JP4010435B2 - 非磁性一成分現像用トナー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真法等により感光体上に形成した静電潜像の現像に用いる非磁性一成分現像用トナーに関する。
【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、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、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ることも提案されている。
【０００３】
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、又はカブリが多く、トナーの消費量が多いという問題が生じていた。逆に、圧接力が高いと、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が上がることになり、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。
【０００４】
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、正極性感光体には正極性トナーが使用されることが多い。従来このような有機感光体を用いた反転現像に基づく非磁性一成分現像方式では、前記と同様に画像濃度、カブリ、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粒子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。
しかしながら上記従来の技術によってもまだ実用上充分な特性が得られていないのが現状である。
【０００５】
【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てなされたものであって、非磁性一成分現像方式において、画像濃度ムラ及びカブリが少なく、トナー消費量が少なくて転写効率のよい非磁性一成分現像用トナーを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が９９重量％以上であるアルミナ粒子、疎水性シリカ粒子及び球状のマグネタイトが、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子の表面に付着してなることを特徴とする有機感光体用の非磁性一成分現像用トナーである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の非磁性一成分現像用トナーに使用するアルミナ粒子は、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が９９重量％以上でなければならない。Ａｌ_２Ｏ_３含有量が９０重量％未満のアルミナ粒子では、画像濃度ムラ及びカブリが少ない非磁性一成分現像用トナーを得ることができない。また、トナー消費量が少なくて転写効率のよい非磁性一成分現像用トナーを得るためにはＡｌ_２Ｏ_３含有量が９９重量％以上のアルミナ粒子が必要である。
【０００８】
Ａｌ_２Ｏ_３含有量が９９重量％以上のアルミナ粒子は、原料であるボーキサイトから水酸化アルミニウムまたは遷移アルミナを得た後、この水酸化アルミニウムまたは遷移アルミナを大気中で焼成してアルミナ粒子を得るバイヤー法や、水酸化アルミニウムを水熱処理してアルミナ粒子を得る水熱処理法、水酸化アルミニウムにフラックスを添加して溶融して析出しアルミナ粒子を得るフラックス法、水酸化アルミニウムを鉱化剤の存在下で焼成してアルミナ粒子を得る方法、などの方法によって得ることができる。そして、バイヤー法においては、水酸化アルミニウムまたは遷移アルミナを大気中で焼成する際に高濃度の塩化水素ガスなどを用いて高温で焼成することによってＡｌ_２Ｏ_３を多く含有するアルミナ粒子を得ることができる。
アルミナ粒子のＡｌ_２Ｏ_３含有量は、蛍光Ｘ線定量分析法などによって測定することができる。
アルミナ粒子の体積平均粒子径は０．２〜５μｍであることが好ましい。
また、アルミナ粒子の表面には下記で述べる疎水性シリカ粒子で用いられる表面処理剤で処理されていてもよい。
上記アルミナ粒子は、トナー粒子１００重量部に対して０．０１〜１重量部付着させることが好ましい。０．０１重量部未満では個々のトナー粒子の摩擦帯電性を均一化しにくいため、トナー消費量が少なく転写効率のよい非磁性一成分現像用トナーを得にくく、１重量部より多い場合では画像濃度ムラ及びカブリ低減の効果が得られにくい。
【０００９】
本発明におけるトナー粒子の表面には、前記アルミナ粒子と共に疎水性シリカ粒子及び球状のマグネタイトが付着していることが必要である。
疎水性シリカ粒子及び球状のマグネタイトをアルミナ粒子と共にトナー粒子の表面に付着させることによって、トナー粒子個々の粒子の摩擦帯電性が均一化され、その結果、画像濃度ムラ及びカブリが少なく、トナー消費量が少なくて転写効率のよい非磁性一成分現像用トナーを得ることができる。
【００１０】
疎水性シリカ粒子としては、アミノシラン、側鎖にアミンを有するシリコーンオイル、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等の表面処理剤で表面処理されたシリカ粒子である。
上記アミノシランとしては、次式
Ｘ_mＳｉＹ_n
（式中、Ｘはアルコキシ基またはハロゲン原子、ｍは１〜３の整数、Ｙは１〜３級アミノ基を有する炭化水素基、ｎは１〜３の整数であり、ｍ＋ｎは４以下である。）で示され、次のような化合物を例示できる。
【化１】

