JP2003050480A - トナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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。 【解決手段】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１０
０重量部に対して３〜２０重量部である組成物を溶融混
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するトナーの製造方
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、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３０９４
６９５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２０００−７５
５４８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３〜２０重量部である組成
物を溶融混練し、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するトナ
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】

【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／ｃ
ｍ²、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２〜１０
０ｍ／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「ＤＳＣ２
１０」（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】

【００４１】 実施例１〜３、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０．００
０１〔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−１５５
０」（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−３３
０」（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】

【００４９】圧延比を所定の範囲内に調整した実施例１
〜３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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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１
   ００重量部に対して３〜２０重量部である組成物を溶融
   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するトナーの製造
   方法。
2. 【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。
3. 【請求項３】 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倍以下である請求項１又は２記載の製
   造方法。
4. 【請求項４】 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１〜３いずれか記載の製
   造方法。
5. 【請求項５】 組成物の溶融混練を、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行う
   請求項１〜４いずれか記載の製造方法。