JP3667966B2 - 磁性インクキャラクター認識印刷用正帯電性トナー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式で用いられる現像剤に関するものであり、特に、磁性インクキャラクター認識印刷用の正帯電性トナーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
小切手、証書類、信販会社から自動発行される請求書、高速道路の通行券などにおいては、フォントと呼ばれる数字と記号の組合せを磁性インクで印刷し、磁気的に読みとることにより管理あるいはソートすることが近年普及しつつある。この方式は、一般的にMICR(Magnetic Ink Character Recognition)システムと呼ばれており、例えば、特開平2−134648号公報、特開平5−80582号公報、USP5,034,298号明細書などに報告されている。
このMICRシステムにおいては、フォントの組合せからなる磁性インクキャラクター認識(以下MICRと呼ぶ)を小切手、証書類等に印刷する必要があり、電子写真方式のプリンターを用いて印刷する場合は、印刷インクとして一般にトナーと呼ばれる磁性粉体インクが用いられている。電子写真現像法においては、静電潜像を可視化してまたは静電潜像を反転現像により可視化して高品質な画像をえる。
【0003】
一般にこれらの現像法に適用するトナーとしては、バインダーとしての熱可塑性樹脂に着色剤や帯電制御剤としての染料・顔料や、離型型としてのワックス、磁性材料を混合して混練、粉砕、分級を行い平均粒径が4〜15μmのトナー粒子としたものが用いられる。そして一般的には、トナーに流動性を付与したり、クリーニング性を向上させたりするために、シリカ、酸化チタン等の無機微粉末が添加される。
これらの無機微粉末は親水性が高く、その結果トナーの流動性や帯電立ち上がり性が湿度の影響で変化する。このような環境条件の影響を防ぐため、これらの無機微粉末の表面を疎水化剤で処理したり、極性基を導入するのが普通である。極性基導入としてアミノシランで処理した金属酸化物を用いた現像剤の一例は、例えば特開昭52−135739号公報、特開昭56−123550号公報に開示されている。この方法によると、アミノシランのアミノ基により強い正帯電性を示す現像剤が得られる。
【0004】
また、疎水性シリカ微粒子に正帯電制御剤を吸着または染着させた現像剤の一例は、例えば特開昭58−215252号公報、特開昭63−73271号公報、特開昭63−73272号公報に開示されている。この方法によると、正帯電制御剤の効果により強い正帯電性を示す現像剤が得られる。
また、負帯電性極性基と正帯電性極性基の両方の基が表面に結合した無機微粒子を含有する非磁性1成分現像用トナーの一例は、例えば特開平2−66564号公報に開示されている。この方法によると、トナーの帯電レベルの向上、帯電立ち上がり性、トナー流動性に優れた現像剤が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術は、次のような問題点を有していた。
アミノシランで処理した金属酸化物を用いた現像剤では、アミノシランが親水性であるため、高温高湿環境においてトナー流動性や帯電の安定性に問題があった。
また、疎水性シリカ微粒子に正帯電制御剤を吸着または染着させた現像剤ではトナー流動性、帯電立ち上がり及び安定性に問題があった。
また、負帯電性極性基と正帯電性極性基の両方の基が表面に結合した無機微粒子を含有する非磁性1成分現像用トナーでは、高温高湿環境下における帯電安定性、トナー流動性に問題があった。
本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記の問題点を解決するために、本発明の磁性インクキャラクター認識(MICR)印刷用正帯電性トナーは、外添用に用いられる無機微粉末として、乾式法にて製造されたシリカ(乾式シリカ)を正帯電極性基を有するカップリング剤を用いて正帯電極性基を導入すると共にシリコーンオイルを用いて疎水化処理を行ったシリカ微粉末と、湿式法にて製造されたシリカ(湿式シリカ)を正帯電極性基を有するカップリング剤を用いて正帯電極性基を導入すると共にシリコーンオイルを用いて疎水化処理を行ったシリカ微粉末とを併用して外添した点に特徴がある。本発明のMICR印刷用正帯電性トナーは、上記のような構成をとることにより、正帯電極性基を導入し疎水化処理した乾式シリカにより帯電立ち上がり性、トナー流動性の環境変化をなくし、且つ、正帯電極性基を導入しシリコーンオイルで疎水化処理した湿式シリカにより帯電の経時安定性に優れた性能が得られ、飛躍的に現像剤の長寿命化が達成できる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明のMICRトナーは、電子写真方式で用いられる一般的な磁性トナー粒子に、特定の表面処理が施された湿式シリカと乾式シリカとの2種類の外添用シリカを混合、外添することにより得られる。本発明のMICRトナーに用いる乾式法により製造されたシリカ微粉末(ヒュームドシリカ)の正帯電極性基導入は、正帯電極性基を有するカップリング剤を用いて行うことができ、疎水化処理はシリコーンオイルを用いて行うことができる。正帯電性極性基を有するカップリング剤としては、アミノシランカップリング剤、例えば以下の化1で示す化合物およびそれらの混合物が挙げられる。
