JP2018049182A

JP2018049182A - 電子写真用白色トナー

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Publication number: JP2018049182A
Application number: JP2016185035A
Authority: JP
Inventors: 顕治紀平; Kenji Kihira; 英樹池田; Hideki Ikeda; 雄一郎家垣; Yuichiro Iegaki; 雄太菅; Yuta Suga
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-03-29

Abstract

【課題】トナー画像の隠蔽率およびトナーの耐久性を更に向上させた電子写真用トナーを提供すること。
【解決手段】結着樹脂と、白色顔料と、負帯電性の樹脂系帯電制御剤と、負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤とを含む電子写真用白色トナー
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真用白色トナーに関する。

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、現像により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われる。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、得られた混合物を溶融混練し、粉砕および分級して所定の粒度分布に調整したものが使用されている。通常、カラー画像は、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色の電子写真用トナーを用いて形成される。

一方で、電子写真技術を応用したプリンタ、例えば、ラベルプリント用のプリンタやＴシャツプリント用のプリンタなどが発売されている。このような用途では、特色トナーとして、白色トナーや透明トナーなどが提案されている。

特許文献１は、白色顔料として酸化チタンおよびシリカを含有する白色トナーの製造方法を開示し、酸化チタンおよびシリカの配合量を規定するとともにシリカの粒径を規定することで、白色トナーの生産性を向上させることを提案している。

特許文献２は、２種類の白色顔料を含有する白色トナーを開示し、それぞれの白色顔料の比重を規定することで、画像の保存性を高めることを提案している。

特許文献３は、結晶性樹脂および非晶性樹脂を結着樹脂として含有する白色トナーを開示し、結晶性樹脂の配合量を規定することで、画像欠陥の発生を抑えるとともに隠蔽性を高めることを提案している。

特開２０１３−１０９０９７号公報特開２０１１−１５４１８３号公報特開２００７−０３３７１９号公報

本発明は、トナー画像の隠蔽率およびトナーの耐久性を更に向上させた電子写真用白色トナーを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、結着樹脂と、白色顔料と、負帯電性の樹脂系帯電制御剤と、負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤とを含む電子写真用白色トナーを提供する。

本発明によると、トナー画像の隠蔽率およびトナーの耐久性を更に向上させた電子写真用白色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。

本発明者らは、電子写真用白色トナーに含まれる帯電制御剤として、負帯電性の樹脂系帯電制御剤と負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤とを組み合わせて使用すると、これらの帯電制御剤の何れか一方のみを使用したトナーよりもトナー画像の隠蔽率およびトナーの耐久性を顕著に向上させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の実施形態に係る電子写真用白色トナーは、結着樹脂と、白色顔料と、負帯電性の樹脂系帯電制御剤と、負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤とを含む。

本実施形態に係る電子写真用白色トナー（以下、単に白色トナーともいう）は、有色の印刷媒体上に、白色画像を形成したり、カラー画像の下地となる白色トナー層を形成したりするために使用することができ、紙媒体にプリントするための通常のプリンタに加えて、ラベルプリント用のプリンタやＴシャツプリントなどの布地プリント用のプリンタにおいて使用することができる。

本実施形態において、負帯電性の樹脂系帯電制御剤（以下、帯電制御樹脂ともいう）は、当該技術分野において負帯電性の帯電制御樹脂として公知の任意の樹脂を使用することができ、たとえば、負帯電性の帯電制御樹脂として公知のフェノール樹脂を使用することができる。かかるフェノール樹脂は、たとえば、国際公開第２００４／０６６０３０号に記載され、これらを使用することができる。負帯電性の樹脂系帯電制御剤は、たとえば、藤倉化成（株）よりＦＣＡ−２５２１ＮＪの商品名で市販されるものを使用することができる。

本実施形態において、負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤は、当該技術分野において負帯電性の帯電制御剤として一般に使用される化合物であって、帯電制御樹脂のようなポリマーではない化合物を使用することができる。非ポリマー系帯電制御剤には、有機金属化合物または無機高分子が含まれる。

