(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結着樹脂及び着色剤を含有した原料組成物をオープンロール型連続混練機を用いて溶融混練する工程（溶融混練工程）及び得られた混練物を圧延冷却する工程（圧延冷却工程）を有するトナーの製造方法であって、溶融混練工程と圧延冷却工程の間に、混練物を搬送装置としてメッシュベルトコンベアを用いて搬送する工程（搬送工程）を有するトナーの製造方法。
【請求項２】
搬送工程開始時の混練物の温度と、搬送工程終了時の混練物の温度との差が１０℃以内である請求項１記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に用いられるトナーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工業的なトナーの製造方法としては、結着樹脂を主成分とする原料を二軸押出混練機を用いて溶融混練し、混練機から排出された混練物を圧延装置を有する冷却機で冷却・固化した後、粉砕・分級し、必要に応じてシリカ等の添加剤をトナー表面に外添する方法が一般に用いられている。このように、二軸押出混練機を用いて溶融混練した場合、混練機内部での蓄熱が大きいため、混練物の温度は、通常、結着樹脂の軟化温度より５０〜１００℃ほど高くなり、混練物は流動性のある状態で排出される。従って、二軸押出混練機を用いた溶融混練工程では、混練物が混練機排出口から押し出され円柱状に流下し、流下した混練物は圧延装置を有する冷却機に直接供給されて圧延冷却される。
【０００３】
一方、オープンロール型連続混練機は、二軸押出混練機に比べて徐熱冷却能力に優れることから、混練物は結着樹脂の溶融温度付近（プラスマイナス２０℃）で混練されるため着色剤等の添加剤の高分散が可能である点に特長を有する。オープンロール型連続混練機により混練した混練物は、一般に、回転しているロールにカッターを当てることで紐状に切り出され、排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
オープンロール型連続混練機を用いて工業的にトナーを製造する場合、混練機から排出される混練物を直接冷却機に投下しようとするといくつかの不便な点が生じる。即ち、ロールの回転に連動して切り出される混練物は垂直に落下していくものだけに限らず、前後左右にある程度の振れ幅をもって落下する。そのため、圧延装置として一般的なプレスローラーが用いられる場合、振れ幅を持って切り出された紐状の混練物は、プレスローラーの外に落下しやすく、歩留まりを低下させる、あるいは、プレスローラーに付着して運転を中断させ設備稼働率の低下を引き起こす原因となり得る。
【０００５】
また、オープンロール型連続混練機では、各種トナーに対して混練に適したロール回転速度が適宜選択されることから混練物の排出速度は様々であり、０．１〜１．５ｍ／ｓの広範囲にわたる。一方、混練機から排出された混練物が冷却されるまでの保持時間や冷却条件（圧延度及び冷却速度）についても各種トナーに適した条件を適宜選択する必要があるが、例えば圧延ドラムを有したスチールベルト方式の圧延装置付き冷却機を用いる場合、混練物を直接冷却機に投入しようとすると、冷却が開始されるまでの適切な保持時間と適切な冷却条件とを同時に選択することができず、トナー性能を低下させることがある。
【０００６】
本発明は、オープンロール型連続混練機を用いてトナーを製造する際に、かかる混練機から排出した混練物を安定に圧延冷却工程に供することができ、さらにトナーの種類によって変わる混練物の最適な保持時間を、冷却条件によらず容易に調整することができるトナーの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、結着樹脂及び着色剤を含有した原料組成物をオープンロール型連続混練機を用いて溶融混練する工程（溶融混練工程）及び得られた混練物を圧延冷却する工程（圧延冷却工程）を有するトナーの製造方法であって、溶融混練工程と圧延冷却工程の間に、混練物を搬送装置としてメッシュベルトコンベアを用いて搬送する工程（搬送工程）を有するトナーの製造方法に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のトナーの製造方法は、少なくとも、溶融混練工程、搬送工程及び圧延冷却工程を有する。
【０００９】
溶融混練工程では、結着樹脂及び着色剤を含有した原料組成物をオープンロール型連続混練機を用いて溶融混練する。
