JPS6330862A - 粉体トナ−の製造方法 - 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】 （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
粉体トナーに関する。

（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鉄粉を混合した二成
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従来の方法としては。

熱可塑性樹脂、顔料・染料等の着色剤、ワックス。

可塑剤、電荷制御剤等の添加剤を加熱、ｆｇ融し、二次
凝集している着色剤を強い剪断力をかけて練肉し。

必要に応じて磁性粉を加えた後、加熱、溶融して均一な
組成物とし、これを冷却後、粉砕し１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いため機内のホッパーからの補
給が困難となってトラブルの原因となり、さらにまた粉
砕時に発生するトナー粒子の破断面から分散した磁性粉
２着色剤等が離脱して、これらがトナーの印字耐用枚数
を縮めるなどの欠点があり、改良が望まれているゆまた
。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２分級を要するため工数が多いことなどの問
題点があった。

このために、スプレー乾燥方式、および懸濁重合によっ
て１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熔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ント現像におい
て問題が残っており、また、後者においてはプロフキン
グ、オフセット現像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。

（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に対して１粒子の形状が従
来のトナーと比較して丸味を帯び、もしくは実質的に球
形とすることにより、優れた流動性と摩擦帯電特性を有
し、かつ経済的にも有利な粉体トナーの製造方法を提供
するものである。

（問題を解決する手段） すなわち９本願第一の発明は、樹脂もしくはワックス、
着色剤および必要に応じて磁性粉を熔融混練した後、粉
砕機にて粉砕したトナー粒子を２該トナーの構成成分で
ある樹脂もしくはワックスを溶解しない液体中において
、上記樹脂もしくはワックスの熔融温度で処理せしめる
ことにより、上記トナー粒子の表面を溶融せしめた後、
上記液体と分離、乾燥せしめてなる表面平滑な実質的に
球状の粉体トナーの製造方法であり９本願第二の発明は
、樹脂もしくはワックス、着色剤および必要に応じて磁
性粉を熔融混練した後、粉砕機にて粉砕したトナー粒子
を。

該トナーの構成成分である樹脂もしくはワックスを熔解
しない液体中において、上記樹脂もしくはワックスの熔
融温度で処理せしめることにより、上記トナー粒子の表
面を熔融せしめた後、上記液体と分離。

乾燥せしめて表面平滑な実質的に球状のトナー主粒子を
得た後、平均粒子径が２μｍ以下である熱可塑性樹脂の
微粒子および必要に応じて電荷調製剤を。

上記トナー主粒子と乾式混合するすることにより。

上記トナー主粒子の表面に上記熱可塑性樹脂の微粒子の
融着した殼を形成せしめてなる粉体トナーの製造方法で
ある。

本発明による粉体トナーの製造方法をより具体的に説明
すれば、まずトナーの主要構成成分である樹脂またはワ
ックスと２　カーボンブランク等の顔料もしくは染料と
、必要に応じて他のトナー成分である磁性粉等を溶融混
練した後、粉砕機にて粉砕した未分級のトナーを、軟化
点以上に加熱された樹脂またはワックスを熔解しない液
体中に投入し、高速攪拌する。この過程において、トナ
ー粒子表面の凹凸は成形され表面平滑となる。この際、
地汚れの原因となる微細粒子−従来２分級により除去し
ていた−は。

より大きな主要な粒径のトナーと合一してしまうため、
結果的には分級の効果をも併せ持つ。また、この高速攪
拌の処理においては２粒径の調整および粒子の安定化を
目的に、必要に応じて界面活性剤を使用する。界面活性
剤は高速攪炸時に液体中に溶解させても、予め粉体トナ
ー中に含有させても良い。界面活性剤としては陽イオン
性、陰イオン性及び中性の自体公知のいずれのものも使
用できる。以上により生成した半溶融状態のトナー粒子
は、氷または冷水を急激に注入するか、あるいは熱交換
器を通すことにより急冷され２球形のトナーとなる。こ
のトナー主粒子の粒子径は、平均５〜２５μｍ、好まし
くは５〜１５μｍである。

以上の方法で得られた粒子を粉体トナーとして使用して
も良いが、界面活性剤及びその他の不純物が粒子表面に
付着していると、そのままでは良好なトナーとはなり得
ない場合があるので、このトナー主粒子表面に電荷制御
剤を含有した絶縁性の樹脂層を形成してマイクロカプセ
ル化する。トナーをマイクロカプセル化するには、トナ
ー主粒子と、殻形成用の熱可塑性樹脂微粒子と、必要な
電荷制御剤等の添加剤とを機械的歪力をかけて混合し、
熱可塑性樹脂微粒子を実質的に一次粒子としてトナー主
粒子表面に静電気的に付着させ、ついで機械的歪力を引
き続き加えることにより、熱可塑性樹脂微粒子がトナー
主粒子表面に衝撃で発生する熱により融着し、さらに添
加剤粒子はその表面に打ち込まれた形で固定される。

