(57)【要約】【課題】高温高湿度下において白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１〜２０ｎｍの無機物質からなる第１の外添粒子、平均粒径が３０ｎｍを超え、４０ｎｍ未満、若しくは平均粒径が２０〜５０ｎｍ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、及び平均粒径が５００ｎｍ以上若しくは５００ｎｍ以下の前記第３の外添粒子より大きい無機物質からなる第４の外添粒子を含むことを特徴とする。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項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１〜２０ｎｍの無機物質からなる第１の外添粒子、平均粒径が３０ｎｍを超え、４０ｎｍ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、及び平均粒径が５００ｎｍ以上の前記第３の外添粒子より大きい無機物質からなる第４の外添粒子を含むことを特徴とする電子写真用トナー。
【請求項２】
前記第２の外添粒子は、平均粒径の異なる複数種の無機物質粒子の混合物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。
【請求項３】
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１〜２０ｎｍの無機物質からなる第１の外添粒子、平均粒径が２０〜５０ｎｍ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、及び平均粒径が５００ｎｍ以下の前記第３の外添粒子より大きい無機物質からなる第４の外添粒子を含むことを特徴とする電子写真用トナー。
【請求項４】
前記第１の外添粒子と第２の外添粒子がシリカ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。
【請求項５】
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１〜４のいずれかに記載の電子写真用トナー。
【請求項６】
前記第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１〜５のいずれかに記載の電子写真用トナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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表面に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。
【０００３】
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トナーとの摩擦により行われる。
【０００４】
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。
【０００５】
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たものを用いている。
【０００６】
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）。
【０００７】
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粒子表面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印字画像に白筋が発生してしまう。
【０００８】
本発明者らは、ＬＬ（温度１０℃，湿度２０％）、ＮＮ（温度２２℃，湿度５０％）、ＨＨ（温度２８℃，湿度８０％）、ＮＨ（温度２０℃，湿度８０％）、ＨＮ（温度２８℃，湿度３０％）の５つの環境下でＯＨＰベタ画像を印字し（１．７％２枚間欠印字）、白筋の発生本数を調べたところ、図２に示す結果を得た。なお、５つの環境に対応する絶対湿度を下記表１に示す。
【表１】
2008203465.tif 000002
【０００９】
図２に示すように、絶対湿度が２１．７６ｇ／ｍ３である高温高湿環境ＨＨ（温度２８℃，湿度８０％）において、平均白筋発生本数が極端に多くなっており、このような白筋の発生を防止し得るトナーが望まれている。
【特許文献１】特開平７−４７１５７号公報
【特許文献２】特開２００４−２５８２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような事情の下になされ、高温高湿下において印字画像に白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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、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１〜２０ｎｍの無機物質からなる第１の外添粒子、平均粒径が３０ｎｍを超え、４０ｎｍ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、及び平均粒径が５００ｎｍ以上の前記第３の外添粒子より大きい無機物質からなる第４の外添粒子を含むことを特徴とする電子写真用トナーを提供する。
