JPH0797241B2 - 電子写真用トナ−の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真用トナーの製法に関するもので、よ
り詳細には帯電量のバラツキが少なく、耐久性にも優れ
ている電子写真用トナーを製造し得る方法に関する。

（従来の技術） 複写機用の電子写真用トナーは、定着用樹脂媒質中に着
色剤としてのカーボンブラックを分散させ、この分散組
成物を粒状に成形することにより製造されている。

分散組成物の製造に際しては、トナー成分を乾式ブレン
ドし、得られる乾式ブレンド物を溶融混練する。造粒に
際しては、溶融混練物を粉砕し、次いで分級して、粒径
が一般に５乃至35μｍのトナー粒子とする。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、定着用樹脂媒質中でのカーボンブラック粒子の分
散の程度の評価方法については、カーボンブラックの粒
径が著しく微細であることもあって、適当なものが知ら
れていなく、主観や感覚による評価が行われているにす
ぎず、そのため評価にバラツキを生じ、また相対的比較
も困難であった。

そのため、製造される電子写真用トナーにはロット毎
に、帯電量や画像濃度等の現像特性に著しいバラツキを
生じ、一定品質の電子写真用トナーを安定に持続して製
造することが困難であった。

従って、本発明は、定着用樹脂媒質中におけるカーボン
ブラックの分散状態が最良の状態に維持され、帯電量や
現像特性が常に一定している電子写真用トナーを安定に
持続して製造し得る方法を提供することを課題とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、定着用樹脂とカーボンブラックとを含有
する組成物から溶融混練法により電子写真用トナーを製
造するに際し、定着用樹脂とカーボンブラックとを、該
樹脂の軟化点よりも低い温度において、生成トナーの誘
電正接が最小値から＋８％以上の値となるように前混合
することが、定着用樹脂中におけるカーボンブラックの
分散状態を最良に維持し、帯電特性や現像特性を一定の
優れたレベルに維持し、トナーの経時劣化を防止する上
で重要であることを見出した。

（作用） 本発明者等は、本発明に到達する過程で次の如き興味あ
る事実を見出した。即ち、定着用樹脂媒質として100重
量部のスチレン−アクリル樹脂、着色剤として10重量部
のカーボンブラック、及び離型剤（オフセット防止剤と
して１重量部のワックスを、20℃の温度でヘンシェルミ
キサー等の摩砕混合機で所定の時間前混合し、各所定時
間前混合したものを150〜180℃で混練し、冷却後、粉
砕、分級を行って得られたトナーについて誘電正接（ta
n δ）の測定を行った。

また、各トナーについて、プレパラート間にトナーを載
せ、このトナーを溶融させて分散組成物の溶融物の薄層
を形成させ、透過光による顕微鏡観察で分散状態を調べ
た。

この測定結果によると、第１図に示す通り、摩砕混合時
間の経過に伴ない、生成トナーの誘電正接（tan δ）は
或る一定時間迄は減少するが、この一定時間を経過する
と、誘電正接はまた増大し、誘電正接は一定の前混合時
間で最小値を示すことが理解される。一方、前述したプ
ラパラレート法による分散性評価によると、誘電正接が
最小値を示す混合時間で分散性が最良の状態となり、こ
の混合時間より短かい場合にも、或いは長い場合にも、
無難性は悪くなることが確認された。

このように、トナー中におけるカーボンブラックの分散
状態によって、トナーの誘電正接が変化し、最良の分散
状態において、トナーの誘電正接が最小となるという事
実は、本発明者等によってはじめて見出されたものであ
り、従来全く未知のことであった。

本発明における上記知見は、現象として見出されたもの
であり、その論理的解明は未だなされるに至っていない
が、次のようなものと考えられる。即ち、カーボンブラ
ックは、その一次粒子が密に房状に結合した二次粒子構
造を有しているが、前述した前混合条件では、カーボン
ブラックの二次粒子構造が機械的に破壊され、カーボン
ブラックが一次粒子乃至はそれに近い形で樹脂粒子と混
和されるに至ると考えられる。この前混合時間が至適時
間を経過すると、一旦二次粒子構造を破壊されたカーボ
ンブラック粒子が破壊された樹脂微粒子をバインダーと
して再凝集、粗大化し、分散状態が悪くなるものと推定
される。また、カーボンブラックの最良の分散状態にお
いて、誘電正接（tan δ）が最小値を示す理由は、カー
ボンブラックの微粒子化分散状態では、カーボンブラッ
ク粒子と樹脂連続相との接触界面が大となるのに対し、
カーボンブラックが粗粒で分散している状態では、カー
ボンブラック粒子相互の接触界面が大である反面、カー
ボンブラック粒子と樹脂との接触界面が小となってお
り、前者の場合には、カーボンブラック粒子と樹脂との
接触界面の増大により、分散系の電気抵抗が増大してお
り、これが誘電正接が最小となる理由と考えられる。

