JP2850017B2

JP2850017B2 - トナー粒子の製造方法

Info

Publication number: JP2850017B2
Application number: JP1163879A
Authority: JP
Inventors: 哲人桑嶋; 学大野; 直人北森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1999-01-27
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: JPH0329960A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電子写真法，静電印刷法，磁気記録法に用
いられるトナー粒子の製造方法に関し、特にデジタル複
写機，レーザープリンタ等に用いられるデジタル潜像の
現像に用いられるトナー粒子の製造方法に関する。

［従来の技術］従来電子写真法としては、米国特許第2,297,691号明
細書、特公昭42−23910号公報、及び特公昭43−24748号
公報等に記載されているが如く多数の方法が知られてい
るが、一般的には、光導電性物質を利用し、種々の手段
により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像を
トナーを用いて現像し、必要に応じて紙等の被転写材に
トナー画像を転写した後に、加熱、圧力あるいは溶剤蒸
気などにより定着し被写物を得るものである。また上記
トナー画像を転写する工程が含まれる場合には、通常、
残余のトナーを除去するための工程が設けられる。

電気的潜像をトナーを用いて可視化する現像方法とし
ては、例えば、米国特許第2,874,063号明細書に記載さ
れている磁気ブラシ法、同2,618,552号明細書に記載さ
れているカスケード現像法及び同2,221,776号明細書に
記載されている粉末雲法、米国特許第3,909,258号明細
書に記載されている導電性の磁性トナーを用いる方法な
どが知られている。

これらの現像法に適用するトナーとしては、従来、天
然あるいは合成樹脂中に染料・顔料等からなる着色材を
分散させた微粉末が使用されている。例えば、ポリスチ
レンなどの結着樹脂中に着色剤を分散させたものを１〜
30μｍ程度に微粉砕した粒子がトナーとして用いられて
いる。また、磁性トナーとしてはマグネタイト等の磁性
体粒子を含有せしめたものが用いられている。いわゆる
二成分現像剤を用いる方式の場合には、トナーは通常ガ
ラスビーズ、鉄粉などのキャリア粒子と混合されて用い
られている。

最近では、絶縁性磁性トナーを用いた一成分系現像方
式が開発されている。この一成分系現像方式は、前記二
成分系現像剤を用いる方法と比較して、複写機械のコン
パクト化が可能であり、現像剤の低コスト化、長寿命化
が可能で、且つ現像剤の取扱いが簡単である等の特長を
有している。

さて、現像して得られたトナー像は、普通紙等の転写
シート上に転写されたのち、定着して最終画像が得られ
る。かかるトナー像の定着方式としては、少なくとも一
方が加熱ロールである一対のロール間を通過させる熱ロ
ール定着方式が多くの複写機において採用されている。

しかし、熱ロール定着方式では、加熱ロール表面にト
ナーが加熱溶融状態で圧接触するため、トナーの一部が
ロール表面に付着して再び被定着基体上に付着し画像を
汚す、いわゆるオフセット現象を起こし易い。

又、感光ドラム上に現像されたトナーは、前述の転写
工程で全てのトナーが転写シートに転写されるわけでは
なく、未転写トナーとして残存する。この未転写トナー
は、普通複写装置の感光ドラムの回りに具備されている
クリーニング装置によって除去される。かかるクリーニ
ング装置としては、吸引装置と組み合わされた回転する
毛ブラシや磁気ブラシ、又はブレード（かき落とし板）
を感光ドラムの表面に押し当てるものなどが知られてい
る。

未転写トナーが十分にドラム表面から除去されない場
合、感光ドラム面に強固に付着し、電気的潜像の形成，
転写工程など悪影響を及ぼす、いわゆるクリーニング不
良を起こす。

そこで、オフセットやクリーニング不良が発生せず、
良好な定着画像を取るべく、種々のトナーが提案されて
いる。例えば特公昭52−3304号，同52−3305号，同57−
52574号，同53−15655号および同58−12580号の各公報
には、着色剤とスチレン系樹脂と特定の離型剤を含むト
ナーが記載されている。また、特公昭55−6895号公報に
は、α・β−不飽和エチレン系単量体を構成単位として
含有し、かつ、所定の範囲の分子量分布を有する樹脂を
主要樹脂成分として含有するトナーが記載されている。

