(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料樹脂を溶融混練する溶融混練工程と、該溶融混練工程で得られた溶融混練物を冷却し粉砕する粉砕工程の少なくとも二工程を複数回実施して得られた粉砕物をトナー用結着樹脂として用いることを特徴とするトナー用結着樹脂中の残存モノマーの低減方法。
【請求項２】
前記溶融混練工程は、二軸押出し混練機、単軸押出し混練機、及び加熱可能な二軸又は単軸のスクリューフィーダーからなる群から選ばれる手段により行われることを特徴とする請求項１に記載のトナー用結着樹脂中の残存モノマーの低減方法。
【請求項３】
前記粉砕工程は、前記粉砕物の粒径が１０μｍ以下であるべくジェットミル粉砕機により行われることを特徴とする請求項１または２に記載のトナー用結着樹脂中の残存モノマーの低減方法。
【請求項４】
前記原料樹脂がスチレン系共重合体であることを特徴とする請求項１、２または３に記載のトナー用結着樹脂中の残存モノマーの低減方法。
【請求項５】
原料樹脂を溶融混練する溶融混練工程と、該溶融混練工程で得られた溶融混練物を冷却し粉砕する粉砕工程の少なくとも二工程を複数回実施して得られた粉砕物をトナー用結着樹脂とし、
該トナー用結着樹脂、着色剤及びワックスを含む原料混合物を溶融混練し、次いで冷却し粉砕することを特徴とするトナーの製造方法。
【請求項６】
前記溶融混練工程は、二軸押出し混練機、単軸押出し混練機、及び加熱可能な二軸又は単軸のスクリューフィーダーからなる群から選ばれる手段により行われることを特徴とする請求項５に記載のトナーの製造方法。
【請求項７】
前記粉砕工程は、前記粉砕物の粒径が１０μｍ以下であるべくジェットミル粉砕機により行われることを特徴とする請求項５または６に記載のトナーの製造方法。
【請求項８】
前記原料樹脂がスチレン系共重合体であることを特徴とする請求項５、６または７に記載のトナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式等に用いられる静電荷像現像用トナーに係り、特にトナー中の結着樹脂由来残存モノマーを低減させる方法及びトナーの製造方法、それら方法により得られるトナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成は、一般に静電荷像をトナーにより現像して可視化し、現像により得られたトナー像を用紙に転写した後、熱と圧力により定着させる。
【０００３】
このような画像形成に用いられるトナーの製造方法の一つに粉砕法がある。粉砕法の一般的な製造方法としては、結着樹脂、着色剤、離型剤、帯電制御剤等の原料を乾式で混合した後、二軸押出機等で溶融混練し、冷却固化した後に粗粉砕を行い混練粗砕物を得る。その後ジェットミル等で微粉砕を行い、適切な粒度分布になるように分級機で粒度調整を行う。さらにシリカ等と一緒に混合機で混合することで表面処理を行い、トナーを得る。
【０００４】
トナー用樹脂としては、スチレン系共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が使用されている。近年、安全性、臭気の問題から、樹脂中の残存モノマーの低減が求められており、特にスチレン系共重合体は原料由来であるスチレン等の揮発分が多いことが知られている。
【０００５】
トナー用樹脂中の残存モノマーを低減させる方法としては、樹脂製造工程にて反応混合物と水とを１００〜３００℃で混合する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、樹脂を加熱し、揮発分を３質量％以下にした後、樹脂中に水もしくは水蒸気を圧入、加圧状態を維持した後、次いで減圧状態にし、減圧状態を維持する方法も知られている（例えば、特許文献２参照) 。しかし、これらいずれの方法も、工程がバッチ式であり、脱気に時間がかかる等の理由から生産性に欠けるものであった。
【０００６】
一方、トナーを再利用するリサイクル系トナーが補給用トナー（バージントナー）に比べ定着時の臭気の点で著しく劣る問題に鑑み、残存モノマー量を３００ｐｐｍ以下に低減化すべく、トナーの製造時に、例えば結着樹脂と着色剤等とを熱溶融混練する際の混練温度を高めて脱気装置による残存モノマーを強制除去することを示唆している（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、このように混練温度を高める方法は樹脂自体の構造変化に基づく劣化を招き、トナーとしての帯電性や耐久性に劣るという問題があった。
【特許文献１】特開２００５−３５０５１１号公報
【特許文献２】特開２０００−１４３７２１号公報