具体的には、非ポリマー系帯電制御剤として、ベンジル酸ホウ素錯体、例えばＬＲ−１４７（日本カーリット（株）製）；サリチル酸ジルコニウム錯体、例えばＴＮ−１０５（保土谷化学（株）製）；カリックスアレーン化合物、例えばＢＯＮＴＲＯＮＥ−８９（オリエント化学工業（株）製）；または無機高分子疎水化処理物、具体的には有機・無機ハイブリッド塩、例えばＮ５Ｐ−０１（クラリアント製）を使用することができる。

非ポリマー系帯電制御剤は、公知技術に従って、たとえば、
特開２０００−１０３４５号公報、特開２００９−２７６４８０号公報、特開２０１２−６８３１３号公報に開示されるベンジル酸誘導体のホウ素またはアルミニウム錯体；
国際公開第９９／１２９４１号に開示される芳香族オキシカルボン酸のジルコニウム錯体、とりわけサリチル酸誘導体のジルコニウム錯体；
特開２０００−１６２８２５号公報、特開２００１−２６５０６４号公報に開示されるカリックスアレーン化合物；または
特表２００３−５１５７９５号公報に開示されるケイ酸塩鉱物のアニオン部分と有機カチオンとの塩様化合物
などを使用することもできる。

本実施形態では、負帯電性の樹脂系帯電制御剤と、負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤とが組み合わせて使用される限り、負帯電性の樹脂系帯電制御剤は、１種類添加されてもよいし、２種類以上組み合わせて添加されてもよい。同様に、本実施形態では、負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤は、１種類添加されてもよいし、２種類以上組み合わせて添加されてもよい。

樹脂系帯電制御剤は、外添処理前のトナー粒子（トナー母体粒子）の総質量に対して、好ましくは０．３〜１．０質量％、より好ましくは０．５〜０．８質量％の量で含有される。非ポリマー系帯電制御剤は、外添処理前のトナー粒子（トナー母体粒子）の総質量に対して、好ましくは０．５〜１．２質量％、より好ましくは０．８〜１．０質量％の量で含有される。

樹脂系帯電制御剤および非ポリマー系帯電制御剤は、合計で、外添処理前のトナー粒子（トナー母体粒子）の総質量に対して、好ましくは１．１〜２．２質量％、より好ましくは１．３〜１．８質量％の量で含有される。樹脂系帯電制御剤と非ポリマー系帯電制御剤との質量比は、好ましくは２：１〜１：４、より好ましくは１：１〜１：３である。すなわち、非ポリマー系帯電制御剤の含有量は、樹脂系帯電制御剤の含有量と同等であるか、またはそれより多いことが好ましい。

結着樹脂としては、電子写真用トナーで使用される任意のものを使用することができ、具体的にはポリエステル樹脂を使用することができる。結着樹脂としては、好ましくは非晶性ポリエステル樹脂、より好ましくは架橋非晶性ポリエステル樹脂、たとえば、花王（株）製のＣＢＣ４００Ｎ１、ＣＢＣ５００Ｎ１などを使用することができる。結着樹脂は、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。結着樹脂は、外添処理前のトナー粒子（トナー母体粒子）の総質量に対して、たとえば４０〜５５質量％の量で含有される。

白色顔料としては、電子写真用白色トナーで使用される任意のものを使用することができ、具体的には、酸化チタン、シリカ、カオリン、または酸化亜鉛を使用することができる。白色顔料は、公知の手法に従って、予め樹脂と白色顔料を高濃度に分散したマスターバッチを作製し、使用してもよい。白色顔料は、形成される白色画像が十分な隠蔽率を有するような量で使用され、外添処理前のトナー粒子（トナー母体粒子）の総質量に対して、たとえば３０〜４０質量％の量で使用される。

