JPH02157027A - 乾式トナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［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
静電荷像を現像するための乾式トナーの製造方法に関す
る。

［従来の技術］ 従来、電子写真法としては米国特許節２，２９７゜６９
１号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報及び特公昭
４３−２４７４８号公報等に記載されている如く、多数
の方法が知られているが、一般には光導電性物質を利用
し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、
次いで該潜像をトナーを用いて現像し、必要に応じて紙
等の転写材にトナー画像を転写した後、加熱、圧力ある
いは溶剤蒸気などにより定着し転写物を得るものである
。

これらに用いられるトナーは現像される静電潜像の極性
に応じて正又は負の電荷に摩擦帯電される。

これら現像法に用いられるトナーとしては、少なくとも
結着樹脂と着色剤とからなる混合物を混練し、粉砕し、
必要ならば分級する事により得られるもの、または、重
合法により得られたトナーあるいはカプセルトナー等を
挙げることができる。

ここで、現像剤の荷電方法としては、■トナーを導電化
し電荷を注入する電荷注入法、■電界下の誘電分極を利
用した誘電分極法、■コロナ・チャージャー等、荷電イ
オンのシャワーを粒子にあびせるイオン流荷電法、■ト
ナーとは摩擦帯電系列が異なる位置にある物体とトナー
とを摩擦する事により荷電する摩擦帯電法等がある。こ
の中で荷電注入法は、トナーが導電化するために、潜像
面から粒子像を紙等の被定着物に転写することが困難で
ある。又、誘電分極では充分大きな電荷を産み出すこと
が出来ない。

一方、イオン・チャージャーによる荷電法では、イオン
流にトナーを均一に曝す事に技術的な困難さがあり、荷
電量を再現良く調節する事が出来ない。

摩擦帯電法は、絶縁性トナー粒子を使用して充分な荷電
量に調節可能であり、再現性もあるため現在広く用いら
れている。しかしながら、摩擦帯電荷は摩擦仕事量に比
例するために、実用の現像においては常にトナー粒子の
摩擦仕事量を一定にする事は難しく、電荷の過不足を生
じたり、環境条件、特に湿度によって影響を受けやすい
欠点を有している。

又、トナーが摩擦帯電するキャリア及び現像器の各部位
の表面に、恒久的に接着するトナー剤の漸増により、ト
ナー中の樹脂成分やワックス成分等が、摩擦電気特性値
の変動を起し、多数枚のコピーをとるとコピー画質の劣
化が起るという問題点があった。

かかる問題の解決手段として、微粒の粉末状シリカを単
独もしくは、他の機能材料と共にトナーに添加すること
が提案されており、例えば特公昭５４−１６２１９や特
開昭５５−１２００４１　、特開昭５３−８１１２７等
がある。又、シリカ自体にしても特開昭５８−６０７５
４や特開昭５８−１８６７５１　、特開昭５９−２００
２５２等のごとく疎水性や帯電性のコントロールを目的
とした改良がなされている。

しかしながら、これらの添加の方法としては、単なる添
加ないしヘンシェルミキサーやパーペンマイヤー等の混
合機による攪拌羽根等による、周速数ｍ／ｓｅｅ〜４０
ｍ／ｓｅＣ程度の混合が一般的である。これらの装置の
一例として、ヘンシェルミキサーの構造を第４図に示す
。この装置では、中央部の回転軸についている羽根の回
転により、着色粒子とシリカ等の各種添加剤を分散し、
添加剤の一部は着色粒子表面に静電気的に付着し、さら
に一部は、遊離状態で存在しトナーの流動性に寄与して
いる。しかしながら、この方法では、中央部の回転軸部
近傍と攪拌羽根の先端とでは、周速の異なりが大きく、
又、回転軸部には羽根状のものがないため、攪拌力、分
散力が装置内部で部分的に異なり不均一な分散状態にな
る。そのため着色粒子表面へのシリカの付着状態にトう
が生じ、また、分散不良のシリカが付着しているトナー
ができ、この様なシリカは容易に遊離してしまう。遊離
シリカは、コピーにより消費されやすく現像器中のシリ
カ量が減少して、トナーの流動性の低下や画像濃度の低
下を引き起こし、また凝集した遊離シリカは、カブリの
増加の原因にもなる。

また、このような構造の混合機では、バッチ式の混合に
なるため、混合時の粉塵濃度が高く、また均一に分散し
ようとすれば、通常、数分間という長い時間を要する。

そのため、−度分散された粒子が再度凝集し易く、また
、粒子同士の摩擦、及び粒子と羽根との摩擦により発熱
し、融着物を生じ易い。かかる凝集体や融着物が最終製
品としてのトナー中に混入した場合、トナー品質の低下
を引き起こす。

