JPH08110651A

JPH08110651A - トナー用樹脂及びトナー組成物の製造方法

Info

Publication number: JPH08110651A
Application number: JP6245433A
Authority: JP
Inventors: Mikio Unno; 幹夫海野; Takashi Shintaku; 隆新卓; Takatsugu Takehara; 隆次竹原; Seiji Nagashima; 誠二永島; Shingo Ishiyama; 慎吾石山
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【構成】粒度分布ピークを１０００μｍ以上に有さな
いことを特徴とするトナー用樹脂、該トナー用樹脂を含
有することを特徴とするトナー組成物、及び該トナー組
成物の製造方法に存する。【効果】本発明の静電荷像現像用トナー及びその製造
方法を用いることにより、均質なトナーが得られ、画像
品質に優れ、品質の安定したトナーを与えるなど多大な
工業的利益を提供するものである。

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トナー用樹脂及びトナー組成物の製
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、４級アンモニウム塩等、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。

【０００４】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し、
混合し、バッチ式又は連続式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、粗大物を篩別し、容器に充填する。ま
た、トナー製造工程で発生したトナー微粉については、
環境面及び生産コスト面などよりフローの配合工程、混
合工程へ所定量リサイクルして再利用する場合もある。

【０００５】近年、トナーの製造ラインについては製造
コストを低減する為に、ニーダーは連続式の混練機が主
流になってきている。また、混練の前段階のトナー原料
の混合は一旦回分式の別装置にて予備混合され、一時的
に貯蔵タンク等に貯えられた後、フィーダーにより連続
的にニーダーに供給されるのが一般的である。トナーの
同一配合処方の生産においては最初から最後まで経時的
に均一なトナー組成であることが期待される。しかしな
がら、同一トナー配合物であっても配合割合が必ずしも
一定とならず、トナー性能の振れの一因となっていた。
この原因は、材料粒度、比重、流動性等の材料間の差に
より混合・供給過程の一部で配合物が偏る遍在現象が起
こるためである。この現象は、連続混練方式に特有であ
り、バッチ混練方式では同一バッチ内での組成のバラツ
キは実質上見られない。

【０００６】トナー性能の振れは高度の品質を目指す場
合には無視できないものである。特に連続混練でトナー
を製造する場合には、材料の比重、流動性等の相違によ
り、供給される混合物の組成がばらついて不均一になっ
て混練され、ひいては最終の得られるトナー組成が不均
一になる。この様な組成の不均一なトナーを使用すると
画像濃度やカブリなどの画像特性、画像品質及び帯電特
性のバラツキや連続使用した場合の耐久特性の悪化など
を招きトナー品質に問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の第１
の目的は連続混練でもトナーの組成が均一で、品質の安
定したトナーが得られる樹脂及びトナー組成物の製造方
法を提供することにある。第２の目的はトナー中の着色
剤などの添加剤の分散性がよく均質なトナーが得られる
樹脂及びトナー組成物の製造方法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、特定の粒度分布をもった樹脂を使用するこ
とでトナー品質が優れ、安定す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、混練工程を
有するトナー組成物の製造方法に使用するトナー用樹脂
であって、粒度分布ピークを１０００μｍ以上に有さな
いことを特徴とするトナー用樹脂、該トナー用樹脂を含
有することを特徴とするトナー組成物、及び該トナー組
成物の製造方法に存する。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。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。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）としては、例え
ば、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、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な
どがある。

【００１０】ポリエステル樹脂としては、公知の飽和、
不飽和のものから任意に使用でき、組成としては多価ア
ルコールと多塩基酸よりなり、必要に応じてこれら多価
アルコール及び多塩基酸の少なくとも一方が３価以上の
多官能性成分を含有する単量体組成物を重合することに
より得られる。エポキシ系樹脂としては、例えばビスフ
ェノールＡとエピクロルヒドリンとの重縮合物の汎用エ
ポキシ樹脂、カルボン酸、フェノール、ジアリールスル
ホンアミド等で変性された変性エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂とエポキシ樹脂をブレンドしたエポキシ樹脂など
がある。

【００１１】その他の樹脂として、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、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
−エチルアクリレート共重合樹脂、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。

【００１２】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、ポリエステル樹脂及びエポキシ系
樹脂等を挙げることができる。また、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。樹脂の
粒度分布は、ピークが１０００μｍ以上に有さないのが
よく、好ましくは８００μｍ以上に有さないのがよい。
ピークが１０００μｍより大きい位置にある樹脂では、
貯蔵工程から供給手段を介して混練工程へ原料の混合物
が供給される際に原料の遍在を引き起こし易くなり、ト
ナー組成の不均一を招き好ましくない。なお、樹脂の粒
度分布は市販されているレーザー回折法粒度分布測定装
置で測定すればよく、例えばドイツ国シンパテック社製
レーザー回折式粒度分布測定装置（型式：ＨＲＬＯＳ
＆ＧＲＡＤＩＳ）が好ましい。

