JP3696798B2 - Ｍｉｃｒ用トナー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真現像方式のプリンターや複写機において、磁気読み取りの印刷に用いられる非磁性一成分現像方式用ＭＩＣＲ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ＩｎｋＣｈａｒａｃｔｅｒ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）用トナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気インキ文字認識（ＭＩＣＲ）は、画像を磁化し磁気ヘッドにより読み出す方式であり、手形、小切手、有価証券、チケットなどにおいて、偽造・変造防止、または識別、分類等の処理を効率良く行うために考案された。磁気画像の作成は、通常、磁性インキを用いてオフセット印刷などでなされるので簡便ではない。小型の印刷機として感熱転写方式のものがあるが、この方式はＭＩＣＲ文字のみの印字を行う単機能機がほとんどであるために、ＭＩＣＲ文字以外の文字やグラフィックスの印字行うことができなかった。そこで近年、ＭＩＣＲに使われる書類を、特に小切手、手形を電子写真現像方式で簡単に作成することが行われるようになってきた。電子写真現像方式には、大別して二成分現像方式、磁性一成分現像方式及び非磁性一成分現像方式とがあるが、二成分現像方式は、一成分現像方式に比べ機械が大型になるので簡便とは言えない。
【０００３】
そこでＭＩＣＲ用の現像方式として、磁性又は非磁性一成分現像方式が注目されるようになった。
磁性一成分方式は、現像スリーブ上の磁界によってトナーの現像性を制御する方式であり、磁性体を含んだ一般的な磁性一成分用トナーの改良で比較的容易にＭＩＣＲ用の印刷が可能であり、ＭＩＣＲ読取りが可能な画像が得られるものの、グラフィック性等の一般書類に必要な画像を満足していないのが実状である。一方、非磁性一成分方式は、現像スリーブ上の帯電量でトナーの現像性を制御する方式であり、磁性体を含まない一般的な非磁性一成分用のトナーでは全くＭＩＣＲ用として機能しない。従って、先ず第一にトナーに磁性体を含有させることが必要となる。ここに、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等の結着樹脂にマグネタイト等の磁性体を４０〜７０％含有した従来技術による磁性トナーをＭＩＣＲ用として使うと、磁性体が帯電量を下げる作用をし、一般の非磁性一成分用トナーによる画像と比較して、カブリが多く、細線の周辺にトナーの飛び散りが多い等の現象が生じ、ＭＩＣＲシステムの読取機のリーダーソーターでの読取エラーの原因となるし、書類として必要な良好なグラフィック性を実現できないという問題を有するものであった。また、非磁性一成分方式のスリーブの材質はウレタンゴムなど軟質のものであるため、磁性トナー中の磁性体がスリーブ表面を傷付け、その傷の部分にトナーの成分が蓄積し、正常な画像を得られなくなり、現像スリーブを頻繁に交換しなければならないという問題が発生した。
また、ＭＩＣＲ書類はその使用過程で、画像が磁気ヘッドで１０回以上も摺擦されるので耐摺擦性も重要であり、ＭＩＣＲ用トナー中に各種のワックス類を添加することが、特開平６−２８２１００号、特開平６−４３６８９号、特開平７−２７１０８５号に開示されているが、単なる画像としては問題なくても、磁気読み取りでは問題を起すことが多々あり、非磁性一成分現像方式のプリンターに使用可能なＭＩＣＲ用トナーは存在しなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、非磁性一成分現像方式のプリンターで使用しても現像スリーブを傷つけず、磁気ヘッドに対する耐摺擦性を有し、適正な信号強度により読取りエラーを生ずることなく、しかも画像濃度やカブリなどの画質の点も問題ない、非磁性一成分方式のプリンターに使用可能なＭＩＣＲ用トナーを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、現像スリーブにトナーを供給し、層規制部材によりトナーの薄層を現像スリーブ上に形成するとともに、該トナーに電荷を与え、静電潜像を保持する感光体に移動させて、静電潜像を現像し、次いで用紙に転写を行う非磁性一成分現像方式に使用されるトナーであって、結着樹脂、磁性体及びワックスを含有し、かつトナー中に該磁性体を１５〜４０重量％含有してなり、ＢＥＴ比表面積が０．７０〜１．００ｍ^２／ｇであることを特徴とするＭＩＣＲ用トナー。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の非磁性一成分用ＭＩＣＲ用トナーは、結着樹脂、磁性体及びワックスを主成分とするものである。また、必要に応じて、電荷制御剤、着色剤、その他の添加剤を含有させてもよい。さらに、トナー表面には流動化剤を付着させることが好ましい。
