JPH09269612A - 静電潜像現像用トナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱保管性に優れ、非オフセット領域の広い
静電潜像現像用トナー、更に耐熱保管性に優れた低温定
着用の静電潜像現像用トナーの製造方法を提供する。 【解決手段】 軟化点が１３０〜１５０℃でガラス転移
点が６０〜７０℃のバインダー樹脂からなり、その体積
平均粒径が５００〜１５,０００μｍであるバインダー
樹脂粒子Ａと、軟化点が９０〜１０５℃でガラス転移点
が５３〜６４℃のバインダー樹脂からなり、その体積平
均粒径がバインダー樹脂粒子Ａの１.５〜２.５倍である
バインダー樹脂粒子Ｂとを乾式混合する工程、この混合
物を溶融混練する工程、冷却した混練物を粉砕する工程
および粉砕物を分級する工程からなる静電潜像現像用ト
ナーの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低温定着が可能な静
電潜像現像用トナーの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置等の画像形成装置の定着方
式としては、圧力定着方式、フラッシュ定着やオーブン
定着等の非接触加熱定着方式、熱ロール定着等の接触加
熱定着方式等が採用されており、特に接触加熱定着方式
は圧力定着方式に比べ高速化が可能であり、また非接触
加熱定着方式に比べ熱効率が高く、比較的高温の熱源を
用いることができ装置の小型化やエネルギーの節約を図
ることができるため、最も普及している定着方式であ
る。近年このような接触加熱定着方式の電子写真装置に
対して、さらなる高速化や省エネルギー化が要求されて
きており、このためトナーに対して低温定着特性が要求
されている。低温定着が実現すれば電子写真装置の省エ
ネルギー化が図れるばかりでなく、ウォームアップ時間
も短縮することができ、より快適な操作性を得ることが
できる。

【０００３】ところで上述した接触加熱定着方式におい
ては、オフセット現象の発生という問題がある。例え
ば、熱ロール定着方式では、定着時に像を構成するトナ
ーの一部が熱ロールの表面に転移し、これが次に送られ
てくる転写紙に再転写して画像を汚染するという現象で
ある。従来より、熱ロール定着用トナーのオフセット現
象を防止する技術として、ポリプロピレン等の合成ワッ
クスをオフセット防止剤（離型剤）としてトナー中に添
加する技術が知られているが、低温定着用トナーにおい
ては、低温の定着温度領域で十分に溶融しオフセット防
止剤として機能するワックスを選択する必要があり、例
えば特開昭６０−２５２３６６号公報や特開平０３−５
７６４号公報には、オフセット防止剤としてカルナバワ
ックス等の天然ワックスを使用することが記載されてい
る。

【０００４】一方トナーを構成するバインダー樹脂に
は、例えば耐熱保管性、定着性等の特性に優れているこ
とが要求されるが、耐熱保管性を向上させるためにはガ
ラス転移点を高くすることが有効であり、定着性を向上
させるには軟化点を低くすることが有効である。しか
し、樹脂特性においてガラス転移点と軟化点は密接に関
係する特性であり、１種のバインダー樹脂で上記特性を
満足させることが樹脂設計上困難であるため、ガラス転
移点の高いバインダー樹脂（相対的に軟化点も高くな
る）と軟化点の低いバインダー樹脂（相対的にガラス転
移点の低くなる）とを混合して用いることが知られてい
る。

【０００５】しかしこのような２種類の樹脂を用いて良
好な特性を示すトナーを得るためには、トナー粒子中に
２種類のバインダー樹脂を均一に分散含有させる必要が
ある。ところが、このようなバインダー樹脂はトナーの
製造時の原料混合の工程において粉砕される粒径が異な
ってしまうため、これらのバインダー樹脂粒子の均一な
混合物を得ることがであった。そのため最終製品である
トナー中において一方のバインダー樹脂の偏積が生じ、
これが原因となって耐熱性が低下してしまうという問題
が生じてしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱
保管性に優れ、非オフセット領域の広い静電潜像現像用
トナーの製造方法を提供することである。また、本発明
の目的は、耐熱保管性に優れた低温定着用の静電潜像現
像用トナーの製造方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、軟化点が１３
０〜１５０℃でガラス転移点が６０〜７０℃のバインダ
ー樹脂からなり、その体積平均粒径が５００〜１５,０
００μｍであるバインダー樹脂粒子Ａと、軟化点が９０
〜１０５℃でガラス転移点が５３〜６４℃のバインダー
樹脂からなり、その体積平均粒径がバインダー樹脂粒子
Ａの１.５〜２.５倍であるバインダー樹脂粒子Ｂとを乾
式混合する工程、この混合物を溶融混練する工程、冷却
した混練物を粉砕する工程および粉砕物を分級する工程
からなる静電潜像現像用トナーの製造方法に関する。

