(57)【要約】【課題】  長期使用におけるフィルミング、カブリ等の弊害を抑え、安定した画質形成が可能な非磁性一成分トナーを提供する。【解決手段】  少なくともポリエステル樹脂、着色顔料を含有するトナー粒子に、少なくとも２種以上の外添剤を混合添加してなるトナーにおいて、該外添剤が平均粒子径５〜１００ｎｍのシリカ微粒子と平均粒子径３００〜１０００ｎｍのシリカ・メラミン複合体微粒子であることを特徴とした非磁性一成分トナー。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともポリエステル樹脂、着色顔料を含有するトナー粒子に、少なくとも２種以上の外添剤を混合添加してなるトナーにおいて、該外添剤が平均粒子径５〜１００ｎｍのシリカ微粒子と平均粒子径３００〜１０００ｎｍのシリカ・メラミン複合体微粒子であることを特徴とした非磁性一成分トナー。
【請求項２】
前記シリカ微粒子が平均粒子径５〜２０ｎｍのシリカ微粒子及び平均粒子径２０〜１００ｎｍのシリカ微粒子からなることを特徴とする請求項１記載の非磁性一成分トナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非磁性一成分現像剤に関するものであり、より詳細には、電子写真法、静電印刷法において電気的潜像を現像するための非磁性一成分現像剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真法は、例えば下記特許文献１などに記載されているように、一般には光導電性物質を含む感光体上を一様に帯電させる帯電過程、その感光体の表面を露光して静電潜像を形成する露光過程、感光体表面の静電潜像をトナー像に顕像化する現像過程、感光体表面に担持されたトナー像を用紙の表面に転写する転写過程、及び、加熱と加圧等の手段によってトナー像を用紙上に定着させる定着過程からなる。
【０００３】
一般的にこれらのうち、現像過程では二成分現像方式と一成分現像方式が知られている。ここ近年では、保守性、小型化、軽量化、低コスト化等の利点から、一成分現像方式が広く使用されるようになった。しかしながら、一成分現像方式では、未だ改善すべき課題が多いのが現状である。一成分現像方式として、感光体に近接又は当接して配置される現像ローラと、現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、現像ローラに当接して現像ローラ上のトナーを薄層化し、電荷付与する規制ブレードとを備えた一成分現像方式は公知である。
【０００４】
一成分現像方式には、磁性一成分系と非磁性一成分系とがあるが、磁性一成分系においては黒色の磁性体を併用する必要があるため、フルカラー用画像形成装置には適していない。一方、非磁性一成分系では磁性体等を用いないためフルカラー用画像形成装置に適している。
【０００５】
非磁性一成分現像方式において、上述したように現像ローラ上の現像剤に電荷付与する為には規制ブレードを当接させる必要がある。この際、現像剤が現像ローラと規制ブレードの間隙を通過することにより現像剤が現像ローラ表面で薄膜に形成され電荷付与が行われ、その後、感光体上に形成された静電潜像の現像を行う。
【０００６】
一成分現像方式で感光体への適切な現像を行うには、現像ローラ上に常に安定したトナーの薄層を形成することが非常に重要である。近年、カラー化、定着温度の低温度化（省エネ）が進むにつれ、軟化点の低いトナーが一般的に使用されている。上記した非磁性一成分現像方式において、特にフルカラー用トナーに使われる結着樹脂はこのように軟化点が低いため、黒用トナーに比べ規制ブレードへのトナーの融着、固着といった問題がよく挙げられる。こういった融着、固着が発生すると現像ローラ上に均一に薄層が形成されず、画像上に白筋等が発生し、さらにはトナーに電荷が十分付与されず、画像下地カブリの発生や現像機内でのトナー飛散等の問題となる。
【０００７】
