JP5473452B2 - トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
何故なら、フルカラートナーではトナーを重ね合わせることで所望の色を表現する。そのため、着色剤の分散が悪い場合、混色した際に上部のトナー層が下部のトナー層の色を妨げてしまうからである。また着色剤は帯電にも影響を与えており、その分散が悪いとトナーの帯電分布がブロードになったり、帯電の立ち上がりが遅くなったりしてしまう。特に近年では、高精細な画像を得る目的で2本のスリーブを用いた現像器を用いたり、現像
剤の長寿命化を目的にオートリフレッシュ現像方式を用いたりしており、現像剤の帯電安定化がますます求められている。
また、混練時の温度を低めの設定にして混練時のシェアを高めることで自己発熱によって混練を行い、着色剤の分散性を向上させることが行われている(例えば、特許文献2)。しかしこの方法だと自己発熱による混練物の温度が高くなりすぎるため、着色剤の再凝集が発生し透明性に問題がある。
えることに対して不十分となる可能性が高い。
結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有する原料混合物を押し出し機を用いて溶融混練し、トナーを得る製造方法において、
i)該結着樹脂は軟化点Tm(℃)が80℃以上、140℃以下であり、
ii)該押し出し機は溶融混練軸が同方向二軸押し出し型で、該溶融混練軸の溶融部の長さ(L)が550mm以上、1500mm以下であり、該溶融混練軸の直径(D)との比(L/D)が11.0以上、13.5以下であり、
iii)該溶融混練軸のニーディング部のバレル設定温度Ta(℃)、結着樹脂の軟化点Tm(℃)及び結着樹脂の流出開始温度Tfb(℃)の関係がTfb≦Ta≦Tmであり、
iv)原料混合物の嵩密度が0.20g/cm3以上、0.50g/cm3以下であり、
v)該着色剤がモノアゾ顔料である
ことを特徴とするトナーの製造方法。
一端から供給され、加熱されて溶融状態になりつつ混練軸の回転により混練されてもう一端より押出される。途中に脱気を主な目的とするベント孔を設置することもある。
より小さい場合やL/Dが10.0より小さい場合には、混合物の溶融滞留時間が短すぎるため
十分な混練を行うことができずに着色剤の分散が不均一になり高い着色力が得られない。また混練軸の溶融部の長さが1500mmより大きい場合やL/Dが20.0より大きい場合には、
溶融滞留時間が長すぎるため混練物に熱がかかり過ぎるため着色剤が結晶成長してしまい帯電安定性や透明性が悪化してしまう。また、耐久後の現像剤の流動性が悪化し、スジやムラが発生してしまう。特に多段現像方式においては、現像スリーブ−現像スリーブ間での現像剤にかかるストレスが大きい。そのため、着色剤の分散性が悪いとチャージアップが発生しやすい。より好ましい溶融部の長さ(L)は600mm以上、1400mm以下であり、さらに好ましくは600mm以上、1300mm以下である。また、より好ましいL/Dは11.0以上、19.0以下であり、さらに好ましくは11.0以上、16.5以下である。
ル量等によって調整可能である。例えば、モノマーとしては架橋成分(トリメリット酸等)を多く添加したり、反応時間や温度を上げることで重合を促進させることで軟化点は高くなる。また複数の樹脂を混合することでも調整可能である。結着樹脂の軟化点の範囲を上記範囲にするためには、例えば、ポリエステル成分中に含まれる、アルコール成分の比率を50〜70mol%、酸成分の比率を30〜50mol%にし、反応時間を5時間以上にすることが挙げられる。また、トリメリット酸等の架橋成分をの比率を10mol%以下にす
ることが挙げられる。
本願発明でいう結着樹脂の流出開始温度Tfb(℃)とは、結着樹脂が粉体状態から溶融
状態に変化して流出開始する温度である。
また、Tfbは、樹脂のモノマー組成や重合時の反応時間や温度等によって調整可能であ
る。例えば、モノマーとしては架橋成分(トリメリット酸等)を多く添加したり、反応時間や温度を上げて重合を促進させることで流出開始温度は高くなる。また複数の樹脂を混合することでも調整可能である。
Tfbは70℃以上、110℃以下であることが好ましい。より好ましくは75℃以上、
105℃以下である。
Tfbを上記範囲にするためには、例えば、ポリエステル成分中に含まれる、アルコール
成分の比率を50〜70mol%、酸成分の比率を30〜50mol%にし、反応時間を5時間以上にすることが挙げられる。
またトナーの場合は、粉砕時に得られる微粉砕品であっても、分級時に得られた微粉であってもトナー粒子であっても構わない。
まず、原料混合工程では、トナー内添剤として、少なくとも結着樹脂、着色剤を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー等がある。また、必要に応じてその他の材料を内添剤として使用することも可能である。例えば、離型剤や荷電制御剤等が挙げられる。
更に、上記で混合したトナー原料混合物を溶融混練して、原材料を分散させる。その混練機としては同方向二軸押し出し機であれば特に限定されるものではない。
