JP2941993B2 - 静電荷現像用トナ−の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電印刷
法、磁気記録法などに用いられる乾式トナ−の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記目的に用いられる乾式トナ−
では、結着樹脂を溶融し、これに着色剤、帯電制御剤等
を混合分散し、冷却後微粉砕し、所定の粒径範囲に分級
する製造方法が一般的に行われている。

【０００３】かかる製造方法は、工程が繁雑であり、各
種製造装置を必要とするばかりでなく、多量のエネルギ
−を必要とした。又、結着樹脂中に各種特性付与剤を均
一に分散することは極めて困難であるため、個々のトナ
−粒子での組成の不均一を生じ、これが現像特性、定着
特性に悪影響を及ぼす結果となった。又、近来、画像品
質を向上させる目的で小粒径トナ−に対する要求が増大
しているが、トナ−粒径が減少するのに伴い上記の問題
はさらに増大することとなった。

【０００４】上記粉砕法によるトナ−の製造方法の欠点
を改良するために、特公昭３６−１０２３１号、特公昭
４７−５１８３０号等に懸濁重合によるトナ−の製造方
法の提案がされている。この方法は特性付与剤を分散溶
解した重合性単量体に重合開始剤を溶解した油相を、分
散安定剤を溶解、分散した水相に添加し、高速せん断力
を加えトナ−サイズの油滴とした後、加熱し重合を行い
トナ−粒子を製造するものであり、装置が簡易であり、
又、均一な組成のトナ−粒子を得られるが、この方法に
も問題点がある。

【０００５】その一つとして粒径分布のシャ−プなトナ
−を得ることが困難である点にある。特にトナ−を小粒
径化した場合、特に粒径分布を厳密に制御する必要があ
るが、懸濁重合により得られたトナ−をさらに所定の粒
径に分級することは、懸濁重合の製造の簡単性を著しく
損うものである。このため、特定の分散安定剤あるいは
乳化分散装置について多数提案されているが、いずれも
満足すべきものではない。

【０００６】又、特開昭６２−２８９８５６号には、重
合前の油滴を分級する方法が提案されているが，分級の
操作が繁雑であるばかりでなく、分級した所定粒径より
微細な粒子は再利用することができず、製造の簡易性を
損うものである。

【０００７】懸濁重合トナ−の粒径分布は第１に水相に
分散された油滴の粒径分布、第２には重合中の油滴の安
定性（油滴の合一）に支配される。これらは水相に添加
される分散安定剤による影響が大きい。

【０００８】水難溶性無機微粉末を分散安定剤として単
独で使用すると、油滴の粒径分布がブロ−ドであるばか
りでなく、重合安定性も不充分で、安定に重合すること
が困難である。これを改良するために、水難溶性無機微
粉末と界面活性剤を併用することが行われたが、界面活
性剤のトナ−表面からの除去が困難であり、トナ−の電
気特性を損う結果となる。

【０００９】水溶性高分子、特にポリビニルアルコ−ル
（以下ＰＶＡと略記する）を分散安定剤として用いた場
合は、重合安定性に優れるものの、油滴の粒径分布はブ
ロ−ドで、これを改善するため水溶性高分子濃度を大に
すると、粒径分布はシャ−プになるが、分散安定剤の水
洗除去が困難になる。

【００１０】このため、特開昭５３−１７７３５号、特
開昭５３−１７７３６号に開示されている様に、通常Ｐ
ＶＡは０．２〜５重量％の範囲で用いられるが、この場
合満足すべき粒径分布すなわち、重合後分級を必要とし
ない程度の粒径分布を得ることができない。

【００１１】又、乳化条件を変えることにより或る程度
の制御は可能であるが、乳化条件の最適化のみでは目的
とする平均粒径、粒径分布を得ることは困難である。例
えば、高速回転によるせん断力により乳化する場合、撹
拌回転数、撹拌時間を増加した場合でも、ＰＶＡ濃度２
％では１０μｍ以下の粒径を得ることは困難であり、粒
径分布の広いものしか得られない。さらにＰＶＡ濃度を
増加することにより粒径の微小化、粒径分布の改善は可
能であるが、ＰＶＡ濃度６％未満では不充分なものであ
った。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明はＰＶＡを分散
安定剤として用い、製品粒径の微小化、粒径分布の改善
を可能にし、重合後分級を必要としない程度の粒径分布
のトナ−を得ようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、重合性単量体
を含む油相を水相に懸濁し重合する静電荷現像用トナ−
を製造する方法において、分散安定剤としてＰＶＡを用
い、油相を水相に分散する前の水相のＰＶＡ濃度を６重
量％以上とし、懸濁重合の際の水相のＰＶＡ濃度を０．
１〜４重量％とすることを特徴とする方法である。

