JP2007271732A - 非磁性１成分トナー - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ロール汚れを防止するとともに、カブリ、画質ムラ、追従性についても優れた改善効果を有する非磁性１成分トナーを提供すること。
【解決手段】結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子母体に、１００ｎｍ以下の粒径を有し、シリコーンオイル処理により疎水化された酸化チタン粒子を１．０質量％以下の添加量で外添してなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非磁性１成分トナーに係り、特に、酸化チタン粒子を外添してなる非磁性１成分トナーに関する。

従来、種々の特性の改善のため、シリカ粒子や酸化チタン粒子等の無機物質粒子を外添した非磁性１成分トナーが知られている。例えば、シリカ粒子に比べ静電的な凝集を起こしにくい酸化チタン粒子をトナー粒子に外添することにより、安定した流動性を得ることができ、それによりトナーを均一に帯電させ、画像形成において均一なトナー層を形成させることが可能となる。また、酸化チタン粒子を疎水化処理することにより、一般的に吸湿性の高い酸化チタン粒子を環境変動の影響から守ることが可能となる。

また、低温低湿環境下において、シリカ微粉体のみでは部分的に過帯電となり、トナーの帯電分布が不均一になったり、静電凝集によりトナー層が均一に形成されなくなるという問題が生じるのを、疎水化処理された酸化チタン粒子をシリカ粒子と共に加えることにより、静電的因子を抑えた状態でトナーに流動性を付与することが可能となり、トナーを均一に帯電させ、トナー層を均一に形成することが可能となることも知られている（特許文献１参照）。
特開２００５−０４９６３０号公報

しかし、上記特許文献に記載のトナーは、酸化チタン粒子の粒径が３５〜５００ｎｍと広く、添加量も０．０１〜３質量％と広く、また疎水化処理はシリコーンオイルよりもシランカップリングによることが好ましい旨記載されており、このように疎水化処理された酸化チタン粒子をトナー粒子に外添した場合、帯電ロール汚れは充分には改善されず、また、カブリ、画質ムラ、追従性についても常に優れた効果が得られるとは限らない。

本発明は、このような事情の下になされ、帯電ロール汚れを防止するとともに、カブリ、画質ムラ、追従性についても、常に優れた改善効果を有する非磁性１成分トナーを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子母体に、１００ｎｍ以下の粒径を有し、シリコーンオイル処理により疎水化された酸化チタン粒子を１．０質量％以下の添加量で外添してなることを特徴とする非磁性１成分トナーを提供する。

本発明の非磁性１成分トナーにおいて、前記酸化チタンは、アナターゼ型であることが望ましい。また、酸化チタン粒子とともに、シリカ粒子を外添することも可能である。

本発明によると、トナー粒子に、小粒径の、シリコーンオイル処理により疎水化された酸化チタン粒子を低添加量で外添することにより、帯電ロール汚れを防止するとともに、カブリ、画質ムラ、追従性についても常に優れた改善効果を有する非磁性１成分トナーを得ることができる。

以下、図面を参照して、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電子写真用トナーは、結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子母体に、シリコーンオイル処理により疎水化された小粒径酸化チタン粒子を低添加量で外添したことを特徴とする。

本発明者らは、トナー粒子母体に疎水化処理された酸化チタン粒子を外添することにより、安定した流動性が得られるなど、様々な利点が得られるものの、そのような利点は常に得られるものではなく、特に帯電ロール汚れについては、改善が困難であることを見出した。そして、酸化チタン粒子の粒径と添加量に着目し、実験を重ねた結果、酸化チタン粒子の外添による効果は、酸化チタン粒子の粒径と添加量に大きく依存するとの知見を得るに到った。

図１は、そのような知見の概要を示す。

即ち、酸化チタン粒子の添加量と粒径を種々変化させて、カブリ、画質ムラ、追従性及び帯電ロール汚れを調べ、酸化チタン粒子の添加量を横軸に、粒径を縦軸にとった座標にプロットした結果、図１に示すような結果を得た。図１のグラフにおいて、○はカブリ、画質ムラ、追従性及び帯電ロール汚れが改善され、×はカブリ、画質ムラ、追従性及び帯電ロール汚れが悪化したことを示す。

図１から、酸化チタン粒子の添加量が少なく、粒径が小さい場合に、いずれも帯電ロール汚れの改善効果が得られていることがわかる。

図１に示す結果から、外添される酸化チタン粒子の添加量は、トナー全体の、１．０質量％以下であり、好ましくは０．５〜１．０質量％である。酸化チタン粒子の添加量が１．０質量％を越えると、例えば、１．５質量％以上では、カブリ、画質ムラ、追従性及び帯電ロール汚れが悪化する傾向となる。

