JPH052288A - 乾式トナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 乾式トナーの製造方法で、少なくとも樹脂と
着色剤を密閉式ニーダーで混練する第１工程と、第１工
程の製出物と少なくとも樹脂とを密閉式ニーダー或いは
スクリュー式押出機で混練する第２工程から成ることを
特徴とする。また、前記製造方法において着色材が粒状
（ビード状）カーボンであることを特徴とする。 【効果】 トナーの使用条件に係わらず良好な画像を与
え、トナー製造時の作業環境の改善する、トナーの製造
方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法、静電記録法
等において形成される静電潜像を現像するために使用さ
れる静電荷像現像用乾式トナーの製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電子複写機等の電子写真方法で使用され
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せしめら
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方法が
よく知られ、一般に広く使われている。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、キャリアーとトナーとから成る二成分系現像剤お
よびキャリアーを必要としない一成分系現像剤（磁性ト
ナー又は非磁性トナー）が知られている。これらの現像
剤に含有されるトナーは、通常樹脂、着色剤等を主成分
とする着色微粒子である。またトナーには、正荷電性ト
ナーと負荷電性トナーがある。従来より正又は負の帯電
性をトナーに付与するものとして、公知の帯電制御剤や
キャリアに所望の帯電性を付与するコーティング剤等が
知られている。

【０００３】そして、トナー粒子の製造方法としては、
バインダー樹脂、着色剤、等の各成分を適量配合し、混
合し、続いてニーダー等で混練、冷却した後、粉砕し分
級する方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の製
造方法で得たトナーは、適度な帯電性を安定的に示し、
且つ好ましい帯電の経時変化を得るのは難しく、高温高
湿下、又は連続複写時にカブリ等画像汚れが発生し、或
は安定したコピー濃度が得られない等の問題を生じる原
因となっている。

【０００５】また、近年、複写印刷の高速化、多量化の
ために、低エネルギーで定着するトナーが要望され、低
粘度のトナー用樹脂が用いられる傾向にある。しかしな
がら、一般に低粘度の樹脂を従来通りの方法で混練する
と、着色材や他の添加剤の分散性を悪化して、さらにト
ナーの帯電性を悪化する傾向を有する。

【０００６】さらにトナー製造時の作業環境の改善が望
まれており、特にトナー成分中の着色剤の取扱作業によ
る、作業者の身体や作業場周囲の汚染等が問題となって
いた。このことは、通常行われているように着色剤がト
ナーへの分散性を考慮して、粒状（ビード状）のもので
はなく、粉状（パウダー状）のものが用いられた場合に
はさらに顕著となっていた。

【０００７】本発明者らはかかる難点を克服して、優れ
た乾式トナーの製造とすべく鋭意検討した結果、トナー
の製造工程に予め樹脂と着色剤をマスターバッチ化し、
その後、再び樹脂を添加して練り合わせるという二段階
を設けることにより、好ましい帯電特性を示し、画質に
優れたトナーが得られ、作業環境が改善されることを見
い出し、本発明に到達した。

【０００８】本発明の目的は、優れた耐久性能を安定的
に発現する乾式トナーの製法を提供することにある。本
発明の他の目的は、用いる樹脂や着色材の内容にかかわ
らず、各成分の混合を、高度で安定した水準の分散性を
保持して実現し得る乾式トナーの製法を提供することに
ある。

【０００９】また、本発明の他の目的は、作業環境を汚
染することの少ない乾式トナーの製法にある。さらに、
本発明の他の目的は、作業環境を汚染することの少ない
粒状（ビード状）の着色剤を好適に使用できる乾式トナ
ーの製法にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】しかして、かかる本発明
の目的は、少なく共樹脂と着色剤を密閉式ニーダーでマ
スターバッチ化する第１工程と、続いて少なく共前記製
出物と樹脂とを密閉式ニーダー或いはスクリュー式押出
機で混練する第２工程とを有することを特徴とする乾式
トナーの製造方法により容易に達成される。以下に本発
明を詳細に説明する。