【００１０】
結着樹脂としては、ポリエステル、スチレン−アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン等が挙げられ、これらの中では、低温定着性能の観点から、ポリエステルが好ましい。ポリエステルの含有量は、結着樹脂中、５０〜１００重量％が好ましく、９０〜１００重量％がより好ましく、１００重量％が特に好ましい。
【００１１】
ポリエステルの原料モノマーとしては、公知の２価以上のアルコール成分と、２価以上のカルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル等の公知のカルボン酸成分が用いられる。
【００１２】
アルコール成分としては、式（Ｉ）：
【００１３】
【化１】
0003677490.tif 000002
【００１４】
（式中、Ｒは炭素数２又は３のアルキレン基、ｘ及びｙは正の数を示し、ｘとｙの和は１〜１６、好ましくは１．５〜５．０である）で表される化合物が含有されていることが好ましい。
【００１５】
式（Ｉ）で表される化合物としては、ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２．０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン等のビスフェノールＡのアルキレン（炭素数２〜３）オキサイド（平均付加モル数１〜１６）付加物等が挙げられる。また、他のアルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチログリコールプロパン、水素添加ビスフェノールＡ、ソルビトール、又はそれらのアルキレン（炭素数２〜４）オキサイド（平均付加モル数１〜１６）付加物等が挙げられ、これらの１種以上を含有することが好ましい。
【００１６】
式（Ｉ）で表される化合物のアルコール成分中の含有量は、５モル％以上、好ましくは５０モル％以上、より好ましくは１００モル％が望ましい。
【００１７】
また、カルボン酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン酸等のジカルボン酸、ドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸等の炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数２〜２０のアルケニル基で置換されたコハク酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、それらの酸の無水物及びそれらの酸のアルキル（炭素数１〜３）エステル等が挙げられ、これらの１種以上を含有するものが好ましい。
【００１８】
ポリエステルは、例えば、アルコール成分、カルボン酸成分等を不活性ガス雰囲気中にて、要すればエステル化触媒を用いて、１８０〜２５０℃の温度で縮重合することにより製造することができる。
【００１９】
ポリエステルの溶融温度は９５〜１４０℃、ガラス転移点は５０〜８０℃、酸価は１〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は３〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが、それぞれ好ましい。
【００２０】
結着樹脂の溶融温度（Ｔｍ）は、好ましくは９５〜１４０℃、より好ましくは１００〜１２５℃である。溶融温度は、高化式フローテスター（ＣＦＴ−５００Ｄ、島津製作所（株）製）を用い、ダイスの細孔の径１ｍｍ、長さ１ｍｍ、荷重１９６Ｎ／ｃｍ2 、昇温速度６℃／ｍｉｎの条件下で１ｃｍ3 の試料を溶融流出させたときの流出開始点から流出終了点の高さの１／２に相当する温度とする。
【００２１】
結着樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は５０〜８０℃が好ましく、５５〜７０℃がより好ましい。ガラス転移点は、示差走査熱量計（セイコー電子工業社製、ＤＳＣ２２０）を用いて２００℃まで昇温し、その温度から降温速度１００℃／分で−１０℃まで冷却したサンプルを昇温速度１０℃／分で測定した際に、得られた吸熱曲線の接線と最大ピーク温度以下のベースラインとの交点の温度とする。
【００２２】