本発明において、一定の種類及び一定配合比のトナー成
分について、第１図に示すように、前混合時間とトナー
誘電正接との関係を予じめ調べておくことにより、最終
トナーの誘電正接が最小となるような前混合条件を決定
することができる。尚、最終トナーの誘電正接が厳密に
言って最小値となる条件でなくても、最小値から＋８
％、特に＋５％以内となるような条件であれば、トナー
中のカーボンブラックの最良の分散状態が得られること
になる。

（発明の作用効果） 本発明によれば、以上の作用により、定着用樹脂媒質中
におけるカーボンブラックの分散状態が常に最良に維持
され且つ帯電特性や現像特性が常に一定の優れたレベル
に維持された電子写真用トナーを安定に持続して製造し
得るという利点が得られる。このトナーは、樹脂中への
カーボンブラックの分散性が良好であることから、トナ
ーの機械的強度、特に耐摩耗性が良好で、また定着性も
良好であり、高速複写用の電子写真トナーとして有用で
ある。

（発明の好適態様の説明） 本発明において、定着用樹脂としては、アクリル系、ス
チレン系、ポリエステル系等のこの種のトナーに使用さ
れる定着用樹脂の何れをも用いることができる。しかし
ながら、比較的低温での熱定着をオフセットなしに可能
にすると共に、定着画像の堅ロウ性を高める目的には、
100℃で５×10⁶ポイズ以下及び120℃で１×10⁵ポイズ以
上となる溶融粘度特性と55℃以上のガラス転移温度（T
g）を有するスチレン−アクリル樹脂を用いることが望
ましい。

本発明の共重合体に用いるスチレン系単量体としては、
下記式 式中、Ｒ₁は水素原子、低級（炭素数４以下の）アルキ
ル基、或いはハロゲン原子であり、Ｒ₂は低級アルキル
基、ハロゲン原子等の置換基であり、ｎはゼロを含む２
以下の整数である、 で表わされる単量体、例えばスチレン、ビニルトルエ
ン、α−メチルスチレン、α−クロルスチレン、ビニル
キシレン等やビニルナフタレン等を挙げることができ
る。この中でも、スチレンが好適である。

他方のアクリル系単量体としては、 式中、Ｒ₃は水素原子または低級アルキル基であり、Ｒ₄
は水素原子又は炭素数18迄のアルキル基である、 で表わされる単量体、例えばエチルアクリレート、メチ
ルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタク
リレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチ
ルヘキシルメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸
等である。アクリル系単量体としては、上述したものの
他に他のエチレン系不飽和カルボン酸乃至その無水物、
例えば無水マレイン酸、フマル酸、マレイン酸、クロト
ン酸、イタコン酸等を用いることもできる。

前述した特性を付与するために、定着用樹脂中には、ス
チレン系単量体（Ａ）とアクリル系単量体（Ｂ）とは、
A:B＝50:50乃至90:10,特に60:40乃至85:15の範囲とする
のがよい。

また、低温（100℃）で比較的低粘度で、高温（120℃）
において比較的高粘度である共重合樹脂とするために
は、この共重合体は、ゲル・パーミエション・クロマト
グラフイ（GPC）による重量分子量測定で、比較的高分
子量側と比較的低分子量側とに複数のピークを有する分
子量分布を有することが一般に必要である。重量分子量
分布において、高分子量側ピークは、一般に50,000以
上、特に70,000以上の範囲にあり、一方低分子量側ピー
クは50,000以下、特に40,000以下でしかも高分子量側ピ
ークよりも10,000以上低い低分子量にあることが望まし
い。

このような分子量分布の共重合体は、単一の重合工程
で、分子量分布を制御することによっても製造され得る
が、一般には高分子量側のピークに対応する共重合体と
低分子量側ピークに対応する共重合体とをブレンドする
ことにより容易に得られる。

特に好適な定着用樹脂は、 （ｉ） スチレンとアクリル酸エステル及び／又はメタ
クリル酸エステルとの共重合体で▲▼が60,000乃至
200,000のものと、 （ii） スチレンと無水マレイン酸、アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エステルの少なくとも１種の共重合体
で▲▼が10,000乃至50,000のものとから成るブレン
ド物であり、特に共重合体（ｉ）当り共重合体（ii）が
10乃至70重量％、特に15乃至50重量％の範囲で存在する
ものである。

カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、チャ
ンネルブラック等の任意のカーボンブラックを用いるこ
とができる。カーボンブラックは、定着用樹脂100重量
部当り３乃至15重量部、特に５乃至12重量部の量で用い
るのがよい。上記量比よりも少ない場合には、トナーの
黒色度が不十分であり、上記量比よりも多くなると、定
着性が低下したり、或いは帯電性や現像特性が悪くな
る。

