JP2008077009A - 電子写真用トナー - Google Patents

Abstract

【課題】現像器の両端に対応する部分の画像にバンド筋が発生することを防止した電子写真用トナーを提供すること。
【解決手段】結着樹脂、着色剤、及び外添剤を含有する電子写真用トナーであって、前記外添剤は、平均粒径が１ｎｍ以上２０ｎｍ未満の無機物質からなる第１の外添粒子、平均粒径が２０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の前記第１の外添粒子より大きい無機物質からなる第２の外添粒子、平均粒径が５０ｎｍ以上の前記第２の外添粒子より大きい無機物質からなる第３の外添粒子、及び第４の外添粒子を含み、前記第４の外添粒子は、平均粒径が５００ｎｍ以上の無機物質及び／又は平均粒径が前記第３の外添粒子より大きい有機物質からな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の機能を持たせている。

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、外添剤の添加量が増えると、外添剤が凝集することにより生ずる様々な問題が生ずる。外添剤の凝集とは、外添工程でのトナーへの均一な付着及び外添剤の分散が悪化し、外添剤が凝集し、トナー中に混在してしまうことであり、多くの不具合を発生させる。例えば、外添剤の凝集により画像に白スジが発生してしまう。

本出願人は先に、粒径の異なる３種類の無機微粒子を外添し、かつこれら外添剤の１次凝集体の粒径を制御することにより白スジの発生を防止したトナーを提案した（特願２００６−０９５２６５号）。

確かに、このようなトナーを用いることにより、画像に白スジが発生することを防止することはできたが、本発明者らが更に詳細に検討した結果、長期のランニング試験（４００００枚）において、約３４０００枚で、現像器の両端に対応する部分の画像に所定の幅の白筋（バンド筋）が発生することがわかった。
特開平７−４７１５７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、現像器の両端に対応する部分の画像にバンド筋が発生することを防止した電子写真用トナーを提供することを目的とする。

本発明者らは、バンド筋の発生の現象について詳細に検討を行った結果、バンド筋の発生は、粒径の異なる３種類の外添剤を添加したトナーであっても、現像器の両端においてトナーに大きなストレスが加わるため、外添剤が剥がれ、トナーがブレードに付着してしまうことにより生じることを見出した。そして、本発明者らは、更に大粒径の第４の外添粒子を外添することにより、この第４の外添粒子は大きなストレスが加わっても剥がれることはないため、トナーがブレードに付着せず、バンド筋の発生を防止し得ることを見出した。本発明は、このような知見に基づきなされたものである。

即ち、本発明の一態様は、結着樹脂、着色剤、及び外添剤を含有する電子写真用トナーであって、前記外添剤は、平均粒径が１ｎｍ以上２０ｎｍ未満の無機物質からなる第１の外添粒子、平均粒径が２０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の前記第１の外添粒子より大きい無機物質からなる第２の外添粒子、平均粒径が５０ｎｍ以上の前記第２の外添粒子より大きい無機物質からなる第３の外添粒子、及び第４の外添粒子を含み、前記第４の外添粒子は、平均粒径が５００ｎｍ以上の無機物質及び／又は平均粒径が前記第３の外添粒子より大きい有機物質からなることを特徴とする電子写真用トナーを提供する。

かかる本発明の一態様に係る電子写真用トナーにおいて、第１の外添粒子と第２の外添粒子をシリカとし、第３の外添粒子をチタニアとすることができる。また、平均粒径が５００ｎｍ以上の無機物質からなる第４の外添粒子をアルミナとし、第３の外添粒子より大きい有機物質からなる第４の外添粒子をポリアクリル酸系樹脂とすることができる。

本発明の電子写真用トナーによると、第１〜第３の外添粒子に加え、更に、粒径の大きい第４の外添粒子を外添しているため、大きなストレスが加わっても外添剤が着色粒子から剥がれることが防止され、トナーがブレードに付着することによるバンド筋の発生が防止される。

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電子写真用トナーは、着色微粒子に対し、粒径の異なる４種類の粒子を外添したことを特徴とする。そのうち第１〜第３の外添粒子は無機物質からなり、第４の外添粒子は無機物質及び／又は有機物質からなる。

第１の外添粒子は平均粒径が１ｎｍ以上２０ｎｍ未満であり、第２の外添粒子は、平均粒径が２０ｎｍ以上５０ｎｍ未満で第１の外添粒子より大きく、第３の外添粒子は平均粒径が５０ｎｍ以上で第２の外添粒子より大きい。第４の外添粒子は、平均粒径が５００ｎｍ以上の無機物質及び／又は平均粒径が第３の外添粒子より大きい有機物質からなる。