【０００８】本発明は、バインダー樹脂粒子、着色剤、
オフセット防止剤および必要に応じて荷電制御剤、磁性
粉、トナーの分級微粉等を乾式混合する工程、この混合
物を溶融混練する工程、冷却した混練物を粉砕する工程
および粉砕物を分級する工程からなるトナーの製造方法
に関するものである。

【０００９】本発明においては、軟化点が１３０〜１５
０℃でガラス転移点が６０〜７０℃のバインダー樹脂Ａ
と、軟化点が９０〜１０５℃でガラス転移点が５３〜６
４℃のバインダー樹脂Ｂとを使用する。上記熱的特性を
有するバインダー樹脂Ａを使用することにより、トナー
の耐熱保管性を向上させ、非オフセット領域を拡大する
ことができる。また、上記熱的特性を有するバインダー
樹脂Ｂを使用することにより、トナーの定着性、特に低
温定着性を向上させることができる。

【００１０】ところで、上記製造方法において単に上記
２種類のバインダー樹脂ＡおよびＢを使用してトナーの
製造を行っても２種類のバインダー樹脂を使用した効
果、即ち耐熱保管性向上、非オフセット領域の拡大およ
び定着性の向上が得られないことが判明した。これは本
発明者等の知見によれば、以下の現象が原因となってい
ると考えられる。即ち、混合工程はヘンシェルミキサー
等の混合装置を使用すると被混合物に剪断力が付与さ
れ、被混合物はその剪断力により粉砕されながら混合さ
れるが、２種類のバインダー樹脂の粉砕性が異なるた
め、得られた混合物中におけるバインダー樹脂Ａとバイ
ンダー樹脂Ｂの粒径が大きく異なってしまい、この粒径
差が原因となって混合物中にバインダー樹脂粒子Ａとバ
インダー樹脂粒子Ｂとの偏在が生じてしまる。混合物が
不均一で各バインダー樹脂粒子の偏在が生じていると、
混練機に送られる混合物の各バインダー樹脂粒子の比率
が一定でなくなるため、順次溶融混練されて得られた混
練物中の各バインダー樹脂の含有量にも偏在が生じてし
まい、最終的に混練物を粉砕して得られた各トナー粒子
の各バインダー樹脂含有量が不均一になってしまうので
ある。このような場合、得られたトナーはバインダー樹
脂Ａをほとんど含有していないトナー粒子やバインダー
樹脂Ａの含有量の多いトナー粒子等の混合物となってし
まうため、所望の特性を有するトナーを得ることができ
なくなってしまう。

【００１１】このような観点から本発明は、混合工程に
使用するバインダー樹脂粒子Ａの体積平均粒径を５００
〜１５,０００μｍに調整し、且つバインダー樹脂粒子
Ｂの体積平均粒径をバインダー樹脂粒子Ａの１.５〜２.
５倍に調整したものであり、それによって混合時にヘン
シェルミキサー等の剪断力で各バインダー樹脂粒子が粉
砕されても、粉砕後の粒径が略同様の粒径になり均一混
合性に優れた混合物が得られるようになる。

