JP2007501961A - 非磁性一成分系カラートナー - Google Patents

Abstract

トナー母粒子と、平均粒径０.０５乃至３.０μmの脂肪酸金属塩、平均粒径０.３乃至２.０μmの球形有機粉末A、平均粒径０.０５乃至０.２５μmの球形有機粉末B、及び平均粒径０.００６乃至０.０４μmのシリカによって前記母粒子表面層に形成されたコーティング層とを含む非磁性一成分系カラートナーは、帯電分布が狭く、高帯電性を有し、環境依存性が少ないだけでなく、帯電部汚染を著しく減少させるので、画像特性、転写効率、及び長期安定性が優れており、長期的には画像特性が優れている。

Description

本発明は非磁性一成分系カラートナーに係り、より詳しくは、帯電分布が狭く、高帯電性を有し、環境依存性が少ないだけでなく、帯電部汚染を著しく減少させて画像特性、転写効率、及び長期安定性が優れていて長期的に画像特性に優れた非磁性一成分系カラートナーに関するものである。

最近、電子写真などの画像形成方法を利用したハードコピー、プリンタ技術は、白黒からフルカラーに急速に展開されている。特に、カラープリンタの場合は急速に市場が膨脹している。フルカラー電子写真法によるカラー画像形成は、一般的にシアン（cyan）、マゼンタ（magenta）、イエロー（yellow）の３色のカラートナー、又はこれに黒色（black）を加えた４色のカラートナーを利用して全ての色を再現する。このように急膨張するフルカラー市場では、高画質、高信頼性はもちろん、小型化、軽量化、低価格化、高速化、さらには低エネルギー化、リサイクル性などの環境対応が強く要求されている。そして、これに対応するための画像形成方法及びこれに使用されるトナーの改善と開発が多様に行われている。

電子写真方式の画像形成装置は、一般的に、ドラムの表面を均一に帯電する帯電工程、ドラムの表面を露光して静電潜像を形成する露光工程、現像ローラの表面に形成されたトナーを利用してドラムの表面に潜像を現像してトナー画像を得る現像工程、当該トナー画像を被転写対象に転写する転写工程、被転写対象のトナー画像を形成する形成工程、及び前記転写工程でドラムの表面に残留するトナーを除去するクリーニング工程で構成されている。

このような電子写真方式の画像形成装置の各工程に関連し、トナーに要求される基本特徴は次の通りである。現像工程では適当なトナー帯電量、帯電維持性、環境安定性などが要求され、転写工程では良好な転写性能が要求され、形成工程では低温形成性、耐オフセット（offset）性が要求され、また、クリーニング工程ではクリーニング性能、耐汚染性などが要求される。特に、最近は高画質化、高速化、カラー化の促進に伴い、前記特性が次第に複雑かつ複合的に要求される。

前記のように要求される特性のうち、反復的に行われる印刷中にも長期的に画像が変わらず、特に、転写工程でカラー画像を形成することに関連して、感光ドラムで直接４色を混合する方法がある。また、より精密な色再現性のために、中間転写体を利用してドラム表面のトナー画像を中間転写体にカラー別に重畳転写した後、中間転写体から被転写材に転写する間接転写型画像形成装置は、さらなる高速及び高画質の実現可能性により、最近のフルカラープリンタとして主に用いられている。

しかし、前記間接転写型画像形成装置は、トナーの転写段階数が増加するために帯電部が汚染し易く、このような汚染のために正確な転写性能を得るのが難しくなる。

長期的に安定した高画質のフルカラー画像を得るためには、より安定した帯電性能を発揮するために帯電部汚染を最小化するのが必要であり、このために添加剤、トナー形状、表面構造制御技術などが要求されている。

また、クリーニング工程では、装置の小型化、低価格化だけでなく、環境依存性を改善するために転写後の残留トナー量を減らし、クリーニング装置を縮少していくのが重要な課題である。

このような転写工程及びクリーニング工程における問題克服のためには均一な帯電特性を維持させることが重要であるが、このような帯電特性を均一に維持させるために必要とする特性の一つとしては帯電部の汚染による帯電特性低下防止がある。このためには根本的に、帯電部を汚染させる物質を使用しないのが最も好ましいが、汚染を起こすような物質を必ず使用しなければならない場合には、帯電部との付着力を減少させて容易にクリーニングできるようにする添加剤を使用する方法が考えられる。前者の場合が理想的であるが、実際にトナーを製造する過程においてこのように所望の物性を有する物質を常に使用できるわけではないので、前者の場合よりは後者の場合がほとんどであるといえる。また、残留トナー量を減少させることが重要であり、このためにはトナーの転写効率を向上させ、これを維持することが重要である。

トナーと感光ドラムとの間の付着力を低下させるための方法としては、トナーにシリカなどの剥離性微粒子を含ませる方法がある。しかし、シリカ微粒子を利用する場合にはシリカ微粒子をトナーとドラムとの間に介在させ、トナーとドラムの付着力を低くして転写効率を向上させることと、高い転写効率を得るために微粒子によるトナー表面の被覆率を高く設定しなければならず、そのために微粒子の添加量が増加し、トナー帯電性の悪化、静電潜像担持体などに対する微粒子の付着、フィルミング（filming）、形成性障害などが発生する問題点がある。特に、シリカ粒子は環境依存性が大きいため、低温低湿での画像濃度染み、高温高湿での非画像部汚染などの問題点が発生する虞がある。