本実施形態に係る白色トナーは、当該技術分野で公知のとおり、結着樹脂、白色顔料、負帯電性の樹脂系帯電制御剤、および負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤に加えて、離型剤および粉砕助剤などの添加剤を含むことができる。離型剤および粉砕助剤などの添加剤は、いずれも、通常、電子写真用トナーに使用される任意のものを使用可能である。

以上説明した白色トナーは、従来公知の方法で製造することができる。例えば、結着樹脂、白色顔料、負帯電性の樹脂系帯電制御剤、および負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤、必要に応じてその他添加剤を混合した後、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、混練物を冷却してから、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、トナー母体粒子を得ることができる。

ここで、トナー母体粒子の粒径は特に限定されないが、体積平均粒径ｄ₅₀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母体粒子に対し、外添剤を添加することにより、本発明の白色トナーを得ることができる。

外添剤は、当該技術分野で外添剤として一般に使用される疎水化処理されたシリカを使用することができる。たとえば、日本アエロジル(株)、ＣＡＢＯＴ社等で市販されているもの、ＲＹ５０（日本アエロジル(株)、数平均粒径４０ｎｍ）、ＴＧ−８１０Ｇ（ＣＡＢＯＴ社、数平均粒径７ｎｍ）、ＴＧ−Ｃ１９０（ＣＡＢＯＴ社、数平均粒径１１５ｎｍ）、Ｒ９７２（日本アエロジル(株)、数平均粒径１６ｎｍ）などを使用することができる。疎水性シリカは、公知技術に従って、１種類添加してもよいし、粒径が異なるものを２種類以上組み合わせて添加してもよい。外添剤は、トナーの外添剤として一般に添加される量で、たとえば、外添処理前のトナー母体粒子１００質量部に対し０．１〜５質量部の量で添加される。

上述のとおり、負帯電性の樹脂系帯電制御剤と負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤とを組み合わせて使用することにより、これらの帯電制御剤の何れか一方のみを使用したトナーよりもトナー画像の隠蔽率およびトナーの耐久性を顕著に向上させることができる。この効果は、樹脂系帯電制御剤が、結着樹脂との相溶性が高いために帯電量を均一に保持することができ、非ポリマー系帯電制御剤が、高い帯電量を保持することができるため、これらの相乗効果によるものと考えられる。

以下に本発明の実施例と比較例を示し、本発明の効果について具体的に説明する。

１．トナーの製造
実施例１〜１７および比較例１〜１３のトナーを製造した。トナーの組成を、下記表１および表２に示す。表１および表２において、各成分の配合量は、トナー母体粒子の総質量を１００質量部とした場合の質量部により表す。

［実施例１］
（白色マスターバッチＡの製造）
非晶性ポリエステル樹脂「ＣＢＣ２００ＨＮ１」（花王（株））３０質量部および酸化チタン「ＰＦ−７２８」（石原産業（株））７０質量部を、ヘンシェルミキサーを用いて攪拌し、二軸押出機により溶融混練した。得られた混練物を冷却延伸してフェザーミル（ホソカワミクロン製）にて２ｍｍ以下に粉砕し、「白色マスターバッチＡ」を得た。

（トナーの製造）
結着樹脂：架橋非晶性ポリエステル樹脂「ＣＢＣ４００Ｎ１」（花王（株））２０．０質量部
結着樹脂：架橋非晶性ポリエステル樹脂「ＣＢＣ５００Ｎ１」（花王（株））２５．７質量部
白色顔料：白色マスターバッチＡ５０質量部
離型剤：カルナバワックス粉末「ＴＯＷＡＸ−１７１」（東亜化成（株））３質量部
帯電制御樹脂：「ＦＣＡ−２５２１ＮＪ」（藤倉化成（株））０．５質量部
非ポリマー系帯電制御剤：「ＴＮ−１０５」（保土谷化学工業（株））０．８質量部