上述したようなトナーにおいては、通常、結着樹脂と
して種々の重合方法で得られたものが使用可能であり、
例えば塊状重合，溶液重合で得られた結着樹脂が用いら
れている。一方、懸濁重合によるビーズ状の樹脂粒子
（球状樹脂粒子）においては、重合条件コントロールに
より均一粒径を有するものが容易に得られるため、トナ
ー製造の際特に溶融混練時にそのまま使用することが可
能という利点がある。

しかしながら、本発明者らの検討によれば、前述した
ような懸濁重合により得たビーズ状の樹脂粒子と前述し
た離型剤とを組み合わせて用いた場合には、離型剤の分
散性が悪くなるため、好適なトナー特性が得られず、カ
ブリを生じたり、耐久による濃度低下を生じてしまう。
特に低温低湿の環境下においては、著しい濃度の低下が
見られた。

上述したような問題が発生する理由としては、必ずし
も明確ではないが、本発明者らの知見によれば以下の様
に推定される。

すなわち、球状樹脂粒子は、その形状の均一性から本
来的には離型剤との均一分散混合に適していると考えら
れるが、球状樹脂粒子の集合体である粉体は充填密度
（ないしはカサ密度）が比較的に高い（すなわち、粉体
としての空気含有量が小さい）ため、離型剤を混合した
際には、球状樹脂粒子からなる最密充填的な凝集体が破
壊されにくかったものと推定される。

そのため、離型剤がトナー化された場合、偏在化し、
トナーの帯電特性に悪影響を起こすものと推定される。
離型剤の偏在化により、トナーの粒子帯電量分布量は、
ブロードになり易く、反転成分を多く含むとカブリ等の
問題を発生し易い。又、現像の際トナーが選択的に現像
され、耐久が進むと一般に離型剤の偏在化したトナーが
現像器内に蓄積していくことになり、濃度の低下や画質
の劣化を引き起こすことになる。

［発明が解決しようとする課題］本発明の目的は、前記の如き欠点を解決したトナー粒
子の製造方法を提供することにある。

すなわち、カブリのない高品質な画像を与えるトナー
粒子の製造方法を提供することにある。

さらに本発明の目的は、いかなる環境下においても常
に安定で、良好な特性を発揮することのできるトナー粒
子の製造方法を提供することにある。

さらに、デジタル複写機，レーザービームプリンタ等
に用いられるデジタル潜像の現像に適したトナー粒子の
製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］上記目的は、以下の本発明の構成によって達成され
る。

すなわち、本発明は、60メッシュの篩パス残量が10％
より多い球状樹脂粒子を粉砕して不定形にすると共に、
60メッシュの篩パス残量を10％以下にした後、不定形に
された樹脂粒子100重量部と離型剤0.1乃至15重量部を溶
融混練し、粉砕し、分級することにより、少なくとも樹
脂及び離型剤を含むトナー粒子を生成することを特徴と
するトナー粒子の製造方法に関する。

本発明においては、上記の樹脂粒子として、懸濁重合
法により得られた球状樹脂粒子、あるいはこれと同様の
球状状態を有する樹脂粒子を機械式粉砕機あるいは空気
式粉砕機により不定形にしたものが好ましい。

