JPH02201451A - トナー粒子の製造方法 - 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） 本発明は電子写真法に用いられるトナー粒子の製造方法
に関するものである。

（従来技術） 電子写真法の乾式現像法に用いられる静電荷像現像剤と
しては、一般に磁性体を含有してなる磁性トナーのみよ
りなる所謂、−成分系現像剤と、磁性体を含有しない非
磁性トナーと磁性を有するキャリアよりなる所謂、二成
分現像剤とが知られている。

これらの現像剤組成物の製造方法には、−数的に機械的
粉砕法やスプレードライ法が知られているが、電気的特
性の点では、前者の機械的粉砕法のほうが優れている。

スプレードライ法はトナーの流動性を上げるためにトナ
ーの表面形状を球形あるいは球形に近い形にする方法と
して公知である。しかしスプレードライ法では溶剤を使
用するため爆発の危険があり、また溶剤を回収するため
の装置が必要となるため、製造設備が大型で高価となる
。

機械的粉砕法によるトナーの製造方法は、まずカーボン
、染顔料等の着色剤と必要に応じて電荷を制御する電荷
制御剤とオフセットを防止する離型剤を結着用の樹脂と
ともにボールミル等により予備混合する。そして加熱ロ
ール、加熱ニーグーエキストルーダ−等の混練機を使用
して結着樹脂を溶融または軟化状態で応力を加えながら
、これらを前記結着樹脂の融点より低目の温度（通常６
０〜１２０°Ｃ）で加熱しつつ上記混練機内で混ぜ合わ
せ均一に分散させ混練する。また上記結着樹脂に磁性体
を適宜含有せしめてもよい。そしてこの混練組成物を粉
砕工程に送る前に冷却固化せしめた後、得られる現体を
一般にハンマーミル、ジェットミル、カンタ−ミル等の
粉砕機によりジェット気流中で粒子同志を衝突させて１
〜３ｍｍに粗粉砕し造粒する。次いでジェットミルやＩ
型ミルで２５μｍ以下の微粒子に微粉砕する。

以て摩擦帯電性を有する絶縁性の着色粒子であるトナー
中間体を製造する。しかしこうして製造されたトナーは
、粒径分布が広くなり、電子写真法で形成される画像の
品質や、現像作業性に重要な影響を及ぼすため、複写機
等に使用するためにはトナー粒子の粒径を５乃至３０μ
ｍの範囲に厳密に制御しなければならない。

機械的粉砕方式を使用しても、樹脂状組成物によっては
一回の粉砕でトナーとして使用できる平均粒径まで粉砕
できない。この場合には所望の平均粒径になるまで幾度
でも粉砕装置を作動させなければならない。

このような見地から、粗粉砕品を微粉砕するに際しては
、得られる微粉砕品の粒径が上記範囲に安定して入るよ
うにすることが、作業性及び効率の点で重要である。け
れども粉砕微粉粒子が合わせて存在し、所定の粒径のも
のはごく少量得られるにすぎない。この現象を粉砕条件
の制御だけ防止することは非常に困難である。

よって粉砕後に現像プロセスに適した粒径に調整する工
程として分級工程が必要となる。即ち分級工程により所
望の粒径に応じて、微粉側のカット、粗粉側のカットが
行われる。通常は、粉砕でおよそ２０μｍ以下の粒度に
しておき５μｍ以下の粒子を含まないように微粉側のカ
ットのみを行う。分級機は粒径差に比例した遠心力を使
って分級する風力分級機が多用される。

この結果、トナーとして必要な粒径、例えば８〜１２μ
ｍの粒子範囲にある粒子を収率高く取り出すことができ
る。そして粉砕分級して得た■す−を必要に応じて表面
処理したり、各種の粉状の添加剤を加える等して製品と
してのトナー粉末を得る如くなしている。そしてキャリ
ア粒子と混合して、現像剤を製造する。

