JPH05127420A

JPH05127420A - 電子写真用トナーおよびその製法

Info

Publication number: JPH05127420A
Application number: JP3320029A
Authority: JP
Inventors: Junjiro Aoki; 恂次郎青木
Original assignee: Fuji Kagakushi Kogyo Co Ltd; Fujicopian Co Ltd
Current assignee: Fujicopian Co Ltd
Priority date: 1991-11-07
Filing date: 1991-11-07
Publication date: 1993-05-25

Abstract

(57)【要約】【目的】現用のプリンターやコピーマシンに用いるこ
とができて、しかも最高の画像鮮明度を得ることができ
る電子写真用トナーを得る。【構成】直径が５〜１０μｍの偏平な円板状のトナー
粒子より構成する。この偏平な円板状のトナー粒子は、
予め径２〜５μｍの球状のトナー微粒子を湿式重合法な
どによって作り、これを回転円板やエンドレスベルトに
高速で衝突させる方法などで偏平化することで製造でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プリンター，コピー
マシンなどに使用される電子写真用トナーおよびその製
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、電子写真用トナー（以下、トナー
と略記する。）は、スチレンーブダジエン共重合体，ス
チレンアクリル酸エステル共重合体などのバインダー樹
脂に、カーボンブラックなどの着色料，アゾ系染料など
の荷電制御剤などを配合し、これを加熱、混練したの
ち、これを機械的に微粉砕し、この微粒子を球形化した
のち分級して微細なトナー粒子とする方法で作られてい
る。このようなトナーでは、これを構成するトナー粒子
の粒径が５〜２０μｍの範囲にあり、その粒度ピーク
（Ｄｐ５０）が１０〜１１μｍ付近に存在している。

【０００３】一方、印刷物、複写物の鮮明度を高めるた
め、トナー粒子の粒径を５〜１０μｍ、好ましくは５〜
７μｍに細粒化し、かつその粒度ピークを約６μｍ付近
に持ってくる努力がなされている。しかしながら、上述
のいわゆる乾式製法では、必然的に粒径のバラツキが大
きくなり、かつ目的の粒径のトナー粒子を得るための分
級が困難であり、粒径が５〜１０μｍの範囲のトナー粒
子を製造することはほとんど不可能である。また、径が
５μｍ以下のトナー粒子では鮮明度の点では好適である
ものの現用のプリンター，コピーマシン等の性能上から
地汚れが生じ、実用し得ない。このため、近時、乳化重
合法や懸濁重合法などの湿式法が採用される機運にあ
り、粒径１μｍのトナー粒子を目標としているが、現用
のプリンター，コピーマシン等には使用できず、経済性
も劣っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】よって、この発明にお
ける課題は、印刷物、複写物の鮮明度を大きく改善する
ことのできるとともに現用のプリンター，コピーマシン
にそのまま使用できる電子写真用トナーおよびこれを製
造する方法を得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、トナーを
構成するトナー粒子として径５〜１０μｍの偏平な円板
状のトナー粒子を用いることで解決され、かかるトナー
粒子は、予め球状の径２〜５μｍのトナー素粒子を作
り、このトナー素粒子を偏平化する方法で製造される。
偏平化の方法などとしては、球状のトナー素粒子を回転
円板に高速で衝突させる方法などがある。また、球状の
トナー素粒子の製造には乳化重合法などが好適である。

【０００６】以下、この発明を詳しく説明する。この発
明のトナーは、図１に示すようにこれを構成するトナー
粒子１の形状が偏平な円板状のものであって、その直径
が５〜１０μｍ、好ましくは５〜７μｍの範囲にあり、
かつその厚さが０．１μｍ以上、好ましくは０．５〜１
μｍの範囲のものである。直径が５μｍ未満では地汚れ
が生じ、１０μｍを越えると鮮明度の向上がなされな
い。厚さが０．１μｍ未満ではトナー粒子自体の強度が
低下し、微かの外力で破壊され、円板状を保ちえない。

【０００７】また、このトナー粒子１は、正円の円板状
であることが好ましく、楕円、長円では鮮明性の点で劣
ることになる。また、断面形状は、図１に示した外周端
縁がほぼ直角になっているものに限られず、図２ないし
図３に示すようなものでもよく、本発明での偏平な円板
状とはこのようなものを含むものである。なお、これら
のトナー粒子１は、後述するように球状のトナー素粒子
を高速で回転円板等にに衝突させて作られるため、図
２，図３に示すように一方の偏平面は回転円板等の表面
に衝突したことにより平坦となっている。

【０００８】このようなトナーにあっては、印刷物、複
写物の画像の鮮明度が大幅に向上し、しかも現用のプリ
ンターやコピーマシンにそのまま使用することができ
る。また、偏平であるため、紙などの被記録体に付着す
る際、ほとんどのトナー粒子がよこたわる状態となり、
これにより熱定着における熱をトナー粒子の偏平な表面
で受けることになるので、熱効率が高いものとなり、溶
融時間の短縮が可能であり、印字速度の向上が可能とな
る。さらに、定着時においてトナー粒子が熱や圧力で押
しつぶされることがなく、これによっても鮮明性が向上
する。

【０００９】次に、本発明のトナー粒子の製造方法につ
いて説明する。本発明の製造方法の最大の特徴は、予め
微小球状のトナー素粒子を作り、この球状のトナー素粒
子を回転円板に高速で衝突せしめ、これによって瞬間的
にトナー素粒子を偏平に変形させて上述の形状のトナー
粒子とする点にある。

【００１０】トナー素粒子の製造は、その粒径２〜５μ
ｍと極めて小さいため、従来の乾式製法では適切でな
く、この発明では、いわゆる重合法が用いられる。この
重合法は、バインダー樹脂となる種々のモノマー中に、
カーボンなどの着色材、荷電制御剤などを混合あるいは
溶解してトナー配合物とし、このトナー配合物を種々の
重合法によって重合し、トナー素粒子を得るものであ
る。

【００１１】上記重合法としては、乳化重合法，懸濁重
合法などの汎用の湿式重合法や、超音波を用いてトナー
配合物を分散媒に微小分散化しこれに紫外線を照射して
重合させる方法、γ線，電子線などの放射線を利用する
重合法などがある。

【００１２】トナー配合物の主体をなすモノマーとして
は、スチレン，メチル（メタ）クリレート，ブチル（メ
タ）クリレート，ヒドロキシエチル（メタ）クリレート
などの（メタ）アクリル酸エステルや紫外線架橋性モノ
マーあるいはプレポリマーが用いられる。乳化重合法に
よる場合には、乳化剤を用いることが望ましく、この乳
化剤としてはドデシルベンゼン硫酸ナトリウム，ドデシ
ルアルコールポリオキシエチレンエーテル，ポリオキシ
プロピレンポリオキシエチレンエーテル，オクチルフェ
ノールポリオキシエチレンエーテルなどの種々の界面活
性剤が用いられるが、なかでも非イオン活性剤であるシ
ョ糖脂肪酸エステルが特に好適である。このショ糖脂肪
酸エステルは、乳化重合して得られたトナー素粒子から
簡単に温水洗浄等によって完全に除去することができ、
得られるトナー素粒子が特定のイオン性を有しないもの
となって好都合である。

【００１３】また、本発明においては、乳化剤を用いず
に、機械的な分散手段によって乳化する方法も採用でき
る。このような機械的分散には、例えば高速回転するタ
ービンとステータを備えたいわゆるホモミクサー、
「Ｔ．Ｋ．ホモミクサーマークII」（商品名、特殊機化
工業株式会社製）や高速撹拌と超音波との相乗作用によ
る乳化分散装置、「ニッセイプラントユニット１」（商
品名、（株）日本精機製作所製）などが用いられる。さ
らに、本発明での乳化重合においては、重合開始剤とし
て過硫酸カリウムなどが用いられ、重合条件は、通常の
アクリル酸エステルモノマーなどの乳化重合と同様の重
合条件で行われる。