下記の特許文献１には、トナーに、疏水性シリカで表面処理された脂肪酸金属塩微細粉末又は疏水性シリカで表面処理された脂肪酸金属塩と樹脂の溶融混合物の微細粉末とを添加した電子写真用トナーを開示しており、下記の特許文献２には、磁性トナー母粒子、疏水化処理した比表面積２０乃至８０m²/gの疏水性シリカ、疏水化処理した比表面積１３０乃至２３０m²/gの疏水性シリカ、及び酸化金属微粉末を含む磁性一成分系トナー組成物を開示している。しかし、前記先行技術には、本発明のトナー組成物の必須構成成分である球形有機粉末に関する開示は全くない。

反面、トナー帯電の環境依存性を改善する方法としては、シリカ粒子に比べて電気抵抗が低く、電荷交換性の良い酸化チタンなどの無機物微粒子を添加する方法が知られている。しかし、電気抵抗の低い無機物微粒子を利用するとトナーの電荷分布が変わり易く、中間転写体を利用する場合の２次転写時の転写不良や、フルカラートナーの多重転写時に逆極性トナーの再転写が起こり易いという問題点がある。

これを解決するための方法として、酸化チタンなどの抵抗の低い無機物微粒子をシランカップリング剤などで表面処理して抵抗を高く制御する方法があるが、これは微粒子の凝集性が強くなり、トナー表面での分散性が悪化して、本来の電荷交換性を高める機能が低下してしまい、トナー流動性の悪化や遊離した凝集粒子によるブロッキング（blocking）が発生するなどの問題点がある。

したがって、帯電分布が狭く、高帯電性を有し、環境依存性が少ないだけでなく、帯電部汚染がなくて長期安定性に優れたトナーに関する研究がさらに要求されている。

大韓民国公開特許第１９９６−２４７１６号 大韓民国公開特許第２００３−５６１５２号

本発明は、帯電部汚染を減少させることによって画像特性、転写効率、長期安定性、及び長期信頼性に優れた非磁性一成分系カラートナー、及びその製造方法を提供するのにその目的がある。

このために、本発明者はトナーの転写時に帯電分布が狭く、高帯電性を有し、帯電部汚染が少なくて長期的に安定した画質を得ることができる静電画像現像用カラートナーの製造方法について研究して、トナー母粒子の表面に、脂肪酸金属塩、粒径の大きさを別にする２種類の有機粉末、及びシリカをコーティングした結果、帯電分布が狭く、高帯電性を有し、帯電部汚染が少なくて画像特性、転写効率、及び長期安定性に優れており、帯電維持性が著しく向上して長期信頼性に優れていることを確認し、これに基づいて本発明を完成した。

本発明は、トナー母粒子及びその表面に形成されたコーティング層を備え、前記コーティング層が、平均粒径が０.０５乃至３.０μmである脂肪酸金属塩、平均粒径が０.３乃至２.０μmである第１有機粉末、平均粒径が０.０５乃至０.２５μmである第２有機粉末、及び平均粒径が０.００６乃至０.０４μmであるシリカを含む非磁性一成分系カラートナーを提供する。

前記非磁性一成分系カラートナーの平均粒径は２０μm以下であり、長半径に対する短半径のアスペクト比が０.３乃至０.８である球形の粒子である。

本発明による非磁性一成分系カラートナーは、帯電部汚染が少なく、帯電分布が狭く、高帯電性を有すると同時に、画像特性、転写効率、及び長期安定性が優れていて帯電維持性を著しく向上させ、長期信頼性に優れている長所がある。

トナーの帯電挙動は、トナー粒子表層に形成されたコーティング層の組成に影響を受ける。本発明では、トナー母粒子の表面に形成されたコーティング層に、脂肪酸金属塩、粒径を別にする２種の有機粉末、及びシリカを含むことによって、不定形のトナー母粒子が球形の挙動を有するようにする。したがって、本発明のトナー粒子は、帯電時にスリーブと帯電ブレードとの間（charging blade）でトナーが受ける摩擦抵抗を減らして、帯電ブレード上に溶融したりトナー間に固体付着（solid adhesion）したりすることを防止するだけでなく、有機感光ドラムの表面に転写されて残ったトナー及び離脱した添加剤などのクリーニング性を向上させて、帯電付与ローラ（primary charge roller；PCR）の汚染を防止し、長期的に安定した画像を得ることができる。

特に、本発明は、トナー母粒子の表面に脂肪酸金属塩と共に互いに異なる粒径を有する２種の有機粉末を使用することにより、帯電ブレード表面との接触時、摩擦抵抗減少及び有機感光ドラムのクリーニング性の向上を極大化する。