（本発明が解決しようとする課題） けれども通常、上記の分級工程における分級後の収率は
７０〜９０％であり収量も少なく製造コストが上昇する
という欠点があった。

また機械的粉砕法においては粉砕時に粒径１μ以下の微
粒子の形成を避けることが困難であり、しかもこの微粒
子は摩擦帯電による静電引力により分級の対象となる粒
子の表面に強固に付着するため分級工程で除去すること
ができない。このため得られるトナー中に微粒子が存在
することとなってそのトナーを複写機に用いるとトナー
の流動性の悪化に伴い画像濃度が落ちたり、画像にかぶ
りが発生する等良好な画像形成特性を得ることができな
い。

上記の如き微粒子の存在をなくすため、結着樹脂を主要
成分とするトナーの製造方法においては、用いた樹脂の
軟化点以上の温度雰囲気中に中間体粒子を投入して熱処
理すればよい。即ちこの熱処理によって中間体粒子の球
形化が達成されると同時に表面に付着していた微粒子が
融着して一体化するようになる。

然しなから前記絶縁性磁性トナーより成る現像剤を得る
ためにこの熱処理手段を利用すると、中間体粒子におけ
る凝集のために各粒子を個々に分散せしめた状態で加熱
雰囲気中に投入することができない。そして熱処理によ
る造粒のため凝集体が熱により融着して一体の大径粒子
が形成されるようになり、この結果分級工程において目
的とする特定の粒径範囲の粒子のみを取り出す収率が著
しく低下する欠点がある。更に大量の熱風を必要とし、
これらの周辺設備を含めるとコスト的にも容量的にもか
なり大きな設備となる。その上この方法ではトナーを製
造するために粉砕後さらに熱風炉で処理するため、製造
工程が増加するなどの欠点があった。

従って、本発明の目的は上記欠点に鑑み成されたもので
、上記のような欠点を除去し、トナーを高収率かつ高効
率に製造する方法を提供することにある。

また本発明の他の目的は分級工程を無くし、代わる工程
によりトナーの形状、表面構造を制御し、現像性、転写
性の良好なトナーを製造する製造方法を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、定着用結着樹脂と着色剤とを含有する
混練組成物を粉砕し、次いでこの粉砕物を回転可能な容
器状のケーシングと、該ケーシング内壁面に対向して微
かな間隙を有して配設される障壁部材とを具備し前記ケ
ーシングが前記障壁部材と相対的に回転する摩擦粉砕機
を用いて整粒することを特徴とするトナー粒子の製造方
法が提供される。

（作用） 上記構成によれば、粉砕工程を経た混練組成物を上記摩
擦粉砕機に投入し処理する。混練組成物はケーシングの
旋回運動によって障壁部材およびケーシング内壁面によ
って圧縮される。混練組成物の微粒子はケーシング内壁
面と障壁部材との間隙で圧縮されると同時に強い摩擦が
行われ、大粒子の表面に融合する。その結果、微粒子の
全くない同粒径に整粒された粉末が得られる。

（実施例） 以下、本発明のトナーの製造方法に使用する摩擦粉砕機
を第１図（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

本発明に用いる摩擦粉砕機としては、図面で示すように
処理物の投入口２を備えた容器状のケーシング３と、該
ケーシング３を支持する台８より成る。４は前記ケーシ
ング３の内部に回転可能に設けられたローターで、該ロ
ーター４の円周には障壁部材５と、更にケーシング３内
壁面に端部が摺接するスクレーパー６が配設しである。

そして障壁部材５は外周端を連続曲面で形成されている
ケーシング３内壁面に沿って微かな間隙を置く程度に接
近させてローター４に支持されている。またケーシング
３はそれ自体ローター４を回転中心として回転可能であ
る。そして下面にコロ７を有し、該コロ７が台８上面に
回動可能に当接し、ケーシング３を支持している。

台８内部には駆動源としてのモータ９１．９２が配置さ
れ、それぞれモータ９１がケーシング３を回動させ、モ
ーター９２がローター４内の軸１０を回転させることに
よりロータ４を回転させる。

