JP3427485B2 - トナー用樹脂の製造方法 - Google Patents

トナー用樹脂の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、乾式電子写真方式に使
用されるトナー用樹脂に関するものであり、更に詳しく
は連続印字、連続コピー時のトナー飛散性に優れ、かつ
連続印字、連続コピー時の画像濃度安定性に影響を与え
る帯電安定性に優れたトナー用バインダー樹脂を生産性
良く提供するものである。
【0002】
【従来の技術】乾式電子写真法は、一般には光導電性物
質を含む感光体上に種々の手段により静電荷の電気的潜
像を形成し、次いで該潜像を予めキャリアや現像槽の器
壁等との接触で帯電しているトナーで粉像として現像
し、必要に応じて紙などに該粉像を転写した後加熱、加
圧或いは溶剤蒸気などで定着する方法である。
【0003】乾式電子写真法のトナーを使用する複写
機、プリンター、ファックス等は急速に普及しており、
トナーの生産量は著しく増加している。乾式電子写真法
用トナーは、バインダー樹脂に着色剤、帯電制御剤など
種々の添加物を溶融混練し、粉砕し、所定の粒度分布に
調整されて作られる。トナーは、トナー用バインダー樹
脂としてビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹
脂などが使用されるが、コスト、生産の容易さ等からビ
ニル系樹脂が全体の9割以上を占めている。
【0004】トナー用バインダー樹脂の製造には溶液重
合法、乳化重合法、懸濁重合法等が知られているが、低
コストで製造する方法としては懸濁重合法が最も適して
いる。懸濁重合法によるトナー用バインダー樹脂の製造
方法は、懸濁重合分散剤を含む水に重合性モノマー、重
合開始剤等を加え撹拌しながら昇温し、一定温度で重合
を行い、重合終了後洗浄、脱水、乾燥を経て製品化す
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、複写機、プリン
ターの分野においては高速化、小型化の二つの方向があ
り、複写機等に用いられるトナーは、キャリア、帯電ブ
レード、現像槽器壁等で摩擦帯電され、感光体に移動す
るが、高速化、小型化によって摩擦帯電されるトナーの
滞留時間は短くなる。このため、速い帯電の立ち上がり
特性を持つトナーの製造が求められており、トナーの主
成分であるバインダー樹脂中の不純物は、この帯電立ち
上がり特性を阻害する要因の一つである。
【0006】過酸化物系の重合開始剤を多く使用すると
安息香酸等の分解生成物がバインダー樹脂中に多量に残
存し、これが連続印字、連続コピー時のトナー飛散や画
像濃度に影響を与える帯電の安定性に弊害をもたらす。
この残留安息香酸を除去するためには、特開昭61−1
76603号公報等に記載の苛性ソーダ等のアルカリを
用いた洗浄方法が知られているが、アルカリ洗浄方法は
薬品の取り扱い、コスト等を考慮すると最良の方法とは
言えない。又、アルカリによる洗浄は脱水機の種類(ス
クリューデカンター型)によっては脱水不能に陥ること
もある。
【0007】また、懸濁重合法においては懸濁重合分散
剤として水に難溶性、または不溶性の無機粉末が使用さ
れるが、この残留物も帯電の安定性には悪い影響を与え
る。この様な状況から、トナー用バインダー樹脂につい
ては、安息香酸等の重合開始剤からの分解生成物及び懸
濁重合分散剤として使用される無機粉末の除去を低コス
トで生産性良く行うことが強く望まれる。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は重合
開始剤の分解生成物及び懸濁重合分散剤の残留分の少な
いトナー用バインダー樹脂の製造方法を提供すべく鋭意
検討を行った結果、トナー用バインダー樹脂の重合後の
洗浄工程に着目し、酸洗浄工程で懸濁重合分散剤の残留
物を除去し、次いで熱水洗浄工程にて重合開始剤からの
分解生成物の減少、除去を行うことが除去効果が良く、
かつ低コストな製造方法であり、更に熱水洗浄工程を繰
り返すことが分解生成物の除去の促進に効果があること
を見い出し、本発明に達した。
【0009】すなわち本発明の要旨は、トナー用樹脂の
製造方法において、樹脂の重合工程の後に硝酸洗浄工程
及び65〜85℃の熱水洗浄工程を有し、且つ熱水洗浄
工程を繰り返し行うことを特徴とするトナー用樹脂の製
造方法に存する。以下、本発明を詳細に説明する。本発
明のトナー用樹脂の製造方法を、重合開始剤及び懸濁重
合分散剤を用いて懸濁重合させて製造する場合を例に説
明する。本発明におけるモノマーの重合工程は例えば以
下のように公知の方法で行われる。
【0010】重合缶にモノマー並びにモノマーに対して
好ましくは1重量部ないし4重量部の水、より好ましく
は1.5重量部ないし3重量部の水を入れる。モノマー
に対して水が少ないと重合時の温度コントロールが困難
であり、逆に水が多いと樹脂製造の効率が悪い。懸濁重
合分散剤は、公知の燐酸カルシウム、タルク、ベントナ