図１は、本発明による非磁性一成分系カラートナーの構造を示す断面図であって、本発明による非磁性一成分系カラートナーは、トナー母粒子２０と、前記トナー母粒子の表面をコーティングするコーティング層３０とを含むコア−シェル構造を有する。

トナー母粒子２０は、図１に示したように、不定形の粒子形態を有するものが一般的である。本発明の非磁性一成分系現像方式は、従来の他の異成分系現像方式又は磁性一成分系現像方式とは違い、スリーブの表面でトナー粒子を引き付ける磁力がないため、現像工程中のトナー粒子の飛散などを防止するためには前記トナー粒子の表面をより強く帯電させなければならない。そのために過度な帯電工程を行うと、帯電ブレードとトナー粒子の摩擦時に発生する摩擦力により前記トナー粒子の表面が溶融して粘着するトナー粘着現像が発生し、トナー粒子としての機能不全になる。また、従来の製造及び市販されているトナー母粒子の形態は球形でない非常に不規則な不定形の形態を有していて、このような不定形のトナー母粒子をそのまま使用する場合、母粒子の突出部は過度に帯電し、反対に凹んだ他の部分は帯電が不足してしまい、トナー粒子全体にかけて不規則な帯電特性を有するようになる。

これに本発明では、脂肪酸金属塩１０a、粒径の大きさを別にする２種の有機粉末１０b、１０c、及びシリカ１０dでコーティング層を形成し、前記トナー母粒子２０の凹部分を効果的に満たして、球形粒子で形成されたトナー母粒子のような挙動を示すようにする。

前記コーティング層１０に存在する脂肪酸金属塩１０aは、トナー母粒子２０の表面に位置してトナー粒子に潤滑性を付与し、トナー粒子が感光体の表面に付着するフィルミング現象を防止し、クリーニングブレードのチッピング又はトナー粒子の摩耗を抑制する。特に、前記脂肪酸金属塩１０aは、トナー粒子に潤滑性を付与することのできる他の物質に比べて粒径が多様であり、かつトナー粒子の表面にコーティング性が優れているので、 トナー粒子の感光体への過度な粘着（adhesion）を防止するには効果的である。しかし、前記脂肪酸金属塩１０aを過度に使用すると、トナー粒子表面のシリカのような他の添加剤（additive）のコーティング性を低下させて離脱を促進させ、したがって、これら添加剤の離脱によって帯電特性を悪化させるだけでなく、むしろ感光ドラムへのトナーの粘着がさらに強くなる傾向を見せるため、前記脂肪酸金属塩１０aの粒径の大きさとコーティング層内の含量を制御する必要がある。

好ましくは、脂肪酸金属塩の平均粒径は０.０５乃至３.０μm、さらに好ましくは０.５乃至１.５μmであるものが使用される。もし、前記脂肪酸金属塩の平均粒径が前記範囲未満であると、あまりにも微細な粒子がトナー粒子の潤滑性は非常に増加させるが、感光ドラムの表面で完全にクリーニングできないためにフィルミング（filming）を起こし易く、また、スリーブの表面に溶融接着を起こして画像特性を低下させる。そして、前記範囲を超えると、脂肪酸金属塩粒子の大きさが過度に大きくなってトナー粒子とのコーティング性が非常に悪くなり、離脱しやすくて、シリカのような他の微細添加剤が脂肪酸金属塩の表面にコーティングされることもあるなど、トナー粒子のコーティング性に悪影響を及ぼして長期信頼性及び画像特性に悪い影響を与える問題があるので、前記範囲内で適切に調節する。

また、脂肪酸金属塩の含量は、トナー母粒子を１００重量部とした場合０.１乃至２.０重量部、好ましくは０.５乃至１.５重量部であるが、この時、その含量が前記範囲未満であると、前記脂肪酸金属塩を使用することによる効果を期待することはできず、前記範囲を超えると、カラートナー粒子の表面に脂肪酸金属塩が多量存在するために他の添加剤のコーティング性を低下させて離脱を促進させ、したがって、帯電部汚染をむしろ増加させて転写効率が減少するだけでなく、長期信頼性が低下する。

使用可能な脂肪酸金属塩は、炭素数が４乃至4０、好ましくは、炭素数が１２乃至１８の天然又は合成脂肪酸と金属とが塩状態で結合された物質が使用される。

前記脂肪酸は、飽和又は不飽和のいずれのものでも良く、構造中に水酸基、アルデヒド基又はエポキシ基があっても良い。その例としては、カプロン酸（caproic acid）、カプリル酸（caprylic acid）、カプリン酸（capric acid）、ラウリン酸（lauric acid）、ミリスチン酸（myristric acid）、ミリストライクオレイン酸（millistrike oleic acid）、パルミチン酸（palmitic acid）、パルミトレイン酸（palmitoleic acid）、ステアリン酸（stearic acid）、オレイン酸（oleic acid）、リノール酸（linoleic acid）、リノレン酸（linolenic acid）、アラキン酸（arachidic acid）、アラキドン酸（arachidonic acid）、ベヘイン酸（beheic acid）、エルカ酸（elchaic acid）、モンテン酸（montenic acid）、イソ−ステアリン酸（iso−stearic acid）、及びエポキシステアリン酸（epoxy stearic acid）からなる群より選択された１種以上が可能である。この時の金属は、ナトリウム（Na）、カリウム（K）、アルミニウム（Al）、カルシウム（Ca）、亜鉛（Zn）、マグネシウム（Mg）、コバルト（Co）、鉄（Fe）、マンガン（Mn）、バリウム（Ba）、バナジウム（Vd）、及び錫（Sn）からなる群より選択された１種以上の金属が可能である。

