JPS63240557A - 粉体トナ− - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電子写真、イオンフロー記録等における静電潜
像を乾式現像するための粉体トナーに関し。

特に熱定着方式における定着温度の低温化に効果のある
粉体トナーに関する。

（従来の技術） 従来５乾弐現像法としては、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−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方法としては、顔料・染料等
の着色剤、結着剤、電荷制御剤、必要に応じて磁性粉等
を加熱９溶融状態で混練して均一な組成物とし、これを
冷却後、粉砕２分級する。

結着剤は、トナー中の構成成分を粒子中に結着し。

着色剤を目的とする記録媒体（紙等）へ定着する機能を
有する。結着剤の主成分は、ポリスチレン系樹脂、ポリ
エステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアクリル酸エス
テル系樹脂、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂である
。

粉体トナーの定着方法としては、オーブン定着。

フラッシュ定着、溶剤定着、熱圧定着、圧力定着等種々
の方式が知られており、それぞれの定着方法に対して好
ましい結着剤が適宜選択されている。現在定着方式で主
流になっているのは熱圧ロール定着方式であり、この方
式は高温で加圧された２本のロール間に印字物を通し、
熱と圧力を用いて記録媒体にトナーを定着するものであ
る。熱圧ロール定着方式は、定着性能が良好で、オープ
ン定着のような祇づまり時の発火の危険が無いという利
点の反面、スイッチを入れてからのウオーミングアツプ
時間が長い、加熱による消費電力が大きく家庭での使用
に向かない、断続的に使用する場合でもスイッチを入れ
たままにしておかなければならない等の欠点がある。

ウオーミングアンプ時間短縮に関してはフラッシュ定着
、溶剤定着、圧力定着等が提案されているが。

それぞれ定着性不足、溶剤臭気の問題、光沢の発生と定
着性不足で未だ満足のいくものとはなっていないのが現
状である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は上記熱圧ロール定着方式における加熱ロー
ルの低温化、低熱エネルギーのオープン定着に適し、し
かも高温下の貯蔵安定性にも優れるトナーを得られるこ
とを見い出した。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、融点が３０℃〜１００℃かつ平均分
子ｆｆ１ｌｏｏｏ以下のワックスに、必要に応じて着色
剤、［性扮を配合した平均粒径５〜２０μの粒子（Ａ）
と、平均粒径２μ以下かつ体積固有抵抗が３５℃、相対
湿度９０％下で１０１４Ω口以上である疎水性樹脂微粒
子ＣＢ）と、その他の必要な微粒子（Ｃ）とを、平均粒
径が５〜２５μの範囲となる条件において機械的歪力を
かけてγ風合し、疎水性樹脂微粒子（Ｂ）その他必要な
微粒子（Ｃ）を粒子（Ａ）の表面に被覆してなる粉体ト
ナーである。

本発明に用いるワックスは、融点が３０℃〜１００℃か
つ平均分子量が１０００以下であれば、特に限定する必
要はないが２例えば天然ワックスとしてキャンデリラワ
ックス、カルナバワックス、′ライスックス、木ろう、
ホホバ油などの植物系ワックス。

みつろう、ラノリン、鯨ろうなどの動物系ワックス。

モンタンワックス、ペトロラタムなどの石油ワックス、
合成ワックスとしてはフィンシャートロピフシュワ・ノ
クス、ポリエチレンワックスなどの合成炭化水素、モン
クンヮソクス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイ
クロクリスタリンワックス誘導体などの変性ワックス、
硬化ひまし油、硬化ひまし油誘導体などの水素化ワック
ス、ラウリン酸、パルミチン酸、ミスチリン酸、ステア
リン、１２ヒドロキシステアリン酸などの脂肪酸等のワ
ックス類等が例示できる。また、上記ワックス類は単独
でも２種類以上併用しても差支えない。

