(57)【要約】【課題】本発明は、生産性に優れ、かつ、着色剤や離型剤の分散性に優れるトナーの製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法は、混練槽と、混練槽を密閉する圧力蓋と、混練槽内に備えられた一対の対向するロータとを有し、それぞれのロータが、ロータ軸部の一端から他端に向け、ロータ軸部の略中央までの間に亘って形成した相互に重ならないブレードを具備し、前記ブレード内に冷却水を循環させることができる加圧型密閉式混練機中で、結着樹脂、着色剤、離型剤を含むトナー原材料を溶融混練し、溶融混練で得られた混練混合物を前記加圧型密閉式混練機中で冷却固化し、その後、冷却固化した混練混合物を粉砕することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
混練槽と、混練槽を密閉する圧力蓋と、混練槽内に備えられた一対の対向するロータとを有し、それぞれのロータが、ロータ軸部の一端から他端に向け、ロータ軸部の略中央までの間に亘って形成した相互に重ならないブレードを具備し、前記ブレード内に冷却水を循環させることができる加圧型密閉式混練機中で、結着樹脂、着色剤、離型剤を含むトナー原材料を溶融混練し、溶融混練で得られた混練混合物を前記加圧型密閉式混練機中で冷却固化し、その後、冷却固化した混練混合物を粉砕することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【請求項２】
前記ロータの半径がロータの中心と最も近い混練槽内壁面の距離の６５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【請求項３】
前記着色剤を結着樹脂１００質量部に対して２〜１０質量部含有し、かつ、該着色剤はマスターバッチ化していない顔料であることを特徴とする請求項１または２に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【請求項４】
前記離型剤を結着樹脂１００質量部に対して２〜１５質量部含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法、静電記録法等に用いられる静電荷像現像用トナーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の複写機やプリンターなどの画像形成装置は、光導電性を有する感光体上に潜像を形成し、その潜像にキャリアあるいは現像装置の一部を構成する帯電部材との摩擦により摩擦帯電電荷を得た絶縁性の静電荷像現像用トナーを静電気的に付着して現像し、次いで形成されたトナー画像を、普通紙、フィルムなどの転写媒体に転写した後、加熱、加圧、溶剤蒸気等により転写媒体上に定着させることにより複写画像ないしプリント画像を形成することを基本原理とするものである。
【０００３】
上記の静電荷像現像用トナーは、重合法や粉砕法等により製造されており、粉砕法による製造方法が古くから用いられてきた。粉砕法による製造方法によると、結着樹脂に着色剤、離型剤等を配合したトナー原材料を、混練機を用いて溶融混練し、その後、冷却し混合物を固化し、それを粉砕機で粉砕することで、静電荷像現像用トナーを得ることができる。
粉砕法によるトナーの製造方法のうち、溶融混練は、押出機を利用する方法と、密閉式の混練機を利用する方法等がある（特許文献１、２参照）。
押出機を利用する方法では、混練した混合物を連続的に押し出すことができるので生産性に優れる反面、高温で混練を行う必要があり着色剤や離型剤の分散性が十分でなかった。
一方、密閉式の混練機を利用する方法では、低温で混練することができるので着色剤や離型剤の分散性に優れる反面、混練機を停止して混練した混合物を取り出す必要があり生産性が十分でなかった。また、取り出すことに時間がかかると離型剤が再凝集してしまう問題もあった。
【特許文献１】特開平８−６９１２６号公報
【特許文献２】特開２０００−２８４５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とする処は、生産性に優れ、かつ、着色剤や離型剤の分散性に優れるトナーの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法は、混練槽と、混練槽を密閉する圧力蓋と、混練槽内に備えられた一対の対向するロータとを有し、それぞれのロータが、ロータ軸部の一端から他端に向け、ロータ軸部の略中央までの間に亘って形成した相互に重ならないブレードを具備し、前記ブレード内に冷却水を循環させることができる加圧型密閉式混練機中で、結着樹脂、着色剤、離型剤を含むトナー原材料を溶融混練し、溶融混練で得られた混練混合物を前記加圧型密閉式混練機中で冷却固化し、その後、冷却固化した混練混合物を粉砕することを特徴とする。
