 minutes, preferably 1 to 5 Must be within minutes. In addition, in order to avoid a temperature rise, the process in each step may be divided into several times and mixed. From the same point of view, the peripheral speed (π × outermost diameter of blade × rotational speed / hour) of the tip of the stirring blade in the spherical mixing treatment tank is in the range of 10 m / s to 100 m / s.
トナー母粒子への外添にあたっては、球形の混合処理槽にトナー母粒子を充填した後、一段目として、大粒径と小粒径のシリカ微粒子を投入し、外添処理した後、回転を止めた後、二段目として酸化チタン粒子とα型アルミナ微粒子を追加投入し、外添処理するとよく、また、必要に応じて三段目(最終段)として正帯電性シリカ粒子、金属石鹸粒子を追加投入し、外添処理してもよい。 In external addition to the toner base particles, after the toner base particles are filled in the spherical mixing treatment tank, as a first stage, silica particles having a large particle size and a small particle size are added, externally added, and then rotated. After stopping, it is recommended to add titanium oxide particles and α-type alumina fine particles as the second step and externally add them. If necessary, the third step (final step) is positively charged silica particles and metal soap particles. May be added and externally added.
本発明の負帯電性トナーの製造方法は、トナー母粒子に対して、一段目の外添処理として、シリカ微粒子を外添処理するが、シリカ微粒子はその仕事関数差からトナー母粒子との付着性に優れるものであり、大粒径のシリカ微粒子を円形度の高い球形状のトナー母粒子に良好に付着させることができる。また、2段目以降においては、大粒径のα型アルミナ微粒子をトナー母粒子との仕事関数差による電荷移動を利用して外添処理することができ、外添剤の付着性に優れる負帯電性トナーを製造することができる。これにより、帯電安定性に優れ、また、印字画像にムラが生じることのない負帯電性トナーとできる。 In the method for producing a negatively chargeable toner of the present invention, silica fine particles are externally added to the toner base particles as a first-stage external addition treatment. The silica fine particles adhere to the toner base particles due to the work function difference. It is excellent in properties, and silica fine particles having a large particle diameter can be favorably adhered to spherical toner base particles having a high degree of circularity. In the second and subsequent stages, the α-type alumina fine particles having a large particle size can be externally added by utilizing charge transfer due to the work function difference from the toner base particles, and negative adhesion with excellent adhesion of the external additive can be achieved. A chargeable toner can be produced. Thereby, it is possible to obtain a negatively chargeable toner which is excellent in charging stability and does not cause unevenness in a printed image.
本発明で製造されるトナーは、特開2002−202622に詳細に説明されている1成分系のトナーを用いる画像形成装置、また、2成分系のトナーを用いる画像形成装置のいずれにも適用でき、また、接触現像方式の画像形成装置や非接触式方式の画像形成装置のいずれにも適用できるが、好ましくは一成分非磁性カラートナーであり、非接触式方式の現像方式を有する画像形成装置への適用に適した負帯電性トナーとできる。 The toner produced in the present invention can be applied to both an image forming apparatus using a one-component toner described in detail in JP-A-2002-202622 and an image forming apparatus using a two-component toner. The image forming apparatus can be applied to both a contact developing type image forming apparatus and a non-contact type image forming apparatus, but is preferably a one-component non-magnetic color toner and has a non-contact type developing system. Negatively chargeable toner suitable for application to a toner.
以下、実施例により具体的に説明する。
(実施例1)
上記で製造したトナー母粒子2を使用し、その3.0kgを図4に示す球形混合槽(三井鉱山(株)製、Q型20L、羽根形状タービン)に装填した後、ヘキサメチルジシラザンで疎水処理された負帯電性シリカ微粒子{日本アエロジル社製「RX200」(個数平均一次粒子径12nm、仕事関数5.21eV)}36gと、同「RX50(平均粒子径32nm、5.16eV)15gと(株)日本触媒製の「シーホスターKEP10」(個数平均一次粒子径140nm、仕事関数5.07eV)(ヘキサメチルジシラザン20%処理物)6gとを添加した。
Hereinafter, specific examples will be described.