またはポリアミノアルキルトリアルコキシシラン等を例示でき、これらは単独または２種以上の混合系で使用してもよい。
【００１１】
側鎖にアミンを有するシリコーンオイルとしては、次式
【化２】

（式中、Ｒ₁は水素、アルキル基、アリール基またはアルコキシ基を示し、Ｒ₂はアルキレン基またはフェニレン基を示し、Ｒ₃およびＲ₄は水素、アルキル基またはアリール基を示す。但し上記アルキル基、アリール基、アルキレン基およびフェニレン基はアミンを含有していてもよく、また帯電性を損なわない範囲でハロゲン等の置換基を有していてもよい。）で示される。
側鎖にアミンを有するシリコーンオイルは、市販品として入手することができ、例えば次の構造式
【化３】

（式中、Ｒ₁およびＲ₅は相互に独立してアルキル基またはアリール基を示し、Ｒ₂はアルキレン基、フェニレン基またはアミンを含むアルキル基を示し、Ｒ₃は水素、アルキル基またはアリール基を示し、ｍおよびｎは１以上の整数を示す。）で表される変性シリコーンオイルが好ましく用いられる。
【００１２】
シランカップリング剤は、分子中に２個以上の異なった反応基をもつ有機ケイ素単量体で、２個の反応基のうち１個は無機質と化学結合する反応基（例えばメトキシ基、エトキシ基、セロソルブ基等）であり、他の１個は有機材料と化学結合する反応基（例えばアミノ基）である。アミノ基含有シランカップリング剤が特に好ましく、これらの化合物として次のものが例示できる。
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、Ｎ−β（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アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γアミノプロピルトリメトキシシラン等。
上記表面処理剤により表面処理されたシリカとして市販されている製造元と商品名を例示すると次のとおりである。日本アエロジル社製のＲＡ２００ＨＳ、ヘキスト社製のＨＶＫ２１１５、ＨＶＫ２１５０等。
【００１３】
また疎水性シリカ粒子としては、シリカ粒子をジメチルジクロルシラン、ヘキサメチルジシラザン、オクチルトリメトキシシラン等のオルガノシラン系の表面処理剤で処理されたものでもよく、このようなものとしては日本アエロジル社製のＲ−９７２、Ｒ−９７４、Ｒ−９７６、Ｒ−８１１、Ｒ−８１２、Ｒ−８０５、Ｒ−２０２、ＲＸ−１７０等、またタルコ社製のタラノックス５００、ヘキスト社製のＨ２０００、キャボット社製のＴＳ−５３０等の商品名で販売されているものなどが挙げられる。
上記疎水性シリカ粒子は、トナー粒子１００重量部に対して０．０１〜１．５重量部付着させることが好ましい。０．０１重量部未満では画像濃度ムラ及びカブリ低減の効果がえられにくく、１．５重量部より多い場合では個々のトナー粒子の摩擦帯電性を均一化しにくいため、トナー消費量が少なく転写効率のよい非磁性一成分現像用トナーを得られにくい。
【００１４】
また、マグネタイトとしては、その大きさが電子顕微鏡による粒子解析により０．３〜３μｍのものが好ましい。マグネタイトは０．３〜３μｍの粒子径をもつマグネタイトをそのままトナー粒子の表面に付着させてもよい。または、一般的に市販されているマグネタイトは一次粒子径が０．２〜０．４μｍであって、複数の一次粒子により５〜１０μｍの凝集体を形成しているため、ヘンシェルミキサー等の混合機で凝集体を形成しているマグネタイトを離解させた後、トナー粒子の表面に付着せしめてもよい。
【００１５】
また、本発明に使用されるマグネタイトの形状は、マグネタイトがトナー粒子から離脱した場合に感光体ドラムを傷つけないため球状であることが必要である。マグネタイトの付着量は多すぎると感光体ドラムへの傷の発生が多くなり、少ないと帯電性の立ち上がりの向上に寄与しないため、トナー粒子１００重量部に対して０．１〜２重量部であることが好ましい。
【００１６】
アルミナ粒子、疎水性シリカ粒子及びマグネタイト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アルミナ粒子、疎水性シリカ粒子及びマグネタイトは、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、各粒子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。
【００１７】
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を含有し、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、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
【００１８】
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。
【００１９】
