JP4506707B2 - トナー用離型剤マスターバッチ、粉砕トナー及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トナー用離型剤マスターバッチ、この離型剤マスターバッチを用いた粉砕トナー、及びその製造方法に関する。

電子写真装置において、トナー画像を転写された記録材は、一般に、熱及び圧力による熱ロール方式の定着装置により定着される。このような定着方式では、記録材上のトナー画像の一部がローラーに付着し、次のトナー画像の定着の際に記録材が汚れてしまう、いわゆるオフセット現象が生ずることがある。このようなオフセット現象を防止するため、定着装置のローラーにオイルを塗布する方法がある。

しかし、定着装置のローラーにオイルを塗布することによりオフセット現象を防止することは可能であるが、画像表面にオイル膜が形成されて、画像上に加筆することができなかったり、表面がべとべとしたり、またオイルを塗布するための塗布装置が必要であったりという問題があり、最近では、オイルを用いない、オイルレス定着が求められている。

一方、トナーには、低温定着性や耐久性も求められている。

このような要求を満たす方法として、トナー中に離型剤を含有させる方法があるが、耐オフセット性の向上、低温定着、高耐久性、及び定着器のオイルレス化をすべて達成するためには、多量の離型剤を添加することが必要とされている。しかし、離型剤はトナーを構成するポリエステル樹脂のような結着樹脂と混ざりにくいため、結着樹脂中に均一に分散させることはできず、多量の離型剤を添加することは困難である。そのため、離型剤と混ざりやすい石油樹脂等の低分子樹脂と離型剤をあらかじめ混練して離型剤マスターバッチを作り、この離型剤マスターバッチを結着樹脂及び着色剤と混練し、粉砕してトナーを製造することが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

しかしながら、低分子量樹脂は、ポリエステル樹脂と混ざりにくいため、このような離型剤マスターバッチを結着樹脂及び着色剤と混練すると、低分子量樹脂はポリエステル樹脂中で海島構造を形成する。海島構造が形成されると、低分子量樹脂が粉砕トナーの粉砕界面となり、低分子量樹脂や低分子量樹脂中に分散した離型剤がトナー粒子の表面に露出してしまう。その結果、トナー粒子がドクターブレードに固着／融着したり、トナー粒子同士の固結や凝集、感光体へのフィルミングが生じ、保存安定性などに問題が生じる。

また、これらの低分子量樹脂は、ホットメルト接着剤に用いられていることからわかるように、接着力が高いので、ホットオフセットを発生しやすいという問題もある。
特開２００４−２９５０４６号公報 特開２００５−１７５９３号公報

本発明は、このような事情の下になされ、耐オフセット性、感光体へのフィルミング保存安定性に優れ、ドクターブレードに対して固着／融着を引き起こしたり、トナー同士の固結や凝集が生ずることのないトナー用離型剤マスターバッチ、このような離型剤マスターバッチを用いたトナー、及びその製造方法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、１〜１０質量％のシリコーンオイルと、トナーの結着樹脂と同一の樹脂と、２５質量％以下の離型剤とを含むことを特徴とするトナー用離型剤マスターバッチを提供する。

このような離型剤マスターバッチにおいて、シリコーンオイルとしては、極性を有する変性シリコーンオイルを用いることが好ましい。また、トナーの結着樹脂と同一の樹脂としては、ポリエステル樹脂を用いることができる。

本発明の第２の態様は、以上の離型剤マスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤を含む樹脂混練物を粉砕してなることを特徴とする粉砕トナーを提供する。

本発明の第３の態様は、以上の離型剤マスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤を溶融混練する工程、前記混練物を冷却し、粉砕する工程、及び前記粉砕物を分級する工程を具備することを特徴とする粉砕トナーの製造方法を提供する。

本発明によると、シリコーンオイル及び結着樹脂と同一の樹脂を配合することにより、シリコーンオイルが離型剤のための分散助剤として働き、結着樹脂と同一の樹脂中に離型剤が均一に分散したトナー用離型剤マスターバッチが得られる。この離型剤マスターバッチを用いて得た粉砕トナーは、耐オフセット性、感光体へのフィルミング保存安定性に優れ、ドクターブレードに対して固着／融着を引き起こしたり、トナー同士の固結や凝集が生ずることがない。

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。

本発明の第１の実施形態に係るトナー用離型剤マスターバッチは、所定量のシリコーンオイルと、トナーの結着樹脂と同一の樹脂と、所定量の離型剤とを含むことを特徴とする。

シリコーンオイルとしては、特に限定されないが、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等を用いることができる。特に、極性を有する変性シリコーンオイルを好ましく用いることができる。