本発明による脂肪酸金属塩は、脂肪酸をステアリン酸と仮定した場合の好ましい脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなどであり、この時、脂肪酸金属塩内金属の含量は１０重量％以下、好ましくは２.０乃至１０重量％であるものを使用する。もし、前記金属の含量が１０重量％を超えると全体組成内金属の含量が過度になって、脂肪酸金属塩の役割であるトナー粒子に潤滑性を付与することよりは、内部金属による電導度を増加させてトナーの帯電特性を低下させるだけでなく、これによってトナー母粒子に対するコーティング性が低下する。反対に、その含量が２.０重量％未満であると、脂肪酸金属塩の電荷蓄積による帯電特性は向上するが、トナー粒子の潤滑性及び汚染低下効果は微々たる水準になる。このように脂肪酸金属塩の金属含量を限定した理由は、内部金属含量による電荷蓄積効果が相異していてトナー粒子の帯電特性に与える影響が異なるだけでなく、トナー母粒子に対するコーティング性もまた異なってきて、帯電部汚染にも影響を与えるからである。

前記コーティング層１０に存在する第１有機粉末１０b及び第２有機粉末１０cのような有機粉末は、ドラム表面の帯電時に帯電ブレード（charging blade）の表面と接触することによって、スリーブと帯電ブレードとの間でトナーが受ける摩擦抵抗を減少させてドラム又はローラへのトナーの固体粘着を防止する役割を果たす。

特に、本発明では、前記脂肪酸金属塩１０aと共に平均粒径を別にする２種の有機粉末１０b、１０cを使用してトナー母粒子２０の表面をコーティングする。

具体的に、前記第１有機粉末１０bの平均粒径は０.３乃至２.０μm、好ましくは０.４乃至２.０μmである大口径の有機粉末であり、第２有機粉末１０cの平均粒径は０.０５乃至０.２５μm、好ましくは０.１乃至０.１５μmである小口径の有機粉末である。

第１有機粉末１０bのような大口径の有機粉末は、帯電工程で帯電ブレードとスリーブとの間の摩擦時に生ずる摩擦熱を減らして部分的に過度に帯電する現象を防止し、トナー粒子全体の帯電均一性を高めて長期的に帯電維持性を向上させる。この時、大口径粒子の粒径が２.０μmより大きいと、帯電ブレードとスリーブ間のギャップが大き過ぎることになるため、うまく帯電できなくなったり、あまりにも大きな圧力を受けてトナー母粒子の他の部分で粘着が発生する可能性が高まる。反面、粒子の粒径が０.３μmより小さいと、帯電ブレードとの摩擦減少効果が微々たるものとなって特別な効果を見られない。

また、第２有機粉末１０cのような小口径粒子の場合には前述の大口径粒子の場合とは異なり、帯電ブレードとスリーブ間の摩擦熱を減らす役割よりは、トナー粒子の高帯電性及び帯電均一性の向上に寄与する。言い換えれば、小口径粒子の場合には、それ自体が高帯電特性を有すると同時に、大口径粒子に比べて表面積が大きくて帯電特性にさらに多く寄与をするようになる。そして、前記小口径の有機粉末粒子は、OPCドラムクリーニング時にクリーニングブレードへの負荷（load）を減少させるようにする役割も同時に果たす。したがって、このような長所を有する大口径及び小口径の有機粉末粒子を互いに組み合わせて使用することにより、その各々の効果を最大化して帯電維持性を向上させ、長期信頼性を確保することができる。

このような有機粉末の含量は、トナー母粒子１００重量部に対して、第１有機粉末１０bは０.１乃至２.０重量部、好ましくは０.１乃至１.５重量部を使用し、第２有機粉末１０cは０.０５乃至２.０重量部、好ましくは０.１乃至１.５重量部を使用する。

もし、前記第１有機粉末１０bの含量が前記範囲未満であると、大口径の有機粉末を添加することによって過度な摩擦力を減らして得られる帯電均一性確保を期待し難く、前記範囲を超えると、帯電ブレードとスリーブとの間の摩擦力を低くして得られる帯電均一性は得られるが、部分的に大口径粒子が過剰に結合して、むしろ部分的に過度な圧力を受けるようになってトナーが粘着する現象が発生する虞もある。また、大口径有機粉末粒子の過剰使用により、コーティング性が相対的に乏しい大口径粒子がトナー母粒子２０からさらに容易に離脱し、ドラム又は帯電ローラを汚染し、転写効率低下のような現象を起して、窮極的に帯電維持性を確保するのが難しくなる。

