JP2009230066A

JP2009230066A - 電子写真用トナー

Info

Publication number: JP2009230066A
Application number: JP2008078654A
Authority: JP
Inventors: Yuta Suga; 雄太菅; Tadahiro Tsubaki; 忠洋椿
Original assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2028-03-25
Also published as: JP5071190B2

Abstract

【課題】予備混練や高剪断を必要とすることなく、トナー内添剤を微細に均一に分散させ、カブリや濃度ムラのない高画質の画像を形成することの可能な電子写真用トナーを提供すること。
【解決手段】結着樹脂、着色剤、カルナバワックス、及び１５〜３０質量％のアミロース含量を有する澱粉を含有し、前記澱粉の含有量は、前記結着樹脂１００質量部に対し１〜１０質量部であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真用トナーに係り、特に、カブリや濃度ムラのない高画質の画像を形成することの可能な電子写真用トナーに関する。

電子写真方式による画像形成は、一般に静電荷像をトナーにより現像して可視化し、現像により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。このような画像形成に用いられるトナーに対する要求性能は、益々高度になってきている。即ち、小粒径化、オイルレス化、低温定着化、高転写効率、高画質化である。これらに共通するトナーの要素技術としては、顔料、ＣＣＡ、ワックス等のトナー内添剤を微細に均一に分散させること、ＣＣＡの帯電を安定させること、及びワックスを離脱させないこと等である。

トナー内添剤の分散性向上技術の一例として、混練条件の最適化および各添加材料の表面処理等、様々の技術がある。また、分散性向上においては、予備混練（マスターバッチ化）することで分散レベルを向上する方法や、オープンロール型混練機を用いることにより混練物に高剪断力を加えて分散させる方法が、カラートナー製造方法において定常的に使用されている。

しかし、予備混練をすることは工程数の増加となり、また高剪断力を加えることは、余分なエネルギーの増加となったり、混練物の温度が上がり過ぎて、トナーの特性に悪影響を与える恐れもある。
なお、従来、トナーに澱粉を添加することは知られている。しかし、これらのトナーにおいて澱粉を加える目的は、接着剤として（例えば、特許文献１参照）や、識別用添加剤として（例えば、特許文献２参照）であり、トナー自体の特性を改善するものではなかった。

特開２００４−１２６２３０号公報

特開２０００−２９７２０５号公報

本発明は、以上のような事情の下になされ、予備混練や高剪断を必要とすることなく、トナー内添剤を微細に均一に分散させ、カブリや濃度ムラのない高画質の画像を形成することの可能な電子写真用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、着色剤、カルナバワックス、及び１５〜３０質量％のアミロース含量を有する澱粉を含有し、前記澱粉の含有量は、前記結着樹脂１００質量部に対し１〜１０質量部であることを特徴とする電子写真用トナーを提供する。

このような電子写真用トナーにおいて、前記結着樹脂として、ポリエステル樹脂又はスチレンアクリル樹脂を用いることが出来る。

本発明によると、予備混練や高剪断を必要とすることなく、トナー内添剤を微細に均一に分散させ、カブリや濃度ムラのない高画質の画像を形成することの可能な電子写真用トナーが提供される。

以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の１実施形態に係る電子写真用トナーは、離型剤としてカルナバワックスを含むとともに、１５〜３０質量％のアミロース含量を有する澱粉を１〜１０質量％含有することを特徴とする。
上述したように、従来、澱粉を含むトナーは知られている。しかし、これらのトナーにおいて澱粉を加える目的は、接着剤としてや、識別用添加剤としてであり、トナー自体の特性を改善するものではなかった。本発明では、離型剤としてカルナバワックスを含む原料混合物に澱粉を加えることにより、混練の際にカルナバワックスの分散性を向上させて、カルナバワックスをトナー中に微細に均一に分散させ、カブリや濃度ムラのない高画質の画像を形成することを可能とするものである。即ち、澱粉が樹脂とカルナバワックスとの相溶化剤として働き、カルナバワックスを樹脂中に微分散させ、カルナバワックスの樹脂からの離脱を防止することが出来る。

