JP2007248868A - 電子写真用トナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外添剤の凝集により生ずるベタ追従性の悪化を防止した電子写真用トナーの製造方法を提供すること。
【解決手段】粒径の異なる３種類の無機物質粒子を外添したトナーの製造方法であって、前記３種類の無機物質粒子は、平均粒径１〜２０ｎｍの第１の無機物質粒子、平均粒径２０〜５０ｎｍであってかつ第１の無機物質粒子より大きい平均粒径の第２の無機物質粒子、及び平均粒径が５０ｎｍ以上であってかつ第２の無機物質粒子より大きい平均粒径の第３の無機物質粒子であり、トナー粒子に前記第３の無機物質粒子を添加する工程、及びトナー粒子に前記第１の無機物質粒子及び第２の無機物質粒子を添加する工程を具備することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真用トナーの製造方法に係り、特に、複数種の無機物質粒子を外添した電子写真用トナーの製造方法に関する。

電子写真方式による画像形成は、一般に光導電性材料よりなる感光層を有するドラムに均一な静電荷を与えた後、画像露光を行うことにより、静電潜像を形成し、これを帯電したトナーで現像して可視化し、得られたトナー像を用紙に転写することにより行われる。

現像剤としては、主にキャリアとトナーで構成される二成分現像剤と、キャリアを必要としない一成分現像剤がある。トナーの帯電は、二成分現像剤では、キャリアとトナーとの混合による摩擦で行い、一成分現像剤では、トナー同士の摩擦もしくは、現像ロールに圧接されているドクターブレードとの摩擦により行われる。

現像剤の種類によらず、主にトナーの流動性、帯電性を調整する目的で、トナー粒子の表面に外添剤を添加する方法が広く知られている。

近年のトナーに対する高度な要求に対して、トナーの外添技術もめざましい発展を遂げている。粒径の異なる外添剤（無機微粒子、樹脂微粒子等）を複数種類、さらに各々異なる表面処理を施して各々機能を担持させている。

例えば、流動性を付与する小粒径シリカとトナー同士の接着を防止する大粒径シリカとを外添剤として添加したトナーが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、それぞれ疎水化処理された３種類の粒径の外添剤を添加したトナーも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、３０〜５０ｎｍの粒径の中粒径外添剤及び５０ｎｍを越える大粒径外添剤を添加したトナーは、凝集して流動性が低下し、トナーカートリッジ内でブリッジを形成し、現像ロールにトナーをうまく供給できないという問題がある。また、トナーの凝集によりベタ追従性が低下するという問題もある。
特開平６−４７１５７号公報 特開２００４−２５８２６５号公報

本発明は、このような事情の下になされ、外添剤の凝集による生ずるベタ追従性の低下及びトナーカートリッジ内のブリッジの形成を防止した電子写真用トナーの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記問題を改善するため、検討を行った結果、粒径の異なる３種類の外添剤を添加する場合、大粒径外添剤を中粒径外添剤及び小粒径外添剤よりも先に外添し、大粒径外添剤がトナー粒子表面に付着した状態で中粒径外添剤及び小粒径外添剤を外添した場合に、トナーの凝集が少なくなり、流動性が向上することを見出し、本発明をなすに到った。

即ち、本発明の第１の態様は、粒径の異なる３種類の無機物質粒子を外添したトナーの製造方法であって、前記３種類の無機物質粒子は、平均粒径１〜２０ｎｍの第１の無機物質粒子、平均粒径２０〜５０ｎｍであってかつ第１の無機物質粒子より大きい平均粒径の第２の無機物質粒子、及び平均粒径が５０ｎｍ以上であってかつ第２の無機物質粒子より大きい平均粒径の第３の無機物質粒子であり、トナー粒子に前記第３の無機物質粒子を添加する工程、及びトナー粒子に前記第１の無機物質粒子及び第２の無機物質粒子を添加する工程を具備することを特徴とするトナーの製造方法を提供する。

