JPS63247760A - 重合トナ−の製造方法 - Google Patents

重合トナ−の製造方法

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JPS63247760A
JPS63247760A JP62079793A JP7979387A JPS63247760A JP S63247760 A JPS63247760 A JP S63247760A JP 62079793 A JP62079793 A JP 62079793A JP 7979387 A JP7979387 A JP 7979387A JP S63247760 A JPS63247760 A JP S63247760A
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JP
Japan
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toner
fine powder
particle size
particles
monomer composition
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JP62079793A
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English (en)
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Hitoshi Kanda
仁志 神田
Takeshi Ikeda
武志 池田
Hiromi Mori
森 裕美
Hiroaki Kawakami
宏明 川上
Kuniko Kobayashi
小林 邦子
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/0802Preparation methods
    • G03G9/0804Preparation methods whereby the components are brought together in a liquid dispersing medium
    • G03G9/0806Preparation methods whereby the components are brought together in a liquid dispersing medium whereby chemical synthesis of at least one of the toner components takes place

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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】 交え立1 本発明は、潜像を顕像化する方法に用いられるトナーの
製造方法に関する。
it及韮 電気的、磁気的潜像等を顕像化するトナーは、画像を形
成し、記録する種々のプロセスに用いられている。
このような画像形成プロセスの1つである電子写真法と
しては、例えば米国特許第2,297゜691号明細書
等に記載されている如く多数の方法が知られている。こ
の電子写真法においては、一般には、光導電性物質を利
用し、種々の手段で感光体上に電気的潜像を形成し、次
いで該潜像をトナーを用いて現像してトナー画像を形成
し、必要に応じて紙等の転写材にこのトナー画像を転写
した後、加熱、加圧あるいは溶剤蒸気等によりトナー画
像を該転写材等に定着することにより、複写物が得られ
る。また、トナーを用いて現像する方法、あるいはトナ
ー画像を定着する方法としては、従来各種の方法が提案
され、それぞれの画像形成プロセスに適した方法が採用
されている。
従来、これらの目的に用いるトナーは、一般に、熱可塑
性樹脂中に磁性体あるいは染・顔料等からなる着色剤を
溶融、混合し、着色剤を均一にl散させた後、微粉砕、
分級することにより、所望の粒径を有するトナーとして
製造されて来た。
この製造方法(粉砕法)によれば、かなり優れたトナー
を製造し得るが、ある種の制限、すなわちトナー用材料
の選択範囲に制限がある0例えば、樹脂着色剤分散体が
充分に脆く、経済的に使用可能な製造装置で微粉砕し得
るものでなくてはならない、この要請から、樹脂着色剤
分散体を充分に詭くせざるを得ないため、この分散体を
実際に高速で微粉砕する際に、広い粒径範囲の粒子群が
形成され易く、特に、比較的大きな割合の過度に微粉砕
された粒子が、この粒子群に含まれるという問題が生ず
る。更に、このように高度に脆性の材料は、複写機等に
おいて実際に現像用に使用する際、更に微粉砕化ないし
粉化を受は易い。
また、この粉砕法においては、磁性粉ないし着色剤等の
固体微粒子を樹脂中へ完全且つ均一に分散することは困
難であり、この固体微粒子の分散の度合によりては、か
ぶりの増大、画像濃度の低下の原因となるため、この分
散の程度に充分な注意を払わなければならない、また、
着色樹脂微粉体の破断面に着色剤が露出することにより
、トナー現像特性の変動が生ずる場合もある。
一方、これら粉砕法によるトナーの問題点を克服する為
、懸濁重合法によるトナーの製造方法が提案されている
。この懸濁重合法においては、重合性単量体および着色
剤(更に、必要に応じて重合開始剤、架橋剤、荷電制御
剤、その他の添加剤)を均一に溶解又は分散せしめた単
量体組成物を、懸濁安定剤を含有する水相(すなわち連
続相)中に投入し、攪拌下に造粒し、重合させてトナー
粒子を形成している。
この懸濁重合方法は、粉砕工程を全く含まないため、ト
ナー材料に脆性は必要でなく、またトナー破断面への着
色剤の露出等が生じないため好ましいトナー製造方法で
あり、更に、得られたトナーの形状も球形であって流動
性に優れ、摩擦帯電性も均一である等の各種の利点を有
する。しかしながら、この懸濁重合性において、単量体
組成物粒子の合一のないような安定に懸濁した系で11
合を行うこと、あるいは重合によって均一な粒径分布を
有する微細な重合体粒子を得ることは、技術的に必ずし
も容易ではない。
この懸濁重合法によって得られるトナーに限らず、潜像
を顕像化する方法に用いられるトナーには、原画を忠実
に再現すべく種々の特性をコントロールすることが要求
されるが、これらの特性の中でも、粒度分布のコントロ
ールは特に重要な問題の一つである。すなわち、粒度分
布のブロードな、規定外粒径の粒子を多量に含んでいる
トナーを用いて画像形成を行った場合には、トナーのと
びちりや、画像上のカブリ、ムラ等により画像のシャー
プさが損なわれ、又トナーの現像特性がパラつくことに
よるトナー耐久性の劣化等の問題が生じる。
従来、この懸濁重合法において、上記トナーの粒度分布
をシャープにするために、各種の方法が提案されている
0例えば、特開昭57−42052号公報における分散
剤とアニオン界面活性剤との組み合わせで粒度を調整す
る方法、特開昭56−158839号公報における水相
重合禁止剤を加えて粒度を調整する方法、等が提案され
ているが、未だ好ましい粒度分布を有する重合トナーは
得られていない。
特に、アニオン界面活性剤の如き界面活性剤は、水によ
る洗浄によっても取り除き難いため、トナー粒子表面に
残存する傾向が強く、かえってトナー現像特性の低下を
引きおこし易いという欠点を有している。
上述したような問題点から、トナー粒度分布をシャープ
にし、且つ現像特性へ影響の少ない分散剤が切望されて
いる。
LL!;!!煎 本発明の目的は、上述の如き問題点を解決したトナーの
製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、粒度分布のシャープな重合トナー
の収率のよい製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、現像特性の良好な重合トナー
の製造方法を提供することにある。
及qa月」夏 本発明者らは鋭意研究の結果、液状分散体中で実際に形
成される(トナー粒径に対応した)大きさの単量体組成
物粒子の表面においては、強く分散(非凝集化)した!
