JP2002287412A

JP2002287412A - 一成分トナー

Info

Publication number: JP2002287412A
Application number: JP2001087234A
Authority: JP
Inventors: Masamoto Terao; 雅元寺尾
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】一成分トナーに要求される現像スリーブ
上のトナー層厚を少なく制御することにより、常温常湿
環境は勿論のこと、高温高湿環境下に於いても多数枚の
連続コピーを通じて十分な画像濃度を維持しながら非画
像部のかぶりがなく、しかも感光体や現像スリーブ上で
のトナー汚染のない一成分トナーを提供することを目的
とする。【解決手段】結着樹脂を主成分とするトナー粒子の表
面に、少なくとも多孔性燐酸カルシウムを含有する外添
剤が付着してなることを特徴とする一成分トナーであ
り、特に、多孔性燐酸カルシウムが疎水化処理されてい
るもの、疎水化処理が脂肪酸金属塩、シリコンオイル又
はシランカップリング剤でなされていること、多孔性燐
酸カルシウムを含有する外添剤がトナー粒子に対して
０．０１〜１．０重量％付着しているもの、外添剤が多
孔性燐酸カルシウムとシリカからなるものは好ましい一
成分トナーである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、プリンター
及びファックス等の電子写真画像形成装置に使用される
磁性又は非磁性一成分トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子写真法とは、感光体上に電気
的に潜像を形成して、ついで該潜像をトナーによって現
像し、必要に応じて紙などの転写材にトナー画像を転写
した後、加熱、加圧などの手段によって転写材にトナー
画像を定着し、複写物を得る方法である。このような電
子写真法に用いられる現像剤には、トナー成分とキャリ
ア成分とからなる二成分現像剤と、トナー及びキャリア
の機能を併有する一成分現像剤とがある。

【０００３】二成分現像剤は、転写性、定着性、耐環境
特性などの電子写真特性に優れる。しかしながら、トナ
ー成分とキャリア成分の混合比を制御する必要があるた
め、現像装置にトナー濃度センサーが必要になり、又、
トナー成分とキャリア成分を攪拌する攪拌機構が必要で
あり、そのため装置が大型化、複雑化するなどの問題点
を有していた。また、二成分現像剤は劣化しやすく、寿
命が短いという問題があった。

【０００４】近年、現像装置の小型簡易化と電子写真特
性を両立させるために、一成分現像剤を用いる現像方法
が提案、実用化されている。上記一成分現像方式は、さ
らに磁性一成分現像方式と、非磁性一成分現像方式とに
分けることができる。上記磁性一成分現像方式とは、磁
性一成分現像用トナーで現像する方式であり、非磁性一
成分現像方式とは、非磁性一成分現像用トナーを現像ロ
ーラ上に薄層で形成させ、感光体と接触または非接触で
現像する方式である。

【０００５】磁性、非磁性を問わず、一成分現像方式に
おける重要な要求項目は、トナーを担持する現像スリー
ブ表面のトナーの層厚を多数枚の連続コピーを通じて適
切な量に安定させることである。この場合、トナーの層
厚が厚すぎるとトナー層が感光体と接触し非画像部にか
ぶりが発生したり、トナーが過剰に消費されたり、著し
く転写効率が低下する問題を生ずる。このような問題を
解決するために、従来の技術では、スチレン−アクリル
酸エステル共重合体やポリエステル樹脂からなる結着樹
脂及び着色剤を主成分とするトナー粒子に疎水性シリカ
等の流動化剤を該トナー粒子の表面に付着させトナー自
体に流動性を付与してトナーの層厚を低く制御すること
が行われていた。しかし、現像スリーブ表面のトナーの
層厚を最適にするに必要な量のシリカをトナー粒子に付
着させると過剰なシリカが凝集体を形成しこれが感光体
の表面や現象スリーブの表面を汚染し、結果として非画
像部のカブリの発生や、筋状の地汚れを発生する問題を
生じていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は一成分トナー
に要求される現像スリーブ上のトナー層厚を少なく制御
することにより、常温常湿環境は勿論のこと、高温高湿
環境下に於いても多数枚の連続コピーを通じて十分な画
像濃度を維持しながら非画像部のカブリがなく、しかも
感光体や現像スリーブ上でのトナー汚染のない一成分ト
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】本発明中請求項１の発明
は、結着樹脂を主成分とするトナー粒子の表面に、少な
くとも多孔性燐酸カルシウムを含有する外添剤が付着し
てなることを特徴とする一成分トナーであり、請求項２
の発明は、多孔性燐酸カルシウムが疎水化処理されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の一成分トナーであ
り、請求項３の発明は、疎水化処理が脂肪酸金属塩、シ
リコンオイル又はシランカップリング剤でなされている
ことを特徴とする請求項２に記載の一成分トナーであ
り、請求項４の発明は、多孔性燐酸カルシウムを含有す
る外添剤がトナー粒子に対して０．０１〜１．０重量％
付着していることを特徴とする請求項１に記載の一成分
トナーであり、請求項５の発明は、外添剤が多孔性燐酸
カルシウムとシリカからなることを特徴とする請求項１
に記載の一成分トナーである。