離型剤としては、従来公知の離型剤を用いることができる。そのような離型剤として、 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。
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。

以上の各成分を含む離型剤マスターバッチにおいて、離型剤の添加量は、２５質量％以下であり、１５〜２０質量％であることがより好ましい。離型剤の添加量が２５質量％を超えると、離型剤マスターバッチ製造時に離型剤のブリードが発生したり、サージングを引き起こし易い。

また、シリコーンオイルの添加量は、１〜１０質量％であり、好ましくは１〜５質量％である。シリコーンオイルの添加量が１質量％未満では、分散助剤としての機能を発揮することができず、また１０質量％を超えると、離型剤マスターバッチの製造が困難となる。

本発明の第１の実施形態に係るトナー用離型剤マスターバッチは、以上説明した各成分を混合し、溶融混練した後、延伸し、かつ粉砕することにより得ることができる。

本発明の第２の実施形態に係る粉砕トナーは、以上のようにして得たトナー用離型剤マスターバッチを用いて、次のようにして製造される。

まず、離型剤マスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤を含むトナー原料を、混合機により混合する。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、次いで混練機に供給され、そこで溶融混練される。混練機としては、二軸押出し混練機及び単軸押出し混練機等の押出し混練機、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等のオープンロール型混練機等、任意の型のものを用いることができる。

混練機からの溶融混練物は、通常、トナーの製造に用いられる方法に従って、冷却され、粉砕され、所定の粒度に分級されて、トナー粒子母体が得られる。冷却手段、粉砕手段及び分級手段は、特に限定されず、通常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。例えば、冷却には、圧延や空気流の吹き付けによる冷却手段を用いることができ、粉砕には、衝突板式粉砕機等の気流粉砕機を用いることができ、分級には、様々な気流分級機を用いることができる。

このようにして得たトナー粒子母体に、シリカ等の外添剤を加え、混合・攪拌することにより、粉砕トナーが得られる。

以上説明した本発明の第２の実施形態に係る粉砕トナーは、結着樹脂、着色剤、離型剤、外添剤以外に、電荷制御剤を含むことができる。荷電制御剤としては、通常、電子写真用トナーに使用される任意のものを使用可能である。

以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係る粉砕トナーは、所定の離型剤マスターバッチを用いることにより、多量の離型剤の含有を可能としたものである。従来、低分子量樹脂を含む離型剤マスターバッチを用いることにより、多量の離型剤を配合しようとする提案があるが、マスターバッチがトナーの結着樹脂中で海島構造を形成し、低分子量樹脂が粉砕トナーの粉砕界面となり、低分子量樹脂や低分子量樹脂中に分散した離型剤がトナー粒子の表面に露出し、トナー粒子のドクターブレードへの固着／融着、トナー粒子同士の固結や凝集、感光体へのフィルミング、保存安定性が低いという様々な問題を生じていた。本発明では、シリコーンオイルとトナーの結着樹脂と同一の樹脂とを配合して離型剤マスターバッチを形成することにより、これらの問題をすべて解決した。

即ち、離型剤とトナーの結着樹脂と同一の樹脂とにより離型剤マスターバッチを形成することが考えられるが、離型剤とトナーの結着樹脂とは混ざりにくいため、そのような離型剤マスターバッチの形成は困難である。

これに対し、本発明では、離型剤とトナーの結着樹脂に対し、シリコーンオイルを配合することにより、シリコーンオイルが分散助剤として働き、離型剤マスターバッチの形成が可能となり、結着樹脂とマスターバッチとを混練した際に、海島構造の形成を防止して、均質な混練物が得られ、その結果、離型剤が均一に高濃度に分散されたトナー粒子を得ることができる。

以下、本発明の実施例と比較例を示し、本発明について更に具体的に説明する。

実施例
下記表１に示す配合組成のシリコーンオイル、ポリエステル樹脂、及び離型剤をヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）を用いて混合した後、二軸押出機により溶融混練した。得られた混練物を冷却して延伸し、フェザーミル（ホソカワミクロン社製）で２ｍｍ以下の粒径に粉砕して、実施例１〜８の離型剤マスターバッチを得た。

得られた実施例１〜８の離型剤マスターバッチのそれぞれ３０質量部、結着樹脂６５質量部、着色剤４質量部（ＥＣＲ−１０１：大日精化工業（株））、及び荷電制御剤１質量部（ＬＲ１４７：日本カーリット（株））をヘンシェルミキサーで十分に混合した後、２軸押出機で溶融混練し、冷却した後、衝突板式粉砕機「ディスバージョンセパレーター」（日本ニューマチック工業（株）製）を用いて粉砕し、その後、分級工程を経て、重量平均粒子径９．０μｍの粉体を得た。得られた粉体１００質量部に、外添剤として疎水性シリカ「ＲＸ２００」（日本アエロジル社製）を、１．５質量部添加し、１０リットルのヘンシェルミキサーで３２００ｒ／ｍｉｎで、１８０秒間攪拌し、粉体に表面処理を施して、実施例１〜８のマゼンタトナーを得た。