【００１２】本発明においてトナーを製造するにあたっ
ては、まずバインダー樹脂粒子、着色剤および必要に応
じて荷電制御剤、オフセット防止剤、分級微粉、磁性粉
等の成分をヘンシェルミキサー等の高剪断混合可能な混
合機により混合する。また、均一混合性をより向上させ
るために、まず２種類のバインダー樹脂粒子のみ、ある
いはこれと荷電制御剤またはオフセット防止剤とを混合
し（第１混合工程）、得られた混合物と着色剤および必
要に応じて荷電制御剤、オフセット防止剤、分級微粉、
磁性粉等の成分とを混合（第２混合工程）する分割２段
混合を行ってもよい。次に、得られた均一混合物を溶融
混練してバインダー樹脂中に着色剤やワックス等の成分
が均一に分散された混練物を得、冷却した混練物を粉砕
した後、粗粉並びに微粉を分級して体積平均粒径が５〜
１２μｍのトナーを製造する。なお、分級により発生し
た粗粉は再度粉砕工程に供給して使用することができ、
また微粉は上述した混合工程に供給してトナー原料とし
て使用することができる。

【００１３】上記混合工程における混合条件は、使用す
る混合装置や材料によっても異なるため一概には言えな
いが、基本的には各材料が均一に混合されるように設定
すればよく、例えばヘンシェルミキサーを用いて混合す
る場合には、その周速を１０〜７０ｍ／ｓｅｃ、混合時
間を３０秒〜１０分程度に設定すればよい。得られたト
ナー粒子に、シリカ、アルミナ、チタニア等の流動化剤
や樹脂微粒子等のクリーニング助剤等を後処理剤として
外添することが好ましい。

【００１４】バインダー樹脂ＡおよびＢとしては、上述
した熱的特性を有する熱可塑性樹脂を使用することがで
き、例えばポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、
アクリル系樹脂、メタアクリル系樹脂、スチレン−アク
リル共重合系樹脂、スチレン−メタアクリル共重合系樹
脂、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が挙げら
れ、これらを単独または複数組み合わせて使用すること
ができる。バインダー樹脂Ａとバインダー樹脂Ｂの混合
比率は、最終的に得られたトナーを使用する画像形成装
置の定着温度等の設定条件等によって異なるが、バイン
ダー樹脂Ａが多すぎたりバインダー樹脂Ｂが少なすぎた
りすると低温定着性が得られなくなり、またバインダー
樹脂Ａが少なすぎたりバインダー樹脂Ｂが多すぎたりす
ると耐熱保管性が損なわれたりするため、重量比でバイ
ンダー樹脂Ａ／バインダー樹脂Ｂが３／７〜９／１、好
ましくは５／５〜８／２が好適である。

【００１５】またオフセット防止剤としては、軟化点が
６０〜１１０℃のものを使用することが低温定着トナー
を製造する観点から好ましい。このようなワックスとし
ては天然ワックスが好適である。好ましい天然ワックス
としてはカルナバワックス、ライスワックス、サゾール
ワックス、蜜蝋等が挙げられる。本発明にかかるトナー
には、上述したオフセット防止剤以外に以下のオフセッ
ト防止剤を高温側の非オフセット領域の拡大のために添
加してもよい。このようなワックスとしては軟化点が１
１０〜１５０℃、好ましくは１２０〜１５０℃のワック
スを使用することができ、例えばポリエチレンワック
ス、酸化型ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワッ
クス、酸化型ポリプロピレンワックス等が挙げられる。
本発明によって得られたトナーは、キャリアとともに
使用する二成分トナー、磁性粉を添加する磁性−成分ト
ナーあるいは非磁性−成分トナーとして適用可能であ
る。

【００１６】

【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明する。合成樹脂の製造 ポリエステル樹脂（Ａ）の合成 〔配合原料〕 ビスフェノールＡ-（２,２）-プロピレンオキ サイド付加物 ２３ 重量部 イソフタル酸 １２ 〃 コハク酸 ２ 〃 ジエチレングリコール ２ 〃 グリセリン １ 〃

【００１７】還流冷却機、水分離装置、窒素ガス導入
管、撹拌装置、温度計を付した５Ｌ容の４つ口フラスコ
に、上記に示した量の多価カルボン酸および多価アルコ
ール並びに脱水触媒としてこれらの合計量の０.０５重
量％のジブチル錫オキサイドを仕込み、次いでフラスコ
内に窒素ガスを導入しながら、内温２４０℃で脱水重縮
合を行い、ポリエステル樹脂（Ａ−１）を得た。

