JPS6323166A - 電子写真用トナ− - 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】 〔発明の口約〕 （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、トナー粒子にキャリア粒子
、すなわち、ガラスピ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、熱可ヅ
性樹脂、顔料・染料などの着色剤、ワックス、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９分級する方法がほとんどであっ
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ってトラブ
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１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っ
て９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ット現象におい
て問題が残っており、また、後者においてはブロッキン
グ、オフセット現象においての問題が残っているため工
業化がされていない。

また、従来のトナーは２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着色剤および電
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９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９粒径が比較的に揃っており、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１〜１５
μの熱可塑性樹脂コア粒子（Ａ）と２着色剤（Ｂ）単独
、もしくは着色剤（Ｂ）とその他の必要な微粒子とを、
平均粒径が１〜２０μの範囲となる条件において機械的
歪力をかけて混合し１着色剤（Ｂ）その他必要な微粒子
を実質的に一次粒子として、コア粒子（Ａ）の内部に埋
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９本明細書においては１粒径の測定はコールタ−カ
ウンターＴＡＵ型（コールタ−エレクトロニクス社製）
を用い１体積基準で示している。

本発明において用いられる樹脂としては。

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
キシ系樹脂、フェノール系樹脂。

炭化水素系樹脂１石油系樹脂、塩素化パラフィンなど自
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。

本発明において、平均粒径１〜１５μの熱可塑性樹脂コ
ア粒子（Ａ）を用意す゛る手段としては、特に制限はな
く９例えば、■粉砕・分級、■懸濁重合、■溶解・析出
、■スプレーなどの種々の方法を適用することができる
。

熱可塑性樹脂コア粒子（Ａ）には、後述する磁性粉の他
にワックスなどの滑剤、コロイダルシリカなどの流動性
付与剤、電荷制御剤。

低分子量ポリオレフィ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着色
剤（Ｂ）と同様な操作で埋め込むこともできる。この操
作は目的に応じて着色剤（Ｂ）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。

これらの熱可塑性樹脂コア粒子（Ａ）は、後述するよう
にトナーとしては２５μ以上の粒子は好ましくないため
に、実質的に２５μ以上の粒子のないことが好ましい。

着色剤（Ｂ）としては種々の顔料・染料が使用でき、こ
れに限る必然性はないが１例示すると以下のようなもの
がある。

黄色顔料・染料 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。

赤色顔料・染料 ベンガラ、パーマネントレッド、リソールレッド、ピラ
ゾロンレッド、ウォッチセンレッドＣａ塩、ウオッチャ
ンレッドＭｎ塩、し−キレソドＣ，レーキレフトＤ、ブ
リリアントカーミン６Ｂ、ブリリアントカーミン３Ｂ。

青色顔料・染料 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、オイルブランク。

カーボンブラックのような白色、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、上記の熱可塑性樹脂コア粒子（Ａ）と
着色剤（Ｂ）とを平均粒径が１〜２０μ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、
熱可望性樹脂コア粒子（Ａ）が融着して大きい塊となっ
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、樹脂粒子（Ａ）の表面に着
色剤（Ｂ）が付着しつつ一次粒子の状態で埋め込まれる
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１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■製、その概要は特公昭５７−４３０５１号参照）
、アトマイザ−９自由粉砕機（−奈良機械製作所）、川
崎重工業■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１例えばハイプリダイザ−（■
奈良機械製作所）が望ましい。

このような混合処理によって熱可塑性樹脂コア粒子（Ａ
）の内部に着色剤（Ｂ）が付着しつつ一次粒子の状態で
埋め込まれるという効果が生ずるのは、コア粒子（Ａ）
および着色剤（Ｂ）が粉体同士あるいは、壁２羽根。

ビーズなどの分散媒体などと衝突して、瞬間的、かつ１
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っては必要となる。

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って理解される。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コア
粒子（Ａ）と１着色剤（Ｂ）が一部凝集した状態であり
。

