(57)【要約】【課題】感光体表面の研磨性に優れ、帯電量の低下や画像カブリが発生せず、安定して良好な画像特性が得られるトナーを提供する。【解決手段】磁性粒子として、硫酸水溶液で溶解し、磁性粒子中の全Ｆｅに対して４０％のＦｅが溶解するまでの、Ａｌ元素及びＭｇ元素の磁性粒子に対するそれぞれの存在量が、Ａｌ元素が０．２５〜０．６５ｗｔ％、Ｍｇ元素が０．１０〜０．３０ｗｔ％であるものを使用し、この磁性粒子を結着樹脂１００重量部に対して５０〜１５０重量部を含有させる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも結着樹脂と磁性粒子とを有する静電潜像現像用トナーにおいて、
前記磁性粒子は、前記結着樹脂１００重量部に対して５０〜１５０重量部含有され、
前記磁性粒子を硫酸水溶液で溶解し、磁性粒子中の全Ｆｅに対して４０％のＦｅが溶解するまでの、Ａｌ元素及びＭｇ元素の磁性粒子に対するそれぞれの存在量が、Ａｌ元素が０．２５〜０．６５ｗｔ％、Ｍｇ元素が０．１０〜０．３０ｗｔ％であることを特徴とする静電潜像現像用トナー。
【請求項２】
非晶質シリコン感光体を備えた画像形成装置に用いる請求項１記載の静電潜像現像用トナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静電潜像現像用トナー（以下、単に「トナー」と記すことがある）に関し、より詳細には磁性粉を含有したいわゆる磁性トナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静電潜像の現像に用いられるトナーには大きく分けて非磁性トナーと磁性トナーとがある。非磁性トナーはキャリアと混合して二成分系現像剤として現像に用いられることが多い。この二成分系現像剤ではトナー帯電量が安定して維持されるので長期にわたって良好な画像が得られるものの、トナーとキャリアの混合比の変動やキャリアの劣化といった問題があった。
【０００３】
一方、磁性トナーはそのまま一成分系現像剤として用いられることが多い。一成分系現像剤の場合には、キャリアを用いないため現像装置の小型軽量化が図れ、またキャリア交換といったメンテナンスが不要となることから、低速の小型複写機やプリンターのみならず、最近では中・高速の複写機やプリンターにも用いられつつある。
【０００４】
しかし、一成分系現像剤は二成分系現像剤に比べトナー帯電量が低くなる傾向がある。特に高温高湿環境下ではトナー帯電量が低下しやすく、これが一つの原因となって画像カブリが発生していた。そこで例えば特許文献１では、トナーに含有させる磁性粒子として、粒子の中心と表面の双方にＳｉ成分及びＡｌ成分が存在し、粒子外殻部に特定の金属成分とＳｉ成分やＡｌ成分との複合化合物が存在するマグネタイト粒子を用いることによって、耐環境性や帯電性などを向上させることが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１８９４２２０号公報（特許請求の範囲、
【００２２】〜