これらの材料を合計３０ｋｇになるように計量し、ヘンシェルミキサー１５０Ｌで混合した。得られた混合粉体を、２軸押出機（スクリュウ径４３ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３４）で溶融混練した後、冷却水の循環したドラムフレーカーで圧延、延伸し、冷却した。冷却後の混練物をロートプレックス（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（日本ニューマチック工業ＵＦＳ−２）・風力分級機（日本ニューマチック工業ＵＦＣ−２）にて、トナー平均粒径（体積平均粒径ｄ₅₀）が７．５μｍになるように粉砕および分級を行い、白色微粒子（トナー母体粒子）を得た。粒径・粒度分布の測定は、シスメックス社製の湿式フロー式粒子径・形状分析装置ＦＰＩＡ−３０００を用いて行った。

得られた白色微粒子１００質量部に外添剤として、「ＲＹ５０」(日本アエロジル社製：疎水性シリカ、１次粒子径４０ｎｍ）を２．５質量部、「ＴＧ−８１０Ｇ」（キャボット製：疎水性シリカ、１次粒子径７ｎｍ）を０．８質量部、「ＴＧ-Ｃ１９０」（キャボット製：疎水性シリカ、１次粒子径１１５ｎｍ）を１．３質量部添加し、ヘンシェルミキサーで混合を行った後、篩を行い実施例１の白色トナーを製造した。

［実施例２］
結着樹脂、帯電制御樹脂、および非ポリマー系帯電制御剤の配合量を表１に記載したとおり変更した以外は、実施例１と同様にして白色トナーを製造した。

［実施例３］
（白色マスターバッチＢの製造）
酸化チタン「ＰＦ−７２８」（石原産業（株））の代わりに酸化チタン「Ａ−２２０」（石原産業（株））を使用した以外は、白色マスターバッチＡと同様にして「白色マスターバッチＢ」を製造した。

（トナーの製造）
白色顔料として白色マスターバッチＢを使用し、非ポリマー系帯電制御剤として「ＬＲ−１４７」（日本カーリット（株））を使用し、各成分の配合量を表１に記載したとおり変更した以外は、実施例１と同様にして白色トナーを製造した。

［実施例４］
白色顔料として白色マスターバッチＢを使用し、非ポリマー系帯電制御剤として「ＢＯＮＴＲＯＮＥ−８９」（オリエント化学工業（株））を使用し、各成分の配合量を表１に記載したとおり変更した以外は、実施例１と同様にして白色トナーを製造した。

［実施例５］
（白色マスターバッチＣの製造）
酸化チタン「ＰＦ−７２８」（石原産業（株））の代わりに酸化チタン「ＣＲ−９０」（石原産業（株））を使用した以外は、白色マスターバッチＡと同様にして「白色マスターバッチＣ」を製造した。

（トナーの製造）
結着樹脂として架橋非晶性ポリエステル樹脂「ＣＢＣ４００Ｎ１」（花王（株））のみを使用し、白色顔料として白色マスターバッチＣを使用し、非ポリマー系帯電制御剤として「Ｎ５Ｐ−０１」（クラリアント製）を使用し、各成分の配合量を表１に記載したとおり変更した以外は、実施例１と同様にして白色トナーを製造した。

［実施例６〜１１］
帯電制御樹脂および非ポリマー系帯電制御剤の組成を表１に記載したとおり変更した以外は、実施例１と同様にして白色トナーを製造した。

［実施例１２〜１４］
白色顔料の組成を表１に記載したとおり変更した以外は、実施例１と同様にして白色トナーを製造した。

［実施例１５および１６］
結着樹脂の組成を表１に記載したとおり変更した以外は、実施例１と同様にして白色トナーを製造した。

［実施例１７］
白色顔料および結着樹脂の組成を表１に記載したとおり変更した以外は、実施例１と同様にして白色トナーを製造した。

［比較例１〜３］
比較例１〜３では、帯電制御剤として帯電制御樹脂のみを使用し、表１に記載される組成で、実施例１と同様にして白色トナーを製造した。

［比較例４〜７］
比較例４〜７では、帯電制御剤として非ポリマー系帯電制御剤のみを使用し、表１に記載される組成で、実施例１と同様にして白色トナーを製造した。

［比較例８〜１３］
比較例８〜１３では、帯電制御剤として２種類の非ポリマー系帯電制御剤を使用し、表１に記載される組成で、実施例１と同様にして白色トナーを製造した。

