JP2009053351A

JP2009053351A - カラートナー

Info

Publication number: JP2009053351A
Application number: JP2007218653A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kamoshita; 康夫鴨下; Tadahiro Tsubaki; 忠洋椿; Kenji Kihira; 顕治紀平; Masahiro Maeda; 正博前田; Hideki Ikeda; 英樹池田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】シリコーンオイルで表面処理された無機粒子を外添したカラートナーにおいて、低温低湿度における画像欠陥を防止したカラートナーを提供すること。
【解決手段】結着樹脂、顔料、及び外添剤を含有するカラートナーであって、前記外添剤は、動粘度２０〜４５ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルで表面処理された、粒径３０〜１００ｎｍの無機粒子を含むことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、カラートナーに係り、特に、低温低湿度における画像欠陥を防止したカラートナーに関する。

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。

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の摩擦により行われる。

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として、金属酸化物等の無機微粒子や有機樹脂微粒子を添加する方法が広く知られている。
外添剤に関しては、これまで多くの提案がなされている。外添剤の粒径に関しては、流動性を付与するには平均粒径が２０ｎｍ以下の比較的小粒径のシリカが広く使われているが、トナーが現像器内で撹拌されることでシリカがトナー粒子内に埋没し、流動性、帯電性が安定しないなどの問題があった。
これに対し、上記小粒径シリカより大きい粒径の無機微粒子を添加することにより、小粒径シリカのトナー粒子内への埋没を防ぎ、流動性を安定させる方法が提案されており、また、高温高湿や低温低湿での極端な環境下でも、安定した画像を得るため、外添剤をシリコーンオイルで処理して外添剤に疎水性を付与することで、環境安定性を向上させると共に、帯電量の調整を行う方法が提案されている。

例えば、コピー、プリンターにおいて、画質及び画像濃度が適切で、かぶり、中抜けのない画像を得るために、流動性付与剤として一次粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下の無機微粒子に、５０〜５００ｃＳｔの粘度のシリコーンオイルで疎水化処理されたシリカを、平均粒径２０μｍ以下の着色微粒子（黒色）に外添したトナーが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２９２５９８号公報

しかし、カラートナーの場合、温度２２℃、湿度５０％の環境下では、良好な画像が得られるものの、温度５℃、湿度２０％の低温低湿環境下では、ベタ画像全面に淡い斑点が発生する画像欠陥が生ずるという問題があった。このような現象は、特にシアン色トナーについて顕著であった。

本発明は、以上のような事情の下になされ、シリコーンオイルで表面処理された無機粒子を外添したカラートナーにおいて、低温低湿度における画像欠陥を防止したカラートナーを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、結着樹脂、顔料、及び外添剤を含有するカラートナーであって、前記外添剤は、動粘度２０〜４５ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルで表面処理された、粒径３０〜１００ｎｍの無機粒子を含むことを特徴とするカラートナーを提供する。

このようなカラートナーにおいて、前記結着樹脂としてポリエステルを用いることができる。また、前記無機粒子として、シリカを用いることができる。

本発明によると、低温低湿度における画像欠陥を防止した、シリコーンオイルで表面処理された無機粒子を外添したカラートナーを得ることができる。

以下、発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーは、結着樹脂及び顔料を含むトナー粒子母体に、所定の粘度のシリコーンオイルで処理することにより疎水化された所定の粒径の無機粒子を外添したことを特徴とする。

本発明者らは、トナー粒子母体に疎水化処理された無機粒子を外添することにより、安定した流動性が得られるなど、様々な利点が得られるものの、そのような利点は常に得られるものではなく、特に低温低湿度雰囲気では、画像欠陥を生ずることを見出した。そして、無機粒子の表面処理に用いるシリコーンオイルの動粘度に着目し、実験を重ねた結果、シリコーンオイルとして、従来一般に使用されてきたものよりも低い動粘度を有するものを用いることにより、低温低湿度雰囲気における画像欠陥を防止し得るとの知見を得るに到った。

即ち、本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーにおいて、外添剤としての無機粒子の表面処理に用いるシリコーンオイルの動粘度は、２０〜４５ｍｍ^２／ｓである必要がある。シリコーンオイルの動粘度が４５ｍｍ^２／ｓを超えると、低温低湿度雰囲気において、ベタ画像全面に淡い斑点が発生してしまう。一方、シリコーンオイルの動粘度が２０ｍｍ^２／ｓ未満では、印字枚数が増加するに従って画像濃度が低下してしまう。