【０００７】
本発明のトナーの結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエン、スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体等のスチレン並びにその置換体の単独重合体及びそれらの共重合体、；スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸−ｎ−ブチル共重合体等のスチレンとアクリル酸エステルとの共重合体；スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸−ｎ−ブチル共重合体等のスチレンとメタクリル酸エステルとの共重合体；スチレンとアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルとの多元共重合体；その他スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−アクリルニトリルインデン共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレンと他のビニル系モノマーとのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸フェノール樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、石油樹脂、塩素化パラフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、等が単独又は混合して使用できる。
本発明は、これらの中でもスチレンーアクリル酸エステル共重合体樹脂及びポリエステル樹脂が好ましく使用され、ポリエステル樹脂が特に好ましい。
【０００８】
本発明のＭＩＣＲ用トナーに配合する磁性体は、特に限定されないが、ＭＩＣＲシステムの読取機で適正な信号強度を得られ、かつ、トナーの帯電性を損なわないよう選択する。好ましくはマグネタイト粒子であり、粒状マグネタイトと針状マグネタイトとを併用することが上記特性を満足するためにより好ましい。
さらに又、本発明のＭＩＣＲ用トナーに配合する磁性体の含有量がトナー中に１５〜４０重量％である。この場合、磁性体の含有量１５重量％以下では、信号強度に必要な残留磁化が得られず、一方、４０重量％を越えると定着強度が低下して耐摺擦性が低下したり、帯電量が不足気味になったり、信号強度が適正範囲の上限を越えるなどの問題を生じる。
なお、本発明でいう粒状マグネタイトとは、不定形、球形、六面体、八面体などを包含する。
本発明で使用する磁性体の残留磁化は、５〜５０ｅｍｕ／ｇが好ましく、８〜４０ｅｍｕ／ｇがより好ましい。残留磁化が５０ｅｍｕ／ｇを越えると信号強度が過剰になり、一方、５ｅｍｕ／ｇ未満であると信号強度が不足し、いずれの場合も読取りエラーの原因となる。
なお、必要に応じて、他の磁性体と併用することもできる。
【０００９】
本発明はワックスを含有することが必要である。ワックスは現像スリーブの傷付き防止と、磁気ヘッドでの耐摺擦性及び耐オフセット性に寄与する。ワックスとしては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等のポリオレフィン系ワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、カルナバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックスなどがあげられる。そして、これらのワックスを単独又は混合して使用することができるが、それらの中でも請求項４で特定するようにポリオレフィン系ワックスが好ましく、特に低分子量ポリエチレンが好ましい。低分子量ポリエチレンは、磁性体が現像スリーブの表面を傷つけるのを防ぐ作用がもっとも顕著で、 現像スリーブの汚染は少なく、現像スリーブの寿命は一般の非磁性一成分現像用トナーと同等である。また転写効率も高く、ＯＰＣ汚染（フィルミング）も発生せず、さらに磁気ヘッドでの耐摺擦性、耐オフセット性も良好である。