本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法においては、前記ロータの半径がロータの中心と最も近い混練槽内壁面の距離の６５％以上であることが好ましい。
本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法においては、前記着色剤を結着樹脂１００質量部に対して２〜１０質量部含有し、かつ、該着色剤はマスターバッチ化していない顔料であってもよい。
本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法においては、前記離型剤を結着樹脂１００質量部に対して２〜１５質量部含有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の製造方法によれば、生産性に優れ、かつ着色剤や離型剤の分散性に優れる高画像品質のトナーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に本発明の製造方法についての一実施形態例を説明するが、本発明は本実施形態例に限定されるものではない。
トナー原材料には、少なくとも結着樹脂と着色剤と離型剤が含まれる。
結着樹脂としては、ポリエステル系樹脂、スチレン−（メタ）アクリル酸系共重合体樹脂、熱可塑性エラストマー、スチレン系樹脂、（メタ）アクリル酸系樹脂、オレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのα−オレフィン樹脂など）、ビニル系樹脂（例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなど）、ポリアミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリフェニレンオキシド系樹脂、テルペンフェノール樹脂、ポリ乳酸樹脂、水添ロジン、環化ゴム、シクロオレフィン共重合体樹脂等が挙げられる。これらは、単独で、または２種以上組み合わせて使用できる。これらの中でも、トナーの画質特性、耐久性、生産性などの要求をバランスよく満たすことができるという観点から、ポリエステル系樹脂、スチレン−（メタ）アクリル酸系共重合体樹脂が好ましい。
【０００８】
着色剤としては、以下のものが挙げられる。
ブラック用顔料としては、例えば、カーボンブラック、活性炭、低磁力磁性体が挙げられる。
マゼンタ用顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２２、２３、３０、３１、３２、３７、３８、３９、４０、４１、４８、４９、５０，５１、５２、５３、５４、５５、５７、５８、６０、６３、６４、６８、８１、８３、８７、８８、８９、９０、１１２、１１４、１２２、１２３、１６３、２０２、２０６、２０７、２０９；Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９；Ｃ．Ｉ．バットレット１、２，１０、１３、１５、２３、２９、３５等が挙げられる。
シアン用顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー２、３、１５、１６、１７；Ｃ．Ｉ．バットブルー６；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー４５等が挙げられる。
イエロー用顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、２、３、４、５、６、７、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、２３、６５、７３、７４、８３、９４、９７、１５５、１８０が挙げられる。
着色剤の量は、結着樹脂１００質量部に対し、通常２〜１０質量部であり、着色剤の分散性に優れたトナーを得るためには、３〜８質量部が好ましい。
また、本発明においては加圧型密閉式混練機を用いることで分散性を向上させることができる。したがって、着色剤としては一般的に使用されている高分散で取り扱い容易なマスターバッチ化した顔料の他にも、マスターバッチ化していない顔料（いわゆる生顔料）を使用することができる。
【０００９】
離型剤としては、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、変性ポリエチレンワックスなどのポリオレフィン系ワックス；フィッシャートロプシュワックスなどの合成ワックス；パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの石油系ワックス；みつろう、鯨ろう等の動物系ワックス；カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス等の植物系ワックス；硬化ひまし油等の硬化油；モンタンワックス、オゾケライト、セレシン等の鉱物系ワックスが挙げられる。これらの離型剤は、単独で、または２種類以上組み合わせて用いることができる。
