JP2007072410A - 電子写真用トナーの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】離型剤が再凝集することなく均一に分散している、耐久性及び透明性の優れた電子写真用トナーの製造方法及び製造装置を提供すること。
【解決手段】結着樹脂、着色剤、及び前記結着樹脂１００質量部に対し３〜３０質量部の離型剤を含む原料混合物を混練する工程、混練により得られた混練物を、幅５〜２０ｍｍ、厚み２〜１０ｍｍに切り出す工程、及び前記切り出された混練物を圧延することなしに直接空気を吹き付けることにより冷却する工程を具備することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真用トナーの製造方法及び製造装置に係り、特にオープンロール型混練機を用いて混練を行う電子写真用トナーの製造方法及び製造装置に関する。

一般に、電子写真用トナーは、結着樹脂、着色剤、及びワックス等の離型剤を含む原料混合物を溶融混練し、粉砕し、分級することにより製造される。この場合、離型剤を混練物中に均一に分散させるために、混練時の温度上昇の少ないオープンロール型混練機を使用することが知られている。

しかし、オープンロール型混練機を用いて混練を行い、離型剤を混練物中に均一に分散させたとしても、分散した離型剤が再凝集してしまうという問題がある。これを防止するため、混練物を圧延することにより急冷することが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。例えば、図３に示すように、オープンロール型混練機（図示せず）から排出された混練物２２を、圧延ロール２１により圧延することにより冷却する方法がある。

しかし、混練物を圧延することにより急冷すると、図４に示すように、混練により分散した離型剤２３が矢印の圧延方向に配向し、異方性をもって再凝集してしまうという問題がある。その結果得られたトナーをプリンターによる高濃度の連続印字評価に供した場合、離型剤がドクターブレードに融着して、トナーの薄層形成不良が生じたり、画像に白スジが現れるという現象が生ずる。また、光の散乱が増大し、透明性に悪影響を与えてしまう。
特開２００３−５０４８０号公報 特開２００３−１８６２４４号公報 特開２００４−２１０１０号公報

本発明は、以上の事情の下になされ、離型剤が再凝集することなく均一に分散している、耐久性及び透明性の優れた電子写真用トナーの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、結着樹脂、着色剤、及び前記結着樹脂１００質量部に対し３〜３０質量部の離型剤を含む原料混合物を混練する工程、混練により得られた混練物を、幅５〜２０ｍｍ、厚み２〜１０ｍｍに切り出す工程、及び前記切り出された混練物を圧延することなしに直接空気を吹き付けることにより冷却する工程を具備することを特徴とする電子写真用トナーの製造方法を提供する。

上記本発明の一態様に係る電子写真用トナーの製造方法において、空気を吹き付けることによる冷却は、切り出された混練物の温度が１０秒以内に８０℃以下になるように行うことが望ましい。

また、混練をオープンロール型混練機を用いて行うことが望ましく、オープンロール型混練機としては、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からなる群から選ばれた１種を用いることができる。

本発明の第２の態様は、結着樹脂、着色剤、及び前記結着樹脂１００質量部に対し３〜３０質量部の離型剤を含む原料混合物を混練するオープンロール型混練機、混練により得られた混練物を、幅５〜２０ｍｍ、厚み２〜１０ｍｍに切り出す手段、及び前記切り出された混練物を圧延することなしに冷却するための空気吹き付け手段を具備することを特徴とする電子写真用トナーの製造装置を提供する。

本発明によると、混練物を圧延することなく空気流により冷却しているため、混練により分散した離型剤が再凝集することがなく、その結果、耐久性及び透明性の優れた電子写真用トナーを得ることができる。

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。

本発明の一実施形態に係るトナーの製造方法は、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含む原料混合物をオープンロール型混練機により溶融混練し、混練物を粉砕し、粉砕物を分級することにより行われる。

結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含むトナー原料は、最初に、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。

原料混合物は、次いでオープンロール型混練機に供給され、そこで混練される。オープンロール型混練機としては、連続式２本ロールミル、連続式３本ロールミル、バッチ式ロールミル等を挙げることが出来る。

図１は、オープンタイプの連続式２本ロールミルを示す正面図である。オープンタイプの連続式２本ロールミルは、オープンタイプの平行に配置された二本のロール１２，１３と、混練物が排出される排出部１４とを具備している。ロール１２，１３の表面には、混練物を輸送するためのらせん状の溝が形成されている。

ロール１２，１３の間に供給された原料混合物は、ロール１２，１３の表面に巻き付いた状態で、ロール１２，１３の回転により繰り返し圧縮され、混練され、ロール１２，１３の表面の溝によって排出部１４側に移動し、そこから混練物が排出される。

図２に示すように、連続式２本ロールミルの排出部１４には、ロールカッター１５が配置されており、このロールカッター１５により、混練物１６は幅５〜２０ｍｍ、厚み２〜１０ｍｍの寸法に切り出される。