使用可能なシリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等を用いることができる。

シリコーンオイルの処理量は、無機粒子の量に対して５〜５０質量部であるのが好ましい。シリコーンオイルの処理量が５質量部未満では、無機粒子の活性水素基を消失するのに十分ではなく、５０質量部を超えると、無機粒子同志の凝集が起こり画像欠陥を生じやすくなる。

無機粒子としては、シリカ、酸化チタン、アルミナ等を挙げることができる。
無機粒子の粒径は、粒径３０〜１００ｎｍであり、粒径が１００ｎｍを超えると現像ロール、定着ロール等を傷つけやすくなり、粒径が３０ｎｍ未満では、トナー使用中に無機粒子がトナーに埋没され易く、その効果が持続しにくくなる。

本発明の一実施形態に係る非磁性１成分トナーは、次のようにして製造される。
まず、結着樹脂、及び着色剤を含むトナー原料を、混合機により混合する。混合機としては、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、Ｖ型ブレンダー、ナウターミキサー等、任意のものを用いることが出来る。

原料混合物は、次いで混練機に供給され、そこで溶融混練される。混練機としては、二軸押出し混練機及び単軸押出し混練機等の押出し混練機、連続式２本ロールミル、連続式３本ロールミル及びバッチ式ロールミル等のオープンロール型混練機等、任意の型のものを用いることができる。

混練機からの溶融混練物は、通常、トナーの製造に用いられる方法に従って、冷却され、粉砕され、所定の粒度に分級されて、トナー粒子母体が得られる。冷却手段、粉砕手段及び分級手段は、特に限定されず、通常トナーの製造に用いられるものを採用することが出来る。例えば、冷却は、圧延や空気流の吹き付けによる冷却手段を用いることができ、粉砕は、衝突板式粉砕機等の気流粉砕機を用いることができ、分級は、様々な気流分級機を用いることができる。

このようにして得たトナー粒子母体に、シリコーンオイルにより疎水化処理された無機粒子を加え、混合・攪拌することにより、非磁性１成分トナーが得られる。
以上説明した本発明の一実施形態に係る非磁性１成分トナーに使用可能な結着樹脂としては、公知のものを含む広い範囲から選択することができる。具体的には、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、およびスチレン−ブタジエン共重合体などのスチレン系樹脂をはじめ、飽和ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、クマロン樹脂、キシレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示でき、これらの樹脂を二種類以上組み合わせて用いてもよい。なお、これらの樹脂のうち、ポリエステル系樹脂が好ましい。

本発明の一実施形態に係る非磁性１成分トナーは、結着樹脂、着色剤、及びシリコーンオイルにより疎水化処理された無機粒子以外に、帯電制御剤及び離型剤を含むことができる。帯電制御剤及び離型剤としては、通常、電子写真用トナーに使用される任意のものを使用可能である。

以下に、本発明の実施例及び比較例について説明する。
実施例及び比較例で用いる着色微粒子及びシリコーンオイル処理されたシリカ微粒子は、以下のように作製した。
１．シアン色着色微粒子の作製
ポリエステル樹脂とフタロシアニン顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３）を樹脂：顔料の質量比が７：３となるようにして、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）で粗粉砕し、シアン顔料マスターバッチを得た。

次いで、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、着色剤としてシアン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）１質量部を合計５０ｋｇになるように計量し、１５０Ｌのヘンシェルミキサーに投入し、１０００ｒｐｍで３分間混合した。
混合物を二軸型押出機で２５ｋｇ／ｈの押出速度により、溶融混練を行い、冷却した後、ロートプレックス（２ｍｍパス）により粗粉砕した。