【００１４】また、懸濁重合法によるものでは、上述の
トナー配合物を機械的攪拌により粒子状に分散させて、
重合させる常法が採用可能である。また、分散状態を安
定化するため、ポリビニルアルコール，カルボキシメチ
ルセルロース，ポリアクリル酸ナトリウム，アルギン
酸，ゼラチンなどを用いることができる。さらに、重合
触媒としては、ベンゾイルパーオキサイド，ラウロイル
パーオキサイドなどの有機過酸化合物，アソビスイソブ
チロニトリルなどのアゾ化合物が用いられる。

【００１５】また、本発明では、乳化重合法および懸濁
重合法以外に、トナー配合物を超音波で水中分散物と
し、これに紫外線を照射して重合させる方法も採用でき
る。この方法では、トナー配合物には、紫外線によって
重合が容易に開始、進行されるように、アクリル系オリ
ゴマーやベンゾフェノン，ミヒラーズケトン，２−エチ
ルアントラキノンなどの光重合開始剤などを添加してお
くことが必要となる。トナー配合物は、種々のディスペ
ンサー（吐出分散装置）、例えば「スーパースペンサ
ー」，「トリプルスペンサー」（商品名、ツバコー横浜
販売），「ＭＧＰディスペンサー」（商品名、日本省力
技術研究所）などによって、水中に分散して一次分散液
とし、この一次分散液に超音波を照射してさらに微細分
散化して二次分散液とする。この超音波分散には、上述
の「ニッセイプラントユニット１」などが使用できる。

【００１６】ついで、この二次分散液に紫外線を照射し
て重合させる。紫外線光源としては、高圧水銀灯，ハロ
ゲンランプなどが用いられ、二次分散液を流しながら、
紫外線を照射するコンティニヤス法を採用すれば、極め
て短時間で効率よく重合を進めることができる。

【００１７】このような重合により、径２〜５μｍの球
状のトナー素粒子が得られる。トナー素粒子の粒径の調
節は、重合時あるいは分散時の攪拌速度，重合時間，重
合速度，重合触媒の使用量，乳化剤，分散剤の使用量な
どによって行うことができる。重合物（バインダー樹
脂）の分子量は、アクリル共重合体では５万〜１００万
程度とされ、１００℃以下、好ましくは７５〜９５℃の
温度範囲で塑性変形するものが好ましい。

【００１８】ついで、このようにして得られた微小球状
のトナー素粒子を偏平化する。この偏平化は、トナー素
粒子を回転している円板上に高速で衝突させる方法や走
行するエンドレスベルト表面に高速で衝突させる方法な
どで行われる。衝突させるトナー素粒子は、乳化重合な
どで得られた分散媒に分散された状態のものでもよく、
また塩析、洗浄、濾過、乾燥によって分散媒を取り除い
た粉末状のものであってもよい。分散媒に分散されたト
ナー素粒子を衝突させる際には、トナー素粒子の分散濃
度を２２．３体積％以下とすることが必要である。これ
は、この濃度以上になると、衝突に際し、トナー素粒子
が単一粒子ではなく、２個以上結びついた状態で衝突
し、目的の円板状とならない。

【００１９】また、粉末状のトナー素粒子を衝突させる
際も、同様にトナー素粒子を単一粒子に完全に分散しな
がら衝突させねばならない。この目的のためには、粉体
精密分散供給装置、「ディスパーミュー」（商品名、日
清エンジニアリング（株）製）などの装置が用いられ
る。

【００２０】トナー素粒子の衝突速度は高速であること
が望ましく、０．１〜５ｍ／秒、好ましくは０．５〜２
ｍ／秒の範囲とされる。また、衝突時の温度は常温から
１００℃の範囲が好ましく、トナー素粒子が塑性変性し
て、偏平化するようにすることが好ましい。また、回転
円板としては、ステンレス鋼、セラミック、強化ガラス
などの表面が不活性なものが好ましく、その表面に微細
な凹凸を形成しておくことも、トナー粒子の剥離性，イ
オン付与性の点が好ましい。またその回転速度は、トナ
ー素粒子の吹付量に比例するが、通常周速で０．１〜２
ｍ／秒の範囲が好ましい。