また、同様に、下記表１に示す配合組成のシリコーンオイル、ポリエステル樹脂、及び離型剤を用いて、実施例１〜８と同様にして、比較例１〜８のマスターバッチを得た。

また、得られたマスターバッチを用いて、実施例１〜８と同様にして、比較例１〜８のマゼンタトナーを得た。

次に、以上のようにして製造した実施例１〜８及び比較例１〜８のマゼンタトナーを、オイル塗布ユニットを取り外した「ページプレストＮ５」（カシオ計算機（株）製）に実装し、画像印刷を行い、ドクターブレードへの固着／融着による白スジ、トナー同士の凝集による白スジ、ホットオフセット、ドラムフィルミング、保存安定性について評価した。その結果を下記表２に示す。

なお、評価基準は次の通りである。

１．ドクターブレードへの固着／融着による白スジ
○：白スジ無し
×：白スジ有り
２．トナー同士の凝集による白スジ
○：白スジ無し
×：白スジ有り
３．ホットオフセット
○：ホットオフセット無し
×：ホットオフセット有り
４．ドラムフィルミング
○：ドラムフィルミング無し
△：ドラムフィルミングやや有り
×：ドラムフィルミング有り
５．保存性
温度５０℃、湿度９０％の雰囲気で１週間保存した後の保存安定性を評価した。

○：良好
×：不良

上記表２から、１〜１０質量％のシリコーンオイルと、トナーの結着樹脂と、２５質量％以下の離型剤とを含む離型剤マスターバッチを用いて製造した実施例１〜８のトナーは、いずれも耐久性／オフセット性／耐ドラムフィルミング／保存安定性に優れていることがわかる。

これに対し、シリコーンオイルを含有せず、ポリエステル樹脂と離型剤のみで離型剤マスターバッチを製造した比較例１は、もともとポリエステル樹脂と離型剤とは混ざりにくい、離型剤をマスターバッチ中及びトナー中に良好に分散させることができず、その結果、トナーがドクターブレードに固着／融着したり、トナー同士の固結や凝集、感光体へのフィルミングが生じたり、保存安定性が悪化した。

また、シリコーンオイルの添加量が１０質量％を超える比較例２〜５及び８のトナーは、混合工程及び混練工程で支障をきたし、トナーの製造が困難であった。離型剤の配合量が２５質量％を超える比較例６〜８のトナーも同様に、混合工程及び混練工程で支障をきたし、トナーの製造が困難であった。

なお、実施例１〜８では、１種類の離型剤のみを用いたが、２種類以上の離型剤を用いてもよい。また、実施例１〜８では、１種類のシリコーンオイルのみを用いたが、２種類以上のシリコーンオイルを用いてもよい。更に、実施例１〜８では、二軸押し出し混練機で離型剤マスターバッチを製造したが、バッチ式加圧ニーダーやバンバリーミキサーで製造してもよい。更にまた、実施例１〜８では、二軸押し出し混練機でトナー化を行ったが、連続式ロールミルでトナー化を行ってもよい。

また、実施例１〜８では、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いたが、ポリエステル樹脂に限らず、スチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂を用いることも可能であり、これらの樹脂を結着樹脂として用いるとともに、離型剤マスターバッチ中に配合することにより、同様に、離型剤の結着樹脂への分散性を向上させることができる。

Claims (6)

1. １〜１０質量％のシリコーンオイルと、トナーの結着樹脂と同一の樹脂と、２５質量％以下の離型剤とを含むことを特徴とするトナー用離型剤マスターバッチ。
2. 前記シリコーンオイルは、極性を有する変性シリコーンオイルであることを特徴とする請求項１に記載のトナー用離型剤マスターバッチ。
3. 前記トナーの結着樹脂と同一の樹脂は、ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のトナー用離型剤マスターバッチ。
4. 前記離型剤は、カルナバワックスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトナー用離型剤マスターバッチ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の離型剤マスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤を含む樹脂混練物を粉砕してなることを特徴とする粉砕トナー。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の離型剤マスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤を溶融混練する工程、
   前記混練物を冷却し、粉砕する工程、及び
   前記粉砕物を分級する工程
   を具備することを特徴とする粉砕トナーの製造方法。