JP2013015771A - 電子写真用トナー - Google Patents

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Abstract

【課題】良好な低温定着性と高温高湿度下での帯電性とを両立し、耐熱保存性にも優れる電子写真用トナー並びにその製造方法を提供する。
【解決手段】炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールと炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸とを縮重合して得られる結晶性ポリエステル(a)及び融点60〜90℃の離型剤を含有するコア、並びにポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーからなるシェルを含有するコアシェル型の電子写真用トナーであって、側鎖セグメント(A1)と主鎖セグメント(A2)との重量比〔(A1)/(A2)〕が95/5〜55/45である、電子写真用トナー並びにその製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真用トナー、及びその製造方法に関する。
電子写真用トナーの分野においては、電子写真システムの発展に伴い、高画質化及び高速化に対応したトナーの開発が要求されている。
高画質化と高速化を両立するためには、相反する複数の性能を満たす必要性があり、そのために、トナーの内部に層構造を形成する、コアシェル型のトナーの開発が行われている。
例えば、特許文献1には、耐オフセット性、低温定着性、高温高湿下における帯電安定性、及び画質の改善を目的として、熱可塑性樹脂と着色剤を含有する熱溶融性芯材と、その芯材の表面を被覆するよう設けた、主成分が縮重合により生成した分子鎖と付加重合により生成した分子鎖が化学的に結合した分子構造を持つ樹脂である、外殻とにより構成される熱圧力定着用カプセルトナーが開示されている。
特許文献2には、定着強度、耐オフセット性、耐熱保存性の向上を目的として、ラジカル重合体樹脂、着色剤および離型剤を含有するトナー内層と、その外縁に、主鎖中に不飽和結合を有するポリエステルにラジカル重合性単量体をグラフト重合させて形成したグラフト化ポリエステル樹脂を含有するトナー外層を有する、液媒体中で樹脂粒子を凝集させて形成したトナーが開示されている。
特許文献3には、定着ラチチュード、熱保管性、帯電性の向上を目的として、スチレン系樹脂とポリエステル樹脂とが結合している複合樹脂を含み、結晶性ポリエステル樹脂と、非晶性ポリエステル樹脂と、着色剤と、を含むコア粒子の表面に、ポリスチレンと(メタ)アクリルとの共重合樹脂を含むシェルを設けたコアシェル構造の静電荷像現像用トナーが開示されている。
また、特許文献4には、低温定着性、高濃度画像、かぶり抑制の改善を目的として、結晶性ポリエステル樹脂及び着色剤を少なくとも含有し、特定の誘電損失率である静電荷現像用トナーを得るための方法として、結晶性ポリエステル樹脂を含む結着樹脂粒子を分散した樹脂粒子分散液、着色剤を分散した着色剤分散液を混合し、これに凝集剤を添加して、凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、該凝集粒子を加熱し、酸及び界面活性剤を添加しながら融合・合一する融合・合一工程とを含むトナーの製造方法が開示されている。
特開平8−171231号公報 特開2006−215312号公報 特開2007−93809号公報 特開2009−75342号公報
トナー中に結晶性ポリエステル及び離型剤を用いることで、その溶融特性から、得られるトナーの定着温度を低下することができる。それによって、印刷機の消費電力を低減し、高速印刷に適するトナーを得ることができる。しかし、結晶性ポリエステル、離型剤を含むトナーは、高温保存時の安定性である耐熱保存性が低下してしまう問題や、帯電性が低下してしまう等の問題も生じる。
本発明の課題は、良好な低温定着性と高温高湿度下での帯電性とを両立し、耐熱保存性にも優れる電子写真用トナー並びにその製造方法を提供することにある。
本発明者らは、定着温度、帯電性及び耐熱保存性に影響する要因は、トナーを構成する樹脂や離型剤の存在位置と状態にあると考えて検討を行った。その結果、トナーの粒子構造を、特定の結晶性ポリエステル及び離型剤を含有するコアを、ポリエステル樹脂セグメント及び付加重合系樹脂セグメントから構成される特定のグラフトポリマーからなるシェルで包含したコアシェル構造にすることで、良好な低温定着性と高温高湿度下での帯電性とを両立し、耐熱保存性にも優れる電子写真用トナーを得ることができることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の〔1〕及び〔2〕を提供する。
〔1〕炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールと炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸とを縮重合して得られる結晶性ポリエステル(a)及び融点60〜90℃の離型剤を含有するコア、並びにポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーからなるシェルを含有するコアシェル型の電子写真用トナーであって、側鎖セグメント(A1)と主鎖セグメント(A2)との重量比〔(A1)/(A2)〕が95/5〜55/45である、電子写真用トナー。
〔2〕下記の工程(1)〜(3)を含む、前記〔1〕に記載のコアシェル型の電子写真用トナーの製造方法。
工程(1):炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールと炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸とを縮重合して得られる結晶性ポリエステル(a)を含有する樹脂粒子(A)と、融点60〜90℃の離型剤粒子とを凝集させて、凝集粒子(1)を得る工程
工程(2):工程(1)で得られた凝集粒子(1)に、ポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーを含有する樹脂粒子(B)を添加して、凝集粒子(2)を得る工程
工程(3):凝集粒子(2)を含む系の温度を前記グラフトポリマーのガラス転移点より10℃低い温度以上の温度に保持して、融着させて、コアシェル粒子を得る工程
本発明によれば、良好な低温定着性と高温高湿度下での帯電性とを両立し、耐熱保存性にも優れる電子写真用トナー並びにその製造方法を提供することができる。
本発明の電子写真用トナーは、炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールと炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸とを縮重合して得られる結晶性ポリエステル(a)及び融点60〜90℃の離型剤を含有するコア、並びにポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーからなるシェルを含有し、側鎖セグメント(A1)と主鎖セグメント(A2)との重量比〔(A1)/(A2)〕が95/5〜55/45であるコアシェル型トナーである。
本発明の電子写真用トナーが、良好な低温定着性と高温高湿度下での帯電性とを両立し、耐熱保存性にも優れる理由は定かではないが、次のように考えられる。
本発明のトナーのコア部分には、炭素数が比較的長いアルカンジオールと脂肪族ジカルボン酸から得られる結晶性ポリエステルと離型剤が含まれる。これらは、低い温度で速やかに溶融し、定着できるため、本発明のトナーは低温定着性に優れるものと考えられる。一方、これらは低温で溶融しやすい性質があるため、これら結晶性ポリエステルや離型剤は、高温高湿度下での帯電性や耐熱保存性に不利に働く。本発明はこれらのコア部分を、ポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーからなるシェル部分で覆うものである。
このシェル部分を構成するグラフトポリマーは、主鎖部分に結晶性ポリエステルと親和性の低い付加重合系樹脂からなるセグメントを有するため、コア部分とは混ざり合いにくく、明確な層構造を形成し、低温で溶融しやすい結晶性ポリエステルや離型剤の表面への露出を抑えているものと考えられる。一方、このグラフトポリマーは、側鎖部分に結晶性ポリエステルと親和性の高いポリエステル樹脂からなるセグメントを、付加重合系樹脂からなるセグメントより多く有するため、側鎖がコア部分に入り込み、コアとシェルとの分離や剥離を防ぎ、コアシェル構造を強固にしているものと考えられる。
これらにより本発明の電子写真用トナーは、低温定着性、高温高湿度下での帯電性及び耐熱保存性のいずれにも優れるものになると考えられる。
以下、本発明に用いられる各成分等について説明する。
[結晶性ポリエステル(a)]
本発明における結晶性ポリエステル(a)は、炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールと炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸とを縮重合して得られる結晶性ポリエステルである。
本発明において、結晶性とは、軟化点と示差走査熱量計(DSC)による吸熱の最大ピーク温度との比、(軟化点(℃))/(吸熱の最大ピーク温度(℃))で定義される結晶性指数が0.6〜1.4であることをいう。
結晶性ポリエステル(a)は、トナーの低温定着性の観点から、前記結晶性指数が0.8〜1.3のものが好ましく、0.9〜1.2のものがより好ましく、0.9〜1.1のものが更に好ましい。
結晶性ポリエステル(a)は、製造時の乳化性の観点から、分子末端に酸基を有することが好ましい。該酸基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、スルフィン酸等が挙げられる。これらの中でも、樹脂の分散性と得られるトナーの保存安定性との両立の観点から、カルボキシル基が好ましい。
結晶性ポリエステル(a)の融点は、トナーの低温定着性及び保存安定性の観点から、50〜150℃が好ましく、60〜90℃がより好ましく、70〜80℃が更に好ましい。
結晶性ポリエステル(a)の軟化点は、同様の観点から、50〜140℃が好ましく、60〜90℃がより好ましく、70〜80℃が更に好ましい。
結晶性ポリエステル(a)の酸価は、後述の樹脂粒子分散液(A)の分散性向上の観点から、5〜40mgKOH/gが好ましく、10〜25mgKOH/gがより好ましく、15〜20mgKOH/gが更に好ましい。
結晶性ポリエステル(a)の数平均分子量は、トナーの低温定着性及び保存安定性の観点から、1,500〜50,000が好ましく、2,000〜10,000がより好ましく、3,000〜5,000が更に好ましい。
なお、結晶性ポリエステル(a)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明において、結晶性ポリエステル(a)の融点、軟化点及び数平均分子量は、実施例記載の方法によって求めた値である。2種以上併用する場合、その混合物を実施例に記載の方法によって求めた値である。
本発明における結晶性ポリエステル(a)は、アルコール成分である炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールと、酸成分である炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸とを、好ましくは触媒存在下、好ましくは180〜250℃で縮重合反応させることによって製造することが好ましい。
アルコール成分として用いられる、前記炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールは、得られるトナーのシェル部分及び離型剤それぞれとの親和性を高め、コアシェル構造を強固にし、定着時に低温で溶融して低温定着性を高める観点から、炭素数6〜9のα,ω−アルカンジオールが好ましく、保存安定性、帯電性の観点から、炭素数8〜9のα,ω−アルカンジオールがより好ましい。炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールの具体例としては、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールが挙げられ、なかでもトナーの低温定着性、保存安定性及び帯電性の観点から、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12ドデカンジオールが好ましく、1,6−ヘキサンジオール及び1,9−ノナンジオールがより好ましく、保存安定性、帯電性の観点から、1,9−ノナンジオールが更に好ましい。
本発明の効果を損なわない範囲であれば、炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオール以外のアルコール成分を用いることができる。
炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールは、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
酸成分として用いられる、前記炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸は、得られるトナーのシェル部分及び離型剤それぞれとの親和性を高め、コアシェル構造を強固にし、定着時に低温で溶融して低温定着性を高める観点から、炭素数10〜12の脂肪族ジカルボン酸が好ましく、保存安定性、帯電性の観点から、炭素数10〜11の脂肪族ジカルボン酸がより好ましい。炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸の具体例としては、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,11−ウンデカン二酸、1,12−ドデカン二酸が挙げられ、なかでもトナーの低温定着性、保存安定性及び帯電性の観点から、セバシン酸、1,12−ドデカン二酸が好ましく、保存安定性、帯電性の観点から、セバシン酸がより好ましい。
なお、本発明における、炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸には、それらの酸の無水物及び炭素数1〜3のアルキルエステルも含まれる。
本発明の効果を損なわない範囲であれば、炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸以外の酸成分を用いることができる。
炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
触媒としては、縮重合反応の効率の観点から、錫化合物、チタン化合物等が好ましく、錫化合物がより好ましく、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫、酸化ジブチル錫等が挙げられ、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫が好ましい。
チタン化合物としては、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等が挙げられる。
触媒の使用量に制限はないが、酸成分とアルコール成分との総量100重量部に対して、0.01〜1重量部が好ましく、0.1〜0.6重量部がより好ましい。
