JP5456633B2 - Toner for electrophotography - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真用トナーに関する。 The present invention relates to an electrophotographic toner.
電子写真法に使用される電子写真用トナーには、二成分系のトナーと一成分系のトナーとがある。二成分系トナーは、結着樹脂、着色剤などを含有する絶縁性のトナーと磁性のキャリアとで構成されるトナーである。一成分系トナーには、磁性体を含む磁性トナーと磁性体を含まない非磁性トナーとがあり、一般に磁性トナーは黒トナーに用いられ、非磁性トナーは黒トナー及びカラートナーに用いられる。 Electrophotographic toners used in electrophotography include two-component toners and one-component toners. The two-component toner is a toner composed of an insulating toner containing a binder resin, a colorant and the like and a magnetic carrier. The one-component toner includes a magnetic toner containing a magnetic material and a non-magnetic toner not containing a magnetic material. Generally, the magnetic toner is used for black toner, and the non-magnetic toner is used for black toner and color toner.
このようなトナーには、低温定着性に優れ、低温でもオフセットが生じず、非オフセット幅が広いことが求められる。また、地カブリ、帯電ブレードなどへの融着が低減されることも求められる。そこで、これらの特性に優れたトナーについて種々検討されている(例えば特許文献1参照。)。 Such toner is required to have excellent low-temperature fixability, no offset at low temperatures, and a wide non-offset width. In addition, it is also required that fusion to ground fog, charging blade, etc. be reduced. Therefore, various studies have been made on toners excellent in these characteristics (for example, see Patent Document 1).
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、画像濃度が良好で、地カブリ、ブレードへの融着が抑制され、非オフセット幅が広く、かつ、低温定着性の電子写真用トナーの提供を課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electrophotographic toner that has good image density, suppresses fogging to ground fog and blades, has a wide non-offset width, and has low temperature fixability. Let it be an issue.
本発明者は鋭意検討した結果、結着樹脂として特定の組み合わせの非石油系モノマーをジオール成分に用いたポリエステル樹脂を使用するとともに、生分解性樹脂を特定量配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の電子写真用トナーは、結着樹脂と、生分解性樹脂と、着色剤とを少なくとも含有し、前記結着樹脂は、非石油系モノマーである1,3−プロパンジオール(A)と非石油系モノマーであるイソソルバイド(B)とを含むジオール成分を用いて得られたポリエステル樹脂を含有し、前記1,3−プロパンジオール(A)と前記イソソルバイド(B)と前記生分解性樹脂との合計量が、5〜50質量%であることを特徴とする。
前記ポリエステル樹脂中の前記1,3−プロパンジオール(A)は5〜20質量%であり、前記イソソルバイド(B)は1〜20質量%であることが好ましい。
前記ポリエステル樹脂の重量平均分子量のピークトップは、2000〜7000であることが好ましい。
前記生分解性樹脂が、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)(以下、PHBHという。)、前記PHBH以外のポリヒドロキシアルカノエート、ポリ乳酸からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
本発明の電子写真用トナーは、オープンロール型混練機を使用して製造されることが好ましい。
As a result of intensive studies, the present inventor solved the above problems by using a polyester resin using a specific combination of non-petroleum monomers as a binder resin as a diol component and blending a specific amount of a biodegradable resin. The present inventors have found that this can be done and have completed the present invention.
The toner for electrophotography of the present invention contains at least a binder resin, a biodegradable resin, and a colorant, and the binder resin includes 1,3-propanediol (A) which is a non-petroleum monomer. A polyester resin obtained by using a diol component containing isosorbide (B) which is a non-petroleum monomer, the 1,3-propanediol (A), the isosorbide (B), and the biodegradable resin; The total amount of is 5 to 50% by mass.
The 1,3-propanediol (A) in the polyester resin is preferably 5 to 20% by mass, and the isosorbide (B) is preferably 1 to 20% by mass.
The peak top of the weight average molecular weight of the polyester resin is preferably 2000 to 7000.
The biodegradable resin is at least selected from the group consisting of poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (hereinafter referred to as PHBH), polyhydroxyalkanoate other than PHBH, and polylactic acid. One type is preferable.
The electrophotographic toner of the present invention is preferably produced using an open roll type kneader.
本発明によれば、画像濃度が良好で、地カブリ、ブレードへの融着が抑制され、非オフセット幅が広く、かつ、低温定着性の電子写真用トナーを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an electrophotographic toner having a good image density, suppressing fogging to ground fog and blades, having a wide non-offset width, and low-temperature fixability.
以下、本発明について詳細に説明する。
<電子写真用トナー>
本発明の電子写真用トナー(以下、トナーという。)は、結着樹脂と、着色剤と、生分解性樹脂とを少なくとも含有する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Toner for electrophotography>
The toner for electrophotography (hereinafter referred to as toner) of the present invention contains at least a binder resin, a colorant, and a biodegradable resin.
結着樹脂としては、非石油系モノマーである1,3−プロパンジオール(A)と非石油系モノマーであるイソソルバイド(B)とを含むジオール成分を用いて得られたポリエステル樹脂を使用する。一般にポリエステル樹脂は、少なくとも一種のジオールからなるジオール成分と、少なくとも一種のジカルボン酸からなるジカルボン酸成分とを主成分として、重縮合反応を行うことによって得られる樹脂であり、本発明のトナーには、ジオール成分として、非石油系モノマーである1,3−プロパンジオール(A)とイソソルバイド(B)とを少なくとも用いて製造されたポリエステル樹脂を結着樹脂として用いる。 As the binder resin, a polyester resin obtained by using a diol component containing 1,3-propanediol (A) which is a non-petroleum monomer and isosorbide (B) which is a non-petroleum monomer is used. Generally, a polyester resin is a resin obtained by performing a polycondensation reaction with a diol component composed of at least one diol and a dicarboxylic acid component composed of at least one dicarboxylic acid as main components. As the diol component, a polyester resin produced using at least the non-petroleum monomer 1,3-propanediol (A) and isosorbide (B) is used as the binder resin.
非石油系モノマーである1,3−プロパンジオールとしては、トウモロコシ等の植物から製造された植物由来の1,3−プロパンジオールを挙げることができる。このような植物由来の1,3−プロパンジオールは、デュポン社製の商品名:サステラ プロパンジオール等を挙げることができる。
非石油系モノマーであるイソソルバイド(=1,4:3,6−ジアンヒドロ−D−ソルビトール)は、下記化学式(1)で表される化合物であって、例えば糖類および澱粉などから製造される。具体的には、例えば、D−グルコースを水添した後に酸触媒を用いて脱水することにより、イソソルバイドを製造することができる。
Examples of 1,3-propanediol, which is a non-petroleum monomer, include plant-derived 1,3-propanediol produced from plants such as corn. Examples of such plant-derived 1,3-propanediol include DuPont's trade name: Sastera propanediol.
Isosorbide (= 1,4: 3,6-dianhydro-D-sorbitol), which is a non-petroleum monomer, is a compound represented by the following chemical formula (1) and is produced from, for example, sugars and starch. Specifically, for example, isosorbide can be produced by hydrogenating D-glucose and then dehydrating using an acid catalyst.
ジオール成分としては、上記の1,3−プロパンジオール(A)とイソソルバイド(B)以外のジオールを併用してもよい。このようなジオールとしては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水添ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などが挙げられ、これらを1種以上使用できる。 As a diol component, you may use together diols other than said 1, 3- propanediol (A) and isosorbide (B). Such diols include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, 1, Examples include 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, hydrogenated bisphenol A, ethylene oxide adduct of bisphenol A, propylene oxide adduct of bisphenol A, and the like. One or more of these can be used.
ジカルボン酸成分としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸などの脂肪族飽和ジカルボン酸類,マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸などの脂肪族不飽和ジカルボン酸,フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸,前記の各種ジカルボン酸の無水物(例えば無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸など)や炭素数1〜6の低級アルキルエステル(例えばコハク酸ジメチルエステル、マレイン酸ジエチルエステル、フタル酸ジヘキシルエステルなど)などが挙げられ、これらを1種以上使用できる。これらの中でも、フタル酸、フマル酸が好ましく用いられる。 Dicarboxylic acid components include aliphatic saturated dicarboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, and sebacic acid, and aliphatic unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, and itaconic acid. , Aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid, anhydrides of the various dicarboxylic acids (for example, succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, etc.) and lower alkyl esters having 1 to 6 carbon atoms ( Examples thereof include succinic acid dimethyl ester, maleic acid diethyl ester, phthalic acid dihexyl ester, and the like, and one or more of these can be used. Of these, phthalic acid and fumaric acid are preferably used.
ポリエステル樹脂の原料としては、上述したジオール成分とジカルボン酸成分の他、必要により、グリセリン、2−メチルプロパントリオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ソルビット、ソルビタンなどの3価以上の多価アルコール、オクタン酸、デカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸などの脂肪族モノカルボン酸、分岐や不飽和基を有する脂肪族モノカルボン酸、オクタノール、デカノール、ドデカノール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコールなどの脂肪族モノアルコール、安息香酸、ナフタレンカルボン酸などの芳香族モノカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸ならびにその酸無水物などを1種以上使用することができる。これらの中でもグリセリン、トリメチロールプロパン、ステアリン酸、トリメリット酸、安息香酸が好ましく、更にはトリメリット酸が好ましく用いられる。 As a raw material of the polyester resin, in addition to the diol component and the dicarboxylic acid component described above, if necessary, a trihydric or higher polyhydric alcohol such as glycerin, 2-methylpropanetriol, trimethylolpropane, trimethylolethane, sorbit, sorbitan, Aliphatic monocarboxylic acids such as octanoic acid, decanoic acid, dodecanoic acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, aliphatic monocarboxylic acids having branched or unsaturated groups, octanol, decanol, dodecanol, myristyl alcohol, palmityl alcohol 1 type of aliphatic monoalcohol such as stearyl alcohol, aromatic monocarboxylic acid such as benzoic acid and naphthalenecarboxylic acid, polyvalent carboxylic acid having 3 or more valences such as trimellitic acid and pyromellitic acid, and acid anhydrides thereof Use more It is possible. Among these, glycerin, trimethylolpropane, stearic acid, trimellitic acid, and benzoic acid are preferable, and trimellitic acid is more preferably used.