【００１２】
この場合、前記第２の外添粒子として、平均粒径の異なる複数種の無機物質粒子の混合物を用いることができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、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１〜２０ｎｍの無機物質からなる第１の外添粒子、平均粒径が２０〜５０ｎｍ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、及び平均粒径が５００ｎｍ以下の前記第３の外添粒子より大きい無機物質からなる第４の外添粒子を含むことを特徴とする電子写真用トナーを提供する。
【００１４】
以上の本発明の第１及び第２の態様に係る電子写真用トナーにおいて、前記第１の外添粒子と第２の外添粒子をシリカにより構成することができる。また、前記第３の外添粒子をチタニアにより構成することができる。また、前記第４の外添粒子をアルミナにより構成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、感光体の劣化が生ずることなく、高温高湿度下において印字画像に白筋が発生することを防止した電子写真用トナーが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
従来のシリカを外添したトナーの高温高湿環境下での平均白筋発生本数は非常に多く、他の環境下では少ない。このため、白筋発生は、高温高湿環境の水分量が影響しているものと考えられる。高温高湿環境下では水分の影響によって、トナーの帯電が低下し、トナー間の凝集を引き起こし、それが元で白筋が発生しているものと考えられる。
【００１８】
トナーの帯電が十分であれば、トナー粒子間は帯電反発を起こし、トナー間隔は十分に保たれ、凝集を引き起こすことはないが、トナーの帯電量が電気伝導性の高い水分によりリークされ、トナーの帯電量が低下してしまうものと考えられる。
【００１９】
このため、トナーの帯電量が低下しても凝集を起こさない程度のトナー粒子間のスペースを確保する必要がある。即ち、トナー粒子のスペーサー効果を期待できる粒径の外添剤を含む外添剤の組合せを用いることにより、高温高湿環境下での白筋の発生を防止し得ることが考えられる。
【００２０】
本発明者らは、種々の平均粒径の４種の外添粒子を含むトナーにおいて、中粒径（第２の外添粒子）の平均粒径を適切に調整することにより、感光体の劣化を生ずることなく印字画像における白筋の発生を防止し得ることを見出した。
【００２１】
即ち、本発明の第１の実施形態に係る電子写真用トナーは、平均粒径が１〜２０ｎｍの第１の外添粒子、平均粒径が３０ｎｍを超え、４０ｎｍ未満の第２の外添粒子、平均粒径が５０ｎｍ以上の第３の外添粒子、及び平均粒径が５００ｎｍ以上の第４の外添粒子を含有することを特徴とする。特に、第２の外添粒子の平均粒径を３０ｎｍを超え、４０ｎｍ未満に制限するとともに、第４の外添粒子の平均粒径を５００ｎｍ以上と大きくしたことを特徴とする。
【００２２】
第２の外添粒子の平均粒径が３０ｎｍ以下の場合には、感光体の劣化が生じ、４０ｎｍ以上の場合には、高湿度下において印字画像に白筋の発生本数が増加してしまう。
【００２３】
この場合、第２の外添粒子として、平均粒径の異なる複数種の無機物質粒子の混合物を用いることができる。この混合物のうち、平均粒径の小さい粒子が白筋の改善に寄与し、平均粒径の大きい粒子が感光体の劣化を抑制するものと考えられる。
【００２４】
例えば、平均粒径３０ｎｍの粒子と平均粒径４０ｎｍの粒子の混合物を用いることにより、平均粒径が３０ｎｍを超え、４０ｎｍ未満の混合粒子を得ることができ、平均粒径３０ｎｍの粒子によって白筋を改善し、平均粒径４０ｎｍの粒子によって感光体の劣化を抑制させることができる。
【００２５】
本発明の第２の実施形態に係る電子写真用トナーは、平均粒径が１〜２０ｎｍの第１の外添粒子、平均粒径が２０〜５０ｎｍの第２の外添粒子、平均粒径が５０ｎｍ以上の第３の外添粒子、及び平均粒径が５００ｎｍ以下の第４の外添粒子を含有することを特徴とする。特に、第２の外添粒子の平均粒径を２０〜５０ｎｍに制限するとともに、第４の外添粒子の平均粒径を５００ｎｍ以下と小さくしたことを特徴とする。
【００２６】
本発明者らは、トナーがこのような平均粒径の４種の外添粒子を含むことにより、感光体の劣化を生ずることなく、白筋の発生を防止し得ることを見出した。これは、大粒径の第４の外添粒子が適切な粒径（５００ｎｍ以下）を有することによりスペーサー効果が発揮されたことによるものと考えられる。第４の外添粒子の平均粒径が５００ｎｍを超える場合には、高湿度下において白筋の発生が増加してしまう。
