JPH0777831A

JPH0777831A - 重合粒子の製造方法

Info

Publication number: JPH0777831A
Application number: JP5223026A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fukuda; 眞福田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】電子写真の現像剤に用いられるトナーなどのよ
うな重合粒子の製造方法に関し、磁性体粉末などの固体
粉末の表面露出を完全に防ぐことができ、しかも工程が
簡単で製造コスト上昇の少ない重合粒子の製造方法を提
供することを目的とする。【構成】少なくとも重合性単量体１と固体粉末２とを含
有する重合性単量体系を、界面活性剤が添加された水系
媒体３中で攪拌して機械的剪断によって懸濁重合粒子４
を形成し、上記界面活性剤の乳化作用によって生成した
乳化微粒子５を上記懸濁重合粒子４の表面に付着させ、
上記乳化微粒子５を上記懸濁重合粒子４の表面に溶融す
ることによって、樹脂層７によって被覆された重合粒子
８を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真の現像剤に
用いられるトナーなどのような重合粒子の製造方法に関
する。

【０００２】トナーは、着色剤、帯電制御剤、ワックス
などといった各種添加物を熱可塑性のバインダ樹脂に均
一に分散させて、この樹脂塊を粉砕、分級する、いわゆ
る粉砕法によって製造することができる。

【０００３】しかし、粉砕に適する脆性の高いトナー
は、現像機中での攪拌などによってさらに粉砕されて非
常に小さなスペントトナーとなり、耐久性の低下や画質
の低下を招く。また、トナーの形状が不定形であり、粒
度分布が広くなる。

【０００４】そこで、そのような問題を解決するトナー
等の製造方法として、重合法による粒子の製造が知られ
ている。重合法では、一般に重合性単量体系を水系媒体
中で懸濁重合することによって粒子が得られ、粉砕法に
比べて、小粒径のトナーを効率良く製造することができ
る。

【０００５】

【従来の技術】懸濁重合法による粒子製造では、低粘度
の重合性単量体中に着色剤、帯電制御剤、重合開始剤な
どの各種添加物を分散させておく。そしてそれを、懸濁
系の安定化のために、界面活性剤や液滴の合一防止の固
体粉末などの添加物を加えた水系媒体中で攪拌して、機
械的剪断により単量体の液滴を形成し、この液滴を加熱
して重合させることによりトナー粒子を得る。

【０００６】この着色剤としてカーボンブラックが広く
使用されているが、磁性トナー粒子を得るためには鉄
粉、鉄酸化物などの磁性体粉体を添加する。この磁性体
粉末は黒色の着色剤としての機能を合わせ持つ。

【０００７】図２は、従来の懸濁重合法によるトナー粒
子の製造を略示している。一般に、磁性体粉末１１など
の無機固体は疎水性が弱く、有機物質に比較して比重が
大きいので、低粘度の重合性単量体１２中に分散させて
懸濁重合を行った場合、水系媒体１３との界面付近、す
なわち生成した懸濁重合粒子１５の表面付近に局在しや
すい。１６は、水系媒体１３中の界面活性剤の乳化作用
によって生成する乳化微粒子である。

【０００８】磁性体粉末１１が粒子表面付近に存在する
場合や露出している場合には、重合粒子１５の電気的抵
抗が低下するので、トナーとして使用した場合には、帯
電特性の低下や耐久性、耐環境特性の低下につながる。

【０００９】そこで従来は、磁性体粉末１１をシランカ
ップリング剤やチタンカップリング剤などの反応性樹脂
で処理することにより、その表面を疎水性に改質する操
作を行って、磁性体粉末１１を重合粒子１５中に分散さ
せるようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、重合性単量体
に磁性体粉末を添加して懸濁重合を行う際に、磁性体粉
末の疎水性が弱いために、磁性体粉末がトナー粒子の表
面へ露出して、トナーの電気抵抗の低下による帯電量の
低下を招き、現像画質の低下を招く場合が少なくない。

【００１１】そこで図３に略示されるように、懸濁重合
粒子１５にポリマ微粉１８を外添して加熱溶融し、粒子
１５を樹脂層１９で被覆することも考えられる。しかし
その方法では、ポリマ微粉１８の外添など工程が多くな
って、製造コストが大幅に上昇してしまう。

【００１２】そこで本発明は、磁性体粉末などの固体粉
末の表面露出を完全に防ぐことができ、しかも工程が簡
単で製造コスト上昇の小さい重合粒子の製造方法を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の重合粒子の製造方法は、実施例を説明する
ための図１に示されるように、少なくとも重合性単量体
１と固体粉末２とを含有する重合性単量体系を、界面活
性剤が添加された水系媒体３中で攪拌して機械的剪断に
よって懸濁重合粒子４を形成し、上記界面活性剤の乳化
作用によって生成した乳化微粒子５を上記懸濁重合粒子
４の表面に付着させ、上記乳化微粒子５を上記懸濁重合
粒子４の表面に溶融することによって、樹脂層７によっ
て被覆された重合粒子８を得ることを特徴とする。

