JP2021012265A - 白色トナー - Google Patents
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
白色トナーは、色紙や透明フィルムへ白色の画像を形成するために重要であり、高い隠蔽性を達成するために、例えば酸化チタンのような高屈折率の材料を用いたトナーが開発されている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、酸化チタンのような白色顔料を多量にトナーに含ませた場合、屋外等で画像を放置したときに、その光触媒効果のために樹脂が変色し、白色度が低下してしまう課題があった。樹脂の変色は、樹脂が芳香環を含む場合においてより顕著に発現する。また、電気抵抗の低い白色顔料をトナー中に多量に含むため、帯電性が悪化してしまう課題があった。
このような問題に対し、本発明の目的は、耐光性および帯電性に優れた白色トナーを提供することである。
すなわち、本発明は、芳香環を有する樹脂を含有した結着樹脂、ワックス及び白色顔料を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該ワックスが、SP値が18(J/cm3)1/2以下であり、
該白色顔料は、成分Aで被覆されており、該成分Aは、SP値が18(J/cm3)1/2以下であり、
該ワックスと該成分AとのSP値差の絶対値が2.5以下であり、
該白色顔料の含有量が、該トナー粒子の15体積%以上40体積%以下であり、
該白色顔料の分光反射率が、350〜400nmの波長領域において80%以上ある、
ことを特徴とする白色トナーである。
該ワックスが、SP値が18(J/cm3)1/2以下であり、
該白色顔料は、成分Aで被覆されており、該成分Aは、SP値が18(J/cm3)1/2以下であり、
該ワックスと該成分AとのSP値差の絶対値が2.5以下であり、
該白色顔料の含有量が、該トナー粒子の15体積%以上40体積%以下であり、
該白色顔料の分光反射率が、350〜400nmの波長領域において80%以上ある、
ことを特徴とする白色トナーである。
本発明で用いる白色顔料は、成分Aで被覆されており、該成分Aは、SP値が18(J/cm3)1/2以下である。成分AのSP値が18(J/cm3)1/2より大きい場合、画像表面にワックスとともに白色顔料が偏在しないため、樹脂の変色を抑制できない。
δi=[Ev/V]1/2=[Δei/Δvi]1/2
Ev:蒸発エネルギー
V:モル体積
Δei:i成分の原子または原子団の蒸発エネルギー
Δvi:i成分の原子または原子団のモル体積
Δei及びΔviの値は著「コーティングの基礎科学」54〜57頁、1986年(槇書店)の表3〜9による原子および原子団の蒸発エネルギーとモル体積(25℃)を参照した。
本発明で用いるワックスは、SP値が18(J/cm3)1/2以下である。SP値が18(J/cm3)1/2より大きい場合、定着時に画像表面にワックスが染み出さないため、白色顔料を画像表面に偏在させることができず、樹脂の変色を抑制できない。
本発明で用いる結着樹脂は、樹脂として公知の重合体を使用することが可能であり、具体的には下記の重合体を用いることが可能である。
トナーには、必要に応じて荷電制御剤を含有させることもできる。トナーに含有される荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速く且つ一定の帯電量を安定して保持できる芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。
トナーには、必要に応じて外添剤を含有させることもできる。外添剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムなどの無機微粒子(無機微粉体)が好ましい。無機微粒子は、シラン化合物、シリコーンオイル又はそれらの混合物などの疎水化剤で疎水化されていることが好ましい。
トナーは、一成分系現像剤としても使用できるが、ドット再現性をより向上させるために、磁性キャリアと混合して、二成分系現像剤として用いることが、長期にわたり安定した画像が得られるという点で好ましい。すなわち、トナー及び磁性キャリアを含有する二成分系現像剤であって、該トナーが本発明のトナーであることが好ましい。
トナー粒子を製造する方法としては、特に制限されず、懸濁重合法、乳化凝集法、溶融混練法、溶解懸濁法など従来公知の製造方法を採用できる。
イオン交換水100mLにスクロース(キシダ化学製)160gを加え、湯せんをしながら溶解させ、ショ糖濃厚液を調製する。
上述のように単離した白色顔料を、熱重量測定装置(TGA Q5000SA、TA instrument社製)を用いて、白色顔料の成分Aによる被覆量を測定する。