ポリエステル樹脂を製造する際の重縮合反応の温度は、通常150〜300℃であり、好ましくは180〜270℃、更に好ましくは180〜250℃である。反応温度が150℃未満では反応時間が長くなり、300℃を超えると、分解が起こり好適ではない。 The temperature of the polycondensation reaction when producing the polyester resin is usually 150 to 300 ° C, preferably 180 to 270 ° C, more preferably 180 to 250 ° C. When the reaction temperature is less than 150 ° C., the reaction time becomes long, and when it exceeds 300 ° C., decomposition occurs, which is not preferable.
ポリエステル樹脂中の1,3−プロパンジオール(A)は5〜20質量%であることが好ましく、イソソルバイド(B)は1〜7質量%であることが好ましい。これらがそれぞれ該範囲内のポリエステル樹脂を結着樹脂に使用することによって、画像濃度が良好で、地カブリ、ブレードへの融着が抑制され、非オフセット幅が広い低温定着性のトナーを得ることができる。なお、ここでの1,3−プロパンジオール(A)およびイソソルバイド(B)の質量%は、ポリエステル原料の全モノマー混合物の質量(得られるポリエステル樹脂の質量とほぼ同じ。)を100質量%とした際の含有量である。 The 1,3-propanediol (A) in the polyester resin is preferably 5 to 20% by mass, and the isosorbide (B) is preferably 1 to 7% by mass. By using a polyester resin in each of these ranges as a binder resin, a low-temperature fixable toner having a good image density, suppressing fogging to ground fog and blades, and having a wide non-offset width can be obtained. Can do. The mass% of 1,3-propanediol (A) and isosorbide (B) here is 100 mass% of the total monomer mixture of the polyester raw material (substantially the same as the mass of the resulting polyester resin). Content.
上述のポリエステル樹脂のゲルパーメーションクロマトグラフィーにより測定される分子量分布は、数平均分子量(Mn)が1500〜8000であることが好ましい。より好ましくは1500〜7000である。数平均分子量が1500未満では、オフセットが発生しやすくなったり耐久性が不良となったりする場合があり、8000を超えると、低温定着性が低下する場合がある。 The molecular weight distribution measured by gel permeation chromatography of the polyester resin described above preferably has a number average molecular weight (Mn) of 1500 to 8000. More preferably, it is 1500-7000. When the number average molecular weight is less than 1500, offset may easily occur or durability may be poor. When the number average molecular weight exceeds 8000, low temperature fixability may be deteriorated.
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000〜100000が好ましく、5000〜60000がより好ましい。重量平均分子量が5000未満では、オフセットが発生しやすくなったり耐久性が不良となったりする場合があり、100000を超えると、低温定着性が低下する場合がある。
また、ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、そのピークトップが2000〜7000であることが好ましい。ピークトップが2000未満のポリエステル樹脂を用いたトナーは、ブレードへの融着が生じやすく、それに起因して、画像濃度の低下や画像欠陥が生じたり、高温でオフセットが生じやすくなる場合がある。一方、7000を超えると、トナーの定着強度の低下が認められやすくなる。
5000-100000 are preferable and, as for the weight average molecular weight (Mw) of a polyester resin, 5000-60000 are more preferable. If the weight average molecular weight is less than 5,000, offset may easily occur or durability may be poor. If the weight average molecular weight exceeds 100,000, the low-temperature fixability may be deteriorated.
Moreover, it is preferable that the peak top is 2000-7000 about the weight average molecular weight of a polyester resin. A toner using a polyester resin having a peak top of less than 2000 is likely to be fused to the blade, which may cause a decrease in image density, image defects, or offset at high temperatures. On the other hand, if it exceeds 7000, a decrease in the fixing strength of the toner tends to be recognized.
また、ポリエステル樹脂に含まれる分子量1000未満の分子は、10質量%未満であることが好ましい。より好ましくは9質量%未満である。分子量1000未満の分子が10質量%以上の場合、感光体や現像ローラへトナーが融着しやすくなる場合がある。 Moreover, it is preferable that the molecule | numerator of molecular weight less than 1000 contained in a polyester resin is less than 10 mass%. More preferably, it is less than 9 mass%. When the number of molecules having a molecular weight of less than 1000 is 10% by mass or more, the toner may be easily fused to the photoreceptor or the developing roller.
なお、ポリエステル樹脂などの重合体の分子量分布および平均分子量を測定するには、公知の方法、例えばゲルパーメーションクロマトグラフィーを用いた方法を採用すればよい。その際の条件の好適な一例を以下に示す。
(1)測定条件温度:40℃、溶媒:テトラヒドロフラン、流速:1.0ml/min
(2)カラム:市販のシリカゲルカラムを複数本組合せたものを用いる。例えば、昭和電工社製Shodex GPC column KF−806Lの2本組合せ等が適当である。
(3)検量線:標準ポリスチレンを用いて検量線を作成する。標準ポリスチレンとしては例えばPressure Chemical Co.製あるいは東洋ソーダ工業(株)製の分子量が6×102,2.1×103,4×103,1.75×104,5.1×104,1.1×105,3.9×105,8.6×105,2×106,4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレンを用いるのが適当である。
(4)検出器:RI(屈折率)検出器(例えば、昭和電工社製SE−31など。)を用いる。
In addition, what is necessary is just to employ | adopt a well-known method, for example, the method using gel permeation chromatography, for measuring the molecular weight distribution and average molecular weight of polymers, such as a polyester resin. A suitable example of the conditions at that time is shown below.
(1) Measurement conditions Temperature: 40 ° C., solvent: tetrahydrofuran, flow rate: 1.0 ml / min
(2) Column: A combination of a plurality of commercially available silica gel columns is used. For example, a combination of two Shodex GPC column KF-806L manufactured by Showa Denko is suitable.
(3) Calibration curve: A calibration curve is prepared using standard polystyrene. As standard polystyrene, for example, Pressure Chemical Co. Manufactured by Toyo Soda Industry Co., Ltd. and having molecular weights of 6 × 10 2 , 2.1 × 10 3 , 4 × 10 3 , 1.75 × 10 4 , 5.1 × 10 4 , 1.1 × 10 5 , It is appropriate to use 3.9 × 10 5 , 8.6 × 10 5 , 2 × 10 6 , 4.48 × 10 6 and use at least about 10 standard polystyrene.
(4) Detector: An RI (refractive index) detector (for example, SE-31 manufactured by Showa Denko KK) is used.
ポリエステル樹脂としては、ガラス転移温度(Tg)が45〜80℃のものが好ましく、更に好ましいTgは50〜70℃である。45℃未満では、トナーの耐ブロッキング性(保存性)が低下する場合があり、80℃を超えると、低温定着性が低下する場合がある。また、ポリエステル樹脂としては、フロー軟化点が100〜135℃のものが好ましく、更に好ましいフロー軟化点は100〜130℃である。105℃未満では、耐ブロッキング性(保存性)が低下する場合があり、130℃を超えると、低温定着性が低下する場合がある。 The polyester resin preferably has a glass transition temperature (Tg) of 45 to 80 ° C, and more preferably 50 to 70 ° C. When the temperature is lower than 45 ° C., the blocking resistance (storability) of the toner may be deteriorated. When the temperature is higher than 80 ° C., the low-temperature fixability may be deteriorated. Moreover, as a polyester resin, a thing with a flow softening point of 100-135 degreeC is preferable, and a more preferable flow softening point is 100-130 degreeC. If it is less than 105 degreeC, blocking resistance (preservation property) may fall, and if it exceeds 130 degreeC, low temperature fixability may fall.
なお、ここでいうガラス転移温度(Tg)とは、DSC(示差走査熱量計)に於ける吸熱ピークのショルダー部の温度である。
また、フロー軟化点とは、高架式フローテスター(島津製作所(株)製「CFT−5000」)により下記の測定条件で測定した50%流出点に於ける温度を意味する。
測定条件
・プランジャー;1cm2
・ダイの直径;1mm
・ダイの長さ;1mm
・荷重;20kgf
・予熱温度;50〜80℃
・予熱時間;300sec
・昇温速度;6℃/min
The glass transition temperature (Tg) here is the temperature of the shoulder portion of the endothermic peak in DSC (differential scanning calorimeter).
The flow softening point means the temperature at the 50% outflow point measured under the following measurement conditions by an elevated flow tester (“CFT-5000” manufactured by Shimadzu Corporation).
Measurement conditions-Plunger: 1 cm 2
・ Die diameter: 1mm
・ Die length: 1mm
・ Load: 20kgf
-Preheating temperature: 50-80 ° C
・ Preheating time: 300 sec
・ Temperature increase rate: 6 ℃ / min
ポリエステル樹脂としては、酸価が30mgKOH/g以下のものが好ましく、より好ましい酸価は20mgKOH/g以下である。酸価が30mgKOH/gを超えると、帯電の環境依存性が増大する場合がある。
なお、ここで酸価とは、樹脂1gを中和するために必要な水酸化カリウムのmg数を言う。
The polyester resin preferably has an acid value of 30 mgKOH / g or less, and more preferably 20 mgKOH / g or less. If the acid value exceeds 30 mgKOH / g, the environmental dependency of charging may increase.
Here, the acid value refers to the number of mg of potassium hydroxide necessary to neutralize 1 g of the resin.
本発明のトナーの結着樹脂には、特定の非石油系モノマー、すなわち、1,3−プロパンジオール(A)とイソソルバイド(B)とをジオール成分に用いたポリエステル樹脂とともに、他の樹脂を併用してもよい。そのような他の樹脂としては、1,3−プロパンジオール(A)とイソソルバイド(B)とをジオール成分に用いたポリエステル樹脂以外のポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂等が挙げられる。
トナー中の結着樹脂の量は、トナー100質量%中、40〜95質量%であることが好ましい。また、結着樹脂として、1,3−プロパンジオール(A)とイソソルバイド(B)とをジオール成分に用いたポリエステル樹脂とともに、他の樹脂を併用する場合、他の樹脂の割合は、トナー物性値を勘案し、任意の添加量を選択することができる。
For the binder resin of the toner of the present invention, a specific non-petroleum monomer, that is, a polyester resin using 1,3-propanediol (A) and isosorbide (B) as diol components, and other resins are used in combination. May be. As such other resins, polyester resins other than polyester resins using 1,3-propanediol (A) and isosorbide (B) as diol components, polystyrene resins, styrene acrylic resins, epoxy resins, polyol resins Etc.
The amount of the binder resin in the toner is preferably 40 to 95% by mass in 100% by mass of the toner. Further, when the other resin is used in combination with the polyester resin using 1,3-propanediol (A) and isosorbide (B) as the diol component as the binder resin, the ratio of the other resin is the physical property value of the toner. In consideration of the above, an arbitrary addition amount can be selected.
