JP3482483B2 - 電子写真用トナーおよびその製造方法 - 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、静電記録、
静電印刷などにおける静電潜像を現像する画像形成方法
に使用されるトナー及びその製造方法に関し、詳しく
は、帯電立ち上がり性に優れ、画像品質において地汚
れ、転写ムラおよびトナー飛散が発生しない電子写真用
トナー及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子写真法、静電写真法等の画像
形成方法においては、潜像担持体上に形成された静電潜
像を現像するために、トナーが使用される。このトナー
は微細粒子であり、かつ流動性に優れ、適当に帯電され
た粉体であることが要求される。静電潜像を現像する方
法としては、トナー及びキャリアからなる２成分系現像
剤を使用する方法と、キャリアを含まないでトナーのみ
からなる１成分系現像剤を使用する方法とが知られてい
る。前者の２成分系現像剤を用いた現像方式は、比較的
安定した良好な画像が得られる反面、キャリア劣化やト
ナーとキャリアの混合比の変動が発生しやすいといった
欠点がある。一方、後者の１成分現像剤（トナーのみか
らなる）は前者の欠点はもたないが、帯電性が安定しに
くいといった不都合を有している。

【０００３】ところで、近年では電子写真方式のカラー
化が進み、高画質、高再現性の要求が高まっている。フ
ルカラー電子写真用トナーにはイエロー、マゼンタ、シ
アンに着色されたトナーが使用される。必要に応じてブ
ラックトナーも使用される。通常トナーは、結着樹脂、
着色剤（染料、顔料、磁性体等）、帯電制御剤などの所
定材料を溶融混練し、冷却して固化させた後粉砕し、さ
らに微粉砕された粉砕物を分級して得られた微粒子粉体
に流動性を持たせるために添加剤（超微粒子状のコロイ
ダルシリカなど）を加えて撹拌混合することによって得
られる。従来の溶融混練方法には、スクリュー型押出式
連続混練機、２本ロールミル、３本ロールミル、加圧加
熱ニーダーなどが使用されている。

【０００４】結着樹脂への帯電制御剤、着色剤の分散状
態は、この溶融混練工程に依存し、混練が十分になされ
ていないと均一な帯電量分布およびすみやかな帯電立ち
上がり性が得られず、電子写真プロセスで画像を得る際
に画像濃度低下、地汚れおよびトナー飛散の原因にな
る。特に、カラートナーの場合はイエロー、マゼンタ及
びシアンを重ね合わせて色調を再現させているため、ト
ナーの帯電制御剤が均一に分散されていないと色調の再
現性が著しく劣ることになる。

【０００５】電子写真プロセスでカラー画像を得るため
には、このようなカラートナーにおいて、定着されたト
ナーが乱反射することのない良好な分光反射特性を持つ
こと、重ね合わさったトナーがあらゆる色調を再現する
ために透明性を有すること、およびトナー飛散や画像品
質において地汚れ、転写ムラ、画像濃度低下することの
ない帯電レベルを維持することが必須条件である。さら
に、高い解像力と画像の鮮明さを得るためにトナーの粒
径も小粒径であることが好ましい。

【０００６】上記に示したような一般的なトナーの溶融
混練方法では、結着樹脂中での帯電制御剤、着色剤の分
散が不十分であり、トナーのすみやかな帯電立ち上がり
性および均一な帯電量分布が得られない。そのため、良
好な画像を得ることは困難になる。

【０００７】このような従来の問題に対して、いくつか
の混練方法、例えば、いくつかマスターバッチを作成し
これを用いる方法が提案されている。例えば、（ｉ）特
開昭６１−１５６０５４号公報では、結着樹脂の一部と
帯電制御剤とを溶剤に溶解し混合させた後、脱溶剤して
マスターバッチを得た後混練を行ないさらに冷却した後
粉砕を行なうものである。しかし、この方法では結着樹
脂を溶剤に完全に溶解させるために混練物の粘度が低下
し過ぎて、この状態で溶融混練を行なっても、結着樹脂
中の帯電制御剤の分散状態は満足のいくものではない。
また、結着樹脂を溶解せしめるために多量の溶剤を必要
とする。

