JP4610759B2

JP4610759B2 - 電子写真用乾式トナー

Info

Publication number: JP4610759B2
Application number: JP2001053682A
Authority: JP
Inventors: 公彦中村
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: JP2002258519A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真複写機及びプリンター等に用いられる電子写真用乾式トナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
乾式現像剤は、結着樹脂中に着色剤を分散したトナーが用いられる一成分現像剤と、そのトナーにキャリアを混合した二成分現像剤とに大別され、前者を使用した現像方法としては、一成分現像方式が、又、後者を使用したものとして二成分現像方式が実用化されている。いずれの場合も、複写するに際しては、感光体に形成された静電潜像をこれらの現像剤で現像し、感光体上のトナーを紙等の被転写材に転写するものである。
【０００３】
このような乾式現像方式では、転写残りのトナーが感光体表面に残るために、帯電工程前にクリーニングブレードやファーブラシでクリーニングが行われる。ところが、最近の高画質化の志向に相まって、トナーの粒径が小粒径化の傾向があり、そのためにトナーの流動性が低下し、結果として感光体の表面にトナーが固着するフィルミングを生ずる問題点を有するものであった。
このような従来の問題点を解決するために、トナー粒子の表面に酸化チタン、アルミナ等の無機微粉末やポリフッ化ビニリデン等の各種の樹脂粒子を研磨剤として付着させることが提案されていた。
【０００４】
しかしながら、従来提案されている添加剤（研磨材）に於いては、酸化チタン、アルミナ、チタニア等の無機微粉末の場合には、流動性を向上することができるが、硬度が高いために、感光体表面にへこみや傷を付け易く、傷ついた部分でトナーの固着を生じ易いという問題がある。
【０００５】
又、これらの研磨材は、フィルミングの発生そのものを根本的に防止するものではなく、感光体表面に発生したフィルミングを強制的に研磨するため、比較的脆い表面を有する有機感光体（ＯＰＣ）ではフィルミング層のみでなく、感光層まで損傷するという重大な問題を有するものであった。その結果、感光体本来の機能が損なわれ、損傷に起因する縦筋等の欠陥を生じるものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、多数枚の反復コピーした場合も感光体表面へトナーのフィルミングに起因する画像濃度の低下、カブリ、機内飛散が少なく、感光体削れも小さいトナーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる問題を鋭意検討した結果、低温定着特性が良好で、フィルミングの発生そのものを防止できる電子写真用トナーを提供するもので、その概要は、以下に記載のとおりである。
（１）少なくとも結着樹脂と、着色剤とを含有するトナー粒子を主成分とする電子写真用トナーに於いて、前記トナー粒子の表面に酸化チタンとアルミナとの複合酸化物（ＴｉＯ _２ −Ａｌ _２Ｏ _３）を付着してなり、前記複合酸化物が酸化チタンとアルミナを構成成分とする気相法により製造される焼結物であって、酸化チタンとアルミナとが結合したセラミックであることを特徴とする電子写真用乾式トナー。
（２）トナー粒子１００重量部に対して、酸化チタンとアルミナとの複合酸化物（ＴｉＯ _２ −Ａｌ _２Ｏ _３）が０．０５〜５重量部付着されていることを特徴とする前記（１）記載の電子写真用乾式トナー。
【０００８】
以下本発明を詳細に説明する。先ず本発明を構成するトナー粒子は、結着樹脂と着色剤を主成分としている。該樹脂としては、従来公知の種々のものが使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリ−Ｐ−クロロスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、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−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、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−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−αクロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリルニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル等のスチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、それらの共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が単独或いは混合して用いられる。
【０００９】
着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、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、ローダミン系染料又は顔料、アントラキノン系染料、モノアゾ及びジスアゾ系染料、キナクリドンマゼンタ顔料等が挙げられる。
【００１０】
着色剤がカーボンブラックの場合は、一次粒子径が２５〜７０nm、特に３０〜５５nmであり、比表面積が１１０ｍ^２／ｇ以下であるものが好ましい。このようなカーボンブラックを使用すると、溶融・混練による解砕性及び他の材料との分散性が良好である。
着色剤の含有量は現像により可視像を形成することができるようなトナーを着色するに十分な量であればよく、例えば結着樹脂１００重量部に対して２〜２０重量部が好ましい。２重量部未満では、着色効果が不十分であり、２０重量部より多いと着色目的より多すぎて、トナーの性能を低下させる。
【００１１】
本発明で用いられる酸化チタンとアルミナとの複合酸化物（TiO_２-Al_２O_３) は、酸化チタンとアルミナとを構成成分とする気相法により製造される焼結物で、全体的には両者が強く結合した均一構造のセラミックである。具体的には表１に示す昭和電工社製の商品名で上市されている、Ｆ−２Ａ５０、Ｆ−４Ａ０２、Ｆ−４Ａ０５及びＦ−６Ａ０５が本発明で使用できる。
本発明に於いて、トナー粒子の表面に当該複合酸化物を付着させるとは、トナー粒子と当該複合酸化物を混合し攪拌機にて攪拌して、該粒子の表面に当該複合酸化物をまぶした状態で付着してもよいし、又、両者の混合物を粒子表面改質機に投入し、該粒子の表面に当該複合酸化物の微粒子の一部を埋没させた状態でもよい。
【００１２】
【表１】

