JPH0416861A - 静電潜像現像用トナーおよび静電潜像現像用トナーの製造方法 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真法、あるいは静電記録法などにおけ
る静電潜像の現像に用いるトナーおよびその製造方法に
関する。

（従来の技術） 静電潜像の現像法としては、（ａ）導電性コラ上にトナ
ーの薄層を形成して静電潜像に近接または接触させて現
像する一成分現像法、（ｂ）トナーより大きな粒径のキ
ャリアー粒子と混合撹拌してトナーを所定の極性に摩擦
帯電せしめて静電潜像に近接または接触させて現像する
二成分現像法、および（Ｃ）約１ミクロン前後のトナー
微粒子を絶縁性液体中に分散した液体中に、潜像を浸漬
する成体現像法が一般的に知られている。

ところで、前記（ａ）　、　（ｂ）の場合、つまり乾式
現像用のトナーは、一般に次のようにして製造されてい
る。第１の手段は、混練粉砕式あるいは乾式混練法と呼
ばれる方法である。すなわち、熱可塑性樹脂を母体とし
、さらに着色剤と必要により磁性材粉末、摩擦帯電制御
剤、離型剤などを加えて加熱溶融混練した後、冷却化し
て粉砕分級し、船釣には８〜２０μｍの平均粒子径のト
ナー粒子を得、さらに流動性や帯電性の改善を行うため
に疎水性シリカ微粒子や酸化チタン微粒子などの、いわ
ゆる外添剤あるいは表面処理剤を添加混合して表面を被
覆することにより所望のトナーを得る方法である。

第２の手段は、たとえば特公昭３Ｂ−１０２３１号公報
、特公昭４７−５１８３０５号公報などに開示されてい
る懸濁重合法である。この懸濁重合法は、重合性の不飽
和基を有するモノマー（単量体）微粒子と着色剤、必要
により磁性材粉末、摩擦帯電制御剤、離型剤などを水な
どの溶媒中に界面活性剤などを用いて分散撹拌し、６０
℃〜９０℃程度の温度下で重合開始剤の作用下で重合と
造粒を行うことにより、所定の大きさのトナー粒子を得
た後、洗浄と乾燥を行って粉末状とし、さらにその後に
流動性や帯電性の改善を行うため、疎水性シリカ微粒子
や酸化チタン微粒子などを混合添加して表面を被覆する
ことにより所望のトナーを得る方法である。なお、要す
れば外添剤の添加に先立って、または外添剤で被覆した
後のいずれかにおいて、分級により粒子径分布を整えて
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の静電潜像現像用トナーおよび
その製造方法には次のような問題がある。たとえば懸濁
重合法は、混練と粉砕を必要としないため工程を簡略化
できるとともに、より小さなトナー粒子を効率的に得る
のに適しているため、将来の有力なトナー製法と目され
ている。しかし、このトナーの製造工程においては、ト
ナー粒子を形成するところまでは湿式で行い、乾燥後に
外添剤を添加するという、湿式と乾式の２工程が必要な
点て繁雑さが残されている。

なお、上記懸濁重合法によるトナー製造プロセスにおい
て、トナー表面の被覆という目的とは異なるが、重合性
の単量体（モノマー）分散時などの初期の段階で、シリ
カ粉などを分散助剤としての目的で加えている例がある
。しかし、この場合にはシリカ粉などは重合造粒の段階
で、モノマーの油滴の中に取込まれてしまい、最終的に
できた重合樹脂粒子の表面には殆ど露出状態の外添剤は
存在しない。結果的にトナー内部にシリカが含有される
ものの、肝心のトナー表面はシリカで被覆されておらず
、前記したように乾燥後に改めて外添剤を加えねばなら
ないのが実情である。この場合、重合の最終段階におい
ても十分なシリカなどが残留するように当初より多量の
シリカなどを加えておくことが考えられるが、最後まで
残留してトナー表面を被覆するほど多量のシリカを当初
より加えると、重合反応や重合粒子の形成（造粒）に著
しい障害が生じるという問題がある。