２．評価方法および評価基準
得られた各トナーについて、隠蔽率および耐久性を評価した。それぞれの特性の測定と評価の仕方について以下に示す。

２−１．隠蔽率の評価
「ＳＰＥＥＤＩＡ−ＧＥ５０００」（カシオ計算機（株）製：カラープリンタ毎分３２枚機）にトナーを実装し、白紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ４サイズ、坪量６４ｇ／ｍ²）と黒紙（ＤＥＬＥＴＥＲ−薄口Ａ４サイズ、坪量７０ｇ／ｍ²）のそれぞれに、印字先端から１／４の範囲に１００％ベタ画像印字を行った。

得られたベタ画像印字部を、Ｘ−Ｒｉｔｅ９３９（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて光源Ｄ６５°で測定し、三刺激値Ｙの値を計測した。白紙の三刺激値ＹをＹＷとし、黒紙の三刺激値ＹをＹＢとし、下記の式で隠蔽率を算出した。
隠蔽率（％）＝（ＹＢ／ＹＷ）×１００
ＪＩＳ規格Ｋ５６００−４−１に準拠して計算を行った。

算出された隠蔽率を以下の基準で評価した。
◎：７０％以上
〇：５０％以上７０％未満
×：５０％未満

２−２．耐久性の評価
「ＳＰＥＥＤＩＡ−ＧＥ５０００」（カシオ計算機（株）製：カラープリンタ毎分３２枚機）にトナーを実装し、１．７％５枚間欠印字を４０，０００枚まで行い、５，０００枚ごとにサンプル画像を印字した。

サンプル画像にスジが発生しているか否かを目視により確認し、以下の基準で評価した。
◎：スジが一本も発生していない場合
〇：数本のスジが発生している場合
×：スジが多量に発生している場合

２−３．総合評価
隠蔽率および耐久性の評価結果のうち、低い方の評価結果を総合評価とした。すなわち、隠蔽率および耐久性の評価結果の少なくとも一方が×である場合、総合評価は×とした。

３．評価結果
隠蔽率の算出結果、隠蔽率の評価結果、耐久性の評価結果、および総合評価の結果を、表１および表２に示す。

実施例１では、帯電制御樹脂と非ポリマー系帯電制御剤とを併用してトナーを製造したところ、高い隠蔽率および優れた耐久性を示す白色トナーが得られた。

実施例２〜５では、実施例１に対して、結着樹脂、白色顔料、帯電制御樹脂、および非ポリマー系帯電制御剤の組成を表１に記載したとおり変更したが、実施例１と同様に高い隠蔽率および優れた耐久性を示す白色トナーが得られた。

実施例６〜１１では、実施例１に対して、結着樹脂および白色顔料の組成を実質的に変更することなく、帯電制御樹脂および非ポリマー系帯電制御剤の組成を表１に記載したとおり変更したが、実施例１と同様に高い隠蔽率および優れた耐久性を示す白色トナーが得られた。

実施例１２〜１７では、実施例１に対して、帯電制御樹脂および非ポリマー系帯電制御剤の組成を変更することなく、結着樹脂および／または白色顔料の組成を表１に記載したとおり変更したが、実施例１と同様に高い隠蔽率および優れた耐久性を示す白色トナーが得られた。

一方、比較例１〜３では、帯電制御剤として帯電制御樹脂のみを０．５〜１．５質量％の量で使用してトナーを製造したところ、隠蔽率が７０％未満となり、十分ではなかった。また耐久性に関してもスジが発生し、総合評価として不具合のあるトナーと判定された。

