JP2010169764A - Electrophotographic toner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真トナーに係り、特に、結着樹脂中に生分解性樹脂を含む電子写真トナーに関する。 The present invention relates to an electrophotographic toner, and more particularly to an electrophotographic toner containing a biodegradable resin in a binder resin.
電子写真方式による画像形成は、静電荷像をトナーにより現像して可視化し、得られたトナー像を用紙に転写した後、熱と圧力により定着させることにより行う。このような画像形成に用いるトナーとしては、結着樹脂に着色剤や帯電制御剤などを配合した混合物を混練し、粉砕して所定の粒度分布に調整したものが使用される。 Image formation by electrophotography is performed by developing and visualizing an electrostatic image with toner, transferring the obtained toner image onto a sheet, and then fixing it with heat and pressure. As the toner used for such image formation, a toner prepared by kneading a mixture of a binder resin and a colorant or a charge control agent, and adjusting the particle size distribution by pulverization is used.
従来、結着樹脂にはスチレン・アクリル樹脂や、ポリエステル樹脂などの石油由来の樹脂が使用されている。近年、環境への配慮から、廃棄時に環境への負荷の少ない生分解性樹脂、さらには、再生可能資源からつくられるバイオマス由来の樹脂を、トナー用樹脂として用いる方法が提案されている。これらの生分解性樹脂やバイオマス由来のプラスチックは、バイオプラスチックと呼ばれ、化石資源の消費を削減し、大気中の二酸化炭素濃度の上昇を抑制するものと期待されている。 Conventionally, petroleum-derived resins such as styrene / acrylic resins and polyester resins have been used as binder resins. In recent years, in consideration of the environment, a method has been proposed in which a biodegradable resin having a low environmental impact at the time of disposal, or a biomass-derived resin made from renewable resources, is used as a toner resin. These biodegradable resins and biomass-derived plastics are called bioplastics and are expected to reduce the consumption of fossil resources and suppress the increase in the concentration of carbon dioxide in the atmosphere.
バイオプラスチックのうち、現在最も有望な樹脂のひとつがポリ乳酸である。ポリ乳酸は融点が170℃程度、ガラス転移点が60℃程度、分子量が10〜15万程度の結晶性ポリエステルである。現在では、食品用包装材、容器などに使用されている。また、ポリ乳酸に耐熱性、高耐久性を付加し、携帯電話の筐体などに使用することも始められている。 One of the most promising resins among bioplastics is polylactic acid. Polylactic acid is a crystalline polyester having a melting point of about 170 ° C., a glass transition point of about 60 ° C., and a molecular weight of about 1 to 150,000. Currently, it is used for food packaging materials and containers. In addition, heat resistance and high durability have been added to polylactic acid, and it has also begun to be used for mobile phone cases and the like.
しかしながら、ポリ乳酸をそのままトナー用樹脂として使用する場合、硬く、粉砕性が悪いことと、軟化温度が高く、低温定着に向かないという問題があった。 However, when polylactic acid is used as a resin for toner as it is, there are problems that it is hard and has poor grindability, and has a high softening temperature and is not suitable for low-temperature fixing.
そのような問題を解決するために、ポリ乳酸に植物系のワックスを多量に添加する提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この提案では、ワックスを多量に添加することでトナーの軟化温度を下げることは可能となるが、ワックス成分によりトナーが凝集し易くなるため、分級効率の低下による生産性が悪化し、また、トナーの流動性が悪化することで、現像機内でのトナー搬送性が劣るなどの問題が発生する。 In order to solve such a problem, proposals have been made to add a large amount of plant wax to polylactic acid (see, for example, Patent Document 1). However, in this proposal, it is possible to lower the softening temperature of the toner by adding a large amount of wax, but the toner easily aggregates due to the wax component, so that the productivity due to the lowering of the classification efficiency deteriorates. As the toner fluidity deteriorates, problems such as inferior toner transportability in the developing machine occur.
また、ポリ乳酸系生分解性樹脂にテルペンフェノール共重合体と特定のワックスとを配合する提案がある(例えば、特許文献2参照)。この提案では、ポリ乳酸の強靭さと、樹脂強度は低いが低温定着性には有効であるテルペンフェノール共重合体をブレンドすることで、耐久性を損なうことなく、良好な低温定着性と粉砕性を両立させることができる。 There is also a proposal of blending a terpene phenol copolymer and a specific wax into a polylactic acid-based biodegradable resin (see, for example, Patent Document 2). This proposal blends the toughness of polylactic acid and the terpene phenol copolymer, which has low resin strength but is effective for low-temperature fixability, to achieve good low-temperature fixability and grindability without sacrificing durability. Both can be achieved.
しかしながら、ポリ乳酸系生分解性樹脂の配合量は30重量%程度が限界であり、これ以上配合量を増やすと、粉砕性が悪化し、トナーを作成することが困難となってしまう。また、溶融粘度も高くなり、低温定着性が悪化してしまう。 However, the blending amount of the polylactic acid-based biodegradable resin is limited to about 30% by weight. If the blending amount is further increased, the grindability is deteriorated and it becomes difficult to prepare a toner. Also, the melt viscosity becomes high, and the low-temperature fixability deteriorates.