【００１３】
上記の酸化チタンとアルミナとの複合酸化物は、トナー粒子１００重量部に対して０．０５〜５重量部付着させることが好ましい。該複合体がトナー粒子１００重量部に対して０．０５重量部未満では、フィルミングの除去に不十分であり、５重量部を超えて多いと複写機内にトナー飛散を生ずるおそれがある。
【００１４】
本発明の電子写真用乾式トナーは他の添加剤、例えば荷電制御剤、離型剤等を含有していてもよい。荷電制御剤としては、例えば含金アゾ系染料、サリチル酸金属錯体、ニグロシン染料、第４級アンモニウム塩、トリフェニルメタン系制御剤、オイルブラック等の油溶性染料、ナフテン酸、サリチル酸、オクチル酸、及びそれらのマンガン、コバルト、鉄、亜鉛、アルミニウム、鉛等の金属塩、アルキルサリチル酸金属キレート等が挙げられる。
【００１５】
本発明の電子写真用乾式トナーに於いて、他の添加材として離型剤（滑材）を用いる場合、例えば低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等のポリアルキレンワックス、パラフィンワックス、高級脂肪酸、脂肪酸アミド等が挙げられる。その添加量は結着樹脂１００重量部に対して0.１重量部が好ましい。荷電制御剤、離型剤等をトナーに含有させる方法としては、トナー内部に添加する内添の方法とトナー粒子の表面に付着する方法があるが、内添する場合が一般的である。そのほか、感光体を保護し、現像特性の劣化を防止して高品質の画像を得るため、高級脂肪酸、その金属塩等を適宜添加してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に実施例及び比較例により、本発明を更に詳細に説明する。なお、下記の例中の「部」は「重量部」を意味する。先ず以下にトナー粒子の配合例を示し、ついでこのトナー粒子に本発明で用いる酸化チタンとアルミナとの複合酸化物（TiO_２-Al_２O_３) と、疎水性シリカとを付着してトナーとした実施例のトナーと、疎水性シリカに、アルミナと酸化チタンを適宜選択して付着した比較例のトナーとを挙げてある。そして、これらの性能を比較試験した結果を表２及び表３に示し
てある。
【００１７】
＜トナー粒子の作製＞
トナー粒子Ａ
スチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂
（三井化学社製商品名：ＣＰＲ−１２０）１００部
カーボンブラック（キャボット社製商品名：ＲＥＧＡＬ３３０Ｒ）６部
クロム含金染料（オリエント化学工業社製商品名：Ｓ−３４）１部
ポリエチレンワックス（クラリアント社製商品名：ＰＥ−１３０）３部
上記材料をスーパーミキサーで混合後、エクストルーダーで溶融混合押出し、冷却固化後、ジエットミル、風力分級機にて粉砕分級し平均粒子径が１１μｍの母体トナー粒子を作製した。
【００１８】
トナー粒子Ｂ
ポリエステル樹脂（三菱レーヨン社製商品名：ＦＣ−６４４）１００部
カーボンブラック（キャボット社製商品名：ＲＥＧＡＬ３３０Ｒ）６部
クロム含金染料（オリエント化学工業社製商品名：Ｓ−３４）１部
ポリプロピレンワックス（三洋化成社製商品名：ハイマー−６６０Ｐ）３部
上記材料をスーパーミキサーで混合後、エクストルーダーで溶融混合押出し、冷却固化後、ジエットミル、風力分級機にて粉砕分級し平均粒子径が１１μｍのトナー粒子を作製した。
【００１９】
実施例１
トナー粒子Ａ１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、酸化チタンとアルミナとの複合酸化物（TiO_２-Al_２O_３) （昭和電工社製商品名：Ｆ−２Ａ５０）１．０部と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電子写真用乾式トナーを得た。
【００２０】
実施例２
トナー粒子Ａ１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、酸化チタンとアルミナとの複合酸化物（TiO_２-Al_２O_３) （昭和電工社製商品名：Ｆ−２Ａ５０）２．０部と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電子写真用乾式トナーを得た。
【００２１】
実施例３
トナー粒子Ｂ１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、酸化チタンとアルミナとの複合酸化物（TiO_２-Al_２O_３) （昭和電工社製商品名：Ｆ−２Ａ５０）１．０部と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電子写真用乾式トナーを得た。
【００２２】
実施例４
トナー粒子Ｂ１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、酸化チタンとアルミナとの複合酸化物（TiO_２-Al_２O_３) （昭和電工社製商品名：Ｆ−２Ａ５０）２．０部と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電子写真用乾式トナーを得た。
【００２３】
比較例１
トナー粒子Ａ１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、アルミナ（Al_２O_３)（日本アエロジル社製商品名：アルミナＣ）０．５部と、酸化チタン（TiO_２) （日本アエロジル社製商品名：Ｔ−８０５）０．５部と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電子写真用乾式トナーを得た。
【００２４】
比較例２
トナー粒子Ａ１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、アルミナ（Al_２O_３)（日本アエロジル社製商品名：アルミナＣ）１．０部と、酸化チタン（ TiO_２)（日本アエロジル社製商品名：Ｔ−８０５）１．０部とをヘンシェルミキサーによって、該トナー粒子の表面に
付着させ電子写真用乾式トナーを得た。
【００２５】
比較例３
トナー粒子Ｂ１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、アルミナ（Al_２O_３)（日本アエロジル社製商品名：アルミナＣ）０．５部と、酸化チタン（TiO_２) （日本アエロジル社製商品名：Ｔ−８０５）０．５部と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電子写真用乾式トナーを得た。
【００２６】
比較例４
トナー粒子Ｂ１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、アルミナ（Al_２O_３)（日本アエロジル社製商品名：アルミナＣ）１．０部と、酸化チタン（TiO_２) （日本アエロジル社製商品名：Ｔ−８０５）１．０部と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電子写真用乾式トナーを得た。
【００２７】
比較例５
トナー粒子Ａ１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、アルミナ（Al_２O_３)（日本アエロジル社製商品名：アルミナＣ）０．５部と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電子写真用乾式トナーを得た。
【００２８】
比較例６
トナー粒子Ｂ１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、アルミナ（Al_２O_３)（日本アエロジル社製商品名：アルミナＣ）０．５部と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電子写真用乾式トナーを得た。
【００２９】
比較例７
トナー粒子Ａ１００重量部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、酸化チタン（日本アエロジル社製商品名：Ｔ−８０５）０．５部と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電子写真用乾式トナーを得た。
【００３０】
比較例８
トナー粒子Ｂ１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：Ｒ−９７２）０．５部と、酸化チタン（TiO_２) （日本アエロジル社製商品名：Ｔ−８０５）０．５部と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電子写真用乾式トナーを得た。
【００３１】
＜評価試験１：二成分現像方式の場合＞
上記実施例１，２及び比較例１，２，５，７で得られたトナー５部と平均粒子径９０μｍのフェライトキャリア９５部を混合して現像剤を製作し、市販の二成分現像方式を使用した複写機（コピースピード：横型Ａ４用紙を６０枚／分）にて連続して５０，０００枚のコピーを行い、その連続コピーの前後での画像特性を調べた。その結果は表２に示すとおりである。
なお、感光体フィルミングは視覚判定により発生しなかったものを○、発生したものを×とした。又画像濃度は、マクベス反射濃度計により、カブリはハンター白色度により評価した。更に又、感光体削れはマイクロメータ（実用上の支障のない範囲：１５μｍ以下）で測定した。
【００３２】
【表２】