本発明における樹脂組成物は、架橋成分を含む高分子
量重合体成分と低分子量重合体成分を含有し、そのどち
らも、スチレン類，アクリル酸類，メタクリル酸類及び
その誘導体から選ばれる１種以上のモノマーを重合して
得られるものが現像特性及び帯電特性等から好ましく、
使用できるモノマーの例としては、スチレン類としてス
チレン，α−メチルスチレン，ビニルトルエン，クロル
スチレンなどがあげられ、アクリル酸類，メタクリル酸
類及びその誘導体としては、アクリル酸，アクリル酸メ
チル，アクリル酸エチル，アクリル酸プロピル，アクリ
ル酸ブチル，アクリル酸オクチル，アクリル酸２−エチ
ルヘキシル，アクリル酸ｎ−テトラデシル，アクリル酸
ｎ−ヘキサデシル，アクリル酸ラウリル，アクリル酸シ
クロヘキシル，アクリル酸ジエチルアミノエチル，アク
リル酸ジメチルアミノエチルなどのアクリル酸エステル
類があげられ、同様にメタクリル酸，メタクリル酸メチ
ル，メタクリル酸エチル，メタクリル酸プロピル，メタ
クリル酸ブチル，メタクリル酸アミル，メタクリル酸ヘ
キシル，メタクリル酸２−エチルヘキシル，メタクリル
酸オクチル，メタクリル酸デシル，メタクリル酸ドデシ
ル，メタクリル酸ラウリル，メタクリル酸シクロヘキシ
ル，メタクリル酸フェニル，メタクリル酸２−ヒドロキ
シエチル，メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル，メタ
クリル酸ジメチルアミノエチル，メタクリル酸グリシジ
ル，メタクリル酸ステアリルなどのメタクリル酸エステ
ル類があげられる。さらに本発明の樹脂成分における架
橋域を含む高分子量重合体成分と、低分子量重合体成分
には、前述のモノマー以外に、本発明の目的を達成しう
る範囲で少量の他のモノマー、例えばアクリロニトリ
ル,2−ビニルピリジン,4−ビニルピリジン，ビニルカル
バゾール，ビニルメチルエーテル，ブタジエン，イソプ
レン，無水マレイン酸，マレイン酸，マレイン酸モノエ
ステル類，マレイン酸ジエステル類，酢酸ビニルなどが
用いられても良い。

一方、前記懸濁重合法においては、モノマー懸濁に用
いる分散剤及び撹拌条件の選択、あるいは水層に対する
モノマー量等の調節により、0.1mm〜数mm程度の粒径の
樹脂粒子が容易に得られる。ただし、上記粒径を0.1mm
よりさらに小さくしようとすると、通常は多量の分散剤
を必要とするため、トナーとした場合の耐湿特性が低下
し易くなる。

本発明においては、上記したような球状形態の樹脂粒
子（ビーズ）を、機械式粉砕機あるいは空気式粉砕機等
により粉砕し、形状を不定形に変化させたものを用い
る。

本発明において、上記の如く粉砕した樹脂粒子の粒径
は特に限定されるものではないが、60メッシュのフルイ
を用いて樹脂粒子を通過させた時、メッシュに残った、
いわゆる樹脂粒子量10％以下のものが用いられる。さら
には、８％以下であることが好ましい。

この樹脂粒子60メッシュ上の残量は、ロータップ式振
動ふるい機に、JIS標準フルイ60メッシュを取り付け、
振動回転数290rpm,振動時間330秒，サンプル量30gで測
定する。かかる樹脂粒子としては、２種類以上の樹脂を
ブレンドして用いてもよい。

一方、本発明に使用される離型剤としては、従来のも
のが使用でき、例えば低分子量ポリエチレン，低分子量
ポリプロピレン等がある。

上記離型剤は、前記粉砕した樹脂粒子100重量部に対
して、0.1〜15重量部が用いられ、好ましくは0.2〜10重
量部が用いられる。0.1重量部に満たない場合、オフセ
ットやクリーニング特性が悪化することになり、15重量
部を越えると、濃度低下やカブリの原因となり好ましく
なり。

また、トナーに必要に応じて磁性体を用いる。

本発明に用いる磁性体は、磁場によって強く磁化する
物質であれば良い。好ましくはマグネタイトが良い。

代表的磁性または、磁化可能な材料としては、コバル
ト、鉄、ニッケルのような金属；アルミニウム、コバル
ト、鋼鉄、鉛、マグネシウム、ニッケル、スズ、亜鉛、
アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カル
シウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バ
ナジウムのような金属の合金およびその混合物；酸化ア
ルミニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化亜
鉛、酸化チタンおよび酸化マグネシウムのような金属酸
化物；チッ化バナジウム、チッ化クロムのような耐火性
チッ化物；炭化タングステンのような炭化物；フェライ
トおよびそれらの混合物等が使用できる。