【０００８】以下本発明を構成する各成分について説明
する。先ず、本発明のトナー粒子を構成する結着樹脂
は、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエス
テル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂及びポリエチレ
ン樹脂等の公知の熱可塑性樹脂が用いられ、定着性を考
慮しこれらの樹脂を混合して用いてもよい。これらの樹
脂のガラス転位点は定着性の観点からして、５５〜７０
℃が好ましい。又、本発明のトナー粒子には、必要に応
じて各種の着色剤、荷電制御剤、オフセット防止のため
のワックス類その他の添加剤を加えることが出来、更に
又、磁性トナーの場合は各種磁性体を配合する。

【０００９】本発明のトナーを構成する着色剤として
は、公知のものが使用でき、カーボンブラック、アセチ
レンブラック、ランプブラック、チャンネルブラック、
アニリンブラック等の黒色着色剤や、その他マゼンタ、
イエロー、シアン系顔料や染料、例えばファーナルブル
ー、パーマネントブルー、ニグロシンブルー、フタロシ
アニン系顔料、ローズベンガル、キサンテン系顔料、キ
ナクリドン系顔料、モノアゾ系顔料、ジスアゾ系顔料等
が挙げられる。これらの着色剤は、結着樹脂１００重量
部に対して１〜２０重量部配合される。

【００１０】該荷電制御剤としては、モノアゾ染料の金
属錯塩やサリチル酸の金属錯体等の負帯電性荷電制御剤
や、ニグロシン染料、第４級アンモニウム塩等の正帯電
性荷電制御剤が本発明に適用できる。又、ワックス類は
低分子量ポリプロピレンやポリエチレンワックスが適用
可能である。

【００１１】磁性体としては、例えば、マグネタイト、
強磁性フエライト、コバルト、鉄、ニッケル等の金属、
アルミニウム、コバルト、銅、鉄、ニッケル、マグネシ
ウム、スズ、亜鉛、金、銀、セレン、チタン、タングス
テン、ジルコニウム、その他の金属の合金、酸化アルミ
ニウム、酸化鉄、酸化ニッケル等の金属酸化物、または
その混合物が用いられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のトナー粒子は上記材料を
所定の配合で混合の後、エクストルーダーや二本ロール
等の混練機で熱溶融混練した後粉砕分級して所望の粒度
に調整して作成される。尚、本発明のトナー粒子は懸濁
重合や乳化重合による重合法により作成することも可能
である。

【００１３】本発明で用いられる外添剤として特定する
多孔性燐酸カルシウムは、燐酸カルシウム質の焼結体で
あって、例えば特開平３−１６９０６号、特公平４−４
４６０６号及び特開平９−２５１０８号に記載の多孔性
ヒドロキシアパタイト微粒子や、第三燐酸カルシウム、
β−燐酸三カルシウム及び燐酸８カルシウム等のヒドロ
キシ系以外の多孔性アパタイト微粒子が本発明に使用さ
れる。

【００１４】このうち多孔性ヒドロキシアパタイト微粒
子について詳述するならば、これはＣａ／Ｐの原子比が
１．４〜１．８のＣａ_５（ＰＯ_４）_３（ＯＨ）の化学式
を有し、その製造方法は、例えば、特定の炭酸カルシウ
ムの水懸濁液分散体と燐酸の希釈水溶液及び／又は特定
の燐酸２水素カルシウムの水懸濁液分散体及び／又は特
定の燐酸水素カルシウム２水塩の水懸濁液分散体を混合
し、熟成及び乾燥の工程を経て本発明に供する多孔性燐
酸カルシウムを得ることが出来る。

【００１５】本発明で使用する多孔性燐酸カルシウムの
電子顕微鏡による平均粒子径は、適用するシステムによ
り０．２〜２μｍの範囲内で選択することが好ましく、
０．３〜０．６μｍのものがより好ましい。この場合、
０．２μｍ未満の粒径では研磨効果が発揮出来ず感光体
上の汚染を除去出来ないおそれがあり、一方、２μｍを
超えて大きいと現像スリーブとブレード間に挟まれて画
像抜けの原因になり易い。

