JP5071190B2 - Toner for electrophotography - Google Patents

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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。   The present invention relates to an electrophotographic toner, and more particularly to an electrophotographic toner capable of forming a high-quality image free from fog and density unevenness.

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。   Electrophotographic image formation is generally performed by developing and visualizing an electrostatic charge image with toner and transferring the toner image obtained by development onto a sheet. The required performance for toners used in such image formation is becoming increasingly sophisticated. That is, reduction in particle size, reduction in oil, low temperature fixing, high transfer efficiency, and high image quality. The common toner elemental technologies include finely and uniformly dispersing toner internal additives such as pigments, CCA, and wax, stabilizing CCA charging, and preventing wax from being released.

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。   As an example of a technique for improving the dispersibility of the toner internal additive, there are various techniques such as optimization of kneading conditions and surface treatment of each additive material. In addition, to improve dispersibility, a method of improving the dispersion level by pre-kneading (master batch) or a method of applying a high shear force to the kneaded material by using an open roll kneader to disperse the color It is regularly used in toner manufacturing methods.

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。
However, pre-kneading increases the number of steps, and applying a high shearing force may increase excess energy, or the temperature of the kneaded product may rise too much, adversely affecting the toner characteristics. is there.
Conventionally, it is known to add starch to the toner. However, the purpose of adding starch in these toners is as an adhesive (see, for example, Patent Document 1) or as an additive for identification (see, for example, Patent Document 2), and does not improve the characteristics of the toner itself. There wasn't.

特開2004−126230号公報JP 2004-126230 A

特開2000−297205号公報JP 2000-297205 A

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。   The present invention has been made under the circumstances as described above, and does not require preliminary kneading or high shear, finely and uniformly disperse the toner internal additive, and form a high-quality image free from fog and density unevenness. An object of the present invention is to provide an electrophotographic toner that can be used.

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。   In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention includes a binder resin, a colorant, carnauba wax, and starch having an amylose content of 15 to 30% by mass, and the starch content is determined by the binder. An electrophotographic toner is provided that is 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of a resin.

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。   In such an electrophotographic toner, a polyester resin or a styrene acrylic resin can be used as the binder resin.

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。   According to the present invention, an electrophotographic toner capable of finely and uniformly dispersing the toner additive without forming pre-kneading or high shear and forming a high-quality image free from fogging and density unevenness. Is provided.

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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
An electrophotographic toner according to an embodiment of the present invention includes carnauba wax as a release agent and contains 1 to 10% by mass of starch having an amylose content of 15 to 30% by mass.
As described above, conventionally, toner containing starch is known. However, the purpose of adding starch in these toners is as an adhesive or as an additive for identification, and does not improve the characteristics of the toner itself. In the present invention, starch is added to a raw material mixture containing carnauba wax as a release agent to improve the dispersibility of the carnauba wax during kneading, and the carnauba wax is finely and uniformly dispersed in the toner. It is possible to form a high-quality image without density unevenness. That is, the starch acts as a compatibilizer between the resin and the carnauba wax, and the carnauba wax can be finely dispersed in the resin, thereby preventing the carnauba wax from being detached from the resin.

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。   The starch added for this purpose must have an amylose content of 15 to 30% by mass, and the content in the toner needs to be 1 to 10% by mass. When starch having an amylose content exceeding 30% by mass is used, the residual moisture in the toner increases, which affects environmental stability and increases fogging.

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。   In a non-magnetic one-component color toner produced by a pulverization method using raw materials consisting of a binder, a charge control agent, carnauba wax, and a pigment, when starch is added to the raw material mixture, starch and carnauba wax are mixed during kneading. The carnauba wax does not come off. This is presumably because starch has an intermediate polarity for dispersing carnauba wax in the resin. In addition, such an effect | action of starch arises only with respect to a carnauba wax, and such an effect | action is not recognized in a Fischer-Tropsch wax and polyethylene wax.