トナーには、任意の適当な顔料や染料が着色剤として
使用できる。例えば、カーボンブラック、鉄黒、フタロ
シアニンブルー、群青、キナクリドン、ベンジジンイエ
ローなど公知の染顔料がある。

また、本発明においてはトナー粒子に、必要に応じて
添加剤を混合しても良い。そのような添加剤としては、
例えばテフロン，ステアリン酸の如き滑剤、あるいは導
電性付与剤として酸化スズの如き金属酸化物等がある。
また、本発明のトナーには、必要に応じて荷電制御剤を
含有しても良く、モノアゾ染料の金属錯塩，サリチル
酸，ナフトエ酸の金属錯塩等が用いられる。

さらには、公知のシリカ微粉末を添加混合してもよ
い。

本発明に用いられるシリカ微粒子は、ケイ素ハロゲン
化合物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法又
はヒュームドシリカと称される乾式シリカ及び水ガラス
等から製造されるいわゆる湿式シリカの両方が使用可能
であるが、表面及び内部にあるシラノール基が少なく、
製造残渣のない乾式シリカの方が好ましい。また、乾式
シリカにおいては製造工程において例えば、塩化アルミ
ニウムまたは塩化チタンなど他の金属ハロゲン化合物を
ケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによってシリカ
と他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能であ
り、それらも包含する。

以下、本発明の製造方法によって製造されたトナー粒
子を有するトナーが適用される好ましい一現像装置例を
添付図面に基づいてさらに詳述する。

第1a図中の５は、弾性ブレード（例えばシリコンゴ
ム）で、４は、現像剤担持体で肉厚1mmのアルミ製パイ
プである。トナー２は、ホッパー11に貯蔵されており、
担持体４に送られた後弾性ブレードにより担持体４上に
薄層に形成されると共に所望の極性に帯電し、現像バイ
アス８を印加しながら潜像保持体６上の静電潜像上に付
着せしめ、現像を行う。保持体６と担持体４とは、300
μｍの間隙に保たれており、静電潜像は、−100〜−700
Vに帯電され、現在バイアス８は、直流電圧−450Vに交
流電圧1600V_pp,1.7KHzが重畳されている。

第1b図は、本発明の現像剤が適用される他の現像装置
例の概略図である。これは、第1a図の弾性ブレードが磁
性ブレードに代わった以外は全て同一である。

［実施例］以下、実施例および比較例を用いてより詳しく本発明
を説明するが、本発明はこれらによって限定されるもの
ではない。なお各例における部数は全て重量部である。

実施例１懸濁重合法により得られたスチレン−ｎ−ブチルメタ
クリレート共重合体のビーズ状の球状樹脂粒子（Mw＝26
万；モノマー比1:3）を機械式粉砕機（ターボ工業社
製，ダーボミル）を用いて不定形に粉砕した。この粉砕
した球状樹脂粒子を60メッシュに通した際、メッシュの
樹脂残量は、メッシュに通した量の5.5％であった。な
お、不定形に粉砕する前の球状樹脂粒子の60メッシュの
篩パス残量は、第１表から明らかな通り、19.7％であっ
た。

上記樹脂粒子100部，磁性酸化鉄50部，低分子量ポリ
プロピレン（Mw＝6500）５部，荷電制御剤としてモノア
ゾクロム錯体２部とを溶融混練，粉砕，分級して、平均
粒径11μｍの磁性トナーを得た。該トナー100部にシリ
カ粉末0.5部を添加，混合して、製品トナーとした。

このトナーを市販のレーザービームプリンタLBP−SX
（キヤノン製）を用い、常温常湿（20℃,60％RH）の環
境下において約4000枚の耐久評価を行ったところ、カブ
リのない耐久性のある良好な画像が得られた。

