JP3366576B2

JP3366576B2 - トナーの製造方法

Info

Publication number: JP3366576B2
Application number: JP24741498A
Authority: JP
Inventors: 泰久大谷
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2018-09-01
Also published as: JP2000075548A

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、静電印
刷法及び磁気記録法等に用いられるトナーの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ワックスをトナー中へ配合し、オフセッ
ト防止剤として用いる従来技術は、数多く開示されてい
る。しかしながら、ワックスの配合量が増加するととも
に、トナー中へのワックスの分散が悪化し、現像機内の
感光体に付着したり、時間の経過と共に、帯電量が低下
し安定した現像が行えなくなる。

【０００３】かかる問題を解決すべく、特開平６−１６
１１５３号公報には、設定温度（Ｔｓ）がＴｍ−２０℃
≦Ｔｓ≦Ｔｍ＋２０℃（式中、Ｔｍは結着樹脂の溶融温
度）の範囲で混練する技術が開示されている。しかしな
がら、トナー中へ配合されているワックスの分散を十分
行うためには強い混練力をかける必要がある。特開平６
−１６１１５３号公報に記載の二軸押出機を用いた場
合、混練物の温度は、生じる混合熱によって設定温度よ
り２０〜６０℃程度上昇するためワックスが再凝集した
り、強い混練力をかけることができず、ワックスの分散
性に優れたトナーを得ることができないという欠点があ
る。特に、この現象は、カルナバワックスのような低融
点（８３℃）のワックスを用いるとき、顕著に生じる。
また、混合熱を考慮し、設定温度を下げると、樹脂が溶
融せず、混練ができないという欠点を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、ワックスの分散性に優れたトナーを製造する方
法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨は、
結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有する組成物であ
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加熱及び冷却機能
を有するオープンロール型連続混練機を用いて、溶融混
練時の混練物の温度がＴｍ−２０℃〜Ｔｍ＋２０℃（式
中、Ｔｍは結着樹脂の溶融温度）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であって、前記ワック
スの融点が前記結着樹脂の溶融温度以下の温度である、
トナーの製造方法に関する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明のトナーの製造方法におい
ては、加熱及び冷却機能を有するオープンロール型連続
混練機を用いる点に一つの大きな特徴がある。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、従来用いられている二軸押出機
と異なり、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。本発明では、かかるオープンロール
型連続混練機を用いて、溶融混練時の混練物の温度がＴ
ｍ−２０℃〜Ｔｍ＋２０℃の条件で溶融混練を行うこと
により、ワックスの分散性に優れたトナーを容易に製造
することができるという優れた効果が発現される。

【０００７】本発明に用いられる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。即ち、一方を加熱ロール
とし、もう一方のロールを冷却ロールとすることによ
り、混練物の温度がＴｍ−２０℃〜Ｔｍ＋２０℃、好ま
しくはＴｍ−１０℃〜Ｔｍ＋１０℃の範囲となるよう
に、温度調節を行う。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いう。

【０００８】溶融温度（Ｔｍ）は、高下式フローテスタ
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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】前記オープンロール型連続混練機を用いた
場合、所要動力（Ｐｖ）で表される混練力は、混練物の
温度と、ロール回転数の組み合わせによって決定され、
混練物中において十分なワックスの分散を得る観点か
ら、好ましくは０．０５ｋｗＨｒ／ｋｇ以上であり、混
練物中において適度なワックスの分散粒径を得る観点か
ら、好ましくは１．５ｋｗＨｒ／ｋｇ以下、さらに好ま
しくは０．８ｋｗＨｒ／ｋｇ以下であることが望まし
い。なお、該Ｐｖは、それぞれのロールへ付加された正
味の動力は、モータの出力電流値あるいはトルク値と回
転数を測定して、それぞれのロールの動力の和を組成物
の供給量で割ることにより測定することができる。

【００１２】本発明に用いられるワックスとしては、天
然ワックス及び合成ワックス類、シリコーン系、高級脂
肪酸、ポリオレフィン系、低分子重合体等が挙げられ
る。これらの中でも、天然ワックスが好適に用いられ、
具体的にはカルナバワックス、ライスワックス、キャン
デリラワックス、蜜ロウ等が挙げられる。

【００１３】ワックスの融点（Ｍｐ）は、５０〜１５０
℃であることが望ましい。本発明では、結着樹脂のＴｍ
よりも低い融点を有するワックスを用いる場合に、特に
本発明の効果はより顕著であり、従って、特に５０〜１
００℃の低融点ワックスを用いることがより好ましい。
従って、オフセット防止剤としてワックスが働くとき、
結着樹脂の溶融温度（Ｔｍ）に対して、Ｍｐ≦Ｔｍ＋２
０℃、好ましくはＭｐ≦Ｔｍであることが望ましい。

【００１４】ワックスは、融点付近で大きな粘度変化が
生じる。すなわち、融点を超えると粘度は、数Ｐａ・ｓ
程度まで急激に粘度低下を示す。そのため、組成物中に
ワックスを含有させ混練するとき、結着樹脂のＴｍに対
して低い融点を持つワックスを用いると、二軸押出混練
機のように混練熱で混練物温度が上昇する装置では、分
散したワックスが再凝集してしまい、冷却後のワックス
の分散粒径は非常に大きいものになる。

