JPH0584900B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電子写真などの静電潜像を乾式現像す
るためのトナーに関する。

（従来の技術） 従来、乾式現像法としては、トナー粒子にキヤ
リア粒子、すなわち、ガラスビーズもしくは磁性
粉を混合した二成分系の現像剤を使用する方法、
およびトナー粒子自体に磁性を付与した一成分系
トナーを用いる方法があり、さらには最近では耐
環境性に優れた非磁性一成分系トナーを用いる方
法などが提案されている。

これらのトナーを製造する従来の方法として
は、熱可塑性樹脂、顔料・染料などの着色剤、ワ
ツクス、可塑剤、電荷制御剤などの添加剤を加
熱・溶融し、二次凝集している顔料を強い剪断力
をかけて練肉し、必要に応じて磁性粉を加熱・溶
融して均一な組成物とし、これを冷却後、粉砕
し、分級する方法がほとんどであつた。

しかしながら、この粉砕方法より得られるトナ
ーは品質の面においては、トナー粒子の大きさ、
形状がまちまちであり、一般に不定形であるため
に、摩擦帯電特性がそれぞれ異なり、地汚れ、あ
るいは機内飛散の原因となり、また、トナーの流
動性が悪く補給が困難となつてトラブルの原因と
なるなどの欠点があり、改良が望まれている。ま
た、製造工程の面からは、練肉工程に多大のエネ
ルギーを要すること、分級を要するため工数が多
いことなどの問題点がある。

このために、スプレー乾燥方式、および懸濁重
合によつて、球状トナーを得ようとする試みが提
案されている。しかし、前者においては溶液への
溶解性の良い樹脂の選択が必要であり、定着ドラ
ムへのオフセツト現象において問題が残つてお
り、また、後者においてはブロツキング、オフセ
ツト現象においての問題が残つているため工業化
がされていない。

また、従来のトナーは、本来トナー表面におい
て特性を示すトナーの原料としては比較的高価な
電荷調整剤が、トナーの深部にも同様に含有され
ておりコスト的にも不利である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記のような問題点を解決し、電荷制
御剤がトナーの表面に分布し、粒子の形状が従来
のトナーと比較して丸味を帯び（角がとれた状
態）、かつ、粒径が比較的に揃つており、優れた
流動性と摩擦帯電特性を持ち、経済性において有
利なトナーを提供することを目的とするものであ
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、平均粒径
５〜15μの電子写真用いるトナーと、電荷制御剤
とを平均粒径が５〜20μの範囲となる条件におい
て機械的歪力をかけて混合し、電荷制御剤の少な
くともその一部をトナー表面に埋め込んでなる電
子写真用トナーを提供するものである。なお、本
明細書においては、粒径の測定はコールターカウ
ンターTA型（コールターエレクトロニクス社
製）を用い、体積基準で示している。

本発明において用いられるトナーとしては、従
来法により得たものをそのまま使用することもで
きるし、後述するように樹脂粒子に本発明と同様
の操作によつて樹脂表面に着色剤を埋め込む方法
によつたものでもよく、特に限定されることはな
い。

トナー用樹脂としては、ポリスチレン系、スチ
レンとアクリル酸エステル、メタクリル酸エステ
ル、アクリルニトリルあるいはマレイン酸エステ
ルなどとのスチレンを含む共重合体系、ポリアク
リル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル
系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリ酢酸ビ
ニル系、エポシキ系樹脂、フエノール系樹脂、炭
化水素系樹脂、石油系樹脂、塩素化パラフインな
ど自体公知の結着剤樹脂を例示することができ、
これらは単独もしくは混合して使用することがで
きる。その他の添加剤としては、顔料・染料など
の着色剤、磁性粉の他にワツクスなどの滑剤、コ
ロイダルシリカなどの流動性付与剤、低分子量ポ
リオレフインなどを目的に応じて併用することが
できるし、また、これらが微細な粒子であれば電
荷制御剤と同様な操作で埋め込むこともできる。
この操作は目的に応じて電荷制御剤の埋め込みと
同時に、もしくはその前後に行うことができる。
また、これらのトナーとしては、実質的に25μ以
上の粒子のないことが好ましい。しかし、一般に
5μ以下の微粒子は好ましくないとされているが、
後述するように、本発明においては、混合処理に
よつて整粒されるため特にカツトする必要がな
い。