【００２１】また、回転円板の表面を水で濡れた布など
で拭くと、トナー素粒子の回転円板表面への粘着が防止
でき、かつ回転円板の表面温度を高めても粘着が防止で
き、衝突圧力を高めて、偏平化の効率を挙げることがで
きる。また、この際、水に界面活性剤を添加して、回転
円板表面をカチオン性，アニオン性のいずれかにしてお
くと、偏平化されたトナー粒子に所望のイオン性を付与
することができて好適であり、後工程でトナー粒子にイ
オン性を付与する必要がなくなり、効率的である。勿
論、イオン性のない偏平なトナー粒子を作り、後工程で
イオン性を付与してもよい。

【００２２】また、回転円板自体の温度は、トナー素粒
子をなすポリマーの種類によって定まるある温度範囲で
一定に保っておくことが好ましく、トナー素粒子が回転
円板表面に粘着するような温度は避けねばならない。し
かし、トナー素粒子が水などの分散媒に分散された状態
ではこの限りではない。

【００２３】また、トナー素粒子の温度と回転円板の温
度との関係は、トナー素粒子の温度よりも回転円板の温
度を高くする場合、低くする場合、等しくする場合の３
種が考えられるが、通常は、トナー素粒子の温度を基準
として、回転円板の温度をこれの±２０℃の範囲とする
ことが望ましい。一方、トナー素粒子の温度は、これを
なすポリマーの初期可塑性流動温度以上で、軟化温度を
越えないことが必要である。また、回転円板の温度は、
トナー素粒子をなすポリマーの粘着温度以下で、かつＡ
ＳＴＭＤ６４８による４．６ｋｇ／ｃｍ²の荷重を付加
したときの可塑変形温度に近い温度が望ましい。

【００２４】さらに、偏平化されたトナー粒子において
は、転写後の物性を考慮して、これをなすポリマーの変
形温度は粘着温度以下で、マルテンスの耐熱温度に近い
ことが好ましい。したがって、トナー素粒子とトナー粒
子との成分は、表面イオン性を除いて同じであるため、
空気中でトナー素粒子を衝突させるときは、トナー素粒
子の温度を低くして衝撃力（衝突速度）を高め、分散媒
とともにトナー素粒子を衝突させるときは、トナー素粒
子の温度を（分散媒温度）を高めにし、衝撃力を比較的
低めにすることが好ましい。

【００２５】例えば、トナー素粒子をなすポリマーがポ
リメタアクリレート系の場合には、偏平化時における温
度を７０±２０℃とし、空気中での粉末状のトナー素粒
子の場合は、トナー素粒子の温度を６０℃、衝撃圧は１
８．５ｋｇ／ｃｍ²、分散媒に分散状態で衝突させると
きは、トナー素粒子の温度を８０℃、衝撃圧は１８．５
ｋｇ／ｃｍ²程度とするのが望ましい。

【００２６】また、回転円板の周速は、例えば径５μｍ
のトナー素粒子の場合、回転円板の表面の面積７５±２
５μｍ²に１個のトナー素粒子が衝突するようにかつ、
１回目と２回目の衝突トナー素粒子が重なり合わないよ
うに時間的に非連続に衝突するような速度とされる。具
体的にはトナー素粒子を断続的に衝突させる方法が好ま
しいが、回転円板の前面にスリッターを置き、このスリ
ッターの開閉をコントロールしながら連続的に衝突させ
る方法や回転円板を高速で移動させ、均斉に衝突させる
方法も採用可能である。

【００２７】さらに、偏平化の方法の他の方法である走
行するエンドレスベルトにトナー素粒子を高速で衝突さ
せるものでも、衝突条件などは、回転円板を用いるもの
と同様である。

