JP3643445B2

JP3643445B2 - 非磁性一成分トナー

Info

Publication number: JP3643445B2
Application number: JP21059696A
Authority: JP
Inventors: 浩神代; 利之白井
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2016-07-22
Also published as: JPH1039534A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子写真法等により感光体上に形成する静電潜像の現像に用いる非磁性一成分トナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電子写真法等に使用される現像方式としては、結着樹脂を主成分とする絶縁性微粉末、すなわち絶縁性トナーと磁性キャリアとを摩擦により帯電させ、感光体上に形成した静電潜像を磁気ブラシにより現像する二成分現像方式と、磁性トナーのみからなる一成分トナーで現像する磁性一成分現像方式および非磁性のトナーからなる非磁性一成分トナーを現像スリーブ上に薄層で形成させ、感光体と接触又は非接触で現像するいわゆる非磁性一成分現像方式が知られている。この非磁性一成分現像方式では、良好な可視画像を得るため二成分現像方式と同様に、非磁性一成分トナーに十分な帯電量を付与することが必要であり、また、現像スリーブ上の非磁性一成分トナーの厚さを均一にコントロールすることが不可欠である。そして、このような特性を得るために、現像スリーブにトナー層規制とトナーへの帯電付与の目的のためゴム又は金属製のブレード部材を圧接して用いることが多い。また、非磁性一成分トナーに対して、含金アゾ染料などの帯電制御剤を含有させることで比較的高い電荷を持たせていることも提案されている。
しかしながら、現像スリーブに圧接したブレード部材の圧接力が低いとトナーへの電荷付与が不足し充分な画像濃度が得られない、又はカブリが多い等の問題が生じていた。逆に、圧接力が高いと、トナーへの電荷付与は充分となり先の問題は解消されるが、現像が繰り返し行われるうちにブレード部材や現像スリーブ表面の磨耗が著しくなり、それらの表面に凹凸が発生し、この凹凸のためにトナーがブレード部材と現像ローラ間を通過する際に与えられる力が不均一となったり、部分的に現像剤層が厚くなるなどして、トナーが必要とする電荷量が不足してしまい、画像上に濃度ムラやカブリを発生させていた。また、現像スリーブにトナーが圧接力あるいは熱により融着する現象、いわゆるスリーブ融着することがあった。
また、潜像を形成する感光体上に未転写トナーが多く残存すると、感光体に圧接するクリーニング部材の圧接力を上げることになり、感光体表面にトナーが融着するフィルミング現象が発生することがあった。
また、近年上記感光体は廃棄の際に環境に優しい有機半導体を使用し、耐久性に優れた負極性有機感光体が多用されている。この場合、負極性有機感光体を使用するプリンターにおいては反転現像に基づく負極性コロナ放電及び負極性トナーが使用される。負極性コロナ放電ではオゾンが発生し易く、その使用環境を改善する面から正極性感光体の使用が望まれている。正極性感光体には正極性トナーが使用されるが、負極性トナー同様に画像濃度、カブリ、正帯電性、転写効率、連続プリントでの黒ベタ再現性、スリーブ融着等の問題があった。