また、第２有機粉末１０cの含量が前記範囲未満であると、その含量があまりにも少なくて実際に高帯電性を有する小口径粒子による高帯電性確保の効果は期待し難い。これと反対に、前記第２有機粉末１０cの含量が前記範囲を超えると、高帯電性は確保できるが、印刷の進行に伴って過度に使用された小口径の有機粉末がトナー粒子の表面から離脱して、帯電部汚染や転写ベルトの汚染が発生し、画像性能の低下や転写効率の低下のような副作用が発生する。

本発明で使用可能な有機粉末は、通常この分野において使用される高分子である。このような高分子は、（a）スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、エチルスチレン、フェニルスチレン、クロロスチレン、ヘキシルスチレン、オクチルスチレン及びノニルスチレンのようなスチレン類；塩化ビニル及びフッ化ビニルのようなビニルハロゲン化合物類；ビニルアセテート、ビニルベンゾエートのビニルエステル類；メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、及びフェニルアクリレートのようなメタクリレート類；アクリロニトリル及びメタクリロニトリルのようなアクリル酸誘導体類；メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、及びフェニルアクリレートのようなアクリレート類；テトラフルオロエチレン；及び１,１−ジフルオロエチレンよりなるグループの中から選択された１種以上の単量体からなる単一重合体又は共重合体が可能であり、（b）前記単一又は共重合体のうちから選択されたいずれか一つの重合体とスチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、及びポリウレタン系樹脂よりなるグループの中から選択された１種以上の樹脂とを混合して使用することもできる。
前記コーティング層１０を構成する無機添加剤であるシリカ１０dは、剥離性が優れていてトナーとドラムとの間の付着力を低くする役割を果たす。本発明での平均粒径は０.００６μm〜０.０４μm（６nm〜４０nm）、好ましくは０.０１〜０.０２μm（１０nm〜２０nm）であるものを使用する。この時、前記シリカ１０dの平均粒径が前記範囲より大きいと、トナー母粒子２０との付着が難しくて解離が発生し、前記範囲より小さいと、トナーとドラムとの間の付着力を充分に低下できないので、前記範囲内で適切に選択して使用する。

このようなシリカ１０dの含量は、トナーとドラムとの付着力及び粒径を考慮して決定され、好ましくは、各々トナー母粒子１００重量部に対して１.０〜４.０重量部である。もしその含量が４.０重量部を超えると、トナー母粒子２０との付着が難しくなって解離が発生し、シリカ１０dが有する環境依存性により低温低湿環境下で画像濃度染みが発生したり、高温高湿環境下で非画像部の汚染問題が深刻化し、これと反対に、１.０重量部未満であると、シリカ１０dの添加によるトナー粒子とドラムとの間の付着力の低下が得難くなるために転写効率が低くなるので、前記範囲内で適切に調節するのが好ましい。

使用可能なシリカ１０dは、単純なシリカ又は長期保管時に水分などの影響による画像濃度（Image density）の低下を防止する疏水性確保のために、シリカの表面処理されたものが可能である。この時、表面処理はシラン化合物を用いることができ、代表的には、ジメチルジクロロシラン、ジメチルポリシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、アミノシラン、C１乃至C２０のアルキルシラン、及びオクタメチルシクロテトラシロキサンよりなるグループの中から選択された表面改質剤で改質して使用する。

前述のように、本発明は、図１に示したように不定形のトナー母粒子２０を脂肪酸金属塩１０a、平均粒径の大きさを別にする２種の有機粉末である第１、第２有機粉末１０b、１０cとシリカ１０dでコーティング層１０を形成することによって、球形のトナー粒子に製造する。

前記コーティング層は３０nm乃至２.０μmの厚さを有し、トナー母粒子２０の凹部分に主に満たされるので、全体的なトナー粒子の平均大きさ（数平均）は最初のトナー母粒子２０の大きさと比較した時には幾分差が出るが、全的的に見ると、トナー粒子の大きさに大きな影響を与えない。

この時に使用されるトナー母粒子２０は本発明では特に限定されず、バインダー樹脂と着色剤を必須成分とする。

前記トナー母粒子２０は、バインダー樹脂と着色剤を混練粉砕法、懸濁重合法、エマルジョン化重合法、及びエマルジョン凝集法のうちの一つの方法によって直接製造したり、市販品を購入して使用する。トナー母粒子は球形又は不定形の粒子形態を有する。

使用可能なバインダー樹脂は、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸２−エチルヘキシル又はポリアクリル酸ラウリルなどのアクリル酸エステル重合体；ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸ヘキシル、ポリメタクリル酸２−エチルヘキシル又はポリメタクリル酸ラウリルなどのメタクリル酸エステル重合体；アクリル酸エステルとメタアクリル酸エステルとの共重合体；スチレン系単量体とアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルとの共重合体；ポリ酢酸ビニル、ポリプロピオン酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、ポリエチレン又はポリプロピレンなどのエチレン系重合体及びその共重合体；スチレンブタジエン共重合体、スチレンイソプレン共重合体、又はスチレンマレイン酸共重合体などのスチレン系共重合体；ポリスチレン系樹脂；ポリビニルエーテル系樹脂；ポリビニルケトン系樹脂；ポリエステル系樹脂；ポリウレタン系樹脂；エポキシ樹脂；又はシリコン樹脂などを単独又は混合して使用する。