非磁性一成分現像方式では現像ローラ上のトナーに規制ブレードとの当接により電荷を付与する。現像ローラ上のトナーに均一に電荷付与する為、トナーへの流動性付与は不可欠である。流動性付与に用いられる外添剤としては主にシリカ、アルミナ、チタニア等の無機微粒子が用いられる。例えば、下記特許文献２では流動性を付与する為、シリカ、チタニア等で外添することを被覆率で規定した非磁性一成分トナーを提案している。上述したように、非磁性一成分現像方式では現像ローラへ規制ブレードが当接することで電荷付与しており、その間隙を現像ローラ上のトナーが通過する際、トナー粒子に大きな機械的ストレスがかかる。これにより、トナー表面上の外添剤がトナー内部に埋まり込み、トナー特性が変化することが考えられる。
【０００８】
【特許文献１】米国特許２２９７６９１号
【特許文献２】特開平８−１３７１２２号公報
【特許文献３】特開２００２−３２７０３６号公報
【特許文献４】特開平７−１１４２１４号公報
【特許文献５】特開２００３−５７８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は長期使用に対しても、トナー粒子の表面状態の変化が少なく、フィルミングの発生や融着等の弊害を抑制し、画質濃度の維持やカブリの低推移等、画質安定性に優れた非磁性一成分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】
【００１０】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、少なくともポリエステル樹脂、着色顔料を含有するトナー粒子に、特定の外添剤を混合添加することで上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
即ち、本発明は、少なくともポリエステル樹脂、着色顔料を含有するトナー粒子に、少なくとも２種以上の外添剤を混合添加してなるトナーにおいて、該外添剤が平均粒子径５〜１００ｎｍのシリカ微粒子と平均粒子径３００〜１０００ｎｍのシリカ・メラミン複合体微粒子であることを特徴とする。特に、前記シリカ微粒子が平均粒子径５〜２０ｎｍのシリカ微粒子及び平均粒子径２０〜１００ｎｍのシリカ微粒子からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
２種以上の外添剤を混合添加してなるトナーにおいて、外添剤として平均粒子径５〜１００ｎｍのシリカ微粒子と平均粒子径３００〜１０００ｎｍのシリカ・メラミン複合体微粒子を併用することにより、長期使用におけるフィルミング、カブリ等の弊害を抑え、安定した画質形成が可能な非磁性一成分トナーを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の非磁性一成分トナーについて詳細に説明する。
本発明において用いられるポリエステル樹脂としてはポリオールと多塩基酸との縮重合から成り、必要に応じては少なくとも一方に３価以上の多官能性分を重合せしめることで架橋構造を有するポリエステル樹脂でも良い。
【００１４】
上記ポリエステル樹脂の合成に用いられるポリオールの中、ジオール類としてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−ブテンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール等が挙げられる。
【００１５】
また、フェノール類としては、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA等のビスフェノールAアルキレンオキシド付加物や、その他１，２，４−ベンゼントリオール、ヒドロキノン等が挙げられる。
【００１６】
また、ポリエステルの架橋化に関わる３価以上のポリオールとしては、グリセリン、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスルトール、トリペンタエリスリトール、ソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−ソルビタン、蔗糖等が挙げられる。
【００１７】
一方、多塩基酸としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、及びこれらの酸無水物もしくは低級アルキルエステル等が挙げられる。
【００１８】