このように、従来のトナーの製造方法においては、乾燥
粉末状態で単純に機械的に外添剤を混合しているため、
添加された外添剤は主に静電気的な力により付着してい
るのみである。このため、使用中（現像中）に、外添剤
がトナー粒子から離脱してキャリアー粒子や感光体に付
着し易いとという不都合が認められる。つまり、前記離
脱した外添剤が、しばしば感光体のクリーニング障害や
現像性能が短期間で低下を招来する主原因となっていた
。

また、前記外添剤の離脱による障害は、−成分現像法に
おいても顕著に発生する。すなわち、現像ローラ上のト
ナーが現像ローラとの間の離型性や流動性の役割を果た
すシリカなどの外添剤を失うため、急激な現像感度の低
下を来たしたり、離脱した外添剤の影響により摩擦帯電
性が損なわれて画像不良を来たすという問題がある。さ
らに、上記したように基本的に外添剤が離脱し易いとい
う欠点があるため、添加量を多くするとさらに離脱し易
くなり副作用が顕著に現れるため、必要十分な添加量を
加えることができず、トナー表面を外添剤で完全に被覆
することは困難であった。そのため、放置時にトナー同
士が凝集して固化するのを防止する離型剤としての機能
にも、保存性や流動性の改善にも限界が生じるという課
題を残していた。

さらに、トナーの保存性改良のためには、トナーの主成
分を成す樹脂として、ガラス転移点の高いものを選択し
なければならず、一方、定着性の改善方向は逆にガラス
転移点を下げねばならないという全く相反する要求要素
があり、満足するレベルでの調整が難しかった。また、
これらの問題は、トナー粒径を小さくするほど顕著であ
り、画質的にすぐれた小粒径トナーの実用化には、この
問題の解決が必須の要件である。

本発明者は、上記問題点を解決するために、トナーに対
する外添剤の様々な添加方法を研究した結果、外添剤を
トナーを構成する樹脂に融着させることがトナーからの
外添剤の離脱防止に有力であるとの考えから、熱気中で
風力分散させたトナーと外添剤とを混合し、その外添剤
で被覆することを試みたが、温度管理が難しく、トナー
が溶けすぎてトナー同士が融着してしまったり、外添剤
がトナー粒子の内部に入ってしまい機能しなくなったり
、温度が低すぎて十分に融着しないなど、外添剤を良好
に被覆させるための均一で高精度な温度管理などが困難
で目的は達成できなかった。

このように従来のトナーでは、かかる諸問題は解決に至
っておらず、より改良された高性能トナーを実現する上
での解決すべき共通の問題点であった。また、粒径がお
よそ８μｍより小さなトナーを作ること自体も難しく、
特に液体現像用に用いる１μｍ前後の粒径を有するトナ
ーの製造は粉砕法では不可能である。これは、懸濁重合
法によれば可能であるが、このような微粉に前記したよ
うな手段で外添剤を添加することは困難なため十分な性
能を得ることはできなかった。

本発明は上記問題点の解決図るべくなされたもので、よ
り強固で均一な外添剤被覆を有する耐久性、定着性、保
存性および画質などににすぐれた静電潜像現像用トナー
と、この静電潜像現像用トナーを容易に得ることのでき
る製造方法の提供を目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、熱可塑性の合成樹脂を主成分として成るトナ
ー粒子本体を溶融混練法で造粒し、このトナー粒子本体
および外添剤を水などの溶媒中にドデシルベンゼンスル
ホン酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、オク
チル硫酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウムなどの界面
活性剤を用いるなどの適切な条件下で分散し、トナー樹
脂のガラス転移点もしくは軟化点以上に加熱し適度の撹
拌を行うことにより、トナー表面に均一で強固な被覆が
なされることの知見に基づくものである。

