JP3916826B2

JP3916826B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法

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Publication number: JP3916826B2
Application number: JP2000012698A
Authority: JP
Inventors: 光吉伊豆; 信康牧野; 智次宮本; 康敬岩本; 良一伊藤; 和之矢崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: JP2001201892A; US6368765B2; US20010010888A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電荷像現像用トナーの製造方法に関し、さらに詳しくは、過小微粉の発生が抑制されたトナーを低減されたエネルギーで得ることのできる静電荷像現像用トナーの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
潜像担持体に静電潜像を形成し、これを現像剤によって可視化して記録画像を得る電子複写機、プリンター又はファクシミリー等の画像形成装置においては、粉体状のトナーを用いる乾式の現像装置が広く使用されている。
近年、この静電荷像現像装置においては、デジタル式複写機、レーザープリンター等の発展により、高画質化への要求が高いものとなっている。
特に、プリンターにあっては、現状では、３００ｄｐｉという高画質化が主流であるが、今後は、４８０ｄｐｉ、６００ｄｐｉへと高画質化は一層、進展することが予想されている。
このような状況下、用いるトナーの小粒径化はさらに厳しく要求されることは必至である。
しかしながら、小粒径のトナーは、トナー粒子の凝集、付着を生じやすく、現像の際、トナーがトナー補給部から現像部へ供給されにくくなり、現像部から感光体へトナーが適切に乗りにくくなって、画像濃度が低下し転写不良を起こしやすいという現象を生じる。
このような現象は、トナーの小粒径化が進むほど顕著となるものである。
したがって、静電荷像現像用トナーにあっては、一方で、トナーの小粒径化が望まれ、他方では、過小微粉を含まないトナーが望まれているのである。
また、省エネルギーの観点から、低減されたエネルギーでトナーを製造することも強く要望されている。
【０００３】
このような要望に応えるため、トナー原料を特殊な衝撃式粉砕機を用いて粉砕し、トナーの粒径分布を調整する方法（特開平６−５９５０７号公報）、歩留り向上のため、トナー原料を機械式粉砕機を用いて粗粉砕し、ジェット式粉砕機を用いて微粉砕してトナーを製造する際、ジェット式粉砕機に供する粗粉砕物の粒径を調整する方法（特開平５−３１３４１４号公報）、衝撃式粉砕機を含む第１粉砕装置と機械式粉砕機を含む第２粉砕装置をシステムとして可逆的に連係させて目的に応じて工程の順序を変更できる装置を用い、生産効率の向上を図る方法（特開平１０−１８５１７号公報）、トナー原料を粗粉砕し、衝撃式粉砕機を用いて重量平均粒径２０〜６０μｍに中位粉砕した後、ジェット式粉砕機を用いて微粉砕する方法であって、中位粉砕物中の重量平均粒径１００μｍ以上のものの含有量を１〜２０％とする方法（特公平８−１０３５０号公報）、結着樹脂、磁性体及びワックスを含有する磁性トナーであって、機械式粉砕機を用いて重量平均粒径Ｄ₄と長さ平均粒径Ｄ₁との関係を、７μｍ≦Ｄ₄＜２０μｍとし、かつ１＜Ｄ₄／Ｄ₁≦３．５として粉砕した後、衝撃式粉砕機を用いて微粉砕する方法（特開平７−９２７２８号公報）、内側表面に波形状の突起を多数有する固定子と外側表面に波形状の突起を多数有する回転子とを微小間隙に配設した粉砕部を備えた衝撃式粉砕機を用いて粉砕して、過小微粉の発生の低減を図る方法（特開平６−１８６７７６号公報）等が提案されている。
【０００４】
しかしながら、これら従来の製造方法においては、いまだ過小微粉の発生が多く、特にジェット式粉砕機を用いて微粉砕する場合、発生する過小微粉の増加は避けられないものであった。
したがって、過小微粉を除去するために別途の装置を必要とし、要するエネルギーも増大するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の欠点を解消し、過小微粉の発生が抑制されたトナーを低減されたエネルギーで得ることのできる静電荷像現像用トナーの製造方法を提供することをその課題とするものである。
【０００６】