トナーへの正極性付与を補助するため、特公昭５３−２２４４７ではアミノシラン処理した金属酸化物微粉末を使用する、特開昭５８−２１６２５２ではアミノシランと疎水化処理剤で処理された金属酸化物微粉末を使用する、特開平２−１３５４６１では特定の第３級アミノ基を有するアミノシランカップリング剤で処理されたシリカ微粉末を使用するトナー等の技術が、また特開平８−１５８９０には２種類の粒子径の異なるシリカを併用することでカブリ、ゴーストのない高画質トナーの技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来の非磁性一成分現像方式の問題に鑑みなされたものであって、非磁性一成分現像方式において、カブリが少ない、文字抜けのない、黒ベタ再現性に優れた安定した画像が得られる長寿命の非磁性一成分トナーを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面がアミノシランで処理されたＢＥＴ法による比表面積が３５〜６５ｍ²／ｇのシリカＡ及び表面が疎水化処理剤で処理されたＢＥＴ法による比表面積が９０〜２５０ｍ²／ｇのシリカＢが、少なくとも結着樹脂及び着色剤からなるトナー粒子の表面に付着してなり、該トナー粒子に対するシリカＡの付着量が０．３〜１．０重量％、かつシリカＢの付着量が０．１〜０．５重量％であることを特徴とする非磁性一成分トナーである。
【０００５】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の非磁性一成分トナーに使用するアミノシランで処理されたシリカＡの処理剤としては、取扱いが容易で反応性の良いアミノシラン系カップリング剤が好適である。該アミノシランで表面処理されたシリカＡは、そのＢＥＴ法による比表面積が３５〜６５ｍ²／ｇのものである。６５ｍ²／ｇより大きい場合は、文字抜けが発生し、フィルミング、スリーブ融着が発生しやすい。一方、３５ｍ²／ｇよりも小さい場合はトナー粒子へ付着し難い。また、シリカＡは後記アミノシラン以外の疎水化処理剤と併用して処理してもかまわない。
前記アミノシラン系カップリング剤としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
また、シリカＢの疎水化処理剤としては前述したアミノシラン系カップリング剤、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミ系カップリング剤、変性シリコーンオイル、その他の高分子化合物等が好適に使用される。該変性シリコーンオイルとしては、アミン変性シリコーンオイル、側鎖に窒素原子を少なくとも１つ以上含有するオルガノ基を有する変性シリコーンオイル等が、その他の高分子化合物としては第４級アンモニウム塩ポリマーが挙げられる。これらの疎水化処理剤の中でも、特に帯電性付与力の高い第４級アンモニウム塩ポリマーとアミン変性シリコーンオイルが好ましく使用される。これらの疎水化処理剤で表面処理されたシリカの具体例としては、ワッカーケミカル社の商品名ＨＶＫ−２１５０、Ｈ−２０５０ＥＰ、Ｈ−３０５０ＥＰ等が挙げられる。
該疎水化処理剤で表面処理されたシリカＢは、ＢＥＴ法による比表面積が９０〜２５０ｍ²／ｇのものである。２５０ｍ²／ｇより大きい場合はシリカが凝集し易くなり、流動化剤等の性能を十分発揮できないばかりか、コスト高となり実用上問題となる。一方９０ｍ²／ｇよりも小さい場合はトナー粒子の流動性向上作用が少なく現像スリーブ上に均一な現像剤層が生成し難く本発明の目的を達成することができない。
トナー粒子に対するシリカＡの付着量はトナー粒子に対して０．３〜１．０重量％、シリカＢの付着量は、トナー粒子に対して０．１〜０．５重量％となるような割合で添加することが必要である。シリカＡが０．３重量％未満では文字抜けが発生し、フィルミング、スリーブ融着が発生しやすい。一方、１．０重量％より多いと遊離シリカが発生しやすく均一な帯電性が得られない、また画像にカブリが発生しやすい。また、シリカＢが０．１重量％未満では、トナーの流動性の悪化、連続プリントでの黒ベタ再現性の悪化、スリーブ上に均一なトナー層が形成できない問題がある。０．５重量％より多いと高温高湿、低温低湿度環境でのトナーの環境依存性が悪化する。
