JP3254525B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナーの製造方法

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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、静電記録な
どにおける靜電荷像を現像するための静電荷像現像用ト
ナーの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より電子写真方法に用いられる静電
荷像現像用トナーは結着剤である樹脂中に、着色剤であ
る顔料と、電荷の制御を目的とした帯電制御剤を分散さ
せた着色微粉末が使用されている。例えば、現在広く実
用化されている磁気ブラシ現像法では、キャリアと呼ば
れる鉄粉とトナーとを混合した二成分現像剤が用いられ
ている。この様な二成分系現像剤の場合、良好な現像を
維持するためには、トナーの帯電性能の安定化が必要で
ある。このためキャリアの汚染や現像剤中のトナー濃度
変動に対する対策が必要であり、保守及び調整が煩雑と
なっている。
【0003】一方現像されたトナー像は、永久画像化す
るために感光体から記録紙の上に転写された後、いわゆ
る「定着」という操作が行われる。この定着方法として
は圧力で行う方法もあるが、一般的には熱による方法で
行われている。この熱で定着する方法の中でも特にヒー
トロール定着による方法は、装置の簡易化や記録紙の焼
け焦げに対する危険性が少ないこと、トナーの紙への接
着性が優れていることから広く使われている。しかしな
がらこのヒートロール定着方法は、トナーが直接ヒート
ロールに接触するためいわゆるオフセットが発生し易
い。
【0004】これらの帯電性能の安定化及び耐オフセッ
ト性の問題はトナー組成物である結着樹脂、着色剤、帯
電制御剤の分散に起因する場合が多く、従来より混練機
に関する技術として、例えば、特開昭56ー94363
号公報にはボールミル・スプレードライヤー、特開昭5
6ー1950号公報にはニーダー、特開昭55ー539
号公報には熱ロール、特開昭61ー50624号公報に
は押し出し機を使用してトナーを製造する技術が夫々開
示されている。
【0005】
【本発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技
術において使用される混練機において、ボールミル・ス
プレードライヤー、ニーダー及び熱ロールは安全性及び
経済性に問題があり、また押し出し機は安全性及び経済
性等の問題点を解決しているものの帯電性能及び耐オフ
セット性を飛躍的に向上せしめる程の分散性が得られる
ものではなかった。
【0006】本発明の目的は効率よくトナー組成物を均
一に分散させることにより、トナーの帯電特性の安定化
を図り優れた品質の画像を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明に至った。
【0008】本発明は結着剤と着色剤と帯電制御剤を含
有する静電荷像現像用トナーの製造方法において、結着
剤と着色剤と帯電制御剤を含有するトナー材料を互いに
逆方向に回転する2軸ローター1及び2を有し、ロータ
ー1が持つ翼の数Aとローター2が持つ翼の数Bとが異
なり、且つローター1の回転数とローター2の回転数と
の比がB:Aであり、該ローター1及び2の翼が方向の
異なる螺旋形状をもち、且つ該ローターの翼が途中でそ
れぞれ逆方向の螺旋形状に変化するとともに加熱、冷却
手段を備えた混練機によつて混練することを特徴とする
静電荷像現像用トナーの製造方法に関する。
【0009】次に本発明の詳細を説明する。本発明のト
ナーは、少なくとも結着剤用の樹脂と着色剤と帯電制御
剤よりなるトナー材料を、それぞれの断面が異形であ
り、方向の異なる螺旋形状を有し、途中で少なくとも逆
方向の螺旋形状となった異方向回転する2軸ローター1
及び2を有する混練機で溶融加熱することで、樹脂中に
着色剤や帯電制御剤等を分散したものであり、更に高圧
エアーのジェットミルまたは機械粉砕機で微粉砕し、高
速気流中で分級を行ったものである。
【0010】この異形ローター1及び2はの翼の数が異
なるものであり、翼の数とその翼の回転数の積をそれぞ
れ等しくすることで、各軸を噛み合わせてもスムーズに
回転するものである。又トナー材料はローター翼が夫々
