JP2009015114A - 電子写真用トナー及び画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】色再現性、透明性および耐光性が良好で、しかも熱安定性および帯電性に優れた電子写真用トナーおよび該電子写真用トナーを用いた画像形成方法を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂中に下記一般式(1)で表される染料を含有してなることを特徴とする電子写真用トナー及び画像形成方法。
【化1】
Figure 2009015114

【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真用トナー及び画像形成方法に関する。
近年、分光された光を感光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、ある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カラー複写の方法が実用化されている。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顔料及び/または染料を分散せしめてなるイエロー、マゼンタ、シアンなど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。先ず、光導電性物質から構成された感光体上に、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(例えば、普通紙等や中間転写体等)に転写し、熱定着装置を用いて普通紙上に画像を定着する。
そして、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を現像する。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、トナー中において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。また、一般に顔料の分散性は悪いため透明性が損なわれ、彩度が低下し、画像の色再現性を阻害する。また、色重ねされたトナーのうち最下層のものがそれより上層のものに隠蔽されず、最下層のトナーの色彩を視覚により確認することが可能となるようにするためには、定着されたトナーの透明性が必要とされ、原稿の色再現性を保つためには着色剤の分散性や着色力が必要となる。
顔料の欠点を解消する方法としては、例えば、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、凝集二次粒子のない一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及び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によって出力した場合においても、顔料使用トナーの場合、未だ十分な透明性を得ることは困難である。
また、カラー画像形成装置において、原理的には全ての色再現をイエロー、マゼンタ、シアンの3原色による減法混色により行うことができるが、現実には熱可塑性樹脂に顔料を分散したときの分光特性、異なる色のトナー同士を重ね合わせたときの混色性によって、色再現可能な範囲や彩度が低下させられるので、原稿の色を忠実に再現することには、まだまだ課題が多く残されている。
一方、染料を用いたトナーや染料と顔料を混合したトナーなどが公開されている(例えば、特許文献3、4参照。)。
一般に、染料を用いたトナー中で染料は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させる場合に、染料が昇華して機内汚染を生じやすく、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。
染料のこれらの欠点を解消するような提案として、例えばマゼンタトナーとしてある特定のアントラキノン系染料やキレート染料を用いることにより耐光性や昇華性と色再現性を両立させる手段(特許文献5参照)がある。また、ポリマー樹脂とカラー染料を含むコアをポリマーで被覆するカプセル封入トナー(特許文献6参照)、彩度の高いトナーとしては例えばスクアリリウム染料を用いたトナー(特許文献7参照)などが提案されている。しかし、これらのスクアリリウム染料は、色再現性や透明性が向上したものの、熱安定性、耐光性においてまだ満足できるものではなかった。さらに熱安定性、耐光性を改良するためにスクアリリウム染料に金属イオン含有化合物を併用したトナーが提案されているが(特許文献8参照)、該トナーによって出力した場合においても、未だ十分な耐熱性(昇華性)、耐光性を得ることは困難であり、これらの諸条件を満足するトナーの開発が望まれている。
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 特許第3567403号公報 特開平5−72792号公報 特開2000−345059号公報 特開2001−342364号公報
本発明の目的は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、色再現性、透明性および耐光性が良好で、しかも熱安定性および帯電性に優れた電子写真用トナーおよび該電子写真用トナーを用いた画像形成方法を提供することである。
本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。
1.熱可塑性樹脂中に下記一般式(1)で表される染料を含有してなることを特徴とする電子写真用トナー。
Figure 2009015114
〔式中、R1〜R4は各々独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、へテロ環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、カルバモイル基、ウレイド基、スルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基を表し、n1、n2は各々独立に0または1を表し、X1はヒドロキシ基またはヒドロキシアニオンを表し、Z1は酸素原子、硫黄原子の少なくとも1種を含有する5員の複素環を表し、Z2は酸素原子、硫黄原子の少なくとも1種を含有する5員の複素環、6員の炭素環または複素環を表す。〕
2.前記一般式(1)のZ1が下記一般式(2−1)〜(2−4)で表されることを特徴とする前記1に記載の電子写真用トナー。
Figure 2009015114
〔式中、R11〜R13は各々独立に水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、カルバモイル基又はスルファモイル基を表す。〕
3.更に、下記一般式(4)で表される金属含有化合物を含有してなることを特徴とする前記1又は2に記載の電子写真用トナー。
一般式(4) M(X5)n
〔式中、Mは金属イオンを表し、X5は陰イオンを表し、nは0〜3の整数を表し、nが複数の場合X5は同一であっても異なっていてもよい。〕
4.前記一般式(4)で表される金属含有化合物が、下記一般式(5)で表されることを特徴とする前記3に記載の電子写真用トナー。
Figure 2009015114
〔式中、R31はアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アミノ基を表し、E1及びE2はハメットの置換基定数(σp値)が0.1以上0.9以下の電子吸引性基を表す。〕
5.前記一般式(1)で表される染料を有機溶媒に溶解した染料溶液を作製し、該染料溶液を界面活性剤を含む水溶液に滴下した後、乳化分散器を用いて乳化分散し、該乳化分散された液から前記有機溶媒を除去した後にラテックス樹脂と凝集させることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
6.静電画像担持体上に形成した静電荷像を電子写真用トナーにより現像する工程、及び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、該電子写真用トナーとして前記1〜5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及び該電子写真用トナーを用いた画像形成方法は、色再現性、透明性および耐光性が良好な画像が得られ、しかも帯電性に優れる。
本発明を更に詳しく説明する。
本発明の電子写真用トナー(以下、単にトナーともいう)は、熱可塑性樹脂(以下、結着樹脂ともいう)中に特定構造を有する染料を分散してなることを特徴とする。
本発明者等は上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、請求項1、2に記載の特定構造を有する染料および銅化合物を含有する着色微粒子を熱可塑性樹脂中に分散させたカラートナーが優れた色相及び画像堅牢性を示すことを見出した。
まず、前記一般式(1)で表される染料について説明する。
1〜R4は各々独立に水素原子、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基)、ヘテロアリール基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基)、へテロ環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基)、アシルアミノ基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、トリフルオロメチルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基)、スルホニルアミノ基(例えば、メチルスルホニルアミノ基、エチルスルホニルアミノ基、ヘキシルスルホニルアミノ基、デシルスルホニルアミノ基、フェニルスルホニルアミノ基)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基)、アリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基)、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子)、ハロゲン化アルキル(例えば、フッ化メチル基、トリフルオロメチル基、クロロメチル基、トリクロロメチル基、パーフルオロプロピル基)などが挙げられる。これらの置換基は更に上記に挙げた置換基を有していても良い。
1〜R4として好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシカルボニル基である。
n1、n2は各々独立に0または1を表す。
1はヒドロキシ基またはヒドロキシアニオンを表す。
1は酸素原子、硫黄原子の少なくとも1種を含有する5員の複素環を表す。具体的には、チオール、フラン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアジアゾール、オキサジアサゾール等が挙げられ、縮合環を有していても良い。好ましくは前記一般式(2−1)〜(2−4)で表される構造である。
一般式(2−1)〜(2−4)において、R11〜R13は各々独立に水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、カルバモイル基、スルファモイル基であり、さらに好ましくはアミノ基またはアルコキシ基である。
一般式(2−1)〜(2−4)のうち更に好ましくは一般式(2−1)、(2−2)である。
2は酸素原子、硫黄原子の少なくとも1種を含有する5員の複素環、6員の炭素環または複素環を表し、縮合環を有していても良い。
1がヒドロキシアニオンである場合、Z2は下記一般式(3−1)〜(3−7)で表される構造が好ましい。
Figure 2009015114
21〜R26は各々独立に水素原子または置換基を表す。該置換基としては前述のR1〜R4と同様の基が挙げられる。R21、R22、R24〜R26として好ましくはアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基であり、R23として好ましくはヒドロキシ基、カルバモイル基、スルファモイル基である。
X2+、X4+は=N+67または=O+8を表し、X3+は=N+67または=O+9を表す。
6、R7は水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、好ましくはアルキル基、アリール基である。
8は水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、好ましくはアルキル基である。
9はアルキル基またはアリール基を表し、好ましくはアルキル基である。
*はスクワリリウム構造との結合手を表す。
2としてより好ましくは、一般式(3−1)〜(3−4)である。
以下に一般式(1)で表される染料の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によって限定されるものではない。また、互変異体が存在する場合、一種類の記述方法のみで記載するが、その互変異体に限定されず、また複数の互変異体の混合物も含まれる。
Figure 2009015114
Figure 2009015114
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Figure 2009015114
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Figure 2009015114
Figure 2009015114
Figure 2009015114
Figure 2009015114
以下に一般式(1)の合成例を示すが、本発明がこれらの態様に限定されるものではない。
(合成例1)
化合物例D−1の合成法
Figure 2009015114
中間体(1)3.05g、スクエア酸0.51gにトルエン50ml、ブタノール50mlを加え、2時間水を除去しながら加熱還流した。反応終了後、溶媒を減圧留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し(溶出溶媒:ヘキサン−酢酸エチル92:8)、化合物(1−1)1.42gを得た(収率42%)。尚、構造の同定は1H−NMRとマススペクトルにより行った。
(合成例2)
化合物D−75の合成
Figure 2009015114
中間体(2)4.36g、スクエア酸0.57gにトルエン70ml、ブタノール70mlを加え、2時間水を除去しながら加熱還流した。反応終了後、溶媒を減圧留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し(溶出溶媒:ヘキサン−酢酸エチル9:1)、化合物(D−75)2.53gを得た(収率53%)。尚、構造の同定は1H−NMRとマススペクトルにより行った。
本発明のトナーに用いられる染料は、油溶性染料であることが好ましく、油溶性染料とは、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。染料が油溶性染料であった場合、染料の添加方法として、乳化分散法によって染料の固体分散物を作製しトナー中に含有させたり、乳化重合体を凝集剤で凝集させる段階に染料を添加しトナーを着色したり、単量体を重合させる段階で染料を添加、重合し、トナーを作製するなど、種々の方法を用いてトナーを作製することが可能となる。
また、トナー中の熱可塑性樹脂と染料の相溶性が十分であった場合には、染料は該熱可塑性樹脂中を拡散し、染料の微粒子本来の粒径以上の大きさを持った着色部分(色素雲)が該熱可塑性樹脂中に形成される為、トナーの単色における透明性、更には、重ね合わせにおける透明性も向上すると考えられる。
本発明の電子写真用トナーに用いられる前記一般式(1)で表される染料は、単独で使用してもよく、また構造の異なったものを複数種混合して用いてもよい。
本発明の電子写真用トナーには前記一般式(4)で表される金属含有化合物を含有することも耐光性向上の点で好ましい。
一般式(4)において、Mは金属イオンを表し、X5は陰イオンを表し、nは0〜3の整数を表し、nが複数の場合複数のX5は同一であっても異なっていてもよい。
Mで表される金属イオンとしては、VIII族、Ib族、IIb族、IIIa族、IVa族、Va族、VIa族、VIIa族の金属原子から選ばれ、好ましくは2価の遷移金属イオンである。具体的にはNi、Cu、Co、Cr、Zn、Fe、Pd、Ptの2価の金属イオンが挙げられ、更に好ましくはCu、Co、Znの2価の金属イオンが挙げられ、特に好ましくはCuの2価の金属イオンである。
X5で表される陰イオンとしては、エノレート(アセチルアセトナート、ヘキサフルオロアセチルアセトナート)、ハロゲンイオン(フルオライド、クロライド、ブロマイド、アイオダイドなど)、水酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸イオン、アルキルスルホン酸イオン、アリールスルホン酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、炭酸イオン、過塩素酸イオン、アルキルカルボン酸イオン、アリールカルボン酸イオン、テトラアルキルボレート、サリシネート、ベンゾエート、PF6 -、BF4 -、SbF6 -等が挙げられ、好ましくはエノレートアニオンである。
一般式(4)として好ましくは、前記一般式(5)で表される化合物である。
一般式(5)において、R31はアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アミノ基を表し、さらに前述のR1、R2で挙げた置換基と同様の基が置換していても良い。
31として好ましくはアルコキシ基である。
1及びE2はハメットの置換基定数(σp値)が0.1以上0.9以下の電子吸引性基を表す。
1及びE2で表されるσp値が0.1以上0.9以下の置換基について説明する。ここでいうハメットの置換基定数σpの値としては、Hansch,C.Leoらの報告(例えば、J.Med.Chem.16、1207(1973);ibid.20、304(1977))に記載の値を用いるのが好ましい。
例えば、σpの値が0.10以上の置換基または原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン置換アルキル基(例えば、トリクロロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、トリフルオロメチルチオメチル、トリフルオロメタンスルホニルメチル、パーフルオロブチル)、脂肪族・芳香族もしくは複素環アシル基(例えば、ホルミル、アセチル、ベンゾイル)、脂肪族・芳香族もしくは複素環スルホニル基(例えば、トリフルオロメタンスルホニル、メタンスルホニル、ベンゼンスルホニル)、カルバモイル基(例えば、カルバモイル、メチルカルバモイル、フェニルカルバモイル、2−クロロフェニルカルバモイル)、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ジフェニルメチルカルボニル)、置換芳香族基(例えば、ペンタクロロフェニル、ペンタフルオロフェニル、2,4−ジメタンスルホニルフェニル、2−トリフルオロメチルフェニル)、複素環残基(例えば、2−ベンゾオキサゾリル、2−ベンズチアゾリル、1−フェニル−2−ベンズイミダゾリル、1−テトラゾリル)、アゾ基(例えば、フェニルアゾ)、ジトリフルオロメチルアミノ基、トリフルオロメトキシ基、アルキルスルホニルオキシ基(例えば、メタンスルホニルオキシ)、アシロキシ基(例えば、アセチルオキシ、ベンゾイルオキシ)、アリールスルホニルオキシ基(例えば、ベンゼンスルホニルオキシ)、ホスホリル基(例えば、ジメトキシホスホニル、ジフェニルホスホリル)、スルファモイル基(例えば、N−エチルスルファモイル、N,N−ジプロピルスルファモイル、N−(2−ドデシルオキシエチル)スルファモイル、N−エチル−N−ドデシルスルファモイル、N,N−ジエチルスルファモイル)などが挙げられる。
またσpの値が0.35以上の置換基としては、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、フッ素置換アルキル基(例えば、トリフルオロメチル、パーフルオロブチル)、脂肪族・芳香族もしくは複素環アシル基(例えば、アセチル、ベンゾイル、ホルミル)、脂肪族・芳香族もしくは複素環スルホニル基(例えば、トリフルオロメタンスルホニル、メタンスルホニル、ベンゼンスルホニル)、カルバモイル基(例えば、カルバモイル、メチルカルバモイル、フェニルカルバモイル、2−クロロ−フェニルカルバモイル)、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ジフェニルメチルカルボニル)、フッ素またはスルホニル基置換芳香族基(例えば、ペンタフルオロフェニル、2,4−ジメタンスルホニルフェニル)、複素環残基(例えば、1−テトラゾリル)、アゾ基(例えば、フェニルアゾ)、アルキルスルホニルオキシ基(例えば、メタンスルホニルオキシ)、ホスホリル基(例えば、ジメトキシホスホリル、ジフェニルホスホリル)、スルファモイル基などが挙げられる。
σpの値が0.60以上の置換基としては、シアノ基、ニトロ基、脂肪族・芳香族もしくは複素環スルホニル基(例えば、トリフルオロメタンスルホニル、ジフルオロメタンスルホニル、メタンスルホニル、ベンゼンスルホニル)などが挙げられる。
1及びE2として好ましくはハロゲン化アルキル基(特にフッ素置換アルキル基)、カルボニル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルホニルオキシ基等が挙げられる。
以下に一般式(4)で表される金属含有化合物の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によって限定されるものではない。
Figure 2009015114
Figure 2009015114
Figure 2009015114
(染料分散方法)
本発明の電子写真用トナーは染料および金属含有化合物の分散液を結着樹脂中に直接分散、或いは着色微粒子分散液を混合し、更に後述する所望の添加剤を使用し、混練・粉砕法、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、染料固体分散物等、他の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。
本発明の電子写真用トナーは、ラテックス樹脂中に一般式(1)で表される染料および金属含有化合物を着色微粒子として含有することが好ましい。ラテックス樹脂中に染料および金属含有化合物を着色微粒子として含有させる為には、例えば染料および金属含有化合物、もしくは、染料、金属含有化合物および樹脂を酢酸エチル、トルエンなどの水非混和性有機溶剤中に溶解(或いは分散)し、水中で乳化分散後、有機溶剤を除去する。得られた着色微粒子分散体を(熱可塑性)ラテックス樹脂と凝集させることにより得ることができる。乳化分散器は限定されないが例えば超音波分散器、高速攪拌型分散器等が用いられる。
染料および金属含有化合物とともに水非混和性有機溶剤中に溶解(或いは分散)する樹脂としては、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、アラミド樹脂などが挙げられるが、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など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。
該染料の固体分散物は、粒径10nmから100nmの小粒子であることが好ましく、より好ましくは、10nmから80nmの小粒子である。固体分散物が小粒径、単分散であることにより光の散乱が抑えられ、光を遮断する隠蔽性粒子を無くすことができる。これらの効果によりトナーの単色における透明性が向上し染料の付着量に対し大幅に彩度を向上させることが可能となる。
一方、染料の固体を界面活性剤と混合し媒体型攪拌機を用いて微粒化して得た着色微粒子分散体を(熱可塑性)ラテックス樹脂と凝集させることにより得ることもできる。
(着色微粒子の作製方法)
次いで、本発明に係る好ましい形態の1つである着色微粒子の作製方法について説明する。
本発明に係る着色微粒子は、前述の染料分散方法により得ることができ、更に樹脂を添加し外殻樹脂(シェル)で被覆する場合は、該着色微粒子に重合性不飽和二重結合を有するモノマーを添加し、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ることによってコアシェル構造を有する着色微粒子を得ることができる。あるいは、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、この樹脂微粒子水性分散体に染料を溶解した有機溶媒溶液を混合し、あとから樹脂微粒子中に染料を含浸した後、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。
シェルを形成する外殻樹脂としては特に限定はされず、例えば、ポリ(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、アラミド樹脂などが挙げられるが、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、好ましくはポリ(メタ)アクリレート系樹脂である。
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該着色微粒子コア表面に吸着させる方法などもあるが、本発明においては色素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。
(反応性乳化剤)
本発明で好ましく用いられる反応性乳化剤としては、アニオン系、及びノニオン系のいずれの反応性乳化剤でもよいが、下記A、Bまたは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、また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、ドデシル基などが挙げられ、分岐アルキル基としては、例えば、2−エチルヘキシル基などが挙げられ、芳香族基としては、例えば、フェニル基、ノニルフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
B項に記載の乳化能(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などが挙げられる。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、それらの塩などが挙げられる。また、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ものも、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、スチリル基などが挙げられる。
本発明に用いる反応性乳化剤として、下記一般式(A)〜(C)で表される化合物が好ましい。
Figure 2009015114
上記一般式(A)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、オクチル、ノニル、デシル、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、ノニルフェニル、ナフチル基等の芳香族基などが挙げられる。
2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(メタ)アクリル、マレイミド基などが挙げられる。Y21はスルホン酸、カルボン酸、又はそれら塩を表す。
一般式(A)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。また、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」などを挙げることができる。
Figure 2009015114
上記一般式(B)において、R3は前記一般式(A)のR1と同義であり、R4は上記一般式(A)のR2と同義である。Y22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はアルキレンオキシドを表す。
一般式(B)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。また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」などの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−20N」などの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」などの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」などのHSシリーズ、あるいはアクアロンBCシリーズなどを挙げることができる。
Figure 2009015114
上記一般式(C)において、R5は前記一般式(A)のR1と同義であり、R6は前記一般式(A)のR2と同義であり、Y32は前記一般式(A)のY21と同義であり、AOは前記一般式(B)のAOと同義である。
一般式(C)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。また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」などを挙げることができる。
上記一般式(B)及び(C)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」などを挙げることができる。
また、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)などを挙げることができる。
本発明において、これら反応性乳化剤の使用量は本発明に用いられる着色微粒子を形成している樹脂の合計100質量部あたり、一般に0.1〜80質量部用いられ、好ましくは1〜70質量部、特に好ましくは10〜60質量部用いられる。
(界面活性剤)
本発明に用いられる着色微粒子調製時の乳化に際しては、必要に応じて、通常のアニオン系乳化剤(界面活性剤)、及び/またはノニオン系乳化剤(界面活性剤)を用いることができる。
上記通常のノニオン系乳化剤として、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など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など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など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など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など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など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などを挙げることができる。
また、上記通常のアニオン系乳化剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウムなどの高級脂肪酸塩類、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなど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など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など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など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などのアルキルスルホコハク酸エステル塩、及びその誘導体類などを挙げることができる。
(色素)
本発明に用いられる着色微粒子中の染料について説明する。
本発明に用いられる一般式(1)で表される染料は単独で用いても他の色素と併用してもよく、共に用いられる色素としては、一般に知られている染料を用いることができるが、本発明においては、色材が油溶性染料であることが好ましい。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、酸性色素、直接色素、反応性色素と長鎖アミンとの造塩色素が知られている。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 O75、Ceres Blue GN、MACROLEX Red、Violet R等が挙げられる。
油溶性色素として分散色素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、油溶性色素として、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などの環状メチレン化合物、開鎖メチレン化合物などのカプラー、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なども好ましく用いられる。
(添加剤)
本発明の電子写真用トナーには、耐光性、耐熱性向上のために酸化防止剤や紫外線吸収剤等の添加剤も好ましく用いることが出来る。
該酸化防止剤としては耐光性を向上する化合物であれば制限なく用いることができるが、中でも有用な酸化防止剤としては、フェノールエーテル系化合物、ヒンダードアミン系化合物、リン系化合物、イオウ系化合物、耐熱加工安定剤、酸素スカベンジャー等が挙げられ、これらの中でも、特にフェノールエーテルが好ましく用いられる。
紫外線吸収剤としてはトナーの保存性の観点から波長370nm以下の紫外線の吸収能に優れており、かつトナー画像の色再現性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。
本発明に用いられる紫外線吸収剤としては、例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物、トリアジン系化合物等を挙げることができるが、ベンゾフェノン系化合物や着色の少ないベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物が好ましい。また、特開平10−182621号、同8−337574号公報記載の紫外線吸収剤、特開平6−148430号、特開2003−113317号公報記載の高分子紫外線吸収剤を用いてもよい。
(粒径)
本発明における着色微粒子は、体積基準のメジアン径が10〜100nmの範囲であることが好ましく、より好ましくは10〜50nmである。体積基準のメジアン径が10nm以下になると単位体積あたりの表面積が非常に大きくなるため、着色微粒子の安定性が悪くなりやすく、保存安定性が劣化し易い。100nmを越える大粒子では、トナーでの単位色材量あたりの彩度が低下してしまう。体積基準のメジアン径は、動的光散乱法、レーザー回折法、遠心沈降法、FFF法、電気的検知体法などを用いて求めることが可能であるが、本発明ではマイクロトラックUPA−150(日機装株式会社)を用いて動的光散乱法で求めるのが好ましい。
(熱可塑性樹脂)
本発明のトナーに含有される熱可塑性樹脂(結着樹脂)としては、着色微粒子との密着性が高くなる熱可塑性樹脂が好ましく、特に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が、例えば、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、アミド系樹脂あるいはエポキシ系樹脂など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要求される。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、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂が適している。
また結着樹脂としては、数平均分子量(Mn)が3000〜6000、好ましくは3500〜5500、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比Mw/Mnが2〜6、好ましくは2.5〜5.5、ガラス転移点が50〜70℃、好ましくは55〜70℃及び軟化温度が90〜110℃、好ましくは90〜105℃である樹脂を使用することが望ましい。
結着樹脂の数平均分子量が3000より小さいと、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(折り曲げ定着性が悪化し)、6000より大きいと定着時の熱溶融性が低下して定着強度が低下する。また、Mw/Mnが2より小さいと高温オフセットが発生しやすくなり、6より大きいと定着時のシャープメルト特性が低下して、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低下してしまう。
また、ガラス転移点が50℃より低いとトナーの耐熱性が不十分となって、保管時にトナーの凝集が発生しやすくなり、70℃より高いと溶融しにくくなって定着性が低下すると共にフルカラー画像形成時の混色性が低下する。また、軟化温度が90℃より低いと高温オフセットが生じやすくなり、110℃より高いと定着強度、透光性、混色性及びフルカラー画像の光沢性が低下する。
(トナー)
本発明のトナーは、上記の熱可塑性樹脂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使用することができる。
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、白色ある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、同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0.1〜10質量部、好ましくは0.5〜5.0質量部使用することが望ましい。
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は、熱可塑性樹脂(結着樹脂)100質量部に対して0.5〜5質量部、好ましくは1〜3質量部が望ましい。これは添加量が0.5質量部より少ないと添加による効果が不十分となり、5質量部より多くなると透光性や色再現性が低下するためである。
本発明のトナーは上記した熱可塑性樹脂(結着樹脂)、着色微粒子及びその他の所望の添加剤を使用し、混練・粉砕法、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法が好ましい。
乳化重合法は、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は、体積平均粒径を4〜10μm、好ましくは6〜9μmに調整することが画像の高精細再現性の観点から好ましい。
本発明のトナーにおいては、トナーの流動性付与やクリーニング性向上等の観点から後処理剤を添加・混合して使用することができ、特に限定されるものではない。このような後処理剤としては、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や、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、また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、単独あるいは異種の添加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く、添加量はトナー100質量部に対して0.05〜5質量部、好ましくは0.1〜3質量部用いることが望ましい。
本発明のトナーは、キャリアと混合して用いる2成分現像用トナーとして、またキャリアを使用しない1成分現像用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、ある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)また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。また、キャリアの体積平均粒径は20〜100μm、好ましくは20〜60μmのものを使用することが高画質の確保とキャリアかぶり防止の観点から好ましい。
(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などに逐次転写する方式など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一の画像に応じた露光を与え、その後第一回目の現像を行い、感光体上に第一のトナー像を形成させる。次いで、その第一の画像が形成された感光体を均一帯電し第二の画像に応じた露光を与え、第二回目の現像を行い、感光体上に第二のトナー像を形成させる。更に、第一及び第二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、第一、第二及び第3の画像が形成された感光体を均一帯電し第四の画像に応じた露光を与え、第四回目の現像を行い、感光体上に第四のトナー像を形成させる。
例えば、第一回目をイエロー、第二回目をマゼンタ、第3回目をシアン、第四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画像支持体に一括して転写を行い、更に画像支持体に定着し、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ため、所謂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。
感光体に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。また、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。また、前記した如く現像方式としては像形成体上に重ね合わせカラー画像を形成し、一括転写する方式については非接触現像方式が好ましい。
二成分現像剤として使用することのできるキャリアの体積平均粒径は15〜100μm、より好ましくは25〜60μmのものがよい。キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的に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。
キャリアは更に樹脂により被覆されているもの、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させた所謂樹脂分散型キャリアが好ましい。コーティング用の樹脂組成としては、特に限定はないが、例えば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン/アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、エステル系樹脂あるいはフッ素含有重合体系樹脂等が用いられる。また、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、スチレン/アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。
本発明に使用される好適な定着方法としては、所謂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。
(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は、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、トナー粒子中に分散された状態で紙の表面に付着した状態である。
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色素を含むにもかかわらず、色素がトナー粒子の表面に遊離しない(移行しない)ため、従来のように色素をそのまま熱可塑性樹脂(トナー結着樹脂)中に分散、もしくは溶解して得られた色素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。
また、転写材への熱定着の際、着色剤である色素の着色微粒子外への移行(着色微粒子表面への露出)が起こらないため、一般的な色素を使用したトナーにおいて問題となる熱定着時の色素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具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
実施例1
本文中《部》とは《質量部》を表す。
《トナーの作製》
下記表1に示す着色剤および金属含有化合物を用いて、各々、下記に示すトナーの製造方法を用いてトナーを作製した。
Figure 2009015114
Figure 2009015114
(製造方法1) 粉砕法
ポリエステル樹脂100部、着色剤8部、ポリプロピレン樹脂(ビスコール550P、三洋化成製)3部とを、混合、練肉、粉砕、分級し粉末を得た。更にこの粉末100部と、シリカ微粒子R805(粒子径12nm、疎水化度60、日本エアロジル社製)1.0部とをヘンシェルミキサーで混合し、粉砕法トナーを得た。
(製造方法2) 重合法1(常法)
着色剤20gを、ドデシル硫酸ナトリウム5gを純水200ml中に溶解した溶液中に添加し、撹拌及び超音波を付与することにより着色剤の水分散液と、低分子量ポリプロピレン(数平均分子量=3200)を熱を加え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乳化分散液を調製した。
上記着色剤分散液に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220g、n−ブチルアクリレート40g、メタクリル酸12g、及び連鎖移動剤としてt−ドデシルメルカプタン5.4g、脱気済み純水2000mlを追加した後に、窒素気流下にて撹拌を行ないながら70℃にて3時間保持し乳化重合を行った。
得られた着色剤含有樹脂微粒子の分散液1000mlに対して、水酸化ナトリウムを加えてpH=7.0に調整の後に、2.7mol%塩化カリウム水溶液を270ml添加し、更にイソプロピルアルコール160ml及びエチレンオキサイド平均重合度が10であるポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル9.0gを純水67mlに溶解せしめて添加し、75℃に保持して6時間撹拌、反応を行った。得られた反応液を濾過・水洗し、更に乾燥・解砕して着色粒子を得た。
この着色粒子とシリカ微粒子R805(粒子径12nm、疎水化度60、日本エアロジル社製)1.0部とをヘンシェルミキサーで混合し、重合法トナーを得た。
(製造方法3)重合法2(乳化分散法)
(染料分散)
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ホン酸ナトリウム: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調製した。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、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、80℃にて3時間、加熱、攪拌することにより重合(第1段重合)を行い、ラテックスを調製した。
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。
Figure 2009015114
次に、18.0gの着色剤、及び720.0g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、攪拌して上記着色剤を完全溶解させた(銅化合物を添加するトナーについては、着色剤と等モルの銅化合物も加えて溶解させた)。次いで、5.94gのE−27C(花王(株)社製)を含む水溶液1200g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、300秒間乳化した。その後、減圧下で酢酸エチルを除去し、染料分散液を得た。
上記のようにして得られた染料分散液と、ラテックス1250gと、イオン交換水2000ml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5mol/L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」に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、さらに、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℃の温風で乾燥して着色粒子を得た。このようにして得られた着色粒子に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)1質量%、疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)1.2質量%となる割合でそれぞれ添加後、この混合物の濃度が6%となるように、シリコー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と混合し、重合法トナーを得た。
《評価装置、条件》
実施例に於いては、以上のようにして得られたトナー1〜10の各々について、画像形成装置として、カラー複写機(KL−2010:コニカ社製)を用いて実写評価を行った。
定着器としては、通常使用される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、スポンジ状シリコーンゴム(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。なお、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ーン(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℃)。なお、シリコーンオイルの塗布量は0.1mg/A4とした。
《評価項目、方法》
テストは本発明のカラートナーを用いた現像剤によって、上記記載の画像形成装置を用いて、紙及びOHP上に、それぞれ反射画像(紙上の画像)および透過画像(OHP画像)を作製し、以下に示す方法で(1)色域、(2)透明性、(3)帯電性、(4)耐光性を評価した。なお、トナー付着量は0.7±0.05(mg/cm2)の範囲で評価した。
〔特性評価〕
(1)色再現性
コピー用紙上の単色画像の色再現性を10人のモニターによる目視評価により下記評価基準に従って評価した。
(評価基準)
◎:色再現性が特に優れている。
○:色再現性に優れている。
△:多少の色汚染があるが、実用上問題ないレベルである。
×:色汚染大で画像品質上問題あり。
(2)透明性
画像の透明性については、透過画像(OHP画像)を作製し、定着された画像について、日立製作所製「330型自記分光光度計」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。650nmと550nm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得る。
(評価基準)
◎:90%以上
○:70%〜90%未満
×:70%未満
(3)帯電量の経時変化
(帯電性の測定方法はTMW028の同項を引用してください)
現像剤をセットして1枚目の画像を出したときの帯電量をQa、100万枚の画像を出したときの帯電量をQbとし、Qb/Qaの値を下記評価基準に従って評価した。
(評価基準)
◎:0.9以上1.1未満
○:0.8以上0.9未満、又は1.1以上1.2未満
△:0.7以上0.8未満、又は1.2以上1.3未満
×:0.7未満又は1.3以上
(4)耐光性
スガ試験機社製「キセノンロングライフウェザーメーター」(キセノンアークランプ、70000ルックス、24.0℃)による14日間の暴露試験を行った後、Macbeth Color−Eye7000により試験前の画像との色素残存率を測定し、比較した。
(評価基準)
◎◎:95%以上
◎:90%以上95%未満
○:80%以上90%未満
△:70%以上80%未満
×:70%未満
(5)耐熱湿性
耐熱湿性については、記録した直後の画像濃度Ciを測定し、50℃−80%RHの条件化で10日間保存した後、再び画像濃度Cfを測定し、前後の画像濃度の差から色素残存率({(Ci−Cf)/Ci}×100%)を算出し、評価した。画像濃度は反射濃度計(X−Rite310TR)を用いて測定した。また目視により色の変化を観察した。
◎◎:色素残存率が95%以上
◎:色素残存率が90〜95%
○:色素残存率が80〜90%未満
△:色素残存率が80%未満で目視により若干色が濁って見える
×:色素残存率が80%未満で目視により色が濁って見える
以上5種の結果を下記表2に示す。
Figure 2009015114
以上のように、本発明のトナー4〜32によれば、優れた色再現性、透明性、帯電性が得られ、特に耐光性、耐熱湿性の非常に優れた、画質の高い画像を形成することができる。

Claims (6)

  1. 熱可塑性樹脂中に下記一般式(1)で表される染料を含有してなることを特徴とする電子写真用トナー。
    Figure 2009015114
    〔式中、R1〜R4は各々独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、へテロ環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、カルバモイル基、ウレイド基、スルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基を表し、n1、n2は各々独立に0または1を表し、X1はヒドロキシ基またはヒドロキシアニオンを表し、Z1は酸素原子、硫黄原子の少なくとも1種を含有する5員の複素環を表し、Z2は酸素原子、硫黄原子の少なくとも1種を含有する5員の複素環、6員の炭素環または複素環を表す。〕
  2. 前記一般式(1)のZ1が下記一般式(2−1)〜(2−4)で表され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。
    Figure 2009015114
    〔式中、R11〜R13は各々独立に水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、カルバモイル基又はスルファモイル基を表す。〕
  3. 更に、下記一般式(4)で表される金属含有化合物を含有してな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。
    一般式(4) M(X5)n
    〔式中、Mは金属イオンを表し、X5は陰イオンを表し、nは0〜3の整数を表し、nが複数の場合X5は同一であっても異なっていてもよい。〕
  4. 前記一般式(4)で表される金属含有化合物が、下記一般式(5)で表され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。
    Figure 2009015114
    〔式中、R31はアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アミノ基を表し、E1及びE2はハメットの置換基定数(σp値)が0.1以上0.9以下の電子吸引性基を表す。〕
  5. 前記一般式(1)で表される染料を有機溶媒に溶解した染料溶液を作製し、該染料溶液を界面活性剤を含む水溶液に滴下した後、乳化分散器を用いて乳化分散し、該乳化分散された液から前記有機溶媒を除去した後にラテックス樹脂と凝集させ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. 静電画像担持体上に形成した静電荷像を電子写真用トナーにより現像する工程、及び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、該電子写真用トナーとして請求項1〜5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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