【００１４】なお、上記樹脂層７によって、上記固体粉
末２の上記重合粒子８表面への露出が防止されているの
がよく、上記重合粒子８がトナーであり、上記固体粉末
２が磁性体粉末であってもよい。また、上記樹脂層７
が、上記懸濁重合粒子４より高分子量の重合体であって
もよい。

【００１５】本発明に用いることのできる重合性単量体
１としては、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチ
ルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−エチルスチレ
ン、２，４−ジメチルスチレン等のスチレン系単量体、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−
ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−プロピ
ル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、ア
クリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、
アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル等の
アクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリ
ル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸
ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ
−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ラウ
リル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸
ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメ
チルアミノエチル等のメタクリル酸エステル類、アクリ
ロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等の
単量体が挙げられる。

【００１６】これらの重合性単量体は、適宜複数のもの
を使用しても良いが、トナーを製造する場合には、スチ
レンまたはスチレン誘導体を単独で使用するか、これに
他の重合性単量体を混合して使用することが物性及び製
造コストの点から好ましい。

【００１７】磁性の付与および着色剤として重合性単量
体系に添加する磁性体粉末（固体粉末）２としては、
鉄、コバルト、ニッケルなどの金属やそれらの合金、ま
たマグネタイト、フェライト、ヘマタイト、ガーネット
といった金属酸化物などの強磁性を示す物質を使用す
る。磁性粉は数ミクロンサイズの重合粒子に分散させる
ことから、その大きさは１μｍ以下であることが望まし
い。

【００１８】ここで、磁性体粉末２は単量体系に分散さ
せる場合だけでなく、元来の親水性を利用して水系媒体
３中に分散させ、リン酸三カルシウムに代表されるよう
な無機固体粉末の懸濁安定剤としての作用を目的として
使用することもできる。しかし、この場合も磁性体粉末
２が生成した懸濁重合粒子４の表面に付着した状態とな
るので、トナーとしての使用を考えた場合には好ましく
ない。

【００１９】水相に懸濁安定剤として無機固体粉末、安
定助剤として界面活性剤を添加した水系媒体３中におい
て重合性単量体系の懸濁重合を行った際に、トナーサイ
ズの主粒子の他に、サブミクロンから１μｍサイズの微
粒子（乳化微粒子）５が生成する。

【００２０】これは、液滴形成時の攪拌による剪断力に
よって細分化された単量体の他に、臨界ミセル濃度以上
の界面活性剤が水系媒体３中に存在している場合に、水
中に溶解した単量体が、これらのミセル内で重合微粒子
を形成するためだと考えられる。

【００２１】本発明の重合粒子の製造においては、界面
活性剤を水系媒体３に添加し、水系媒体３に少量溶解し
た単量体の乳化による微粒子５を被覆樹脂層７の原料と
して利用する。

【００２２】これらの乳化微粒子５は、界面活性剤によ
りその大きさや生成量が異なる。また、バインダ樹脂と
なる重合性単量体１中の水溶性の単量体成分を増加させ
ることにより、この乳化微粒子５の生成量を増加させる
こともできる。このような単量体１には、前述のアクリ
ル酸エステル類、メタクリル酸エステル類の他に、アク
リル酸、メタクリル酸など、分子内にカルボン酸、スル
ホン酸を有する単量体がある。

【００２３】界面活性剤としては、ドデシルベンゼンス
ルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、
ドデシル硫酸ナトリウム、臭化ドデシルビリドニウム、
臭化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化ドデシルア
ンモニウム、塩化テトラドデシルアンモニウム、テトラ
デシルスルホン酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリ
ウム等の、比較的臨界ミセル濃度の低い水溶性界面活性
剤を使用することができる。

【００２４】また、必要に応じて、ソープフリー乳化重
合などによって別に得られる、粒径１μｍ程度の重合微
粒子を添加して、懸濁重合を行っても良い。これらの重
合反応過程では、乳化微粒子５が主粒子に固着しないの
で、超音波照射等によって容易に剥離してしまう。した
がって、従来知られている様なスプレードライなどによ
る加熱によって、主粒子に付着するサブミクロンサイズ
の微粒子を融着させる必要がある。

【００２５】このように、乳化微粒子５の付着した懸濁
重合粒子４を分離、乾燥のあと加熱溶融することによ
り、疎水性の弱い磁性体粉末２の重合粒子８表面への露
出を、樹脂層７による被覆によって防止でき、トナー帯
電量の増加を達成できる。

