JP2013127605A - トナーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結着樹脂とワックスを含有する混合物を二軸混練機で溶融混練する工程を含む、トナーの製造方法であって、前記結着樹脂が、軟化点の異なる3種の樹脂R1、樹脂R2及び樹脂R3からなり、樹脂R1の軟化点Tm(R1)が145〜160℃、樹脂R2の軟化点Tm(R2)が122℃以上145℃未満、樹脂R3の軟化点Tm(R3)が90℃以上122℃未満であり、前記ワックスが、融点の異なる少なくとも2種のワックスW2及びワックスW3を含有し、ワックスW2の融点Mp(W2)が121〜138℃、ワックスW3の融点Mp(W3)が70〜95℃であり、Tm(R1)、Tm(R2)、Tm(R3)及びMp(W2)が、式(1)〜(3):
Tm(R1)−Tm(R2)>5 (1)
Tm(R2)−Tm(R3)>20 (2)
Mp(W2)+13>Tm(R2)>Mp(W2)−10 (3)
を満たし、二軸混練機への混合物の供給量が軸の単位断面積あたり1.3〜5.0kg/hr・cm2である、トナーの製造方法
【選択図】なし
Description
前記結着樹脂が、軟化点の異なる3種の樹脂R1、樹脂R2及び樹脂R3からなり、
樹脂R1の軟化点Tm(R1)が145〜160℃、樹脂R2の軟化点Tm(R2)が122℃以上145℃未満、樹脂R3の軟化点Tm(R3)が90℃以上122℃未満であり、
前記ワックスが、融点の異なる少なくとも2種のワックスW2及びワックスW3を含有し、
ワックスW2の融点Mp(W2)が121〜138℃、ワックスW3の融点Mp(W3)が70〜95℃であり、
Tm(R1)、Tm(R2)、Tm(R3)及びMp(W2)が、式(1)〜(3):
Tm(R1)−Tm(R2)>5 (1)
Tm(R2)−Tm(R3)>20 (2)
Mp(W2)+13>Tm(R2)>Mp(W2)−10 (3)
を満たし、
二軸混練機への混合物の供給量が軸の単位断面積あたり1.3〜5.0kg/hr・cm2である、トナーの製造方法に関する。
結着樹脂は、軟化点の異なる3種の樹脂R1、樹脂R2及び樹脂R3からなる。3種の樹脂R1、樹脂R2及び樹脂R3は、トナーの低温定着性を向上させる観点、トナーの耐高温オフセット性を向上させる観点、及びトナーの微粉を少なくする観点から、非晶質樹脂であることが好ましい。
で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。炭素数2〜20の2価のアルコールとして、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、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。
ワックスは、融点の異なる少なくとも2種のワックスW2及びワックスW3を含有する。
トナーの微粉を少なくする観点から、樹脂R1〜R3の軟化点Tm(R1)、Tm(R2)及びTm(R3)は、式(1)及び(2):
Tm(R1)−Tm(R2)>5 (1)
Tm(R2)−Tm(R3)>20 (2)
を満たす。この関係を満たすことにより、溶融混練工程における樹脂R1と樹脂R3の混和性が樹脂R2により向上する。
Mp(W2)+13>Tm(R2)>Mp(W2)−10 (3)
を満たす。式(3)は、好ましくは
Mp(W2)+13>Tm(R2)>Mp(W2)−8
であり、より好ましくは
Mp(W2)+10>Tm(R2)>Mp(W2)−8
である。この関係を満たすことにより、樹脂R2とワックスW2の相溶性が向上し、これにより、ワックスW2及びワックスW3の、樹脂R1、樹脂R2及び樹脂R3からなる結着樹脂への分散性が向上する。
Mp(W2)−Mp(W3)>40 (4)
を満たすことが好ましい。式(4)は、より好ましくは
Mp(W2)−Mp(W3)>45
であり、さらに好ましくは
Mp(W2)−Mp(W3)>50
であり、さらにより好ましくは
Mp(W2)−Mp(W3)>55
である。
本発明において、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、イソインドリン、ジスアゾエロー等を用いることができ、本発明のトナーは、黒トナー、カラートナーのいずれであってもよい。本発明の方法は、生産性を高くすることができる観点から、高い生産量を必要とする黒色トナーの製造に用いることが好ましい。同様の観点から、着色剤にカーボンブラックを用いることが好ましい。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、2〜10重量部がより好ましい。
荷電制御剤として、負帯電性荷電制御剤、正帯電性荷電制御剤のいずれも用いることができる。
本発明の方法は、結着樹脂とワックスを含有する混合物を、二軸混練機で、供給量を軸の単位断面積あたり1.3〜5.0kg/hr・cm2で溶融混練する工程を含む。該溶融混練工程の後、さらに、粉砕工程及び分級工程を含むことが好ましい。
前記結着樹脂が、軟化点の異なる3種の樹脂R1、樹脂R2及び樹脂R3からなり、
樹脂R1の軟化点Tm(R1)が145〜160℃、樹脂R2の軟化点Tm(R2)が122℃以上145℃未満、樹脂R3の軟化点Tm(R3)が90℃以上122℃未満であり、
前記ワックスが、融点の異なる少なくとも2種のワックスW2及びワックスW3を含有し、
ワックスW2の融点Mp(W2)が121〜138℃、ワックスW3の融点Mp(W3)が70〜95℃であり、
Tm(R1)、Tm(R2)、Tm(R3)及びMp(W2)が、式(1)〜(3):
