JPH07120967A

JPH07120967A - 磁性トナー及び磁性トナーの製造方法

Info

Publication number: JPH07120967A
Application number: JP5268740A
Authority: JP
Inventors: Hideki Tatematsu; 英樹立松; Yasuhito Yuasa; 安仁湯浅; Akinori Toyoda; 昭則豊田; Noriaki Hirota; 典昭廣田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-10-27
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】トナー粒子を均等に加熱し適正な表面改質処
理を施すことにより、流動性を向上させ、しかもクリー
ニング不良が発生せず、安定した画像形成をおこなう磁
性トナー、及び磁性トナーの製造方法を提供することを
目的とする。【構成】少なくともバインダー樹脂と磁性体から構成
される磁性トナーであって、前記磁性トナーを電磁誘導
加熱手段により、表面改質処理を施すことを特徴とする
磁性トナー、及び磁性トナーの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機やレーザービーム
プリンター、ファクシミリなどの電子写真装置に用いら
れる磁性トナー、及び磁性トナーの製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真法としては米国特許第
２，２９７，６９１号明細書、特公昭４２−２３９１０
号公報、及び特公昭４３−２４７４８号公報等で多種の
方法が開示されている。一般には光導電性物質を利用し
て種々光学手段により感光体上に電気的静電潜像を形成
し、ついでこの静電潜像をトナーを用いて可視像化し、
必要に応じて紙等に転写した後、加熱または圧力等によ
り定着し、コピー画像を得るものである。

【０００３】静電潜像をトナーを用いて可視像化する方
法として、米国特許第２，８７４，０６３号明細書に記
載されている磁気ブラシ法、同第２，６１８，５５２号
明細書に記載されているカスケード現像法及び米国特許
第２，９０９，２５８号明細書に記載されている導電性
磁性トナーを用いる方法など種々知られている。

【０００４】また現像方法としては、おもに、キャリア
と呼ばれる鉄粉やガラスビーズ等とトナーを混合したも
のを現像剤として用いる二成分現像方式と、トナー単独
で用いる一成分現像方式がある。

【０００５】前者の二成分現像方式はトナー及びキャリ
アを混合撹拌して相互の摩擦帯電によりトナーを帯電さ
せる現像方式であるため、帯電性、搬送性は安定する。
しかしこの方法はトナーが逐次消費されるため、トナー
とキャリアの比を常に一定に維持する機能が必要であ
り、小型、軽量化が困難である。

【０００６】小型、軽量が可能である後者の一成分現像
方式には磁気力でトナーを搬送、保持する磁性一成分現
像方式が多種考案されている。

【０００７】磁性一成分現像方式に用いる磁性トナーが
一般の混練、粉砕、分級という工程を経て作成された場
合、その形状はいわゆる不定形となる。磁性トナーが不
定形である場合には、その磁化に方向性が生じ、そのた
め現像剤担持体上に均一な密度および厚さの現像剤層を
形成することが困難となる。

【０００８】しかも、磁性トナーが不定形であると流動
性が低く、そのため適正量のトナーを現像空間に安定に
搬送することが出来ず、画像濃度が低下したり、あるい
は画像むらが生じたりする問題点がある。

【０００９】このような問題を解決するためには、磁性
トナーを球形化することが有効である。従来において
は、次のような球形化の技術が提案されている。（ａ）混練粉砕法により得られた樹脂粒子の表面をスプ
レードライヤーを用いて熱風等により溶融して球形化を
図る技術（特開昭56-52758号公報、特開昭59-121048 号
公報参照）。（ｂ）混練粉砕法により得られた樹脂粒子を気流中に分
散してその表面を溶融し球形化を図る技術（特開昭58-1
34650号公報参照）。（ｃ）流入空気の温度を制御することにより、トナー組
成物の粗粉砕物を微粉砕すると同時に球形化を図る技術
（特開昭61-61627号公報参照）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のような構成では、いずれもト
ナー粒子の表面を熱風等で溶融して球形化を図るため、
すべての粒子に均等に熱を与えて溶融することが出来
ず、また、熱風等により溶融する際にトナー粒子の分散
状態が完全に均一とはならず、またトナー粒子同士の接
触によりトナー粒子の凝集化が発生してしまい、その結
果得られるトナー粒子の平均粒径が大きくなって画質の
劣化を招き、また粒度分布が広くなるため、所望の粒度
分布の磁性トナーを高い収率で製造することが困難とな
る。

【００１１】また、上記（ｂ）の技術においては、相当
高い精度で球形化されたトナー粒子を得ることが出来る
が、反面球形化が過度になるため、トナーのクリーニン
グ不良が発生し易い。すなわち、クリーニング工程にお
いては通常ウレタン弾性ブレード等により潜像担持体の
表面に残留したトナーが掻き取り除去されるが、球形化
の度合いが高いトナーほど潜像担持体の表面とブレード
との間をすり抜け易く、その結果トナーの一部が潜像担
持体上に残存して次の複写画像の形成に悪影響を与え、
画像が不鮮明となる問題点がある。