【００２９】段）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記提案技術によればある程度の改良効果は得られるが、例えば非晶質シリコン感光体と共に使用する場合のように、感光体表面の研磨を磁性粒子に行わせる目的でトナーに多量の磁性粒子を含有させたときには、前記提案の磁性粒子を用いてもトナーの帯電量低下およびこれに起因する画像カブリが発生することがある。特に高温高湿環境下においてこの不具合は顕著に発生する。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは多量の磁性粒子を含有させた場合であっても、帯電量の低下や画像カブリが発生せず、安定して良好な画像特性が得られるトナーを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、前記結着樹脂１００重量部に対して５０〜１５０重量部の磁性粒子が含有され、また磁性粒子を硫酸水溶液で溶解し、磁性粒子中の全Ｆｅに対して４０％のＦｅが溶解するまでの、Ａｌ元素及びＭｇ元素の磁性粒子に対するそれぞれの存在量が、Ａｌ元素が０．２５〜０．６５ｗｔ％、Ｍｇ元素が０．１０〜０．３０ｗｔ％であるとを特徴とするトナーが提供される。
【０００９】
また本発明のトナーは非晶質シリコン感光体を備えた画像形成装置に好適に用いることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者等は前記目的を達成すべく、構成成分を変化させた種々の磁性粒子を用いて実験を重ねた結果、磁性粒子の表面および表面近傍にＡｌ元素を存在させると流動性が向上し、また電気抵抗が高くなり、耐環境性に優れた効果を示すことを見出した。そしてまた、同様に磁性粒子の表面および表面近傍にＭｇ元素を存在させると磁気凝集が抑えられ、流動性・分散性が向上することも見出し本発明をなすに至った。
【００１１】
すなわち本発明のトナーの大きな特徴の一つは、磁性粒子として、硫酸水溶液で溶解し、磁性粒子中の全Ｆｅに対して４０％のＦｅが溶解するまでの、Ａｌ元素及びＭｇ元素の磁性粒子に対するそれぞれの存在量を特定範囲としたものを使用することにある。なお、ここで規定する、磁性粒子中の全Ｆｅに対して４０％のＦｅが溶解するまでのＡｌ元素及びＭｇ元素の存在量とは、磁性粒子の表面および表面近傍に存在するＡｌ元素及びＭｇ元素の存在量を意味するものである。
【００１２】
まず、Ａｌ元素の前記存在量としては０．２５〜０．６５ｗｔ％の範囲であることが必要である。磁性粒子の表面および表面近傍のＡｌ元素の存在量が０．２５ｗｔ％より少ない場合には、高温高湿環境下で画像濃度不足が生じ、また通常環境下でも画像カブリが発生する。一方、Ａｌ元素の存在量が０．６５ｗｔ％より多い場合には、画像形成を多く重ねると画像濃度が低下する。より好ましいＡｌ元素の存在量は０．４０〜０．５０ｗｔ％の範囲である。
【００１３】
また、Ｍｇ元素の前記存在量は０．１０〜０．３０ｗｔ％の範囲であることが必要である。Ｍｇ元素の存在量が０．１０ｗｔ％より少ない場合には、画像カブリが発生し、画像形成を多く重ねると画像濃度が低下する。一方、存在量が０．３０ｗｔ％より多い場合には画像カブリが発生する。より好ましいＭｇ元素の存在量は０．１５〜０．２５ｗｔ％の範囲である。
【００１４】
磁性粒子表面および表面近傍におけるＡｌ元素およびＭｇ元素の前記存在量を調整するには、従来公知の方法を用いることができる。例えば、主成分が第１鉄塩である水溶液に、Ａｌ成分とＭｇ成分、そしてアルカリ成分を入れ、この混合液に空気を吹き込み酸化反応を行って磁性粒子を作製する場合に、酸化反応中のｐＨを調整することによってＡｌ成分やＭｇ成分の磁性粒子中の存在位置を制御できる。具体的には、磁性粒子表面および表面近傍に存在させる場合にはｐＨを９以下とするのがよい。
【００１５】
