JP2010079009A - 電子写真用トナー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発色性及び透明性に優れているとともに、長期にわたり安定した耐光性を有する電子写真用トナーの製造を可能とする方法及びそれにより得られた電子写真用トナーを提供すること。
【解決手段】有機系紫外線吸収剤を含むマスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤の混合物を混練、粉砕、及び分級してなる電子写真用トナーであって、トナー中の有機系紫外線吸収剤の添加量は０．２〜２０質量％であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真用トナー及びその製造方法に係り、特に、耐光性に優れた電子写真用トナー及びその製造方法に関する。

電子写真用トナーに使用される顔料に必要な特性は、発色性、透明性、耐光性である。発色性は顔料特有の化学構造に起因し、透明性は顔料分散径による要因が大きく、耐光性は粒径および化学構造に起因する。これらの中でも耐光性は、一般に顔料は紫外線によりダメージを受けるために低く、その改善が望まれている。特に、昨今のプリンターの出力画像の多様化において、電子写真用トナーの耐光性の要求が高まりつつある。

トナーの耐光性を向上させる技術としては、特許文献１〜４に記載されているものがある。これらの技術はいずれも、紫外線による顔料のダメージを防止するため、トナーに紫外線吸収剤を添加するものである。しかし、これらの紫外線吸収剤によっても充分な耐光性を得ることは困難であり、また、これらの紫外線吸収剤はトナー中における分散粒径が大きいため、光の散乱が生じ、透明性、発色性が低減されてしまうという問題がある。
特開昭６０−９３４５３ 特開平１−１７２９７３ 特開平２−２６４２６４ 特開平９−８０７９７

本発明は、以上のような事情の下になされ、優れた耐光性、発色性、及び透明性を有する電子写真用トナー及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、有機系紫外線吸収剤を含むマスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤の混合物を混練、粉砕、及び分級してなる電子写真用トナーであって、トナー中の有機系紫外線吸収剤の添加量は０．２〜２０質量％であることを特徴とする電子写真用トナーを提供する。

本発明の第２の態様は、有機系紫外線吸収剤を含むマスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤の混合物を、オープンロールタイプの混練機により混練する工程、及び前記混練物を粉砕し、分級する工程を具備し、トナー中の有機系紫外線吸収剤の添加量は０．２〜２０質量％であることを特徴とする電子写真用トナーの製造方法を提供する。

本発明によると、優れた耐光性、発色性、及び透明性を有する電子写真用トナー及びその製造方法が提供される。

以下、発明を実施するための最良の形態について説明する。

本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーは、有機系紫外線吸収剤を含むマスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤の混合物を混練、粉砕、及び分級してなり、トナー中の有機系紫外線吸収剤の添加量が０．２〜２０質量％であることを特徴とする。このような電子写真用トナーは、有機系紫外線吸収剤がマスターバッチ化されて配合されているので、トナー中に高分散され、優れた発色性、透明性、及び耐光性を示す。

本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーに用いられる有機系紫外線吸収剤は、特に限定されず、従来公知の種々のもの、例えばベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤などを使用することができる。

ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−ｐ−クレゾール、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−６−ビス（１−メチル−１−フェニルエチル）フェノール、２−［５−クロロ（２Ｈ）−ベンゾトリアゾール−２−イル］−４−メチル−６−（ｔｅｒｔ−ブチル）フェノール、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ベンチルフェノール、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール、メチル−３−［３−ｔ−ブチル−５−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ヒドロキシフェニル］プロピオネート−ポリエチレングりコール（分子量約３００）との縮合物、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール、２−（２−ヒドロキシ−５−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−エチルヘキシル−３−［３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−（５−クロロ−２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）フェニル］プロピオネート、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ビス（１−メチル−１−フェニルエチル）フェノール、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−（１−メチル−１−フェニルエチル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノールなどが挙げられる。

トリアジン系紫外線吸収剤としては、２−（４，６−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−ヒドロキシフェニル、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−［（ヘキシル）オキシ］フェノール、２−［４−［（２−ヒドロキシ−３−ドデシルオキシプロピル）オキシ］−２−ヒドロキシフェニル］−４，６−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−１，３，５−トリアジン、２−［４−［（２−ヒドロキシ−３−（２’−エチル）ヘキシル）オキシ］−２−ヒドロキシフェニル］−４，６−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（２−ヒドロキシ−４−ブチルオキシフェニル）−６−（２，４−ビスーブチルオキシフェニル）−１，３，５−トリアジン、２−（２ヒドロキシ−４−［１−オクチルオキシカルボニルオトキシ］フェニル）−４，６−ビス（４−フェニルフェニル）−１，３，５−トリアジンなどが挙げられる。

ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、オクタベンゾン、２，４−ヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシ−ベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチルオキシ−ベンゾフェノンなどが挙げられる。

ベンゾエート系紫外線吸収剤としては、２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエートなどが挙げられる。

これらの紫外線吸収剤は、１種を単独であるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。

以上挙げた有機系紫外線吸収剤は、従来、トナーに使用されてきたが、トナー中における分散粒径が大きく、散乱を生じ易いため、トナーの透明性を損なってしまう。これを防止するため、本発明では、紫外線吸収剤を樹脂と混練してマスターバッチ化したものを用いている。紫外線吸収剤のみをマスターバッチ化することで、トナー中での分散粒径を極力小さくすることができる。その結果、トナーの耐光性、透明性、及び発色性を向上することができる。

マスターバッチ化せずにそのままの形態の紫外線吸収剤を添加したのでは、優れた発色性、透明性、及び耐光性を有するトナーを得ることができない。なお、紫外線吸収剤の分散径は、マスターバッチ化により、トナー粒子中で２００ｎｍ以下とすることが出来る。また、マスターバッチ化に用いる樹脂としては、結着樹脂である樹脂を用いることが出来る。

トナー中の有機系紫外線吸収剤の添加量は、０．２〜２０質量％である。即ち、紫外線吸収剤をマスターバッチ化することにより、紫外線吸収剤の添加量を最大２０質量％に多くすることができる。０．２質量％未満では、優れた発色性及び透明性を得ることは出来るが、耐光性に劣る。２０質量％を超えると、発色性、透明性に劣る結果となる。有機系紫外線吸収剤の添加量の好ましい範囲は、０．５〜５質量％である
以下、本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーの製造方法について、より具体的に説明する。

まず、有機系紫外線吸収剤と樹脂とを混練して、紫外線吸収剤マスターバッチを形成する。混練機としては、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を用いることが望ましい。有機系紫外線吸収剤と樹脂の配合割合は、特に限定されないが、ほぼ等量づつであることが望ましい。

次いで、このようにして得たマスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤を含むトナー原料を、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。

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、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を用いることが必要である。オープンロール型混練機を用いて混練することにより、また、マスターバッチ化した有機系紫外線吸収剤を用いることにより、通常、結着樹脂中に分散しにくい有機系紫外線吸収剤をトナー中に高分散させることが可能である。

これに対し、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を用いたのでは、結着樹脂中に分散しにくい有機系紫外線吸収剤をマスターバッチの形としてであっても高分散させることが困難となり、得られたトナーは、発色性及び透明性が劣る結果となる。

図１は、オープンタイプの連続式２本ロールミルを示す正面図である。オープンタイプの連続式２本ロールミルは、オープンタイプの平行に配置された二本のロール１２，１３と、混練物が排出される排出部１４とを具備している。ロール１２，１３の表面には、混練物を輸送するためのらせん状の溝が形成されている。

ホッパー１１から供給された原料混合物は、ロール１２，１３の間に供給され、ロール１２，１３の表面に巻き付いた状態で、ロール１２，１３の回転により繰り返し圧縮され、混練され、ロール１２，１３の表面の溝によって排出部１４側に移動し、そこから混練物が排出される。

図２は、二軸押出混練機の一例を示す側面図である。この二軸押出混練機は、原料混合物が供給されるホッパー２１、複数のゾーンＣ１〜Ｃ８に区分されたシリンダー２２、及び溶融混合物が排出されるダイノズル２３を具備している。シリンダー２２の各ゾーンＣ１〜Ｃ８は、ヒーター（図示せず）により所定の温度に加熱されており、またシリンダー２２内には、その軸が平行又は所定の角度となるように配置された二本の円筒状のスクリュー（図示せず）が配置されている。スクリューは、同方向に又は反対方向に回転する。

