JPH07311478A - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 黒芯などの画像欠陥の発生が少なく、連続使
用時でも画像・画質特性が安定しており、耐久性能・定
着性能の優れた静電荷像現像用トナーの製造方法を提供
する。 【構成】 少なくとも樹脂と着色剤より成るトナー粒子
に、該樹脂のガラス転移温度以下の条件下で外添剤を外
添する工程、次いで外添したトナーを目開き２００μｍ
以下のスクリーンを装置した篩別装置で篩別する工程を
経てトナーを得ることを特徴とする静電荷像現像用ナト
ーの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法、静電記録等
において使用される静電荷像現像用トナーの製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子複写機等で使用される現像剤は、そ
の現像工程において、例えば静電荷像が形成されている
感光体等の像担持体に一旦付着され、次に転写工程にお
いて感光体から転写紙に転写された後、定着工程におい
てコピー紙面に定着される。その際、潜像保持面上に形
成される静電荷像を現像するための現像剤として、キャ
リアとトナーから成る二成分現像剤及びキャリアを必要
としない一成分現像剤（磁性トナー、非磁性トナー）が
知られている。

【０００３】該現像剤に含有されるトナーとしては、正
荷電性トナーと負荷電性トナーがあり、従来より正荷電
性トナーに帯電性を付与するものとしては、ニグロシン
系染料、第４アンモニウム塩等、また負荷電性トナーに
帯電性を付与するものとしては含金染料等の帯電制御剤
やキャリアに所定の帯電性を付与するコーティング剤等
が知られていた。通常行われるトナー製造フローの一例
を図１に示す。まず樹脂と着色剤等の材料を所定量配
合、混合し、ニーダーで溶融混練し、冷却後粉砕し、分
級する。更に、分級トナーと外添剤を撹拌、混合した
後、異物を篩別し、容器に充填する。

【０００４】近年、複写機等の高速度化、現像剤の高寿
命化（高耐刷化）及び高画質化に伴い、トナーに使用さ
れるバインダー樹脂も定着時の低エネルギー化（低温定
着化）、機械強度アップ、貯蔵安定性の確保等の高機能
化、高性能化が要求されている。その為に、バインダー
樹脂のフロー軟化温度は定着面より低い温度に設計され
る方向にあり、又、トナー粒子径は高画質を達成すべく
小粒径化の方向にある。更に、トナーの流動性の改善、
貯蔵安定性の改善、帯電特性の改善などの目的のため
に、トナーとトナーより微粒子の無機又は有機の各種外
添剤を、高速撹拌機等で撹拌・混合する手段が講じられ
ている。

【０００５】しかしながら、比較的軟らかい樹脂を用い
たトナー粒子と外添剤を撹拌・混合する外添工程で、高
速撹拌での発熱、粒子の衝突などによりトナー粒子同士
の凝集、トナーと外添剤の凝集、外添剤同士の凝集が起
こることでトナーの凝集物を生成する。該凝集物が存在
するトナーを使用してコピーなどの印刷物をとった場合
に、コピーの黒部またはハーフトーン部に数百μ〜数ｍ
ｍ程度のトナー凝集物が飛んでできる“黒芯”と言った
画像欠落が発生し、問題があった。

【０００６】従来、トナー中の異物を除去する手段とし
て佐藤式振動篩、ジャイロシフター等の篩装置での篩別
が挙げられるが、篩別装置に装着されるスクリーンの目
開きは異物除去を主目的としていた為に比較的荒いも
の、例えば３００〜４００μｍのものなどが使用されて
いた。この様な粗い目開きのスクリーンの篩別装置で
は、外添トナー中の凝集物を十分に低減することができ
ず、コピー上の黒芯などの画像欠落は完全に解消できず
問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の第１
の目的はコピー等の印刷物に“黒芯”などの画像欠落が
少なく、画像濃度、カブリ等の画像特性が優れたトナー
を提供することにある。第２の目的は定着特性に優れ、
高温保管時などの貯蔵安定性に優れたトナーを提供する
ことにある。第３の目的は連続コピーした場合でも、画
像特性、画像品質、帯電特性等が安定していて、耐久性
能に優れたトナーを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らが種々鋭意検
討した結果、特定の方法でトナーに外添剤を外添した
後、篩別装置で篩別することでトナー性能が改善できる
ことを見い出して、本発明に到達した。すなわち、本発
明の要旨は、少なくとも樹脂と着色剤より成るトナー粒
子に、該樹脂のガラス転移温度以下の条件下で外添剤を
外添する工程、次いで外添したトナーを目開き２００μ
ｍ以下のスクリーンを装置した篩別装置で篩別する工程
を経てトナーを得ることを特徴とする静電荷像現像用ト
ナーの製造方法に存する。以下、本発明を詳細に説明す
る。