本発明におけるワックスは２分子量が１０００以下であ
り、したがって特定の分子量の化合物の存在比率が大き
いため、加熱するとその融点において速やかに溶融し、
かつ粘度が急激に低下するという特性を有している。こ
のような特性を有する粉体トナーは、記録媒体に定着の
際、極めてわずかな熱エネルギーで定着することができ
る。しかし融点が１５０℃より高いと粉体トナーの定着
性が悪くなるので好ましくない。

一方、融点が５０℃より低い場合は、トナー貯蔵時にお
ける湿度の影響でブロッキング等を特に発生させやすく
、融点が５０℃以上の場合でも一時的な高温（例えば自
動車での運搬時等）で容易にブロッキングする。このた
め、上記ワックス類を用いたトナーには、その外側にワ
ックスより融点の高い物質の被覆層を設ける。本発明者
らは、疎水性樹脂微粒子を該トナー粒子と混合した後１
機械的歪力をかけて乾式でコーティングすることにより
、上記目的を達成できることを見出した。

従来、樹脂による粉体表面のコーティング方法として、
スプレードライ法、流動層コーティング法。

コアセルベーション法、界面沈澱法等が知られているが
、いずれも湿式であるため多大の熱エネルギーを要し、
また溶剤回収の必要が有るため、装置が大型化する。ま
た、単位時間当りの処理が小さい、均一で厚い被覆層を
得にくいという欠点がある。

一方２機械的歪力をかけて乾式でコーティングする方式
の利点は、従来知られていた湿式によるコーティング方
法に比べ、全体としてエネルギー消費量が小さく、単位
時間当りの処理量が大きく均一で厚い被覆層が得られる
。さらに操作が簡単であり、有機溶剤を用いないため安
全、かつ工程が単純化できる利点もある。さらにそのコ
ーティング材料に疎水性樹脂微粒子を用いることにより
、最も良好な特性を得ることができる。

本発明において、上記の粒子（Ａ）と疎水性樹脂微粒子
（Ｂ）とを平均粒径が５〜２５μ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１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２粒子（Ａ）の表面に樹脂微粒子（
Ｂ）が付着しつつ発生する摩擦熱により熱溶融するよう
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が実用的には不十分
である。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混合機が好ましい。このよ
うな混合機の例としては、Ｓｌミル（東洋インキ製造■
製。

その概要は特開昭５７−４３０５１号参照）、アトマイ
ザ−２自由粉砕機（＠奈良機械製作所）、川崎重工業＠
製粉砕機（ＫＴＭ−１）等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、＠閉基の装置が望ましい。

このような混合処理によって粒子（Ａ）の表面に疎水性
樹脂微粒子（Ｂ）が付着しつつ熱溶融し２粒子（Ａ）の
表面をコーティングするという効果が生ずるのは１粒子
（Ａ）および樹脂微粒子（Ｂ）が粉体同士あるいは、壁
１羽根、ビーズなどの分散媒体などと衝突して、瞬間的
、かつ２部分的にかなり高温となるためと考えられる。

したがって、混合系内の気流温度は疎水性樹脂のガラス
転移温度近くまで上昇し、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
度分布の大きい粒子（Ａ）と、疎水性樹脂微粒子（Ｂ）
が一部凝集した状態であり、処理後は粒子（Ａ）の表面
は滑らかとなっており疎水性樹脂微粒子（Ｂ）の微粒子
はほとんど見られず、樹脂微粒子（Ｂ）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っている。

上記のような効果を得るためのファクターとしては９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。

こうして生成した粉体トナーは貯蔵安定性に優れており
、ワックスとしては融点３０℃程度のものまで使用でき
る。

本発明において、粉体トナーの粒度としては、平均粒系
が数μ〜２０μの範囲であり、２５μ以上のトナーを実
質的に含まないことが好ましい。２５μ以上のトナーが
多くなると２画像がアレで商業上の価値を減する。

本発明の粒子（Ａ）は、ワックスに必要に応じて着色剤
、磁性粉等を溶融混合し粉砕２分級することによっても
得られるが、スプレードライによる球状化３分級等の手
段により微粒子化したものであってもよい。