ワックスの含有量は、トナー全体に対し、１．０〜１５重量％が好ましく、１．５〜５．０重量％がより好ましい。ワックスが１．０重量％未満では離型剤としての効果が少なく、現像スリーブ表面の傷付きや転写効率，ＯＰＣ汚染、耐オフセット性や耐摺擦性に問題を生じ、１５重量％を越えると保存安定性に問題を生じる。
【００１０】
また、本発明の非磁性一成分現像方式用ＭＩＣＲ用トナーには、帯電制御剤を添加することが好ましい。正帯電性の帯電制御剤としては、例えばニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物、トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の第四級アンモニウム塩、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレートを単独あるいは２種類以上組み合わせて用いることができる。この中でも特にニグロシン系化合物、第四級アンモニウム塩が好ましく用いられる。好ましい添加量は０．１〜５重量％である。
負帯電性の帯電制御剤としては、例えばアセチルアセトン金属錯体、モノアゾ金属錯体、ナフトエ酸あるいはサリチル酸系の金属錯体または塩等の有機金属化合物、キレート化合物、カリックスアレーン化合物、ホウ素含有有機物等を単独あるいは２種類以上組み合わせて用いることができる。この中でも特にサリチル酸系金属錯体、モノアゾ金属錯体が好ましく用いられる。好ましい添加量は０．１〜５重量％である。
また、これらを単独又は混合して使用してもかまわない。
なお、本発明のトナーは、負帯電性であることが好ましいが、上記帯電制御剤を適宜使用することで調整可能である。
【００１１】
本発明の非磁性一成分現像方式用ＭＩＣＲ用トナーは、マグネタイト等の黒色の磁性体を含有している場合、着色剤を使わなくても支障ないが、必要な場合、着色剤を使用できる。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、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クサレート、ランプブラック、ローズベンガル、ローダミン系染料、アントラキノン染料、モノアゾ及びジスアゾ系顔料、これらの混合物及びその他を挙げることができる。これらの着色剤は、十分な画像濃度の可視像が形成される割合で含有されることが必要であり、通常結着樹脂１００重量部に対して２０重量部以下の割合が好ましい。
【００１２】
また、感光体を保護すると共に、現像特性を劣化させることなく、高品質の画像を得るために、本発明のトナーには高級脂肪酸、オレフィンー無水マレイン酸共重合体類などを適宜添加してもよい。
【００１３】
上記材料からなる本発明のトナーは、適度な丸みの形状と、滑らかな表面状態を維持するためにＢＥＴ比表面積が０．７０〜１．００ｍ^２／ｇであることを要する。
この場合、ＢＥＴ比表面積が０．７０ｍ^２／ｇ未満では丸みが付きすぎて過剰な流動性を示し十分な摩擦帯電が得られず画像濃度の低下を招く。一方、１．００ｍ^２／ｇを超えて大きいとトナーの形状が角張り、表面の凹凸が著しくなり現像スリーブを傷付ける問題を発生する。
又、本発明のトナーは、請求項２にて特定するように、上記に記載のトナーの表面に流動化剤付着したトナーであって、流動化剤付着前の嵩密度をＡ（ｇ／ｃｍ^３）、付着後の嵩密度をＢ（ｇ／ｃｍ^３）としたとき、Ｂ／Ａが、１．０＜Ｂ／Ａ≦１．２の関係を有することが必要である。
この場合、Ｂ／Ａが１．０以下の場合は、流動性不足のため安定し且つ十分なトナー層厚を得られず画像が不均一となる。一方、１．２を超えて大きいとトナーの流動性過多の状態となり、カブリの増加、多数枚プリントの過程で画像濃度の低下や信号強度の適性範囲の逸脱の問題を生ずる。
又、本発明のトナーは、請求項３にて特定するように、上記請求項１又は請求項２に記載のトナーの個数平均粒子径が７〜１２μｍであることが好ましい。
この場合、個数平均粒子径が７μｍ未満であると、カブリの増大、転写効率の低下の問題を生じ、一方、１２μｍを超えて大きいと、画線が太くなったり、細線が良好に再現できないなどの問題を生ずるので好ましくない。