【００１８】次に、還流冷却機、水分離装置、窒素ガス
導入管、撹拌装置、温度計を付した５Ｌ容の４つ口フラ
スコに、上記で得たポリエステル樹脂１,０００重量部
とキシレン１,０００重量部とを仕込み、溶解後、これ
を窒素気流下内温１２０℃に保ち、ここへ５０重量部の
ジフェニルメタン-４,４′-ジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ）を４分割して１時間毎に４回にわけて添加し、この
温度で更に１時間反応させた。次いでフラスコに溶媒分
離装置を付し、内温を徐々に上げて、常圧にてキシレン
を溜去し、更に減圧装置を付して内温１９０℃、内圧１
０ｍｍＨｇにて揮発分を完全に溜去して軟化点が１４５
℃、ガラス転移点が６８℃のウレタン変性ポリエステル
樹脂（Ａ）を得た。

【００１９】 ポリエステル樹脂（Ｂ）の合成 〔配合原料〕 ビスフェノールＡ-（２,２）-プロピレンオキ サイド付加物 １６.２ 重量部 イソフタル酸 ４.７ 〃 コハク酸 １.７ 〃 ジエチレングリコール １.０ 〃 上記原料を用いて、ポリエステル樹脂（Ａ−１）と同様
の方法でポリマーを合成し、軟化点が９５℃、ガラス転
移点が５６℃のポリエステル樹脂（Ｂ）を得た。

【００２０】 スチレン-アクリル樹脂（Ｃ）の合成 〔配合原料〕 スチレン ９０ 重量部 ｎ-ブチルメタクリレート １０ 〃 ３,３,５-トリメチルシクロヘキサノン ０.１ 〃 ジ-ｔ-ブチルパーオキシケタール ８ 〃 トルエン １００ 〃

【００２１】上記原料を、撹拌機、冷却管、温度計付き
の反応容器に入れ、十分溶解した後、窒素気流を通じて
酸素を追い出した。次に、徐々に８０℃まで昇温し、８
０℃で３時間保った。更に１１０℃まで昇温し、１０時
間保った後、室温まで冷却し、その温度を保持した。次
に加熱減圧釜に入れて、８０℃、１０ｍｍＨｇ〜０.１
ｍｍＨｇで脱溶媒して軟化点が１３５℃、ガラス転移点
が６５℃のスチレン-アクリル樹脂（Ｃ）を合成した。

【００２２】 スチレン-アクリル樹脂（Ｄ）の合成 〔配合原料〕 スチレン ８０ 重量部 ｎ-ブチルアクリレート ２０ 〃 ベンゾイルパーオキサイド １５ 〃 トルエン ５００ 〃

【００２３】上記原料を、撹拌機、冷却管、温度計付き
の反応容器に入れ、十分溶解した後、窒素気流を通じて
酸素を追い出した。次に、徐々に８０℃まで昇温し、８
０℃で３時間保った。更に１１０℃まで昇温し、３時間
保った後、室温まで冷却し、その温度を保持した。次に
加熱減圧釜に入れて、８０℃、１０ｍｍＨｇ〜０.１ｍ
ｍＨｇで脱溶媒して軟化点が９５℃、ガラス転移点が５
５℃のスチレン-アクリル樹脂（Ｄ）を合成した。

【００２４】参考例 〔原料〕 ポリエステル樹脂（Ａ） ８０ 重量部 （体積平均粒径１,０００μｍ、軟化点１４５℃、ガラス転移点６８℃） ポリエステル樹脂（Ｂ） ２０ 〃 （体積平均粒径１,６００μｍ、軟化点９５℃、ガラス転移点５６℃） 荷電制御剤 ２ 〃 （ボントロンＳ-３４；オリエント化学社製） カルナバワックス ２.５ 〃 （形状：フレーク状、厚み１.２ｍｍ、 粒径分布：５０ｍｍメッシュ以上１重量％、 ２０ｍｍメッシュ以下９５重量％ ５ｍｍメッシュ以上６４重量％、 針入度：１〜２、軟化点：８５℃、酸価：５、加藤洋行社製）