着色剤としては、染料・顔料であり１例えば、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等の黄色顔料・染
料、ベンガラ、パーマネントレッド、リソールレッド、
ピラゾロンレフト、ウォッチャンレッドＣａ塩、ウォッ
チャンレッドＭｎ塩、レーキレッドＣ。

レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ブリリア
ントカーミソ３Ｂ等の赤色顔料・染料、紺青。

フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニン等の青色
顔料・染料等があるが、この他に必要により橙々、紫色
、緑色などの有色顔料、酸化チタン、オイルブラックの
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。

磁性粉としては、各種のフェライト、マグネタイトへマ
タイト等の鉄、亜鉛、コバルト、ニッケル。

マンガン等の合金もしくは化合物等を使用することがで
きるが、その磁気的性質としては５ＫＯｅの磁場下にお
ける飽和磁化７Ｑｅｍｕ／ｇ以上、保持力２０００ｅ以
下のものが特に好ましい。これらの磁性粉は結晶形（立
方晶、正へ面体、針状等）、不定形１球形、米粒状形等
すべて使用できる。また、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１例えば疎水処
理あるいはシランカップリング剤処理等を施したもので
あってもよい。

本発明にて用いる疎水性樹脂微粒子（Ｂ）は、ビニル系
の重合体もしくは共重合体が使用される。

すなわちビニル系単量体としては、スチレン、ビニルト
ルエン、２−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレンなど
のスチレン系単量体、メチルアクリレート、エチルアク
リレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアク
リレート、２−エチルへキシルアクリレートメチルメタ
クリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリ
レート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタク
リレート、２−エチルヘキシルメタクリレートなどのア
クリル酸もしくはメククリル酸、クロトン酸なとの−・
塩基酸。

フマール酸、イタコン酸、マレイン酸などの二塩基酸ま
たはそれらの無水物などのエチレン性不飽和カルボン酸
単量体、Ｎ−メチロールアクリルアミド。

Ｎ−メチロールメタクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル
アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチルメタクリルアミド
などのＮ−置換（メタ）アクリル系単量体。

ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルア
クリレート　ヒドロキシエチルメタクリレート。

ヒドロキシプロピルメタクリレートなどの水酸基含有単
量体、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレ
ートなどのエポキシ基含有単量体等が挙げられる。

また上記樹脂微粒子（Ｂ）は１体積固有抵抗が３５℃、
９０％ＲＨ下で１Ｑ１４Ωｃｍ以上の疎水性樹脂であ麻
必要があり　ＩＱ＋４Ω（至）以下の時は特に高温高温
下で吸湿による帯電量の低下が顕著になる。

また樹脂微粒子ＣＢ）は特に乳化重合または懸濁重合法
によって生成した２粒子径の揃った球状粒子であること
が望ましく、さらに望ましくは、樹脂微粒子表面の残存
界面活性剤による吸湿性の影響の少ない１例えば特開昭
６１−１４２０１号公報に示される製造法もしくは特開
昭５８−１２７７０２号。

同５９−１９９７０３号、同５９−１５０３号等の各公
報に示されるソープフリー乳化重合法による粒子が適す
る。しかし２通常の乳化重合、懸濁重合法による粒子で
も表面処理により疎水化することにより得られたもので
あってもよい。

また、上記樹脂微粒子（Ｂ）は、上記特性を満足してい
れば特に物性上制限はないが、特にガラス転移温度が４
５℃以上であることが望ましく、４５℃未満の場合は貯
蔵安定性に問題を生じやすい。また架橋樹脂を使用して
も問題はない。

また、上記樹脂微粒子ＣＢ）は２体積固有抵抗が低下し
ない範囲において表面処理を行なうことも有効であり、
特に、樹脂微粒子に電荷制御剤をコーティングしたもの
は、帯電特性の調整が容易に行なえるため好ましい。

樹脂微粒子に電荷制御剤をコーティングする方法として
は、樹脂微粒子に電荷制御剤の溶液を加えて攪拌し、そ
の後、溶剤を乾燥させる等の方法で容易に処理される。

電荷制御剤の使用量は、樹脂微粒子１００重量部に対し
て、０．５〜５０重量部が好ましく１粒子（Ａ）に対す
る樹脂微粒子（Ｂ）の量の多少にもよるが、３０重量部
以下においても、十分な効果が得られる。