【0008】
【化1】
H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3
H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2
H2N(CH2)2NH(CH2)2Si(OCH3)3
H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)2Si(OCH3)3
H2N(CH2)3Si(OCH3)3
C6H5NH(CH2)3Si(OCH3)3
【0009】
疎水化剤としては、例えば、以下の化2のようなシリコーンオイルを用いることができる。
【化2】
*n:6〜800
*x:20〜400 y:20〜400
*R:アルキル、アラルキル基 x:20〜400 y:20〜400
x:20〜400
y:20〜400
【0010】
また、湿式法により製造された湿式シリカ微粉末(コロイダルシリカ)の正帯電極性基の導入は、同様にアミノシランカップリング剤を用いて行うことができ、疎水化処理はシリコーンオイルを用いて行なうことができる。
【0011】
以上のようなカップリング剤を用いてシリカ表面を処理する方法は種々あるが、例えば、次のような方法により実施することができる。
まず、カップリング剤をテトラヒドロフラン、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトンあるいはアセトン等の溶剤を用いて混合希釈し、シリカをブレンダー等で強制的に撹拌しつつカップリング剤およびシリコーンオイルの希釈液を滴下したり、スプレーしたりして添加し、充分混合する。次に得られた混合物をバット等に移してオーブンに入れ加熱し、乾燥させる。その後再びブレンダーにて撹拌し、充分に解砕する。このような乾式処理法のほかに、シリカをカップリング剤の有機溶剤液に浸漬して乾燥させたり、またはシリカを水中に分散してスラリー状にしたうえでカップリング剤およびシリコーンオイルの水溶液を滴下し、その後シリカを沈降させて加熱乾燥して解砕する、といった湿式による処理法もある。
【0012】
乾式シリカの表面に対する正帯電極性基の導入量、すなわち乾式シリカに対する処理用カップリング剤の添加量は、シリカに対して3〜25重量%の範囲が効果的であり、好ましくは5〜20重量%である。また、乾式シリカに対する疎水化剤の添加量は、シリカに対して3〜25重量%の範囲が効果的であり、好ましくは5〜20重量%である。
湿式シリカの表面に対する正帯電極性基の導入量、すなわち湿式シリカに対する処理用カップリング剤の添加量は、シリカに対して3〜25重量%の範囲が好適であり、好ましくは5〜20重量%である。また、湿式シリカに対するシリコーンオイルの添加量は1〜25重量%の範囲が効果的であり、好ましくは3〜20重量%である。
【0013】
本発明のMICRトナーは、磁性材料を含む磁性トナー粒子に上記の如き特定の処理が施された乾式シリカおよび湿式シリカを混合、外添することによる得られる。
本発明のMICRトナーにおけるシリカ微粉末の添加量は、トナー粒子100重量部に対して、乾式シリカ0.1〜1.2重量部(好ましくは0.2〜1.0重量部)、湿式シリカ0.1〜1.2重量部(好ましくは0.2〜1.0重量部)を外添するのが好適である。また、乾式シリカと湿式シリカとの混合、外添比率は1/10〜10/1(重量比)が好適であり、好ましくは3/7〜7/3の範囲が好ましい。
本発明のMICR用トナーの現像方式は特に問わず、また、一成分現像剤としても二成分現像剤としても利用できる。
【0014】
【発明の効果】
以上の説明から明らかように、本発明によれば、上記特定の表面処理を行った乾式シリカと湿式シリカとを併用してトナーの外部添加剤として使用することにより、得られるトナーの帯電の立ち上がり特性が良好であり、且つ、耐久性、環境安定性に優れた正帯電特性を付与することができるので、良好な画像品質及びMICR読み取り性能を長期間得る事ができる。
【0015】
【実施例】
以下の各外添用シリカを製造した。
シリカa(本発明の乾式シリカ)の製造
ヒュームドシリカ(アエロジル#130;日本アエロジル社製)100gをバイタミックスで撹拌しながら、H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3 5gとジメチルシリコーンオイル5gをトルエン15gに溶解した希釈溶液を徐々に滴下し、滴下後10分間強く撹拌した。その後150℃の高温槽で加熱し、解砕を行い、シリカaを得た。
【0016】
シリカb(本発明の乾式シリカ)の製造
ヒュームドシリカ(アエロジル#130;日本アエロジル社製)100gをバイタミックスで撹拌しながら、H2N(CH2)3Si(OCH3)3 5gとメチルフェニルシリコーンオイル5gをトルエン15gに溶解した希釈溶液を徐々に滴下し、滴下後10分間強く撹拌した。その後150℃の高温槽で加熱し、解砕を行い、シリカbを得た。
【0017】
シリカc(本発明の乾式シリカ)の製造
