JP3416821B2 - トナーの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を利用し
た電子写真複写機等における静電荷潜像を顕像化するた
めに用いられる現像用のトナーの製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、電子写真方式においては、静電
潜像担体の感光体上に帯電器によって電荷を付与し、こ
の表面に像様露光を行って静電潜像を形成し、この静電
潜像上を電荷を有する現像剤中のトナー(着色粒子)で現
像し、さらにこのトナー像を電界の力によって記録紙に
転写する転写工程を経て、この転写像に熱等のエネルギ
ーを与えて記録紙上に定着させるという画像形成方法に
よって、複写画像が得られる。また、前記転写工程を終
了した前記静電潜像担体の感光体の表面に残留するトナ
ー等はクリーニング手段や除電手段によって清掃され
る。 【０００３】このような現像剤に使用されるトナーは、
結着樹脂と着色材と、必要に応じてその他の添加剤とを
配合して、この配合物を機械的に混合する混合工程、溶
融混練する工程、この混練物を冷却後、粉砕・分級し、
最後に流動性付与剤、滑剤、荷電制御剤等を添加して製
造されている。特に、帯電特性や着色性を安定させるに
は、樹脂中に着色材を均一、かつ、微細に分散させるこ
とが重要である。 【０００４】このようなトナーを製造するために着色材
の樹脂中の分散性を向上させるため従来からおおくの提
案がされている。例えば、特開昭60-159856号公報で
は、樹脂と着色材との混合工程において樹脂中の粗大粒
子を粉砕して着色材の分散性を改善しており、特開平2-
272460号公報には樹脂粒子の重量平均粒径を0.1mm以上
１mm以下とし、最大粒径３mm以下に調整することによっ
て分散性を向上させている。また、特開平4-05684号公
報には、樹脂中に少なくとも体積平均粒径が２〜15μｍ
の微細粉末を添加することが開示されている。 【０００５】また、前記トナーの製造法の溶融混練工程
において、樹脂と着色材との混合物のせん断力を上げる
ためにこの工程における加熱温度を低くすることにより
混練物の粘度を上げたり、混練装置内の滞留時間を長く
する等の方法が採用され、混合物の粒子の粉砕効果を上
げて微粒子にして分散性を改良している。しかし、この
ような方法でせん断力を増大させた場合、樹脂粒子の分
子鎖の切断を招き易いという欠点を生じる。これによ
り、トナーの重要な特性である定着性が悪化することと
なった。従って、溶融混練条件の改善することによる着
色材の分散性の向上という観点だけで決定できない。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の方
法では、現像剤中における着色材の均一な分散や、微細
な分散が充分ではなく、この分散不良に起因して現像装
置内におけるトナーの帯電効果が充分でなく、弱帯電し
たトナーの発生を生じ、この弱帯電トナーが現像中に感
光体表面上の非画像部に付着して転写され、記録紙の汚
染を生じたり、特に、低温低湿環境下においてトナーの
消費量が増大するという問題点があった。 【０００７】この発明は、トナーの製造に際して、着色
材の分散性に優れたトナーの製造方法を提供するもので
ある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】この発明の前記目的は、
少なくとも着色材と結着樹脂とを機械的に混合する予備
混合工程、これら混合物を溶融混練する溶融混練工程、
この混練物を粉砕して分級する粉砕分級工程および外添
剤を添加混合する外添剤混合工程を有するトナーの製造
方法において、前記予備混合工程を次の２工程Ｍ１，Ｍ
２に分割し、少なくとも体積平均粒径ＲAが0.1mm≦ＲA
≦１mmである結着樹脂粒子と、着色材とを高速撹拌型混
合機により機械的に混合するＭ１工程と、このＭ１工程
によって混合された混合物Ａに前記着色材粒子と同一組
成の体積平均粒径ＲBが、0.01mm≦ＲB／ＲA≦１mmであ
る微粉末を添加し、前記高速撹拌型混合機により機械的
に混合するＭ２工程とからなり、この高速撹拌型混合機
内の撹拌機構を、撹拌ローター底面と混合槽底面との間
の距離Ｄ１を２mm≦Ｄ１≦10mmとし、撹拌ローター先端
と混合槽側壁との間の距離Ｄ２を２mm≦Ｄ２≦50mmと設
定し、前記Ｍ１工程における撹拌ローター先端周速Ｖ１
と前記Ｍ２工程における撹拌ローター先端周速Ｖ２との