この耐久評価後、現像器中に残ったトナーを取り出
し、トナー中に含まれる低分子量ポリプロピレンの定量
を次のようにして測定した。示差走査熱量計（DSC）を
用い、サンプルを適量秤取し、セル中にセットする。一
度、200℃まで昇温し、10分間ホールドした後、10℃ま
で10℃／分で冷却し、その後、再び10℃／分で昇温しな
がら、測定を行った。

この結果、残トナー中の低分子量ポリプロピレンは、
3.0wt％であり、耐久による現像器内の低分子量ポリプ
ロピレンの偏在化は見られなかった。

比較例１実施例１で用いた球状樹脂粒子を未粉砕のまま用いた
以外は、同様にしてトナーを製造した。

このトナーにて実施例１と同様の画出し耐久試験を行
ったところ、反転カブリがあり、耐久による濃度低下が
見られた。また、耐久後現像器中の残トナーの低分子量
ポリプロピレンを定量したところ、4.2wt％であり、偏
在が起こっていた。

実施例２低分子量ポリプロピレンを２部入れた以外は、実施例
１と同様にしてトナーを製造した。

実施例３〜４実施例１で用いた球状樹脂粒子を粉砕して60メッシュ
残量がそれぞれ3.0,7.0％のものを用いた以外は、実施
例１と同様にしてトナーを製造した。

比較例２低分子量ポリプロピレンを除いた以外は、実施例１と
同様にしてトナーを製造した。このトナーを用いて画出
し耐久を行ったところ、オフセットが発生した。また、
画像もがさつきが見られ不満足なものであった。

比較例３実施例１で用いた不定形に粉砕された樹脂粒子に代え
て、実施例１の球状樹脂粒子と同様の組成で粒径が細か
いビーズ状の球状樹脂粒子を未粉砕のまま用いた以外
は、実施例１と同様にしてトナーを製造した。尚、この
未粉砕の球状樹脂粒子を60メッシュに通したところ、メ
ッシュ残量は6.5％であった。

以上の実施例，比較例の結果を第１表に示す。

［発明の効果］以上説明した通り、本発明においては、60メッシュの
篩パス残量が10％より多い球状樹脂粒子を粉砕して不定
形にすると共に、60メッシュの篩パス残量を10％以下に
した後、不定形にされた樹脂粒子100重量部と離型剤0.1
乃至15重量部を溶融混練し、粉砕し、分級することによ
り、少なくとも樹脂及び離型剤を含むトナー粒子を生成
することから、トナー粒子中での離型剤の分散性に優れ
ており、常温常湿下、低温低湿下及び高温高湿下の各環
境下においても、安定であり且つカブリのない良好な画
像を多数枚耐久後まで形成することのできるトナー粒子
を、より簡素化された工程で製造することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第1a図は、弾性ブレードを現像剤規制部材として具備し
ている現像器を概略的に示した図であり、第1b図は、磁
性ブレードを現像剤規制部材として具備している現像器
を概略的に示した図である。 1a,1b……現像器、２……トナー３……磁石、４……現像剤担持体５……弾性ブレード、６……潜像担持体７……現像剤（トナー）層、８……現像バイアス９……磁性ブレード、10……導電性支持基体 11……ホッパー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】60メッシュの篩パス残量が10％より多い球
状樹脂粒子を粉砕して不定形にすると共に、60メッシュ
の篩パス残量を10％以下にした後、不定形にされた樹脂
粒子100重量部と離型剤0.1乃至15重量部を溶融混練し、
粉砕し、分級することにより、少なくとも樹脂及び離型
剤を含むトナー粒子を生成することを特徴とするトナー
粒子の製造方法。
【請求項２】該球状樹脂粒子は、懸濁重合法によって製
造されたものであることを特徴とする請求項１に記載の
トナー粒子の製造方法。
【請求項３】該溶融混練時に該不定形にされた樹脂粒子
及び該離型剤と共に着色剤を用いてトナー粒子を生成す
ることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー粒子
の製造方法。
【請求項４】該着色剤として磁性体を用いて磁性トナー
粒子を生成することを特徴とする請求項３に記載のトナ
ー粒子の製造方法。