生分解性樹脂としては、PHBH、PHBH以外のポリヒドロキシアルカノエート、ポリ乳酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を好適に使用できる。以下、PHBH以外のポリヒドロキシアルカノエートについて、PHAということもある。 As the biodegradable resin, at least one selected from the group consisting of PHBH, polyhydroxyalkanoates other than PHBH, and polylactic acid can be suitably used. Hereinafter, polyhydroxyalkanoates other than PHBH may be referred to as PHA.
PHBHは、下記式(2)で示される3−ヒドロキシアルカノエートよりなる繰り返し構造を有する脂肪族ポリエステルである。PHBHは、植物油を主原料として、微生物が合成するポリマーである。 PHBH is an aliphatic polyester having a repeating structure composed of a 3-hydroxyalkanoate represented by the following formula (2). PHBH is a polymer synthesized by microorganisms using vegetable oil as a main raw material.
[−CHR−CH2−CO−O−]・・・(2) [—CHR—CH 2 —CO—O—] (2)
ここで、RはCnH2n+1で表されるアルキル基である。また、nは1および3である。すなわち、PHBHとは、式(1)中のnが1である3−ヒドロキシブチレート(3HBともいう。)と、nが3である3−ヒドロキシヘキサノエート(3HHともいう。)との共重合体である。
PHBHにおける3−ヒドロキシブチレートと3−ヒドロキシヘキサノエートとの組成比、すなわち、3−ヒドロキシブチレート/3−ヒドロキシヘキサノエートは、99/1〜80/20(mol/mol)であることが好ましい。
Here, R is an alkyl group represented by C n H 2n + 1 . N is 1 and 3. That is, PHBH is a combination of 3-hydroxybutyrate (also referred to as 3HB) in which n is 1 in formula (1) and 3-hydroxyhexanoate (also referred to as 3HH) in which n is 3. It is a polymer.
The composition ratio of 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyhexanoate in PHBH, that is, 3-hydroxybutyrate / 3-hydroxyhexanoate is 99/1 to 80/20 (mol / mol) Is preferred.
PHAは、ヒドロキシアルカノエートの重合体(脂肪族ポリエステル)であり、本明細書においては、上述したPHBH以外のものを意味する。
ヒドロキシアルカノエートとしては、3−ヒドロキシブチレート(3HB)、3−ヒドロキシバレレート(3HV)、3−ヒドロキシプロピオネート、4−ヒドロキシブチレート、4−ヒドロキシバレレート、5−ヒドロキシバレレート、3−ヒドロキシヘキサノエート(3HH)、3−ヒドロキシヘプタノエート、3−ヒドロキシオクタノエート、3−ヒドロキシノナノエート、3−ヒドロキシデカノエートなどが挙げられる。PHAは、これらヒドロキシアルカノエートの単独重合体であっても、これらのうちの2種以上が共重合した共重合体であってもよいが、2種以上が共重合した共重合体が好ましい。
PHA is a polymer (aliphatic polyester) of hydroxyalkanoate, and in this specification, means a substance other than the above-mentioned PHBH.
Examples of hydroxyalkanoates include 3-hydroxybutyrate (3HB), 3-hydroxyvalerate (3HV), 3-hydroxypropionate, 4-hydroxybutyrate, 4-hydroxyvalerate, 5-hydroxyvalerate, 3 -Hydroxyhexanoate (3HH), 3-hydroxyheptanoate, 3-hydroxyoctanoate, 3-hydroxynonanoate, 3-hydroxydecanoate and the like. PHA may be a homopolymer of these hydroxyalkanoates or a copolymer of two or more of these, but a copolymer of two or more of these is preferred.
PHAの具体例としては、3HBの単重合体であるPHBや、3HBと3HVの2成分共重合体であるPHBV、3HBと3HVと3HHとの3成分共重合体PHBHV(特許第2777757号公報参照。)などが例示できる。特に、生分解性樹脂としての分解性と柔らかい性質を持つ点では、モノマー成分として3HHを有する共重合体が好ましい。例えば、PHBHVの場合、構成する各モノマーユニットの組成比については特に限定されるものではないが、例えば、3HBユニットの含量は1〜95mol%、3HVユニットの含量は1〜96mol%、3HHユニットの含量は1〜30mol%といった範囲のものが好適である。 Specific examples of PHA include PHB, which is a 3HB homopolymer, and PHBV, which is a 2-component copolymer of 3HB and 3HV, and a 3-component copolymer PHBHV of 3HB, 3HV and 3HH (see Japanese Patent No. 2777757). Etc.). In particular, a copolymer having 3HH as a monomer component is preferable in terms of having degradability and soft properties as a biodegradable resin. For example, in the case of PHBHV, the composition ratio of each monomer unit is not particularly limited. For example, the content of 3HB units is 1 to 95 mol%, the content of 3HV units is 1 to 96 mol%, and the content of 3HH units is 3HH units. The content is preferably in the range of 1 to 30 mol%.
ポリ乳酸(以下、PLAという場合もある。)は、主として乳酸成分からなるもので、ポリ乳酸ホモポリマーの他、乳酸コポリマー、ブレンドポリマーをも含む。ポリ乳酸の重量平均分子量は、一般に2〜50万である。また、ポリ乳酸におけるL−乳酸単位とD−乳酸単位の構成モル比(L/D)は、100/0〜0/100のいかなる比率であってもよい。
また、より高い定着強度を有し、かつ、より低い温度域での流動性を備えたトナーを得るためには、L−乳酸あるいはD−乳酸いずれかの単位を75モル%〜98モル%含むことが好ましい。更に好ましくはL−乳酸あるいはD−乳酸いずれかの単位を80モル%〜95モル%含むことが好ましい。75モル%未満では、ポリ乳酸はアモルファス状態となり、得られるトナーの定着強度が低下し、オフセット発生の原因となる傾向がある。他方、98モル%を超えると、ポリ乳酸は高結晶性となり、流動開始点が高くなり、さらにポリ乳酸の融点においてシャープメルトし、キャリア(二成分系のトナーの場合。)やその他の帯電部材への融着が発生する原因となる傾向がある。
Polylactic acid (hereinafter sometimes referred to as PLA) is mainly composed of a lactic acid component, and includes a lactic acid copolymer and a blend polymer in addition to a polylactic acid homopolymer. The weight average molecular weight of polylactic acid is generally 2 to 500,000. Further, the constituent molar ratio (L / D) of the L-lactic acid unit and the D-lactic acid unit in the polylactic acid may be any ratio of 100/0 to 0/100.
Further, in order to obtain a toner having higher fixing strength and fluidity in a lower temperature range, it contains 75 mol% to 98 mol% of either L-lactic acid or D-lactic acid. It is preferable. More preferably, it contains 80 to 95 mol% of either L-lactic acid or D-lactic acid. If it is less than 75 mol%, the polylactic acid will be in an amorphous state, and the fixing strength of the resulting toner will be reduced, which tends to cause offset. On the other hand, if it exceeds 98 mol%, the polylactic acid becomes highly crystalline, the flow starting point becomes high, and further, it melts sharply at the melting point of the polylactic acid, and the carrier (in the case of a two-component toner) or other charging member. Tend to cause fusion to occur.
乳酸コポリマーは、乳酸モノマー又はラクチドと共重合可能な他の成分とが共重合されたものである。このような他の成分としては、2個以上のエステル結合形成性の官能基を持つジカルボン酸、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン等、及びこれら種々の構成成分より成る各種ポリエステル、各種ポリエーテル、各種ポリカーボネート等が挙げられる。ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられる。多価アルコールの例としては、ビスフェノールにエチレンオキサイドを付加反応させたものなどの芳香族多価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、グリセリン、ソルビタン、トリメチロールプロパン、ネオペンチルグリコールなどの脂肪族多価アルコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のエーテルグリコール等が挙げられる。ヒドロキシカルボン酸の例としては、グリコール酸、ヒドロキシブチルカルボン酸、その他特開平6−184417号公報に記載されているもの等が挙げられる。ラクトンとしては、グリコリド、ε−カプロラクトングリコリド、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、δ−ブチロラクトン、β−またはγ−ブチロラクトン、ピバロラクトン、δ−バレロラクトン等が挙げられる。 The lactic acid copolymer is obtained by copolymerizing a lactic acid monomer or other component copolymerizable with lactide. Examples of such other components include dicarboxylic acids having two or more ester bond-forming functional groups, polyhydric alcohols, hydroxycarboxylic acids, lactones, etc., and various polyesters and various polyethers composed of these various components. And various polycarbonates. Examples of the dicarboxylic acid include succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid. Examples of polyhydric alcohols include aromatic polyhydric alcohols such as those obtained by addition reaction of bisphenol with ethylene oxide, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexanediol, octanediol, glycerin, sorbitan, trimethylolpropane, neo Examples include aliphatic polyhydric alcohols such as pentyl glycol, ether glycols such as diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, and polypropylene glycol. Examples of the hydroxycarboxylic acid include glycolic acid, hydroxybutylcarboxylic acid, and others described in JP-A-6-184417. Examples of the lactone include glycolide, ε-caprolactone glycolide, ε-caprolactone, β-propiolactone, δ-butyrolactone, β- or γ-butyrolactone, pivalolactone, δ-valerolactone, and the like.
ポリ乳酸は、従来公知の方法で合成され得る。例えば、特開平7−33861号公報、特開昭59−96123号公報、高分子討論会予稿集44巻3198−3199頁に記載のような乳酸モノマーからの直接脱水縮合、または乳酸環状二量体ラクチドの開環重合によって合成することができる。直接脱水縮合を行う場合、L−乳酸、D−乳酸、DL−乳酸、又はこれらの混合物のいずれの乳酸を用いてもよい。又、開環重合を行う場合においても、L−ラクチド、D−ラクチド、DL−ラクチド、又はこれらの混合物のいずれのラクチドを用いてもよい。ラクチドの合成、精製及び重合操作は、例えば米国特許4057537号明細書、公開欧州特許出願第261572号明細書、Polymer Bulletin,14,491−495(1985)及び Makromol Chem.,187,1611−1628(1986)等の文献に様々に記載されている。 Polylactic acid can be synthesized by a conventionally known method. For example, direct dehydration condensation from a lactic acid monomer or a lactic acid cyclic dimer as described in JP-A-7-33861, JP-A-59-96123, Polymer Proceedings Proceedings Vol. 44, pages 3198-3199 It can be synthesized by ring-opening polymerization of lactide. When direct dehydration condensation is performed, any lactic acid of L-lactic acid, D-lactic acid, DL-lactic acid, or a mixture thereof may be used. Moreover, when performing ring-opening polymerization, you may use any lactide of L-lactide, D-lactide, DL-lactide, or these mixtures. Lactide synthesis, purification and polymerization procedures are described, for example, in US Pat. No. 4,057,537, published European Patent Application No. 261572, Polymer Bulletin, 14, 491-495 (1985) and Makromol Chem. 187, 1611-1628 (1986), etc.