比が、 ３≦Ｖ１／Ｖ２≦10 30(m/s)≦Ｖ１≦50(m/s) の条件を満足するように撹拌ローターを回転して前記混
合物を混合することを特徴とするトナーの製造方法によ
って達成される。特に、本発明は予備混合工程に着目し
て検討したものであり、少なくとも樹脂と着色材とによ
って前記目的は達成することができる。 【０００９】すなわち、本発明のトナーの製造方法は、
２工程からなる予備混合工程で結着樹脂粒子と着色材と
を混合して、Ｍ２工程で、体積平均粒径0.01〜0.20mmで
ある微粉末を混合したので、この微粉末を付着した混合
物を溶融混練することになる。この溶融混練工程におけ
るせん断力で解砕された着色材が、樹脂粒子などの微粉
末に付着し、この着色材粒子が再凝集しにくくなること
を確認した。これによると、着色材を均一、かつ、微細
に分散させるためには、着色材粒子を解砕する機能と解
砕された着色材粒子を微粉体で保持することが重要であ
る。 【００１０】従来はこの結着樹脂と着色材との混合方法
について充分な検討がされず、この微粉体を原材料と同
時に配合した後、混合していた。しかしこのような方法
では、かさ、密度が高く、空気を多く抱き込み易いこの
微粉体により、着色材粒子を充分に解砕できないことは
明らかである。 【００１１】 【作用】この発明のトナー製造方法は、結着樹脂と着色
材とを混合する混合条件を設定してあるため、着色材粒
子に充分なせん断力が与えられるため、前記樹脂粒子と
して体積平均粒径ＲAを0.1mm≦ＲA≦１mmの範囲のもの
を選択し、この樹脂粒子と着色材とを高速撹拌型混合機
を使用して、撹拌ロータの周速度を30(m/s)≦Ｖ１≦50
(m/s)にして混合する。このとき前記樹脂粒子の体積平
均粒径ＲAが0.1mm未満の微粉末を添加すると、混合中に
空気を抱込み易くなるため充分なせん断力を与えられな
くなり、逆に１mm以上の樹脂粒子を含有すると、混合装
置の内壁面にこれら樹脂の融着が起こり易くなるなどの
問題が生じた。また、撹拌ローターの周速Ｖ１が30(m/
s)以下なら着色材粒子に充分なせん断力が加えられず、
50(m/s)以上になると装置内の温度上昇が著しく、樹脂
融着が発生した。このような高速撹拌型混合機における
Ｍ１工程で得られた混合物を、更に今度は解砕された着
色材粒子に、この組成と同一であって、体積平均粒径Ｒ
B0.01〜0.2mmの微粉末を保持させるＭ２工程を数分間行
って、混合する。このＭ２工程は、その前段のＭ１工程
で得られた解砕された着色材粒子を含む混合物に、前記
微粉末を加え撹拌ローター周速比Ｖ１／Ｖ２が３≦Ｖ１
／Ｖ２≦10を満たす条件で混合することにより解砕され
た着色材粒子に微粉末を保持させる。 【００１２】この発明における体積平均粒径は、レーザ
ー回折式粒度分布測定装置「ＨＥＬＯＳ」（販売元；日
本電子(株)）により測定された値である。 【００１３】以下、本発明に係るトナーの製造方法に使
用する一実施例を添付図面に基いて説明する。図１は高
速撹拌型混合機の断面図である。 【００１４】この発明において特定化される高速撹拌型
混合機としては図１に示されるような形態であって、前
記樹脂粒子と着色材とを混合撹拌するに、着色材粒子に
せん断力を与えるための撹拌ローターを一枚あるいは複
数枚備えたものを使用した。 【００１５】図において、１は混合槽本体で、この外側
に温度調整用の温水を循環する温度制御用ジャケット６
が包囲してある。２は本体内で混合された樹脂粒子や着
色材粒子の混合物を排出する粉体排出口、３Ａ，３Ｂは
混合槽内の下部で回転する上下２段の撹拌ローターで、
複数枚で構成されている。４は混合槽内の混合物の流れ
を調整する層流板、５は混合槽の蓋、７は温度制御用ジ
ャケット６の調温水を注入する調温水入口であり、８は
調温水出口である。この撹拌ローター３Ｂの底面と混合
槽本体１の底面との間の距離Ｄ１が２mm≦Ｄ１≦10mmと
し、この撹拌ローター３Ａの先端部と混合槽本体１の側
壁との間の距離Ｄ２に設定して、２mm≦Ｄ２≦50mmにし
てあるから、装置内壁面への樹脂融着を防止でき、か
つ、しかも充分な着色材の解砕をすることが可能であ
る。 【００１６】これらの距離が前記範囲から逸脱すると、
例えば、前記Ｄ１、Ｄ２が２mm以下だとこのクリアラン
スが狭いため混合槽底面ならびに撹拌ローター３Ｂの底
面部または撹拌ローター３Ａの先端と混合槽本体１の内
壁への樹脂融着が見られた。また、Ｄ１が10mm以上にな
ったり、Ｄ２が50mm以上になると着色材の解砕が不十分
であるという現象が生じていた。なお、混合槽本体１の
内壁底面の直径は50〜120cm、側壁の高さは50〜120cmの