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。
In addition, starch also acts as a thickening stabilizer, a stable dispersion of raw materials is obtained, and it functions as a water retention agent in the toner, and a stable fluidity is obtained. That is, various properties such as thickening stability, caking property, colloidal stability, and water retention property of starch have an effect at the time of mixing and kneading and make the toner more stable. In addition, starch is a material that is biodegradable and inexpensive, so it is an environmentally and cost-effective material, and its use has many advantages.
The toner manufacturing process by the pulverization method follows the steps of raw material mixing → kneading → rough pulverization → fine pulverization → classification → external addition → sieving. In this case, the raw material mixture of the binder resin, the release agent, the pigment, and the charge control agent is subjected to a strong shearing force in a molten state and dispersed in the kneading step. By adding starch to this raw material mixture, further high dispersion and stable water retention can be realized, and more stable toner can be produced.

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。
Also during development, since the wax is highly dispersed at the stage of kneading, a high-quality image without offset can be obtained. Further, since the carnauba wax is not detached from the toner particles, uniform charging is performed, and a high-quality image free from fog and density unevenness can be obtained.
Hereinafter, a method for producing an electrophotographic toner according to an embodiment of the present invention will be specifically described.

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。
First, a raw material mixture containing a binder resin, a colorant, carnauba wax, starch and the like is mixed by a mixer. As a mixing machine, arbitrary things, such as a Henschel mixer, a super mixer, a V-type blender, and a Nauta mixer, can be used.
Usable binder resins can be selected from a wide range including known ones. Specifically, polyester resins and styrene acrylic resins are preferable.

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。   The raw material mixture is then fed to a kneader where it is melt kneaded. As the kneading machine, any type of extrusion kneading machine such as a twin-screw extrusion kneading machine and a single-screw extrusion kneading machine, an open roll type kneading machine such as a continuous two-roll mill, a continuous three-roll mill, and a batch roll mill can be used. Things can be used.

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。   The melt-kneaded product discharged from the kneader is usually cooled, pulverized, and classified according to a method used for toner production to obtain a toner particle matrix having a predetermined average particle diameter. The cooling means, the pulverizing means, and the classification means are not particularly limited, and those usually used for toner production can be employed. For example, a cooling means by rolling or blowing an air flow can be used for cooling, and an airflow pulverizer such as a collision plate pulverizer can be used for pulverization, and various airflow classifiers can be used for classification. Can be used.

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。
An electrophotographic toner is obtained by adding silica as an external additive to the toner particle matrix thus obtained, and mixing and stirring.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
Example 1
100 parts by mass of polyester resin (Tm: 135 ° C., manufactured by Kao Corporation), 10 parts by mass of starch containing 25% by mass of amylose, 3 parts by mass of No. 1 carnauba wax (manufactured by Nippon Wax Co., Ltd.), red pigment (Seika) First carmine 1476T-7: manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd. 4 parts by weight and charge control agent “LR-147” (manufactured by Nippon Carlit Co., Ltd.) 1 part by weight were stirred with a Henschel mixer, and then with a twin screw extruder. Melt kneaded.

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。   After the kneaded product was cooled, it was pulverized using an impact plate type pulverizer, and further subjected to a classification step to obtain toner base particles having an average particle diameter (6.0) μm. Hydrophobic silica was added as an external additive to the obtained toner base particles, stirred with a Henschel mixer (blade peripheral speed 40 m / s), and the toner base particles were subjected to an external addition treatment to prepare a toner sample.

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。
Examples 2-9
Eight types of toner samples were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amylose content of starch and the blending amount of starch were changed.
Comparative Examples 1-4
No starch was added to the raw material (Comparative Example 1), starch having an amylose content of 60% by mass was used (Comparative Examples 2 and 3), and 11 parts by mass of starch having an amylose content of 25% by mass was used (Comparative Example). A toner sample was prepared in the same manner as in Example 1 except for 4).