この際の重合反応に用いる触媒は、特に限定されるものではないが、公知の乳酸重合用触媒を用いることができる。例えば、乳酸スズ、酒石酸スズ、ジカプリル酸スズ、ジラウリル酸スズ、ジパルミチン酸スズ、ジステアリン酸スズ、ジオレイン酸スズ、α−ナフトエ酸スズ、β−ナフトエ酸スズ、オクチル酸スズ、スズ粉末、酸化スズ等のスズ系化合物; 亜鉛粉末、ハロゲン化亜鉛、酸化亜鉛、有機亜鉛系化合物; テトラプロピルチタネート等のチタン系化合物; ジルコニウムイソプロポキシド等のジルコニウム系化合物; 三酸化アンチモン等のアンチモン系化合物; 酸化ビスマス(III)等のビスマス系化合物; 酸化アルミニウム、アルミニウムイソプロポキシド等のアルミニウム系化合物等を挙げることができる。これらの中でも、スズ又はスズ化合物からなる触媒が活性の点から特に好ましい。これらの触媒の使用量は、例えば開環重合を行う場合、ラクチドに対して0.001〜5質量%程度である。重合反応は、上記触媒の存在下、触媒種によって異なるが、通常100〜220℃の温度で行うことができる。また、特開平7−247345号公報に記載のような2段階重合を行うことも好ましい。 The catalyst used for the polymerization reaction at this time is not particularly limited, but a known lactic acid polymerization catalyst can be used. For example, tin lactate, tin tartrate, dicaprylate, dilaurate, dipalmitate, distearate, dioleate, α-naphthoate, β-naphthoate, octylate, tin powder, tin oxide Tin compounds such as zinc powder, zinc halide, zinc oxide, organic zinc compounds; titanium compounds such as tetrapropyl titanate; zirconium compounds such as zirconium isopropoxide; antimony compounds such as antimony trioxide; Examples thereof include bismuth compounds such as bismuth (III); aluminum compounds such as aluminum oxide and aluminum isopropoxide. Among these, a catalyst made of tin or a tin compound is particularly preferable from the viewpoint of activity. The amount of these catalysts used is, for example, about 0.001 to 5% by mass with respect to lactide when ring-opening polymerization is performed. The polymerization reaction can be usually performed at a temperature of 100 to 220 ° C. in the presence of the catalyst, although it varies depending on the catalyst type. It is also preferable to carry out two-stage polymerization as described in JP-A-7-247345.
生分解性樹脂としては、以上説明したPHBH、PHBH以外のポリヒドロキシアルカノエート、ポリ乳酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を好適に使用できるが、好ましくは、少なくともPHBHを用いることが好ましい。 As the biodegradable resin, at least one selected from the group consisting of the above-described PHBH, polyhydroxyalkanoates other than PHBH, and polylactic acid can be suitably used, but it is preferable to use at least PHBH.
本発明のトナーにおいては、トナー100質量%中、1,3−プロパンジオール(A)とイソソルバイド(B)と生分解性樹脂との合計量が5〜50質量%、好ましくは10〜50質量%である。1,3−プロパンジオール(A)とイソソルバイド(B)と生分解性樹脂との合計量が5質量%未満のトナーは、高温でのオフセット発生が顕著となる。一方、50質量%を超えると、定着強度が低下すると共にトナー生産性が悪化する。なお、本発明でいうトナー100質量%とは、トナー粒子表面に付着させる外添剤を含んだ量である。
また、生分解性樹脂の含有量は、トナー100質量%中、5〜20質量%が好ましい。
In the toner of the present invention, the total amount of 1,3-propanediol (A), isosorbide (B) and biodegradable resin is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 50% by mass, in 100% by mass of the toner. It is. In the toner in which the total amount of 1,3-propanediol (A), isosorbide (B), and biodegradable resin is less than 5% by mass, offset generation at a high temperature becomes remarkable. On the other hand, if it exceeds 50% by mass, the fixing strength is lowered and the toner productivity is deteriorated. In the present invention, 100% by mass of the toner is an amount including an external additive attached to the surface of the toner particles.
Further, the content of the biodegradable resin is preferably 5 to 20% by mass in 100% by mass of the toner.
着色剤には、黒トナー用としてはブラック用顔料が使用でき、カラートナー用としてはマゼンタ用顔料、シアン用顔料、イエロー用顔料等が使用できる。
ブラック用顔料としては、カーボンブラックが使用できる。カーボンブラックとしては、個数平均粒子径、吸油量、PH等に制限されることなく使用できるが、市販品として以下のものが挙げられる。例えば、米国キャボット社製の商品名:リーガル(REGAL)400、660、330、300、SRF−S、ステリング(STERLING)SO、V、NS、Rが挙げられる。また、コロンビア・カーボン日本社製の商品名:ラーベン(RAVEN)H20、MT−P、410、420、430、450、500、760、780、1000、1035、1060、1080が挙げられる。また、三菱化学社製の商品名:#5B、#10B、#40、#2400B、MA−100等が挙げられる。これらのカーボンブラックは単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。
As the colorant, a black pigment can be used for a black toner, and a magenta pigment, a cyan pigment, a yellow pigment, and the like can be used for a color toner.
Carbon black can be used as the black pigment. Carbon black can be used without being limited by the number average particle diameter, oil absorption, PH, etc., and the following are commercially available products. For example, trade names: REGAL 400, 660, 330, 300, SRF-S, STERING SO, V, NS, and R manufactured by Cabot Corporation of the United States can be given. Moreover, the brand name made from Columbian Carbon Japan: RAVEN H20, MT-P, 410, 420, 430, 450, 500, 760, 780, 1000, 1035, 1060, 1080. In addition, trade names manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: # 5B, # 10B, # 40, # 2400B, MA-100, and the like can be given. These carbon blacks can be used alone or in combination of two or more.
マゼンタ用顔料としては、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、49、50,51、52、53、54、55、57、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、202、206、207、209;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレット1、2、10、13、15、23、29、35等が使用できる。これらのマゼンタ用顔料は、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。 Examples of the magenta pigment include C.I. I. Pigment Red 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 37, 38, 39, 40, 41, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 57, 58, 60, 63, 64, 68, 81, 83, 87, 88, 89, 90, 112, 114, 122, 123, 163, 202, 206, 207, 209; I. Pigment violet 19; C.I. I. Butlet 1, 2, 10, 13, 15, 23, 29, 35, etc. can be used. These magenta pigments can be used alone or in combination of two or more.
シアン用顔料としては、C.I.ピグメントブル−2、3、15、16、17;C.I.バットブル−6;C.I.アシッドブル−45等が使用できる。これらのシアン用顔料は、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。 Examples of cyan pigments include C.I. I. Pigment Bull-2, 3, 15, 16, 17; I. Bat Bull-6; I. Acid Bull-45 etc. can be used. These cyan pigments can be used alone or in combination of two or more.
イエロ−用顔料としては、C.I.ピグメントイエロ−1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、65、73、74、83、93、94、97、155、180等が使用できる。これらのイエロ−用顔料は、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。 Examples of yellow pigments include C.I. I. Pigment Yellow-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 23, 65, 73, 74, 83, 93, 94, 97, 155 180, etc. can be used. These yellow pigments can be used alone or in combination of two or more.
これらカラートナー用の各顔料の中でも、混色性及び色再現性の観点から、マゼンタ用顔料はC.I.ピグメントレッド57、122が、シアン用顔料はC.I.ピグメントブルー15が、イエロー用顔料はC.I.ピグメントイエロー17、93、155、180が好適に使用できる。
また、カラートナー用の顔料には、予め結着樹脂となり得る樹脂中に高濃度で分散させた、いわゆるマスターバッチを使用してもよい。
Among these pigments for color toners, magenta pigments are C.I. from the viewpoint of color mixing and color reproducibility. I. Pigment Red 57 and 122 are cyan pigments. I. Pigment Blue 15 is yellow pigment is C.I. I. Pigment Yellow 17, 93, 155, and 180 can be preferably used.
As the pigment for the color toner, a so-called master batch which is dispersed in a high concentration in a resin that can be a binder resin in advance may be used.
黒トナー中におけるカーボンブラックの含有量は、黒トナー100質量%中、0.1〜20質量%の範囲であることが好適であり、より好ましくは1〜10質量%、更に好ましくは1〜5質量%、特に好ましくは1〜3質量%である。カーボンブラックの含有量が上記範囲未満では画像濃度が低下し、上記範囲を超えると画質が低下しやすく、トナー成形性も低下する。
なお、ブラック用顔料としてはカーボンブラックの他、酸化鉄やフェライト等の黒色の磁性粉も使用できる。
The carbon black content in the black toner is preferably in the range of 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, and still more preferably 1 to 5% in 100% by mass of the black toner. % By mass, particularly preferably 1 to 3% by mass. When the carbon black content is less than the above range, the image density is lowered, and when it exceeds the above range, the image quality is liable to be lowered, and the toner moldability is also lowered.
In addition to carbon black, black magnetic powder such as iron oxide and ferrite can be used as the black pigment.
カラートナー中におけるカラートナー用顔料の含有量は、カラートナー100質量%中、1〜20質量%の範囲であることが好適であり、特に好ましくは4.5〜8質量%である。カラートナー用顔料の含有量が上記範囲未満では画像濃度が低下し、上記範囲を超えると帯電安定性が悪化して画質が低下しやすい。またコスト的にも不利である。 The content of the color toner pigment in the color toner is preferably in the range of 1 to 20% by mass, particularly preferably 4.5 to 8% by mass in 100% by mass of the color toner. When the content of the color toner pigment is less than the above range, the image density is lowered, and when it exceeds the above range, the charging stability is deteriorated and the image quality is liable to be lowered. It is also disadvantageous in terms of cost.