逆方向の螺旋形状にすることにより材料供給口より順次
供給され、ローター翼が途中で逆方向の螺旋形状になる
ことで混練圧が加わり、トナー混練物として出口で排出
する。この様に断面形状の形状差と螺旋形状のピッチの
変化と回転方向の変化により、トナー材料への圧縮力と
剪断力が大きく働き、特定の樹脂を結着剤として使用し
た場合、着色剤や帯電制御剤等が均一に分散する。
【0011】ローター1及び2の断面図を図1に示し、
ローター1及び2の斜視図を図2に示し、混練機の一例
を図3に示した。図1において1、2はそれぞれ4翼、
3翼のローターであり、混練ゾーン前のトナー組成物3
は混練ゾーンに入り圧縮されて組成物4となり、ロータ
ー1の持つ翼により剪断されて混練後のトナー組成物5
となる。図2は螺旋形状のローター1及び2の翼を示
す。トナー組成物5は螺旋形状のローター1及び2の翼
で材料供給口側から圧縮/剪断を繰り返しながらピッチ
a及びa'のA領域を出口側に送られていく。更にB領
域ではA領域の螺旋形状のピッチa及びa'に対し螺旋
形状のピッチb及びb'を広げることで混練ゾーンの容
積を広げ、更に螺旋形状がC領域で逆回転方向にするこ
とでB及びC領域では送り圧力と戻り圧力によりトナー
組成物5は混合及び混練を飛躍的に促進する。このため
ピッチaまたはa'とbまたはb'との比(a÷bまたは
'÷b')は重要であり、少なくとも0.8以下が必要
であり、望ましくは0.5以下である。また、C領域で
のピッチc(またはc')はピッチb(またはb')と等
しくする必要はないが、トナー組成物の排出するために
は少なくともピッチa(またはa')以上であることが
望ましい。尚螺旋形状のローター翼はトナー組成物の種
類により、脱気等必要に応じ部分的に増減してもよい。
【0012】混練機は、トナー材料の供給口7、トナー
材料の出口8、恒温水入り口9、恒温水出口10及びモ
ーター11を有し、変位点6において螺旋形状の向きが
逆向きとなっている。
【0013】本発明で用いられる結着剤用の樹脂として
は、ポリスチレン、スチレン―ブタジエン、エポキシ、
ポリアミド、ポリアルリレン、これらのポリエステルグ
ラフト樹脂又はこれらのスチレン―(メタ)アクリル酸
エステルグラフト樹脂、ポリエステル、スチレン―(メ
タ)アクリル酸エステル、ポリエステルグラフトスチレ
ン―(メタ)アクリル酸エステル及びスチレン―(メ
タ)アクリル酸エステルグラフトポリエステル等が挙げ
られる。
【0014】これら樹脂は、混練時の分散性及びトナー
のオフセット性能から溶融粘度が90〜170℃の温度
範囲で5×104POISEを示し、ガラス転移点が50〜7
0℃であるものが好ましく、溶融粘度が100〜170
℃の温度範囲で5×104POISEを示し、ガラス転移点が
55〜70℃であるものが更に好ましい。
【0015】本発明で用いられる着色剤としては特に制
約はなくカーボンブラック、マグネタイト、等の黒色顔
料やカラー用着色剤としての染料及び顔料が使用でき
る。
【0016】本発明で使用される結着剤樹脂は5ミリメ
ッシュを少なくとも通過するものが好ましい。即ち5ミ
リメッシュ以上の樹脂を使用した場合トナー組成物の分
散状態は悪くなり、トナー化したときに帯電性能が安定
せず画像の背景を汚すいわゆるカブリを発生し、又現像
機からトナーが飛散して機械内を汚し、画像品質を低下
させる。このため5ミリメシュ以上の結着剤樹脂を使用
する場合、予め粗砕する必要があり、好ましくは3ミリ
メッシュを通過するものが良い。
【0017】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。単に部とある
のは重量部を意味する。
【0018】実施例1 ローターの持つ翼の数が、それぞれ3翼/4翼からな
り、ローター径が30mmでL/Dが6.5の異方向回
転する2軸の混練機(森山製作所(株)製混練機「CM6
0」)を使用し、図2の螺旋形状のローターをセット
し、それぞれのローターの回転数を168rpm/12
6rpm、混練温度を100℃に設定して以下のトナー
組成物(トナー組成物1)を40kg/時間供給し混練
をし、その後エアージェットミルにより粉砕し、更に風
力分級機で分級して平均粒径10μmの粉末を得た。更
にこの粉末100部と疎水性シリカ微粒子0.2部とを
ヘンシルミキサーで混合しトナーを作成した。
