JPH04328580A

JPH04328580A - トナーの製造方法

Info

Publication number: JPH04328580A
Application number: JP3122829A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ukai; 俊幸鵜飼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1992-11-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真用トナーの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真用トナーは、結着樹脂、染顔料
、荷電制御剤及びワックス等を含有する原材料を、混合
、溶融混練し、粉砕、分級して得られる。この際重要な
点は、混練工程において、染顔料や荷電制御剤を結着樹
脂中に均一な状態にまで分散させることである。分散不
良が生じると、帯電特性が悪化し、高湿下においてカブ
リやトナー飛散が発生する。又カラートナー等において
は、鮮明な色調が得られなくなる。

【０００３】上記のごとく、混練工程は、トナー製造に
おいて重要な位置を占める。従来、この工程において、
ロールミル、ニーダー、押出機等が用いられてきたが、
連続生産が可能なこと等の理由により二軸式の押出機が
広く使用されている。通常トナーの製造に用いられる押
出機は、図２のごとき装置である。中空の構造を持ち、
温度を一定に保つ加熱シリンダー１の中に２本のパドル
２と呼ばれる回転する軸が通っている。原材料は、加熱
シリンダー１の一端から供給され、加熱されて溶融状態
になりつつパドルの回転により混練されてもう一端に排
出される。途中に、脱気を主な目的とするベント口３を
設置することもある。

【０００４】図３にパドルの模式図を示す。パドルの断
面は、図のようなプロペラ上のものや、三角型のもの等
が使用され、常に一方の先端が他方をこするがごとく回
転するように、位相をずらせてセットされている。この
構造により、混練物をパドル及びシリンダー壁に付着す
ることなしに、前方へ送るセルフクリーニング作用を持
つ。二本のパドルの回転方向は同方向、異方向とも使用
されるが、同方向が一般的である。

【０００５】パドルは大別して二種類の部分から成り立
っている。ひとつは送りスクリュー部で、その略図を図
４に示す。この部分はＳ旋状のスクリューで、混練物を
加熱しつつ前方へ送る機能を持つ。シリンダー内におけ
る混練物の粘度が高い場合には、スクリュー部の壁と混
練物との摩擦による剪断作用により混練されるが、低い
場合は混練はほとんど行われない。

【０００６】もう一つはニーディング部で、ここで主に
混練を行う。ここには図５のようなプロペラ状のブロッ
クを組み合わせたもの、図６のようなパイナップル状の
もの、排出と逆の方向へ送る戻しスクリュー等が使用さ
れる。図３におけるニーディング部は、図５のものを用
いている。ニーディング部の混練作用を図７に示す。こ
の部分は、混練物を前方へ送る効果がほとんどなく、混
練物が滞留し、充満する。そしてパドルの回転に伴って
圧縮・引き伸ばしの体積変化を受けて混練される。又、
加熱シリンダー壁とパドル間、パドルとパドル間での剪
断作用によっても混練が行われる。

【０００７】押出装置の設定条件には、加熱温度、パド
ル構成、パドル回転数及び原料の供給量等がある。

【０００８】通常トナーを製造する場合、剪断を強く行
うため、シリンダー内における混練物の粘度をできるだ
け高くする温度条件で行うのが一般的である。そのとき
、ニーディング部を長く設定すると、強く滞留が起こり
、混練物がつまる状況が発生するため、ニーディング部
は一か所で、且つパドル長の１０％以下のパドル構成が
用いられている。

【０００９】しかしながら、結着樹脂の溶融粘度が低く
、且つシャープメルトである場合、加熱温度を低く設定
し、シリンダー内における混練物の粘度を高め、剪断を
強く行おうとしても、温度に対する粘度の変化が急激に
起こる。このため、加熱シリンダーの温度を非常に狭い
範囲で制御しなければならず、わずかの温度のふれでシ
リンダー内の混練物の粘度が増大し、混練装置に過負荷
がかかり停止してしまう状況が多く発生する。それゆえ
、加熱シリンダーの温度をある程度高めに設定し、完全
に溶融した低い粘度の状態で混練せざるをえない。