疎水性樹脂微粒子（Ｂ）は２粒子（Ａ）１００重量部に
対して、０．３〜１０重量部を用いる。０．３重量部以
下であっては１粒子（Ａ）の表面が十分コーティングで
きず、また、１０重量部以上においては。

加えただけの効果が得られない。

本発明においてて、疎水性樹脂微粒子の他に、加えるこ
とのできる微粒子（Ｃ）としては、電荷制御則、シリカ
、研磨剤、滑剤等がある。これらの微粒子（Ｃ）は、疎
水性樹脂微粒子（Ｂ）とともに、もしくは、疎水性樹脂
微粒子（Ｂ）によって混合処理された後に粒子（Ａ）に
付着ないしコーティングする。微粒子（Ｃ）の使用量と
しては、疎水性樹脂微粒子（Ｂ）１００重量部に対して
５０重量部以下が好ましい。

電荷制御剤としては、自体公知のものであり１例エバ、
フエソトシュバルツＨＢＮ、ニグロシンベース、ブリリ
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、その他、
Ｃ，１，ソルベントブランク１，２，３，５，７゜Ｃ１
１，アシッドブラック１２３，２２．２３，２８゜４２
．４３．オイルブランク（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。シリカとしては９表面の
シラノール基を疎水化処理したものが好ましい。

研磨剤としては、カーボランダム、アルミナ、酸化セリ
ウム等がある。滑剤としては、金属石ケン粉末。

ポリテトラフロオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、
ポリエチレン、スチレン−アクリル共重合樹脂等の微粒
子等がある。

本発明における疎水性樹脂微粒子（Ｂ）およびその他の
粒子（Ｃ）は３粒子径の大きなものは予め粉砕し、平均
粒径が２μ以下にする必要がある。平均粒径が２μ以上
であると、コーティング層からの離脱が生じ、粉体トナ
ーの耐刷性が低下する。

以下実施例によって本発明の詳細な説明する。実施例中
の「部」はすべて「重量部」を表わす。

実施例１ 平均粒子径１．５　ｕのガラスピーズが容積で６０％充
填された５リツトルのサンドミル中に予備混合した下記
の各々の組成物をギヤポンプによって２リツトル分の速
度で仕込みサンドミルを１０ｍ／秒の速度で回転して五
線を５回繰り返し９次の組成のトナー原料を試作した。

パラフィンワックス（融点７３℃）　　　　６０部磁性
粉（戸田工業■製、ＥＰＴ５００）　　３５部カーボン
ブラック（ギヤボット社製、Ｍｏｇｕｌ−Ｌ）２部 イソプロピルアルコール　　　　　　　２８０部上記ト
ナー原料をスプレードライヤーにて熱風乾燥し、気流分
級機にて粒度を調節して平均粒子径１１．０μｍ（コー
ルタ−カウンターＴＡ−ＩＩ型による；以下同じ）のワ
ックス粒子（Ａ１）を得た。これを比較例１ａとする。

次にこのワックス粒子（ＡＩ）１００部に２表１に示す
２種類の平均粒径０．２μのスチレン−メチルメタクリ
レート共重合体（ガラス転移温度１２０℃）微粒子（Ｂ
ｌ）（実施例１及び比較例１ｂ）をそれぞれ別個に１部
ずつ、および予め自動乳鉢にて粉砕した電荷制御剤（保
土谷化学■製、スピロンブラックＴＲＨ）０．１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９粒子（ＡＩ）の表面に樹脂微粒子（Ｂ１
）および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５００Ｏ
ｒｐｍとした。このときの自由ミル中の気流速度は約９
０ｍ／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計はいずれもＩｌ、５μであっ
た。