縮重合反応は、反応容器に、酸成分及びアルコール成分を入れ、140〜200℃で5〜15時間維持して行うことが好ましく、更にその後、触媒を加え140〜200℃で1〜5時間維持して反応を進行させ、5.0〜20kPaに減圧して1〜10時間維持することで、結晶性ポリエステルを得る方法が好ましい。
[非晶質ポリエステル(b)]
本発明の電子写真用トナーは、コアに結晶性ポリエステル(a)及び融点60〜90℃の離型剤を含有するコアシェル型であるが、トナーの低温定着性を維持しながら、保存安定性、帯電性を向上させ、ホットオフセットを防ぐ観点から、コアには更に非晶質ポリエステル(b)を含有することが好ましい。
本発明において、非晶質とは、前述の結晶性指数が、1.4を超える、あるいは0.6未満であることをいう。
非晶質ポリエステル(b)は、この結晶性指数が、トナーの低温定着性の観点から、0.6未満又は1.4を超え4以下であることが好ましく、より好ましくは0.6未満又は1.5以上4以下、更に好ましくは0.6未満又は1.5以上3以下、更に好ましくは0.6未満又は1.5以上2以下である。結晶性指数は、原料モノマーの種類とその比率、及び製造条件により適宜決定することができる。
非晶質ポリエステル(b)としては、分子末端にカルボキシ基を有する非晶質ポリエステル(b)が好ましい。
非晶質ポリエステル(b)は、前記の結晶性ポリエステル(a)と同様の方法でアルコール成分と酸成分とを重縮合反応させることによって製造することができ、好ましい触媒及び反応条件も同様である。
アルコール成分としては、芳香族ジオール、脂肪族ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられ、シェル部分のポリエステル樹脂と親和性を高め、トナーの保存安定性を良好に保ち、トナーの帯電性を向上させる観点から、芳香族ジオールが好ましい。
芳香族ジオールとしては、前記の観点から、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン構造を有するジオールが好ましく、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物がより好ましい。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物は、具体的には下記一般式(I)で表される化合物が好ましい。
Figure 2013015771
一般式(I)において、RaO、RbOはいずれもアルキレンオキシ基であり、好ましくはそれぞれ独立に炭素数1〜4のアルキレンオキシ基であり、より好ましくはエチレンオキシ基又はプロピレンオキシ基である。
x及びyは、アルキレンオキサイドの付加モル数に相当し、それぞれ正の数である。さらに、カルボン酸成分との反応性の観点から、xとyとの和の平均値は、好ましくは2〜7、より好ましくは2〜5、更に好ましくは2〜3である。
また、x個のRaO又はy個のRbOは、各々同一であっても異なっていてもよいが、均質な乳化粒子を得る観点から同一であることが好ましく、プロピレンオキシ基であることがより好ましい。
シェル部分との親和性を高め、より均質にコアシェル構造を形成し、ひいてはトナーの帯電性を向上させる観点から、前記プロピレンオキシ基の含有量は、前記アルキレンオキシ基中、好ましくは50〜100モル%、より好ましくは80〜100モル%、更に好ましくは実質的に100モル%である。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物は単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよく、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキサイド付加物と2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのエチレンオキサイド付加物とを混合して用いることが好ましい。2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキサイド付加物と2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのエチレンオキサイド付加物との混合モル比は、50/50〜99/1が好ましく、60/40〜80/20がより好ましい。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物は、トナーの帯電性及び耐久性の観点から、アルコール成分中に好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、更に好ましくは80モル%以上、更に好ましくは実質100モル%含有される。なお、本発明において、アルキレンオキサイド付加物とは、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンにアルキレンオキシ基を付加した構造全体を意味するものである。
脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール(1,2−プロパンジオール)、水素添加ビスフェノールAが挙げられる。
3価以上の多価アルコールとしては、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールが挙げられる。前記アルコール成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
酸成分としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸が挙げられ、シェル部分のポリエステル樹脂と親和性を高め、トナーの保存安定性を良好に保ち、トナーの帯電性を向上させる観点から、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸が好ましく、芳香族ジカルボン酸がより好ましく、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸を併用することが更に好ましい。
芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸が挙げられ、トナーの帯電性の観点から、テレフタル酸が好ましい。
脂肪族ジカルボン酸としては、アルキル基及び/又はアルケニル基を有するコハク酸、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸、コハク酸が挙げられ、結晶性ポリエステルとの親和性を高め、低温定着性を向上させる観点から、アルキル基及び/又はアルケニル基を有するコハク酸が好ましく、炭素数9〜14の分岐アルキル基を有するアルキルコハク酸、及び/又は炭素数9〜14のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸であることが好ましい。低温定着性の観点から、炭素数9〜14の分岐アルキル基を有するアルキルコハク酸、及び/又は炭素数9〜14のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸は、非晶質ポリエステル(b)の酸成分中に20〜50モル%含有することが好ましい。
脂環式ジカルボン酸としては、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸が挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸としては、トリメリット酸、ピロメリット酸が挙げられ、帯電性の観点から、トリメリット酸が好ましい。
前記カルボン酸成分は、単独で又は2種以上が含まれていてもよい。なお、前記カルボン酸には、それらの酸の無水物及び炭素数1〜3のアルキルエステルも含まれる。
非晶質ポリエステル(b)の軟化点は、トナーの耐久性、低温定着性及び保存安定性の観点から、70〜165℃が好ましく、100〜130℃がより好ましく、110〜120℃が更に好ましい。
非晶質ポリエステル(b)のガラス転移点は、トナーの耐久性、低温定着性及び保存安定性の観点から、50〜70℃が好ましく、50〜65℃がより好ましく、55〜60℃が更に好ましい。
非晶質ポリエステル(b)の酸価は、樹脂の水性媒体中における乳化性の観点から、6〜35mgKOH/gが好ましく、10〜25mgKOH/gがより好ましく、15〜20mgKOH/gが更に好ましい。
非晶質ポリエステル(b)の数平均分子量は、トナーの耐久性、低温定着性及び保存安定性の観点から、1,000〜50,000が好ましく、2,000〜5000がより好ましく、2,800〜4,000が更に好ましい。
なお、非晶質ポリエステル(b)を2種以上混合して使用する場合のこれらの値は、混合物を実施例記載の測定方法によって得られた値である。
コアにおける結晶性ポリエステル(a)及び非晶質ポリエステル(b)の総量は、トナーの低温定着性を向上させる観点から、コアを構成する樹脂中好ましくは50〜100重量%、より好ましくは80〜100重量%、更に好ましくは90〜100重量%である。コアにおける結晶性ポリエステル(a)と非晶質ポリエステル(b)との重量比((a)/(b))は、トナーの低温定着性、保存安定性、帯電性を向上させ、ホットオフセットを防ぐ観点から、5/95〜50/50であることが好ましく、5/95〜40/60がより好ましく、10/90〜30/70がより好ましく、13/87〜25/75が更に好ましく、15/85〜20/80がより更に好ましい。
[離型剤]
本発明に用いられる離型剤は、融点が60〜90℃の離型剤である。融点60〜90℃の離型剤としては、低分子量ポリオレフィン類、シリコーン類、脂肪酸アミド類、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物・石油系ワックスが挙げられる。
離型剤の融点は、トナーの低温定着性、保存安定性及び帯電性の観点から、60〜90℃であり、好ましくは70〜85℃、より好ましくは75〜83℃である。
離型剤は、単独で又は2種以上を併用することができるが、融点が5℃以上異なる2種を併用することが好ましく、全ての離型剤の融点が60〜90℃であることが好ましい。2種を併用する場合、融点の高い離型剤の融点は、75〜90℃が好ましく、80〜86℃がより好ましく、融点の低い離型剤の融点は、好ましくは60〜80℃、より好ましくは65〜77℃、更に好ましくは70〜76℃である。
本発明において、離型剤の融点は、実施例記載の方法によって求められる。
離型剤としては、鉱物・石油系ワックス、植物系ワックス、動物系ワックス、合成系ワックス等を用いることができる。なかでも、トナーの低温定着性を向上させる観点から、鉱物・石油系ワックス、植物系ワックスが好ましく、鉱物・石油系ワックスがより好ましい。
鉱物・石油系ワックスとしては、パラフィンワックス、モンタンワックス等が挙げられ、中でも、トナーの低温定着性を向上させ、保存安定性を良好に保つ観点から、パラフィンワックスが好ましい。
植物系ワックスとしては、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等が挙げられ、ポリエステル樹脂との親和性を高め、トナーの帯電性を向上させる観点から、カルナウバワックスが好ましい。
カルナウバワックスの具体例としては、「カルナウバワックス1号」(融点83℃)、「カルナウバワックス2号」(融点83℃)、「特製カルナウバワックス1号」(融点83℃)、「特製カルナウバワックス2号」(融点83℃)等が挙げられる(いずれも商品名、(株)加藤洋行製)。
動物系ワックスとしては、ミツロウ等が挙げられる。合成系ワックスとしては、ポリオレフィンワックス、シリコーンワックス、脂肪酸アミド類、フィッシャートロプシュワックス等が挙げられる。ポリオレフィンワックスの具体例としては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられる。シリコーンワックスの具体例としては、軟化点を有し、常温で固体のシリコーン類が挙げられる。脂肪酸アミド類の具体例としては、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等が挙げられる。
離型剤の構造としては、低温定着性の観点から炭化水素系ワックスが好ましく、炭化水素系ワックスとエステル系ワックスを併用することがより好ましい。
炭化水素系ワックスのなかでもパラフィンワックスが好ましく、エステル系ワックスのなかでもカルナウバワックスが好ましい。
離型剤の使用量は、トナーの離型性を向上して低温定着性を向上させる観点及び帯電性の観点から、トナー中の全ての樹脂100重量部に対して、1〜20重量部が好ましく、2〜15重量部がより好ましく、5〜13重量部が更に好ましい。
[ポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマー]
本発明に用いられるグラフトポリマーは、ポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)(以下、単に「セグメント(A1)」ともいう)と付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)(以下、単に「セグメント(A2)」ともいう)から構成される。
グラフトポリマーの軟化点は、トナーの耐熱保存性の観点から、80〜150℃が好ましく、100〜140℃がより好ましく、110〜135℃が更に好ましい。
グラフトポリマーの酸価は、樹脂粒子分散液(B)の分散安定性、均一なトナー粒子を得ること及びトナーの帯電性の観点から、5〜40mgKOH/gが好ましく、10〜30mgKOH/gがより好ましく、20〜25mgKOH/gが更に好ましい。
グラフトポリマーの数平均分子量は、トナーの低温定着性の観点から、1,500〜50,000が好ましく、2,000〜10,000がより好ましく、2,000〜3,000が更に好ましい。
なお、グラフトポリマーは、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。2種以上併用する場合、その混合物を実施例に記載の方法によって求めた値である。
(ポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1))
本発明に用いられるグラフトポリマーを構成するセグメント(A1)は、ポリエステル樹脂からなるセグメントである。
セグメント(A1)は、ポリエステル樹脂からなるため、アルコール成分及び酸成分由来の構成単位からなり、アルコール成分及び酸成分を縮重合してポリエステル樹脂(a1)として得ることが好ましい。
セグメント(A1)の構成単位となり、原料となるアルコール成分としては、芳香族ジオール、脂肪族ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられ、コア部分のポリエステル樹脂と親和性を高めつつ、付加重合系樹脂との共重合性を高め、トナーの保存安定性を良好に保ち、トナーの帯電性を向上させる観点から、芳香族ジオールが好ましい。
芳香族ジオールとしては、前記の観点から、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン構造を有するジオールが好ましく、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物がより好ましい。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物は、具体的には前記一般式(I)で表される化合物が好ましい。
