JP2002244339A - 静電荷像現像用トナー - Google Patents
静電荷像現像用トナーInfo
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Abstract
トナーのフィルミングを防止し、感光体表面削れが少な
く、多数枚のコピー時における安定した摩擦帯電特性お
よび画像品質が良好な静電荷像現像用トナーを提供する
こと。 【解決手段】 本発明は、結着樹脂及び着色剤を含有す
るトナー粒子の表面にaM2O・bAl2O3・cSi
O2・dRmAn・yH2O(式中、MはNa及び/ま
たはK、RはNa、K、Ca、及びMgからなる群より
選ばれる1種以上、AはCO3、SO4、NO3、OH
およびClからなる群より選ばれる1種以上、aは1〜
6、bは2〜8、cは2〜12、dは0〜4、mは1〜
2、nは1〜3、yは0〜32を示す)で表される組成
を有するアルミノシリケート粒子が付着してなる静電荷
像現像用トナーである。
Description
刷法、静電記録法等において形成される静電荷像を乾式
現像する静電荷像現像用トナーに関する。
用される乾式現像剤は、トナーがキャリアに混合された
二成分現像剤と、トナー自身に磁性粉末を含有させた磁
性一成分現像剤及びトナー自身には磁性粉末を含有させ
ない非磁性一成分現像剤とに大別され、各々の現像方法
に関して各種の提案がなされている。これらの各現像方
法に使用されている従来の技術によるトナーは、スチレ
ン/アクリル酸エステル樹脂からなる結着樹脂、カーボ
ンブラックその他の着色剤、含金属染料に代表される各
種の電荷制御剤、及び低温定着性やオフセット防止剤と
してのポリオレフィン類、その他の添加剤を所定の配合
で混合したのち、溶融混練、粉砕、分級の工程を経てト
ナー粒子を作成し、その後流動性を向上するために必要
に応じて疎水性シリカを該トナー粒子に付着させたもの
が使用されていた。
を、二成分現像方式に使用すると、多数枚のコピーの過
程で、キャリア表面にトナーが静電的に付着あるいは機
械的・熱的に融着しキャリア表面が変化する事により現
像剤の特性が変化し、摩擦帯電性が悪くなり種々の問題
が発生する。
速複写機の場合に特に著しい。すなわち、高速複写機に
おいては、トナーが補給されてから感光体での現像まで
の時間が短いために、短時間で必要な摩擦帯電量を確保
しなければならない。よって、現像器中では上記トナー
に十分な摩擦帯電量を与えるためスリーブ及び撹拌羽が
高速で回転する。このような現像器では低速複写機に比
べてトナーとキャリアへのストレスも大きく前記キャリ
ア表面へのトナー融着(フィルミング)も発生し易く帯
電量を不均一にし現像剤の耐久性を低下せしめる。
磁性一成分現像方式に適用すると、現像スリーブにトナ
ーがブレード部材の圧接力あるいは熱により融着する現
象、いわゆるスリーブ融着(スリーブへのフィルミン
グ)の問題を生じる。スリーブ融着は帯電量を不均一に
し、良好な画像を維持できなくする。
磁性一成分現像方式を含めて全ての現像方式に共通し
て、転写後に感光体上に残ったトナーが感光体上に蓄積
した結果生じるフィルミングを生じ、結果として感光体
表面の帯電量を不均一にする問題をも有するものであっ
た。
よりトナー粒子表面に例えばシリカ、酸化チタン、アル
ミナあるいはセラミック等の粉末状の無機微粉子や磁性
粉、また、脂肪酸の金属塩、フッ素系樹脂微粉末を付着
させることが提案されていた。
粒子はトナー表面に静電的に付着し難く、表面に固定さ
せるために強いエネルギーをかけると、該微粒子がトナ
ーの表面に埋没してしまい、期待される効果が充分発揮
されない問題があった。また、従来使用されていた当該
無機微粒子は、OPC等比較的弱い感光体の表面を傷つ
け削るという問題を有していた。感光体の表面を傷つけ
ると直ちに画像に悪影響するため、最適使用条件は限定
され、その条件を継続して維持するのは困難であった。
リーブ及び感光体の表面へのトナーのフィルミングの問
題は、近年普及してきた、定着後、感光体上から除去さ
れたトナーを再使用(リサイクル)するシステムを付加
された現像装置においては特に深刻となった。すなわ
ち、トナーを再使用するに当たっては、感光体の表面に
現像されたトナー画像が記録シートに転写されたあとの
感光体の表面に残存したトナー(トナー画像の一部)