【０００８】（ii）特開平３−１５５５６８号公報で
は、結着樹脂の一部と染顔料を溶剤を加えて予め溶融混
練し、得られた混練物を冷却粉砕してマスターバッチと
して、再度結着樹脂と得られたマスターバッチとで溶融
混練する方法が提案されている。この方法では、マスタ
ーバッチを得る際の溶融混練温度が高いために、やはり
混練物の粘度が低下して、結着樹脂中の染顔料の分散は
不十分である。

【０００９】（iii）特開平３−１６４７５０号公報で
は、結着樹脂と所望の濃度以下の帯電制御剤と所望の濃
度以上の着色剤とで溶融混練を行ない、さらに所望の帯
電制御剤及び結着樹脂を加えて、溶融混練を行なう方法
が提案されている。しかし、帯電制御剤の結着樹脂中で
の分散状態は混練物の粘度に依存するところが大きく、
この方法においては溶融混練温度を単純に高くしても、
混練物の粘度は低下し十分な混練はなされない。また混
練工程での処方比率を変えて溶融混練を行なっても帯電
制御剤の分散が飛躍的に向上するとは考えられず、理想
的な帯電特性は得られない。

【００１０】また、（iv）特開平４−２３０７７０号公
報では、予め溶剤にその溶剤に可溶な第１の結着樹脂と
その溶剤に不溶な着色剤との混合物を添加して溶融混練
を行ない分散物を得て、該分散物から該溶剤を除去した
後、これに第２の結着樹脂と帯電制御剤を加えて混練
し、溶融混練を行なう方法が提案されている。この方法
においても、上記に示したように溶融混練温度が高いた
めに、混練物の粘度は低下して、結着樹脂中の着色剤の
分散は不十分であると考えられる。

【００１１】上記（ｉ）（ii）（iii）及び（iv）のい
ずれの提案においても、加熱溶融による混練方法である
ため十分な帯電立ち上がり特性が得られない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
の第１は重ね合わさったカラートナーがあらゆる色調を
再現するために透明性を有し、トナー飛散や画像品質に
おいて地汚れ、転写ムラ、画像濃度低下することのない
電子写真用トナーを提供すること、および該トナーの製
造方法を提供することである。本発明の第２の目的は、
２成分系現像剤用トナーとしても使用でき、特に１成分
系トナーとして有用な電子写真用トナーを提供すること
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
の問題点を解決するために検討を続けてきた結果、帯電
立ち上がり性の向上が得られることによって、トナー飛
散や画像品質において転写ムラ等が発生しないことを知
見し、また結着樹脂と帯電制御剤としてサリチル酸の錯
化合物との混合物を結着樹脂の溶融温度より低い温度で
混練すること、さらには該混練物に有機溶剤との混合剤
を含有させて混練することによって、結着樹脂中の帯電
制御剤の分散が飛躍的に向上することを知見し、これら
に基づいて本発明は完成したものである。

【００１４】すなわち、本発明によれば、以下の発明が
提供される。 （１） 電子写真用トナーを常温常湿下、トナー濃度５％
の条件下でキャリアと１０分間撹拌混合した時に得られ
る帯電量Ｑ６００に対して、同じ条件下で２０秒間撹拌
混合した時に得られる帯電量をＱ２０とすると Ｚ（％）＝（Ｑ２０／Ｑ６００）×１００ で計算される帯電立ち上がり比率が７０（％）以上であ
ることを特徴とする電子写真用トナーの製造方法であっ
て、結着樹脂、帯電制御剤としてサリチル酸の錯化合
物、および着色剤の混合物を予め有機溶剤と共に該結着
樹脂の溶融温度よりも低い温度で１段目の混練を行な
い、これにさらに該結着樹脂を加えその結着樹脂の溶融
温度よりも高い温度で２段目の加熱溶融混練を行ない、
冷却して固化させた後粉砕し、分級することを特徴とす
る電子写真用トナーの製造方法。 （２）電子写真用トナーの体積平均粒径が９μｍ以下で
あることを特徴とする（１）記載の電子写真用トナーの
製造方法。 （３）電子写真用トナーが、少なくともイエロー、マゼ
ンタ、シアンから構成されるフルカラートナーであるこ
とを特徴とする（１）記載の電子写真用トナーの製造方
法。 （４）１段目の混練物に加える有機溶剤が結着樹脂、帯
電制御剤および着色剤の混合物に対して、２０ｗｔ％以
下含有させた状態で１段目の混練を行なうことを特徴と
する（１）記載の電子写真用トナーの製造方法。 （５）（１）〜（４）記載の製造方法により得られる電
子写真トナー。