トナーには、結着樹脂、生分解性樹脂、着色剤の他、任意成分として、離形剤、帯電制御剤、磁性粉、添加剤等を添加することができる。以下、各成分について説明する。
離形剤としては、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリブテンワックス、変性ポリエチレンワックス等のポリオレフィン系ワックス、フィッシャートロプシュワックス等の合成ワックス、天然パラフィン、マイクロワックス、合成パラフィン等のパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、硬化ひまし油、酸性オレフィンワックス、マレイン酸エチルエステル、マレイン酸ブチルエステル、ステアリン酸メチルエステル、ステアリン酸ブチルエステル、パルミチン酸セチルエステル、モンタン酸エチレングリコールエステル等の脂肪酸エステル又はその部分ケン化物よりなるエステルワックス、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、パルミチン酸アミド、ラウリル酸アミド、ベヘニン酸アミド、メチレンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミド等のアミド系ワックス等が挙げられる。
In addition to the binder resin, biodegradable resin, and colorant, a release agent, a charge control agent, magnetic powder, an additive, and the like can be added to the toner as optional components. Hereinafter, each component will be described.
Examples of the release agent include polyolefin waxes such as polyethylene wax, polypropylene wax, polybutene wax and modified polyethylene wax, synthetic waxes such as Fischer-Tropsch wax, paraffin waxes such as natural paraffin, micro wax and synthetic paraffin, and microcrystalline wax. Petroleum wax, carnauba wax, candelilla wax, rice wax, hydrogenated castor oil, acidic olefin wax, maleic acid ethyl ester, maleic acid butyl ester, stearic acid methyl ester, stearic acid butyl ester, palmitic acid cetyl ester, ethylene montanate Ester wax, stearamide, oleic acid made of fatty acid ester such as glycol ester or partially saponified product thereof Bromide, palmitic acid amide, lauric acid amide, behenic acid amide, methylene bis stearamide, amide waxes such as ethylene bis stearamide and the like.
これらのワックスの中でも、フィッシャートロプシュワックス、酸性オレフィンワックス、エステルワックス、パラフィンワックス、ポリプロピレンワックスが好適であり、エステルワックス、パラフィンワックス、ポリプロピレンワックスが特に好適である。また、これらの離形剤は、単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。軟化点(融点)が異なる離形剤を混合してもよい。
また、軟化点からは、比較的低軟化点もしくは低融点の化合物、具体的には軟化点(融点)が50〜170℃、より好ましくは70〜160℃を有する離型剤が好ましい。軟化点が50℃未満では、トナーの耐ブロッキング性や貯蔵安定性が不十分であり、170℃を超えると、定着開始温度が高くなり好ましくない。
Among these waxes, Fischer-Tropsch wax, acidic olefin wax, ester wax, paraffin wax, and polypropylene wax are preferable, and ester wax, paraffin wax, and polypropylene wax are particularly preferable. Moreover, these mold release agents can be used individually or in combination of 2 or more types. You may mix the mold release agent from which a softening point (melting | fusing point) differs.
Further, from the softening point, a release agent having a relatively low softening point or a low melting point, specifically, a softening point (melting point) of 50 to 170 ° C., more preferably 70 to 160 ° C. is preferable. When the softening point is less than 50 ° C., the toner has insufficient blocking resistance and storage stability, and when it exceeds 170 ° C., the fixing start temperature is undesirably increased.
離形剤の含有量は、トナー100質量%中、0.1〜10質量%の範囲が好適であり、好ましくは0.5〜7質量%が好適であり、さらに好ましくは1〜5質量%である。離形剤の含有量が上記範囲未満であると、トナーの離型機能が不足して熱定着ローラにトナーが付着しやすくなり、その結果、画像のオフセットや用紙の巻きつきが起きたり、結着樹脂が溶融しにくくなって画像の定着強度が低下したりする可能性がある。一方、上記範囲を超えると、離形剤がトナーから離脱して、複写機、プリンタなどの画像形成装置内の様々な部材に付着する可能性があり、印刷品質の低下、画像形成装置自体の不具合を引き起こす可能性がある。 The content of the release agent is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, preferably 0.5 to 7% by mass, more preferably 1 to 5% by mass in 100% by mass of the toner. It is. If the content of the release agent is less than the above range, the toner release function is insufficient and the toner tends to adhere to the heat fixing roller. As a result, image offset and paper wrapping may occur. There is a possibility that the fixing resin of the image is lowered due to difficulty in melting the resin. On the other hand, if the above range is exceeded, the release agent may be detached from the toner and may adhere to various members in the image forming apparatus such as a copying machine or a printer. May cause malfunctions.
帯電制御剤としては、正帯電性帯電制御剤と負帯電性帯電制御剤とが挙げられる。
正帯電性の帯電制御剤としては、例えばニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の第四級アンモニウム塩、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレート、ピリジウム塩、アジン、トリフェニルメタン系化合物及びカチオン性官能基を有する低分子量ポリマー等が挙げられる。これらの正帯電性の帯電制御剤は、単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。これらの正帯電性の帯電制御剤は、ニグロシン系化合物、第四級アンモニウム塩が好ましく用いられる。
Examples of the charge control agent include a positive charge control agent and a negative charge control agent.
Examples of positively chargeable charge control agents include modified products of nigrosine and fatty acid metal salts, quaternary ammonium salts such as tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate, tetrabutylammonium tetrafluoroborate, Diorganotin oxide such as dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, dicyclohexyltin oxide, diorganotin borate such as dibutyltin borate, dioctyltin borate, dicyclohexyltin borate, pyridium salt, azine, triphenylmethane compounds and cationic functional groups And low molecular weight polymers. These positively chargeable charge control agents may be used alone or in combination of two or more. As these positively chargeable charge control agents, nigrosine compounds and quaternary ammonium salts are preferably used.
負帯電性の帯電制御剤としては、例えばアセチルアセトン金属錯体、モノアゾ金属錯体、ナフトエ酸あるいはサリチル酸系の金属錯体又は塩等の有機金属化合物、キレート化合物、アニオン性官能基を有する低分子量ポリマー等が挙げられる。これらの負帯電性の帯電制御剤は、単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。これらの負帯電性の帯電制御剤は、サリチル酸系金属錯体、モノアゾ金属錯体が好ましく用いられる。 Examples of negatively chargeable charge control agents include acetylacetone metal complexes, monoazo metal complexes, organometallic compounds such as naphthoic acid or salicylic acid metal complexes or salts, chelate compounds, and low molecular weight polymers having an anionic functional group. It is done. These negatively chargeable charge control agents can be used alone or in combination of two or more. As these negatively chargeable charge control agents, salicylic acid metal complexes and monoazo metal complexes are preferably used.
帯電制御剤の含有量は、トナー100質量%中、通常、0.1〜5質量%の範囲で選択でき、好ましくは0.5〜4質量%、更に好ましくは1〜4質量%である。また、帯電制御剤は、カラートナー用には無色あるいは淡色であることが好ましい。 The content of the charge control agent can usually be selected in the range of 0.1 to 5% by mass in 100% by mass of the toner, preferably 0.5 to 4% by mass, and more preferably 1 to 4% by mass. The charge control agent is preferably colorless or light color for color toners.
磁性トナーとする場合、磁性粉としては、例えば、コバルト、鉄、ニッケル等の金属、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、スズ、亜鉛、金、銀、セレン、チタン、タングステン、ジルコニウム、その他の金属の合金、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化ニッケル等の金属酸化物、フェライト、マグネタイト等が使用できる。磁性粉の添加量は、トナー100質量%中、通常1〜70質量%、好ましくは5〜60質量%、更に好ましくは10〜50質量%である。磁性粉の平均粒子径は、0.01〜3μmが好適である。 When the magnetic toner is used, examples of the magnetic powder include metals such as cobalt, iron, nickel, aluminum, copper, iron, nickel, magnesium, tin, zinc, gold, silver, selenium, titanium, tungsten, zirconium, and others. Metal alloys, metal oxides such as aluminum oxide, iron oxide and nickel oxide, ferrite, magnetite and the like can be used. The addition amount of the magnetic powder is usually 1 to 70% by mass, preferably 5 to 60% by mass, and more preferably 10 to 50% by mass in 100% by mass of the toner. The average particle size of the magnetic powder is preferably 0.01 to 3 μm.
添加剤としては、例えば、安定剤(例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、熱安定剤等。)、難燃剤、防曇剤、分散剤、核剤、可塑剤(フタル酸エステル、脂肪酸系可塑剤、リン酸系可塑剤等。)、高分子帯電防止剤、低分子帯電防止剤、相溶化剤、導電剤、充填剤、流動性改良剤が挙げられ、必要に応じてこれらのうちの一種以上を添加してもよい。 Examples of additives include stabilizers (for example, UV absorbers, antioxidants, heat stabilizers, etc.), flame retardants, antifogging agents, dispersants, nucleating agents, and plasticizers (phthalate esters, fatty acid plastics). Agents, phosphoric acid plasticizers, etc.), polymer antistatic agents, low molecular antistatic agents, compatibilizers, conductive agents, fillers, fluidity improvers, and one of these as required The above may be added.
また、トナーの表面には、流動性付与の観点などから、外添剤を付着させてもよい。
外添剤としては、シリカ、アルミナ、タルク、クレー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化チタン、カーボンブラック粉末、磁性粉等の無機微粒子が好ましく、単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。また、無機微粒子のうち、シリカが特に好適に使用できる。シリカとしては、その平均粒子径、BET比表面積、表面処理等に特に制限されず、用途に応じ適宜選択できるが、BET比表面積は50〜400m2/gの範囲が好ましく、表面処理された疎水性シリカが好ましい。
An external additive may be attached to the surface of the toner from the viewpoint of imparting fluidity.
As the external additive, inorganic fine particles such as silica, alumina, talc, clay, calcium carbonate, magnesium carbonate, titanium oxide, carbon black powder, and magnetic powder are preferable, and they may be used alone or in combination of two or more. Of inorganic fine particles, silica can be particularly preferably used. Silica is not particularly limited to its average particle diameter, BET specific surface area, surface treatment and the like, and can be appropriately selected according to the use. However, the BET specific surface area is preferably in the range of 50 to 400 m 2 / g, and the surface-treated hydrophobic Silica is preferred.
トナーには、無機微粒子に加えて、ポリ4フッ化エチレン樹脂粉末、ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末等の樹脂微粉末を併用して、外添剤として付着させてもよい。
無機微粒子や樹脂微粉末を外添剤として使用する場合、その量は、トナー100質量%中、0.01〜8質量%の範囲から適宜選択でき、好ましくは0.3〜3質量%である。このような範囲内で外添剤を用いることによって、トナーの流動性や帯電安定性が良好となり、均一な画像を形成できる。
In addition to the inorganic fine particles, resin fine powders such as polytetrafluoroethylene resin powder and polyvinylidene fluoride resin powder may be used in combination with the toner and adhered as an external additive.