さらに又、本発明のトナーは、請求項５にて特定するように、請求項２に記載のＭＩＣＲ用トナーの流動化剤付着後のトナーの嵩密度Ｂが、０．４５〜０．５２ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。この場合、トナーの嵩密度Ｂが０．４５ｇ／ｃｍ^３未満であると、トナー粒子間の摩擦が大きすぎて現像スリーブ上のトナー層が不均一となり、一方、０．５２ｇ／ｃｍ^３を超えて大きいとトナー粒子間の摩擦が小さくなり帯電量が減少するので、画像濃度が下がり、カブリや飛び散りが増加し感光体汚染による黒点の発生も増える恐れがある。
【００１４】
さらに、本発明のＭＩＣＲ用トナーは、丸みを有しているので、現像スリーブ周辺で行われるトナー粒子相互の摩擦、トナー粒子とスリーブ間での摩擦が十分に行われず必要な帯電量が得られにくくなり、カブリや現像量過多の原因となるため、流動化剤をトナー表面に付着させることが好ましい。流動化剤としてはシリカや酸化チタンなどに代表されるが、疎水性シリカが好ましい。
本発明で使用する疎水性シリカは、請求項６で特定するように、シリコーンオイルで処理され、ＢＥＴ比表面積が３０〜８０ｍ^２／ｇであることが好ましい。８０ｍ^２／ｇを超えると本発明のトナーの帯電性を低下させる。３０ｍ^２／ｇ未満ではトナーの流動性保持に効果なく保存安定性に問題を生じる。
また、必要に応じてシリカ以外の金属酸化物を付着させてもよいが、ＢＥＴ比表面積はシリカと同様に、３０〜８０ｍ^２／ｇであることが好ましい。
本発明は、溶融混練・粉砕法のみならず、重合法にて作製するトナーにも適用できる。
本発明のトナーが適用される非磁性一成分現像方式は、例えば特開平１１−２０２５４６号に記載のように、現像スリーブにトナーを供給し、層規制部材によりトナーの薄層を現像スリーブ上に形成するとともに該トナーに電荷を与え、静電潜像を保持する感光体ドラムに接触させて静電潜像を現像し、次いで用紙に転写を行う方法が挙げられる。
また、本発明はＭＩＣＲ用に限らず、一般の非磁性一成分方式のプリントにも使用可能である。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を説明する。なお、配合部数は全て重量部を意味する。
＜実施例１＞
・ ポリエステル樹脂 ７５．０部
（三菱レイヨン社製 商品名：ＦＣ―６６４）
・ 負帯電性帯電制御剤 ０．５部
（オリエント化学工業社製 商品名：ボントロンＳ−４４）
・ マグネタイト ２２．５部
（（チタン工業社製 商品名：ＢＬ−５００、残留磁化８．５ｅｍｕ／ｇ、飽和磁化７５ｅｍｕ／ｇ）と（関東電化工業社製 商品名：ＣＪ−３０００Ｂ残留磁化３４．３ｅｍｕ／ｇ、飽和磁化８３．２ｅｍｕ／ｇ）の併用）
・ ポリエチレンワックス ２．０部
（ヘキスト社製 商品名：ＰＥ−１９０）
上記原料をスーパーミキサーで乾式混合し、二軸押出混練機で熱溶融混練して混練物を得た後、ジェットミルで粉砕、乾式気流分級機で分級して個数平均粒子径が９．５μｍ、ＢＥＴ比表面積が０．８０ｍ^２／ｇトナーを得た。このトナー粒子は丸みを帯びており表面は滑らかであった。
上記トナー１００部に対し、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ^２／ｇでシリコーンオイル処理された疎水性シリカ０．４０重量％添加し、ヘンシェルミキサー内で５分間攪拌し、該トナー表面に付着させ本発明のＭＩＣＲ用トナーを作製した。このトナーのシリカ付着前の嵩密度は０．４３ｇ／ｃｍ^３、付着後の嵩密度Ｂは０．４７ｇ／ｃｍ^３であって、Ｂ／Ａは１．０９であった。。
＜実施例２＞
粉砕条件を調整し，ＢＥＴ比表面積を０．９０ｍ^２／ｇにした以外は実施例１と同様にして、本発明のＭＩＣＲ用トナーを作製した。このトナーのシリカ付着前の嵩密度Ａは０．４２ｇ／ｃｍ^３、付着後の嵩密度Ｂは０．４６ｇ／ｃｍ^３でＢ／Ａは１．１０であった。
＜実施例３＞
粉砕条件を調整し、ＢＥＴ比表面積を０．７５ｍ^２／ｇにした以外は実施例１と同様にして．本発明のＭＩＣＲ用トナーを作製した。このトナーのシリカ付着前の嵩密度Ａは０．４５ｇ／ｃｍ^３、付着後の嵩密度Ｂは０．４９ｇ／ｃｍ^３でＢ／Ａは１．０９であった。
【００１６】
＜比較例１＞
粉砕条件を調整し、ＢＥＴ比表面積を１．１０ｍ^２／ｇ、嵩密度Ａを０．３８ｇ／ｃｍ^３とした以外は実施例１と同様にして、比較用のトナーを得た。このトナー粒子は角張っており、表面には凹凸が見られた。シリカ付着後のトナーの嵩密度Ｂは０．４２ｇ／ｃｍ^３であるので、Ｂ／Ａは１．１１であった。
