JPH0426862A - 磁性トナーの製造方法 - 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、電子写真法、静電印刷法、静電記録法などに
おいて形成される静電荷像を現像するための磁性トナー
の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 一般シこ電子写真法は光導電性物質からなる感光体上に
、その光導電性を利用して電気的な潜像を形成し、つい
で該潜像をトナーを用いて現像し、必要に応して紙等の
被転写材にトナー画像を転写した後、加熱、圧力などに
より定着し複写物を得るものである。このための現像剤
のうち、２成分系現像法は比較的安定した良画像の得ら
れる優れた方法であるが、常乙こトナーの帯電量を一定
に保持するためキャリヤーとトナーの混合比を一定にす
る必要がある。しかしながら、該２成分系現像法はコピ
ーの過程でトナーとキャリヤーの混合比が変動するため
常にトナー濃度のコントロールを要し、またキャリヤー
自身が劣化するので耐久性に限界があるという問題を有
する。

これに対してトナーにキャリヤーの機能を備えた１成分
系現像法はこれらの問題がなく消費しただけのトナーを
補給するだけで、中でも磁性を有するトナー粒子による
現像方法は一定の画像を維持できる点で利点が多い。

しかしながら、トナーは潜像面への運搬時に伴う機械的
圧力、あるいは現像系において定着系、駆動系等の発熱
部からの熱に耐えて、その現像特性を変えることなく、
また保存時においてもその性能を維持する必要がある。

かかる磁性トナーは、体積固有抵抗が１０２〜１０”０
口の導電性磁性トナーと、体積固を抵抗が１０９〜１０
１４Ω国の絶縁性磁性トナーとに大別される。

従来、このような磁性トナーの製造方法については磁性
粉、結着樹脂、その他必要に応じて添加される添加剤を
所定の割合にトライブレンドし、この混合物をエクスト
ルーダー、ロールミル等を用いて熔融混練せしめ、得ら
れた塊状体をジェットミル等の機械的粉砕手段により粉
砕して、所定の粒径の粒子に分散し、その後ヘンシェル
ミキサー等の混合機によりトナーにカーボンブランク等
を外添して付着させていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来の技術で製造していた磁性トナーは
、現像槽内における撹拌によって容易に磁性トナーの表
面よりカーボンブラックが離脱し、該カーボンブランク
がコピー紙へ付着してコピー紙の汚れを生しさせていた
。また、カーボンブラックの代わりに酸化チタン、酸化
亜鉛等の白色粉末を表面に付着させた磁性トナーの場合
には、離脱した白色粉末が現像スリーブに付着し、現像
不良を発生させ、また、感光体上にカーボンブラックか
白色粉末が付着する、いわゆるフィルミングを発生させ
ていた。

これらの問題を解決すべ〈従来の技術では、磁性トナー
の表面にカーボンブランク等を付着させた後、熱気流中
へ磁性トナーを通しカーボンブラック等を固着させる方
法があるが、コストが非常に高く、また高温下で磁性ト
ナーを処理するため粉塵爆発の危険もあった。

本発明の目的は、上述の如き欠点を解決した磁性トナー
を、特に長時間摩擦にも劣化することの少ない磁性トナ
ーを提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明の磁性トナーの製造方法は、まず第１の工程では
、結着樹脂に磁性粉を分散せしめて、母粒子を作成する
工程である。すなわち、後述する結着樹脂と磁性粉とを
ボールミル、Ｖ型混合機、Ｓ型混合機などの混合機で混
合し、得られた混合物をエクストルーダー、双腕ニーダ
−１三本ロール、コニーダー、加圧ニーグーなどの混練
機で混練し、この混練物をつぎにハンマーミル、ジェッ
トミル、ボールミルなどの粉砕機で粉砕し、得られた粉
末を篩、風力分級機で分級して平均粒径が５〜３０μｍ
の母粒子を得る工程である。

上記母粒子には必要に応じて、電荷制御剤、着色剤、流
動性改質剤、定着助剤を添加しても良く、電荷制御剤、
流動性改質剤は磁性トナーに外添してもよい。該電荷制
御剤としては含金属染料、ニグロシン染料等があり、着
色剤としては従来より知られている染料、顔料が使用可
能であり、流動性改質剤としてはコロイダルシリカ、脂
肪酸金属塩等、定着助剤には低分子量ポリプロピレン等
がある。