着色剤Ｂとしては、亜鉛黄、黄色酸化鉄、ハン
ザエロー、ジスアゾエロー、キノリンエロー、パ
ーマネントエロー、ベンガラ、バーマネントレツ
ド、リソールレツド、ピラゾロンレツド、ウオツ
チヤンレツドCa塩、ウオツチヤンレツドMn塩、
レーキレツドＣ、レーキレツドＤ、ブリリアント
カーミン6B、ブリリアントカーミン3B、紺青、
フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニン、
この他に、必要により橙色、紫色、緑色などの有
色顔料、酸化チタン、オイルブラツクのような白
色、黒色の顔料もしくは染料を使用することがで
きる。

本発明において、上記のトナーと電荷制御剤と
を平均粒径が５〜20μの範囲となる条件において
機械的歪力をかけて混合する方法としては、トナ
ーが融着して大きい塊となつたり、逆に歪力が大
き過ぎて微細に粉砕されたりすることがない条件
であり、かつ、トナーの表面に電荷制御剤の少な
くとも一部が埋め込まれているような条件であ
る。この両条件を満たす具体的な方法としては、
実験室的には乳鉢が使用される。工業的には、乳
鉢と同様な効果を示す磨砕機、ボールミル、サン
ドミルなどの分散機などの運転条件、処理量、分
散媒体などの条件を上記の目的が達成されるよう
に変更すればよい。

しかしながら、乳鉢では数時間〜数十日間を要
し、ボールミル、サンドミルでも長時間を要する
ため、工業的には、粉体が流動床状態で、気流と
共に高速で運動するような混合機、または衝撃を
与える羽根、ハンマーなどが取り付けられている
ような混合機であり、このような混合機の例とし
ては、SIミル（東洋インキ製造(株)製、その概要は
特公昭57−43051号参照）、アトマイザー、自由粉
砕機（(株)奈良機械製作所）、川崎重工業(株)製粉砕
機（KTM−１）などを例示することができ、こ
れらの装置はそのまま、もしくは適宜本発明の目
的に合わせて改良して使用することができる。で
きれば循環式であり、密閉系の装置が望ましい。

このような混合処理によつてトナー表面に電荷
制御剤が埋め込まれるという効果が生ずるのは、
トナー粒子および電荷制御剤が粉体同士あるい
は、壁、羽根、ビーズなどの分散媒体などと衝突
して、瞬間的、かつ、部分的にかなり高温となり
無機化学の分野でいうメカノケミカル反応と同様
な現象が惹起されているものと考えられ、系内の
気流温度は樹脂のTg近くまで上昇し、系を冷却
することも場合によつては必要となる。上記現象
は、予備混合しただけの処理前および混合処理後
の電子顕微鏡写真の観察によつて理解される。す
なわち、混合処理前においては比較的粒度分布の
大きいトナー粒子と、電荷制御剤が一部凝集した
状態であり、処理後はトナーの表面は滑らかとな
つており電荷制御剤の微粒子はほとんど見られ
ず、複写機内でのランニングテストによつても壊
れ難い粒子となついる。このため少量の電荷制御
剤で効果的な制御を行うことができる。また、粒
度分布の測定によると混合処理後では平均粒径が
１割程度大きくなつていることが認められる。

また、処理後のトナーは小さな粒子が少なくな
り粒度が揃つており、かつ、粒子の角が丸くなつ
ていることが観察される。すなわち、小さな粒径
のトナー粒子は、混合処理によつて、一定の大き
さの粒子に整粒されているものと考えられる。

上記のような効果を得るためのフアクターとし
ては、種々考えられるが、本発明者等の研究によ
ると気流の速度が最も大きく、数十ｍ／秒〜数百
ｍ／秒とすることが好ましい。

本発明において、トナーの粒度としては、平均
粒径が数μ〜20μの範囲であり、5μ以下および
25μ以上のトナーを実質的に含まないことが好ま
しい。5μ以下の粒径のトナーが多くなると、流
動性が悪化し、地汚れが生ずる。また、25μ以上
のトナーが多くなると、画像がアレて商業上の価
値を減ずるが、本発明のトナーにおいては5μ以
下の粒子が整粒されるため、格別の分級を必要と
しない。