また、低温定着性、定着安定性のため、生分解性樹脂に軟化点の異なる2種類の樹脂を配合する提案もある(例えば、特許文献3参照)。この提案では、低軟化点樹脂が高軟化点樹脂と生分解性樹脂のつなぎの役割を果たし、結着樹脂中に生分解性樹脂が均一に分散される。しかしながら、生分解性樹脂の結着樹脂中の配合率は13質量%程度、多くても33質量%が限界である。明確な記載はないが、その原因のひとつとして、生分解性樹脂の配合割合をこれ以上増やすと、生分解性樹脂の分散不良が起こり、耐久性、粉砕性が悪化するためと考えられる。 In addition, there is a proposal of blending two types of resins having different softening points into a biodegradable resin for low temperature fixability and fixing stability (for example, see Patent Document 3). In this proposal, the low softening point resin serves as a bridge between the high softening point resin and the biodegradable resin, and the biodegradable resin is uniformly dispersed in the binder resin. However, the blending ratio of the biodegradable resin in the binder resin is about 13% by mass, and at most 33% by mass is the limit. Although there is no clear description, it is considered that one of the causes is that if the blending ratio of the biodegradable resin is further increased, the biodegradable resin is poorly dispersed and the durability and grindability are deteriorated.
以上のように、生分解性樹脂、バイオマスプラスチックをトナーの結着樹脂の主成分とするには課題が多く、その一部を置き換えた場合でも、配合量が限られており、良好な特性を維持しつつ、より多くの生分解性樹脂、バイオマスプラスチックを配合できることが望まれている。 As described above, there are many problems in using biodegradable resins and biomass plastics as the main component of the binder resin for toners. It is desired that more biodegradable resins and biomass plastics can be blended while maintaining.
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされ、結着樹脂として生分解性樹脂を含み、良好な粉砕性及び定着性が得られ、濃度安定性及び耐久性の優れた電子写真トナーを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and provides an electrophotographic toner that includes a biodegradable resin as a binder resin, provides good pulverization and fixing properties, and has excellent density stability and durability. The purpose is to do.
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、結着樹脂として非晶質ポリ乳酸を含有し、結着樹脂中のD−乳酸濃度が10〜40モル%であることを特徴とする電子写真用トナーを提供する。 In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention includes an amorphous polylactic acid as a binder resin, and the concentration of D-lactic acid in the binder resin is 10 to 40 mol%. Provide photographic toner.
かかる電子写真用トナーにおいて、前記結着樹脂として非晶質ポリ乳酸と結晶性ポリ乳酸とを含有することが出来る。この場合、前記結着樹脂中の非晶質ポリ乳酸の量を、結着樹脂中のD−乳酸濃度が10〜40モル%となるような量とすることが出来る。 In such an electrophotographic toner, amorphous polylactic acid and crystalline polylactic acid can be contained as the binder resin. In this case, the amount of the amorphous polylactic acid in the binder resin can be set such that the D-lactic acid concentration in the binder resin is 10 to 40 mol%.
本発明によると、結着樹脂として生分解性樹脂を含み、良好な粉砕性及び定着性が得られ、濃度安定性及び耐久性の優れた電子写真トナーが提供される。 According to the present invention, there is provided an electrophotographic toner that includes a biodegradable resin as a binder resin, provides good pulverization properties and fixing properties, and is excellent in density stability and durability.
以下、本発明の種々の実施形態について説明する。 Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described.
本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーは、結着樹脂として非晶質ポリ乳酸を含有し、結着樹脂中のD−乳酸濃度が10〜40モル%であることを特徴とする。 The electrophotographic toner according to an embodiment of the present invention includes amorphous polylactic acid as a binder resin, and a D-lactic acid concentration in the binder resin is 10 to 40 mol%.
本明細書において、非晶質ポリ乳酸とは、D−乳酸濃度が10モル%以上、又はL−乳酸濃度が90モル%未満のポリ乳酸をいう。 In this specification, the amorphous polylactic acid refers to polylactic acid having a D-lactic acid concentration of 10 mol% or more or an L-lactic acid concentration of less than 90 mol%.
結着樹脂中に非晶質ポリ乳酸を含有しない場合、即ち、ポリ乳酸として結晶性ポリ乳酸のみを含有する場合には、結着樹脂を含む混練物を粉砕する際の粉砕性が悪く、トナーを形成することが困難である。 When the binder resin does not contain amorphous polylactic acid, that is, when only crystalline polylactic acid is contained as the polylactic acid, the pulverizability when pulverizing the kneaded material containing the binder resin is poor, and the toner Is difficult to form.
また、結着樹脂中のD−乳酸濃度が10モル%未満の場合には、当然のこととして結着樹脂中に非晶質ポリ乳酸は存在せず、結着樹脂を含む混練物を粉砕する際の粉砕性が悪く、トナーを形成することが困難である。 In addition, when the D-lactic acid concentration in the binder resin is less than 10 mol%, naturally, there is no amorphous polylactic acid in the binder resin, and the kneaded material containing the binder resin is pulverized. The grindability is poor and it is difficult to form a toner.
一方、結着樹脂中のD−乳酸濃度が40モル%を越える場合には、トナーの耐久性及び定着性が悪化してしまう。 On the other hand, when the concentration of D-lactic acid in the binder resin exceeds 40 mol%, the durability and fixability of the toner deteriorate.
