JP3366577B2

JP3366577B2 - トナーの製造方法

Info

Publication number: JP3366577B2
Application number: JP24741598A
Authority: JP
Inventors: 泰久大谷; 利博服部
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: JP2000075543A

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】カラートナーの性能に関する要素とし
て、着色力及び透過性がある。着色力及び透過性は、着
色剤の量によっても左右されるが、カラートナー粒子内
の着色剤の分散具合によっても大きく左右される。カラ
ートナー粒子内の各種原料の分散状態は、粉砕法による
カラートナーの製造方法においては、原料を混合する工
程と混練する工程とによって、実質的に決定される。

【０００３】かかる問題を解決すべく、特開平６−１６
１１５４号公報には、水に不溶性の染料及び／又は顔料
をフラッシング法により結着樹脂に分散させる技術が開
示されている。また、特開平６−１１８９５号公報に
は、溶融混練する工程を二工程に分け、第一混練工程に
おいて原料混合物を造粒し、第二混練工程で結着樹脂等
の添加物を加えて希釈混合する技術が開示されている。
しかしながらこれらの試みは、特殊な複数の工程が必要
であるばかりでなく、工程が非常に多く煩雑であるとい
う課題を有するものである。

【０００４】また、特許第２６７７６８５号公報のよう
な押出機を用いた方法では、混練熱による組成物の温度
上昇に伴い、カラートナーとして要求される着色剤、荷
電制御剤、ワックス等の分散を十分に行うことができな
いという問題を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、着色剤の分
散に優れたトナーを製造する方法及び荷電制御剤、ワッ
クスの分散度を制御したトナーを製造する方法を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨は、
結着樹脂と着色剤とを含む原料の溶融混練工程を有する
トナーの製造方法において、該溶融混練工程が加熱及び
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
溶融混練を行なう工程からなり、前記溶融混練に際し
て、該混練機のロールの軸方向に沿って複数の位置に供
給口を設け、配合する結着樹脂の６〜７０重量％を該混
練機の入り口側のロール端部０Ｌ（但し、Ｌはロール長
さを示す）〜０．５Ｌの位置から連続的に供給し、かつ
０Ｌ〜０．５Ｌの位置で着色剤の５０〜１００重量％を
供給して溶融混練を行う、トナーの製造方法に関する。

【０００７】

【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、結着樹脂と着色剤とを含有する組成物を溶融混練
する際に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、かつ複数の供給口から原料を供給する
点に一つの大きな特徴がある。これにより、着色剤等の
分散度を容易に制御でき、さらに組成物の原料を一度に
混練させることができるため、製造にかかる時間が著し
く短縮され、さらに着色剤の分散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を発現する。

【０００８】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オ
ープンロール型連続混練機に、ロールの軸方向に沿って
複数の位置に原料の供給口を設けたものが使用される。
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、結着樹
脂の溶融温度付近の温度に調節し、もう一方のロールを
冷却ロールとし、結着樹脂の溶融温度以下の温度に調節
する。なお、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２０ｋｇ／ｃ
ｍ² Ｇ、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】２本のロールを内方向、逆の方向に回転さ
せながら、ロールの軸方向に沿って複数の位置に設けら
れた供給口からロール上面又は２本のロールの間に原料
を供給することで、混練を行うことが好ましい。

【００１１】その際のロールの回転数は、周速度２〜１
００ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、２本のロールの
回転数比（冷却ロールの回転数／加熱ロールの回転数）
は、１／１０〜９／１０であることが好ましい。

【００１２】また、混練温度と、ロール回転数とを適宜
調節することにより所望の混練力を得ることができる。

【００１３】なお、オープンロール型連続混練機へ原料
を供給するには、例えば、テーブルフィーダー等を用い
て行う。

【００１４】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。

【００１５】本発明に用いられる結着樹脂としては、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良い。

【００１６】前記オープンロール型連続混練機で溶融混
練させる場合、結着樹脂中に着色剤等を十分に分散させ
るために、ロールの軸方向に沿って複数の位置に設けら
れた供給口から結着樹脂を供給することが好ましい。十
分な滞留時間を得、しかも着色剤等の分散度を向上させ
る観点から、０Ｌ〜０．５Ｌの位置から、配合する結着
樹脂の６重量％以上、好ましくは１０重量％以上であっ
て、７０重量％以下、好ましくは５０重量％以下を供給
する。特に、０Ｌ〜０．３Ｌの位置から、配合する結着
樹脂の６〜３０重量％を供給することがより好ましい。
前記部位での結着樹脂の量を調節することにより、混練
物中の着色剤濃度を高め、混練物の粘度を上昇させ、よ
り強い混練力を生じさせることにより、分散度を向上さ
せることができる。