好ましくは、前記ポリマーは、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、C１乃至C１８のスチレンアクリル酸アルキル共重合体、スチレンメタクリル酸アルキル共重合体、 スチレンアクリロニトリル共重合体、スチレンブタジエン共重合体、及びスチレンマレイン酸共重合体よりなるグループの中から選択された１種以上が可能である。

着色剤は、充分な濃度の可視像を形成するためのものであって、通常カラープリンティングに使用されるシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックを示すことのできる磁性粉、染料、及び顔料が可能である。この時、ブラックを示す着色剤はカーボンブラックが主に使用される。

使用可能なシアン着色剤としては、ニグロシン染料、アニリンブルー、チャコールブルー、メチレンブルー、フタロシアニンブルー、ランプブラック、群青色ブルー、C．I．顔料・ブルー９、C．I．顔料・ブルー１５、C．I．顔料・ブルー１５：１、及びC．I．顔料・ブルー１５：３などが可能である。

マゼンタ着色剤としては、デュポンオイルレッド、ローズベンガル、C．I．顔料・レッド４８：１、C．I．顔料・レッド４８：４、C．I．顔料・レッド１２２、C．I．顔料・レッド５７：１、C．I．顔料・レッド２５７、及びC．I．顔料・レッド２９６などが可能である。

イエロー着色剤としては、クロムイエロー、塩化物、C．I．顔料・イエロー９７、C．I．顔料・イエロー１２、C．I．顔料・イエロー１７、C．I．顔料・イエロー１４、C．I．顔料・イエロー１３、C．I．顔料・イエロー１６、C．I．顔料・イエロー８１、C．I．顔料・イエロー１２６、C．I．顔料・イエロー１２７、などが可能である。

この時、前記トナー母粒子２０は必要に応じて、流動性促進剤、離型剤、電荷調節剤などのようなその他の添加剤をさらに含むことができる。

流動促進剤は、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシランなどにより疏水化処理されたSiO_２、TiO_２、MgO、Al_２O_３、MnO、ZnO、Fe_２O_３、CaO、BaSO_４、CeO_２、K_２O、Na_２O、ZrO_２、CaO・SiO、K_２O・（TiO_２n又はAl_２O_３・２SiO_２）などの無機酸化物微粒子が可能であり、通常の含量範囲内で適切に使用する。

離型剤は、トナー母粒子２０のオフ−セット（off−set）を防止するために用いられ、この分野において通常使用される各種ワックス類と低分子量オレフィン系樹脂が可能である。代表的には、オレフィン系樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレンエチレン共重合体などを使用するのが好ましい。

電荷調節剤は、含クロムのアゾ金属錯体、サリチル酸金属錯化合物、含クロムの有機染料又は４級アンモニウム塩などを使用することができる。

前述のような組成を利用して非磁性一成分系カラートナーを製造するためには、まず、各々の用途に合うようにバインダー、着色剤、及び離型剤が含まれたトナー母粒子をヘンシェルミキサー、タービン型撹拌機、スーパーミキサー、及びハイブリダイザーのような混合器に注入する。

前記混合器に、前記トナー母粒子に対して一定の重量比で脂肪酸金属塩、大口径の有機粉末、小口径の有機粉末、及びシリカを注入した後、１０〜３０m/secの先端速度の範囲内で機械的に混合する。前記第１及び第２有機粉末をバインダー成分を含むトナー母粒子に付着させるためには、適切な速度で攪拌することが非常に重要である。

特に、従来のトナー粒子の製造では、単純混合による静電気的引力によって付着が行われたが、本発明で提示した機械的混合によれば、脂肪酸金属塩、有機粉末、及びシリカがトナー母粒子の表面に付着される。

このような方法で得られた非磁性一成分系カラートナーの平均粒径は２０μm未満、好ましくは３.０乃至９.０μmの大きさを有し、長半径に対する短半径のアスペクト比（aspect ratio）が０.３乃至０.８である球形を示す。この時、前記カラートナー粒子の大きさは、前記コーティング層を形成する脂肪酸金属塩、有機粉末、及びシリカを順にトナー母粒子の表面を均一にコーティングするのではなく、凹部分に満たされるため、全体的なトナー粒子の平均大きさは最初のトナー母粒子の大きさと比較して部分的には差が出るが、全体を平均した時、トナー粒子の大きさには大きな影響を与えない。

前記非磁性一成分系カラートナーは、トナー母粒子の表面に均一に形成されてあたかも球形化した効果を示して転写効率及び長期安定性向上に寄与するだけでなく、帯電部汚染が少ないので高帯電性、帯電維持性、及び高色度を示し、より環境親和的であり、安定的に画像を実現することができる。

このような特性を有する本発明による非磁性一成分系カラートナーは最近、カラー化及び高速化の傾向に伴って多く利用される間接転写方式やタンデム方式の高速カラープリンタなどに好ましく適用される。