機械的歪力を加える混合器としては、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、Ｓｌ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−５
自由粉砕機（＠奈良機械製作所）、川崎重工業側製粉砕
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、
密閉系の装置が望ましい。

上記熱可塑性樹脂微粒子は、その平均粒子径が２μｍ以
下であることが必要で、１μｍ以下が特に好ましい。２
μｍより大きい粒子径では樹脂の溶融が完全に行なわれ
ないためカプセルの殻が不完全になる。

熱可塑性樹脂の使用量としてはトナーの全成分を基準と
して１〜５％である。また、電荷制御剤の使用量として
はトナーの全成分に対して０．１〜１％が好ましい。

以上の方法により製造されたマイクロカプセルトナーは
必要に応じてコロイダルシリカ等を外部添加することに
より、滑性、流動性を付与される。

本発明においてトナー主粒子として用いられる樹脂は、
定着機構等の差により広く選択でき、融点が加熱された
液体の温度温以下となるようなものであれば使用できる
。そのような樹脂としては、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
ロ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、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、
石油系樹脂、塩素化パラフィンなど自体公知の樹脂を例
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。また、ワックスとしては１例えばポ
リオレフィン系ワックス。

マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワンクス、
カルナウバワックス、モンタンワックス、サゾールワッ
クス等があげられる。これらの樹脂またはワックスは単
独で用いても良いが、トナーとしての種々の特性改良を
目的として二種以上を混合しても良い。

本発明において殻形成用の熱可塑性樹脂としては上記ト
ナー主粒子の構成に使用した樹脂もしくはワックスが使
用できるが、圧力定着もしくは低温定着の機能を発揮さ
せるためには、トナー主粒子を構成する樹脂もしくはワ
ックスを比較的低温の軟化点とし、殻形成にはこれより
高い軟化点を有する樹脂を選択することが好ましい。

本発明においてトナー主粒子に配合される磁性粉として
は、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７０ｅｍｕ／ｇ以上、保磁力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、正八面体、針状等）、不定形１球形２米粒状形等
すべて使用できる。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などを施したものであっ
てもよい。

染料、顔料も種々のものが使用でき、これに限定されな
いが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 ヘンガラ、パーマネントレッド、リソールレノド。

ピラゾロンレッド、ウオッチャンレノドＣａ塩、ウオソ
チャンレノドＭｎＦ、　　レーキレッド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、無金屈フタロシアニン。

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。

またトナー主粒子を生成する際の加熱液体であるが、取
り扱い易さの問題から水であることが望ましい。樹脂ま
たはワックスの融点が１００℃以上の場合、加圧するこ
とにより水でも沸点を上昇させることが可能であるがポ
リエチレングリコール、グリセリンなど水辺外の液体を
使用しても差し支えない。

本発明における電荷制御剤は自体公知のものであり１例
えば、フエフトシュバルツーＨＢＮ、ニグロシンベース
、ブリリアントスピリット、ザボンシュバルツＸ、セレ
スシュバルツＲＧ、ｉフタロシアニン染料などの染料５
合金染料があり、その他Ｃ，Ｉソルベントブランク１，
２，３，５，７．Ｃ，Ｉアシッドブラック１２３，２２
，２３，２８，４２，４３゜オイルブラック　（Ｃ，Ｉ
２６１５０）、　　スビロンブラックなどの染料、第４
級アンモニウム塩、ナフテン酸金属塩、脂肪酸もしくは
樹脂酸の金属石ケン、コロイダルシリカなどがある。

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 マイクロクリスタリンワックス（融点７５℃）６３部、
カーボンブランク　（キャボット社１Ｍｏｇｕｌ　Ｌ）
２部、磁性粉（戸田工業製ＥＰＴ５００）に予め不飽和
脂肪酸処理を施したちの３５部を、スーパーミキサーに
て予備混合後、２軸延伸押出機にて熔融混練した。この
混練した組成物を２軸押出混練機にて熔融混練し粗粉砕
工程経て衝突式気流機にて微粉砕し、平均粒子形１１．
５μｍの粉体トナーを得た。

次ぎに、８０℃に保たれた水中に上記トナーを投入し、
その後、水１００部に対し１部のオレイン酸ナトリウム
を添加し、高速攪拌器（特殊機器製ＴＫホモミキサー）
にて３分間攪拌した。攪を半画を停止後、大量の氷を速
やかに投入し、急冷し、スプレードライヤー（やまと科
学パルビスＧＡ−３１）にて熱風乾燥し、トナー主粒子
を得た。

このトナー主粒子１００部と平均粒子形０．４μｍの球
状ポリメチルメタクリレート微粒子５部および電荷制御
剤（オリエント化学製、ボントロンＮ−０１）１部をス
ーパーミキサーにて予備混合し、静電気的にポリメチル
メタクリレート微粒子をトナー主粒子の表面に付着させ
た。この粒子を密閉系としたアトマイザ−に導入し機械
的歪力を加え、メチルメチルメタクリレート微粒子をト
ナー表面で溶融させ。