セグメント(A1)の原料となるアルコール成分としては、前記一般式(I)におけるx個のRaO又はy個のRbOは、各々同一であっても異なっていてもよいが、トナーの帯電性の観点から、同一であることが好ましく、プロピレンオキシ基であることがより好ましい。
均質にコアシェル構造を形成し、ひいてはトナーの帯電性を向上させる観点から、前記プロピレンオキシ基の含有量は、前記アルキレンオキシ基中、好ましくは50〜100モル%、より好ましくは80〜100モル%、更に好ましくは実質的に100モル%である。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物は単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよく、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキサイド付加物と2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのエチレンオキサイド付加物とを混合して用いることが好ましい。2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキサイド付加物と2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのエチレンオキサイド付加物との混合モル比は、50/50〜99/1が好ましく、60/40〜80/20がより好ましい。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物は、トナーの帯電性及び耐久性の観点から、アルコール成分中に好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、更に好ましくは80モル%以上、更に好ましくは実質100モル%含有される。なお、本発明において、アルキレンオキサイド付加物とは、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンにアルキレンオキシ基を付加した構造全体を意味するものである。
脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール(1,2−プロパンジオール)、水素添加ビスフェノールAが挙げられる。
3価以上の多価アルコールとしては、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールが挙げられる。前記アルコール成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
セグメント(A1)の構成単位となり、原料となる酸成分としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸が挙げられ、コア部分のポリエステル樹脂と親和性を高めつつ、グラフトポリマーの主鎖セグメント(A2)を構成する付加重合系樹脂との共重合性を高め、トナーの保存安定性を良好に保ち、トナーの帯電性を向上させる観点から、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸が好ましく、芳香族カルボン酸がより好ましく、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸を併用することが更に好ましい。
芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸が挙げられ、帯電性の観点から、テレフタル酸が好ましい。
脂肪族ジカルボン酸としては、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸、コハク酸、アルキル基及び/又はアルケニル基を有するコハク酸が挙げられ、低温定着性の観点から、フマル酸が好ましい。
脂環式ジカルボン酸としては、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸が挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸としては、トリメリット酸、ピロメリット酸が挙げられ、トリメリット酸が好ましい。
前記カルボン酸成分は、単独で又は2種以上が含まれていてもよい。なお、前記カルボン酸には、それらの酸の無水物及び炭素数1〜3のアルキルエステルも含まれる。
本発明におけるセグメント(A1)、すなわちポリエステル樹脂(a1)は、結晶性ポリエステル(a)と同様に、アルコール成分と酸成分とを、好ましくは触媒存在下、好ましくは180〜250℃で縮重合反応させることによって製造することが好ましいが、触媒としては、縮重合反応の効率の観点から、錫化合物、チタン化合物等が好ましく、錫化合物がより好ましく、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫、酸化ジブチル錫がより好ましく、得られるトナーの耐熱保存性の観点から、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫が好ましい。
(付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2))
本発明のグラフトポリマーを構成するセグメント(A2)は、付加重合性モノマー(a2)(以下、モノマー(a2)ともいう)に由来する構成単位からなる付加重合系樹脂からなる主鎖セグメントである。
前記付加重合系樹脂としては、ポリスチレン、スチレン誘導体の重合体、ポリアクリル酸エステル、スチレン−アクリル共重合体、ポリオレフィン、ポリハロゲン化ビニル、ポリビニルエステル等が挙げられ、トナーの耐熱保存性及び高温高湿下での帯電性の観点から、ポリスチレン、スチレン誘導体の重合体、ポリアクリル酸エステル、スチレン−アクリル共重合体が好ましく、ポリスチレン、スチレン誘導体の重合体、スチレン−アクリル共重合体がより好ましく、ポリスチレン及びスチレン−アクリル共重合体が更に好ましく、スチレン−アクリル共重合体が更に好ましい。
付加重合系樹脂の構成単位となる原料の付加重合性モノマー(a2)としては、スチレン、スチレン誘導体、(メタ)アクリル酸エステル、オレフィン、ハロビニル、ビニルエステル等が挙げられ、トナーの耐熱保存性及び高温高湿下での帯電性の観点から、スチレン、スチレン誘導体、(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、スチレン及び(メタ)アクリル酸エステルがより好ましく、これらのなかでも、モノマーの原料価格、トナーの保存安定性の観点からは、スチレンが更に好ましく、スチレン及び(メタ)アクリル酸エステルを併用することが更に好ましい。
スチレンを用いる場合、スチレンを由来とする構成単位の含有量は、トナーの耐熱保存性、高温高湿下での帯電性及び耐久性の観点から、セグメント(A2)中、好ましくは60〜100重量%であり、より好ましくは70〜90重量%であり、更に好ましくは75〜85重量%である。
スチレン誘導体としては、メチルスチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、スチレンスルホン酸又はその塩が挙げられる。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸アルキル(アルキル基の炭素数1〜18)、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルが挙げられ、(メタ)アクリル酸アルキル(アルキル基の炭素数1〜18)が好ましく、(メタ)アクリル酸アルキル(アルキル基の炭素数4〜12)がより好ましく、(メタ)アクリル酸アルキル(アルキル基の炭素数8〜12)が更に好ましい。
オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、ブタジエンが挙げられる。
ハロビニルとしては、塩化ビニルが挙げられる。
ビニルエステルとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルが挙げられる。
セグメント(A2)には、セグメント(A1)のポリエステル樹脂との結合点となるカルボキシ基を有するビニルモノマーが含まれることが好ましい。カルボキシ基を有するビニルモノマーのなかでも、アクリル酸及びメタクリル酸が好ましい。
前記グラフトポリマーを構成する側鎖セグメント(A1)と主鎖セグメント(A2)との重量比[セグメント(A1)/セグメント(A2)]は、トナーの低温定着性、帯電性及び耐熱保存性を両立する観点から、95/5〜55/45であり、好ましくは85/15〜55/45、より好ましくは80/20〜60/40、特に低温定着性を向上させる観点から、更に好ましくは75/25〜65/35である。
セグメント(A1)がセグメント(A2)より多く存在することで、強固なコアシェル構造が維持できるものと考えられる。
(グラフトポリマーの製造方法)
グラフトポリマーは、カルボキシ基を有する付加重合系樹脂存在下でポリエステル樹脂(a1)の原料モノマーを縮重合反応させる方法、カルボキシ基を有する付加重合系樹脂とポリエステル樹脂(a1)を得たのち、両者を縮合させる方法等、いずれの方法を用いてもよいが、操作効率及び得られるトナーの耐熱保存性の観点から後者が好ましい。なかでも、下記工程(a−1)及び(a−2)を有する方法によって得ることが好ましい。
工程(a−1):付加重合性モノマー(a2)とカルボキシ基を有するビニルモノマーとから、付加重合反応により、カルボキシ基を有する付加重合系樹脂を得る工程
工程(a−2):前記付加重合系樹脂とポリエステル樹脂(a1)とを混合し、縮合させる工程
<工程(a−1)>
工程(a−1)は、付加重合性モノマー(a2)とカルボキシ基を有するビニルモノマーとから、付加重合反応により、カルボキシ基を有する付加重合系樹脂を得る工程である。
本工程において、用いられる重合開始剤は、付加重合性モノマー(a2)に溶解するものが好ましく、ジブチルパーオキサイドが好ましい。反応温度は、重合開始剤の種類によって調整すればよく、付加重合反応を効率的に行う観点から、好ましくは100〜180℃、より好ましくは140〜170℃である。
カルボキシ基を有するビニルモノマーとは、分子内に、カルボキシ基とエチレン性不飽和結合とを有する化合物であり、付加重合反応及び縮重合反応の両方の反応が可能な両反応性モノマーである。具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、チグリン酸、2−ペンテン酸、4−ペンテン酸、2−メチル−2−ペンテン酸、4−メチル−2−ペンテン酸、2−ヘキセン酸、5−ヘキセン酸等が挙げられ、なかでも、重合性の観点から、アクリル酸及びメタクリル酸が好ましい。
カルボキシ基を有するビニルモノマーの使用量は、ポリエステル樹脂(a1)への付加重合系樹脂の分散性並びに付加重合反応及び縮重合反応の反応制御の観点から、前記のポリエステル樹脂(a1)の原料モノマーであるカルボン酸成分全量に対し、1〜40モル%が好ましく、5〜30モル%がより好ましい。
なお、本工程は、続く工程(2)において、なるべく均一な状態で行うため、ポリエステル樹脂(a1)又はポリエステル樹脂(a1)の原料モノマー存在下に行うことが好ましく、ポリエステル樹脂(a1)の存在下で行うことが好ましい。
<工程(a−2)>
工程(a−2)は、前記付加重合系樹脂とポリエステル樹脂(a1)を混合し、縮合させることにより、グラフトポリマーを得る工程である。
ポリエステル樹脂(a1)を縮重合する際に用いたのと同様の触媒の存在下で反応させることが好ましく、反応温度は、150〜250℃であることが好ましく、170〜240℃であることがより好ましく、175〜220℃であることが更に好ましい。
なお、本発明の効果を阻害しない範囲において、工程(a−1)及び(a−2)は、同時にあるいは並行して行ってもよいが、工程(a−1)の後に工程(a−2)を行うことが好ましい。
なお、工程(a−2)の付加重合系樹脂とポリエステル樹脂(a1)との縮合を行う際に、ポリエステル樹脂(a1)の縮合反応も進行するため、工程(a−2)において、ポリエステル樹脂(a1)の原料モノマーのうち、反応性の高いモノマーを添加し、重縮合を更に行うことが好ましい。
ここで用いられる反応性の高いモノマーとしては、フマル酸、トリメリット酸が挙げられる。
〔電子写真用トナーの製造方法〕
本発明の電子写真用トナーの製造方法は、下記の工程(1)〜(3)を含む。
工程(1):炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールと炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸とを縮重合して得られる結晶性ポリエステル(a)を含有する樹脂粒子(A)と、融点60〜90℃の離型剤粒子とを凝集させて、凝集粒子(1)を得る工程
工程(2):工程(1)で得られた凝集粒子(1)に、ポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーを含有する樹脂粒子(B)を添加して、凝集粒子(2)を得る工程
工程(3):凝集粒子(2)を含む系の温度を前記グラフトポリマーのガラス転移点より10℃低い温度以上の温度に保持して、融着させて、コアシェル粒子を得る工程
以下、本発明の製造方法に用いられる各成分について説明する。
[樹脂粒子(A)]
本発明において、樹脂粒子(A)は結晶性ポリエステル(a)を含有するものであり、樹脂粒子(A)中の結晶性ポリエステル(a)の含有量は、トナーの低温定着性を向上させ、ホットオフセットを防ぐ観点から、樹脂粒子(A)を構成する樹脂中、1〜50重量%が好ましく、10〜50重量%が好ましく、13〜30重量%が更に好ましく、13〜20重量%が特に好ましい。
好ましい結晶性ポリエステル(a)は、前述の通りである。
樹脂粒子(A)には、トナーの低温定着性を維持しながら、保存安定性、帯電性を向上させ、ホットオフセットを防ぐ観点から、更に非晶質ポリエステル(b)を含有することが好ましい。
好ましい非晶質ポリエステル(b)は、前述の通りであり、結晶性ポリエステルとの親和性を高め、低温定着性を向上させる観点から、炭素数9〜14の分岐アルキル基を有するアルキルコハク酸及び/又は炭素数9〜14のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸を20〜50モル%含有する酸成分とアルコール成分とを縮重合して得られるものであることが好ましい。
また、樹脂粒子(A)は、樹脂のみからなる粒子であってもよく、着色剤を含有する着色剤含有樹脂粒子であってもよいが、トナーの粒度分布をシャープにする観点から、着色剤を含有することが好ましく、着色剤を含有する着色剤含有樹脂粒子であることが好ましい。
樹脂粒子(A)が着色剤含有樹脂粒子である場合、着色剤の含有量は、トナーの画像濃度の観点から、樹脂粒子(A)を構成する樹脂100重量部に対して、1〜20重量部が好ましく、5〜10重量部がより好ましい。
(着色剤)
本発明に用いられる着色剤は、表面処理や分散剤の使用によって、水性媒体中に着色剤粒子として用いてもよく、樹脂粒子(A)等の樹脂粒子に含有させて用いてもよいが、トナーの粒度分布をシャープにする観点から、樹脂粒子(A)に含有させて用いることが好ましい。
着色剤としては、顔料及び染料が用いられ、トナーの画像濃度の観点から、顔料が好ましい。