例えば、PCM型二軸押し出し機(株式会社 池貝)、TEM型二軸押出機((株)東芝
機械製)、TEX型二軸押出機((株)日本製鋼所製)、KTX型二軸押出機((株)神戸製鋼所製)等が一般的に使用される。
)も効果的な材料分散状態を得るためには、Ln/Lは0.10以上、0.45以下であることが
好ましい。Ln/Lが0.10より小さい場合には、混練時の滞留が不十分となり材料の分散
性が悪化する傾向を示す。Ln/Lが0.45より大きい場合には、混練時のせん断が強すぎ
るために分子鎖の切断が発生するために定着性に悪影響を与える傾向を示す。
2本ロール等で圧延され、水冷等で冷却する冷却工程を経て冷却されることが好ましい。
そして、上記で得られた着色樹脂組成物の冷却物は、次いで、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、まず、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミル等で粗粉砕され、更に、ジェット式粉砕機であるIDS型粉砕機(日本ニューマチック工業(株)製)や、機械式粉砕機であるクリプトロンシステム(川崎重工業(株)製)、スーパーローター(日清エンジニアリング(株)製)、ターボミル(ターボ工業(株)製)等で粉砕される。
良い。ライナ44は、本実施の形態では角型ディスク50に対向する表面に多数の溝が設けられているものとするが、表面に溝を有さないものであっても良い。また、分級ローター41の設置方向は、図6に示したように縦型でも構わないし、横型でも構わない。また、分級ローター41の個数は、図6に示したように単体でも構わないし、複数でも構わない。
マゼンタ用着色剤としては、C.I.ピグメントレッド1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,21,22,23,30,31,32,37,38,39,40,41,48,49,50,51,52,53,54,55,57,58,60,63,64,68,81,83,87,88,89,90,112,114,122,123,150,163,202,206,207,209、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.バットレッド1,2,10,13,15,23,29,35等のマゼンタ用着色顔料が挙げられる。
イエロー用着色剤としては、C.I.ピグメントイエロー1,2,3,4,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16,17,23,65,73,74,83,180,C.I.バットイエロー1,3,20等のイエロー着色顔料が挙げられる。この中で透明性や着色力の観点からモノアゾ顔料が好ましい。
モノアゾ顔料は分子量の小さいために耐移行性が弱い、つまり樹脂への分散安定性が低い。そのため、本願の様に適度なせん断力と樹脂の軟化点以下の混練温度設定で自己発熱にて混練を行うことで分散状態を維持しやすい。何故なら、分散時の温度、つまり混練時の温度設定を高くすれば顔料の溶解度が上がり分散しやすくなる。しかし、その後冷却して溶解度が下がると過飽和状態に近くなり溶解していた顔料分子は再結晶して粒子成長を引き起こしてしまい易い。そのため適度はせん断力と混練温度設定にした製造方法は、モノアゾ顔料に適用することが好ましい。
なお、これら着色剤の含有量は、トナー中の結着樹脂100質量部に対して、好ましくは1〜10質量部であり、さらに好ましくは3〜8質量部である。
着色剤は分散性を向上させるために、あらかじめ結着樹脂と着色剤を混練させたマスターバッチとして添加しても良い。マスターバッチ化工程において、結着樹脂と着色剤とを混練する際は、固形分質量換算での結着樹脂と着色剤との割合が90:10〜40:60、好ましくは85:15〜45:55が良い。結着樹脂に対する着色剤の割合が10質量%より小さいときは、着色剤に対して多量の第1の結着樹脂を混練機に仕込まねばならず、第1の混練物中で着色剤の偏析が起こり易く、これを均一系に持っていくためには、混練時間を長く設定せざるを得なく生産性が悪くなり好ましくない。
例えば、スチレン、クロルスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレフィン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸のエステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン等の単独重合体又は共重合体が挙げられる。
結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いる場合は、アルコール成分とカルボン酸、カルボン酸無水物、又はカルボン酸エステル等のカルボン酸成分を原料モノマーとして用いたものが使用できる。