【００１１】本発明に、使用し得る樹脂成分としては、
静電荷像現像用トナーに適した公知の種々のものが使用
できる。例えば、ポリスチレン、クロロポリスチレン、
ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−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−
ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、
スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸
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−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およびス
チレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−
メタクリル酸エステル共重合体（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およびス
チレン−メタクリル酸フェニル共重合体）、スチレン−
α−クロルアクリル酸メチル共重合体およびスチレン−
アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のス
チレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単
重合体または共重合体）、塩化ビニル樹脂、ロジン変性
マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
エステル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプ
ロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリ
コーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレー
ト共重合体、キシレン樹脂並びにポリビニルブチラール
樹脂等があるが、本発明に用いるのに特に好ましい樹脂
としてはスチレン系樹脂、飽和もしくは不飽和ポリエス
テル樹脂およびエポキシ樹脂等を挙げることができる。
また、上記樹脂は単独で使用するに限らず、２種以上併
用する事もできる。

【００１２】更に、上記樹脂は、定着性能及び現像剤の
耐久性能等を考慮して、例えば特公昭５５−６８９５に
記載されている低分子量成分と高分子量成分より構成さ
れる、少なくとも２つの分子量ピークを有した樹脂、或
いは特公昭５１−２３３５４に記載されている一部を架
橋した樹脂としてもよい。本発明では、まずかかる樹脂
と着色剤を混練してマスターバッチ化するが、本発明に
おけるマスターバッチは、着色剤が樹脂組成物として最
終のトナー中濃度よりも高濃度に含有されているもので
あって、いわゆる着色剤に関してのマスターバッチを意
味するものとする。

【００１３】本発明に用いる着色剤としては従来から用
いられているものであれば特に制限されるものではな
く、例えば黒色トナーを得るにはカーボンブラック等を
使用する。通常、カーボンブラックはトナーへの分散性
を考慮して粉状（パウダー状）のものが使用されてい
る。しかし本発明のマスターバッチ化工程では粉状カー
ボンブラックを公知の方法で造粒（例えば、転動造粒
等）した粒状（ビード状）カーボンブラックでも好適に
使用できるので、原料カーボン取扱い時にカーボンの散
乱等による身体への汚れ、周囲の汚染等軽減でき、作業
環境の改善にも役立つものである。

【００１４】カーボンブラックの比率は、原材料の装置
へのくい込み性の面から粉状カーボンでは低目に設定さ
れるが、粒状カーボンでは高目に設定でき、作業効率の
面からも粒状カーボンの方が有利である。マスターバッ
チでの樹脂に対するカーボン混合量は、９５〜５０重量
部：５〜５０重量部であり、作業効率及び樹脂の分子切
断等を考慮すれば、カーボン混合比率は多い方が良い
が、トナーの種々性能等を勘案して、適量を選択すれば
よい。

【００１５】第１工程で用いる機械は、できるだけ均等
に混練できる機械であれば、特に制限されるものではな
いが、最も好適に使用できるのは、密閉式ニーダーであ
る。密閉式ニーダーとしては公知のものが使用できるが
例えば、森山製作所社製ＭＳ式加圧ニーダー、南千住製
作所社製インターナルミキサー、神戸製鋼所社製バンバ
リミキサー等を用いればよく、好ましくは加圧式のもの
がよい。

【００１６】そして、密閉式ニーダーの圧力、温度、間
隙、ローター構成、作動時間等を調整することにより、
粒状（ビード状）カーボンであっても充分に樹脂中に分
散することができる。つまりは、樹脂中でカーボンはビ
ード状態からアグロメレート状態、次いでアグリゲート
の状態まで分散することができる。更に、第１工程に用
いる樹脂としては、カーボンの分散をよくする方向にニ
ーダーシェアをかける為に粘性成分と弾性成分を具備し
た樹脂の方が好ましい。具体的には、樹脂の分子量分布
曲線において少なく共２つのピークを有した樹脂であ
り、低分子側成分を粘性成分とし、高分子側成分を弾性
成分とする。更に詳しくは、樹脂のゲルパーミェーショ
ンクロマトグラフィ（以下ＧＰＣと言う）によって測定
されるクロマトグラムにおいて、１，０００〜７０，０
００の領域に少なくとも１つの極大値を有する低分子側
成分と１００，０００〜２，０００，０００の領域に少
なくとも１つの極大値を有するか、又は一部を架橋して
なる高分子側成分より構成されてなる樹脂が好ましい。