結着樹脂中に含まれるポリ乳酸は、すべてが非晶質ポリ乳酸でなくてもよく、非晶質ポリ乳酸と結晶性ポリ乳酸との双方を含有していてもよい。この場合の非晶質ポリ乳酸と結晶性ポリ乳酸の割合は、結着樹脂中のD−乳酸濃度が10〜40モル%となるような割合であり、これにより、良好な粉砕性、耐久性及び定着性を得ることが出来る。 The polylactic acid contained in the binder resin does not have to be all amorphous polylactic acid, and may contain both amorphous and crystalline polylactic acid. In this case, the ratio of the amorphous polylactic acid to the crystalline polylactic acid is such that the D-lactic acid concentration in the binder resin is 10 to 40 mol%, and thus, good crushability and durability. And fixing ability can be obtained.
ポリ乳酸樹脂は、下記の構造式を有する樹脂である。 The polylactic acid resin is a resin having the following structural formula.
(OCH(CH3)CO)n
ポリ乳酸は、乳酸がエステル結合により結合したポリマーであり、近年、環境に優しい生分解性プラスチックとして注目を集めている。即ち、自然界には、エステル結合を切断する酵素(エステラーゼ)が広く分布していることから、ポリ乳酸は環境中でこのような酵素により徐々に分解されて、単量体である乳酸に変換され、最終的には二酸化炭素と水になる。
(OCH (CH 3 ) CO) n
Polylactic acid is a polymer in which lactic acid is bonded by an ester bond, and has recently attracted attention as an environmentally friendly biodegradable plastic. In other words, in nature, enzymes that cleave ester bonds (esterases) are widely distributed, so polylactic acid is gradually decomposed by such enzymes in the environment and converted into lactic acid, which is a monomer. And eventually carbon dioxide and water.
本発明で使用されるポリ乳酸の製造方法としては、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、原料となるとうもろこし等の澱粉を発酵し、乳酸を得た後、乳酸モノマーから直接脱水縮合する方法や乳酸から環状二量体ラクチドを経て、触媒の存在下で開環重合によって合成する方法がある。 The method for producing polylactic acid used in the present invention is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, fermenting starch such as corn as a raw material to obtain lactic acid, then dehydrating and condensing directly from lactic acid monomer, or synthesizing from lactic acid via cyclic dimer lactide and synthesizing by ring-opening polymerization in the presence of a catalyst There is.
ここで、乳酸には、光学異性体が存在し、L−乳酸とD−乳酸とがあり、工業的にはL−乳酸が使用されているが、最近では、D−乳酸製造の工業化も進められている。 Here, there are optical isomers in lactic acid, and there are L-lactic acid and D-lactic acid, and L-lactic acid is industrially used. Recently, the industrialization of D-lactic acid production has been promoted. It has been.
本発明において使用される非晶質ポリ乳酸は、L−乳酸単位とD−乳酸単位の構成モル比が重要であり、L−乳酸が90モル%未満である、結晶性を持たない非晶質であることが特徴である。L−乳酸濃度を調整する方法としては、モノマーの時点で配合する方法や重合品で調整する方法があり、いずれの方法でも構わない。 In the amorphous polylactic acid used in the present invention, the constituent molar ratio of L-lactic acid units and D-lactic acid units is important, and L-lactic acid is less than 90 mol%, and is amorphous without crystallinity. It is a feature. As a method of adjusting the L-lactic acid concentration, there are a method of blending at the time of the monomer and a method of adjusting with a polymerized product, and any method may be used.
環境問題を考慮して、汎用樹脂をポリ乳酸に置き換えることを考えた場合、ポリ乳酸の分子量を高くし、更に乳酸の光学純度を上げることで、結晶性を上げ、耐熱性や対衝撃性の改善を図るのが通常である。これに対し、本発明者らは、トナーの結着樹脂へのポリ乳酸の適用を考えた場合には、汎用樹脂のような耐熱性や対衝撃性は必要ではなく、むしろ分子量が低く、光学純度を低くした非晶質の樹脂である方が、溶融粘度が低く、粉砕し易く、更には材料の分散性が良好であり、トナーの結着樹脂として好適であることを見出した。 Considering environmental issues and considering replacing the general-purpose resin with polylactic acid, increasing the molecular weight of polylactic acid and further increasing the optical purity of lactic acid increases the crystallinity and improves heat resistance and impact resistance. Usually improvements are made. On the other hand, when considering the application of polylactic acid to a toner binder resin, the present inventors do not need heat resistance and impact resistance unlike general-purpose resins, but rather have a low molecular weight and optical properties. It has been found that an amorphous resin having a low purity has a lower melt viscosity, is easily pulverized, and further has good dispersibility of the material, and is suitable as a binder resin for toner.
このような非晶質ポリ乳酸の市販品のひとつとして、バイロエコール(商品名、東洋紡(株)製)が挙げられる。バイロエコールは、D乳酸濃度を20モル%程度まで上げた非晶質のポリ乳酸系樹脂であり、結晶性のポリ乳酸と比較して、汎用溶剤に溶解し易いことを特徴とし、特に、ポリ乳酸フィルムなどの塗料用樹脂、接着剤として使用されている。 One example of such a commercial product of amorphous polylactic acid is Viro Ecole (trade name, manufactured by Toyobo Co., Ltd.). Viro Ecole is an amorphous polylactic acid resin whose D-lactic acid concentration is increased to about 20 mol%, and is characterized by being easily dissolved in a general-purpose solvent as compared with crystalline polylactic acid. It is used as a resin for paints such as lactic acid film and as an adhesive.