【００１２】また、上記（ｃ）の技術においては、微粉
砕すると同時に球形化を行うため、流入空気の温度を樹
脂のガラス転移点程度にまで高くすることが必要とな
り、その結果樹脂の塑性変形が大きくなって粉砕性が悪
化する。また、温度が高いため粉砕物が粉砕機等の器壁
に融着する現象が発生し、結局所望の粒度分布のトナー
を効率的に得ることは困難である。

【００１３】本発明はこのような事態に対処すべくなさ
れたものであって、トナー粒子を均等に加熱し適正な表
面改質処理を施すことにより、流動性を向上させ、しか
もクリーニング不良が発生せず、安定した画像形成をお
こなう磁性トナー、及び磁性トナーの製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、少なくともバインダー樹脂と磁性体から
構成される磁性トナーを、電磁誘導加熱手段により表面
改質処理を施すことを特徴とする磁性トナー、及び磁性
トナーの製造方法である。

【００１５】

【作用】熱源に電磁誘導加熱手段を用いることにより、
それぞれのトナー粒子自身を構成する磁性体が自ら内部
より発熱するため、各トナーを均等に加熱溶融し、球形
化することが可能である。また、加熱量を微調整し適正
な球形化を施すことにより、クリーニング可能な高流動
性トナーを得ることが可能である。

【００１６】すなわち、分散状態のトナー粒子にまとめ
て熱風等をあてるのではなく、トナー粒子中に含まれる
磁性体に高周波磁界を印可して渦電流を発生させ、この
渦電流によるジュール熱により磁性体が発熱し、磁性体
が結着樹脂を溶融し球形化するため、全てのトナー粒子
を均一に球形化することが可能である。

【００１７】また、熱風を用いてトナーを球形化する場
合、トナーに対する熱風のあたり方の違いで球形化度の
異なるトナーが発生するのに対し、熱源に電磁誘導加熱
手段を用いると、各トナーが内部から発熱するため均一
に球形化され、励磁コイルに流れる電流を調節すること
により、トナーの球形化度をコントロールすることが可
能である。

【００１８】

【実施例】以下本発明に使用される磁性トナー、及び磁
性トナーの製造方法について詳細に説明する。

【００１９】本発明における磁性トナーは少なくともバ
インダー樹脂と磁性体、必要に応じて電荷制御剤、離型
剤、流動化剤、着色剤、第２の外添物質から構成され
る。

【００２０】バインダー樹脂としては公知のものすべて
が使用可能であるが、たとえばスチレン系樹脂、アクリ
ル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル系
樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、あるいはそれら
の共重合体樹脂等が用いられる。

【００２１】磁性体としては、フェライト、マグネタイ
ト、ヘマタイトなどの鉄、マンガン、コバルト、ニッケ
ル、銅、亜鉛、マグネシウムなどの合金や化合物など強
磁性体として知られる物質が使用できる。これらの磁性
体を平均粒径約0.1〜1μｍの微粉末としてバインダー樹
脂１００重量部あたり４０〜１５０重量部含有させれば
よい。磁性体が４０重量部より少ないと、磁性体の発熱
量が少なく樹脂を溶融することが出来ない。また、磁性
体が１５０重量部より多いとトナー中における樹脂成分
が少なくなり、転写材に対しての定着性が悪化する。

【００２２】さらに本発明で使用される磁性トナー中に
は必要に応じて着色・電化制御の目的で適当な顔料また
は染料が配合される。そのような顔料または染料として
はカーボンブラック、鉄黒、グラファイト、ニグロシ
ン、アゾ染料の金属錯体、フタロシアニンブルー、セル
コオイルブルー、デュポンオイルレッド、アニリンブル
ー、ベンジジンイエロー、ローズベンガルやこれら等の
混合物があり、電荷量、着色に必要な量が配合される。

【００２３】さらに本発明で使用される磁性トナー中に
は必要に応じてポリエチレン、ポリプロピレンなどの離
型剤、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニアなどの
各種金属酸化物あるいは有機材料の微粉末が含有、ある
いは外添されていてもよい。

【００２４】本発明における磁性トナーの製造方法にお
いて、表面改質処理に使用する電磁誘導加熱手段につい
て説明する。

【００２５】励磁コイルには１０〜１００ｋＨｚの高周
波電流を供給し、トナー中の導電性微粒子に高周波磁界
を印加して渦電流を発生させる。この渦電流によるジュ
ール熱によって導電性微粒子を加熱し、その熱により結
着樹脂を溶融する。励磁コイルに供給する電流を、細か
くコントロールすることにより結着樹脂の溶融度合いを
制御できるため、適切な表面改質処理を行うことが出来
る。より強力な磁界を発生させるために、励磁コイルは
超伝導部材で構成されることが望ましい。

【００２６】以下本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００２７】（実施例１）図１は本発明の磁性トナーの
製造方法の構成を示している。混練粉砕法により作成し
た磁性トナー２が、圧縮空気１により分散ノズル３に導
入され、励磁コイル４が設置されている管の中に分散さ
れる。励磁コイル４に高周波電流が供給されることによ
り発生する高周波磁界が、磁性トナー２中の導電性物質
を加熱し、その結果磁性トナー２は球形化する。その後
磁性トナー２はブロアー６に吸引され、サイクロン５に
て捕集される。