【００１６】本発明でいう多孔性燐酸カルシウムを使用
するにあたっては、請求項２及び３にて特定するよう
に、その表面に疎水化処理を施すことが好ましい。これ
は多孔性であるが故に表面積が高く、特に湿度の影響を
受け易いためである。具体的には、常温常湿環境では問
題ないが、高湿環境では周囲の水分を急激に取り込みト
ナーの帯電量を低下せしめ、結果的にカブリを生じやす
いからでる。この場合の疎水化処理は脂肪酸金属塩、シ
リコンオイル及びシランカップリング剤により行われ
る。

【００１７】本発明でいう外添剤には、トナーの流動性
を向上するために上記多孔性燐酸カルシウム以外に請求
項５にて特定するように、疎水性シリカを併用すること
が好ましい。この場合の疎水性シリカは、親水性シリカ
をシラン系及び／又はチタン系カップリング剤やシリコ
ーンオイルのごときポリシロキサン等により疎水化して
あればよく、好ましい疎水化度はメタノールウエッタビ
リティ値で５０以上であり、例えば日本アエロジル社製
の商品名；Ｒ−９７２とか、キャボット社製の商品名；
ＴＳ−５３０等が適用できる。本発明では、外添剤とし
ての多孔性燐酸カルシウム、或いはこれとシリカとから
なる外添剤はトナー粒子に対して０．０１〜１．０重量
％付着していることが好ましく、より好ましくは０．０
５〜０．３重量％である。この場合、０．０１重量％未
満では本発明の課題を達成できないし、一方、１．０重
量％を超えて多いと現像スリーブ上のトナーの層厚が薄
すぎて感光体上の潜像への現象に支障をきたし画像濃度
の低下等の現像性に問題を生じやすい。

【００１８】本発明において、トナー粒子の表面に前記
特定の外添剤を付着させるとは、該トナー粒子と外添剤
を所定の配合比にて配合し、ヘンシェルミキサー等の攪
拌機に装填して攪拌し、トナー粒子の表面に前記特定の
外添剤をまぶした状態で付着してもよいし、両者を「ナ
ラハイブリダイザー」等の表面改質機に装填し攪拌し
て、トナー粒子の表面に前記特定の外添剤の少なくとも
一部を埋没した状態で固着しても良い。

【００１９】

【実施例】以下実施例により本発明を詳述する。材料の
配合部数は全て重量部である。

【００２０】＜トナー粒子の作成＞下記配合からなる材
料をスーパーミキサーで混合し、二軸のエクストルーダ
ーにて熱溶融混練の後、ジェットミルにて粉砕しその後
乾式分級機で分級して、個数平均粒子径が９．５μｍの
トナー粒子を得た。・スチレン／アクリル酸エステル共重合体樹脂７５部（三井化学社製、商品名；ＣＰＲ−１００）・ポリプロピレンワックス３部（三洋化成工業社製、商品名；ビスコール３３０Ｐ）・荷電制御剤、合金属染料２部（オリエント化学工業社製、商品名；BONTRON Ｓ−３４）・カーボンブラック（三菱化学社製、商品名；ＭＡ−１００）１０部

【００２１】＜実施例１＞前記トナー粒子に対して、シ
リコーンオイルにて表面処理したヒドロキシアパタイト
微粒子からなる平均粒子径０．３５μｍであって、Ｃａ
／Ｐの原子比が１．６２〜１．７２の多孔性燐酸カルシ
ウムを０．２重量％、及び疎水性シリカ（キャボット社
製商品名：ＴＳ−５３０）を１．０重量％となるよう
に混合してヘンシェルミキサーに投入し、攪拌羽根の周
速が３０ｍ／ｓの条件にて５分間混合して本発明の一成
分トナー（試料Ａ）を作成した。

【００２２】＜実施例２＞多孔性燐酸カルシウムの平均
粒径を０．２２μｍとした以外は、実施例１と同様にし
て本発明の一成分トナー（試料Ｂ）を作成した。

【００２３】＜実施例３＞多孔性燐酸カルシウムの平均
粒径を１．３５μｍとした以外は、実施例１と同様にし
て本発明の一成分トナー（試料Ｃ）を作成した。

【００２４】＜実施例４＞多孔性燐酸カルシウムの配合
量をトナー粒子に対して０．０５重量％とした以外は、
実施例１と同様にして本発明の一成分トナー（試料Ｄ）
を作成した。

