JP2021081649A - 電子写真用白色トナー - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕 結着樹脂及び酸化チタン粒子を含有する電子写真用白色トナーであって、前記結着樹脂がポリエステル樹脂とスチレン系樹脂とを有する複合樹脂を25質量%以上含有し、前記酸化チタン粒子の含有量が、前記結着樹脂100質量部に対して、50質量部以上200質量部以下である、電子写真用白色トナー、並びに
〔2〕 前記〔1〕記載の白色トナー及びカラートナーを用いる画像形成方法であって、記録媒体上で、未定着の白色トナー画像上にカラートナー画像を未定着の状態で積層した後、熱定着させる工程を含む、画像形成方法
に関する。
例えば、シアントナーの発色の原理は、シアン顔料がシアン色の元となる光の波長以外を吸収し、シアン色の元となる波長の光を透過又は反射することで発色する。そのため、カラートナー同士の場合は、上記原理から混色しても問題ない。
一方、白色トナーの発色の原理は、白顔料ですべての波長(可視光)の光を屈折・反射・散乱させることで白色を発色している。
従って、カラートナーと白色トナーが混色した場合は、白色トナーの部分ですべての波長が屈折・反射・散乱されてしまいカラートナーの発色性が低下し、白色顔料の含有量が多いほど、発色性の低下が顕著になる。
白色トナーの帯電性や流動性が不均一である場合は、流動性が高い粒子や帯電性が低い粒子は外力に弱く、白色トナー画像から脱離して混色の原因となると考えられる。これに対し、複合樹脂を含むトナーでは、白色顔料である酸化チタンの分散が良好になるため、トナー1個1個の均一性が高まる。その結果、外添剤が白色トナー表面に均一に付着し、トナー1個1個の流動性、帯電性が均一になる。このような均一性の高いトナーにより、帯電性や流動性が均一な粒子により形成された記録媒体上の白色トナーの未定着画像は、均一性が高く各粒子が外力(色重ね時の外力)により飛び散ったり脱離したりし難くなるため、カラートナーと白色トナーとの混色が抑制されたものと考えられる。
で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、グリセリン等が挙げられる。
また、両反応性モノマーの使用量は、スチレン系樹脂の原料モノマーの合計100質量部に対して、スチレン系樹脂とポリエステル樹脂との分散性を高め、トナーの耐久性を向上させる観点から、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは15質量部以下である。ここで、スチレン系樹脂の原料モノマーの合計に重合開始剤は含める。
工程(B)の後に、再度反応温度を上昇させ、必要に応じて架橋剤となる3価以上のポリエステル樹脂の原料モノマー等を反応系に添加し、工程(A)の重縮合反応や両反応性モノマーとの反応をさらに進めてもよい。
工程1:結着樹脂と酸化チタン粒子とシリカ粒子とを含む成分を混合して混合物を得る工程、
工程2:得られた混合物を溶融混練して混練物を得る工程、及び
工程3:得られた混練物を粉砕し、分級する工程
を含む方法により、製造することが好ましい。
フローテスター「CFT-500D」((株)島津製作所製)を用い、1.5gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出する。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、室温(25℃)から降温速度10℃/minで0℃まで冷却し、0℃にて1分間維持する。その後、昇温速度10℃/minで測定する。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とする。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却する。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し測定する。吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とする。
JIS K 0070:1992の方法に基づき測定する。ただし、測定溶媒のみJIS K 0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更する。
示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製、DSC Q20)を用いて昇温速度10℃/minで200℃まで昇温し、その温度から降温速度5℃/minで-10℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/minで180℃まで昇温し、そこで得られた融解吸熱カーブから観察される吸熱の最大ピーク温度を離型剤の融点とする。
個数平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)にて撮影倍率5000〜50000倍の適切な倍率で、粒径(長径と短径の平均値)を100個の粒子について測定し、それらの平均値を酸化チタン粒子、シリカ粒子及び外添剤の個数平均一次粒子径とする。
測定機:コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター(株)製)
アパチャー径:100μm
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマン・コールター(株)製)
電解液:アイソトンII(ベックマン・コールター(株)製)
分散液:電解液にエマルゲン109P(花王(株)製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB(グリフィン):13.6)を溶解して5質量%に調整したもの
分散条件:前記分散液5mLに測定試料10mgを添加し、超音波分散機(機械名:(株)エスエヌディー製US-1、出力:80W)にて1分間分散させ、その後、前記電解液25mLを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製する。
測定条件:前記電解液100mLに、3万個の粒子の粒径を20秒間で測定できる濃度となるように、前記試料分散液を加え、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求める。