In the case of using inorganic fine particles or resin fine powder as an external additive, the amount can be appropriately selected from the range of 0.01 to 8% by mass, preferably 0.3 to 3% by mass, in 100% by mass of the toner. . By using the external additive within such a range, the fluidity and charging stability of the toner are improved, and a uniform image can be formed.
本発明のトナーは、現像方式に限定されず、非磁性一成分現像方式、磁性一成分現像方式、二成分現像方式、その他の現像方式に使用できる。磁性一成分現像方式用トナーとする場合には、上述した磁性粉を結着樹脂に混合する。二成分現像方式用トナーとする場合には、本発明のトナーをキャリアと混合して使用する。これらのなかでは、画像形成装置の簡便性やコスト的な観点から、非磁性一成分現像方式用トナーとして使用されることが好ましい。 The toner of the present invention is not limited to the development method, and can be used for a non-magnetic one-component development method, a magnetic one-component development method, a two-component development method, and other development methods. When the toner for magnetic one-component development is used, the above-described magnetic powder is mixed with the binder resin. When the toner for a two-component development system is used, the toner of the present invention is used by mixing with a carrier. Among these, from the viewpoint of simplicity of the image forming apparatus and cost, it is preferably used as a toner for a non-magnetic one-component development system.
二成分現像方式用トナーとする場合には、キャリアとして、例えば、ニッケル、コバルト、酸化鉄、フェライト、鉄、ガラスビーズ等が使用できる。これらのキャリアは単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。キャリアの平均粒子径は20〜150μmであるのが好ましい。また、キャリアの表面は、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等の被覆剤で被覆されていていてもよい。 In the case of the toner for the two-component development system, for example, nickel, cobalt, iron oxide, ferrite, iron, glass beads, etc. can be used as the carrier. These carriers may be used alone or in combination of two or more. The average particle size of the carrier is preferably 20 to 150 μm. Further, the surface of the carrier may be coated with a coating agent such as a fluorine resin, an acrylic resin, or a silicone resin.
さらに本発明のトナーは、モノクロ用トナー(黒トナー)であっても、フルカラー用トナーであってもよい。モノクロ用の非磁性トナーには、着色剤として、上述のカーボンブラックを使用でき、モノクロ用の磁性系トナーには、着色剤として、上述のカーボンブラックの他、上述の磁性粉のうち、黒色のものが使用できる。フルカラー用トナーでは、着色剤として、上述のカラー用顔料が使用できる。 Further, the toner of the present invention may be a monochrome toner (black toner) or a full color toner. The above-mentioned carbon black can be used as a colorant for a non-magnetic toner for monochrome, and the black color of the above-described magnetic powder can be used as a colorant for a magnetic toner for monochrome. Things can be used. In the full-color toner, the above-described color pigment can be used as a colorant.
<製造方法>
本発明のトナーは、結着樹脂と生分解性樹脂と着色剤の他、必要に応じて任意成分を混合する混合工程と、混合工程により得られた混合物を熱溶融して混練する混練工程と、混練工程により得られた混練物を粉砕する粉砕分級工程とを有する方法により製造できる。粉砕分級工程の後段には、任意工程として、粉砕したトナーに外添剤を加える外添工程を有していてもよい。
<Manufacturing method>
The toner of the present invention comprises a mixing step of mixing optional components as necessary in addition to a binder resin, a biodegradable resin and a colorant, and a kneading step of thermally melting and kneading the mixture obtained by the mixing step. And a pulverizing and classifying step of pulverizing the kneaded product obtained in the kneading step. An optional step of adding an external additive to the pulverized toner may be provided after the pulverization and classification step.
(混合工程)
混合工程では、ダブルコーン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー等の混合装置を用いて、混合物を調製することができる。
(Mixing process)
In the mixing step, a mixture can be prepared using a mixing device such as a double cone mixer, a V-type mixer, a drum-type mixer, a super mixer, a Henschel mixer, or a Nauter mixer.
(混練工程)
混練工程では、混合物を熱溶融混練して、結着樹脂中に着色剤、生分解性樹脂、任意成分を均一に分散させ、混練物を得る。混練工程には、バッチ式(例えば、加圧ニーダー、バンバリィミキサー等)または連続式の熱溶融混練機を用いればよいが、連続生産できる等の優位性から、1軸または2軸の連続式押出機が好ましい。例えば、オープンロール型連続混練機、神戸製鋼所社製KTK型2軸押出機、東芝機械社製TEM型2軸押出機、ケイ・シー・ケイ社製2軸押出機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出機、栗山製作所社製2軸押出機、ブス社製コ・ニーダー等が好ましい。
この中でもオープンロール型連続混練機を用いると、トナー用ポリエステル樹脂へのなじみが悪い生分解性樹脂であっても、これを均一分散させることができる。
(Kneading process)
In the kneading step, the mixture is hot-melt kneaded to uniformly disperse the colorant, biodegradable resin, and optional components in the binder resin to obtain a kneaded product. In the kneading step, a batch type (for example, a pressure kneader, a Banbury mixer, etc.) or a continuous type hot melt kneader may be used. An extruder is preferred. For example, open roll type continuous kneader, KTK type twin screw extruder manufactured by Kobe Steel Co., Ltd., TEM type twin screw extruder manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd., twin screw extruder manufactured by Kay Sea Kay Co., Ltd., PCM type manufactured by Ikekai Tekko Co., Ltd. A twin screw extruder, a twin screw extruder manufactured by Kuriyama Seisakusho, a co-kneader manufactured by Buss, etc. are preferred.
Among these, when an open roll type continuous kneader is used, even a biodegradable resin that is poorly compatible with the polyester resin for toner can be uniformly dispersed.
オープンロール型連続混練機は、フロントロールとバックロールの2本のロールが平行に配置されており、この2本のロール間隙を原材料が通過し、その際の機械的せん断力により混練を行うものである。また、このロールは、スパイラル溝および横溝を有しており、これらの溝は、原材料をロール間隙に食い込ませる作用と、ロール一端の近傍に設けられた原材料供給部から、ロール他端の近傍に設けられた混練物排出部まで混練物を搬送することを促進する作用を奏する。原材料は、ロール端部からの供給のみならず、原材料の特性に応じて、ロールの前半部、中間部及び後半部からも適宜供給することができる。
そして、フロントロール内にオイルや熱水等の加熱媒体を、バックロール内に水等の冷却媒体をそれぞれ通すことで、オープンロール型連続混練機は加熱及び冷却機能を発揮することができる。これにより、適切な温度で混練を行うことができ、また、混練とともに冷却を行うことで、別工程として冷却工程を採用する必要がなく、そのまま粉砕工程へ進むことができる。
オープンロール型連続混練機としては、日本コークス工業社製「ニーデックス(商品名)」等を用いることができる。
In the open roll type continuous kneader, two rolls, a front roll and a back roll, are arranged in parallel, and the raw material passes through the gap between the two rolls, and kneading is performed by mechanical shearing force at that time. It is. In addition, this roll has a spiral groove and a lateral groove, and these grooves are provided in the vicinity of the other end of the roll from the action of causing the raw material to bite into the gap between the rolls and the raw material supply unit provided in the vicinity of one end of the roll. There exists an effect | action which accelerates | stimulates conveying a kneaded material to the provided kneaded material discharge | emission part. The raw material can be appropriately supplied not only from the roll end but also from the first half, middle and second half of the roll according to the characteristics of the raw material.
The open roll type continuous kneader can exhibit heating and cooling functions by passing a heating medium such as oil or hot water through the front roll and a cooling medium such as water through the back roll. Thereby, kneading can be performed at an appropriate temperature, and by performing cooling together with kneading, it is not necessary to employ a cooling process as a separate process, and the process can proceed directly to the pulverization process.
As an open roll type continuous kneader, “Needex (trade name)” manufactured by Nippon Coke Kogyo Co., Ltd. can be used.
(粉砕分級工程)
粉砕分級工程では、混練機から得られた熱溶融状態の混練物を冷却固化後、粉砕分級して、分級トナーを得る。
粉砕は、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミル等で粗粉砕した後、ジェットミル、高速ローター回転式ミル等で微粉砕し、段階的に所定トナー粒度まで粉砕することにより行う。
そして、慣性分級方式のエルボージェット、遠心力分級方式のミクロプレックス、DSセパレーター、乾式気流分級機等でトナーを分級し、体積平均粒子径3〜15μmの分級トナーを得る。
分級時に得られた粗粉は粉砕に戻し、得られた微粉は混練工程に戻して再利用してもよい。
(Crushing classification process)
In the pulverizing and classifying step, the kneaded material in a hot-melt state obtained from the kneader is cooled and solidified, and then pulverized and classified to obtain a classified toner.
The pulverization is performed by coarsely pulverizing with a crusher, hammer mill, feather mill or the like, then finely pulverizing with a jet mill, high-speed rotor rotary mill or the like, and pulverizing to a predetermined toner particle size step by step.
Then, the toner is classified by an inertia class elbow jet, a centrifugal class microplex, a DS separator, a dry air classifier or the like to obtain a classified toner having a volume average particle diameter of 3 to 15 μm.
The coarse powder obtained at the time of classification may be returned to pulverization, and the obtained fine powder may be returned to the kneading step and reused.
(外添工程)
トナーの表面に外添剤を付着させる場合には、粉砕分級工程で得られた分級トナーと、外添剤とを所定量配合して、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の粉体にせん断力を与える高速攪拌機(外添機)などで攪拌・混合する外添工程を行う。この際、外添機内部で発熱が生じ、凝集物が生成され易くなるため、外添機の容器部周囲を水で冷却するなどして、温度調整をすることが好ましい。更には、結着樹脂のガラス転移温度より約10℃低めの管理温度に、外添機の容器内部の材料温度を制御することが好ましい。
(External addition process)
When attaching an external additive to the surface of the toner, a predetermined amount of the classified toner obtained in the pulverization and classification step and the external additive are blended to give a shearing force to powder such as a Henschel mixer or a super mixer. An external addition step of stirring and mixing with a high-speed stirrer (external additive machine) is performed. At this time, heat is generated inside the external additive machine, and aggregates are easily generated. Therefore, it is preferable to adjust the temperature by cooling the periphery of the container part of the external additive machine with water. Furthermore, it is preferable to control the material temperature inside the container of the external additive machine to a management temperature that is about 10 ° C. lower than the glass transition temperature of the binder resin.