本発明によるトナーには、それ自体公知の他の配合剤を
公知の処方に従って配合することができる。例えば、顕
電性トナーとしての用途には、それ自体公知の荷電制御
剤、例えばニグロシンベース（CI5045）、オイルブラッ
ク（CI26150）、スピロンブラック等の油溶性染料や、
ナフテン酸金属塩、脂肪酸金属石鹸、樹脂酸石鹸或いは
含金属アゾ染料等を、定着剤当り0.1乃至５重量％の量
で配合することができる。また、シリコーンオイル、低
分子量オレフィン樹脂類、各種ワックス等を離型性補助
の目的で定着剤当り１乃至５重量％の量で用いてもよ
い。

本発明においては、上述した各トナー成分を、乾式で即
ち樹脂の軟化点よりも低い温度で前混合する。この前混
合は、カーボンブラックの二次粒子構造が破壊されるよ
うな摩砕混合機を用いて有利に実施される。摩砕混合機
の適当な例は、ヘンシェルミキサー、ボールミル、振動
ミル、チューブミル等である。

最終トナーの誘電正接（tan δ）の値そのものは、定着
用樹脂やカーボンブラックの種類や配合量によっても相
違し、一概に規定することは困難である。例えば、樹脂
の分子量が大きくなるとtan δは小さくなり、また樹脂
中の極性基濃度が高くなると、tan δは大きくなる。更
に、トナー中のカーボンブラックの体積比が大きくなる
とtan δは大となる。しかしながら、これら何れの場合
にも本発明によれば、一定のトナー組成についてtan δ
の値が最小となる前混合条件を決定すればよい。

前混合物を溶融混練し、この混練組成物を冷却した後、
これを粉砕し、必要により篩分けすることによりトナー
が得られる。勿論、不定形粒子の角取りを行なうため
に、機械的な急速攪拌を行っても特に差支えはない。

トナー粒子の粒度は、解像力等にも関連するが、一般に
５乃至35ミクロンの範囲にあることが望ましい。

本発明のトナーを用いる静電写真複写法において、静電
潜像の形成はそれ自体公知の任意の方式で行なうことが
でき、例えば導電性基板上の光導電層を一様に荷電した
後、画像露光して静電潜像を形成させることができる。

静電像の現像は、二成分系トナーの場合には磁性キャリ
ヤーと混合し、このトナーの磁気ブラシを基板と接触さ
せることにより容易に行われる。現像により形成された
トナー像は複写紙上に転写され、このトナー像を加熱ロ
ールと接触させることにより定着が行われる。

（実施例） トナー構成材料処方 スチレン・アクリル樹脂 100 部 カーボンブラック 8.5 部 ワックス 1.8 部 静電制御剤 ２ 部 上記材料を、ヘンシェルミキサーで15、30、45、60分各
々時間をかえて前混合し、混練を160〜170℃で行ないト
ナー化した。

tan δは図１の通り。（中心粒径12μｍ）このうち45分
（tan δ＝0.0052）、60分（tan δ＝0.0057）のトナー
を比較する。

ブローオフ帯電量測定例 45分 60分 １回目 −17.0（μc/g） −16.3（μc/g） ２〃 17.1 −17.2 ３〃 16.9 −15.5 平均 −17.0 −16.3 60分のトナーの方が帯電量のバラツキが少し大きかっ
た。このトナーをアクリルコートキャリヤーを用いて現
像剤とした。

ミタDC-313Zで画像テストした。その結果 初期画像 同等であった。

しかし、6000枚耐刷比較において、60分のトナーは機内
のトナー飛散が発生し、転写効率も低下した。また転写
ハゲ現象も生じた。

【図面の簡単な説明】

第１図は前混合時間とトナー誘電正接との関係を示すグ
ラフ図である。

フロントページの続き (72)発明者 迫 裕之 大阪府大阪市東区玉造１丁目２番28号 三 田工業株式会社内 (72)発明者 上薗 勉 大阪府大阪市東区玉造１丁目２番28号 三 田工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定着用樹脂とカーボンブラックとを、該樹
   脂の軟化点よりも低い温度において、生成トナーの誘電
   正接が最小値から＋８％以内の値となる条件下に前混合
   し、得られる混合物を溶融混練し、造粒することを特徴
   とする電子写真用トナーの製法。
2. 【請求項２】定着用樹脂がスチレン−アクリル樹脂であ
   る特許請求の範囲第１項記載の製法。
3. 【請求項３】定着用樹脂100重量部当り、カーボンブラ
   ックを５乃至12重量部の量で用いる特許請求の範囲第１
   項記載の製法。