JP2663026B2 - トナーの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、トナーの製造方法に関し、とりわけ、明
度、彩度が高く、かつ、帯電安定性にすぐれたフルカラ
ー用トナーの製造方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、粉砕法によるトナーは結着樹脂として、通常
スチレン系樹脂、スチレン−アクリル樹脂またはポリエ
ステル系樹脂などを用い、着色剤，オフセット防止剤，
荷電制御剤等の原料を溶融混練した後、冷却，粉砕，分
級を行うことにより製造される。

従来、トナーの溶融混練方法としてはスクリュー型押
出機，加圧加熱ニーダー,2本ロールミル,3本ロールミ
ル，バンバリーミキサーなどが知られている。

電子写真用カラートナーの製造工程において、この溶
融混練工程は、着色剤や荷電制御剤の分散性を左右する
重要な要素である。即ち、結着樹脂中に含有されている
着色剤の分散性が不十分であると、特にカラートナーの
場合には所望の着色力が得られないことや、彩度が低下
し、くすんだ色調となることや、又、２次凝集した着色
剤が結着樹脂中で偏析することによる濃度の不均一性が
生じたりする。

さらに荷電制御剤の分散不良は電子写真用トナーとし
ての帯電特性に致命的な欠陥を招来する。例えば、帯電
の立上りが遅い、好ましい帯電量が得られない、低温低
湿、及び高温高湿等の環境における帯電特性に著しい差
異を生ずる。

また、くり返し多数枚の複写によって、容易に帯電が
低下し、カブリや飛び散りの原因となるなど帯電量分布
のブロードな耐久、環境安定性に欠けるトナーとなりや
すい。

従来このような分散不良の問題に対して、いくつかの
方法が提案されている。例えば、溶融混練物を混練装置
に複数回通過せしめ、分散向上を図る方法である。該方
法はその混練装置特有の分散平衡以上の分散性は得るこ
とは出来ず、やみくもに混練装置を多数回通過しても多
くは期待しうる効果を得ることは出来ない。

また別の手段としては、予備混合装置として、分散均
一化せしめやすい装置、例えば、フローミキサー、ヘン
シェルミキサー、マイクロスピードミキサー、フラッシ
ュミキサーなどを用いる方法が挙げられる。

しかし、これらの方法は容器内で撹拌羽を高速で回転
せしめ、分散を効かせるものが大半を占め、混合中に容
器内が昇温し該結着樹脂が羽根や容器内壁に付着した
り、主軸部分に融着するなどの不都合が生じやすい。

また別の手段としては、高濃度の着色剤を含有した樹
脂組成物を前もって得、その後同一結着樹脂により希釈
することにより、所望の混練物を得ようとする。所謂マ
スターバッチ法がある。

これらの方法としては、特開昭62−30259号公報に微
粉砕マスターバッチを得、それを希釈溶融する方法が開
示されている。上記方法は目的とするトナーを得るまで
複数回微粉砕工程を経なければならず、多大のエネルギ
ーとコストを要する方法である。さらに該方法はトナー
の帯電特性に大きく影響を及ぼす荷電制御剤の分散性に
一切考慮をはらっていない。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに本発明は前述の欠点を著しく改良したトナー
の製造方法を提供するものである。すなわち、本発明の
目的とする所は、着色剤の分散性が良好で、着色力の高
いトナーが得られるトナーの製造方法を提供するもので
ある。また別の目的は、彩度が高く、透明性にすぐれた
カラートナーの製造方法を提供するものである。また別
の目的は、帯電安定性にすぐれたトナーの製造方法を提
供するものである。

また別の目的は、くり返し複写によっても帯電劣化し
にくい、カラートナーの製造方法を提供するものであ
る。

また別の目的は、環境安定性にすぐれた帯電特性の得
られるトナー製造方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明の特徴とする所は、所望の荷電制御剤濃度以下
および着色剤濃度以上となるように、予め結着樹脂と共
に帯電制御剤および着色剤を溶融混練分散せしめた組成
物を得、次いで所望の着色剤濃度および荷電制御剤濃度
になるように、前段で得た組成物に結着樹脂および帯電
制御剤を更に加え、溶融混練することを特徴とするトナ
ーの製造方法にある。

本発明のトナー製造方法は、着色剤の分散性を向上せ
しめるため、あらかじめ高濃度の着色剤を含有せしめた
マスターバッチを得る所までは従来の方法と同様であ
る。しかし、とりわけトナーの帯電性の付与に注意をは
らい、前段部として、荷電制御剤の結着樹脂内部への十
分な分散性を与えるため、マスターバッチ中への所望の
荷電制御剤濃度以下の添加分散、さらに後段部として、
荷電制御剤のトナー表面への選択分散を考慮した所の結
着樹脂及び荷電制御剤の添加分散に本発明の特長があ
る。