ヒュームドシリカ(アエロジル#130;日本アエロジル社製)100gをバイタミックスで撹拌しながら、C6H5NH(CH2)3Si(OCH3)35gとアルキル変性シリコーンオイル5gをトルエン15gに溶解した希釈溶液を徐々に滴下し、滴下後10分間強く撹拌した。その後150℃の高温槽で加熱し、解砕を行い、シリカcを得た。
【0018】
シリカd(比較例の乾式シリカ)の製造
ヒュームドシリカ(アエロジル#130;日本アエロジル社製)100gをバイタミックスで撹拌しながら、ジメチルシリコーンオイル5gをトルエン15gに溶解した希釈溶液を徐々に滴下し、滴下後10分間強く撹拌した。その後150℃の高温槽で加熱し、解砕を行い、シリカdを得た。
【0019】
シリカe(比較例の乾式シリカ)の製造
ヒュームドシリカ(アエロジル#130;日本アエロジル社製)100gをバイタミックスで撹拌しながら、H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3 5gをトルエン15gに溶解した希釈溶液を徐々に滴下し、滴下後10分間強く撹拌した。その後150℃の高温槽で加熱し、解砕を行い、シリカeを得た。
【0020】
シリカf(本発明の湿式シリカ)の製造
トルエン100ml中にH2N(CH2)3Si(OCH3)3 5g及びメチルハイドロジェンシリコーンオイル5gを溶解させた後、コロイダルシリカ(NipsilE−200;日本シリカ社製)100gを浸漬させた混合溶液とし、混合溶液を撹拌した後120℃で加熱、乾燥を行い、ピンミルを用いて解砕してシリカfを得た。
【0021】
シリカg(本発明の湿式シリカ)の製造
トルエン100ml中にH2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3 5g及びメチルフェニルシリコーンオイル5gを溶解させた後、コロイダルシリカ(NipsilE−200;日本シリカ社製)100gを浸漬させた混合溶液とし、混合溶液を撹拌した後120℃で加熱、乾燥を行い、ピンミルを用いて解砕してシリカgを得た。
【0022】
シリカh(比較例の湿式シリカ)の製造
トルエン100ml中にアルキル変性シリコーンオイル5gを溶解させた後、コロイダルシリカ(NipsilE−200;日本シリカ社製)100gを浸漬させた混合溶液とし、混合溶液を撹拌した後120℃で加熱、乾燥を行い、ピンミルを用いて解砕してシリカhを得た。
【0023】
シリカi(比較例の湿式シリカ)の製造
トルエン100ml中にC6H5NH(CH2)3Si(OCH3)35gを溶解させた後、コロイダルシリカ(NipsilE−200;日本シリカ社製)100gを浸漬させた混合溶液とし、混合溶液を撹拌した後120℃で加熱、乾燥を行い、ピンミルを用いて解砕してシリカhを得た。
以上シリカa〜iのシリカ原体とカップリング剤の種類及び量を表1に、ブローオフ帯電量と疎水化度を表2にまとめた。なお、対照用として未処理のシリカ原体(ref1,ref2)を用いた。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
疎水化度は以下の方法で測定した。
200mlビーカーに純水50mlを入れ、シリカ0.2gを添加する。ビーカーを撹拌しながらビューレットを用いて無水硫酸ナトリウムで脱水したメタノールを滴下し、液面上にシリカの存在が認められなくなった時点を終点として、滴下したメタノール量から下式の数1により疎水化度を算出した。
【0027】
【数1】
疎水化度(%)=(X/(50+X))×100
*式中Xはメタノール滴下量(ml)
【0028】
実施例1〜9
スチレン/アクリル樹脂(軟化点:123℃、Tg:65℃) 100重量部
針状マグネタイト 50重量部
電荷制御剤(TP−415;保土ケ谷化学社製) 4重量部
ワックス(ビスコールTS−200;三洋化成工業社製) 2.5重量部
【0029】
以上の組成物を通常知られている方法によって混合、混練、粉砕、分級し、平均粒径が10μmで7〜13μmの範囲に80wt%分布するトナー粒子とした。
前記トナー粒子に対し表3に示す組成でシリカ1およびシリカ2を添加した後、京セラ製プリンター(FS−3700)に組み込んで画像出力を行い、初期、30万枚印字後、高温高湿環境にて下記に示す項目を評価し、表4にまとめた。
【0030】
(1)MICR読み取り性
○:100%
×:100%未満
(2)地肌カブリ(目視判断)
○:カブリは良好
△:ややカブリを生じている
×:カブリはひどい
(3)帯電量(ブローオフ帯電量)
【0031】
【表3】
【0032】
【表4】
Claims (1)
- 磁性インクキャラクター認識印刷用トナーにおいて、
乾式法にて製造されたシリカ(乾式シリカ)を正帯電極性基を有するカップリング剤を用いて正帯電極性基を導入すると共にシリコーンオイルを用いて疎水化処理を行ったシリカ微粉末と、湿式法にて製造されたシリカ(湿式シリカ)を正帯電極性基を有するカップリング剤を用いて正帯電極性基を導入すると共にシリコーンオイルを用いて疎水化処理を行ったシリカ微粉末とを併用して、トナー粒子に外添したことを特徴とする磁性インクキャラクター認識印刷用正帯電トナー。
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