(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結着樹脂、着色剤及びワックスを含有した組成物であって、該ワックスの含有量が該結着樹脂１００重量部に対して５〜２０重量部である組成物を加熱機能及び冷却機能を有するオープンロール型連続混練機を用いて溶融混練し、得られた混練物を、圧延比（圧延後の混練物の厚さ／圧延前の混練物の厚さ）が０．４以上１未満となる条件で圧延し、冷却を行う工程を有し、混練物を圧延せずに冷却した混練物中のワックスの平均粒径に対する圧延冷却後の混練物中のワックスの平均粒径の増大率が２倍以下であるトナーの製造方法。
【請求項２】
圧延された混練物の厚さが３ｍｍ以上のものを冷却する請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
得られたトナー中のワックスの平均粒径が０．１〜１μｍである請求項１又は２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】
印刷面の光沢の適正化は、特にフルカラー印刷における重要な課題の一つである。従来、印刷光沢はトナーを構成する結着樹脂の種類及び／又は配合組成によって変わるが、定着特性などの制約から印刷光沢を制御することはできず、また製造段階において印刷光沢を向上させる手段も知られていない。
【０００３】
一方、フルカラー印刷においてはオフセット防止剤としてワックスをトナー中へ配合する技術が数多く開示されている。ワックスの配合量が増加するとともに、現像機内の感光体に付着しフィルミングを起こすことは広く知られているが、これは、ワックスの配合量が増加するとともに、トナー中のワックスの分散状態を混練・冷却において維持することが困難になるためである。
【０００４】
かかる問題を解決すべく、特許第３０９４６９５号には、二軸押出機の設定温度がＴｍ−２０℃〜Ｔｍ＋２０℃（式中、Ｔｍは結着樹脂の溶融温度、以下同じ）の範囲で混練する技術、また特開２０００−７５５４８号公報にはオープンロール型連続混練機を用いて、溶融混練時の混練物の温度がＴｍ−２０℃〜Ｔｍ＋２０℃の条件で溶融混練を行う工程を有するトナーの製造方法が開示されている。しかしながら、混練工程においてトナー中へ配合されているワックスの分散を十分行っても、冷却方法が適正でないとワックスの分散状態が悪化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ワックスが微細に分散し、光沢性に優れたトナーの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、トナーの製造において、冷却工程の生産性を考慮すると、混練物を圧延して冷却面積を増大させるほど混練物の冷却効率を上げることができるが、圧延しすぎると、混練により分散したワックスが再凝集して、ワックスの分散性が悪化することを見出した。そこで、圧延と冷却工程に着目することで、ワックスの高分散性を達成する製法を見出した。さらに、ワックスの分散性と印刷光沢には密接な関係があり、本発明の製法によって、ワックスをトナー中に微細に分散させることにより、印刷光沢が飛躍的に向上することを見出した。
【０００７】
本発明は、結着樹脂、着色剤及びワックスを含有した組成物であって、該ワックスの含有量が該結着樹脂１００重量部に対して５〜２０重量部である組成物を加熱機能及び冷却機能を有するオープンロール型連続混練機を用いて溶融混練し、得られた混練物を、圧延比（圧延後の混練物の厚さ／圧延前の混練物の厚さ）が０．４以上１未満となる条件で圧延し、冷却を行う工程を有し、混練物を圧延せずに冷却した混練物中のワックスの平均粒径に対する圧延冷却後の混練物中のワックスの平均粒径の増大率が２倍以下であるトナーの製造方法に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明では、結着樹脂、着色剤及びワックスを含有した組成物を溶融混練する際に、圧延比（圧延後の混練物の厚さ／圧延前の混練物の厚さ）が０．４以上１未満、好ましくは０．６以上１未満、より好ましくは０．８以上１未満となる条件で圧延し、冷却を行なう。圧延比を調整することにより、ワックスの凝集が抑制され、ワックスの分散性に優れた、印刷光沢の高いトナーが得られる。
【０００９】
ワックスの含有量は、結着樹脂１００重量部に対して、３〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部、より好ましくは５〜１０重量部である。通常、ワックスの含有量が増加すると、トナー内で凝集したワックスが感光体に付着してフィルミングの原因となる。しかしながら、本発明では、ワックスをトナー中に微細に分散させることができるため、ワックスを多量に含有していても、フィルミングを生じることなく、印刷光沢に一層優れたトナーを得ることができる。
【００１０】
ワックスとしては、カルナバワックス、ライスワックス等の天然ワックス、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャートロプッシュ等の合成ワックス、モンタンワックス等の石炭系ワックス、アルコール系ワックス、エステル系ワックス等が挙げられ、これらは単独でまたは２種以上を併用してもよく、またこれらのなかでは、速やかにブリードアウトしやすいことから、カルナバワックスが好ましい。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
アルコール成分としては、式（Ｉ）：
【００１４】
【化１】
0003686357.tif 000002
【００１５】
（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。
【００１６】
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（２．２）−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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
ポリエステルの酸価は１〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は３〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇ、溶融温度は９５〜１４０℃、ガラス転移点は５２〜７５℃であることが、それぞれ好ましい。
【００２１】
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、プ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。
【００２２】
さらに、組成物には、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が適宜含有されていてもよい。
【００２３】
結着樹脂、着色剤及びワックスを含有した組成物は、ヘンシェルミキサー等で予備混合した後に、溶融混練に供するのが好ましい。
【００２４】