処理後は熱可塑性樹脂コア粒子（Ａ）の表面は滑らかと
なっており着色剤（Ｂ）の微粒子はほとんど見られず、
樹脂の薄層によって覆われており、複写機内でのランニ
ングテストによっても壊れ難い粒子となついる。このた
め後述するように電荷制御剤を着色剤（Ｂ）と同様な処
理をする際にもその表面に容易に多層に付着し、もしく
は埋め込むことができ。

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１粒度分布の測定によると混合処理後では平均粒径
が２割程度大きくなっていることが認められる。

このような混合処理により１着色剤（Ｂ）は熱可塑性樹
脂コア粒子（Ａ）の内部に埋め込まれ、実質的に一次粒
子となっている。−次粒子となっていることは、従来法
による十分の練肉工程を経たトナーとほぼ同等の粉見で
あること、およびこれらのトナーを用いて得た画像の色
濃度が同等であることにより確認される。

また、処理後の熱可塑性樹脂コア粒子（Ａ）は小さな粒
子が少なくなり粒度が揃っており、かつ９粒子の角が丸
くなっていることが観察される。すなわち、小さな粒径
のコア粒子（Ａ）は、混合処理によって、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ァクターとしては２種
々考えられるが１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１μ〜２０μの範囲であり、０．５μ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。０．５μ以下の粒径のトナーが多く送ると、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１画像がアレで商業上の価値を減する。

本発明において、−成分系磁性トナーとする場合には磁
性粉を予め樹脂と混合した熱可塑性樹脂コア粒子とし、
平均粒径１〜１５μとしてもよいし、あるいは、熱可塑
性樹脂コア粒子（Ａ）に磁性粉を本発明における着色剤
（Ｂ）と同様な操作によって樹脂粒子（Ａ）内部に埋め
込んでもよい、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０．２μ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、各種のフェライト、マグネタイト、ヘマタ
イトなどの鉄、亜鉛、コバルト。

ニッケル、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かでき、これら磁性粉は目
的によっては分級したものであってもよいし、自体公知
の表面処理。

例えば疎水処理あるいはシランカップリング剤処理など
を施したものであってもよい。

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５例えば、フエットシュバルツーＨＢＮ、ニグロ
シンベース、フリリアントシュバルツ、ザボンシュバル
ツＸ、セレスシュバルツＲＧなどの染料、含金染料があ
り、その他Ｃ，１，ソルベントブラック１゜２．３，５
，７．　　Ｃ，１，アシッドブラック１２３．２２．２
３．２８．４２，４３．　　オイルブラック（Ｃ，１，
２６１５０）、スピロンブラックなどの染料、ナフテン
酸金属塩、脂肪酸金属石ケンなどがある。

電荷制御剤は、トナーの表面電荷を制御することが目的
であるので５着色剤（Ｂ）と共に、もしくは着色剤（Ｂ
）によって混合処理された後に同様の操作でトナーに付
着、もしくは埋め込むことが好ましい。

以下具体例によっ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（三洋化成物製。

商品名ハイマーＳＢＭ−７３）８８部、電荷調整剤（オ
リエント化学■製、商品名ポントロンＳ−３４）４部お
よび低分子量ポリプロピレン（三洋化成■製、商品名ビ
ニコール５５０Ｐ）３部をヘンシェルミキサーにて予備
混合し、これを二輪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１式シェフ）ミ
ル粉砕機で上限粒度が２５μ以下、平均粒径が約１０μ
としたコア粒子（Ａ１）を用意した。

このコア粒子（ＡＩ）１００部とカーボンブラック５部
とをスーパーミキサーにて２５０Ｏｒｐｍの回転速度で
１分間予備部合し。

コア粒子（Ａ１）の表面にカーボンブラックを静電的に
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５００Ｏｒｐｍ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。