表１ 注１）樹脂微粒子を２００ｋｇ／−で加圧し、直径２゜
Ｑｃｍ、厚さ約３鶴のベレットを形成する。これを。

ガード電極を設けた直径１．　Ｏｃｔａの主電極（銀ペ
ースト塗布）で挟み、直流１００ｖを印加し、電流値が
安定した後、測定した。

注２）カールフィッシャー微量水分量測定装置（三菱化
成工業■製、Ｍｏｄｅ　Ｉ　　ＣＡ−０２）、加熱温度
１１５℃、Ｎ、流ｉｉ３００ｍｊ！Ｎ／ｍ　ｉ　ｎ。

以上の各側で得られた３点のトナー１００部に対し、０
．３部のコロイダルシリカ（日本アエロジル製。

Ｒ−９７２）を添加し、３５℃、９０％ＲＨ下に２４時
間放置した後、市販の複写機（キャノン類ＮＰ−３００
Ｚ）にて印字し未定着画像を取り出し、ベタ黒部の反射
濃度を比較したところ、実施例１は良好であったが、比
較例１ｂにおいて顕著な画像濃度低下が認められた。

また、比較例１ａは常温下で放置することによりブロッ
キングを生じたが、実施例１はブロッキングを生じなか
った。さらに７５℃の環境下で比較例１ａは溶融したの
に対し、実施例１は粉体の状態を維持した。

実施例２ 実施例１におけるパラフィンワックスに代わり。

キャンデリラワックス（融点６３℃）を用い、実施例１
と同様な方法でトナー粒子を試作した。これを比較例２
ａとする。

また疎水性樹脂微粒子（Ｂ１）に１表１の代わりに３５
℃、相対湿度９０％下で表２の特性をもつ平均粒径０．
４５μのメチルメタクリレート−イソブチルメタクリレ
ート共重合体（ガラス転移温度８０℃）微粒子を用い、
実施例１と同様な方法でコーティングを施した。

表２ 各側で得られたトナー粒子について、高温高温時の画像
試験を行なったところ、実施例２は良好であったが、比
較例２ｂでは顕著な濃度低下が認められた。また、６５
℃の環境下で比較例２ａは溶融したのに対し、実施例２
は粉体の状態を維持した。

実施例３ 実施例１におけるワックス粒子をスプレードライヤーの
代わりに粉砕法にて製造した。すなわち、下記処方に従
い、原料秤量、予備混合し、これを２軸押出混練機にて
、加熱溶融混練した。上記混練物を冷却固化させた後、
粗砕機で粗粉砕し、衝突気流粉砕Ｉａ（日本ニューマチ
ック工業側製、ラボジェット）にて微粉砕し２さらに気
流分級機で粒度を調整し平均粒径Ｉ２．５μのトナー粒
子を得た。上記粉砕法によるトナー粒子も高温高温下で
の画像試験、貯蔵安定性に関し、実施例１と同様な結果
を得た。

〔発明の効果〕

本発明の粉体トナーは、融点が３０〜１００℃かつ平均
分子１１０００以下のワックスを結着剤として使用して
いるため、粉体トナーの定着の際、融点温度において速
やかにワックスが溶融し、かつ粘度が急激に低下するの
で、定着に要するエネルギーを大巾に低減でき、かつ、
乾式の樹脂コーティングにより簡便に貯蔵安定性の良好
なトナーが得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、融点が３０℃〜１００℃かつ平均分子量１０００以
   下のワックスに、必要に応じて着色剤、磁性粉を配合し
   た平均粒径５〜２０μの粒子（Ａ）と、平均粒径２μ以
   下かつ体積固有抵抗が３５℃、相対湿度９０％下で１０
   ＾１＾４Ωｃｍ以上である疎水性樹脂微粒子（Ｂ）と、
   その他の必要な微粒子（Ｃ）とを、平均粒径が５〜２５
   μの範囲となる条件において機械的歪力をかけて混合し
   、疎水性樹脂微粒子（Ｂ）その他必要な微粒子（Ｃ）を
   粒子（Ａ）の表面に被覆してなる粉体トナー。 ２、上記疎水性樹脂のガラス転移温度が粒子（Ａ）を構
   成するワックスの融点より高いものである特許請求の範
   囲第１項記載の粉体トナー。