バイロエコールはグレードにもよるが、数平均分子量が5万程度であり、従来のポリ乳酸と比較して分子量が低く、そのためトナーの結着樹脂として十分な粉砕性を有している。 Depending on the grade, Viro Ecole has a number average molecular weight of about 50,000 and a molecular weight lower than that of conventional polylactic acid. Therefore, it has sufficient grindability as a binder resin for toner.
バイロエコールは、また、D乳酸濃度を高め、非晶質としているため、溶融粘度が低く、軟化点が110℃程度とトナーの結着樹脂として最適である。また、結晶性ポリ乳酸と比較し、材料の分散性に優れている。 Viro Ecole also has a high D-lactic acid concentration and is amorphous, so it has a low melt viscosity and a softening point of about 110 ° C., which is optimal as a binder resin for toner. In addition, the dispersibility of the material is excellent as compared with crystalline polylactic acid.
本実施形態に係るトナーで使用される着色剤としては、従来公知のものを使用できる。例えば、黒の着色剤としては、カーボンブラック、青系の着色剤としては、C.I.Pigment15:3、赤系の着色剤としては、C.I.Pigment57:1、122、269、黄色系の着色剤としては、C.I.Pigment74、180、185等が挙げられる。本発明の目的の一つである環境への影響を考慮すると、着色剤単体で安全性が高いものが好ましい。 A conventionally known colorant can be used as the colorant used in the toner according to the exemplary embodiment. For example, as a black colorant, carbon black and as a blue colorant, C.I. I. Pigment 15: 3, and red colorants include C.I. I. Pigment 57: 1, 122, 269, and yellow colorants include C.I. I. Pigment 74, 180, 185 and the like. In consideration of the influence on the environment which is one of the objects of the present invention, a single colorant having high safety is preferable.
これら着色剤の含有量は、トナー全体に対して、1〜10質量%であることが好ましい。また、着色剤は、予め樹脂と着色剤を高濃度に分散したマスターバッチの形として用いても良い。 The content of these colorants is preferably 1 to 10% by mass with respect to the whole toner. The colorant may be used in the form of a masterbatch in which a resin and a colorant are dispersed in high concentration in advance.
本実施形態に係るトナーには、必要に応じて、従来公知の離型剤を添加することができる。そのような離型剤としては、例えば、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャートロプシュワックス等のオレフィン系ワックスや、カルナウバワックス、ライスワックス、カイガラムシワックス等の天然ワックス、合成エステルワックス等が挙げられる。 A conventionally known release agent can be added to the toner according to the exemplary embodiment as necessary. Examples of such release agents include olefinic waxes such as polypropylene wax, polyethylene wax, and Fischer-Tropsch wax, natural waxes such as carnauba wax, rice wax, and scale insect wax, and synthetic ester waxes.
低温定着性や高速印字性能を向上させるには、60〜100℃程度と比較的低い融点を有する離型剤が好ましく、具体的には、カルナウバワックスや、合成エステルワックスが好ましい。環境への影響を考慮すると、天然物系のカルナウバワックスがより好ましい。 In order to improve low-temperature fixability and high-speed printing performance, a release agent having a relatively low melting point of about 60 to 100 ° C. is preferable, and specifically, carnauba wax and synthetic ester wax are preferable. In consideration of environmental impact, natural product carnauba wax is more preferable.
離型剤の配合量は、トナー全体に対して、1〜10質量%であることが好ましい。 The compounding amount of the release agent is preferably 1 to 10% by mass with respect to the whole toner.
本実施形態に係るトナーには、必要に応じて、従来公知の正帯電又は負帯電の帯電制御剤を添加することができる。正帯電制御剤としては、例えば、4級アンモニウム塩、アミノ基を含有する樹脂等が挙げられ、負帯電制御剤としては、サルチル酸の金属錯塩、ベンジル酸の金属錯塩、カリックスアレン型のフェノール系縮合物、カルボキシル基を含有する樹脂などが挙げられる。 A conventionally known charge control agent of positive charge or negative charge can be added to the toner according to the exemplary embodiment as necessary. Examples of the positive charge control agent include quaternary ammonium salts, resins containing amino groups, and the like. Examples of the negative charge control agent include metal complexes of salicylic acid, metal complexes of benzylic acid, and calixarene type phenolic compounds. Examples include condensates and resins containing carboxyl groups.
帯電制御剤の配合量は、トナー全体に対して、0.1〜5質量%であることが好ましい。 The blending amount of the charge control agent is preferably 0.1 to 5% by mass with respect to the whole toner.
本実施形態に係るトナーには、ポリ乳酸以外に、必要に応じて、従来公知のトナー用樹脂を添加することができる。そのような樹脂としては、スチレン・アクリル樹脂、ポリエステル樹脂があるが、顔料分散性、低温定着性の観点から、トナー用に開発されたポリエステル樹脂が好ましい。樹脂は単独であっても、2種類以上を混合しても構わない。 In addition to polylactic acid, conventionally known toner resins can be added to the toner according to the exemplary embodiment, if necessary. Examples of such resins include styrene / acrylic resins and polyester resins. From the viewpoint of pigment dispersibility and low-temperature fixability, polyester resins developed for toners are preferred. Resin may be individual or may mix 2 or more types.