すなわち、着色剤の十分な分散性を得るためには、分
散平衡に達するまで、複数回（せいぜい、２回程度）の
混練工程を経ることは必須である。しかし帯電制御剤
は、ただ単に含有分散し、均一化を図れば好ましい帯電
性をトナーが得られると考えることは早計である。とい
うのは普通トナーの摩擦帯電は、トナーの表面が他者
と、接触混合し、そこで電荷の授受が行なわれはじめて
好ましい帯電を得ることが出来ると考えられているため
である。この時、摩擦帯電性に著しい寄与を及ぼすのは
あくまでもトナーの表面性，表面組成，表面形状などで
あり、少なくともトナー表面から、数μ内部の組成が帯
電を支配するとは考え難い。一定量の荷電制御剤を十分
に分散せしめた時、トナーの内部、及び表面にほぼ均一
に制御剤が分散していると考えることは妥当であろう。
それゆえ内部と表面に分割せしめられた分だけトナー表
面の実効的な荷電制御剤は必然的に減少することにな
る。従って、本発明において荷電制御剤はトナーの内部
にも存在するが、大部分はトナー表面に存在するように
考慮されている。

これにより、トナーの摩擦帯電は、好ましく改良され
ることになり、すみやかな帯電の立上りや、帯電の均一
性を達成することができる。

また、同時に着色剤はマスターバッチ化することによ
り十分な着色力を得ることも可能となる。さらに着色剤
近傍に荷電制御剤が並存するため、トナーと逆極性の着
色剤を用いたとしても荷電制御剤の存在により、所望の
帯電極性及び帯電量に制御しうることができる。多くの
場合、逆極性の着色剤を単独で用いると、そのトナーは
所望の帯電量に到達しないほどの低帯電量か、カブリを
誘発する制御不十分のトナーが多数生成してしまう。

本発明の前段部の組成物を得るため、結着樹脂100重
量部に対する着色剤の添加量は、20〜50重量部、好まし
くは25〜40重量部である。また、最終処方品を得るため
に、後段部の溶融混練工程において添加する結着樹脂量
及び荷電制御剤量は、前段部の構成比を勘案して必要量
を添加分散せしめれば良い。

本発明のトナー製造方法としては、従来用いられてい
る予備混合機及び混練装置を適時組合せて使用可能であ
り、前段部の溶融混練から後段部の溶融混練に移る時前
段部の混練組成物の粒径は後段部の工程で用いられる混
練装置に投入しうる粒径ならば、別段の制約はない。一
般には1mm〜100mm前後の粒径である。

本発明のトナー用結着樹脂としては、本発明の要旨を
損わない範囲で以下のものを使用することができる。

例えばポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α
−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合
体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジ
エン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合
体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（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−ア
クリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル
酸エステル共重合体（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−メタク
リル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルア
クリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル
−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（ス
チレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合
体）、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合
体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリエステル樹脂、低分子量ポリエチレン、
低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレ
タン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エ
チルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニル
ブチラール樹脂等がある。本発明のトナーにおいて、特
に好ましい樹脂としてはスチレン−アクリル酸エステル
系樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル系樹脂、ポリ
エステル樹脂がある。

特に、 次式 （式中Ｒはエチレンまたはプロピレン基であり、x,yは
それぞれ１以上の正の整数であり、かつｘ＋ｙの平均値
は２〜10である。）で代表されるビスフェノール誘導体
もしくはその置換体をジオール成分とし、２価以上のカ
ルボン酸又はその酸無水物又はその低級アルキルエステ
ルとからなるカルボン酸成分（例えばフマル酸、マレイ
ン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリ
メリット酸、ピロメリット酸など）とを少なくとも共縮
重合したポリエステル樹脂がシャープな溶融特性を有す
るのでより好ましい。

本発明の目的に適合する着色剤としては、下記の顔料
又は染料が挙げられる。

染料としては、例えばC.I.ダイレクトレッド１、C.I.
ダイレクトレッド４、C.I.アシッドレッド１、C.I.ベー
シックレッド１、C.I.モーダントレッド30、C.I.ダイレ
クトブルー１、C.I.ダイレクトブルー２、C.I.アシッド
ブルー９、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブル
ー３、C.I.ベーシックブルー５、C.I.モーダントブルー
７等がある。