【００３３】
これによれば、実施例１及び２では５０，０００枚のコピーの前後では大きな差は認められず、良好であった。一方比較例１では初期は良であったが、５０，０００枚のコピーの後では画像濃度が許容限度以下まで低下した。又、比較例２では、画像濃度は５０，０００枚のコピーの後でも許容レベルとなったが、カブリが許容外まで悪化した。又、比較例５では初期より画像濃度が低く許容外で推移した。又、比較例１，２，５では大幅な感光体削れが見られた。比較例７では５０，０００枚後には感光体フィルミングが発生し、画像濃度の低下が見られた。
【００３４】
＜評価試験２：非磁性一成分現像方式の場合＞
実施例３，４及び比較例３，４，６，８の各々のトナーにて、市販の非磁性一成分現像方式を使用したレーザープリンター（ＮＥＣ社製商品名：マルチライタ２０００ＸＥ）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調べた。その結果は表３に示すとおりである。
なお、この場合に於いても感光体フィルミングは視覚判定により、画像濃度は、マクベス反射濃度計により、カブリはハンター白色度により、プリント上の縦すじは視覚判定により、感光体削れはマイクロメータ（実用上の支障のない範囲：１５μｍ以下）で測定した。なお、フィルミングは発生なしを○、発生を×とし、プリント上の縦すじは発生なしを○、発生を×とした。
【００３５】
【表３】