着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料等のすべてを使用することができ、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンFG、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントグリーンB 、ローダミン−B ベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド146 、ソルベントブルー35、キナクリドン、カーミン6B、ジスアゾエロー等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を混合して用いることができ、本発明において、トナーは黒トナー、カラートナー、フルカラートナーのいずれであってもよい。着色剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して、１〜４０重量部が好ましく、３〜１０重量部がより好ましい。
【００２３】
さらに、原料として、荷電制御剤、離型剤、流動性向上剤、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を適宜用いてもよい。
【００２４】
結着樹脂、着色剤等からなる原料組成物は、ヘンシェルミキサー等で予備混合した後に、オープンロール型連続混練機に供するのが好ましいが、原料組成物の供給は一括に限らず、混練機に複数口の供給口を設け、混合した原料組成物を分割して供給してもよく、またそれぞれの原料を別々の供給口から供してもよい。
【００２５】
本発明に用いられるオープンロール型連続混練機は、２本のロールが並行に近接して配設され、各ロールに熱媒体を通すことにより加熱又は冷却を行うことができる混練機であるのが好ましい。かかるオープンロール型連続混練機は、加熱ロールと冷却ロールを備えており、また、溶融混練部分がオープン型であることから、溶融混練の際に発生する混練熱を容易に放熱することができる。
【００２６】
２本のロールの間隙は、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、更に好ましくは０．１〜３ｍｍである。また、各ロールの構造、大きさ、材料等について特に限定はなく、ロール表面は、平滑であってもよく、波型、凸凹型等であってもよい。
【００２７】
また、ロールの回転数は、周速度２〜１００ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。また、２本のロールの回転数比は、１／１０〜９／１０（冷却ロール／加熱ロール）であることが好ましい。
【００２８】
加熱ロールの温度は、７０〜２００℃が好ましく、１００〜１５０℃がより好ましい。また、冷却ロールの温度は、１０〜１００℃が好ましく、３０〜９０℃がより好ましい。さらに、加熱ロールと冷却ロールの温度差は、３０〜１２０℃が好ましく、５０〜１００℃がより好ましい。
【００２９】
溶融混練工程の後、混練機から排出された混練物は、通常、直接圧延冷却工程に供されるが、本発明は、溶融混練工程と圧延冷却工程の間に、混練物の搬送工程を有する。オープンロール型連続混練機により溶融混練した混練物は、通常、回転しているロールにカッターを当てることで紐状に切り出され、排出される。そのため、前後左右にある程度の振れ幅をもって落下する不安定な形状の混練物であるが、これを搬送工程で搬送することで安定した形状にして圧延冷却工程に供することができるので、生産効率を低下させることなく、安定に圧延冷却工程に供することができる。本発明において、各工程に用いられる装置の配置の一例を図１に示す。
【００３０】
搬送工程では、混練物を搬送装置を用いて搬送する。本発明において、搬送装置とは、混練物を重力によって圧延装置や冷却装置に誘導するものではなく、動力によって、混練物を移動させる装置をいう。なお、移動方向は、水平方向が好ましい。
【００３１】
本発明に用いられる搬送装置としては、排出された混練物の触れ幅に合わせて、受け幅を容易に調整することができる、ベルトコンベアが好適に用いられる。
【００３２】
ベルトの材質は、特に限定されず、ゴム、スチール等が挙げられるが、本発明では、混練物の剥離が容易なスチール製ベルトが好ましく用いられるが、例えば、ゴム製ベルトを用いた場合であっても、冷風によりベルト面を冷却することにより、混練物を剥離させ易くすることができる。
【００３３】
