JPS6333698B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電子写真法などの現像に用いる現像剤
の製造方法に関する。 従来、電子写真法としては米国特許第2297691
号明細書、特公昭42−23910号公報及び特公昭43
−24748号公報等に記載されている如く、多数の
方法が知られているが、一般には光導電性物質を
利用し、種々の手段により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、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転
写した後、加熱、圧力或いは溶剤蒸気などにより
定着し複写物を得るものである。 また、電気的潜像をトナーを用いて可視化する
方法も種々知られている。 例えば米国特許第2874063号明細書に記載され
ている磁気ブラシ法、同2618552号明細書に記載
されているカスケード現像法、同2221776号明細
書に記載されている粉末雲法及びフアーブラシ現
像法、特開昭54−42141号明細書に記載されてい
るジヤンピング現像法、液体現像法等多数の現像
法が知られている。これらの現像法などに用いら
れるトナーとしては、従来、天然或いは合成樹脂
中に染料、顔料を分散させた微粉末が使用されて
いる。更に、トナー以外に第３物質を種々の目的
で添加した現像微粉末を使用することも知られて
いる。 現像されたトナー画像は、必要に応じて紙など
の転写材に転写され定着される。 トナー画像の定着方法としては、トナーをヒー
ター或いは熱ローラなどにより加熱熔融して、支
持体に融着固化させる方法、有機溶媒によりトナ
ーのバインダー樹脂を軟化或いは溶解し支持体に
定着する方法、加圧によりトナーを支持体に定着
する方法などが知られている。 前述の通りトナーには例えば流動性向上、荷電
性向上、帯電等諸物性の安定化などの為に第３の
物質が添加されていることが多い。例えば特公昭
54−16219号明細書に記載されている如くである。
このようにトナーキヤリア以外に別種の機能を与
え、若しくはトナーの機能を補充すべき第３物質
を添加することは非常に有効な方法であり手段で
ある。特に疎水性コロイド状シリカ等は多くの効
果が期待出来るなどその研究はなおさかんであ
る。 このようにトナー以外の物質を加えることは他
面、トナーとこのような第３物質との混合比が問
題となるような場合、即ち微量で多大な効果が期
待出来るのはこの系の利点であるが、その量がわ
ずかに増加し、或いは減少した場合効果が半減し
若しくは予期しない他の物性の強調などの要因と
なつたりする。特にコロイド状シリカなどはこう
した恐れが非常に強いといわれている。 この系の研究者はこの量的関係の安定化に多大
なる熱意を以て研究に励んで来たが、未だ良好な
実用或に達せざるを以つて現状と言わねばならな
い。量的関係の変動はトナーと第３物質とある量
比関係で最良とされる状態があるために重要であ
る。即ち、当量関係がある。これは簡単な実験で
直ちに明らかとなる。即ち、トナーに対しある微
小量部を次々と添加せしめてその効果を測定すれ
ば良いのである。 量的関係の変動を極力抑制する為に従来の研究
者は、例えばトナーと強固に接続することを考
え、トナーの製造中にトナー中に含有させんとし
た。然し、この場合の必要量は同様の効果を導出
するためにもとの数倍乃至数十倍もの量を必要と
する。例えばトナー表面に軽く接着することを考
え、トナーの後処理として、若しくはトナー製造
過程中途で試みたが、その操作の繁雑さ収率の低
下等を招来した。 例えば、第３物質は消費されないとして予め現
像器等へ必要量を投入するに止めたが、第３物質
といえども消費され試みは直ちに失敗した。 現在用いられている方法は、トナーと第３物質
を撹拌混合器中で単純撹拌混合を為して用いてい
るに過ぎず、研究者は前述の方法のいずれかに近
い方法を研究中である。 本発明の目的は、トナーの持つ諸特性が充分有
効に活用され得る現像剤の製造方法を提供するこ
とである。他の目的は、生産性に優れた現像剤の
製造方法を提供することである。他の目的は、最
良の混合方法を用いた現像剤の製造方法を提供す
ることである。 その特徴とするところは、 トナー粒子と添加剤とを混合する現像剤の製造
方法に於いて、混合時間に対応して変化する荷電
性が特異点を示すときの混合時間の70％と、混合
時間に対応して変化する流動性が特異点を示すと
きの混合時間との間に混合時間を設定する現像剤
の製造方法にある。 本発明者らは旧来試られた方法や現在行われて
いる方法など様々の添加方法を吟味検討した結
果、生産性に優れ且つ諸物性を充分に発揮し得る
最良の添加方法を研究した。その結果、第３物質
とトナーは単純混合の状態程、トナー及び第３物
質の諸特性を損わないことを見出すに至つた。即