(を溶性無機微粉末よりも、むしろ、緩い拘束力である
程度会合した状態にある無機微粉末の方が、トータルと
して優れた安定化能を発揮し、上記単量体組成物粒子の
シャープ且つ安定な造粒、重合を可能とすることを見出
した。
本発明の重合トナーの製造方法は上記知見に基づくもの
であり、より詳しくは、難溶性無機微粉末を液状分散媒
体中に分散させて非凝集状態とする工程と、上記無機微
粉末を液状分散媒体中で会合させる工程と、上記工程に
より会合させた無機微粉末を含有する液状分散媒体中で
、重合性単量体と着色剤とを少なくとも含む単量体組成
物を分散、重合させる工程と、を有することを特徴とす
るものである。
上記構成を有する本発明のトナー製造方法の機能につい
て、従来法と比較しつつ以下に述べる。
すなわち、一般に、懸濁重合法においては、水に代表さ
れる分散媒体中に、これと実質的に非相溶性の重合性単
量体系を分散し、重合させてトナー粒子を形成するが、
粒度分布のシャープな重合トナー粒子を得るためには、
この液状分散媒体中に懸濁させた重合性単量体系の液滴
(単量体組成物粒子)を、重合過程で一定の径に、いか
に安定に保つかが極めて重要な課題となる。
従来、このような課題を解決する手段としては、シリカ
のような無機物質の微粉末を、上記液滴の界面に一様に
吸着させて、該液滴な安定化する方法が提案されている
。この場合、液状分散媒体中に該微粉末を均一に分散さ
せ、更にこの微粉末を液滴表面に一様に吸着させること
が重要になる。しかしながら、通常入手できる微粉末は
凝集した状態になっていることが多いため、前処理など
によって、この凝集を解くことに多くの努力が払われて
来た。これら従来の検討は、分散媒体中で該微粉末をで
きる限り単独粒子に近い状態(非凝集状態)とすること
が、単量体液滴の安定化に有利との仮定の下に進められ
て来たものである。
これに対して、本発明者らは、更に良好な液滴の安定化
について種々の検討を重ねた結果、難溶性無機微粉末が
、液滴の表面に付着することにより、その液滴を安定化
させる該微粉末の安定化能力は、それぞれの微粉末粒子
が単独に離れて存在している(非凝集状態)よりも、該
微粉末が緩い拘束力で集合している会合状態の方がより
高いことを見い出し、本発明に達したものである。
すなわち本発明において、例えば、単量体液滴や無機微
粉末を分散させる分散媒体の水素イオン濃度(pH)を
、分散している微粉末が会合状態になる等電点の近傍に
設定することにより、重合性単量体系を含む液滴の粘度
が(!!合などによって)変化し、液滴自体の安定性が
低下する時でも、液滴の合一などの不安定現象を抑制し
、粒度分布のシャープな重合トナーを形成することが可
能となる。
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を更に詳
細に説明する。以下の記載において、量比を表わす1部
」および「%」は、特に断らない限り重量基準とする。
の   イ  ・ 言 本発明の製造方法においては、シリカの如き難溶性無機
微粉末を超音波等の分散手段を用いて液状分散媒体(例
えば水)中に分散させて、上記微粉末を−たん非凝集状
態としく分散工程)、次いでこの液状分散媒体のp)l
調節等により、無機微粉末を会合状態としく会合工程)
、この会合状態の無機微粉末を含有する液状分散媒体中
に、スチレンの如き重合性単量体、カーボンブラックの
如き着色剤、(必要に応じて重合開始剤等)を含有する
単量体組成物を投入し、分散、懸濁して造粒し、重合す
る(造粒・重合工程)。
これにより、造粒・重合工程において、単量体組成物粒
子の表面に、シャープな粒度分布を有し、且つ該粒子に
対して分散安定化能が向上した微粉末分散安定剤が存在
することにより、所望粒径の単量体組成物粒子が選択的
に安定化され、単量体組成物粒子ないし重合体粒子のシ
ャープな粒度分布が実現される。
本発明の造粒・重合工程において、このような単量体組
成物粒子の良好な安定化が得られるのは、本発明者らの
知見によれば、以下のような理由による推定される。
すなわち、ミセル状態が形成される乳化重合とは異なり
、懸濁重合においては、通常、液滴(単量体組成物粒子
)の径と難溶性無機微粉末の径との比が一桁以上異なる
ため、該微粉末が液滴に付着する表面は、はぼフラット
なものとみなせる。
一般に、液体の表面付着した粒子が、安定に存在するた
めには、液滴−粒子界面の模式側面断面図を第1図に示
すように、粒子1と液滴2を構成する液体lとが、ある
程度濡れた状態の方が有利と云える。
しかし、粒径が液滴2の径に比べて極めて小さい粒子3
の場合には、第2図に示すように該粒子3相互間の反発
力が相対的に大ぎくなるため、粒子3による液滴2表面
の被覆率は、液滴2全体として、かえって小さくなる。
一方、粒径が大きい(液滴2の粒径に比べて、粒径がそ
れほど小さくない)粒子4の場合は、第3図に示すよう
に、液滴2と粒子4との濡れに限界があるため、粒子4
を液滴2表面に安定化する力は、相対的に低下する。な
お、これらの粒子1.3あるいは4が、液滴2に完全に
濡れる場合には、これらの粒子は液滴2の中に内包化さ
れ、この液滴2の安定化に寄与しない。
他方、本発明の方法において、例えば、液状分散媒体の
pHを該微粉末の等電位点の近傍に設定した場合、粒子
3間の反発力は低下するため、第4図に示すように、粒
子3は緩く拘束された会合状態5になり、該微粉末3に
よる液滴2表面の被覆は、より均一な状態になる。この
結果、本発明においては、粒子3による液滴2の安定化
の効果が向上するのみならず、重合過程での安定化効果
の保持が容易となり、単量体組成物粒子の合−等が効果
的に防止されると推定される。
上記したような会合状態(第4図)により得られる効果
は、通常、難溶性無機微粉末がとる強い凝集状態では、
実現が極めて困難なものである。
すなわち、このような強い凝集状態における該微粉末の
径は、一般に不均一であり、安定化すべき単量体組成物
粒子(液滴)の径より大きいものも珍しくないため、こ
のような凝集状態の微粉末を用いて液滴を均一に被覆す
ることは難しく、しかも、液滴の合一防止に対しても効
果が充分ではない′、更に、上記のように強く凝集した
状態の無機微粉末は、その中に重合反応を阻害する空気
(酸素)を抱きこんでいる場合も多く、重合反応の再現
性等が損なわれる場合もある。