なお、本発明の非磁性一成分現像用トナーは正極性感光体または負極性感光体を使用する非磁性一成分現像装置に使用することができる。正極性感光体の場合には有機感光体、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、非磁性一成分現像用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現像用トナーを供給し、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。本発明の非磁性一成分現像用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、反転現像方式いずれにも適用できる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を説明する。
（実施例１）
・ポリエステル樹脂 ９０重量％
・カーボンブラック ７重量％
（三菱化学社製 商品名：＃４０）
・含金属染料 １重量％
（オリエント化学工業社製 商品名：ボントロンＳ−３４）
・低分子量ポリプロピレン ２重量％
（三洋化成工業社製 商品名：ビスコール５５０Ｐ）
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た後、二軸混練機を用いて１６５℃の温度で熱溶融混練し、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体積平均粒子径が９μｍのトナー粒子を得た。
なお、上記ポリエステル樹脂は、テレフタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸、ビスフェノールＡ・ポリオキシエチレン付加物、ビスフェノールＡ・ポリオキシプロピレン付加物及びエチレングリコールから縮重合されたもので、重量平均分子量は４．２８×１０⁴、数平均分子量は０．４３４×１０⁴、酸価は６ｍｇＫＯＨ／ｇである。
次に、上記トナー粒子１００重量部、Ａｌ₂Ｏ₃含有量が９９．７重量％のアルミナ粒子（体積平均粒子径：３μｍ）０．３重量部およびマグネタイト粒子（球状、平均粒子径：０．３μｍ）１重量部をヘンシェルミキサーで１０分間攪拌混合した後、更に、疎水性シリカ（キャボット社製 商品名：ＴＳ−５３０）０．５重量部を添加し２分間攪拌混合して本発明の非磁性一成分現像用トナーを得た。
【００２１】
（実施例２）
実施例１において、アルミナ粒子としてＡｌ₂Ｏ₃含有量が９９．９重量％のアルミナ粒子０．３重量部を使用した以外は同様にして本発明の非磁性一成分現像用トナーを得た。
【００２２】
（比較例１）
実施例１において、アルミナ粒子を使用しない以外は同様にして比較用の非磁性一成分現像用トナーを得た。
【００２３】
（比較例２）
実施例１において、アルミナ粒子としてＡｌ₂Ｏ₃含有量が８５．８重量％のアルミナ粒子０．３重量部を使用した以外は同様にして比較用の非磁性一成分現像用トナーを得た。
【００２４】
実施例及び比較例で得られた非磁性一成分現像用トナーを負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にセットし下記の特性を評価し、得られた結果を表１に示した。
（１）画像濃度、カブリおよび黒ベタ再現性
画像濃度は黒ベタ画像部をマクベス社製反射濃度計ＲＤ−９１４で測定し、カブリは非画像部を日本電色工業社製色差計Color meter ZE2000で測定したものである。黒ベタ再現性は黒ベタ画像部を目視にて評価し、画像濃度にムラがないものを○、ムラが少しあるものを△、ムラが多くあるものを×とした。
これらの特性についてコピー１０枚後（初期）と２００００枚の連続プリント後に評価した。
（２）トナー消費量および転写効率
トナー消費量および転写効率は２００００枚プリント後において次式により求めた。
【００２５】
【数１】

【００２６】
【数２】

【００２７】
【表１】

【００２８】
表１によれば本発明の非磁性一成分現像用トナーは画像濃度において１．４０以上、カブリが０．３２以下で黒ベタ再現性に問題がなく、トナー消費量が少なくて且つ転写効率も８７％以上という優れた特性を有するものであった。
これに対して、比較例１及び２は黒ベタ再現性やカブリに問題があり、トナー消費量も１０００枚あたり３０ｇ以上であって、転写効率も８０％未満という実用上問題を有する結果であった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の非磁性一成分現像用トナーは、非磁性一成分現像装置に適用した場合、カブリが少なく、黒ベタ再現性に優れ、且つ転写性が良好な画像特性が得られる。

Claims (1)

1. Ａｌ_２Ｏ_３含有量が９９重量％以上であるアルミナ粒子、疎水性シリカ粒子及び球状のマグネタイトが、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子の表面に付着してなることを特徴とする有機感光体用の非磁性一成分現像用トナー。