Example 1
The toner base particles 2 produced above were used, and 3.0 kg of the toner base particles 2 were loaded into a spherical mixing tank (Mitsui Mining Co., Ltd., Q-type 20L, blade-shaped turbine) shown in FIG. 36 g of hydrophobized negatively charged silica fine particles {“RX200” manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. (number average primary particle size: 12 nm, work function: 5.21 eV)}} and 15 g of “RX50 (average particle size: 32 nm, 5.16 eV)” "Seahoster KEP10" manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. (number average primary particle size 140 nm, work function 5.07 eV) (hexamethyldisilazane 20% treated product) 6 g was added.
球形混合槽は、その内容積20リットル、筒状部材7の容器内部での長さは容器内部のドーナツ状円板4からの高さの1/11、また、槽底2の直径と処理槽1の直径との比は0.57、ドーナツ状円板4の外径と水平状の槽底2の直径との比は1.10、攪拌羽根(タービン羽根)5の直径と処理槽1の直径との比は0.75であり、また、ドーナツ状円板4の内径と外径との比は0.73である。この球形混合処理槽にシールエアー量1.0Nm3 /hとし、タービン羽根の周速を50m/sで、混合時間を2分間として混合処理した。
The spherical mixing tank has an internal volume of 20 liters, the length of the cylindrical member 7 inside the container is 1/11 of the height from the
混合停止後、2段目外添処理として、チタン工業(株)製「STT−30S2」(個数平均一次粒子径30nm、仕事関数5.64eV)(イソブチルトリメトキシシラン20%処理物)12gとヘキサメチルジシラザンで疎水処理された住友化学工業社製「AKP50」(個数平均一次粒子径190nm、仕事関数4.81eV)6gを添加し、シールエアー量1.0Nm3 /hとし、タービン羽根の周速を50m/sで、混合時間を2分間として混合処理し、トナーとした。 After mixing was stopped, as the second-stage external addition treatment, “STT-30S2” (number average primary particle size 30 nm, work function 5.64 eV) (isobutyltrimethoxysilane 20% treated product) 12 g and hexa 6 g of “AKP50” (number average primary particle size 190 nm, work function 4.81 eV) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., which was hydrophobically treated with methyldisilazane, was added to obtain a seal air amount of 1.0 Nm 3 / h. The toner was processed by mixing at a speed of 50 m / s and a mixing time of 2 minutes.
次に、得られたトナーをカラープリンタ(セイコーエプソン(株)製「LP7000C」)の現像器に各トナーを220g充填し、保存環境(55℃、30%RH)の恒温槽で10時間保持した後、プリンタに設置し、A3サイズでベタ印刷を行った。その時の現像ローラ一周期のムラの有無を、なし(○)、有り(×)で評価した。 Next, 220 g of each toner was charged in a developing device of a color printer (“LP7000C” manufactured by Seiko Epson Corporation) with the obtained toner, and held for 10 hours in a constant temperature bath in a storage environment (55 ° C., 30% RH). Then, it installed in the printer and performed solid printing by A3 size. At that time, the presence / absence of unevenness in one cycle of the developing roller was evaluated as “No” (◯) and “Yes” (×).
また、35℃、65%RH環境で耐久試験を行った時の、耐久印刷前後での帯電量(負帯電のQ/mの平均)、+トナー量(個数%)をEspartアナライザー(ホソカワミクロン(株)製)により測定した。また、耐久後べた印字後、画像の均一性を目視によりムラの有無を、なし(○)、有り(×)で評価した。その結果を表8に示す。 In addition, when an endurance test was conducted in an environment of 35 ° C. and 65% RH, the amount of charge (average of negative charge Q / m) before and after endurance printing and the amount of toner (number%) were measured using an Espart analyzer (Hosokawa Micron Corporation). )). Further, after the solid printing after endurance, the uniformity of the image was visually evaluated for the presence or absence of unevenness, with (O) or with (X). The results are shown in Table 8.
