JP2000172022A

JP2000172022A - 液体トナー製造方法とその液体トナー

Info

Publication number: JP2000172022A
Application number: JP10349519A
Authority: JP
Inventors: Toshio Waku; 寿男和久; Shigekazu Kitamura; 繁和北村
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Artience Co Ltd
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】液体トナー生産性の向上のため新規な製造方法
が求められ、着色剤の分散工程、樹脂の溶解工程、着色
樹脂の粉砕工程をいかに短時間に出来、かつより高速化
に対応し高画質であるものを作る方法およびその方法に
よって作られた液体トナーを提供すること。【解決手段】着色剤と樹脂とワックスを、加熱混練し、
得られた着色チップを乾式粉砕し、さらに非水系溶剤中
で湿式粉砕することを特徴とする液体トナーの製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電潜像の顕在化
に適用される液体トナーの製造方法およびその液体トナ
ーに関する。例えば、カラーレーザプリンタやフルカラ
ーデジタルオンデマンド印刷機の画像形成材料として使
われる液体トナーの製造方法およびその液体トナーに関
する。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像を顕在化するシステム、例えば
フルカラーデジタルオンデマンド印刷機において、粉体
トナーを用いたシステムと液体トナーを用いたシステム
が市場に出始めており、従来のオフィス用途のプリンタ
に比べて更に高速化、高画質化が図らて来ている。中で
も液体トナーは粒子径が粉体に比べて小さいことから、
高画質化を図るのに有利である。また、フルカラーデジ
タルオンデマンド印刷機が従来の印刷機と差別化を図る
ポイントは、無版であることによる「オンデマンド」
「ページバリアブル」といった機能であるが、もちろん
従来の印刷機に求められるような様々な種類の基材に適
応可能であるという点も重要であり、その解決の手段と
して「中間転写方式」を採用しているシステムもある。

【０００３】液体トナーの製造方法としては、大別する
と、着色剤の処理にポイントを置いたものと、トナー粒
子の生成法に着目したものがある。前者は着色剤である
顔料等を凝集せずに分散させることにより画像濃度やそ
の他の画像品質を保つ目的であり、後者には、樹脂重合
法、着色剤との混練法、樹脂粉砕法、樹脂溶解析出法な
ど様々なものがあり、その殆どのものが画像品質の向上
を目的としている。それらの中で冷凍粉砕方式に関して
は、次のようなものがある。特開平７−２３４５５１号
公報には、バインダー成分である熱可塑性樹脂を冷凍粉
砕、分級したのち着色剤とともに湿式粉砕を行うことが
開示されている。この発明は、樹脂原料を溶剤とともに
加熱し溶媒和させた後に冷却析出させる工程を乾式の冷
凍粉砕に代替し、得られる中間組成物の保管安定性と製
造コストの削減を意図したものでありそれは達成可能で
あるが、冷凍粉砕した比較的固い樹脂粉の中に着色剤を
分散させるのに不利であり、その結果画像濃度が充分で
ないことも起こり得る。

【０００４】特開平１０−１０７９６号公報には、顔料
と樹脂を混練後、冷凍粉砕し、次いで非水系溶媒中に溶
解分散して生成させた顔料組成物をもとにトナー粒子を
作ることが記載されている。特開平１０−１０７９７号
公報には、顔料と樹脂を混練後、冷凍粉砕し、次いで非
水系溶媒中に溶解分散して液体トナー用顔料組成物を作
ることについて記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】カラーレーザプリンタ
やフルカラーデジタルオンデマンド印刷機の画像形成材
料として使われる液体トナーは、高速化、高画質化およ
び液体トナー生産性の向上が望まれている。高速化、高
画質化は殆どの場合その粒子の構成材料の改良によって
なされつつある。しかしながら、それだけでは不充分で
あり、液体トナー生産性の向上のため新規な製造方法が
求められ、着色剤の分散工程、樹脂の溶解工程、着色樹
脂の粉砕工程をいかに短時間に出来、かつより高速化に
対応し高画質であるものを作る方法およびその方法によ
って作られた液体トナーが必要とされている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、着色剤と
樹脂とワックスを添加し、加熱混練し、それを粗粉砕し
て得られた着色チップを乾式粉砕し、さらに非水系溶剤
中で湿式粉砕することにより、生産性、品質の向上を達
成した液体トナーを製造することを可能にした。第１の
発明は、着色剤と樹脂とワックスを、加熱混練し、得ら
れた着色チップを乾式粉砕し、さらに非水系溶剤中で湿
式粉砕することを特徴とする液体トナーの製造方法であ
る。