【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予備粉砕物に着目し鋭意検討を重ねた結果、予備粉砕物の粒径と粒径分布を特定することによって、過小微粉の発生が抑制されたトナーを低減されたエネルギーで得ることができるということを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに到った。すなわち、本発明によれば、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有してなるトナー用組成物の予備粉砕物をジェット式粉砕機に供給し微粉砕して静電荷像現像用トナーを製造する方法であって、該ジェット式粉砕機に供給する予備粉砕物における粒径と累積粒度分布との関係が、下記式（１）及び（２）を満足し、該ジェット式粉砕機を用いた粉砕に要したエネルギーが０．３ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以上１．１ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以下であり、該ジェット式粉砕機による粉砕により得られた微粉砕物中の重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量が５０％以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法
Ｄ_Ｖ≧Ｄ_１０（１）
Ｄ_５０＜３Ｄ_１０（２）
（式中、Ｄ_Ｖは予備粉砕物の重量平均粒径を示し、Ｄ_１０は１０％の累積粒度分布点を与える粒径を示し、Ｄ_５０は５０％の累積粒度分布点を与える粒径を示す）及び少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有してなるトナー用組成物の予備粉砕物を機械式粉砕機に供給し微粉砕して静電荷像現像用トナーを製造する方法であって、該機械式粉砕機に供給する予備粉砕物における粒径と累積粒度分布との関係が、下記式（１）及び（２）を満足し、該機械式粉砕機を用いた粉砕に要したエネルギーが０．３ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以上１．１ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以下であり、該機械式粉砕機による粉砕により得られた微粉砕物中の重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量が５０％以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法
Ｄ_Ｖ≧Ｄ_１０（１）
Ｄ_５０＜３Ｄ_１０（２）
（式中、Ｄ_Ｖは予備粉砕物の重量平均粒径を示し、Ｄ_１０は１０％の累積粒度分布点を与える粒径を示し、Ｄ_５０は５０％の累積粒度分布点を与える粒径を示す）が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
一般的にトナーは、トナー原料を混合し、押出機等を用いて溶融混練してトナー用組成物を調製し、次いで、この組成物を冷却した後、粉砕することによって製造される。
この粉砕は、通常、粗粉砕、中位粉砕を経て、最後に微粉砕する工程が採られる。
トナーの製造においては、過粉砕されたトナーは画像に地汚れ現象を生じ、粉砕不十分なトナーは転写不良の原因となることから、粉砕はきわめて重要な因子となるものである。
本発明においては、まず、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有してなるトナー用組成物を調製する。
【０００８】
ここにおいて用いる結着樹脂としては、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂等、結着樹脂として公知の樹脂を挙げることができる。
また、着色剤としては、カーボンブラック、ベンジジン系黄色顔料、フォロインイエロー、アセト酢酸アニリド系不溶性アゾ顔料、ネノアゾ染料、アゾメチレン系色素等、公知の着色剤が挙げられる。
この結着樹脂と着色剤との配合割合に特に制限はないが、通常は、重量基準で結着樹脂８０〜９９％、好ましくは、９０〜９５％、で、着色剤１〜２０％、好ましくは、５〜１０％である。
結着樹脂の配合割合が８０％未満のときは、分散が悪くなり、帯電等が悪化することがあり、９９％を越えると色がうすくなることがあるので望ましくない。
また、結着樹脂と着色剤は、その合計量として、トナー全成分に対し、通常は、重量基準で９０〜９７％、好ましくは、９２〜９６％配合される。
このトナー用組成物は、ロールミル、ニーダ等の混練機によって溶融、混合、分散を行い、調製される。
このときの混練温度は、用いる結着樹脂の溶融温度であればよい。
このトナー用組成物には、上記結着樹脂及び着色剤の外に、電荷制御剤、離型剤、外添剤等が配合されていてもよい。