イト、ケイ酸、珪藻土、硫酸バリウム、水酸化アルミニ
ウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウ
ム、炭酸カルシウム等の難溶性または不溶性無機粉末を
使用するが、添加量は水に対して好ましくは0.5重量
部ないしは5重量部、より好ましくは1重量部ないしは
3重量部である。
【0011】懸濁重合分散剤の量は、製造される樹脂の
粒度分布に影響を与え、量を多くすると粒径は細かくな
る。重合開始剤としては、過酸化物系の公知の重合開始
剤を使用することが好ましい。その具体例としては、過
酸化ベンゾイル、オクタノニルパーオキシド、デカノニ
ルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、m−トルオ
イルパーオキシドなどが使用される。添加量はモノマー
に対して好ましくは5重量部ないしは15重量部であ
る。
【0012】原料の仕込みが完了したら撹拌しながら昇
温し、好ましくは80℃ないしは110℃、より好まし
くは90℃ないしは100℃で重合する。重合時間は好
ましくは3時間ないしは15時間、より好ましくは5時
間ないしは10時間である。重合時間が短いと樹脂製品
収率及び残留モノマーの除去が悪くなり、重合時間が長
いと樹脂製造効率が悪くなると共に重合開始剤として使
用する過酸化物系重合開始剤の分解生成物が増加すると
いう問題が発生する。
【0013】本発明で最も重要なことは重合が実質的に
終了した後の洗浄工程であり、通常は重合が終了した
後、30℃程度迄冷却してから洗浄工程に入る。本発明
の酸洗浄工程は、公知の樹脂製造方法で得られる樹脂ス
ラリーに必要に応じて脱水後酸を加え、懸濁重合分散剤
として使用した無機粉末を除去するものである。
【0014】用いる酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、臭
化水素酸、クロム酸、ヨウ化水素酸、亜硫酸、亜塩素
酸、クエン酸等の強酸、酢酸、ホウ酸、炭酸、フッ酸、
リン酸、亜硝酸等の弱酸を挙げることができる。中でも
特に取り扱い上硝酸が好ましい。また、酸洗浄の際、撹
拌を行うと撹拌効果により除去効果が向上し好ましい。
また、酸添加後のpHが3以下であると、無機粉末除去
効果が向上し、好ましい。
【0015】酸洗浄の時間は10分〜3時間が好まし
く、10分より短いと無機粉末除去効果が少なく、3時
間より長いと生産効率が悪化する。また、酸洗浄につい
ては、洗浄回数が多いほど除去効果が上がるが、コスト
上の問題から2〜3回程度が適当である。本発明の熱水
洗浄工程は、公知の樹脂製造方法で得られる樹脂スラリ
ーを脱水し、脱水ケーキを熱水で洗浄することにより、
安息香酸等の過酸化物系重合開始剤の分解生成物の除去
を行うものである。
【0016】熱水を直接脱水ケーキに加えてもよいが、
水を脱水ケーキに加えた後、昇温して熱水にしてもよ
い。熱水とモノマーの比は、モノマー1重量部に対して
熱水が1.5〜3重量部が好ましい。熱水が1.5重量
部より少ないと分散不良により分解生成物の除去効果が
少なく、逆に3重量部より多いと生産効率が悪くなり、
好ましくない。
【0017】熱水の温度は60〜100℃、中でも65
〜85℃が好ましく、60℃より低いと分解生成物の除
去効果が少なく、逆に100℃より高いと缶壁、撹拌羽
根等にスケーリングする為、好ましくない。熱水洗浄の
時間は1〜4時間が好ましく、1時間より短いと分解生
成物の除去効果が少なく、逆に4時間より長いと生産効
率が悪くなり、好ましくない。また、熱水洗浄の際、撹
拌を行うと撹拌効果により分解生成物の除去効果が向上
し、好ましい。
【0018】但しこの温度及び時間は反応缶、撹拌形
式、使用樹脂等によって異なるので本発明の効果を損な
わない限り限定されるものではない。その後、撹拌を止
め、静かに沈降させて上澄みをポンプ等で廃棄するデカ
ンテーション法や、遠心脱水機等による脱水濾過を行
う。デカンテーション法では水又は熱水を加え、脱水法
では再度脱水ケーキを洗浄缶に戻し水又は熱水を加え樹
脂スラリーとし再度熱水洗浄を行う。
【0019】本発明においては、特にビニル系樹脂の製
造方法であることが好ましい。ビニル系樹脂とは、少な
くともビニル系モノマーに対応する構造単位を有するも
のであり、ビニル系モノマーとしては、スチレン、o−
メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチ
レン、エチルスチレン、プロピルスチレン、フェニルス
チレン、メトキシスチレン、α−メチルスチレン、α−
エチルスチレン等のスチレン類、(メタ)アクリル酸メ
チル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸
プロピル、(メタ)アクリル酸フェニル等の(メタ)ア
クリル酸エステル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル
等のビニルエステル類、(メタ)アクリロニトリル等の
(メタ)アクリル酸類等を挙げることができる。ビニル
系樹脂は単独重合体でも共重合体でもよい。
【0020】本発明においては、酸洗浄、熱水洗浄いず
れを先に実施してもよく、又熱水洗浄と熱水洗浄の間に
酸洗浄を行ってもよいが、酸洗浄を先に行うと熱水洗浄
工程における遠心脱水機等での脱水が容易となり、好ま
しい。上記の各洗浄が実質的に終了した後、遠心脱水機
等で脱水し乾燥した後、製品とする。
【0021】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。
【0022】
【表1】 水 200重量部 スチレンモノマー 80重量部 ブチルアクリレートエステル 20重量部 燐酸カルシウム(懸濁重合分散剤) 2.5重量部 過酸化ベンゾイル(重合開始剤) 8重量部 上記処方を95℃、10時間で重合反応させた後、硝酸
による酸洗浄を行い下記の実施例、比較例の実験を行っ
た。 実施例1 熱水洗浄は下記の条件で行った。
【0023】
【表2】 水:モノマー(重量比)=2:1 洗浄温度=70℃ (水を加えた後、昇温した) 洗浄時間=3時間 脱水条件=デカンテーション法 結果を表1に示す。なお、安息香酸量はガスクロマトグ
ラフィー法によって測定した。
【0024】
【表3】
【0025】洗浄回数を重ねることにより、残留安息香
酸量は効果的に減少した。 比較例1 洗浄回数は1回とし、洗浄温度を変える以外は実施例1
と同様に熱水洗浄を行った。結果を表2に示す。なお、
スケール発生状況とは反応缶、壁バッフル、攪拌機等へ
樹脂が付着する状況を目視判定したものである。
【0026】
【表4】 ※ ◎:スケール発生問題なし ○:スケールわずかに付着 △:スケール若干付着する ×:スケール付着有り
【0027】洗浄温度を上げると残留安息香酸量は減少
したが、スケーリングが発生し、好ましくなかった。従
って、残留安息香酸量を減少させるには、洗浄温度を上
げる方法よりも、洗浄回数を重ねる方法の方がより好ま
しい方法であった。 比較例2 洗浄回数は1回とし、洗浄時間を変える以外は実施例1
と同様に熱水洗浄を行った。結果を表3に示す。
【0028】
【表5】
【0029】洗浄時間を長くしても残存安息香酸の減少
量は少なかった。 実施例2 実施例1によって得られた樹脂を用いて、平均粒径約1
0μmの黒色トナーを作り、1分間40枚の複写機を用
いてランニング評価を行った結果、表4の様な良好な結
果が得られた。
【0030】
【表6】 注)画像濃度はマクベス社反射濃度計RD−914型、
かぶりは日本電色社 白度計Σ−80型にて測定した。
トナー飛散量は一定場所への飛散量を計測して比較し
た。
【0031】比較例3 比較例2で得られた樹脂を使用する以外は前記実施例2
と全く同様にテストした結果かぶりが高く、トナー消費
量も多く、トナー飛散量も多い結果となった。
【0032】
【表7】
【0033】
【発明の効果】本発明は、帯電安定性に優れ、画像濃度
変化及びかぶりがなく、機内での飛散量及び消費量の少
ないトナーを与えることの可能なトナー用樹脂の製造方
法を提供するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−176604(JP,A) 特開 昭61−176603(JP,A) 特開 平5−5731(JP,A) 特開 平2−2577(JP,A) 特開 平1−200270(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 9/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トナー用樹脂の製造方法において、樹脂
    の重合工程の後に硝酸洗浄工程及び65〜85℃の熱水
    洗浄工程を有し、且つ熱水洗浄工程を繰り返し行うこと
    を特徴とするトナー用樹脂の製造方法。
  2. 【請求項2】 樹脂の重合工程において、懸濁重合法を
    用いることを特徴とする請求項1に記載のトナー用樹脂
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 樹脂の重合工程において、懸濁重合分散
    剤を用いることを特徴とする請求項2に記載のトナー用
    樹脂の製造方法。
  4. 【請求項4】 樹脂の重合工程において、過酸化物系重
    合開始剤を用いることを特徴とする請求項1乃至3に記
    載のトナー用樹脂の製造方法。
  5. 【請求項5】 ビニル系樹脂の製造方法であることを特
    徴とする請求項1乃至4に記載のトナー用樹脂の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 硝酸洗浄工程の後に熱水洗浄工程を有す
    ることを特徴とする請求項1乃至5に記載のトナー用樹
    脂の製造方法。
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