【０００７】第２の発明は、ワックスが、酸価６０ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ以下のウレタン型ワックスおよび／または酸
化ポリオレフィン系ワックスであることを特徴とする第
１の発明記載の液体トナーの製造方法である。第３の発
明は、乾式粉砕が冷凍粉砕である第１または第２発明記
載の液体トナーの製造方法である。第４の発明は、湿式
粉砕の際に帯電助剤を添加することを特徴とする第１〜
第３発明いずれか記載の液体トナーの製造方法である。
第５の発明は、静電潜像担持体上に顕在化されたトナー
粒子による画像を中間転写体に転写後、最終的に基材に
転写する画像形成システムに適用される第１〜第４発明
いずれか記載の液体トナーの製造方法である。

【０００８】第６の発明は、第１〜第５発明いずれか記
載の方法によって得られたことを特徴とする液体トナー
である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を説明する。着色チ
ップは着色剤と樹脂とワックスを樹脂の軟化点以上の温
度で加熱混練し、それを粗粉砕する。次いで得られた着
色チップを乾式粉砕し、さらに非水系溶剤中で湿式粉砕
することにより液体トナーとする。本発明で用いられる
着色剤は、通常使用されている顔料や染料は勿論のこ
と、中間転写体のライフを伸ばすのに有効な顔料を使用
しても差し支えない。それらのものを例示すると、ハン
ザイエロー、ジスアゾイエロー、キノリンイエロー、パ
ーマネントイエロー、イソインドリノン、ベンジジンオ
レンジ、ベンガラ、ファーストレッド、リソールレッ
ド、パーマネントレッド、ウォッチャンレッドカルシウ
ム塩、ウォッチャンレッドマンガン塩、キナクリドン、
ピラゾロンレッド、レーキレッドＣ、レーキレッドＤ、
ブリリアントカーミン３Ｂまたは６Ｂ、紺青、フタロシ
アニンブルー、ビクトリアブルー、ニグロシン、カーボ
ンブラック等が挙げられる。これらの着色剤は単独で、
或いは混合して使用出来る。樹脂に対しての顔料の含有
比率は、０．１〜５０重量％の範囲が良い。

【００１０】本発明で使用される樹脂としては、ポリア
クリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル等のアク
リル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンーアクリル酸共
重合体、ポリエチレン−メタクリル酸共重合体、ポリエ
チレン−酢酸ビニル共重合体、エチレンメタクリル酸共
重合体のＮａ塩，Ｚｎ塩，Ｃａ塩、エチレンアクリル酸
共重合体のＮａ塩，Ｚｎ塩，Ｃａ塩，Ｍｇ塩、エチレン
エチルアクリレート共重合体、エチレンマレイン酸共重
合体等のポリエチレン系樹脂その他ポリ塩化ビニル樹
脂、ニトロセルロース、アルキッド樹脂、フェノール樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポ
リイソシアネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド
樹脂，エポキシ樹脂を単独または混合して使用する。