以上に述べたような理由から、難溶性無機微粉末の添加
により単量体組成物粒子を安定化させる為には、該微粉
末を、一度その凝集(強い凝集)をとった状態で液状分
散媒体中に分散させ、しかる後に(液滴を安定化させる
のに好適な)上記会合状態を形成することが、重合トナ
ー製造面での安定性の点からも、より望ましいことであ
る。
本発明において、難溶性無機微粉末が、液状分散媒体中
で、凝集状態、分散(非凝集)状態、又は会合状態のい
ずれの状態にあるかは、コールタ−カウンターによる平
均粒径の測定値に基いて、好適に決定できる。
すなわち、コールタ−カウンター測定に基づく個数平均
粒径の値が、凝集状態においてa(μm)%分散(非凝
集状態)においてb(μl)、会合状態においてC(μ
m)である場合、本発明においては、c/bの比は1.
5〜100(更には1.5〜20)であることが好まし
い(なお、a/bは通常2〜1000程度である)。
ここに、上記の非凝集(分散)状態における個数平均粒
径(b)は、例えば、難溶性無機微粉末1部を、液状分
散媒体(例えば水)100部中に投入し、超音波分散(
周波数20にHz 、出力600Wで30分間分散)し
た後、速やかにコールタ−カウンター測定を行うことに
よって得られる。
難溶性無機微粉末として、日本アエロシール社製のシリ
カ微粉末(アエロジル#300)を用い、液状分散媒体
として水を用いた場合を例にとって、各条件下における
平均粒径について述べる。
このアエロジル#300の一次粒子径は8ミリミクロン
(8mμ、製品カタログに記載された値)である。
このアエロジル#300の1部を水100部に投入し、
200 rpmで10分間攪拌した後(分散前の凝集状
態)の粒度は、コールタ−カウンターにより、個数平均
径で10μmであった。
また、超音波照射(20KHz、600W、30分間)
によりこの強い凝集をとった分散状態では、個数平均径
が1.2μmであり、個数分布での粒径3.17μm以
上の粒子の割合は0.5%であった。
また、上記超音波照射後、液状分散媒体のpHを2.0
に調整することにより上記の無機微粉末を会合させた状
態下では、個数平均径が3.0μlであり、個数分布で
の粒径5.04μm以上の粒子の割合は2.0%であっ
た。
本発明において、上述したような難溶性無機微粉末の好
ましい会合状態を得るためには、前述したように、凝集
した状態にある上記微粉末を液状分散媒体中で−たん分
散(非11集)状態とし、その後に会合状態とする必要
がある。
水に代表される液状分散媒体中で、凝集した難溶性無機
微粉末の凝集を解くには、上述したように特別な前処理
を必要とする場合もある。このような前処理としては、
例えば、無機微粉末を含有する液状分散媒体を10にg
/am”以上(好ましくは500 Kg/cm2)に加
圧した後、狭隘な通路を通過させて低圧部へ吐出させ(
更には、吐出された処理液を衝突部材に衝突させ)る方
法も好ましく用いられるが、短時間に効率的な無機微粉
末の分散を行う点からは、無機微粉末を含有する液状分
散媒体に超音波を照射する方法が好ましい。
この分散工程で用いられる超音波照射装置としては、液
体中に集中的に強力な超音波エネルギーを発生させるた
めの振動子および発振機を有するもの(一般にホモジナ
イザーとして使用されているもの)が好ましく用いられ
るが、超音波照射部が音響的に鋼壁体になるように厚肉
の構造体をもって包囲した方式のものが、超音波エネル
ギーの有効利用の点から特に好ましく用いられる。
本発明に用いるこのような分散手段としては、具体的に
は、例えば、日本精機製作所製の超音波ホモジナイザー
、密閉式超音波ホモジナイザー、連続式超音波ホモジナ
イザー、循環式超音波ホモジナイザー、超音波ミル、多
段式超音波分散装置の如き装置が挙げられる。
このような超音波分散装置は、発振周波数5にH2〜2
00にHz 、更には10〜50K)Izで用いること
が好ましく、また出力は50W〜1000OW、更には
100〜2000Wの範囲で用いることが好ましい。ま
た、超音波照射の時間は、概ね1〜60分程度が好まし
い。
本発明においては、上述したように一旦超音波等で分散
させた無機微粉末を、次に会合状態とする。
このような会合状態を形成するためには、例えば、電解
質(例えばNaC1)を液状分散媒体に添加することに
より、分散状態にある無機粒子表面の電位や界面張力を
変化させてもよいが、液状分散媒体中で分散された上記
微粉末がゆるく結合した会合状態を形づくるためには、
液状分散媒体の水素イオン濃度(pH)を該微粉末の等
電点近傍に設定する方法を用いることが好ましい、この
場合、等電点では該微粉末の電気二重層の電位が実買的
にゼロになるため、個々の粉末自体が非常に不安定な状
態になり、ある程度の会合状態を形成することで、安定
した状態になると考えられる。
なお、このような会合状態を形成するために、親木性有
機物質を用いると、この有機物質は重合完了後もトナー
粒子表面に残存するため、該親木性有機物質を除去する
ことが困難である。また該有機物質を除去できたとして
も、非常な労力を要することとなる。
これに対して、上記のように等電点を利用し、pHを調
整する方法では、親水性物質がトナー粒子表面に残存す
ることがなく、またpH調整用物質(酸、アルカリ等)
の除去は非常に容易であるため、好ましい。
上記会合状態を形成するために、調整する液状分散媒体
の水素イオン濃度(pH)は、該難溶性無機微粉末の等
電点のpHな!とすると、該pHは(I−1)≦pH≦
(1+1)の範囲に設定することが好ましく、(1−0
,5)≦pH≦(I+0.5)に設定することが更に好
ましい。
なお、このような難溶性無機微粉末の強い凝集を一旦解
かずに、液状分散媒体のpoを該微粉末の等電点近傍に
設定すると、該微粉末の凝集体は更に凝集するため、こ
のような極めて大きな凝集体を含有する分散媒体中で、
重合トナーを形成した場合には、粒径の大きいトナーし
か得られず、またトナー粒度分布は極めてブロードのも
のになる。このような問題を解消するためには、本発明
におけるように、難溶性無機微粉末の強い凝集を充分に
ほぐした後、会合状態を形成させることが必要である。
本発明においては、上述したような会合状態を形成した
難溶性無機微粉末を含有する液状分散媒体(例えば、水