(実施例2)
上記で製造したトナー母粒子2を使用し、その3.0kgを実施例1と同じ球形混合槽に装填した後、ヘキサメチルジシラザンで疎水処理された負帯電性シリカ微粒子{日本アエロジル社製「RX200」(個数平均一次粒子径12nm、仕事関数5.21eV)30gと同「RX50」(平均粒子径32nm、5.16eV)15gと(株)日本触媒製の「シーホスターKEP10」(個数平均一次粒子径140nm、仕事関数5.07eV)(ヘキサメチルジシラザン20%処理物)6gとを添加し、シールエアー量1.0Nm3 /hとし、タービン羽根の周速を50m/sで、混合時間を2分間として混合処理した。
(Example 2)
The toner base particles 2 produced above were used, and 3.0 kg of the toner base particles 2 were charged in the same spherical mixing tank as in Example 1, and then negatively charged silica fine particles hydrophobized with hexamethyldisilazane {manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. "RX200" (number average primary particle size 12 nm, work function 5.21 eV) 30 g and "RX50" (average particle size 32 nm, 5.16 eV) 15 g and "Seahoster KEP10" (number average primary particles) manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. Diameter 140nm, work function 5.07eV) (hexamethyldisilazane 20% treated product) 6g, the seal air amount 1.0Nm 3 / h, the turbine blade peripheral speed 50m / s, mixing time Mixing was performed for 2 minutes.
混合停止後、2段目外添処理として、チタン工業(株)製「STT−30S」(個数平均一次粒子径35nm、仕事関数5.64eV)(イソブチルトリメトキシシラン20%処理物)12gと住友化学工業社製「AKP50」(個数平均一次粒子径190nmのヘキサメチルジシラザン20%処理物、仕事関数4.95eV)6gとを添加し、シールエアー量1.0Nm3 /hとし、タービン羽根の周速を50m/sで、混合時間を2分間として混合処理し、トナーとした。 After mixing is stopped, as the second-stage external addition treatment, “STT-30S” (number average primary particle diameter 35 nm, work function 5.64 eV) (isobutyltrimethoxysilane 20% treated product) 12 g manufactured by Titanium Industry Co., Ltd. and Sumitomo “AKP50” manufactured by Kagaku Kogyo Co., Ltd. (6% hexamethyldisilazane treated with a number average primary particle size of 190 nm, work function 4.95 eV) was added to obtain a seal air amount of 1.0 Nm 3 / h, A toner was prepared by mixing at a peripheral speed of 50 m / s and a mixing time of 2 minutes.
実施例1と同様に、保存後のムラ、耐久印刷前後での帯電量(Q/mの平均)、+トナー量(個数%)、画像の均一性を評価し、結果を同じく表8に示す。 As in Example 1, unevenness after storage, charge amount before and after durable printing (Q / m average), + toner amount (number%), and image uniformity were evaluated, and the results are also shown in Table 8. .
(実施例3)
上記で製造したトナー母粒子2を使用し、その3.0kgを実施例1と同じ球形混合槽に装填した後、ヘキサメチルジシラザンで疎水処理された負帯電性シリカ微粒子{日本アエロジル社製「RX200」(個数平均一次粒子径12nm、仕事関数5.21eV)30gと同「RX50」(平均粒子径32nm、5.16eV)12gとを添加し、シールエアー量1.0Nm3 /hとし、タービン羽根の周速を50m/sで混合時間を2分間として混合処理した。
(Example 3)
The toner base particles 2 produced above were used, and 3.0 kg of the toner base particles 2 were charged in the same spherical mixing tank as in Example 1, and then negatively charged silica fine particles hydrophobized with hexamethyldisilazane {manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. RX200 ”(number average primary particle size 12 nm, work function 5.21 eV) 30 g and“ RX50 ”(average particle size 32 nm, 5.16 eV) 12 g are added to obtain a seal air amount of 1.0 Nm 3 / h, and turbine Mixing was performed at a peripheral speed of 50 m / s and a mixing time of 2 minutes.