【００１１】ワックスは、天然ワックスでは石油ワック
スに分類されるパラフィンワックス、マイクロクリスタ
リンワックス、ペトロラタム、動・植物ワックスである
カルナウバワックス、キャンデリラワックス、木蝋、蜜
蝋、また鉱物ワックス等があり、合成ワックスではフィ
ッシャー・トロプシュワックスやポリエチレンワックス
等を代表とするものがあり、以上のものを酸化、ケン
化、エステル化等の処理をしたものが数多く市販されて
おり、自由に使用出来る。その中でも、ウレタン型ワッ
クスおよび酸化ポリオレフィンワックスが、顔料分散に
よく、ウレタン型ワックスであれば例えばＮＰＳ−６０
１０やＨＡＤ−５０９０（日本精蝋社製）、酸化ポリオ
レフィンであれば例えば酸化ポリエチレンであるアライ
ドシグナル社のＡＣｕｍｉｓｔシリーズや三井石油化学
工業株式会社の三井ハイワックスシリーズ等がある。

【００１２】添加量としては、顔料１部に対し、０．０
１〜１０部まで添加可能である。酸価は樹脂との親和性
を考慮すると６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましく、酸価
を有しなくてもよい。着色剤と樹脂とワックスの加熱混
練には、２本ロール、２軸押し出し機、バンバリーミキ
サー等が用いられる。乾式粉砕には、ハンマーミル、ジ
ェットミル、ピンミル、ターボミル、カッターミル、ボ
ールミル、振動ミル、遊星ミルなどをもちいるが、粉砕
する組成物が柔らかい場合、たとえば軟化点が１００℃
以下の場合は、液体窒素あるいは固体の二酸化炭素等で
粉砕すべき組成物を冷却し、脆化し、同様の粉砕機で粉
砕する。粉砕後は、必要に応じて分級装置を用いて粗大
粒子を取り除く。

【００１３】この分級工程での分級装置の目開きを細か
くする事により、次工程の湿式粉砕工程にかかる時間を
短縮することも可能である。湿式粉砕には、メジア粉砕
機である、アトライタ、サンドミル、ダイノミル、ボー
ルミル、アペックスミル、スパイクミル、コボールミ
ル、ダイヤモンドファインミル、パールミル、ＤＣＰミ
ル、アクアマイザー、マイクロス、ピュアミル、ＮＰミ
ルなどが問題なく使用可能で、メジアレス粉砕機ではホ
モジナイザー、トリゴナル、スラッシャー、コロイダル
ミル、キャビトロン、ゴラトール、デスパーミル、エバ
ラマイルダー、ナノマイザー、アクアテック、マイロイ
ダーなどが本発明のワックスの量を若干増やせば使用可
能である。

【００１４】本発明において湿式粉砕の際に添加される
帯電助剤は、飽和脂肪酸の金属塩または不飽和脂肪酸の
金属塩が好ましい。例えば、ステアリン酸カルシウム、
ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウム、
ラウリン酸バリウム、オレイン酸ソーダが特にトナー粒
子の帯電ひいては電気泳動性には好ましい。また、この
帯電助剤の湿式粉砕時に於ける添加時期は、粉砕開始時
から粉砕終了直前のいずれの時期でも構わない。加熱混
練の際に帯電助剤を入れたもの、湿式粉砕の時に入れた
ものとでは、明らかに後者の方が電気泳動性が高いた
め、湿式粉砕時に帯電助剤を添加するのが好ましい。

【００１５】本発明の製造法による液体トナーが中間転
写方式の画像形成に良い理由は、溶剤とともに加熱して
溶媒和させて析出する工程が省かれるため、液体トナー
粒子中の溶剤量が少ないことで、中間転写体上で溶剤を
蒸発させる熱をトナー粒子の溶解に利用出来るので、基
材への定着性が向上する。本発明の液体トナーに用いる
溶媒としては、誘電率３．５以下、体積抵抗１０ ⁷オー
ムセンチ以上の炭化水素系溶剤である。これらの好まし
い例としては、１５０〜２２０°Ｃの範囲に沸点を有す
る脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素であり、アイソパ
Ｇ，Ｈ，Ｌ（エクソンケミカル製）、シェルゾールＡ，
ＡＢ（シェル製）、ナフテゾルＬ，Ｍ，Ｈ（日本石油
製）等が挙げられる。