表1に示すフマル酸及び無水トリメリット酸以外のポリエステル樹脂の原料モノマー、2-エチルヘキサン酸錫(II)40g及び没食子酸1gを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコに入れ、230℃にて8時間反応を行った後、8.3kPaにて1時間反応させた。170℃に降温し、スチレン系樹脂の原料モノマー、両反応性モノマー及び重合開始剤を滴下ロートにより1時間かけて滴下した。170℃に保持したまま1時間付加重合反応を熟成させた後、210℃に昇温し、8.3kPaにて1時間スチレン系樹脂の原料モノマーの除去及び両反応性モノマーとポリエステル部位の反応を行った。さらに、210℃にて、無水トリメリット酸、フマル酸及びターシャリブチルカテコール5gを添加し、所望の軟化点に達するまで反応を行い、非晶質複合樹脂(樹脂A)を得た。
表1に示すフマル酸及び無水トリメリット酸以外のポリエステル樹脂の原料モノマー、2-エチルヘキサン酸錫(II)40g及び没食子酸1gを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコに入れ、230℃にて8時間反応を行った。反応後、8.3kPaにて1時間反応させた。さらに、210℃に降温して、無水トリメリット酸、フマル酸及びターシャリブチルカテコール5gを添加し、所望の軟化点に達するまで反応を行い、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂B)を得た。
表2に示すセバシン酸以外のポリエステル樹脂の原料モノマーを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコに入れ、120℃に加熱した。120℃にて、表2に示すセバシン酸のうち1500gを添加し、さらに160℃まで加熱し、6時間反応させた。その後、表2に示すスチレン系樹脂の原料モノマー、重合開始剤及び両反応性モノマーを滴下ロートにより1時間かけて滴下した。160℃に保持したまま1時間付加重合反応を熟成させた後、8.3kPaにて1時間スチレン系樹脂の原料モノマーの除去を行った。さらに、残りのセバシン酸を添加し、200℃まで8時間かけて昇温、8.3kPaにて30分反応させた。さらに、2-エチルヘキサン酸錫(II)20g及び没食子酸2gを添加し、200℃にて1時間反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させて、結晶性複合樹脂(樹脂C)を得た。
表2に示すポリエステル樹脂の原料モノマーを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコに入れ、140℃に加熱した。さらに200℃まで加熱し、10時間反応させた後、8.3kPaにて30分反応させた。さらに、2-エチルヘキサン酸錫(II)20g及び没食子酸2gを添加し、200℃にて1時間反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させて、結晶性ポリエステル樹脂(樹脂D)を得た
表3に示す結着樹脂(合計100質量部)及び酸化チタン粒子「CR-50-2」(石原産業社製、個数平均一次粒子径:250nm)と、荷電制御剤「FCA-2521NJ」(藤倉化成社製)5質量部、離型剤「HNP-9」(日本精蝋社製、パラフィンワックス、融点:79℃)1.5質量部、及び疎水性シリカ「R972」(日本アエロジル社製、個数平均一次粒子径:16nm)2質量部を、ヘンシェルミキサーを用いて1分間予備混合した後、二軸押出機「PCM-87」(池貝鉄工社製)を用いて溶融混練した。溶融混練の条件は、原料のフィード量2.5kg/min(150kg/h)、バレル設定温度 100℃、スクリュー混練部 軸回転数 180r/min(軸の回転の周速 0.30m/sec)であった。得られた混練物を冷却ロールで圧延しながら20℃以下に冷却し、冷却された溶融混練物をロートプレックス(東亜機械社製)で3mmに粗粉砕した。得られた粗砕物を、カッターミル(奈良機械製作所社製)を用いて体積中位粒径(D50)が1.5〜2.5mmに粗粉砕した後、衝突板式ジェットミル「I-20型」(日本ニューマチック工業社製)で微粉砕した。
さらに、得られた粉砕物を気流式分級機「DSF型」(日本ニューマチック工業社製)で分級を行い、体積中位粒径(D50)が7.0μmのトナー母粒子を得た。
得られたトナー母粒子100質量部と、外添剤として疎水性シリカ「R972」(日本アエロジル社製、疎水化処理剤:DMDS、個数平均一次粒子径:16nm)1.0質量部、疎水性シリカ「RY50」(日本アエロジル社製、疎水化処理剤:シリコーンオイル、個数平均一次粒子径:40nm)1.5質量部を添加しヘンシェルミキサーにて3分間混合して、白色トナーを得た。
非磁性一成分現像装置「COREFIDO C712dnw」(沖データ(株)製)に白色トナーを実装し、HH環境(温度30℃/湿度80%)に24時間放置後、5%印字率で1000枚印字を行った。その後、2cm×3cmのベタ画像部(トナー付着量:1.5mg/cm2)を有する未定着の画像を90kg紙(紀州色上質紙、厚口、黒)上に得た。さらに、「COREFIDO C712dnw」(沖データ(株)製)の定着器を定着速度100mm/secの外部定着器に改造し、定着温度を170℃に設定し未定着画像を定着させた。
その定着画像上に、HH環境(温度30℃/湿度80%)に24時間放置後、5%印字率で1000枚印字を行ったシアントナーを用いて、2cm×3cmのベタ画像部(トナー付着量:1.0mg/cm2)を有するシアントナー画像を前記白色トナーの定着画像上に積層した。さらに、改造した前記定着器で定着温度を170℃に設定し、未定着のシアントナー画像を定着させた。この白色トナー画像上にシアントナー画像を印刷したサンプルは、白色トナー画像の定着後にシアントナーを定着しており、混色が無いため、基準Aとした。
この白色トナー上にシアントナー画像を印刷したサンプルと基準Aとの色差(ΔE)を測定し、耐混色性を評価した。色差が小さいほど、耐混色性に優れることを示す。結果を表3に示す。
また、参考例1の結果より、白色カラートナーとカラートナーとの混色は、酸化チタン粒子の含有量が少ない場合には認識されず、酸化チタン粒子の含有量が多い場合に特有の認識される課題であることが分かる。
Claims (3)
- 結着樹脂及び酸化チタン粒子を含有する電子写真用白色トナーであって、前記結着樹脂がポリエステル樹脂とスチレン系樹脂とを有する複合樹脂を25質量%以上含有し、前記酸化チタン粒子の含有量が、前記結着樹脂100質量部に対して、50質量部以上200質量部以下である、電子写真用白色トナー。
- 結着樹脂中に結晶性樹脂を含み、その含有量が25質量%以下である、請求項1記載の電子写真用白色トナー。
- 請求項1又は2記載の白色トナー及びカラートナーを用いる画像形成方法であって、記録媒体上で、未定着の白色トナー画像上にカラートナー画像を未定着の状態で積層した後、熱定着させる工程を含む、画像形成方法。
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