切り出された混練物１７の寸法が幅２０ｍｍを越えたり、厚み１０ｍｍを越える場合には、後工程での急冷が効果的に行われず、離型剤が再凝集し易く、優れた耐久性及び透明性を有するトナーを得ることが困難となる。一方、寸法が幅５ｍｍ未満であったり、厚み２ｍｍ未満の場合には、帯状とならないためオン連物の搬送が難しくなる。

上記所定の寸法に切り出された混練物１７は、次いで、空気流吹き付けノズル１８から空気流を吹き付けられ、急冷される。この急冷により、例えば、温度９０〜１８０℃の切り出された混練物は、１０秒以内に、８０℃以下に温度が降下するように冷却される。吹き付けられる空気の流量は、このような温度降下を可能とする流量である。

このように急冷された混練物１７は、通常のトナーの製造に用いられる方法に従って、粉砕され、所定の粒度に分級されて、電子写真用トナーが得られる。

粉砕手段及び分級手段は、特に限定されず、通常の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。

以上のようなトナーの製造方法では、原料混合物の混練にオープンタイプの連続式２本ロールミルを用いるとともに、混練部が空気流の吹き付けにより急冷されている。そのため、連続式２本ロールミルの強いせん断力により、離型剤が混練物中に均一に分散されるとともに、空気流の吹き付けによる急冷のため、離型剤が再凝集することがない。

特に、急冷を従来の方法のように圧延を用いることなく行っているため、圧延により離型剤が圧延方向に配向し、白スジを発生させる等の不具合が生ずることがない。

本発明の一実施形態において、原料混合物は、例えば、１００質量部の結着樹脂に対し、０．５〜５．０質量部の着色剤、及び３〜３０質量部の離型剤を含む。原料混合物中の離型剤の量が３質量部未満では、離型剤を添加する効果が得にくくなり、３０質量部を越えると、ブレード上へのトナーの融着が生じやすくなり、トナーの耐久性が劣化してしまう。

結着樹脂としては、公知のものを含む広い範囲から選択することができる。具体的には、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、およびスチレン−ブタジエン共重合体などのスチレン系樹脂をはじめ、飽和ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、クマロン樹脂、キシレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示でき、これらの樹脂を二種類以上組み合わせて用いてもよい。なお、これらの樹脂のうち、ポリエステル系樹脂が好ましい。

離型剤としては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、パラフィン等の極性の低いもの或いはカルナバワックス、エステル系等の極性の高いものを挙げることが出来る。また、エマルジョンタイプのカルボキシル基変性ポリオレフィンとして、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１等のオレフィン単位を骨格としてカルボキシル基を有するように変性され、かつアンモニアまたはアミンでカルボキシル基の少なくとも一部が中和されたポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等を使用することも可能である。これらのワックスのうち、カルナバワックスが好ましい。

以下に、本発明の実施例及び比較例について説明する。

実施例１〜４
ポリエステル樹脂（花王（株）製：Ｔｇ：６３℃／Ｔｍ：１４４℃）１００質量部、電荷制御剤「ＬＲ−１４７」（日本カーリット社製）１質量部、着色剤ＰＲ−５７．１「ＥＣＲ−１０１」（大日精化社製）５質量部、および離型剤「カルナバワックス」３〜３０質量部をヘンシェルミキサーにより予備混合した。

得られた原料混合物をオープンロール型連続混練機（三井鉱山（株）製、商品名：ニーデックス）に供給して連続混練を行い、混練物を排出側でロールカッターにより幅１０ｍｍ、厚さ３ｍｍの寸法に連続的に切り出し、帯状の混練物を得た。

この混練物を１０秒以内に８０℃以下に冷却するように、ブロワにより冷却した。

冷却された混練物をフェザーミル（（株）ホソカワミクロン製、ＦＭ−１）にて粉砕し、更に衝突板式粉砕機「ＩＤＳ−２」（日本ニューマチック製）にて微粉砕した後、気流式分級機「ＤＳＸ−２」（日本ニューマチック製）で分級をおこない、質量平均粒径約９μｍ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て電子写真用トナーを得た。

なお、原料混合物の混練に使用したオープンロール型連続混練機は、ロール外径０．１６ｍ、有効ロール長０．７ｍのものである。

比較例１
離型剤「カルナバワックス」を３５質量部用いたことを除いて、実施例１と同様にして電子写真用トナーを製造した。

比較例２〜５
切り出された混練物を、ブロワの代わりに圧延冷却ドラムフレーカー（三井鉱山社製）を用いて１０秒以内に８０℃以下に冷却したことを除いて、実施例１〜４と同様にして電子写真用トナーを製造した。

実施例５，６
混練物を排出側でロールカッターにより幅２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ（実施例５）及び幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍ（実施例６）の寸法に連続的に切り出したことを除いて、実施例１と同様にして電子写真用トナーを製造した。