以上説明したように、結着樹脂と、生分解性樹脂と、着色剤とを少なくとも含有し、結着樹脂は、非石油系モノマーである1,3−プロパンジオール(A)と非石油系モノマーであるイソソルバイド(B)とを含むジオール成分を用いて得られたポリエステル樹脂を含有し、1,3−プロパンジオール(A)とイソソルバイド(B)と生分解性樹脂との合計量が、5〜50質量%であるトナーは、結着樹脂として特定の組み合わせの非石油系モノマーをジオール成分に用いたポリエステル樹脂を使用するとともに、生分解性樹脂を特定量配合しているために、画像濃度が良好で、地カブリ、ブレードへの融着が抑制され、非オフセット幅が広く、かつ、低温定着性に優れる。 As described above, at least the binder resin, the biodegradable resin, and the colorant are contained, and the binder resin includes 1,3-propanediol (A) that is a non-petroleum monomer and a non-petroleum monomer. A polyester resin obtained using a diol component containing isosorbide (B), and the total amount of 1,3-propanediol (A), isosorbide (B), and biodegradable resin is 5 to 5. The toner of 50% by mass uses a polyester resin using a specific combination of non-petroleum monomers as a binder resin as a diol component, and a specific amount of a biodegradable resin is blended. Good, suppressed fogging to ground and blades, wide non-offset width, and excellent low-temperature fixability.
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(結着樹脂)
結着樹脂としては、以下のポリエステル樹脂(1)〜(4)を使用した。
・ポリエステル樹脂(1):当該樹脂中、ジオール成分である非石油系モノマーの1,3−プロパンジオール(A)が20質量%、非石油系モノマーのイソソルバイド(B)が20質量%であり、ジカルボン酸成分としてフマル酸及びフタル酸を用い、架橋成分としてトリメリット酸を含み、フロー軟化点が125℃、酸価が11.7mgKOH/g、Mwピークトップが2450、Tg(ショルダー)が61℃であるポリエステル樹脂。
・ポリエステル樹脂(2):当該樹脂中、ジオール成分である非石油系モノマーの1,3−プロパンジオール(A)が5質量%、非石油系モノマーのイソソルバイド(B)が1質量%であり、ジカルボン酸成分としてフマル酸及びフタル酸を用い、架橋成分としてトリメリット酸を含み、フロー軟化点が125℃、酸価が13.1mgKOH/g、Mwピークトップが2500、Tg(ショルダー)が60℃であるポリエステル樹脂。
・ポリエステル樹脂(3):ジオール成分として、エチレングリコール、ビスフェノールA PO付加物、ジカルボン酸成分としてフマル酸、フタル酸、トリメリット酸を用いて重合した樹脂であり、フロー軟化点が110℃、酸価が9.1mgKOH/g、Mwピークトップが1900、Tg58℃であるポリエステル樹脂。
・ポリエステル樹脂(4):ジオール成分として、エチレングリコール、ビスフェノールA PO付加物、ジカルボン酸成分としてフマル酸、フタル酸、トリメリット酸を用いて重合した樹脂であり、フロー軟化点が140℃、酸価が5.4mgKOH/g、Mwピークトップが7500、Tg65℃であるポリエステル樹脂。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
(Binder resin)
As the binder resin, the following polyester resins (1) to (4) were used.
Polyester resin (1): In the resin, 1,3-propanediol (A) of the non-petroleum monomer as the diol component is 20% by mass, and isosorbide (B) of the non-petroleum monomer is 20% by mass, Fumaric acid and phthalic acid are used as the dicarboxylic acid component, trimellitic acid is included as the crosslinking component, the flow softening point is 125 ° C., the acid value is 11.7 mg KOH / g, the Mw peak top is 2450, and the Tg (shoulder) is 61 ° C. Is a polyester resin.
Polyester resin (2): In the resin, 1,3-propanediol (A) of the non-petroleum monomer as the diol component is 5% by mass, and isosorbide (B) of the non-petroleum monomer is 1% by mass, Fumaric acid and phthalic acid are used as the dicarboxylic acid component, trimellitic acid is included as the crosslinking component, the flow softening point is 125 ° C., the acid value is 13.1 mg KOH / g, the Mw peak top is 2500, and the Tg (shoulder) is 60 ° C. Is a polyester resin.
Polyester resin (3): Resin polymerized using ethylene glycol, bisphenol A PO adduct as diol component, fumaric acid, phthalic acid, trimellitic acid as dicarboxylic acid component, flow softening point 110 ° C, acid Polyester resin having a valence of 9.1 mg KOH / g, Mw peak top of 1900, and Tg of 58 ° C.
Polyester resin (4): Resin polymerized using ethylene glycol, bisphenol A PO adduct as diol component, fumaric acid, phthalic acid, trimellitic acid as dicarboxylic acid component, flow softening point 140 ° C, acid A polyester resin having a value of 5.4 mg KOH / g, Mw peak top of 7500, and Tg of 65 ° C.
[実施例1]
(トナーの製造)
ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製、商品名:「ヘンシェルミキサー20L」)を用い、5分間、2000rpmの条件で、下記の各成分を均一に混合した(混合工程)。その後、得られた混合物をオープンロール型混練機(日本コークス工業社製、商品名:「ニーデックス MOS160」)で溶融混練した(混練工程)。
混練条件は、以下のとおりである。
回転数:Fロール=50rpm、Bロール=30rpm
温度:Fロール温度上流側=120℃、下流側=100℃、Bロール=30℃
吐出量:15kg/hr
[Example 1]
(Manufacture of toner)
Using a Henschel mixer (trade name: “Henschel Mixer 20L” manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), the following components were uniformly mixed for 5 minutes under the condition of 2000 rpm (mixing step). Then, the obtained mixture was melt-kneaded with an open roll kneader (manufactured by Nippon Coke Kogyo Co., Ltd., trade name: “NIDEX MOS160”) (kneading step).
The kneading conditions are as follows.
Rotation speed: F roll = 50 rpm, B roll = 30 rpm
Temperature: F roll temperature upstream side = 120 ° C, downstream side = 100 ° C, B roll = 30 ° C
Discharge rate: 15 kg / hr
・結着樹脂;ポリエステル樹脂(1) 81質量部
・着色剤;カーボンブラック 5質量部
(旭カーボン社製 商品名:「Sunblack200」)
・帯電制御剤;鉄錯体(モノアゾ金属錯体) 1質量部
(保土谷化学社製 商品名:「T−77」)
・離型剤;ポリプロピレンワックス 2質量部
・離型剤;エステルワックス 2質量部
(日油社製 商品名:「WEP−8」)
・PLA 2質量部
・PHBH 5質量部
-Binder resin; polyester resin (1) 81 parts by mass-Colorant: Carbon black 5 parts by mass (trade name: "Sunblack 200" manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd.)
・ Charge control agent: 1 part by mass of iron complex (monoazo metal complex) (trade name: “T-77” manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.)
・ Release agent: Polypropylene wax 2 parts by mass Release agent: Ester wax 2 parts by mass (trade name: “WEP-8” manufactured by NOF Corporation)
・ PLA 2 parts by mass ・ PHBH 5 parts by mass
次に、冷却された混練物をハンマーミルで粗粉砕し、ジェットミル(ホソカワミクロン社製、商品名:「200APG」)で微粉砕した。
そして、乾式気流分級機(ホソカワミクロン社製、商品名:「100ATP」)で分級して、体積平均粒径6.5μm、円形度0.925の分級トナーを得た(粉砕分級工程)。
Next, the cooled kneaded material was coarsely pulverized with a hammer mill, and finely pulverized with a jet mill (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, trade name: “200 APG”).
Then, it was classified with a dry air classifier (trade name: “100ATP” manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain a classified toner having a volume average particle diameter of 6.5 μm and a circularity of 0.925 (pulverization classification step).
得られた分級トナー98質量部に対し、下記のシリカおよび酸化チタンからなる外添剤を加えて10Lヘンシェルミキサーで回転数2500rpmで5分間混合して、評価用トナーを得た(外添工程)。
・シリカ 1.7質量部
(CABOT社製、平均一次粒子径10.5nm、比表面積200m2/g)
・酸化チタン 0.3質量部
(富士チタン社製、一次粒子径300nm、比表面積9m2/g、処理剤シリコーンオイル)
To 98 parts by mass of the obtained classified toner, the following external additive composed of silica and titanium oxide was added and mixed with a 10 L Henschel mixer for 5 minutes at a rotational speed of 2500 rpm to obtain an evaluation toner (external addition step). .
Silica 1.7 parts by mass (manufactured by CABOT, average primary particle size 10.5 nm, specific surface area 200 m 2 / g)
・ 0.3 parts by mass of titanium oxide (manufactured by Fuji Titanium Co., Ltd., primary particle size 300 nm, specific surface area 9 m 2 / g, treatment agent silicone oil)
[実施例2]
結着樹脂をポリエステル樹脂(2)に変更したことを除き、実施例1と同様にして実施例2の評価用トナーを得た。
[Example 2]
A toner for evaluation of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the binder resin was changed to the polyester resin (2).
[実施例3]
結着樹脂を68質量部、PLAを10質量部、PHBHを10質量部にしたことを除き、実施例1と同様にして実施例3の評価用トナーを得た。
[Example 3]
An evaluation toner of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the binder resin was 68 parts by mass, PLA was 10 parts by mass, and PHBH was 10 parts by mass.
[実施例4]
PLA2質量部及びPHBH5質量部の代わりに、PHA5質量部及びPHBH10質量部を用い、結着樹脂を73質量部にしたことを除き、実施例1と同様にして実施例4の評価用トナーを得た。
なお、PLAとしては、重量平均分子量が3万、Tg60℃のものを使用した。
[Example 4]
A toner for evaluation of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that PHA5 parts by mass and PHBH10 parts by mass were used instead of PLA2 parts by mass and PHBH5 parts by mass, and the binder resin was 73 parts by mass. It was.
As the PLA, one having a weight average molecular weight of 30,000 and Tg of 60 ° C. was used.
[比較例1]
結着樹脂をポリエステル樹脂(3)としたことを除き、実施例1と同様にして比較例1の評価用トナーを得た。
[Comparative Example 1]
A toner for evaluation of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as Example 1 except that the binder resin was polyester resin (3).
[比較例2]
結着樹脂をポリエステル樹脂(4)としたことを除き、実施例1と同様にして比較例2の評価用トナーを得た。
[Comparative Example 2]
A toner for evaluation of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as Example 1 except that the binder resin was polyester resin (4).