一方、着色粒子の表面に粉末状シリカを固着せしめる発
想もかなり古くからあり、一つは着色粒子のバインダー
と着色剤、荷電制御剤等と共に粉末状シリカを添加して
、溶融混練し、冷却し、粉砕、必要ならば分級を行い、
トナー化する方法である。しかしこの方法でトナー化を
行う場合、トナーの表面及びその近傍にシリカが存在し
て充分な効果を得るようにするためには、多量のシリカ
を溶融混練時に添加せねばならず、このことは、製造上
、かなりの困難を伴うだけでなく、定着性の低下の原因
となり、特に、熱定着トナーで顕著である。又、このよ
うな方法では、トナー表面に存在するシリカは少いため
、画質上の前述のことき問題点について、改善はみられ
るものの充分とはいえない。トナー中へのシリカの添加
については、特公昭４４−１８９９５、特開昭５５−８
１６２３、特開昭５６−１９４６等が例示される。

一方、もう一つのシリカの着色粒子表面への分散手段と
しては、着色粒子とシリカ粉末を添加、混合して、軟化
点以上に加熱し、表面に固着させる方法があり、特開昭
５４−２７４１．特開昭５７−１２５９４３等に例示さ
れている。しかし、この方法は高温で行うため、粒子の
融着を引き起こす危険があり実用的ではない。

［発明が解決しようとする課題］ それゆえ、本発明の目的は、上述したトナーの欠陥を克
服したトナーの製造方法を提供することにある。特に、
品質の良い乾式トナーを効率よく製造する方法を提供す
ることにある。

即ち、本発明の目的は、少なくとも結着樹脂と着色剤と
を有する着色粒子と添加剤とを混合して、トナーを製造
する方法において、着色粒子と添加剤を雰囲気温度ｌＯ
〜９０°Ｃの条件下で、回転片と固定片から形成される
０、５〜３０ｍｍの最短間隙を有する衝撃部、または、
少なくとも２種の回転片から形成される０、５〜３０）
の最短間隙を有する衝撃部を通過させ、着色粒子と添加
剤を混合することを特徴とする乾式トナーの製造方法を
提供することにある。

また、絶縁性トナーにおいて、摩擦帯電量を一定に調整
することは重要である。即ち、異った環境下でも良好な
画像が得られること、又、連続画出しにおいても初期と
変わらぬ良好な画像が得られることのひとつの重要な特
性は摩擦帯電量をいかに制御するかにある。一般に摩擦
帯電の立ち上がりを良くすると、その絶対量が大きくな
りがちで、特に低湿環境下において、その過大な帯電筒
のためにトナーを潜像面に転移させるのに大きな電界を
作り出す必要を生じ、システム上の負担や、絶縁破壊に
よる放電のリスクがある。

一方、絶対的な帯電筒を抑えると、特に高湿環境下にお
いて、充分な帯電筒を持つのに時間を要し、潜像部以外
にも電気的な力以外の力で付着するトナーを排除できず
画像を汚す等の問題が生じる。

かかる問題を解決するために、着色粒子の表面に均一に
シリカ粉末の如き添加剤を付着させ、摩擦帯電性をコン
トロールすることが知られている。この時、添加剤粉末
は充分にほぐされ着色粒子表面に均一に分散された状態
で付着していることが必要であり、また、全着色粒子に
同様に付着していることが望ましい。

そのためには、従来のパッチ式の第４図に示すような装
置では粉塵濃度が高く、また攪拌羽根のみによる分散は
衝撃が弱いため確実な分散は困難であり、本発明に至っ
た。

［課題を解決するだめの手段及び作用］即ち、本発明で
は、回転羽根による衝撃の強い確実な分散を行うことを
目的にしている。次に好ましい製造方法を以下に記すが
、これらに限定されるものではない。

第１−１図は、本発明を具体的に説明する装置の第一の
例であり、第１−２図は衝撃部の詳細図である。第１−
１図においてトナーと、各種添加剤は、材料投入弁ｌよ
り投入され、３の回転軸がモーター駆動で回転すること
により、４の分散羽根、５の回転片が回転し、その際発
生する気流に載り、２の入口室より装置中央部に運ばれ
衝撃部１０を通過し１１の出口室より１２のリターン路
を通り、再度、装置中央部に運ばれ材料は装置内を循環
する。混合が終了したところで、１１の出口室より１２
のリターン路を通り、１３製品取り出し弁より回収され
る。