【０００９】
本発明においては、次いで、このようにして調製されたトナー用組成物を、冷却し、必要により圧延した後、予備粉砕する。
この予備粉砕に当たっては、衝撃式粉砕を採用することが好ましい。
この衝撃式粉砕に用いる粉砕機としては、たとえば、ホソカワミクロン社製ＡＰパルベライザー、フィッツミル等が挙げられ、粒度を整える分級機構を備えたものとしては、ホソカワミクロン社製ＡＣＭパルベライザー、パーテックミル等が挙げられる。
これら衝撃式粉砕機は、その回転軸に支持され外周面に、母線と平行な多数の凹凸部を周方向に連続して形成した回転子と、この回転子の外側に微小間隙を設けて嵌装され内周面に、母線と平行な多数の凹凸部を周方向に連続して形成した筒体とを備え、粉砕物を上記微小間隙からなる粉砕室で粉砕する機械である。
このような衝撃式粉砕機にあっては、分級機構を備えたものが望ましい。
【００１０】
本発明は、上記トナー用組成物を予備粉砕することによって得られた予備粉砕物をジェット式粉砕機に供給して微粉砕するに当たって、予備粉砕物における粒径と累積粒度分布との関係が、下記式（１）及び（２）を満足し、該ジェット式粉砕機を用いた粉砕に要したエネルギーが０．３ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以上１．１ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以下であり、該ジェット式粉砕機による粉砕により得られた微粉砕物中の重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量が５０％以下であることを特徴とするものである。
Ｄ_Ｖ≧Ｄ_１０（１）
Ｄ_５０＜３Ｄ_１０（２）
（式中、Ｄ_Ｖは予備粉砕物の重量平均粒径を示し、Ｄ_１０は１０％の累積粒度分布点を与える粒径を示し、Ｄ_５０は５０％の累積粒度分布点を与える粒径を示す）このようにすることによって、ジェット式粉砕機を採用したとしても過小微粉の発生が抑制され、高い歩留りでトナーを製造し得るのである。ここに、１０％（５０％）の累積粒度分布点を与える粒径とは、粉砕物中の粒径の小さい粒子から順に加えていき、その重量が粉砕物全重量の１０％（５０％）に達したときのその粒子の径を言う。以下、１０％の累積粒度分布点を与える粒径を累積粒径Ｄ_１０と、５０％の累積粒度分布点を与える粒径を累積粒径Ｄ_５０と略記する。また、本発明は、上記トナー用組成物を予備粉砕することによって得られた予備粉砕物を機械式粉砕機に供給して微粉砕するに当たって、予備粉砕物における粒径と累積粒度分布との関係が、下記式（１）及び（２）を満足し、該機械式粉砕機を用いた粉砕に要したエネルギーが０．３ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以上１．１ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以下であり、該機械式粉砕機による粉砕により得られた微粉砕物中の重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量が５０％以下であることを特徴するものである。
Ｄ_Ｖ≧Ｄ_１０（１）
Ｄ_５０＜３Ｄ_１０（２）
式中の定義は、上記と同様である。重量平均粒径の測定は、コールター測定方法による。この方法は次のとおりである。コールターカウンターを用いて、電解液に一級塩化ナトリウムを使用し、１％塩化ナトリウム水溶液を調製する。この電解液１０〜１５ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．５〜５ｍｌ加え、さらに測定試料を２〜２０ｍｇ加えて、超音波分散器で約１〜３分、分散処理を行う。別のビーカーに電解液１００〜２００ｍｌを入れ、その中に上記試料分散液を所定の濃度になるように加え、上記コールターカウンターは１００μｍのアパーチャーを用いて個数基準として２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定し、２〜４０μｍの重量分布と個数分布を算出し、重量分布から重量平均粒径（各チャンネル値の中心値）を求める。
【００１１】
予備粉砕物の重量平均粒径Ｄ_Vは、通常５〜３００、好ましくは１０〜２５０μｍである。
Ｄ_Vが５μｍ未満のときは、過少微粉が増加して製品トナーの歩留が悪くなり、３００μｍを超えると微粉砕工程における粉砕エネルギーが増大するので好ましくない。
また、Ｄ_VがＤ₁₀よりも小さい場合又はＤ₁₀がＤ_Vを超える場合は、過少微粉が増加して製品トナーの歩留まりが悪くなり、累積粒径Ｄ₅₀が３・累積粒径Ｄ₁₀を超えるときは、微粉砕工程における粉砕エネルギーが増大するので好ましくない。