ホッパー２１から供給された原料混合物は、シリンダー２２内に導入され、スクリュー間の間隙において、加熱されているシリンダー２２からの熱により溶融されるとともに、スクリューの回転による圧縮力及びせん断力により混合され、スクリューのらせん状の羽根に沿ってダイノズル２３の側に移動し、ダイノズル２３から排出される。

混練機からの溶融混練物は、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、所定の粒度に分級されて、電子写真用トナーが得られる。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、分級は、様々な気流分級機を用いることができる。

以上説明した本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーに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、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、およびスチレン−ブタジエン共重合体などのスチレン系樹脂をはじめ、飽和ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、クマロン樹脂、キシレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示でき、これらの樹脂を二種類以上組み合わせて用いてもよい。なお、これらの樹脂のうち、ポリエステル系樹脂が好ましい。

着色剤として、以下のものを挙げることが出来る。

マゼンタ用着色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２１，２２，２３，３０，３１，３２，３７，３８，３９，４０，４１，４８，４９，５０，５１，５２，５３，５４，５５，５７，５８，６０，６３，６４，６８，８１，８３，８７，８８，８９，９０，１１２，１１４，１２２，１２３，１６３，２０２，２０６，２０７，２０９，２３８，Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９、Ｃ．Ｉ．バットレッド１，２，１０，１３，１５，２３，２９，３５等が挙げられる。

シアン用着色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー２，３，１５，１６，１７；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー６；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー４５又はフタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を１〜５個置換した銅フタロシアニン顔料等である。

イエロー用着色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１，２，３，４，５，６，７，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，２３，６５，７３、７４，８３，９３，９７，１５５、１８０、Ｃ．Ｉ．バットイエロー１，３，２０等が挙げられる。

本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーには、結着樹脂、着色剤、及び有機系紫外線吸収剤を含むマスターバッチ以外に、荷電制御剤及び離型材を含むことができる。荷電制御剤及び離型剤としては、通常、電子写真用トナーに使用される任意のものを使用可能である。

以下、本発明の実施例と比較例を示し、本発明をより具体的に説明する。

実施例１
最初に、紫外線吸収剤マスターバッチを製造する。下記の結着樹脂５０．０質量％と紫外線吸収剤５０．０質量％とをヘンシェルミキサー（三井鉱山（株）製）にて混合し、次いで、ロール表面温度１３０℃に設定した２本ロールミルにより４５分間混練し、紫外線吸収剤マスターバッチを得た。

結着樹脂：架橋ポリエステル樹脂（軟化点１４１℃、ガラス転移点６２℃）
紫外線吸収剤：２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−ｐ−クレゾール、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−６−ビス（１一メチル−１−フェニルエチル）フェノール
次に、以上のようにして得た紫外線吸収剤マスターバッチ、架橋ポリエステル樹脂、着色剤、離型剤、及び帯電制御剤を、下記の組成となるような配合量でヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）にて混合し、更にオープンロールタイプの混練機（ニーデックス：三井鉱山社製）により溶融混練した。

架橋ポリエステル樹脂（軟化点１４１℃、ガラス転移点６２℃） ９２．８質量％
着色剤（Ｃ．Ｉピグメントレッド５７：１） ３質量％
離型剤（三洋化成社製 ビスコール６６０Ｐ） ３質量％
帯電制御剤（オリエント化学社製 Ｅ−８４） １質量％
紫外線吸収剤 ０．２質量％
なお、架橋ポリエステル樹脂の配合量は、紫外線吸収剤マスターバッチの樹脂成分を含む量であり、紫外線吸収剤の配合量は、マスターバッチ中に含まれる実質量である。

ニーデックスによる混練条件を下記表１に示す。

その後、溶融混練物を冷却し、衝突板式粉砕機（日本ニューマチック工業（株）製「ＩＤＳ−２」）にて質量粒径８．８μｍに粉砕して、さらに分級機（日本ニューマチック工業（株）製「ＤＳＸ−２」で分級して、９．０μｍの着色微粒子を得た。次いで、この着色微粒子１００質量部、疎水性シリカ（日本アエロジル社製「Ｒ９７２」）１質量部を、ヘンシェルミキサーで混合し、マゼンタ色トナーを得た。