【００１０】しかし、通常のパドル構成では、ニーディ
ング部の混練物を滞留させる効果が少ないため、あたか
も水が流れるがごとくニーディング部を通過してしまい
、混練物の圧縮、引き伸ばしがほとんど起こらず、分散
の悪化が発生する傾向がある。特に、フルカラートナー
の場合、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラツクのト
ナーを重ねあわせて定着させる必要があり、混色性を良
くし、表面を平滑にする理由から、溶融粘度が８０℃で
２×１０５ポイズ以上１×１０７ポイズ以下、１００℃
で１×１０３ポイズ以上１×１０５ポイズ以下のような
低粘度で且つ非常にシャープメルトな結着樹脂が使用さ
れるが、通常のパドル構成では染顔料や荷電制御剤の分
散不良を起こし、帯電性の低下による高湿下におけるカ
ブリの増加が発生した。又、トナーの着色力が低下し、
鮮明な色調が得られない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のごとき欠点を解決した混練装置及びこれを用いたトナ
ーの製造方法を提供するものである。

【００１２】すなわち、本発明の目的は、染顔料及び荷
電制御剤が結着樹脂中に均一に分散した電子写真用トナ
ーの製造方法を提供するものである。

【００１３】更に別の目的は、結着樹脂の溶融粘度が低
くかつシャープメルトな場合でも、十分に分散が行われ
るような混練装置及びこれを用いたトナーの製造方法を
提供するものである。

【００１４】又、別の目的は、帯電性が良く、鮮明な色
調のフルカラートナーの製造方法を提供するものである
。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、溶融
粘度が８０℃で２×１０５ポイズ以上１×１０７ポイズ
以下、１００℃で１×１０３ポイズ以上１×１０５ポイ
ズ以下である結着樹脂を使用するトナーを製造する工程
において、■結着樹脂に染顔料、荷電制御剤等を添加し
て前混合を行った原料混合物を最大粒径１０μ以上２０
０μ以下に調整し、■原料投入口と排出口とを有し、管
内には軸方向にパドルが設けられた中空管状の混練装置
であって、パドルが送りスクリュー部とニーディング部
とに区分され、当該ニーディング部を二か所以上有する
と同時に、排出側のニーディング部の長さがパドル全長
に対して２０％以上５０％以下である混練装置を用いて
、前記原料混合物を溶融混練することを特徴とするトナ
ーの製造方法に関する。

【００１６】前述したように、特に溶融粘度が８０℃で
２×１０５ポイズ以上１×１０７ポイズ以下、１００℃
で１×１０３ポイズ以上１×１０５ポイズ以下であるよ
うな低溶融粘度で且つシャープメルトな結着樹脂を使用
する場合、シリンダー内では完全に溶融して粘度の非常
に低い状態で混練せざるをえない。このような混練物が
水のような状況では、シリンダーとパドル間、パドルと
パドル間の剪断力は期待できず、パドルを高速で回転さ
せ、混練物を強力に撹拌する方法がもっとも効果がある
。しかし、この方法を用いるためには、混練物が高密度
でニーディング部に充満していることが必要である。

【００１７】本発明においては、図１に示すようにニー
ディング部を二か所以上有するが、その理由は、実際に
混練を行う前に、数か所のニーディング部を通過させる
ことにより、混練物を完全に溶融状態にするためである
。送りスクリュー部においても溶融は起こるが、完全に
行うためにはスクリュー部を長く設定する必要がある。ニーディング部を設けることにより、混練物を溶融する
部分を小さくでき実際の混練を行うニーディング部を十
分な長さに設定することが可能となる。混練物を溶融手
段にすることで、最終段階の排出側のニーディング部に
おける混練物の充満率を高め、混練を良くすることがで
きる。