混合停止後、2段目外添処理として、チタン工業(株)製「STT−30S」(個数平均一次粒子径35nm、仕事関数5.64eV)(イソブチルトリメトキシシラン20%処理物)14gと住友化学工業社製「AKP50」(個数平均一次粒子径190nmのヘキサメチルジシラザン20%処理物、仕事関数4.95eV)12gを添加し、シールエアー量1.0Nm3 /hとし、タービン羽根の周速を50m/sで、混合時間を2分間として混合処理し、トナーとした。 After mixing is stopped, as a second-stage external addition treatment, “STT-30S” (number average primary particle diameter 35 nm, work function 5.64 eV) (isobutyltrimethoxysilane 20% treated product) 14 g manufactured by Titanium Industry Co., Ltd. and Sumitomo “AKP50” manufactured by Kagaku Kogyo Co., Ltd. (hexamethyldisilazane 20% treated product with a number average primary particle size of 190 nm, work function 4.95 eV) was added to obtain a seal air amount of 1.0 Nm 3 / h, and the circumference of the turbine blade The toner was processed by mixing at a speed of 50 m / s and a mixing time of 2 minutes.
実施例1と同様に、保存後のムラ、耐久印刷前後での帯電量(Q/mの平均)、+トナー量(個数%)、画像の均一性を評価し、結果を同じく表8に示す。 As in Example 1, unevenness after storage, charge amount before and after durable printing (Q / m average), + toner amount (number%), and image uniformity were evaluated, and the results are also shown in Table 8. .
(実施例4)
上記で製造したトナー母粒子2を使用し、その3.0kgを実施例1と同じ球形混合槽に装填した後、負帯電性シリカ微粒子{日本アエロジル社製「RX200」(個数平均一次粒子径12nm、仕事関数5.21eV)30gと同「RX50」(平均粒子径32nm、5.16eV)13gと住友化学工業社製「AKP50」(個数平均一次粒子径140nmのヘキサメチルジシラザン20%処理物、仕事関数5.20eV)6gとを添加し、シールエアー量1.0Nm3 /hとし、タービン羽根の周速を50m/sで混合時間を2分間として混合処理した。
Example 4
The toner base particles 2 produced as described above were used, and 3.0 kg of the toner base particles 2 were charged in the same spherical mixing tank as in Example 1. Then, negatively charged silica fine particles {“RX200” manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. (number average primary particle size: 12 nm) , Work function 5.21 eV) 30 g and “RX50” (average particle size 32 nm, 5.16 eV) 13 g and “AKP50” (number average primary particle size 140 nm hexamethyldisilazane 20% treated product, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 6 g of work function (5.20 eV) was added, the sealing air amount was 1.0 Nm 3 / h, the peripheral speed of the turbine blade was 50 m / s, and the mixing time was 2 minutes, and the mixing treatment was performed.
混合停止後、2段目外添処理として、チタン工業(株)製「STT−30S」(個数平均一次粒子径35nm、仕事関数5.64eV)(イソブチルトリメトキシシラン20%処理物)12gを添加し、シールエアー量1.0Nm3 /hとし、タービン羽根の周速を50m/sで、混合時間を2分間として混合処理し、トナーとした。 After stopping the mixing, 12 g of “STT-30S” (number average primary particle diameter 35 nm, work function 5.64 eV) (isobutyltrimethoxysilane 20% treated product) manufactured by Titanium Industry Co., Ltd. was added as the second stage external addition treatment. Then, the amount of seal air was set to 1.0 Nm 3 / h, the peripheral speed of the turbine blade was 50 m / s, the mixing time was 2 minutes, and the toner was processed.