処理されるトナー粉末としては結着樹脂、顔料などを主
体とした従来公知のトナー粉末で勿論さしつかえない。

本発明においては、そのようなトナー粉末を前記ケーシ
ング３に供給し、有機溶剤をまったく添加することなく
、ケーシング３をスクレーパー６の端部がケーシング３
内壁面の回転に対してカウンターで作用する方向（矢符
Ａ方向）に回転させ、ケーシング３外周面に配置された
ウォータージャケット（図示せず）にて温度コントロー
ルしながら攪拌流動させる。

以上の処理において、この摩擦粉砕機ではケーシング３
が高速回転することによってケーシング３内に激しい渦
流が発生し、ケーシング３中心に投入されたトナー粉末
は遠心力によりその内壁面に圧密され、ケーシング３内
壁面とともに旋回する。続いてトナー粉末は激しい旋回
運動によって障壁部材５及びケーシング３内壁面によっ
て圧縮される。更にトナー粉末は障壁部材５の外周端面
とケーシング３内壁面との隙間で更に圧縮されると同時
に、強い摩擦が行われ、表面が軟化しながら流動性を増
す。その結果、熱処理とは嚢なり大粒子同士の融着はお
こらず小粒子が大粒子の表面に融合し処理前に含まれて
いた微粒子は殆ど姿を消し、略同粒径に整粒された球状
粒子が得られた。

そしてトナー粉末はスクレーパ−６端部により掻き取ら
れ、ケーシング３中心方向に旋回する。トナー粉末はこ
うした循環をくり返しケーシング３内を対流する。

そのような処理により、ケーシング３内壁面の連続曲面
がトナー粉末の対流を促進させる作用を果たすと共に、
障壁部材５による前記ケーシング３内壁面への押し付は
作用と相まってトナー粉末同志の接触が密に行なわれ粒
子同志および粒子とケーシング３内壁面との摩擦により
有効な球形化を行わせる。

本発明の製造方法によって製造されるトナーの粒径及び
粒径分布は、トナーの供給量及び障壁部材５とケーシン
グ３内壁面との間隔を変えることによって制御すること
ができる。

更に本発明を遂行する上で特に留意すべきことは、処理
温度および処理時間であり、それにより望ましい粒径が
比較的簡単に得られる。即ち処理温度が低く過ぎる場合
は効率よく球形化することは困難であり、また高か過ぎ
る場合は処理中にトナー粒子同志の融着が起こり肥大し
たトナー粒子が生成して粒径の不均一化を招く。一方処
理時間が短か過ぎたり長が過ぎたりする場合も同様の欠
点が発生する。概ね４０〜８０°Ｃ，１０〜６０分が好
ましい条件である。

以下に本発明の実施例の一部を示すが、勿論本発明はこ
れらの例にのみ限定されるものではない。

尚、実施例中の部は重量部である。

実施例 スチレン−アクリル樹脂（三洋化成社製　商品名ハイマ
ーＳＢＭ−７３） １００部 カーボンブラック（デグサ社製　商品名プリンテックス
し） ８．５部 ワックス（三洋化成社製　商品名ビスコール５５０−Ｐ
） ２部 染料（オリエント化学社製　商品名ボントロンＳ１部 を溶融混練し、冷却後、ジェット粉砕方式の粉砕機を使
用して粗粉砕しトナー中間体を得た。得られたトナーの
平均粒径は１１．５μｍで粒径分布は３．５であった。

該トナー粉末を、仕込量０．０５ｋｇ、ケーシング３回
転数２００Ｏｒｐｍ、障壁部材５とケージング３内壁面
間隔２ｍｍ、処理温度４０°Ｃ１処理時間３０分の条件
で第１図に示した方式の摩擦粉砕機を使用し整粒した。

得られたトナーの平均粒径は１３．５μｍで粒径分布は
３．−〇で、収率は９８％であった。このトナーを顕微
鏡で観察するとトナーの形状が球形で表面には凹凸がほ
とんどなく滑らかであった。