トナー用樹脂の配合量は、本発明の目的の一つである環境への影響を考慮すると、トナー全体に対して、0〜50質量%であることが好ましい。 The amount of the resin for toner is preferably 0 to 50% by mass with respect to the whole toner in consideration of the influence on the environment which is one of the objects of the present invention.
その他の樹脂材料として、粉砕性、定着性等改善のため、低分子量樹脂を添加することができる。ここで、低分子量樹脂とは、分子量数百〜数千のオリゴマー領域の樹脂であり、粘着付与剤として市販されている、ロジン及びロジン誘導体、ポリテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、石油樹脂等がある。 As other resin materials, a low molecular weight resin can be added to improve grindability, fixability and the like. Here, the low molecular weight resin is a resin in an oligomer region having a molecular weight of several hundred to several thousand, and examples thereof include rosin and rosin derivatives, polyterpene resins, terpene phenol resins, and petroleum resins that are commercially available as tackifiers.
本実施形態に係るトナーには、必要に応じて従来公知の加水分解抑制剤を添加することができる。加水分解抑制剤としては、例えば、カルボジイミド系化合物、イソシアネート系化合物及びオキサゾリン系化合物などが挙げられる。このような加水分解抑制剤により、残存モノマーや分解により生じた水酸基やカルボキシル機末端が封止され、加水分解の連鎖反応を抑制することができる。本実施形態においては、加水分解抑制剤を添加することで、本来の耐加水分解性を向上させるほか、生分解性樹脂の分子量の調整用としても効果が得られる。 A conventionally known hydrolysis inhibitor can be added to the toner according to the exemplary embodiment as necessary. Examples of the hydrolysis inhibitor include carbodiimide compounds, isocyanate compounds, and oxazoline compounds. By such a hydrolysis inhibitor, the residual monomer and the hydroxyl group and carboxyl terminal produced by decomposition can be blocked, and the hydrolysis chain reaction can be suppressed. In this embodiment, by adding a hydrolysis inhibitor, in addition to improving the original hydrolysis resistance, an effect can be obtained for adjusting the molecular weight of the biodegradable resin.
具体的な加水分解抑制剤としては、ポリカルボジイミド化合物である日清紡績(株)製の“カルボジライトLA−1”などが市販されている。加水分解抑制剤の添加量は、生分解性樹脂に対し、0.01〜10質量%であることが好ましく、0.05〜5質量%がより好ましい。添加量が多過ぎると、透明性が悪化し、トナーの発色が悪化する傾向となる。 As a specific hydrolysis inhibitor, “Carbodilite LA-1” manufactured by Nisshinbo Co., Ltd., which is a polycarbodiimide compound, is commercially available. It is preferable that the addition amount of a hydrolysis inhibitor is 0.01-10 mass% with respect to biodegradable resin, and 0.05-5 mass% is more preferable. When the amount is too large, the transparency is deteriorated and the color of the toner tends to be deteriorated.
以上説明した電子写真用トナーは、従来公知の方法により製造することができる。 The electrophotographic toner described above can be produced by a conventionally known method.
例えば、非結晶質ポリ乳酸を含有する結着樹脂、着色剤、必要に応じてその他添加剤を含む原料を混合した後、2軸混練機や加圧ニーダー、オープンロールなどの混練機で混練し、混練物を得る。この混練物を冷却した後、ジェットミル等の粉砕機で粉砕し、風力分級機等で分級することで、トナーを得ることができる。 For example, a binder resin containing amorphous polylactic acid, a colorant, and, if necessary, a raw material containing other additives are mixed and then kneaded in a kneader such as a biaxial kneader, a pressure kneader, or an open roll. A kneaded product is obtained. After cooling this kneaded material, the toner can be obtained by pulverizing with a pulverizer such as a jet mill and classifying with an air classifier.
ここで、トナーの粒径は特に限定されないが、通常5〜10μmとなるように調整される。このようにして得られたトナーに対し、流動性向上、帯電性調整、耐久性向上のため、外添剤を添加することができる。 Here, the particle size of the toner is not particularly limited, but is usually adjusted to be 5 to 10 μm. An external additive can be added to the toner thus obtained in order to improve fluidity, adjust chargeability, and improve durability.
外添剤としては、無機微粒子が一般的であり、シリカ、チタニア、アルミナ等が挙げられ、そのうち疎水化処理されたシリカ(日本アエロジル(株)、CABOT(株)より市販)が好ましい。無機微粒子の粒径は、1次粒子径として、7〜40nmのものが良く、機能向上のため、2種類以上を混ぜ合わせても良い。 As the external additive, inorganic fine particles are generally used, and examples thereof include silica, titania, alumina, etc. Among them, silica subjected to hydrophobic treatment (commercially available from Nippon Aerosil Co., Ltd., CABOT Co., Ltd.) is preferable. The particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 7 to 40 nm as the primary particle diameter, and two or more kinds may be mixed for improving the function.
以下に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。 Examples of the present invention and comparative examples are shown below, and the present invention will be described more specifically.