Tm(R1)−Tm(R2)>5 (1)
Tm(R2)−Tm(R3)>20 (2)
Mp(W2)+13>Tm(R2)>Mp(W2)−10 (3)
を満たし、
二軸混練機への混合物の供給量が軸の単位断面積あたり1.3〜5.0kg/hr・cm2である、トナーの製造方法である。
Mp(W2)−Mp(W3)>40 (4)
を満たし、式(4)は、より好ましくは
Mp(W2)−Mp(W3)>45
であり、さらに好ましくは
Mp(W2)−Mp(W3)>50
であり、さらにより好ましくは
Mp(W2)−Mp(W3)>55
である、前記<1>に記載のトナーの製造方法。
Mp(W2)+13>Tm(R2)>Mp(W2)−8
であり、より好ましくは
Mp(W2)+10>Tm(R2)>Mp(W2)−8
である、前記<1>〜<5>のいずれか記載のトナーの製造方法。
フローテスター(島津製作所、CFT-500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出する。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、Q-100)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、室温から降温速度10℃/minで0℃まで冷却しそのまま1分間静止させた。その後、昇温速度50℃/minで測定した。観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を吸熱の最高ピーク温度とする。
示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC210)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/minで昇温し、吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度とする。
示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC210)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/minで測定し、融解熱の最大ピーク温度を融点とする。
測定機:コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)
アパチャー径:100μm
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマンコールター社製)
電解液:アイソトンII(ベックマンコールター社製)
分散液:エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB:13.6)を5重量%の濃度となるよう前記電解液に溶解させる。
分散条件:前記分散液5mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、前記電解液25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製する。
測定条件:前記電解液100mlに、3万個の粒子の粒径を20秒間で測定できる濃度となるように、前記試料分散液を加え、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求める。
表1に示す無水トリメリット酸以外の原料モノマー及び重合禁止剤を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5L容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、200℃で6時間かけて反応させた。さらに210℃にて無水トリメリット酸を添加し、常圧(101.3kPa)にて1時間反応させた後、40kPaにて所望の軟化点に達するまで反応させて、表1に示す物性を有する非晶質ポリエステルを得た。
表1に示す無水トリメリット酸以外の原料モノマー及び触媒を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5L容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、235℃で4時間かけて反応させた。さらに210℃にて無水トリメリット酸を添加し、常圧(101.3kPa)にて所望の軟化点に達するまで反応させて、表1に示す物性を有する非晶質ポリエステルを得た。
表1に示す原料モノマー及び触媒を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5L容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、230℃で3時間かけて反応させた後、40kPaに減圧を行い、所望の軟化点に達するまで反応させて、表1に示す物性を有する非晶質ポリエステルを得た。
表3、4に示す所定量の結着樹脂及びワックス、カーボンブラック「Regal 330」(キャボット社製)4.0重量部、及び荷電制御剤「T-77」(保土谷化学工業社製)0.5重量部をヘンシェルミキサーにて混合した。得られた混合物を同方向回転二軸押出機PCM-30(池貝鉄工社製、軸の直径 2.9cm、軸の断面積 7.06cm2)を使用して、バレル設定温度 100℃、軸回転数 200r/min(軸の回転の周速 0.30m/sec)にて、混合物供給速度 10kg/hr(軸の単位断面積あたりの混合物供給量 1.42kg/hr・cm2)の条件で溶融混練を行い、樹脂混練物を得た。