粗粉砕物を衝突板式粉砕機および風力分級機により、微粉砕・分級を行い、平均粒径６．５μｍのシアン色着色微粒子を得た。
２．マゼンタ色着色微粒子の作製
ポリエステル樹脂とナフトール顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２６９）を樹脂：顔料の質量比が６：４となるようにして、加圧ニーダに仕込み、混練し、得られた混練物をフェザーミル（２ｍｍパス）で粗粉砕し、マゼンタマスターバッチ顔料を得た。
このマゼンタマスターバッチ顔料を用いた他はシアン色着色微粒子を得た方法と同様にして、マゼンタ色着色微粒子を得た。
３．イエロー色着色微粒子の作製
ポリエステル樹脂とイソインドリン顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８５）を樹脂：顔料の質量比が６：４となるようにして、加圧ニーダに仕込み、混練し、得られた混練物をフェザーミル（２ｍｍパス）で粗粉砕し、イエローマスターバッチ顔料を得た。
このイエローマスターバッチ顔料を用いた他は、シアン色着色微粒子を得た方法と同様にして、イエロー色着色微粒子を得た。
４．ブラック色着色微粒子の作製
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℃）８８質量部、着色剤としてカーボンブラックＢＰ−Ｌ（キャボット（株）製）５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）１質量部を合計５０ｋｇになるように計量し、１５０Ｌのヘンシェルミキサーに投入し、１０００ｒｐｍで３分間混合した。
混合物を二軸型押出機で２５ｋｇ／ｈの押出速度により、溶融混練を行い、冷却した後、ロートプレックス（２ｍｍパス）により粗粉砕した。

粗粉砕物を衝突板式粉砕機および風力分級機により、微粉砕・分級を行い、平均粒径６．５μｍのブラック色着色微粒子を得た。
５．表面処理シリカ微粒子の作製
ａ)シリコーンオイル
下記表１に示す様々な動粘度のシリコーンオイル（ＫＦ−９６、信越化学工業(株)製）を準備した。市販されていない動粘度のものについては、下記表１に示すように、市販されているシリコーンオイルを混合することにより調製した。

ｂ) シリカ微粒子のシリコーンオイル処理
シリカ微粒子としてＯＸ５０（日本アエロジル（株）製：平均粒子径約４０ｎｍ）をミキサーに入れ、ミキサー温度２５０℃、周速９０ｍ／ｓで攪拌し、シリカ微粒子１００質量部に対し、上記表１に示す様々な粘度のジメチルシリコーンオイルを１１質量部となるように噴霧し、シリカ微粒子に付着させ、更に同条件でミキサーを攪拌し続け、６０分間保持し、表面処理シリカ微粒子を得た。

実施例１〜６
シアン色着色微粒子１００質量部
表面処理シリカ微粒子１．２質量部
ヘキサメチルジシラザン処理シリカ微粒子
ＴＧ−８１０Ｇ（キャボット（株）製）０．３質量部
の割合で、容積２０Ｌのヘンシェルミキサーにシアン色着色微粒子３ｋｇ、２０、２５、３０、３５、４０、４５ｍｍ^２／ｓの動粘度を有するシリコーンオイルで表面処理した６種のシリカ微粒子３６ｇ、ヘキサメチルジシラザン処理シリカＴＧ−８１０Ｇ９ｇを投入し、周速４０ｍ／ｓで２分間混合して、下記表２に示すように、６種のシアントナー（実施例１〜６）を作製した。

これらのシアントナーをカシオ計算機（株）製プリンタＮ５３００のトナーカートリッジに充填して５℃２０％、２２℃５０％の２種の環境下でベタ画像をプリントしたところ、下記表４及び５に示すように、いずれの環境下でも良好なベタ画像が得られた。また、文字画像をプリントしたところ文字の中抜けのない良好なプリント画像が得られた。

実施例７〜１２
シアン色着色微粒子の代わりにマゼンタ色着色微粒子を用いたことを除いて、実施例１〜６と同様にして、下記表２に示すように、６種のマゼンタトナー（実施例７〜１２）を作製し、５℃２０％、２２℃５０％の２種の環境下でベタ画像をプリントしたところ、下記表４及び５に示すように、いずれの環境化でも良好なベタ画像が得られた。また、文字画像をプリントしたところ、文字の中抜けのない良好なプリント画像が得られた。

実施例１３〜１８
シアン色着色微粒子の代わりにイエロー色着色微粒子を用いたことを除いて、実施例１〜６と同様にして、下記表２に示すように、６種のイエロートナー（実施例１３〜１８）を作製し、５℃２０％、２２℃５０％の２種の環境下でベタ画像をプリントしたところ、下記表４及び５に示すように、いずれの環境化でも良好なベタ画像が得られた。また、文字画像をプリントしたところ、文字の中抜けのない良好なプリント画像が得られた。