ものに対して上記Ｄ１，Ｄ２が適用される。 【００１７】この予備混合工程によって混合され、微粉
末を付着した混合物を溶融混練りする場合、この装置と
しては、ニーディングバドルを有し、同じ方向回転ある
いは異方向に回転する二本のスクリューを有する二軸エ
クストルーダを用いたものが好ましい。 【００１８】このようなこの発明のトナーの製造方法に
用いられる樹脂としては従来から知られる以下のものが
使用せられる。 【００１９】スチレン系共重合体(スチレン−アクリル
等)、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、フエ
ノールおよびエポキシ樹脂等である。 【００２０】着色材としては以下のものを使用すること
ができる。 【００２１】〔黒色顔料〕 カーボンブラック 〔マゼンタ、レッド顔料〕 C.I.ピグメントレッド５ （パーマネントカーミンＦＢ，ヘキストジャパン社製） C.I.ピグメントレッド48：１ （スミカプリントレッドＣ，住友化学社製） C.I.ピグメントレッド53：１ （クロモフタールマゼンタＧ，チバ・ガイギー社製） C.I.ピグメントレッド57：１ （スミカプリントカーミン６ＢＣ，住友化学社製） C.I.ピグメントレッド123 （カヤセットレッドＥ−Ｂ，日本化薬社製） C.I.ピグメントレッド139 （カヤセットレッドＥ−ＧＲ，日本化薬社製） C.I.ピグメントレッド144 （クロモフタールレッドＢＲＮ，チバ・ガイギー社製） C.I.ピグメントレッド149 （ＰＶファストトレッドＢ，ヘキスト社製） C.I.ピグメントレッド166 （クロモフタールスカーレットＲ，チバ・ガイギー社
製） C.I.ピグメントレッド177 （クロモフタールレッドＡ３Ｂ，チバ・ガイギー社製） C.I.ピグメントレッド178 （カヤセットレッドＥ−ＧＧ，日本化薬社製） C.I.ピグメントレッド222 （クロモフタールレッドマゼンタＧ，チバ・ガイギー社
製） C.I.ピグメントレッド122 （大日本インキ社製） また、好ましい市販品としては、ＫＥＴ−Red 301、Ｋ
ＥＴ−Red 302、ＫＥＴ−Red 303、ＫＥＴ−Red 304、
ＫＥＴ−Red 305、ＫＥＴ−Red 306、ＫＥＴ−Red 30
7、ＫＥＴ−Red 308、ＫＥＴ−Red 309（以上、大日本
インキ社製)、ＰＶファストレッドＢ（ヘキスト社製)等
を挙げることができる。 【００２２】〔オレンジ顔料またはイエロー顔料〕 C.I.ピグメントオレンジ31 （クロモフタールオレンジ４Ｒ，チバ・ガイギー社製） C.I.ピグメントオレンジ43 （ホスタパームオレンジＧＲ，ヘキスト社製） C.I.ピグメントイエロー17 （ファストイエローＧＢＦＮ，住友化学社製） C.I.ピグメントイエロー１４ （ベンジジンイエローＯＴ，デュポン社製） Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー138 （パリオトールイエローＬＯ96ＯＨＤ，バスフ社製） C.I.ピグメントイエロー93 （クロモフタールイエロー３Ｇ，チバ・ガイギー社製） C.I.ピグメントイエロー94 （クロモフタールイエロー６Ｇ，チバ・ガイギー社製） また、イエロー顔料の好ましい市販品としては、ＫＥＴ
−Yellow 401、ＫＥＴ−Yellow 402、ＫＥＴ−Yellow 4
03、ＫＥＴ−Yellow 404、ＫＥＴ−Yellow 405、ＫＥＴ
−Yellow 406(以上、大日本インキ社製)等を挙げること
ができる。オレンジ顔料の好ましい市販品としては、Ｋ
ＥＴ−Orange 501(大日本インキ社製)等を挙げることが
できる。 【００２３】〔グリーン顔料またはシアン顔料〕 C.I.ピグメントグリーン７ （クロモフタールグリーンＧＦ，チバ・ガイギー社製） C.I.ピグメントブルー15：３ （カーマインブルーＧＮＲ−Ｏ，住友化学社製） C.I.ピグメントブルー60 （クロモフタールブルーＡ３Ｒ，チバ・ガイギー社製） また、シアン顔料の好ましい市販品としては、ＫＥＴ−
Blue 101、ＫＥＴ−Blue 102、ＫＥＴ−Blue 103、ＫＥ
Ｔ−Blue 104、ＫＥＴ−Blue 105、ＫＥＴ−Blue 106、
ＫＥＴ−BlueＥｘ−１(以上、大日本インキ社製)、Heli
ogen Blue Ｄ7080(ＢＡＳＦ社製)等を挙げることができ
る。グリーン顔料の好ましい市販品としては、ＫＥＴ−
Green 201(大日本インキ社製)等を挙げることができ
る。 【００２４】以上の着色剤の含有割合はトナーに対し0.