【００１７】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用いても２種以上混合し
て用いても良い。

【００１８】着色剤の供給は、十分に分散させるため
に、ロールの軸方向に沿って１個所以上の供給口から供
給することが好ましく、分散度を向上させる観点から、
０Ｌ〜０．５Ｌの位置、好ましくは０Ｌ〜０．３Ｌの位
置の１箇所以上から、配合する着色剤の５０重量％以
上、好ましくは８０重量％以上であって１００重量％以
下を供給することで、着色剤を高分散させることができ
る。

【００１９】また、着色剤の０〜０．５Ｌの位置から供
給する組成物中における含有量は、組成物の粘度を上昇
させ、より強い混練力を得て、分散度を向上させる点か
ら、３重量％以上、好ましくは５重量％以上であること
が望ましく、多量の着色剤を結着樹脂中に良好に混練で
きる点から、５０重量％以下、好ましくは３０重量％以
下であることが望ましい。

【００２０】また、本発明に用いられる組成物は、さら
に電荷制御剤、ワックス等を含有していてもよい。

【００２１】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・スルフォン酸塩などの界面
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。

【００２２】荷電制御剤は、所望の分散度に合わせて、
０Ｌ〜０．９Ｌの位置の１個所以上の供給口から供給す
ることが好ましい。また、荷電制御剤を複数用いると
き、それぞれの目的の分散度に合わせて、その供給位置
を変えることができる。なお、荷電制御剤は、分散度を
上げていくとその効果は上昇するものの、更にその分散
度を上げすぎるとその効果は下降していく。従って、用
いる荷電制御剤の最適な分散度となるように、分散度を
制御するのが好ましい。また、荷電制御剤の混練物中に
おける最適な分散粒径は、０．１〜３μｍ、好ましくは
０．１〜２μｍであることが望ましい。

【００２３】また、荷電制御剤の最終組成物中における
含有量は、電荷を付与することの観点から、０．１重量
％以上、好ましくは０．５重量％以上であることが望ま
しく、荷電制御及びトナーとしての透明性の観点から、
１５重量％以下、好ましくは１０重量％以下であること
が望ましい。

【００２４】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。

【００２５】ワックスは、所望の分散度に合わせて、０
Ｌ〜０．９Ｌの位置の１個所以上の供給口から供給する
ことが好ましい。また、ワックスを複数用いるとき、そ
れぞれの目的の分散度に合わせて、その供給位置を変え
ることができる。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
の分散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、ワックスの分散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、式（１）：

【００２６】

【数１】

【００２７】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、０．１〜０．３Ｄμ
ｍ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。

【００２８】また、ワックスの最終組成物中における含
有量は、良好なオフセット防止効果を発揮させる観点か
ら、１重量％以上、好ましくは３重量％以上であること
が望ましく、感光体へのフィルミング抑制の観点から、
２０重量％以下、好ましくは１５重量％以下であること
が望ましい。

【００２９】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、分級するなど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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】かくして得られたトナーは、着色剤の分散
性、さらには電荷制御剤、ワックス等の分散性に優れた
ものである。

【００３４】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。

【００３５】

【実施例】処方・ポリエステル樹脂〔ガラス転移点（Ｔｇ）＝６０℃、軟化点Ｔｍ＝１１０℃ （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）〕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

【００３６】実施例１〜３前記処方の原料１．５ｋｇを、テーブルフィーダーを
用い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）に連続的に供給した。その
際の各原料の供給位置とその供給量を表１に示す。な
お、各原料の供給位置が同じ場合には、各原料を混合装
置であるヘンシェルミキサー（有効容量１０Ｌ）に投入
し、羽根回転数を２５００回転／分にて１分間混合を行
って、得られた混合物を用いた。