離型剤を含有していることで、耐オフセット性を向上させることができる。オフセットとは、熱ローラなどの加熱部材を使用して行われる接触加熱方式による定着工程において、加熱部材にトナー粒子が定着してしまい、この定着したトナーが転写媒体上に再転移して後続の画像を汚してしまう現象をいう。離型剤を含有することでトナー粒子のそのような定着を防止することができる。
【００１０】
離型剤の含有量は、結着樹脂１００質量部に対して、通常は２〜１５質量部程度であり、好ましくは２〜８質量部である。離型剤の含有量が１５質量部を超えると、製造工程で離型剤の再凝集がおこりやすくなり分散性が悪くなりやすい。一方、離型剤の含有量が２質量部未満では、耐オフセット性が悪化するおそれがある。
【００１１】
トナー原材料には、必要に応じて、帯電制御剤が含まれていることが好ましい。これにより、トナーの帯電を制御しやすくなる。
正帯電性の帯電制御剤としては、例えば、ニグロシンおよび脂肪酸金属塩等による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の第四級アンモニウム塩；ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド；ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレート；ピリジウム塩、アジン、トリフェニルメタン系化合物、カチオン性官能基を有する低分子量ポリマー等が挙げられる。これらの正帯電性の帯電制御剤は、単独で、または２種以上組み合わせて使用してもよい。これらの正帯電性の帯電制御剤の中でも、ニグロシン系化合物、第四級アンモニウム塩が好ましく用いられる。
【００１２】
負帯電性の帯電制御剤としては、例えば、アセチルアセトン金属錯体、モノアゾ金属錯体、ナフトエ酸あるいはサリチル酸系の金属錯体または塩等の有機金属化合物、キレート化合物、アニオン性官能基を有する低分子量ポリマー等が挙げられる。これらの負帯電性の帯電制御剤は、単独で、または２種類以上組み合わせて用いることができる。これらの負帯電性の帯電制御剤の中でも、サリチル酸系金属錯体、モノアゾ金属錯体が好ましく用いられる。
帯電制御剤の含有量は、結着樹脂１００質量部に対して、通常、０．１〜５．０質量部の範囲であり、好ましくは０．５〜３．０質量部である。
【００１３】
トナー原材料には、必要に応じて、磁性粉が含まれていることが好ましい。磁性粉としては、例えば、コバルト、鉄、ニッケル等の金属；アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、スズ、亜鉛、金、銀、セレン、チタン、タングステン、ジルコニウム、その他の金属の合金；酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化ニッケル等の金属酸化物；フェライト、マグネタイトなどが挙げられる。
磁性トナーの場合、磁性粉の含有量は、結着樹脂１００質量部に対して、通常、１０〜６０質量部、好ましくは２０〜４０質量部である。
【００１４】
トナー原材料には、さらに必要に応じて種々の添加剤、例えば、安定剤（例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、熱安定剤など）、難燃剤、防曇剤、分散剤、核剤、可塑剤（フタル酸エステル、脂肪酸系可塑剤、リン酸系可塑剤など）、高分子帯電防止剤、低分子帯電防止剤、相溶化剤、導電剤、充填剤、流動性改良剤などが含まれていても良い。
【００１５】
本発明では、一般的な粉砕トナーの製法と同じく、上記トナー原材料を密閉式混練機中で溶融混練し（溶融混練工程）、溶融混練で得られた溶融混合物を冷却固化し（冷却固化工程）、冷却固化した混合物を粗粉砕する。
【００１６】
次に、本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法の各工程を順番に説明する。
＜溶融混練工程＞
本発明では、上記トナー原材料を加熱し、溶融混練する。溶融混練は加圧型密閉式混練機を使用して行う。
加圧型密閉式混練機による混練温度は、結着樹脂、着色剤、離型剤、各種添加剤の種類、分子量、配合量などに応じて適宜選択することができるが、好ましくは５０〜１２０℃さらに好ましくは６０〜１００℃が良い。これにより、得られるトナー中の着色剤や離型剤の分散性を向上させることができる。
混練温度が５０℃より低いと、混練混合物が固化しやすくなり混練しにくくなる。また、混練温度が１２０℃より高いと、混練混合物の粘度が低下して流動性が高くなり得られるトナーの着色剤や離型剤の分散性が悪くなる。