補集機へ排出した混合物を計７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１２μであり。

５μ以下および２５μ以上の粒子は実質的になく２分級
を必要としなかった。

このトナー８０部と鉄粉キャリア（同和鉄粉■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（三田工業側型、商品名ＤＣ−２３２）内にセ
ットし、テストチャ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
ロッキング性、および耐オフセット性は極めて良好であ
り、また、複写機内のトナー補給ホフバーに本発明のト
ナーを投　。

入するランニング画像テストでは６万枚にゎたり初期画
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った。

実施例２ 実施例１において、熱可塑性樹脂コア粒子（Ａ１）の調
製の際、電荷制御剤を添加しない以外は同様にして熱可
塑性樹脂コア粒子（Ａ２）を用意した。このコア粒子（
Ａ２）１００部、カーボンブラック４部、および実施例
１と同じ電荷制御剤２部を用い、以下実施例１と同様の
操作によってトナーを得、このトナーを実施例１と同様
のテストをした。画像は鮮明であり、トナーの荷電安定
性、耐ブロツキング性、および耐オフセット性は極めて
良好であった。また、このトナーの定着性は若干低下し
たが複写画像に影響を及ぼすほどではなく、ランニング
テストにおいても実施例１と同等の結果を得た。

実施例３ 実施例１において、カーボンブラックに代えて赤色有機
顔料（ＩＩｋＬ２８リオノールレッド。

東洋インキ製造■製商品名）を用いた以外は同様の操作
によってトナーを得、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、従来法によって有機顔
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ィルミング現象が情無であった
。

比較例１ 実施例３と同じ原料を用いて従来法による製造を行った
。すなわち、各原料を混合し。

ヘンシェルミキサーで予備混合した後、これを二輪エク
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■式ジェットミル粉砕機で上限粒度が２５
μ以下、平均粒径が約１２μ、５μ以下のトナーをカッ
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２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ィルミン
グ現象が生じ、また、補給用ホッパー中でブリッジ現象
が観察された。

実施例４ スチレン−アクリル樹脂（日本カーバイド工業側製、商
品名二カライド−ＮＣ−６１００）５３部、電荷調整剤
（オリエント化学■製、商品名ボントロンＥ−８１）２
部、低分子量ポリプロピレン（三洋化成■製、商品名ビ
ニコール５５０Ｐ）３部、およびマグネタイト（戸田工
業側型、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としたコア粒子（Ａ３
）を用意した。

このコア粒子（Ａ３）９８部とカーボンブラック２部と
をスーパーミキサーにて２８０Ｑｒｐｍの回転数で１分
間予備部合し、これを密閉系としたアトマイザ−に４人
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
典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った。

この磁性トナー２００ｇを市販の複写機（Ｃａｎｏｎ　
　ＮＰ−５００＋キャノン■商品名）内の現像機にセッ
トし普通紙上にテストチャ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プロフキング性、
耐オフセッ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、５万枚にわたって
初期画像と同等の画像が得られ、トナーのブリッジ現象
も観察されなかった。

比較例２ 実施例４と同じ原料を用い、従来法により一成分磁性ト
ナーを得た。すなわち、各原料をヘンシェルミキサーで
予備混合し、二軸エクストルーダーで溶融・混練し、放
冷し、カッティングミルで粗粉砕し１次いで■型ジェッ
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４と同様のテストを行った
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、ホッパー内でのブリッジ現象が観察された。

実施例５ 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（＠化工製。

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
、壊れ難い表面となっており。

また１粒径が比較的揃っているために、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
った１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１〜１５μの熱可塑性樹脂コア粒子（Ａ）
   と、着色剤（Ｂ）単独、もしくは着色剤（Ｂ）とその他
   の必要な微粒子とを、平均粒径が１〜２０μの範囲とな
   る条件において機械的歪力をかけて混合し、着色剤（Ｂ
   ）その他必要な微粒子を実質的に一次粒子として、コア
   粒子（Ａ）の内部に埋め込んでなる電子写真用トナー。 ２、微細な磁性粉を含有する熱可塑性樹脂コア粒子（Ａ
   ）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３、磁性粉を含有しないことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の非磁性一成分系ト
   ナー。