本発明において、一成分系磁性トナーとする場
合には磁性粉を含有する自体公知のトナーを使用
すればよく、また、場合によつては本発明と同様
な操作によつて磁性粉を埋め込んだものでもよ
い。磁性粉として用いられるものは特に制限はな
いが、後者の方法によるときは1μ以下、好まし
くは0.5μの平均粒径をもつ微細な磁性粉を用いる
ことが好ましく、各種のフエライト、マグネタイ
ト、ヘマタイトなどの鉄、亜鉛、コバルト、ニツ
ケル、マンガンなどの合金もしくは化合物などの
自体公知のものを使用することができ、これら磁
性粉は目的によつては分級したものであつてもよ
いし、自体公知の表面処理、例えば疎水処理ある
いはシランカツプリング剤処理などを施したもの
であつてもよい。

本発明において使用される電荷制御剤は自体公
知のものであり、例えば、フエツトシユバルツー
HBN、ニグロシンベース、ブリリアントスピリ
ツト、ザボンシユバルツＸ、セレスシユバルツ
RG、銅フタロシアニン染料などの染料、含金染
料があり、その他、C.I.ソルベントブラツク１，
２，３，５，７、C.I.アシツドブラツク123，22，
23，28，42，43、オイルブラツク（C.I.26150）、
スピロンブラツクなどの染料、第４級アンモニウ
ム塩、ナフテン酸金属塩、脂肪酸もしくは樹脂酸
の金属石ケン、コロイダルシリカなどがある。

以下具体例によつて本発明を説明する。例中部
は重量部を示す。

実施例 １ スチレン−アクリル樹脂（三洋化成(株)製、商品
名ハイマーSBM−73）88部、カーボンブラツク
５部および低分子量ポリプロピレン（三洋化成(株)
製、商品名ビニコール550P）３部をヘンシエル
ミキサーにて予備混合し、これを二軸のエクスト
ルーダーで溶融・混練し、放冷し、この混練物を
粗砕したものを式ジエツトミル粉砕機で上限粒
度が25μ以下、平均粒径が約10μとしたトナー
（A1）を用意した。このトナーには約３％の5μ以
下の微粒子が含まれていた。

このトナー（A1）100部と電荷調整剤（オリエ
ント化学(株)製、商品名ボントロンＳ−34）１部と
をスーパーミキサーにて2500rpmの回転速度で１
分間予備混合し、（A1）の表面に電荷制御剤を静
電的に付着させた。ついで、これを自由ミルＭ−
３に導入し、内部の回転数を5000rpmとした。こ
のときの自由ミル中の気流速度は約90ｍ／秒とな
り、導入された混合物の系内の平均滞留時間は約
３秒であり、捕集機へ排出した混合物を計５回自
由ミルに通して目的とするトナーを得た。

このトナー粒子の平均粒径は11μであり、5μ以
下および25μ以上の粒子は実質的になく、分級を
必要としなかつた。

このトナー80部と鉄粉キヤリア（同和鉄粉(株)
製、商品名DSP 128B）720部をボールミルにて
１時間回転混合し、二成分現像剤として調整し、
これを市販の複写機（三田工業(株)製、商品名DC
−232）内にセツトし、テストチヤートを用いて
普通紙に連続運転で複写した。

この複写において、トナーの定着性、荷電安定
性、耐ブロツキング性、および耐オフセツト性は
極めて良好であり、また、複写機内のトナー補給
ホツパーに本発明のトナーを投入するランニング
画像テストでは５万枚にわたり初期画像と同等の
画像が維持されており、トナーの補給性も良好で
あつた。

実施例 ２ 実施例１において、カーボンブラツクに代えて
赤色有機顔料（No.28リオノールレツド、東洋イン
キ製造(株)製商品名）を用いた以外は同様の操作に
よつてトナーを得、同様のテストをしたところ、
やはり優れた効果を示すものであり、従来法によ
つて有機顔料を着色剤としたトナーを用いる場合
にしばしば問題となる顔料の感光体へのフイルミ
ング現象が皆無であつた。