【００１５】これに対して、加熱及び冷却機能を有する
オープンロール型連続混練機の場合、溶融混練部がオー
プン型であるため混練熱の蓄熱はなく、更に混練物の付
着しない冷却ロールで冷却することで、低融点ワックス
の再凝集が抑制され、ワックスを高分散することができ
る。

【００１６】ワックスは、結着樹脂１００重量部に対し
て３〜２０重量部、好ましくは３〜１５重量部、特に好
ましくは５〜１０重量部含有させることが望ましい。特
に、オイル供給装置を使用しないで定着させる場合に
は、５〜１０重量部が好ましい。

【００１７】前記混練物を固化、粉砕、分級してトナー
を得ることができ、トナーの重量平均粒径（Ｄ）は３〜
１５μｍが好ましい。

【００１８】トナー中におけるワックスは、結着樹脂と
は相溶せず分離した状態で存在するため、ワックスの平
均粒径が大きすぎると、ワックスがトナー表面に現れ、
現像機内の感光体に付着したり、時間の経過と共に、帯
電量が低下し安定した現像が行えなくなる。一方、ワッ
クスの平均粒径が小さすぎると、定着時に、ワックスが
ブリードアウトする速度が遅くなり、オフセット防止剤
として働かなくなる。そのため、後述の式（１）で求め
られるワックスの平均粒径は、トナーの重量平均粒径
（Ｄ）に対して、０．１〜０．３Ｄμｍであることが好
ましく、具体的には０．５〜３μｍであることが望まし
い。

【００１９】結着樹脂としては、特に限定されるもので
はなく、黒トナー又はカラートナー用の公知の結着樹脂
を使用することができ、例えば、特開平７−９８５１８
号公報第３頁第４欄第３７行〜第６頁第１０欄第１０行
に記載のポリエステル樹脂、ビニル樹脂等の結着樹脂
や、原料モノマー混合物に離型剤を混合し、重合反応で
得られた結着樹脂を用いてもよい。

【００２０】着色剤としては、特に限定されるものでは
なく、黒トナー又はカラートナー用の公知の着色剤を使
用することができる。着色剤は、黒色着色剤、黄色顔
料、赤色若しくは紅色顔料、青色系顔料、緑色顔料等が
あり、これらの着色剤は単独で又は２種以上混合して用
いてもよい。

【００２１】着色剤の組成物中における含有量は、好ま
しくは２〜１５重量％、より好ましくは３〜１０重量％
である。

【００２２】また、本発明に用いられる組成物は、荷電
制御剤を含有していてもよい。

【００２３】本発明において使用できる荷電制御剤とし
ては、特に限定されるものではなく、黒トナー又はカラ
ートナー用の公知の荷電制御剤を使用することができ
る。負帯電トナー用の荷電制御剤としては、クロム・ア
ゾ錯体染料；鉄アゾ錯体染料；コバルト・アゾ錯体染
料；サリチル酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・ア
ルミニウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物；ナフトール
酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・
ホウ素錯体もしくは塩化合物；ベンジル酸もしくはその
誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体もし
くは塩化合物；長鎖アルキル・カルボン酸塩、長鎖アル
キル・スルフォン酸塩等の界面活性剤類等が挙げられ
る。また、正帯電トナー用の荷電制御剤としては、ニグ
ロシン染料及びその誘導体、トリフェニルメタン誘導
体、四級アンモニウム塩、四級ホスフォニウム塩、四級
ビリジニウム塩、グアニジン塩、アミジン塩等の誘導体
等が挙げられる。

【００２４】荷電制御剤の組成物中における含有量は、
好ましくは０．５〜６重量％、より好ましくは０．５〜
４重量％である。

【００２５】なお、かかる原料をオープンロール型連続
混練機へ供給するには、例えば、テーブルフィーダー等
を用いて行う。

【００２６】また、原料を供給する前に、各原料を混合
装置を用いて予備混合してもよい。混合装置としては、
特に限定するものではなく、ヘンシェルミキサー（三井
鉱山製）、スーパーミキサー（カワタ製）、ハイスピー
ドミキサー（深江工業製）、レーディゲミキサー（マツ
ボー製）等の高速攪拌型混合装置が挙げられる。

【００２７】以上のような溶融混練の工程により得られ
た混練物は、オープンロール型連続混練機から連続的に
取り出すことができる。得られた混練物は、冷却した
後、固化し、粉砕し、分級する等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。

【００２８】冷却に用いられる冷却装置としては、例え
ば、冷却ベルト等が挙げられる。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】かくして得られたトナーは、着色剤及びワ
ックスの分散性に優れたものである。

【００３２】かかるトナーを電子写真法、静電印刷法及
び磁気記録法等の印刷方法に使用すると、トナーに印刷
機内の感光体へのフィルミングもなく、印刷後も画像が
安定しているという優れた効果が発現される。