【００２８】実施例１で使用されるトナーＡの材料組成
を（表１）に示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】（表１）に示した物質をヘンシェルミキサ
ーＦＭ２０Ｂ（三井三池化工機製）にて混合し、その混
合物を二軸混練押出機ＰＣＭ３０（池貝鉄工社製）にて
加熱混練し、ジェット粉砕機ＩＤＳ−２型（日本ニュー
マチック工業社製）にて微粉砕を行い、気流分級機ＤＳ
−２型（日本ニューマチック工業社製）にて微粉をカッ
トして平均粒径１０μｍの磁性トナー粉末ａを得た。こ
の磁性トナー粉末ａを本発明の製造方法を用い、トナー
表面樹脂を溶融させ球形化処理を行い、さらに疎水性シ
リカ微粒子を１重量部外部から添加混合し、磁性トナー
Ａを完成した。

【００３１】（比較例１）実施例１の磁性トナー粉末ａ
に球形化処理を行わず、疎水性シリカ微粒子を１重量部
外部から添加混合し、磁性トナーＢを完成した。

【００３２】（比較例２）実施例１の磁性トナー粉末ａ
を、３５０℃の熱気流中に分散することにより表面を溶
融球形化し、さらに疎水性シリカ微粒子を１重量部外部
から添加混合し、磁性トナーＣを完成した。

【００３３】上記の磁性トナーをそれぞれ用い、松下電
器産業（株）製レーザービームプリンタＦＰ−Ｌ３３０
改造機を使用して印字を行った。（表２）に各磁性トナ
ーの特性及び印字結果を示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】トナーの粒径は種々の方法によって測定が
可能であるが、本発明においてはアパーチャー径７０μ
ｍのコールターマルチサイザーザ（コールターエレクト
ロニクス社製）を用い、粒径とは重量累積が５０重量％
になったときの粒径とした。

【００３６】流動性は静かさ密度で定義し、測定はホソ
カワミクロン社製パウダーテスターを使用した。

【００３７】クリーニング性に関しては、クリーニング
プロセスを経由した直後の潜像担持体の表面を目視によ
り観察し、潜像担持体の表面への付着物がほとんど認め
られず良好である場合を「○」、付着物が若干認められ
るが実用レベルにある場合を「△」、付着物が多く認め
られ実用的には問題がある場合を「×」とした。

【００３８】画像ムラに関しては、目視により画像全体
における濃淡の差を評価し、良好である場合を「○」、
若干不良であるが実用レベルにある場合を「△」、不良
で実用的には問題がある場合を「×」とした。

【００３９】画像濃度は、反射濃度計（マクベス社）で
測定した。（表２）の結果より、本発明の磁性トナーの
製造方法を用いて作成した磁性トナーＡは、流動性が良
くクリーニング性にも富み、高い画像濃度を安定して供
給できることがわかる。

【００４０】本発明の磁性トナーの製造方法を用いてい
ない磁性トナーＢは流動性が低く画像のムラが多い。

【００４１】熱気流により球形化処理した磁性トナーＣ
は、流動性は高く画像ムラも少ないのだが、粒径が大き
くなりクリーニング不良が発生した。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、上記の構成により、以下の効
果を奏する。

【００４３】少なくともバインダー樹脂と磁性体から構
成される磁性トナーを、電磁誘導加熱手段を用い表面改
質処理を施すことにより、各トナーを均一に表面改質処
理することができ、粒径の増加も少なく、流動性が良く
クリーニング性にも富み、高い画像濃度を安定して供給
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の表面改質装置の概略構成を示
す断面図

【符号の説明】

１圧縮空気２磁性トナー３分散ノズル４励磁コイル５サイクロン６ブロアー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者廣田典昭大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともバインダー樹脂と磁性体から構
成される磁性トナーであって、前記磁性トナーを電磁誘
導加熱手段により、表面改質処理を施すことを特徴とす
る磁性トナー。
【請求項２】磁性体の添加量はバインダー樹脂１００重
量部あたり４０〜１５０重量部であることを特徴とする
請求項１記載の磁性トナー。
【請求項３】表面改質処理によって、磁性トナーが球形
化処理されることを特徴とする請求項１記載の磁性トナ
ー。
【請求項４】少なくともバインダー樹脂と磁性体から構
成される磁性トナーの製造方法であって、電磁誘導加熱
手段により前記磁性トナーに表面改質処理を施すことを
特徴とする磁性トナーの製造方法。
【請求項５】磁性体の添加量はバインダー樹脂１００重
量部あたり４０〜１５０重量部である磁性トナーを製造
することを特徴とする請求項４記載の磁性トナーの製造
方法。
【請求項６】表面改質処理として、磁性トナーを球形化
することを特徴とする請求項４記載の磁性トナーの製造
方法。