本発明のトナーでは、結着樹脂１００重量部に対して５０〜１５０重量部の磁性粒子を含有させることも必要である。磁性粒子の含有量が５０重量部より少ないと感光体表面に対する十分な研磨作用が奏されず、他方、含有量が１５０重量部より多いと画像濃度が低下するからである。より好ましい含有量は８０〜９０重量部の範囲である。
【００１６】
本発明のトナーで使用する結着樹脂としては特に限定はなく、例えば熱可塑性樹脂や、未効果乃至は初期縮合物の熱硬化性樹脂が挙げられる。具体的には、ポリスチレン等のビニル芳香族樹脂、スチレン−アクリル共重合体、アクリル系樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
【００１７】
本発明のトナーは電荷制御剤や離型剤、表面処理剤などを必要により含有してもよい。電荷制御剤としては、これまで公知の電荷制御剤を使用でき、例えば正帯電性電荷制御剤としては、ニグロシン染料、脂肪酸変性ニグロシン染料、カルボキシル基含有脂肪酸変性ニグロシン染料、四級アンモニウム塩、アミン系化合物、有機金属化合物等を使用でき、負帯電性電荷制御剤としては、オキシカルボン酸の金属錯体、アゾ化合物の金属錯体、金属錯塩染料やサリチル酸誘導体等を使用できる。
【００１８】
また離型剤としては、各種ワックス類や低分子量オレフィン系樹脂を使用することができる。ワックス類としては、例えば脂肪酸の多価アルコールエステル、脂肪酸の高級アルコールエステル、アルキレンビス脂肪酸アミド化合物、天然ワックスを使用することができる。低分子量オレフィン系樹脂としては、数平均分子量が１，０００〜１０，０００、特に２，０００〜６，０００の範囲にあるポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレン共重合体等を使用することができ、特にポリプロピレンを好適に使用することができる。
【００１９】
表面処理剤としては、トナーの帯電制御性や嵩密度（流動性）等を調整するために、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等の無機微粉末；ポリメチルメタクリレート等の有機微粉末；ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩等を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を併用することができる。表面処理剤の添加量は、トナー当たり０．１〜２．０ｗｔ％の範囲が好ましい。当該表面処理剤とトナー粒子との混合は、例えばヘンシェルミキサー、Ｖ型混合機、ターブラミキサー、ハイブリタイザー等を用いて行うことができる。
【００２０】
本発明のトナーは、粉砕分級法、溶融造粒法、スプレー造粒法、懸濁・乳化重合法等のそれ自体公知の方法で製造し得るが、製造設備や生産性などの点から粉砕分級法が好適に使用できる。かかる粉砕分級法では、結着樹脂及び磁性粒子、必要により電荷制御剤、離型剤などのトナー組成物をヘンシェルミキサーやＶ型混合機などで前混合した後、二軸押出機などの融混練装置を用いて溶融混練する。この溶融混練物を冷却した後、粗粉砕・微粉砕し、必要によりその後分級して、所定の粒度分布を有するトナー粒子とする。そしてこのトナー粒子の表面を必要により表面処理剤で処理しトナーとする。
【００２１】