【０００９】本発明で用いる樹脂としてはトナーに適し
た公知の種類のものが使用できる。例えば、ポリスチレ
ン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、
スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピ
レン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレ
ン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合
体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（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及びスチレン−
アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリ
ル酸エステル共重合体（スチレン−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−メタクリル酸ブチル共重合体及びスチレン−メ
タクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロ
ルアクリル酸メチル共重合体及びスチレン−アクリロニ
トリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹
脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体また
は共重合体）、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸
樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノ
マー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン
樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、キシレン
樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、並びにポリカーボネ
ート樹脂等があるが、本発明に用いるのに特に好ましい
樹脂としてはスチレン系樹脂、飽和または不飽和ポリエ
ステル樹脂及びエポキシ樹脂等が挙げることができる。
また、上記樹脂は単独に使用するに限らず、２種以上併
用することもできる。

【００１０】樹脂のフロー軟化温度（Ｔｍ）としては８
０〜１５０℃程度がよく、更には９０〜１４０℃程度が
好ましい。８０℃未満では紙への定着温度は低くて良好
であるが、ホットオフセットが発生しやすく、またトナ
ーが現像槽内部で破砕されやすくなりキャリア表面、ド
クターブレードにトナーが固着するスペント現象が発生
し、帯電特性の悪化を引き起こし、ひいては現像剤の耐
久性能の悪化を招き問題がある。また、１５０℃より高
いと定着温度紙への定着温度が高く、またトナー粉砕性
が悪い等の問題がある。

【００１１】樹脂のガラス転移温度は５０℃程度以上が
好ましく、５０℃未満では４０℃の高温で長時間トナー
を放置した場合にトナーの固い凝集或いは固着を招くな
ど保存安定性が悪く、また、外添工程でトナー凝集物を
生成し易い、更に篩別装置のスクリーン、回転ローター
に付着し凝集物を生成し易いなどの使用上の問題があ
る。尚、樹脂のフロー軟化温度（Ｔｍ）とガラス転移温
度（Ｔｇ）は次の要領で測定する。

【００１２】〔フロー軟化温度（Ｔｍ）〕フローテスタ
ー（（株）島津製作所社製ＣＦＴ−５００）において、
試料１ｇをノズル１ｍｍ×１０ｍｍのダイ、荷重３０ｋ
ｇ、予熱時間５０℃で５分、昇温速度３℃／分の条件下
で測定を行い、フロー開始から終了までの距離の中間点
の温度を軟化温度とする。 〔ガラス転移温度（Ｔｇ）〕示差熱分析計（（株）島津
製作所社製ＤＴＡ−４０）において、昇温速度１０℃／
分の条件で測定した曲線の転移（変曲）開始部に接線を
引き、その交点温度をガラス転移温度とする。

【００１３】本発明で用いる着色剤としては、公知の顔
料、染料を用いればよい。例えば、カーボンブラック、
酸化チタン、亜鉛華、アルミナホワイト、炭酸カルシウ
ム、群青、紺青、フタロシアニンブルー、フタロシアニ
ングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン系染料、ク
ロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ロ
ーズベンガル、トリアリルメタン系染料、アントラキノ
ン染料、モノアゾ及びジスアゾ系染顔料などの着色剤を
単独または２種以上混合して使用できる。着色剤の含有
量は、現像により可視像を形成することができるようト
ナーを着色するに十分な量あればよく、例えば樹脂１０
０重量部に対して１〜２０重量部、中でも特に３〜１５
重量部が好適である。

【００１４】更に、公知の正荷電性または負荷電性の帯
電制御剤を単独または併用してトナーに使用してもよ
く、その使用量は所望する帯電量見合いで選定すればよ
く、例えば樹脂１００重量部に対して０．０５〜１０重
量部程度が好ましい。正荷電性帯電制御剤としては、例
えばニグロシン系染料、第４アンモニウム塩系化合物、
トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、
ポリアミン樹脂などがある。負荷電性帯電制御剤として
は、Ｃｒ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、
サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合
物、カーリックスアレーン化合物などがある。更に、必
要に応じてその他内添剤を助剤として単独または併用し
て使用してもよく、例えば公知の離型剤の低分子量オレ
フィン重合体、フィラー等を挙げることができる。ま
ず、本発明のトナー製造方法について図１に従い一例を
説明するが、その要旨を超えない限り以下の説明に何等
制限されるものではない。トナー内添剤として、少なく
とも樹脂、着色剤を所定量秤量して配合し、混合する。
混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、Ｖ型
ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘン
シェルミキサー、ナウターミキサー等がある。