また、ポリエステル樹脂の架橋化に関わる３価以上の多塩基酸としては、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサトリカルボン酸、及びこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等が挙げられる。
【００１９】
本発明に関わる非磁性一成分トナーに含有される着色剤としては、任意の適当な顔料や染料が使用される。例えば、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン系顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、アントラキノン染料、モノアゾおよびジスアゾ系染顔料など従来公知のいかなる染顔料をも単独あるいは混合して使用し得る。これらの着色剤の添加量は、上記ポリエステル樹脂１００重量部に対して２〜１０重量部が好ましい。
【００２０】
帯電制御剤としては、公知のものがすべて使用可能である。例えば、正帯電性用としてニグロシン染料、アミノ基含有ビニル系コポリマー、四級アンモニウム塩化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾールなどがあり、負帯電性用としては、クロム、亜鉛、コバルト、アルミニウムなどの金属を含有する含金属アゾ染料、サリチル酸もしくはアルキルサリチル酸の前記した金属との塩、金属錯体などが知られている。使用量としては、樹脂１００重量部に対し、より好ましくは１から１０重量部がよい。この場合、帯電制御剤は樹脂中に添加してもよく、またトナー粒子表面に付着させた形で用いてもよい。これらの帯電制御剤の添加量は、上記ポリエステル樹脂１００重量部に対して０．１〜４．０部が好ましい。
【００２１】
離型剤としては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャートロプッシュワックス、アミドワックス等の合成系ワックス、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス等の動植物系ワックスが望ましい。
【００２２】
離型剤はトナー中に分散され、定着ローラによる加熱圧着時トナー表面にブリード（溶出）することで離型性を発現させオフセット防止剤として働く。故に、離型剤の融点及びトナー中における分散状態はオフセット防止に大きく関与している。
【００２３】
離型剤の添加量は上記ポリエステル樹脂１００重量部に対して０．５〜５．０部が望ましく、更に望ましくは１．５〜３．５部である。離型剤の添加量が１．５部以下の場合、オフセット防止効果が期待出来ず、３．５部以上の場合、フィルミング等の現象が考えられる。
【００２４】
長期使用における画質濃度維持、カブリ低推移を考慮した場合、本発明のトナー表面への外添剤には少なくとも１種のシリカ微粒子を用い、トナーの流動性、現像性の視点からシリカの平均粒子径は５〜１００ｎｍが望ましい。更に、シリカ微粒子は平均粒子径５〜２０ｎｍ、平均粒子径２０〜１００ｎｍの少なくとも２種の組み合わせが望ましい。
【００２５】
平均粒子径５〜２０ｎｍのシリカ微粒子はトナー粒子への流動性付与効果に優れ、平均粒子径２０〜１００ｎｍのシリカ微粒子はトナーのライフ特性を維持する上で有効である。したがって、トナーの長期使用を考慮した場合、シリカ微粒子は平均粒子径５〜１００ｎｍの１種のみ混合添加するのに比べ、平均粒子径５〜２０ｎｍ、平均粒子径２０〜１００ｎｍの２種組み合わせる方がより望ましい。
【００２６】
シリカ微粒子が５ｎｍ以下の場合、トナー粒子内への埋まり込みが考えられる。又、十分な帯電付与効果も期待できない問題が考えられる。一方、シリカ微粒子が１００ｎｍ以上の場合、トナー粒子への流動性付与効果が期待できないため不適と考えられる。
【００２７】
シリカ微粒子の外添量は０．５〜５．０部が望ましい。外添量が０．５部以下の場合、トナー粒子に対し十分な流動性が付与できない。５．０部以上の場合、定着においてトナーの溶融を阻害し、定着強度を著しく低下させる恐れがある。
【００２８】