【００２５】以上のトナー組成物をヘンシェルミキサー
で混合（第１混合）した後、更にカーボンブラック（モ
ーガルＬ：キャボット社製）５重量部をヘンシェルミキ
サーに投入し混合（第２混合）した。得られた混合物を
２軸押出混練機により溶融混練し、得られた混練物を冷
却後、フェザーミルで粗粉砕、ジェットミルで微粉砕し
た後、気流式分級機で分級して微粉を除去し体積平均粒
径８.５μｍのトナー粒子を得た。

【００２６】実施例 １ 参考例１の分級工程で発生した分級微粉１０重量部を第
２混合工程でカーボンブラックとともにヘンシェルミキ
サーに投入する以外は参考例１と同様にしてトナー粒子
を得た。このトナー粒子に対して０.５重量％の疎水性
シリカ（Ｈ−２０００：ヘキスト社製）をヘンシェルミ
キサーで混合して表面処理を行いトナーＡを得た。

【００２７】実施例 ２ 実施例１で使用したトナー組成物（ポリエステル樹脂、
荷電制御剤、カルナバワックス、カーボンブラック、分
級微粉）を同時にヘンシェルミキサーで混合する以外は
実施例１と同様の材料および製造方法により体積平均粒
径８.４μｍのトナーＢを得た。

【００２８】実施例 ３ ポリエステル樹脂（Ｂ）の体積平均粒径を２,３００μ
ｍに変更する以外は実施例１と同様の材料および製造方
法により体積平均粒径８.２μｍのトナーＣを得た。

【００２９】実施例 ４ ポリエステル樹脂（Ａ）の体積平均粒径を７００μｍ
に、またポリエステル樹脂（Ｂ）の体積平均粒径を１,
４００μｍに変更する以外は実施例１と同様の材料およ
び製造方法により体積平均粒径８.１μｍのトナーＤを
得た。

【００３０】実施例 ５ ポリエステル樹脂（Ａ）の体積平均粒径を１,４００μ
ｍに、またポリエステル樹脂（Ｂ）の体積平均粒径を
２,２００μｍに変更する以外は実施例１と同様の材料
および製造方法により体積平均粒径８.１μｍのトナー
Ｅを得た。

【００３１】実施例 ６ カルナバワックスの添加量を１.５重量部とし、更に低
分子量ポリプロピレン（ＴＳ−２００、軟化点：１４５
℃、三洋化成社製）１.０重量部を使用する以外は実施
例１と同様の材料および製造方法により体積平均粒径
８.２μｍのトナーＦを得た。

【００３２】参考例２ 〔原料〕 スチレン-アクリル樹脂（Ｃ） ８０ 重量部 （体積平均粒径１０００μｍ、軟化点１３５℃、ガラス転移点６５℃） スチレン-アクリル樹脂（Ｄ） ２０ 重量部 （体積平均粒径１６００μｍ、軟化点９５℃、ガラス転移点５５℃） 荷電制御剤 ３ 〃 （ニグロシンベースＥＸ：オリエント化学工業社製） カルナバワックス ３.５ 〃 （形状：フレーク状、厚み：１.２ｍｍ、 粒径分布：５０ｍｍメッシュ以上が１重量％、 ２０ｍｍメッシュ以下が９５重量％、 ５ｍｍメッシュ以上が６４重量％、 針入度：１〜２、軟化点：８５℃、酸価：５、加藤洋行社製）

【００３３】以上のトナー組成物をヘンシェルミキサー
で混合（第１混合）した後、更にカーボンブラック（Ｍ
Ａ＃８：三菱化学社製）７重量部をヘンシェルミキサー
に投入し混合（第２混合）した。得られた混合物を２軸
押出混練機により溶融混練し、得られた混練物を冷却
後、フェザーミルで粗粉砕、ジェットミルで微粉砕した
後、気流式分級機で分級して微粉を除去し体積平均粒径
８.３μｍのトナー粒子を得た。