【００１８】次に、混練を行う排出側のニーディング部
は、混練物を十分に充満させるため、パドル全長の少な
くとも２０％以上は必要である。しかし、極端に長く設
定すると、混練物の詰まりが発生するため、５０％以下
に設定するのが望ましい。

【００１９】このパドル構成により、シリンダー内にお
ける混練物の粘度が低い場合でも十分にニーディング部
に充満し、強力な撹拌を行うことができる。

【００２０】又、このニーディング部の前にベント口を
設置し、脱気を行うことが好ましい。脱気により混練物
の密度が更に高くなり、混練が強化される。

【００２１】ニーディング部のパドルは、すでに説明し
た図５、図６等の形状のものや、戻しスクリュー等、混
練物を滞留させる効果のあるものがすべて使用可能であ
り、それらを数種、組み合わせて使用する。シリンダー
中の混練物の粘度が特に低い場合は、排出側に戻しスク
リューを使用することが望ましい。又、パドルの断面は
プロペラ状のタイプのものである必要はなく、三角型の
もの等すべて使用可能である。

【００２２】結着樹脂に染顔料、荷電制御剤等を添加し
て前混合を行った原料混合物は、従来の混練装置では溶
融する段階で強くシェアをかけるために最大粒径を数ｍ
ｍに調整するのが一般的であるが、低溶融粘度で且つシ
ャープメルトな結着樹脂を使用する場合は効果がない。本発明者は、本発明の混練装置を使用する場合、完全に
溶融した状態で強撹拌を行うため、むしろ原料混合物を
最大粒径１０μ以上２００μ以下とすることにより、染
顔料や荷電制御剤の分散が非常に良くなることを見いだ
した。１０μ以下であると混合物の見掛け密度が小さす
ぎるため、パドルへの食い込みが悪くなり、処理量が大
幅に減少する。又、２００μをこえると、染顔料や荷電
制御剤の分散が期待したほどには良化しない。この方法
により、染顔料や荷電制御剤の分散を更に良好にするこ
とが可能となる。

【００２３】上記の方法により製造したトナーは、従来
のトナーと比較して、染顔料や荷電制御剤の分散が良好
である。その結果、高湿下において、帯電の低下がはる
かに少ないため、トナーの飛散が発生せず、カブリの少
ない画像が得られる。

【００２４】又、着色力が増大するため、同量の染顔料
を使用しても、従来よりも高い濃度を確保することがで
きる。更に、フルカラートナーにおいては、分散性が向
上したことにより、鮮明な色調のトナーを得ることがで
きる。

【００２５】一方、本発明に使用する結着樹脂は、公知
のものがすべて使用可能であるが、たとえばポリスチレ
ン、ポリＰ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなど
のスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン−Ｐ−
クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合
体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビ
ニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル
共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチ
レン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル
酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共
重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチ
レン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−ク
ロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロ
ニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共
重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、ス
チレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタ
ジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチ
レン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン
−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル
共重合体などのスチレン系共重合体、ポリメチルメタク
リレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル
、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂
、ポリビニルブチラール、ポリアマイド、ポリアクリル
酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノー
ル樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石
油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが
単独或は混合して使用できる。

【００２６】着色剤としては公知の染顔料、例えばフタ
ロシアニンブルー、インダスレンブルー、ピーコックブ
ルー、パーマネントレッド、レーキレッド、ローダミン
レーキ、ハンザイエロー、パーマネントイエロー、ベン
ジジンイエロー等広く使用することができる。

【００２７】更に必要によって加える帯電制御剤として
は、アミノ化合物、第４級アンモニウム化合物、及び有
機染料、特に塩基性染料及びその塩、ニグロシン塩基、
サリチル酸キレート化合物等が挙げられる。