5〜15重量％の範囲が好ましい。 【００２５】これらトナーの定着性を向上させるために
離型剤を添加しても良い。 【００２６】離型剤としては、低分子量のポリプロピレ
ン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、パラフィ
ンワックス、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸アミド
系ワックス等を使用することができる。 【００２７】その他の添加剤としては、ニグロシン等の
荷電制御剤や流動性付与、凝集防止等の目的で以下のよ
うな添加剤粒子を外添混合することができる。 【００２８】例えば、疎水性シリカ、酸化チタン、酸化
亜鉛、アルミナ、などの金属酸化物、炭酸カルシウムな
どの無機微粒子、ポリメチレンメタクリレート、ポリエ
チレン、ナイロン、ポリエステル等の重合物を使用する
ことができる。 【００２９】このような予備混合工程であるＭ１工程、
Ｍ２工程で混合された樹脂粒子と着色材との混合物を次
の溶融混練工程で溶融混練する。 【００３０】結着樹脂の軟化点をＴＳＰとするとき、温
度は（ＴＳＰ−50℃）〜（ＴＳＰ−10℃）の範囲が好ま
しい。また、前記混合機のスクリュー回転数は100〜300
rpmの範囲が好ましい。また、吐出量は20〜50Kg/Hourの
範囲である。 【００３１】この溶融混練工程が終了した混練物を粉砕
する。この粉砕工程においては、先ず粗粉砕し、微粉砕
する。この微粉砕された微粉末を分級し、所定の粒径、
例えば、５〜20μｍにしてトナーを製造する。 【００３２】また、本発明において製造されたトナーと
混合して現像剤を構成するキャリアとしては、通常知ら
れているキャリアを使用することができる。 【００３３】具体的には、磁性体粒子のみから構成され
たキャリア、あるいは磁性体粒子の表面が樹脂により被
覆されてなる樹脂被覆キャリアを用いることができる。 【００３４】耐久性の観点から樹脂被覆キャリアが好ま
しい。被覆樹脂としては、例えばスチレン、パラクロロ
スチレン、α-メチルスチレン等のスチレン類：アクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピ
ル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシ
ル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸n-ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸
2-エチルヘキシル等のα-メチレン脂肪族モノカルボン
酸エステル類：ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エ
チレン、フッ化ビニリデン-四フッ化エチレン共重合体
等の含フッ素系樹脂：等を挙げることができる。以上の
物質は単独で用いてもよいし、あるいは複数種のものを
適宜組合わせて用いてもよい。 【００３５】キャリアを構成する磁性体粒子としては、
磁場によってその方向に強く磁化する物質、例えば鉄、
フェライト、マグネタイトをはじめとする鉄、ニッケ
ル、コバルト等の強磁性を示す金属もしくは合金または
これらの元素を含む化合物、ポリエステル、ポリエチレ
ン等の樹脂にフェライト、マグネタイト等を分散処理し
た粒子を用いることができる。 【００３６】 【実施例】スチレン樹脂100重量部、カーボンブラック1
0重量部、低分子量ポリプロピレン５重量部を混合し
て、予備混合工程のＭ１工程として、混合槽内径50cmの
図１に示される高速撹拌型混合機内に前記混合物を添加
して２分間混合する。次に、この混合物に前記着色材と
同一組成の微粉末30重量％を加えて、Ｍ２工程によって
３分間混合する。 【００３７】この混合物を２軸エクストルーダを有する
溶融混練装置によって溶融混練し、これを冷却後に、粉