【００１２】
本発明は、予備粉砕して得られた予備粉砕物を微粉砕して静電荷像現像用トナを製造する方法である。
この微粉砕は、ジェット式粉砕機又は機械式粉砕機によって行う。
ジェット式粉砕機としては、日本ニューマチック工業社製１式ミルと同社のＤＳ分級機を組み合わせた粉砕機、ホソカワミクロン社製ミクロンジェット等が挙げられる。
ジェット式粉砕機は、粗粉を除去する分級機と組み合わせた閉路となっていて、トナー製品に必要とされる粒径となるまで粉砕するもので、高速ジェット気流に予備粉砕物をのせ、衝突版に打ちつけて粉砕する粉砕機である。
また、機械式粉砕機としては、ターボ工業社製ターボミル、日清エンジニアリング社製スーパーローター、川崎重工社製クリプトン、ホソホソカワミクロン社製イノマイザー等を挙げることができる。
機械式粉砕機は、高速回転するローターと、多数の溝を有するライナーとからなり、相対回転によってローターとライナーとのすき間において粉砕、さらに、ローターの背後やライナーの溝に生じる空気の層流及び渦流運動によって粉砕する粉砕機である。
【００１３】
この微粉砕に要するエネルギーは、０．３〜１．５ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈと比較的低減されたものとなり、この点、生産効率の向上に貢献できるものである。
このようにして予備粉砕物を微粉砕して得られるものは、重量平均粒径が、通常は、５〜２０μｍ、好ましくは、７〜１２μｍのトナーであり、重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量が個数含有率で５０％以下に低減され、得られるトナー製品の歩留りも７５％を超える静電荷像現像用トナーである。
【００１４】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。
なお、以下の「％」は、重量基準である。
【００１５】
実施例１
ポリエステル樹脂７５％、スチレン−アクリル共重合体１０％及びカーボンブラック１５％からなる配合物を、ロールミルを用い、１００℃にて１時間溶融混練した後、冷却圧延してトナー用組成物を調製した。
次いで、このトナー用組成物を、ホソカワミクロン社製ＡＰパルベライザーを用い中位粉砕して予備粉砕物を得た。
このときの粉砕機の運転条件と、得られた予備粉砕物の重量平均粒径Ｄ_V、累積粒径Ｄ₁₀及び累積積粒径Ｄ₅₀を表１に示す。
続いて、この予備粉砕物を、日本ニューマチック工業社製１式ミルを用いて微粉砕して、微粉砕物を得た。
このときの粉砕機の運転条件、微粉砕物（トナー）の重量平均粒径、粉砕に要したエネルギー、得られた微粉砕物中の重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量（個数含有率）及びトナー歩留りを表２に示す。
なお、粉砕に要したエネルギー（粉砕実負荷動力）は、粉砕時の負荷動力から粉砕前の負荷動力を差し引いたものを言う。
また、粒径測定には、コールターカウンター社のマルチサイザーを用いた。
【００１６】
比較例１
中位粉砕して得られた予備粉砕物の重量平均粒径Ｄ_V、累積粒径Ｄ₁₀及び累積積粒径Ｄ₅₀を変えた以外は、実施例１と同様にして実施した。
このときの条件と結果を表１及び表２に示す。
【００１７】
実施例２
実施例１と同様にしてトナー用組成物を調製し、実施例１と同様の粉砕機を用いて、予備粉砕物を得た。
このときの粉砕機の運転条件と、得られた予備粉砕物の重量平均粒径Ｄ_V、累積粒径Ｄ₁₀及び累積積粒径Ｄ₅₀を表１に示す。
次いで、この予備粉砕物を、ターボ工業社製ターボミルを用いて微粉砕し分級して微粉砕物を得た。
このときの粉砕機の運転条件、微粉砕物（トナー）の重量平均粒径、粉砕に要したエネルギー、得られた微粉砕物中の重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量（個数含有率）及びトナー歩留りを表２に示す。
【００１８】
実施例３
実施例１と同様にしてトナー用組成物を調製し、このトナー用組成物を、ホソカワミクロン社製ＡＣＭパルベライザーを用い中位粉砕して予備粉砕物を得た。このときの粉砕機の運転条件と、得られた予備粉砕物の重量平均粒径Ｄ_V、累積粒径Ｄ₁₀及び累積積粒径Ｄ₅₀を表１に示す。
次いで、この予備粉砕物を、ターボ工業社製ターボミルを用いて微粉砕し分級して微粉砕物を得た。
このときの粉砕機の運転条件、微粉砕物（トナー）の重量平均粒径、粉砕に要したエネルギー、得られた微粉砕物中の重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量（個数含有率）及びトナー歩留りを表２に示す。
【００１９】
比較例２