【００３６】
実施例３及び４は５，０００枚のプリントの前後で大きな差が見られず良好であった。一方、比較例３では初期は良好であったが、５，０００枚のプリント後では画像濃度が許容限度以下まで低下し、感光体削れの進行に伴いプリント上に縦すじが見られた。又、比較例４では比較例３で見られた問題点が更に顕著に観察された。又、比較例６では初期より画像濃度が低く許容外で推移した。又、比較例３，４，６では大幅な感光体削れが見られた。更に比較例８では５，０００枚のプリント後にはフィルミングが発生し、画像濃度の低下も見られた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、５，０００枚、５０，０００枚という多数枚コピーでも、感光体表面へのフィルミングを生ずることがなく画像濃度が殆ど変わらず、カブリも少なく、トナーの機内飛散及び感光体削れを生じることがなく、プリント上に縦すじが発生しないトナーを比較的安価に提供することができる。

Claims

少なくとも結着樹脂と、着色剤とを含有するトナー粒子を主成分とする電子写真用トナーに於いて、前記トナー粒子の表面に酸化チタンとアルミナとの複合酸化物（ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３）を付着してなり、前記複合酸化物が酸化チタンとアルミナを構成成分とする気相法により製造される焼結物であって、酸化チタンとアルミナとが結合したセラミックであることを特徴とする電子写真用乾式トナー。
トナー粒子１００重量部に対して、酸化チタンとアルミナとの複合酸化物（ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３）が０．０５〜５重量部付着されていることを特徴とする請求項１記載の電子写真用乾式トナー。