本発明の第２の態様は、粒径の異なる３種類の無機物質粒子を外添したトナーの製造方法であって、前記３種類の無機物質粒子は、平均粒径１〜２０ｎｍの第１の無機物質粒子、平均粒径２０〜５０ｎｍであってかつ第１の無機物質粒子より大きい平均粒径の第２の無機物質粒子、及び平均粒径が５０ｎｍ以上であってかつ第２の無機物質粒子より大きい平均粒径の第３の無機物質粒子であり、トナー粒子に前記第３の無機物質粒子を添加する工程、トナー粒子に前記第２の無機物質粒子を添加する工程、及びトナー粒子に前記第１の無機物質粒子を添加する工程を具備することを特徴とするトナーの製造方法を提供する。

かかる本発明の電子写真用トナーにおいて、第１の無機物質粒子と第２の無機物質粒子をシリカとし、第３の無機物質粒子をチタニアとすることができる。

本発明によると、小粒径、中粒径及び大粒径の３種の無機物質粒子を外添する際に、大粒径の第３の無機物質粒子を、中粒径の第２の無機物質粒子及び小粒径の第１の無機物質粒子よりも先に添加し、小粒径の第１の無機物質粒子を中粒径の第２の無機物質粒子と同時か又は最後に添加することにより、外添剤の凝集を防止し、トナーのベタ追従性を改善することを可能とする電子写真用トナーの製造方法が提供される。

以下、発明を実施するための最良の形態について説明する。

本発明の一実施形態に係るトナーの製造方法は、粒径の異なる３種類の無機物質粒子を外添する工程において、大粒径の第３の無機物質粒子を、中粒径の第２の無機物質粒子及び小粒径の第１の無機物質粒子よりも先に添加し、小粒径の第１の無機物質粒子を中粒径の第２の無機物質粒子と同時か又は最後に添加することを特徴とする。

この場合、大粒径の第３の無機物質粒子を添加する工程と、中粒径の第２の無機物質粒子及び小粒径の第１の無機物質粒子を添加する工程の２段工程からなる方法と、大粒径の第３の無機物質粒子を添加する工程と、中粒径の第２の無機物質粒子を添加する工程と、小粒径の第１の無機物質粒子を添加する工程の３段工程からなる方法とがある。

前記３種類の無機物質粒子は、平均粒径１〜２０ｎｍの第１の無機物質粒子、平均粒径２０〜５０ｎｍであってかつ第１の無機物質粒子より大きい平均粒径の第２の無機物質粒子、及び平均粒径が５０ｎｍ以上であってかつ第２の無機物質粒子より大きい平均粒径の第３の無機物質粒子である。

これらの無機物質粒子のうち、第１の無機物質粒子は主としてトナーに流動性を付与して、トナー補給性を改善し、第２の無機物質粒子は主としてトナーのベタ追従性を改善し、第３の無機物質粒子は主として転写性を向上させる機能を有する。

本発明の方法において、大粒径の第３の無機物質粒子を、中粒径の第２の無機物質粒子及び小粒径の第１の無機物質粒子よりも先に添加することにより、トナーの凝集を防止して、トナー流動性を改善し、かつトナーのベタ追従性を改善し得るメカニズムは、恐らく次のようなことによるものと考えられる。

即ち、最初に大粒径の第３の無機物質粒子を添加した後、中粒径の第２の無機物質粒子及び小粒径の第１の無機物質粒子を添加すると、トナー母体の表面に付着した大粒径の第３の無機物質粒子の表面に、及び大粒径の第３の無機物質粒子が付着していないトナー母体の表面に、中粒径の第２の無機物質粒子及び小粒径の第１の無機物質粒子が付着し、有利にその機能を発揮する。しかし、従来の方法のように、３種の無機物質粒子を同時に添加すると、大粒径の第３の無機物質粒子の存在のため、中粒径の第２の無機物質粒子及び小粒径の第１の無機物質粒子の機能が発揮されにくくなる。

また、最初に中粒径の第２の無機物質粒子及び小粒径の第１の無機物質粒子を添加し、次いで大粒径の第３の無機物質粒子を添加した場合や、中粒径の第２の無機物質粒子、大粒径の第３の無機物質粒子、及び小粒径の第１の無機物質粒子をこの順に添加した場合も同様に、中粒径の第２の無機物質粒子及び小粒径の第１の無機物質粒子の機能が発揮されにくくなる。