具体的には、例えば2価のアルコール成分として、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、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、ポリオキシプロピレン(2.0)−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、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、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。
3価以上のアルコール成分としては、例えばソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。
カルボン酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸等の芳香族ジカル
ボン酸類又はその無水物;こはく酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸等のアルキルジカルボン酸類又はその無水物;炭素数6〜12のアルキル基又はアルケニル基で置換されたこはく酸又はその無水物;フマル酸、マレイン酸及びシトラコン酸等の不飽和ジカルボン酸類又はその無水物;が挙げられる。
本発明に用いられる結着樹脂は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)
により測定される分子量分布がメインピーク(Mp)を分子量3,500〜30,000の領域に有しており、特に分子量5,000〜20,000の領域に有しており、Mw/Mnが5.0以上であることが好ましい。メインピークが分子量3,500以上の領域にある場合には、トナーの耐ホットオフセット性が十分になる。一方、メインピークが分子量30,000以下の領域にある場合には、十分なトナーの低温定着性が得られ、高速定着への適用が可能になる。また、Mw/Mnが5.0以上である場合には良好な耐オフセット性を得ることができる。
また、ベヘニン酸モノグリセリド等の脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物等も離型剤として用いられる。特に好ましく用いられる離型剤としてのワックスは、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、カルナバワックス等である。
本発明に用いられるワックスの添加量としては、トナー中の結着樹脂100質量部に対する含有量が1〜10質量部、好ましくは2〜8質量部使用するのが良い。1質量部以上であることで、溶融時にトナー表面に出て離型性を発揮させるため、少ない熱量及び圧力で済む。一方、10質量部以下であることで、トナー中でのワックス量が好適なものとなり、透明性や帯電特性が劣ることを防げる。
チルサリチル酸のアルミニウム化合物が特に好ましい。
2質量部以上であると帯電立ち上りの効果が得られ、10質量部以下であると環境変動が小さくなるためである。
流動性向上剤としては、例えば、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末等のフッ素系樹脂粉末;湿式製法によるシリカ微粉末、乾式製法によるシリカ微粉末等のシリカ微粉末、それらシリカ微粉末をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等の処理剤により表面処理を施した処理シリカ微粉末;酸化チタン微粉末;アルミナ微粉末、処理酸化チタン微粉末、処理酸化アルミナ微粉末等が挙げられる。
り好ましくは50m2/g以上のものが良好な結果を与える。流動性向上剤は、トナー粒
子100質量部に対して0.01〜8質量部添加することが好ましく、0.1〜4質量部添加することがより好ましい。
流動性向上剤の外添は、先述したように、例えばヘンシェルミキサー等の混合機により流動性向上剤とトナー粒子とを十分混合することによって行われる。このような混合作業により、トナー粒子表面に流動性向上剤を有するトナーを得ることができる。
トナーの重量平均粒径が10μm以下である場合は、高画質化に寄与し得る微粒子が多いことを意味し、感光ドラム上の微細な静電荷像上には忠実に付着する傾向にあり、ハイライト部の再現性が向上し、さらに解像性も向上する傾向がある。また、必要以上にトナーが静電荷像に乗りすぎることや、トナー消費量が増大することを防ぐ傾向もある。
逆にトナーの重量平均粒径が4μm以上である場合には、トナーの単位質量あたりの帯電量が高くなることを防ぎ、画像形成に用いた場合、画像濃度の低下、特に低温低湿下での画像濃度の低下を防げる。これにより、特にグラフィック画像のような画像面積比率の高い用途に向いている。また、4μm以上である場合、キャリア等の帯電付与部材との接触帯電がスムーズに行われやすくなり、充分に帯電し得ないトナーが増大することを防ぎ、非画像部への飛び散りによるカブリを防げる。重量平均粒径が4μm以上のトナーでは、トナー自己凝集が起こりにくく、キャリアとの均一混合が短時間で達成され、トナーの連続補給耐久において、カブリが生じることを防げる。