【００２８】トナー素粒子を分散媒とともに衝突させた
場合には、分散媒を取り除く必要があるが、これには得
られたトナー粒子の粒径の５０〜５００倍の粒径を有す
る粒状の高吸水性樹脂を５〜２０倍量加え、タンブラー
などを用いておだやかに接触させる方法などが採用可能
である。

【００２９】このようにして得られたトナー粒子は上述
のように、直径が５〜１０μｍの偏平な円板となるが、
回転円板やエンドレスベルトに対する衝突時の種々の条
件により、直径が変化するため、予め、トナー素粒子の
径を変化させたものを用意し、予備実験により直径を５
〜１０μｍの範囲に収めるように条件を定めることが望
ましい。

【００３０】このような製法によれば、偏平円板状の特
殊な形状のトナー粒子を効率よく、高い生産性で製造す
ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のトナー
は、直径５〜１０μｍの偏平な円板状のトナー粒子から
なるものであるので、極めて、画像の鮮明度が優れたも
のとなり、しかも現用のプリンターや複写機に適用して
も地汚れなどの不都合が生ずることがない。また、熱定
着時における溶融が速やかに行なえ、熱効率も高いもの
となり、印字速度の向上が可能である。また、この発明
のトナーの製法は、予め２〜５μｍの球状のトナー素粒
子を作り、このトナー素粒子を偏平化するものであるの
で、上記トナー粒子を効率よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトナー粒子の形状を示す断面図であ
る。

【図２】本発明のトナー粒子の他の形状を示す断面図で
ある。

【図３】本発明のトナー粒子の他の形状を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１トナー粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー粒子が直径５〜１０μｍの偏平な
円板状であることを特徴とする電子写真用トナー。
【請求項２】厚みが０．１μｍ以上であることを特徴
とする請求項１記載の電子写真用トナー。
【請求項３】径２〜５μｍの球状のトナー素粒子を偏
平化することを特徴とする電子写真用トナーの製法。
【請求項４】偏平化の方法が、球状のトナー素粒子を
回転円板に高速で衝突せしめるものであることを特徴と
する請求項３記載の電子写真用トナーの製法。
【請求項５】球状のトナー素粒子が分散媒に分散され
た分散液を回転円板に高速で衝突させることを特徴とす
る請求項４記載の電子写真用トナーの製法。
【請求項６】球状のトナー素粒子を粉体状で回転円板
に高速で衝突せしめることを特徴とする請求項４記載の
電子写真用トナーの製法。
【請求項７】偏平化の方法が、球状のトナー素粒子を
走行するエンドレスベルトの表面に高速で衝突せしめる
ものであることを特徴とする請求項３記載の電子写真用
トナーの製法。
【請求項８】球状のトナー素粒子が分散媒に分散され
た分散液を、エンドレスベルトの表面に高速で衝突せし
めてることを特徴とする請求項７記載の電子写真用トナ
ーの製法。
【請求項９】球状のトナー素粒子を粉体状でエンドレ
スベルトの表面に高速で衝突せしめてることを特徴とす
る請求項７記載の電子写真用トナーの製法。
【請求項１０】トナー素粒子の製法がトナー配合物を
乳化重合するものであることを特徴とする請求項３記載
の電子写真用トナーの製法。
【請求項１１】乳化重合が、機械的に乳化分散された
状態で行われることを特徴とする請求項１０記載の電子
写真用トナーの製法。
【請求項１２】乳化重合が、乳化剤として庶糖脂肪酸
エステルを用いて行われることを特徴とする請求項１０
記載の電子写真用トナーの製法。
【請求項１３】トナー素粒子の製法が、トナー配合物
を懸濁重合するものであることを特徴とする請求項３記
載の電子写真用トナーの製法。
【請求項１４】トナー素粒子の製法が、トナー配合物
を超音波によって分散し、これに紫外線を照射して重合
するものであることを特徴とする請求項３記載の電子写
真用トナーの製法。