更に、シリカ微粒子は疎水化処理されているものが望ましく、疎水化処理するにはシリカ微粒子に対し有機珪素化合物、シラン化合物等を反応又は物理吸着することで付与される。有機珪素化合物としては、シリコーンオイル等があり、シラン化合物としてはヘキサメチレンジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシランメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジフェニルテトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【００２９】
外添剤として用いられるシリカ・メラミン複合体微粒子は上記特許文献３に準じて製造可能である。シリカ・メラミン複合体微粒子がトナー粒子表面上に介在することで、現像ローラ及び規制ブレードによる機械的ストレスに対し、スペーサー的な働きをし、外添剤のトナー粒子内への埋まり込みを抑制する。そのことから、長期使用に対してもトナー表面変化が少なく、トナーの流動性を維持でき、加えて、安定した電荷付与効果が維持できる為、カブリの極端な上昇を抑制されると考えられる。
【００３０】
シリカ・メラミン複合体微粒子の平均粒系は３００〜１０００ｎｍが望ましい。平均粒子径が３００ｎｍ以下の場合、上述にあるような規制ブレードによる機械的ストレスに対し、外添剤の埋まり込みを抑制する効果が期待できない。平均粒子径が１０００ｎｍ以上の場合、その大きさからトナー粒子に外添することが難しい。
【００３１】
トナー粒子へのシリカ・メラミン複合体微粒子の外添量は０．０５部〜２．０部が望ましい。外添量が０．０５部以下の場合、トナー表面上に介在する数が少なく、外添剤の埋まり込みの抑制効果が期待できず、２．０部以上の場合、過剰添加の為、外添が難しい。
【００３２】
上記特許文献４及び５では、外添剤にメラミン樹脂を用いた非磁性一成分トナーの提供を行っている。しかしながら、現像ローラ表面上のトナー粒子が規制ブレード通過時に大きな機械的ストレスを受ける非磁性一成分現像方式においては、複写機内温度の上昇等の条件が重なると、感光体ドラム上へのフィルミングや規制ブレード上への融着を誘発する可能性がある。有機物であるメラミン微粒子表面を無機物であるシリカにより被覆することで、各現像部材への融着を抑制することが可能である。
【００３３】
上記ポリエステル樹脂、着色顔料、離型剤、帯電制御剤をスーパーミキサー等の高速攪拌機により予め混合し、２軸の連続押し出し機又はニーダー、２本ロール等で混練した後、圧延しながら速やかに冷却する。冷却された混練物をカッターミルにて粗砕後、次いでジェット気流式粉砕機及び気流式分級機を用いて非磁性一成分トナーを得た。尚、トナー粒子径はコールター社製マルチサイザーにて測定した。上記トナーの粒子径は６．０〜１１．０μｍが望ましく、更に望ましくは７．０〜９．５μｍである。
【００３４】
無機微粒子をトナー表面に外添せしめる方法としては、トナー粒子と無機微粒子を適宜配合し、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサーといったせん断力を与える高速攪拌機などがある。次いで、外添時における異物及び粗大粒子を除去する方法として、超音波式ふるい、ジャイロシフター等の振動式ふるい、ターボスクリーナー等の回転式ふるいを用いての篩い分けが挙げられ、最終的にトナーを得ることができる。
【実施例】
【００３５】
以下に本発明を実施例及び比較例を用いて具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り本実施例に限定されるものではない。
本発明におけるトナー粒子の調製方法は下記の通りである。
【００３６】
各実施例及び比較例でのトナー構成材料を表１に示す。ここで、構成材料の添加量はポリエステル樹脂１００部に対して次の通りである。
・着色顔料      ５．０部
・帯電制御剤    １．０部
・ワックス      ２．０部
【００３７】
【表１】
2005140965.tif 000002
【００３８】
トナー構成材料をスーパーミキサーにより予め混合し、２軸の連続押し出し機で混練した後、水冷冷却を施した２本ロールで圧延しながら速やかに冷却する。冷却された混練物をカッターミルにて粗砕後、次いでジェット気流式粉砕機及び気流式分級機を用いて体積平均粒子径８．２μｍ程度に調整した。尚、トナー粒子径はコールター社製マルチサイザーにて測定した。