比較例 １ 実施例２と同じ原料（ただし、電荷制御剤は４
部とした。）を用いて従来法による製造を行つた。
すなわち、各原料を混合し、ヘンシエルミキサー
で予備混合した後、これを二軸エクストルーダー
で溶融・混練し、放冷し、この混練物を粗砕した
ものを式ジエツトミル粉砕機で上限粒度が25μ
以下、平均粒径が約11μ、5μ以下のトナーをカツ
トしたトナーを得た。

このトナーを用いて実施例１と同様のテストを
したところ、本発明のトナーと比較すると、ベタ
部にややカスレが見られ、ランニングテストによ
ると約５千枚で画像濃度の低下が認められ、赤色
顔料の感光体へのフイルミング現象が生じ、ま
た、補給用ホツパー中でブリツジ現象が観察され
た。

実施例 ３ スチレン−アクリル樹脂（日本カーバイド工業
(株)製、商品名ニカライト−NC−6100）53部、カ
ーボンブラツク２部、低分子量ポリプロピレン
（三洋化成(株)製、商品名ビニコール550P）３部、
およびマグネタイト（戸田工業(株)製、商品名
EPT−500）40部を、実施例１と同様な操作で平
均粒径が約10μとしたトナー（A2）を用意した。
このトナーは5μ以下の微粒子を約３％含有して
いた。

このトナー（A2）98部と電荷調整剤（オリエ
ント化学(株)製、商品名ボントロンＥ−81）１部と
スーパーミキサーにて2800rpmの回転数で１分間
予備混合し、これを密閉系としたアトマイザーに
導入し、内部の回転羽根の回転速度を4500rpmと
した。この時の気流速度は80ｍ／秒となり、導入
された混合物は30秒間滞留した後サンクロン補集
機へ排出してトナーを得た。

このトナーの平均粒径は12.5μで、5μ以下およ
び25μ以上の粒子は計測されなかつた。

この磁性トナー200ｇを市販の複写機（Canon
NP−500、キヤノン(株)商品名）内の現像機にセ
ツトし普通紙上にテストチヤートを複写して鮮明
な画像を得た。

トナーの定着性、荷電安定性および耐ブロツキ
ング性、耐オフセツト性は極めて良好であり、ト
ナーを追加しながらランニングテストをしたとこ
ろ、５万枚にわたつて初期画像と同等の画像が得
られ、トナーのブリツジ現象も観察されなかつ
た。

比較例 ２ 実施例３と同じ原料（ただし、電荷制御剤は４
部とした。）を用い、従来法により一成分磁性ト
ナーを得た。すなわち、各原料をヘンシエルミキ
サーで予備混合し、二軸エクストルーダーで溶
融・混練し、放冷し、カツテイングミルで粗粉砕
し、次いで型ジエツトミル粉砕機で微粉砕した
後アルピネ分級機で5μ以下の微粉および25μ以上
の粒子を除き、平均粒径13μのトナーを得た。

このトナーを用いて、実施例３と同様のテスト
を行つたところ、約１万枚で画像濃度が低下し、
地汚れの発生があり、ホツパー内でブリツジ現象
が観察された。

実施例 ４ 実施例１において、スチレン−アクリル樹脂に
代えて、ポリエステル樹脂（(株)花王製、商品名
KTR−2500）を用いた以外は同様にして得たト
ナーは、同様の良好な適性を示した。

（発明の効果） 本発明に係る電子写真用トナーは、角のない粒
子であり、壊れ難い表面となつており、また、粒
径が比較的揃つているために、流動性、荷電安定
性に優れ、長時間のランニングテストにおいても
良好な特性を示す。また、この特性のために、従
来のトナーではいろいろ問題のあつた、例えば特
開昭60−22150号公報に示されているような非磁
性一成分系トナーを用いる現像装置にも適合する
優れたトナーである。

さらに、製造上も従来に比較して簡便であり、
コスト的にも有利である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平均粒径５〜15μの電子写真用トナーと、電
   荷制御剤とを平均粒径が５〜20μの範囲となる条
   件において機械的歪力をかけて混合し、電荷制御
   剤の少なくともその一部をトナー表面に埋め込ん
   でなる電子写真用トナーの製造方法。 ２ 磁性粉を含有するトナーを用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の一成分系磁性
   トナーの製造方法。 ３ 磁性粉を含有しないトナーを用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の非磁性一成
   分系磁性トナーの製造方法。