【００３７】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０．０００１ｍ、
ロール内の加熱及び冷却媒体温度は、高回転ロールの原
料投入側が１００℃及び混練物排出側が１００℃であ
り、低回転ロールの原料投入側が３０℃及び混練物排出
側が３０℃、原材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。

【００３８】得られたトナー混練物を冷却ベルトにて冷
却後、φ２〔ｍｍ〕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９μｍ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。更に得られたトナー１００重量部に対し
て、コロイダルシリカ２重量部を外添して、現像剤とし
た。

【００３９】得られた現像剤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着色力及び
透過性についての確認を行った。なお、画出し試験に
は、九州松下電器（株）社製テクトロニクスフェイザ
ー５５０を用いて行った。まず、画像濃度について、Ｏ
ＨＰシートを使用し、該シート上のトナー量が０．５ｍ
ｇ／ｃｍ² となるようなベタ画像を作成し、１６０℃の
温度にて定着を行い、画像濃度を約１．３程度に合わせ
て、ＨＡＺＥ値を用いて得られた画像の着色力及び透過
性を評価した。結果を表１に示す。なお、ＨＡＺＥ値
は、以下の式で表されており、着色剤の分散性がよい
程、拡散透過率は小さく、従ってＨＡＺＥ値は小さくな
る。また、通常、用いられるカラートナーのＨＡＺＥ値
は２２％以下程度である。さらに、１０，０００枚連続
複写後に得られた画像についても同様に調べた（以下、
耐刷試験という）ところ、いずれも安定した画像を得る
ことができた。

【００４０】

【数２】

【００４１】比較例１処方を用いて、各原料の供給位置と供給量を表１に示
すようにした以外は、実施例１と同条件で溶融混練等の
製造を行い、トナー（重量平均粒径９μｍ）を得た。こ
のトナーでの顔料分散をＨＡＺＥメーターで測定したと
ころ、ＨＡＺＥ＝２８％と良好な画像を得ることができ
なかった。また、１０，０００枚の耐刷試験において
は、安定した画像を得ることができなかった。

【００４２】処方・ポリエステル樹脂〔ガラス転移点（Ｔｇ）＝６０℃、軟化点Ｔｍ＝１１０℃ （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）〕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・荷電制御剤（ベンジル酸ホウ素錯体）３重量部

【００４３】実施例４処方において各原料の供給位置と供給量を表１に示す
ようにした以外は、実施例１と同条件で溶融混練等を行
い、トナー（重量平均粒径９μｍ）を得た。得られたト
ナーを透過型電子顕微鏡（２５００倍）にて荷電制御剤
粒径について観察したところ、平均粒径０．３μｍ程度
に分散することができた。このトナーでの顔料分散をＨ
ＡＺＥメーターで測定したところ、ＨＡＺＥ＝１８％と
良好な画像を得ることができた。更に１０，０００枚の
耐刷試験においても安定した画像を得ることができた。

【００４４】実施例５処方において荷電制御剤の１００％を０．５Ｌの位置
から供給した以外は、実施例１と同条件で溶融混練等を
行い、トナー（重量平均粒径９μｍ）を得た。得られた
トナーを透過型電子顕微鏡（２５００倍）にて荷電制御
剤粒径を観察したところ、平均粒径０．５μｍ程度に分
散することができた。このトナーでの顔料分散をＨＡＺ
Ｅメーターで測定したところ、ＨＡＺＥ＝１９％と良好
な画像を得ることができた。更に１０，０００枚の耐刷
試験においても安定した画像を得ることができた。

【００４５】比較例２処方において、荷電制御剤の１００％を０．５Ｌの位
置から供給した以外は、比較例１と同条件で溶融混練等
を行い、トナー（重量平均粒径９μｍ）を得た。得られ
たトナーを透過型電子顕微鏡（２５００倍）にて荷電制
御剤粒径を観察したところ、平均粒径３．５μｍ程度に
分散することができた。このトナーでの顔料分散をＨＡ
ＺＥメーターで測定したところ、ＨＡＺＥ＝２６％と良
好な画像を得ることができなかった。更に１０，０００
枚の耐刷試験においても、荷電制御剤の分散不良によ
り、かぶり、転写率の低下及び現像むらが生じた。