を、クリーニングブレードあるいはファーブラシ等で掻
き落とし、そのトナーを現像剤が収容されている現像剤
収容器に搬送して未使用の現像剤中に回収するといった
方式が一般に採用されている。ところが、該回収トナー
は、感光体からクリーニングブレードで掻き落とされた
り、現像剤収容器まで搬送されたりする回収工程の際
に、熱的あるいは機械的負荷を受け、このためトナー粒
子表面の微粒子は、トナー粒子の中に埋没してしまい、
微粒子の機能が十分に発揮されなくなった。
静電荷現像用トナーの問題点である、キャリア、現像ス
リーブおよび感光体の表面へのトナーのフィルミングを
防ぎ、かつ感光体削れが少なく、多数枚のコピー時にお
ける安定した摩擦帯電特性および優れた画像品質を有す
る静電荷現像用トナーを提供することを目的とするもの
である。
着色剤を含有するトナー粒子の表面にaM2O・bAl
2O3・cSiO2・dRmAn・yH2O(式中、M
はNa及び/またはK、RはNa、K、Ca、及びMg
からなる群より選ばれる1種以上、AはCO3、S
O4、NO3、OHおよびClからなる群より選ばれる
1種以上、aは1〜6、bは2〜8、cは2〜12、d
は0〜4、mは1〜2、nは1〜3、yは0〜32を示
す)で表される組成を有するアルミノシリケート粒子が
付着してなることを特徴とする静電荷像現像用トナーで
ある。
着樹脂および着色剤を主成分とするものである。トナー
粒子の結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−ク
ロルスチレン、ポリビニルトルエン、スチレン−p−ク
ロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重
合体等のスチレン並びにその置換体の単独重合体及びそ
れらの共重合体、;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−n−ブチル共重合体等のスチレンとアクリ
ル酸エステルとの共重合体;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−n−ブチル共重合体等の
スチレンとメタクリル酸エステルとの共重合体;スチレ
ンとアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルとの
多元共重合体;その他スチレン−アクリロニトリル共重
合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチ
レン−ブタジエン共重合体、スチレン−ビニルメチルケ
トン共重合体、スチレン−アクリルニトリルインデン共
重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のス
チレンと他のビニル系モノマーとのスチレン系共重合
体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレ
ート、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、
ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸フェノール
樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹
脂、石油樹脂、塩素化パラフィン、ポリ塩化ビニル、ポ
リ塩化ビニリデン、等が単独又は混合して使用できる。
ク、アニリンブルー、カルコオイルブルー、クロムイエ
ロー、ウルトラマリンブルー、キノリンイエロー、メチ
レンブルークロライド、フタロシアニンブルー、マラカ
イトグリーンオクサレート、ランプブラック、ローズベ
ンガル、ローダミン系染料、アントラキノン染料、モノ
アゾ及びジスアゾ系顔料、これらの混合物及びその他を
挙げることができる。これらの着色剤は、十分な画像濃
度の可視像が形成される割合で含有されることが必要で
あり、通常結着樹脂100重量部に対して1〜20重量
部程度の割合が好ましい。
することが好ましい。正荷電性の帯電制御剤としては、
例えばニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物、ト
リブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−
ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテト
ラフルオロボレート等の第四級アンモニウム塩、ジブチ
ルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシク
ロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイ
ド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、
ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレ
ートを単独あるいは2種類以上組み合わせて用いること
ができる。この中でも特にニグロシン系化合物、第四級
アンモニウム塩が好ましく用いられる。好ましい添加量
は0.1〜5重量%である。負荷電性の帯電制御剤とし
ては、例えばアセチルアセトン金属錯体、モノアゾ金属
錯体、ナフトエ酸あるいはサリチル酸系の金属錯体また
は塩等の有機金属化合物、キレート化合物等を単独ある
いは2種類以上組み合わせて用いることができる。この
中でも特にサリチル酸系金属錯体、モノアゾ金属錯体が
好ましく用いられる。好ましい添加量は0.1〜5重量
%である。また、これらを単独又は混合して使用しても
かまわない。
を確保するために離型剤を添加することが好ましい。離
型剤としてワックス類や高級脂肪酸、高級脂肪酸アミ
ド、硬化ひまし油等がある。ワックスとしては、低分子
量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等のポリアル
キレン系ワックス、パラフィンワックス、フィッシャト
ロプシュワックス、カルナバワックス、キャンデリラワ
ックス、ライスワックスなどがあげられる。そして、こ
れら離型剤を単独又は混合して使用することができる。
を劣化させることなく、高品質の画像を得るために、本
発明のトナー粒子には高級脂肪酸、オレフィンー無水マ
レイン酸共重合体類などを適宜添加してもよい。
ーとして使う場合は、トナー粒子中に磁性粉を含有させ
る。磁性体としてはフェライト、マグネタイト、ヘマタ
イトなどの鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜
鉛、マグネシウムなどの合金や化合物、鉄粉等強磁性体
として知られる物質が使用できる。これら磁性体の平均
粒子径は約0.05〜5μmであり、含有量は結着樹脂
100重量部に対して20〜120重量部が好ましい。
ルミノシリケート粒子は、aM2O・bAl2O3・c
SiO2・dRmAn・yH2O(式中、MはNa及び
/またはK、RはNa、K、Ca、及びMgからなる群
より選ばれる1種以上、AはCO3、SO4、NO3、
OHおよびClからなる群より選ばれる1種以上、aは
1〜6、bは2〜8、cは2〜12、dは0〜4、mは
1〜2、nは1〜3、yは0〜32を示す)で表される
組成を有する。
粒子の集合体である二次粒子から構成される。該一次粒
子は、針状、板状または柱状の形態を有するものであ
る。ここで、針状とは、太さが0.5μm以下で、長さ
が太さに対してアスペクト比で2.0以上のものをい
い、板状とは、厚さが0.3μm以下で、板状径が厚さ
に対してアスペクト比で2.0以上のものをいい、柱状
とは、太さが0.05μm以上で、長さが太さに対して
アスペクト比で1.0以上2.0未満のものをいう。ま
た、本発明のアルミノシリケート粒子は、上記一次粒子
が、球状、テトラポット状、塊状の集合体となった二次
粒子である。一次粒子および二次粒子の形状は製造条件
で決まる。中でも、本発明で使用するアルミノシリケー
ト粒子の形状は、一次粒子、二次粒子とも特に制限はな
いが、キャリア、現像スリーブ及び感光体の表面へのト
ナーのフィルミング防止には、請求項3で特定するよう
に一次粒子が柱状で、二次粒子がテトラポット状が好ま
しい。また、本発明のアルミノシリケート二次粒子の粒
径は、平均粒径で1〜10μmが好ましく、2〜4μm
がより好ましい。
法としては、特に限定はないが、例えば、特開平11−
228127号に開示されているように、Al化合物と
Si化合物をCO3 2−、SO4 2−、NO3 −、Cl
−等の存在下、アルカリ溶液中で反応させる方法等があ