実施例２〜６、比較例１
紫外線吸収剤の添加量を、下記表３に示すように種々変えたことを除いて、実施例１と同様にして、６種のマゼンタ色トナーを得た。

比較例２、３
紫外線吸収剤をマスターバッチ化せずに添加量を変えて添加したことを除いて、実施例１と同様にして、２種のマゼンタ色トナーを得た。

比較例４、５
原料混合物を２軸押出混練機（ＰＣＭ−４３：池貝（株）製）により混練したことを除いて、実施例１と同様にしてマゼンタ色トナーを得た。

ＰＣＭ−４３による混練条件を下記表２に示す。

以上のようにして製造されたトナーについて、以下の特性を測定した。

１．粒径の測定
装置：マルチサイザーII（コールター（株）製）
試料：ビーカーに試料少量と精製水、界面活性剤を入れ、超音波洗浄器にて分散した。

測定：アパーチャーは１００μｍで行い、カウントは５０，０００個で行い、体積平均粒径を得た。

２．発色性評価
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、ベタ印字画像の発色性を目視にて下記の基準で評価した。

（評価基準）
◎：発色が非常に良好である。

○：発色が良好である。

△：ややくすんでいる。

×：くすんでいる。

３．ＯＨＰ透過度評価
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）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、ＯＨＰ用紙（専用ＯＨＰシートＮ−ＯＨＰＳ）を用いてベタ印字画像を印字したあと、得られた画像をオーバーヘッドプロジェクターにてスクリーンに投光し、発色性、透明性を下記の基準で評価した。

◎：非常に透明である。

○：良好である。

△：やや曇っている。

×：暗い。

４．耐光性評価
定着オイル供給装置を外した「スピーディアＮ５３００」（カシオ計算機（株）製）にマゼンタトナーを実装し、普通紙「ＸＥＲＯＸ−Ｌ」を用いて印刷した画像を、スガ試験機製：スーパーキセノンウェザーメータＳＸ−７５を用い、光源には７．５ＫＷキセノンランプ／アウター：＃２７５／インナー：石英を使用し、ブラックパネル温度６３℃にて促進耐光性試験を行い、２００時間連続照射前後の色相変化の差（ΔＥ）を「ＳＰＥＣＴＲＯＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ９３８」（Ｘ−ｒｉｔｅ（株）製）を用いて測定し、退色の度合いを下記の基準で評価した。

◎：ΔＥが２．０未満で、実使用上特に良好である。

○：ΔＥが２．０以上、５．０未満で、実使用上良好である。

△：ΔＥが５．０以上、１０．０未満で、実使用可能である。

×：ΔＥが１０．０以上で、使用不可とする。

以上の測定結果を下記表３に示す。

上記表３から、次のことがわかる。マスターバッチ化した紫外線吸収剤を０．２〜２０質量％含む原料混合物をオープンロールタイプの混練機であるニーデックスにより混練して得た実施例１〜６のトナーは、発色性、透明性、及び耐光性のいずれにおいても優れた特性を示している。

これに対し、マスターバッチ化した紫外線吸収剤を含んでいても、その添加量が０．２質量％未満である比較例１のトナーは、耐光性が劣っている。また、マスターバッチ化しない紫外線吸収剤を単独で用いた場合には、０．２〜２０質量％の範囲内であっても添加量が少ない比較例２のトナーは耐光性が劣っており、添加量が多い比較例３のトナーは発色性及び透明性が劣っている。

また、２軸押出混練機であるＰＣＭ−４３により混練して得た比較例４及び５のトナーもまた、発色性及び透明性が劣っている。

本発明の一実施形態に用いたオープンタイプの連続式２本ロールミルの一例を示す正面図である。 本発明の比較例に用いた２軸押出混練機の一例を示す正面図である。

符号の説明

１１，２１…ホッパー、１２，１３…ロール、１４…排出部、２２…シリンダー、２３…ダイノズル。

Claims (2)

1. 有機系紫外線吸収剤を含むマスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤の混合物を混練、粉砕、及び分級してなる電子写真用トナーであって、トナー中の有機系紫外線吸収剤の添加量は０．２〜２０質量％であることを特徴とする電子写真用トナー。
2. 有機系紫外線吸収剤を含むマスターバッチ、結着樹脂、及び着色剤の混合物を、オープンロールタイプの混練機により混練する工程、及び
   前記混練物を粉砕し、分級する工程
   を具備し、トナー中の有機系紫外線吸収剤の添加量は０．２〜２０質量％であることを特徴とする電子写真用トナーの製造方法。

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