【００２５】＜実施例５＞多孔性燐酸カルシウムの配合
量をトナー粒子に対して０．８重量％とした以外は、実
施例１と同様にして本発明の一成分トナー（試料Ｅ）を
作成した。

【００２６】＜実施例６＞多孔性燐酸カルシウムの表面
をジメチルクロロシランで疎水化処理した以外は、実施
例１と同様にして本発明の一成分トナー（試料Ｆ）を作
成した。

【００２７】＜実施例７＞多孔性燐酸カルシウムの表面
をステアリン酸ナトリウムで疎水化処理した以外は、実
施例１と同様にして本発明の一成分トナー（試料Ｇ）を
作成した。

【００２８】＜比較例１＞多孔性燐酸カルシウムを用い
ることなく外添剤として疎水性シリカのみを、トナー粒
子に付着させた以外は、実施例１と同様にして比較用の
一成分トナー（試料Ｈ）を作成した。

【００２９】＜比較例２＞多孔性燐酸カルシウムの代わ
りに、立方体状のカルサイト結晶構造を有する平均粒子
径が０．３μｍの炭酸カルシウムを使用した以外は、実
施例１と同様にして比較用の一成分トナー（試料Ｉ）を
作成した。

【００３０】前記実施例１〜７及び比較例１〜２のトナ
ーを、市販の非磁性一成分現像方式のレーザプリンター
（ＮＥＣ社製商品名；マルチライタ２０００ＸＥ）
に入れ、プリント初期の画像濃度、カブリ及び現像スリ
ーブ表面のトナー層厚（トナー量）の評価を行った。
又、５０００枚のプリントを行い感光体と現像スリーブ
上の汚染状態を評価した。その結果を表１に示す。尚、
評価に当っては、表１に示す条件での常温常湿と、高温
高湿環境下で行った。評価方法は次の通りである。

【００３１】

【表１】

【００３２】１．画像濃度；マクベス社の反射濃度計(R
D-914 型）によるベタ画像の濃度２．カブリ；日本電色社製の色差計(ZE2000 型）による
非画像部の濃度３．スリーブ付着量；現像スリーブ表面のトナーを吸引
しその重量を実測したものを言う。なお、この場合の実
用上好適なスリーブ付着量は、０．５〜１．０ｍｇ／ｃ
ｍ２である。４．汚染状態；感光体及び現像スリーブ表面を視覚判定

【００３３】表１から明らかな通り、本発明の一成分ト
ナーは、画像濃度とカブリは勿論のこと、各環境雰囲気
に於いてスリーブ付着量が０．６５〜０．９５ｍｇ／ｃ
ｍ２の適性範囲にありそれに伴い感光体と現像スリーブ
の表面に異常は見られなかった。これに対して比較用の
一成分トナーは、何れも１．０ｍｇ／ｃｍ２以上のス
リーブ付着量を示し、それにともない非画像部のかぶり
の増加、及び５０００枚プリント後の感光体表面の黒点
の発生、現像スリーブの表面への筋状のトナー堆積が観
察された。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、結着樹脂を主成分とす
るトナー粒子の表面に、少なくとも多孔性燐酸カルシウ
ムからなる外添剤が付着してなる一成分トナーであるの
で、画像濃度及びカブリが優れ、スリーブ付着量も少な
く、感光体表面及び現像スリーブの表面への汚染のない
一成分トナーを提供することが出来る。特に、多孔性燐
酸カルシウムが脂肪酸金属塩、シリーコーンオイル又は
シランカップリング剤でなされている一成分トナーが好
ましく、トナー粒子に対して０．０１〜１．０重量％の
外添剤を付着したものは好適に使用され、本発明の目的
を達成する効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結着樹脂を主成分とするトナー粒子の表
面に、少なくとも多孔性燐酸カルシウムを含有する外添
剤が付着してなることを特徴とする一成分トナー。
【請求項２】多孔性燐酸カルシウムが疎水化処理され
ていることを特徴とする請求項１に記載の一成分トナ
ー。
【請求項３】疎水化処理が脂肪酸金属塩、シリコンオ
イル又はシランカップリング剤でなされていることを特
徴とする請求項２に記載の一成分トナー。
【請求項４】多孔性燐酸カルシウムを含有する外添剤
がトナー粒子に対して０．０１〜１．０重量％付着して
いることを特徴とする請求項１に記載の一成分トナー。
【請求項５】外添剤が多孔性燐酸カルシウムとシリカ
からなることを特徴とする請求項１に記載の一成分トナ
ー。