【００１４】前述のとおり、ＰＶＡは重合安定性に優れ
た分散安定剤であり、その濃度は０．１〜４重量％であ
れば、乳化分散により形成された油滴の粒径はほぼ重合
後のトナ−の粒径と等しく、重合中に油滴の合一が起る
ことはない。一方、０．１〜４重量％のＰＶＡ濃度では
シャ−プな粒径分布をうるためには不充分であり、シャ
−プな粒径分布をうるためには６重量％以上のＰＶＡ濃
度を必要とする。

【００１５】又、重合後のＰＶＡの洗浄除去を考慮する
と、ＰＶＡ濃度は可能な限り希薄な方が好ましい。

【００１６】このため、乳化分散過程、重合過程の各段
階で適切なＰＶＡ濃度を設定することにより、粒径分布
のシャ−プなトナ−を効率良く製造することが可能とな
る。本発明に用いて適当なＰＶＡは、特にケン化度７０
〜９０％、好ましくは８０〜９０％、粘度（４％、２０
℃）５〜６０ｃｐｓ、好ましくは２０〜４５ｃｐｓのも
のが用いられる。

【００１７】又、油相を水相に乳化分散する装置として
は特に限定されるものではなく、高速撹拌によるセン断
力を用いて乳化する方法、超音波エネルギ−を用いる方
法、高圧により微細な間隙から吐出させる方法、遠心力
を利用し摩擦衝突を利用する方法等のいずれの方法も適
用できる。

【００１８】本発明における油相は、トナ−の主たる樹
脂成分を形成する重合性単量体、染料、顔料等の着色
剤、トナ−の摩擦帯電性を制御する帯電制御剤、定着時
のオフセットを防止する離型剤、定着特性およびその他
の特性を改良するためのポリマ−、オリゴマ−、プレポ
リマ−さらに磁性トナ−の場合には磁性微粉末の均一な
溶液分散体である。さらに生成するポリマ−の分子量を
制御する目的で連鎖移動剤、架橋剤を添加しても良い。
さらに重合開始剤が最後に添加され、水相に分散するた
め油相が調整される。

【００１９】重合性単量体としては、スチレン、ビニル
トルエン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル類、メ
チルメタクリレ−ト、エチルメタクリレ−ト、２エチル
ヘキシルメタクリレ−ト、メチルアクリレ−ト、エチル
メタクリレ−ト、ブチルメタクリレ−ト、２エチルヘキ
シルアクリレ−ト等のメタクリレ−ト、アクリレ−ト
類、ビニルホルメ−ト、ビニルアセテ−ト、ビニルプロ
ピオネ−ト等のビニルエステル類、ビニルメチルエ−テ
ル、ビニルエチルエ−テル等のビニルエ−テル類、メタ
クリル酸、アクリル酸、無水マレイン酸およびこれらの
金属塩、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル
酸ジエチルアミノエチル等の官能基を有する単量体、あ
るいはメタクリル酸トリフロロエチル、メタクリル酸テ
トラフロロプロピル等のフッ素含有の単量体も共重合成
分として用いられる。

【００２０】着色剤としては、カ−ボンブラック、フタ
ロシアニン系顔料、モノアゾ系染料・顔料、ジスアゾ系
染料・顔料、トリスアゾ系染料・顔料、アントラキノン
系染料・顔料等が用いられる。カ−ボンブラックはグラ
フト処理等の表面改質、分散剤の添加等により分散性を
向上させることが好ましい。

【００２１】電荷制御剤としては負帯電制御剤としてア
ゾ系錯体染料、サリチル酸金属塩、正帯電制御剤として
ニグロシン染料、四級アンモニウム塩化合物等通常使用
されるものが用いられる。

【００２２】離型剤として、ポリエチレン、ポリプロピ
レン等の低分子量ポリオレフィン、天然あるいは合成ワ
ックス、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド等の高級脂肪酸
誘導体が用いられる。

【００２３】ポリマ−類としては重合性単量体と同一成
分の低分子量物あるいは高分子量物、ポリエステル、シ
リコ−ン等の縮合系ポリマ−、エポキシ樹脂、石油樹脂
等の低分子量樹脂類等が用いられる。

【００２４】連鎖移動剤としては、ｎブチルメルカプタ
ン、ｔｅｒｔブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタ
ン、ｔｅｒｔドデシルメルカプタン等が用いられる。

【００２５】架橋剤としては、ジビニルベンゼン、エチ
レングリコ−ルジ（メタ）アクリレ−ト、ブタンジオ−
ルジ（メタ）アクリレ−ト、トリメチロ−ルプロパン
（トリ）メタクリレ−ト、ペンタエリスリト−ルトリ
（メタ）アクリレ−ト等がある。

【００２６】重合開始剤として、ラウロイルパ−オキサ
イド、ベンゾイルパ−オキサイド等の過酸化物系、２，
２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビ
ス（２，４−ジメチルパレロニトリル）、１，１’−ア
ゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）等のア
ゾ系の開始剤が用いられる。