比較例６
混練物を排出側でロールカッターにより幅２５ｍｍ、厚さ１５ｍｍの寸法に連続的に切り出したことを除いて、実施例１と同様にして電子写真用トナーを製造した。

以上のようにして製造された実施例１〜６、比較例１〜６の各トナーについて、下記に示すように印刷試験を行い、それらの透明性及び耐久性について評価した。

試験１（透明性）
非磁性一成分現像装置「スピーディア：Ｖ２」（カシオ計算機社製）にトナーを実装し、通常環境（２５℃、５０％ＲＨ）において、ＯＨＰ用紙を用いてベタ画像を印字し、印字された画像の一部を切取り、分光光度計（島津製作所製）を用いて、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲の最大透過度を測定し、透明性の評価とする。プロセス速度を３４．１ｍｍ／秒とし、上下２本ある定着ロールのうち上側ロール温度は、１３０〜１８０℃の範囲でトナーに応じて最適な定着条件を選択した。その時、下側のロール（圧ロール）の設定温度を上側のロール温度−１０℃に設定した。

（評価基準）
○：最大透過度８０％以上
△：最大透過度６０以上、８０％未満
×：最大透過度６０％未満
試験２（耐久性）
試験１と同様の装置を用い、通常の環境（２５℃、５０％ＲＨ）の下で、普通紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ４サイズ）に５％印字画像を１０，０００枚連続印字した後、ベタ画像を印字し、画像の劣化を評価する。

同時にドクターブレードを取り外し、ブレード上のトナーの融着状態を観察する。

（評価基準）
○：白スジが全くない良好な画像。ドクターブレード上に融着が確認できない。

△：白スジがややあるが問題ない。ドクターブレード上に融着がやや確認できる。

×：白スジがあり問題となる。ドクターブレード上に明らかに融着が確認できる。

実施例１〜６及び比較例１〜６に係るトナーについて、以上の各特性についての評価を行った。その結果を下記表に示す。

上記表から、以下のことがわかる。
結着樹脂１００質量部に対し３〜３０質量部の離型剤を含む原料混合物を混練し、幅５〜２０ｍｍ、厚み２〜１０ｍｍの混練物を切り出し、切り出された混練物を圧延することなしに直接空気を吹き付けて冷却することにより得た実施例１〜６に係るトナーは、いずれも優れた耐久性及び透明性を示している。

これに対し、結着樹脂１００質量部に対し３５質量部の離型剤を含む原料混合物を用いた比較例１に係るトナーは、特に耐久性が劣っており、また透明性も不十分である。また、切り出された混練物を圧延することにより冷却した比較例２〜５に係るトナーは、耐久性及び透明性のいずれにおいても不十分であるとともに、特に離型剤の量が増加するに従って耐久性及び透明性が低下する。更に、混練物を幅２５ｍｍ、厚み１５ｍｍに切り出した比較例６に係るトナーは、耐久性及び透明性のいずれにおいても劣っている。

本発明の一実施形態に用いたオープンタイプの連続式２本ロールミルの一例を示す正面図である。 本発明の一実施形態における混練物の冷却を説明する図である。 従来の混練物の冷却方法を示す図である。 従来の混練物の圧延による冷却における離型剤の配向を示す図である。

符号の説明

１１・・・ホッパー、１２，１３・・・ロール、１４・・・排出部、１５・・・ロールカッター、１６・・・混練物、１７・・・切り出された混練物、１８・・・空気流吹き付けノズル、２１・・・圧延ロール、２３・・・混練物。

Claims (6)

1. 結着樹脂、着色剤、及び前記結着樹脂１００質量部に対し３〜３０質量部の離型剤を含む原料混合物を混練する工程、混練により得られた混練物を、幅５〜２０ｍｍ、厚み２〜１０ｍｍに切り出す工程、及び前記切り出された混練物を圧延することなしに直接空気を吹き付けることにより冷却する工程を具備することを特徴とする電子写真用トナーの製造方法。
2. 前記空気を吹き付けることによる冷却は、切り出された混練物の温度が１０秒以内に８０℃以下になるように行われることを特徴とする請求項１に記載の電子写真用トナーの製造方法。
3. 前記混練をオープンロール型混練機を用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の電子写真用トナーの製造方法。
4. 前記オープンロール型混練機は、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からなる群から選ばれた１種であることを特徴とする請求項２に記載の電子写真用トナーの製造方法。
5. 結着樹脂、着色剤、及び前記結着樹脂１００質量部に対し３〜３０質量部の離型剤を含む原料混合物を混練するオープンロール型混練機、混練により得られた混練物を、幅５〜２０ｍｍ、厚み２〜１０ｍｍに切り出す手段、及び前記切り出された混練物を圧延することなしに冷却するための空気吹き付け手段を具備することを特徴とする電子写真用トナーの製造装置。
6. 前記オープンロール型混練機は、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からなる群から選ばれた１種であることを特徴とする請求項５に記載の電子写真用トナーの製造装置。

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