体積固有抵抗が１０２〜１０＠Ωｌの導電性磁性トナー
を作成するためには、母粒子にカーボンブラック等の導
電性物質を含有させればよい。次に第２の工程では、第
１の工程で得られた母粒子と導電性微粒子とを混合し、
該母粒子と導電性微粒子とに圧縮力及び摩擦力を与えて
該母粒子の表面に複数個の導電性微粒子を固着させて磁
性トナーの微粒子を作成する。

この際、目的に応して、母粒子に添加する導電性微粒子
の添加量を変化して固着することにより、磁性トナーの
体積固有抵抗がコントロールされた導電性磁性トナーも
しくは絶縁性磁性トナーが得られる。

以下、本発明の構成要素について詳述する。

ｉ）母粒子について 本発明の構成要素の１つである母粒子は、磁性粉、結着
樹脂その他必要に応じて、電荷制限剤、着色剤、流動性
改質剤、定着助剖にて構成される。

母粒子を構成する結着樹脂の微粉末については、一般の
熱可塑性樹脂が使用される。結着樹脂としてはポリスチ
レン、ポリｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエン、
スチレン−ｐクロルスチレン共重合体、スチレンビニル
トルエン共重合体等のスチレンおよびその置換体の単独
重合体及びそれらの共重合体；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ｎ−ブチル共重合体等のスチレン
とアクリル酸エステルとの共重合体重スチレンーメタク
リル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル
共重合体、スチレン−メタクリル酸ｎ−ブチル共重合体
等のスチレンとメタクリル酸エステルとの共重合体；ス
チレンとアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステル
との多元共重合体；その他スチレンーアクリロニトリル
共重合体、スチレンビニルメチルエーテル共重合体、ス
チレンブタジェン共重合体、スチレンビニルメチルケト
ン共重合体、スチレンアクリルニトリルインデン共重合
体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレ
ンと他のビニル系モノマーとのスチレン系共重合体；ポ
リメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、
ポリ酢酸ビニルポリエステル、ポリアミド、エポキシ樹
脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸フェノール
樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、石油樹脂、塩素
化パラフィン、等が単独または混合して使用できる。

さらには圧力定着方式に供せられるトナー用の結着樹脂
として、低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレン、
エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンアクリル酸エス
テル共重合体、高級脂肪酸、ポリアミド樹脂、ポリエス
テル樹脂等が単独または混合して使用できる。

ｌｉ）［性粉について 磁性粉としては、コバルト、鉄、ニッケル等の金属、ア
ルミニウム、コバルト、銅、鉄、ニッケル、マグネシウ
ム、スズ、亜鉛、金、銀、セレン、チタン、タングステ
ン、ジルコニウム、その他の金属の合金、酸化アルミニ
ウム、酸化鉄、酸化ニッケル等の金属酸化物、強磁性フ
ェライト、マグネタイトまたはその混合物を挙げること
ができる。この磁性粉は、平均粒子径が０．０５〜３μ
ｍのものが好適に使用され、磁性トナー全体に対する割
合は通常１０〜９０重量％、好ましくは３５〜６５重量
％である。

ｉｉｉ　）導電性微粒子について 導電性微粒子としては、カーボンブラック、酸化亜鉛、
酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、マグネタイト
、フェライト等が挙げられ、この中でも特に磁性トナー
の体積固有抵抗をコントロールしやすいためカーボンブ
ラックが好適に使用される。これらの導電性微粒子は平
均粒子径が０．０５〜１０μｍのものが好適に使用され
る。

母粒子に対する導電性微粒子の固着量は次の通りである
。すなわち、絶縁性磁性トナーの場合は、母粒子に対し
て０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．１〜０，２
重量％である。また、導電性磁性トナーの場合は０．０
５〜５重量％であり、好ましくは１〜２重量％である。

このように母粒子に固着させる導電性微粒子の量によっ
て磁性トナーの体積固有抵抗をコントロールすることが
できる。

ｉｖ）固着について 上記の材料を使って母粒子の表面に導電性粒子を固着さ
せる手段としては、表面改質機として知られる奈良機械
製作所社製の“ナラ・ハイブリダイゼーションシステム
”やホソカワミクロン社製の“オングミル”が好適に使
用しうる。

〈作　用〉 前記の如き混合手段を用いれば、通常母粒子と導電性微
粒子とを両者が実質的に破砕を起こさない状態下で混合
することができ、その際母粒子と導電性微粒子との間に
圧縮力および摩擦力、必要に応じて衝撃力を両粒子間に
与えることができる。

このような現象は、混合中母粒子と導電性微粒子とが点
接触し、接触点において圧縮力および摩棒刀、場合によ
り衝撃力が働き、該接触点で一時的に両粒子のうちの少
なくとも一方の粒子の融点以上の熱が瞬時に発生し、融
着による固着現象を生起するためと考えられる。