【００２７】磁性体微粉末は、鉄、マグネタイト、フェ
ライト等の微粉末で表面が親油性処理されたものが好ま
しい。

【００２８】これら油相を形成する組成物は、単量体に
可溶なものは溶解し、溶解しないものはボ−ルミル、サ
ンドミル等により均一に分散した後、重合開始剤を添加
し調製する。

【００２９】このように調製した油相は、６重量％以上
のＰＶＡ水溶液に添加し、高速撹拌によるセン断力等に
より油滴に分散する。乳化の条件は、目的とする粒径、
粒径分布により適宜設定される。

【００３０】この時の油相／水相の重量比は１．１以下
が好ましい。１．１を越えると油滴に乳化後水で希釈後
にシャ−プな粒径分布を得にくい。

【００３１】所定の粒径に乳化した後、水で希釈し、重
合時の条件に適した油相／水相比、ＰＶＡ濃度に調整す
る。この時は特に高速撹拌等の乳化手段を用いてもよい
が、簡単に撹拌により均一な状態とすればよく、油滴の
粒径は保持される。

【００３２】重合時の液相／水相の重量比は１０／１０
０〜８０／１００、好ましくは２０／１００〜５０／１
００が適当である。

【００３３】又、重合時のＰＶＡ濃度は０．１〜４％、
好ましくは０．３〜３重量％である

【００３４】。

【実施例】以下実施例によって本発明を説明する。部は
重量部を表す。

【００３５】実施例１ スチレン３０部にカ−ボンブラック（ラ−ベン４１０、
コロンビアケミカルス製）１５部、２，２’−アゾビス
イソブチロリニトリル０．２５部を加え、チッ素置換後
８０℃で６時間加熱した。冷却後、スチレン９２部、メ
タクリル酸ｎブチル５３部を加え、均一に溶解した。こ
のカ−ボンブラック分散液に帯電制御剤（スピロンブラ
ックＴＲＨ、保土谷化学製）３．５部を加え、ボ−ルミ
ルで２０時間分散した。

【００３６】この分散液４０部をとり、２，２’−アゾ
ビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）１部を添加
溶解し、油相を調製した。

【００３７】イオン交換水５０部に部分ケン化ＰＶＡ
（クラレポバ−ル２１７）３．３部を溶解し、これに上
記油相を添加し、ＴＫホモミキサ−（特殊機化工業製）
で５０００ｒｐｍ、１０分、分散した後、水溶性ニグロ
シン０．１ｇを添加したイオン交換水１０６．７部で希
釈した。分散液を重合装置に移し、チッ素置換後６０℃
で８時間重合した。重合後吸引濾過により重合粒子を分
離し、さらに水洗濾過を繰返した後、４０℃で真空乾燥
しトナ−粒子を得た。

【００３８】このトナ−の体積平均粒径は、７．８μ
ｍ、個数平均粒径は６．５μｍで、体積平均粒径／個数
平均粒径の比は、１．２０と良好な粒径分布であった。

【００３９】このトナ−を用い、ＦＴ５５１０（リコ−
製）で現像テストを行ったところ、鮮明な画像が得られ
た。

【００４０】実施例２ 実施例１と同じ油相４０部をイオン交換水３２．８部に
部分ケン化ＰＶＡ３．２部を溶解した水相に添加し、ホ
モミキサ−により５０００ｒｐｍ、１０分で油滴に分散
した。この分散液を水溶性ニグロシン０．１部を溶解し
たイオン交換水１２４部で希釈した後、実施例１と同じ
方法でトナ−を得た。このトナ−の体積平均粒径は５．
７μｍ、個数平均粒径は４．８μｍで、体積平均粒径／
個数平均粒径は１．１９と良好な粒径分布であった。

【００４１】比較例１ 実施例１、２と同じ油相をイオン交換水１５６．８部に
部分ケン化ＰＶＡ３．２部、水溶性ニグロシン０．１部
を溶解した水相に添加し、実施例１、２と同じ条件で分
散し重合を行ってトナ−を得た。

【００４２】このトナ−の体積平均粒径は８．９μｍ、
個数平均粒径は６．５μｍ、体積平均粒径／個数平均粒
径の比は１．３７と分布の広いものであった。実施例１
と同様に現像テストを行ったところ、細線の再現性が不
充分で不鮮明な画像であった。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、ＰＶＡを分散安定剤として用
いて懸濁重合により現像用トナ−を製造する方法におい
て、満足すべき粒径分布すなわち重合後に分級を必要と
しない程度の粒径分布をもつ製品が得られる。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重合性単量体を含む油相を水相に懸濁し
   重合する静電荷現像用トナ−を製造する方法において、
   分散安定剤としてポリビニルアルコ−ルを用い、油相を
   水相に分散する前の水相のポリビニルアルコ−ル濃度を
   ６重量％以上とし、懸濁重合の際の水相のポリビニルア
   ルコ−ル濃度を０．１〜４重量％とすることを特徴とす
   る静電荷現像用トナ−の製造方法。