【００４６】処方・ポリエステル樹脂〔ガラス転移点（Ｔｇ）＝６０℃、軟化点Ｔｍ＝１１０℃ （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）〕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

【００４７】実施例６処方において各原料の供給位置と供給量を表１に示す
ようにした以外は、実施例１と同条件で溶融混練等を行
い、トナー（重量平均粒径９μｍ）を得た。得られたト
ナーを透過型電子顕微鏡（２５００倍）にてワックス粒
径を観察したところ、平均粒径１．５μｍ程度に分散す
ることができた。このトナーでの顔料分散をＨＡＺＥメ
ーターで測定したところ、ＨＡＺＥ＝２２％と良好な分
散を示し、良好な画像を得ることができた。

【００４８】実施例７処方においてワックスの１００％を入口側から０．５
Ｌ位置から供給した以外は、実施例１と同条件で溶融混
練等を行い、トナー（重量平均粒径９μｍ）を得た。得
られたトナーを透過型電子顕微鏡（２５００倍）にてワ
ックス粒径を観察したところ、平均粒径１．５μｍ程度
に分散することができた。このトナーでの顔料分散をＨ
ＡＺＥメーターで測定したところ、ＨＡＺＥ＝１７％と
良好な分散を示し、良好な画像を得ることができた。更
に１０，０００枚の耐刷試験においても安定した画像を
得ることができ、感光体へのフィルミングも無く良好で
あった。

【００４９】比較例３処方においてワックスの１００％を入口側から０．５
Ｌ位置から供給した以外は、比較例１と同条件で溶融混
練等を行い、トナー（重量平均粒径９μｍ）を得た。得
られたトナーを透過型電子顕微鏡（２５００倍）にてワ
ックスの分散粒径を観察したところ、平均粒径０．５μ
ｍ程度に分散することができた。このトナーでの顔料分
散をＨＡＺＥメーターで測定したところ、ＨＡＺＥ＝２
５％と良好な分散を得ることができなかった。そのた
め、目標の画像濃度を得ることができなかった。

【００５０】

【表１】

【００５１】表１に示す結果より、実施例１〜７で得ら
れたトナーは、比較例１〜３で得られたトナーに比べ
て、いずれも低いＨＡＺＥ値を示すため、いずれも着色
剤の分散に優れていることがわかる。

【００５２】また、実施例４〜５で得られたトナーは、
比較例２で得られたトナーに比べ、荷電制御剤の分散度
が好適なものであることがわかる。

【００５３】さらに、実施例６〜７で得られたトナー
は、比較例３で得られたトナーに比べ、ワックスの分散
度が好適なものであることがわかる。

【００５４】

【発明の効果】本発明を用いて、得られたトナーは、着
色剤の分散に優れ、また荷電制御剤、ワックスの分散度
が適度に制御されたものであり、特に電子写真法、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５−249738（ＪＰ，Ａ) 特開平10−171159（ＪＰ，Ａ) 特開平６−161144（ＪＰ，Ａ) 特開平７−152205（ＪＰ，Ａ) 特開平９−197718（ＪＰ，Ａ) 特開平９−258487（ＪＰ，Ａ) 特開平８−211651（ＪＰ，Ａ) 特開平８−323180（ＪＰ，Ａ) 特開平９−319145（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】結着樹脂と着色剤とを含む原料の溶融混
練工程を有するトナーの製造方法において、該溶融混練
工程が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を行なう工程からなり、前記溶
融混練に際して、該混練機のロールの軸方向に沿って複
数の位置に供給口を設け、配合する結着樹脂の６〜７０
重量％を該混練機の入り口側のロール端部０Ｌ（但し、
Ｌはロール長さを示す）〜０．５Ｌの位置から連続的に
供給し、かつ０Ｌ〜０．５Ｌの位置で着色剤の５０〜１
００重量％を供給して溶融混練を行う、トナーの製造方
法。
【請求項２】１個所以上の供給口から荷電制御剤をさ
らに供給する請求項１記載の製造方法。
【請求項３】１個所以上の供給口からワックスをさら
に供給する請求項１又は２記載の製造方法。