【０００６】
シリカＡ及びシリカＢをトナー粒子に付着させる方法としては、タービン型攪拌機、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の一般的な攪拌機を用いる方法、あるいは表面改質機と呼ばれる装置（奈良機械製作所社製のナラ・ハイブリダイゼーション・システム、ホソカワミクロン社製のオングミル等）を用いる方法がある。また、トナー粒子表面上のシリカは、トナー粒子に対してまぶしと呼ばれる弱い付着状態で形成されていてもよいし、シリカがトナー粒子にその一部が埋没された付着状態で形成され、固定化されていてもよい。
なお、シリカのＢＥＴ比表面積は、Ｎ₂ガスを用いて測定した。
【０００７】
本発明におけるトナー粒子は、少なくとも結着樹脂及び着色剤からなり、その他ポリプロピレンやポリエチレン等のオフセット防止剤、帯電制御剤、流動性改善用滑剤等を適宜分散含有せしめ、その平均粒子径は５〜２０μｍの範囲で溶融混練粉砕法や重合法により製造するものである。
上記結着樹脂としては、スチレン、α−メチルスチレン、クロルスチレン等のスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸アルキルエステル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸アルキルエステル等のメタクリル酸エステル類、アクリロニトリル、マレイン酸、マレイン酸エステル、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニル単量体等を単独重合したもの、又は共重合したスチレン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等を挙げることができる。
また着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブルー、カルコオイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガルおよびこれらの混合物、その他を挙げることができる。これらの着色剤は、十分な濃度の可視像が形成されるに十分な割合で含有されることが必要であり、結着樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部程度の割合とされる。
また帯電制御剤としては、含金属錯塩染料、ニグロシン染料、第４級アンモニウム塩、トリフェニルメタン系制御剤、樹脂系制御剤等を挙げることができる。
【０００８】
なお、本発明の非磁性一成分トナーは正極性感光体を使用する非磁性一成分現像装置に使用されることが好ましい。正極性感光体には有機感光体、アモルファスシリコン感光体、セレン感光体等があるが、廃棄等環境に優しい有機感光体及びアモルファスシリコン感光体が好適である。また、現像装置は、非磁性一成分トナーを担持して搬送する表面がゴム又は金属製の現像スリーブと、該現像スリーブに近接又は圧接されて設けられた表面がゴム又は金属製のブレード部材とを少なくとも有し、該現像スリーブに非磁性一成分トナーを供給し、ブレード部材によりトナー薄層を形成するように塗布するとともに電荷を与え、静電潜像を保持する感光体に現像スリーブを接触又は非接触状態で近接し、該静電潜像を現像し、ついで用紙に転写を行うものである。本発明のトナーはブレード部材の材質、トナーを構成する帯電制御剤を選択することにより、正極性トナーであってもよいし、負極性トナーであってもよい。この極性により、正転現像方式、反転現像方式いづれにも適用できる。
【０００９】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を説明する。なお、実施例において部とは重量部を示す。