【００２６】また、乳化微粒子５は懸濁重合粒子４と比
較して、その生成機構の違いから一般に高分子量の重合
体となる。したがって、中心付近の比較的低分子量の懸
濁重合粒子４の外殻に、高分子量の重合体からなる乳化
微粒子５（樹脂層７）を複合することができる。

【００２７】重合法ではこのように、粉砕法に比べて個
々の物質の特性を利用した複合粒子化が可能であり、ト
ナーの多機能化の手法としても有効である。

【００２８】

【実施例】図面を参照して実施例を説明する。ただし本
発明はこれに限定されるものではない。〔実施例〕重合成単量体１としてスチレンモノマを６８
重量部に、固体粉末２としてシランカップリング処理し
たマグネタイト粉２８重量部、そして重合開始剤２，
２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）
を４重量部添加して重合性単量体系とした。

【００２９】また、イオン交換水７４４重量部にリン酸
三カルシウム１５重量部、及び界面活性剤としてドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．０７４重量部を添
加し水相媒体（水系媒体）３とした。

【００３０】図１に示されるように、上記の重合性単量
体系を水相媒体３に体積比０．１で混合し、ホモミキサ
（日本精機製）を用いて１００００rpmで攪拌して懸濁
液を調製した後、これを７０℃で６時間加熱して液滴の
重合を行った。

【００３１】生成した懸濁重合粒子４をコールターカウ
ンター（アパチャー径１００μｍ）により測定したとこ
ろ、平均粒径８．０μｍであった。これらの粒子を走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により表面観察したところ、懸
濁重合粒子４の表面に１μｍ以下の乳化微粒子５が多数
付着していることが確認された。

【００３２】また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による
懸濁重合粒子４の断面観察では、磁性体粉末２は、懸濁
重合粒子４の表面付近に集中して存在していることが確
認できた。

【００３３】この懸濁重合粒子４を酸洗浄して懸濁安定
剤を除去した後、スプレードライによって加熱処理を行
い、サブミクロンサイズの乳化微粒子５を表面に融着し
て樹脂層７を形成させた。

【００３４】このようにして製造された磁性重合粒子８
を、トナー濃度２０wt％でキャリアと混合攪拌し、光プ
リンタ（富士通製）を用いて印字試験を行ったところ、
転写効率が良好で、カブリも少ない印字が得られた。〔比較例１〕上述の実施例の組成の懸濁重合により得ら
れた懸濁重合粒子４を、酸洗浄した後、濾別、乾燥させ
て、光プリンタ（富士通製）により印字を行った。この
場合には、転写効率が悪くて、転写後の感光体上に白色
の微粒子が残留するなどの問題が生じた。

【００３５】

【発明の効果】本発明の重合粒子の製造方法によれば、
懸濁重合粒子の表面を樹脂層で被覆することにより、固
体粉末が重合粒子の表面に露出することを完全に防ぐこ
とができる。

【００３６】そして、界面活性剤の添加によって生成す
る乳化微粒子を懸濁重合粒子に融着させてその表面に樹
脂層を形成するので、樹脂層形成用のポリマ微粒子を新
たに添加する必要がなく、簡単な工程で低コストで製造
することができる。

【００３７】そのようにしてトナー粒子の表面から磁性
体粉末の露出を防止することによって、トナーが適切な
帯電量を保持することができ、良好な現像品質を得るこ
とができる。

【００３８】また、粒子の表面を凹凸に形成することが
可能になるので、非磁性、磁性を問わず、重合トナーの
低エネルギー定着、現像画像がロールに逆転写するオフ
セットの防止、耐環境安定性、クリーニング性等の改善
等が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の製造工程略示図である。

【図２】従来例の製造工程略示図である。

【図３】従来例の製造工程略示図である。

【符号の説明】

１重合性単量体２固体粉末３水系媒体４懸濁重合粒子５乳化微粒子７樹脂層８重合粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも重合性単量体（１）と固体粉末
（２）とを含有する重合性単量体系を、界面活性剤が添
加された水系媒体（３）中で攪拌して機械的剪断によっ
て懸濁重合粒子（４）を形成し、上記界面活性剤の乳化作用によって生成した乳化微粒子
（５）を上記懸濁重合粒子（４）の表面に付着させ、上記乳化微粒子（５）を上記懸濁重合粒子（４）の表面
に溶融することによって、樹脂層（７）によって被覆さ
れた重合粒子（８）を得ることを特徴とする重合粒子の
製造方法。
【請求項２】上記樹脂層（７）によって、上記固体粉末
（２）の上記重合粒子（８）表面への露出が防止されて
いる請求項１記載の重合粒子の製造方法。
【請求項３】上記重合粒子（８）がトナーであり、上記
固体粉末（２）が磁性体粉末である請求項１又は２記載
の重合粒子の製造方法。
【請求項４】上記樹脂層（７）が、上記懸濁重合粒子
（４）より高分子量の重合体である請求項１，２又は３
記載の重合粒子の製造方法。