)中で、重合性単量体組成物の液滴を造粒して重合トナ
ーを得るに際しては、このような液状媒体中に分散され
た難溶性無機微粉末の会合状態を維持しつつ、単量体組
成物の造粒を行うことが好ましい、このような造粒の際
の造粒装置としては、例えば攪拌方式によるホモミキサ
ー、あるいは高圧をもって微細な間隙から噴出させる方
式の圧力式ホモジナイザーが好ましく用いられる。この
造粒工程において、超音波エネルギーを使った超音波造
粒装置をmmいることは、該微粉末の会合状態を破壊し
てしまうため、好ましくない。
本発明に用いられる難溶性無機微粉末としては、常温に
おいて、実質的に水に不溶性の無機微粉末を特に制限な
く用いることが可能であるが、例えば、タルク、ベント
ナイト、コロイダルシリカ、粘土、A fL20s 、
T 102の如き無機高分子、ならびに金属、金属酸化
物が好ましく用いられる。
本発明においては、上記難溶性無機微粉末として、水素
結合等により比較的安定な会合状態を形成する微粉末(
例えばコロイダルシリカ等)が特に好ましく用いられる
この難溶性無機微粉末の粒径は、1次粒径(前記した個
数平均粒径(b)に対応)で3μm以下(更には2μm
以下)であることが好ましい。
このような無機微粉末の具体例としては、例えば日本ア
エロジル族のアエロジル#130、#200、#300
、#380、Mox80、Mox170、cok84、
アルミニウムオキサイドC(Alumlnlum gx
lda C) 、チタニウムオキサイドP25 (Ti
tanium oxide P2S) ;日本シリカ製
のニブシルE1ニブシルE200A1ニブシルE220
A、ニブシルLP、ニブシルMS−T、ニブシルN30
0A、等 徳山曹達製のファインシールT−32、レオロシール、
等; 日産化学製のスノーテックス40、スノーテックスN1
スノーテツクスo1スノーテツクスOL等; が挙げられる。
前記難溶性無機微粉末を水性分散媒中で充分に分散する
に際しては、例えば、前述した超音波照射等により分散
せしめればよい、この後、前述したように分散媒体の水
素イオン濃度(pH)を、好ましくは該難溶性無機微粉
末の等電点のプラス1からマイナス1の範囲内に、(よ
り好ましくは、等電点のプラス0.5からマイナス0.
5の範囲内に)調整することが好ましいが、このplの
調整は、例えば塩酸の如きブレンステッド酸、あるいは
、水酸化ナトリウムの如き塩基を水性分散媒体中に添加
することにより行えばよい。
本発明の造粒工程において、単量体組成物を水性分散媒
体中で造粒するに際しては、例えば高速回転するタービ
ンとステーターをもつホモミキサー、ホモジナイザー等
により造粒せしめる。一般に、単量体組成物粒子が30
μm以下の大きさを有する様に攪拌速度、時間を調整す
ることが好ましい。回転数は、タービンの周速が10〜
30m/secとなるように用いることが好ましく、造
粒時間は特に限定はないが、5〜60分が好ましい。
造粒工程時の液温は、単量体組成物が粘度1〜100万
cps 、好ましくは10〜10万CpSになる温度に
調整すると、単量体組成物粒子の粒径を1〜10μmに
することができ、最終的には重量平均粒径1〜10μm
の現像用トナーを製造し得る。液状分散媒体としては通
常水または水を主成分とする水性媒体を使用するため、
分散液の液温は、20〜80℃(更には40〜70℃)
に調整されていることが好ましい。
分散液においては、単量体組成物100重量部に対して
、液状分散媒体が200〜1000重量部存在すること
が好ましく、微粉末分散安定剤は、重合性単量体組成物
の重量を基準にして、1〜20重量%(更には3〜10
重量%)使用されることが好ましい。
次に、単量体組成物を構成する各成分について説明する
本発明で使用される重合性単量体は、CH2−C基を有
するモノマーであり、以下の千ツマ−があげられる、す
なわち、スチレン、0−メチルスチレン、m−メチルス
チレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、
p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン、3.4−
ジクロルスチレン、p−エチルスチレン、2.4−ジメ
チルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert
−ブチルスチレンt P−n−へキシルスチレン、p−
n−オクチルスチレンtP  n−ノニルスチレン、P
 ”” n−デシルスチレン、P  n−ドデシルスチ
レン、等のスチレンおよびその誘導体:エチレン、プロ
ピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和
子ノオレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化
ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル類;酢酸
ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンジェ塩ビニルなどの
ビニルエステル類;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−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、メタクリル
酸ジエチルアミノエチルなどのα−メチレン脂肪族モノ
カルボン酸エステル類ニアクリル類メチル、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
リル酸フェニルなどのアクリル酸エステル類;マレイン
酸、マレイン酸ハーフェステル;ビニルメチルエーテル
、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルな
どのビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルへ
キシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニ
ルケトン類;N−ビニルビロール、N−ビニルカルバゾ
ール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンな
どのN−ビニル化合物:ビニルナフタリン類:アクリロ
ニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどの
アクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体などがある。こ
れらの千ツマ−は、単独ないし混合して使用しつる。上
述した千ツマ−の中でも、スチレン又はスチレン誘導体
を単独で、または他の千ツマ−と混合して、重合性車量
体として使用することが、トナーの現像特性および耐久
性の点で好ましい。
単量体組成物には、熱圧ローラ定着における定着性およ
び耐オフセット性を改善するために、パラフィンワック
スの如きワックス類、低分子量ポリエチレン及び低分子
量ポリプロピレンの如き低分子量ポリオレフィン等の離
型性を有する低軟化点化合物(軟化点が好ましくは50
〜120℃)を加えることが好ましい、この場合、この
低軟化点化合物の添加量は、重合性、QL量体tooI
i4i部に対して1〜3001i量部が好ましい。
上記低軟化点化合物としては、パラフィン、ワックス、
低分子量ポリオレフィン、芳香族基を有する変性ワック
ス、脂環基を有する炭化水素化合物、天然ワックス、炭
素数12以上の長鎖炭化水素鎖(CH3(CH2)■又
は(CH2)12以上の脂肪族炭素鎖)を有する長鎖カ
ルボン酸、そのエステル等を例示し得る。異なる低軟化
点化合物を混合して用いても良い。
この低軟化点化合物としては、具体的には、パラフィン
ワックス(日本石油製)、パラフィンワックス(日本精
蝋製)、マイクロワックス(日本石油製)、マイクロク
リスタリンワックス(日本精蝋製)、硬質パラフィンワ
ックス(日本精蝋製)、PE−130(ヘキスト製)、
三井ハイワックス5top(三井石油化学製)、三井ハ
イワックス220P (三井石油化学製)、三井ハイワ
ックス660P (三井石油化学製)、三井ハイワック
ス210P(三井石油化学製)、三井ハイワックス32
0P(三井石油化学製)、三井ハイワックス410P 
(三井石油化学製)、三井ハイワックス420P (三
井石油化学製)、ハイレッッT−100X(三井石油化
学製)、ハイレッッT−200X (三井石油化学製)
、ハイレッッT−300X (三井石油化学製)、ベト
ロジン80(三井石油化学製)、ベトロジン100(三
井石油化学製)、ベトロジン120(三井石油化学製)
、タックエースA−Zoo(三井石油化学製)、タック
エースF−100(三井石油化学製)、タックエースB
−60(三井石油化学製)、変性ワックスJC−114
1(三井石油化学製)、変性ワックスJC−2130(
三井石油化学製)、変性ワックスJC−4020(三井
石油化学製)、変性ワックスJC−1142(三井石油
化学製)、変性ワックスJC−5020(三井石油化学
製);密ロウ、カルナバワックス、モンタンワックス等
を挙げることができる。
重合性組成物中には、架橋重合体を生成させるために、
次のような架橋剤を存在させて懸濁重合してもよい、特
に、単量体組成物中に重合体、共重合体又は環化ゴムを
添加しない場合には、特に、この架橋剤を添加した方が
好ましい。
上記架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビ
ニルナフタレン、ジビタクリレート、ポリエチレングリ
コールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアク
リレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1
.3−ブチレングリコールジメタクリレート、1.6−
ヘキサンゲリコールジメタクリレート、ネオペンチルグ
リコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジ
メタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリ
レート、2.2’−ビス(4−メタクリロキシジェトキ
シフェニル)プロパン、2.2’−ビス(4−アクリロ
キシジェトキシフェニル)プロパン、トリメチロールプ
ロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパント
リアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリ
レート、ジブロムネオペンチルグリコールジメタクリレ
ート、フタル酸ジアリルなど、一般の架橋剤を適宜(必
要に応じて2種以上組合せて)用いることができる。
これらの架橋剤は、使用量が多いとトナーが然で溶融し
にくくなり、熱定着性、又は熱圧定着性が劣ることとな
る。また使用量が少ないと、トナーとして必要な耐ブロ
ッキング性、耐久性などの性質が悪くなり、熱ロール定
着において、トナーの一部が紙に完全に固着しないでロ
ーラー表面に付着し、次の紙に転穆するというオフセッ
ト現象を防ぎにくくなる。故に、これらの架橋剤の使用
量は、重合性単量体を基準にして0.001〜15重量
%(より好ましくは0.1〜10重量%)で使用するの
が良い。
単量体組成物は着色剤を含有しており、この着色剤とし
ては、従来より知られている染料、カーボンブラック、
カーボンブラックの表面を樹脂で被覆しているグラフト
化カーボンブラックの如き顔料が(必要に応じて2稲以
上組合せて)使用可能である0着色剤は、重合性単量体
を基準にして0.1〜30%含有される。
トナー中には必要に応じて荷電制御剤、流動性改質剤を
添加(内添)しても良いが、内添させる場合は、通常、
荷電制御剤等を単量体組成物中に添加すればよい。荷電
制御剤および流動性改質剤は、トナー粒子と混合(外添
)シて用いても良い。
荷電制御剤としてはカルボキシル基又は含窒素基を有す
る有機化合物の金属錯体、含金属染料、ニグロシン等が
ある。流動性改質剤または潜像担持体(感光体)表面の
クリーニング補助剤としては、コロイダルシリカ、脂肪
酸金属塩などがある。又、増量の目的で炭酸カルシウム
、微粉末シリカ等の充填剤を0.5〜20重量%の範囲
でトナー中に配合してもよい、更にトナー粒子相互の凝
集を防止して流動性を向上するために、テフロン微粉末
またはステアリン酸亜鉛粉末のような流動性向上剤をト