【0019】 トナー組成物1 樹脂 スチレン・アクリルグラフトポリエステル 93部 90℃で5×104poise ガラス転移点 50℃ 帯電制御剤 ボントロンE−84 2部 (オリエント化学(株)製) 着色剤 KET Blue 106 C.I.Pig.No B-15-4 5部 (大日本インキ化学工業(株)製)
【0020】実施例2 実施例1の混練機に於いて、それぞれのローターの持つ
翼を2翼/3翼に変更し、それぞれのローターの回転数
を168rpm/112rpm、混練温度を105℃に
設定して以下のトナー組成物(トナー組成物2)を溶融
混練し、実施例1と同じ方法で平均粒径10μmのトナ
ーを作成した。
【0021】 トナー組成物2 樹脂 スチレン・アクリルグラフトポリエステル 90部 100℃で5×104POISE ガラス転移点 62℃ ビスコール550P 2部 (三洋化成工業(株)製) 帯電制御剤 ボントロンE−84 2部 着色剤 KET Red 309 C.I.Pig. No R-122 6部 (大日本インキ化学工業(株)製)
【0022】実施例3 実施例1の混練機に於いて、それぞれのローターの回転
数を128rpm/96rpm、混練温度を130℃に
設定して以下のトナー組成物(トナー組成物3)を溶融
混練し、実施例1と同じ方法で平均粒径10μmトナー
を作成した。
【0023】 トナー組成物3 樹脂 ポリエステルグラフトスチレン・アクリル共重合樹脂 89部 135℃で5×104poise ガラス転移点 63℃ ビスコール550P 5部 帯電制御剤 ボントロンS−34 2部 着色剤 カーボンブラック エルフテックス8 8部 (キャボット社製)
【0024】実施例4 実施例1の混練機に於て、それぞれのローターの回転数
を128rpm/96rpm、混練温度を140℃に設
定し、以下のトナー組成物(トナー組成物4)を溶融混
練し、実施例1と同じ方法でトナーを作成した。
【0025】 トナー組成物4 樹脂 スチレン・アクリル共重合樹脂 92部 170℃で5×104poise ガラス転移点 68℃ 帯電制御剤 ボントロンS−34 2部 着色剤 カーボンブラック エルフテックス8 8部
【0026】比較例1 ローターの翼の数が同一である2軸混練機で、ローター
径が29mmでL/Dが25の同方向に回転するPCM
−30(池貝鉄工(株)製)を用いて、ローターの回転
数を200rpm、混練温度を100℃に設定してトナ
ー組成物1を溶融混練し、実施例1と同じ方法で平均粒
径10μmのトナーを作成した。
【0027】比較例2 比較例1と同じ混練機で混練温度を105℃にしてトナ
ー組成物2を溶融混練し、実施例1と同じ方法で平均粒
径10μmのトナーを作成した。
【0028】比較例3 比較例1と同じ混練機で混練温度を130℃にてトナー
組成物3を溶融混練し、実施例1と同じ方法で平均粒径
10μmのトナーを作成した。
【0029】比較例4 比較例1と同じ混練機で混練温度を140℃にてトナー
組成物4を溶融混練し、実施例1と同じ方法で平均粒径
10μmのトナーを作成した。
【0030】これらのトナーについてトナー組成の分散
状態、オフセット性能及び実写テストについて夫々以下
の要領で比較をした。表1、表2及び表3から明らかな
ように、実施例トナーは比較例トナーに比べトナー組成
物の分散状態が優れており、オフセット性能も良好で、
更に実写テストに於いても画像濃度及びカブリの変化が
少なく、トナー帯電量が安定し解像度が優れている結果
を得た。
【0031】 スライドガラス上のトナー組成物の混練物を加熱溶融
し薄膜化した後、光学顕微鏡の200倍率でトナー組成
物の分散状態を観察し判定した。
【0032】 荷重20Kg、速度150mm/sのヒートロール外
部定着器(上ロール/下ロールはテフロン/シリコー
ン、但しトナー組成物2は実施例、比較例共シリコーン
オイルを上ロール/下ロールに塗布して測定)によっ
て、オフセットの発生しない温度幅を測定し評価した。
【0033】
【0034】実施例及び比較例で得られた各トナーと酸
化鉄粉キャリア(関東電化工業株式会社製DK−80
0)とを夫々トナー濃度が8重量%となる割合で混合し
た二成分系現像剤を調整し、電子写真複写機「DC−3
12RE」(三田工業株式会社製)を使用し実写テスト
をした。
【0035】帯電量 現像機中の現像剤を東芝ケミカル社製ブローオフ帯電量
測定装置で測定した。 濃度 マクベス反射濃度計RD−918(阪田商会製)で測定