砕・分級し、体積平均粒径8.5μｍ着色材粒子を得た。
この混合物に外添加剤として疎水性シリカ1.2重量％を
添加し、混合してトナーを得た。 【００３８】Ｃｕ−Ｚｎフェライト粒子の表面に、メチ
ルメタアクリレート樹脂／スチレン樹脂＝６／４組成の
共重合体を被覆層の平均膜厚が2.0μｍとなるキャリア1
00部と前述のようにして製造したトナー６部とを混合し
て２成分現像剤を製造した。 【００３９】この発明の高速撹拌型混合機の条件の具体
的実施例を表１に示す。 【００４０】 【表１】 【００４１】この現像剤を次のようにして評価をした。 【００４２】・混合槽内の樹脂融着の有無 混合物排出後、吸引掃除機およびウエブで清掃した後、
撹拌ローター先端部、混合槽内壁、撹拌ローター底面部
および混合槽底面への樹脂融着を目視により判断した。 【００４３】・着色材の分散 混練物をミクロトームウルトラカットＥを使用して厚さ
約200nmにスライスし、光学顕微鏡(ニコン製 OPTIPHOT
−POL)(倍率：240倍、10視野)で混練物中の着色材の分
散状態を観察した。 【００４４】0.5(μm²)の凝集体個数でランク分けを行
った。 【００４５】○：平均３個以下、△：平均10個以下、
×：平均10個以上 ・低温低湿環境での消費量評価 電子写真複写機 KONICA U-BIX 3035（コニカ(株)製）を
用い、20000枚連続画像出しを行い、消費したトナー量
を計測した。 【００４６】評価結果を表２に示す。 【００４７】 【表２】【００４８】 【発明の効果】この発明のトナーの製造方法によれば、
混合機内の樹脂融着を起こさずに着色材の分散の優れた
トナーを得ることができる。また、この製造によって得
られたトナーは、着色材が均一、かつ、微細に分散して
いるため、トナー中に遊離着色材粒子が存在が認められ
なかった。このトナーとキャリアとを混合した現像剤の
撹拌した後、弱帯電トナーに起因する感光体上の非画像
部へのトナー付着が少なく、低温低湿環境における現像
剤の消費量が低減した。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明のトナーの製造方法に使用する一実施
例の高速撹拌型混合機の断面図。 【符号の説明】 １ 混合槽本体 ２ 粉体排出口 ３Ａ，３Ｂ 撹拌ローター ４ 層流板 ５ 蓋 ６ 温度制御用ジャケット ７ 調温水入口 ８ 調温水出口 Ｄ１ 撹拌ローター底面と混合槽底面との間の距離 Ｄ２ 撹拌ローター先端部と混合槽内壁との間の距離

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 少なくとも着色材と結着樹脂とを機械的
   に混合する予備混合工程、これら混合物を溶融混練する
   溶融混練工程、この混練物を粉砕して分級する粉砕分級
   工程および外添剤を添加混合する外添剤混合工程を有す
   るトナーの製造方法において、 前記予備混合工程を次の２工程Ｍ１，Ｍ２に分割し、少
   なくとも体積平均粒径ＲAが0.1mm≦ＲA≦１mmである結
   着樹脂粒子と、着色材とを高速撹拌型混合機により機械
   的に混合するＭ１工程と、このＭ１工程によって混合さ
   れた混合物Ａに前記着色材粒子と同一組成の体積平均粒
   径ＲBが、0.01mm≦ＲB／ＲA≦１mmである微粉末を添加
   し、前記高速撹拌型混合機により機械的に混合するＭ２
   工程とからなり、この高速撹拌型混合機内の撹拌機構
   を、撹拌ローター底面と混合槽底面との間の距離Ｄ１を
   ２mm≦Ｄ１≦10mmとし、撹拌ローター先端と混合槽側壁
   との間の距離Ｄ２を２mm≦Ｄ２≦50mmと設定し、前記Ｍ
   １工程における撹拌ローター先端周速Ｖ１と前記Ｍ２工
   程における撹拌ローター先端周速Ｖ２との比が、 ３≦Ｖ１／Ｖ２≦10 30(m/s)≦Ｖ１≦50(m/s) の条件を満足するように撹拌ローターを回転して前記混
   合物を混合することを特徴とするトナーの製造方法。