なお、小粒径の第１の無機物質粒子を単独で添加する際には、その時点でトナーの流動性が高くなって、混合を効果的に行うことができないため、その後の中粒径の第２の無機物質粒子又は大粒径の第３の無機物質粒子の添加が困難となり、３種の無機物質粒子を外添したトナーの形成ができなくなる。

第１〜第３の無機物質粒子の材質としては、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア等を挙げることができるが、シリカ、チタニアが好ましい。

第１〜第３の無機物質粒子は、すべて同一の材質でも、異なる材質であってもよい。しかし、シリカは、大粒径のものが得にくいため、第１の無機物質粒子と第２の無機物質粒子がシリカであり、第３の無機物質粒子がチタニアであることが望ましい。

実施例
ポリエステル樹脂（Ｔｇ：６３℃、Ｔｍ：１４４℃、花王（株）製）１００重量部、電荷制御剤「ＬＲ−１４７」（日本カーリット社製）１重量部、着色剤ＰＲ−５７．１「ＥＣＲ−１０１」（大日精化社製）５重量部、および離型剤「カルナバワックス」をヘンシェルミキサーにより予備混合した。得られた原料混合物をオープンロール型連続混練機（商品名：ニーデックス、三井鉱山（株）製）に供給して連続混練を行い、混練物を排出側でロールカッターにより幅１０ｍｍ、厚さ３ｍｍの連続的な帯状の混練物を得た。

この混練物を１０秒以内に７０℃以下に冷却するようにブロワにて冷却した。次いで、フェザーミル（商品名：ＦＭ−１、（株）ホソカワミクロン製）にて粉砕し、更に衝突板式粉砕機「ＩＤＳ−２」（日本ニューマチック製）にて微粉砕した後、気流式分級機「ＤＳＸ−２」（日本ニューマチック製）で分級をおこない、重量平均粒径約６．３μｍの着色微粒子を得た。

以上のようにして得た着色微粒子に、種々の順序で３種類の外添剤を添加した。

なお、外添は、三井鉱山製ヘンシェルミキサーＦＭ１０にて行った。混合羽根は標準羽根を用いた。混合時間、混合周速は下記実施例及び比較例に示す条件とした。大粒径外添剤としては、ＴＡＦ−５２０−Ｏ（平均粒径１００ｎｍ、シリコンオイル処理チタニア、富士チタン工業製）あるいはＴＡ−３００−Ｏ（平均粒径３００ｎｍ、シリコンオイル処理チタニア、富士チタン工業製）を用い、中粒径外添剤としては、ＲＹ−５０（平均粒径４０ｎｍ、シリコンオイル処理シリカ、アエロジル社製）を用い、小粒径外添剤としては、Ｒ８１２（平均粒径７ｎｍ、ＨＭＤＳ処理シリカ、アエロジル社製）を用いた。

以下に、特性試験の方法と評価基準について説明する。

試験１−凝集度
装置としてホソカワミクロン社製パウダーテスターを用い、セットする篩としては、上から目開き２５０，１５０，７５μｍのものを使用した。トナー２ｇを秤量し、３段積み重ねた一番上の篩上に静かに載置し、振幅１ｍｍで１５秒間振動させた後、以下のように凝集度を求めた。

目開き２５０μｍの篩に残ったトナーの重量％＝Ｗ１
目開き１５０μｍの篩に残ったトナーの重量％×０．６＝Ｗ２
目開き７５μｍの篩に残ったトナーの重量％×０．２＝Ｗ３
凝集度（％）＝Ｗ＋Ｗ２＋Ｗ３
試験２−ベタ追従性
非磁性一成分現像装置「カシオページプレストＮ−５」（カシオ計算機社製：カラープリンタ毎分２９枚（Ａ４横）機、プロセススピード１２９ｍｍ／ｓｅｃ）にトナーを実装し、通常環境（２５℃、５０％ＲＨ）において、トナーがなくまるまでベタ画像を印字し、下記の基準で、サンプリングタイミングで普通紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ３サイズ）へのベタ画像の追従性不良を目視で判断した。