実施例1と同様に、保存後のムラ、耐久印刷前後での帯電量(Q/mの平均)、+トナー量(個数%)、画像の均一性を評価し、結果を同じく表8に示す。 As in Example 1, unevenness after storage, charge amount before and after durable printing (Q / m average), + toner amount (number%), and image uniformity were evaluated, and the results are also shown in Table 8. .
(比較例1)
上記で製造したトナー母粒子2を使用し、その3.0kgを図6に示すヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)製、20L、YiA0)に装填した後、負帯電性シリカ微粒子{日本アエロジル社製「RY200」(個数平均一次粒子径12nm、仕事関数5.19eV)(ジメチルポリシロキサン処理物)36gと同「RY50」(平均粒子径85nm、5.15eV)(ジメチルポリシロキサン処理物)15gと(株)日本触媒製の「シーホスターKEP10」(個数平均一次粒子径140nmのジメチルポリシロキサン20%処理物、仕事関数4.95eV)9gとを添加し、羽根の周速を50m/sで混合処理した。
(Comparative Example 1)
The toner base particles 2 produced above were used, and 3.0 kg of the toner base particles 2 was loaded into a Henschel mixer (Mitsui Mining Co., Ltd., 20L, YiA0) shown in FIG. “RY200” (number average primary particle diameter 12 nm, work function 5.19 eV) (dimethylpolysiloxane treated product) 36 g and “RY50” (average particle diameter 85 nm, 5.15 eV) (dimethylpolysiloxane treated product) 15 g ( 9 g of “Seahoster KEP10” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. (treated with 20% dimethylpolysiloxane having a number average primary particle size of 140 nm, work function 4.95 eV) was added, and the peripheral speed of the blade was mixed at 50 m / s. .
混合停止後、2段目外添処理として、チタン工業(株)製「STT−30EHJ」(個数平均一次粒子径30nm、仕事関数5.60eV)(シリコンオイル処理物)12gと住友化学工業社製「AKP50」(個数平均一次粒子径190nmのジメチルポリシロキサン20%処理物、仕事関数4.95eV)6gを添加し、羽根の周速を50m/sで混合処理し、トナーとした。 After mixing is stopped, “STT-30EHJ” (number average primary particle size 30 nm, work function 5.60 eV) (silicon oil treated product) 12 g made by Sumitomo Chemical Co., Ltd. 6 g of “AKP50” (dimethylpolysiloxane 20% treated product having a number average primary particle size of 190 nm, work function 4.95 eV) was added, and the peripheral speed of the blade was mixed at 50 m / s to obtain a toner.
実施例1と同様に、保存後のムラ、耐久印刷前後での帯電量(Q/mの平均)、+トナー量(個数%)、画像の均一性を評価し、結果を同じく表8に示す。 As in Example 1, unevenness after storage, charge amount before and after durable printing (Q / m average), + toner amount (number%), and image uniformity were evaluated, and the results are also shown in Table 8. .
表から、転相乳化により得られるトナー母粒子(実施例1〜4)は、シランカップリング剤により疎水化処理された外添剤粒子により疎水化されることにより、保存後でのムラがなく、耐久前後の帯電量の差が小さく、また、画像の均一性に優れることがわかる。 From the table, the toner base particles (Examples 1 to 4) obtained by phase inversion emulsification are hydrophobized by the external additive particles hydrophobized by the silane coupling agent, so that there is no unevenness after storage. It can be seen that the difference in charge amount before and after endurance is small and the uniformity of the image is excellent.
また、比較例1は、ヘンシェルミキサーで外添処理するものであるが、保存後でのムラが生じ、耐久後の帯電量が低くなりすぎ、また、+トナー量が多く、漏れ、飛散が発生し、画像にムラが発生した。 Further, Comparative Example 1 is an external addition process using a Henschel mixer, but unevenness after storage occurs, the charge amount after endurance becomes too low, and the amount of + toner is large, causing leakage and scattering. The image was uneven.