【００１５】次に、混練工程では、バッチ式（例えば、
加圧ニーダー、バンバリィミキサー等）または連続式の
練り機を用いるが、連続生産できる等の優位性から、近
年は１軸または２軸押出機が主流であり、例えば、神戸
製鋼所社製ＫＴＫ型２軸押出機、東芝機械社製ＴＥＭ型
２軸押出機、ケイ・シー・ケイ社製２軸押出機、池貝鉄
工社製ＰＣＭ型２軸押出機、ブス社製コ・ニーダー等が
一般的に使用される。混練後、トナーは２本ロール等で
圧延され、水冷等で冷却する冷却工程を経る。

【００１６】次いで、粉砕工程では、クラッシャー、ハ
ンマーミル、フェザーミル等で粗粉砕し、ジェットミ
ル、高速ローター回転式ミル等で細粉砕するなどして通
常は２段以上で段階的に所定トナー粒度まで粉砕する。
粉砕後、慣性分級方式のエルボージェット、遠心力分級
方式のミクロプレックス、ＤＳセパレーター等でトナー
を分級し、平均粒子径３〜１５μｍのトナーを得る。分
級工程で発生したトナー粗粉は粉砕工程に戻し、また発
生した微粉はトナー原料の配合工程に戻して再利用して
もよい。

【００１７】更に、トナーに外添処理する場合には、分
級トナーと公知の各種外添剤を所定量配合して、ヘンシ
ェルミキサー、スーパーミキサー等の粉体にせん断力を
与える高速撹拌機などで撹拌・混合するのがよい。この
際、外添機内部で発熱があり、凝集物を生成し易くなる
ので外添機の容器部周囲を水で冷却するなどの手段で温
度調整をする方が好ましく、更には外添機容器内部の材
料温度は樹脂のガラス転移温度以下とするものであり、
約１０℃以上低めの管理温度、中でも特に１５℃以上低
めの管理温度が好適である。実際上、材料温度は外添機
の槽内温度と見なしてもよい。外添剤としては公知の無
機または有機の各種外添剤を使用することができるが、
特にトナーの流動性向上、凝集性抑制を図る為にチタニ
ア、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等
の無機微粉末が好適である。

【００１８】トナーの流動性を改善する為には外添剤の
ＢＥＴ比表面積は２０〜７００ｍ²／ｇ、好ましくは５
０〜５００ｍ² ／ｇ程度がよい。比表面積が２０ｍ² ／
ｇ未満だとトナーに十分な流動性付与ができず篩別装置
でのスクリーン通過性が悪くなりトナー収率悪化（生産
性の悪化）、現像時の搬送性の悪化、摩擦帯電機能の劣
化を招き問題がある。また、比表面積が７００ｍ² ／ｇ
より大きいとトナー粒子同士の隔壁効果がなくなり、高
温での貯蔵安定性が悪化し、また外添剤同士が凝集しや
すくなり取り扱い性、トナー表面への均一な分散がしづ
らくなる。

【００１９】外添剤の混合量は、使用する外添剤及びト
ナー粒子の平均粒径、粒度分布などにより異なるが、所
望するトナー流動性を得る量がよく、例えばトナー粒子
１００重量部に対して０．０５〜１０重量部、更には
０．１〜８重量部が好適である。混合量が０．０５重量
部未満では流動性改善効果がなく篩別装置での収率が悪
化し、混合量が１０重量部より多いと一部遊離した外添
剤により感光体にフィルミングを発生したり、現像槽内
部に堆積し現像剤の帯電機能の劣化等の障害を引き起こ
し好ましくない。

【００２０】また、外添剤は高湿環境下での安定性面よ
り、無機微粉末の場合には公知のシランカップリングな
どの処理剤で疎水化処理されたものがより好ましく、更
に、帯電性を考慮する場合には負荷電性を付与する処理
剤としてはジメチルジクロロシラン、モノオクチルトリ
クロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオ
イルなど、正荷電性を付与する処理剤としてはアミノシ
ランなどを使用すればよい。

