JP4094655B2 - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は電子写真法、静電記録等において使用され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。

電子複写機等で使用される現像剤は、その現像工程において、例えば静電荷像が形成されている感光体等の像担持体に一旦付着され、次に転写工程において感光体から転写紙に転写された後、定着工程においてコピー紙面に定着される。その際、潜像保持面上に形成される静電荷像を現像するための現像剤として、キャリアとトナーから成る二成分現像剤及びキャリアを必要としない一成分現像剤（磁性トナー、非磁性トナー）が知られている。

トナー粒子の製造方法には、大きく分類してトナーを混練後粉砕する機械式粉砕法とトナー粒子を重合時に造粒する重合法とが知られているが、一般的には前者の製造方法が製造効率、各種トナーへの適用範囲が広いなどの理由で主流を占めている。このトナーの製造方法の一例を図１に示す。原料配合・混合工程、混練工程、冷却工程を経て得られたペレット状トナーは、その後粉砕工程で１０数μｍ程度にまで粉砕され、所定の粒径のトナーのみ製品化するため分級される。この分級工程で分離されるトナー微粉は従来のトナー製造方法では再利用されていなかったが、近年、経済性及び環境性などの理由で再利用される事が望まれる様になり、例えば、トナー微粉は原料配合・混合工程にリサイクルされ使用されていた。
特開平０５−０３４９７６号公報

しかしなから、近年は複写物・印刷物等の高画質化に伴いトナー粒子径が小粒径化すること、及び低エネルギー定着を達成するためにトナーの軟化（粘性が低下）による過粉砕化などでトナー微粉発生量が多くなる為に、従来よりトナー微粉リサイクル量が多量になることでトナー生産性及びトナー性能への影響が大きくなる傾向にある。つまり、トナー微粉を再利用しない場合に比べて、再利用する場合にはトナー微粉の嵩密度が小さいことで、トナー原料を混ぜた時に原料全体の嵩密度も小さくなる。それにより連続式押出機などの混練機への原料食い込みが悪化するので、押出量の低下による生産性の悪化、混練時の負荷が低下し、トナー中添加剤と微粉自身の分散不良を招く。また、適度な帯電量の安定性を有せず、連続コピー時の画像安定性が悪く、更に、高温・高湿環境下で感光体にトナー成分が付着するフィルミング現象を生じるなどのトナー性能悪化の問題があった。

すなわち、本発明の目的は、トナー微粉が多量な場合でも作業環境を損なうことなくリサイクルでき、トナー生産性を低下しないトナー製造方法を提供することにある。他の目的は、トナー中内添剤と微粉が高度で安定した水準に分散したトナー製造方法を提供することにある。更に他の目的は、連続複写、印刷時の優れた画像安定性を示し、使用環境変化に対しても安定した性能を示すトナー製造方法を提供することにある。

しかしてかかる本発明の目的は、本発明者らが種々鋭意検討した結果、トナー微粉を適度に造粒した後リサイクルしてトナー原料と混合して再利用することにより達成されることを見だした。
すなわち、本発明の要旨は、少なくとも樹脂、着色剤を混合し、混練し、粉砕し、分級する各工程を有し、前記分級工程で発生するトナー微粉を脱気して造粒ロールを通過させて圧縮造粒した後、前記混合工程にリサイクル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存する。

本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法を用いることにより、トナー生産性、作業環境等が改善され、トナー中の添加剤や微粉の分散性がよくなり、トナーの画質が連続使用時でも安定しており、機内汚染や感光体汚染がなく優れたトナー性能を与えるなど多大な工業的利益を提供するものである。

以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明のトナー製造方法について図２に従い説明するが、その要旨を超えない限り以下の説明に何等制限されるものではない。
トナーの内添剤としては、少なくとも樹脂、着色剤を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、Ｖ型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー等がある。

樹脂としては、トナーに適した公知の種々のものが使用できるが、例えばスチレン・アクリル系樹脂、飽和もしくは不飽和のポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
着色剤としては公知の顔料、染料を用いればよく、例えば、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ローダミン系染料、モノアゾ及びジスアゾ系染顔料などを相当するトナーの色に着色剤を単独または混合して併用し、着色剤の含有量は樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部とするのが好ましく、更には、３〜１５重量部が好適である。

更に、必要に応じてその他内添剤を単独または併用して使用してもよく、例えば正・負の公知の帯電制御剤、離型剤の低分子量オレフィン重合体等を挙げることができる。
次に、混練工程では、バッチ式（例えば、加圧ニーダー、バンバリィミキサー等）または連続式の練り機を用いるが、特に連続式練り機を用いた時に本発明は有効に作用する。
連続式練り機は、連続生産できる等の優位性から、近年は１軸または２軸押出機が主流であり、例えば、神戸製鋼所社製ＫＴＫ型２軸押出機、東芝機械社製ＴＥＭ型押出機、ケイ・シー・ケイ社製２軸押出機、池貝鉄工社製ＰＣＭ型２軸押出機、ブス社製コ・ニーダー等がよい。

練り後、トナーは２本ロール等で圧延され、水冷等で冷却する冷却工程を経る。次いで、粉砕工程では、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルー等で粗粉砕し、ジェットミル、高速ローター回転式ミル等で細粉砕し、段階的に所定トナー粒度まで粉砕する。

粉砕後、慣性分級方式のエルボジェット、遠心力分級方式のミクロプレックス、ＤＳセパレーター等でトナーを分級し、平均粒子径３〜２０μｍのトナーを得る。分級工程で分離されたトナー粗粉は粉砕工程に戻し、トナー微粉は造粒工程を経て再利用する。
更に、トナーに外添処理する場合には、分級トナーと公知の各種外添剤を所定量配合して、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の高速撹拌機などで撹拌・混合すればよい。