顔料の具体例としては、カーボンブラック、無機系複合酸化物、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、ベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、銅フタロシアニン、フタロシアニングリーン等が挙げられ、銅フタロシアニンが好ましい。
染料の具体例としては、アクリジン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系等が挙げられる。
着色剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(樹脂粒子(A)の製造)
樹脂粒子(A)は、結晶性ポリエステル(a)を含む樹脂及び着色剤等の前記の任意成分を水性媒体中に分散させ、樹脂粒子(A)を含有する分散液として得る方法によって製造することが好ましい。
分散液を得る方法としては、樹脂等を水性媒体に添加し、分散機等によって分散処理を行う方法、樹脂等に水性媒体を徐々に添加して転相乳化させる方法等が挙げられ、得られるトナーの低温定着性の観点から、転相乳化による方法が好ましい。以下、転相乳化による方法について述べる。
まず、結晶性ポリエステル(a)を含む樹脂、アルカリ水溶液、及び着色剤等の前記の任意成分を溶融して混合し、樹脂混合物を得る。
結晶性ポリエステル(a)を含む樹脂が、複数の樹脂からなる場合には、予め、結晶性ポリエステル(a)とその他の樹脂を混合したものを用いてもよいが、前記アルカリ水溶液及び任意成分を添加する際に同時に添加し、溶融して混合することによって得てもよい。例えば、結晶性ポリエステル(a)を含む樹脂が、非晶質ポリエステル(b)を含有する場合には、結晶性ポリエステル(a)、非晶質ポリエステル(b)、アルカリ水溶液、及び前記の任意成分を溶融して混合し、樹脂混合物を得る方法が、トナーの低温定着性の観点から好ましい。
また、混合の際には、樹脂の乳化安定性の観点から、界面活性剤を添加することが好ましい。
アルカリ水溶液中のアルカリとしては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物等やアンモニア等が挙げられるが、樹脂の分散性向上の観点から、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが好ましい。また、アルカリ水溶液中のアルカリの濃度は、1〜30重量%が好ましく、1〜25重量%がより好ましく、1.5〜20重量%が更に好ましい。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤等が挙げられ、なかでもノニオン性界面活性剤が好ましく、ノニオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤又はカチオン性界面活性剤を併用することがより好ましく、樹脂を十分に乳化させる観点から、ノニオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤とを併用することが更に好ましい。
ノニオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤とを併用する場合、ノニオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤との重量比(ノニオン性界面活性剤/アニオン性界面活性剤)は、樹脂を十分に乳化させる観点から、0.3〜10が好ましく、0.5〜5が好ましく、0.7〜2がより好ましい。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類あるいはポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリエチレングルコールモノラウレート、ポリチレングリコ−ルモノステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート等のポリオキシエチレン脂肪酸エステル類、オキシエチレン/オキシプロピレンブロックコポリマー等が挙げられ、なかでも樹脂の乳化安定性の観点から、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類が好ましい。
アニオン性界面活性剤の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、アルキルエーテル硫酸ナトリウム等が挙げられ、なかでも樹脂の乳化安定性の観点から、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルエーテル硫酸ナトリウムが好ましい。
カチオン性界面活性剤の具体例としては、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
界面活性剤の含有量は、樹脂粒子(A)を構成する樹脂100重量部に対して、20重量部以下が好ましく、15重量部以下がより好ましく、0.1〜10重量部が更に好ましく、0.5〜10重量部が更に好ましい。
樹脂混合物を得る方法としては、結晶性ポリエステル(a)を含む樹脂、アルカリ水溶液、及び前記の任意成分、好ましくは界面活性剤を容器に入れ、撹拌器によって撹拌しながら、樹脂を溶融して均一に混合する方法が好ましい。
樹脂を溶融し混合する際の温度は、結晶性ポリエステル(a)を含む樹脂が、非晶質ポリエステル(b)を含む場合には、そのガラス転移点以上が好ましく、均質な樹脂粒子を得る観点から、より好ましくは結晶性ポリエステル(a)の融点以上がより好ましい。
次に、前記の樹脂混合物に水性媒体を添加して、転相し、樹脂粒子(A)を含有する分散液を得る。
水性媒体としては水を主成分とするものが好ましく、環境性の観点から、水性媒体中の水の含有量は80重量%以上が好ましく、90重量%以上がより好ましく、95重量%以上が更に好ましく、実質100重量%が更に好ましい。水としては、脱イオン水又は蒸留水が好ましく用いられる。
水以外の成分としては、炭素数1〜5のアルキルアルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のジアルキル(炭素数1〜3)ケトン;テトラヒドロフラン等の環状エーテル等の水に溶解する有機溶媒が用いられる。これらの中でも、トナーへの混入を防止する観点から、ポリエステルを溶解しない炭素数1〜5のアルキルアルコールが好ましく、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールがより好ましい。
水性媒体を添加する際の温度は、結晶性ポリエステル(a)を含む樹脂が非晶質ポリエステル(b)を含む場合には、非晶質ポリエステル(b)のガラス転移点以上が好ましく、均質な樹脂粒子を得る観点から、結晶性ポリエステル(a)の融点以上がより好ましい。
水性媒体の添加速度は、樹脂粒子を小粒径とする観点から、転相が終了するまでは、樹脂粒子(A)を構成する樹脂100重量部に対して、0.1〜50重量部/分であること好ましく、0.1〜30重量部/分であることがより好ましく、0.5〜10重量部/分であることが更に好ましく、0.5〜5重量部/分であることが更に好ましい。転相後の水性媒体の添加速度には制限はない。
水性媒体の使用量は、後の凝集工程で均一な凝集粒子を得る観点から、樹脂粒子(A)を構成する樹脂100重量部に対して100〜2000重量部が好ましく、150〜1500重量部がより好ましく、150〜500重量部が更に好ましい。得られる樹脂粒子分散液の安定性及び取扱い容易性等の観点から、その固形分濃度は、好ましくは7〜50重量%、より好ましくは10〜40重量%、更に好ましくは20〜40重量%、更に好ましくは25〜35重量%である。なお、固形分は樹脂、界面活性剤等の不揮発性成分の総量である。
得られた樹脂粒子(A)を含有する分散液中の樹脂粒子(A)の体積中位粒径(D50)は0.02〜2μmであることが好ましい。高画像のトナーを得る観点から、0.02〜1.5μmが好ましく、0.05〜1μmがより好ましく、0.05〜0.5μmが更に好ましく、0.1〜0.3μmが更に好ましい。ここで、「体積中位粒径(D50)」とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径を意味する。その測定方法は実施例に示す通りである。
また、樹脂粒子の粒度分布の変動係数(CV値)(%)は、高画像のトナーを得る観点から、40%以下であることが好ましく、35%以下がより好ましく、30%以下が更に好ましく、28%以下が更に好ましい。なお、CV値は、下記式で表される値であり、具体的には実施例記載の方法で求められる。
CV値(%)=[粒度分布の標準偏差(μm)/体積平均粒径(μm)]×100
[離型剤粒子]
離型剤粒子は、凝集性の観点から、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤を使用する場合の含有量は、凝集性及び得られるトナーの帯電性の観点から、離型剤100重量部に対して、0.01〜10重量部が好ましく、0.1〜5重量部がより好ましい。
界面活性剤としては、ポリカルボン酸塩が好ましく、ポリカルボン酸ナトリウムが好ましく、アクリル酸ナトリウム−マレイン酸ナトリウム共重合体が好ましい。これらは、水溶液として用いることが好ましい。
離型剤粒子の体積中位粒径は、得られるトナーの帯電性及びホットオフセットを防ぐ観点から0.1〜1μmが好ましく、0.1〜0.7μmがより好ましく、0.1〜0.5μmが更に好ましい。
離型剤粒子のCV値は、得られるトナーの帯電性の観点から、15〜50%が好ましく、15〜40%がより好ましく、15〜35%が更に好ましい。
(離型剤粒子の製造)
離型剤粒子は、離型剤を水性媒体に分散して離型剤粒子の分散液として得ることが好ましい。
離型剤粒子の分散液は、離型剤と水性媒体とを、界面活性剤の存在下、離型剤の融点以上の温度で、分散機を用いて分散することによって得ることが好ましい。用いる分散機としては、ホモジナイザー、超音波分散機等が好ましい。
本製造で用いる水性媒体は、樹脂混合物を得る際に用いられるものが好ましく用いられる。
[樹脂粒子(B)]
本発明において、樹脂粒子(B)は、トナーの保存安定性及び帯電性の観点から、ポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーを含有するものである。
ポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーの好ましい範囲は前述の通りである。
(樹脂粒子(B)の製造)
樹脂粒子(B)は、前記グラフトポリマーを用いて、前述の樹脂粒子(A)の製造方法と同様の方法、すなわち、グラフトポリマーに水性媒体を添加して、転相し、樹脂粒子(B)を含有する分散液を得る方法によっても得ることができるが、得られるトナーの耐熱保存性及び帯電性の観点から、前記グラフトポリマーを有機溶媒に溶解させ、水を添加して転相乳化して得ることが好ましく、下記の工程(B−1)及び(B−2)を含む方法で得ることがより好ましい。
工程(B−1):前記グラフトポリマーを有機溶媒に溶解し、さらに中和剤を添加し、グラフトポリマーの溶液を得る工程。
工程(B−2):工程(B−1)で得られた溶液に水を添加して樹脂粒子(B)の水性分散液を得る工程。
<工程(B−1)>
工程(B−1)は、前記グラフトポリマーを有機溶媒に溶解し、さらに中和剤を添加し、グラフトポリマーの溶液を得る工程である。
有機溶媒としては、前記グラフトポリマーの溶解性及び乾燥時の溶媒の揮発性の観点から、ケトン系溶媒、トルエンが好ましく、ケトン系溶媒がより好ましい。
ケトン系溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン等が挙げられる。これらの中でも、前記グラフトポリマーの溶解性及び溶媒の留去の容易性の観点から、メチルエチルケトンが好ましい。
前記グラフトポリマーを有機溶媒に溶解する方法としては、前記グラフトポリマーと有機溶媒とを混合して、常温又は加温状態で撹拌して溶解させる方法が挙げられる。
中和剤は、前記グラフトポリマーのカルボキシル基をイオン化し、次の工程で水を加えた後、水系に転相するために用いられる。
中和剤としては、樹脂粒子(A)の製造で用いたものと同じ化合物を挙げることができ、水酸化ナトリウムが好ましい。これらの中和剤の使用量は、少なくとも前記グラフトポリマーの酸価を中和できる量であればよい。
中和剤の添加は、通常有機溶媒の1気圧での沸点以下の温度で行われる。
なお、工程(B−1)では、本発明の効果を損なわない範囲で、前記グラフトポリマー以外の樹脂を併用することもできる。
<工程(B−2)>
工程(B−2)は、工程(B−1)で得られた溶液に水を添加して樹脂粒子(B)の水性分散液を得る工程である。
具体的には、例えば、撹拌機、還流冷却管、温度計、滴下ロート、窒素ガス導入管のついた反応器を準備し、工程(B−1)で得られた溶液に、水を加えて水相に転相する。好ましくは、水を加えた後、有機溶媒を留去して水相に転相する。また、ここで用いられる水としては、例えば脱イオン水等が挙げられる。
本工程で得られる水性分散液において、本発明の効果を損なわない範囲で、水以外の成分を含むことができる。
用いられる水以外の成分としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン等の水に溶解する有機溶媒が挙げられる。
水性分散液の分散媒体としては、水を主成分とするもの、すなわち、水が50%以上のものが好ましい。環境性の観点から、媒体中の水の含有量は80重量%以上が好ましく、90重量%以上がより好ましく、実質的に100重量%がさらに好ましい。
水性分散液中の樹脂粒子は、均質なコアシェル粒子を得る観点から、その体積中位粒径(D50)が20〜1000nmであることが好ましく、より好ましくは50〜500nm、更に好ましくは80〜200nm、更に好ましくは100〜150nmである。
[界面活性剤(A)]
本発明の電子写真用トナーの製造方法における工程(3)では、界面活性剤(A)を用いることが好ましい。
工程(3)で用いられる界面活性剤(A)は、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤が挙げられ、なかでも、凝集粒子同士の融着を効果的に防止し、粒径分布がシャープなトナーを得る観点から、ノニオン性界面活性剤及びアニオン性界面活性剤が好ましく、アニオン性界面活性剤がより好ましい。
アニオン性界面活性剤としては、エチレンオキサイドの平均付加モル数が5〜100であるポリエチレングリコール部分を有するアニオン性界面活性剤が好ましい。該エチレンオキサイドの平均付加モル数は、凝集粒子の安定性と樹脂粒子の融着性を良好にして、得られるトナーの帯電性及び耐熱保存性を改善する観点から、5〜100モルが好ましく、6〜50モルがより好ましく、9〜30モルがより好ましく、11〜20モルが更に好ましく、12〜15モルがより更に好ましい。
また、ポリエチレングリコール部分の平均付加モル数が前記範囲であれば、該ポリエチレングリコール部分に、エチレンオキサイド以外のアルキレンオキサイドに由来する部分をブロックあるいはランダムに含んでいてもよい。エチレンオキサイド以外の好ましいアルキレンオキサイドとしては、プロピレンオキサイドが挙げられる。
好ましいアニオン性界面活性剤としては、エチレンオキサイドの平均付加モル数が5〜100である、硫酸エステル塩、スルホン酸塩が挙げられ、硫酸エステル塩が好ましい。