本発明のトナーは従来公知の現像装置に用いることができ、現像装置で使用されている感光体の材料にも特に限定はない。例えば非晶質シリコン感光体、有機系感光体、Ｓｅ系感光体、ＺｎＯ感光体、ＣｄＳ系感光体など従来公知の感光体と共に使用できる。この中でも、感光体表面の酸化によって形成されたオゾン劣化層に吸着水分が転移して静電潜像が感光体の軸方向などに漏出されるいわゆる画像流れや、感光体表面へのトナー成分の付着が問題となる非晶質シリコン感光体に対して本発明のトナーを特に効果的に用いることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の現像剤について実施例に基づいてさらに説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものでない。
【００２３】
（磁性粒子Ａの製造）
Ｆｅ２＋１．８ｍｏｌ／Ｌを含む硫酸第一鉄水溶液７０Ｌと、Ａｌ品位４．２％の硫酸アルミニウム１３２５ｇを投入した水酸化ナトリウム水溶液７０Ｌとを混合し、水溶液中のｐＨを７〜９に調整しながら温度を９０℃に維持して２０Ｌ／ｍｉｎの空気を吹き込み酸化反応を行った。そして水酸化第一鉄が当初の２０％消費された時点で種晶生成を確認した。次いで、Ｆｅ２＋１．８ｍｏｌ／Ｌを含む硫酸第一鉄水溶液１０Ｌを加えて混合し、ｐＨ６〜９、温度９０℃とし２０Ｌ／ｍｉｎの空気を吹き込み酸化反応をさらに行った。途中、未反応の水酸化第一鉄の濃度によって反応の進行率を調べ、その進行率が反応当初に対して４５％進行した時点で、０．１ｍｏｌ／Ｌの硫酸マグネシウム水溶液４Ｌを１００分間かけて前記水酸化第一鉄スラリーに添加し、ｐＨを６〜９に維持して酸化反応を完結した。得られたスラリーを洗浄、濾過、乾燥、粉砕して磁性粒子とした。
この製造した磁性粒子の少量（２５ｇ）を採取し、１Ｎ硫酸水溶液中に投入し、６０℃で徐々に溶解し、磁性粒子中の全Ｆｅに対して４０％のＦｅが溶解した時点での溶解液を２０ｍｌ採取し、メンブランフィルタで不溶分を濾別した後、プラズマ発光分析装置（「ＳＲＳ１５００ＶＲ」セイコー電子工業社製）を用いて定量分析し、Ａｌ元素及びＭｇ元素の存在量を測定した。ここで、磁性粒子中の全Ｆｅに対して４０％のＦｅが溶解した時点については、予め磁性粒子２５ｇを１Ｎ硫酸水溶液中に投入して全ての磁性粒子を溶解させることにより例えば滴定によって全Ｆｅ量を測定し、全Ｆｅ量の４０％量が溶出する時間を求めておくことで定めることができる。この結果、Ａｌ元素及びＭｇ元素の存在量は０．４５ｗｔ％及び０．２０ｗｔ％であった。
【００２４】
（磁性粒子Ｂの製造）
Ａｌ品位４．２％の硫酸アルミニウムを７３６ｇ、０．１ｍｏｌの硫酸マグネシウム水溶液を２Ｌとした以外は磁性粒子Ａと同様にして磁性粒子Ｂを製造した。この磁性粒子Ｂについて前記と同様の定量分析を行った結果、Ａｌ元素及びＭｇ元素の存在量はそれぞれ０．２５ｗｔ％及び０．１０ｗｔ％であった。
【００２５】
（磁性粒子Ｃの製造）
Ａｌ品位４．２％の硫酸アルミニウムを７３６ｇ、０．１ｍｏｌの硫酸マグネシウム水溶液を６Ｌとした以外は磁性粒子Ａと同様にして磁性粒子Ｃを製造した。この磁性粒子Ｃについて前記と同様の定量分析を行った結果、Ａｌ元素及びＭｇ元素の存在量はそれぞれ０．２５ｗｔ％及び０．３０ｗｔ％であった。
【００２６】
（磁性粒子Ｄの製造）
Ａｌ品位４．２％の硫酸アルミニウムを１９１４ｇ、０．１ｍｏｌの硫酸マグネシウム水溶液を２Ｌとした以外は磁性粒子Ａと同様にして磁性粒子Ｄを製造した。この磁性粒子Ｄについて前記と同様の定量分析を行った結果、Ａｌ元素及びＭｇ元素の存在量はそれぞれ０．６５ｗｔ％及び０．１０ｗｔ％であった。
【００２７】
（磁性粒子Ｅの製造）
Ａｌ品位４．２％の硫酸アルミニウムを１９１４ｇ、０．１ｍｏｌの硫酸マグネシウム水溶液を６Ｌとした以外は磁性粒子Ａと同様にして磁性粒子Ｅを製造した。この磁性粒子Ｅについて前記と同様の定量分析を行った結果、Ａｌ元素及びＭｇ元素の存在量はそれぞれ０．６５ｗｔ％及び０．３０ｗｔ％であった。