【００３９】
［実施例１］
更に、上記により得られたトナー粒子１００部に対し、シリカ微粒子Ａ（３０ｎｍ）１．５部、シリカ・メラミン複合体微粒子（６５０ｎｍ）０．２部をスーパーミキサーにて外添混合し、メッシュ＃２００にて篩い分けの後、非磁性一成分トナー粒子を得た。
【００４０】
［実施例２］
実施例１同様に、上記により得られたトナー粒子１００部に対し、シリカ微粒子Ｂ（８ｎｍ）１．５部、シリカ微粒子Ｃ（５０ｎｍ）１．５部、シリカ・メラミン複合体微粒子（６５０ｎｍ）０．２部をスーパーミキサーにて外添混合し、メッシュ＃２００にて篩い分けの後、非磁性一成分トナー粒子を得た。
【００４１】
［比較例１］
実施例１同様に、上記により得られたトナー粒子１００部に対し、シリカ微粒子Ａ（３０ｎｍ）１．５部、メラミン微粒子（３５０ｎｍ）０．２部をスーパーミキサーにて外添混合し、メッシュ＃２００にて篩い分けの後、非磁性一成分トナー粒子を得た。
【００４２】
［比較例２］
実施例１同様に、上記により得られたトナー粒子１００部に対し、シリカ微粒子Ｂ（８ｎｍ）１．５部、シリカ微粒子Ｃ（５０ｎｍ）１．５部、メラミン微粒子（３５０ｎｍ）０．２部をスーパーミキサーにて外添混合し、メッシュ＃２００にて篩い分けの後、非磁性一成分トナー粒子を得た。
【００４３】
［比較例３］
実施例１同様に、上記により得られたトナー粒子１００部に対し、シリカ微粒子Ａ（３０ｎｍ）１．５部をスーパーミキサーにて外添混合し、メッシュ＃２００にて篩い分けの後、非磁性一成分トナー粒子を得た。
【００４４】
［比較例４］
実施例１同様に、上記により得られたトナー粒子１００部に対し、シリカ微粒子Ｂ（８ｎｍ）１．５部、シリカ微粒子Ｃ（５０ｎｍ）１．５部をスーパーミキサーにて外添混合し、メッシュ＃２００にて篩い分けの後、非磁性一成分トナー粒子を得た。
【００４５】
［評価方法］
(1)評価機
シャープ社製フルカラー複写機（ＡＲＣ２６０）を用いた。
【００４６】
(2)吹き
白ベタ画像を１０枚連続で得出し後、白地部分の汚れを以下の凡例を元に評価した。
（凡例）◎：全く問題なし、○：若干汚れはあるが、実用上問題なし、△：部分的に汚れあり、×：汚れひどい
【００４７】
(3)見かけ密度
非磁性一成分トナー３０ｇをメッシュ付きロートに静かに乗せ、ロートの下にカップ（３０ｃｃ）を置く。メッシュ上のトナーをハケでゆっくりと一定の速度でかき回し、トナーを分散落下させる。カップ内に落下したトナーの重量を秤量し、下記式から見かけ密度を計算する。
見かけ密度＝（トナーの重量）／（カップ容積（３０ｃｃ））［ｇ／ｃｃ］
見かけ密度は以下の凡例を元に評価した。
（凡例）◎：４．２０以下〜４．００以上、○：４．００未満〜３．８０以上、×：３．８０未満
【００４８】
(4)画像濃度
マクベス社製反射濃度計ＲＤ９１８により画出しした転写用紙のベタ部分を測定し、以下の凡例を元に評価した。
（凡例）◎：１．６５以下〜１．５５以上、○：１．５５未満〜１．４５以上、△：１．４５未満〜１．３５以上、×：１．３５未満
【００４９】
(5)カブリ
転写用紙の白地部と、上記評価機により画出しした５％帯画像の白色部とを同位置で日本電飾社製白色度計Σ９０にて測定し、両値の比較からカブリを算出した。
（凡例）１００００枚通紙を通して、◎：０．６０未満、○：０．８０未満、△：１．００未満、×：１．００以上
【００５０】
(6)フィルミング
評価機により１００００枚通紙後、感光体ドラム上を目視しトナーフィルミングを確認した。
（凡例）○：問題なし、×：フィルミング発生
上記項目を以下の凡例を元に、総合的に判断し総合評価とした。
（総合評価）◎：非常に優れている、○：実用上問題ない、×：実用上の問題がある
評価結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】
2005140965.tif 000003
【００５２】
表２より、外添剤として平均粒子径５〜１００ｎｍのシリカ微粒子と平均粒子径３００〜１０００ｎｍのシリカ・メラミン複合体微粒子を併用する実施例１及び２のトナーは総合評価において優れているのに対して、これらを併用しない比較例１〜４のトナーは総合評価において劣っている。