ベルトは、混練物とベルト面との接触面積が小さく、搬送装置出口で混練物がベルトから剥離しやすい、メッシュベルトが好ましい。特に、スチール製メッシュベルトは、混練物とベルトが点接触となるため、より長時間にわたる安定生産が可能になり、好ましい。
【００３４】
メッシュベルトにおいて、金網を構成するロッドの径は、０．８〜２．０ｍｍが好ましく、１．２〜１．６ｍｍがより好ましい。また、ロッドのピッチは、混練物の挟まりや落下を防止及び挟まった混練物の除去作業性や混練物の剥離性の観点から、４．０〜９．０ｍｍが好ましく、５．０〜７．５ｍｍがより好ましい。
【００３５】
搬送装置による搬送時間は、特に限定されないが、本発明では、圧延冷却工程までの保持時間を混練物にもたせることで、光沢性等のトナー性能の向上がみられる。これは、単にゆっくり時間をかけて冷却することにより得られるものではなく、トナーの種類によって様々である。従って、搬送工程を設けることにより、トナーの種類によって変わる最適な保持時間を、搬送時間として容易に調整することができる。
【００３６】
次いで、搬送した混練物を圧延冷却工程に供するが、搬送工程開始時の混練物の温度と、搬送工程終了時の混練物の温度との差は、１０℃以内であるのが好ましく、５℃以内であるのがより好ましい。混練物の温度差を小さくすることにより、圧延冷却工程における冷却操作が安定し、より長時間にわたる安定生産が可能になり、好ましい。混練物の温度の測定は、非接触式温度計を使用することが好ましく、一般的な放射温度計が使用可能である。市販の放射温度計としては、（株）椿本チェイン製の「ＴＧ−ＰＩＬＳ」や（株）カスタム製の「ＣＴ−３０００」等が挙げられる。
【００３７】
圧延冷却工程における圧延手段としては、圧延ロールや圧延ドラム等が、冷却手段としては、空冷方式、水冷方式、スチール製の冷却ベルト方式等が、それぞれ挙げられるが、例えば、図１や図２に示すような圧延装置付き冷却機を用いてもよい。図１に示す装置では、オープンロール型連続混練機１からカッター２により切り出され、排出された混練物３を、搬送装置４により搬送し、圧延ドラム５で圧延した後、混練物との接触面を冷却水７、８により冷却しながら冷却ベルト６で挟み込んで冷却することができるので、圧延ドラム通過直後、樹脂膨張が生じることなく、冷却での混練物の厚みを安定に調整することができる。また、図２に示す装置では、スチール製の冷却ベルト方式を採用しており、混練物３を圧延ローラー９で圧延して混練物の厚みを整え、混練物を上下のスチールベルト１０、１１で挟み込んで搬送しながら冷却水７、８により冷却することができる。従って、図２に示す冷却機では、冷却水７と冷却水８の温度をそれぞれ変えることにより、冷却ゾーンを分割して設けて、冷却速度を調整することができる。図１、２のいずれに示された装置においても、圧延ロールや圧延ドラムの間隔を調整することにより、圧延後の厚みを容易に調整することができる。
【００３８】
冷却した混練物を、粉砕、分級等の公知の工程でさらに処理することにより、トナーを製造することができる。
【００３９】
粉砕に用いられる粉砕装置としては、例えば、ジェットミル、衝突板式ミル、回転型機械ミル等が挙げられる。
【００４０】
分級に用いられる分級装置としては、例えば、風力分級機、慣性式分級機、篩式分級機等が挙げられる。
【００４１】
トナーの重量平均粒径は、５〜１５μｍが好ましく、トナーの表面には、さらに疎水性シリカ等の流動性向上剤等が外添剤として添加されていてもよい。重量平均粒径は実施例に示す方法により求められる。
【００４２】
本発明により得られるトナーは、磁性体微粉末を含有するときは単独で現像剤として、また磁性体微粉末を含有しないときは非磁性一成分系現像剤として、もしくはキャリアと混合して二成分系現像剤として使用することができる。
【００４３】
【実施例】
実施例１
・ポリエステル樹脂（ガラス転移点（Ｔｇ）：６１℃、溶融温度（Ｔｍ）：１２４℃）１００重量部（カルボン酸成分：テレフタル酸４２重量部、トリメリット酸３４重量部、ドデセニルコハク酸２４重量部；アルコール成分：ポリオキシエチレン（２．０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン２８重量部、ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン７２重量部）