1.実施例及び比較例で用いた成分の各物性値の測定方法は下記の通りである。 1. The measuring method of each physical property value of the components used in Examples and Comparative Examples is as follows.
(軟化点の測定)
装置:フローテスター(島津製作所(株)製、CFT−500D)
試料:1g
昇温速度:6℃/分
荷重:20kg
ノズル:直径1mm、長さ1mm
1/2法:試料の半分が流出した温度を軟化点とした。
(Measurement of softening point)
Apparatus: Flow tester (manufactured by Shimadzu Corporation, CFT-500D)
Sample: 1g
Temperature increase rate: 6 ° C / min Load: 20kg
Nozzle: 1mm diameter, 1mm length
1/2 method: The temperature at which half of the sample flowed out was taken as the softening point.
(トナー粒径の測定)
装置:マルチサイザーII(コールター(株)製)
試料:ビーカーに試料少量と精製水、界面活性剤を入れ、超音波洗浄器にて分散した。
(Measurement of toner particle size)
Equipment: Multisizer II (manufactured by Coulter, Inc.)
Sample: A small amount of sample, purified water, and a surfactant were placed in a beaker and dispersed with an ultrasonic cleaner.
測定:アパーチャーは100μmで行い、カウントは50,000個で行い、体積平均粒径を得た。 Measurement: The aperture was 100 μm, the count was 50,000, and the volume average particle size was obtained.
(ガラス転移点(Tg)の測定)
装置:示差走査熱量計(島津製作所社製:DSC−60)
試料:8mg
昇温条件:10℃/分で160℃まで昇温し、降温速度10℃/分で35℃まで冷却した後、再度10℃/分で160℃まで昇温する。
(Measurement of glass transition point (Tg))
Apparatus: Differential scanning calorimeter (manufactured by Shimadzu Corporation: DSC-60)
Sample: 8mg
Temperature raising conditions: The temperature is raised to 160 ° C. at 10 ° C./min, cooled to 35 ° C. at a temperature lowering rate of 10 ° C./min, and then raised again to 160 ° C. at 10 ° C./min.
2回目の昇温時において、転移により得られる曲線部分の2つの接線の交点をガラス転移点とした。 At the second temperature increase, the intersection of two tangents of the curve portion obtained by the transition was taken as the glass transition point.
(離型剤の融点の測定)
ガラス転移点と同様の測定を行い、2回目の昇温時の離型剤による吸熱曲線のピーク温度を融点とした。
(Measurement of melting point of release agent)
The same measurement as the glass transition point was performed, and the peak temperature of the endothermic curve due to the release agent at the second temperature increase was taken as the melting point.
吸熱曲線が2山以上の場合は、各ピークの平均値をピークとした。 When the endothermic curve is two or more peaks, the average value of each peak was taken as the peak.
(分子量の測定)
装置:GPC(島津製作所(株)製)、検出器RI
分子量Mnは、分子量既知のポリスチレン試料によって作成した検量線を標準としてGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)にて測定される数平均分子量である。
(Measurement of molecular weight)
Equipment: GPC (manufactured by Shimadzu Corporation), detector RI
The molecular weight Mn is a number average molecular weight measured by GPC (gel permeation chromatography) using a calibration curve prepared with a polystyrene sample having a known molecular weight as a standard.
2.実施例及び比較例で用いたポリ乳酸として、下記の6種を準備した。 2. The following 6 types were prepared as polylactic acid used in Examples and Comparative Examples.
なお、市販品以外のポリ乳酸樹脂は、モノマーとして、L体ラクチド及びD体ラクチドの所定の割合の混合物を、触媒として2−エチルヘキサンスズを用いて、所定の分子量となるように開環重合させることにより得た。
ポリ乳酸樹脂市販品A:海正生物(株)製REVODE101B
ポリ乳酸樹脂市販品B:東洋紡(株)製バイロエコールBE−400。
Polylactic acid resin commercial product A: REVODE101B manufactured by Kaisho Biological Co., Ltd.
Polylactic acid resin commercial product B: Toyobo Co., Ltd. Bailo Ecole BE-400.
実施例1
下記の配合量の各成分をヘンシェルミキサー(標準羽装着、三井鉱山(株)製)に投入し、混合した。
Example 1
Each component of the following blending amount was put into a Henschel mixer (standard feather mounted, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) and mixed.
ポリ乳酸A 90質量部
着色剤:カーボンブラック(CABOT(株)製MOGUL L) 4質量部
離型剤:カルナウバワックス1号粉末(日本ワックス(株)製) 5質量部
帯電制御剤:E−84(オリエント化学(株)製) 1質量部
混合粉体を加圧ニーダーで溶融混練した後、延伸し、冷却し、ロートプレックス(ホソカワミクロン(株)製、2mmスクリーン)で粗砕した。その後、衝突式粉砕機・風力分級機にて、トナー平均粒径が9.0μmになるように粉砕及び分級を行い、微粒子を得た。
90 parts by weight of polylactic acid Colorant: Carbon black (MOGUL L manufactured by CABOT Co., Ltd.) 4 parts by weight Release agent: Carnauba wax No. 1 powder (manufactured by Nippon Wax Co., Ltd.) 5 parts by weight Charge control agent: E- 84 (manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) 1 part by mass The mixed powder was melted and kneaded with a pressure kneader, then stretched, cooled, and coarsely crushed with a rotoplex (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd., 2 mm screen). Thereafter, the mixture was pulverized and classified by an impact pulverizer / air classifier so that the average particle diameter of the toner became 9.0 μm, thereby obtaining fine particles.