中位粉砕して得られた予備粉砕物の重量平均粒径Ｄ_V、累積粒径Ｄ₁₀及び累積積粒径Ｄ₅₀を変えたこと及び日本ニューマチック工業社製１式ミルを用いて微粉砕したこと以外は、実施例３と同様にして実施した。
このときの条件と結果を表１及び表２に示す。
【００２０】
実施例４
実施例１と同様にしてトナー用組成物を調製し、粉砕機の条件を変えた以外は実施例３と同様に実施して予備粉砕物を得た。
このときの粉砕機の運転条件と、得られた予備粉砕物の重量平均粒径Ｄ_V、累積粒径Ｄ₁₀及び累積積粒径Ｄ₅₀を表１に示す。
次いで、この予備粉砕物を、ターボ工業社製ターボミルを用いて微粉砕し分級して微粉砕物を得た。
このときの粉砕機の運転条件、微粉砕物（トナー）の重量平均粒径、粉砕に要したエネルギー、得られた微粉砕物中の重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量（個数含有率）及びトナー歩留りを表２に示す。
【００２１】
実施例５
実施例１と同様にしてトナー用組成物を調製し、粉砕機の条件を変えた以外は実施例３と同様に実施して予備粉砕物を得た。
このときの粉砕機の運転条件と、得られた予備粉砕物の重量平均粒径Ｄ_V、累積粒径Ｄ₁₀及び累積積粒径Ｄ₅₀を表１に示す。
次いで、この予備粉砕物を、ターボ工業社製ターボミルを用いて微粉砕し分級して微粉砕物を得た。
このときの粉砕機の運転条件、微粉砕物（トナー）の重量平均粒径、粉砕に要したエネルギー、得られた微粉砕物中の重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量（個数含有率）及びトナー歩留りを表２に示す。
【表１】

【表２】

【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、過小微粉の発生が抑制されたトナーを低減されたエネルギーで得ることのできる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供され、潜像担持体に静電潜像を形成し、これに現像剤によって可視化して記録画像を得る電子複写機、プリンター又はファクシミリー等の画像形成装置の設計、作製分野に多大の寄与をなすものである。

Claims

少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有してなるトナー用組成物の予備粉砕物をジェット式粉砕機に供給し微粉砕して静電荷像現像用トナーを製造する方法であって、該ジェット式粉砕機に供給する予備粉砕物における粒径と累積粒度分布との関係が、下記式（１）及び（２）を満足し、該ジェット式粉砕機を用いた粉砕に要したエネルギーが０．３ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以上１．１ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以下であり、該ジェット式粉砕機による粉砕により得られた微粉砕物中の重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量が５０％以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
Ｄ_Ｖ≧Ｄ_１０（１）
Ｄ_５０＜３Ｄ_１０（２）
（式中、Ｄ_Ｖは予備粉砕物の重量平均粒径を示し、Ｄ_１０は１０％の累積粒度分布点を与える粒径を示し、Ｄ_５０は５０％の累積粒度分布点を与える粒径を示す）
少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有してなるトナー用組成物の予備粉砕物を機械式粉砕機に供給し微粉砕して静電荷像現像用トナーを製造する方法であって、該機械式粉砕機に供給する予備粉砕物における粒径と累積粒度分布との関係が、下記式（１）及び（２）を満足し、該機械式粉砕機を用いた粉砕に要したエネルギーが０．３ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以上１．１ｋｗ・ｈ／ｋｇ・ｈ以下であり、該機械式粉砕機による粉砕により得られた微粉砕物中の重量平均粒径が５μｍ以下の過小微粉の含有量が５０％以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
Ｄ_Ｖ≧Ｄ_１０（１）
Ｄ_５０＜３Ｄ_１０（２）
（式中、Ｄ_Ｖは予備粉砕物の重量平均粒径を示し、Ｄ_１０は１０％の累積粒度分布点を与える粒径を示し、Ｄ_５０は５０％の累積粒度分布点を与える粒径を示す）
予備粉砕に用いる粉砕機が、分級機構を有する衝撃式粉砕機である請求項１又は２に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。