【００１３】また、樹脂の製造は公知の製造方法で行え
ばよく、例えばスチレン系樹脂の場合には溶液重合、懸
濁重合、塊状重合、乳化重合等により行えばよく、樹脂
が低分子量体と高分子量体よりなる場合には必要に応じ
低分子量体と高分子量体の重合方法は違えてもよい。樹
脂の粒度は製造段階で所定の粒度が得られない場合に
は、公知の機械的な手段で粉砕、又は解砕して調整すれ
ばよい。例えば粉砕装置としては、ピンミル、ハンマー
ミル、ジェットミル、アトマイザー、パルペライザー、
ターボミルなどで粉砕して所定粒度になるまで調整すれ
ばよい。特に、樹脂が機械的手段により粉砕、解砕され
て不定形の形状の場合に、本発明は有効に作用する。

【００１４】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。

【００１５】樹脂のガラス転移温度は４５℃程度以上が
好ましく、４５℃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、側壁等に付着
し凝集物を生成し易いなどの使用上問題がある。更に、
トナー臭気面、帯電特性面より樹脂中の残存モノマー及
び残存溶剤量等の軽沸物成分の総量は１，０００ｐｐｍ
以下、好ましくは５００ｐｐｍ以下がよい。本明細書で
使用する樹脂の各試験方法を以下に説明する。

【００１６】［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。

【００１７】［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。

【００１８】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。

【００１９】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１００重量部に対して１〜２０重
量部、好ましくは３〜１５重量部が好適である。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、４級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、Ａ
ｌ、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。

【００２０】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、フィラー等が挙げ
ることができる。本発明のトナー製造方法の一例を図１
に従い説明するが、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。

【００２１】［配合工程］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原料を配合する。［混合工程］配合された原料を公知の混合装置で撹拌・
混合する。混合装置の一例としては、ダブルコーン・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。

【００２２】［貯蔵工程］上記混合物をシューター、ロ
ータリーバルブなどを介して、タンク型貯蔵装置に投入
する。貯蔵装置は、側壁が垂直または斜角をもって配置
され、底面が平行または斜角をもって配置された容器、
例えば円錐型、円柱型、直方体型、正方体型、その他多
面体型などの容器があり、混合物の払い出しを補助し、
ブリッジングを防止する為の撹拌棒や撹拌羽根を設けた
ものでもよい。

【００２３】［供給工程］混練工程に原料の混合物を所
定量安定して供給する為にスクリューフィーダー、ベル
トフィーダー、コイルフィーダー、振動フィーダー、テ
ーブルフィーダー等の定量供給装置を用いて供給する。
供給装置は、ロードセルなどの重量計量装置を具備し、
供給量を自動計測し、安定的に制御するのが好ましい。

【００２４】［混練工程］供給された混合物を溶融混練
する混練装置としては、１軸または２軸の連続式の練り
機を用いるが、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、栗山製作所社製２軸押出機、ブス社製コ・ニーダー
等がよい。

【００２５】［冷却工程］混練後、トナーは２本ロール
等で圧延され、ベルトクーラー、ドラムクーラーなどで
空冷・水冷等で冷却する冷却工程を経る。［粉砕工程］粉砕工程は、粗粉砕工程と微粉砕工程から
なり、粗粉砕工程では冷却後のトナーを、クラッシャ
ー、ハンマーミル、フェザーミル等で粗粉砕し、微粉砕
工程ではジェットミル、高速ローター回転式ミル等で細
粉砕し、段階的に所定トナー粒度まで粉砕する。

【００２６】［分級工程］粉砕後、慣性分級方式のエル
ボジェット、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３〜１５
μｍ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、混合工程に戻して再利用してもよい。

【００２７】［外添工程］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攪拌機などで撹
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
度以下が好適である。

【００２８】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。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ことなるが、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０．０１重量
部未満では流動性改善効果がなく、高温での貯蔵安定性
能が悪く、また混合量が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イ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。

【００２９】［篩別工程］外添トナーは異物の除去、ト
ナー粗大粒子の除去、遊離した外添剤の除去などの目的
で、佐藤式振動篩、ジャイロシフター、遠心式分級装置
などで篩別される。

【００３０】［充填工程］ボトル、カートリッジ等の容
器やアルミ袋、ポリ袋などに所定量のトナーを充填す
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。

【００３１】

【発明の効果】本発明の静電荷像現像用トナー及びその
製造方法を用いることにより、均質なトナーが得られ、
画像品質に優れ、品質の安定したトナーを与えるなど多
大な工業的利益を提供するものである。

【００３２】

【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。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＞図１の製造フローに準じてトナーを作製し
た。［配合工程］