本明細書では特に限定しない限り、平均粒径は数平均粒径の大きさ（number−average particle size）を意味し、全ての組成物の量は重量部を意味する。

以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示するが、下記の実施例は本発明を例示するためだけのものであり、本発明の範囲が下記の実施例に限られるわけではない。

［実施例１］
１）マゼンタトナー母粒子の製造
ポリエステル樹脂（分子量：２.５×１０^４）を９２重量部、キナクリドンRed１２２を５重量部、４級アンモニウム塩を１重量部、低分子量ポリプロピレンを２重量部用意し、ヘンシェルミキサーで混合した。これを２軸溶融混練で１６５℃の温度で溶融混練し、ジェットミル粉碎機で細かく粉砕した後、風力分級機で分級して体積平均粒子径が９.０μmであるトナー母粒子を製造した。

２）非磁性一成分系カラートナーの製造
前記のように製造したトナー母粒子１００重量部に対し、下記表１で示したような脂肪酸金属塩中の平均粒径０.５μmの脂肪酸金属塩として、Mgを５％未満含有する脂肪酸金属塩A０.５重量部を用い、球形有機粉末として平均粒径０.１μmのポリフッ化ビニリデン（PVDF）０.１重量部、及び平均粒径２.０μmのポリテトラフルオロエチレン（PTFE）０.１重量部をトナー母粒子表面にコーティングした。この時、トナー母粒子１００重量部に対して平均粒径１２ｎｍのシリカ２重量部を前記球形有機粉末と共に先端速度２０m/sで５分間攪拌、混合し、コーティングして、非磁性一成分系カラートナーを製造した。

［実施例２〜１２１］
前記表１に示されているように、脂肪酸金属塩としては、Na、K、Al、Ca、Zn、Mg、Co、Fe、Mn、Ba、Vd、及びSnの群から選択された金属を有する一つの金属塩脂肪酸を選定して使用し、脂肪酸の中でもカプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、オレイン酸、ステアリン酸、及びイソ−ステアリン酸の中で一つを選択した。この実施例は、球形の有機粉末を利用したことを除いては前記実施例１と同様な方法で実施した。

［比較例］
下記表３の通りの組成の脂肪酸金属塩粉末と球形の有機粉末を使用したことを除いては前記実施例１と同様な方法で実施した。

［実験例１］
前記実施例１乃至１２１及び比較例１乃至１９３で製造した非磁性一成分系カラートナーを、接触式現像機で構成された市販の非磁性一成分現像方式のプリンタ（HP4600、Hewlett−Packard社）を利用し、常温、常湿（２０℃、５５％RH）の条件で５,０００枚までプリントして、下記の方法で画像濃度、転写効率、及び長期安定性を測定して、その結果を表４に示した。

１）帯電部汚染
PCR汚染及びスリーブ表面のmelt汚染を下記基準によって測定した。

２）画像濃度（I.D）
ソリッド（solid）面積画像をマクベス反射濃度計RD９１８で測定した。
A：画像のイメージ密度が１.４以上
B：画像のイメージ密度が１.３以上
C：画像のイメージ密度が１.２以下
D：画像のイメージ密度が１.０以下

３）転写効率
前記印刷した５,０００枚に対し、各５００枚単位で消耗量から浪費量を引いた純消耗量を計算して、純粋に紙に転写したトナーの％を計算した。
A：転写効率８０％以上
B：転写効率７０〜８０％
C：転写効率６０〜７０％
D：転写効率５０〜６０％

４）長期安定性
５,０００枚までプリントして、画像濃度（I.D）及び転写効率が維持されているかを確認した。
A：５,０００枚までのI.D.１.４以上、転写効率７５％以上
B：５,０００枚までのI.D.１.３以上、転写効率７０％以上
C：５,０００枚までのI.D.１.２以下、転写効率６０％以上
D：５,０００枚までのI.D.１.０以下、転写効率４０％以上

前記表４及び表５に示されているように、前記トナー母粒子にコーティングされる平均粒径０.０５乃至３.０μmの脂肪酸金属塩、平均粒径０.３乃至２.０μmの球形有機粉末A、平均粒径０.０５乃至０.２５μmの球形有機粉末B、及びシリカをコーティングして付着させた実施例１乃至１２１のカラートナーは、比較例１乃至１９３に比して帯電部汚染、画像濃度、転写効率、及び長期安定性が優れていることが確認された。これは、脂肪酸金属塩粒子がOPCのクリーニング性を高めてOPC及びPCRに汚染を減らし、互いに異なる平均粒径を有する球形の有機粉末がトナー母粒子の表面にコーティングされて球形化した効果を示し、したがって、トナー母粒子の付着を減少させたことが分かる。

本発明による非磁性一成分系カラートナーの構造を示す断面図である。

Claims (22)