【００３３】

【実施例】処方・ポリエステル樹脂（ガラス転移点Ｔｇ：６０℃、Ｔｍ：１１０℃）１００重量部（酸成分：テレフタル酸４０重量部、フマール酸６０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１００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

【００３４】実施例１〜３、比較例１ヘンシェルミキサー（有効容量：１０リットル）を用い
て、以下のように予備混合を行った。上記の処方の材
料１．５ｋｇを混合装置に投入し、羽根回転数を２５０
０回転／分にて１分間混合を行った。

【００３５】得られた混合物をテーブルフィーダーに
て、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）に供給して混練を行い、混練物
を得た。

【００３６】この際に使用したオープンロール型連続混
練機は、ロール外径０．１４〔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０．０００１
〔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、混練物排出側、低回転ロー
ルの原料投入側及び混練物排出側の温度を表１に示すよ
うに設定した。また、原料混合物の供給速度は５ｋｇ／
時、平均滞留時間は約５分間であった。なお、混練物の
温度及び混練力を表２に示す。

【００３７】得られたトナー混練物を冷却ベルトにて冷
却後、２ｍｍφのスクリーンを有するミルにて粗砕し
た。次に、この粗砕物を衝突板型ジェットミルにて粉砕
し、更に、サイクロン型風力分級機にて粗粉及び微粉を
カットし、重量平均粒径が９〔μｍ〕のシアントナーと
した。なお、トナーの平均粒径は、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。

【００３８】得られたトナー中のワックス粒子を透過型
電子顕微鏡（２５００倍）にて２００個程度観察して、
ワックスの平均粒径を算出した。その結果を表２に示
す。なお、観察されたワックスの形状が楕円状になって
いるため、以下の式（１）に基づいて平均粒径を算出し
た。

【００３９】

【数１】

【００４０】

【表１】

【００４１】比較例２二軸押出混練機（池貝（株）製、商品名：ＰＣＭ−３
０）を１１０℃の温度に設定して、処方を押し出し混
練した。この時の二軸押出混練機内の混練物温度及び混
練力を表２に示す。得られたトナー混練物を実施例１と
同様に処理して、重量平均粒径が９〔μｍ〕のシアント
ナーを得た後、更にこれにコロイダルシリカを外添して
現像剤とした。

【００４２】得られたトナー中のワックスの平均粒径
を、実施例１と同様に算出した。その結果を表２に示
す。

【００４３】評価試験実施例１〜３及び比較例１〜２で得られた各トナーを用
いて、画出し試験を行い、各現像剤に使用したそれぞれ
のトナーの分散性について、感光体へのフィルミングを
調べることにより、評価した。なお、画出し試験は、テ
クトロニクスフェイザー５５０（九州松下電器（株）
製、商品名）を用いて耐刷テストを行った。その結果を
表２に示す。なお、表中の評価の基準を以下に示す。感光体のフィルミング（１０，０００枚連続複写後の特
性） ◎：フィルミングなし。

【００４４】○：フィルミングが少しあるものの、実用
上問題なし。

【００４５】×：フィルミングが発生し、かぶり発生。

【００４６】但し、かぶりは、非画像部の単位面積当た
りの地肌かぶりトナーの面積率より評価し、０．１％以
上をかぶり発生とした。

【００４７】

【表２】

【００４８】表２に示す結果より、実施例１〜３では、
比較例１〜２に比べ、混練物温度が低く、混練力も非常
に大きいことがわかる。

【００４９】また、実施例１〜３で得られたトナーは、
比較例１〜２で得られたトナーに比べて、いずれもトナ
ー中のワックスの平均粒径が小さく、トナー中のワック
スの分散に優れていることがわかる。

【００５０】

【発明の効果】本発明を用いて得られたトナーは、ワッ
クスの分散に優れているのでオイル供給装置を使用する
ことなく定着させることが可能であり、電子写真法、静
電印刷法及び磁気記録法等において良好に用いられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−161153（ＪＰ，Ａ) 特開平６−266159（ＪＰ，Ａ) 特開平６−161144（ＪＰ，Ａ) 特開平９−258487（ＪＰ，Ａ) 特開平８−123083（ＪＰ，Ａ) 特開平５−249738（ＪＰ，Ａ) 特開平８−323180（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/087

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有
する組成物であって、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加
熱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、溶融混練時の混練物の温度がＴｍ−２０℃〜Ｔ
ｍ＋２０℃（式中、Ｔｍは結着樹脂の溶融温度）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であっ
て、前記ワックスの融点が前記結着樹脂の溶融温度以下
の温度である、トナーの製造方法。
【請求項２】さらに混練物を固化、粉砕、分級して得
られるトナー中のワックスの平均粒径が０．１〜０．３
Ｄμｍ（Ｄはトナーの重量平均粒径）である請求項１記
載の製造方法。
【請求項３】さらに混練物を固化、粉砕、分級して得
られるトナー中のワックスの平均粒径が０．５〜３μｍ
である請求項２記載の製造方法。
【請求項４】溶融混練時の混練力が０．０５〜１．５
ｋｗＨｒ／ｋｇの範囲で連続的に混練物を製造する請求
項１〜３いずれか記載の製造方法。