【００２１】この他、トナー外添剤として抵抗調整、研
磨剤などの目的で、流動性改善用以外の公知のマグネタ
イト、ファライト、導電性チタン、酸化アンチモン、酸
化錫、酸化セリウム、ハイドロタルサイト類化合物、ア
クリルビーズ、シリコーンビーズ、ポリエチレンビーズ
などの微粉末を適量混合してもよく、その混合量はトナ
ー１００重量部に対して０．００５〜１０重量部が好ま
しい。尚、ＢＥＴ比表面積は市販されている窒素吸着に
よるＢＥＴ比表面積測定装置を用いて測定することがで
き、例えば（株）島津製作所製流動式比表面積自動測定
装置（フローソープ２３００形）などがある。

【００２２】外添されたトナー（以下、外添トナーと言
う）は、佐藤式振動篩、ジャイロシフター、遠心式スク
リーン分級機等の公知の篩別装置で、異物、トナー凝集
物等を除去する。特に、外添工程で生成するトナー中の
凝集物を除去する為には篩別装置のスクリーン目開きは
２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下であり、こ
れによりコピー上の黒芯の発生頻度を低減することがで
きる。尚、細かい目開きのものを使用した方が本発明は
有効に作用するが、篩別工程でのトナー収率（生産性）
を考慮して、使用する装置、トナー処理量等により適時
最適なスクリーン目開きを選択することができる。ま
た、篩別装置のスクリーン、型枠、粉体通過経路等に導
電性の材質のものを使用し、静電気的な付着を防止する
為にそれぞれにアース取りをしておく方が好ましい。最
後に、篩別されたトナーはボトル、カートリッジなどの
容器に充填される。得られたトナーは、キャリアを使用
しない１成分系現像剤（マグネタイト等の磁性物を含有
した磁性１成分トナー、または磁性物を含有しない非磁
性１成分トナー）、或いは、鉄粉、フェライト、マグネ
タイト、磁性樹脂キャリア等の磁性キャリアと混合した
２成分系現像剤として用いることができる。

【００２３】

【実施例】下記実施例中、単に「部」とあるのはいずれ
も「重量部」を意味するものとする。 ＜実施例１＞

【００２４】

【表１】 ・スチレン／ｎ−ブチルアクリレート＝モノマー重量比８２／１８の共重合樹 脂 〔Ｔｍ＝１３５℃、Ｔｇ＝６４℃〕 １００部 ・着色剤 カーボンブラックＭＡ−１００（三菱化成（株）） ７部 ・帯電制御剤 ボントロンＰ５１（オリエント化学（株）） ２部 ・低分子量ポリプロピレン ５５０Ｐ（三洋化成（株）） ２部

【００２５】を配合し、Ｖ型ミキサーで混合し、連続２
軸押出機を用いて混練し、冷却し、ジェットミル粉砕、
風力分級して平均粒子径１０．５μｍの黒色トナーを得
た。この黒色トナー１００部に対してシリカ粉末（日本
アエロジル（株）Ｒ９７２）０．２部と、マグネタイト
微粒子（戸田工業（株）ＥＰＴ１０００）０．３部をス
ーパーミキサー（（株）川田製作所型式ＳＭＶ−２０）
にて槽内温度３８℃で外添し、次いでＳＵＳ製のスクリ
ーン目開き１４９μｍのスクリーンを装着したジャイロ
シフターで篩別して、トナーＡを得た。得られたトナー
Ａ４部とメチルシリコーン含有樹脂で表面コートされた
平均粒径１００μｍのフェライト粉キャリア１００部を
混合、撹拌し現像剤を作製した。次に、この現像剤につ
いて負荷電性有機光導電体を感光体とし、ウレタン材質
のブレードを設けたクリーニング装置を装着した、複写
速度３５枚／分の複写機を用いて、５０，０００枚の実
写テストを実施した。尚、補給用トナーはトナーＡを用
いた。その結果を表１に示すが、５０，０００枚を通し
てコピー上に黒芯の発生がほとんどなく、画像特性・品
質、及び耐久性能に優れた現像剤、トナーであった。

【００２６】＜実施例２＞実施例１のジャイロシフター
のスクリーン目開きのみ１０５μｍに変更してトナーＢ
を得、実施例１と同様な実写テストを行った結果を表１
に示すが、良好であった。

【００２７】＜比較例１＞実施例１のジャイロシフター
のスクリーン目開きのみ３５０μｍに変更してトナーＣ
を得、実施例１と同様な実写テストを行った結果を表１
に示すが、コピー上の黒芯が多く発生した。 ＜実施例３＞

【００２８】

【表２】 ・スチレン／ｎ−ブチルアクリレート＝モノマー重量比８５／１５の共重合樹 脂 〔Ｔｍ＝１２５℃、Ｔｇ＝５９℃〕 １００部 ・着色剤 カーボンブラックＭＡ−１００（三菱化成（株）） ７部 ・帯電制御剤 ボントロンＰ５１（オリエント化学（株）） ２部 ・低分子量ポリプロピレン ５５０Ｐ（三洋化成（株）） ２部