ナーに配合してもよい。
磁性重合トナーを生成させるには、単量体組成物に磁性
粒子を添加すればよい。この場合、磁性粒子は着色剤の
役割(全部又は一部)をも兼ねている。本発明に用い得
る磁性粒子としては、磁場の中に置かれて磁化される物
質が用いられ、例えば鉄、コバルト、ニッケルなどの強
磁性金属の粉末もしくはマグネタイト、ヘマタイト、フ
ェライトなどの合金や化合物の粉末があげられる0粒径
が0.05〜5μm、好ましくは0.1〜1μmである
磁性微粒子が用いられる。小粒径(粒径8μm以下)の
トナーを生成させる場合には粒径0.8μm以下の磁性
粒子を使用することが好ましい、この磁性粒子の含有量
は、単量体組成物100部中に10〜60部(更には2
0〜50部)であることが好ましい、又、これら磁性微
粒子は、シランカップリング剤、チタンカップリング剤
等の処理剤、あるいは適当な反応性の樹脂等で処理され
ていても良い、この場合、磁性微粒子の表面積、表面に
存在する水酸基の密度にもよるが、磁性粒子100部に
対して5部以下(好ましくは0.1〜3部)の処理量で
十分な重合性車量体への分散性が得られ、トナー物性に
対しても悪影響を及ぼさない、また、親水性磁性粒子と
親水性磁性粒子を混合して使用しても良い。
本発明者らの知見によれば、水溶性の重合開始剤を使用
した場合、生成される重合トナーは耐湿性が低下し、高
温高温時における現像特性および耐ブロッキング性が劣
化してしまうので、環境特性に優れた重合トナーを製造
するためには、実質的に非水溶性の重合開始剤を使用す
ることが好ましい。
本発明に使用される重合開始剤は、実質的に非水溶性で
ある事が上述の如く好ましい。本発明において、実質的
に非水溶性の重合開始剤とは、室温にて水100gに対
して1g以下の溶解度を有するものであり、好ましくは
水100gに対して0.5g以下、特に好ましくは水1
00gに対して0.2g以下の低溶解度を有するもので
ある。
水100gに対して1gを越える溶解度を有する場合に
は、重合終了後に重合トナー粒子表面に残存する重合開
始剤の分解生成物が、重合トナーの耐湿性を低下させる
ので好ましくない。また、本発明で使用する重合開始剤
は、重合性単量体に可溶であり、通常使用する量範囲(
NL量体100重量部に対して重合開始剤1〜10fi
量部)では、良好に重合性単量体に溶解する溶解特性を
有することが好ましい。
このような重合開始剤としては、2.2′−アゾビス(
2,4−ジメチルバレロニトリル)、2.2′−アゾビ
スイソブチロニトリル、1.1′−アゾビス(シクロヘ
キサン−1−カルボニトリル)、2.2′−アゾビス−
4−メトキシ−2゜4−ジメチルバレロニトリル、その
他のアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)の如きア
ゾ系またはジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサ
イド、メチルエチルケトンパーオキサイド、イソプロピ
ルパーオキシカーボネート、キュメンハイドロパーオキ
サイド、2.4−ジクロリルベンゾイルパーオキサイド
、ラウロイルパーオキサイドの如き過酸化物系重合開始
剤が挙げられる。
また、重合体の分子量および分子量分布を調節する目的
で、または反応時間を調節する目的等で、二種類または
それ以下の重合開始剤を混合して使用することも好まし
い。
重合開始剤の使用量は、重合JIL量体100重量部に
対して0.1〜201i量部、好ましくは1〜10重量
部である0重合開始剤の使用量が0.1重量部未満では
、各単量体組成物粒子へ均等に充分な量の重合開始剤を
分散または付与することが困難であり、20重量部以上
では多過ぎて重合生成物の分子量が低くなり過ぎるとと
もに、重合反応が不均一に発生する傾向が高まる。
このような重合開始剤は、単量体組成物を造粒した後に
、単量体組成物粒子を含む分散系に添加することも可能
であるが、各単量体組成物粒子に均等に重合開始剤を分
散ないし付与する点からは、造粒前の単量体組成物中に
含有させておくことが好ましい。
懸濁重合反応は、通常、重合温度50℃以上で行なわれ
、重合開始剤の分解速度を考慮して上限温度が設定され
る。設定重合温度が高すぎると、重合開始剤が急激に分
解されてしまうので好ましくない。
形成された単量体組成物粒子が所定粒度を有しているこ
とを確認した後に、通常は、該粒子を含む水性媒体の液
温(例えば55〜70℃)を調節して重合反応を進める
又、単量体組成物に、添加剤として、使用する重合性単
量体に溶解する極性基を有する化合物(例えば極性重合
体、極性共重合体または環化ゴム)を添加して重合性単
量体を重合すると好ましい重合トナーを得ることができ
る。極性重合体、極性共重合体または環化ゴムは、重合
性車量体100重量部に対して0,5〜50重量部、好
ましくは1〜40重量部を添加するのが良い、極性重合
体等の添加量が0.5重量部未満では、充分な擬似カプ
セル構造をとることが難しく、50重量部を越えると、
重合性単量体の量が不足して重合トナーとしての特性が
低下する傾向が強くなる。
本発明においては、上記極性重合体、極性共重合体また
は環化ゴムを加えた重合性単量体組成物を、微粉末分散
安定剤を分散、会合させた水性媒体の水相中に懸濁させ
、重合させることが好ましい、この場合、重合性単量体
組成物中に含まれるカチオン性又はアニオン性重合体、
カチオン性又はアニオン性共重合体またはアニオン性環
化ゴムは、トナーとなる粒子表層部に集まる為、一種の
殻のような形態となり、得られた粒子は擬似的なカプセ
ル構造を有する様になる。そして、粒子表層部に集まっ
た比較的高分子量の極性重合体、極性共重合体または環
化ゴムは、トナーに耐ブロッキング性、現像性、荷電制
御性、耐摩耗性等の優れた性質を付与する。
本発明に使用し得る極性化合物(極性重合体、極性共重
合体及び環化ゴムを包含する)の一部を以下に例示する
。尚、この極性化合物は、GPC(ゲルパーミェーショ
ン りロマトグラフィー)で測定した重量平均分子量が
5,000〜500.000のものが、重合性単量体に
良好に溶解し、耐久性も有するので好ましく使用される
(1)カチオン性重合体としては、ジメチルアミノエチ
ルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート
等の含窒素単量体の重合体;スチレンと該含窒素単量体
との共重合体もしくはスチレン、不飽和カルボン酸エス
テル等と該含窒素単量体との共重合体:がある。
(2)アニオン性重合体としては、アクリロニトリル等
のニトリル系単量体、塩化ビニル等の含ハロゲン系単量
体、アクリル酸等の不飽和カルボン酸、不飽和二塩基酸
、不飽和二塩基酸の無水物の重合体;またはスチレンと
該単量体との共重合体がある。また、環化ゴムもアニオ
ン性重合体として使用され得る。
尚、本発明の製造方法においては、難溶性無機微粉末は
添加した極性物質、あるいはこれと液状分散媒体中で逆
荷電性を有するという条件に限定されるものではない。
本発明の製造方法においては、適当な安定化剤、例えば
ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、
メチルハイドロプロピルセルロース、エチルセルロース
、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、ポリア
クリル酸およびそれらの塩、デンプン、ガムアルギン酸
塩、ゼイン、カゼイン、タルク、ベントナイト等のいず
れか1 fillまたは2f!11以上の混合物を、水
性媒体に(本発明の製造方法に悪影響を与えない程度に
)含有させたものを使用することも可能である。
単量体組成物の重合反応終了後、通常の方法で後処理す
ることにより、重合トナー粒子が得られる。例えば、生
成した重合体粒子を洗浄し、微粉末分散安定剤を除去し
た後、ろ過、デカンテーション、遠心分離等の如き適当
な方法で重合体粒子を回収し、乾燥することにより、重
合トナーが得られる。
本発明の製造方法で得られた重合トナーは、公知の乾式
静電荷像現像法に適用できる。例えば、カスケード法、
磁気ブラシ法、マイクロトーニング法、二成分ACバイ
アス現像法などの二成分現像法;導電性−成分現像法、
絶縁性−成分現像法、ジャンピング現像法などの磁性ト
ナーを使用する一成分現像法;粉末雲法およびファーブ
ラシ法;トナー担持体上に静電気的力によって保持され
ることによってトナーが現像部へ搬送され、現像に供さ
れる非磁性−成分現像法;電界カーテン法によりトナー
が現像部へ搬送され、現像に供される電騨カーテン現像
法などに適用可能である。
本発明の方法により得られたトナーは、シャープな粒度
分布が必要な重量平均粒径約2〜8μmの小粒径トナー
を使用する現像法に特に好ましく適用できる。
衾U汲玉 上述したように、本発明の重合トナー製造方法によれば
、液状分散媒体中で会合状態とした難溶性微粉末を用い
て単量体組成物粒子を好適な状態で形成することにより
、粒度分布がシャープで現像特性の良好な重合トナーが
収率よく得られる。
以下、実施例に基づいて、本発明を更に具体的に説明す
る。
大am± 難溶性無機微粉末たるコロイダルシリカ(アエロジル8
200.日本アエロジル社製)10gを、液状分散媒体
たるイオン交換水1000  rnβ中に投入し、20
0 r、p、m、で1o分間攪拌した後、この分散前の
コロイダルシリカの粒度をコールタ−カウンター(アパ
ーチャー径1ooμm)で測定したところ、個数平均粒
径が6,5μm5個数分布において、粒径3.17g1
以上の粒子は45個数%であり、上記コロイダルシリカ
は明らかに凝集状態にあった。
上記イオン交換水中のコロイダルシリカを超音波ホモジ
ナイザー(日本精機製作断裂)を用いて、20にHz、
600Wで30分間分散した後、上記と同様にコールタ
−カウンターで粒度を測定したところ、個数平均径が1
.5μm1個数分布で粒径3.17μm以上の粒子は1
.0個数%以下(分散状態)であった。
上記分散状態にあるコロイダルシリカを含有するイオン
交換水中に、IN−HCj2を17g1加し、分散媒の
p■を2.1(シリカの等電点はpH2)に調整して、
コロイダルシリカを会合状態とした。このpH調整後の
粒度を上記と同様にコールタ−カウンターで測定したと
ころ、個数平均径が3.0μの、個数分布で粒径3.1
7μm以上の粒子は15.0個数%であった。
いて30℃で混合して、単量体組成物(60’Cにおけ
る粘度は300 cps)を調製した。
前記のように調製した会合コロイダルシリカ含有イオン
交換水(液状分散媒体)を入れた容量21のステンレス
容器中に、上記で調製した単量体組成物を投入し、N2
雰囲気下60℃で、TKホモミキサー(特殊機化工業製
)を用いて10,000 rpmで30分間攪拌し、単
量体組成物を造粒した。その後パドル攪拌翼で攪拌しつ
つ、10時間、60℃で単量体組成物を重合させた。
上記反応終了後、反応生成物を冷却し、脱水し水酸化ナ
トリウム溶液(IN)で洗浄し、更に水で洗浄し、脱水
、乾燥することにより、重合トナーを得た。得られたト
ナーの粒度をコールタ−カウンター(アパチャー径10
100uで測定したところ、体積平均径8.5μ腫であ
り、粒径12.7μm以上の粗粉の体積分布における割
合は3%以下と極めて粒度分布の狭いものであった。
上記により得られたトナー15gと、平均粒径50μ叢
の絶縁性キャリア(四三酸化鉄とエポキシ樹脂よりなる
)85gと、疎水性シリカ(日本アエロジル社製、アエ
ロジルR972)0.75gと、ステアリン酸亜鉛粉末
0.45gと混合して、現像剤を調製し、下記条件で電
子写真特性を評価した。
現像器としては第5図に模式断面図を示すものを使用し
た。像担持体6はセレン感光体6aを有し、像担持体6
の周速は1001m/秒、像担持体6上に形成された静
電荷像の最高電位は+750v1スリーブ(現像剤担持
体)7の外径は2(jamであり、その周速は100 
mm7秒、マグネットローラ8のN%S極のスリーブ表
面の垂直方向の磁束密度は1000ガウス、現像剤層の
厚さ200μ11スリーブ7と像担持体6との間111
300μm、スリーブに印加するバイアス電圧は直流電
圧成分+200 V、交流電圧成分3.0KHz”l’
1400Vppで現像を行なった。
像担持体6上の静電荷潜像は良好に現像され、現像され
たトナー像は普通紙へ静電転写された。
この普通紙上のトナー像を、7にg/cm”の加圧下の
シリコーンゴム表面層を有する定着ローラと加圧ローラ
とから構成される熱圧ローラ定着装置にツブ幅91■、
紙の進行スピード300 IIrn/秒、図示せず)を