【００１７】尚、ＧＰＣクロマトグラムは、次の条件で
測定することができる。すなわち、温度２５℃において
溶媒（テトラヒドロフラン）を毎分１ｍｌの流速で流
し、濃度０．４ｇｒ／ｄｌのテトラヒドロフラン試料溶
液を試料重量として８ｍｇ注入し測定する。又、試料の
分子量測定にあたっては、該試料の有する分子量分布
が、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製され
た検量線の分子量の対数とカウント数が直線となる範囲
内に包含される測定条件を選択する。又、本測定にあた
り、測定の信頼性は上述の測定条件で行ったＮＢＳ７０
６ポリスチレン標準試料（Ｍｗ＝２８．８×１０⁴ 、Ｍ
ｎ＝１３．７×１０⁴ 、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．１１）のＭｗ
／Ｍｎが、２．１１±０．１０となる事により確認し得
る。

【００１８】また、第１工程の製出物は機械から取出後
冷却ロール等で延ばした後、数ミリ以下に粉砕しておく
方が、その後の取扱い、原料混合の面で好ましい。第２
工程で用いる機械としては、できるだけ均等に混練でき
る機械であれば特に制限されるものではないが、最も好
適に使用できるのは、第１工程で用いた密閉式ニーダ
ー、あるいは、スクリュー式押出機である。

【００１９】スクリュー式押出機としては、公知の押出
機が使用でき、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２軸押出機、ケイ・シー・
ケイ社製２軸押出機、池具鉄工社製ＰＣＭ型２軸押出
機、ブス社製コニーダー等がよい。第２工程で用いる樹
脂は、第１工程で用いた樹脂と同一のものでも、異種の
ものでもよく、目的に応じて選択すればよい。好ましく
は、樹脂の組成、分子量分布等が大きく変更されない樹
脂を用いた方が、トナーの均一性等を考慮するとよい。
更に、第２工程での樹脂選択が、トナーの定着性能、貯
蔵安定性能、耐久性能等に与える影響が大きいことから
前述した粘性成分と弾性成分を具備した樹脂を用いた方
がより好ましい。

【００２０】第２工程で添加する樹脂の量は、第１工程
で添加した樹脂量、トナーの性能等を勘案して、適量を
選択すればよいが、最終的に樹脂１００重量部に対する
カーボンの混合量が３〜２０重量部となることが好まし
い。本発明ではマスターバッチ化する工程を第１工程、
この第１工程の製出物、即ち着色剤のマスターバッチ
に、更に少なくとも樹脂を加えて、最終のトナー中濃度
の着色剤を有する樹脂組成物とする工程を第２工程と称
するが、各工程の混練は必ずしも１段階の工程である必
要はなく、必要に応じて２以上の混練段階に分けても良
い。

【００２１】第１工程もしくは第２工程で、トナーの帯
電性を調整する目的で、正荷電性トナーの場合にはニブ
ロシン系染料、４級アンモニウム塩、トリアミノトリフ
ェニルメタン系化合物、イミダゾール化合物等の公知の
帯電制御剤、負荷電性トナーの場合には含金アゾ系染
料、サリチル酸金属錯体及びアルキルサリチル酸金属錯
体等の公知の帯電制御剤を適量添加してもよい。その添
加量は樹脂１００部に対し０．０５〜１０重量部が好ま
しい。

【００２２】この他、トナー中には熱特性、物理特性等
を調整する目的で各種可塑剤、離型剤等の助剤を添加す
ることも可能である。その添加量は樹脂１００部に対し
０．１〜１０重量部が好ましい。特に、第１工程におい
ては、樹脂とカーボンのマスターバッチでは密閉式ニー
ダーからの離型性が悪いので、離型剤として低分子量の
ポリプロピレン、ポリエチレン等のオレフィン系ワック
スなどを適量添加した方がよい。添加量は、樹脂１００
部に対し２〜２０重量部が好ましい。