得られた微粒子100質量部に外添剤として、「RY200」(日本アエロジル(株)製:疎水性シリカ、1次粒子径12nm)を2質量部添加し、ヘンシェルミキサー(撹拌強化羽装着、三井鉱山(株)製)で3分間撹拌混合し、トナーを得た。 As an external additive, 2 parts by mass of “RY200” (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd .: hydrophobic silica, primary particle size of 12 nm) is added to 100 parts by mass of the obtained fine particles, and a Henschel mixer (with stirring reinforcing wings, Mitsui) is added. (Mine Co., Ltd.) for 3 minutes with stirring to obtain a toner.
実施例2〜5、比較例1〜3
結着樹脂として、下記表2に示す種々のポリ乳酸を用いたことを除いて、実施例1と同様にしてトナーを得た。
Examples 2-5, Comparative Examples 1-3
A toner was obtained in the same manner as in Example 1 except that various polylactic acids shown in Table 2 below were used as the binder resin.
以上のようにして得られた実施例1〜5及び比較例1〜3のトナーのかぶり、濃度安定性、耐久性、定着性、及び粉砕性について、下記の試験方法により試験し、評価した。 The fog, density stability, durability, fixability, and grindability of the toners of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 obtained as described above were tested and evaluated by the following test methods.
試験1−かぶり
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(A4横)機、プロセススピード129mm/sec)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5%印字画像を10,000枚連続印字した後、白紙印字を行い、印字している途中でフロント扉を開けることにより、印字を強制終了させ、その時のOPCドラム上のカブリトナーをメンディングテープに写しとり、白紙に貼り付けて、カブリトナーを採取していないテープと比較した。測定は日本電色(株)製の分光式色差計「SE−2000」を用いて得られるXYZ値よりかぶり前後の差の最大値をカブリ値として求め、下記の基準で評価した。
Test 1-Fog Mount toner on a non-magnetic one-component developing device "Casio Page Presto N-5" (Casio Computer Co., Ltd .: 29 color printers per minute (A4 horizontal) machine, process speed 129 mm / sec), In a normal environment (25 ° C., 50% RH), after printing 10,000 sheets of 5% print images continuously using plain paper (XEROX-P paper A4 size), printing on blank paper and printing Printing was forcibly terminated by opening the front door, and the fog toner on the OPC drum at that time was copied onto a mending tape and affixed to white paper, and compared with a tape from which fog toner was not collected. In the measurement, the maximum value of the difference before and after fogging was determined as the fog value from the XYZ value obtained using a spectroscopic color difference meter “SE-2000” manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd., and evaluated according to the following criteria.
◎:カブリ値が2未満で良好
○:カブリ値が2以上5未満で良好
△:カブリ値が5以上10未満である。実用上問題ないレベル
×:カブリ値が10以上で悪い。
A: The fog value is less than 2 and good. B: The fog value is 2 or more and less than 5. Δ: The fog value is 5 or more and less than 10. Level at which there is no problem in practical use ×: A fog value of 10 or more is bad.
試験2−濃度安定性
試験1で用いたのと同様の装置を用い、通常環境(25℃、50%RH)において、5%印字画像を14,000枚連続印字した。途中、2,000枚おきにA4ベタ画像を印字し、四隅と中央の5点について画像濃度を測定し、平均濃度を求めた(その際、白スジ等による画像欠陥部分は測定しない)。各サンプリングポイントで求めた平均濃度のうち、最大値、最小値から次式により濃度安定性を求め、下記の基準で評価した。
Test 2-Concentration stability Using the same apparatus as used in Test 1, 14,000 sheets of 5% print images were continuously printed in a normal environment (25 ° C., 50% RH). In the middle, an A4 solid image was printed every 2,000 sheets, the image density was measured at the four corners and the center, and the average density was determined (in this case, image defect portions due to white stripes and the like were not measured). Among the average concentrations determined at each sampling point, the concentration stability was determined from the maximum value and the minimum value according to the following equation and evaluated according to the following criteria.
濃度安定性(%)=平均濃度の最小値/平均濃度の最大値×100
◎:濃度安定性が95%以上で良好
○:濃度安定性が85%以上95%未満で良好
△:濃度安定性が75%以上85%未満で実用上問題ないレベル
×:濃度安定性が75%未満で悪い。
Concentration stability (%) = Minimum average density / Maximum average density × 100
A: Good when the density stability is 95% or more. B: Good when the density stability is 85% or more and less than 95%. Less than% is bad.
試験3−耐久性
試験1で用いたのと同様の装置を用い、通常環境(25℃、50%RH)において、5%印字画像を16,000枚連続印字した。途中、2,000枚おきにベタ画像、ハーフトーン画像を印字し、ブレード融着による白スジの発生枚数を評価した。
Test 3-Durability Using the same apparatus as used in Test 1, 16,000 sheets of 5% print images were continuously printed in a normal environment (25 ° C, 50% RH). In the middle, solid images and halftone images were printed every 2,000 sheets, and the number of white stripes generated by blade fusion was evaluated.