このような目的で加える澱粉としては、１５〜３０質量％のアミロース含量を有するものでなければならず、またそのトナー中の含有量は、１〜１０質量％である必要がある。３０質量％を超えるアミロース含量を有する澱粉を使用したのでは、トナー中の残水分が多くなり、環境安定性に影響を与え、カブリが増大してしまう。

結着剤、帯電制御剤、カルナバワックス、及び顔料からなる原料を用いて、粉砕法により製造される非磁性一成分カラートナーにおいて、原料混合物中に澱粉を添加した場合、混練時に澱粉とカルナバワックスとの相性が良く、カルナバワックスの離脱がおこらなくなる。これは、澱粉が樹脂中にカルナバワックスを分散させる中間極性を持っているためと考えられる。なお、澱粉のこのような作用は、カルナバワックスに対してのみ生じ、フィッシャートロプシュワックスやポリエチレンワックスでは、そのような作用は認められない。

また、澱粉は増粘安定剤としても作用し、安定した原材料の分散が得られ、トナー中においても保水剤として働き、安定した流動性が得られる。即ち、澱粉の持つ増粘安定性、粘結性、コロイド安定性、保水性などの様々な性質が、混合時や混練時に効果をあげ、トナーをより安定させるのである。また、澱粉は、生分解性を有するとともに、安価なので、環境的にもコスト的にも優れている材料であり、その使用は、多くの利点をもとらす。
粉砕法によるトナーの製造プロセスは、原料混合→混練→粗砕→微粉砕→分級→外添→篩別の各工程をたどる。この場合、結着樹脂、離型剤、顔料、及び帯電制御剤の原料混合物は、混練工程において溶融状態で強い剪断力を受け、分散する。この原料混合物に澱粉を加えることで、さらなる高分散化，安定した保水性が実現され、より安定したトナーの製造が可能となる。

現像に際しても、ワックスが混練の段階で高度に分散されているため、オフセットの無い高画質の画像が得られる。また、トナー粒子からのカルナバワックスの離脱がなくなるため、均一な帯電が行われ、カブリや濃度ムラの無い高画質の画像が得られる。
以下、本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーを製造する方法について、具体的に説明する。

まず、結着樹脂、着色剤、カルナバワックス、及び澱粉等を含む原料混合物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。
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、ポリエステル系樹脂及びスチレンアクリル樹脂が好ましい。

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。

混練機から排出された溶融混練物は、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、分級されて、所定の平均粒径の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、冷却には、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、粉砕には、衝突板式粉砕機等の気流粉砕機を用いることができ、分級には、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対し、外添剤としてシリカを加え、混合・攪拌することにより、電子写真用トナーが得られる。
以下、本発明の実施例と比較例を示し、本発明についてより具体的に説明する。
実施例１
ポリエステル樹脂（Ｔｍ：１３５℃、花王（株）製）１００質量部、２５質量％のアミロースを含む澱粉１０質量部、１号カルナバワックス（日本ワックス（株）製）３質量部、赤色顔料（セイカファーストカーミン１４７６Ｔ−７：大日精化（株）製）４質量部、帯電制御剤「ＬＲ−１４７」（日本カーリット（株）製）１質量部をヘンシェルミキサーで攪拌した後、２軸押出機で溶融混練した。

混練物を冷却した後、衝突版式粉砕機を用いて粉砕し、更に分級工程を経て、平均粒子径（６．０）μｍのトナー母体粒子を得た。得られたトナー母体粒子に、外添剤として疎水性シリカを添加し、ヘンシェルミキサー（羽根周速４０ｍ／ｓ）で攪拌し、トナー母体粒子に外添処理を施してトナー試料を作製した。

実施例２〜９
澱粉のアミロース含量及び澱粉の配合量を変えたことを除いて、実施例１と同様にして、８種のトナー試料を作製した。
比較例１〜４
原料に澱粉を加えなかったこと（比較例１）、アミロース含量６０質量％の澱粉を用いたこと（比較例２、３）、アミロース含量２５質量％の澱粉を１１質量部用いたこと（比較例４）を除いて、実施例１と同様にしてトナー試料を作製した。