比較例４〜７では、帯電制御剤として非ポリマー系帯電制御剤のみを使用してトナーを製造したところ、比較例１〜３と同様、不具合のあるトナーと判定された。

比較例８〜１３では、比較例４〜７で使用した非ポリマー系帯電制御剤を組み合わせて使用してトナーを製造したところ、隠蔽率が十分ではなく、耐久性に関してもスジが発生したことから、総合評価として不具合のあるトナーと判定された。

これらの結果は、帯電制御樹脂と非ポリマー系帯電制御剤とを併用すると、高い隠蔽率および優れた耐久性を示す白色トナーが得られることを示す。すなわち、帯電制御樹脂と非ポリマー系帯電制御剤とを併用すると、画像均一性が向上して隠蔽率が高くなるとともに、均一な薄層が形成されて耐久性が向上することが判った。

以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］結着樹脂と、白色顔料と、負帯電性の樹脂系帯電制御剤と、負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤とを含む電子写真用白色トナー。
［２］前記樹脂系帯電制御剤が、フェノール樹脂である［１］に記載の電子写真用白色トナー。
［３］前記非ポリマー系帯電制御剤が、ベンジル酸ホウ素錯体、サリチル酸ジルコニウム錯体、カリックスアレ−ン化合物、または無機高分子疎水化処理物である［１］または［２］に記載の電子写真用白色トナー。
［４］前記樹脂系帯電制御剤が、トナー母体粒子の総質量に対して０．３〜１．０質量％の量で含有される［１］〜［３］の何れか１に記載の電子写真用白色トナー。
［５］前記非ポリマー系帯電制御剤が、トナー母体粒子の総質量に対して０．５〜１．２質量％の量で含有される［１］〜［４］の何れか１に記載の電子写真用白色トナー。
［６］前記樹脂系帯電制御剤および前記非ポリマー系帯電制御剤の合計含有量が、トナー母体粒子の総質量に対して１．１〜２．２質量％である［１］〜［５］の何れか１に記載の電子写真用白色トナー。
［７］前記樹脂系帯電制御剤と前記非ポリマー系帯電制御剤との質量比が、２：１〜１：４である［１］〜［６］の何れか１に記載の電子写真用白色トナー。
［８］前記結着樹脂が、非晶性ポリエステル樹脂である［１］〜［７］の何れか１に記載の電子写真用白色トナー。

Claims

結着樹脂と、白色顔料と、負帯電性の樹脂系帯電制御剤と、負帯電性の非ポリマー系帯電制御剤とを含む電子写真用白色トナー。
前記樹脂系帯電制御剤が、フェノール樹脂である請求項１に記載の電子写真用白色トナー。
前記非ポリマー系帯電制御剤が、ベンジル酸ホウ素錯体、サリチル酸ジルコニウム錯体、カリックスアレ−ン化合物、または無機高分子疎水化処理物である請求項１または２に記載の電子写真用白色トナー。
前記樹脂系帯電制御剤が、トナー母体粒子の総質量に対して０．３〜１．０質量％の量で含有される請求項１〜３の何れか１項に記載の電子写真用白色トナー。
前記非ポリマー系帯電制御剤が、トナー母体粒子の総質量に対して０．５〜１．２質量％の量で含有される請求項１〜４の何れか１項に記載の電子写真用白色トナー。
前記樹脂系帯電制御剤および前記非ポリマー系帯電制御剤の合計含有量が、トナー母体粒子の総質量に対して１．１〜２．２質量％である請求項１〜５の何れか１項に記載の電子写真用白色トナー。
前記樹脂系帯電制御剤と前記非ポリマー系帯電制御剤との質量比が、２：１〜１：４である請求項１〜６の何れか１項に記載の電子写真用白色トナー。
前記結着樹脂が、非晶性ポリエステル樹脂である請求項１〜７の何れか１項に記載の電子写真用白色トナー。