【００１５】削除

【００１６】削除

【００１７】また、本発明によれば、前記（２）の１段
目の混練物に加える有機溶剤が結着樹脂に対して２０ｗ
ｔ％以下含有させることを特徴とする電子写真用トナー
の製造方法が提供される。

【００１８】本発明者らの鋭意研究したところによれ
ば、トナーの体積平均粒径が大きいと画像品質において
解像力や画像の鮮明さに欠けるようになる。また、トナ
ーの帯電立ち上がり比率が低いと電子写真プロセスにお
いて画像を得る際に画像濃度低下、地汚れおよびトナー
飛散の原因になり、特にカラートナーの場合はイエロ
ー、マゼンタ、シアンを重ね合わせて色調を再現させて
いるため、色調の再現性が著しく劣るようになる。さら
に、結着樹脂中の顔料が均一に分散されていないと透明
性において劣り、やはり色調の再現性が劣るようになる
ことなどが判った。そして、そのためには、本発明のト
ナーは帯電立ち上がり比率（Ｚ）が７０％以上でなけれ
ばならないことが明らかになった。本発明のトナーは、
望ましくは、その体積平均粒径が９μｍ以下である場合
には品質改善効果が顕著であり、またフルカラートナー
にも適用した場合には品質改善効果が顕著である。

【００１９】トナーの粒度分布は種々の方法で測定でき
るが、本発明で小孔通過法（コールターカウンタ法）を
用いて行なった。測定装置として、コールターカウンタ
ーカウンタＴＡII（コールター社製）を用い、電解液と
して１％食塩水、アパチャーを１０μｍとして測定し
た。

【００２０】本発明のトナー製造方法に使用される溶剤
は、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトア
ルデヒド、ホルムアルデヒド、アセトン、メチルエチル
ケトン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼ
ン、ニトロベンゼン、テトロヒドロフランなどがある。

【００２１】本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂と
着色剤と帯電制御剤とから構成される。本発明のトナー
で使用される結着樹脂としては従来からトナー用結着樹
脂として使用されてきたものは全てが適用される。具体
的にはポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニル
トルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；ス
チレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロ
ピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、
スチレン／ビニルナフタレン共重合体、スチレン／アク
リル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共
重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレ
ン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリ
ル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共
重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチ
レン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレ
ン／アクリロニトリル共重合体、スチレナ／ビニルエチ
ルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共
重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イ
ソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／イン
デン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレ
ン／マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重
合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリ
レート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチル
ブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジ
ン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族
炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、
パラフィンワックスなどが挙げられ、これらは、単独で
あるいは２種以上混合して使用される。

【００２２】本発明のトナーに使用される着色剤として
は、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料
及び染料の全てが適用される。具体的には、カーボンブ
ラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染
料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、デュポンオ
イルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリ
ド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、
ハンザイエローＧローダミン６Ｃレーキ、クロムイエロ
ー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、マラカイトグ
リーン、マラカイトグリーンヘキサレート、オイルブラ
ック、アゾオイルブラック、ローズベンガル、モノアゾ
系染顔料、ジスアゾ系染顔料、トリスアゾ系染顔料など
が挙げられる。

【００２３】本発明のトナーに使用される帯電制御剤と
しては、サリチル酸の錯化合物が挙げられる。

【００２４】また、本発明のトナーにおいては、離形性
を持たせるために、低分子量のポリエチレン、ポリプロ
ピレンなどの合成ワックスの類の他、キャンデリラワッ
クス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ロう、
ホホバ油などの植物系ワックス類；みつろう、ラノリ
ン、鯨ろうなどの動物系ワックス類；モンタンワック
ス、オゾケライトなどの鉱物系ワックス類；硬化ヒマシ
油、ヒドロキシステアリン酸、脂肪酸アミド、フェノー
ル脂肪酸エステルなどの油脂系ワックス類を含有するこ
とができる。

【００２５】更に、本発明で用いるトナーには、前記の
離型剤の他に、必要に応じてトナーの熱特性、電気特
性、物理特性を調整する目的で、各種の可塑剤（フタル
酸ジブチル、フタル酸ジオクチルなど）、抵抗調整剤
（酸化錫、酸化鉛、酸化アンチモンなど）等の助剤を添
加することも可能である。更に、本発明のトナーには、
必要に応じて、前記の離型剤、助剤等以外の添加剤を混
合することもできる。その添加剤としては、例えばコロ
イダルシリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の流動
付与部剤がある。なお、流動付与部剤としては、一次粒
子の粒径が０．１μｍより小さく、表面をシランカップ
リング剤や、シリコンオイル等で疎水化処理し、疎水化
度４０以上のものが好ましい。