＜比較例２＞
粉砕条件を調整し、ＢＥＴ比表面積を０．６５ｍ^２／ｇ、嵩密度Ａを０．５０ｇ／ｃｍ^３とした以外は実施例１と同様にして、比較用のトナーを得た。シリカ付着後のトナーの嵩密度Ｂは０．５５ｇ／ｃｍ^３であるので、Ｂ／Ａは１．１０であった。
【００１７】
＜評価試験＞
市販の非磁性一成分方式のプリンター（プリント速度 Ａ４：１６枚／分）を用いて実施例、比較例のトナーでプリントし、画像濃度、カブリ、文字周り飛び散り、文字中抜け、転写効率、信号強度、感光体（ＯＰＣ）及び現像スリーブ汚染を評価した。
＊評価方法は下記のとおりである。
１） 画像濃度：マクベス社の反射濃度計（ＲＤ９１４）で２５ｍｍ×２５ｍｍのベタ画像の初期と１万枚後の濃度を測定した。
２） カブリ：非画像部の白色度を日本電色社製色差計ＺＥ２０００で測定し、（プリント前の白色度−プリント後の白色度）をカブリの値とした。
３） 文字周り飛び散り：文字の周りのトナーの飛び散りをルーペで観察した。
○ 飛び散りなし、× 飛び散りあり
４） 文字中抜け：文字でのトナーの抜けを目視で観察した。
○抜けなし、× 抜けあり
５） 転写効率：耐刷テスト前後で、トナーカートリッジ重量とトナー回収部重量とを測定し、トナーカートリッジの重量減少量をトナー消費量ａとし、トナー回収部の重量増加量をトナー回収量ｂとし、（ａ−ｂ）／ａ×１００を転写効率とした。
６） 信号強度（％） ：ＭＩＣＲ文字のリーダーにＭａｇｔｅｋ社ＭＩＮＩ ＭＩＣＲ ＲＳ２３２を使用して、５０００枚コピーの最初と１０００枚毎の信号強度を測定した。この信号強度は７０〜２００％であればＭＩＣＲシステムの読取機のリーダーソーターで読取りエラーを生じないとされている。
７） ＯＰＣ及び現像スリーブの汚染発生枚数：汚染を目視で観察し、発生し始めた枚数を記録した。
【００１８】
結果を表１．に示した。
【表１】

実施例１，２、３は、画像濃度、カブリ、文字周り飛び散り、文字中抜け、転写効率、信号強度及びＯＰＣ及び現像スリーブ汚染発生とも問題なかった。
比較例１は、流動性が低いので、画像濃度が低いほか文字周り飛び散り及び文字中抜けがあり、転写効率も低目であり、信号強度は低目で適正範囲下限の７０％以下も出た。また、早期より現像スリーブ融着があった。
比較例２は、流動性が上がりすぎ、現像スリーブの帯電性が下がることにより、画像濃度が低目でカブリが高く、文字周り飛び散りもあった。また２０００枚でＯＰＣ上に汚染による黒点が発生した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の効果は、非磁性一成分現像方式のプリンターで使用しても現像スリーブを傷付けず、磁気ヘッドに対する耐摺擦性を有し、適正な信号強度により読取りエラーを生ずることなく、しかも画像濃度やカブリなどの画質の点も問題ない非磁性一成分用現像方式のプリンターに使用可能なＭＩＣＲ用トナーを提供することができることにある。

Claims (6)

1. 現像スリーブにトナーを供給し、層規制部材によりトナーの薄層を現像スリーブ上に形成するとともに、該トナーに電荷を与え、静電潜像を保持する感光体に移動させて、静電潜像を現像し、次いで用紙に転写を行う非磁性一成分現像方式に使用されるトナーであって、結着樹脂、磁性体及びワックスを含有し、かつトナー中に該磁性体を１５〜４０重量％含有してなり、ＢＥＴ比表面積が０．７０〜１．００ｍ^２／ｇであることを特徴とするＭＩＣＲ用トナー。
2. 請求項１に記載のトナー表面に流動化剤を付着したトナーであって、該流動化剤付着前の嵩密度をＡ（ｇ／ｃｍ^３）、付着後の嵩密度をＢ（ｇ／ｃｍ^３）としたとき、Ｂ／Ａが、１．０＜Ｂ／Ａ≦１．２であることを特徴とするＭＩＣＲ用トナー。
3. 個数平均粒子径が７〜１２μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＭＩＣＲ用トナー。
4. ワックスが低分子量ポリエチレンワックスであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＭＩＣＲ用トナー。
5. 流動化剤付着後のトナーの嵩密度が、０．４５〜０．５２ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項２に記載のＭＩＣＲ用トナー。
6. 流動化剤が、シリコーンオイル処理され、かつＢＥＴ比表面積が３０〜８０ｍ^２／ｇであることを特徴とする請求項２に記載のＭＩＣＲ用トナー。