トナー供給不良になると、ベタ追従性不良が起こるので、ベタ状態を目視判断することにより、トナーの供給不良を判定した。

ベタ追従不良に問題ない：○
ベタ追従不良僅かに発生：△
ベタ追従性不良発生：×
実施例１
着色微粒子に対し、下記表１に示す条件により、最初に大粒径外添剤であるＴＡＦ−５２０−Ｏを２．００質量％添加し（１段目添加）、次いで、中粒径外添剤であるＲＹ−５０を２．５質量％及び小粒径外添剤であるＲ８１２を０．６０質量％添加し（２段目添加）、４種のトナー１〜トナー４を得た。これらのトナー試料について、凝集度を測定し、ベタ追従性を評価した。その結果を下記表１に示す。

上記表１から、トナー１〜トナー４はいずれも凝集度が５０．３以下と低く、ベタ追従性が良好であることがわかる。

実施例２
着色微粒子に対し、下記表２に示す条件により、最初に大粒径外添剤であるＴＡ−３００−Ｏを１．００質量％添加し（１段目添加）、次いで、中粒径外添剤であるＲＹ−５０を２．５質量％及び小粒径外添剤であるＲ８１２を０．６０質量％添加し（２段目添加）、５種のトナー５〜トナー９を得た。これらのトナー試料について、凝集度を測定し、ベタ追従性を評価した。その結果を下記表２に示す。

上記表２から、トナー５〜トナー９はいずれも凝集度が４８．１以下と低く、ベタ追従性が良好であることがわかる。

比較例１
着色微粒子に対し、下記表３に示す条件により、大粒径外添剤であるＴＡＦ−５２０−Ｏを２．００質量％、中粒径外添剤であるＲＹ−５０を２．５質量％、及び小粒径外添剤であるＲ８１２を０．６０質量％、同時に添加し、５種のトナー１０〜トナー１４を得た。これらのトナー試料について、凝集度を測定し、ベタ追従性を評価した。その結果を下記表３に示す。

上記表３から、トナー１０〜トナー１４はいずれも凝集度が６１．０以上と高く、ベタ追従性が悪化していることがわかる。

比較例２
着色微粒子に対し、下記表４に示す条件により、最初に中粒径外添剤であるＲＹ−５０を２．５質量％及び小粒径外添剤であるＲ８１２を０．６０質量％添加し（１段目添加）、次いで、大粒径外添剤であるＴＡＦ−５２０−Ｏを２．００質量％添加し（２段目添加）、９種のトナー１５〜トナー２３を得た。これらのトナー試料について、凝集度を測定し、ベタ追従性を評価した。その結果を下記表４に示す。

上記表４から、トナー１５〜トナー２３はいずれも凝集度が６０．７以上と高く、ベタ追従性が悪化していることがわかる。

実施例３
着色微粒子に対し、下記表５に示す条件により、最初に大粒径外添剤であるＴＡ−３００−Ｏを１．００質量％添加し（１段目添加）、次いで、中粒径外添剤であるＲＹ−５０を２．５質量％添加し（２段目添加）、最後に小粒径外添剤であるＲ８１２を０．６０質量％添加し（３段目添加）、９種のトナー２４〜トナー３２を得た。これらのトナー試料について、凝集度を測定し、ベタ追従性を評価した。その結果を下記表５に示す。

上記表５から、トナー２５〜トナー３３はいずれも凝集度が３９．２以下と低く、ベタ追従性が良好であることがわかる。

比較例３
着色微粒子に対し、下記表６に示す条件により、最初に大粒径外添剤であるＴＡ−３００−Ｏを１．００質量％添加し（１段目添加）、次いで、小粒径外添剤であるＲ８１２を０．６０質量％添加し（２段目添加）、最後に中粒径外添剤であるＲＹ−５０を２．５質量％添加した（３段目添加）。しかし、小粒径外添剤の２段目添加の段階で流動性が良好となって混合が効果的に行われず、トナー化はできなかった。

比較例４
着色微粒子に対し、下記表７に示す条件により、最初に小粒径外添剤であるＲ８１２を０．６０質量％添加し（１段目添加）、次いで、中粒径外添剤であるＲＹ−５０を２．５質量％添加し（２段目添加）、最後に大粒径外添剤であるＴＡ−３００−Ｏを１．００質量％添加した（３段目添加）。しかし、小粒径外添剤の１段目添加の段階で流動性が良好となって混合ば効果的に行われず、トナー化はできなかった。