1は処理槽、2は水平円板状の槽底、3は駆動軸、4はドーナツ状円板、5は攪拌羽根、6はエアシール孔、7は筒状部材、8はフランジ、9はジャケット 1 is a treatment tank, 2 is a horizontal disk-shaped tank bottom, 3 is a drive shaft, 4 is a donut disk, 5 is a stirring blade, 6 is an air seal hole, 7 is a cylindrical member, 8 is a flange, 9 is a jacket
Claims (5)
シランカップリング剤による疎水化処理を施した個数平均一次粒子径が7〜60nmの疎水性シリカ微粒子と、
シランカップリング剤による疎水化処理を施した個数平均一次粒子径が10〜40nmの疎水性酸化チタン微粒子と、
シランカップリング剤による疎水化処理を施した個数平均一次粒子径が100〜600nmの疎水性α型アルミナ微粒子と、
を有することを特徴とする負帯電性トナー。 It is formed by adding an aqueous medium to a hydrophobic solvent solution in which a colorant, a wax component and an anionic self-water-dispersible polyester resin are dispersed and dissolved, and further aggregating and coalescing particles obtained by phase inversion emulsification. Toner base particles,
Hydrophobic silica fine particles having a number average primary particle diameter of 7 to 60 nm subjected to a hydrophobization treatment with a silane coupling agent;
Hydrophobic titanium oxide fine particles having a number average primary particle size of 10 to 40 nm subjected to a hydrophobic treatment with a silane coupling agent;
Hydrophobic α-type alumina fine particles having a number average primary particle size of 100 to 600 nm subjected to a hydrophobization treatment with a silane coupling agent;
A negatively chargeable toner characterized by comprising:
個数平均一次粒子径が100〜600nmの前記疎水性シリカ微粒子の仕事関数は5.0〜5.3eVであり、
個数平均一次粒子径が100〜600nmの前記疎水性α型アルミナ微粒子の仕事関数は4.9〜5.2eVであり、
かつ、前記トナー母粒子の仕事関数は、前記個数平均一次粒子径が100〜600nmの前記シリカ微粒子及びα型アルミナ微粒子の仕事関数よりも大である請求項2に記載の負帯電性トナー。 The work function of the toner base particles is 5.3 to 5.7 eV,
The hydrophobic silica fine particles having a number average primary particle diameter of 100 to 600 nm have a work function of 5.0 to 5.3 eV,
The hydrophobic α-type alumina fine particles having a number average primary particle size of 100 to 600 nm have a work function of 4.9 to 5.2 eV,
The negatively chargeable toner according to claim 2, wherein a work function of the toner base particles is larger than a work function of the silica fine particles and α-type alumina fine particles having a number average primary particle diameter of 100 to 600 nm.
前記トナー母粒子に球形の混合処理槽でシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が7〜60nmの疎水性シリカ微粒子を外添処理し、
外添処理された前記トナー母粒子に前記混合処理槽でシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が10〜40nmの疎水性酸化チタン微粒子およびシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が100〜600nmの疎水性α型アルミナ微粒子を外添処理することを特徴とする負帯電性トナーの製造方法。
ここで、前記球形の混合処理槽は、水平円板状の槽底と、該水平円板状の槽底の中心を垂直に貫く回転駆動軸に被処理物を該混合処理槽の内壁に沿って螺旋状上向きに放出する攪拌羽根を取り付け、また、該回転駆動軸の延長線上の該混合処理層の頂部を垂直に貫く筒状部材を該筒状部材の先端部が該混合処理槽内に位置するように配置し、前記攪拌羽根の回転により螺旋状上向きに放出された前記被処理物を該混合処理槽の頂部まで移動させて前記被処理物の運動エネルギーを低下させ、前記被処理物を槽底の攪拌羽根に再供給する構造を有するものである。 A toner base is obtained by adding an aqueous medium to a hydrophobic solvent solution in which a colorant, a wax component and an anionic self-water-dispersible polyester resin are dispersed and dissolved, and further aggregating and coalescing particles obtained by phase inversion emulsification. Create particles,
The toner base particles are externally treated with hydrophobic silica fine particles having a number average primary particle diameter of 7 to 60 nm that have been subjected to a hydrophobic treatment with a silane coupling agent in a spherical mixing treatment tank,
The externally treated toner base particles are hydrophobized with hydrophobic titanium oxide fine particles having a number average primary particle size of 10 to 40 nm and a silane coupling agent, which are hydrophobized with a silane coupling agent in the mixing treatment tank. A method for producing a negatively chargeable toner, comprising externally treating hydrophobic α-type alumina fine particles having a number average primary particle size of 100 to 600 nm.