顔料としては、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロ
ーＧ、パーマネントイエローNCG、パーマネントオレン
ジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジＧ、
パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム
塩、ブリリアントカーミン3B、ファーストバイオレット
Ｂ、メチルバイオレットレーキ、フタロシアニンブル
ー、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC
等がある。

好ましくは顔料としてはジスアゾイエロー、不溶性ア
ゾ、銅フタロシアニン、染料としては塩基性染料、油溶
性染料が適している。

特に好ましくはC.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグ
メントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピ
グメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.
ピグメントレッド５、C.I.ピグメントレッド３、C.I.ピ
グメントレッド２、C.I.ピグメントレッド６、C.I.ピグ
メントレッド７、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメ
ントブルー16、カルボキシベンズアミドメチル基を２〜
３個有する銅フタロシアニン顔料又は下記で示される構
造式（Ｉ），（II）を有する、フタロシアニン骨格にカ
ルボキシベンズアミドメチル基を２〜３個置換したBa塩
である銅フタロシアニン顔料などである。

［式中、X₁〜X₄は 又はＨを示し、Ｒ及びＲ′は炭素数１〜５のアルキレン
基を示す。但し、X₁〜X₄のすべてが−Ｈの場合を除
く。］ 染料としてはC.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベン
トレッド52、C.I.ソルベントレッド109、C.I.ベイシッ
クレッド12、C.I.ベイシックレッド１、C.I.ベイシック
レッド3bなどである。

その含有量としては、OHPフィルムの透過性に対し敏
感に反映するイエロートナーについては、結着樹脂100
重量部に対して12重量部以下であり、好ましくは0.1〜1
2重量部、さらに好ましくは0.5〜７重量部が良い。

12重量部以上であると、イエローの混合色であるグリ
ーン、レッド、又、画像としては人間の肌色の再現性に
劣る。

その他のマゼンタトナー，シアントナーについては、
結着樹脂100重量部に対しては15重量部以下、好ましく
は0.1〜15重量部、より好ましくは0.1〜９重量部が好ま
しい。

特に２色以上の着色剤を併用して用いる黒色トナーの
場合、20重量部以上の総着色剤量の添加はキャリアへの
スペント化を生じやすくなるのみではなく、着色剤がト
ナー表面に数多く露出することによるトナーのドラムへ
の融着が増加し、さらに定着性及び耐オフセット性が不
安定化する。したがって、黒色トナーにおいて着色剤の
量は結着樹脂100重量部に対して３〜15重量部が好まし
い。

黒色トナーを形成するための好ましい着色剤の組合わ
せとしては、ジスアゾ系イエロー顔料，モノアゾ系レッ
ド顔料及び銅フタロシアニン系ブルー顔料の組合わせが
ある。各顔料の配合割合はイエロー顔料，レッド顔料及
びブルー顔料の比が1:1.5〜2.5:0.5〜1.5が好ましい。
ジスアゾ系イエロー顔料としては、C.I.ピグメントイエ
ロー13または17が好ましく、モノアゾ系レッド顔料とし
てはC.I.ピグメントレッド５または７が好ましく、銅フ
タロシアニン系ブルー顔料としてはC.I.ピグメントブル
ー15が好ましい。

本発明に係る荷電制御剤の必須の属性としては、まず
カラートナーの色調に影響を与えない無色または淡色の
色調を有していなければならない。次いで該制御剤の添
加により、帯電量が未添加品にくらべて10％以上変動し
なければならないことが挙げられる。

負荷電制御剤の代表例としてはアルキル置換サリチル
酸の金属錯体（例えばジターシャリーブチルサリチル酸
のクロム錯体，アルミニウム錯体，亜鉛錯体，銅錯体）
の如き有機金属錯体が挙げられる。

本発明の前段部の組成物中の荷電制御剤の添加量は、
結着樹脂100重量部に対して0.01〜5.5重量部（好ましく
は0.05〜4.0重量部）であり、最終処方品においては結
着樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部（好ましくは0.
5〜８重量部）である。

なお、本発明は、その他の公知の添加剤を添加するこ
とを妨げるものではない。

［実施例］ 以下、実施例をもって、本発明を詳細に説明する。

実施例１ 上記処方を、高速ヘンシェルミキサーにより予備混合
を行ない、その後、150℃に温度設定した３本ロールを
通過せしめ、溶融混練した。

次いで該混練組成物をスピードミルにより2mm粒径に
粗砕し、さらに、前記ポリエステル樹脂532重量部、及
び含クロム錯体22重量部を該組成物に加え２軸押出し機
により溶融混練を行なった。この最終混練物を粉砕、分
級を施こし、さらに適当なシリカを添加し体積平均8.0
μのシアントナーを得た。