その際着色粒子と、粒径が細かいために凝集している各
種添加剤は、４の分散羽根、５の回転片が高速回転する
ことにより均一に分散されながら混合される。

クリアランスの狭い衝撃部１０を何度も通過することで
、該衝撃部での分散力が強いこともあって確実に分散さ
れる。混合時間は、６０秒以内が良く、より好ましくは
３０秒以内が良い。６０秒以上では、衝撃による添加剤
の着色粒子表面への固着が発生し、添加剤としての効果
が減少するため帯電性の悪化等の原因となる。又、第１
−２図における回転片５と９のライナーとの間隙ａは、
０．５　ｍｍ　〜３０ｍｍが好ましい。これは、ａが０
．５ｍｍより狭い場合、粉体との衝撃で発熱し融着物の
発生の原因となり、３０ｍｍを越える場合、剪断力が弱
まり添加剤の充分な分散が難しい。

ここで、回転片先端の周速は３０〜１３０ｍ／ｓｅｅが
好ましい。３０ｍ／ｓｅｅより遅い周速で混合した場合
、分散力が弱まり分散が不充分になってしまう。

又、１３０ｍ／ｓｅｃを越えて混合した場合、着色粒子
の粉砕が発生する。

本装置で混合が行われる際の雰囲気温度は、１０〜９０
°Ｃが好ましく、より好ましくは　１０〜７０°Ｃにな
るように温度を調整するのがよく、９０°Ｃを越えると
融着物が発生し易くなる。そのためジャケット部】５に
冷却水等を流し、温度調節を行っても良い。

次に、第２−１図は本発明具具体的に説明する装置の第
二の例であり、第２−２図は混合部の斜視図であり、第
２−３図は混合部の詳細図である第２−１図において、
着色粒子と各種添加剤は、材料投入１１１６より投入さ
れ、回転軸２０がモーター駆動により高速に回転するこ
とにより、ロータ２１が回転し、それにより発生する気
流に載りリター〉′路１７を通り、入口１９より装置中
央部に運ばれ、混合部を通過し、送風羽根２３が起こす
気流に助けられて出口２４よりリターン路１７を通り、
入口１８より再び混合部へ運ばれ材料は装置内を循環す
る。混合が終了したところで、出［」２４よりリターン
路１７を通り、製品取出し口１８より混合された製品は
回収される。

その際、着色粒子と、粒径が細かいために凝集している
各種添加剤は、２１のロータが高速回転することにより
、均一に分散されながら混合される。

クリアランスの狭い衝撃部を、確実に何度も通過するこ
とで分散が良い。混合時間は、６０秒以内が良く、より
好ましくは３０秒以内が良い。６０秒以」−では、衝撃
による添加剤のトナー表面への固着が発生し、添加剤と
しての効果が減少するため帯電性の悪化等の原因となる
。又、第２−３図におけるロータ２１の外接線２８とラ
イナー２２の内接線２７との間隙２９は、０．５　ｍｍ
−３０ｍｍが好ましい。これは第１図に示した装置と同
じく、間隙２８が０．５　ｆｌｌｍより狭い場合、粉体
との衝撃で発熱し融着物の発生の原因となり、３０ｍｍ
を越える場合、剪断力が弱まり添加剤の充分な分散が不
可能となる。回転片の周速は３０〜１３０ｍ／ｓｅｅが
好ましい。３０ｍ／ｓｅｅより遅い周速で混合した場合
、分散力が弱まり分散が不充分になってしまう。又、１
３０ｍ／ｓｅｃを越えて混合した場合、着色粒子の粉砕
が発生する。本装置で混合が行われる際の雰囲気温度は
、１０〜９０℃が好ましく、より好ましくは１０〜７０
℃になるように温度を調整するのが良く、９０°Ｃを越
えると融着物が発生し易くなる。そのためジャケット部
２６に冷却水等を流し温度調節を行っても良い。

一方、本発明に使用する装置での混合をより効果的に行
うには、本装置で混合する前に予め着色粒子と各種添加
剤を軽く攪拌し、マクロ的に分散された添加剤を着色粒
子表面に付着させることが有効である。かかる事で、本
装置での混合を助け、より高品質なトナーが得られる。