ち、従来試みられた方法………表面に接着、トナ
ー内に含ませるなど−が結果として第３物質をト
ナーに対して作用させる為の添加の目的について
全く誤つていたと云わざるを得ないことを確信す
るに至つた。然し、前述した様にトナーに対して
単純に混合する系では多くの場合、比較的早期に
第３物質による効果が減衰し、いわゆる劣化と呼
ばれる状態に至る。この段階に於いて、さらに新
たな第３物質を添加せしめることは有効である
が、実際上は不可能であることは論を俟たない。 本発明者らは、より単純な混合形態に於いて、
即ち、トナー及び第３物質の諸特性を損わない方
法に於いて、その早期の劣化現象を克服する一即
ち、耐久性を増加する方法の研究に入つた。 この段階に於いて、多くの実験検討の結果、本
発明者らはかかる耐久力の欠如は単純添加混合に
於ける“混ざりぐあい”に大巾に依つているとい
う結果を実験的に見出すに至つた。 本発明は前述の通りであるが、より詳細に説明
する。 トナーと第３物質の撹拌混合添加は専ら物理的
に行われ、その状態は物理的に捕えられる。然
し、従来は全く盲目的に行われて来たに過ぎず、
本発明者らの見解によれば、それらは全て不完全
に且つ不充分な程度で済まされて来たのが実情で
あろう。 本発明者らはこの点に鑑み、２つの物理量によ
り、この曖味な作業を定量化することを提案す
る。即ち、粉体特性の重要な状態量としての流動
性と、粉体として避け得ない表面の活性度………
多くの場合それは荷電特性として与えられる……
…の２つの物理量である。 本発明者らはこの２つによつて定義される撹拌
混合の必要時間を前述の様に設定することにより
耐久性の増加が達成されると同時に、トナー及び
第３物質の諸物性がより有効に作用されることを
見出した。 これについて、本発明者らは鋭意そのプロセス
について検討中であり詳細は不明である。これま
でのところの本発明者らの検討では、撹拌時間に
伴ない荷電性の変化がみられその特異点を生じ
る。各種添加剤を添加した場合は荷電性に関して
特異時間が得られる。本発明者らはこの最良時間
の７割に満たない時間内ではトナー及び第３物質
の諸物性は有効に現出しなくなることを見出し
た。 多くのこのような混合系ではその殆んどが上述
した時間に満たない撹拌時間を以つて可としてい
るのが現状である。 本発明者らの提案する撹拌時間を越える領域で
第３物質はトナーと殆んど完壁に混合されている
と考えられる。 然し、だからと云つて無限に長い撹拌時間は不
用であるばかりでなく、却つて有害である。 本発明者らはもう一つの特異点………即ち、流
動能力の最変を示す時間でこの撹拌を打ち切るべ
きであると主張する。 本発明者らの実験事実の全ては荷電性の特異点
より長い撹拌時間の経過後に流動能力の特異点が
表われる。本発明者らはこれについて荷電性で測
られる状態の現出があつてそれからこの状態に於
ける表面活性が惹起されると考えている。そして
この特異点を越えて撹拌を為すことは即ち、熱的
エネルギーの蓄積その他によりトナー表面物性の
変化などが来たされるか若しくは最悪の場合トナ
ー間の融着を起こす可能性が増すと思われる。 そして本発明者らの検討では驚くべきことにこ
の時間を越えて撹拌を続行されたものはトナー物
性の異常な低下を来たし、画像等へ顕著な悪影響
をもたらすことが再々にわたり確認された。 本発明者らがこの２つの物理量を測定する方法
を以下に論じる。 先ず、流動性は細川鉄工所製パウダーテスター
PT−Ｄ型により同機の流動性測定法にならいこ
れを行なつた。この時の粉体物性はPT−Ｄ型測
定標準にならい安息角、圧縮度、スパキユラ角及
び凝集度より指数化して求める。この時実験雰囲
気を考慮して25℃55％RHに設定して行うよう心
掛けた。 次に荷電性については、いわゆるブローオフ法
に類似した簡便な方法を用いた。即ち直径45mm長
さ35mmのアルミニユウム製、円筒の一端を
SUS400メツシユの金網を張りその容器中に測定
物質を入れたのち、他端を直径２mmの孔を平均的
に15個あけてある蓋で封じた後SUS400メツシユ
の金網側を300mmH₂Oの吸引力で容器中の測定物
質を吸引、系外へ導き出す。この時の容器中に残
された荷電量を吸引前後に於いて失なわれた測定
物質量で補正して求める。極めて簡便な方法であ
るが、この程度の測定法で最適混合時間の設定は
充分行なえる。 本発明に適用する添加剤としては、コロイド状
シリカ、ポリ４弗化エチレン、クロムを含有する
Ｏ−O′ジオキシアゾ染料、カーボンブラツクな
どである。 本発明に使用できるトナーの結着樹脂として
は、従来よりトナーに用いられているものすべて
使用可能であるが、好ましいものとしては、例え
ば次のようなものがある。 ポリスチレン、ポリＰ−クロルスチレン、ポリ
ビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の