1. トナー母粒子及びその表面に形成されたコーティング層を備え、前記コーティング層が、平均粒径が０.０５乃至３.０μmである脂肪酸金属塩、平均粒径が０.３乃至２.０μmである第１有機粉末、平均粒径が０.０５乃至０.２５μmである第２有機粉末、及び平均粒径が０.００６乃至０.０４μmであるシリカを含む、非磁性一成分系カラートナー。
2. 前記カラートナーの平均粒径は３.０μm乃至２０μmであり、長半径に対する短半径のアスペクト比が０.３乃至０.８である、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
3. 前記コーティング層の厚さは３０nm乃至２.０μmである、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
4. 前記脂肪酸金属塩の平均粒径は０.５乃至１.５μmである、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
5. 前記脂肪酸金属塩は、炭素数が４乃至２０である脂肪酸と、ナトリウム（Na）、カリウム（K）、アルミニウム（Al）、カルシウム（Ca）、亜鉛（Zn）、マグネシウム（Mg）、コバルト（Co）、鉄（Fe）、マンガン（Mn）、バリウム（Ba）、バナジウム（Vd）、及び錫（Sn）からなる群より選択された１種の金属からなる、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
6. 前記脂肪酸は、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ミリストライクオレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキン酸、アラキドン酸、ベヘイン酸、エルカ酸、モンテン酸、イソ−ステアリン酸、及びエポキシステアリン酸からなる群より選択された１種以上である、請求項５に記載の非磁性一成分系カラートナー。
7. 前記脂肪酸金属塩は、金属が２.０乃至１０重量％含まれているものである、請求項５に記載の非磁性一成分系カラートナー。
8. 前記脂肪酸金属塩の含量は、トナー母粒子１００重量部に対して０.１乃至２.０重量部である、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
9. 前記第１有機粉末の平均粒径は０.４乃至２.０μmである、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
10. 前記第２有機粉末の平均粒径は０.１乃至０.１５μmである、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
11. 前記第１有機粉末及び第２有機粉末は、組成が互いに同一であるか又は異なる、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
12. 前記第１有機粉末及び第２有機粉末は、
    （a）スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、エチルスチレン、フェニルスチレン、クロロスチレン、ヘキシルスチレン、オクチルスチレン、及びノニルスチレンのようなスチレン類；塩化ビニル及びフッ化ビニルのようなビニルハロゲン化合物類；ビニルアセテート、ビニルベンゾエートのようなビニルエステル類；メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、及びフェニルアクリレートのようなメタクリレート類；アクリロニトリル及びメタクリロニトリルのようなアクリル酸誘導体類；メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、及びフェニルアクリレートのようなアクリレート類；テトラフルオロエチレン；及び１,１−ジフルオロエチレンよりなるグループの中から選択された１種以上の単量体が重合された単一又は共重合体；又は
    （b）前記単一又は共重合体のうちから選択された重合体と、スチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、及びポリウレタン系樹脂よりなるグループの中から選択された樹脂との混合体である、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
13. 前記第１有機粉末及び第２有機粉末の含量は、トナー母粒子１００重量部に対して各々０.１乃至１.５重量部である、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
14. 前記シリカの平均粒径は０.０１乃至０.０２μmである、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
15. 前記シリカは、単純なシリカ又はジメチルジクロロシラン、ジメチルポリシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、アミノシラン、C１乃至C２０のアルキルシラン、及びオクタメチルシクロテトラシロキサンよりなるグループの中から選択された表面改質剤で表面処理された変性シリカである、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
16. 前記トナー母粒子はバインダー樹脂及び着色剤をさらに含む、請求項１に記載の非磁性一成分系カラートナー。
17. 前記バインダー樹脂は、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、C１乃至C１８のスチレンアクリル酸アルキル共重合体、スチレンメタクリル酸アルキル共重合体、スチレンアクリロニトリル共重合体、スチレンブタジエン共重合体、及びスチレンマレイン酸共重合体からなる群より選択された１種以上である、請求項１７に記載の非磁性一成分系カラートナー。
18. 前記着色剤は、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの顔料並びに染料からなる群より選択されたものである、請求項１６に記載の非磁性一成分系カラートナー。
19. 混合器にトナー母粒子を注入し、これに平均粒径が０.０５乃至３.０μmである脂肪酸金属塩、平均粒径が０.３乃至２.０μmである第１有機粉末、平均粒径が０.０５乃至０.２５μmである第２有機粉末、平均粒径が０.００６乃至０.０４μmであるシリカを添加して機械的に混合し、前記母粒子表面にコーティング層を形成させる、非磁性一成分系カラートナーの製造方法。
20. 前記非磁性一成分系カラートナーは、トナー母粒子１００重量部、脂肪酸金属塩０.１乃至２.０重量部、第１有機粉末０.１乃至１.０重量部、第２有機粉末０.１乃至１.５重量部、及びシリカ１.０乃至４.０重量部を使用する、請求項１９に記載の非磁性一成分系カラートナーの製造方法。
21. 前記混合器は、ヘンシェルミキサー、タービン型撹拌機、スーパーミキサー、及びハイブリダイザーよりなるグループの中から選択された混合器である、請求項１９に記載の非磁性一成分系カラートナーの製造方法。
22. 前記混合は、先端速度１０乃至３０m/secの範囲内で遂行する、請求項１９に記載の非磁性一成分系カラートナーの製造方法。

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