トナー微粉の造粒工程は、一例を図５、図６に示すが、給送工程と圧縮造粒工程から構成され、給送工程或いは／並びに圧縮造粒工程に脱気機構を具備してなり、所定供給速度で給送されるトナー微粉を十分に脱気させながら任意の圧力に設定されたロール等の間隙を通過することで適度な造粒度に圧縮造粒される。圧縮造粒装置の一例を図７に示す。

脱気給送部１０の構成において、被処理物を供給口１２から筒状本体１１内に供給させ、回転する給送スクリュー１５によって排出口１４側へ圧送されると共に、途中に設けられた多孔質部１６を通過する時点で、真空ポンプなどの排気装置で真空室１３内を排気することで、被処理物の内部に含まれている気体がフィルターを介して真空室１３内に吸引脱気される。フィルターとしては、通常の場合金属粉、金属繊維、セラミックなどの焼結体が多く用いられる。脱気された被処理物が、一旦給送ホッパー２０を介して、その供給スクリュー２３によって供給され、圧縮造粒ロール３１により所定造粒度に造粒される。造粒度は各ロール３１相互の間隔、加圧力及び回転速度、並びに供給される被処理物の性状、供給速度などに対応して設定変更可能である。圧縮造粒ロール３１は必要に応じて濾過筒状に構成し、その内部から前記と同様に真空吸引することで脱気させることも可能である。

なお、圧縮造粒工程は図３、図４に示すようにトナー微粉以外の原料の造粒、トナー微粉と他の微細原料との混在での造粒にも応用してもよいが、本発明では少なくともトナー微粉を単独或いは他の微細原料混在での圧縮造粒することが必須である。原料にリサイクルするトナー微粉量は分級効率により変動するが、発生するトナー微粉の全量をリサイクルすることが可能である。トナー微粉の造粒度とは、造粒前に対する造粒後の嵩密度比率を意味し、１．１倍以上が好ましく、更に１．２倍以上、更には１．５倍以上が好適である。

得られたトナーは、キャリアを使用しない１成分系現像剤（マグネタイト等の磁性物を含有した磁性１成分トナー、または磁性物を含有しない非磁性１成分トナー）、或いは、鉄粉、フェライト、マグネタイト、磁性樹脂キャリア等の磁性キャリアと混合した２成分系現像剤として用いることができる。

下記実施例中、単に「部」とあるのはいずれも「重量部」を意味するものとする。
＜実施例１＞
リサイクル用造粒トナー微粉は、図７に示す圧縮造粒装置で造粒した。

［表１］
・スチレン／ｎ−ブチルアクリレート＝モノマー重量比８２／１８の共重合樹脂
１００部
・着色剤 カーボンブラックＭＡ−１００（三菱化成（株）） ７部
・帯電制御剤 ボントロンＰ５１（オリエント化学（株）） ２部
・低分子量ポリプロピレン ５５０Ｐ（三洋化成（株）） ２部
・造粒トナー微粉（上記処方と同様組成のもので、造粒度＝２．０） ２５部
を配合し、Ｖ型ミキサーで混合し、連続２軸押出機を用いて混練し、冷却し、ジェットミル粉砕、風力分級して平均粒子径９μｍの黒色トナーを得た。この黒色トナー１００部に対してシリカ粉末（日本アエロジル（株）Ｒ９７２）０．２５部をヘンシェルミキサーにて外添してトナーＡを得た。得られたトナーＡ４部とメチルシリコーン含有樹脂で表面コートされた平均粒径１００μｍのフェライト粉キャリア１００部を混合、撹拌し現像剤を作製した。

次に、この現像剤について有機光導電体を感光体とし、ウレタン材質のブレートを設けたクリーニング装置を装着した、複写速度４０枚／分の複写機を用いて、高温高湿環境（温度３５℃、湿度８５％ＲＨ）下で５０，０００枚の実写テストを実施した。その結果、５０，０００枚を通じて画像濃度が安定して高く、カブリの増加もなく、感光体の汚れもなく、耐久性能に優れた現像剤、トナーであった。

＜比較例１＞
実施例１の造粒トナー微粉にかえて造粒なしのトナー微粉２５部とした以外は実施例１と同様にトナー、現像剤を作製して、同様の実写テストを実施した。その結果、約３０，０００枚過ぎより感光体にフィルミングが発生し、カブリも増加して、機内のトナー飛散が目立ちだし、問題あった。

従来のトナー製造方法を示した製造フローの一例 本発明のトナー製造方法を示した製造フローの一例 本発明のトナー製造方法の一例 本発明のトナー製造方法の一例 本発明のトナー製造工程の内で造粒工程を示した一例 本発明のトナー製造工程の内で造粒工程を示した一例 実施例１での圧縮造粒装置の一例であり、縦断面図

符号の説明

１０ 脱気給送部
１１ 筒状本体
１２ 供給口
１３ 真空室
１４ 排出口
１５ 給送スクリュー
１６ 多孔質部
２０ 給送ホッパー部
２１ ホッパー
２２ 撹拌羽根
２３ 供給スクリュー
３０ 圧縮造粒成形部
３１ 圧縮造粒ロール

Claims (3)

1. 少なくとも樹脂、着色剤を混合し、混練し、粉砕し、分級する各工程を有し、前記分級工程で発生するトナー微粉を脱気して造粒ロールを通過させて圧縮造粒した後、前記混合工程にリサイクル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. 上記の圧縮造粒が、給送工程と圧縮造粒工程から構成され、少なくとも一方に脱気機構を具備してなることを特徴とする、請求項１に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
3. トナー微粉の造粒度が１．５以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。

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