・銅フタロシアニン顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー (C. I. Pigment Blue) １５：３）  ３重量部
・カルナバワックス    ６重量部
【００４４】
以上の原料からなる組成物１５０ｋｇを、三井鉱山（株）製のヘンシェルミキサー（有効容量：５００リットル）を用い、羽根回転数を１２００回転／分にて３分間混合した後、定量供給機にて、三井鉱山（株）製のオープンロール型連続混練機「ニーデックス」に供給して溶融混練した。
【００４５】
溶融混練にした使用したオープンロール型連続混練機は、ロール外径０．１４〔ｍ〕、有効ロール長０．８〔ｍ〕のものであり、運転条件は、高回転側ロール（前ロール）回転数７５回転／分、低回転側ロール（後ロール）回転数５０回転／分、ロール間隙０．０００２〔ｍ〕であった。ロール内の加熱及び冷却媒体温度は、高回転ロールの原料投入側温度１５０℃、混練物排出側温度１３０℃、低回転ロールの温度３０℃に設定した。また、原料混合物の供給速度は３０ｋｇ／時であった。
【００４６】
次に、混練機から排出した混練物を、関西金網（株）製のメッシュベルトコンベア（ベルトタイプ：ＤＤＫ２−６．３（スパイラルピッチ）−６．３５（ロッドピッチ）−１．４（ロッド径）−１．４（スパイラル径）、寸法：ベルト幅３００ｍｍ、機長２６００ｍｍ）を用いて、４ｍ／分の搬送速度で、圧延装置付き冷却機まで２ｍ搬送した。オープンロール型連続混練機から細紐状に排出された混練物は、搬送装置であるコンベア上へ安定に搬送され、圧延装置付き冷却機に安定に供給された。なお、搬送工程開始時の混練物の温度は１１１℃、搬送工程終了時の混練物の温度は、１０２℃であり、それらの温度差は９℃であった。
【００４７】
圧延装置付き冷却機には、図１に示される冷却機と同様の概略構造を有する日本スチールコンベア（株）製のドラムプレスダブルクーラー（有効冷却幅３５０ｍｍ、冷却長１９００ｍｍ）を用いた。
【００４８】
圧延冷却した混練物を粉砕、分級し、重量平均粒径が９μｍのトナーを得た。なお、トナーの重量平均粒径は、コールターカウンターにて測定した。得られたトナー１００重量部に対し、コロイダルシリカ２重量部を外添して、現像剤とした。
【００４９】
比較例１
搬送装置（メッシュベルトコンベア）を使用せずに、オープンロール型連続混練機から排出された混練物を圧延装置付き冷却機に供給するように設置した以外は、実施例１と同様にして、現像剤を得た。
【００５０】
なお、オープンロール型連続混練機から排出された混練物はしばしば冷却機入口で停滞したため、冷却機の運転を中断せねばならず、安定した連続運転はできなかった。
【００５１】
試験例１
実施例１及び比較例１で得られた現像剤を、「ＬＳ−１５５０」（京セラ（株）製）に実装し、画像出しを行った。得られた画像のベタ部の光沢度をグロスチェッカー「ＩＧ−３３０」（堀場製作所（株）製）を用いて、入射角６０°で測定し、以下の評価基準により、光沢性を評価した。その結果、実施例１は「◎」（１３％）、比較例１は「×」（９％）であった。
【００５２】
〔評価基準〕
◎：１３％以上
○：１０％以上、１３％未満
×：１０％未満
【００５３】
以上の結果より、溶融混練工程と圧延冷却工程の間に搬送工程を設けた実施例１では、生産効率が低下することなく、安定してトナーを製造することができ、さらに、混練物の保持時間の調整により光沢性に優れたトナーが得られていることが分かる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明により、オープンロール型連続混練機を用いてトナーを製造する場合であっても、かかる混練機から排出した混練物を安定に圧延冷却工程に供することができ、さらにトナーの種類によって変わる混練物の最適な保持時間を、冷却条件によらず容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の製造方法の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明に用いられる圧延装置付き冷却機の一実施態様を示す概略構造図である。
【符号の説明】
１  オープンロール型連続混練機
２  カッター
３  混練物
４  搬送装置
５  圧延ドラム
６  冷却ベルト
７  冷却水
８  冷却水
９  圧延ローラー
１０  上側スチールベルト
１１  下側スチールベルト
【図１】
0003677490.tif 000003
【図２】
0003677490.tif 000004