Here, the spherical mixing treatment tank includes a horizontal disk-shaped tank bottom and a rotating drive shaft that vertically penetrates the center of the horizontal disk-shaped tank bottom along the inner wall of the mixing treatment tank. A stirring blade that is spirally released upward is attached, and a cylindrical member that vertically penetrates the top of the mixing treatment layer on the extension line of the rotary drive shaft is inserted into the mixing treatment tank. The object to be processed is moved to the top of the mixing treatment tank by moving the object discharged spirally upward by the rotation of the stirring blade to reduce the kinetic energy of the object to be processed, Is re-supplied to the stirring blade at the bottom of the tank.
前記トナー母粒子に球形の混合処理槽でシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が7〜60nmの疎水性シリカ微粒子およびシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が100〜600nmの疎水性シリカ微粒子を外添処理し、
外添処理された前記トナー母粒子に前記球形の混合処理槽でシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が10〜40nmの酸化チタン微粒子およびシランカップリング剤により疎水化処理された個数平均一次粒子径が100〜600nmの疎水性α型アルミナ微粒子を外添処理することを特徴とする負帯電性トナーの製造方法。
ここで、前記球形の混合処理槽は、水平円板状の槽底と、該水平円板状の槽底の中心を垂直に貫く回転駆動軸に被処理物を該混合処理槽の内壁に沿って螺旋状上向きに放出する攪拌羽根を取り付け、また、該回転駆動軸の延長線上の該混合処理層の頂部を垂直に貫く筒状部材を該筒状部材の先端部が該混合処理槽内に位置するように配置し、前記攪拌羽根の回転により螺旋状上向きに放出された前記被処理物を該混合処理槽の頂部まで移動させて前記被処理物の運動エネルギーを低下させ、前記被処理物を槽底の攪拌羽根に再供給する構造を有するものである。 A toner base is obtained by adding an aqueous medium to a hydrophobic solvent solution in which a colorant, a wax component and an anionic self-water-dispersible polyester resin are dispersed and dissolved, and further aggregating and coalescing particles obtained by phase inversion emulsification. Create particles,
Hydrophobic silica fine particles having a number average primary particle diameter of 7 to 60 nm and a number average primary particle hydrophobized with a silane coupling agent, wherein the toner base particles are hydrophobized with a silane coupling agent in a spherical mixing treatment tank. Externally treating hydrophobic silica fine particles having a diameter of 100 to 600 nm,
The externally treated toner base particles are hydrophobized with titanium oxide fine particles having a number average primary particle size of 10 to 40 nm and a silane coupling agent that are hydrophobized with a silane coupling agent in the spherical mixing tank. A method for producing a negatively chargeable toner, comprising externally treating hydrophobic α-type alumina fine particles having a number average primary particle size of 100 to 600 nm.
Here, the spherical mixing treatment tank includes a horizontal disk-shaped tank bottom and a rotating drive shaft that vertically penetrates the center of the horizontal disk-shaped tank bottom along the inner wall of the mixing treatment tank. A stirring blade that is spirally released upward is attached, and a cylindrical member that vertically penetrates the top of the mixing treatment layer on the extension line of the rotary drive shaft is inserted into the mixing treatment tank. The object to be processed is moved to the top of the mixing treatment tank by moving the object discharged spirally upward by the rotation of the stirring blade to reduce the kinetic energy of the object to be processed, Is re-supplied to the stirring blade at the bottom of the tank.
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