成分Aに用いるSi−H変性ジメチルポリシロキサンの平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
装置 :HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム :Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液 :クロロホルム
流速 :1.0mL/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量 :0.10mL
上述の方法で得られたトナー粒子から単離した白色顔料1gをフッ素樹脂フィルム(ネオフロンPFAフィルム、ダイキン工業社製)に挟み、厚さ1mmにしたサンプルを、以下条件で分光反射率を測定した。
測定装置:分光測色計(CM−2600d、コニカミノルタ社製)
観察光源:D50
測定径:3mm
観察条件:2°視野、SCI測定
ワックスのSP値は、トナー粒子をヘキサンに浸し、溶出したワックスからヘキサンを除去することで得られるワックス1gを、フーリエ変換赤外分光光度計(FTIR;Spectrum One、Perkin−Elmer社製)を用いて構造を同定する。さらに、得られた構造の情報から、上述した計算方法を用いてSP値を計算する。
イオン交換水100mLにスクロース(キシダ化学製)160gを加え、湯せんをしながら溶解させ、ショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブに上記ショ糖濃厚液を31gと、コンタミノンN(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)を6mL入れ分散液を作製する。この分散液にトナー1.0gを添加し、スパチュラなどでトナーのかたまりをほぐす。次に、遠心分離用チューブをシェイカーにて振とうする。振とう後、溶液をスイングローター用ガラスチューブ(50mL)に入れ替えて、遠心分離機にて3500rpm、30minの条件で分離する。
原料にチタンテトライソプロポキシドを使用し、ケミカルポンプで少量ずつ、チッ素ガスをキャリアガスとして使用して、200℃程度に加熱したベーパライザーのグラスウールに送り込んで蒸発させ、反応器内において300℃程度で瞬時に加熱分解した後、急冷却を行ない、生成物を捕集する。これを300℃程度でさらに約2時間焼成し、ジェットミルにて粉砕して酸化チタンを得た。
白色顔料1の製造例において、分子量8000のSi−H変性ジメチルシリコーン(環状シロキサン:0.05質量%)を分子量9000のSi−H変性ジメチルシリコーン(環状シロキサン:0.15質量%)に変更し、白色顔料1の製造例と同様にして表面をジメチルポリシロキサンで被覆した白色顔料2を得た。
白色顔料1の製造例において、Si−H変性ジメチルシリコーンを分子量12000のSi−H変性ジメチルシリコーンに変更し、白色顔料1の製造例と同様にして表面をジメチルポリシロキサンで被覆した白色顔料3を得た。
白色顔料1の製造例において、Si−H変性ジメチルシリコーンを分子量1800のSi−H変性ジメチルシリコーンに変更し、白色顔料1の製造例と同様にして表面をジメチルポリシロキサンで被覆した白色顔料4を得た。
白色顔料1の製造例において、Si−H変性ジメチルシリコーンをオクタデシルトリエトキシシランに変更し、白色顔料1の製造例と同様にして表面をオクタデシルシランで被覆した白色顔料5を得た。
白色顔料1の製造例において、Si−H変性ジメチルシリコーンの添加量を0.4部に変更した以外は、白色顔料1の製造例と同様にして表面をジメチルポリシロキサンで被覆した白色顔料6を得た。
白色顔料1の製造例において、成分Aによる表面被覆工程を除いた以外は、白色顔料1の製造例と同様にして表面を成分Aで被覆されていない白色顔料7を得た。
白色顔料1の製造例において、Si−H変性ジメチルシリコーンをアミノプロピルトリメトキシシランに変更した以外は、白色顔料1の製造例と同様にして表面をアミノプロピルシランで被覆した白色顔料8を得た。
原料にチタンテトライソプロポキシドを使用し、ケミカルポンプで少量ずつ、チッ素ガスをキャリアガスとして使用して、200℃程度に加熱したベーパライザーのグラスウールに送り込んで蒸発させ、反応器内において300℃程度で瞬時に加熱分解した後、急冷却を行ない、生成物を捕集する。これを300℃程度でさらに約2時間焼成し、ジェットミルにて粉砕して酸化チタンを得た。
・ポリエステル樹脂1:60部
[組成(モル%)〔ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:テレフタル酸:ドデセニルコハク酸=50:30:20]
・白色顔料1: 50部