なお、本願における混練温度は混練機の設定温度でなく混練時の樹脂温度である。
本発明に使用される加圧型密閉式混練機は、ブレード内にまで冷却水を循環させることができるので、トナーを混練した際にトナー自身が発生してしまう熱を効率よく除去することができる。
したがって、より低温で混練できるばかりでなく、混練時の設定温度と混練時の樹脂温度の差が小さくなり、混練条件を自在にコントロールすることができるので、離型剤等の分散性向上を図ることができる。
【００１７】
＜冷却固化工程＞
本発明では、冷却は加圧型密閉式混練機中で行うことができる。
加圧型密閉式混練機中では、混練機の混練槽壁、ロータ軸だけでなくブレード内にも冷却水を循環させることで急速冷却可能になり、歩留まりをよくして生産性の向上を図ることができる。
また、混練機中から混練混合物を取り出す時間を短縮して、かつ、急速冷却を行うことで、離型剤の再凝集防止に極めて有効である。
冷却固化工程は、混練が十分に進んだ時点で開始するが、混練を停止することなく、冷却しても良い。冷却しながら混練を行うことにより、得られるトナー中の着色剤や離型剤の分散性をより向上させやすい。この場合、冷却による固化が進行し、混練が困難になった時に、混練を停止させる。
冷却の温度は、結着樹脂、着色剤、離型剤、各種添加剤の種類、分子量、配合量などに応じて適宜選択することができる。
【００１８】
次に、本発明に用いられる加圧型密閉式混練機について、図１、２に一例を示して説明する。
加圧型密閉式混練機１は、少なくとも、混練槽２と、混練槽２を密閉する圧力蓋１１と、混練槽内に備えられた一対の対向するロータ３を有する。混練槽２とロータ３はその内部に冷却水を流せる流路を備えている。
混練槽２は圧力蓋１１により密閉され、密閉された空間にトナー原材料を収容し、備えられた一対の対向するロータ３により混練する。
一対の対向するロータ３は、混練槽２内に備えられ、それぞれのロータ３は、該混練槽２の側壁１０に貫通するロータ駆動軸３１を両端に具備し、ロータ駆動軸３１はモータに接続されており、モータによりロータ駆動軸３１を駆動させることで、ロータ３を回転させることができる。また、それぞれのロータ３は、ロータ軸部３３の一端から他端に向け、ロータ軸部３３の略中央までの間に亘って形成した相互に重ならないブレード３２を具備する。
また、ロータ３は一対でなくても良く、相互に重ならなければ、３つ以上あっても良い。
【００１９】
従来、混練時の剪断及び分散による内部発熱等でトナー原材料や混練槽２内、並びにロータ軸部３３の発熱は著しく、このため、混練槽２内やロータ軸部３３内に冷却水を循環させても、トナー原材料の厚みが大きく、トナー原材料内部まで十分な冷却がなされにくかった。
ここで、本発明に用いられる加圧型密閉式混練機１は、前記ブレード３２内に冷却水を循環させることができ、急速冷却が可能である。
また、図１、図２に示すように、ロータ半径Ｒが、ロータの中心Ｃと最も近い混練槽内壁面Ｗの距離Ｌの６５％以上であることが好ましい。
このような、構成をとることで加圧型密閉式混練機１においては、混練後におけるトナー原材料の厚みを薄く押さえることができ、トナー原材料の冷却水の循環による冷却を十分に行うことができる。
ロータ半径Ｒが、ロータの中心Ｃと最も近い混練槽内壁面Ｗの距離Ｌの６５％以上より小さいと、混練後におけるトナー原材料の厚みが大きくなっていまい、トナー原材料内部までの十分な冷却がなされにくい。
【００２０】
本発明では、トナー原材料を急冷できる冷却能力を有している上記のような加圧型密閉式混練機を使用する。このような、加圧型密閉式混練機の具体的な例としては、モリヤマ社製の加圧型密閉式混練機ワンダーニーダーＷＤＳ７−３０型（特許第３５７４６１８号公報参照）が挙げられる。
【００２１】
その後、冷却固化した混練混合物を加圧型密閉式混練機から取り出し、粉砕機により粉砕する。なお、本発明では混練機中で粗粉砕してから混練混合物を取り出し、粉砕機により粉砕してもよい。次に、分級機により分級することが好ましい。それにより、粒径が均一の静電荷像現像用トナーを得ることができる。用いる粉砕機には特に制限はなく、例えば、ジェット式微粉砕機、機械式微粉砕機などが挙げられる。また、用いる分級機にも特に制限はなく、例えば、風力分級機などが挙げられる。
【００２２】
本発明の製造方法によれば、生産性に優れ、かつ着色剤や離型剤の分散性に優れる高画像品質の静電荷像現像用トナーを提供することができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２４】
＜実施例１＞
結着樹脂として、
ポリエステル樹脂Ａ（ガラス転移温度（Ｔｇ）：６９℃、フロー軟化温度：１６０℃、数平均分子量（Ｍｎ）：５３００、重量平均分子量（Ｍｗ）：１５１７００）２２．５質量部