すなわち、上記手段においては、トナーと水の比重が近
似しているため、トナー粒子本体および被覆する外添剤
を、均一にしかも長時間分散維持することができ、温度
の制御も容易で均一にしかも高精度に所要の被覆が行え
るため、所望のトナー表面処理が可能となることを見出
し、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明は溶融混練法により製造された所望の
粒径を有するトナー粒子本体を、流動性付与、帯電制御
、あるいは凝集防止などの外添剤とともに溶媒中に分散
懸濁させる一方、その分散懸濁液の温度を前記トナー粒
子本体を構成する樹脂のガラス転移点以上に上昇せしめ
て撹拌することにより、前記トナー粒子本体表面を前記
外添剤で被覆し、脱水、乾燥せしめたことを特徴とする
静電潜像現像用トナーおよびその製造方法である。

（作用） 本発明に係る静電潜像現像用トナーは、着色剤など含有
する熱可塑性樹脂を主成分として成るトナー粒子本体と
、このトナー粒子本体表面を被覆する外添剤層とを有し
、かつ前記外添剤層がトナー粒子本体表面に熱融着した
形で一体化した構成を成している。すなわち、本発明に
よれば、着色剤など含有する熱可塑性樹脂を主成分とし
て成るトナー粒子本体および疎水性シリカ、酸化チタン
、アルミナなどの金属酸化物、ポリフッ化エチレンなど
のフッ素樹脂など、流動性や凝集性の改良あるいは帯電
性の改良などを目的とした外添剤を水などの分散液中に
分散させ、その分散系を前記熱可塑性樹脂のガラス転移
点以上の温度で加熱撹拌して、外添剤をトナー粒子本体
表面に融着したことを骨子としている。

上記外添剤がトナー粒子本体表面に融着した構成を成し
ていることにより、本発明に係る静電潜像現像用トナー
は、すぐれた耐久性、定着性、保存性および画質などを
保持・発揮する。また製造も液中分散法でなされるため
、所要温度のコントロールも容易で、所望のトナーを再
現性よく得ることも可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１ 第１図は本発明に係る静電潜像現像用トナーの製造工程
例を示すフローチャートであり、先ずバインダー樹脂と
してのスチレン−アクリ、ル酸エステル共重合樹脂（三
菱レーヨン、ガラス転移点６５℃）および着色剤として
のカーボンブラック粉末を用い、公知の溶融混線粉砕法
によって、平均体積粒径１１．８μ　の外添剤未添加の
トナー粒子本体を先ず製造した。

上記で製造したトナー粒子本体１００部を、水５０００
部に分散安定剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナ
トリウム　０．１部とともに分散させ、トナー粒子本体
分散液Ａを調製した。

一方、粒径１５〜２０ｍμ（ミリミクロン）の疎水性シ
リカ（Ｒ９７２）　　５部とメタノール７０部とを予め
高速撹拌機（ナノマイザー）により湿潤させた外添剤Ｂ
を、前記トナー粒子本体分散液Ａに加え、２〜ｂ プロペラ式撹拌機（ホモジナイザー）を備えた処理槽Ｃ
にて比較的激しい乱流を起こす程度の撹拌をしながら４
時間保持して、前記トナー粒子本体表面に疎水性シリカ
微粒子を熱融着させて外添剤層を被覆した。

次いで、前記外添剤層を被覆したトナー粒子を含有する
分散液系を洗浄手段りに送り、前記分散液系の水を除い
た後、蒸溜水により洗浄を行い、乾燥手段Ｅにて４５℃
で減圧乾燥を１０時間行って、表面処理（外添剤被覆）
された乾燥トナー粒子を得た。さらに、このトナー粒子
を分級機Ｆにがけ粗大粒子を除去した。この分級工程は
、粗大粒子が発生しなければ不要であり、本発明では必
須の工程ではない。