・フィッシャートロプシュワックス(融点78℃): 5部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数20s−1、回転時間5minで混合した後、温度130℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、株式会社池貝製)にて混練した。得られた混練物25℃まで冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕した。さらにファカルティF−300(ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子1を得た。
トナーの製造例1において、使用した材料、質量部を表2に示したものに変更したこと以外は同様にして製造を行い、トナー1〜11を得た。
トナーの製造例1において、使用した材料、質量部を表2に示したものに変更したこと以外は同様にして製造を行い、トナー12〜17を得た。
ポリエステル樹脂2;組成(モル%)〔ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:テレフタル酸:ドデセニルコハク酸=50:10:40]
ポリエステル樹脂3;組成(モル%)〔ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:テレフタル酸=50:50]
ポリエステル樹脂4;組成(モル%)〔ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:ビスフェノールA:テレフタル酸=20:30:50]
上記各トナーと、シリコーン樹脂で表面コートしたフェライトキャリア(平均粒径42μm)とを、トナー濃度が8質量%になるように混合し、二成分系現像剤を調製した。
試験装置:FAL25X(スガ試験機社製)
照射強度:330W/m2(300〜700nm)
温度:36℃
湿度:30%
A:白色度の変化率が0.5%未満
B:白色度の変化率が0.5%以上1.0%未満
C:白色度の変化率が1.0%以上2.0%未満
D:白色度の変化率が2.0%以上
トナー0.01gをアルミパンに計量し、ストロコロン帯電装置を用いて−600Vに帯電させた。続いて、温度25℃、湿度50%RHの雰囲気下で表面電位計(トレックジャパン製:model347)を用いて表面電位の変化挙動を30分間測定した。測定結果を下記式に代入して電荷保持率を算出し、下記基準で評価した。B以上を良好と判断した。評価結果を表2に示す。
式:30分後の電荷保持率(%)=[30分後の表面電位]/[初期表面電位]×100
A:30分後の電荷保持率が90%以上
B:30分後の電荷保持率が50%以上90%未満
C:30分後の電荷保持率が50%未満
Claims (9)
- 芳香環を有する樹脂を含有した結着樹脂、ワックス及び白色顔料を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該ワックスが、SP値が18(J/cm3)1/2以下であり、
該白色顔料は、成分Aで被覆されており、該成分Aは、SP値が18(J/cm3)1/2以下であり、
該ワックスと該成分AとのSP値差の絶対値が2.5以下であり、
該白色顔料の含有量が、該トナー粒子の15体積%以上40体積%以下であり、
該白色顔料の分光反射率が、350〜400nmの波長領域において80%以上ある、
ことを特徴とする白色トナー。 - 前記SP値が18(J/cm3)1/2以下の化合物の被覆量が、該白色顔料に対して1.0質量%以上である請求項1に記載の白色トナー。
- 前記SP値が18(J/cm3)1/2以下の化合物が、ジメチルポリシロキサンである請求項1又は2に記載の白色トナー。
- 前記ジメチルポリシロキサンの分子量が、2000以上10000以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の白色トナー。
- 前記白色顔料が、チタン酸カルシウムである請求項1〜4のいずれか1項に記載の白色トナー。
- 前記結着樹脂が、前記結着樹脂における炭素のうち芳香環を構成する炭素を45mol%以上70mol%以下含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の白色トナー。
- 前記結着樹脂が、ポリエステル樹脂である請求項1〜6のいずれか1項に記載の白色トナー。
- 前記結着樹脂のSP値と前記ワックスのSP値の差が、4.0以上である請求項1〜7のいずれか1項に記載の白色トナー。
- 前記白色トナーに含まれる環状シロキサンが0.1質量%以下である請求項3に記載の白色トナー。
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