実施例１０〜１２
赤色顔料（セイカファーストカーミン１４７６Ｔ−７：大日精化（株）製）の代わりに、青色含量（シアニンブルー４９２０：大日精化（株）製）を用いたこと（実施例１０）、黄色含量（パリオトールイエローＤ１１５５：ＢＡＳＦジャパン（株）製）を用いたこと（実施例１１）、黒色含量（カーボンブラックＭＯＧＵＬ−Ｌ：キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク（株）製）を用いたこと（実施例１２）を除いて、実施例１と同様にしてトナー試料を作製した。

実施例１３〜１６
ポリエステル樹脂の代わりにスチレンアクリル樹脂（Ｔｍ：１４０℃、三洋化成（株）製）を用い、顔料の種類を変えたことを除いて、実施例１と同様にして４種のトナー試料を作製した。
比較例５〜７
赤色顔料（セイカファーストカーミン１４７６Ｔ−７：大日精化（株）製）の代わりに、青色含量（シアニンブルー４９２０：大日精化（株）製）を用いたこと（比較例５）、黄色含量（パリオトールイエローＤ１１５５：ＢＡＳＦジャパン（株）製）を用いたこと（比較例６）、黒色含量（カーボンブラックＭＯＧＵＬ−Ｌ：キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク（株）製）を用いたこと（比較例７）を除いて、比較例１と同様にして３種のトナー試料を作製した。
比較例８〜１１
ポリエステル樹脂の代わりにスチレンアクリル樹脂（Ｔｍ：１４０℃、三洋化成（株）製）を用い、顔料の種類を変えたことを除いて、比較例１と同様にして４種のトナー試料を作製した。

比較例１２〜１４
１号カルナバワックス（日本ワックス（株）製）の代わりに、ＰＥワックスＬｉｃｏｗａｘＰＥ810（クラリアントジャパン社製）を用いたことを除いて、比較例５〜７と同様にして３種のトナー試料を作製した。
比較例１５〜１７
１号カルナバワックス（日本ワックス（株）製）の代わりに、フィッシャートロプシュワックスパラフリントＣ77（加藤洋行社輸入品）を用いたことを除いて、比較例５〜７と同様にして３種のトナー試料を作製した。
以上のトナー試料について、画像の均一性を以下のように評価した。

＜画像均一性＞
非磁性一成分現像装置「カシオページプレストＮ−５」（カシオ計算機（株）製：カラープリンタ毎分２９枚機）にトナーを実装し、通常環境（２５℃、５０％ＲＨ）において、普通紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ４サイズ）を用いてハーフトーン画像を印字し、画像の均一性を下記の評価基準で評価した。

○：濃度ムラがなく、均一なハーフトーン画像である。
△：若干濃度ムラが見られる。
×：濃度ムラが見られ、実用上、問題がある。
評価結果を下記表１及び表２に示す。

上記表１〜表３から、以下のことがわかる。
１５〜３０質量％のアミロース含量を有する澱粉を、結着樹脂１００質量部に対し１〜１０質量部含有するトナー試料（実施例１〜９）では、いずれも濃度ムラがなく、均一なハーフトーン画像が得られている。

これに対し、澱粉を加えなかったトナー試料（比較例１）、アミロース含量６０質量％の澱粉を用いたトナー試料（比較例２、３）、及び澱粉を１１質量部用いたトナー試料（比較例４）では、いずれも濃度ムラが見られた。
また、顔料及び結着樹脂の種類を変えても、１５〜３０質量％のアミロース含量を有する澱粉を、結着樹脂１００質量部に対し１〜１０質量部含有するトナー試料（実施例１０〜１６）では、いずれも濃度ムラがなく、均一なハーフトーン画像が得られている。

これに対し、顔料及び結着樹脂の種類を変えても、澱粉を加えなかったトナー試料（比較例５〜１１）では、いずれも濃度ムラが見られた。
また、ワックスとしてカルナバワックス以外のものを用いた試料（比較例１２〜１７）でも濃度ムラが見られたことから、澱粉とカルナバワックスが必須の組み合わせであることが判る。

Claims

結着樹脂、着色剤、カルナバワックス、及び１５〜３０質量％のアミロース含量を有する澱粉を含有し、前記澱粉の含有量は、前記結着樹脂１００質量部に対し１〜１０質量部であることを特徴とする電子写真用トナー。
前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂又はスチレンアクリル樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真用トナー。