ポリエステル樹脂Ｂ（ガラス転移温度（Ｔｇ）：６４℃、フロー軟化温度：９９℃、数平均分子量（Ｍｎ）：２２００、重量平均分子量（Ｍｗ）：５８００）６７．６質量部
着色剤として、
マゼンダ顔料（大日精化工業社製  商品名：「レッド．Ｎｏ８」）４．５質量部
離型剤として、
ワックス（日本油脂社製  商品名：「ＷＥＰ−８」）４．５質量部
帯電制御剤として、
ホウ素錯体粒子（日本カーリット社製  商品名：「ＬＲ−１４７」）０．９質量部
以上の原料を加圧型密閉式混練機（モリヤマ社製  商品名：「ワンダーニーダーＷＤＳ７−３０型」）を用いて、仕込量７．０ｋｇで、混練機の設定温度を６０℃として、ローター回転数３０ｒｐｍで３０分溶融混練し、混練混合物を得た。
なお、ポリエステル樹脂Ａ２２．５質量部とポリエステル樹脂Ｂ６７．６質量部を混合した結着樹脂はガラス転移温度６６℃、フロー軟化温度１１４℃であった。
【００２５】
得られた混練混合物の一部を採取して直ちに混練時の樹脂温度の測定を行ったところ８８℃であった。
また、混練混合物の一部を光学顕微鏡を用いて断面観察を行い、着色剤および離型剤の分散性を評価した。
具体的には、着色剤の分散性は、顔料の最も大きい塊のドメイン径を測定して３μｍ未満であれば○、３μｍ以上６μｍ未満であれば△、６μｍ以上であれば×と評価した。
また、離型剤の分散性は、離型剤の最も大きい塊のドメイン径を測定して５μｍ未満であれば○、５μｍ以上１０μｍ未満であれば△、１０μｍ以上であれば×と評価した。
次いで、混練機の設定温度を２０℃として、５分間混練した後に停止し、１０分間放置した。
そして、混練混合物が冷却固化したのを確認した後、取り出してジェットミルで粉砕し、風力分級機である気流式分級機で分級して、体積平均粒径が８μｍのトナー母体粒子を得た。
次に、得られたトナー母体粒子に、
疎水性シリカ（日本エアロジル社製  商品名：「ＲＹ−５０」、体積平均粒径４０ｎｍ）０．３質量部、
疎水性シリカ（ワッカーケミカル社製  商品名：「Ｈ２０００／４Ｍ」、体積平均粒径１０ｎｍ）１質量部、
を添加し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃで１０分間混合して、実施例１のトナーを得た。
実施例１のトナー生産量は１１ｋｇ／時であった。
【００２６】
＜実施例２＞
ポリエステル樹脂Ａおよびポリエステル樹脂Ｂに代えて、
スチレンアクリル酸共重合体樹脂Ｃ（ガラス転移温度（Ｔｇ）：６５℃、フロー軟化温度：１２０℃、数平均分子量（Ｍｎ）：４０００、重量平均分子量（Ｍｗ）：１２４３００）９０．１質量部、
を用いたことを除き、実施例１と同様にして実施例２のトナーを得た。
なお、スチレンアクリル酸共重合体樹脂Ｃはガラス転移温度６５℃、フロー軟化温度１２１℃で、混練時の樹脂温度は８６℃であった。
実施例２のトナー生産量は１１ｋｇ／時であった。
【００２７】
＜比較例１＞
加圧型密閉式混練機（モリヤマ社製  商品名：「加圧型ニーダーＤＳ１０−２０型」（通常タイプ９）を用いて溶融混練工程を行ったこと以外は、実施例１と同様にして比較例１のトナーを得た。
なお、比較例１の加圧型密閉式混練機は、ブレード内に冷却水を循環させることができないものである。
混練時の樹脂温度は１２０℃であった。
比較例１のトナー生産量は６ｋｇ／時であった
実施例および比較例の主な条件、測定結果を表１に示す。
なお、これらの混練機を使用する場合、トナー生産量は１０ｋｇ／時以上であれば実用上問題ない。
【００２８】
【表１】
2008249981.tif 000002
【００２９】
＜評価結果＞
表１に示されるように、実施例１および実施例２では、生産性に優れ、着色剤および離型剤の分散性に優れたトナーを製造することができた。
当該トナーを実際に非磁性一成分プリンタを用いて印字したところ、顔料の発色が良く、光沢のある高品質の画像が得られ、耐融着性および保存性に優れるものであり、実用上問題はなかった。
これに対して、比較例１では、生産量が十分でなく、着色剤および離型剤の分散性が不十分なトナーしか得られなかった。
当該トナーを実際に非磁性一成分プリンタを用いて印字したところ、現像ローラーや帯電ブレードに融着が発生して、画像欠陥が生じ、実用上問題があった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に用いる加圧型密閉式混練機（圧力蓋を除いたもの）の実施形態例を示す上面図である。
【図２】図１のａ−ａ断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  加圧型密閉式混練機
２  混練槽
３  ロータ
１１  圧力蓋
３２  ブレード
３３  ロータ軸部
Ｒ  ロータ半径
Ｌ  ロータの中心と最も近い混練槽内壁面の距離
Ｃ  ロータの中心
Ｗ  混練槽内壁面
【図１】
2008249981.tif 000003
【図２】
2008249981.tif 000004