【００１６】本発明の液体トナーは、電荷調整剤を添加
することにより、より高い電気泳動性を発揮する。通常
液体トナーの電荷調整剤に使用されている界面活性剤は
勿論のこと、高速印刷対応の電荷調整剤も問題なく使用
出来る。例えば、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜
鉛、ナフテン酸銅、ナフテン酸マンガン、レシチン、オ
クチル酸コバルト、オクチル酸ジルコニウム、アルキル
アリルスルフォネート類、石油系スルフォン酸金属塩、
ポリビニルピロリドン、アルキル化ポリビニルピロリド
ン、リン酸エステルなどを単独または複数のものを混合
して使うことができる。高速印刷対応型としては、特開
平６−２０８２５５〜７号公報および特表平７−５０９
０７４号公報記載のものも使用出来る。

【００１７】添加量はトナー粒子固型分０．１〜５．５
重量％の現像液１０００部に対して０．０１〜５０部の
範囲で適宜加える。

【００１８】

【実施例】以下実施例に基づいて本発明を説明する。（実施例１〜５）表６の記号のそれぞれ該当する表１〜
表５の条件で試作し、表７の結果を得た。具体例とし
て、実施例１について以下に記述する。表１の記号Ａに
該当する銅フタロシアニン顔料と表１の記号Ｂに該当す
る樹脂エチレン−メタクリル酸共重合体と表２の記号Ｄ
に該当する酸価１１ｍｇＫＯＨ／ｇのウレタン型ワック
スを表３による配合比で表４の記号Ｈに該当する二本ロ
ールで樹脂の軟化点を超える１００°Ｃで混練し、１〜
１０ｍｍ角に粗粉砕し、着色チップを得た。次いで、液
体窒素にて冷却しながらピンミルで粉砕し、１５０ミク
ロンの目開きのメッシュで分級すると、平均粒子径４２
ミクロン（ＳＡ−ＣＰ３Ｌ、島津製作所製遠心沈降式粒
度分布測定機）でシャープな粒度分布をもつ粉砕物が得
らた。

【００１９】この粉砕物を下記の処方で混合しアトライ
タ（ユニオンプロセス社）で湿式粉砕を行った。上記粉砕物２５部アイソパＨ（エクソンケミカル社製）７４部表５の記号Ｋに該当するステアリン酸アルミニウム１部３時間の粉砕で平均粒子径２．１ミクロン（ＳＡ−ＣＰ
３Ｌ、島津製作製遠心沈降式粒度分布測定機）の液体ト
ナー粒子を得た。またこの液体トナー粒子は球形でなく
複数のファイバーを持つことから、光散乱回折式の粒度
分布測定機（ＳＡＬＤ−２０００Ａ、島津製作所製）で
測定すると表７の「粒子径」に該当する７．２ミクロン
の平均粒子径であった。この液体トナー粒子をアイソパ
ーＨで不揮発分２．０％に調整し、その希釈液１０００
部に対し、電荷調整剤であるレシチン１．０部を添加し
液体トナーを得た。

【００２０】電気泳動性は、高電場導電率と低電場導電
率の差である粒子導電率と呼ばれるものを評価したもの
である。粒子単独の導電率を意味し、高い方が高速印刷
に適しているということになる。高電場導電率は、１．
５Ｖ／マイクロメーター（ＤＣ）で測定され、低電場導
電率は、５Ｖ／ｍｍ（ＡＣ：５Ｈｚ）で測定される。測
定結果は、表７の「電気泳動性」に示すとおり１４６ｐ
Ｓ／ｃｍ（ピコジーメンス／ｃｍ）であった。この液体
トナーをフルカラーデジタルオンデマンド印刷機である
Ｅ−Ｐｒｉｎｔ１０００（インディゴ社製）の液体トナ
ータンクに入れ、現像電圧を４００Ｖに固定し出力画像
を評価した。