上述のように、本発明の方法によって得られた磁性トナ
ーは、はぼ球形の母粒子の表面に導電性微粒子が埋め込
まれていることにより、剛性が向上するため、保存中あ
るいは現像のための撹拌あるいは搬送工程における摩擦
、更に摩擦熱および装置から発生する熱によく゛耐え、
トナー本来の形態および機能を維持することができる。

一般に、絶縁性磁性トナーの場合は体積固有抵抗が１０
”９口以上なので、現像時に感光体の電荷により誘起さ
れる感光体の電荷とは逆帯電の電荷は現像スリーブより
感光体へ接しているトナー粒子に運ばれるが、この時ト
ナーの電気抵抗が高いため電荷が感光体へ接しているト
ナー粒子まで移をトナー表面に打ち込んであるため、現
像時のようにトナー粒子自体が自由に運動している状態
では、トナー表面の導電性部分がトナー粒子間で接触す
ることによりトナーの見掛は上の電気抵抗が１０′３Ω
口以下にまで下がり、電荷が容易に感光体と接している
トナー粒子まで誘起され、現像性悪化を防止できる。ま
た転写時は、感光体上に現像されたトナー粒子は感光体
上では静止状態にあり、トナー粒子どうしの接触がない
ため、トナー粒子表面の導電性部の接触もなく電気抵抗
は１０′３Ω■以上である。従って感光体上に現像され
たトナーの電荷が感光体へと移動されずトナーに保持さ
れる。よって転写工程で紙の裏面に付着されたトナーと
は逆の電荷による静電力でトナーを紙に転写されるので
、感光体表面でのトナーの帯電量低下による転写性の悪
化は起こらない。これに反し、導電性微粒子をヘンシェ
ルミキサー等でトナー表面に外添しただけでは、導電性
微粒子はトナー表面から離脱し、カーボンブラックの場
合にはコピー上への地力ブリ、酸化チタン、酸化亜鉛等
の場合には感光体への融着現象が発生する。

以下、実施例について詳述する。

［導電性磁性トナーの場合］ 〈実施例１〉 以上のトナー配合物を加圧ニーダ−で混練りを行い、粉
砕分級により平均粒径１５μｍの母粒子を得た。

次に、奈良機械製作所社製“奈良ハイブリタイザルシス
テム”を使用しカーボンブランク１重量％を母粒子表面
に固着し体積固有抵抗１０３ΩＣの導電性磁性トナーを
得た。

〈実施例２〉 実施例１で使用した母粒子に“奈良ハイブリタイザルシ
ステム”を使用し酸化チタン１重量％を母粒子表面に固
着し体積固有抵抗１０Ｓ性磁性トナーを得た。

〈実施例３〉 「　マグネタイト（ＦｅｚＯ：＋） Ω１の導電 （グツドイヤー社製プライオライ ドＡＣ） 以上のトナー配合物を加圧ニーダ−で混練りを行い、粉
砕分級により平均粒径１３μｍの母粒子を得た。

この母粒子に線用ミクロン社製“メカノフュージョン”
を使用しカーボンブラック０．８重量％を母粒子表面に
固着し体積固有抵抗１０“０口の導電性磁性トナーを得
た。

〈比較例１〉 実施例１で得た母粒子にカーボンブラック１重量％を三
井三池社製ヘンシェルミキサーにおいて付着させ、１０
３Ω口の体積固有抵抗をもつ導電性磁性トナーを得た。

く比較例２〉 実施例１で得た母粒子に酸化チタン１重量％を三井三池
社製ヘンシェルミキサーにおいて付着させ、１０ｓＱａ
ｎの体積固有抵抗をもつ導電性磁性トナーを得た。

〈評　価〉 実施例および比較例で得た導電性磁性トナーを市販複写
機“三田工業社製９００　Ｄ”において実写コピー試験
による評価を行った。なお、実施例３、比較例２のトナ
ーは熱ロール定着用なので９００Ｄでコピー後、定着は
外部熱ロール定着器で行った。

その結果を第１表に記載する。この時、画像濃度の測定
には「マクベスデンシトメーター」　（マクベス社）を
用い、カプリ濃度の測定には「ハンター白色度計」　（
日本電色工業）を用いた。

第１表 以上の結果のように、実施例１〜３の表面改質を行った
導電性磁性トナーは導電炒粉の離脱による地力ブリ、尾
引き、黒へタ部均−性等の画像品質が優れている。一方
、比較例１〜２の表面改質を行わず、単にヘンシェルミ
キサーで導電炒粉を外添したものは、実機での現像時に
導電炒粉の離脱によるコピーの地力ブリ、尾引き、黒ベ
タ部均−性で問題があった。