これらの第１〜第４の外添粒子のうち、第１の外添粒子はトナーに流動性を付与して、トナー補給性を改善し、第２の外添粒子はトナーのベタ追従性を改善し、第３の外添粒子は転写性を向上させ、第４の外添粒子は、バンド筋の発生を抑え、耐久性を向上させる機能を有する。

第１〜第３の外添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の外添粒子は、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の外添粒子と第２の外添粒子をシリカとし、第３の外添粒子をチタニアとすることが望ましい。

第４の外添粒子は、無機物質の場合にはチタニア、アルミナ、ジルコニア等が挙げられるが、５００ｎｍ以上の大粒径のものが得易いアルミナが好ましい。有機物質の場合には樹脂が好ましく、樹脂の中でも高い硬度を有するもの、例えばポリアクリル酸系樹脂が好ましい。ポリアクリル酸系樹脂としては、架橋ポリアクリル酸エステル、またはスチレンとアクリル酸との共重合体を用いることができる。第４の外添粒子は、無機物質粒子又は有機物質粒子のいずれか一方に限らず、両方の粒子の混合物であってもよい。

以上のような外添剤は、着色粒子と混合することにより外添されるが、その量は、着色微粒子１００質量部に対し、０．８〜１０．０質量部であるのが好ましく、そのうち第１の外添粒子は０．１〜１．０質量部、第２の外添粒子は０．５〜４．０質量部、第３の外添粒子は０．１〜３．０質量部、第４の外添粒子は０．１〜２．０質量部であるのが好ましい。

なお、着色粒子は、結着樹脂、顔料、離型剤、帯電制御剤等を混練し、粉砕し、分級することにより得られるが、これらの各成分は、従来公知のものを使用することができる。

以下、本発明の実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。

実施例
ポリエステル樹脂とマゼンタ顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１）を樹脂：顔料が７：３の重量比になるように加圧ニーダーに仕込んで混練し、得られた混練物をフェザーミル（２ｍｍパス）で粉砕し、顔料マスターバッチを得た。次いで、結着樹脂としてポリエステル樹脂（軟化点１４７℃、ガラス転移点７５℃）８３質量部、着色剤としてマゼンタ顔料マスターバッチ１０質量部、離型剤として、「カルナバワックス１号粉末」（（株）加藤洋行輸入品）６質量部、帯電制御剤として、「ＬＲ−１４７」（日本カーリット（株）製：有機ホウ素化合物）１質量部を、合計で５０ｋｇになるよう計量し、１５０Ｌのヘンシェルミキサーに投入し、１０００ｒｐｍで３分間混合した。ヘンシェルミキサーは、標準の攪拌羽を装着し、周速２０ｍ／ｓｅｃで回転させた。

次に、混合物をテーブルフィーダーで、オープンタイプの連続式２本ロール型混練機へ供給し、混練物を得た。原料供給量は２５ｋｇ／ｈで行った。オープンタイプの連続式２本ロール型混練機としては、ＮＤＸ（ニーデックス）１６０（商品名、三井鉱山（株）製）を用いた。この混練機による混練条件は、下記表１に示す通りである。

得られた混練物を冷却ベルトにて冷却した後、ロートプレックス（ホソカワミクロン（株）製、２ｍｍ径スクリーン）で粗粉砕し、粗粉砕物を衝突式粉砕機・風力分級機にて、トナー平均粒径が６．０μｍになるように粉砕分級を行い、着色微粒子を得た。

以上のようにして得た着色微粒子に外添剤を添加混合した。外添剤の添加混合は、次のようにして行った。即ち、容積２０Ｌのヘンシェルミキサーに着色微粒子を３．０ｋｇ投入した。更に、着色微粒子１００質量部当り下記表２及び表３に示す量の外添剤を投入し、ヘンシェルミキサーを作動させて混合した。混合は２段外添で行い、１段目に第３の外添粒子を投入し、２段目にその他の第１、第２、及び第４の外添粒子を投入した。攪拌羽は、１段及び２段ともに強攪拌羽を装着し、周速４０ｍ／ｓｅｃで回転させた。

以上のようにして、８種のトナー試料を得た。

なお、顔料マスターバッチに用いたポリエステル樹脂、及び結着樹脂として用いたポリエステル樹脂は、アルコール単量体としてポリオキシエチレン化ビスフェノールＡとポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡを用い、カルボン酸単量体としてテレフタル酸、ドデセニルコハク酸を主成分として用い、重合したものを使用した。

また、第４の外添粒子として用いたポリアクリル酸系樹脂は、架橋度７０％の架橋ポリアクリル酸エステルを用いた。

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−バンド筋評価
プリンターＮ５３００（カシオ（株）製）により、通常環境（２５℃、５０％ＲＨ）の下において、普通紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ４サイズ）に、５％印字画像を４６，０００枚連続印字した。途中、２，０００枚おきにベタ画像、ハーフトーン画像を印字し、バンド筋の発生枚数を数え、下記の基準でバンド筋特性を評価した。