三田工業（株）　ＤＣ−２１１複写機に二成分現像装置
を組み込み、該トナーで現像し、更に転写後定着ロール
で定着を行ったところ、良好な画像を得た。

更に５０００枚の繰り返し複写を行ったが、画質は安定
且つ良好であり、機内の汚染等も観察されなかった。

比較例 実施例１と同じ混線組成物をジェット粉砕方式の粉砕機
で粉砕しトナー中間体を得た。得られたトナーの平均粒
径は１１．５μｍで粒径分布は３゜５であった。該トナ
ー粉末を平均粒径が１３．５μｍになるようにアルビネ
社製風力分級機で分級したところ分級収率は８０％であ
った。

実施例と比較すると平均粒径はほぼ同じにもかかわらず
収率が非常に低い。

ここで粒径分布はマイクロトラック粒度分布計（リーズ
　アンド　ノーストラップ社製）で粒径を測定し全粒子
に対し微粉からの累積重量分率が０．９に相当する平均
粒径ｄ、。と微粉からの累積重量分率が０．１に相当す
る平均粒径ｄ、。との比ｄ、。／　ａ　＋。で示される
。

このトナーを顕微鏡で観察したところトナーの形状は不
定形で、表面には多数の凹凸が見られた。

実施例で得られたトナーより流動性が悪がった。

よって同じ平均粒径の場合でも比較すれば有利であるこ
とは自明である。

実施例と同様の操作で複写画質の評価を行ったところ、
実施例のトナーと同等の材料組成、平均粒径であるにも
かかわらず、実施例の場合よりもベタ黒画像の再現に劣
り、更に連続複写によって画像濃度が低下するといった
現象が見られた。これは製造方法の違いに基づく、トナ
ーの形状、表面構造の違い、材料組成の分布等に起因す
るものと思われる。

以上、本発明によって製造されたトナーの形状は風力分
級機で分級されたトナーよりも球形で且つ表面状態は凹
凸が少なく滑らかである。よって整粒後のトナーに、例
えば球形化処理による流動性改善を行なわなくてもトナ
ーの粉体流動性が改善される。即ち本発明を利用すれば
、分級と同時に流動性改良を目的とする球形化が行える
ため、整粒後のトナーの球形化処理が不要となる。

また本発明は前記した如くトナー粉末を無溶剤にて処理
するものであるが、処理効率を向上させるため溶剤を添
加しても差し支えない。

更に本発明の製造方法により処理後、必要に応じてトナ
ー粒子と共に外部添加剤を混合しても良い。外部添加剤
はトナーの流動性、現像、転写性、保存安定性をより以
上に改善するため、或いは光導電性表面へのフィルミン
グの防止、トナーのクリーニング性の向上のために使用
されるものであり、本発明による製造方法の欠点を補う
ためのものではない、外部添加剤としては、長鎖脂肪酸
及びその誘導体、フッ素樹脂等の樹脂微粉末、酸化アル
ミニウム、酸化チタン、シリカ、カーボンブラック等の
無機微粉末を使用する事が出来る。

（効果） この製造方法においては目的である高い製造収率を得る
ことができ、付着微粉末を表面融合効果により除くこと
ができる。その上、複雑な形状の粒子も丸みを持った球
形に近ずくため、粒子それ自体の表面に滑り易さが生じ
、球形化と相伴ってトナー粉末の搬送性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に使用する摩擦粉砕機の一例の概
略図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の側断面図である。 ３・・・ケーシング、４・・・ロークー、５・・・障壁
部材、６・・・スクレーパー、８・・・台、９１．９２
・・・モーター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 定着用結着樹脂と着色剤とを含有する混練組成物を粉砕
   し、 次いでこの粉砕物を回転可能な容器状のケーシングと、
   該ケーシング内壁面に対向して微かな間隙を有して配設
   される障壁部材とを具備し前記ケーシングが前記障壁部
   材と相対的に回転する摩擦粉砕機を用いて整粒すること
   を特徴とするトナー粒子の製造方法。