[比較例3]
PLA2質量部及びPHBH5質量部の代わりに、PLA12質量部及びPHBH15質量部を用い、結着樹脂の含有量を61質量部にしたことを除き、実施例1と同様にして比較例4の評価用トナーを得た。
[Comparative Example 3]
For evaluation of Comparative Example 4 in the same manner as in Example 1, except that PLA 12 parts by mass and PHBH 15 parts by mass were used instead of PLA 2 parts by mass and PHBH 5 parts by mass, and the content of the binder resin was 61 parts by mass. A toner was obtained.
実施例および比較例でのトナー全体における1,3−プロパンジオール(A)とイソソルバイド(B)と生分解性樹脂との合計量の割合について表1に示す。
<評価1>
実施例および比較例の各評価用トナー(非磁性一成分トナー)をカートリッジに充填し、非磁性一成分4パス現像方式のプリンタで、印字率5%、プリントスピード:5ページ/分として、5000枚までの耐刷試験を実施した。
この際、プリンタの定着ロールの温度は170℃とした。
そして、耐刷試験実施時の画像濃度、地カブリを以下のようにして評価した。また、耐刷後の帯電ブレードへのトナー融着の有無を当接面の顕微鏡による観察で確認した。
結果を表2に示す。
(画像濃度)
分光色差計(X−rite社製、商品名:939)で25mm×25mmのベタ画像の濃度を測定した。
(地カブリ)
白色度計(日本電色工業社製、商品名:ColerMeter2000)を用い、耐刷試験実施時の非画像部の白色度と、耐刷試験実施前の白色度との差を地カブリの値とした。
(保存安定性)
保存安定性の評価は50℃の恒温槽に3日間放置後の塊発生有無で判定した。評価基準は、塊発生なし:○、軽微な塊あり:△、強固な塊あり:×である。
<Evaluation 1>
Each toner for evaluation (nonmagnetic one-component toner) in Examples and Comparative Examples is filled in a cartridge, and is a non-magnetic one-component four-pass developing type printer with a printing rate of 5% and a printing speed of 5 pages / min. A printing durability test was performed up to one sheet.
At this time, the temperature of the fixing roll of the printer was set to 170 ° C.
Then, the image density and background fog at the time of the printing durability test were evaluated as follows. Also, the presence or absence of toner fusion to the charging blade after printing was confirmed by observing the contact surface with a microscope.
The results are shown in Table 2.
(Image density)
The density of a solid image of 25 mm × 25 mm was measured with a spectral color difference meter (trade name: 939, manufactured by X-rite).
(Ground fog)
Using a whiteness meter (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., trade name: ColorMeter2000), the difference between the whiteness of the non-image area at the time of the printing test and the whiteness before the printing test is calculated as the value of the background fog. did.
(Storage stability)
The storage stability was evaluated by the presence or absence of lumps after standing in a constant temperature bath at 50 ° C. for 3 days. The evaluation criteria are: no lump generation: ○, slight lump: Δ, strong lump: x.
表2に示されるように、各実施例では、耐刷試験による画像濃度の低下や、耐刷試験後の帯電ブレードへのトナー融着が認められず、地カブリの値も良好であり、ロングライフ化され、実機特性上の問題の発生もなかった。
これに対して比較例1では、ポリエステル樹脂(3)を用いているため、帯電ブレードへのトナー融着が顕著となり、これに起因した画像欠陥が発生したため、2000枚印字時点で評価を中止した。
比較例2、3では、印字画質に問題はなかったものの、印字箇所を指で強く擦るとトナーが紙から剥離する現象が発生し、定着強度が不十分であった。
As shown in Table 2, in each example, a decrease in image density due to the printing durability test, toner fusion to the charging blade after the printing durability test was not observed, and the background fogging value was good, and the long There was no problem with the actual machine characteristics.
On the other hand, in Comparative Example 1, since the polyester resin (3) was used, the toner fusion to the charging blade became noticeable, and an image defect caused by this occurred. Therefore, the evaluation was stopped when 2000 sheets were printed. .
In Comparative Examples 2 and 3, there was no problem in the print image quality, but when the print portion was rubbed strongly with a finger, a phenomenon that the toner peeled off from the paper occurred and the fixing strength was insufficient.
<評価2>
(定着試験)
キャリアとしてアクリル樹脂(PMMA)で被覆された平均粒度35μmのMn−Mg−Srフェライトを用い(組成はFe2O3:MnO:MgO:SrO=73:23:3.5:0.5、樹脂被覆量は1.5質量%)、トナーとの混合比キャリア:トナー=93質量%:7質量%で現像剤を作成した。
この現像剤を使用して市販の複写機(SF−9800、シャープ(株)製)により、A4の転写紙に縦3cm、横6cmの帯状の未定着画像を作製した。転写紙上のトナー付着量は、トナー濃度、感光体の表面電位、現像電位、露光量、転写条件等により、およそ1.6mg/cm2に調整した。
ついで、表層がポリ4フッ化エチレンで形成された熱定着ロールと、表層がシリコーンゴムで形成された圧力定着ロールとが、対になって回転する定着機を、ロール圧力が1Kgf/cm2、ロールスピードが100mm/secになるように調節し、熱定着ロールの表面温度を100〜220℃の間で5℃の間隔で段階的に上昇させて、各表面温度において上記未定着画像を有した転写紙のトナー像の定着をおこなった。
定着の際、未定着画像を有する転写紙が熱定着ロールの表面に巻付くか否かの観察を行ない、低温側巻付き発生温度および高温側巻付き発生温度を確認した。
同時に余白部分にトナー汚れが生じるか否かの観察をおこない、汚れが生じない温度領域を非オフセット温度領域とした。
また、定着強度、すなわち150℃、170℃、190℃で定着したときの定着強度は以下のように導出した。
前記定着機の熱定着ロールの表面温度をそれぞれ150℃、170℃、190℃に設定し、紙上付着量を変化させたトナー像パッチの定着をおこなった。そして、形成された定着画像の画像濃度を分光色差計(X−rite社製、商品名:939)を使用して測定した後、該定着画像に対して1kgの加重を掛けながら砂消しゴムで3往復摺擦し、ついで同様にして画像濃度を測定した。得られた測定値から下記式によって定着強度を算出し、最も画像濃度の低下が激しい部分を最少残存率とした。
最少残存率(%)=(摺擦後の定着画像の画像濃度/摺擦前の定着画像の画像濃度)×100
結果を表3に示す。
<Evaluation 2>
(Fixing test)
Mn—Mg—Sr ferrite with an average particle size of 35 μm coated with acrylic resin (PMMA) was used as a carrier (composition was Fe 2 O 3 : MnO: MgO: SrO = 73: 23: 3.5: 0.5, resin The developer was prepared with a coating ratio of 1.5% by mass) and a mixing ratio with the toner: carrier = toner = 93% by mass: 7% by mass.
Using this developer, a strip-shaped unfixed image having a length of 3 cm and a width of 6 cm was produced on A4 transfer paper by a commercially available copying machine (SF-9800, manufactured by Sharp Corporation). The toner adhesion amount on the transfer paper was adjusted to about 1.6 mg / cm 2 depending on the toner concentration, the surface potential of the photoreceptor, the development potential, the exposure amount, the transfer conditions, and the like.
Next, a fixing machine in which a heat fixing roll whose surface layer is made of polytetrafluoroethylene and a pressure fixing roll whose surface layer is made of silicone rubber rotates in a pair, a roll pressure is 1 kgf / cm 2 , The roll speed was adjusted to 100 mm / sec, and the surface temperature of the heat fixing roll was increased stepwise from 100 to 220 ° C. at intervals of 5 ° C., and the above-mentioned unfixed image was held at each surface temperature. The toner image on the transfer paper was fixed.
At the time of fixing, observation was made as to whether or not the transfer paper having an unfixed image was wound around the surface of the heat fixing roll, and the low temperature side winding generation temperature and the high temperature side winding generation temperature were confirmed.
At the same time, it was observed whether or not toner contamination occurred in the blank portion, and a temperature region where the contamination did not occur was defined as a non-offset temperature region.
Further, the fixing strength, that is, the fixing strength when fixing at 150 ° C., 170 ° C., and 190 ° C. was derived as follows.
The surface temperature of the heat fixing roll of the fixing machine was set to 150 ° C., 170 ° C., and 190 ° C., respectively, and the toner image patches with different amounts of adhesion on the paper were fixed. Then, after measuring the image density of the formed fixed image using a spectral color difference meter (product name: 939, manufactured by X-rite), the fixed image is applied with a sand eraser while applying a weight of 1 kg. Then, the image density was measured in the same manner. The fixing strength was calculated from the obtained measurement value according to the following formula, and the portion where the image density was most drastically decreased was defined as the minimum remaining rate.
Minimum remaining rate (%) = (image density of fixed image after rubbing / image density of fixed image before rubbing) × 100
The results are shown in Table 3.
表3に示されるように、実施例1〜4では、充分な非オフセット幅と定着強度が得られた。
これに対して、比較例1では、高温非オフセット領域の低下、比較例2、3では定着強度の低下が確認された。また、比較例2、3では、低温非オフセット領域の上昇も認められた。
As shown in Table 3, in Examples 1 to 4, a sufficient non-offset width and fixing strength were obtained.
In contrast, in Comparative Example 1, a decrease in the high temperature non-offset region was confirmed, and in Comparative Examples 2 and 3, a decrease in the fixing strength was confirmed. In Comparative Examples 2 and 3, an increase in the low temperature non-offset region was also observed.
本発明によれば、画像濃度が良好で、地カブリ、ブレードへの融着が抑制され、非オフセット幅が広く、かつ、低温定着性のトナーを提供できる。このトナーは、環境への適合性にも優れる。 According to the present invention, it is possible to provide a toner having a good image density, suppressed fogging to ground fog and blades, a wide non-offset width, and low-temperature fixability. This toner has excellent compatibility with the environment.
Claims (5)
前記結着樹脂は、非石油系モノマーである1,3−プロパンジオール(A)と非石油系モノマーであるイソソルバイド(B)とを含むジオール成分を用いて得られたポリエステル樹脂を含有し、
前記1,3−プロパンジオール(A)と前記イソソルバイド(B)と前記生分解性樹脂との合計量が、5〜50質量%であることを特徴とする電子写真用トナー。 Containing at least a binder resin, a biodegradable resin, and a colorant;
The binder resin contains a polyester resin obtained by using a diol component containing 1,3-propanediol (A) which is a non-petroleum monomer and isosorbide (B) which is a non-petroleum monomer,
An electrophotographic toner, wherein a total amount of the 1,3-propanediol (A), the isosorbide (B), and the biodegradable resin is 5 to 50% by mass.
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