次に、上記で得たトナーをコールタ−カウンターで粒径
を測定したところ、５０％平均粒子径は１２５μｍであ
った。このトナー　１ｋｇ当り、電子写真用フェライト
キャリアー（ＰＳＬ１０２０１３．関東電化製）４０ｇ
を混合して二成分現像剤を作成し、市販のブローオフ帯
電量ｎ１定機で、帯電量を測定したところ、マイナス３
４μｃ／ｇ（マイクロクーロン／グラム）であった。ま
た、トナーの保存性テストのために、ポリエチレン容器
の中に入れて５０℃の水槽の中に２０時間放置した後も
、凝集や固化は全く認められなかった。なお、流動性の
評価は定量的評価は省略したが、透明容器を振ることに
よる、既存のトナーとの官能比較テストでも容易により
高い流動性を持つことがわかった。

上記調製したトナー（現像剤）を用い、市販の電子写真
複写機（ＢＤ５１１０東芝製）で複写画像を撮ったとこ
ろ、画像濃度および白地部地汚れ、鮮鋭度あるいは定着
性など、いずれもテスト複写機の正規の現像剤と同等以
上の初期特性が得られた。

さらに、この現像剤の耐久性をテストするために、上記
条件でトナーを多量に作り　５万枚に及ぶ複写を行った
が、感光体へのトナー成分のフィルミングはほとんど認
められず、また、画質の変化も正規現像剤に比べて格段
に少なく、耐刷性の向上が確認された。このトナーを電
子顕微鏡で観察したところ、形状は熱溶融によりほぼ完
全な球形を呈しており、その表面は極めて均一かつ緻密
に疎水性シリカで被覆されていた。しかも、この外観は
寿命テストを行った後もほとんど変化が認められなかっ
た。

この理由は、樹脂粒子が軟化温度あるいはガラス転移点
より高い温度下に置かれ、粘性を持った状態でシリカ粒
子と接触するため、完全に粘着あるいは融着するために
強い力で被覆されているためと判断される。しかも、被
覆された外添剤は完全にトナーの内部に全部が埋没して
いるのではなく、表面に露出した状態で付着しており、
これが本発明に係るトナーの最も大きな特徴である。ま
た、前記特徴により従来の添加方法では、実現できなか
った高い流動性や保存性（耐ブロッキング性）あるいは
高耐久性を呈する原因と判断される。

さらに、キャリアーへのシリカの付着がほとんど認めら
れないのは、万一付着しているだけかあるいは浮遊して
いるだけのシリカが存在していても、被覆処理後の洗浄
により除去されてしまい、最終的には存在しないことも
寄与しているためと判断される。

比較例 実施例１の場合において、液体中で外添剤の添加処理を
行わず、トナー重量に対して１％の疎水性シリカを、従
来の乾式外添剤添加方法によって添加して得たトナーを
電子顕微鏡で観察したところ、シリカ粉は局在的であっ
て粒子表面全面を覆っておらす、トナーの形状も不定形
であった。また、前記実施例１の場合と同じ条件による
保存テストでは、トナーの一部に強く振動を与えないと
解砕しない部分が生じた。

一方、詳細な製造条件は割愛するが、前記トナの保存テ
ストに耐える混練粉砕法で製造したガラス転移点７０度
の他のトナーの場合は、定着温度を２００℃に上げても
十分な定着強度が得られなかっｔ二。

実施例２ 実施例１の場合において、外添剤として粒子径０．５〜
２μｍのフッ素樹脂微粉（商品名カイナー）６部、界面
活性剤量０．２部として分散した他は同じ条件でトナー
を製造した。このトナーの帯電量は、マイナス４０μＣ
で、実施例１の場合と同じ複写機で複写テストを行った
ところ良好な画像が得られ、また保存性、流動性とも良
好であった。