【００３３】

【表１】・スチレン／ｎ−ブチルアクリレートの共重合樹脂１００部・着色剤カーボンブラック＃４４（三菱化学（株））６部・帯電制御剤ボントロンＮ−０４（オリエント化学工業（株））２部・低分子量ポリプロピレン５５０Ｐ（三洋化成工業（株））２部の原料を配合した。

【００３４】［混合工程］ヘンシェルミキサーで混合し
た。［貯蔵工程］混合物を円柱型で、底部に払出し羽根を有
したノンブリッジングタンクに貯蔵した。

【００３５】［供給工程］混合物をスクリューフィーダ
ーを介して供給した。［混練工程］２軸タイプの連続式押出機で５時間混練
し、混合物を全量使用した。但し、スタート直後の押出
量の安定するまでの１５分間と、最後の押出量の低下す
る１５分間は除外した。

【００３６】［冷却工程］２本圧延ロールを介してベル
ト式クーラーで冷却した。［粗粉砕工程］２ｍｍスクリーンを装着したハンマーミ
ルで粗粉砕した。ここで、粗粉砕装置の出口で粗粉砕品
を３０分ごとにトナーをサンプリングした。そして、各
サンプルＡ〜Ｉに区別した。

【００３７】［微粉砕工程］上記のサンプリングしたＡ
〜Ｉのトナーを別々にジェットミルで微粉砕した。［分級工程］微粉砕後のＡ〜Ｉのトナーを別々に風力分
級機で分級し、平均粒子径１０μの黒色トナーを得た。［外添工程］黒色トナー１００重量部に対してシリカ粉
末（日本アエロジル（株）Ｒ９７２）０．１７部をスー
パーミキサーにて外添処理し、外添トナーを得た。

【００３８】［篩別工程］外添トナーを１００メッシュ
のスクリーンを装着した佐藤式振動篩で篩別した。［充填工程］今回は省略した。

【００３９】［トナーの評価］このトナー８部とフッ素
樹脂で表面コートされた鉄粉（平均粒径＝７０μｍ）９
２部をＶ型混合機で撹拌・混合し現像剤を作製した。本
現像剤をスタート用現像剤とし、外添トナーを補給トナ
ーとして、負荷電性有機光半導体の感光体を装着したコ
ピー速度５枚／分の複写機で２０００枚実写評価した。

【００４０】また、トナー中の着色剤カーボンブラック
を示差熱・熱重量同時測定装置（セイコー電子工業
（株）製ＴＧ／ＤＴＡ２２０）で測定し、帯電制御剤ボ
ントロンＮ−０４を自記分光光度計（（株）島津製型式
ＭＰＳ−２０００）で測定し、それぞれの重量含有量
（ｗｔ％）を求めた。その結果を表１に示すが、サンプ
リングした各トナー共に画像濃度、カブリが良好であ
り、トナー組成も均一であった。

【００４１】＜実施例２＞トナー配合工程で使用する樹
脂のみ変更した以外は実施例１と同様にトナーを製造
し、評価した。

【００４２】

【表２】・スチレン／ｎ−ブチルアクリレートの共重合樹脂１００部その結果、サンプリングした各トナー共に画像濃度、カ
ブリが良好であり、トナー組成も均一であった。

【００４３】＜比較例１＞トナー配合工程で使用する樹
脂のみ変更した以外は実施例１と同様にトナーを製造
し、評価した。

【００４４】

【表３】・スチレン／ｎ−ブチルアクリレートの共重合樹脂１００部その結果、サンプリングしたトナー中での一部で画像濃
度の低下があり、トナー組成のバラツキも大きく、問題
があった。

【００４５】

【表４】

【図面の簡単な説明】

【図１】通常トナー製造フローの一例。

【図２】実施例１で使用した樹脂の粒度分布。

【図３】実施例２で使用した樹脂の粒度分布。

【図４】比較例１で使用した樹脂の粒度分布。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永島誠二新潟県上越市福田町１番地三菱化学株式会社直江津事業所内 (72)発明者石山慎吾新潟県上越市福田町１番地三菱化学株式会社直江津事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】混練工程を有するトナー組成物の製造方
法に使用するトナー用樹脂であって、粒度分布ピークを
１０００μｍ以上に有さないことを特徴とするトナー用
樹脂。
【請求項２】請求項１に記載のトナー用樹脂及び着色
剤を含有することを特徴とするトナー組成物。
【請求項３】請求項１に記載のトナー用樹脂及び着色
剤を含有する原料を配合、混合する工程及び混練する工
程を有することを特徴とするトナー組成物の製造方法。
【請求項４】原料の混合工程後に混合した原料を貯蔵
する工程を有することを特徴とする請求項３に記載のト
ナー組成物の製造方法。
【請求項５】樹脂の粒度分布を機械的手段により調整
することを特徴とする請求項３又は４に記載のトナー組
成物の製造方法。