【００２６】続いて、本発明のトナー製造方法の一例に
ついて説明する。本発明のトナー製造方法においては、
結着樹脂への着色剤および帯電制御剤の分散を飛躍的に
向上させる為に、従来の混練方法を改良する事で効率良
く本発明のトナーが得られる。

【００２７】本発明のトナー製造方法においては、結着
樹脂、帯電制御剤及び着色剤の混合物での帯電制御剤、
着色剤の分散を向上させるために、１段目の混練処理を
行なうが、これには一般的に２本ロールミル、３本ロー
ルミルなどが使用される。その際に、結着樹脂の溶融粘
度以下の温度にする必要がある。すなわち、この混練方
法は混練物が必要以上に粘度をもつと逆に帯電制御剤、
着色剤の分散が低下するという知見に基づいている。こ
の知見より、有機溶剤に結着樹脂を完全に溶解させる方
法や、混練温度を高くして結着樹脂を溶融させて混練処
理を行なう方法は、必ずしも帯電制御剤、着色剤の分散
に寄与するとは限らない。さらに、該混合物を冷却破砕
することによって、マスターバッチを得ることができ
る。すなわち、結着樹脂と帯電制御剤と着色剤とをある
比率で混合する際に、該混合物に対して、有機溶剤を２
０ｗｔ％以下好ましくは５〜２０ｗｔ％の割合で加えて
混合するのがよく、この場合、結着樹脂が有機溶剤に溶
解している必要性はなく、該混合物は膨潤状態であるこ
とが望ましい。

【００２８】上記方法で調製されたマスターバッチに適
当な比率になるように、結着樹脂を加えて、スクリュー
型押出式連続混練機、２本ロールミル、３本ロールミ
ル、加圧加熱ニーダーを用いて溶融混練を行なう。この
混練物を冷却固化させた後にハンマーミルなどの粉砕機
を用いて粗粉砕をする。さらに、ジェットミル粉砕機な
どを用いて微粉砕を行ない、気流式分級機、機械式分級
機を用いて分級を行ない、微細粒子を得ることができ
る。また、必要に応じて、この微細粒子に流動性付与部
剤を添加混合することもできる。

【００２９】本発明のトナーは、図１に示した画像形成
方法の有用な現像装置により画像形成を行なうことがで
きる。図１においてトナータンク１中に充填されている
トナーは、供給羽根２が回転することにより、現像器３
に供給される。一方、現像器３に供給されたトナーは現
像器３中の撹拌羽根４により、現像剤のトナー濃度を均
一にするために撹拌混合されて、トナーに帯電を与え
る。この現像剤は弾性ブレード５により現像ローラー６
上に均一に付着される。また、潜像保持体（感光体ドラ
ム）７上にトナーと逆極性の電荷を帯びた静電潜像に対
して、現像ローラーに直流バイアス電圧を印加すること
によって静電潜像を現像することができる。

【００３０】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。なお、ここでの部は重量基準である。

【００３１】実施例１ 結着樹脂 ポリエステル系重合体（Ｔｇ＝７２℃） ４５部 離型剤 低分子ポロプロピレン ５部 着色剤 カーボンブラック ８部 帯電制御剤 サリチル酸亜鉛塩 ３部 溶剤 トルエン １０部 からなる組成の混合物を３本ロールで混練（混練温度１
００℃）し、冷却固化後、ハンマーミルで粗粉砕した。
得られた粉砕物に上記ポリエステル重合体をさらに５０
部加えて、２軸混練機を用いて溶融混練を行なった。こ
の混練物をジェットミル粉砕機で微粉砕し、さらに分級
して、体積平均粒径が１２μｍの微細粒子を得た。該微
細粒子１００部に対して疎水性シリカ０．５部を添加混
合して、電子写真用トナーを得た。