本発明の製造方法により製造されたトナーは、一成分系現像剤及び二成分系現像剤に適用でき、特に何らこれを限定するものではないが、本発明で製造されたトナーを二成分系現像剤に用いる場合には、トナーは磁性キャリアと混合して使用される。磁性キャリアとしては、例えば鉄又は表面酸化処理鉄;ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、マグネシウム、希土類等の金属粒子;それらの合金粒子;それらの酸化物粒子;それらのフェライト;それらの磁性粒子の表面を樹脂で被覆した被覆キャリア;それらの磁性粒子を樹脂粒子中に分散した磁性粒子分散型樹脂キャリア等が使用できる。
樹脂等が挙げられる。これらは、単独又は複数で用いられる。上記被覆材の処理量は、磁性粒子に対し0.1〜30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.5〜20質量%である。
磁性キャリアの50%平均粒径は10〜100μmであることが好ましく、20〜70μmであることがより好ましい。
本発明で製造されたトナーと磁性キャリアとを混合して二成分系現像剤を調製する場合、その混合比率は、現像剤中のトナー濃度が2〜15質量%とすることが、通常良好な結果を得る上で好ましく、4〜13質量%であることがより好ましい。
本発明の現像方法を用いた現像装置の一例を図8に示す。現像装置1における現像容器2内に収容された現像剤Tは、まず、像担持体10の回転方向aの上流側に配置された、第一のマグネットロール8’を内包した第一の現像スリーブ8により担持、搬送される。そして、現像スリーブ8上に対して近接して配置された現像剤層厚規制部材9によって、現像スリーブ表面に現像剤層が形成される。その後、現像剤Tは、現像スリーブ8により現像スリーブ8と像担持体10とが対向する第一の現像領域へと搬送され、現像に供される。その後、第一の現像スリーブ表面に残存した現像剤は、第一の現像スリーブ8と像担持体10の回転方向aの下流側に配置された第二の現像スリーブ11とが対向する領域で、第二の現像スリーブ11へと受け渡される。第二の現像スリーブ11に受け渡された現像剤Tは、第二の現像スリーブ11により担持、搬送され、第二の現像スリーブ11と像担持体とが対向する第二の現像領域へと搬送され、現像に供される。その後、第二の現像スリーブ表面に残存する現像剤は、現像容器2内に回収される。
40℃のヒートチャンバ中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、THF試料溶液を約100μl注入して測定する。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。またカラムとしては、市販のポリスチレンジェルカラムを複数本組み合わせて使用することが好ましく、例えば昭和電工(株)製のshodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807、800Pの組み合わせや、東ソー(株)製のTSKgelG1000H(HXL)、G2000H(HXL)、G3000H(HXL)、G4000H(HXL)、G5000H(HXL)、G6000H(HXL)、G7000H(HXL)、TSKguard
columnの組み合わせを挙げることができる。
THF試料溶液は以下のようにして作製する。試料をTHF中に入れ数時間放置した後、十分振とうし、THFと良く混ぜ(試料の合一体がなくなるまで)、さらに12時間以上静置する。このときTHF中への浸漬時間が24時間以上となるようにする。その後、サンプル処理フィルター(ポアサイズ0.2〜0.5μm、例えばマイショリディスクH−25−2 東ソー(株)製等が利用できる)を通過させ、GPC用のTHF試料溶液とする。試料濃度は、樹脂成分が0.5〜5mg/mlとなるように調整する。
結着樹脂の軟化点温度の測定には、フローテスターCFT−500型((株)島津製作所製)を用いる。試料は60meshパス品を約1.0g秤量する。この試料を、成形器を使用し、100kg/cm2の加重で1分間加圧する。
温度Tmとする。また樹脂の流出開始温度Tfbは試料の熱膨張によるピストンのわずかな上昇が行われた後、再びピストンが明らかに降下し始める温度のことを示す。
また結着樹脂を2種類以上使用する場合は、実際にトナー化する比率で混合したものを
サンプルとして使用した。
SET TEMP 50.0(℃)
MAX TEMP 180.0(℃)
INTERVAL 3.0(℃)
PREHEAT 300.0(秒)
LOAD 20.0(kg)
DIE(Diameter)1.0(mm)
DIE(Length) 1.0(mm)
PLUNGER 1.0(cm2)
本発明において、トナーの平均粒径はコールターカウンターTA−II型(ベックマンコールター(株)製)を用いて行うが、コールターマルチサイザー(ベックマンコールター(株)製)を用いることも可能である。電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。例えば、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィ
ックジャパン(株)製)が使用できる。
測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置によりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、2.00μm以上のトナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出する。それから本発明に係る体積分布から求めた重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求める。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm;2.52〜3.17μm;3.17〜4.00μm;4.00〜5.04μm;5.04〜6.35μm;6.35〜8.00μm;8.00〜10.08μm;10.08〜12.70μm;12.70〜16.00μm;16.00〜20.20μm;20.20〜25.40μm;25.40〜32.00μm;32.00〜40.30μmの13チャンネルを用いる。
JISZ2504に準拠した測定器(蔵持科学器械製作所製)を用いて、嵩密度の測定を行った。具体的には、ロートを通して、25ccの測定カップに山盛りになるまでサンプルを入れる。山盛りになったカップのサンプルにブレードを垂直に立てて、サンプルの表面をすり切る。測定カップに入った重量から嵩密度の算出を行った。
粉砕樹脂の平均粒径及び粒度分布は、レーザー回折式粒度分布測定装置HELOS(日本電子製)に乾式分散ユニットRODOS(日本電子製)を組み合わせて用い、レンズ焦点距離200mm,分散圧3.0bar,測定時間1〜2秒の測定条件で粒径0.5μm〜350.0μmの範囲を31チャンネルに分割して測定し、体積分布の50%粒径(メジアン径)を平均粒径として求める。
樹脂1.0gを秤量(W1g)し、円筒ろ紙(例えばNo.86Rサイズ28×100
mm、東洋ろ紙社製)に入れてソックスレー抽出器にかけ、溶媒としてTHF200mlを用いて、16時間抽出する。このとき、溶媒の抽出サイクルが約4分〜5分に一回になるような還流速度で抽出を行う。抽出終了後、円筒ろ紙を取り出し、40℃で8時間真空乾燥し、抽出残分を秤量する(W2g)。
樹脂のTHF不溶分は、下記式より求められる。
THF不溶分=W2/W1×100(%)
(樹脂1の製造例)
ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:16.0mol%
ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:32.0mol%
テレフタル酸:40.0mol%
エチレングリコール:4.0mol%
トリメリット酸:5.0mol%
フマル酸:15.0mol%
アクリル酸:3.0mol%
上記ポリエステルモノマーを4口フラスコに仕込み、減圧装置、水分離装置、窒素ガス
導入装置、温度測定装置及び攪拌装置を装着して窒素雰囲気下にて170℃で攪拌する。そ
こに、ビニル系重合モノマー(スチレン:90.0mol%と2エチルヘキシルアクリレート
:8.0mol%))と重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド(BPO)2.0mol%を混合したものを滴下ロートから4時間かけて滴下した。その後、170℃で5時間反応した
後、240℃に昇温してジブチル錫オキシド(DBO)を0.3質量%添加し、5時間縮重合反
応を行った。反応終了後容器から取り出し、冷却、粉砕して樹脂1を得た。なお、表2に樹脂1のポリエステル部、スチレンアクリル部、樹脂の重合法による製造時の条件を示した
。樹脂1の物性を表1に示す。
<樹脂2〜5の製造例>
表1に記載のモノマー用い、記載の製造条件で樹脂1の製造例と同様に、樹脂2〜5を得た。
樹脂1と樹脂2をそれぞれ50wt%の比率でヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)製)で混合した。そして得られた混合物をマイクロACMパルベライザ(ホソカワミクロン
)にて5000rpmの回転速度で2回粉砕を行い、結着樹脂1を得た。結着樹脂1の物性
を表2に示す。
使用する樹脂を変更する以外は結着樹脂1と同様にして、結着樹脂2,3を得た。結着樹脂2,3の物性を表2に示す。
粉砕する回数を1回にすること以外は結着樹脂1と同様にして、結着樹脂4を得た。結着樹脂4の物性を表2に示す。
粉砕する際の回転数を3000rpmに変更すること以外は結着樹脂4と同様にして、結着樹脂5を得た。結着樹脂5の物性を表2に示す。
樹脂4のみを3000rpmで1回粉砕した後に、未粉砕の樹脂1とヘンシェルミキサー
にて混合して、結着樹脂6を得た。結着樹脂6の物性を表2に示す。
使用する樹脂を変更する以外は結着樹脂1と同様にして、結着樹脂7,8を得た。結着
樹脂7,8の物性を表2に示す。
結着樹脂1をさらにジェットミル粉砕にて粉砕して、結着樹脂9を得た。結着樹脂9の
物性を表2に示す。
結着樹脂1を未粉砕の状態で結着樹脂10を得た。結着樹脂10の物性を表2に示す。
下記に示す材料を用いて磁性微粒子分散型コアを作製した。
・フェノール 10.0質量部
・ホルムアルデヒド溶液(37質量%水溶液) 4.0質量部
・マグネタイト粒子(個数平均粒径D1=0.28μm、磁化の強さ75Am2/kg、比抵抗5.5×105Ω・cm) 86.0質量部
上記材料と、28質量%アンモニア水5.0質量部、水10.0質量部をフラスコに入れ、攪
拌、混合しながら30分間で90℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて硬化させた。その後、30℃まで冷却し、更に水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5hPa以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性微粒子が分散された状態の磁性微粒子分散型コアを得た。
続いて、一方の末端にエチレン性不飽和基を有する重量平均分子量4,500のメチルメタ
クリレートマクロマー5.0質量部、メチルメタクリレート50.0質量部、シクロヘキシルメ
タクリレート50.0質量部を、還流冷却器、温度計、窒素吸い込み管及びすり合わせ方式撹拌装置を配した4ツ口フラスコに添加し、更にトルエン100.0質量部、メチルエチルケト
ン100.0質量部、アゾビスイソバレロニトリル2.5質量部を加え、窒素気流下80℃で
10時間保ち、コート材用樹脂溶液(固形分35質量%)を得た。
得られたコート材用樹脂溶液30.0質量部に対して、シリコーン粒子(個数平均粒径0.2μm)1.5質量部、カーボンブラック(個数平均粒径30nm、DBP吸油量40ml/1
00g)1.5質量部を、トルエン70.0質量部をビーズミル(RMH−03型、アイメック
ス(株)製)にてビーズ径0.5mmのガラスビーズを用いて分散し、コート材を得た。
続いて、流動層コーティング装置(スパイラフロー、フロイント産業(株)製)を用いて、磁性微粒子分散型コア100質量部を85℃にて流動させながら、コート材6質量部をスプレーノズルにて吹き付け、その後、流動させながら溶媒を110℃で揮発、乾燥させて
、コア表面へのコートを行った。このコートされた磁性微粒子分散型コアを目開き75μ
mの篩で分級して、平均粒径40μm、比抵抗5.0×108Ω・cm、真比重3.5g/cm3
、磁化の強さ(σ1000)52.5Am2/kg、残留磁化5.1Am2/kg、のコートキ
ャリアを得た。
・結着樹脂1(樹脂1:樹脂4=50:50、樹脂粒度20μm) 100質量部・ピグメントイエロー 74 7.0質量部・パラフィンワックス(融点75℃) 5質量部・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
上記の材料に加えて原混物の量に対して5wt%の水を加えた上でヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)製)で混合した。さらにその原混物を二軸式押出機(PCM−70型、池貝製作所製)にて溶融混練した。この際用いたPCM−70は混練溶融部の長さLは900mmであり、溶融部の長さと混練軸の直径の比L/Dは12.9であった。またニー
ディング部のバレル設定温度Taは95℃とし、混練軸の回転速度を400rpm、主軸冷却を行うために主軸の内部に10L/minの冷却水を流した。さらに得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、トナー粗砕物を得た。得られたトナー粗砕物を、機械式粉砕機(ターボミル ターボ工業株式会社)を用いて微粉砕した。この際、微粉砕品としてサンプルを抜き取った。
・結着樹脂1(樹脂1:樹脂4=50:50、樹脂粒度20μm) 100質量部・ピグメントイエロー 74 7.0質量部・パラフィンワックス(融点75℃) 5質量部・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部・上記で抜取った微粉砕品 20質量部
口から混練機に原混物を供給する。その際、フィード量350kg/hを上限とし、30min間安定して押し出し口から吐出されるフィード量を生産タクトとした。ちなみにこの
時のフィード量は250kg/hであり十分な生産タクト量であった。さらに得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、トナー粗砕物を得た。得られたトナー粗砕物を、機械式粉砕機(ターボミル ターボ工業株式会社)を用いて微粉砕した。その後、図6に記載の表面改質装置にて、表面改質と分級を同時に行って、トナー分級
品を得た。
得られたトナー分級品100質量部に対して、BET比表面積100m2/gのアナタ
ーゼ型の酸化チタンを1.0質量部、BET比表面積130m2/gの疎水性シリカ1.