した。
【0036】カブリ マクベス濃度反射計RD−918を使用し、原稿の白地
部分の現像画像濃度と使用転写紙の反射濃度の差を測定
した。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、効率よくトナー組成物
を均一に分散させることが出来る為、トナーの帯電特性
の安定化が実現され、10000頁の印刷後も帯電量の
増加、カブリの発生、画像の濃度低下が起きることがな
い。さらに定着時のオフセット防止効果も著しく向上す
るため、優れた品質の画像を提供するとができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用される混練機でトナー組成物を混
練している状態を示した断面図である。
【図2】本発明で使用される混練機の螺旋形状のロータ
ーの一例を示した斜視図である。
【図3】本発明で使用される混練機の一例を示した断面
図である。
【符号の説明】
1 4翼混練ローター 2 3翼混練ローター 3 混練ゾーン前のトナー組成物 4 混練ゾーン中のトナー組成物 5 混練ゾーン後のトナー組成物 a ローター(1)のA領域のピッチ a' ローター(2)のA領域のピッチ b ローター(1)のB領域のピッチ b' ローター(2)のB領域のピッチ c ローター(1)のC領域のピッチ c' ローター(2)のC領域のピッチ 6 変位点 7 供給口 8 出口 9 恒温水入口 10 恒温水出口 11 モーター
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−123520(JP,A) 特開 平3−86224(JP,A) 特開 昭59−147629(JP,A) 特開 平1−156759(JP,A) 特開 平1−304467(JP,A) 特開 昭63−58356(JP,A) 特開 昭61−215557(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結着剤と着色剤と帯電制御剤を含有する
    静電荷像現像用トナーの製造方法において、結着剤とし
    て5ミリメッシュを通過する結着剤樹脂を用い、結着剤
    と着色剤と帯電制御剤を含有するトナー材料を互いに逆
    方向に回転する2軸ローター1及び2を有し、ローター
    1が持つ翼の数Aとローター2が持つ翼の数Bとが異な
    り、且つローター1の回転数とローター2の回転数との
    比がB:Aであり、該ローター1及び2の翼が方向の異
    なる螺旋形状をもち、且つ該ローターの翼が途中でそれ
    ぞれ逆方向の螺旋形状に変化するとともに加熱、冷却手
    段を備えた混練機によって混練することを特徴とする静
    電荷像現像用トナーの製造方法。
  2. 【請求項2】 結着剤と着色剤と帯電制御剤を含有する
    静電荷像現像用トナーの製造方法において、結着剤とし
    て3ミリメッシュを通過する結着剤樹脂を用い、結着剤
    と着色剤と帯電制御剤を含有するトナー材料を互いに逆
    方向に回転する2軸ローター1及び2を有し、ローター
    1が持つ翼の数Aとローター2が持つ翼の数Bとが異な
    り、且つローター1の回転数とローター2の回転数との
    比がB:Aであり、該ローター1及び2の翼が方向の異
    なる螺旋形状を持ち、且つ該ローターの翼が途中でそれ
    ぞれ逆方向の螺旋形状に変化するとともに加熱、冷却手
    段を備えた混練機によって混練することを特徴とする静
    電荷像現像用トナーの製造方法。
  3. 【請求項3】 結着剤が90℃〜170℃の範囲で溶融
    粘度が5×104poiseであり、ガラス転移点が50℃〜
    70℃である請求項1もしくは請求項2に記載の静電荷
    像現像用トナー製造方法。
  4. 【請求項4】 螺旋形状をした該ローターの翼におい
    て、トナー材料供給口側のピッチa(A領域)と螺旋形
    状の回転方向の変位点前のピッチb(B領域)が少なく
    ともa÷b=0.8以下である請求項1もしくは請求項
    2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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