【００２３】更に、第２工程の後、冷却し、粉砕し、分
級したトナー粒子にＴｉＯ₂ 、Ａｌ ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 等
の微粉末を添加し、これらでトナー粒子表面を被覆せし
めることによってトナーの流動性、耐凝集性の向上を図
ることができる。その添加量はトナー粒子１００重量部
に対して０．０５〜５重量部が好ましい。また、本発明
製造法で得たトナーを２成分系現像剤に用いる場合に
は、磁性キャリアと混合して用いればよく、現像剤中の
キャリアーとトナーの含有比は１００：１〜１０重量部
が好ましい。磁性キャリアーとしては、粒径３０〜２０
０μｍ程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁
性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。
また、これらの表面に公知のシリコーン系樹脂、アクリ
ル系樹脂、フッ素系樹脂など、あるいはこれら樹脂の混
合物をコーティングしたものも好適に使用できる。

【００２４】また、近年低エネルギーで定着するトナー
が要望され、トナー用バインダー樹脂も粘度を低下させ
たものを採用する方向にある。この様な樹脂をスクリュ
ー式押出機で混練すると、弾性成分が少なくなり練り時
のシェアーが弱くなり着色材や他の添加剤との分散性を
悪化して、トナーの帯電特性が悪くなり、しいては実写
時のコピー画質の悪化、連続コピー耐久性能の劣化を招
くことになる。

【００２５】しかしながら、本発明のトナー製造方法を
採用して前もって密閉式ニーダーで着色材を樹脂中にマ
スターバッチ化しておくことにより、弾性成分が少ない
樹脂を用いてもスクリュー式押出機等で十分に練り時の
シェアーを確保することができる為分散性を良化し、ト
ナーの帯電特性及び実写特性を改善することができる。

【００２６】

〔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、重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）＝１７０，０００／９，０００〕

・カーボンブラック＃４５Ｂ 〔三菱化成（株）製、ビーズタイプ〕 ４８部 を配合し、密閉式加圧ニーダーを用いて混練した。尚、
この際密閉式加圧ニーダーのバレルは、温水でもって５
０℃に制御し、混練の度合はモーターの負荷電流を計測
して電流値が最大になった後２０分間とした。そして加
圧ニーダー混練後、混練物を取出し、冷却した後、２ｍ
ｍスクリーンを装着した粉砕機でもって粉砕し、第１工
程の製出物を得た。

【００２７】続いて、 ・第１工程製出物 １２．５部 ・スチレン系樹脂Ａ ９３．５部 ・ビスコール５５０Ｐ ２部 〔三洋化成（株）製、低分子量ポリプロピレン〕 ・ボントロンＰ５１ ２部 〔オリエント化学（株）、４級アンモニウム塩帯電制御剤〕 を配合し、連続２軸押出機を用いて混練して第２工程と
し、更に冷却し、粉砕し、分級して平均粒径１０μｍの
黒色トナーＡを得た。

【００２８】本トナーＡ中のカーボンブラックの分散度
を光学顕微鏡で観察した所、良好な分散が確認された。
この黒色トナーＡ１００部に対してシリカ粉末（日本ア
エロジル（株）製Ｒ９７２）０．２部をヘンシェルミキ
サーにて外添処理した。得られたトナー４部と平均粒子
径約１００μｍのメチルシリコン含有樹脂でコートされ
た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。

【００２９】次に、この現像剤について有機光導電体を
感光体とする複写機を用いて４０℃／８５〜９０％ＲＨ
の高温／高湿条件下で６０，０００枚の実写テストを実
施した。尚、実写テストに使用した補給用トナーは、上
記現像剤に用いられたトナーと同一組成物のトナーであ
る。実写テストの結果、６０，０００枚後の実写でもコ
ピー黒色部の均一性及び濃度も高く、安定したものであ
り、又コピー白地部の汚れであるカブリの増加がほとん
どなく、高温、高湿下の厳しい環境下でも耐久性に優れ
たトナー及び現像剤であった。 〔実施例２〜８〕第１工程及び第２工程の配合処方を表
１に示す通りとした以外は実施例１と同様にトナー及び
現像剤を作製し、６０，０００枚の実写テストを実施し
た結果を表３にまとめて示す。

