(57)【要約】【課題】樹脂組成物の粉砕時における微粉の発生を低減することができ、効率よく小粒径のトナーを製造し得る方法を提供すること。【解決手段】少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有した樹脂組成物と無機微粒子とからなる混合物を、ベンチュリノズルと該ベンチュリノズルと対向するように配置した衝突部材とを備えた粉砕機により、粉砕する工程を有するトナーの製造方法であって、前記ベンチュリノズルが、入口部、スロート部、ディフューザ部及び出口部の順からなり、かつ該スロート部の内面が入口部からディフューザ部にかけて滑らかに連続する円弧状である、トナーの製造方法。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有した樹脂組成物と無機微粒子とからなる混合物を、ベンチュリノズルと該ベンチュリノズルと対向するように配置した衝突部材とを備えた粉砕機により、粉砕する工程を有するトナーの製造方法であって、前記ベンチュリノズルが、入口部、スロート部、ディフューザ部及び出口部の順からなり、かつ該スロート部の内面が入口部からディフューザ部にかけて滑らかに連続する円弧状である、トナーの製造方法。
【請求項２】
樹脂組成物と無機微粒子とからなる混合物が、樹脂組成物に無機微粒子を外添して得られた混合物である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
無機微粒子がシリカである請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
衝突部材が、円錐部と該円錐部の底面よりも大きな径を有する円柱部とからなり、該円柱部上に該円錐部が分離可能に配置されてなる請求項１〜３いずれか記載の製造方法。
【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】
近年、高画質化とともにトナーの小粒径化に対する要望が高まっている。そこで、例えば、特開平２０００−１４０６７５号公報には、被粉砕物を微粉砕可能な装置が開示されている。しかしながら、トナーの小粒径化を図る際には、原料組成物の粉砕過程において微粉が多量に発生し、生産効率が低下しやすい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、樹脂組成物の粉砕時における微粉の発生を低減することができ、効率よく小粒径のトナーを製造し得る方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記従来技術に鑑みて検討した結果、スロート部の内面が入口部からディフューザ部にかけて滑らかに連続する円弧状であるベンチュリノズルを有する粉砕機を用い、原料混合物を溶融混練後冷却した樹脂組成物を無機微粒子と混合してノズル内に供給することにより、その理由は不明なるも、微粉の発生を抑え、効率よく小粒径のトナーを製造し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
本発明は、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有した樹脂組成物と無機微粒子とからなる混合物を、ベンチュリノズルと該ベンチュリノズルと対向するように配置した衝突部材とを備えた粉砕機により、粉砕する工程を有するトナーの製造方法であって、前記ベンチュリノズルが、入口部、スロート部、ディフューザ部及び出口部の順からなり、かつ該スロート部の内面が入口部からディフューザ部にかけて滑らかに連続する円弧状である、トナーの製造方法に関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のトナーの製造方法は、後述する粉砕機を用いた粉砕工程を有する方法であれば特に限定されないが、例えば、結着樹脂、着色剤等をヘンシェルミキサー等の混合機で混合した混合物を、密閉式ニーダー又は１軸もしくは２軸の押出機等で溶融混練し、冷却した後、得られた樹脂組成物と無機微粒子を混合し、本発明における粉砕機を用いて粉砕する方法が挙げられる。
【０００７】
本発明に用いられる結着樹脂としては、ポリエステル、スチレン−アクリル樹脂等のビニル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、２種以上の樹脂成分が部分的に化学結合したハイブリッド樹脂等が挙げられ、特に限定されないが、これらの中では、ポリエステル及びポリエステル成分とビニル系樹脂成分とを有するハイブリッド樹脂が好ましく、ポリエステルがより好ましい。ポリエステルもしくはハイブリッド樹脂の含有量又は両者が併用されている場合にはそれらの総含有量は、結着樹脂中、好ましくは５０〜１００重量％、より好ましくは８０〜１００重量％、特に好ましくは１００重量％である。
【０００８】
ポリエステルは、２価以上のアルコールからなるアルコール成分と２価以上のカルボン酸化合物からなるカルボン酸成分とを縮重合することにより得られる。
【０００９】
２価のアルコールとしては、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又は３）オキサイド付加物（平均付加モル数１〜１０）、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ等が挙げられる。
【００１０】
３価以上のアルコールとしては、ソルビトール、１，４−ソルビタン、ペンタエリスリトール、グリセロール、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
【００１１】
また、２価のカルボン酸化合物としては、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、炭素数１〜２０のアルキル基又はアルケニル基で置換されたコハク酸、これらの酸の無水物及びアルキル（炭素数１〜１２）エステル等が挙げられる。
【００１２】
３価以上のカルボン酸化合物としては、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）及びその酸無水物、アルキル（炭素数１〜１２）エステル等が挙げられる。
【００１３】
ポリエステルは、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分と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。
【００１４】
ポリエステルの軟化点は、８０〜１６５℃が好ましく、ガラス転移点は５０〜８５℃が好ましい。
【００１５】
また、ポリエステルの酸価は、着色剤の分散性の観点から、０．５〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇが好ましく、水酸基価は１〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇが好ましい。
【００１６】
また、本発明において、ハイブリッド樹脂は、２種以上の樹脂を原料として得られたものであっても、１種の樹脂と他種の樹脂の原料モノマーから得られたものであっても、さらに２種以上の樹脂の原料モノマーの混合物から得られたものであってもよいが、効率よくハイブリッド樹脂を得るためには、２種以上の樹脂の原料モノマーの混合物から得られたものが好ましい。
【００１７】
従って、ハイブリッド樹脂としては、各々独立した反応経路を有する二つの重合系樹脂の原料モノマー、好ましくはポリエステルの原料モノマーとビニル系樹脂の原料モノマーを混合し、該二つの重合反応を行わせることにより得られる樹脂が好ましく、具体的には、特開平１０−０８７８３９号公報に記載のハイブリッド樹脂が好ましい。
【００１８】
本発明に用いられる着色剤としては、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、本発明で製造するトナーは、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。着色剤の配合量は、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。
【００１９】
さらに、本発明では、原料として、結着樹脂及び着色剤に加えて、離型剤、荷電制御剤、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、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を、適宜用いてもよい。
【００２０】
離型剤としては、カルナウバワックス、ライスワックス等の天然エステル系ワックス、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等が挙げられる。離型剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して、１〜３０重量部が好ましく、３〜１０重量部がより好ましい。
【００２１】
結着樹脂、着色剤等からなる混合物の溶融混練後、冷却して得られた樹脂組成物は、予め、ロートプレックス等を用いて、０．１〜３ｍｍ程度に粗砕した後に、無機微粒子と混合することが好ましい。
【００２２】
無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化亜鉛等の無機酸化物が好ましく、これらは単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。これらのなかでは、トナーの小粒径化および流動性確保の観点から、シリカが好ましい。
【００２３】
シリカは、帯電性及び流動性の観点から、疎水化処理された疎水性シリカであるのが好ましい。疎水化の方法は特に限定されず、疎水化処理剤としては、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、シリコーンオイル、メチルトリエトキシシラン等が挙げられるが、これらの中ではヘキサメチルジシラザンが好ましい。疎水化処理剤の処理量は、無機微粒子の表面積当たり１〜７ｍｇ／ｍ２　が好ましい。
【００２４】
無機微粒子の平均粒子径は、トナー表面への埋め込み防止の観点から、０．００１μｍ以上、好ましくは０．００５μｍ以上であることが望ましく、流動性確保および感光体破損防止の観点から、１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下であることが望ましい。従って、無機微粒子の平均粒子径は、０．００１〜１μｍが好ましく、０．００５〜０．１μｍがより好ましい。なお、ここでの平均粒子径は、体積平均粒子径である。
【００２５】
樹脂組成物と無機微粒子とからなる混合物は、例えば、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の高速攪拌可能な混合機を用いて、樹脂微粒子に無機微粒子を外添したものであるのが好ましい。
【００２６】
無機微粒子の配合量は、トナーの粉砕効率及び収率の観点から、樹脂組成物１００重量部に対して、０．３〜２重量部が好ましく、０．５〜１．５重量部がより好ましい。
【００２７】
次に、得られた混合物を、粉砕機により粉砕するが、本発明では、この粉砕機の構造に一つに特徴を有する。即ち、本発明で用いる粉砕機は、図１に示す概略断面図に例示されるように、ベンチュリノズル１と該ベンチュリノズル１と対向するように配置した衝突部材２とを備えた粉砕機である。
【００２８】
ベンチュリノズルとは、管径が比較的急激に縮小し、その後緩やかに拡大する、中央が細くくびれた形状を有するノズルであり、入口部３、スロート部４、ディフューザ部５及び出口部６の順に構成されている。入口部３からベンチュリノズル１に導入された圧縮気体はスロート部４で速度が最大となり、形成された高速気流はディフューザ部５を通過し、衝突部材に衝突するため、被粉砕物の供給口からノズル内に供給した混合物は、高速気流に乗って搬送され、衝突部材で受ける大きな衝突エネルギーにより微細に粉砕される。さらに、本発明におけるベンチュリノズルは、スロート部４の内面が入口部３からディフューザ部５にかけて滑らかに連続する円弧状内面であり、圧縮気体がその円弧状内面にそって滑らかに流れ、スロート部４におけるエネルギーの損失及びディフューザ部５でのエネルギーの拡散が非常に効果的に抑制されるため、ノズル内に供給した混合物をより大きなエネルギーで衝突部材に衝突させることができる。
【００２９】
ここで、従来法では、混合物の衝突エネルギーを大きくすればするほど、所望の粒径よりもさらに小さな、例えば３μｍ以下の微粉が多量に発生し、トナーの生産効率が低下していたが、本発明では、ノズル内に導入する樹脂組成物に、予め無機微粒子を混合しておくことにより、微粉の発生が著しく低減する。
【００３０】
さらに、ディフューザ部５の出口側にストレート部７を設けることによって、被粉砕物をより効率よく微粉砕することができ、好ましい。
【００３１】
粉砕機に供給した混合物に対する粉砕力は、混練物の供給量、気流圧等により調整することができる。
【００３２】
本発明で好適に用いられる、ベンチュリノズルとしては、例えば、特開２０００−１４０６７５号公報に記載の粉砕機に搭載されているノズルが挙げられ、ベンチュリノズルを有する粉砕機の市販品としては、例えば、「衝突板式ジェットミルＩ２型」（日本ニューマチック社製）が挙げられる。
【００３３】
本発明において、粉砕機における衝突部材は、より大きな衝突エネルギーを得るために、円錐部と該円錐部の底面よりも大きな径を有する円柱部とからなり、該円柱部上に該円錐部が配置された衝突部材であるのが好ましく、さらに、図２にその概略断面図を示すように、円錐部８と円柱部９とが分離可能な構造を有するものがより好ましい。衝突部材での衝突エネルギーが大きいほど、衝突部材、特に円柱部９における円錐部８の付け根部分の摩耗が激しいため、円錐部８と円柱部９とを別部品とすることにより、円柱部９の両面使用が可能となり、衝突部材の交換時期の延長等によるコストダウンを図ることができる。
【００３４】
円錐部は円柱部の中心、即ち、円錐部の頂点と円錐部の底面の中心と円柱部の中心が同一線上に位置するように配置されているのが好ましく、円錐部と円柱部が分離可能である場合、円錐部と円柱部の連結手段は特に限定されないが、例えば、図２に示すように、円錐部８のねじを円柱部９に締め付けて一体化させる方法が挙げられる。
【００３５】
円錐部及び円柱部の材質としては、セラミック、ステンレスやアルミ等の金属、これらの金属の表面に窒化等による超硬加工を施したもの等が挙げられるが、これらの中では、耐久性とコストのバランスがよい、セラミックが好ましい。
【００３６】
円錐部の円柱部の直径は、ノズルの直径や衝突部材が受ける衝突エネルギーの大きさにより異なるため、一概には決定できないが、円錐底面の円柱部に対する直径の比（円錐底面の直径／円柱の直径）は、１／２〜１／１．１程度であるのが好ましい。
【００３７】
粉砕工程の後、通常は、微粉及び粗粉をそれぞれ除去する分級工程を設け、トナーの粒度分布を調整するが、本発明では、粉砕時の微粉の発生が低減されるため、シャープな粒度分布を有するトナーを得ることができる。分級方法は特に限定されず、風力式分級機等の公知の分級機を用いて行なうことができる。
【００３８】
本発明は、体積平均粒子径が好ましくは４〜１０μｍ、より好ましくは５〜７μｍの小粒径トナーを製造する際に、製造過程における微粉の発生が低減される効果がより顕著に発揮され、効率よくトナーを製造することができる。
【００３９】
【実施例】
〔軟化点〕
高化式フローテスター（島津製作所製、ＣＦＴ−５００Ｄ）を用い、樹脂の半分が流出する温度を軟化点とする（試料：１ｇ、昇温速度：６℃／分、荷重：１．９６ＭＰａ、ノズル：１ｍｍφ×１ｍｍ）。