実施例３ 実施例１の場合において、外添剤量を１０部、メタノー
ル９０部とした他は同じ条件でトナーを製造した。この
トナーも実施例１の場合とほぼ同じ結果が得られた。こ
のことは、外添剤を過剰に分散しておいても樹脂粒子表
面が軟化し、かつ覆われていない部分にのみ新たな外添
剤が粘着するので、余分な外添剤は取込まれないように
働くため、外添剤の適正分散量に余裕度が生じるものと
推測される。

以上の実施例および比較例などの検討から、溶融混練法
によって得られた所望の粒径および熱特性などを有する
トナー粒子本体を、そのトナー粒子本体の主成分を成す
樹脂のガラス転移点より高い温度、すなわちトナー樹脂
の軟化温度からその樹脂の溶融粘度ないし熱流動性を呈
する温度範囲に選択設定された水などの溶媒中で良好な
外添剤の被覆処理を達成し得る。なお、ワックスなど比
較的低温で溶融する成分を用いる場合は、余り高い温度
では溶出などが起こりやすく好ましくない。

一方、一連の検討の中て昇温温度と時間にも比較的に余
裕度があり、たとえば付着した外添剤がトナーの内部に
埋没してしまっても、トナー表面は再び粘性を取戻すた
め新たな外添剤が付着し、表面には常に完全には埋没し
ていない外添剤が半露出状態で埋設されているためと考
えられる。

なお、本発明に係るトナーは、使用される現像方式も上
記例示の方式に限定されるものではなく、従来知られて
いるあらゆる現像方式において、」（通にその機能を発
揮することは勿論である。

［発明の効果］ 上記のように、本発明に係る静電潜像現像用トナーおよ
びその製造方法によれば、混練粉砕後の、トナー粒子本
体としての形状や熱的条件が確立した後において、所要
の表面被覆処理がなされているため、比較的余裕度のあ
る条件下で、外添剤が高い強度で被覆され、長寿命で良
好な流動性や保存性（耐凝集性）を発揮する高機能な乾
式現像用トナーの提供が可能となった。

また、定着温度が低い樹脂を用いても、本発明に係る場
合は、保存性も改善され定着性との両立が容易で、定着
温度を低く抑えることができる。

つまり、現像装置の温度上昇や電力消費を低く抑えるこ
とができる利点も生じる。なお、本発明によるトナーは
現像方式を限定するものではなく、本発明の本質から従
来知られるあらゆる現像方式において、共通にその機能
を発揮するものであることを理解し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る静電潜像現像用トナーの製造工程
例を示すフローチャートである。 Ａ・・・・・・トナー粒子本体分散液 Ｂ・・・・・・湿潤化された外添剤 Ｃ・・・・・・外添剤被覆“処理槽 Ｄ・・・・・・洗浄手段 Ｅ・・・・・・乾燥手段 Ｆ・・・・・・分級機 出願人　　　　　株式会社　東芝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融混練法により造粒された樹脂を主成分として
   成る静電潜像現像用トナー粒子本体と、前記トナー粒子
   本体表面に被着形成された外添剤とを具備し、 前記外添剤がトナー粒子本体および外添剤粒子の分散懸
   濁液をトナー粒子本体の主成分を成す樹脂のガラス転移
   点以上の温度下での撹拌によって融着形成されたもので
   あることを特徴とする静電潜像現像用トナー。
2. （２）少くとも熱可塑性樹脂成分および着色剤を含む混
   合物を加熱混練した後粉砕して静電潜像現像用トナー粒
   子本体を造粒する工程と、 前記造粒したトナー粒子本体および外添剤粒子を分散媒
   体に加え分散懸濁液化させる工程と、前記分散懸濁液を
   トナー粒子本体の主成分を成す樹脂のガラス転移点以上
   の温度に昇温させ撹拌処理を加えトナー粒子本体表面に
   外添剤層を融着形成する工程と、 前記表面に外添剤層を融着形成したトナー粒子に洗浄・
   乾燥処理を施す工程とを具備して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。