【００２１】「画像濃度」は、Ｘ−Ｒｉｔｅ４０８（Ｘ
−Ｒｉｔｅ社製）で測定し、表７の１．８０を得た。
「接着性」は（テープ剥離耐性）（消しゴム擦り耐性）
（爪引っ掻き耐性）の評価結果を集計し、７段階評価し
表７の７（値が高い方が良好）を得た。（比較例１）二本ロールでの混練時にワックスを添加し
ない事以外は、実施例１と同じ条件で試作、評価した。（比較例２）帯電助剤の添加時期を二本ロールでの混練
時にしたこと以外は、実施例１と同じ条件で試作、評価
した。（比較例３）着色チップの冷凍粉砕を行う代わりに、着
色チップ４０部に対しアイソパＨ（エクソンケミカル
社製）６０部を攪拌加熱溶解し、その後冷却析出して、
下記の処方で混合しアトライタ（ユニオンプロセス社）
で湿式粉砕を行ったこと以外は、実施例１と同じ条件で
試作、評価した。

【００２２】上記析出物６２．５部アイソパＨ（エクソンケミカル社製）３６．５部表５の記号Ｋに該当するステアリン酸アルミニウム１部（比較例４）着色チップを作らずに、表１の記号Ａに該
当する銅フタロシアニン顔料と表１の記号Ｂに該当する
樹脂エチレン−メタクリル酸共重合体とを下記の処方で
攪拌加熱溶解し、その後冷却析出した。銅フタロシアニン顔料６部エチレン−メタクリル酸共重合体３２部アイソパＨ（エクソンケミカル社製）６２部次いで、下記の処方で混合しアトライタ（ユニオンプロ
セス社）で湿式粉砕を行ったこと以外は、実施例１と同
じ条件で試作、評価した。

【００２３】上記析出物６２．５部アイソパＨ（エクソンケミカル社製）３６．５部表５の記号Ｋに該当するステアリン酸アルミニウム１部

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】

【００２９】

【表６】

【００３０】

【表７】

【００３１】

【発明の効果】本発明の製造方法で製造された液体トナ
ーを使用することにより、電気泳動性にとんだ画像濃度
の高い、また定着強度の高い画像を電子写真式の印刷シ
ステムに於いて得られ、生産性が向上した。生産性の向
上については、樹脂の溶剤中で加熱溶解・冷却析出した
後に着色剤等とともに湿式粉砕する方式から、予め着色
剤等を加熱混練する方式に代えることにより達成され、
さらにその後溶剤中で加熱溶解・冷却析出を行わず乾式
粉砕を行うことでより高い効果を得た。

【００３２】電気泳動性の向上および画像濃度の向上
は、帯電助剤を湿式粉砕時に添加すること、本発明のワ
ックスの添加、着色チップを溶剤中で加熱溶解・冷却析
出せず乾式粉砕することにより達成され、また定着性は
着色チップあるいは樹脂を溶剤中で加熱溶解・冷却析出
せず乾式粉砕することによって達成された。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】着色剤と樹脂とワックスを、加熱混練し、
得られた着色チップを乾式粉砕し、さらに非水系溶剤中
で湿式粉砕することを特徴とする液体トナーの製造方
法。
【請求項２】ワックスが、酸価６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下
のウレタン型ワックスおよび／または酸化ポリオレフィ
ン系ワックスであることを特徴とする請求項１記載の液
体トナーの製造方法。
【請求項３】乾式粉砕が冷凍粉砕である請求項１または
２記載の液体トナーの製造方法。
【請求項４】湿式粉砕の際に帯電助剤を添加することを
特徴とする請求項１〜３いずれか記載の液体トナーの製
造方法。
【請求項５】静電潜像担持体上に顕在化されたトナー粒
子による画像を中間転写体に転写後、最終的に基材に転
写する画像形成システムに適用される請求項１〜４何れ
か記載の液体トナーの製造方法。
【請求項６】請求項１〜５いずれかの記載の方法によっ
て得られたことを特徴とする液体トナー。