硫酸エステル塩としては、下記一般式(1)で表される硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル硫酸塩等が好ましく、下記一般式(1)で表される硫酸エステル塩、及びポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩がより好ましく、下記一般式(1)で表される硫酸エステル塩が更に好ましい。
Figure 2013015771
(式中、R1は、水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基を表し、R2は、水素原子又はメチル基を表し、m1は平均値が1〜4であり、A1Oはエチレンオキシ基及び/又はプロピレンオキシ基を表し、n1は平均値が5〜100であり、Mはアンモニウム、テトラアルキルアンモニウム、アルカリ金属を表す。)
1は、水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基を表し、トナーの帯電性及び耐熱保存性を改善する観点から、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましく、水素原子が更に好ましい。
2は、凝集粒子の安定性と樹脂粒子の融着性を良好にして、得られるトナーの帯電性及び耐熱保存性を改善する観点から、水素原子又はメチル基を表し、メチル基が好ましい。なお、複数のR2は、同一であっても異なってもよいが、同一であることが好ましい。
前記一般式(1)で表される硫酸エステル塩は、m1が1〜4のいずれかである化合物の混合物であってもよく、m1は、平均値が1〜4であり、トナーの帯電性及び耐熱保存性を改善する観点から、2〜3が好ましく、2がより好ましい。
2が水素原子である場合のm1は平均値が2〜3が好ましく、3がより好ましい。
2がメチル基である場合のm1は平均値が1〜2が好ましく、2がより好ましい。
n1は、アルキレンオキシ基A1Oの平均付加モル数を示す。n1は、凝集粒子の安定性と樹脂粒子の融着性を良好にして、得られるトナーの帯電性及び耐熱保存性を改善する観点から、平均値が5〜100モルであり、6〜50モルが好ましく、9〜30モルがより好ましく、11〜20モルが更に好ましく、12〜15モルがより更に好ましい。
1Oはエチレンオキシ基及び/又はプロピレンオキシ基を表し、A1は、エチレン基(−CH2CH2−)及び/又はプロピレン基(−CH2CH(CH3)−もしくは−CH(CH3)CH2−)を表す。A1は、エチレン基、又はエチレン基及びプロピレン基を含むものが好ましく、エチレン基が好ましい。なお、A1Oがプロピレンオキシ基の場合、プロピレン基の向きは特に限定されない。
1がエチレン基である場合、n1は、凝集粒子の安定性と樹脂粒子の融着性とを良好にして、得られるトナーの帯電性及び耐熱保存性を改善する観点から、平均値が5〜100モルであり、6〜50モルが好ましく、9〜30モルがより好ましく、11〜20モルが更に好ましく、12〜15モルがより更に好ましい。
Mは、得られるトナーの粒度分布の観点から、アンモニウム、テトラアルキルアンモニウム、アルカリ金属であり、アンモニウム、アルカリ金属が好ましく、アンモニウムがより好ましい。
好ましい硫酸エステル塩としては、ポリオキシエチレン(5〜100)ジスチレン化フェニルエーテルモノ硫酸エステルアンモニウム塩、ポリオキシプロピレン(5〜95)ポリオキシエチレン(95〜5)ジスチレン化フェニルエーテルモノ硫酸エステルアンモニウム塩、ポリオキシエチレン(5〜100)トリベンジル化フェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類あるいは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脂肪酸エステル類等が挙げられるが、下記一般式(2)で表されるノニオン性界面活性剤が好ましい。
Figure 2013015771
(式中、R3は、水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基を表し、R4は、水素原子又はメチル基を表し、m2は平均値が1〜4であり、A2Oはエチレンオキシ基及び/又はプロピレンオキシ基を表し、n2は平均値が5〜100である。)
3は、水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基を表し、トナーの帯電性及び耐熱保存性を改善する観点から、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましく、水素原子が更に好ましい。
4は、凝集粒子の安定性と樹脂粒子の融着性を良好にして、得られるトナーの帯電性及び耐熱保存性を改善する観点から、水素原子又はメチル基を表し、メチル基が好ましい。なお、複数のR4は、同一であっても異なってもよいが、同一であることが好ましい。
前記一般式(2)で表されるノニオン性界面活性剤は、m2が1〜4のいずれかである化合物の混合物であってもよく、m2は、平均値が1〜4であり、トナーの帯電性及び耐熱保存性を改善する観点から、2〜3が好ましく、2がより好ましい。
4が水素原子である場合のmは平均値が2〜3が好ましく、3がより好ましい。
4がメチル基である場合のmは平均値が1〜2が好ましく、2がより好ましい。
n2は、アルキレンオキシ基A2Oの平均付加モル数を示す。n2は、凝集粒子の安定性と樹脂粒子の融着性を良好にして、得られるトナーの帯電性及び耐熱保存性を改善する観点から、平均値が5〜100モルであり、6〜50モルが好ましく、9〜30モルがより好ましく、11〜20モルが更に好ましく、12〜15モルがより更に好ましい。
2Oはエチレンオキシ基及び/又はプロピレンオキシ基を表し、A2は、エチレン基(−CH2CH2−)及び/又はプロピレン基(−CH2CH(CH3)−もしくは−CH(CH3)CH2−)を表す。A2は、エチレン基、又はエチレン基及びプロピレン基を含むものが好ましく、エチレン基が好ましい。なお、A2Oがプロピレンオキシ基の場合、プロピレン基の向きは特に限定されない。
2がエチレン基である場合、n2は、凝集粒子の安定性と樹脂粒子の融着性を良好にして、得られるトナーの帯電性及び耐熱保存性を改善する観点から、平均値が5〜100モルであり、6〜50モルが好ましく、9〜30モルがより好ましく、11〜20モルが更に好ましく、12〜15モルがより更に好ましい。
一般式(2)で表されるノニオン性界面活性剤のHLBは、好ましくは10〜18であり、さらに好ましくは12〜15である。
好ましい一般式(2)で表されるノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレン(5〜100)ジスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシプロピレン(5〜95)ポリオキシエチレン(95〜5)ジスチレン化フェニルエーテル、及びポリオキシエチレン(5〜100)トリベンジル化フェニルエーテルが挙げられる。
ただし、カッコ内の数字はポリオキシアルキレンの平均付加モル数を示す。
好ましい一般式(2)で表されるノニオン性界面活性剤の市販品としては、ポリオキシエチレン(13)ジスチレン化フェニルエーテル(商品名:エマルゲンA−60、花王(株)製)、ポリオキシエチレン(18)ジスチレン化フェニルエーテル(商品名:エマルゲンA−90、花王(株)製)、ポリオキシエチレン(15)トリベンジル化フェニルエーテル(商品名:エマルゲンB−66、花王(株)製)が挙げられる。
カチオン性界面活性剤の具体例としては、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
次に、本発明の製造方法の各工程について説明する。
[工程(1)]
工程(1)は、炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールと炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸とを縮重合して得られる結晶性ポリエステル(a)を含有する樹脂粒子(A)と、融点60〜90℃の離型剤粒子とを凝集させて、凝集粒子(1)を得る工程である。
本工程においては、まず、樹脂粒子(A)及び離型剤粒子を水性媒体中で混合して、混合分散液を得る。
なお、任意の成分として着色剤を混合することが好ましいが、着色剤はそれのみで別の粒子として混合してもよく、樹脂粒子(A)に含まれていてもよいが、凝集制御の観点から、樹脂粒子(A)に含まれていることが好ましい。
また、本工程において、樹脂粒子(A)以外の樹脂粒子を混合してもよい。
混合の順に制限はなく、いずれかを順に添加してもよいし、同時に添加してもよい。
混合分散液中、樹脂粒子(A)は、10〜40重量部が好ましく、20〜30重量部がより好ましい。水性媒体は60〜90重量部が好ましく、70〜80重量部となるように混合することがより好ましい。
また、着色剤は、画像濃度の観点から、樹脂粒子(A)を構成する樹脂100重量部に対して、1〜20重量部が好ましく、3〜15重量部がより好ましい。離型剤粒子は、トナーの離型性及び帯電性の観点から、樹脂と着色剤との合計100重量部に対して、1〜20重量部が好ましく、2〜15重量部がより好ましい。
混合温度は、凝集制御の観点から、0〜40℃が好ましい。
次に、混合分散液中の粒子を凝集させて、凝集粒子(1)の分散液を得る。凝集を効率的に行うために凝集剤を添加することが好ましい。
凝集剤は、第四級塩のカチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン等の有機系凝集剤;無機金属塩、無機アンモニウム塩、2価以上の金属錯体等の無機系凝集剤が用いられる。
無機金属塩としては、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等の金属塩、及びポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム等の無機金属塩重合体が挙げられる。無機アンモニウム塩としては、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等が挙げられ、硫酸アンモニウムがより好ましい。
凝集剤の使用量は、トナーの帯電性の観点から、樹脂粒子(A)を構成する樹脂100重量部に対して、好ましくは50重量部以下、より好ましくは40重量部以下、更に好ましくは30重量部以下である。また、樹脂粒子の凝集性の観点から、樹脂粒子(A)を構成する樹脂100重量部に対して、好ましくは1重量部以上、より好ましくは3重量部以上、更に好ましくは5重量部以上である。以上の点を考慮して、1価の塩の使用量は、樹脂粒子(A)を構成する樹脂100重量部に対して、好ましくは1〜50重量部、より好ましくは3〜40重量部、更に好ましくは5〜30重量部である。
凝集の方法としては、混合分散液の入った容器に、凝集剤を好ましくは水溶液として滴下する。凝集剤は一時に添加してもよいし、断続的あるいは連続的に添加してもよいが、添加時及び添加終了後には、十分な撹拌を行うことが好ましい。凝集制御及びトナー製造時間短縮の観点から、凝集剤の滴下時間は1〜120分が好ましい。また、滴下温度は凝集制御の観点から0〜50℃が好ましい。
得られた凝集粒子(1)の体積中位粒径は、小粒径化及び得られるトナーのプリンタ等の印刷機内での飛散量の低減の観点から、好ましくは1〜10μm、より好ましくは2〜9μm、更に好ましくは3〜6μmである。また、CV値は、好ましくは30%以下、より好ましくは28%以下、更に好ましくは25%以下である。
[工程(2)]
工程(2)は、工程(1)で得られた凝集粒子(1)に、ポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーを含有する樹脂粒子(B)を添加して、凝集粒子(2)を得る工程である。
本工程においては、工程(1)で得られた凝集粒子(1)の分散液に、樹脂粒子(B)の分散液を添加して、凝集粒子(1)に更に樹脂粒子(B)を付着させ、凝集粒子(2)を得ることが好ましい。
凝集粒子(1)を含有する分散液(凝集粒子(1)分散液)に樹脂粒子(B)を含有する分散液(樹脂粒子(B)分散液)を添加する前に、凝集粒子(1)分散液に水性媒体を添加して希釈してもよく、水性媒体を添加することが好ましい。水性媒体を添加することで、凝集粒子(1)に樹脂粒子(B)をより均一に付着させることができる。
凝集粒子(1)分散液に樹脂粒子(B)分散液を添加するときには、凝集粒子(1)に樹脂粒子(B)を効率的に付着させるために、前記凝集剤を用いてもよい。
凝集粒子(1)分散液に樹脂粒子(B)分散液を添加する場合の好ましい添加方法としては、凝集剤と樹脂粒子(B)分散液とを同時に添加する方法、凝集剤と樹脂粒子(B)分散液とを交互に添加する方法、凝集粒子(1)分散液の温度を徐々に上げながら、樹脂粒子(B)分散液を添加する方法が挙げられる。このようにすることで、凝集剤濃度低下による凝集粒子(1)及び樹脂粒子(B)の凝集性の低下を防ぐことができる。トナーの生産性及び製造簡便性の観点から、凝集粒子(1)分散液の温度を徐々に上げながら、樹脂粒子(B)分散液を添加することが好ましい。
本工程における系内の温度は、トナーの低温定着性、保存安定性及び飛散量の低減の観点から、樹脂粒子(A)に含まれる結晶性ポリエステル(a)の融点より5℃以上低く、前記グラフトポリマーのガラス転移点より3℃以上低いことが好ましく、5℃以上低いことがより好ましい。当該温度範囲で凝集粒子(2)の製造を行うと、得られるトナーの低温定着性や保存安定性が良好になる。その理由は定かではないが、凝集粒子(2)同士の融着が生じないために、粗大粒子の発生が抑制されることと、結晶性ポリエステル(a)の結晶性が維持できるためであると考えられる。
樹脂粒子(B)の添加量は、トナーの低温定着性、飛散量の低減及び保存安定性の観点から、樹脂粒子(B)と樹脂粒子(A)との重量比(樹脂粒子(B)/樹脂粒子(A))が、好ましくは0.3〜1.5、より好ましくは0.3〜1.0、更に好ましくは0.35〜0.75となる量が好ましい。
樹脂粒子(B)分散液は、一定の時間をかけて連続的に添加してもよく、一時に添加してもよく、複数回に分割して添加してもよいが、一定の時間をかけて連続的に添加するか、複数回に分割して添加することが好ましい。前記のように添加することで、樹脂粒子(B)が凝集粒子(1)に選択的に付着しやすくなる。なかでも選択的な付着を促進する観点及び製造の効率化の観点から一定の時間を掛けて連続的に添加することが好ましい。連続的に添加する場合の時間は、均一な凝集粒子(2)を得る観点及び製造時間短縮の観点から、1〜10時間が好ましく、3〜8時間がより好ましい。
工程(2)で得られる凝集粒子(2)の体積中位粒径は、トナーの高画質化の観点から、1〜10μmであることが好ましく、2〜10μmがより好ましく、3〜9μmが更に好ましく、4〜6μmが更に好ましい。
工程(2)では、均質なコアシェル粒子を得る観点から、凝集粒子(1)分散液のpHを、好ましくは6.5〜8.0、より好ましくは6.5〜7.5に調整した後に樹脂粒子(B)を添加することが好ましい。
[工程(3)]
工程(3)は、凝集粒子(2)を含む系の温度を前記グラフトポリマーのガラス転移点より10℃低い温度以上の温度に保持して、融着させて、コアシェル粒子を得る工程である。
本工程においては、工程(2)で得られた凝集粒子(2)分散液を、そのまま前記グラフトポリマーのガラス転移点より10℃低い温度以上の温度に保持して、融着させて、コアシェル粒子を得てもよいが、凝集粒子(2)と、界面活性剤(A)とを含有する水性混合液の25℃におけるpHを2.0〜6.4に調整した後及び/又は調整しながら、凝集粒子(2)を含む系の温度を前記グラフトポリマーのガラス転移点より10℃低い温度以上の温度に保持して、融着させて、コアシェル粒子を得てもよい。