【００３２】実施例２ 実施例１と同じ混練物をジェットミル粉砕機で微粉砕
し、さらに分級して、体積平均粒径が８μｍの電子写真
用トナーを得た。

【００３３】実施例３ 実施例１と同じ処方の混合物を３本ロールを用いて混練
温度４０℃で混練し、冷却固化後ハンマーミルで粗粉砕
した。得られた粗粉砕物にポリエステル重合体を５０部
加えて、２軸混練機を用いて溶融混練を行なった。この
混練物を微粉砕し、さらに分級して、体積平均粒径が８
μｍの電子写真用トナーを得た。

【００３４】比較例１ 実施例１の処方において溶剤を加えずに、３本ロールを
用いて混練温度１００℃で混練し、冷却固化後ハンマー
ミルで粗粉砕した。得られた粗粉砕物にポリエステル重
合体を５０部加えて、２軸混練機を用いて溶融混練を行
なった。この混練物を微粉砕し、さらに分級して、体積
平均粒径が８μｍの電子写真用トナーを得た。

【００３５】比較例２ 比較例１と同ど混練物をジェットミル粉砕機で微粉砕
し、さらに分級して、体積平均粒径が１２μｍの電子写
真用トナーを得た。

【００３６】これら実施例および比較例で得られた電子
写真用トナーを使用し、（株）リコー製複写機ＦＴ２７
２０により画像評価を行なった。その結果を表１に示
す。

【００３７】

【表１】 品質評価 ◎：特に優れている ○：良好 △：不良

【００３８】

【発明の効果】本発明の電子写真用トナーの製造方法に
よれば、結着樹脂と帯電制御剤としてサリチル酸の錯化
合物と着色剤との混合物を結着樹脂の溶融温度以下で混
練し、さらに該混練物に溶剤を含有させ、該混練物が膨
潤状態にして混練を行なうことによって、結着樹脂中の
帯電制御剤、着色剤の分散が飛躍的に向上する。また、
上記製造方法で得られた電子写真用トナーは、帯電立ち
上がり比率が７０％以上になることによって、初期の画
像を得る時から、安定した画像が得られる。特にフルカ
ラートナーにおいては色調の再現性に優れ、転写ムラも
発生しない。また、現像剤のＱ／Ｍも相当担数の画像を
得た場合でも安定しており、トナー飛散も発生しない。
さらに、体積平均粒径を９μｍ以下にすることによっ
て、解像度が向上し鮮明な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に有用なフルカラー電子写真を現
像するための現像装置の概略的説明図を示す。

【符号の説明】

１ トナータンク ２ 供給羽根 ３ 現像器 ４ 現像器撹拌羽根 ５ 弾性ブレード ６ 現像ローラ ７ 潜像保持体（感光体ドラム）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−70881（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−358160（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−197212（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−155568（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−164750（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−230770（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−69966（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−11498（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−156054（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/08 - 9/097

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真用トナーを常温常湿下、トナー
   濃度５％の条件下でキャリアと１０分間撹拌混合した時
   に得られる帯電量Ｑ６００に対して、同じ条件下で２０
   秒間撹拌混合した時に得られる帯電量をＱ２０とすると Ｚ（％）＝（Ｑ２０／Ｑ６００）×１００ で計算される帯電立ち上がり比率が７０（％）以上であ
   ることを特徴とする電子写真用トナーの製造方法であっ
   て、結着樹脂、帯電制御剤としてサリチル酸の錯化合
   物、および着色剤の混合物を予め有機溶剤と共に該結着
   樹脂の溶融温度よりも低い温度で１段目の混練を行な
   い、これにさらに該結着樹脂を加えその結着樹脂の溶融
   温度よりも高い温度で２段目の加熱溶融混練を行ない、
   冷却して固化させた後粉砕し、分級することを特徴とす
   る電子写真用トナーの製造方法。
2. 【請求項２】 電子写真用トナーの体積平均粒径が９μ
   ｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の電子写真
   用トナーの製造方法。
3. 【請求項３】 電子写真用トナーが、少なくともイエロ
   ー、マゼンタ、シアンから構成されるフルカラートナー
   であることを特徴とする請求項１記載の電子写真用トナ
   ーの製造方法。
4. 【請求項４】１段目の混練物に加える有機溶剤が結着樹
   脂、帯電制御剤および着色剤の混合物に対して、２０ｗ
   ｔ％以下含有させた状態で１段目の混練を行なうことを
   特徴とする請求項１記載の電子写真用トナーの製造方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４記載の製造方法により得ら
   れる電子写真トナー。