【００２７】
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、１．５〜９．０質量部であるのが好ましく、そのうち第１の外添粒子は０．１〜０．７質量部、第２の外添粒子は１〜４．０質量部、第３の外添粒子は０．３〜２．５質量部、第４の外添粒子は０．１〜１．８質量部であるのが好ましい。
【００２８】
第１の外添粒子と第２の外添粒子の材質としてはシリカが好ましい。シリカは、上記粒径のものを容易に得ることができる。第３の外添粒子の材質としてはチタニアが好ましい。また、シリカでは大粒径のものを得ることが困難であるためである。第４の外添粒子の材質としてはアルミナが好ましい。アルミナは特に大粒径のものを得ることができるためである。
【００２９】
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。
【００３０】
以下、本発明の実施例及び比較例を含む試験例を示し、本発明をより具体的に説明する。
【００３１】
試験例１
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の質量比になるように加圧ニーダーに仕込み、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。
【００３２】
次に、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」（加藤洋行（株）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。なお、ヘンシェルミキサーの攪拌羽は、標準の羽を装着し、周速２０ｍ／秒で回転させた。
【００３３】
混合物をテーブルフィーダーで、図１に示すような連続式２本ロール型混練機へ供給した。図１に示すオープンタイプの連続式２本ロールミルは、原料混合物が供給されるホッパー１１と、オープンタイプの平行に配置された二本のロール１２，１３と、混練物が排出される排出部１４とを具備している。ロール１２，１３の表面には、混練物を輸送するためのらせん状の溝が形成されている。
【００３４】
ホッパー１１からロール１２，１３の間に供給された原料混合物は、ロール１２，１３の表面に巻き付いた状態で、ロール１２，１３の回転により繰り返し圧縮され、混練され、ロール１２，１３の表面の溝によって排出部１４側に移動し、そこから混練物が排出された。原料供給量は２５ｋｇ／ｈで行った。混練条件を下記表２に示す。
【表２】
2008203465.tif 000003
【００３５】
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）で粗砕し、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。
【００３６】
この着色微粒子に下記表３及び４に示す種類及び割合で外添剤を添加混合し、各トナーを得た。外添剤の混合は、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、着色剤微粒子１００質量部に対し、下記表３及び４に示す添加量で外添剤を添加することにより行った。ヘンシェルミキサーの撹拌羽として強撹拌羽を装着し、周速４０ｍ／秒で回転させた。
【表３】
2008203465.tif 000004
【００３７】
【表４】
2008203465.tif 000005
【００３８】
第１の外添剤及び第２の外添剤に使用した粒径の異なるシリカ粒子は、日本アエロジル社より入手した。なお、実施例１〜３で用いた第２の外添剤Ａ１、Ａ２、Ａ３は、下記表５に示すような割合のＲＹ５０（平均粒径４０ｎｍ）とＮＹ５０（平均粒径３０ｎｍ）の混合物であり、ＲＹ５０とＮＹ５０の中間の粒径を有するものである。混合は、容積１０Ｌのヘンシェルミキサーにより行われた。
【表５】
2008203465.tif 000006
【００３９】
以上のように作製された種々のトナー試料について、印字画像の白筋、帯電ロール汚染、及び感光体劣化の試験を行った。
【００４０】
試験１−白筋評価
実施例１〜３のトナー試料について、プリンターＮ５３００（カシオ（株）製）を用い、高温高湿環境（２８℃、８０％ＲＨ）において、普通紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ４サイズ）に１．７％印字画像を１０，０００枚２枚間欠印字した。途中、１，０００枚おきにベタ画像、ハーフトーン画像を印字した。また、同時にＯＨＰ（カシオ標準ＯＨＰ）にてベタ画像を印字した。これらを画像サンプルと呼ぶ。ＯＨＰベタ画像の白筋発生本数を次のようにカウントし、評価した。
【００４１】