本工程においては、まず界面活性剤(A)を添加することが好ましく、水性混合液の25℃におけるpHを2.0〜6.4に調整するために、酸を添加することが好ましい。
本工程に用いられる酸としては、効率的にpHを調整し、凝集粒子を効率的に融着する観点から、無機酸が好ましく、鉱酸がより好ましい。
鉱酸としては、塩酸、硫酸、硝酸等が挙げられ、塩酸、硫酸が好ましく、硫酸がより好ましい。
酸を用いる際には、水溶液として用いることが好ましく、濃度は0.1〜5.0Nが好ましく、0.5〜3.0Nが更に好ましい。ここで、「N」とは、酸の規定度(酸の濃度モル/リットルに当量を乗じたもの)を表す。
界面活性剤の添加量は、粗大粒子発生抑制の観点及び界面活性剤の残存を低減する観点から、系中の樹脂の総量100重量部に対して、1〜20重量部が好ましく、1〜10重量部が更に好ましく、1.5〜5重量部がより更に好ましい。
界面活性剤及び酸を添加する温度に制限はないが、好ましくは10〜60℃、より好ましくは20〜57℃、更に好ましくは25〜57℃、更に好ましくは25〜45℃である。
本工程において、酸を添加する場合には、界面活性剤及び酸は混合して、添加してもよいし、別々に添加してもよい。別々に添加する場合、いずれを先に添加してもよいが、粗大粒子発生抑制の観点から、界面活性剤を添加した後、酸を添加することが好ましい。
本工程において、酸を添加する場合には、酸を添加するために、得られた分散液のpHは低下するが、樹脂粒子の融着性と凝集粒子の安定性、すなわち凝集粒子同士の融着を防止する観点から、分散液のpHが2.0〜6.4となるように酸を添加することが好ましく、4.0〜6.0がより好ましく、4.5〜5.5となるように酸を添加することが更に好ましい。
次に、凝集粒子(2)を含む系の温度を前記グラフトポリマーのガラス転移点より10℃低い温度以上の温度に保持して、凝集粒子(2)中の、主として物理的にお互いに付着している状態であった各粒子が融着されて一体となり、コアシェル粒子が形成される。
凝集粒子(2)を含む系の温度を前記グラフトポリマーのガラス転移点より10℃低い温度以上の温度に調整する前に分散液のpHを2.0〜6.4としなかった場合は、この温度でpHを2.0〜6.4としてもよく、pHを該範囲にするために酸を添加してもよい。
融着性及びトナー生産性の観点から、本工程においては、前記グラフトポリマーのガラス転移点より10℃低い温度以上の温度、好ましくは8℃低い温度以上の温度、より好ましくは5℃低い温度以上の温度で保持することがより好ましく、帯電性を良好にし、トナー飛散を抑制する観点から、本工程においては、前記グラフトポリマーのガラス転移点より12℃高い温度以下の温度、好ましくは10℃高い温度以下の温度、より好ましくは8℃高い温度以下の温度で保持することがより好ましい。
また、トナーの保存安定性及び帯電性の観点から、本工程においては、結晶性ポリエステル(a)の融点以下、好ましくは3℃低い温度以下で保持することがより好ましい。
更に、融着性、トナーの保存安定性、帯電性及びトナーの生産性の観点から、本工程においては、樹脂粒子(B)のガラス転移点よりも5℃低い温度以上、ガラス転移点よりも10℃高い温度以下で保持することが好ましい。
また、トナーの帯電性の観点から、本工程においては、離型剤の融点以下の温度、好ましくは融点より5℃以上低い温度で保持することがより好ましい。
本工程においては、粒子融着性の観点から、好ましくは55〜75℃、より好ましくは60〜72℃、更に好ましくは64〜70℃で保持する。
本工程における分散液のpHは、樹脂粒子の融着性と凝集粒子の安定性、すなわち凝集粒子同士の融着を防止する観点から、2.0〜6.4が好ましく4.0〜6.0がより好ましく、4.5〜5.5が更に好ましい。
本工程において、酸を添加する場合には、酸を添加した後の分散液のpHが2.0〜6.4となるように酸を添加することが好ましく、4.0〜6.0がより好ましく、4.5〜5.5となるように酸を添加することが更に好ましい。
本工程における保持時間は、粒子融着性、保存安定性、帯電性及びトナー生産性の観点から、好ましくは1〜24時間、より好ましくは1〜18時間、更に好ましくは1〜5時間である。
本工程において、酸を添加する場合には、前記保持温度に達してから、3時間以内に添加することが好ましく、2時間以内に添加することがより好ましく、1時間以内に添加することが更に好ましい。
本工程においては、生成するコアシェル粒子の円形度をモニタリングすることによって、融着の進行を確認することが好ましい。円形度のモニタリングは実施例に記載の方法によって行う。円形度が0.955以上になったところで冷却し、融着を停止する。最終的に得られるコアシェル粒子の円形度は、得られるトナーの飛散性及びクリーニング性の観点から0.955〜0.995であり、0.958〜0.985が好ましく、0.960〜0.985がより好ましく、0.965〜0.980が更により好ましい。
融着したコアシェル粒子の円形度は、トナーの耐熱保存性を向上し、飛散を抑制する観点から、凝集粒子(2)の円形度と比べて0.01以上大きいことが好ましく、0.012以上大きいことがより好ましく、0.015以上大きいことが更に好ましい。
本工程において、円形度を0.01以上大きくすることで、シェルによる内包化が良好となり、耐熱保存性が向上し、飛散を抑制するものと考えられる。
融着したコアシェル粒子の窒素吸着法によるBET比表面積は、得られるトナーの帯電性及び保存安定性の観点から1.0〜5.0m2/gが好ましく、1.0〜4.0m2/gがより好ましく、1.0〜3.5m2/gが更に好ましく、1.5〜2.5m2/gが更に好ましい。
トナーの高画質化の観点から、本工程で得られるコアシェル粒子の体積中位粒径は、好ましくは2〜10μm、より好ましくは2〜8μm、より好ましくは2〜7μm、更に好ましくは3〜8μm、更に好ましくは4〜6μmである。
なお、本工程で得られる融着したコアシェル粒子の平均粒径は、凝集粒子(2)の平均粒径以下であることが好ましい。すなわち、本工程において、コアシェル粒子同士の凝集、融着が生じないことが好ましい。
[後処理工程]
本発明においては、工程(3)の後に後処理工程を行ってもよく、コアシェル粒子を単離することによってトナー粒子を得ることが好ましい。
工程(3)で得られたコアシェル粒子は、水性媒体中に存在するため、まず、固液分離を行うことが好ましい。固液分離には、吸引濾過法等が好ましく用いられる。
固液分離前には分散液の25℃におけるpHを5.5〜7.5に調整することが好ましく、塩基を添加することが好ましい。塩基としては、トナーの耐熱保存性の観点から、アルカリ金属の水酸化物が好ましい。
アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが好ましい。
固液分離後に洗浄を行うことが好ましい。樹脂粒子(A)及び(B)の製造の際にノニオン性界面活性剤を用いた場合、添加したノニオン性界面活性剤も除去することが好ましいため、ノニオン性界面活性剤の曇点以下で水性溶液により洗浄することが好ましい。洗浄は複数回行うことが好ましい。
次に乾燥を行うことが好ましいが、乾燥時の温度は、コアシェル粒子自体の温度が結晶性ポリエステルの融点より5℃以上低くなるように設定することが好ましく、10℃以上低くなるように設定することがより好ましい。乾燥方法としては、振動型流動乾燥法、スプレードライ法、冷凍乾燥法、フラッシュジェット法等を用いることが好ましい。乾燥後の水分含量は、トナーの飛散量の低減及び帯電性の観点から、好ましくは1.5重量%以下、より好ましくは1.0重量%以下に調整される。
[電子写真用トナー]
(トナー)
乾燥等を行うことによって得られたトナー粒子を本発明のトナーとしてそのまま用いることもできるが、後述のようにトナー粒子の表面を処理したものを電子写真用トナーとして用いることが好ましい。
得られたトナーの軟化点は、トナーの低温定着性の観点から、好ましくは60〜140℃、より好ましくは60〜130℃、更に好ましくは60〜120℃である。また、ガラス転移点は、低温定着性、耐久性及び保存安定性の観点から、好ましくは30〜80℃、より好ましくは40〜70℃である。
トナーの円形度は、トナーの保存安定性、飛散性及びクリーニング性の観点から、好ましくは0.955〜0.985、より好ましくは0.955〜0.980、更に好ましくは0.965〜0.980である。トナー粒子の円形度は後述の方法で測定することができる。なお、トナー粒子の円形度は、投影面積と等しい円の周囲長/投影像の周囲長の比で求められる値であり、粒子が球形であるほど円形度が1に近い値となる値である。
本発明の方法により得られたトナーはコアシェル構造であり、シェル部分に、非晶質ポリエステル(b)を、好ましくは50〜100重量%、より好ましくは70〜100重量%、更に好ましくは90〜100重量%含有する。
トナーの体積中位粒径は、トナーの高画質化と生産性の観点から、好ましくは1〜10μm、より好ましくは2〜8μm、更に好ましくは3〜7μm、更に好ましくは4〜6μmである。
トナーのCV値は、高画質化と生産性の観点から、好ましくは30%以下、より好ましくは27%以下、更に好ましくは25%以下、更に好ましくは22%以下である。
(外添剤)
本発明の電子写真用トナーは、前記トナー粒子をトナーとしてそのまま用いることもできるが、流動化剤等を外添剤としてトナー粒子表面に添加処理したものをトナーとして使用することが好ましい。
外添剤としては、疎水性シリカ、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、酸化セリウム微粒子、カーボンブラック等の無機微粒子やポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー微粒子等、任意の微粒子が挙げられ、これらの中でも、疎水性シリカが好ましい。
外添剤を用いてトナー粒子の表面処理を行う場合、外添剤の添加量は、外添剤による処理前のトナー粒子100重量部に対して、好ましくは1〜5重量部、より好ましくは1〜3.5重量部、更に好ましくは1〜3重量部である。
本発明の電子写真用トナーは、一成分系現像剤として、又はキャリアと混合して二成分系現像剤として使用することができる。
ポリエステル、樹脂粒子、トナー等の各性状値については次の方法により測定、評価した。
[ポリエステルの酸価]
JIS K0070に従って測定した。但し、測定溶媒はクロロホルムとした。
[樹脂の軟化点、吸熱の最大ピーク温度、融点及びガラス転移点]
(1)軟化点
フローテスター((株)島津製作所製、商品名:CFT−500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのブランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(2)吸熱の最大ピーク温度、融点及びガラス転移点
示差走査熱量計(PerkinElmer社製、商品名:Pyris 6 DSC)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度50℃/分で0℃まで冷却した試料を昇温速度10℃/分で測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とした。結晶性ポリエステルの時には該ピーク温度を融点とした。また、非晶質ポリエステルの場合に吸熱ピークが観測されるときはそのピークの温度を、ピークが観測されずに段差が観測されるときは該段差部分の曲線の最大傾斜を示す接線と該段差の高温側のベースラインの延長線との交点の温度をガラス転移点とした。
[グラフトポリマーを含む樹脂粒子(B)のガラス転移点]
樹脂粒子(B)についてガラス転移点を測定する場合は、樹脂粒子(B)分散液から凍結乾燥により溶媒を除去し、得られた固形物について前記方法で測定を行った。
樹脂粒子(B)分散液の凍結乾燥は、凍結乾燥機(東京理化器械(株)製、商品名:FDU−2100及びDRC−1000)を用いて、樹脂粒子(B)分散液30gを−25℃にて1時間、−10℃にて10時間、25℃にて4時間真空乾燥を行い、水分量1重量%以下となるまで乾燥させた。水分量は、赤外線水分計((株)ケツト科学研究所製、商品名:FD−230)を用いて、乾燥後の試料5gを、乾燥温度150℃及び測定モード96(監視時間2.5分/変動幅0.05%)にて測定した。
ガラス転移点の測定方法は、前記樹脂のガラス転移点の測定方法と同様の方法で行った。
[樹脂及びグラフトポリマーの数平均分子量]
以下の方法により、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量分布を測定し、数平均分子量を算出した。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mlになるように、ポリエステルをクロロホルムに溶解させた。次いで、この溶液をポアサイズ2μmのフッ素樹脂フィルター(住友電気工業(株)製、商品名:FP−200)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(2)分子量分布測定
溶解液としてクロロホルムを1ml/分の流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液200μlを注入して測定を行った。試料の分子量は、あらかじめ作製した検量線に基づき算出した。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン(東ソー(株)製の単分散ポリスチレン;分子量1.11×106、3.97×105、1.89×105、9.89×104、1.71×104、9.49×103、5.87×103、1.01×103、5.00×102)を標準試料として作成したものを用いた。
測定装置:HPLC LC−9130NEXT(商品名、日本分析工業(株)製)
分析カラム:JAIGEL−2.5−H−A + JAIGEL−MH−A(いずれも商品名、日本分析工業(株)製)
[樹脂粒子、離型剤粒子の体積中位粒径(D50)及び粒度分布]
(1)測定装置:レーザー回折型粒径測定機((株)堀場製作所製、商品名:LA−920)
(2)測定条件:測定用セルに蒸留水を加え、吸光度を適正範囲になる温度で体積中位粒径(D50)を測定した。また、CV値は下記の式に従って算出した。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径)×100
[樹脂粒子分散液の固形分濃度]
赤外線水分計(FD−230)を用いて、樹脂粒子分散液5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分/変動幅0.05%)にて、水分%を測定した。固形分濃度は下記の式に従って算出した。
固形分濃度(重量%)=100−M
M:水分(%)=[(W−W0)/W]×100
W:測定前の試料重量(初期試料重量)
0:測定後の試料重量(絶対乾燥重量)
[トナー(粒子)、凝集粒子の体積中位粒径(D50)及び粒度分布]
トナー(粒子)の体積中位粒径は以下の通り測定した。
・測定機:コールターマルチサイザーIII(商品名、ベックマンコールター社製)
・アパチャー径:50μm
・解析ソフト:マルチサイザーIIIバージョン3.51(商品名、ベックマンコールター社製)
・電解液:アイソトンII(商品名、ベックマンコールター社製)
・分散液:ポリオキシエチレンラウリルエーテル(花王(株)製、商品名、エマルゲン109P、HLB:13.6)を前記電解液に溶解させ、濃度5重量%の分散液を得た。
・分散条件:前記分散液5mLにトナー測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を作製した。
・測定条件:前記試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
また、CV値(%)は下記の式に従って算出した。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径)×100
凝集粒子、凝集粒子(2)の体積中位粒径は、前記トナー(粒子)の体積中位粒径の測定において、試料分散液として凝集粒子分散液、凝集粒子(2)を使用して同様に測定した。
[コアシェル粒子、トナーの円形度]
・分散液の調製:コアシェル粒子の分散液は、コアシェル粒子の固形分濃度が0.001〜0.05%になるように脱イオン水で希釈して調製した。またトナーの分散液は、5重量%ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン109P)水溶液5mlにトナー50mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させたのち、蒸留水20mlを添加し、さらに超音波分散機にて1分間分散させて調製した。
・測定装置:フロー式粒子像分析装置(シスメックス(株)製、商品名:FPIA−3000)
・測定モード:HPF測定モード
[トナー粒子のBET比表面積]
Micromeritics FlowSorbIII(商品名、(株)島津製作所製)を用いて、下記条件でBET比表面積を測定した。
・トナーサンプル量:0.09〜0.11g
・脱気条件:40℃、10分間
・吸着ガス:窒素ガス
[トナーの低温定着性評価]
上質紙(富士ゼロックス(株)製、J紙A4サイズ)に市販のプリンタ((株)沖データ製、商品名:Microline5400)を用いて、トナーの紙上の付着量が0.42〜0.48mg/cm2となるベタ画像をA4紙の上端から5mmの余白部分を残し、50mmの長さで定着させずに出力した。
次に、定着器を温度可変に改造した同プリンタを用意し、定着器の温度を100℃にし、A4縦方向に1枚あたり1.5秒の速度で定着し、印刷物を得た。
同様の方法で定着器の温度を5℃ずつ上げて、定着し、印刷物を得た。
印刷物の画像上の上端の余白部分に、メンディングテープ(3M社製、商品名:Scotchメンディングテープ810、幅18mm)を長さ50mmに切ったものを軽く貼り付けた後、500gのおもりを載せ、速さ10mm/秒で1往復押し当てた。その後、貼付したテープを下端側から剥離角度180度、速さ10mm/秒で剥がし、テープ剥離後の印刷物を得た。テープ貼付前及び剥離後の印刷物の下に上質紙((株)沖データ製、エクセレントホワイト紙A4サイズ)を30枚敷き、各印刷物のテープ貼付前及び剥離後の定着画像部分の反射画像濃度を、測色計(GretagMacbeth社製、商品名:SpectroEye、光射条件;標準光源D50、観察視野2°、濃度基準DINNB、絶対白基準)を用いて測定し、これから下記の式で定着率を算出した。
定着率=(テープ剥離後の反射画像濃度/テープ貼付前の反射画像濃度)×100
定着率が90%以上となる温度を最低定着温度とした。最低定着温度が低いほど、低温定着性に優れる。
[トナーの耐熱保存性評価]
内容積100mlの広口ポリビンにトナー20gを入れて密封し、温度50℃環境下で24時間静置した。その後、25℃の温度下で密封したまま12時間以上静置して冷却した。次いで、パウダーテスター(ホソカワミクロン(株)製、商品名)の振動台に、目開き250μmのフルイをセットし、その上に前記トナー20gを乗せ30秒間振動を行い、フルイ上に残ったトナー重量を測定した。数値が小さいほど、トナーが耐熱保存性に優れることを表す。
[トナーの常温常湿度(NN環境下)帯電性評価]
25℃、相対湿度50%にてトナー2.1gとシリコーンフェライトキャリア(関東電化工業(株)製、平均粒子径:40μm)27.9gとを50ccの円筒形ポリプロピレン製ボトル((株)ニッコー製)に入れ、縦横に10回ずつ振り、その後、ターブラーミキサーを用いて90r/minの速度にて1時間混合した。そのときの帯電量を、q/mメーター(EPPING社製)を用いて測定した。帯電量の絶対値が高いほど、帯電性が良好である。
なお測定機器、設定等は下記の通りである。
測定機器:EPPING社製 q/m−meter
設定:メッシュサイズ:635メッシュ(目開き:24μm、ステンレス製)
ソフトブロー、ブロー圧(1000V)
吸引時間:90秒
帯電量(μC/g)=90秒後の総電気量(μC)/吸引されたトナー量(g)
[トナーの高温高湿度(HH環境下)での帯電性評価]
常温常湿度での帯電性評価を行った後の前記トナーを気温30℃、相対湿度85%(高温高湿度環境)に置き、12時間保持した。その後、高温高湿度環境から気温25℃、相対湿度50%に置き、1分間ボールミルで撹拌した後に常温常湿度での帯電性評価と同様の方法で、帯電量を測定した。帯電量の絶対値が高いほど、帯電性が良好である。
[ポリエステルの製造]
製造例1
(結晶性ポリエステルX1の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、1,9−ノナンジオール3936g、セバシン酸4848gを入れた。撹拌しながら、140℃に昇温し、140℃で3時間維持した後、140℃から200℃まで10時間かけて昇温した。その後、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫50gを加え、更に200℃にて1時間維持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて4時間維持し、結晶性ポリエステルX1を得た。得られた結晶性ポリエステルX1の軟化点、融点、結晶性指数、数平均分子量及び酸価を表1に示す。
製造例2
(結晶性ポリエステルX2の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、1,6−ヘキサンジオール2419g、1,12−ドデカン二酸4957gを入れた。撹拌しながら、140℃に昇温し、140℃で3時間維持した後、140℃から200℃まで10時間かけて昇温した。その後、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫30gを加え、更に200℃にて1時間維持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて3時間維持し、結晶性ポリエステルX2を得た。得られた結晶性ポリエステルX2の軟化点、融点、結晶性指数、数平均分子量及び酸価を表1に示す。
製造例3
(非晶質ポリエステルY1の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン3528g、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン1404g、テレフタル酸1248g、ドデセニルコハク酸無水物1541g、及びジ(2−エチルヘキサン酸)錫40gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、230℃に昇温し、230℃で6時間維持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて1時間維持した。その後、215℃まで冷却し、大気圧に戻した後、トリメリット酸無水物300gを入れ、215℃で1時間維持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.3kPaにて3時間維持させて、非晶質ポリエステルY1を得た。得られた非晶質ポリエステルY1の軟化点、ガラス転移点、結晶性指数、数平均分子量及び酸価を表1に示す。
製造例4
(非晶質ポリエステルY2の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン3322g、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン31g、テレフタル酸662g及びジ(2−エチルヘキサン酸)錫25gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、230℃に昇温し、5時間維持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.0kPaにて1時間維持した。大気圧に戻した後、190℃に冷却し、フマル酸685g、tert−ブチルカテコール(重合禁止剤)2.4gを加え、190℃の温度下で1時間維持した後に、2時間かけて210℃まで昇温した。更にフラスコ内の圧力を下げ、8.0kPaにて4時間維持させて、非晶質ポリエステルY2を得た。得られた非晶質ポリエステルY2の軟化点、ガラス転移点、結晶性指数、数平均分子量及び酸価を表1に示す。
製造例5
(非晶質ポリエステルY3の製造)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン1750g、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン1625g、テレフタル酸1145g、ドデセニルコハク酸無水物161g、及びジ(2−エチルヘキサン酸)錫25gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、230℃に昇温し、230℃で5時間維持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.0kPaにて1時間維持した。大気圧に戻した後、220℃に冷却して、トリメリット酸無水物480gを入れた。その後、ASTM D36−86に従って測定した軟化点が120℃に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め、非晶質ポリエステルY3を得た。得られた非晶質ポリエステルY3の軟化点、ガラス転移点、結晶性指数、数平均分子量及び酸価を表1に示す。
Figure 2013015771
[グラフトポリマーの製造]
製造例6〜11及び14
(グラフトポリマーA〜F及びIの製造)
表2に記載したフマル酸以外のポリエステル原料モノマー及び触媒を、窒素導入管、脱水管、撹拌器、及び熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、235℃で10時間維持した後、さらに235℃、8.0kPaにて1時間維持した。160℃まで冷却した後、表2に記載したアクリル酸、付加重合系モノマー及びジブチルパーオキサイド(重合開始剤)の混合物を滴下ロートにより1時間かけて滴下した。滴下後、160℃に1時間保持した。その後、180℃に昇温し、フマル酸及びtert−ブチルカテコール(重合禁止剤)を投入し、180℃から210℃まで10℃/時で昇温し、210℃にて1時間保持し、210℃、10kPaに保持して、ASTM D36−86に従って測定した軟化点が表2に示す所望温度に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め、グラフトポリマーA〜F及びIを得た。得られたグラフトポリマーA〜F及びIの軟化点、ガラス転移点、数平均分子量及び酸価を表2に示す。
製造例12
(グラフトポリマーGの製造)
表2に記載したフマル酸及び無水トリメリット酸以外のポリエステル原料モノマー及び触媒を、窒素導入管、脱水管、撹拌器、及び熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、235℃で10時間維持した後、さらに235℃、8.0kPaにて1時間維持した。160℃まで冷却した後、表2に記載したアクリル酸、付加重合系モノマー及びジブチルパーオキサイド(重合開始剤)の混合物を滴下ロートにより1時間かけて滴下した。滴下後、160℃に1時間保持した。その後、180℃に昇温し、フマル酸、無水トリメリット酸及びtert−ブチルカテコール(重合禁止剤)を投入し、180℃から210℃まで10℃/時で昇温し、210℃にて1時間保持し、210℃、10kPaに保持して、ASTM D36−86に従って測定した軟化点が135℃に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め、グラフトポリマーGを得た。得られたグラフトポリマーGの軟化点、ガラス転移点、数平均分子量及び酸価を表2に示す。
製造例13
(グラフトポリマーHの製造)
表2に記載したフマル酸以外のポリエステル原料モノマー及び触媒を、窒素導入管、脱水管、撹拌器、及び熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、160℃まで昇温した後、表2に記載したアクリル酸、付加重合系モノマー及びジブチルパーオキサイド(重合開始剤)の混合物を滴下ロートにより1時間かけて滴下した。滴下後、160℃に1時間保持した。その後、235℃で10時間維持し、さらに235℃、8.0kPaにて1時間維持した。180℃に冷却し、フマル酸及びtert−ブチルカテコール(重合禁止剤)を投入し、180℃から210℃まで10℃/時で昇温し、210℃にて1時間保持し、210℃、10kPaに保持して、ASTM D36−86に従って測定した軟化点が110℃に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め、グラフトポリマーHを得た。得られたグラフトポリマーHの軟化点、ガラス転移点、数平均分子量及び酸価を表2に示す。
Figure 2013015771
[樹脂粒子及び離型剤粒子の製造]
製造例15
(樹脂粒子分散液(A−1)の調製)
撹拌機を装備したフラスコに、結晶性ポリエステルX1 90g、非晶質ポリエステルY1 510g、銅フタロシアニン顔料(商品名:ECB301、大日精化工業(株)製)45g、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(非イオン性界面活性剤、商品名:エマルゲン150、花王(株)製)8.5g、15重量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(アニオン性界面活性剤、商品名:ネオペレックスG−15、花王(株)製)80g、5重量%水酸化カリウム水溶液225gを入れ、撹拌しながら、98℃に昇温して溶融し、98℃で2時間混合して、樹脂混合物を得た。
次に、98℃で撹拌しながら、脱イオン水1118gを6g/分の速度で滴下し、乳化物を得た。次に、得られた乳化物を25℃に冷却し、200メッシュ(目開き105μm)の金網を通して、樹脂粒子分散液(A−1)を得た。得られた樹脂粒子分散液の固形分濃度、体積中位粒径及びCV値を表3に示す。
製造例16
(樹脂粒子分散液(A−2)の調製)
撹拌機を装備したフラスコに、結晶性ポリエステルX2 90g、非晶質ポリエステルY1 510g、銅フタロシアニン顔料(ECB301)45g、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(エマルゲン150)8.5g、15重量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(ネオペレックスG−15)80g、5重量%水酸化カリウム水溶液232gを入れ、撹拌しながら、98℃に昇温して溶融し、98℃で2時間混合して、樹脂混合物を得た。
次に、撹拌しながら、脱イオン水1111gを6g/分の速度で滴下し、乳化物を得た。次に、得られた乳化物を25℃に冷却し、200メッシュ(目開き105μm)の金網を通して、樹脂粒子分散液(A−2)を得た。得られた樹脂粒子分散液の固形分濃度、体積中位粒径及びCV値を表3に示す。
製造例17
(樹脂粒子分散液(A−3)の調製)
製造例15において、結晶性ポリエステルX1 90g、非晶質ポリエステルY1 510gを結晶性ポリエステルX1 180g、非晶性ポリエステルY1 420gと変更した以外は製造例15と同様にして樹脂粒子分散液(A−3)を得た。得られた樹脂粒子分散液の固形分濃度、体積中位粒径及びCV値を表3に示す。
製造例18
(樹脂粒子分散液(A−4)の調製)
製造例15において、結晶性ポリエステルX1 90g、非晶質ポリエステルY1 510gを結晶性ポリエステルX1 90g、非晶性ポリエステルY2 300g、非晶性ポリエステルY3 210gと変更した以外は製造例15と同様にして樹脂粒子分散液(A−4)を得た。得られた樹脂粒子分散液の固形分濃度、体積中位粒径及びCV値を表3に示す。
Figure 2013015771
製造例19〜27及び32
(樹脂粒子分散液(B−1)〜(B−9)及び(B−14)の調製)
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた5L容のフラスコにメチルエチルケトン400gを投入し、表4に示すグラフトポリマー200g(製造例27の樹脂粒子分散液(B−9)は2種類のグラフトポリマーを100gずつ)を室温にて添加し、溶解させた。得られた溶液に、5重量%水酸化ナトリウム水溶液45gを添加して中和し、続いて脱イオン水750gを添加した後、撹拌しながら、減圧して40kPaに保持して、60℃の温度でメチルエチルケトンを留去し、乳化物を得た。得られた乳化物を25℃に冷却し、200メッシュの金網を通し、脱イオン水を加えて固形分23.5重量%に調製して、樹脂粒子分散液(B−1)〜(B−9)及び(B−14)を得た。得られた樹脂粒子分散液(B−1)〜(B−9)及び(B−14)のそれぞれの体積中位粒径、CV値及びガラス転移点を表4に示す。
製造例28
(樹脂粒子分散液(B−10)の調製)
撹拌機を装備したフラスコに、グラフトポリマーC 600g、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(非イオン性界面活性剤、商品名:エマルゲン430、花王(株)製)6.0g、15重量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(アニオン性界面活性剤、商品名:ネオペレックスG−15、花王(株)製)80g、5重量%水酸化カリウム水溶液228gを入れ、撹拌しながら、98℃に昇温して溶融し、98℃で2時間混合して、樹脂混合物を得た。
次に、撹拌しながら、脱イオン水1115gを6g/分の速度で滴下し、乳化物を得た。次に、得られた乳化物を25℃に冷却し、200メッシュ(目開き105μm)の金網を通して、脱イオン水を加えて固形分23.5重量%に調製して、樹脂粒子分散液(B−10)を得た。得られた樹脂粒子分散液の体積中位粒径、CV値及びガラス転移点を表4に示す。
製造例29〜31
(樹脂粒子分散液(B−11)〜(B−13)の調製)
製造例19において、グラフトポリマー200gを表4に示す非晶質ポリエステル200g(製造例31の樹脂粒子分散液(B−13)は2種類の非晶質ポリエステルを100gずつ)に変更した以外は、製造例19と同様にして樹脂粒子分散液(B−11)〜(B−13)を得た。得られた樹脂粒子分散液の体積中位粒径、CV値及びガラス転移点を表4に示す。
Figure 2013015771
Figure 2013015771
製造例33
(離型剤粒子分散液の製造)
1リットル容のビーカーで、脱イオン水200gにポリカルボン酸ナトリウム水溶液としてアクリル酸ナトリウム−マレイン酸ナトリウム共重合体水溶液(花王(株)製、商品名:ポイズ521、有効濃度40重量%)3.8gを溶解させた後、これにカルナウバワックス((株)加藤洋行製、商品名:カルナウバワックス1号、融点83℃)5gとパラフィンワックス(日本精鑞(株)製、商品名:HNP−9、融点75℃)45gを添加し、90〜95℃に温度を保持して溶融させて撹拌し、カルナウバワックスとパラフィンワックスとが一体となって溶融した溶融混合物を得た。
得られた溶融混合物を含んだ水溶液を更に90〜95℃に温度を保持しながら、超音波ホモジナイザー(日本精機(株)製、商品名:US−600T)で30分間分散処理を行った後に室温まで冷却し、ここにイオン交換水を加え、離型剤固形分20重量%に調整し、離型剤粒子分散液を得た。離型剤粒子分散液中の離型剤粒子の体積中位粒径(D50)は450nm、CV値は30%であった。
[界面活性剤の製造]
製造例34
(界面活性剤1(ポリオキシエチレン(13)ジスチレン化フェニルエーテルモノ硫酸エステルアンモニウム塩)の合成)
ジスチレン化フェノール(川口化学工業(株)製)608g(2モル)及び水酸化カリウム0.56g(0.01モル)を撹拌装置、温度制御装置及びエチレンオキサイド導入装置を備えたオートクレーブに仕込み、110℃、1.3kPaにて30分間水分の除去を行った。その後窒素置換を行い、145℃まで昇温した後、エチレンオキサイドを1144g(26モル)仕込んだ。145℃にて圧力が一定になるまで付加反応を行い、145℃で1時間熟成を行った後、80℃まで冷却した。次に、無機系アルカリ吸着剤を投入し、濾別することで水酸化カリウムを除去し、エチレンオキサイドの平均付加モル数が13モルのポリオキシエチレン(13)ジスチレン化フェノールを得た(ただし、括弧内の数字はエチレンオキサイドの平均付加モル数を示す。以下も同様である)。
このポリオキシエチレン(13)ジスチレン化フェノール438.0g(0.5モル)を撹拌装置、温度制御装置を備えた反応器に仕込み、110℃、1.3kPaにて30分間水分の除去を行った。80℃に冷却後、スルファミン酸を46.1g(0.475モル)仕込み、110℃に昇温し、3時間反応させ、ポリオキシエチレン(13)ジスチレン化フェニルエーテルモノ硫酸エステルアンモニウム塩(界面活性剤1)を得た。
[トナーの製造]
実施例1
(トナーAの作製)
<工程(1):凝集粒子(1)の作製>
脱水管、撹拌装置及び熱電対を装備した内容積5リットルの4つ口フラスコに、樹脂粒子分散液(A−1)250g、脱イオン水64.8g、及び離型剤粒子分散液42gを温度25℃下で混合した。次に、該混合物を撹拌しながら、硫酸アンモニウム23gを脱イオン水194gに溶解した水溶液を25℃で5分かけて滴下した後、60℃まで昇温し、凝集粒子の体積中位粒径が4.5μmになるまで、60℃で保持し、凝集粒子(1)を得た。
<工程(2):凝集粒子(2)の作製>
工程(1)で得られた凝集粒子(1)の分散液(全量)に33gの脱イオン水を添加し、凝集粒子(1)の分散液の温度を55℃に冷却した。このときのpHは5.7であった。そこに20重量%水酸化カリウム水溶液を添加し、pHを7.1に調整した。次いで、55℃の分散液を毎時0.8℃の速度で昇温しながら、樹脂粒子分散液(B−1)157.1gを毎分0.5mlの速度で滴下し、凝集粒子(2)の分散液を得た。得られた凝集粒子(2)の体積中位粒径、円形度及び分散液のpHを表5に示す。また、滴下終了後の分散液の温度は59℃であった。
<工程(3):凝集粒子(2)の融着工程>
工程(2)で得られた凝集粒子(2)の分散液(全量)に、ポリオキシエチレン(13)ジスチレン化フェニルエーテルモノ硫酸エステルアンモニウム塩(界面活性剤1)3.4gと脱イオン水3782gを混合した水溶液を入れた。その後、25℃におけるpHが5.2となるように2.0Nの硫酸を添加した。
pHを調整した凝集粒子(2)の分散液を68℃に昇温し、68℃下で2時間保持し、粒子を融着してコアシェル粒子を得た。
<洗浄・乾燥・外添工程>
工程(3)で得られたコアシェル粒子の分散液を55℃まで冷却し、25℃におけるpHが6.0になるように5.0重量%の水酸化カリウム水溶液を添加した。その後、55℃下でコアシェル粒子の分散液を1時間撹拌しながら保持した。
次に、分散液を25℃に冷却し、25℃に保ちつつ、吸引濾過で固形分を分離し、脱イオン水で洗浄し、33℃で乾燥を行い、トナー粒子を得た。得られたトナーの円形度、BET比表面積、及び体積中位粒径を表5に示す。該トナー粒子100重量部、疎水性シリカ(商品名:RY50、日本アエロジル(株)製、平均粒径;0.04μm)2.5重量部、及び疎水性シリカ(商品名:キャボシールTS720、キャボット社製、平均粒径;0.012μm)1.0重量部をヘンシェルミキサーに入れ、撹拌し、150メッシュのふるいを通過させてトナーAを得た。得られたトナーの評価を表5に示す。
実施例2、12及び13
(トナーB、L、Mの作製)
工程(1)の樹脂粒子分散液(A−1)を、表5に示すように、樹脂粒子分散液(A−2)〜(A−4)に変更した以外は実施例1と同様にしてトナーを作製した。得られたトナーの評価を表5に示す。
実施例3〜10及び比較例1〜3
(トナーC〜J及びN〜Pの作製)
工程(2)の樹脂粒子分散液(B−1)を、表5に示すように、樹脂粒子分散液(B−2)〜(B−9)及び(B−11)〜(B−13)に変更した以外は実施例1と同様にしてトナーを作製した。得られたトナーの評価を表5に示す。
実施例11
(トナーKの作製)
工程(2)を下記のように変更した以外は実施例1と同様にしてトナーを作製した。得られたトナーの評価を表5に示す。
<工程(2):凝集粒子(2)の作製>
工程(1)で得られた凝集粒子(1)の分散液(全量)に33gの脱イオン水を添加し、凝集粒子(1)分散液の温度を55℃に冷却した。このときのpHは5.7であった。次いで、55℃の分散液を毎時0.8℃の速度で昇温しながら、樹脂粒子分散液(B−10)157.1gを毎分0.5mlの速度で滴下し、凝集粒子(2)の分散液を得た。得られた凝集粒子(2)の体積中位粒径、円形度及び分散液のpHを表5に示す。また、滴下終了後の分散液の温度は59℃であった。
比較例4
(トナーQの作製)
工程(2)の樹脂粒子分散液(B−1)を、表5に示すように、樹脂粒子分散液(B−14)に変更した以外は実施例1と同様にしてトナーを作製した。得られたトナーの評価を表5に示す。なお、トナーの評価のうち低温定着性は、評価時に現像ブレードへのフィルミングが起こり、評価が可能な印刷物が得られなかった。
Figure 2013015771
Figure 2013015771
表5から、実施例の電子写真用トナーは、比較例の電子写真用トナーに比べて、いずれも低温定着性、高温高湿度下での帯電性及び耐熱保存性のすべてに優れることがわかる。
本発明の電子写真用トナーは、良好な低温定着性と高温高湿度下での帯電性とを両立し、耐熱保存性にも優れるため、電子写真法に用いられる電子写真用トナーとして好適に使用できる。本発明の方法によれば、このような特性を有するトナーを効率的に製造することができる。

Claims (13)

  1. 炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールと炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸とを縮重合して得られる結晶性ポリエステル(a)及び融点60〜90℃の離型剤を含有するコア、並びにポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーからなるシェルを含有するコアシェル型の電子写真用トナーであって、側鎖セグメント(A1)と主鎖セグメント(A2)との重量比〔(A1)/(A2)〕が95/5〜55/45である、電子写真用トナー。
  2. 主鎖セグメント(A2)の付加重合系樹脂が、ポリスチレン又はスチレン−アクリル共重合体である、請求項1に記載の電子写真用トナー。
  3. 結晶性ポリエステル(a)の融点が60〜90℃である、請求項1又は2に記載の電子写真用トナー。
  4. コアに更に非晶質ポリエステル(b)を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の電子写真用トナー。
  5. 非晶質ポリエステル(b)が、炭素数9〜14の分岐アルキル基を有するアルキルコハク酸及び/又は炭素数9〜14のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸を20〜50モル%含有する酸成分と、アルコール成分とを縮重合して得られる非晶質ポリエステルである、請求項4に記載の電子写真用トナー。
  6. コアにおける結晶性ポリエステル(a)と非晶質ポリエステル(b)との重量比〔(a)/(b)〕が5/95〜40/60である、請求項4又は5に記載の電子写真用トナー。
  7. 前記離型剤が2種以上の離型剤からなり、全ての離型剤の融点が60〜90℃である、請求項1〜6のいずれかに記載の電子写真用トナー。
  8. 下記の工程(1)〜(3)を含む、請求項1〜7のいずれかに記載のコアシェル型の電子写真用トナーの製造方法。
    工程(1):炭素数4〜12のα,ω−アルカンジオールと炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸とを縮重合して得られる結晶性ポリエステル(a)を含有する樹脂粒子(A)と、融点60〜90℃の離型剤粒子とを凝集させて、凝集粒子(1)を得る工程
    工程(2):工程(1)で得られた凝集粒子(1)に、ポリエステル樹脂からなる側鎖セグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなる主鎖セグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーを含有する樹脂粒子(B)を添加して、凝集粒子(2)を得る工程
    工程(3):凝集粒子(2)を含む系の温度を前記グラフトポリマーのガラス転移点より10℃低い温度以上の温度に保持して、融着させて、コアシェル粒子を得る工程
  9. 樹脂粒子(A)が着色剤を含有するものである、請求項8に記載の電子写真用トナーの製造方法。
  10. 樹脂粒子(B)が前記グラフトポリマーを有機溶媒に溶解させ、水を添加して転相乳化して得られるものである、請求項8又は9に記載の電子写真用トナーの製造方法。
  11. 工程(3)が、凝集粒子(2)と、界面活性剤(A)とを含有する水性混合液の25℃におけるpHを2.0〜6.4に調整した後及び/又は調整しながら、凝集粒子(2)を含む系の温度を前記グラフトポリマーのガラス転移点より10℃低い温度以上の温度に保持して、融着させて、コアシェル粒子を得る工程である、請求項8〜10のいずれかに記載の電子写真用トナーの製造方法。
  12. 工程(2)において、凝集粒子(1)を含む系のpHを6.5〜8.0に調整した後、樹脂粒子(B)を添加する、請求項8〜11のいずれかに記載の電子写真用トナーの製造方法。
  13. 樹脂粒子(A)が、炭素数9〜14の分岐アルキル基を有するアルキルコハク酸及び/又は炭素数9〜14のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸を20〜50モル%含有する酸成分と、アルコール成分とを縮重合して得られる非晶質ポリエステル(b)を含有する、請求項8〜12のいずれかに記載の電子写真用トナーの製造方法。
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