【００２８】なお、溶融粘度の測定法は次の通りである
。＜溶融粘度測定法＞フローテスターＣＦＴ−５００型
（島津製作所製）を用いる。試料は６０ｍｅｓｈパス品
を約１．０〜１．５ｇ秤量する。この加圧サンプルを下
記の条件で常温常湿下（温度約２０〜３０℃、湿度３０
〜７０％ＲＨ）でフローテスター測定を行い、温度−見
掛け粘度曲線を得る。得られたスムース曲線により、１
００℃の見掛け粘度を求めそれを該試料の温度に対する
溶融粘度とする。

【００２９】　　　　ＲＡＴＥ　　ＴＥＮＰ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　６．０　　Ｄ／Ｍ（℃１分）　　　　Ｓ
ＥＴ　　ＴＥＭＰ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　７０．０　　ＤＥＧ（℃）　　　　ＭＡＸ　　ＴＥＭ
Ｐ　　　　　　　　　　　　　　　　２００．０　　Ｄ
ＥＧ（℃）　　　　ＩＮＴＥＲＶＡＬ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　３．０　　ＤＥＧ　　　　Ｐ
ＲＥＨＥＡＴ　　　　　　　　　　　　　　　　　　３
００．０　　ＳＥＣ（秒）　　　　ＬＯＡＤ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０．０
　　ＫＧＦ（ｋｇ）　　　　ＤＩＥ（ＤＩＡ）　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　１．０　　ＭＭ　　
（ｍｍ）　　　　ＤＩＥ（ＬＥＮＧ）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１．０　　ＭＭ　　（ｍｍ）　　
　　ＰＬＵＮＧＥＲ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１．０　　ＣＭ２（ｃｍ２）

【００３０】

【実施例】以下、実施例をもって本発明を詳細に説明す
る。混練装置（ａ）、（ｂ）、処方■、■を用意した。混練装置（ａ）：図１のパドル構成であり、ニーディン
グ部は２か所で、投入側はパドル全長の１０％の長さで
あり、図５の形状のものを用いた。排出側は２７％であ
り、このニーディング部の前部の８０％には図６の形状
のものを、残りの２０％には戻しスクリューを使用した
。混練装置（ｂ）：図２のパドル構成であり、ニーディン
グ部は１か所でかつパドル全長の１０％の長さである。ニーディング部には図５の形状のものを用いた。処方■：　　不飽和ポリエステル樹脂　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１００重量部　　カーボンブ
ラック　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　４．５重量部　　荷電制御剤（サリチル酸クロ
ム錯体）　　　　　　　　４．０重量部処方■：　　不飽和ポリエステル樹脂　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１００重量部　　銅フタロシアニン顔
料　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５．
０重量部（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　　Ｂｌｕｅ　　１
５）　　荷電制御剤（サリチル酸クロム錯体）　　　　
　　　　４．０重量部各処方に用いた結着樹脂の溶融粘
度は、■が８０℃で１．２×１０６ポイズ、１００℃で
１．５×１０４ポイズであり、■が８０℃で２×１０６
ポイズ、１００℃で２．２×１０４ホイズである。

【００３１】実施例１混練装置（ａ）処方■ 最大粒径８０μになるように調整した、処方■の各原材
料を、ヘンシェルミキサーで混合して原料混合物を作製
し、混練装置（ａ）で混練した。加熱温度１００℃、パ
ドル回転数３００ｒｐｍに設定した。この混練物をジェ
ットミルで微粉砕し、分級し、平均粒径８．５μの分級
品を得た。これに０．７％の疎水性シリカ（商品名Ｒ−
９７２、日本アエロジル社製）をヘンシェルミキサーで
外添し、本発明のトナーを得た。このトナーをキャリア
（樹脂コートフェライト粉、平均粒径７０μ）と混合し
、トナー濃度５％の現像剤とした。この現像剤を使用し
て、図８に示すＯＰＣ感光ドラムを有した、カラー電子
写真装置を具備したフルカラー複写機（ＣＬＣ−１、商
品名）キヤノン製を用いて３０℃、８０％の高温高湿下
で１．５万枚の複写試験を行った。