【００３０】尚、原材料について、以下の通り補足説明
を付け加える。 ・カーボンブラック＃４５Ｐ：三菱化成（株）製、パウ
ダータイプ ・スチレン系樹脂Ｃ：スチレン／ｎ−ブチルアクリレー
ト＝モノマー重量比８４／１６の共重合樹脂、重量平均
分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）＝１３０，００
０／４，０００ ・スチレン系樹脂Ｂ：スチレン／ｎ−ブチルアクリレー
ト＝モノマー重量比８５／１５の共重合樹脂、重量平均
分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）＝１８，０００
／６，５００ ・ポリエステル樹脂Ｄ：テレフタル酸及びビスフェノー
ルＡエチレンオキサイド付加物を主成分とするポリエス
テル樹脂で酢酸エチル／ジクロロメタン＝６５部／１５
部の混合溶媒に対する非可溶分２０重量％

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】〔実施例９〕第１工程及び第２工程の配合
処方を表１に示す通りとして実施例１と同様にトナー及
び現像剤を作製した。次に、この現像剤についてセレン
系感光体を装着した複写機を用いて４０℃／８５〜９０
％ＲＨの高温／高湿条件下で６０，０００枚の実写テス
トを実施例１と同様に実施した。実写テスト結果を表３
に示すが、高温、高湿下の厳しい環境下でも耐久性の優
れたトナー及び現像剤であった。尚、ボントロンＳ３４
は、オリエント化学（株）製クロム含金染料である。 〔比較例１〜４〕表２に示す配合処方とし、実施例１の
第１工程を省略し、第２工程以降同様にしてトナー及び
現像剤を作製し、６０，０００枚の実写テストを実施し
た結果を表３にまとめて示すが、コピー濃度及びカブリ
の安定性等に問題あり好ましくなかった。

【００３５】

【表４】

【００３６】〔比較例５〕表２に示す配合処方とし、実
施例９の第１工程を省略し第２工程以降同様にしてトナ
ー及び現像剤を作製し、６０，０００枚の実写テストを
実施した結果を表３に示すが、コピー濃度及びカブリの
安定性等に問題があり好ましくなかった。

【００３７】〔比較例６〕 ・スチレン系樹脂Ａ ８５部 ・カーボンブラック＃４５Ｂ １５部 を配合し、連続２軸押出機を用いて混練し、冷却し、２
ｍｍスクリーンを装着した粉砕機でもって粉砕し、製出
物を得た。続いて、 ・上記製出物 ４０部 ・スチレン樹脂 ６６部 ・ビスコール５５０Ｐ ２部 ・ボントロンＰ５１ ２部 を配合し、実施例１の第２工程以降と同様な操作を行な
いトナー及び現像剤を作製し、６０，０００枚の実写テ
ストを実施した結果を表３に示すが、コピー濃度及びカ
ブリの安定性等に問題あり好ましくなかった。

【００３８】

【発明の効果】本発明の乾式トナーの製造方法により作
製された現像剤は、常に適度で且つ安定した帯電性を示
す等帯電性能が良好で、従来問題となっていた高温高
湿、低温低湿下或いは連続複写時、放置時間の長い間欠
複写時のコピー汚れや画像濃度の低下が少なく、更にコ
ピー画質の変化が少ない等使用条件に係わらず良好な画
像を与え、又、トナー製造時の作業環境をも改善し多大
な工業的利益を提供するものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なく共樹脂と着色材を密閉式ニーダー
   でマスターバッチ化する第１工程と、前記第１工程の製
   出物と少なく共樹脂とを密閉式ニーダー或いはスクリュ
   ー式押出機で混練する第２工程とを有することを特徴と
   する乾式トナーの製造方法。
2. 【請求項２】 着色材が粒状（ビード状）カーボンブラ
   ックであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の乾式トナーの製造方法。