［絶縁性磁性トナーの場合］ 〈実施例４〉 以上のトナー配合物を加圧ニーダ−で混練りを行い、粉
砕分級により平均粒径１０μｍの母粒子を得た。

次に、このトナーに奈良機械製作所社製“奈良ハイブリ
タイザーシステム”を使用しカーボンブラック０．２重
量％を母粒子表面に固着し体積固有抵抗１０Ｉ０Ω口の
絶縁性磁性トナーを得た。

〈実施例５〉 実施例４で使用した母粒子に奈良機械製作所社製“奈良
ハイブリタイザーシステム”を使用し酸化チタン０．２
重量％を母粒子表面に固着し体積固有抵抗１０１２Ω口
の絶縁性磁性トナーを得た。

〈実施例６〉 実施例４で使用した母粒子に線用ミクロン社製“メカノ
フュージョン”を使用し、マグネタイト（戸田工業社製
Ｅ　Ｐ　−１０００）　　０．５重量％を母粒子表面に
固着し体積固有抵抗１ｏＩコΩ■の絶縁性磁性トナーを
得た。

く比較例３〉 実施例４で得た母粒子をそのまま使用して、体積固有抵
抗１０１１Ωｃｍの絶縁性磁性トナーを得た。

〈比較例４〉 比較例３の母粒子に疎水性シυ力０．２重置％を三井三
池社製ヘンシェルミキサーにおいて付着させ、体積固有
抵抗１０”Ω■の絶縁性磁性トナーを得た。

〈比較例５〉 比較例３の母粒子に酸化チタン０．２重量％を三井三池
社製−・ンシェルミキサーにおいて付着させ、体積固有
抵抗１０１２Ωｃｍの絶縁性磁性トナーを得た。

く比較例６〉 比較例３の母粒子にマグネタイト（戸田工業社製Ｅ　Ｐ
　−１０００）　　０．５重量％を三井三池社製ヘンシ
ェルミキサーにおいて付着させ、体積固有抵抗１０”Ω
０の絶縁性磁性トナーを得た。

〈評　価〉 実施例および比較例で得た絶縁性磁性トナーを市販複写
機′コニカ社製Ｕ−ＢＩＸＴ”において実写コピー試験
による評価を行った。その結果を第２表に記載する。こ
の時画像濃度の測定には「マクベスデンシトメーター」
　（マクベス社）を用い、カブリ濃度の測定には「ハン
ター白色度計」　（日本電色工業）を用いた。

第２゛表 以上の結果のように、実施例４〜６のように導電性微粒
子をトナー粒子表面に固着したトナーは画像濃度、地力
ブリが良好で１万枚連続コピー後でも異常のない良好な
品質が得られた。また、比較例３では画像濃度が悪かっ
た。比較例４〜６では、導電性微粒子の離脱によるコピ
ーの地力ブリ、フィルミングの発生のトラブルが発生し
た。

〈発明の効果〉 上述のように、本発明の方法によって得られた磁性トナ
ーは、はぼ球形の母粒子の表面に導電性微粉末粒子が、
固着または埋没されることにより、剛性が向上するため
、保存中あるいは現像のための撹拌あるいは搬送工程に
おける摩擦、更に摩擦熱および装置から発生する熱によ
く耐え、トナー本来の形態および機能を維持することが
できる。

代理人　弁理士　竹　　内　　　守

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性粉および結着樹脂からなる混合物を熱熔融、
   混練りした後粉砕して母粒子を作成し、しかる後、該母
   粒子に対し導電性微粒子を混合し、得られた混合物に圧
   縮力および摩擦力または衝撃力を付与して母粒子の表面
   に、複数の導電性微粒子を固着あるいは埋没せしめるこ
   とを特徴とする電子写真用磁性トナーの製造方法。
2. （２）導電性微粒子を、母粒子に対して０．０１〜５重
   量％固着または埋没させることを特徴とする請求項１記
   載の電子写真用磁性トナーの製造方法。
3. （３）導電性微粒子を、母粒子に対して０．０１〜０．
   ５重量％固着または埋没させることを特徴とする請求項
   １記載の電子写真用絶縁性磁性トナーの製造方法。
4. （４）導電性微粒子を、母粒子に対して０．０５〜５重
   量％固着または埋没させることを特徴とする請求項１記
   載の電子写真用導電性磁性トナーの製造方法。