単重合体、スチレン−Ｐ−クロルスチレン共重合
体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレ
ン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アク
リル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エ
チル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重
合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、
スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチ
レン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン
−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α
クロルメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン
−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニル
メチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチ
ルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケ
トン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、
スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アク
リロニトリル−インデン共重合体などのスチレン
共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、シリコーン樹脂、
ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポ
キシ樹脂、ポリビニルブチラール、ロジン、変性
ロジン、テルペン樹脂、フエノール樹脂、脂肪族
又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩
素化パラフイン、パラフインワツクスなどがあ
る。また、本発明トナーとともに使用するキヤリ
アーとしては公知のものがすべて使用でき、例え
ば、鉄粉、フエライト粉、ニツケル粉、コバルト
粉、表面を樹脂等で処理した鉄粉、ガラスビー
ズ、フアーなどがある。 さらに本発明の製造方法は磁性トナーに対して
も同様に使用出来る。 この場合トナーに使用する磁性粉としては、強
磁性の元素及びこれらを含む合金、化合物などで
あり、マグネタイト、ヘマタイト、フエライトな
どの鉄、コバルト、ニツケル、マンガンなどの合
金や化合物、その他の強磁性合金など従来より磁
性材料として知られている物質などがある。これ
らの磁性材料を平均粒径約0.05〜５ミクロン好ま
しくは0.1〜１ミクロンの微粉末としてトナー重
量の約１〜60重量％好ましくは５〜40重量％の割
合で添加すればよい。 また、トナー中に使用する着色物質としては公
知のものがすべて使用可能であるが、例えばカー
ボンブラツク、グラフアイト、ニグロシン、モノ
アゾ染料の金属錯体（特公昭41−20153号公報、
同43−17955号公報、同43−27596号公報、同44−
6397号公報、同45−26478号公報記載のもの）、群
青、フク漏シアニンブルー、ハンザイエロー、ベ
ンジジンイエロー、キナクリドン各種レーキ顔料
などの染顔料が使用できる。 本発明により製造されたトナーに適用される現
像方法は特に限定されないが、例えば米国特許
2874063号明細書に記載されている磁気ブラシ法、
同2618552号明細書に記載されているカスケード
現像法、同2221776号明細書に記載されている粉
末雲法及びフアーブラシ現像法、特開昭54−
42141号明細書に記載されているジヤンピング現
像法、米国特許3909258号明細書に記載されてい
るマグネドライ法などおよそ乾式現像法に用いら
れるトナー全般にわたり適用される。 さらに本発明の詳細を実施例を用いてより具体
的に説明する。 実施例 １ ポリスチレン（エツソＤ−125）100部に対しカ
ーボン（キヤボツトＲ−400R）５部からなる５
〜30μのトナーを常法により製造したトナーに対
し疎水性コロイド状シリカ（日本アエロジルＲ−
972）0.5重量部％を加え、ヘンシエルミキサー
（FM−10B）に総量1000ｇ入れ2680rpmで混合撹
拌する。一定時間毎に少量サンプリングし前述し
た流動性と荷電性を測定して第１図の結果を得