◎:16,000枚まで発生しない
○:14,000枚以降16,000枚未満で発生(実用上許容できるレベル)
△:12,000枚以降14,000枚未満で発生
×:12,000枚未満で発生。
◎: Not generated up to 16,000 sheets ○: Generated after 14,000 sheets and less than 16,000 sheets (practically acceptable level)
Δ: Generated after 12,000 sheets and less than 14,000 sheets x: Generated when less than 12,000 sheets.
試験4−定着性
試験1で用いたのと同様の装置の定着部分の温度を可変できるように改造し、定着試験器とする。この装置で未定着画像を得た後、上ロールの定着温度を100〜200℃の範囲で10℃毎に可変し、未定着画像を定着器に通した。その際、下ロールは上ロールの設定温度に対し10℃低い温度に設定した。画像サンプルのコールドオフセット、ホットオフセット、剥離爪跡を目視で評価し、非オフセット領域を求め、評価した。プロセス速度は129.3mm/sec、用紙はXEROX P紙A4サイズ(重量64g/m2)で行った。また、定着器のオイル供給ロールは外して行った。
Test 4-Fixability A fixing tester is prepared by changing the temperature of the fixing part of the same apparatus as used in Test 1 so that the temperature can be varied. After obtaining an unfixed image with this apparatus, the fixing temperature of the upper roll was varied in a range of 100 to 200 ° C. every 10 ° C., and the unfixed image was passed through a fixing device. At that time, the lower roll was set at a temperature 10 ° C. lower than the set temperature of the upper roll. The cold offset, hot offset, and peeled nail trace of the image sample were visually evaluated, and a non-offset area was obtained and evaluated. The process speed was 129.3 mm / sec, and the paper was XEROX P paper A4 size (weight 64 g / m 2 ). The oil supply roll of the fixing device was removed.
◎:非オフセット領域が30℃以上である。 (Double-circle): A non-offset area | region is 30 degreeC or more.
○:非オフセット領域が20℃以上30℃未満である。 ○: The non-offset region is 20 ° C. or higher and lower than 30 ° C.
△:非オフセット領域が10℃以上20℃未満である。 (Triangle | delta): A non-offset area | region is 10 degreeC or more and less than 20 degreeC.
×:非オフセット領域が10℃未満である。 X: A non-offset area | region is less than 10 degreeC.
試験5−粉砕性
粉砕・分級工程にて混練粗砕物を粉砕分級する際、トナーの母体となる粒子の収率(質量%)より判断する。実状として、収率が70%以上であれば問題ない。また、この時トナーの体積平均粒径は9μm、微粉として3μm以下の粒子の個数割合が5%以下、粗粉として16μm以上の粒子の体積割合が3%以下となるように粉砕条件を調整する。
Test 5-Crushability When pulverizing and classifying the kneaded and crushed product in the pulverization / classification step, the determination is made based on the yield (mass%) of the particles serving as the toner base. In reality, there is no problem if the yield is 70% or more. At this time, the pulverization conditions are adjusted so that the volume average particle diameter of the toner is 9 μm, the number ratio of particles of 3 μm or less as fine powder is 5% or less, and the volume ratio of particles of 16 μm or more as coarse powder is 3% or less. .
○:収率65%以上
×:収率65%未満
以上の試験1〜5の結果を下記表3に示す。
上記表3より、以下のことが明らかである。 From Table 3 above, the following is clear.
結着樹脂として非晶質ポリ乳酸を含有し、結着樹脂中のD−乳酸濃度が10〜40モル%である実施例1〜5に係る電子写真用トナーは、いずれも、かぶり、濃度安定性、耐久性、定着性、及び粉砕性のすべての特性において優れた結果を示した。 Each of the electrophotographic toners according to Examples 1 to 5 containing amorphous polylactic acid as the binder resin and having a D-lactic acid concentration of 10 to 40 mol% in the binder resin is fogging and concentration stable. Excellent results were obtained in all the properties of durability, durability, fixability and grindability.
特に、結着樹脂として非晶質ポリ乳酸のみを用いた実施例1、2、及び5に係るトナーは、かぶり、濃度安定性、及び定着性において、非常に優れた結果を示した。 In particular, the toners according to Examples 1, 2, and 5 using only amorphous polylactic acid as the binder resin showed excellent results in terms of fogging, density stability, and fixability.
これに対し、非晶質ポリ乳酸を含有せず、結着樹脂として結晶質ポリ乳酸のみを用いた比較例1に係るトナーは、粉砕が困難であり、トナー化を断念した。また、比較例2に係るトナーは、結着樹脂中のD−乳酸濃度が50モル%であり、40モル%を越えているため、耐久性及び定着性が悪化した。また、比較例3に係るトナーは、分子量を低減したポリ乳酸を用いたが、結晶質ポリ乳酸であるため、定着性が不十分であった。 On the other hand, the toner according to Comparative Example 1 which does not contain amorphous polylactic acid and uses only crystalline polylactic acid as a binder resin is difficult to grind and abandoned as a toner. Further, in the toner according to Comparative Example 2, since the D-lactic acid concentration in the binder resin was 50 mol% and exceeded 40 mol%, durability and fixability were deteriorated. The toner according to Comparative Example 3 used polylactic acid with a reduced molecular weight. However, since it was crystalline polylactic acid, the fixability was insufficient.
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