【００２９】を配合し、Ｖ型ミキサーで混合し、連続２
軸押出機を用いて混練し、冷却し、ジェットミル粉砕、
風力分級して平均粒子径８．５μｍの黒色トナーを得
た。この黒色トナー１００部に対してシリカ粉末（日本
アエロジル（株）Ｒ９７２）０．３５部と、マグネタイ
ト微粒子（戸田工業（株）ＥＰＴ１０００）０．３部を
スーパーミキサー（（株）川田製作所型式ＳＭＶ−２
０）にて槽内温度３５℃で外添し、ＳＵＳ製のスクリー
ン目開き１０５μｍのスクリーンを装着したジャイロシ
フターで篩別して、トナーＤを得た。得られたトナーＤ
４部とメチルシリコーン含有樹脂で表面コートされた平
均粒径１００μｍのフェライト粉キャリア１００部を混
合、撹拌し現像剤を作製した。次に、この現像剤につい
て負荷電性有機光導電体を感光体とし、ウレタン材質の
ブレードを設けたクリーニング装置を装着した、複写速
度６０枚／分の複写機を用いて、５０，０００枚の実写
テストを実施した。その結果を表１に示すが、５０，０
００枚を通してコピー上に黒芯の発生がほとんどなく、
画像特性・品質、及び耐久性能に優れた現像剤、トナー
であった。

【００３０】＜実施例４＞実施例３の篩別装置をジャイ
ロシフターからカーボンファイバーを織り込んだポリエ
ステル製のスクリーン目開き１０５μｍのスクリーンを
装着したターボスクリーナー（ターボ工業（株）型式Ｔ
Ｓ２５０）に変更してトナーＥを得、実施例３と同様な
テストを行った結果を表１に示すが、良好であった。

【００３１】＜実施例５＞実施例４の篩別装置のスクリ
ーン目開きのみ７４μｍに変更してトナーＦを得、実施
例３と同様な実写テストを行った結果を表１に示すが、
良好であった。

【００３２】＜比較例２＞実施例３の篩別装置のスクリ
ーン目開きのみ２５０μｍに変えてトナーＧを得た以外
は実施例３と同じ方法で実写テストし、その結果を表１
に示すが、コピー上の黒芯が多く発生した。

【００３３】＜実施例６＞実施例３のトナー外添処方の
み次の通り変更しトナーＨを得た。黒色トナー１００部
に対してシリカ粉末（日本アエロジル（株）Ｒ９７２）
０．２５部と、マグネタイト微粒子（戸田工業（株）Ｅ
ＰＴ１０００）０．３部をスーパーミキサー（（株）川
田製作所型式ＳＭＶ−２０）に槽内温度３６℃で外添し
た。この外添トナーで実施例３と同じ方法で実写テスト
し、その結果を表１に示すがほぼ良好であった。

【００３４】＜実施例７＞実施例３のトナー外添処方の
み次の通り変更しトナーＩを得た。黒色トナー１００部
に対してシリカ粉末（日本アエロジル（株）Ｒ９７２）
０．４部と、マグネタイト微粒子（戸田工業（株）ＥＰ
Ｔ１０００）０．３部をスーパーミキサー（（株）川田
製作所型式ＳＭＶ−２０）にて回転数２，０００ｒｐｍ
で３分外添した。この外添トナーで実施例３と同じ方法
で実写テストし、その結果を表１に示すが良好であっ
た。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【発明の効果】本発明の静電荷像現像用トナーの製造方
法を用いることにより、トナーの黒芯などの画像欠陥の
発生が少なく、連続使用時でも画像・画質特性が安定し
ており、耐久性能・定着性能の優れたトナー性能を与え
るなど多大な工業的利益を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】トナー製造方法の一例を示した製造フロー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも樹脂及び着色剤より成るトナ
   ー粒子に、該樹脂のガラス転移温度以下の条件下で外添
   剤を外添する工程、次いで外添したトナーを目開き２０
   ０μｍ以下のスクリーンを装着した篩別装置で篩別する
   工程を経てトナーを得ることを特徴とする静電荷像現像
   用トナーの製造方法。
2. 【請求項２】 外添工程における材料温度がトナー中の
   樹脂のガラス転移温度より１０℃以上低いことを特徴と
   する請求項１に記載の静電荷像現像用トナーの製造方
   法。
3. 【請求項３】 篩別装置のスクリーンの目開きが１５０
   μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の静電荷像現像用トナーの製造方法。