た。第１図において、横軸は混合時間（秒）、縦
軸は流動性と荷電性を示す。曲線１ａが流動性の
グラフ、曲線１ｂが荷電性のグラフである。第１
図よりこの系での混合時間は荷電性の特異点30秒
の時間の70％即ち、20秒より流動性の特異点60秒
までの間に撹拌混合すれば良いことがわかる。こ
のようにして撹拌混合したものを環元鉄粉と混合
し市販の普通紙複写機（キヤノン製NP−1100）
の現像剤として連続実焼試験を行なつたところ第
１表に示す結果を得た。

【表】 Dmaxは複写画像の最大反射濃度である。 （以下同じ） 実施例 ２ ポリエチレン（アライド社AC392）100部に対
してマグネタイト（戸田工業社EPT−1000）50
部からなる１〜40μのトナー常法により製造した
ものに疎水性コロイド状シリカ0.6％を総計400
ｇ、マルチブレンダーミル（日本精機）を用いて
混合した。混合時間と流動性、荷電性の関係は第
２図に示す。同図において曲線２ａが流動性のグ
ラフ、曲線２ｂが荷電性のグラフである。第２図
よりこの系での混合時間は荷電性の特異点の時間
30秒の70％即ち20秒より流動性の特異点60秒まで
の間に混合すれば良いことがわかる。 このように混合したものをキヤノン製NP200J
の定着機をはずした機械に入れコピーをしたとこ
ろ第２表に示す結果を得た。

【表】 実施例 ３ ポリ−スチレン−ブチルメタクリレート
（Ionac製Ｘ−211）100部に対しカーボンブラツ
ク（キヤボツトＲ−400R）５部からなる１〜45μ
のトナーを常法により製造したものをトナーに対
しクロム含金属染料（保土谷化学スピロンブラツ
クBH・Ｈ）0.05％を総計80ｇを小型粉砕機（シ
バタ製）に入れ撹拌混合した。一定時間毎に少量
サンプリングし前述した流動性と荷電性を測定し
第３図の結果を得た。同図において、曲線３ａが
流動性のグラフ、曲線３ｂが荷電性のグラフであ
る。第３図よりこの系での混合時間は荷電性の特
異点の時間10秒の70％即ち７秒より流動性の特異
点20秒までの間で撹拌混合すれば良いことがわか
る。 このようにして撹拌混合して得たものを実施例
１と同様に連続実焼試験を行なつたところ第３表
に示す結果を得た。

【表】 実施例 ４ 実施例２のトナーに対しカーボンブラツク（コ
ロンビアカーボンRaven1000）を0.6％を加えて
総量300ｇをＶ型ミキサー（入江製、VK−１）
を用いて混合し、同様に一定時間毎のサンプリン
グにより第４図を得た。同図において、曲線４ａ
が流動性のグラフ、曲線４ｂが荷電性のグラフで
ある。 第４図よりこの系での混合時間は同様に2.1分
より８分の間に設定すれば良いことがわかる。 このようにして撹拌混合したものといわゆるマ
グネドライ現像法により酸化亜鉛紙上に作成され
た静電潜像を連続的に現像し第４表に示す結果を
得た。

【表】 実施例 ５ 実施例１に用いたトナーに対しポリ４弗化エチ
レン0.8％を加え総計１Kgをヘンシエルミキサー
（FM−10B、2680rpm）で撹拌混合し同様に一定
時間毎にのサンプリングにより第５図を得た。同
図において曲線５ａが流動性のグラフ、曲線５ｂ
が荷電性のグラフである。第５図よりこの系での
混合時間は同様に10秒より40秒の間に設定すれば
良いことがわかる。 このようにして撹拌混合したものを実施例１と
同様に現像剤とし普通紙複写機（キヤノン製NP
−5000）を用いて連続実焼耐久試験を行なつた。
この時実験に用いた複写機のクリーニング装置を
フアーブラシクリーニング装置におきかえクリー
ニング性の状態を見たところ表−５に示す結果を
得た。

【表】 以上のように実施例で示す如くこの効果は本発
明者らをして驚かしめるものである。ここに述べ
られていない他の多くの系に於いても同様であろ
うことは本発明者らの提案で容易に類推されるこ
とになろう。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図は、
各実施例における混合時間と流動性、荷電性との
関係を示す図。 １ａ，２ａ，３ａ，４ａ，５ａ……流動性のグ
ラフ。１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ……荷電性
のグラフ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トナー粒子と添加剤とを混合する現像剤の製
   造方法に於いて、混合時間に対応して変化する荷
   電性が特異点を示すときの混合時間の70％と、混
   合時間に対応して変化する流動性が特異点を示す
   ときの混合時間との間に混合時間を設定すること
   を特徴とする現像剤の製造方法。 ２ 添加剤は、コロイド状シリカ、ポリ４弗化エ
   チレン、クロムを含むＯ−O′ジオキシアゾ染料、
   カーボンブラツクのいずれかである特許請求の範
   囲第１項記載の現像剤の製造方法。