通して定着したところ、150’Cの定着温度(定着ロ
ーラ表面温度)で、このトナー像は良好に定着された。
得られた定着画像は、カブリもなく、画像濃度(D+*
ax)1 、35を示した。
尚、第5図の現像器においては、外添剤(前記シリカ粉
末等)を有するトナーTは、供給ローラ9と弾性部材1
0とによりて定量的に下方のチャンバーへ供給され、キ
ャリアと混合されて現像剤11を形成する。マグネット
ローラ8を内蔵しているスリーブ7、およびドクターブ
レード12には直流バイアス電源13から直流バイアス
が付加され、交流バイアス電源14から交流バイアスが
付加されている。スリーブ7のAの方向の回転に伴なっ
て現像剤11は搬送され、アルミシリンダー6b及びセ
レン感光体6aから構成される像担持体6の静電気的潜
像の現像に供される。現像剤層規制部材15は現像器の
外壁の役割をも果している。
衷」しIユ 1スチレンモノマー         180g社製ブ
レンアクトKR−13833部でfi理したもの) 上記の重合性単量体混合物をアトライターを用いて30
℃で混合して、単量体組成物(sotにおける粘度60
0 cps )を調製した。
容量2℃のステンレス容器中で、実施例1と同様に調製
した会合状態のコロイダルシリカ含有液状分散媒体に、
上記で得た単量体組成物を投入し、N2雰囲気下60℃
でTKホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて10.
OOOrpmで30分間攪拌し造粒した。その後パドル
刃攪拌を用い、20時間、60℃で単量体組成物を重合
させた。
上記反応生成物を冷却し、脱水し、水酸化ナトリウム溶
液で洗浄し、水で洗浄し、更に脱水し、乾燥することに
より重合トナーを得た。得られたトナーの粒度をコール
タ−カウンター(アバチェアー径100μm)で測定し
たところ、体積平均径は10.2μmであり、20.2
μm以上の粗粉の体積分布における割合は1.0%と極
めて粒度分布の狭いものであった。
上記で得られたトナー100gに、疎水性シリカ(タラ
ノックス−500、タルコ社製)0.6gを混合して、
現像剤を調製した。
この現像剤をキャノン製複写機NP−7550に適用し
、常温常温下(23℃、60%)で画出しく画像形成テ
スト)を行ったところ、画質、濃度ともに良好な画像が
得られた。
又32,5℃ 90%の高温高温下において、上記と同
様に画出しを行ったところ、画質、濃度ともに良好な画
像が得られた。
友旦」 実施例1と同様にして、イオン交換水1000tai1
.中に投入したコロイダルシリカ(アエロジル#200
、日本アエロジル社製) 1gg (コールタ−カウン
ターによる超音波分散前の個数平均粒径6.5811個
数分布で粒径3.17μm以上の粒子は45個数%)を
、超音波ホモジナイザーで分散させた。この超音波分散
後のコールタ−カウンターによる個数平均粒径1.5μ
m1個数分布で粒径3.17μI以上の粒子は1.0個
数%以下であった。
このような超音波分散させた状態のコロイダルシリカを
含有する液状分散媒体(pl(6,5)を用いた他は、
実施例2と同様にして重合トナーを得た。
得られたトナーの粒度をコールタ−カウンターにより測
定したところ、体積平均径は14.5μmであり、体積
分布で粒径20.2μm以上の粗粉の割合は22%であ
った。
上記トナーを用い、実施例2と同様にして常温常温(2
3℃、60%)で画出しを行なったところ、少し粗い画
像が得られた。
又、32.5℃、90%の高温高湿下においては、画像
濃度も低く、粗い画像しか得られなかった。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は、単量体組成物粒子(液滴)の界
面における難溶性無機微粉末の付着態様を模式的に示す
断面図であり、第5図は、実施例1で使用した現像器を
示す模式断面図である。 l・・・無機微粉末 2・・・液滴界面 3・・・分散状態の微粉末 4・・・凝集状態の微粉末 5・・・会合状態の微粉末 ffl:第4図 第1図 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 難溶性無機微粉末を液状分散媒体中に分散させて非凝集
    状態とする工程と、 上記無機微粉末を液状分散媒体中で会合させる工程と、 上記工程により会合させた無機微粉末を含有する液状分
    散媒体中で、重合性単量体と着色剤とを少なくとも含む
    単量体組成物を分散、重合させる工程と、 を有することを特徴とする重合トナーの製造方法。
JP62079793A 1987-04-02 1987-04-02 重合トナ−の製造方法 Pending JPS63247760A (ja)

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JP (1) JPS63247760A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0939345A1 (en) * 1998-02-27 1999-09-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Toner composition and method of preparing toner using the same
US6120963A (en) * 1997-11-21 2000-09-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Toner composition and method of preparing toner using the same

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EP0939345A1 (en) * 1998-02-27 1999-09-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Toner composition and method of preparing toner using the same

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