組成物の溶融混練には、密閉式ニーダー、１軸又は２軸の押出機等を用いることができるが、本発明では、加熱機能及び冷却機能を有するオープンロール型連続混練機を用いるのが好ましい。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た混練機であり、各ロールは、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。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いることから、また、溶融混練する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。
【００２５】
溶融混練は、混練物の温度が、Ｔｍ−２０℃〜Ｔｍ＋２０℃、より好ましくはＴｍ−１０℃〜Ｔｍ＋１０℃となる条件で行うのが好ましい。なお、本発明において、混練物の温度とは、ロールに付着した混練物自体の温度を指し、非接触式レーザー型温度計で測定する。
【００２６】
溶融温度（Ｔｍ）は、高化式フローテスター（ＣＦＴ−５００、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
溶融混練により得られた混練物を、前記圧延比となるように圧延し、冷却する。圧延、冷却の方法は特に限定されない。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、圧延ロール１で混練物２を圧延した後、冷却ベルト３上で冷却、またはさらに冷風を送ることにより冷却することができ、また図２に示す装置では、圧延ドラム４で混練物２を圧延した後、冷却ベルト５、６に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。圧延ロールや圧延ドラムの間隔を調整することにより、圧延後の厚みを調整することができる。
【００３０】
圧延後、冷却に供される混練物の厚みは、ワックスの分散粒径を維持するために、３ｍｍ以上が好ましく、４〜６ｍｍがより好ましい。
【００３１】
圧延冷却後の混練物中のワックスの平均粒径の増大率は、高い耐刷印字性能や印字光沢を得るために、２倍以下が好ましく、１〜１．５倍がより好ましい。なお、平均粒径の増大率とは、実施例に示すように、溶融混練後、得られた混練物を圧延せずに冷却した混練物中のワックスの平均粒径に対する圧延冷却後の混練物中のワックスの平均粒径の比をいう。
【００３２】
圧延し、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
トナー中のワックスの平均粒径は、高い耐刷印字性能や印刷光沢を得るために、０．１〜１μｍが好ましく、０．１〜０．５μｍがより好ましい。本発明により得られるトナーは、ワックスが微細に分散しているため、印刷光沢に優れた画像が得られる。
【００３７】
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。
【００３８】
【実施例】
〔ガラス転移点〕
示差走査熱量計「ＤＳＣ２１０」（セイコー電子工業社製）を用いて昇温速度１０℃／分で測定する。
【００３９】
〔トナー中のワックスの平均粒径〕
トナー中のワックス粒子を透過型電子顕微鏡写真（２５００倍）にて２００個程度観察して、以下の式（１）に基づいて平均粒径を算出する。
【００４０】
【数１】
0003686357.tif 000003
【００４１】
実施例１、比較例１、２
・ポリエステル樹脂（ガラス転移点：６１℃、Ｔｍ：１２４℃）
１００重量部
（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                                        １０重量部
以上の原料からなる組成物１５ｋｇを、ヘンシェルミキサー（有効容量：７５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、テーブルフィーダーにて、オープンロール型連続混練機「ニーデックス」（三井鉱山（株）製）に供給して溶融混練した。
【００４２】
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０．０００１〔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１００℃、低回転ロールの温度３０℃に設定した。ロールに付着した混練物の温度は、原料投入側では１２６℃、混練物排出側では１１５℃であり、排出直後の混練物温度は１１１℃であった。また、原料混合物の供給速度は２０ｋｇ／時、平均滞留時間は約５分間であった。
【００４３】
次に、混練物を、表１に示す条件で圧延装置付き冷却機を用いて圧延し、冷却した。なお、圧延装置付き冷却機Ａ、Ｂの概略構造図はそれぞれ図１、２に相当する。具体的には、圧延装置付き冷却機Ａは、直径１８０ｍｍのジャケット付きの圧延ロール１と冷風噴き出し口を上部に配したゴム製の冷却ベルト３で構成されている。圧延ロール１のジャケットには６５℃の温水を通水した。冷却ベルト３は搬送速度２ｍ／ｍｉｎで運転し、圧延ロール１の回転速度は該圧延ロールの周端速度が冷却ベルト３の搬送速度と同一になるようにして運転した。一方、圧延装置付き冷却機Ｂは、冷却機構を有していない直径６００ｍｍの圧延ドラム４に厚さ１ｍｍのステンレススチール製の冷却ベルト５、６が巻かれている。下側の冷却ベルト５と上側の冷却ベルト６はそれぞれ１５℃の水で水冷されており、圧延ドラム４で圧延された混練物はそのまま冷却ベルト５、６に挟み込まれて冷却ベルトにより上下両側から冷却される。冷却ベルト５、６の搬送速度は１．９ｍ／ｍｉｎに設定して冷却を行なった。
【００４４】
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。
【００４５】
トナー中のワックスの平均粒径とその増大率を表１に示す。なお、圧延前つまり溶融混練後の混練物を、圧延せずに、常温で放置冷却した混練物中のワックスの平均粒径は０．１７μｍであった。
【００４６】
試験例１
実施例及び比較例で得られたトナーを、「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、入射角度６０°で測定し、以下の評価基準により評価した。結果を表１に示す。
【００４７】
〔評価基準〕
◎：１３％以上    ○：１０％以上、１３％未満    ×：１０％未満
【００４８】
【表１】
0003686357.tif 000004
【００４９】
圧延比を所定の範囲内に調整した実施例１では、トナー中のワックスが微細に分散し、優れた光沢性が得られている。これに対し、比較例１、２は、圧延比が調整されていないため、トナー中のワックスの分散径が大きく、光沢性に欠ける。
【００５０】
【発明の効果】
本発明により、ワックスが微細に分散し、光沢性に優れたトナーを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１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。
【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  圧延ロール
２  混練物
３  冷却ベルト
４  圧延ドラム
５  冷却ベルト
６  冷却ベルト
【図１】
0003686357.tif 000005
【図２】
0003686357.tif 000006