かかる前混合機としては、例えば第３図に示す形式の装
置（ナウターミキサー：ホソカワミクロン社製）を例示
し得る。

［実施例］ 以下に、本発明を用いた実施例を具体的に述べる。

実施例１ 上記の処方の混合物よりなるトナー原料を約１８０°Ｃ
約１．０時冊溶融混練後、冷却して固化しハンマーミル
で粗粉砕し次いで日本ニューマチック工業社製の超音速
ジェットミルにより重量平均粒子径１０．５ｇｍ　（粒
径５．０４ＩＬｍ以下の粒子を９．３重量％含有する）
の粉砕品を得た。得られた粉砕品を■木ニューマチック
工業製のＤＳ分級機により分級し微粉体を除去された粉
体として重量平均粒子径１１．５ｐｍ　（粒径平均５．
０４ｐｍ以下の粒子を０．３重量％含有する）の着色粒
子を得た。得られた着色粒子１００重量部とシリカ微粉
末０．３重量部を第３図に示すナウターミキサ−に投入
し、予備混合を行った。得られた予備混合品を電子顕微
鏡で観察したところ、シリカ微粉末は、凝集した状態で
マクロ的に分散されていた。

次に得られた予備混合品を第１−１図に示す混合分散装
置に導入し混合分散を行った。

混合条件は、回転片の先端の周速５０ｍ／ｓｅｅ　、混
合時間１０秒、雰囲気温度３０°Ｃとした。

こうして得られた製品を電子顕微鏡で観察したところ、
シリカは殆どが一次粒子まで分散されており、着色粒子
表面に均一に伺着しているのが確認された。また遊離し
たシリカの凝集体は見出できなかった。

次に、得られた製品をキャノン製複写機ＮＰ２７０ＲＥ
の現像装置に投入し、現像したところ１画像濃度１．２
８の良好な画像が得られた。またカブリも少なく、雰囲
気温３５°Ｃ１８０％の高湿下に長期間数行してもカブ
リの増加は見られなかった。

実施例２ 実施例１に示す方法で得られた着色粒子とシリカ微粉末
を、実施例１と同様に予備混合を行い、ｐｔＳ２−１図
に示す装置を使って混合を行った。

混合条件は、間隙２９は２ｍｍ、ロータの周速４０ｍ７
ｓｅｃ　、　ｍ置時間２０秒、雰囲気温度３０°Ｃとし
た。こうして得られた製品を実施例１と同様に評価した
ところ、同様の効果が得られた。

比較例１ 実施例１と同様にして得た分級品を第４図に示すヘンシ
ェルミキサーに導入しシリカ混合を行った。周速３０ｍ
／ｓｅｅ　、処理時間３分、処理温度２５°Ｃで混合を
行い、製品を得た。

得られたトナーを電子顕微鏡で観察したところ、シリカ
がほぐれていない状７Ｓでトナー表面に付着しており、
また、遊離シリカの凝集体も見られた。

得られたトナーをキャノン製複写機ＮＰ２７０ＲＥの現
像装置に投入し現像したところ、実施例１で得たトナー
に比べ、反転カブリが目立ち、また、雰囲気温度３５°
Ｃ１９０％の高湿下に放置すると、カブリが更に増加し
た。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の方法によれば、回転片によ
る衝撃や、僅かな間隙を通過させ、それを何度も繰り返
すことにより、着色粒子と添加剤が確実に混合され、着
色粒子表面に均一に充分に分散された状態で添加剤が付
着するため、トナーの摩擦帯電特性が安定し、環境条件
の変動において、また多数枚の複写においてトナーの品
質劣化を招かない。

また本発明の方法では、シリカ等の添加剤が一次粒子近
傍まで分散された状態で着色粒子表面に付着しているた
め、−度付着したものは遊離しにくく、得られたトナー
を長期放置しても、経時劣化を起こしにくいという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１−１図は、着色粒子に添加剤を混合するための装置
の例であり、第１−２図は、該装置衝撃部の詳細図であ
る。第２−１図は、着色粒子に添加剤を混合するための
別の一例を概略的に示した図であり、第２−２図は衝撃
部の斜視図であり、第２−３図は衝撃部の詳細図である
。第３図は、着色粒子と添加剤を前分散させるための攪
拌装置の一例を概略的に示した図である。第４図は、従
来着色粒子に添加剤を混合するために用いられている装
置の一例を示す概略図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも結着樹脂と着色剤とを有する着色粒子
   及び添加剤とを混合してトナーを製造する方法において
   、着色粒子と添加剤を、雰囲気温度１０〜９０℃の条件
   下で回転片と固定片から形成される０．５〜３０ｍｍの
   最短間隙を有する衝撃部、または少なくとも２種の回転
   片から形成される０．５〜３０ｍｍの最短間隙を有する
   衝撃部を通過させ、着色粒子と添加剤を混合することを
   特徴とする乾式トナーの製造方法。
2. （２）予め、着色粒子と添加剤を混合させておくことを
   特徴とする請求項１記載の乾式トナーの製造方法。