外添される酸化チタン粒子の粒径は、１００ｎｍ以下であり、好ましくは５０〜１００ ｎｍである。酸化チタン粒子の粒径が１００ｎｍを越えると、例えば、２００ｎｍ以上では、カブリ、画質ムラ、追従性及び帯電ロール汚れが悪化する傾向となる。

従って、図１において、○を囲んだ領域が有効エリアであり、小粒径の酸化チタン粒子を低添加量で外添したときに、優れた効果、特に帯電ロール汚れが改善されることがわかる。

外添される酸化チタン粒子は、シリコーンオイルにより疎水化処理されている必要がある。本発明者らは、シランカップリング剤により疎水化処理されたのでは、帯電ロール汚れを改善することができず、シリコーンオイルにより疎水化処理されて初めて帯電ロール汚れを改善することができることを見出した。

シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等を用いることができる。

シリコーンオイルの処理量は、酸化チタン粒子の量に対して０．５〜３．０質量％であるのが好ましい。シリコーンオイルの処理量が０．５質量％未満では、帯電ロール汚れが悪化し、５．０質量％を超えると、凝集しやすい傾向にある。

なお、添加される酸化チタンとしては、ルチル型、アナターゼ型のいずれの結晶型のものでもよいが、アナターゼ型を好ましく用いることができる。
また、酸化チタン粒子だけでなく、シリカ粒子を外添してもよい。シリカ粒子の添加量は、トナー全体の、０．１〜４．０質量％程度が好ましい。シリカ粒子もまた、疎水化処理されていることが望ましい。

本発明の一実施形態に係る非磁性１成分トナーは、次のようにして製造される。

まず、結着樹脂、及び着色剤を含むトナー原料を、混合機により混合する。混合機としては、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、Ｖ型ブレンダー、ナウターミキサー等、任意のものを用いることが出来る。

原料混合物は、次いで混練機に供給され、そこで溶融混練される。混練機としては、二軸押出し混練機及び単軸押出し混練機等の押出し混練機、連続式２本ロールミル、連続式３本ロールミル及びバッチ式ロールミル等のオープンロール型混練機等、任意の型のものを用いることができる。

混練機からの溶融混練物は、通常、トナーの製造に用いられる方法に従って、冷却され、粉砕され、所定の粒度に分級されて、トナー粒子母体が得られる。冷却手段、粉砕手段及び分級手段は、特に限定されず、通常トナーの製造に用いられるものを採用することが出来る。例えば、冷却は、圧延や空気流の吹き付けによる冷却手段を用いることができ、粉砕は、衝突板式粉砕機等の気流粉砕機を用いることができ、分級は、様々な気流分級機を用いることができる。

このようにして得たトナー粒子母体に、シリコーンオイルにより疎水化処理された酸化チタン粒子を加え、混合・攪拌することにより、非磁性１成分トナーが得られる。

以上説明した本発明の一実施形態に係る非磁性１成分トナーに使用可能な結着樹脂としては、公知のものを含む広い範囲から選択することができる。具体的には、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、およびスチレン−ブタジエン共重合体などのスチレン系樹脂をはじめ、飽和ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、クマロン樹脂、キシレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示でき、これらの樹脂を二種類以上組み合わせて用いてもよい。なお、これらの樹脂のうち、ポリエステル系樹脂が好ましい。

本発明の一実施形態に係る非磁性１成分トナーは、結着樹脂、着色剤、及びシリコーンオイルにより疎水化処理された酸化チタン粒子以外に、電荷制御剤及び離型剤を含むことができる。荷電制御剤及び離型剤としては、通常、電子写真用トナーに使用される任意のものを使用可能である。

以下に、本発明の実施例及び比較例について説明する。

実施例
ポリエステル樹脂（花王（株）製、Ｔｇ：６３℃、Ｔｍ：１４４℃）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ＥＣＢ−１０１，ＥＣＧ−４０５（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で予備混合した。

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、混練機の排出側で混練物をロールカッターにより切断し、幅１０ｍｍ、厚さ３ｍｍの連続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、帯状混練物をフェザーミル（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６μｍの着色微粒子を得た。

このようにして得た着色微粒子に、シリカ及び酸化チタン微粉子を、混合羽根として標準羽根を備える混合機により混合攪拌して、非磁性１成分トナーを得た。なお、シリカ微粒子としては、ＲＹ５０（アエロジル社製）とＴＧ８１０Ｇ（キャボット製）を用い、その添加量は、ＲＹ５０：２質量％、ＴＧ８１０Ｇ：０．３質量％とした。また、酸化チタン微粒子としては、種々の粒径、添加量で、シリコーンオイル処理されているもの、されていないものを用いた。