0質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で混合して、評価用トナー1を得た。得られたトナー1の重量平均粒径(D4)は6.5μmであった。製造時の条件を表2に示す。
トナー1とコートキャリアを用いて、現像剤の作製を行った。上記コートキャリア90質
量部に対し、トナー1を10質量部加え、V型混合機により5分間混合し現像剤とした。
条件:
印刷環境 温度30℃/湿度80RH%(以下「H/H」)
温度23℃/湿度5RH%(以下「N/L」)
紙1 カラーレーザーコピアペーパー(81.4g/m2)
紙3 カラーレーザーコピア光沢厚紙NS−701(150g/m2)
(いずれもキヤノンマーケティングジャパン株式会社)
現像条件 現像コントラストを自由に変更できるように改造した。
現像器空回転 本体の現像器のスリーブ周速を自由に変更し、空回転できるように改造した。
耐久後、A4全面ベタ白画像をカラーレーザーコピアペーパーで出力した。カブリは白地部分の白色度をリフレクトメーター(東京電色社製)により測定し、その白色度と転写紙の白色度の差からカブリ濃度(%)を算出し、評価した。評価基準は次の通りである。A:非常に良好(0.5%未満)
B:良好(0.5%以上、1.0%未満)
C:やや良好(1.0%以上、1.5%未満)
D:普通(1.5%以上、2.5%未満)
E:やや悪い(2.5%以上、〜3.0%未満)
F:悪い(3.0%〜4.0%)
G:非常に悪い(4.0%以上)
なお製品として問題ないレベルは、A乃至Dである。
二成分系現像剤が投入された現像器を補給用現像剤が補給されない状態でそれぞれN/L
環境、H/H環境で空回転させた。空回転時のスリーブの周速は700mm/秒で、1時
間空回転後、10分間止めるという工程を繰り返し、合計で20時間空回転させた。その後、紙上トナー量が0.55mg/cm2となるように現像コントラストを調整し、A4全面ベタ画像をカラーレーザーコピアペーパーで出力した。その後、下記測定器、測定条件で耐久前後の明度L*を測定した。
明度L*はSpectroScan Transmission(GretagMac
beth社製)を用いて測定することによって求められる。以下に具体的な測定条件の一例を示す。
<測定条件>
観測光源:D50
観測視野:2°
濃度:DIN NB
白色基準:Pap
フィルター:なし
評価基準は下記のように行った。
A:非常に良好 83.0以上
B:良好 82.0以上、83.0未満
C:やや良好 81.0以上、82.0未満
D:普通 80.0以上、81.0未満
E:やや悪い 78.0以上、80.0未満
F:悪い 76.0以上、78.0未満
G:非常に悪い 76.0未満
なお製品として問題ないレベルは、A乃至Dである。
定着性評価としては、図10に示すようなベルト定着器を用いた。定着条件としては、定着スピードを250mm/sec、定着ニップ幅30mm、定着ニップ圧0.15MPa
とした。
まず、図11に示すようなA4画像(印字比率:20%)と、記録材としては、105g/m2紙を用いた。記録材上のトナーの載り量は1.2mg/cm2となるように現像バイアスを調整しながら画像を出力した。得られた画像は、N/N(23℃/60%)環境下に
て24時間調湿した。
続いて、N/N環境下にてトナーの低温定着性の評価を行った。調湿した画像を用いて、定着ベルトの温度を100〜200℃の範囲で5℃ずつ上げながら通紙を行った。通紙した画像は、トナー画像部分をφ60mm×40mmの円柱状のローラ(真鍮製:798g)を5往復させることで十字に折り曲げ開いた後に、22mm×22mm×47mmの四角柱状のおもり(真鍮製:198g)の断面にシルボン紙(ダスパーK3−半切、小津産業(株)製)を巻き付け10回擦り、トナー像の剥離率が25%以下となる温度を、定着温度とした。剥離率の測定には、画像処理システム(Personal IAS)を用
いた。
定着性評価としては、図10に示すようなベルト定着器を用いた。定着条件としては、定着スピードを250mm/sec、定着ニップ幅30mm、定着ニップ圧0.15MPaとした。
まず、図12に示すようなA4画像(印字比率:15%)と、記録材としては、64g/m2紙を用いた。記録材上のトナーの載り量は0.2mg/cm2となるように現像バイアスを調整しながら画像を出力した。得られた画像は、N/N(23℃/60%)環境下にて
24時間調湿した。
続いて、N/N環境下にてトナーのホットオフセット性の評価を行った。調湿した画像を用いて、定着ベルトの温度を120〜220℃の範囲で5℃ずつ上げながら通紙を行った。通紙した画像は、トナー画像部分以外の領域でカブリ濃度測定を行った。カブリ濃度測定には、反射濃度計(TC−6DS、東京電色(株)製)を用い、(反射濃度の最大値)−(反射濃度の最小値)が0.5以下となる温度を、ホットオフセット性が問題ない温度であると判断し、表4に記載した。
定着性評価としては、図10に示すようなベルト定着器を用いた。定着条件としては、定着スピードを250mm/sec、定着ニップ幅30mm、定着ニップ圧0.15MPaとした。
図11に示すようなA4画像(印字比率:20%)と、記録材としては、80g/m2紙を用いた。記録材上のトナーの載り量は0.55mg/cm2となるように現像バイアスを調整しながら画像を出力した。得られた画像は、N/N環境下にて24時間調湿した。調湿した
画像を用いて、定着ベルトの温度は低温定着性の評価で最もグロスが高くなる温度で通紙した画像を用いて反射濃度値測定を行った。得られた画像は、反射濃度計X−Rite500型により反射濃度測定を6点行い、以下の基準で評価した。