上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１１μｍのトナー粒子を得た。
ＢＥＴ比表面積が５０ｍ²／ｇの親水性シリカ（日本アエロジル社製Ｎｏ．５０）をγ−アミノプロピルトリエトキシシランにて処理してシリカＡを得た。得られたシリカＡのＢＥＴ比表面積は４６ｍ²／ｇであった。
該トナー粒子に対して０．５重量％のシリカＡを添加し、ヘンシェルミキサーにて５分間攪拌混合した後、更にＢＥＴ比表面積が１２０ｍ²／ｇのシリカＢ（ワッカーケミカル社製商品名：ＨＶＫ−２１５０）０．３重量％を添加し２分間攪拌混合して本発明の非磁性一成分トナーを得た。
【００１０】
実施例２
実施例１のシリカＡを０．３重量％かつシリカＢを０．１重量％に変更した以外は実施例１と同様にして本発明の非磁性一成分トナーを得た。
【００１１】
実施例３
実施例２のシリカＢを０．５重量％に変更した以外は実施例２と同様にして本発明の非磁性一成分トナーを得た。
【００１２】
実施例４
実施例２のシリカＡを１．０重量％に変更した以外は実施例２と同様にして本発明の非磁性一成分トナーを得た。
【００１３】
実施例５
実施例２のシリカＡを１．０重量％に、シリカＢを０．５重量％に変更した以外は実施例２と同様にして本発明の非磁性一成分トナーを得た。
【００１４】
実施例６
実施例１のγ−アミノプロピルトリエトキシシランの代わりにジオクチルアミノプロピルトリメトキシシランで親水性シリカをアミノシラン処理した（得られたシリカのＢＥＴ比表面積は４５ｍ²／ｇであった。）以外は実施例１と同様にして本発明の非磁性一成分トナーを得た。
【００１６】
比較例１
実施例１のシリカＡを使用しない以外は実施例１と同様にして比較用の非磁性一成分トナーを得た。
【００１７】
比較例２
実施例１のシリカＡを使用することなく、かつシリカＢを１．０重量％に変更した以外は実施例１と同様にして比較用の非磁性一成分トナーを得た。
【００１８】
比較例３
実施例１のシリカＡを１．５重量％に変更した以外は実施例１と同様にして比較用の非磁性一成分トナーを得た。
【００１９】
比較例４
シリカＡを１．５重量％に、かつシリカＢを１．０重量％に変更した以外は実施例１と同様にして比較用の非磁性一成分トナーを得た。
【００２０】
比較例５
実施例１のシリカＢを使用しない以外は実施例１と同様にして比較用の非磁性一成分トナーを得た。
【００２１】
比較例６
実施例１に使用した親水性シリカをＢＥＴ比表面積が２００ｍ²／ｇの親水性シリカ（日本アエロジル社製Ｎｏ．２００）に置換して、アミノシラン処理シリカを得た。得られたシリカのＢＥＴ比表面積は１７５ｍ²／ｇであった。
シリカＡの代わりに該アミノシラン処理シリカを使用した以外は実施例１と同様にして比較用の非磁性一成分トナーを得た。
【００２２】
比較例７
実施例１で使用したシリカＡの代わりにアミノシラン処理を行わない親水性シリカ（日本アエロジル社製、商品名：Ｎｏ．５０）を使用した以外は実施例１と同様にして比較用の非磁性一成分トナーを得た。
【００２３】
実施例及び比較例で得られた非磁性一成分トナーを正極性有機感光体を有する非磁性一成分現像装置であるレーザープリンター（三洋電機社製商品名：ＳＰＸ−３０４）にて撮像し、画像特性（画像濃度、カブリ、文字抜け）、転写性、黒ベタ再現性を評価した。画像濃度はマクベス社製反射濃度計ＲＤ−９１４、カブリは日本電色工業社製色差計Ｚ−１００１ＤＰ、転写性は黒ベタ印字・転写後の感光体上の未転写トナーをメンディングテープで転写し、その濃度をマクベス社反射濃度計ＲＤ−９１４にて測定した。文字抜けは文字パターンの連続１０枚印字、黒ベタ再現性は黒ベタ連続１０枚印字を目視にて評価した。また、２００００枚の連続プリント試験を行い、耐スリーブ融着性、耐フィルミング性を目視にて評価した。
【００２４】
上記結果を表１に示した。表１によれば本発明のトナーは画像濃度において１．３８以上、カブリが０．７６以下で、黒ベタ再現性、文字抜け、転写性及び耐スリーブ融着性が良好であった。また、フィルミングは発生していなかった。これに対して、比較例５は画像濃度が低く、比較例２，３，４，６はカブリが高く、また比較例１，６，７は文字抜けが激しく画像特性に問題があった。比較例１，２，３，６は未転写トナーが多く転写性に問題があり、比較例５は黒ベタ追従性に問題があった。比較例１，２，６は現像スリーブに融着が発生した。
【００２５】
【表１】

【発明の効果】
本発明の非磁性一成分トナーは、非磁性一成分現像装置に適用した場合、カブリが少ない、文字抜けがない、黒ベタ再現性に優れ、転写性が良好な画像特性が得られ、耐スリーブ融着性、耐フィルミング性に優れるという作用効果を奏するものである。

Claims

表面がアミノシランで処理されたＢＥＴ法による比表面積が３５〜６５ｍ²／ｇのシリカＡ及び表面が疎水化処理剤で処理されたＢＥＴ法による比表面積が９０〜２５０ｍ²／ｇのシリカＢが、少なくとも結着樹脂及び着色剤からなるトナー粒子の表面に付着してなり、該トナー粒子に対するシリカＡの付着量が０．３〜１．０重量％、かつシリカＢの付着量が０．１〜０．５重量％であることを特徴とする非磁性一成分トナー。
正極性感光体を使用する非磁性一成分現像方式に使用す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。
シリカＢの疎水化処理剤が、第４級アンモニウム塩ポリマーまたはアミン変性シリコンオイルであ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。