【特許文献３】特開２０００−２９８３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情の下になされ、格別な設備・装置を要することもなく簡単な構成でありながら、トナーとして必要な機能を損なわずに容易に残存モノマーを低減させることができるトナーの製造方法、それら方法により得られる、安全性が高く臭気の問題の少ないトナーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、原料樹脂を溶融混練する溶融混練工程と、該溶融混練工程で得られた溶融混練物を冷却し粉砕する粉砕工程の少なくとも二工程を複数回実施して得られた粉砕物をトナー用結着樹脂として用いることを特徴とするトナー用結着樹脂中の残存モノマーの低減方法を提供する。
【０００９】
このようなトナー用結着樹脂中の残存モノマーの低減方法において、前記溶融混練工程は、二軸押出し混練機、単軸押出し混練機、及び加熱可能な二軸又は単軸のスクリューフィーダーからなる群から選ばれる手段により行うことが出来る。
【００１０】
また、前記粉砕工程は、前記粉砕物の粒径が１０μｍ以下であるべくジェットミル粉砕機により行うことが出来る。そして、前記原料樹脂はスチレン系共重合体である。
【００１１】
本発明の第２の態様は、原料樹脂を溶融混練する溶融混練工程と、該溶融混練工程で得られた溶融混練物を冷却し粉砕する粉砕工程の少なくとも二工程を複数回実施して得られた粉砕物をトナー用結着樹脂とし、該トナー用結着樹脂、着色剤及びワックスを含む原料混合物を溶融混練し、次いで冷却し粉砕することを特徴とするトナーの製造方法を提供する。
【００１２】
このようなトナーの製造方法において、前記溶融混練工程は、二軸押出し混練機、単軸押出し混練機、及び加熱可能な二軸又は単軸のスクリューフィーダーからなる群から選ばれる手段により行うことが出来る。
【００１３】
また、前記粉砕工程は、前記粉砕物の粒径が１０μｍ以下であるべくジェットミル粉砕機により行うことが出来る。そして、前記原料樹脂はスチレン系共重合体である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のトナー用結着樹脂中の残存モノマーの低減方法及びトナーの製造方法によれば、結着樹脂中の残存モノマーは、格別な設備・装置を要することなく従来の一般的な混練工程にて一定の低減が図れる。また、樹脂を粉砕し粒子を小さくすることで、さらに揮発成分の放出が促進され、これらを繰り返し行うことで、従来よりもトナー中の結着樹脂由来の残存モノマーを低減することが可能となる。従って、トナーとして必要な機能を損なうことなく容易に残存モノマーを低減させることができ、延いては、安全性が高く臭気の問題の少ないトナーを提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本願発明者らは、粉砕トナーの開発、製造を進める中で、スチレン系共重合体を結着樹脂とすべく原料樹脂を複数回混練することで、スチレンの発生量が低減すること、また、混練後粒径を細かくすることで揮発成分の放出を促進できることを見出した。
【００１７】
本発明で使用される混練機、粉砕機は、従来の粉砕トナーで使用される設備そのものを使用することができ、容易に揮発成分低減が可能となる。
【００１８】
以下、図面を参照して、発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１９】
本発明の一実施形態に係るトナー用結着樹脂中の残存モノマーの低減方法及びトナーの製造方法は、原料樹脂を溶融混練する溶融混練工程と、該溶融混練工程で得られた溶融混練物を冷却し粉砕する粉砕工程の少なくとも二工程を複数回実施して得られた粉砕物をトナー用結着樹脂として用いることを特徴とする。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る残存モノマー低減方法及びトナー製造方法を示すブロック図である。図１に示すように、結着樹脂とすべき原料樹脂は、まず、混練機に供給され、そこで溶融混練される。
【００２１】
混練機としては、二軸押出し混練機及び単軸押出し混練機等の押出し混練機、加熱可能な二軸又は単軸のスクリューフィーダー等を用いることが好ましいが、過熱機能と混合機能を有するものであれば、どのようなものでも良い。
【００２２】
混練機からの溶融混練物は、通常、トナーの製造に用いられる方法に従って、冷却され、粗砕される。冷却手段、粗砕手段は、特に限定されず、通常トナーの製造に用いられるものを採用することが出来る。
【００２３】
例えば、冷却は、圧延や空気流の吹き付けによる冷却手段を用いることができ、粗砕は、例えばロートプレックス(ホソカワミクロン社製、２ｍｍスクリーン）粉砕機を用いることができる。ここで、粗砕された粉砕物は、好ましくはジェットミル粉砕機（衝突板式粉砕機）により更に所定粒径に微粉砕される。
【００２４】
本発明では、このような粉砕工程により得られた粉砕物を従来のトナー製造における結着樹脂として使用する。すなわち、同図に示すように、従来のトナー製造工程の最初の混合工程へ結着樹脂として他の原料と共に供給される。また、本発明では、上記粉砕物を再び上記溶融混練工程へ戻すことで結着樹脂由来残存モノマーをより低減させることも出来る。
【００２５】
次に、このようにして予め結着樹脂由来残存モノマーを低減させた粉砕物は、着色剤、荷電制御剤、ワックス等と混合機により混合される。混合機としては、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、Ｖ型ブレンダー、ナウターミキサー等、任意のものを用いることが出来る。
【００２６】
この原料混合物は、次いで混練機に供給され、そこで溶融混練される。混練機としては、二軸押出し混練機及び単軸押出し混練機等の押出し混練機、連続式２本ロールミル、連続式３本ロールミル及びバッチ式ロールミル等のオープンロール型混練機等、任意の型のものを用いることができる。
【００２７】
混練機からの溶融混練物は、通常、トナーの製造に用いられる方法に従って、冷却され、粗砕及び微粉砕され、所定の粒度に分級され、更にシリカ等の外添剤と混合され静電荷像現像用トナーが得られる。冷却手段、粉砕手段は、上述のような、通常トナーの製造に用いられるものを採用することが出来る。また、分級は、様々な気流分級機を用いることができる。
【００２８】
図２は、本発明の一実施形態に係る原料樹脂溶融混練工程に用いる混練機の一例としての二軸押出混練機を示す側面図である。この二軸押出混練機は、原料混合物が供給されるホッパー１、バレル２、スクリュー３、脱気口４及び溶融混練物が排出されるダイノズル５を具備している。また、同図には、ダイノズル５に接続して延伸ローラー６、搬送コンベア７、容器８も示されている。
【００２９】
バレル２は、ヒーター（図示せず）により所定の温度に加熱されており、またバレル２内には、その軸が平行又は所定の角度となるように配置された二本の円筒状のスクリュー３が配置されている。スクリュー３は、同方向に又は反対方向に回転する。
【００３０】
ホッパー１から供給された原料混合物は、バレル２内に導入され、スクリュー間の間隙において、加熱されているバレル２からの熱により溶融されるとともに、スクリューの回転による圧縮力及びせん断力により混練され、スクリュー３のらせん状の羽根に沿ってダイノズル５の側に移動し、ダイノズル５に接続した延伸ローラー６から排出される。
【００３１】
バレル２のダイノズル５側近傍には脱気口４が配設され、溶融混練されている間、原料混合物中の揮発成分は脱気口４から放出される。
【００３２】
延伸ローラー６の近傍には搬送コンベア７が配置されていて、延伸ローラー６から排出された溶融混合物は、冷却されつつ搬送コンベア７により搬送され、容器８に収容された後、粉砕工程に供される。
【００３３】
以下、以上説明した本発明の一実施形態に係る結着樹脂由来残存モノマーの低減方法を様々な製造条件を変えて行なった実施例及び比較例について説明する。
【００３４】
＜樹脂の準備＞
まず、以下のように条件の異なる樹脂を作成した。
【００３５】
樹脂１（混練１回−粗砕）
トナー用スチレンアクリル樹脂（三菱レイヨン社製：軟化点１４８℃、以下樹脂Ａとする）を、図２で示した二軸押出機(混練条件は後述）で溶融混練し、延伸、冷却し、ロートプレックス（ホソカワミクロン社製、２ｍｍスクリーン）で粗砕し、樹脂１を得た。
【００３６】
樹脂２（混練１回−微粉砕）
樹脂１を衝突式粉砕機にて、平均粒径が９．０μｍになるように粉砕を行い樹脂２を得た。
【００３７】
樹脂３（混練２回-粗砕)
樹脂２を再び二軸押出機で溶融混練し、延伸、冷却、粗砕し、樹脂３を得た。
【００３８】
樹脂４（混練２回−微粉砕)
樹脂３を衝突式粉砕機にて、平均粒径が９．０μｍになるように粉砕を行い樹脂４を得た。
【００３９】
樹脂５（混練３回−粗砕)
樹脂４を再び二軸押出機で溶融混練し、延伸、冷却、粗砕し、樹脂５を得た。
【００４０】
樹脂６（混練３回−微粉砕）
樹脂５を衝突式粉砕機にて、平均粒径が９．０μｍとなるように粉砕を行い樹脂６を得た。
【００４１】
＜混練条件、軟化点の測定、粒径の測定＞
上記混練条件として、図２に示したような２軸押出機（スクリュウ径４３ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３４）を使用し、混練出口での混練物温度を測定し、混練物温度が１８０±２０℃となるように混練温度を設定した。スクリュウ回転数は３００ｒｐｍ、供給量は２５ｋｇ／ｈで行った。混練中は、排気口４より、真空ポンプ（不図示）を用いて脱気を行った。
【００４２】
また、樹脂の軟化点は、フローテスター（島津製作所製、ＣＦＴ−５００Ｄ）を用い、試料：１ｇ、昇温速度：６℃／分、荷重：２０ｋｇ、ノズル：直径１ｍｍ、長さ１ｍｍの条件で１／２法（試料の半分が流出した温度を軟化点とする）で算出した。
【００４３】
また、粒子径は、ビーカーに試料少量と精製水、界面活性剤を入れ超音波洗浄器にて分散し、アパーチャー１００μｍ、カウント５０，０００個の条件のもと、マルチサイザーII（コールター社製）を用いて体積平均粒径として求めた。
【００４４】
実施例１
結着樹脂として樹脂１を９０質量％、着色剤としてＣ．Ｉピグメントレッド５７：１を４質量部、荷電制御剤として「ＬＲ−１４７」（日本カーリット社製：有機ホウ素化合物）を１質量部、離型剤として「カルナバワックス１号粉末」（加藤洋行社輸入品）５質量部をヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）を用いて混合した。
【００４５】
混合物を上記図２で示した二軸押出機(樹脂１〜６の作成の場合と同様の混練条件）で溶融混練し、延伸、冷却し、ロートプレックス(ホソカワミクロン社製、２ｍｍスクリーン）で粗砕し、衝突式粉砕機で粉砕分級して平均粒径６．０μｍの着色微粒子を得た。得られた着色微粒子１００質量部に外添剤として、「Ｒ９７２」（日本アエロジル社製：疎水性シリカ）を２質量部添加し、ヘンシェルミキサーで混合し、トナーを得た。
【００４６】
実施例２〜６
結着樹脂として、樹脂１の代わりにそれぞれ樹脂２〜樹脂６とした以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４７】
比較例
結着樹脂として、樹脂１の代わりに樹脂Ａをそのまま用いる以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４８】
以上のようにして作成した実施例１〜６、比較例のトナーサンプルについて、以下のような残存モノマー簡易測定方法により評価を行なったところ、表１、表２に示すような結果を得た。
【００４９】
＜スチレン検出濃度＞
図３に示すような器具を用意した。各サンプル２．０ｇを５０ｃｃのビーカー９に計量し、上部開口をアルミホイルの蓋１１で覆い、１８０℃にセットしたオーブン（不図示）で５分間加熱した。加熱後、ビーカー９を取り出し、ガス検知器１２（新コスモス電機社製 ＸＰ−３１６０ 対象ガスはスチレン）で発生ガスを吸引し、スチレン濃度の最大値を読み取った。
【００５０】
＜臭気評価＞
スチレン濃度測定と同時に臭気の官能評価を行った。
官能試験は５名の試験官により、下記評価基準に従い、臭気レベルを判定した。
４：全く臭わない
３：わずかに臭う(気にならないレベル）
２：臭う（気になるレベル）
１：非常に臭う（不快なレベル）
【００５１】
下記表１、表２から明らかなように、結着樹脂としてのスチレン樹脂を従来のトナー製造工程の前に予め溶融混練して作成した実施例１〜６のトナーでは、従来のトナー製造方法により作成された比較例トナーよりもスチレン発生量が低減しているのが判る。
すなわち、実施例１では、二軸押出機にて一度溶融混練し、粗砕された樹脂をトナーの結着樹脂として使用することで、スチレンの発生量が低減されている。
また、実施例２では、二軸押出機にて一度溶融混練し、微粉砕された樹脂をトナーの結着樹脂として使用することで、さらにスチレンの発生量が低減されている。
【００５２】
【表１】
0005029392.tif 000002
【００５３】
そして、実施例３以降も混練と粉砕を繰り返すことでスチレンの発生量が漸次低減することが判る。
【００５４】
このスチレンの発生量とは、とりもなおさずスチレン樹脂に由来する残存スチレンモノマー量であり、本発明に基づく混練と粉砕の繰り返しによりスチレンガスが脱気されたものと考えられる。
【表２】
0005029392.tif 000003
【００５５】
以上のことから、本発明により、トナー中の結着樹脂由来残存モノマーを容易に低減できることが判明した。従って、本発明方法によれば安全性が高く臭気の問題の少ないトナーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係る残存モノマー低減方法及びトナー製造方法を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いる二軸押出混練機の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る残存モノマーの簡易測定方法を説明する簡略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…ホッパー、２…バレル、３…スクリュウ、４…脱気口、５…ダイノズル、６…延伸ローラー、７…搬送コンベア、８…容器、９…ビーカー、１０…樹脂、１１…蓋、１２…ガス検知器。
【図１】
0005029392.tif 000004
【図２】
0005029392.tif 000005
【図３】
0005029392.tif 000006