A:反射濃度値が、1.45以上
B:反射濃度値が、1.40以上1.45未満。
C:反射濃度値が、1.35以上1.40未満。
D:反射濃度値が、1.35未満(実用不可レベル)。
表3に示したように、ニーディング部のバレル設定温度と結着樹脂を変更すること以外は、実施例1と同様にして各評価を行った。
表3に示したように、溶融部の長さと混練軸の直径、混練軸内部に冷却水を流さないこと以外は実施例1と同様にして各評価を行った。
なお、実施例11及び12を、それぞれ参考例11及び12とする。
表3に示したように、結着樹脂と混合する微粉砕品の質量部を変更すること以外は実施例1と同様にして各評価を行った。
・結着樹脂6 100質量部・ピグメントイエロー 74 7.0質量部・パラフィンワックス(融点75℃) 5質量部・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
上記の材料に加えて原混物の量に対して5wt%の水を加えた上でヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)製)で混合した。その時得られた原混物の嵩密度は0.49g/cm3であった。さらにその原混物を二軸式押出機(PCM−70型、池貝製作所製)にて溶融混練した。この際用いたPCM−70は混練溶融部の長さLは900mmであり、溶
融部の長さと混練軸の直径の比L/Dは12.9であった。またニーディング部のバレル設定温度Taは95℃とし、混練軸の回転速度を400rpm、主軸冷却を行うために主軸の内部に10L/minの冷却水を流した。さらに得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、トナー粗砕物を得た。得られたトナー粗砕物を、機械式粉砕機(ターボミル ターボ工業株式会社)を用いて微粉砕した。その後、図6に記載の表面改
質装置にて、表面改質と分級を同時に行って、トナー分級品を得た。
得られたトナー分級品100質量部に対して、BET比表面積100m2/gのアナタ
ーゼ型の酸化チタンを1.0質量部、BET比表面積130m2/gの疎水性シリカ1.
0質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で混合して、評価用トナー1を得た。得られたトナー1の重量平均粒径(D4)は6.5μmであった。製造時の条件を表2に示す。
トナー1とコートキャリアを用いて、現像剤の作製を行った。上記コートキャリア90質
量部に対し、トナー1を10質量部加え、V型混合機により5分間混合し現像剤とした。評
価結果は表4に示した。
表3に示したように、結着樹脂、原混物への水添加の量やニーディング部のバレル温度や混練軸の冷却の有無を変更すること以外は実施例16と同様にして各評価を行った。
表3に示したように、結着樹脂、溶融混練部の長さ、バレル温度や混練軸の冷却の有無を変更すること以外は実施例16と同様にして各評価を行った。
表3に示したように、ニーディング部のバレル温度を変更すること以外は実施例17と
同様にして各評価を行った。
比較例1では、バレル設定温度が高いためチャージアップが発生するためカブリが悪化しNGレベルであった。
比較例2では、バレル設定温度が低いため着色剤の分散性が悪化し着色力が低下しNGレベルであった。
表3に示したように、結着樹脂とニーディング部のバレル温度を変更すること以外は実施例17と同様にして各評価を行った。
比較例3では、結着樹脂の軟化点が低いためホットオフセット性やHH環境でのカブリがNGレベルであった。
比較例4では、結着樹脂の軟化点が高いため低温定着性がNGレベルであった。
表3に示したように、溶融部の長さと直径、及び混練軸の冷却の有無を変更すること以外は実施例17と同様にして各評価を行った。
表3に示したように、樹脂を変更すること以外は実施例17と同様にして各評価を行っ
た。
比較例9では原混物の嵩密度が低いため混練機への食い込み性が悪く、生産タクトがNGレベルであった。
表3に示したように、着色剤をピグメントイエロー17に変更すること以外は実施例1
と同様にして各評価を行った。
Claims (3)
- 結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有する原料混合物を押し出し機を用いて溶融混練し、トナーを得る製造方法において、
i)該結着樹脂は軟化点Tm(℃)が80℃以上、140℃以下であり、
ii)該押し出し機は溶融混練軸が同方向二軸押し出し型で、該溶融混練軸の溶融部の長さ(L)が550mm以上、1500mm以下であり、該溶融混練軸の直径(D)との比(L/D)が11.0以上、13.5以下であり、
iii)該溶融混練軸のニーディング部のバレル設定温度Ta(℃)、結着樹脂の軟化点Tm(℃)及び結着樹脂の流出開始温度Tfb(℃)の関係がTfb≦Ta≦Tmであり、
iv)原料混合物の嵩密度が0.20g/cm3以上、0.50g/cm3以下であり、
v)該着色剤がモノアゾ顔料である
ことを特徴とするトナーの製造方法。 - 該原料混合物に水を添加した後、溶融混練することを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 該溶融混練軸内部に冷却手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載のトナーの製造方法。
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