◎：４６，０００枚まで発生しない
○：４０，０００枚以降に発生（実用上問題ないレベル）
×：４０，０００枚未満で発生
なお、プリンターＮ５３００では、通常、１５，０００枚程度まで印字できる（トナー約６００ｇ充填）が、今回はトナーセットに７００ｇのトナーを充填してトナーがなくなるまでランニング印字し、トナーがなくなった後、トナーセット内の回収トナー袋から回収トナーを抜き、その後６００ｇのトナーを再充填し、４６，０００枚までランニング印字を行った。

試験２−感光体劣化
試験１において、ハーフトーン画像、ベタ画像を印字し、感光体フィルミング、感光体キズが原因となって画像劣化がないかどうかを確認するとともに、目視にて感光体表面を観察し、下記の基準で感光体劣化を評価した。

◎：感光体の劣化はみられない
○：画像には出ないが感光体劣化がある
×：画像に出るほどの感光体劣化がある
試験３−帯電ロール汚染
試験１において、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した。下記の基準で帯電ロール汚染を評価した。

◎：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
試験４−外添剤凝集による白スジ
試験１において、途中、２，０００枚おきに採取したハーフトーン画像、ベタ画像において白スジの発生する枚数を数え、白スジを下記の基準で評価した。

◎：４６，０００枚まで発生しない
○：４０，０００枚以降に発生（実用上問題ないレベル）
×：４０，０００枚未満で発生
試験５−ベタ追従性不良
試験１において、途中、２，０００枚おきに採取したベタ画像についてベタ追従性不良を以下の基準で評価した。

◎：４６，０００枚まで、ベタ均一性のある画像が得られる
○：４０，０００枚以降にベタ追従性不良、ベタ部の不均一な画像が得られる
×：４０，０００枚未満でベタ追従性不良、ベタ部の不均一な画像が得られる
８種のトナー試料について、上記試験（実施例１，２、比較例１、２については、試験１〜３のみ）を行い、評価した結果を下記表２及び３に示す。

なお、上記表２及び表３において、第１及び第２の外添粒子に使用した粒径違い、表面処理違いの無機物質は、日本アエロジル（株）より入手した。

上記表２から、次のことがわかる。即ち、所定の粒径の４種類の無機物質からなる第１〜第４の外添粒子を外添した実施例１及び２のトナーは、バンド筋、感光体劣化、帯電ロール汚染、白筋、及びベタ追従性不良のいずれも認められなかった。これに対し、第４の外添粒子が添加されない比較例１に係るトナーは、バンド筋の発生が認められ、第４の外添粒子が２００ｎｍと小さい粒径である比較例２に係るトナーは、バンド筋の発生及び帯電ロール汚染が認められた。

また、上記表３から、次のことがわかる。即ち、所定の粒径の３種類の無機物質からなる第１〜第３の外添粒子とともに、有機物質からなる第４の外添粒子を外添した実施例３のトナーは、バンド筋、感光体劣化、帯電ロール汚染、白筋、及びベタ追従性不良のいずれも認められなかった。これに対し、第１の外添粒子が添加されない比較例３に係るトナーは、バンド筋の発生が認められ、第２の外添粒子が添加されない比較例４に係るトナーは、バンド筋の発生及びベタ追従性不良が認められ、第３の外添粒子が添加されない比較例５に係るトナーは、バンド筋の発生及び帯電ロール汚染が認められた。

Claims (4)

1. 結着樹脂、着色剤、及び外添剤を含有する電子写真用トナーであって、前記外添剤は、平均粒径が１ｎｍ以上２０ｎｍ未満の無機物質からなる第１の外添粒子、平均粒径が２０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の前記第１の外添粒子より大きい無機物質からなる第２の外添粒子、平均粒径が５０ｎｍ以上の前記第２の外添粒子より大きい無機物質からなる第３の外添粒子、及び第４の外添粒子を含み、前記第４の外添粒子は、平均粒径が５００ｎｍ以上の無機物質及び／又は平均粒径が前記第３の外添粒子より大きい有機物質からなることを特徴とする電子写真用トナー。
2. 前記第１の外添粒子と第２の外添粒子がシリカであり、前記第３の外添粒子がチタニアであることを特徴とする請求項１に記載の電子写真用トナー。
3. 前記平均粒径が５００ｎｍ以上の無機物質からなる第４の外添粒子がアルミナ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。
4. 前記第３の外添粒子より大きい有機物質からなる第４の外添粒子がポリアクリル酸系樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子写真用トナー。