実施例１９〜２４
シアン色着色微粒子の代わりにブラック色着色微粒子を用いたことを除いて、実施例１〜６と同様にして、下記表２に示すように、６種のブラックトナー（実施例１９〜２４）を作製し、５℃２０％、２２℃５０％の２種の環境下でベタ画像をプリントしたところ、下記表４及び５に示すように、いずれの環境化でも良好なベタ画像が得られた。また、文字画像をプリントしたところ、文字の中抜けのない良好なプリント画像が得られた。

比較例１〜４
１０、１５、５０、１００ｍｍ^２／ｓの動粘度を有するシリコーンオイルで表面処理したシリカ微粒子を用いたことを除いて、実施例１と同様にして、下記表３に示すように、４種のシアントナー（比較例１〜４）を作製し、５℃２０％、２２℃５０％の２種の環境下のベタ画像をプリントした。
その結果、下記表６及び７に示すように、動粘度１０及び１５ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルで表面処理したシリカ微粒子を用いた比較例１、２では、いずれの環境下でも、印字枚数の増加とともに画像濃度が低下した。また、動粘度５０及び１００ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルで表面処理したシリカ微粒子を用いた比較例３、４では、２２℃５０％の環境下では良好なベタ画像が得られたものの、５℃２０％の低温、低湿の環境下では、画像濃度が低い斑点がところどころ又は全面に現れた。

比較例５〜８
シアン色着色微粒子の代わりにマゼンタ色着色微粒子を用いたことを除いて、比較例１〜４と同様にして、下記表３に示すように、４種のマゼンタシアントナー（比較例５〜８）を作製した。
その結果、下記表６及び７に示すように、動粘度１０及び１５ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルで表面処理したシリカ微粒子を用いた比較例５、６では、いずれの環境下でも、印字枚数の増加とともに画像濃度が低下した。また、動粘度５０及び１００ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルで表面処理したシリカ微粒子を用いた比較例７、８では、２２℃５０％の環境下では良好なベタ画像が得られたものの、５℃２０％の低温、低湿の環境下では、画像濃度が低い斑点がところどころ又は全面に現れた。

比較例９〜１２
シアン色着色微粒子の代わりにイエロー色着色微粒子を用いたことを除いて、比較例１〜４と同様にして、下記表３に示すように、４種のマゼンタシアントナー（比較例９〜１２）を作製した。
その結果、下記表６及び７に示すように、動粘度１０及び１５ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルで表面処理したシリカ微粒子を用いた比較例９、１０では、いずれの環境下でも、印字枚数の増加とともに画像濃度が低下した。また、動粘度５０及び１００ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルで表面処理したシリカ微粒子を用いた比較例１１、１２では、２２℃５０％の環境下では良好なベタ画像が得られたものの、５℃２０％の低温、低湿の環境下では、画像濃度が低い斑点がところどころに現れた。

比較例１３〜１６
シアン色着色微粒子の代わりにブラック色着色微粒子を用いたことを除いて、比較例１〜４と同様にして、下記表３に示すように、４種のマゼンタシアントナー（比較例１３〜１６）を作製した。
その結果、下記表６及び７に示すように、動粘度１０及び１５ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルで表面処理したシリカ微粒子を用いた比較例１３、１４では、いずれの環境下でも、印字枚数の増加とともに画像濃度が低下した。また、動粘度５０及び１００ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルで表面処理したシリカ微粒子を用いた比較例１５、１６では、２２℃５０％の環境下では良好なベタ画像が得られたものの、５℃２０％の低温、低湿の環境下では、画像濃度が低い斑点がところどころ又は全面に現れた。

Claims

結着樹脂、顔料、及び外添剤を含有するカラートナーであって、前記外添剤は、動粘度２０〜４５ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルで表面処理された、粒径３０〜１００ｎｍの無機粒子を含むことを特徴とするカラートナー。
前記結着樹脂がポリエステルであることを特徴とする請求項１に記載のカラートナー。
前記無機粒子がシリカであることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラートナー。