JP2006133470A - 電子写真用トナー、画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 凝集時の粒径制御が容易であり、且つ、帯電性が良好で、色再現性(透明性)及び耐熱性に優れた電子写真用トナーの提供。
【解決手段】 熱可塑性樹脂微粒子の分散体と、該熱可塑性樹脂微粒子とは異なる組成の樹脂と着色剤を含有する着色微粒子の分散体とを混合し、該熱可塑性樹脂微粒子と該着色微粒子とを凝集して成る電子写真用トナーにおいて、該熱可塑性樹脂微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値と該着色微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値との差が5〜50mVであることを特徴とする電子写真用トナー。
【選択図】 なし

Description

本発明は電子写真用トナー、該電子写真用トナーを用いた画像形成方法に関する。
近年、分光された光を静電潜像担持体上に露光して原稿の静電潜像を形成せしめ、これを各色のカラートナーで現像して色付きの複写画像を得、或いは各色の複写画像を重ね合わせてフルカラーの複写画像を得る電子写真法によるカラー画像形成方法が実用化され、これに用いるカラートナーとしてバインダー樹脂中に各色の染料及び/又は顔料を分散せしめてなるイエロー、マゼンタ、シアン等のカラートナーが製造されている。
上述の電子写真法とは、一般に、以下の工程により画像を形成するものである。
まず、光導電性物質から構成された静電潜像担持体(以下、感光体ともいう)上に、種々の方法で画像情報に応じた光情報を照射することにより、前記感光体上に静電潜像を形成する。次に、感光体上に形成された前記静電潜像を、帯電されたトナーによりトナー像として現像し、このトナー像を、画像記録媒体(以下、転写材ともいう)上に転写し、熱定着装置を用いて転写材上にトナー像を定着する。
上述の電子写真法を用いたカラー画像形成方法において、感光体上に形成される静電潜像は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色に分解された画像情報に対応しており、それぞれの画像情報と同じ色のトナーで現像する。そして、この現像工程を各色ごとに合計4回繰り返し行うことにより、カラー画像が形成される。
従来から電子写真用トナーに使用される着色剤としては、公知の有機顔料及び染料が使用されているが、それぞれに種々の欠点を有している。例えば有機顔料は染料に比べて一般的に耐熱性や耐光性に優れているが、トナー粒子中に粒子状で分散された状態で存在するため隠蔽力が強くなってしまい透明性が低下してしまう。又一般に、顔料の分散性が悪い為、透明性が損なわれ、彩度が低下し、画像の色再現性を阻害する。
顔料の欠点を解消する方法としては、顔料分散の手法としてフラッシング法を用いることにより、凝集2次粒子のない1次粒子によるサブミクロンオーダーの顔料分散径を達成することにより透明性を向上させる手段や、顔料粒子を結着樹脂或いは外殻樹脂で被覆することにより帯電性、定着性、画像均一性を改良する手段が提案されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
しかしながら、これらに提案されているトナーを用いてトナー画像を形成しても、着色剤として顔料を使用したトナーの場合、未だ十分な透明性を得ることは困難である。
一方、染料を用いたトナー、又、染料と顔料を混合したトナーが紹介されている(例えば、特許文献3、4参照。)。
しかしながら、染料を用いたトナー粒子では、染料がトナーの結着樹脂中に溶解した状態で存在するため、透明性や彩度等が優れているが、耐光性や耐熱性が顔料に比べて大きく劣るという欠点を有している。耐熱性に関しては、染料の分解による濃度の低下の他に、トナー像を熱ローラーによって定着する場合に、染料が昇華して機内汚染を生じ易く、且つ、定着時に用いられるシリコンオイルに染料が溶解し、最終的には加熱ロールに融着しオフセット現象を引き起こすという問題があった。
一方、電子写真法において従来一般に広く用いられてきた電子写真用トナーは、近年、小型、高速、省エネルギー化を達成するため定着性と離型性を両立させることが求められるようになった。
従来より広く用いられてきた粉砕法によるトナーに代わって乳化重合凝集法によるトナーが開示されている(例えば、特許文献5参照。)。
乳化重合凝集法によるトナーは、従来からの粉砕法に比べて粒径が均質且つ小粒径化が可能であり、画質の色再現性やノイズ低減につながっている。又、粉砕法ではトナーの粉砕時にワックス成分が表面に露出して感光体等の汚染が生じる可能性があったため、ワックス成分を多量に含ませることは困難であったが、乳化重合凝集法によるトナーの場合は、重合の過程でワックスをバインダー樹脂中に混入させるため、粒子表面にワックスを析出することなしに、粒子中に含まれるワックスの含有量を増やすことができ、それにより定着性に優れたものが得られる。しかし、マシン(電子写真装置)の要求に合わせて、粒径、粒度分布、帯電量等を設定する必要があり、マシンそれぞれでこれらの設定値が異なるために、樹脂、ワックス、外添剤等、それぞれポテンシャルのある成分を用いたとしても、出来上がりのトナーは必ずしも常に満足できるものではなかった。その一つの原因は、乳化重合凝集法における凝集制御の困難さに起因していると考えられる。
そこで、本発明の電子写真用トナーは、熱可塑性樹脂微粒子の分散体と、該熱可塑性樹脂とは異なる組成の樹脂と着色剤を含有する着色微粒子の分散体とを混合し、該熱可塑性樹脂微粒子と該着色微粒子とを凝集して成る電子写真用トナーであって、且つ、該熱可塑性樹脂微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値と、該着色微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値との差を5〜50mVとすることで、凝集時の粒径制御が容易、且つ、帯電性が良好で、画像の色再現性(透明性)に優れることが分かった。
特開平9−26673号公報 特開平11−160914号公報 特開平5−11504号公報 特開平5−34980号公報 特開平9−190012号公報
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、凝集時の粒径制御を容易であり、且つ、帯電性が良好で、色再現性(透明性)及び耐熱性に優れた電子写真用トナーを提供することを目的とする。
本発明は、下記構成を採ることにより達成される。
(請求項1)
熱可塑性樹脂微粒子の分散体と、該熱可塑性樹脂微粒子とは異なる組成の樹脂と着色剤を含有する着色微粒子の分散体とを混合し、該熱可塑性樹脂微粒子と該着色微粒子とを凝集して成る電子写真用トナーにおいて、該熱可塑性樹脂微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値と該着色微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値との差が5〜50mVであることを特徴とする電子写真用トナー。
(請求項2)
前記熱可塑性樹脂微粒子の体積平均粒子径をr1、該着色微粒子の体積平均粒子径をr2としたときに、1<r1/r2≦10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。
(請求項3)
前記着色微粒子が、樹脂と着色剤を含有して成るコアと、コアを被覆する外殻樹脂(シェル)から成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真用トナー。
(請求項4)
前記外殻樹脂が、(メタ)アクリレート系樹脂であることを特徴とする請求項3に記載の電子写真用トナー。
(請求項5)
前記熱可塑性樹脂微粒子の分散体と着色微粒子の分散体が、共にアニオン系界面活性剤により分散されたものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
(請求項6)
前記着色微粒子の体積平均粒子径が、10〜200nmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
(請求項7)
前記着色剤が、染料であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
(請求項8)
前記染料が、油溶性染料であることを特徴とする請求項7に記載の電子写真用トナー。
(請求項9)
静電画像担持体上に形成した静電荷像をトナーにより現像する工程、現像により形成したトナー画像を転写材上に転写する工程を少なくとも含む画像形成方法において、該トナーとして請求項1〜8のいずれか1項に記載の電子写真用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
本発明の電子写真用トナーは、凝集時の粒径制御が容易であり、且つ、帯電性が良好で、色再現性(透明性)及び耐熱性に優れた効果を有する。
以下、本発明を詳細に説明する。
(熱可塑性樹脂微粒子の分散体)
本発明のトナーに含有される熱可塑性樹脂微粒子の分散体とは、熱可塑性樹脂の微粒子が界面活性剤等によって水中に分散された状態の分散体を示し、該熱可塑性樹脂としては着色微粒子と密着性が良好なものが好ましく、且つ、溶剤可溶性のものが好ましい。更に、ポリマーの前駆体が溶剤可溶性であれば3次元構造を形成する硬化性樹脂も使用可能である。
熱可塑性樹脂としては、一般にトナー粒子の結着樹脂として用いられているものが特に制限なく用いられる。具体的には、スチレン系の樹脂やアルキルアクリレート及びアルキルメタクリレート等の(メタ)アクリル系樹脂、スチレンアクリル系共重合樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコン系樹脂、オレフィン系樹脂、アミド系樹脂或いはエポキシ系樹脂等が好適に用いられるが、透明性や重ね合わせ画像の色再現性を高めるため、透明性が高く、溶融特性が低粘度でシャープメルト性の高い樹脂が好ましい。このような特性を有する結着樹脂としてはスチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂が適している。
又、熱可塑性樹脂としては、以下のような特性を有するものが好ましく用いられる。数平均分子量(Mn)は3000〜6000が好ましく、3500〜5500がより好ましい。重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は2〜6が好ましく、2.5〜5.5がより好ましい。ガラス転移点は50〜70℃が好ましく、55〜70℃がより好ましい。軟化温度は90〜110℃が好ましく、90〜105℃がより好ましい。
数平均分子量が上記範囲の熱可塑性樹脂を用いると、フルカラーのベタ画像を折り曲げた際に画像部が剥離して画像欠損が発生したり(折り曲げ定着性が悪化したり)、定着時の熱溶融性が低下することがなく好ましい。又、Mw/Mnが上記範囲であると高温オフセットが発生しにくく、定着時のシャープメルト特性が良好でトナーの透光性並びにフルカラー画像形成時の混色性が防止でき好ましい。又、ガラス転移点が上記範囲の熱可塑性樹脂を用いると耐熱性が確保でき、且つ保管時にトナーの凝集が発生せず、定着性が低下することによるフルカラー画像形成時の混色性も防止でき好ましい。又、軟化温度が上記範囲の熱可塑性樹脂を用いると高温オフセットの発生が防止でき、定着強度、透光性、混色性及びフルカラー画像の光沢性が確保でき好ましい。
(熱可塑性樹脂微粒子の分散体の作製方法)
熱可塑性樹脂微粒子の分散体の作製方法としては、高分子を用いる高分子法とモノマーの重合による重合法があるが、好ましくは重合法である。
高分子法は、既存の高分子或いは予め調製した合成高分子の溶液化、融液化を行った後、乳化、分散、転相乳化等によって樹脂微粒子を作製し、熱可塑性樹脂微粒子の分散体を作製する方法である。
一方、重合法は、懸濁重合法、乳化重合法、ミニエマルション重合法、マイクロエマルション重合法、分散重合法等の方法が挙げられるが、好ましくは乳化重合法である。乳化重合法とは、ラテックスの一般的な合成法として、又樹脂の製造法としてよく用いられる方法であり、水媒体中、界面活性剤の存在下で、モノマーを重合することによって熱可塑性樹脂微粒子の分散体を作製することができる。
(熱可塑性樹脂微粒子作製時の界面活性剤)
熱可塑性樹脂微粒子を微粒子の状態で水中に分散して分散体を得るための界面活性剤としては、通常のアニオン系界面活性剤及び/又はノニオン系界面活性剤を用いることができるが、好ましくはアニオン系界面活性剤である。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリオレエート等のソルビタン高級脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート等のポリオキシエチレンソルビタン高級脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンモノステアレート等のポリオキシエチレン高級脂肪酸エステル類、オレイン酸モノグリセライド、ステアリン酸モノグリセライド等のグリセリン高級脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン−ブロックコポリマー等を挙げることができる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム等の高級脂肪酸塩類、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルアリールスルホン酸塩類、ラウリル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸エステル類、ポリエトキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル硫酸エステル塩類、モノオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルスルホコハク酸ナトリウム等のアルキルスルホコハク酸エステル塩、及びその誘導体類等を挙げることができる。
(着色微粒子の分散体)
本発明で用いられる着色微粒子の分散体とは、熱可塑性樹脂微粒子の形成に用いる熱可塑性樹脂とは異なる組成の樹脂と着色剤を含有する微粒子が界面活性剤等により水中に分散された状態の分散体である。
着色微粒子に用いられる樹脂は、熱可塑性樹脂微粒子を形成する熱可塑性樹脂と異なる組成であれば、特に限定はされず、例えば、(メタ)アクリレート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アミノ系樹脂、フッ素系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アラミド樹脂等が挙げられるが、好ましくは、(メタ)アクリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等の重合性エチレン性不飽和二重結合を重合させることによって得られる樹脂が好ましい。最も好ましくは、(メタ)アクリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂である。
(メタ)アクリレート系樹脂とは、種々のメタクリレート系モノマー、もしくは、アクリレート系モノマーを単独重合、もしくは共重合することにより合成され、モノマー種及びモノマー組成比を種々変えることによって、望みの(メタ)アクリレート系樹脂を得ることができる。又、本発明においては、(メタ)アクリレート系モノマーと一緒に、(メタ)アクリレート系モノマー以外の不飽和二重結合を有する共重合可能なモノマーと共に共重合しても使用可能であり、更に、本発明においては、ポリ(メタ)アクリレート系樹脂と一緒に他の複数の樹脂を混合しても使用可能である。
(メタ)アクリレート系樹脂を形成するモノマー成分としては、例えば、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ジ(エチレングリコール)エチルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、塩化エチルトリメチルアンモニウム(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、2−アセトアミドメチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、3−トリメトキシシランプロピル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、2−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられるが、好ましくは、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートである。
ポリスチレン系樹脂とは、スチレンモノマーの単独重合物、或いは、スチレンモノマーと共重合可能な他の不飽和二重結合を有するモノマーを共重合したランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体が挙げられる。更に、かかるポリマーに他のポリマーを配合したブレンド物やポリマーアロイも含まれる。
スチレンモノマーとしては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン、α−メチルスチレン−p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン等の核アルキル置換スチレン、o−クロルスチレン、m−クロルスチレン、p−クロルスチレン、p−ブロモスチレン、ジクロルスチレン、ジブロモスチレン、トリクロルスチレン、トリブロモスチレン等の核ハロゲン化スチレン等が挙げられるが、好ましくはスチレン、α−メチルスチレンである。
これらのモノマー成分を単独重合、もしくは、共重合することによって本発明で用いられる樹脂は合成され、例えば、ベンジルメタクリレート/エチルアクリレート、或いはブチルアクリレート等の共重合体樹脂、又、メチルメタクリレート/2−エチルヘキシルメタクリレート等の共重合体樹脂、又、メチルメタクリレート/メタクリル酸/ステアリルメタクリレート/アセトアセトキシエチルメタクリレートの共重合体樹脂、又、スチレン/アセトアセトキシエチルメタクリレート/ステアリルメタクリレートの共重合体樹脂、又、スチレン/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ステアリルメタクリレートの共重合体、更に、2−エチルヘキシルメタクリレート/2−ヒドロキシエチルメタクリレート等の共重合体樹脂が例としてあげられる。
本発明において用いられる樹脂の数平均分子量は500〜100,000、特に数平均分子量が1,000〜30,000であると、耐久性の確保及び微粒子の形成性の点から好ましい。
(着色微粒子の分散体の作製方法)
次に、本発明に係る着色微粒子の分散体の作製方法について説明する。
着色微粒子の分散体は、例えば、樹脂と着色剤を有機溶剤中に溶解(或いは分散)し、水中で乳化分散後、有機溶剤を除去することにより得ることができる。更に、前記着色微粒子をコアとし、これを外殻樹脂(シェル)で被覆する場合は、着色微粒子の分散体に重合性不飽和二重結合を有するモノマーを添加し、界面活性剤の存在下、乳化重合を行い、重合と同時にコア表面に外殻樹脂(シェル)を沈着させることによってコアシェル構造を有する着色微粒子の分散体を得ることができる。
或いは、例えば、乳化重合により予め樹脂微粒子の水性分散体を形成し、この樹脂微粒子の水性分散体に、着色剤を溶解した有機溶媒溶液を混合し、後から樹脂微粒子中に着色剤を含浸した後、該着色微粒子をコアとして、シェルを形成する等の方法等、種々の方法により得ることができる。
シェルは有機樹脂からなることが好ましく、シェルを形成する方法としては、有機溶剤に溶解した樹脂を徐々に滴下し、析出と同時に樹脂を着色微粒子コア表面に吸着させる方法等もあるが、本発明においては、着色剤と樹脂を含有したコアとなる着色微粒子を形成した後、重合性不飽和二重結合を有するモノマーを添加し界面活性剤の存在下、乳化重合を行い、重合と同時にコア表面に沈着させシェルを形成する方法が好ましい。
(コアシェル構造)
本発明において、コアシェル構造とは、組成の異なる2種以上の樹脂や着色剤が粒子中に相分離して存在する形態を意味する。したがって、シェル部がコア部を完全に被覆している形態のみならず、コア部の一部を被覆しているものであってもよい。又、シェルを形成している樹脂の一部がコア粒子内にドメイン等を形成しているものであってもよい。更に、コア部とシェル部の中間に、更にもう一層以上の組成の異なる層を含む3層以上の多層構造を持つものであってもよい。
本発明においては、着色微粒子がコアシェル構造を形成しており、該着色微粒子中の樹脂と着色剤によって形成される着色部分をコアとして、これを更に外殻樹脂で被覆しシェルとし、コアシェル構造とすることが好ましい。
(外殻樹脂:メタアクリル系樹脂)
本発明において、着色微粒子は、樹脂と着色剤を含有して成るコアと、コアを被覆する外殻樹脂(シェル)から形成されていてもよい。外殻樹脂としては特に限定はされず、例えば、(メタ)アクリレート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アミノ系樹脂、フッ素系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アラミド樹脂等が挙げられるが、特に、トナー結着樹脂(熱可塑性樹脂)との組み合わせの観点より、好ましくは(メタ)アクリレート系樹脂である。
(メタ)アクリレート系樹脂とは、種々のメタクリレート系モノマー、もしくはアクリレート系モノマーを単独重合、もしくは共重合することにより合成され、モノマー種及びモノマー組成比を種々変えることによって、望みの(メタ)アクリレート系樹脂を得ることができる。又、本発明においては、(メタ)アクリレート系樹脂と一緒に他の複数の樹脂を混合して使用可能である。
本発明において用いられる(メタ)アクリレート系樹脂を形成するモノマー成分としては、例えば、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ジ(エチレングリコール)エチルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、塩化エチルトリメチルアンモニウム(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、2−アセトアミドメチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、3−トリメトキシシランプロピル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、2−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられるが、好ましくは、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートである。好ましくは、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等があげられる。
又、本発明における外殻樹脂は、反応性乳化剤との共重合体でもよい。反応性乳化剤とは、不飽和二重結合等のモノマーと共重合し得る重合性基を有する乳化剤(界面活性剤)のことを示す。
(反応性乳化剤)
本発明で用いられる反応性乳化剤としては、アニオン系、ノニオン系のいずれの反応性乳化剤でも良いが、下記A、B又はCの置換基を有する化合物が好ましい。
A:直鎖アルキル基、分岐アルキル基、又は置換もしくは無置換の芳香族基であって、総炭素数が6以上の置換基
B:界面活性能を発現するノニオン性置換基もしくはアニオン性置換基
C:ラジカル重合可能な重合性基
A項に記載の直鎖アルキル基としては、例えば、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等が挙げられ、分岐アルキル基としては、例えば、2−エチルヘキシル基等が挙げられ、芳香族基としては、例えば、フェニル基、ノニルフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
B項に記載の界面活性能を発現するノニオン性置換基もしくはアニオン性置換基としては、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、その共重合体のポリアルキレンオキサイド等が挙げられる。アニオン性置換基の具体例としては、カルボン酸、リン酸、スルホン酸、それらの塩等が挙げられる。又、アルキレンオキサイドの末端に前述のアニオン性基が置換したのも、アニオン性基の具体例の一つである。B項で表される置換基としてはアニオン性基が好ましく、末端が塩になっているものがより好ましい。
C項に記載のラジカル重合可能な重合性基とは、ラジカル活性種により、重合、架橋反応を起こす基であり、例えば、エチレン性不飽和結合を有するビニル基、アリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、アクリル基、メタクリル基、マレイミド基、アクリルアミド基、スチリル基等が挙げられる。
本発明で用いられる反応性乳化剤の好ましい化合物として、下記一般式(1)〜(3)を挙げることができる。
Figure 2006133470
上記一般式(1)において、R1は炭素数6〜20の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、又は置換もしくは無置換の芳香族基を表し、例えば、上記A項に記載のヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等の直鎖アルキル基、2−エチルヘキシル基等の分岐アルキル基、フェニル基、ノニルフェニル基、ナフチル基等の芳香族基等が挙げられる。R2はラジカル重合可能な重合性基を有する置換基を表し、例えば、上記C項に記載のエチレン性不飽和結合であるアクリル基、メタクリル基、マレイミド基等が挙げられる。Y1はスルホン酸、カルボン酸、又はそれらの塩を表す。
一般式(1)で表される化合物は、当業者が公知の方法で合成し得ることができる。又、市販品より容易に入手することができ、例えば、花王社製の「ラムテル S−120」、「ラムテル S−120A」、「ラムテル S−180」、「ラムテル S−180A」や、三洋化成工業社製の「エレミノール JS−2」等を挙げることができる。
Figure 2006133470
上記一般式(2)において、R3は、上記一般式(1)のR1と同義であり、又、上記一般式(2)中のR4は、上記一般式(1)のR2と同義である。Y2は水素原子、スルホン酸、カルボン酸、もしくはそれらの塩を表す。AOはアルキレンオキサイドを表す。
一般式(2)で表される化合物は、当業者が公知の方法で合成し得ることができる。又、市販品より容易に入手することができ、例えば、旭電化工業社製の「アデカリアソープ NE−10」、「アデカリアソープ NE−20」、「アデカリアソープ NE−30」等のNEシリーズ、「アデカリアソープ SE−10N」、「アデカリアソープ SE−20N」、「アデカリアソープ SE−30N」等のSEシリーズ、第一工業製薬社製の「アクアロン RN−10」、「アクアロン RN−20」、「アクアロン RN−30」、「アクアロン RN−50」等のRNシリーズ、「アクアロン HS−05」、「アクアロン HS−10」、「アクアロン HS−20」、「アクアロン HS−30」等のHSシリーズ、或いはアクアロンのBCシリーズ等を挙げることができる。
Figure 2006133470
上記一般式(3)において、R5は前記一般式(1)のR1と同義であり、上記一般式(3)のR6は前記一般式(1)のR2と同義であり、上記一般式(3)のY3は前記一般式(1)のY1と同義であり、上記一般式(3)のAOは前記一般式(3)のAOと同義である。
一般式(3)で表される化合物は、当業者が公知の方法で合成し得ることができる。又、市販品より容易に入手することができ、例えば、第一工業製薬社製の「アクアロン KH−05」、「アクアロン KH−10」、「アクアロン KH−20」等を挙げることができる。
上記一般式(2)及び(3)において、アルキレンオキサイド鎖(AO)の平均重合度nが1〜10であることが好ましく、例えば、上記の第一工業製薬社製の「アクアロン KH−05」、「アクアロン KH−10」、「アクアロン HS−05」、「アクアロン HS−10」等を挙げることができる。
又、本発明においては、反応性乳化剤がアニオン性であることが好ましく、例えば、上述の「アデカリアソープ SEシリーズ」(旭電化工業社製)、「アクアロン HSシリーズ」(第一工業製薬社製)、「ラテムル Sシリーズ」(花王社製)、「エレミノール JSシリーズ」(三洋化成工業社製)等を挙げることができる。
本発明において、これら反応製乳化剤の使用量は、着色微粒子を形成している樹脂の合計100質量部あたり、0.1〜80質量部が好ましく、1〜70質量部がより好ましく、10〜60質量部がさらに好ましい。
(着色剤)
本発明で用いられる着色微粒子中の着色剤について説明する。
本発明に用いられる着色剤とは、一般に知られている染料や顔料を用いることができるが、本発明においては、着色剤が染料であることが好ましく、特に好ましくは油溶性染料である。
油溶性染料は通常カルボン酸やスルホン酸等の水溶性基を有さない有機溶剤に可溶で水に不溶な染料であるが、水溶性染料を長鎖の塩基と造塩することにより油溶性を示す染料も含まれる。例えば、酸性染料、直接染料、反応性染料と長鎖アミンとの造塩染料が知られている。以下に限定されるものではないが、例えば、オリエント化学工業株式会社製のValifast Yellow 4120、Valifast Yellow 3150、Valifast Yellow 3108、Valifast Yellow 2310N、Valifast Yellow 1101、Valifast Red 3320、Valifast Red 3304、Valifast Red 1306、Valifast Blue 2610、Valifast Blue2606、Valifast Blue 1603、Oil YellowGG−S、Oil Yellow 3G、Oil Yellow 129、Oil Yellow 107、Oil Yellow 105、Oil Scarlet 308、Oil Red RR、Oil Red OG、Oil Red 5B、Oil Pink 312、Oil Blue BOS、Oil Blue 613、Oil Blue 2N、Oil Black BY、OilBlack BS、Oil Black 860、Oil Black 5970、Oil Black 5906、Oil Black 5905、日本化薬株式会社製のKayaset Yellow SF−G、Kayaset Yellow K−CL、Kayaset Yellow GN、KayasetYellow A−G、Kayaset Yellow 2G、Kayaset Red SF−4G、Kayaset Red K−BL、KayasetRed A−BR、Kayaset Magenta312、KayasetBlue K−FL、有本化学工業株式会社製のFS Yellow 1015、FS Magenta 1404、FS Cyan 1522、FS Blue 1504 、C.I.Solvent Yellow 88、83、82、79、56、29、19、16、14、04、03、02、01、C.I.Solvent Red 84:1、C.I.Solvent Red 84、218、132、73、72、51、43、27、24、18、01、C.I.Solvent Blue 70、67、44、40、35、11、02、01、C.I.Solvent Black 43、70、34、29、27、22、7、3、C.I.Solvent Violet 3、C.I.SolventGreen 3及び7、Plast Yellow DY352、Plast Red 8375、三井化学社製MS Yellw HD−180、MS Red G、MS Msgenta HM−1450H、MS Blue HM−1384、住友化学社製ES Red 3001、ES Red 3002、ES Red 3003、TS Red 305、ES Yellow 1001、ES Yellow 1002、TS Yellow 118、ES Orange 2001、ES Blue 6001、TS Turq Blue 618、Bayer社製MACROLEX Yellow 6G、Ceres Blue GNNEOPAN Yellow 075、Ceres Blue GN、MACROLEX Red Violet R等が挙げられる。
又、特開平9−277693号公報、同10−20559号公報、同10−30061号公報に示されるような金属錯体色素も好ましく用いられる。
油溶性染料として分散染料を用いることができ、以下に限定されるものではないが、例えば、C.I.ディスパーズイエロー5、42、54、64、79、82、83、93、99、100、119、122、124、126、160、184:1、186、198、199、204、224及び237;C.I.ディスパーズオレンジ13、29、31:1、33、49、54、55、66、73、118、119及び163;C.I.ディスパーズレッド54、60、72、73、86、88、91、92、93、111、126、127、134、135、143、145、152、153、154、159、164、167:1、177、181、204、206、207、221、239、240、258、277、278、283、311、323、343、348、356及び362;C.I.ディスパーズバイオレット33;C.I.ディスパーズブルー56、60、73、87、113、128、143、148、154、158、165、165:1、165:2、176、183、185、197、198、201、214、224、225、257、266、267、287、354、358、365及び368並びにC.I.ディスパーズグリーン6:1及び9等が挙げられる。
その他、油溶性染料として、フェノール、ナフトール類、ピラゾロン、ピラゾロトリアゾール等の環状メチレン化合物、開鎖メチレン化合物等のカプラー、p−ジアミノピリジン類、アゾメチン色素、インドアニリン色素等も好ましく用いられる。
本発明は、着色剤として染料を用いた場合、従来から一般に染料を用いたトナーとして知られているトナー結着樹脂中に染料を直接分散、もしくは、溶解させたトナーとは異なり、着色微粒子、すなわち熱可塑性樹脂微粒子を形成する熱可塑性樹脂とは異なる組成の樹脂と着色剤を含有する着色微粒子を熱可塑性樹脂中に分散させて成る為、着色微粒子中の染料は樹脂中に分子レベルで溶解し、トナー粒子中に光を遮断する隠蔽性粒子等の成分を無くすことが可能となり、それぞれのトナー粒子の単色における透明性が向上し、更に重ね合わせ色における透明性も向上すると考えられる。
例えば、着色微粒子がコアシェル構造を有していた場合、着色微粒子の内部(コア)を構成する樹脂と熱可塑性樹脂(結着樹脂)の組み合わせに制限が無く、材料の自由度が大きく、又、カラートナー4色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に関して外殻樹脂(シェル)のみが同一であれば、同様の製造条件で製造可能となる為、コスト面での利点も大きい。又、着色剤である染料の着色微粒子外への移行(着色微粒子表面への露出)が起こらない為、一般的に染料を使用したトナーにおいて問題視される、熱定着時の染料の昇華やオイル汚染が生じる心配がない。
(着色微粒子中の着色剤含有量)
本発明に係る着色微粒子中の着色剤の含有量は、10〜70質量%の範囲が好ましい。着色微粒子中に含有する着色剤の量が、前記範囲であると、十分な画像濃度が得られ、樹脂による着色剤の保護能が発現し、又、微粒子分散体としての保存安定性にも優れ、凝集等による粒径増大を防止することができる。
(着色微粒子の体積平均粒子径)
本発明に係る着色微粒子の体積平均粒子径は10〜200nmが好ましく、20〜100nmがより好ましい。体積平均粒子径が上記範囲であると、着色剤を着色微粒子の樹脂中に封入する効果が有り、更に、着色微粒子の安定性を保ち易く保存安定性に優れる。更に、凝集時には粒径制御が容易となり、熱可塑性樹脂と着色微粒子が均一に凝集可能となる。又、トナーとした場合、光沢感や透明感が得られる。
体積平均粒子径は、動的光散乱法、レーザ回折法、遠心沈降法、FFF法、電気的検知体法等を用いて求めることが可能であるが、本発明では「ゼータサイザー」(マルバーン社製)を用いて動的光散乱法、「マイクロトラック粒度分布測定装置」(日機装株式会社製)を用いて測定し、ゼータ電位は「ELS−800」(大塚電子社製)で求めるのが好ましい。
(ゼータ電位)
本発明においては、該熱可塑性樹脂微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値と、該着色微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値との差が10〜50mVであることを特徴としている。
以下、本発明でいうゼータ電位について説明する。
熱可塑性樹脂微粒子、もしくは、着色微粒子が分散状態で媒体中に存在しているとき、該微粒子と媒体間には電気二重層が形成されている。先ず、微粒子表面の電荷と反対電荷のイオンが固着している固定層(又は吸着層ともいう)があり、更にその外側に、固定層と媒体との電荷を中和する形で、拡散層が形成されている。微粒子が媒体中を移動する場合、固定層そして拡散層の内側の一部を伴って移動すると推定でき、この移動が起こる面を「滑り面」と呼び、微粒子から充分に離れて電気的に中性である領域の電位をゼロと定義する。このゼロ点を基準として測った場合の「滑り面」の電位をゼータ電位(Zeta−potential)といい、通常はmVで表される。
本発明に係るゼータ電位は、市販のゼータ電位計を用いて測定することができるが、例えば、「ELS−800」(大塚電子社製)等を用いて測定することができる。
なお、本発明では、熱可塑性樹脂微粒子と着色微粒子の凝集時のpHは、凝集塩の種類に合わせてpH2〜12の範囲で行うのが好ましいが、本発明において定義されるゼータ電位は、凝集時のpHにおける値を指す。
本発明において、熱可塑性樹脂微粒子、もしくは、着色微粒子上に上記で規定したゼータ電位を付与する方法として、特に制限はないが、例えば、分散時に用いる界面活性剤の種類や添加量、電荷を有するモノマーや添加剤の添加量等を適宜選択することにより、所望のゼータ電位を得ることができる。
ゼータ電位をマイナスにする方法の一つとしては、ブレンステッド酸性基(以下、単に酸性基と称することがある)を有するモノマーを共重合モノマー成分として用いることが挙げられる。又、ゼータ電位をプラスにする方法の一つとしては、ブレンステッド塩基性基(以下、単に塩基性基と称することがある)を有するモノマーを、共重合モノマー成分として用いることが挙げられる。そして、これらモノマーとブレンステッド酸性基又はブレンステッド塩基性基をいずれも有さないモノマー(以下、その他のモノマーと称することがある)とを添加することにより重合を進行させる。この際、モノマー同士は別々に加えても良いし、予め複数のモノマー混合しておいて添加しても良い。更に、モノマー添加中にモノマー組成を変更することも可能である。又、モノマーはそのまま添加しても良いし、予め水や乳化剤等と混合、調製した乳化液として添加することもできる。
本発明で用いられるブレンステッド酸性基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸、等のカルボキシル基を有するモノマー、スルホン化スチレン等のスルホン酸基を有するモノマー、ビニルベンゼンスルホンアミド等のスルホンアミド基を有するモノマー等が挙げられる。
又、ブレンステッド塩基性基を有するモノマーとしては、アミノスチレン等のアミノ基を有する芳香族ビニル化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、等の窒素含有複素環含有モノマー、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、等のアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。又、これら酸性基を有するモノマー及び塩基性基を有するモノマーは、それぞれ対イオンを伴って塩として存在していても良い。
該熱可塑性樹脂微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値と、該着色微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値との差が10〜50mVである場合、乳化重合凝集法における凝集時の粒径制御が容易となり、又、熱可塑性樹脂微粒子と着色微粒子との均一な凝集が可能となる。
(体積平均粒子径比率)
本発明においては、該熱可塑性樹脂微粒子の体積平均粒子径をr1、該着色微粒子の体積平均粒子径をr2とした場合に、1<r1/r2≦10であることが好ましく、より好ましくは、1.5<r1/r2≦5である。熱可塑性樹脂微粒子と着色微粒子の体積平均粒子径の比率をこの範囲とすることで、凝集時の粒径制御が容易となり、又、該熱可塑性樹脂微粒子と該着色微粒子が均一に凝集可能となる。体積平均粒子径は、動的光散乱法、レーザ回折法、遠心沈降法、FFF法、電気的検知体法、レーザドップラー法等を用いて求めることが可能であるが、本発明では、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分布測定装置を用いてレーザドップラー法で求めるのが好ましい。
(トナー)
本発明のトナーは、上記の熱可塑性樹脂微粒子及び着色微粒子の他、公知の荷電制御剤、オフセット防止剤等を添加して作製することができる。
荷電制御剤としては特に限定されるものではない。カラートナーに用いる負荷電制御剤としては、カラートナーの色調、透光性に悪影響を及ぼさない無色、白色或いは淡色の荷電制御剤が使用可能であり、例えばサリチル酸誘導体の亜鉛やクロムの金属錯体、カリックスアレーン系化合物、有機ホウ素化合物、含フッ素4級アンモニウム塩系化合物等が好適に用いられる。上記サリチル酸金属錯体としては例えば特開昭53−127726号公報、特開昭62−145255号公報等に記載のものが、カリックスアレーン系化合物としては例えば特開平2−201378号公報等に記載のものが、有機ホウ素化合物としては例えば特開平2−221967号公報に記載のものが、有機ホウ素化合物としては例えば特開平3−1162号公報に記載のものが使用可能である。このような荷電制御剤を用いる場合、熱可塑性樹脂(結着樹脂)100質量部に対して荷電制御剤の添加量は0.1〜10質量部が好ましく、0.5〜5.0質量部がより好ましい。
オフセット防止剤としても特に制限されることはなく、例えば、ポリエチレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ホホバ油ワックス、蜜ろうワックス等が使用可能である。このようなワックスの添加量を用いる場合は、熱可塑性樹脂100質量部に対してオフセット防止剤の添加量は0.5〜5質量部が好ましく、1〜3質量部がより好ましい。上記範囲のオフセット防止剤を添加することにより効果が十分発揮され、透光性や色再現性も良好である。
本発明のトナーは、上記した熱可塑性樹脂微粒子、着色微粒子及びその他の所望の添加剤を使用し、懸濁重合法、乳化重合法、乳化分散造粒法、カプセル化法等その他の公知の方法により製造することができる。これらの製造方法の中で、画像の高画質化に伴うトナーの小粒径化を考慮すると、製造コスト及び製造安定性の観点から乳化重合方が好ましい。
乳化重合方は、乳化重合によって製造された熱可塑性樹脂エマルジョンを、他の着色微粒子等、トナー粒子成分の分散液と混合し、pH調整により生成した粒子表面の反発力と電解質添加による凝集力のバランスを取りながら緩慢凝集させ、粒径・粒度分布を制御しながら会合を行うと同時に加熱撹拌することで微粒子間の融着・形状制御を行うことによりトナー粒子を製造する。
本発明に係るトナー粒子の体積平均粒径は、画像の高精細再現性の観点から4〜10μmが好ましく、6〜9μmがより好ましい。尚、体積平均粒径は「コールターカウンターTA−II」(コールター社製)で想定して求めることができる。
(外添剤処理)
本発明のトナーにおいては、上記で得られたトナー粒子をそのまま使用することもできるが、帯電量制御、流動性向上或いはクリーニング性向上等の目的でトナー粒子に外添剤を添加・混合して使用することが好ましい。このような外添剤としては、例えば、シリカ微粒子やアルミナ微粒子、チタニア微粒子等の無機酸化物微粒子、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子等の無機ステアリン酸化合物微粒子、或いはチタン酸ストロンチウムやチタン酸亜鉛等の無機チタン酸化合物微粒子等を使用することができ、単独或いは異種の外添剤を併用して使用することが可能である。これらの微粒子は、耐環境安定性や耐熱保管性の観点からシランカップリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコンオイル等で表面処理して用いることが望ましい。外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して0.05〜5質量部が好ましく、0.1〜3質量部がより好ましい。
(現像剤)
本発明のトナーは、キャリアと混合して用いる2成分現像剤用のトナーとして、又、キャリアを使用しない1成分現像剤用のトナーとして使用可能である。
本発明のトナーと組み合わせて使用するキャリアとしては、従来より2成分現像剤用のキャリアとして公知のものを使用することができ、例えば鉄やフェライト等の磁性体粒子からなるキャリア、このような磁性体粒子を樹脂で被覆してなる樹脂コートキャリア、或いは磁性体微粉末を結着樹脂中に分散してなるバインダー型キャリア等を使用することができる。これらのキャリアの中でも、被覆樹脂としてシリコン系樹脂、オルガノポリシロキサンとビニル系単量体との共重合樹脂(グラフト樹脂)又はポリエステル系樹脂を用いた樹脂コートキャリアを使用することがトナースペント等の観点から好ましく、特にオルガノポリシロキサンとビニル系単量体との共重合樹脂にイソシアネートを反応させて得られた樹脂で被覆したキャリアが、耐久性、耐環境安定性及び耐スペント性の観点から好ましい。上記ビニル系単量体としてはイソシアネートと反応性を有する水酸基等の置換基を有する単量体を使用する必要がある。又、キャリアの体積平均粒径は、高画質の確保とキャリアかぶり防止の観点から15〜100μmのものが好ましく、20〜60μmがより好ましい。キャリアの体積平均粒径の測定は、湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
(画像形成方法)
次に、本発明のトナーを用いる画像形成方法について説明する。
本発明において、画像形成の方式については特に限定されるものではない。例えば、感光体上に複数の画像を形成し、一括で転写する方式、感光体に形成された画像を転写ベルト等に逐次転写する方式等、特に限定されないが、より好ましくは感光体上の複数の画像を形成し、一括で転写する方式である。
この方式は、感光体に対して均一帯電させ第1の画像に応じた露光を与え、その後、第1回目の現像を行い、感光体上に第1のトナー像を形成させる。次いで、その第1の画像が形成された感光体を均一帯電し第2の画像に応じた露光を与え、第2回目の現像を行い、感光体上に第2のトナー像を形成させる。更に、第1及び第2の画像が形成された感光体を均一帯電し第3の画像に応じた露光を与え、第3回目の現像を行い、感光体上に第3のトナー像を形成させる。更に、第1、第2及び第3の画像が形成された感光体を均一帯電し第4の画像に応じた露光を与え、第4回目の現像を行い、感光体上に第4のトナー像を形成させる。
例えば、第1回目をイエロー、第2回目をマゼンタ、第3回目をシアン、第4回目を黒トナーで現像することで、フルカラートナー画像を感光体上に形成するものである。
その後、感光体上に形成された画像を紙等の転写材に一括して転写を行い、更に転写材に定着し、画像を形成する。
本方式では、感光体上に形成された画像を一括して紙等に転写し、画像を形成する方式である為、いわゆる中間転写方式とは異なり、画像を乱す要因となる転写の回数が1回ですみ、画像品質を高くすることができる。
感光体上の潜像を現像する方式としては、複数の現像が必要であることから、非接触現像が好ましい。又、現像に際しては交番電界を印加する方式も好ましい方式である。
本発明に使用される好適な定着方法としては、いわゆる接触加熱方式を挙げることができる。特に、接触加熱方式の代表的なものとして、熱ロール定着方式及び固定配置された加熱体を内包した回動する加圧部材により定着する圧接加熱定着方式を挙げることができる。
(定着後の画像)
本発明のトナーを使用して現像・転写・定着を行う画像形成において、その転写から定着の状態を説明すると、転写材の上に転写された本発明のトナーが、定着後においてもその着色微粒子が崩壊せず、紙の表面に付着している。
本発明においては、上記のように着色微粒子をトナー粒子中に分散させることにより、トナー粒子が高濃度の染料を含むにもかかわらず、染料がトナー粒子の表面に遊離しない(移行しない)ため、従来のように着色剤をそのまま熱可塑性樹脂(結着樹脂)中に分散、もしくは、溶解して得られた染料がトナー粒子表面に露出しているトナーの問題点である(1)帯電量が低い、(2)高温高湿下及び低温低湿下での帯電量の差が大きい(環境依存性)、(3)着色剤である染料の種類例えばフルカラー画像記録のようにシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各顔料を用いる場合の各色トナーについて帯電量がばらつく、等を払拭することができる。
又、転写材への熱定着の際、着色剤である染料の着色微粒子外への移行(着色微粒子表面への露出)が起こらない為、一般的な染料を使用したトナーにおいて問題となる、熱定着時の染料の昇華やオイル汚染が生じることはない。
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
《着色微粒子の分散体の作製》
〔作製例1:着色微粒子1の分散体の作製〕
13.5gの樹脂(P−1)、16.0gの染料(A−1)、及び123.5gの酢酸エチルをセパラブルフラスコに入れ、フラスコ内を窒素ガスで置換した後、攪拌して上記染料を完全溶解させた。次いで、アクアロンKH−05(第一工業製薬社製)8.0gを含む水溶液238gを滴下して撹拌した後、「クリアミックスWモーションCLM−0.8W」(エムテクニック製)を用いて、600秒間乳化した。その後、減圧下で酢酸エチルを除去し、染料を含有する「着色微粒子1の分散体」を得た。得られた分散体中の着色微粒子の体積平均粒子径は30nm、pH10におけるゼータ電位は−25mVであった。尚、体積平均粒子径は「マイクロトラック粒度分布測定装置」(日機装株式会社製)を用いて測定し、ゼータ電位は「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定した。
樹脂(P−1):St/AAEM/SMA=50/30/20
St:スチレン
AAEM:アセトアセトキシエチルメタクリレート
SMA:ステアリルメタクリレート
染料(A−1)
Figure 2006133470
〔作製例2:着色微粒子2の分散体の作製〕
作製例1で作製した「着色微粒子1の分散体」に、更に、0.5gの過硫酸カリウムを加え、ヒーターを付して70℃に加温した後、10.0gのメチルメタクリレートを滴下しながら5時間反応させ、「着色粒子1」をコアとする着色微粒子の表面に外殻樹脂(シェル)層を形成してコアシェル型の「着色微粒子2の分散体」を得た。得られた分散体中の着色微粒子の体積平均粒子径は33nm、pH10におけるゼータ電位は−33mVであった。尚、体積平均粒子径及びゼータ電位は上記の装置を用いて測定した。
〔作製例3:着色微粒子3の分散体の作製〕
8.1gの樹脂(P−2)、8.1gの染料(A−2)、及び123.5gの酢酸エチルをセパラブルフラスコに入れ、フラスコ内を窒素ガスで置換した後、攪拌して上記染料を完全溶解させた。次いで、アクアロンKH−05(第一工業製薬社製)5.3gを含む水溶液238gを滴下して撹拌した後、「クリアミックスWモーションCLM−0.8W」(エムテクニック製)を用いて、600秒間乳化した。その後、減圧下で酢酸エチルを除去し、染料を含有する「着色微粒子3の分散体」を得た。得られた分散体中の着色微粒子の体積平均粒子径は65nm、pH10におけるゼータ電位は−56mVであった。尚、体積平均粒子径及びゼータ電位は上記の装置を用いて測定した。
樹脂(P−2):ST/HEMA/SMA=30/40/30
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
染料(A−2):
Figure 2006133470
〔作製例4:着色微粒子4の分散体の作製〕
作製例2で用いたアクアロンKH−05(第一工業製薬社製)を塩化ラウリルトリメチルアンモニウムに変えた以外は同様にしてコアシェル型の「着色微粒子4の分散体」を得た。得られた分散体中の着色微粒子の体積平均粒子径は45nm、pH10におけるゼータ電位は+34mVであった。尚、体積平均粒子径及びゼータ電位は上記の装置を用いて測定した。
〔作製例5:着色微粒子5の分散体の作製〕
作製例2で用いたメチルメタクリレートをアクリロニトリルに変えた以外は同様にしてコアシェル型の「着色微粒子5の分散体」を得た。得られた分散体中の着色微粒子の平均粒子径は34nm、pH10におけるゼータ電位は−39mVであった。尚、体積平均粒子径及びゼータ電位は上記の装置を用いて測定した。
〔作製例6:着色微粒子6の分散体の作製〕
作製例2で用いた染料(A−1)を染料(A−3)に、アクアロンKH−05(第一工業製薬社製)の量を0.5gに変えた以外は同様にしてコアシェル型の「着色微粒子6の分散体」を得た。得られた分散体中の着色微粒子の平均粒子径は523nm、pH10におけるゼータ電位は−32mVであった。尚、体積平均粒子径及びゼータ電位は上記の装置を用いて測定した。
染料(A−3)
Figure 2006133470
〔作製例7:着色微粒子分散体7の作製〕
作製例1の作製で用いた染料(A−1)をC.I.ピグメントブルー15・3(大日本インキ社製)に変えた以外は同様にして「着色微粒子7の分散体」を得た。得られた分散体中の着色微粒子の平均粒子径は152nm、pH10におけるゼータ電位は−46mVであった。尚、体積平均粒子径及びゼータ電位は上記の装置を用いて測定した。
〔作製例8:着色微粒子8の分散体の作製〕
作製例2で用いたアクアロンKH−05をドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム(SDS)に変えた以外は同様にしてコアシェル型の「着色微粒子8の分散体」を得た。得られた分散体中の着色微粒子の平均粒子径は52nm、pH10におけるゼータ電位は−15mVであった。尚、体積平均粒子径及びゼータ電位は上記の装置を用いて測定した。
〔作製例9:着色微粒子9の分散体の作製〕
作製例2で用いた樹脂(P−1)を樹脂(P−3)、アクアロンKH−05(第一工業製薬社製)の量を5.0gに変えた以外は同様にしてコアシェル型の「着色微粒子9の分散体」を得た。得られた分散体中の着色微粒子の平均粒子径は12nm、pH10におけるゼータ電位は−73mVであった。尚、体積平均粒子径及びゼータ電位は上記の装置を用いて測定した。
樹脂P−3:St/MAA/SMA=30/30/40
MAA:メチルメタクリレート
表1に、着色微粒子を得るために用いたコアの樹脂、シェルの樹脂及び着色剤、体積平均粒径及びゼータ電位を示す。
Figure 2006133470
〔熱可塑性樹脂微粒子の分散体(ラテックス)の作製〕
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5000mlのセパラブルフラスコに、予めアニオン系界面活性剤(ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム:SDS)7.08gをイオン交換水2760gに溶解させた界面活性剤溶液(水系媒体)を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で攪拌しながら、内温を80℃に昇温させた。一方、離型剤として下記式(1)で表される化合物72.0gを、スチレン115.1g、n−ブチルアクリレート42.0g、メタクリル酸10.9gからなる単量体混合液に添加し、80℃に加温し溶解させて単量体溶液を作製した。循環経路を有する機械式分散機により、前記界面活性剤溶液(80℃)中に、前記単量体溶液(80℃)を混合分散させ、均一な分散粒子径を有する乳化粒子(油滴)の分散液を作製した。次いで、この分散液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)0.84gをイオン交換水200gに溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を80℃にて3時間にわたり加熱、攪拌することにより重合(第1段重合)を行い、ラテックスを作製した。次いで、このラテックスに、重合開始剤(KPS)7.73gをイオン交換水240mlに溶解させた開始剤溶液を添加し、15分経過後、80℃で、スチレン383.6g、n−ブチルアクリレート140.0g、メタクリル酸36.4g、tert−ドデシルメルカプタン13.7gからなる単量体混合液を126分間かけて滴下した。滴下終了後、60分にわたり加熱攪拌することにより重合(第2段重合)を行った後、40℃まで冷却しラテックスを得た。得られた分散体中の熱可塑性樹脂微粒子の体積平均粒子径は126nm、pH10におけるゼータ電位は−19mVであった。この熱可塑性樹脂微粒子の分散体を「熱可塑性樹脂微粒子1の分散体」とする。尚、体積平均粒子径及びゼータ電位は上記の装置を用いて測定した。
Figure 2006133470
《トナーの作製》
(トナー粒子1の作製)
前記で得られた「熱可塑性樹脂微粒子1の分散体」1250gと、イオン交換水2000mlと、前記で得られた「着色微粒子1の分散液」とを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、攪拌装置を取り付けた5リットルの四つ口フラスコに入れ攪拌した。内温を30℃に調整した後、この溶液に5Nの水酸化ナトリウム水溶液を加え、pHを10.0に調整した。次いで、塩化マグネシウム6水和物52.6gをイオン交換水72mlに溶解した水溶液を、攪拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間放置した後に昇温を開始し、この系を6分間かけて90℃まで昇温した(昇温速度=10℃/分)。その状態で、「コールターカウンターTA−II」(コールター社製)を用いて会合粒子の粒径を測定し、体積平均粒径が6.5μmになった時点で、塩化ナトリウム115gをイオン交換水700mlに溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させ、更に、液温度90℃±2℃にて6時間にわたり加熱攪拌することにより融着を継続させた。その後、6℃/分の条件で30℃まで冷却した。そして、この会合粒子の分散液から会合粒子を濾別し、会合粒子全体に対して質量比で10倍の量のイオン交換水(pH=3)に再分散させて洗浄処理を行った後、洗浄水から会合粒子を濾別する工程を2回繰り返した後、イオン交換水のみで洗浄処理を行い、40℃の温風で乾燥してトナー粒子を得た。このようにして得られたトナー粒子を「トナー粒子1」とする。
(トナー粒子2〜9の作製)
「トナー作製1」の作製で用いた「着色微粒子1の分散体」を「着色微粒子2〜9の分散体」に変えた以外は同様にしてトナー粒子を得た。このようにして得られたトナー粒子を「トナー粒子2〜9」とする。
(トナー粒子10の作製)
純水200ml中にドデシル硫酸ナトリウムを溶解した水溶液に、染料(A−1)20gを添加し、撹拌及び超音波分散を行って、着色剤分散液を予め調製した。更に、低分子量ポリプロピレン(数平均分子量=3200)を加熱しながら、界面活性剤により固形分濃度が30質量%となるように水中に乳化させた低分子量ポリプロピレン乳化分散液を調製した。上記調製した着色剤分散液に、上記調製した低分子量ポリプロピレン乳化分散液60gを混合し、更に、スチレンモノマー220g、n−ブチルアクリレートモノマー40g、メタクリル酸モノマー12g及び連鎖移動剤として、t−ドデシルメルカプタン5.4g、脱気処理した純水2000mlを追加した後に、窒素気流下にて撹拌を行いながら70℃で3時間保持し、乳化重合を行った。
得られた樹脂微粒子の分散液に、水酸化ナトリウムを加えて、pHを7.0に調整した後、2.7mol%の塩化カリウム水溶液を675ml添加し、更に、イソプロピルアルコール400ml及びポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル(エチレンオキサイド平均重合度=10)22.5gを純水168mlに溶解して添加し、75℃に保持して6時間撹拌しながら反応を行った。その後、6℃/分の条件で30℃まで冷却した。そして、このトナー粒子の分散液から粒子を濾別し、粒子全体に対して質量比で10倍の量のイオン交換水(pH=3)に再分散させて洗浄処理を行った後、洗浄水からトナー粒子を濾別する工程を2回繰り返した後、イオン交換水のみで洗浄処理を行い、40℃の温風で乾燥してトナー粒子を得た。このようにして得られたトナー粒子を「トナー粒子10」とする。
(トナー粒子11の作製)
「トナー粒子9」の作製で用いた染料(A−1)をC.I.ピグメントブルー15・3(大日本インキ社製)に変えた以外は同様にしてトナー粒子を得た。このようにして得られたトナー粒子を「トナー粒子11」とする。
表2に、トナー粒子を作製するのに用いた着色微粒子、ゼータ電位差、r1/r2、トナー粒子の状態を示す。
Figure 2006133470
尚、トナー粒子8及び9は、着色微粒子を良好に凝集できず良好なトナー粒子が得られなかった。
[外添剤の混合]
以上のようにして得られた良好な状態のトナー粒子「トナー粒子1〜7、10、11」の各々に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)を1質量%となる割合で添加するとともに、疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)を1.2質量%となる割合でそれぞれ添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工社製)で15分間混合を行った。その後、目開き45μmのふるいを用い粗粒を除去し「トナー1〜7、10、11」を得た。これを、「本発明1〜7」及び「比較例1、2」とする。
《現像剤の作製》
上記で作製した「トナー1〜7、10、11」の各々に、シリコン樹脂を被覆した体積平均粒径60μmのフェライトキャリアを、前記トナーの濃度が6質量%になるよう混合し「現像剤1〜7、10、11」を作製した。
《評価装置、評価条件、特性評価》
〔評価装置〕
評価装置は、定着器を下記のような構成に変更したデジタル複写機「Konica7075」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)を用いた。
(定着器)
定着器としては、熱ロール定着方式のものを用いた。具体的には、中央部にヒーターを内蔵するアルミ合金からなる円筒状(内径=40mm、肉厚=1.0mm、全幅=310mm)の芯金表面を、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)の厚み120μmのチューブで被覆することにより加熱ローラーを構成し、鉄からなる円筒状(内径=40mm、肉厚=2.0mm)の芯金表面を、スポンジ状シリコンゴム(アスカーC硬度48、厚み2mm)で被覆することにより加圧ローラーを構成し、当該加熱ローラーと当該加圧ローラーとを150Nの荷重により当接させて5.8mm幅のニップを形成させた。この定着装置を使用して、印字の線速を480mm/secに設定した。尚、定着装置のクリーニング機構として、ポリジフェニルシリコン(20℃の粘度が10Pa・sのもの)を含浸したウェッブ方式の供給方式を使用した。定着温度は加熱ローラーの表面温度で制御した(設定温度175℃)。尚、シリコンオイルの塗布量は0.1mg/A4とした。
評価条件は、常温常湿環境下(温度25℃、相対湿度55%)で、現像条件を以下に設定した。
(現像条件)
感光体表面電位:−700V
DCバイアス:−500V
Dsd(感光体と現像スリーブ間距離):600μm
現像剤層規制:磁性H−Cut方式
現像剤層厚:700μm
現像スリーブ径:40mm。
〔特性評価〕
(1)帯電性
帯電性の評価は、プリントを行うことによる帯電量の変化で行った。現像剤をセットして1枚目のプリントを行った後の帯電量をQa、100万枚のプリントを行った後の帯電量をQbとし、Qb/Qaの値を下記評価基準に従って評価した。
尚、帯電量は以下のようにして測定した値である。
現像器から現像剤1.0gを取り、ステンレススチール製のメッシュを張ったセルに入れ、窒素ガス圧2000Paで6sec間ブローし、残ったキャリアの電荷(Q)を測定することにより、現像剤の帯電量を算出した。
帯電量(μC/g)=Q/(M−M0
M:ブロー前のサンプル質量
0:ブロー後のサンプル質量
評価基準
◎:0.9以上1.1未満で優れている
○:0.8以上0.9未満、又は1.1以上1.2未満で良好
△:0.7以上0.8未満、又は1.2以上1.3未満で実用上問題ない
×:0.7未満、又は1.3以上で実用上問題。
(2)透明性
透明性の評価は、上記評価装置を用いてOHP上にトナー画像を作製し、定着して得られたトナー画像を「330型自記分光光度計」(日立製作所製)によりトナーが担持されていないOHPシートをリファレンスとして画像の可視分光透過率を測定した。イエロートナーでは650nmと450nmでの分光透過率の差、マゼンタトナーでは650nmと550nmでの分光透過率の差、シアントナーでは500nmと600nmでの分光透過率の差を求め、OHP画像の透過性を下記のようにランク評価した。この値が70%以上である場合、良好な透過性であると判断した。尚、トナー付着量は0.7±0.05mg/cm2の範囲で評価した。
評価基準
◎:90%を越え優れている
○:70%〜90%で良好
×:70%を下回り不良。
(3)耐熱性
耐熱性は、定着ローラーと回収されたシリコンオイルを目視にて観察し、その着色状態を下記評価基準に従って評価した。
評価基準
○:定着ローラー及びシリコンオイルの着色が無い
×:定着ローラー及びシリコンオイルの着色がある。
評価結果を表3に示す。
Figure 2006133470
表3から明らかなように、本発明の「トナー1〜7」は、トナー製造時の凝集における粒径制御が容易であり、更に、優れた帯電性、画像透明性が得られ、画質の高い画像を確実に形成することができる。又、従来法で作製した染料トナー(比較例1)は、定着ローラーと回収されたシリコンオイルが染料によって着色されていたのに対し、本発明の「トナー1〜7」は、定着ローラーと回収されたシリコンオイルの染料による着色は全くなく、耐熱性にも優れていることが分かる。

Claims (9)

  1. 熱可塑性樹脂微粒子の分散体と、該熱可塑性樹脂微粒子とは異なる組成の樹脂と着色剤を含有する着色微粒子の分散体とを混合し、該熱可塑性樹脂微粒子と該着色微粒子とを凝集して成る電子写真用トナーにおいて、該熱可塑性樹脂微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値と該着色微粒子の分散体のゼータ電位の絶対値との差が5〜50mVであることを特徴とする電子写真用トナー。
  2. 前記熱可塑性樹脂微粒子の体積平均粒子径をr1、該着色微粒子の体積平均粒子径をr2としたときに、1<r1/r2≦10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。
  3. 前記着色微粒子が、樹脂と着色剤を含有して成るコアと、コアを被覆する外殻樹脂(シェル)から成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真用トナー。
  4. 前記外殻樹脂が、(メタ)アクリレート系樹脂であることを特徴とする請求項3に記載の電子写真用トナー。
  5. 前記熱可塑性樹脂微粒子の分散体と着色微粒子の分散体が、共にアニオン系界面活性剤により分散されたものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
  6. 前記着色微粒子の体積平均粒子径が、10〜200nmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
  7. 前記着色剤が、染料であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
  8. 前記染料が、油溶性染料であることを特徴とする請求項7に記載の電子写真用トナー。
  9. 静電画像担持体上に形成した静電荷像をトナーにより現像する工程、現像により形成したトナー画像を転写材上に転写する工程を少なくとも含む画像形成方法において、該トナーとして請求項1〜8のいずれか1項に記載の電子写真用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
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