このシアントナーと、スチレンアクリル樹脂をコート
した平均粒径45μのコーティングフェライトキャリアを
混合し、トナー濃度５％のスタート剤を準備した。

第１図，第２図に示すOPC感光ドラムを有したカラー
電子写真装置及び補給−現像系を用いて複写を行った。

本発明に用いられる補給−現像系の一例を説明する
と、トナー搬送ケーブル４中の供給スクリュー16によっ
て送られた補給トナーは、トナー補給口14で現像器２−
２と接続され、現像器内に供給される。

該現像器が回転感光ドラム１と対向した位置に来た
時、混合−搬送スクリュー11により、きわめて短時間の
内に補給トナーは現像剤と均一混合せしめられ、一定現
像剤濃度の現像剤となる。

該現像剤は、現像スリーブ12上で現像剤規制ブレード
15により一定量の現像剤量となり、負帯電性静電潜像を
有する感光ドラム１の対向部で反転現像法により感光ド
ラム上に負荷電性トナーが転移するものである。

この方法を用い、シアン単色で低温低湿環境下で2.0
万枚耐刷試験を行ったが、2.0万枚後も初期と変らない
カブリのない良好な画像であった。また連続複写中もカ
スレや濃度低下もなかった。

ちなみに初期と2.0万枚後の帯電量はそれぞれ−45.7
μc/g、−48.2μc/gであった。

表−１は上記の前段、後段部及び最終混練物（トナ
ー）における樹脂、着色剤及び荷電制御剤の添加量又は
含有量をまとめて示したものであり、以下の実施例2,3
及び比較例１についても同様にして示してある。表中、
前段部の（ ）内の数値は前段の樹脂を100重量部に換
算した場合の着色剤又は荷電制御剤の含有量を示し、最
終混練物の（ ）内の数値は最終混練物の樹脂を100重
量部に換算した場合の着色剤又は荷電制御剤の含有量を
示す。

実施例２ 実施例１に於て、フタロシアニン顔料の変わりにイエ
ロー顔料（C.I.ピグメントイエロー17）を用いた以外は
実施例１と同様にイエロートナーを得、トナー濃度4.0
％で高温高湿環境（30℃,80％RH）でくり返し複写を行
なったが、２万枚後もカブリやトナー飛散もない良好な
画像が得られた。

実施例３ 上記の処方で実施例１のごとく、混練組成物を得さら
に、上記スチレンアクリル共重合体540重量部及び含ア
ルミ錯体33重量部を前記混練組成物に加え実施例１のご
とく混練−粉砕−分級を施こしシリカを添加し8.5μの
マゼンタトナーを得た。

実施例１、実施例２、実施例３のシアン，イエロー，
マゼンタの各トナーを用いトナー濃度をそれぞれ５％,4
％,4.5％に調製し、図1,図２のごとくのフルカラー複写
装置を用い常温常湿環境下で、フルカラー複写を、５万
枚行なったが、カブリ、カスレ、濃度低下などの画像の
悪化もない良好なものであった。

比較例１ 実施例１に於いて、後段部の混練時、含クロム錯体を
添加せず、シアントナーを得た。

他は実施例１と同様にして、くり返し複写を行なった
が、徐々に画像濃度が低下し、初期1.5（光学濃度、マ
クベス反射濃度計RD−914型レッドフィルター使用）あ
ったものが、約１万枚後には0.95であった。

低温低湿環境下で特有に生じるトナーのチャージアッ
プによるものと推察する。

［発明の効果］ 本発明によれば、トナーの形成素材である結着樹脂、
荷電制御剤及び着色剤の溶融混練を一定条件下で二段に
分けて行うことによって、着色剤の分散性を良好なもの
とし、着色が高く、透明性や帯電安定性に優れたトナー
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はOPC感光ドラムを有したカラー電子
写真装置及び補給−現像系の説明図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所望の荷電制御剤濃度以下および着色剤濃
   度以上となるように、予め結着樹脂と共に荷電制御剤お
   よび着色剤を溶融混練分散せしめた組成物を得、次いで
   所望の着色剤濃度および荷電制御剤濃度になるように、
   前段で得た組成物に結着樹脂および荷電制御剤を更に加
   え、溶融混練することを特徴とするトナーの製造方法。