【００３４】実施例 ７ 参考例２の分級工程で得られた分級微粉１０重量部を第
２混合工程でカーボンブラックとともにヘンシェルミキ
サーに投入する以外は参考例２と同様にしてトナー粒子
を得た。このトナー粒子に対して０.５重量％の疎水性
シリカ（Ｈ−２０００：ヘキスト社製）をヘンシェルミ
キサーで混合して表面処理を行い体積平均粒径８.３μ
ｍのトナーＧを得た。

【００３５】実施例 ８ 実施例７で使用したトナー組成物（スチレン-アクリル
樹脂、荷電制御剤、カルナバワックス、カーボンブラッ
ク、分級微粉）を同時にヘンシェルミキサーで混合する
以外は実施例７と同様の材料および製造法により体積平
均粒径８.２μｍのトナーＨを得た。

【００３６】実施例 ９ カルナバワックスの添加量を２.０重量部とし、更に低
分子量ポリプロピレン（ビスコール５５０Ｐ、軟化点：
１５０℃、三洋化成社製）１.５重量部を使用する以外
は実施例７と同様の材料および製造法により体積平均粒
径８.３μｍのトナーＩを得た。

【００３７】比較例 １ ポリエステル樹脂（Ｂ）の体積平均粒径を１,３００μ
ｍに変更する以外は実施例１と同様の材料および製造方
法により体積平均粒径８.４μｍのトナーＪを得た。

【００３８】比較例 ２ ポリエステル樹脂（Ｂ）の体積平均粒径を２,７００μ
ｍに変更する以外は実施例１と同様の材料および製造方
法により体積平均粒径８.１μｍのトナーＫを得た。

【００３９】比較例 ３ スチレン−アクリル樹脂（Ｄ）の体積平均粒径を１,２
００μｍに変更する以外は実施例７と同様の材料および
製造方法により体積平均粒径８.３μｍのトナーＬを得
た。

【００４０】本発明において、耐熱性およびオフセット
性は下記の方法および基準により評価した。耐熱性 トナー５ｇをガラスビンに入れ、６０℃の環境下に５時
間置いたとき、トナー凝集を生じたものを×、トナー凝
集がほとんど見られないものを○、全く見られないもの
を◎とした。オフセット性 上記のように調製したトナーＡ〜Ｆ、ＪおよびＫについ
て、定着ローラの設定温度を可変に改造した電子写真プ
リンター（ＳＰ１０００、ミノルタ社製）を用いて、ロ
ーラの設定温度を５℃おきに１００〜２２０℃まで変化
させてトナー像を定着させ、オフセットの発生していな
い温度範囲を求めた。またトナーＧ〜ＩおよびＬについ
ては、下記複写機用のキャリアとトナー混合比が５重量
％となるように混合した現像剤を使用し、定着ローラの
設定温度を可変に改造した電子写真複写機（ＥＰ４１０
０、ミノルタ社製）を用いて、ローラの設定温度を５℃
おきに１００〜２２０℃まで変化させてトナー像を定着
させ、オフセットの発生していない温度範囲を求めた。
実施例および比較例において得られたそれぞれのトナー
の評価結果を表１に記載した。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【発明の効果】本発明のトナーの製造方法によれば、広
い定着温度範囲でオフセットが発生せず鮮明な画像が安
定して得られ、また高温で保管した場合もトナーの凝集
がほとんど発生せず耐熱保管性に優れたトナーを提供す
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 秀信 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 永澤 克司 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟化点が１３０〜１５０℃でガラス転移
   点が６０〜７０℃のバインダー樹脂からなり、その体積
   平均粒径が５００〜１５,０００μｍであるバインダー
   樹脂粒子Ａと、軟化点が９０〜１０５℃でガラス転移点
   が５３〜６４℃のバインダー樹脂からなり、その体積平
   均粒径がバインダー樹脂粒子Ａの１.５〜２.５倍である
   バインダー樹脂粒子Ｂとを乾式混合する工程、この混合
   物を溶融混練する工程、冷却した混練物を粉砕する工程
   および粉砕物を分級する工程からなることを特徴とする
   静電潜像現像用トナーの製造方法。