【００２８】
（磁性粒子Ｆの製造）
Ａｌ品位４．２％の硫酸アルミニウムを６７７ｇ、０．１ｍｏｌの硫酸マグネシウム水溶液を２Ｌとした以外は磁性粒子Ａと同様にして磁性粒子Ｆを製造した。この磁性粒子Ｆについて前記と同様の定量分析を行った結果、Ａｌ元素及びＭｇ元素の存在量はそれぞれ０．２３ｗｔ％及び０．１０ｗｔ％であった。
【００２９】
（磁性粒子Ｇの製造）
Ａｌ品位４．２％の硫酸アルミニウムを１９１４ｇ、０．１ｍｏｌの硫酸マグネシウム水溶液を６．６Ｌとした以外は磁性粒子Ａと同様にして磁性粒子Ｇを製造した。この磁性粒子Ｇについて前記と同様の定量分析を行った結果、Ａｌ元素及びＭｇ元素の存在量はそれぞれ０．６５ｗｔ％及び０．３３ｗｔ％であった。
【００３０】
（磁性粒子Ｈの製造）
Ａｌ品位４．２％の硫酸アルミニウムを１９１４ｇ、０．１ｍｏｌの硫酸マグネシウム水溶液を１．６Ｌとした以外は磁性粒子Ａと同様にして磁性粒子Ｈを製造した。この磁性粒子Ｈについて前記と同様の定量分析を行った結果、Ａｌ元素及びＭｇ元素の存在量はそれぞれ０．６５ｗｔ％及び０．０８ｗｔ％であった。
【００３１】
（磁性粒子Ｉの製造）
Ａｌ品位４．２％の硫酸アルミニウムを２００３ｇ、０．１ｍｏｌの硫酸マグネシウム水溶液を６Ｌとした以外は磁性粒子Ａと同様にして磁性粒子Ｉを製造した。この磁性粒子Ｉについて前記と同様の定量分析を行った結果、Ａｌ元素及びＭｇ元素の存在量はそれぞれ０．６８ｗｔ％及び０．３０ｗｔ％であった。
【００３２】
（磁性粒子Ｊの製造）
酸化反応時のｐＨを１２〜１４とした以外は磁性粒子Ａと同様にして磁性粒子Ｊを製造した。この磁性粒子Ｊについて前記と同様の定量分析を行った結果、Ａｌ元素及びＭｇ元素の存在量はそれぞれ０．２５ｗｔ％及び０．０５ｗｔ％と、Ａｌ元素及びＭｇ元素ともに含有量の割に表面及び表面近傍の存在量が少なかった。
【００３３】
（結着樹脂の製造）
スチレン７０重量部、アクリル酸ブチル３０重量部からなるモノマー溶液を、重合開始剤である「Ｖ−６５」（２，２−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル、和光純薬社製）６重量部と、溶媒としてのトルエン２００重量部が入っている溶液中（コンデンサーを具備し、トルエンを還流）に３時間かけて滴下した。滴下後６０℃に保った状態で１２時間重合した後、トルエンを減圧蒸留して除去し、結着樹脂（スチレン−アクリル系）を得た。
【００３４】
実施例１
前記製造した結着樹脂を１００重量部、前記製造した磁性粒子Ａを５０重量部、帯電制御剤（「ＢＯＮＴＲＯＮ  Ｎ−０１」オリエント化学社製）を５重量部、ワックス（「ユーメックス１００ＴＳ」三洋化成社製）３重量部をヘンシェルミキサーで（２，５００ｒｐｍの羽根速度）５分混合した後、二軸押出機（「ＰＣＭ３０」池貝社製）で投入量１２０ｋｇ／ｈ、シリンダ温度１２０℃、軸回転数２００ｒｐｍで溶融混練して得たトナー用樹脂組成物を、気流式粉砕機（「ＩＤＳ−２」日本ニューマチック社製）で微粉砕し、風力分級機で分級処理して、平均粒径８μｍのトナー粒子を得た。このトナー粒子に対してシリカ微粒子（「Ｈ２０５０ＥＰ」ワッカー社製）０．８重量％をへンシェルミキサーで混合添加することでトナーを得た。
【００３５】
実施例２〜１０、比較例１〜７
磁性粒子の種類および含有量を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして各トナーを作製した。