即ち、１，０００枚毎にとった画像サンプルのＯＨＰベタ画像に発生する白筋を１本づつ数えた。そしてそれぞれ画像サンプルに対して白筋発生本数を求め、そのサンプルに対する平均白筋発生本数を求めた。同様に比較例１〜４、参考例１〜４のトナー試料について、各環境（ＬＬ：１０℃２０％、ＮＮ：２２℃５０％、ＨＨ：２８℃８０％、ＮＨ：２０℃８０％、ＨＮ：２８℃３０％）にて白筋発生本数をカウントした。なお、参考例１〜４は、比較例１のトナー試料と同一のトナー試料を用い、高温高湿ではない環境（ＬＬ：１０℃２０％、ＮＮ：２２℃５０％、ＮＨ：２０℃８０％、ＨＮ：２８℃３０％）で試験を行った。参考例１〜４の白筋発生本数と同程度を○と評価した。
【００４２】
試験２−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。
【００４３】
◎：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３−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。
【００４４】
◎：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
以上の試験結果を下記表６に示す。
【表６】
2008203465.tif 000007
【００４５】
上記表６から次のことがわかる。
【００４６】
即ち、本発明の範囲内の粒径の第１〜第４の外添剤を含む実施例１〜３に係るトナー試料は、特に、第２の外添剤として平均粒径３０ｎｍを超え、４０ｎｍ未満のシリカ（平均粒径３０ｎｍのシリカと平均粒径４０ｎｍのシリカの混合物）を用いているため、白筋、帯電ロール汚染、及び感光体劣化のいずれにおいても改善されている。
【００４７】
これは、中粒径の第２の外添剤として、シリカＲＹ５０（４０ｎｍ）にシリカＮＹ５０（３０ｎｍ）を添加することにより、平均粒径が小さくなるとともにシリカ個数が増加するため（添加量が同じで粒径が小さくなると個数が増える）、トナー全体にシリカによるスペーサー効果がいきわたり、水分によるトナー凝集が低下し、白筋の発生を低下させているものと考えられる。
【００４８】
これに対し、第２の外添剤として平均粒径４０ｎｍのシリカを用いたトナー試料は、参考例１〜３に示すように高温高湿ではない環境下（ＬＬ、ＮＮ、ＮＨ、ＨＮ）ではいずれの特性も良好であるが、高温高湿の環境下（ＨＨ）では、比較例１〜３に示すように、白筋の発生が多く、白筋評価は劣っている。
【００４９】
これは、第２の外添剤として粒径の比較的大きいシリカ（粒径４０ｎｍ）を用いることにより十分なスペースを確保できると考えられるが，シリカの個数が十分ではないため、スペーサー効果がトナー全体に効果を発揮できないためと考えられる。
【００５０】
また、第２の外添剤として平均粒径３０ｎｍの小さいシリカを用いた比較例４に係るトナー試料は、白筋評価は良好であるが、ドラムフィルミングなどの感光体の劣化が認められた。
【００５１】
試験例２
試験例１と同様にして着色微粒子を得た。
【００５２】
この着色微粒子に下記表７及び８に示す種類及び割合で外添剤を添加混合し、各トナー試料を得た。外添剤の混合は、試験例１と同様に行った。
【表７】
2008203465.tif 000008
【００５３】
【表８】
2008203465.tif 000009
【００５４】
以上のように作製された種々のトナー試料について、試験例１と同様にして、印字画像の白筋、帯電ロール汚染、及び感光体劣化の試験を行った。
【００５５】
以上の試験結果を下記表９に示す。
【表９】
2008203465.tif 000010
【００５６】
上記表９から次のことがわかる。
【００５７】
即ち、本発明の範囲内の粒径の第１〜第４の外添剤を含む実施例４及び５に係るトナー試料は、特に、第４の外添剤として平均粒径０．５μｍ（５００ｎｍ）以下のアルミナを用いているため、印字画像の白筋、帯電ロール汚染、及び感光体劣化のいずれにおいても改善されている。
【００５８】
これは、高温高湿環境下において帯電が低下したとしても、適切な平均粒径を有することにより大粒径かつ個数の多いアルミナが、トナー粒子間隔を保つためのスペーサー効果を発揮したためと考えられる。
【００５９】
これに対し、第４の外添剤として平均粒径０．５μｍ（５００ｎｍ）を超えるシリカを用いたトナー試料は、参考例１〜４に示すように高温高湿ではない環境下（ＬＬ、ＮＮ、ＮＨ、ＨＮ）ではいずれの特性も良好であるが、高温高湿の環境下（ＨＨ）では、比較例５〜９に示すように、白筋の発生が多く、白筋評価は劣っている。
【００６０】
これは、高温高湿環境下において帯電が低下した場合に、大粒径ではあるが個数が少ないため、アルミナがスペーサー効果を十分に発揮することが出来なかったためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に用いる連続式２本ロール型混練機を示す正面図である。
【図２】絶対湿度と白筋の発生本数の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６２】
１１・・・ホッパー、１２，１３・・・ロール、１４・・・排出部。
【図１】
2008203465.tif 000011
【図２】
2008203465.tif 000012