【００３２】その結果、トナー飛散の発生はなく、カブ
リのない画像が得られた。又、反射濃度１．５の画像を
得るために、０．６５ｍｇ／ｃｍ２のトナーしか必要と
しなかった。

【００３３】実施例２混練装置（ａ）処方■ 最大粒径１３０μになるように調整した、処方■の各原
材料を、ヘンシェルミキサーで混合して原料混合物を作
製し、実施例１と同様に混練装置（ａ）で混練してトナ
ーを作製し、３０℃、８０％の高温高湿下で１．０万枚
の耐刷試験を行った。

【００３４】その結果、カブリのない良好な画像が得ら
れ、反射濃度１．５の画像を得るために、０．６６ｍｇ
／ｃｍ２のトナーしか必要としなかった。

【００３５】比較例１混練装置（ｂ）処方■ 最大粒径８０μになるように調整した、処方■の各原材
料を、ヘンシェルミキサーで混合して原料混合物を作製
し、混練装置（ｂ）で、実施例１と同様な条件で混練し
てトナーを作製し、３０℃、８０％の高温高湿下で１．
０万枚の耐刷試験を行った。

【００３６】その結果、４，０００枚でトナー飛散とカ
ブリが発生した。また、反射濃度１．５の画像濃度を得
るために、０．８２ｍｇ／ｃｍ２のトナーが必要であっ
た。

【００３７】比較例２混練装置（ｂ）処方■ 最大粒径１３０μになるように調整した、処方■の各原
材料を、ヘンシェルミキサーで混合して原料混合物を作
製し、混練装置（ｂ）で、実施例１と同様な条件で混練
してトナーを作製し、３０℃、８０％の高温高湿下で１
．０万枚の耐刷試験を行った。

【００３８】その結果、２，０００枚でトナー飛散とカ
ブリが発生した。また、反射濃度１．５の画像濃度を得
るために、０．８８ｍｇ／ｃｍ２のトナーが必要であっ
た。

【００３９】比較例３混練装置（ａ）処方■ 最大粒径が２ｍｍである処方■の各原材料を用い、実施
例１と同様に混練し、トナーを作製した。３０℃、８０
％の高温高湿下で１．０万枚の耐刷試験を行った結果、
トナー飛散、カブリは発生しなかったが、反射濃度１．
５の画像濃度を得るために、０．８５ｍｇ／ｃｍ２のト
ナーが必要であった。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、結着樹脂の溶融粘度が低く、シャープメルト
である場合でも染顔料及び荷電制御剤の均一な分散が達
成され、高温高湿下でも帯電性の良い色調の優れた電子
写真用トナーを製造することができ、本発明が工業的に
非常に有用であることが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の混練装置の一例である。

【図２】従来使用された混練装置の一例である。

【図３】図２に示す装置の断面図である。

【図４】混練装置のパドルに使用されるブロックの一例
を示す。

【図５】混練装置のパドルに使用されるブロックの一例
を示す。

【図６】混練装置のパドルに使用されるブロックの一例
を示す。

【図７】ニーディング部の混練作用を示す。

【図８】耐刷試験に使用した複写機を概略的に示したも
のである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　溶融粘度が８０℃で２×１０５ポイズ
以上１×１０７ポイズ以下、１００℃で１×１０３ポイ
ズ以上１×１０５ポイズ以下である結着樹脂を使用する
トナーを製造する工程において、■結着樹脂に染顔料、
荷電制御剤等を添加して前混合を行った原料混合物を最
大粒径１０μ以上２００μ以下に調整し、■原料投入口
と排出口とを有し、管内には軸方向にパドルが設けられ
た中空管状の混練装置であって、パドルが送りスクリュ
ー部とニーディング部とに区分され、当該ニーディング
部を二か所以上有すると同時に、排出側のニーディング
部の長さがパドル全長に対して２０％以上５０％以下で
ある混練装置を用いて、前記原料混合物を溶融混練する
ことを特徴とするトナーの製造方法。