げられる。また、具体的には、花王株式会社が上市して
いる商品名「ルミナスSP」シリーズが本発明に好適に
使用される。
ノシリケート粒子の付着量は、トナー粒子100重量部
に対して、0.1〜5.0重量部が好ましい。さらに好
ましくは0.1〜3.0重竜部である。0.1重量部よ
り少ないとフィルミング防止効果が少ない。5.0重量
部より多いとトナーの作用を損なうようになる。
をトナー粒子表面に付着させる方法は、ヘンシェルミキ
サー、スーパーミキサーなどの混合装置を使用して、ト
ナー粒子の表面にアルミノシリケート粒子をまぶしても
よいし、またハイブリタイゼーションシステム等の表面
改質装置を用いてトナー粒子の表面にアルミノシリケー
ト粒子の少なくとも一部を埋設してもよい。
動化剤として付着させることが好ましい。無機酸化物微
粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子などが
好ましく使用できる。
説明する。なお、配合部数は全て重量部を意味する。 <トナー粒子Aの調製> ・ スチレンーアクリル酸エステル共重合体樹脂 100部 (三井化学社製 商品名:CPR−120) ・ カーボンブラック 6部 (キャボット社製 商品名:REGAL330R) ・ クロム含金染料 1部 (オリエント化学工業社製 商品名:ボントロンS−34) ・ ポリエチレンワックス 3部 (クラリアント社製 商品名:PE―130) 上記原料をスーパーミキサーで乾式混合し、二軸押出混
練機で熱溶融混練して混練物を得た後、ジェットミルで
粉砕、気流式分級機で分級を経て体積平均粒子径が10
μmの負帯電性のトナー粒子を得た。 <トナー粒子Bの調製> ・ ポリエステル樹脂 100部 (三菱レーヨン社製 商品名:FC―664) ・ カーボンブラック 6部 (キャボット社製 商品名:REGAL330R) ・ クロム含金染料 1部 (オリエント化学工業社製 商品名:ボントロンS−34) ・ ポリプロピレンワックス 3部 (三洋化成工業社製 商品名:ハイマー660P) 上記原料をスーパーミキサーで乾式混合し、二軸押出混
練機で熱溶融混練して混練物を得た後、ジェットミルで
粉砕、気流式分級機で分級を経て体積平均粒子径が11
μmの負帯電性のトナー粒子を得た。 <トナー粒子Cの調製> ・ スチレンーアクリル酸エステル共重合体 100部 (三井化学社製 商品名:CPR−120) ・ マグネタイト 80部 (戸田工業社製 商品名:EPT−500) ・ クロム含金染料 2部 (オリエント化学工業社製 商品名:ボントロンS−34) ・ ポリプロピレンワックス 5部 (三洋化成工業社製 商品名:ハイマー660P) 上記原料をスーパーミキサーで乾式混合し、二軸押出混
練機で熱溶融混練して混練物を得た後、ジェットミルで
粉砕、気流式分級機で分級を経て体積平均粒子径が11
μmの負帯電性のトナー粒子を得た。
し、疎水性シリカ(日本アエロジル社製 商品名:R−
972)0.5部及びアルミノシリケート粒子(花王社
製 商品名:ルモナスSP−SA)0.3部をヘンシェ
ルミキサーによって該トナー粒子の表面に付着させ本発
明の静電荷像現像用トナーを得た。 <実施例2> トナー粒子B100部に対し、疎水性シ
リカ(日本アエロジル社製 商品名:R−972)0.
5部及びアルミノシリケート粒子(花王社製 ルモナス
SP−SA)0.3部をヘンシェルミキサーによって該
トナー粒子の表面に付着させ本発明の静電荷像現像用ト
ナーを得た。 <実施例3> トナー粒子C100部に対し、疎水性シ
リカ(日本アエロジル社製 商品名:R−972)0.
5部及びアルミノシリケート粒子(花王社製 ルモナス
SP−SA)0.3部をヘンシェルミキサーによって該
トナー粒子の表面に付着させ本発明の静電荷像現像用ト
ナーを得た。 <比較例1> トナー粒子A100部に対し、疎水性シ
リカ(日本アエロジル社製 商品名:R−972)0.
5部をヘンシェルミキサーによって該トナー粒子の表面
に付着させ比較用の静電荷像現像用トナーを得た。 <比較例2> トナー粒子B100部に対し、疎水性シ
リカ(日本アエロジル社製 商品名:R−972)0.
5部をヘンシェルミキサーによって該トナー粒子の表面
に付着させ比較用の静電荷像現像用トナーを得た。 <比較例3> トナー粒子C100部に対し、疎水性シ
リカ(日本アエロジル社製 商品名:R−972)0.