さらにプラス荷電性コロイダルシリカ０．３部を乾式混
合し、乾式トナーとした。

このトナーは光学顕微鏡による目視観察では良好な球形
をしており、市販の複写機（キャノン社製ＰＣ−３０）
にて印字したところ、カプリの無い良好な画像を得た。

比較例１ 実施例１で用いた平均粒子径１１．５μｍの粉砕物を２
球形化処理を行わずに、気流分級機にて５μｍ以下の粒
子を除去した。これに実施例１と同じプラス荷電性コロ
イダルシリカ０．３部を乾式混合し、同様の実写試験を
行った。トナー粒子径が不定形であるため、流動性が悪
く１画像濃度の低い印字物しが得られなかった。

実施例２ スチレン−アクリル樹脂（融点１００℃２重量平均分子
量１５０００）６０部、磁性粉（関東電化工業製ＫＢＣ
−１０Ｏ３）３５部、カーボンブラック（三菱化成製＃
４０）２部をスーパミキサーにて予備混合した後、２軸
押出混練機にて熔融混練した。

この混練物を冷却後、衝突式気流粉砕機にて微粉砕し、
平均粒子径１２．０μｍの粉体トナーを得た。このトナ
ーを非水系界面活性剤を含んだポリエチレングリコール
中に投入し、ＴＫホモミキサーを用いて３分間高速攪拌
し、攪拌器を停止後、これを冷却し。

ろ過工程を経て分離した。乾燥後、実施例１と同様の処
理をし、市販の複写機（キャノン社製、ＮＰ−１５０）
にて印字したところ、カブリのない良好な画像を得るこ
とができた。

比較例２ 実施例２で用いた平均粒子径１２．０μｍの粉砕物を球
形化処理を行わずに気流分級機にて５μｍ以下の粒子を
除去した。これに実施例１とおなしプラス荷電性コロイ
ダルシリカ０．３部を乾式混合し、同様の実写試験を行
った。トナー粒子形状が不定形であるため流動性が悪く
１画像層度の低い印字物した得られなかった。

実施例３ 実施例１で用いた平均粒子径１１．５μｍの粉体トナー
の球形化処理に際して、オレイン酸ナトリウムの代わり
にリン酸三カルシウムの微粒子を水１００部に対して１
部使用した。水温を８０℃に保ち高速攪拌器にて３分間
攪拌し、攪拌停止後、大量の水を投入して急冷し、これ
を口過することにより球形トナーを得た。さらにＰＨ＝
２の塩酸により上記トナーを洗浄し表面に付着したリン
酸三カルシウムを除去し、スプレードライヤーにて熱風
乾燥した。さらにプラス荷電性コロイダルシリカ０．３
部を乾式混合しトナー粒子としたところ、市販の複写機
（キャノン製ＰＣ−３０）においてカブリのない良好な
画像を得た。

（発明の効果） 本発明に係る電子写真用粉体トナーは、角のない球形の
粒子であるため、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−成分系トナーを用いる現像装
置にも適合する（憂れたトナーである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、樹脂もしくはワックス、着色剤および必要に応じて
   磁性粉を溶融混錬した後、粉砕機にて粉砕したトナー粒
   子を、該トナーの構成成分である樹脂もしくはワックス
   を熔解しない液体中において、上記樹脂もしくはワック
   スの溶融温度で処理せしめることにより、上記トナー粒
   子の表面を溶融せしめた後、上記液体と分離、乾燥せし
   めてなる表面平滑な実質的に球状の粉体トナーの製造方
   法。 ２、樹脂もしくはワックス、着色剤および必要に応じて
   磁性粉を溶融混練した後、粉砕機にて粉砕したトナー粒
   子を、該トナーの構成成分である樹脂もしくはワックス
   を熔解しない液体中において、上記樹脂もしくはワック
   スの熔融温度で処理せしめることにより、上記トナー粒
   子の表面を溶融せしめた後、上記液体と分離、乾燥せし
   めて表面平滑な実質的に球状のトナー主粒子を得た後、
   平均粒子径が２μｍ以下である熱可塑性樹脂の微粒子お
   よび必要に応じて電荷調製剤を、上記トナー主粒子と乾
   式混合するすることにより、上記トナー主粒子の表面に
   上記熱可塑性樹脂の微粒子の融着した殼を形成せしめて
   なる粉体トナーの製造方法。 ３、トナー主粒子を構成する樹脂もしくはワックスと殻
   形成用熱可塑性樹脂の軟化点が異なるものである特許請
   求の範囲第２項記載のマイクロカプセルトナーの製造方
   法。 ４、殻形成用熱可塑性樹脂の軟化点がトナー主粒子を構
   成する樹脂もしくはワックスの軟化点より高いものであ
   る特許請求の範囲第２項記載のマイクロカプセルトナー
   の製造方法。