実施例1において、二軸押出機への混合物供給速度を20kg/hr(軸の単位断面積あたりの混合物供給量 2.83kg/hr・cm2)とした以外は、実施例1と同様の条件で溶融混練を行い、樹脂混練物を得た。
得られた樹脂混練物を実施例1と同様に粗粉砕、微粉砕を行い、分級処理してトナーを得た。
実施例1において、同方向回転二軸押出機PCM-45(池貝鉄工社製、軸の直径 4.4cm、軸の断面積 15.9cm2)を使用して、バレル設定温度 100℃、軸回転数 200r/min(軸の回転の周速 0.46m/sec)、混合物供給速度 50kg/hr(軸の単位断面積あたりの混合物供給量 3.14kg/hr・cm2)とした以外は、実施例1と同様の条件で溶融混練を行い、樹脂混練物を得た。
得られた樹脂混練物を実施例1と同様に粗粉砕、微粉砕を行い、分級処理してトナーを得た。
実施例1において、同方向回転二軸押出機PCM-63(池貝鉄工社製、軸の直径 6.2cm、軸の断面積 31.2cm2)を使用して、バレル設定温度 100℃、軸回転数 200r/min(軸の回転の周速 0.65m/sec)、混合物供給速度 120kg/hr(軸の単位断面積あたりの混合物供給量 3.85kg/hr・cm2)とした以外は、実施例1と同様の条件で溶融混練を行い、樹脂混練物を得た。
得られた樹脂混練物を実施例1と同様に粗粉砕、微粉砕を行い、分級処理してトナーを得た。
下記の方法により、微粉砕物中の3μm以下の粒子径を有する粒子の含有量(個数%)を測定した。
アパチャー径:100μm
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマンコールター社製)
電解液:アイソトンII(ベックマンコールター社製)
分散液:エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB:13.6)を5重量%の濃度となるよう前記電解液に溶解させて分散液を得る。
分散条件:前記分散液5mLに、微粉砕物10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液25mLを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製する。
測定条件:前記試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から、3μm以下の粒子径を有する粒子の含有量(個数%)を求める。数値の小さい方が、微粉量が少ないことを示す。
Claims (12)
- 結着樹脂とワックスを含有する混合物を二軸混練機で溶融混練する工程を含む、トナーの製造方法であって、
前記結着樹脂が、軟化点の異なる3種の樹脂R1、樹脂R2及び樹脂R3からなり、
樹脂R1の軟化点Tm(R1)が145〜160℃、樹脂R2の軟化点Tm(R2)が122℃以上145℃未満、樹脂R3の軟化点Tm(R3)が90℃以上122℃未満であり、
前記ワックスが、融点の異なる少なくとも2種のワックスW2及びワックスW3を含有し、
ワックスW2の融点Mp(W2)が121〜138℃、ワックスW3の融点Mp(W3)が70〜95℃であり、
Tm(R1)、Tm(R2)、Tm(R3)及びMp(W2)が、式(1)〜(3):
Tm(R1)−Tm(R2)>5 (1)
Tm(R2)−Tm(R3)>20 (2)
Mp(W2)+13>Tm(R2)>Mp(W2)−10 (3)
を満たし、
二軸混練機への混合物の供給量が軸の単位断面積あたり1.3〜5.0kg/hr・cm2である、トナーの製造方法。 - Mp(W2)及びMp(W3)が式(4):
Mp(W2)−Mp(W3)>40 (4)
を満たす、請求項1記載のトナーの製造方法。 - 樹脂R1、樹脂R2及び樹脂R3がいずれも非晶質ポリエステルである、請求項1又は2記載のトナーの製造方法。
- 樹脂R2の量が、結着樹脂中、5〜50重量%である、請求項1〜3いずれか記載のトナーの製造方法。
- ワックスW2の量が、結着樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部である、請求項1〜4いずれか記載のトナーの製造方法。
- 樹脂R1と樹脂R2の重量比(樹脂R1/樹脂R2)が、15/85〜90/10である、請求項1〜5いずれか記載のトナーの製造方法。
- 樹脂R2と樹脂R3の重量比(樹脂R2/樹脂R3)が、5/95〜80/20である、請求項1〜6いずれか記載のトナーの製造方法。
- 樹脂R1と樹脂R3の合計量と樹脂R2との重量比((樹脂R1+樹脂R3)/樹脂R2)が、40/60〜90/10である、請求項1〜7いずれか記載のトナーの製造方法。
- ワックスW2とワックスW3の重量比(ワックスW2/ワックスW3)が、5/95〜60/40である、請求項1〜8いずれか記載のトナーの製造方法。
- 結着樹脂とワックスを含有する混合物を二軸混練機で溶融混練する工程の後、さらに、粉砕工程及び分級工程を含む、請求項1〜9いずれか記載のトナーの製造方法。
- 二軸混練機で溶融混練する工程において、二軸の軸回転の周速が0.1〜1m/secである、請求項1〜10いずれか記載のトナーの製造方法。
- 二軸混練機で溶融混練する工程において、バレル設定温度が80〜140℃である、請求項1〜11いずれか記載のトナーの製造方法。
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