5部をヘンシェルミキサーによって該トナー粒子の表面
に付着させ比較用の静電荷像現像用トナーを得た。 <比較例4> アルミノシリケート粒子を、アルミナ
(住友化学社製 商品名:AKP3000)に代えた以
外は実施例1と同様にして、比較用の静電荷像現像用ト
ナーを得た。
上記実施例1、2及び比較例1、2、4の各々とフェラ
イトキャリヤとを5:95の比率で混合して現像剤を作
製し、市販の二成分現像方式の複写機(複写速度 A
4:30枚/分)にて連続して50,000枚のコピー
を行い、その前後での画像特性を評価した。結果を表1
に示す。
差は見られず良好な画像を維持した。一方、本発明のア
ルミノシリケート粒子を付着していない比較例1及び2
とも50,000枚コピー後において、初期より画像濃
度が低くなり、感光体上にはトナー付着による多数の黒
点が発生し、画像上にも黒点として現れた。従来の無機
微粒子を用いた比較例4は、初期より画像濃度が低くな
り、感光体削れが多かった。。
合> 上記実施例2及び比較例2の各々のトナーにて、
市販の非磁性一成分現像方式のプリンター(プリント速
度 A4:20枚/分)にて連続して5,000枚のプ
リントを行い、その前後での画像特性を評価した。結果
を表2に示す。
きな差は見られず良好な画像特性を維持した。一方、本
発明のアルミノシリケート粒子を付着していない比較例
2は5,000枚コピー後において、現像ローラ上にト
ナー成分が融着しプリント上に縦スジが見られるととも
に、カブリが許容外まで悪化した。また、感光体上には
トナー付着による多数の黒点が発生し、画像上にも黒点
として現れた。
> 上記実施例3及び比較例3の各々のトナーにて、市
販の磁性一成分現像方式のプリンター(プリント速度
A4:16枚/分)にて連続して5,000枚のプリン
トを行い、その前後での画像特性を評価した。その結果
を表3に示す。
ントの前後で各特性とも大きな差は見られず良好な画像
特性を維持した。一方、本発明のアルミノシリケート粒
子を付着していない比較例3は5,000枚コピー後に
おいて、現像ローラ上にトナー成分が融着しプリント上
に縦スジが見られるとともに、カブリが許容外まで悪化
した。また、感光体上にはトナー付着による多数の黒点
が発生し、画像上にも黒点として現れた。
率7%のA4サイズの原稿を用いて、温度20℃/湿度
60%RHの環境下で50,000枚又は5,000枚
連続コピーによって得られた初期と連続コピー後の画像
について評価した。各評価項目の評価方法は、下記のと
おりである。 1) 画像濃度:マクベス社の反射濃度計(RD91
4)でベタ画像の濃度を測定した。 2) カブリ:日本電色工業社製の測色色差計MODE
L Z1001DPでプリント前後の非画像部の白色度
を測定し、プリント前後の差で示した。 3) プリント上の縦スジ:目視で評価した。○;プリ
ント上に黒点なし、×;プリント上に黒点あり、××;
プリント上に黒点が著しくあり。 4) 感光体上黒点:目視で評価した。○;感光体上に
黒点なし、×;感光体上に黒点あり。 5) 感光体削れ:マイクロメータで測定した(実用上
の支障のない範囲:15μm以下)。
ー粒子表面にアルミノシリケート粒子が付着されている
ので、キャリア、現像スリーブおよび感光体の表面への
トナーのフィルミングを防止でき、感光体表面削れが少
なく、多数枚のコピー時における画像品質が安定してい
るという効果を奏する。特にリサイクルシステムを有す
る現像装置において、より有効に作用する。
Claims (4)
- 【請求項1】 結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒
子の表面にaM2O・bAl2O3・cSiO2・dR
mAn・yH2O(式中、MはNa及び/またはK、R
はNa、K、Ca、及びMgからなる群より選ばれる1
種以上、AはCO3、SO4、NO3、OHおよびCl
からなる群より選ばれる1種以上、aは1〜6、bは2
〜8、cは2〜12、dは0〜4、mは1〜2、nは1
〜3、yは0〜32を示す)で表される組成を有するア
ルミノシリケート粒子が付着してなることを特徴とする
静電荷像現像用トナー。 - 【請求項2】 トナー粒子100重量部に対し、アルミ
ノシリケート粒子を0.1〜5.0重量部付着したこと
を特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。 - 【請求項3】 請求項1に記載のアルミノシリケート
粒子の一次粒子が柱状であり、二次粒子がテトラポット
状であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現
像用トナー。 - 【請求項4】リサイクルシステムに使われることを特徴
とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
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