比較例５
着色微粒子に対し、下記表８に示す条件により、最初に小粒径外添剤であるＲ８１２を０．６０質量％添加し（１段目添加）、次いで、大粒径外添剤であるＴＡ−３００−Ｏを１．００質量％添加し（２段目添加）、最後に中粒径外添剤であるＲＹ−５０を２．５質量％添加した（３段目添加）。しかし、小粒径外添剤の１段目添加の段階で流動性が良好となって混合が効果的に行われず、トナー化はできなかった。

比較例６
着色微粒子に対し、下記表９に示す条件により、最初に中粒径外添剤であるＲＹ−５０を２．５質量％添加し（１段目添加）、次いで小粒径外添剤であるＲ８１２を０．６０質量％添加し（１段目添加）、最後に大粒径外添剤であるＴＡ−３００−Ｏを１．００質量％添加した（３段目添加）。しかし、小粒径外添剤の２段目添加の段階で流動性が良好となって混合が効果的に行われず、トナー化はできなかった。

比較例７
着色微粒子に対し、下記表１０に示す条件により、最初に中粒径外添剤であるＲＹ−５０を２．５質量％添加し（１段目添加）、次いで、大粒径外添剤であるＴＡＦ−５２０−Ｏを２．００質量％添加し（２段目添加）、最後に小粒径外添剤であるＲ８１２を０．６０質量％添加し（３段目添加）、９種のトナー３７〜トナー４５を得た。これらのトナー試料について、凝集度を測定し、ベタ追従性を評価した。その結果を下記表１０に示す。

上記表１０から、トナー３７〜トナー４５はいずれも凝集度が５０．２以上と高く、ベタ追従性が良好ではなかった。

比較例８
着色微粒子に対し、下記表１１に示す条件により、大粒径外添剤であるＴＡ−３００−Ｏを１．００質量％、中粒径外添剤であるＲＹ−５０を２．５質量％、及び小粒径外添剤であるＲ８１２を０．６０質量％、同時に添加し、５種のトナー４６〜トナー５０を得た。これらのトナー試料について、凝集度を測定し、ベタ追従性を評価した。その結果を下記表１１に示す。

上記表１１から、トナー４６〜トナー５０はいずれも凝集度が７１．６以上と高く、ベタ追従性が悪化していることがわかる。

Claims (3)

1. 粒径の異なる３種類の無機物質粒子を外添したトナーの製造方法であって、前記３種類の無機物質粒子は、平均粒径１〜２０ｎｍの第１の無機物質粒子、平均粒径２０〜５０ｎｍであってかつ第１の無機物質粒子より大きい平均粒径の第２の無機物質粒子、及び平均粒径が５０ｎｍ以上であってかつ第２の無機物質粒子より大きい平均粒径の第３の無機物質粒子であり、
   トナー粒子に前記第３の無機物質粒子を添加する工程、及び
   トナー粒子に前記第１の無機物質粒子及び第２の無機物質粒子を添加する工程
   を具備することを特徴とするトナーの製造方法。
2. 粒径の異なる３種類の無機物質粒子を外添したトナーの製造方法であって、前記３種類の無機物質粒子は、平均粒径１〜２０ｎｍの第１の無機物質粒子、平均粒径２０〜５０ｎｍであってかつ第１の無機物質粒子より大きい平均粒径の第２の無機物質粒子、及び平均粒径が５０ｎｍ以上であってかつ第２の無機物質粒子より大きい平均粒径の第３の無機物質粒子であり、
   トナー粒子に前記第３の無機物質粒子を添加する工程、
   トナー粒子に前記第２の無機物質粒子を添加する工程、及び
   トナー粒子に前記第１の無機物質粒子を添加する工程
   を具備することを特徴とするトナーの製造方法。
3. 前記第１の無機物質粒子と第２の無機物質粒子がシリカであり、前記第３の無機物質粒子がチタニアであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真用トナーの製造方法。