【００４０】
〔ガラス転移点〕
示差走査熱量計（セイコー電子工業社製、ＤＳＣ２１０）を用いて昇温速度１０℃／分で測定する。
【００４１】
〔酸価及び水酸基価〕
ＪＩＳ　Ｋ００７０の方法により測定する。
【００４２】
樹脂製造例
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３５０ｇ、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９７５ｇ、テレフタル酸２９９ｇ、トリメリット酸２ｇ及び酸化ジブチル錫４ｇの混合物を、窒素雰囲気下、２３０℃で、軟化点が１１３℃に達するまで反応させて、白色の固体として樹脂Ａを得た。樹脂Ａのガラス転移点は６６℃、軟化点は１１３℃、酸価は６．０ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は３９．２ｍｇＫＯＨ／ｇであった。
【００４３】
実施例１
樹脂Ａ　１００重量部、着色剤「ジメチルキナクリドン」（大日精化社製）６重量部、離型剤「カルナバワックスＣ１」（加藤洋行社製）６重量部及び荷電制御剤「ボントロン　Ｅ−８４」（オリエント化学工業社製）３重量部を、ヘンシェルミキサーにより予備混合した後、二軸押出機により溶融混練した。
【００４４】
得られた溶融混練物を冷却し、粉砕機「ロートプレックス」（ホソカワミクロン社製）により、２μｍ以下程度に粗砕した。粗砕した樹脂組成物１００重量部に対し、疎水性シリカ「アエロジルＲ９７２」（日本アエロジル社製、平均粒子径：１６ｎｍ）０．５重量部を添加し、ヘンシェルミキサーにより１５００ｒ／ｍｉｎで１分間攪拌混合した。
【００４５】
得られた混合物１５００ｇを、４．０ｋｇ／ｈの供給量で、衝突板式ジェットミル（日本ニューマチック社製、Ｉ２型）において、衝突部材を図２に示す構造を有するもの（材質：セラミック、円錐部：底面直径３０ｍｍ×高さ２５ｍｍ、円柱部：底面径４５ｍｍ×高さ１０ｍｍ）に取り替えた装置に供給して、０．４Ｍｐの粉砕圧で粉砕し、サイクロンにより粉砕物の全量を捕集し、超微粉をサイクロンに接続したバグ集塵機に吸引した。粉砕物の平均粒子径が７．４μｍとなるまで、粉砕機による粉砕、サイクロンへの捕集、バグ集塵機による超微粉の吸引を繰り返し行った。
【００４６】
比較例１
衝突板式ジェットミルのベンチュリノズルを、図３に示す形状を有する標準ノズルに交換した以外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４７】
比較例２
粗砕した樹脂組成物に、疎水性シリカを混合しなかった以外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４８】
比較例３
粗砕した樹脂組成物に、疎水性シリカを混合しなかった以外は、比較例１と同様にしてトナーを得た。
【００４９】
実施例及び比較例において、粉砕機による粉砕、サイクロンへの捕集、バグ集塵機による超微粉の吸引を繰り返した回数（パス回数）と得られたトナーの平均粒子径及びその収率を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2004070177.tif 000002
【００５１】
以上の結果より、樹脂組成物を予め無機微粒子と混合し、本発明における特定のベンチュリノズルを備えた粉砕機を用いて粉砕した実施例１では、比較例と対比して、粉砕回数が少ないにも係わらず、効率よく小粒径のトナーが得られることが分かる。これに対し、樹脂組成物を予め無機微粒子と混合していても、標準ノズルを用いた比較例１では、小粒径のトナーを得るために多数回にわたって粉砕を繰り返したために、微粉が多量に発生し、収率が低下している。また、比較例２では、所定のベンチュリノズルを使用していても、樹脂組成物を予め無機微粒子と混合しなかったために、実施例１と同じパス回数で、平均粒子径が７．６μｍと比較的小粒径のトナーが得られているものの、微粉が多量に発生し、収率が低下している。さらに、樹脂組成物を予め無機微粒子と混合せず、所定のベンチュリノズルも使用しなかった比較例３では、流動性の悪化により、トナーが所望の平均粒子径になるまで、パス回数を重ねることができていない。
【００５２】
【発明の効果】
本発明により、樹脂組成物の粉砕時における微粉の発生を効果的に低減することができ、効率よく小粒径の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粉砕機の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明に用いられる衝突部材の一実施形態を示す概略断面図である。
【図３】図３は、比較例１、３に用いたベンチュリノズルの形状を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１　ベンチュリノズル
２　衝突部材
３　入口部
４　スロート部
５　ディフューザ部
６　出口部
７　ストレート部
８　円錐部
９　円柱部
【図１】
2004070177.tif 000003
【図２】
2004070177.tif 000004
【図３】
2004070177.tif 000005