【００３６】
（画像評価）
前記作製した各トナーを用いて、「ＫＭ−３５３０」京セラミタ社製で常温常湿下で、初期の画像濃度（ＩＤ）とカブリ濃度（ＦＤ）を測定するとと共に、１０万枚耐刷試験後の画像濃度を測定した。また、温度３５℃・湿度８５％の環境下で画像濃度を測定した。さらに「研磨性」を判定した。結果を表１に合わせて示す。なお具体的測定方法は下記の通りである。なお、感光体として非晶質シリコン感光体を用い、バイアス電源として周波数２．５ｋＨｚ、ピーク・ピーク電圧１．９ｋＶの交流電圧に１６０Ｖの直流を重畳させたものを用い、感光ドラム上の潜像の表面電位を明部１０Ｖ、暗部２４０Ｖにし、現像スリーブと感光ドラムの間隙を３２０μｍに設定してジャンピング現像を行った。またブレードと現像スリーブとの間隙は０．３ｍｍとした。
【００３７】
（画像濃度およびカブリ濃度の測定）
反射濃度計（東京電色社製の型番ＴＣ−６ＤＳ）を用いて複写画像黒べた部および非画像部の濃度を測定した。評価基準は、初期の画像濃度は１．３０以上、初期のカブリ濃度は０．００５未満、１０万枚耐刷試験後の画像濃度は１．２８以上、高温高湿下での画像濃度は１．２４以上である。
【００３８】
（研磨）
複写装置「ＫＭ−３５３０」により１０万枚の耐刷試験（Ａ４横サイズ）を行った後、Ａ３サイズの全面黒ベタ画像を複写し、耐刷試験前のそれと比較して白抜けや白点が発生しているかどうかを目視により観察した。白抜けや白点が発生している場合は、感光体表面にトナー成分の付着がある、すなわちドラム表面の研磨が不十分であったと判断して「×」とし、白抜けや白点が発生していない場合は「○」とした。
【００３９】
【表１】
2005017670.tif 000002
【００４０】
本発明の要件を満足する実施例１〜１０のトナーでは、初期のＩＤ及びＦＤ共に良好な値であった。また高温・高湿下および１０万枚耐刷試験後のＩＤも良好な値であった。さらに研磨特性も問題なかった。これに対し、磁性粒子のＡｌ存在量が少ない比較例１のトナーでは初期ＦＤが高く、また高温高湿下でのＩＤが低かった。磁性粒子のＭｇ存在量が多い比較例２のトナーでは初期ＦＤが高かった。反対に、磁性粒子のＭｇ存在量が少ない比較例３のトナーでも初期ＦＤが高く、１０万枚耐刷試験後のＩＤが低かった。磁性粒子のＡｌ存在量が多い比較例４のトナーでは、１０万枚耐刷試験後のＩＤが低かった。そして、磁性粒子の含有量が多い比較例５のトナーでは高温高湿下でのＩＤが低く、反対に磁性粒子の含有量が少ない比較例６のトナーでは感光体表面のトナーによる研磨性が悪かった。磁性粒子の表面及び表面近傍のＭｇ存在量が少ない比較例７のトナーでは、高温高湿下でのＩＤが低く、また初期ＦＤが高く、１０万枚耐刷試験後のＩＤが低かった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明のトナーでは、結着樹脂１００重量部に対して５０〜１５０重量部の磁性粒子を含有するので研磨性に優れ、非晶質シリコン感光体と共に用いると非晶質シリコン感光体の問題点である画像流れやフィルミングが効果的に防止される。また、磁性粒子として、硫酸水溶液で溶解し、磁性粒子中の全Ｆｅに対して４０％のＦｅが溶解するまでの、Ａｌ元素及びＭｇ元素の磁性粒子に対するそれぞれの存在量が、Ａｌ元素が０．２５〜０．６５ｗｔ％、Ｍｇ元素が０．１０〜０．３０ｗｔ％であるものを使用するので、磁性粒子を多量の含有させた場合であっても、帯電量の低下や画像カブリが発生せず、安定して良好な画像特性が得られる。