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。
Examples 10-12
Instead of the red pigment (Seika First Carmine 1476T-7: manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.), the blue content (cyanine blue 4920: manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.) was used (Example 10), yellow content ( (Example 11), black content (carbon black MOGUL-L: manufactured by Cabot Specialty Chemicals Inc.) was used (Example) A toner sample was prepared in the same manner as in Example 1 except for 12).

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。
Examples 13-16
Four toner samples were prepared in the same manner as in Example 1 except that styrene acrylic resin (Tm: 140 ° C., manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.) was used instead of the polyester resin, and the type of pigment was changed. .
Comparative Examples 5-7
Instead of the red pigment (Seika First Carmine 1476T-7: manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.), the blue content (cyanine blue 4920: manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.) was used (Comparative Example 5), yellow content ( (Pariotol Yellow D1155: manufactured by BASF Japan Ltd.) (Comparative Example 6), black content (carbon black MOGUL-L: manufactured by Cabot Specialty Chemicals Inc.) (Comparative Example) Three toner samples were prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except for 7).
Comparative Examples 8-11
Four toner samples were prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that a styrene acrylic resin (Tm: 140 ° C., manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd.) was used instead of the polyester resin, and the type of pigment was changed. .

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。
Comparative Examples 12-14
Three toner samples were prepared in the same manner as Comparative Examples 5 to 7 except that PE wax Licowax PE810 (manufactured by Clariant Japan) was used instead of No. 1 carnauba wax (manufactured by Nippon Wax Co., Ltd.). .
Comparative Examples 15-17
Three types of toners were used in the same manner as in Comparative Examples 5 to 7 except that Fischer-Tropsch wax paraflint C77 (imported by Kato Yoko Co., Ltd.) was used instead of No. 1 carnauba wax (manufactured by Nippon Wax Co., Ltd.). A sample was prepared.
For the above toner samples, image uniformity was evaluated as follows.

<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。
<Image uniformity>
Non-magnetic one-component developing device "Casio Page Presto N-5" (Casio Computer Co., Ltd .: 29 color printers per minute) mounted with toner and in normal environment (25 ° C, 50% RH), plain paper A halftone image was printed using (XEROX-P paper A4 size), and the uniformity of the image was evaluated according to the following evaluation criteria.

○: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。
A: A uniform halftone image without density unevenness.
Δ: Some density unevenness is observed.
X: Density unevenness is observed, and there is a problem in practical use.
The evaluation results are shown in Tables 1 and 2 below.

Figure 0005071190
Figure 0005071190

Figure 0005071190
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Figure 0005071190
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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。
From the above Tables 1 to 3, the following can be understood.
In the toner samples (Examples 1 to 9) containing 1 to 10 parts by mass of starch having an amylose content of 15 to 30% by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin, all have uniform density and no uniform halftone An image is obtained.

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。
On the other hand, a toner sample to which no starch was added (Comparative Example 1), a toner sample using starch having an amylose content of 60% by mass (Comparative Examples 2 and 3), and a toner sample using 11 parts by mass of starch (Comparative Example) In 4), density unevenness was observed in all cases.
In addition, a toner sample containing 1 to 10 parts by mass of starch having an amylose content of 15 to 30% by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin even when the pigment and the binder resin are changed (Examples 10 to 16). ), There is no density unevenness and a uniform halftone image is obtained.

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。
On the other hand, even when the types of the pigment and the binder resin were changed, the toner samples (Comparative Examples 5 to 11) to which no starch was added showed density unevenness in all cases.
Moreover, since the density | concentration nonuniformity was seen also in the sample (Comparative Examples 12-17) using things other than carnauba wax as wax, it turns out that starch and carnauba wax are an essential combination.

Claims (2)

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。   It contains a binder resin, a colorant, carnauba wax, and starch having an amylose content of 15 to 30% by mass, and the starch content is 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. An electrophotographic toner characterized by the above. 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。   2. The electrophotographic toner according to claim 1, wherein the binder resin is a polyester resin or a styrene acrylic resin.
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