このようにして得た非磁性１成分トナーについて、かぶり、画質ムラ、追従性、及び帯電ロール汚れの試験を行い、それぞれについて評価を行った。試験方法は、以下の通りである。

試験１−かぶり
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横送り）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、普通紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ４サイズ）を用いて５％印字画像を１０，０００枚連続印字した後、白紙印字を行い、印字している途中でフロント扉を開けることにより、印字を強制終了させ、その時のＯＰＣドラム上のカブリトナーをメンディングテープに写しとり、白紙に貼り付けて、カブリトナーを採取していないテープと比較する。

測定は分光式色差計「ＳＥ−２０００」（日本電色社製）を用いて得られるＸＹＺ値より、かぶり前後の差の最大値をカブリ値として求め、下記の基準で評価する。

◎：カブリ値が２未満で非常に良好
○：カブリ値が２以上５未満で良好
△：カブリ値が５以上１０未満で実用上問題ないレベル
×：カブリ値が１０以上で悪い
試験２−画質ムラ
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横送り）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、普通紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ４サイズ）を用いて５％印字画像を１０，０００枚連続印字した後、Ａ４ベタ画像を印刷し、下記の基準で画像評価を行う。

◎：画像劣化無し
○：多少のムラ発生（実用上問題ないレベル）
×：画像が反転するほどのムラ発生
試験３−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横送り）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、普通紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ４サイズ）を用いて５％印字画像を１０，０００枚連続印字した後、Ａ３ベタ画像を印刷し、下記の基準で画像評価を行う。

◎：画像劣化無し
○：多少のムラ発生（実用上問題ないレベル）
×：画像にスジムラが発生
試験４−帯電ロール汚染
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横送り）機、プロセススピード１２９ｍｍ／ｓｅｃ）にトナーを実装し、通常環境（２３℃、５０％ＲＨ）において、普通紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ４サイズ）を用いて５％印字画像を１０，０００枚連続印字した後、帯電ロールの表面の汚れ具合を目視にて観察する。

上記試験の評価の際には、帯電ロール汚れによる画像劣化を確認するとともに、帯電ロール上の汚れを確認する。

◎：帯電ロールの汚染はみられない
○：画像には出ないが帯電ロール汚染がある
×：画像に出るほどの帯電ロール汚染がある
（１）酸化チタン粒子の粒径を種々変化させて得た非磁性１成分トナーについて、上記試験を行った。その結果を下記表１に示す。

上記表１より、粒径１００ｎｍ以下の酸化チタンを外添した実施例１及び２に係るトナーはいずれも、カブリ、画質ムラ、追従性、及び帯電ロール汚れのいずれについても優れた性能を示したが、粒径１００ｎｍを超える酸化チタンを外添した比較例１及び２に係るトナーはいずれも、カブリについては良好であるが、画質ムラ、追従性、及び帯電ロール汚れのいずれについても劣っていることがわかる。

（２）酸化チタンの添加量を種々変化させて得た非磁性１成分トナーについて、上記試験を行った。その結果を下記表２に示す。

上記表２より、酸化チタンを１．０質量％以下の添加量で外添した実施例３及び４に係るトナーはいずれも、カブリ、画質ムラ、追従性及び帯電ロール汚れのいずれについても優れた性能を示したが、酸化チタンを１．０質量％を超える添加量で外添した比較例３及び４に係るトナーはいずれも、カブリ、画質ムラ及び追従性については良好であるが、帯電ロール汚れについては劣っていることがわかる。

（３）オイル処理された酸化チタンと、オイル処理されていない酸化チタンを外添した非磁性１成分トナーについて、上記試験を行った。その結果を下記表３に示す。

上記表３より、オイル処理された酸化チタンを外添した実施例５〜７に係るトナーはいずれも、カブリ、画質ムラ、追従性及び帯電ロール汚れのいずれについても優れた性能を示したが、オイル処理されてない酸化チタンを外添した比較例５に係るトナーは、画質ムラ及び追従性については良好であるが、カブリがやや劣り、帯電ロール汚れについては劣っていることがわかる。

酸化チタン粒子の添加量及び粒径によるカブリ、画質ムラ、追従性及び帯電ロール汚れの影響を示す特性図。

Claims (3)

1. 結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子母体に、１００ｎｍ以下の粒径を有し、シリコーンオイル処理により疎水化された酸化チタン粒子を１．０質量％以下の添加量で外添してなることを特徴とする非磁性１成分トナー。
2. 前記酸化チタンは、アナターゼ型であることを特徴とする請求項１に記載の非磁性１成分トナー。
3. 前記酸化チタン粒子とともに、シリカ粒子を外添してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の非磁性１成分トナー。

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